JP6031388B2 - Assembled battery - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン二次電池等の二次電池を用いた組電池に関する。 The present invention relates to an assembled battery using a secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
近年、地球温暖化等の問題から電気自動車(EV)や駆動の一部を電気モーターで補助するハイブリッド電気自動車(HEV)が各自動車メーカーで開発され、その電源として高容量で高出力な二次電池が求められるようになってきた。このような要求に合致する電源として、高電圧を有する非水溶液系のリチウムイオン二次電池が注目されている。特に角形リチウムイオン二次電池はパック化した際の体積効率が優れているため、HEV用あるいはEV用として角形リチウムイオン二次電池の開発への期待が高まっている。 In recent years, electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs) that assist electric motors with electric motors have been developed by various automobile manufacturers due to problems such as global warming. Batteries have been demanded. As a power source that meets such requirements, a non-aqueous lithium ion secondary battery having a high voltage has attracted attention. In particular, prismatic lithium ion secondary batteries are excellent in volumetric efficiency when packed into packs, and therefore there is an increasing expectation for the development of prismatic lithium ion secondary batteries for HEVs or EVs.
このリチウムイオン二次電池の反応では、充電時にはリチウムイオンが負極に挿入されることによって、当該リチウムイオン二次電池が膨らんでしまう。この状態を放置すると、リチウムイオン二次電池の劣化につながり、リチウムイオン二次電池の寿命を低下させてしまう。そのため、リチウムイオン二次電池同士を固縛して膨れを抑制する必要がある。 In the reaction of the lithium ion secondary battery, the lithium ion secondary battery swells by being inserted into the negative electrode during charging. If this state is left as it is, it will lead to deterioration of the lithium ion secondary battery and reduce the life of the lithium ion secondary battery. Therefore, it is necessary to tie up lithium ion secondary batteries and suppress swelling.
一方で、リチウムイオン二次電池は安全性を高めるため、電池缶の外周部を絶縁する構造をとっている。たとえば、金属ケースを用いた蓄電装置において、金属ケースの外表面の一部に直接固着された樹脂フレームを備えると共に、金属ケースの外表面における少なくとも樹脂フレームが固着していない金属露出面が絶縁塗装膜によって覆われた二次電池が知られている(特許文献1参照)。 On the other hand, the lithium ion secondary battery has a structure that insulates the outer periphery of the battery can in order to improve safety. For example, a power storage device using a metal case includes a resin frame directly fixed to a part of the outer surface of the metal case, and at least an exposed metal surface on the outer surface of the metal case where the resin frame is not fixed is insulated. A secondary battery covered with a film is known (see Patent Document 1).
一般に、二次電池は、内部に用いている電極活物質の種類によっては充放電に伴い電極自体が膨張収縮し、電池の体積が変化するものがある。リチウムイオン二次電池の場合、黒鉛系の活物質を負極に用いることがある。この黒鉛系活物質の寸法変化割合は、満充電から完全放電の間で、約1割と大きい。充放電に伴う膨張収縮をそのまま許容すると電池の性能が大きく低下するが、電池を外側から拘束すると性能低下を大幅に抑制できる。以下、電池を外側から拘束することを固縛と称する。 In general, in some secondary batteries, depending on the type of electrode active material used therein, the electrode itself expands and contracts with charge and discharge, and the volume of the battery changes. In the case of a lithium ion secondary battery, a graphite-based active material may be used for the negative electrode. The dimensional change ratio of the graphite-based active material is as large as about 10% between full charge and complete discharge. If the expansion and contraction associated with charging / discharging is allowed as it is, the performance of the battery is greatly reduced. However, if the battery is restrained from the outside, the performance deterioration can be greatly suppressed. Hereinafter, restraining the battery from the outside is referred to as lashing.
特許文献1に記載の発明では、樹脂フレームを固着させた後に絶縁塗装を施しているため、作業性が悪く量産に不向きである。また、電池を固縛することに関して何ら考慮がされていない。 In the invention described in Patent Document 1, since the insulating coating is applied after the resin frame is fixed, workability is poor and unsuitable for mass production. In addition, no consideration is given to securing the battery.
本発明による組電池は、電池容器および蓋を有し、電池容器の表面に電池容器の厚み方向に対向する一対の幅広面を有する複数の扁平形電池と、隣り合う扁平形電池の幅広面同士を互いに向かい合わせて積層し、所定の圧縮力を付与した状態で扁平形電池を複数保持する保持部材と、絶縁性を有する外装絶縁フィルムとを備え、幅広面には、外装絶縁フィルムが蓋から電池容器の底面方向にかけて離間して複数箇所に配置され、外装絶縁フィルムで覆われていない非保護部が形成され、保持部材は、隣り合う扁平形電池同士で互いに向かい合った幅広面同士の間に設けられて、非保護部に当接部で当接するスペーサを有することを特徴とする。 The assembled battery according to the present invention has a battery container and a lid, and a plurality of flat batteries having a pair of wide surfaces facing the battery container in the thickness direction on the surface of the battery container, and the wide surfaces of adjacent flat batteries And a holding member that holds a plurality of flat batteries in a state where a predetermined compressive force is applied, and an insulating insulating film having an insulating property. The non-protection part which is spaced apart toward the bottom surface of the battery case and is arranged at a plurality of locations and is not covered with the exterior insulating film is formed, and the holding member is between the wide surfaces facing each other between adjacent flat batteries. It is provided and has a spacer which contacts a non-protection part with a contact part.
本発明によれば、扁平形電池の電池特性の劣化を防止して、組電池の耐久性を大幅に向上できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, deterioration of the battery characteristic of a flat battery can be prevented, and durability of an assembled battery can be improved significantly.
図1〜9を参照して、本発明による組電池の第1の実施の形態を説明する。図1は、本実施の形態の組電池100の全体構成を示す分解図である。図2は、組電池100を構成する単電池10の積層状態を示す分解図であり、図3は、図2の一部を拡大した図である。組電池100は、複数個の単電池10と、電池セルホルダ40と、固定部材120とを備えている。
With reference to FIGS. 1-9, 1st Embodiment of the assembled battery by this invention is described. FIG. 1 is an exploded view showing the overall configuration of the assembled
組電池100が組み込まれる自動車等の移動体や蓄電システム等の仕様から組電池100としての出力が決まり、組電池100に組み込む単電池10の員数が決まる。通常、組電池100に組み込む単電池10の員数は、数十セル程度である。この組電池100を複数組み込んで構成した電池パックが自動車等の移動体や蓄電システム等に搭載される。
The output of the assembled
組電池100では、扁平型の複数個の単電池10が積層された積層体110が、固定部材120によって単電池10の積層方向(以下、単に積層方向と呼ぶ)に圧縮力が加えられた状態で拘束(固定)されている。積層体110は、複数個の単電池10が電池セルホルダ40によって保持されて積層されたものである。以下、固定部材120によって各単電池10に積層方向へ圧縮力を加えた状態で積層体110を拘束することを固縛とも呼ぶ。また、固定部材120によって各単電池10に加える積層方向への圧縮力を固縛力とも呼ぶ。
In the assembled
図1に示すように、固定部材は、一対の端板121と、一対の側板126とを備えている。一対の端板121は、それぞれ、積層体110に単電池の積層方向に当接して、積層体110に固縛力を与える厚板状の部材である。それぞれの端板121の厚さ方向に延在する側面には、側板126と締結するための締結ボルト125が螺合するネジ穴122が設けられている。
As shown in FIG. 1, the fixing member includes a pair of
一対の側板126は、一対の端板121で積層体110に固縛力を与えた状態で一対の端板121を固定する板状の部材である。それぞれの側板126には、複数の開口127と、複数の貫通孔128とが設けられている。開口127は、単電池10を空冷するための空気の出入口となる開口であり、後述する側面開口43の位置と対応する位置に設けられている。貫通孔128は、側板126と端板121とを締結するための締結ボルト125が挿通される貫通孔である。
The pair of
図2,3に示すように、電池セルホルダ40は、隣り合う2つの単電池10同士の間に設けられる中間ホルダ41と、積層された単電池10のうち、最も外側に位置する単電池10の外側に設けられる端部ホルダ46とを有する。電池セルホルダ40は、電気絶縁性を有する樹脂で構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
中間ホルダ41は、後述する単電池10の厚さ方向に延在する側面である幅狭面13、および、単電池10の底面14を支持するフレーム42と、幅狭面13および底面14と直交する単電池10の幅広面12に後述するように直接当接するスペーサ51とを備えている。中間ホルダ41には、単電池10を空冷するための空気の出入口となる側面開口43が両側面に設けられている。
The
端部ホルダ46は、後述する単電池10の幅狭面13および底面14を支持するフレーム47と、単電池10の幅広面12に直接当接するスペーサ52とを備えている。なお、スペーサ52は、端部ホルダ46に対向する面で側板126に当接する。
The
スペーサ51およびスペーサ52は、それぞれ上下方向に離間して複数設けられている。
A plurality of
図4は、外装絶縁フィルム26が巻かれた単電池10の斜視図である。単電池10は、扁平形のリチウムイオン二次電池であり、扁平した有底角筒容器(電池容器)11に不図示の電池セル内捲回群が収容され、上蓋15が被せられている。上蓋15には、電池の端子16が設けられている。電池容器11は、幅広面12と、幅狭面13と、底面14とを有する。幅広面12は、電池容器11の側面のうち、電池容器11の厚み方向に対向する一対の面である。幅狭面13は、電池容器11の側面のうち、電池容器11の厚み方向に延在する一対の面である。底面14は、電池容器11の底面である。
FIG. 4 is a perspective view of the
電池容器11の側面には、外装絶縁フィルム26が上下方向に離間して複数箇所に巻かれている。外装絶縁フィルム26は、意図しない電気的な短絡を防止するための絶縁材であり、電池容器11に貼り付けるための不図示の粘着層が一方の面に設けられている。外装絶縁フィルム26は、捲回数が1回であり、帯状の外装絶縁フィルム26の両端が、たとえば、電池容器11の幅狭面13で重複するように貼り付けられている。
On the side surface of the
電池容器11の側面で、外装絶縁フィルム26が巻かれていない部分は電池容器11の側面が露出している。電池容器11の側面で、外装絶縁フィルム26が巻かれている部分を保護部19と呼び、外装絶縁フィルム26が巻かれていない部分を非保護部17と呼ぶ。非保護部17のうち、幅広面12上の露出部分をスペーサ当接部18と呼ぶ。
On the side surface of the
図5は、隣り合う単電池10のそれぞれの幅広面12で挟まれた中間ホルダ41のスペーサ51が、スペーサ当接部18へ当接する状態を模式的に示した断面図である。なお、端部ホルダ46に設けられたスペーサ52と、スペーサ当接部18との当接状態もスペーサ51とスペーサ当接部18との当接状態と同じであるので、図示による説明を省略する。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the
中間ホルダ41で単電池10を保持すると、各スペーサ51がそれぞれスペーサ当接部18に当接する。同様に、端部ホルダ46で単電池10を保持すると、各スペーサ52がそれぞれスペーサ当接部18に当接する。換言すると、スペーサ51およびスペーサ52と、幅広面12上の非保護部17(すなわち電池容器11の露出面)とが直接当接するように、外装絶縁フィルム26が上下方向に離間して複数箇所に巻かれている。スペーサ51,52におけるスペーサ当接部18との当接部分(当接面)を当接部54と呼ぶ。
When the
中間ホルダ41および端部ホルダ46で単電池10を保持して積層体110とし、一対の端板121で積層体110を積層方向から挟んで圧縮力を加え、一対の端板121と一対の側板126とを締結ボルト125で締結すると、積層体110が所定の圧縮力で固縛される。すなわち、端板121と端部ホルダ46のスペーサ52とが当接して、最も外側の単電池10の幅広面に固縛力を伝達する。最も外側の単電池10に伝達された固縛力は、隣り合う単電池10に対して、幅広面12同士で当接しているスペーサ51を介して固縛力を伝達する。したがって、積層体110を構成するすべての単電池10の幅広面12に対して固縛力が付与される。
The
なお、積層体110の固縛力、すなわち、各単電池10の積層方向に作用する圧縮力が低下すると、電池の特性が劣化する。不図示の電池セル内捲回群の構成部品のうち、負極には、その材料として電池容量の大きい黒鉛を用いる場合が多い。黒鉛負極は、充放電により膨張収縮を繰り返し、電池セル内捲回群を変形させることにより、特性が急激に劣化する。この変形を外部から拘束する、すなわち、固縛力を加えることにより、電池特性の劣化を大幅に改善できる。
In addition, if the securing force of the
図6は、固縛力を与えることによる電池特性劣化の改善程度を示すデータである。図6では、横軸に充放電の回数、すなわち、サイクル数をとり、縦軸に特性の指針となる容量とDCRの変化率をとっている。容量とは電池が蓄えることのできる電気量であり、長期にわたり低下しないことが望ましい。また、DCRは電池の内部の電気抵抗であり、長期にわたり上昇しないことが望ましい。固縛力を与えた場合(固縛有りの場合)には、充放電回数が増加しても、容量およびDCRの変化率の変動は小さい。しかし、固縛力を与えない場合(固縛無しの場合)には、充放電回数の増加すると、容量が大きく低下し、DCRは大きく上昇する。 FIG. 6 is data showing the degree of improvement in battery characteristic deterioration caused by applying a securing force. In FIG. 6, the horizontal axis represents the number of charge / discharge cycles, that is, the number of cycles, and the vertical axis represents the capacity and the rate of change of DCR that serve as a guideline for characteristics. The capacity is the amount of electricity that the battery can store, and it is desirable that the capacity does not decrease over a long period of time. DCR is the electric resistance inside the battery, and it is desirable that it does not increase over a long period of time. When a securing force is applied (with securing), the change in capacity and DCR change rate is small even if the number of charge / discharge cycles increases. However, when no lashing force is applied (in the case of no lashing), as the number of charge / discharge increases, the capacity is greatly reduced and the DCR is greatly increased.
本実施の形態とは異なって、幅広面12とスペーサ51との間に外装絶縁フィルム26が存在する状態で、組電池100を長期間運転した場合に固縛力が減少する(抜ける)理由を説明する。図7は、隣り合う単電池10のそれぞれの幅広面12で挟まれた中間ホルダ41のスペーサ51が、幅広面12に貼られている外装絶縁フィルム26へ当接する状態を模式的に示した断面図である。
Unlike the present embodiment, in the state where the exterior insulating
外装絶縁フィルム26は、電池容器11に貼り付けるために粘着層を有し、フィルム材自体も電池容器11に巻くために柔軟性を有している必要がある。このような材料に対して固縛力による圧力を加え続けると、運転初期の状態では外装絶縁フィルム26はその厚さを保っている。しかし、長期間にわたる運転の途中で図8に示すように外装絶縁フィルム26がクリープ変形して薄くなる。この状態になると、固縛力が低下し、電池特性の劣化を早めることになる。
The exterior insulating
外装絶縁フィルム26の厚さは通常0.05mm程度である。したがって、電池容器11の両側の幅広面12で合わせて0.1mm程度となる。この厚さ変化で、固縛力がどの程度抜けるのかを図9を用いて説明する。図9は固縛力、すなわち、荷重を増加させていった場合の単電池10の厚さの変化の一例を示すデータである。電池の充電量をSOC(State of Charge)と称しており、図9はSOC=50%におけるデータである。単電池10の幅広面12に荷重2000Nを加えた場合の単電池10の厚さ(セル厚み)は26.92mmである。この厚さを組電池100に組み込む場合の設計寸法とする。
The thickness of the exterior insulating
組電池100は組立て後の寸法を固定することになるので、充放電を行う際のセル厚みは設計寸法26.92mmに固定したままになる。この状態で充放電を行って荷重の変化を測定すると、放電によりSOCが0%となった場合の荷重は1000N程度まで下がり、充電によりSOCが100%になった場合の荷重は4000N程度まで上がる。
Since the assembled
仮に、外装絶縁フィルム26の一対の幅広面12における厚さに相当する0.1mmだけセル厚みが厚くなることを許容すると、セル厚みは27.02mmとなる。この場合、SOC=50%での固縛力は700N程度となる。この状態で充放電を行うと、SOCの低い領域で固縛力が極めて小さくなり、電池特性の劣化を大幅に早めることになる。すなわち、仮に、幅広面12とスペーサ51との間に外装絶縁フィルム26が存在した場合には、外装絶縁フィルム26がクリープ変形して薄くなると、電池特性の劣化を大幅に早めることになる。
If the cell thickness is allowed to increase by 0.1 mm corresponding to the thickness of the pair of
これに対して本実施の形態の組電池100では、スペーサ51と幅広面12上の非保護部17とが直接当接するので、外装絶縁フィルム26のクリープ変形の影響を受けない。
On the other hand, in the assembled
本実施の形態の組電池100では、次の作用効果を奏する。
(1) 幅広面12同士を互いに向かい合わせて扁平型の複数個の単電池10を積層して積層体110を構成し、固定部材120によって単電池10の積層方向に圧縮力を付与した状態で保持するように構成した。そして、スペーサ51が、隣り合う単電池10同士で互いに向かい合った幅広面12同士の間に設けられて、幅広面12に直接当接するように構成した。これにより、長期間にわたって安定的に各単電池10に固縛力を与えられるので、電池特性の劣化を防止して、組電池100の耐久性を大幅に向上できる。
The assembled
(1) In the state where a plurality of
(2) 幅広面12におけるスペーサ当接部18以外の部分を外装絶縁フィルム26で覆うように構成した。これにより、意図しない短絡を防止でき、組電池100の耐久性を向上できる。
(2) A portion other than the spacer contact portion 18 on the
(3) 中間ホルダ41の両側面に、単電池10を空冷するための空気の出入口となる側面開口43を設けた。これにより、外部の送風装置を用いて各単電池10を効率的に冷却できるので、組電池100の耐久性を向上できる。
(3)
−−−第2の実施の形態−−−
図10,11を参照して、本発明による組電池の第2の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、外装絶縁フィルムの形状が第1の実施の形態と異なる。
--- Second Embodiment ---
A second embodiment of the assembled battery according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and different points will be mainly described. Points that are not particularly described are the same as those in the first embodiment. In the present embodiment, the shape of the exterior insulating film is mainly different from that of the first embodiment.
図10は、本実施の形態の外装絶縁フィルム27を示す図である。本実施の形態の外装絶縁フィルム27は、複数の開口28を有する。各開口28の形状、および、各開口28の外装絶縁フィルム27上での位置は、外装絶縁フィルム27を電池容器11の側面に巻き付けた際に、各開口28が一対の幅広面12に位置するように設定されている。さらに、各開口28の形状、および、各開口28の外装絶縁フィルム27上での位置は、中間ホルダ41および端部ホルダ42が単電池10に取り付けられた際に、幅広面12にスペーサ51,52が当接する位置と一致するように設定されている。
FIG. 10 is a view showing the exterior insulating
したがって、外装絶縁フィルム27を電池容器11に貼り付けると、図11に示すように、幅広面12上で、第1の実施の形態と同じ位置に保護部19と非保護部17が設けられ、幅狭面13が外装絶縁フィルム27で切れ目なく覆われる。
Therefore, when the exterior insulating
本実施の形態の組電池100では、第1の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
(1) 単電池10の側面に巻く外装絶縁フィルム27を1枚とし、複数の開口28を設けるように構成した。そして、各開口28の形状、および、各開口28の外装絶縁フィルム27上での位置が、中間ホルダ41および端部ホルダ42が単電池10に取り付けられた際に、幅広面12にスペーサ51,52が当接する位置と一致するようにした。これにより、1つの単電池10につき1枚の外装絶縁フィルム27を巻けばよいので、フィルムの加工や巻いて貼り付ける作業の効率が向上する。
The assembled
(1) The exterior insulating
(2) 幅狭面13が外装絶縁フィルム27で切れ目なく覆われるようにしたので、電気的短絡に対する絶縁性が向上し、組電池100の耐久性を向上できる。
(2) Since the narrow surface 13 is covered with the exterior insulating
−−−第3の実施の形態−−−
図12,13を参照して、本発明による組電池の第3の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1および第2の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1および第2の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、外装絶縁フィルム26とスペーサ51との間を絶縁樹脂61で覆った点で第1および第2の実施の形態と異なる。
--- Third embodiment ---
A third embodiment of an assembled battery according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and different points will be mainly described. Points that are not particularly described are the same as those in the first and second embodiments. This embodiment differs from the first and second embodiments mainly in that the space between the exterior insulating
図12は、本実施の形態における、隣り合う単電池10のそれぞれの幅広面12で挟まれた中間ホルダ41のスペーサ51が、スペーサ当接部18へ当接する状態を模式的に示した断面図である。中間ホルダ41で単電池10を保持すると、各スペーサ51がそれぞれ当接部54でスペーサ当接部18に当接する。スペーサ当接部18の図示上下方向の寸法は、スペーサ51の図示上下方向の寸法より若干大きい。スペーサ当接部18の図示上下方向の寸法とスペーサ51の図示上下方向の寸法とが等しいことが理想である。
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the
しかし、構成部品個々の寸法誤差や組立上の誤差を考慮すると、スペーサ51が確実にスペーサ当接部18に接触するように、スペーサ当接部18の図示上下方向の寸法をスペーサ51の図示上下方向の寸法より上記誤差の分だけ大きくする必要がある。そのため、スペーサ51の図示上下には、外装絶縁フィルム26との間に隙間29が生じ、電池容器11の表面である金属面が露出する。この露出部分から電気的短絡の生じるおそれがある。
However, when taking into account dimensional errors of individual components and assembly errors, the vertical dimension of the spacer abutting portion 18 is set to the upper and lower dimensions of the
そこで、本実施の形態では、図13に示すように、電気的絶縁性を有する絶縁樹脂61を隙間29に充填することで、電池容器11の表面が露出しないようにしている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 13, the
本実施の形態の組電池100では、第1および第2の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
(1) スペーサ当接部18の図示上下方向の寸法をスペーサ51の図示上下方向の寸法より上記誤差の分だけ大きくした。これにより、スペーサ51の当接部54が外装絶縁フィルム26を積層方向に圧迫することがないので、上述した外装絶縁フィルム26のクリープ変形を起こすことがなく、固縛力の伝達に悪影響を及ぼさない。したがって、長期間にわたって安定的に各単電池10に固縛力を与えられるので、電池特性の劣化を防止して、組電池100の耐久性を大幅に向上できる。
The assembled
(1) The vertical dimension of the spacer abutting portion 18 in the figure is made larger than the vertical dimension of the
(2) スペーサ51,52と外装絶縁フィルム26との間の隙間29に絶縁樹脂61を充填した。これにより、電気的短絡に対する絶縁性が向上し、組電池100の耐久性を向上できる。
(2) An insulating
−−−第4の実施の形態−−−
図14を参照して、本発明による組電池の第4の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1〜第3の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1〜第3の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、後述するスペーサ53に外装絶縁フィルム26と当接する部位を設けた点で第1〜第3の実施の形態と異なる。
--- Fourth embodiment ---
A fourth embodiment of the assembled battery according to the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and different points will be mainly described. Points that are not particularly described are the same as those in the first to third embodiments. This embodiment is different from the first to third embodiments mainly in that a portion that comes into contact with the exterior insulating
図14は、本実施の形態における、隣り合う単電池10のそれぞれの幅広面12で挟まれた中間ホルダ41のスペーサ53と、スペーサ当接部18および外装絶縁フィルム26との位置関係を模式的に示した断面図である。中間ホルダ41で単電池10を保持すると、各スペーサ53がそれぞれ当接部54でスペーサ当接部18に当接する。また、本実施の形態のスペーサ53は、外装絶縁フィルム26で覆われている保護部19と外装絶縁フィルム26を介して重なる重複部55を有する。
FIG. 14 schematically shows the positional relationship between the
図14に示すように、重複部55は、スペーサ53の当接部54よりも図示上方および下方に延在する部位であり、図示左右方向(すなわち単電池10の積層方向)の厚さが当接部54よりも薄い。重複部55の積層方向の厚さは、単電池10を中間ホルダ41で保持した際に、単電池10に巻かれた外装絶縁フィルム26に密着するように設定されている。但し、重複部55の積層方向の厚さは、上述した外装絶縁フィルム26のクリープ変形を起こさないように、重複部55と外装絶縁フィルム26との接触面では固縛力の伝達に寄与しないが、電気絶縁性の確保の観点から隙間29の密閉性が適宜確保されるように設定されている。すなわち、たとえば、重複部55の積層方向の厚さは、当接部54の積層方向の厚さよりも外装絶縁フィルム26の厚さのおおよそ2倍分だけ薄くなるように設定されている。
As shown in FIG. 14, the overlapping
本実施の形態の組電池100では、第1〜第3の実施の形態の作用効果に加えて、次の作用効果を奏する。
(1) スペーサ53に外装絶縁フィルム26で覆われている保護部19と外装絶縁フィルム26を介して重なる重複部55を設けた。これにより、当接部54と外装絶縁フィルム26との隙間29が重複部55で覆われるので、電気的短絡に対する絶縁性が向上し、組電池100の耐久性を向上できる。
The assembled
(1) The overlapping
(2) 上述した第3の実施の形態とは異なって、スペーサ51,52と外装絶縁フィルム26との間の隙間29に絶縁樹脂61を充填する必要がないので、組電池100の組み立て作業を容易化でき、製造コストを抑制できる。
(2) Unlike the above-described third embodiment, there is no need to fill the
(3) 重複部55の積層方向の厚さは、上述した外装絶縁フィルム26のクリープ変形を起こさないように、重複部55と外装絶縁フィルム26との接触面では固縛力の伝達に寄与しないが、電気絶縁性の確保の観点から隙間29の密閉性が適宜確保されるように設定されている。これにより、外装絶縁フィルム26のクリープ変形による固縛力の変化が生じない。したがって、長期間にわたって安定的に各単電池10に固縛力を与えられるので、電池特性の劣化を防止して、組電池100の耐久性を向上できる。
(3) The thickness of the overlapping
なお、上述した重複部55の形状は一例であって、本発明はこれに限定されない。たとえば、図15に示すように、重複部55と当接部54との間に、当接部54から図示上下方向に離れるにつれて積層方向の厚さが漸減する漸減部56を設けてもよい。このように漸減部56を設けることで、当接部54から重複部55にかけての形状変化が緩やかになり、漸減部56を設けていない場合と比べて、当接部54と重複部55との間の部位に応力が集中しにくくなる。
In addition, the shape of the
そのため、組電池100の運転中に重複部55に積層方向の意図しない応力が作用したとしても、たとえば当接部54と重複部55との間の部位など、スペーサ53に亀裂が入るなどの不具合の発生を防止できる。したがって、長期間にわたって安定的に各単電池10に固縛力を与えられるので、電池特性の劣化を防止して、組電池100の耐久性を向上できる。
Therefore, even if unintended stress in the stacking direction is applied to the overlapping
また、上述した漸減部56では、表面が平面であるが、図16に示すように曲面としてもよい。たとえば、図16に示した漸減部57は、当接部54から図示上下方向に離れるにつれて徐々に傾きが増していくように、換言すれば、図16上で当接部54と重複部55との段差部分を丸面取りしたように構成されている。漸減部57をこのような形状とすることで、当接部54から重複部55にかけての形状変化が漸減部56よりもさらに緩やかになり、当接部54と重複部55との間の部位に応力がさらに集中しにくくなる。
Moreover, in the
そのため、組電池100の運転中に重複部55に積層方向の意図しない応力が作用したとしても、たとえば当接部54と重複部55との間の部位など、スペーサ53に亀裂が入るなどの不具合の発生を防止できる。したがって、長期間にわたって安定的に各単電池10に固縛力を与えられるので、電池特性の劣化を防止して、組電池100の耐久性を向上できる。
Therefore, even if unintended stress in the stacking direction is applied to the overlapping
なお、上述の説明では、1つの中間ホルダ41および端部ホルダ46における各図で図示したスペーサ51,52,53の本数が4本であるが、本発明はこれに限定されない。固縛力の維持ができ、幅広面12における固縛力による面圧分布が電池特性劣化防止の観点から適切であれば、1つの中間ホルダ41および端部ホルダ46に設けるスペーサ51,52,53の本数は4本以外の本数であってもよい。また、固縛力の維持ができ、幅広面12における固縛力による面圧分布が電池特性劣化防止の観点から適切であれば、各スペーサ51,52,53の1本当たりの接触面積や、隣り合うスペーサ51,52,53との間隔は適宜設定してよい。
In the above description, the number of the
また、上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。 Moreover, you may combine each embodiment and modification which were mentioned above, respectively.
なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、電池容器表面に電池容器厚み方向に対向する一対の幅広面を有する複数の扁平形電池と、隣り合う扁平型電池の幅広面同士を互いに向かい合わせて積層し、所定の圧縮力を付与した状態で扁平電池を複数保持する保持部材と、幅広面の一部を除いて電池容器の外周を覆う外装絶縁フィルムとを備え、保持部材は、隣り合う扁平電池同士で互いに向かい合った幅広面同士の間に設けられて、幅広面のうち外装絶縁フィルムで覆われていない非保護部に当接部で当接するスペーサを有することを特徴とする各種構造の組電池を含むものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and a plurality of flat batteries having a pair of wide surfaces opposed to the battery container surface in the thickness direction of the battery container and the width of adjacent flat batteries are widened. The surfaces are laminated facing each other, and a holding member that holds a plurality of flat batteries in a state where a predetermined compressive force is applied, and an exterior insulating film that covers the outer periphery of the battery container except for a part of the wide surface, The holding member is provided between the wide surfaces facing each other in adjacent flat batteries, and has a spacer that contacts the non-protected portion that is not covered with the exterior insulating film in the wide surface at the contact portion. It includes an assembled battery having various features.
10 単電池、11 電池容器、12 幅広面、17 非保護部、18 スペーサ当接部、19 保護部、26,27 外装絶縁フィルム、29 隙間、40 電池セルホルダ、41 中間ホルダ、42 フレーム、43 側面開口、46 端部ホルダ、47 フレーム、51,52,53 スペーサ、54 当接部、55 重複部、56,57 漸減部、100 組電池、110 積層体、120 固定部材 10 cell, 11 battery container, 12 wide surface, 17 non-protection part, 18 spacer contact part, 19 protection part, 26, 27 exterior insulation film, 29 gap, 40 battery cell holder, 41 intermediate holder, 42 frame, 43 side face Opening, 46 End holder, 47 Frame, 51, 52, 53 Spacer, 54 Contact part, 55 Overlap part, 56, 57 Gradually decreasing part, 100 Battery pack, 110 Laminate, 120 Fixing member
Claims (7)
隣り合う前記扁平形電池の前記幅広面同士を互いに向かい合わせて積層し、所定の圧縮力を付与した状態で前記扁平形電池を複数保持する保持部材と、
絶縁性を有する外装絶縁フィルムとを備え、
前記幅広面には、前記外装絶縁フィルムが前記蓋から前記電池容器の底面方向にかけて離間して複数箇所に配置され、前記外装絶縁フィルムで覆われていない非保護部が形成され、
前記保持部材は、隣り合う前記扁平形電池同士で互いに向かい合った前記幅広面同士の間に設けられて、前記非保護部に当接部で当接するスペーサを有することを特徴とする組電池。 A plurality of flat batteries having a battery container and a lid, and having a pair of wide surfaces facing the surface of the battery container in a thickness direction of the battery container;
A holding member for holding a plurality of the flat batteries in a state in which the wide surfaces of the adjacent flat batteries are stacked so as to face each other and a predetermined compressive force is applied, and
An exterior insulating film having insulating properties ,
In the wide surface, the exterior insulating film is arranged at a plurality of locations apart from the lid toward the bottom surface of the battery container, and a non-protection portion that is not covered with the exterior insulation film is formed.
The battery assembly is characterized in that the holding member includes a spacer that is provided between the wide surfaces facing each other in the adjacent flat batteries and contacts the non-protection part at a contact part.
前記外装絶縁フィルムは、前記当接部と離間して設けられていることを特徴とする組電池。 The assembled battery according to claim 1,
The assembled battery, wherein the exterior insulating film is provided apart from the contact portion.
前記スペーサは、前記幅広面のうち前記外装絶縁フィルムで覆われている保護部と前記外装絶縁フィルムを介して重なる重複部を有することを特徴とする組電池。 The assembled battery according to claim 2,
The assembled battery according to claim 1, wherein the spacer includes a protective portion covered with the exterior insulating film on the wide surface and an overlapping portion overlapping with the exterior insulating film.
前記スペーサは、前記重複部と前記当接部との間に、前記当接部から離れるにつれて厚さが漸減する漸減部を有することを特徴とする組電池。 The assembled battery according to claim 3,
The assembled battery according to claim 1, wherein the spacer includes a gradually decreasing portion between which the thickness gradually decreases as the distance from the abutting portion increases between the overlapping portion and the abutting portion.
前記漸減部の表面は、平面または曲面であることを特徴とする組電池。 The assembled battery according to claim 4,
The assembled battery is characterized in that a surface of the gradually decreasing portion is a flat surface or a curved surface.
前記重複部は、前記外装絶縁フィルムと接触するフィルム接触面を有することを特徴とする組電池。 In the assembled battery as described in any one of Claims 3-5,
The battery pack is characterized in that the overlapping portion has a film contact surface that comes into contact with the exterior insulating film.
前記非保護部は、前記当接部と前記外装絶縁フィルムとの間が絶縁樹脂で覆われていることを特徴とする組電池。 The assembled battery according to claim 2,
The assembled battery, wherein the non-protection part is covered with an insulating resin between the contact part and the exterior insulating film.
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