JP4029819B2 - Assembled battery - Google Patents
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Description
本発明は、電池外装にラミネートフィルムを用いたラミネート電池を複数組み合わせて一対の放熱板で挟持した構造の組電池に関する。 The present invention relates to an assembled battery having a structure in which a plurality of laminated batteries using a laminated film are combined and sandwiched between a pair of heat sinks.
金属フィルムと高分子フィルムとを積層してなるラミネートフィルムを電池外装として用い、このラミネートフィルムで発電要素を電解質と共に密封した構造のラミネート電池は、フレキシブルな薄型形状であり、また極めて軽量でありながら高エネルギ密度、高出力密度が得られることから、様々な用途に適用可能な高出力型電池として、高い注目を集めている。 A laminated battery with a structure in which a metal film and a polymer film are laminated as a battery exterior, and the power generation element is sealed together with the electrolyte with this laminate film, has a flexible thin shape and is extremely lightweight. Since high energy density and high power density can be obtained, it has attracted a great deal of attention as a high power battery applicable to various applications.
このようなラミネート電池は、電池単体での出力には限りがあることから、高い出力が要求される用途で用いる場合には、多数の電池単体を集合させることで高出力化が図られる。このとき、各電池単体は、通常、所定の数ずつ組み合わされて一体化され、これを1単位として取り扱われる。このような複数の電池単体の組み合わせは組電池と呼ばれている。 Since such a laminated battery has a limited output from a single battery, when used in an application where a high output is required, a high output can be achieved by assembling a large number of single batteries. At this time, each battery unit is usually combined and integrated in a predetermined number and handled as one unit. Such a combination of a plurality of single batteries is called an assembled battery.
複数のラミネート電池を組み合わせた組電池の形態としては、各ラミネート電池を水平方向に並べて端子同士を接続するものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1に記載の技術では、ラミネートフィルムを熱融着した部分であって電池容量に寄与しない部分であるフランジ部同士を重ね合わせるようにして、複数のラミネート電池を水平方向に並べることで、組電池全体の体積のうちで各ラミネート電池のフランジ部が占める割合を減少させて、体積効率(体積エネルギ密度)の向上を実現するようにしている。
ところで、複数のラミネート電池を組み合わせた組電池では、電池全体の発熱量が相対的に大きくなることから、通常は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属よりなる一対の放熱板(ヒートシンク)でラミネート電池の集合体を挟持することで、電池から発する熱を外部に放熱するようにしている。 By the way, in an assembled battery in which a plurality of laminated batteries are combined, the calorific value of the whole battery is relatively large. Therefore, usually, lamination is performed with a pair of heat sinks (heat sinks) made of a metal having high thermal conductivity such as aluminum. By sandwiching the battery assembly, heat generated from the battery is radiated to the outside.
このような構造の組電池では、上述した特許文献1に記載されているように、単に隣接するラミネート電池のフランジ部同士を重ね合わせただけでは、一対の放熱板間でラミネート電池のフランジ部が自由に変位可能となり、場合によっては、フランジ部の端面(ラミネートフィルム端面の金属部分)が放熱板に接触して通電してしまう可能性がある。 In the assembled battery having such a structure, as described in Patent Document 1 described above, the flange part of the laminated battery is not formed between the pair of heat sinks by simply overlapping the flange parts of the adjacent laminated batteries. It can be freely displaced, and in some cases, the end face of the flange portion (the metal portion of the end face of the laminate film) may come into contact with the heat sink and be energized.
本発明は、以上のような従来技術の有する問題点を解消すべく創案されたものであって、ラミネート電池のフランジ部が放熱板に接触することを確実に防止して、絶縁性の向上を実現することができる組電池を提供することを目的としている。 The present invention was devised to solve the above-described problems of the prior art, and reliably prevents the flange portion of the laminated battery from coming into contact with the heat sink to improve insulation. It aims at providing the assembled battery which can be implement | achieved.
本発明に係る組電池は、一対のラミネートフィルムがその外周部分のフランジ部にて熱融着されてなる電池外装の内部に発電要素及び電解質が収容されてなるラミネート電池を複数組み合わせ、これらラミネート電池の集合体を一対の放熱板で挟持した構造のものである。このような構造の組電池において、本発明では、前記目的を達成するために、放熱板と平行な水平方向に隣接配置されるラミネート電池のフランジ部同士を重ね合わせた状態で、これらフランジ部を電気的絶縁材料よりなる連結部材により連結するようにした。 The assembled battery according to the present invention is a combination of a plurality of laminated batteries in which a power generation element and an electrolyte are housed inside a battery exterior formed by heat-sealing a pair of laminated films at a flange portion at an outer peripheral portion thereof. The assembly is sandwiched between a pair of heat sinks. In the assembled battery having such a structure, in the present invention, in order to achieve the above object, the flange portions of the laminated battery that are arranged adjacent to each other in the horizontal direction parallel to the heat sink are overlapped. They are connected by a connecting member made of an electrically insulating material.
このように、水平方向に隣接配置されるラミネート電池のフランジ部同士を重ね合わせて連結部材で連結することにより、各ラミネート電池のフランジ部の位置が規制されることになり、ラミネート電池のフランジ部端面が放熱板に接触することが有効に防止される。 In this way, by overlapping the flange parts of the laminated batteries that are adjacently arranged in the horizontal direction and connecting them with the connecting member, the position of the flange part of each laminated battery is regulated, and the flange part of the laminated battery is regulated. It is effectively prevented that the end face comes into contact with the heat sink.
本発明によれば、水平方向に隣接配置されるラミネート電池のフランジ部同士が重ね合わされて絶縁材料よりなる連結部材で連結されることで、各ラミネート電池のフランジ部の位置が規制されるので、ラミネート電池のフランジ部端面が放熱板に接触することを有効に防止して、絶縁性の向上を実現することができる。 According to the present invention, the flange portions of the laminated batteries arranged adjacent to each other in the horizontal direction are overlapped and connected by a connecting member made of an insulating material, so that the position of the flange portion of each laminated battery is regulated. It is possible to effectively prevent the end face of the flange portion of the laminated battery from coming into contact with the heat radiating plate, thereby realizing an improvement in insulation.
以下、本発明を適用した組電池の具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments of a battery pack to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
本発明を適用した組電池の一例を図1乃至図3に示す。図1は本例の組電池1の側面図、図2は図1中のA部を拡大して示す断面図、図3は一対の放熱板2のうちの一方を取り外した状態の組電池1を示す平面図である。
An example of an assembled battery to which the present invention is applied is shown in FIGS. FIG. 1 is a side view of the assembled battery 1 of this example, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion A in FIG. 1, and FIG. 3 is an assembled battery 1 with one of a pair of
この組電池1は、単位電池としてのラミネート電池10が複数組み合わされて構成される。さらにこの組電池1が複数個接続されて電池モジュールが構成され、この電池モジュールが例えば電気自動車等に搭載されて動力源として用いられる。
The assembled battery 1 is configured by combining a plurality of laminated
このような組電池1は、放熱板2と平行な方向である水平方向、及び放熱板2に対して垂直な方向である積層方向にそれぞれ隣接配置された複数のラミネート電池10の集合体を、その積層方向の両側から一対の放熱板2で挟み込む構造となっており、本例においては、水平方向に2つ、積層方向に4つ、合計8つのラミネート電池10が、一対の放熱板2によって挟持されている。
Such an assembled battery 1 includes an assembly of a plurality of laminated
ラミネート電池10は、図3に示すように、上下一対のラミネートフィルムがその外周部分のフランジ部11aにて熱融着されたものを電池外装11として用い、この電池外装11の内部に、発電要素としての積層電極12を電解質と共に密封した構造となっている。
As shown in FIG. 3, the laminated
電池外装11を構成するラミネートフィルムは、例えば、アルミニウム等よりなる金属フィルムと、PE(ポリエチレン)或いはPP(ポリプロピレン)等よりなる高分子樹脂フィルムとが積層されてなるものであり、このようなラミネートフィルムが積層電極12よりも若干大きめの長方形のシート状に成形されて、上下一対の外装材とされている。これら上下一対の外装材のうち、一方の外装材は、その中央部に積層電極12を収納する凹部が設けられたカップ状とされ、他方の外装材は、前記凹部の開口部を覆うように平坦状とされている。そして、一方の外装材に設けられた凹部内に積層電極12を電解質と共に収納した状態で、この凹部を覆うように他方の外装材を配置して、これら上下一対の外装材をその外周部分に設けたフランジ部11aにて熱融着することで、上下一対の外装材が一体化されて電池外装11とされ、この電池外装11によって積層電極12が電解質と共に密封された構造となる。
The laminate film constituting the
電池外装11の内部に密封される発電要素としての積層電極12は、複数枚の正極板及び負極板がセパレータを介在しつつ順次積層されてなるものである。積層電極12を構成する各正極板は、それぞれ一方の電極端子としての正極タブ13に接続されている。また、積層電極12を構成する各負極板は、それぞれ他方の電極端子としての負極タブ14に接続されている。そして、一方の電極端子としての正極タブ13及び他方の電極端子としての負極タブ14が、電池外装11の長手方向の端部からそれぞれ外部に引き出されている。
The laminated
以上のように構成されるラミネート電池10は、図1及び図3に示すように、複数個(本例では4つ)ずつ積層方向に重ね合わされると共に、これら積層方向に重ね合わされた複数個のラミネート電池10が水平方向に並べられて、一方の放熱板2上に載置される。そして、水平方向に隣接配置されるラミネート電池10の正極タブ13と負極タブ14とがバスバー3によって電気的に接続され、これらラミネート電池10の集合体上に他方の放熱板2が載置されて、図示しない締結部材等により締結されることで、ラミネート電池10の集合体が一対の放熱板2によって挟持された組電池が構成される。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
一対の放熱板2は、例えばアルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料が板状に成形されてなるものであり、複数のラミネート電池10の集合体を固定保持する機能に加え、各ラミネート電池10からの熱を放熱する機能を有している。すなわち、これら一対の放熱板2は、ラミネート電池10の集合体に当接した状態でこれを挟持することによって、動作時にラミネート電池10から発する熱を吸熱して外部に放熱する。
The pair of
以上のような構造の組電池において、特に、本例では、一対の放熱板2間に挟持されるラミネート電池10の集合体のうち、積層方向に並ぶラミネート電池10が2つずつ、その平坦面である底面側を突き合わせるようにして重ね合わされて一組とされ、そのフランジ部11a同士も重ね合わされている。また、積層方向に重ね合わされた一組のラミネート電池10のフランジ部11aが、これに対して水平方向に隣接配置される一組のラミネート電池10のフランジ部11aと重ね合わされている。そして、図2に示すように、これら各ラミネート電池10のフランジ部11a(本例では4つのラミネート電池10のフランジ部11a)が、樹脂リベット4によって一体に連結されている。
In the assembled battery having the above-described structure, in particular, in this example, two laminated
具体的に説明すると、本発明の組電池を構成する各ラミネート電池10のフランジ部11aには、図2に示すように、それぞれ貫通孔15が穿設されており、積層方向及び水平方向に隣接配置される各ラミネート電池10は、フランジ部11aに穿設された貫通孔15が一連の孔として連通するようにして、互いに位置合わせされる。そして、このように積層方向及び水平方向に隣接配置される各ラミネート電池10が互いに位置合わせされた状態で、一連の孔として連通する各ラミネート電池10のフランジ部11aの貫通孔15に、樹脂リベット4の軸部4aが挿入されて、樹脂リベット4によってかしめ止めされる。これにより、積層方向及び水平方向に隣接配置される各ラミネート電池10が、そのフランジ部11aにて樹脂リベット4により連結され、一体化される。
More specifically, as shown in FIG. 2, through-
ここで、各ラミネート電池10のフランジ部11aに穿設される貫通孔15は、図4(a)に示すように、その孔径L1が、樹脂リベット4の軸部外径L2よりも若干小さくされていることが望ましい。このように貫通孔15の孔径L1を樹脂リベット4の軸部外径L2よりも小さくすることにより、隣接配置されるラミネート電池10のフランジ部11a同士を樹脂リベット4により連結する際には、樹脂リベット4の軸部4aが貫通孔15に対して締まり嵌めの状態で挿入されることになり、連結を強固にできると共に、貫通孔15の端縁からラミネート電池10内部への水分の侵入を有効に防止することができる。
Here, as shown in FIG. 4A, the through
また、図4(b)に示すように、樹脂リベット4の高さ寸法H1は、積層方向に隣接配置されてこの樹脂リベット4により連結される複数のラミネート電池10の総厚H2と略等しくされていることが望ましい。これにより、樹脂リベット4をスペーサとして機能させて、一対の放熱板2間における各ラミネート電池10の位置を安定させることができる。
As shown in FIG. 4B, the height dimension H1 of the
本発明を適用した組電池では、以上のような構成を採用することによって、以下のような効果が得られる。 In the assembled battery to which the present invention is applied, the following effects can be obtained by adopting the above configuration.
すなわち、先ず、積層方向及び水平方向に隣接配置される複数のラミネート電池10が、そのフランジ部11aにて絶縁材料よりなる樹脂リベット4で連結されることで、各ラミネート電池10のフランジ部11aの位置が規制されることになり、特に、水平方向に隣接配置されるラミネート電池10のフランジ部11a同士が重ね合わされた状態で連結されることで、これらラミネート電池10のフランジ部11aが放熱板2に近付く方向に変位することが抑制される。これにより、フランジ部11aの端面が放熱板2に接触することによる通電等の問題を有効に防止することができ、絶縁性の向上を実現することができる。
That is, first, a plurality of
また、組電池を構成する複数のラミネート電池10がそのフランジ部11aにて連結されることにより、これらラミネート電池10の集合体の強度、剛性を向上させて、組み立て作業性の向上を図ることもできる。すなわち、各ラミネート電池10のフランジ部11a同士が連結された構造となっていない場合には、各ラミネート電池10は正極タブ13と負極タブ14とがバスバー3を介して連結されているのみで、十分な機械的強度が得られず、取り扱いが難しいという問題が生じるが、本発明を適用した組電池のように、複数のラミネート電池10をそのフランジ部11aにて連結一体化する構造とすることで、ラミネート電池10の集合体の強度、剛性を向上させることができる。また、ラミネート電池10の集合体の強度、剛性が向上することで、その取り扱いが容易となり、組み立て作業性の向上を図ることもできる。
Further, by connecting a plurality of
1 組電池
2 放熱板
4 樹脂リベット
10 ラミネート電池
11 電池外装
11a フランジ部
15 貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 assembled
Claims (5)
前記放熱板と平行な水平方向に隣接配置されるラミネート電池のフランジ部同士を重ね合わせた状態で、これらフランジ部を電気的絶縁材料よりなる連結部材により連結したことを特徴とする組電池。 A plurality of laminated batteries in which a power generation element and an electrolyte are accommodated in a battery exterior formed by heat-sealing a pair of laminated films at a flange portion of the outer peripheral portion thereof, and an assembly of these laminated batteries are combined into a pair of heat sinks An assembled battery sandwiched between
An assembled battery, wherein the flange portions of the laminated batteries arranged adjacent to each other in the horizontal direction parallel to the heat radiating plate are connected to each other by a connecting member made of an electrically insulating material.
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