JP3237011U - Individual monitoring type metal shell type battery device - Google Patents

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Abstract

【課題】電池セルの電流経路を最大化し、内部の各電池ユニット状態を効果的に把握することができる個別モニタリング式金属シェル型電池装置を提供する。【解決手段】個別モニタリング式金属シェル型電池装置は、電池セルと、金属シェルと、回路板モジュール３４と、複数のモニタリング端子５０を含み、個別で且つ完全な電池ユニット２０が互いに接触して直列、並列接続するか又は直列・並列接続を混合することで電池セルを構成し、更に金属シェルで封止した。電池セルの最外側が金属シェルと直接接触することで、電流経路を最大化する。電池ユニット２０の間には電荷の移動のみで電気化学的反応は行わない。金属シェル内に設けられている回路板モジュール３４に、電池ユニット２０内のモニタリング端子５０が接続されていることで、各々の電池ユニットを個別に検知し、モニタリングすることができる。【選択図】図４ＢPROBLEM TO BE SOLVED: To provide an individual monitoring type metal shell type battery device capable of maximizing the current path of a battery cell and effectively grasping the state of each internal battery unit. An individual monitoring type metal shell type battery device includes a battery cell, a metal shell, a circuit board module 34, and a plurality of monitoring terminals 50, and individual and complete battery units 20 are in series in contact with each other. , The battery cells were constructed by connecting in parallel or by mixing series and parallel connections, and further sealed with a metal shell. The outermost part of the battery cell is in direct contact with the metal shell to maximize the current path. Only the electric charge is transferred between the battery units 20 and no electrochemical reaction occurs. By connecting the monitoring terminal 50 in the battery unit 20 to the circuit board module 34 provided in the metal shell, each battery unit can be individually detected and monitored. [Selection diagram] FIG. 4B

Description

本考案は電池装置に関し、とりわけ完全且つ個別に封止された電池ユニットで電池セルを構成すると同時に、各々の電池ユニットを個別モニタリング式金属シェル型電池装置に関する。 The present invention relates to a battery device, and more particularly to a metal shell type battery device in which each battery unit is individually monitored while the battery cell is composed of completely and individually sealed battery units.

従来の電池装置では、各種分野に応用されるべく十分な容量と電圧を得るために、多くの場合に必要数の電池ユニットを直列、並列接続するか、又は直列・並列接続を混合した方式で、積層した電池セルを構成することで、各種の異なる分野に適用可能なように十分な電気量及び電圧を得ている。 In conventional battery devices, in many cases, the required number of battery units are connected in series or in parallel, or a mixture of series and parallel connections is used in order to obtain sufficient capacity and voltage for application in various fields. By constructing the stacked battery cells, a sufficient amount of electricity and voltage are obtained so that they can be applied to various different fields.

先行出願として、例えばＣＮ１１０４４７１４２のボタン型二次電池では、電池セルに複数の電池ユニットを直列又は並列形態で積層する構造を採用して、単位体積あたりのエネルギー密度を向上する技術を開示している。しかしながら、その構造では、シェル内に積層されている電池セルの状態を検知及びモニタリングすることができず、シェル内に密封されている複数の電池ユニットにとっては、安全性において潜在的な懸念がある。 As a prior application, for example, in the button type secondary battery of CN110447142, a technique for improving the energy density per unit volume is disclosed by adopting a structure in which a plurality of battery units are laminated in series or in parallel to the battery cell. .. However, the structure cannot detect and monitor the condition of the battery cells stacked in the shell, and there is a potential safety concern for multiple battery units sealed in the shell. ..

以上の問題に鑑み、本考案は上記欠陥に対して、斬新であり、個別モニタリング式金属シェル型電池装置を提供する。 In view of the above problems, the present invention provides a novel individual monitoring type metal shell type battery device for the above defects.

本考案の主な目的は、完全且つ個別のモジュールである電池ユニットを積層して電池セルを構成し、合わせて金属シェルに直接接触して電気的に接続することで、電池セルの電流経路を最大化する、個別モニタリング式金属シェル型電池装置を提供することにある。 The main object of the present invention is to stack battery units, which are complete and individual modules, to form a battery cell, and to make a direct contact with a metal shell to electrically connect the battery cell to form a current path of the battery cell. The purpose is to provide a personalized monitoring type metal shell type battery device to be maximized.

本考案の他の目的は、各々の電池ユニットのいずれにもモニタリング端子を設けることができ、合わせて金属シェル内に回路板モジュールが設けられ、各々の電池ユニットを電気的にモニタリングすることで、電池の過充電・過放電を回避して安全性を向上することが可能となる、個別モニタリング式金属シェル型電池装置を提供することにある。 Another object of the present invention is that a monitoring terminal can be provided in any of the battery units, and a circuit board module is provided in the metal shell to electrically monitor each battery unit. It is an object of the present invention to provide an individual monitoring type metal shell type battery device capable of avoiding overcharging / overdischarging of a battery and improving safety.

本考案は、電池セルと、金属シェルと、回路板モジュールと、複数のモニタリング端子とを含み、電池セルは複数の電池ユニットが互いに積層されて直列、並列接続するか又は直列・並列接続を混合した形態を形成して構成されており、且つ各々の電池ユニットはいずれも個別で且つ完全なモジュールであり、金属シェルにより電池セルがその中に封止されており、しかも電池セルの最外側に直接引き出されて接続されることで、電池セルの電流経路を最大化し、同時に各々の電池ユニットのいずれにもモニタリング端子を設けることができ、合わせて回路板モジュールを金属シェル内に設けて、モニタリング端子の信号を受信し整合して外部に出力し、各々の電池ユニットを電気的にモニタリングすることで、電池の過充電・過放電を回避して安全性を向上することが可能となる、個別モニタリング式金属シェル型電池装置を提供する。 The present invention includes a battery cell, a metal shell, a circuit board module, and a plurality of monitoring terminals. The battery cell has a plurality of battery units stacked on each other and connected in series or in parallel, or a mixture of series and parallel connections. Each battery unit is an individual and complete module, and the battery cell is sealed in it by a metal shell, and on the outermost side of the battery cell. By being directly pulled out and connected, the current path of the battery cell can be maximized, and at the same time, a monitoring terminal can be provided in each of the battery units. In addition, a circuit board module is provided in the metal shell for monitoring. By receiving the terminal signal, matching it, and outputting it to the outside, and electrically monitoring each battery unit, it is possible to avoid overcharging and overdischarging of the battery and improve safety. Provided is a monitoring type metal shell type battery device.

他方、電池セルと金属シェルとの間に、放熱剤又は難燃剤を充てんすることで、放熱効果を高めて電池の性能を維持するとともに、電池装置の安全性を向上することができる。 On the other hand, by filling the space between the battery cell and the metal shell with a heat radiating agent or a flame retardant, it is possible to enhance the heat radiating effect, maintain the performance of the battery, and improve the safety of the battery device.

以下にて具体的な実施例により詳細な説明を行うことで、本考案の目的、技術内容、特長及びこれにより達成する効果をより一層理解しやすくする。 By giving a detailed explanation with specific examples below, it will be easier to understand the purpose, technical content, features and effects achieved by the present invention.

本考案の個別モニタリング式金属シェル型電池装置の概略図である。It is a schematic diagram of the individual monitoring type metal shell type battery apparatus of this invention. 本考案の個別モニタリング式金属シェル型電池装置の概略図である。It is a schematic diagram of the individual monitoring type metal shell type battery apparatus of this invention. 本考案の個別モニタリング式金属シェル型電池装置の電池ユニットの概略図である。It is a schematic diagram of the battery unit of the individual monitoring type metal shell type battery apparatus of this invention. 本考案の個別モニタリング式金属シェル型電池装置の電池ユニットの他の実施例の概略図である。It is a schematic diagram of another embodiment of the battery unit of the individual monitoring type metal shell type battery apparatus of this invention. 本考案の個別モニタリング式金属シェル型電池装置の電池ユニットの分解概略図である。It is an exploded schematic diagram of the battery unit of the individual monitoring type metal shell type battery apparatus of this invention. 本考案の個別モニタリング式金属シェル型電池装置の電池セルの直列タイプの概略図である。It is a schematic diagram of the series type of the battery cell of the individual monitoring type metal shell type battery apparatus of this invention. 本考案の個別モニタリング式金属シェル型電池装置の電池セルの並列タイプの概略図である。It is a schematic diagram of the parallel type of the battery cell of the individual monitoring type metal shell type battery apparatus of this invention. 本考案の個別モニタリング式金属シェル型電池装置の電池セルの直列・並列混合タイプの概略図である。It is a schematic diagram of the series / parallel mixed type of the battery cell of the individual monitoring type metal shell type battery apparatus of this invention. 本考案の個別モニタリング式金属シェル型電池装置の断面概略図である。It is sectional drawing of the individual monitoring type metal shell type battery apparatus of this invention. 本考案の個別モニタリング式金属シェル型電池装置の断面概略図である。It is sectional drawing of the individual monitoring type metal shell type battery apparatus of this invention.

本考案の長所、技術思想及び特徴をより明確に理解しやすくするために、以下で実施例に合わせて前記図面を参照して詳述する。言明しておくべきことは、これら実施例は単に本考案の代表的な実施例に過ぎず、これをもって本考案の実施形態及び請求範囲をこれら実施例の形態に限定するものではない、ということである。これら実施例を提供する目的は、本考案の開示する内容をより全般的に理解しやすくするために過ぎない。 In order to make it easier to understand the advantages, technical ideas and features of the present invention more clearly, the following will be described in detail with reference to the above drawings according to examples. It should be stated that these examples are merely representative examples of the present invention and are not intended to limit the embodiments and claims of the present invention to these embodiments. Is. The purpose of providing these examples is merely to facilitate a more general understanding of the disclosed content of the present invention.

本考案で開示する各種実施例中で使用する用語は、特定の実施例を記述する目的に用いるのみで、本考案で開示する各種実施例を限定するものではない。はっきりとした指示がない限り、使用される単数形式は複数形式も含むものである。別途限定がない限り、本明細書中で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本考案で開示する各種実施例における当業者が通常理解する意味と同じ意味を有する。上記の用語（例えば一般的に使用される辞書中で限定される用語）は、同じ技術分野中での文脈語意と同じ意味を有すると解釈されるとともに、理想化された意味又は正式のものを越える意味として解釈されるべきではない。ただし本願で開示する各種実施例中にてはっきりと限定している場合はこの限りではない。 The terms used in the various examples disclosed in the present invention are used only for the purpose of describing a specific example, and are not limited to the various examples disclosed in the present invention. Unless explicitly instructed, the singular format used includes multiple formats. Unless otherwise specified, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meanings commonly understood by one of ordinary skill in the art in the various embodiments disclosed in the present invention. The above terms (eg, terms limited in commonly used dictionaries) are interpreted to have the same meaning as the contextual meaning in the same technical field, and have an idealized or formal meaning. It should not be interpreted as a meaning beyond. However, this does not apply if it is clearly limited in the various examples disclosed in the present application.

本明細書中の記載において、参考用語「一つの実施例」、「一つの具体的な実施例」等で記述するものは、該実施例を結合して記述する具体的な特徴、構造、材料又は特長が本考案の少なくとも１つの実施例中に含まれることを意味している。本明細書中にて、上記用語の概略的な表現は必ずしも同じ実施例を意味するものではない。また、記述する具体的な特徴、構造、材料又は特長はいずれか一つ又は複数の実施例中にて適宜の方式で結合することができる。 In the description in the present specification, what is described by the reference terms "one embodiment", "one specific embodiment" and the like are specific features, structures and materials described by combining the examples. Alternatively, it means that the feature is included in at least one embodiment of the present invention. In the present specification, the schematic expressions of the above terms do not necessarily mean the same embodiment. In addition, the specific features, structures, materials or features to be described can be combined in any one or more embodiments in an appropriate manner.

本考案の記述中にて、説明しておくべきことは、別途の規定又は限定がない限り、用語「結合」、「接続」、「設ける」は広義的に理解されるべきであって、例えば、機械に接続される、又は電気的に接続されるというものは、２つの素子内部の連通であってもよく、直接接続でも、中間媒体を介した繋がりであってもよく、当業者にとっては、具体的な状況に応じて上記用語の具体的な意味を理解することができる、ということである。 In the description of the present invention, it should be explained in a broad sense that the terms "join", "connection", and "provide" should be understood in a broad sense, unless otherwise specified or limited. , Connected to a machine or electrically connected may be a communication inside two elements, a direct connection or a connection via an intermediate medium, for those skilled in the art. , It means that you can understand the specific meaning of the above terms according to the specific situation.

図１Ａ、１Ｂを参照されたい。本考案の個別モニタリング式金属シェル型電池装置は金属シェル３０で電池セル４０をその中に収容して封止していることから、まず電池ユニット２０の部分について説明する。
図２Ａ、図２Ｃを参照されたい。本考案の電池ユニット２０は、２層の集電層２４、２５と、電気化学システム２０１と、接着性枠体２６とを含み、電気化学システム２０１はセパレータ層２１と、２層の活性材料層２２、２３と、活性材料層２２、２３中に含浸又は混練されている電解質体とを含む。セパレータ層２１の材料は高分子材料、セラミックス材料又はグラスファイバ材料から選択することができ、その上にはイオンを通過させ得る微細孔を有しており、微細孔は直線孔としても、屈曲孔（非直線で貫通した形態）の形態としてもよく、場合によっては多孔質材料を直接採用して実現してもよい。
このうちセラミックス材料が絶縁材料から選択される場合、マイクロメートルレベル及びナノメートルレベルの二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の材質又はアルキル化したセラミックス粒子により形成することができる。セラミックス材料は、例えばリチウムランタンジルコニウムオキサイド（ｌｉｔｈｉｕｍ ｌａｎｔｈａｎｕｍ ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ；Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２；ＬＬＺＯ）又はリン酸チタンアルミリチウム（ＬＡＴＰ）等の酸化物固体電解質から選択してもよい。また、セラミックス材料は、上記絶縁セラミックス材料と酸化物固体電解質とを混合してなるものでもよい。上記したセパレータ層は、例えばポリフッ化ビニリデン（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ；ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ－ＨＦＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｎｅ；ＰＴＦＥ）、アクリル酸系接着剤（Ａｃｒｙｌｉｃ Ａｃｉｄ Ｇｌｕｅ）、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）又はポリイミド（ＰＩ）等の高分子接着剤を更に含むことできる。 See FIGS. 1A and 1B. Since the individual monitoring type metal shell type battery device of the present invention accommodates and seals the battery cell 40 in the metal shell 30, the part of the battery unit 20 will be described first.
See FIGS. 2A and 2C. The battery unit 20 of the present invention includes two collector layers 24 and 25, an electrochemical system 201, and an adhesive frame 26, and the electrochemical system 201 includes a separator layer 21 and two active material layers. 22 and 23 and an electrolyte impregnated or kneaded in the active material layers 22 and 23. The material of the separator layer 21 can be selected from a polymer material, a ceramic material, or a glass fiber material, and has micropores on which ions can pass, and the micropores may be straight holes or bent holes. The form may be (a form penetrating in a non-straight line), and in some cases, a porous material may be directly adopted to realize the form.
When the ceramic material is selected from the insulating materials, the materials such as titanium dioxide (TIM 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), etc. at the micrometer level and nanometer level are or alkylated. It can be formed of ceramic particles. The ceramic material may be selected from oxide solid electrolytes such as, for example, lithium lanthanum zirconium oxide; Li 7 La 3 Zr 2 O 12 ; LLZO) or titanium aluminium aluminum phosphate (LATP). Further, the ceramic material may be a mixture of the insulating ceramic material and the oxide solid electrolyte. The above-mentioned separator layer is, for example, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-HFP), polytetrafluoroethylene (PTFE), acrylic acid-based adhesive (Acrylic). A polymer adhesive such as Acid Blue), epoxy resin (Epoxy), polyethylene oxide (PEO), polyacrylonitrile (PAN) or polyimide (PI) can be further contained.

電解質体は、液状、ゲル状、固体電解液、又はその任意の組合せの混合電解液とすることができ、活性材料層２２、２３中に含浸されている。活性材料層２２、２３は、中間のセパレータ層２１により隔絶されるとともに電気化学システム２０１を構成している。その活性材料成分により化学エネルギーを電気エネルギーに変換して使用する（電力供給）か、又は電気エネルギーを化学エネルギーに変換してシステムに蓄電する（充電）することができ、イオンの伝導とマイグレーションを同時に実現することができる。発生した電子は集電層２４、２５から直接外部に導出することができる。なお集電層２４、２５の材料の一般的なものは銅及びアルミニウムであるが、当然のこと、ニッケル、スズ、銀、金等のその他金属又は金属の合金としてもよい。 The electrolyte can be a liquid, gel, solid electrolyte, or a mixed electrolyte of any combination thereof, and is impregnated in the active material layers 22 and 23. The active material layers 22 and 23 are separated by an intermediate separator layer 21 and constitute an electrochemical system 201. The active material component can be used by converting chemical energy into electrical energy (power supply), or by converting electrical energy into chemical energy and storing it in the system (charging), which can conduct and migrate ions. It can be realized at the same time. The generated electrons can be directly derived to the outside from the current collector layers 24 and 25. The general materials for the current collector layers 24 and 25 are copper and aluminum, but of course, other metals such as nickel, tin, silver, and gold, or alloys of metals may be used.

接着性枠体２６の材質は、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、熱可塑性ポリイミド、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン又はＵＶ硬化型接着剤とすることができる。接着性枠体は２層の集電層２４、２５の周縁に設けられるとともに、電気化学システム２０１（活性材料層２２、２３と中間のセパレータ層２１）を囲んで封止し、２層の集電層２４、２５を接着するのに用いられるとともに、電解質体が２層の集電層２４、２５の間で漏れないように、且つ電池ユニット２０の他の電解質体と互いに流動しないように封止している。よって、電池ユニット２０は、集電層２４、２５及び接着性枠体２６を直接的に封止構造として採用して形成されている個別且つ完全な電力供給モジュールである。 The material of the adhesive frame 26 can be an epoxy resin, polyethylene, polypropylene, polyurethane, a thermoplastic polyimide, a silicone resin, an acrylic resin, a silicone, or a UV curable adhesive. The adhesive frame is provided on the periphery of the two layers of current collectors 24 and 25, and is sealed around the electrochemical system 201 (active material layers 22 and 23 and the separator layer 21 in the middle) to collect the two layers. It is used to bond the electric layers 24 and 25, and is sealed so that the electrolyte does not leak between the two collector layers 24 and 25 and does not flow with the other electrolytes of the battery unit 20. It's stopped. Therefore, the battery unit 20 is an individual and complete power supply module formed by directly adopting the current collector layers 24 and 25 and the adhesive frame 26 as a sealing structure.

接着性枠体２６の封止効果をより好適にするために、シリコーン材質を採用する場合、接着性枠体２６が３層構造を持つように設計することができる。図２Ｂを参照されたい。上下２つの層は変性シリコーン層２６１、２６２であって、中間はシリコーン層２６３である。両側の変性シリコーン層２６１、２６２は、シリコーンを付加型シリコーンと縮合型シリコーンとの組成割合を調整するか、又は添加物を添加することで変性して、異種材料（つまり集電層２４、２５及び中間のシリコーン層２６３）の接着に適合させたものである。この設計により、その界面の接着力が向上し、同時に、全体的な外観の整合性がより高まり、生産での歩留まりも向上させることができる。 In order to make the sealing effect of the adhesive frame 26 more suitable, when a silicone material is adopted, the adhesive frame 26 can be designed to have a three-layer structure. See FIG. 2B. The upper and lower two layers are modified silicone layers 261 and 262, and the middle is a silicone layer 263. The modified silicone layers 261 and 262 on both sides are modified by adjusting the composition ratio of the silicone to the additive type silicone or by adding an additive, and are made of different materials (that is, the current collector layers 24 and 25). And the one adapted to the adhesion of the intermediate silicone layer 263). This design can improve the adhesive strength of the interface, while at the same time improving the overall appearance consistency and improving the yield in production.

よって、前記した電池ユニット２０を電池セル４０として積層した後に、更に金属シェル３０で封止することができる（図１Ａを参照されたい）。積層組合せの方式により、直列、並列及び直列・並列混合タイプに分けることができる。
図３Ａを参照されたい。複数の電池ユニット２０は同方向で積層するものであり、言い換えれば、同じ極性の集電層２４はいずれも上向きに設けられて、下方の集電層２５は隣接する電池ユニット２０の集電層２４に直接接触することから、順次電気的に接続されて直列タイプの電池セル４０を構成することで封止を行う。 Therefore, after stacking the above-mentioned battery units 20 as battery cells 40, they can be further sealed with a metal shell 30 (see FIG. 1A). Depending on the stacking combination method, it can be divided into series, parallel and series / parallel mixed types.
See FIG. 3A. The plurality of battery units 20 are stacked in the same direction. In other words, the current collector layers 24 having the same polarity are all provided upward, and the lower current collector layer 25 is the current collector layer of the adjacent battery units 20. Since they are in direct contact with 24, they are sequentially electrically connected to form a series type battery cell 40 to perform sealing.

引き続き図３Ｂを参照されたい。複数の電池ユニット２０が順次反対方向に積層されている。言い換えれば、同じ極性の集電層２４、２５は順次互いに接触し、更に電極タブ又は導電性ホルダ等によって同じ極性の全ての集電層２４、２５を接続して、並列タイプの電池セル４０を構成して封止を行う。 Please continue to refer to FIG. 3B. A plurality of battery units 20 are sequentially stacked in opposite directions. In other words, the current collector layers 24 and 25 having the same polarity are in contact with each other in sequence, and all the current collector layers 24 and 25 having the same polarity are further connected by an electrode tab or a conductive holder to form a parallel type battery cell 40. Configure and seal.

直列・並列混合タイプは例えば図３Ｃを参照されたい。直列並列タイプは実際の必要性に応じて、例えば容量、電圧の大きさ等により調整することができるものであって、ここでは図面のみで説明する。図示するように、電池ユニット２０は３個を１組として先に並列接続を行っており、並列方式は前記図３と同じである。その後、更に３個並列の組を直列接続するが、同様に、直列方式は前記図２の形態と同じであることから、直列・並列の混合タイプを構成することができる。 For the serial / parallel mixed type, refer to FIG. 3C, for example. The series-parallel type can be adjusted according to actual needs, for example, by capacitance, voltage magnitude, etc., and will be described here only with drawings. As shown in the figure, three battery units 20 are connected in parallel first as a set, and the parallel method is the same as in FIG. After that, three more parallel sets are connected in series. Similarly, since the series method is the same as that in FIG. 2, a series / parallel mixed type can be configured.

よって、必要性に応じて所望の接続タイプ（直列、並列又は直列・並列混合）及び数量を選択するが、ここでは図面を合わせて例示して説明する。図４Ａ、４Ｂを参照されたい。金属シェル３０は金属上蓋３１と、金属下蓋３２と、絶縁板３３とを含み、金属上蓋３１及び金属下蓋３２により前記電池セル４０がその内部に被覆され、更に絶縁板３３で隔絶することで、金属上蓋３１と金属下蓋３２とを絶縁し、金属上蓋３１と金属下蓋３２とが接触することで短絡するのを防止する。ここで特に説明するが、金属シェル３０の形態は図中に示す形態に限定されることなく、更に、絶縁板３３はシリコーン材質を採用することで、絶縁以外に、防水の効果を実現することができる。 Therefore, the desired connection type (series, parallel or series / parallel mixture) and quantity are selected according to the need, but here, the drawings will be illustrated and described. See FIGS. 4A and 4B. The metal shell 30 includes a metal upper lid 31, a metal lower lid 32, and an insulating plate 33, and the battery cell 40 is internally covered with the metal upper lid 31 and the metal lower lid 32, and is further isolated by the insulating plate 33. The metal upper lid 31 and the metal lower lid 32 are insulated from each other, and the metal upper lid 31 and the metal lower lid 32 are prevented from being short-circuited due to contact with each other. As will be described in particular here, the form of the metal shell 30 is not limited to the form shown in the drawing, and further, by adopting a silicone material for the insulating plate 33, a waterproof effect other than insulation can be realized. Can be done.

更に、本考案の電池ユニット２０は完全且つ個別のモジュールであることで、電池ユニット２０外部（金属シェル３０との間）には電解液又はその他有機溶剤を充てんする必要が無く、加えて本考案の電池ユニット２０最外側はつまり集電層２４、２５であることから、金属シェル３０（金属上蓋３１及び金属下蓋３２）に直接接触することで電気的に接続されて、電力を外部に出力するように導出することができる。よって、電池セル４０の電流経路を最大化して、従来では必要だった別途に接続する、又は配線することで派生的に生じる問題を解消することができる。 Further, since the battery unit 20 of the present invention is a complete and individual module, it is not necessary to fill the outside of the battery unit 20 (between the metal shell 30) with an electrolytic solution or other organic solvent. Since the outermost side of the battery unit 20 of the battery unit 20 is the current collecting layers 24 and 25, it is electrically connected by directly contacting the metal shell 30 (metal upper lid 31 and metal lower lid 32) and outputs electric power to the outside. Can be derived as such. Therefore, by maximizing the current path of the battery cell 40 and connecting or wiring it separately, which was necessary in the past, it is possible to solve the consequential problem.

引き続き図４Ａ、４Ｂを参照されたい。各々の電池ユニット２０上にはいずれもモニタリング端子５０を備えている。一般的には、モニタリング端子５０は電池ユニット２０に電気的に接続されることで、電力状況をモニタリングすると同時に、金属シェル３０内に設けられている回路板モジュール３４にて、モニタリング端子５０が回路板モジュール３４に電気的に接続されている。そして検知及びモニタリングした信号を回路板モジュールに送信することができ、更に金属シェル３０上に実装されているモニタリングポート３５により、モニタリングポート３５が回路板モジュール３４にも電気的に接続されていることから、その取得した各々の電池ユニット２０に対しての検知及びモニタリング信号を受信することで、システマティックなモニタリングを提供するように外部に出力することができる。
このように、各々の電池ユニット２０を電気的にモニタリングすることで、電池の過充電・過放電を回避して安全性を向上することが可能となる。更に回路板モジュール３４、モニタリングポート３５を保護するために、金属シェル３０の一側に、追加的な支持性を提供することで、回路板モジュール３４、モニタリングポート３５を支持する支持側面板３６を更に備えることができる。 Please continue to refer to FIGS. 4A and 4B. Each battery unit 20 is provided with a monitoring terminal 50. Generally, the monitoring terminal 50 is electrically connected to the battery unit 20 to monitor the power status, and at the same time, the monitoring terminal 50 is circuited by the circuit board module 34 provided in the metal shell 30. It is electrically connected to the plate module 34. The detected and monitored signals can be transmitted to the circuit board module, and the monitoring port 35 is also electrically connected to the circuit board module 34 by the monitoring port 35 mounted on the metal shell 30. By receiving the detection and monitoring signals for each of the acquired battery units 20, it is possible to output to the outside so as to provide systematic monitoring.
By electrically monitoring each battery unit 20 in this way, it is possible to avoid overcharging and overdischarging of the battery and improve safety. Further, in order to protect the circuit board module 34 and the monitoring port 35, the support side plate 36 that supports the circuit board module 34 and the monitoring port 35 is provided by providing additional support on one side of the metal shell 30. Further preparations can be made.

更に、金属シェル３０上には、金属シェル３０内部に連通して、酸素及び水分を隔絶するために真空吸引可能とする逆止弁３７を更に備えてもよい。同時に金属シェル３０内、つまり金属シェル３０と電池セル４０との間に放熱剤又は難燃剤を充てんすることで、放熱効果を高めて電池の性能を維持するとともに、電池装置の安全性を向上することができる。 Further, on the metal shell 30, a check valve 37 that communicates with the inside of the metal shell 30 and enables vacuum suction to isolate oxygen and water may be further provided. At the same time, by filling the inside of the metal shell 30, that is, between the metal shell 30 and the battery cell 40 with a heat radiating agent or a flame retardant, the heat radiating effect is enhanced, the performance of the battery is maintained, and the safety of the battery device is improved. be able to.

上記をまとめると、本考案は、個別且つ完全なモジュールである電池ユニットを直列、並列接続するか又は直列・並列接続を混合することで電池セルを構成するとともに、金属シェルで封止を行い、電池セルが最外側の集電層と金属シェルとに直接接触することで電気的に接続されて、直接この電池モジュールの統合した電極（正極及び負極）とすることで、電流経路を最大化する目的を実現する、個別モニタリング式金属シェル型電池装置を提供する。更に、金属シェル内部には回路板モジュールが備えられており、合わせて各々の電池ユニットには回路板モジュールに電気的に接続されているモニタリング端子が設けられて、各々の電池ユニットを電気的にモニタリングすることで、電池の過充電・過放電を回避して安全性を向上することができる。 Summarizing the above, the present invention constitutes a battery cell by connecting battery units, which are individual and complete modules, in series or in parallel, or by mixing series and parallel connections, and seals with a metal shell. The battery cell is electrically connected by direct contact with the outermost current collector layer and the metal shell, and directly becomes the integrated electrode (positive electrode and negative electrode) of this battery module to maximize the current path. Provided is an individual monitoring type metal shell type battery device that realizes the purpose. Further, a circuit board module is provided inside the metal shell, and each battery unit is also provided with a monitoring terminal electrically connected to the circuit board module to electrically connect each battery unit. By monitoring, it is possible to avoid overcharging and overdischarging of the battery and improve safety.

ただし上記は単に本考案の好ましい実施例に過ぎず、本考案の範囲を限定するためのものではない。よって本考案の実用新案登録請求の範囲に記載する特徴及び技術思想によりなされる均等な変化又は付加はいずれも本考案の実用新案登録請求の範囲に含まれる。 However, the above is merely a preferred embodiment of the present invention and is not intended to limit the scope of the present invention. Therefore, any changes or additions made by the features and technical ideas described in the scope of the utility model registration claim of the present invention are included in the scope of the utility model registration claim of the present invention.

２０ 電池ユニット
２０１ 電気化学システム
２１ セパレータ層
２２、２３ 活性材料層
２４、２５ 集電層
２６ 接着性枠体
２６１ 変性シリコーン層
２６２ 変性シリコーン層
２６３ シリコーン層
３０ 金属シェル
３１ 金属上蓋
３２ 金属下蓋
３３ 絶縁板
３４ 回路板モジュール
３５ モニタリングポート
３６ 支持側面板
３７ 逆止弁
４０ 電池セル
５０ モニタリング端子 20 Battery unit 201 Electrochemical system 21 Separator layer 22, 23 Active material layer 24, 25 Current collector layer 26 Adhesive frame 261 Modified silicone layer 262 Modified silicone layer 263 Silicone layer 30 Metal shell 31 Metal top lid 32 Metal bottom lid 33 Insulation Plate 34 Circuit plate module 35 Monitoring port 36 Support side plate 37 Check valve 40 Battery cell 50 Monitoring terminal

Claims (10)

複数の電池ユニットが互いに積層されて直列、並列接続するか又は直列・並列接続を混合した形態で構成されている電池セルと、
該電池セルを内部に封止しており、且つ該電池セルに直接接触することで電気的に接続している金属シェルと、
該金属シェル内に設けられ、且つ該電池セルに隣接している回路板モジュールと、
該電池セルの該複数の電池ユニットに設けられるとともに、該回路板モジュールに電気的に接続されており、モニタリング状態を該回路板モジュールに送信可能な複数のモニタリング端子と、を含み、
各々の該電池ユニットは、
平行に設けられている２層の集電層と、
該２層の集電層の間に設けられている電気化学システムと、
該２層の集電層の間に設けられ且つ前記電気化学システムの周囲を囲んでいる接着性枠体と、を含み、
該電気化学システムは、
該２層の集電層にそれぞれ設けられるとともに接触している２層の活性材料層と、
該２層の活性材料層の間に設けられているセパレータ層と、を含むことを特徴とする、
個別モニタリング式金属シェル型電池装置。 A battery cell in which a plurality of battery units are stacked and connected in series or in parallel, or a mixture of series and parallel connections, and a battery cell.
A metal shell that seals the battery cell inside and is electrically connected by directly contacting the battery cell.
A circuit board module provided in the metal shell and adjacent to the battery cell,
A plurality of monitoring terminals provided in the plurality of battery units of the battery cell and electrically connected to the circuit board module and capable of transmitting a monitoring state to the circuit board module are included.
Each said battery unit
Two current collector layers provided in parallel,
The electrochemical system provided between the two current collector layers and
Includes an adhesive framework provided between the two current collector layers and surrounding the electrochemical system.
The electrochemical system is
The two active material layers provided and in contact with each of the two current collector layers, and the two active material layers,
It is characterized by including a separator layer provided between the two active material layers.
Individual monitoring type metal shell type battery device. 前記複数の活性材料層に電解質体を含浸しており、該電解質体はゲル状、液状、固体電解液、又はその任意の組合せである、請求項１に記載の個別モニタリング式金属シェル型電池装置。 The individual monitoring type metal shell type battery apparatus according to claim 1, wherein the plurality of active material layers are impregnated with an electrolyte, and the electrolyte is a gel-like, liquid, solid electrolyte, or any combination thereof. .. 前記複数の電気化学システムの前記電解質体は互いに流動せず、且つ隣接する前記複数の電気化学システムは電荷の移動のみで電気化学反応は行わない、請求項２に記載の個別モニタリング式金属シェル型電池装置。 The individual monitoring type metal shell type according to claim 2, wherein the electrolytes of the plurality of electrochemical systems do not flow with each other, and the plurality of adjacent electrochemical systems only transfer charges and do not undergo an electrochemical reaction. Battery device. 前記複数の電池ユニットは異なる極性の前記集電層が互いに接触することで直列接続を構成している、請求項１に記載の個別モニタリング式金属シェル型電池装置。 The individual monitoring type metal shell type battery device according to claim 1, wherein the plurality of battery units are connected in series by contacting the current collector layers having different polarities with each other. 前記複数の電池ユニットは同じ極性の前記集電層が互いに接触することで並列接続を構成している、請求項１に記載の個別モニタリング式金属シェル型電池装置。 The individual monitoring type metal shell type battery device according to claim 1, wherein the plurality of battery units are connected in parallel by contacting the current collector layers having the same polarity with each other. 前記接着性枠体はシリコーン層と、該シリコーン層の両側の２層の変性シリコーン層とを含む、請求項１に記載の個別モニタリング式金属シェル型電池装置。 The individual monitoring type metal shell type battery device according to claim 1, wherein the adhesive frame includes a silicone layer and two modified silicone layers on both sides of the silicone layer. 前記金属シェル内には放熱剤又は難燃剤が充てんされている、請求項１に記載の個別モニタリング式金属シェル型電池装置。 The individual monitoring type metal shell type battery device according to claim 1, wherein the metal shell is filled with a heat radiating agent or a flame retardant. 金属シェルは金属上蓋と、金属下蓋と、絶縁板とを含む、請求項１に記載の個別モニタリング式金属シェル型電池装置。 The individual monitoring type metal shell type battery device according to claim 1, wherein the metal shell includes a metal upper lid, a metal lower lid, and an insulating plate. 前記回路板モジュールに電気的に接続されているモニタリングポートを更に含む、請求項１に記載の個別モニタリング式金属シェル型電池装置。 The individual monitoring type metal shell type battery device according to claim 1, further comprising a monitoring port electrically connected to the circuit board module. 支持側面板を更に含む、請求項１に記載の個別モニタリング式金属シェル型電池装置。
The individual monitoring type metal shell type battery device according to claim 1, further comprising a support side plate.
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