JP6867349B2 - 蓄電池モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電池モジュールに関する。
複数の蓄電池セル（二次電池）を備え、これらの蓄電池セルを組み立ててユニット化した蓄電池モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の蓄電池モジュールでは、蓄電池セル同士は、導電性を有する帯状のバスバーを介して、電気的に接続されている。したがって、複数の蓄電池セルを組み立てて蓄電池モジュールを製造する際には、バスバーを介在させなければならず、その組立作業が煩雑である。また、形状が異なる２種類のバスバーがあるため、バスパーを蓄電池セルとともに組み立てるごとに、いずれのバスバーを使うのかを選択しなければならず、組立作業がさらに煩雑となる。
特許文献１に記載の蓄電池モジュールでは、蓄電池セル同士は、導電性を有する帯状のバスバーを介して、電気的に接続されている。したがって、複数の蓄電池セルを組み立てて蓄電池モジュールを製造する際には、バスバーを介在させなければならず、その組立作業が煩雑である。また、形状が異なる２種類のバスバーがあるため、バスパーを蓄電池セルとともに組み立てるごとに、いずれのバスバーを使うのかを選択しなければならず、組立作業がさらに煩雑となる。
本発明の目的は、複数の蓄電池セルを組み立てて蓄電池モジュールを製造する際、その組立作業を迅速かつ容易に行うことができる蓄電池モジュールを提供することにある。
このような目的は、下記の（１）〜（１１）の本発明により達成される。
（１） 重なり合って配置された複数の蓄電池セルを備える蓄電池モジュールであって、
各前記蓄電池セルは、正極および負極を含む電極積層体を有するセル本体と、
前記正極に電気的に接続され、前記セル本体から突出する正極タブと、
前記負極に電気的に接続され、前記セル本体から突出する負極タブとを有し、
前記正極タブの前記セル本体からの突出長さと、前記負極タブの前記セル本体からの突出長さとは、互いに異なっており、
前記正極タブと、前記負極タブとは、互いに同方向に屈曲した屈曲形状をなすことを特徴とする蓄電池モジュール。
（１） 重なり合って配置された複数の蓄電池セルを備える蓄電池モジュールであって、
各前記蓄電池セルは、正極および負極を含む電極積層体を有するセル本体と、
前記正極に電気的に接続され、前記セル本体から突出する正極タブと、
前記負極に電気的に接続され、前記セル本体から突出する負極タブとを有し、
前記正極タブの前記セル本体からの突出長さと、前記負極タブの前記セル本体からの突出長さとは、互いに異なっており、
前記正極タブと、前記負極タブとは、互いに同方向に屈曲した屈曲形状をなすことを特徴とする蓄電池モジュール。
（２） 前記正極タブの屈曲形状を保持する正極タブ保持部と、
前記負極タブの屈曲形状を保持する負極タブ保持部とを備える上記（１）に記載の蓄電池モジュール。
前記負極タブの屈曲形状を保持する負極タブ保持部とを備える上記（１）に記載の蓄電池モジュール。
（３） 前記正極タブは、板状をなし、
前記正極タブ保持部は、前記正極タブをその厚さ方向に挟持し合う２つの部材を有する上記（２）に記載の蓄電池モジュール。
前記正極タブ保持部は、前記正極タブをその厚さ方向に挟持し合う２つの部材を有する上記（２）に記載の蓄電池モジュール。
（４） 前記２つの部材のうちの一方の部材は、前記正極タブの屈曲形状に沿うように、前記正極タブが当てがわれる当て部を有する上記（３）に記載の蓄電池モジュール。
（５） 前記負極タブは、板状をなし、
前記負極タブ保持部は、前記負極タブをその厚さ方向に挟持し合う２つの部材を有する上記（２）に記載の蓄電池モジュール。
前記負極タブ保持部は、前記負極タブをその厚さ方向に挟持し合う２つの部材を有する上記（２）に記載の蓄電池モジュール。
（６） 前記２つの部材のうちの一方の部材は、前記負極タブの屈曲形状に沿うように、前記負極タブが宛がわれる当て部を有する上記（５）に記載の蓄電池モジュール。
（７） 前記正極タブ保持部と、前記負極タブ保持部とは、いずれも、係合して組み立てられる複数の部材で構成されており、
前記正極タブ保持部を構成する前記複数の部材のうちの一部と、前記負極タブ保持部を構成する前記複数の部材のうちの一部とは、共通の部材となっている上記（２）ないし（６）のいずれか１項に記載の蓄電池モジュール。
前記正極タブ保持部を構成する前記複数の部材のうちの一部と、前記負極タブ保持部を構成する前記複数の部材のうちの一部とは、共通の部材となっている上記（２）ないし（６）のいずれか１項に記載の蓄電池モジュール。
（８） 前記正極タブの突出方向と、前記負極タブの突出方向とは、前記セル本体に対して互いに反対となっている上記（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の蓄電池モジュール。
（９） 重なり合う前記蓄電池セル同士では、一方の前記蓄電池セルの前記正極タブと、他方の前記蓄電池セルの前記負極タブとが電気的に接続された接続部を構成している上記（１）ないし（８）のいずれか１つに記載の蓄電池モジュール。
（１０） 前記接続部では、前記正極タブの屈曲形状における屈曲点よりも先端側の屈曲部分と、前記負極タブの屈曲形状における屈曲点よりも先端側の屈曲部分とが接触している上記（９）に記載の蓄電池モジュール。
（１１） 前記接続部は、溶接部でもある上記（９）または（１０）に記載の蓄電池モジュール。
本発明によれば、複数の蓄電池セルを組み立てて蓄電池モジュールを製造する際、各蓄電池セルを順に重ねていくという簡単な作業で、下側の蓄電池セルから突出した屈曲形状をなす正極タブと、上側の蓄電池セルから突出した屈曲形状をなす負極タブとを電気的に接続することができる。これにより、蓄電池セルの組立作業を迅速かつ容易に行うことができる。
以下、本発明の蓄電池モジュールを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の蓄電池モジュールの実施形態を示す分解斜視図、図２は、図１中の二点鎖線で囲まれた領域［Ａ］の拡大図、図３は、図２中のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図１に示す蓄電池モジュールが備える蓄電池セルの平面図、図５は、図４中のＣ−Ｃ線断面図、図６は、図１に示す蓄電池モジュールが備える正極タブ保持部の第１部品を示す斜視図、図７は、図６中の矢印Ｄ方向から見た図、図８は、図１に示す蓄電池モジュールが備える負極タブ保持部の第１部品を示す斜視図、図９は、図８中の矢印Ｅ方向から見た図である。
図１は、本発明の蓄電池モジュールの実施形態を示す分解斜視図、図２は、図１中の二点鎖線で囲まれた領域［Ａ］の拡大図、図３は、図２中のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図１に示す蓄電池モジュールが備える蓄電池セルの平面図、図５は、図４中のＣ−Ｃ線断面図、図６は、図１に示す蓄電池モジュールが備える正極タブ保持部の第１部品を示す斜視図、図７は、図６中の矢印Ｄ方向から見た図、図８は、図１に示す蓄電池モジュールが備える負極タブ保持部の第１部品を示す斜視図、図９は、図８中の矢印Ｅ方向から見た図である。
また、図１０は、図１に示す蓄電池モジュールが備える正極タブ保持部および負極タブ保持部に共通の部材を示す斜視図、図１１は、図１に示す蓄電池モジュールを製造する過程を説明するための図、図１２は、図１に示す蓄電池モジュールを製造する過程を説明するための図、図１３は、図１２中の矢印Ｆ方向から見た図、図１４は、図１に示す蓄電池モジュールを製造する過程を説明するための図、図１５は、図１４中の矢印Ｇ方向から見た図、図１６は、図１に示す蓄電池モジュールを製造する過程を説明するための図である。
なお、以下では、説明の都合上、図１〜図３、図５、図６、図８、図１０〜図１６中の上側を「上（または上方）」または「表」、下側を「下（または下方）」または「裏」と言う。
図１に示す蓄電池モジュール１は、上下方向に重なり合って配置された複数の蓄電池セル２と、複数の蓄電池セル２を下方から支持する底部材１１と、複数の蓄電池セル２を上方から覆う蓋部材１２とを備えている。以下、各部の構成について説明する。
図１に示す蓄電池モジュール１は、上下方向に重なり合って配置された複数の蓄電池セル２と、複数の蓄電池セル２を下方から支持する底部材１１と、複数の蓄電池セル２を上方から覆う蓋部材１２とを備えている。以下、各部の構成について説明する。
底部材１１および蓋部材１２は、それぞれ、板状をなす部材で構成されている。また、平面視で、底部材１１および蓋部材１２の大きさは、いずれも、蓄電池セル２の大きさよりも大きい。これにより、底部材１１は、重ねられた複数の蓄電池セル２を一括して安定して支持することができる。
また、蓋部材１２は、底部材１１との間で、複数の蓄電池セル２を挟持することができる。そして、この挟持状態にある底部材１１と蓋部材１２とを、複数の蓄電池セル２ごと、結束バンドを用いて結束することができる。これにより、蓄電池モジュール１は、不本意に分解することが防止され、使用可能な状態となる。
また、蓋部材１２は、底部材１１との間で、複数の蓄電池セル２を挟持することができる。そして、この挟持状態にある底部材１１と蓋部材１２とを、複数の蓄電池セル２ごと、結束バンドを用いて結束することができる。これにより、蓄電池モジュール１は、不本意に分解することが防止され、使用可能な状態となる。
また、蓋部材１２は、蓄電池モジュール１を持ち運ぶ際に把持されるハンドル１２１を２つ有している。例えば、作業者は、上側から各ハンドル１２１に手を掛けて、蓄電池モジュール１の運搬作業を行うことができる。
前述したように、底部材１１と蓋部材１２との間には、複数の蓄電池セル２が上下方向に重なり合って配置されている。なお、蓄電池セル２の配置数は、特に限定されず、例えば、蓄電池モジュール１の使用状態に応じて、適宜変更することができる。
前述したように、底部材１１と蓋部材１２との間には、複数の蓄電池セル２が上下方向に重なり合って配置されている。なお、蓄電池セル２の配置数は、特に限定されず、例えば、蓄電池モジュール１の使用状態に応じて、適宜変更することができる。
各蓄電池セル２は、配置箇所が異なること以外は、同じ構成であるため、以下、１つの蓄電池セル２について代表的に説明する。
図４および図５に示すように、蓄電池セル２は、偏平形状をなすセル本体２１と、セル本体２１から図４中右側に突出する正極タブ２２と、セル本体２１から図４中左側に突出する負極タブ２３とを有している。
図４および図５に示すように、蓄電池セル２は、偏平形状をなすセル本体２１と、セル本体２１から図４中右側に突出する正極タブ２２と、セル本体２１から図４中左側に突出する負極タブ２３とを有している。
図５に示すように、セル本体２１は、電極積層体２４と、電解液２５と、外装体２６とを有している。
電極積層体２４は、層状をなす正極２４１と、層状をなす負極２４２と、これらの間に配置されたセパレータ２４３とを含む。
電極積層体２４は、層状をなす正極２４１と、層状をなす負極２４２と、これらの間に配置されたセパレータ２４３とを含む。
正極２４１は、図示しないが、平面視で略矩形状をなすアルミニウム箔で構成された正極集電体と、正極集電体の両面にそれぞれ設けられた正極活物質層とを有している。蓄電池セル２の充電時には、正極集電体が電気を集電して、正極活物質層に供給する。
正極集電体の一部は、正極活物質層から露出しており、この露出部に正極タブ２２が接合されている。
正極集電体の一部は、正極活物質層から露出しており、この露出部に正極タブ２２が接合されている。
正極活物質層は、例えば、正極活物質と、導電助剤と、結着剤とを含む正極用スラリーを、正極集電体に塗工することにより形成することができる。
正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、一般式「ＬｉＭｘＯｙ（式中、Ｍは金属原子であり、ｘおよびｙは、金属原子Ｍと酸素原子Ｏとの組成比である。）」で表される金属酸リチウム化合物が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、一般式「ＬｉＭｘＯｙ（式中、Ｍは金属原子であり、ｘおよびｙは、金属原子Ｍと酸素原子Ｏとの組成比である。）」で表される金属酸リチウム化合物が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
かかる金属酸リチウム化合物の具体例としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）等が挙げられる。
前記一般式において、Ｍが複数種の金属原子で構成されてもよい。この場合、金属酸リチウム化合物は、例えば、一般式「ＬｉＭ１ ｐＭ２ ｑＭ３ ｒＯｙ（式中、Ｍ１、Ｍ２およびＭ３は互いに異なる種類の金属原子であり、ｐ、ｑ、ｒおよびｙは、金属原子Ｍ１、Ｍ２およびＭ３と酸素原子Ｏとの組成比である。）」で表される。ｐ＋ｑ＋ｒ＝ｘである。かかる金属酸リチウム化合物の具体例としては、ＬｉＮｉ０．３３Ｍｎ０．３３Ｃｏ０．３３Ｏ２等が挙げられる。
前記一般式において、Ｍが複数種の金属原子で構成されてもよい。この場合、金属酸リチウム化合物は、例えば、一般式「ＬｉＭ１ ｐＭ２ ｑＭ３ ｒＯｙ（式中、Ｍ１、Ｍ２およびＭ３は互いに異なる種類の金属原子であり、ｐ、ｑ、ｒおよびｙは、金属原子Ｍ１、Ｍ２およびＭ３と酸素原子Ｏとの組成比である。）」で表される。ｐ＋ｑ＋ｒ＝ｘである。かかる金属酸リチウム化合物の具体例としては、ＬｉＮｉ０．３３Ｍｎ０．３３Ｃｏ０．３３Ｏ２等が挙げられる。
正極活物質には、類似の組成であるオリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）を用いることもできる。
導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック等が用いられ、結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロース、アクリル系樹脂等が用いられる。
導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック等が用いられ、結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロース、アクリル系樹脂等が用いられる。
負極２４２は、図示しないが、平面視で略矩形状をなす銅箔で構成された負極集電体と、負極集電体の両面にそれぞれ設けられた負極活物質層とを有している。蓄電池セル２の放電時に、負極集電体は、負極活物質層で発生した電子を効率よく取り出し外部機器に供給する。
負極集電体の一部は、負極活物質層から露出しており、この露出部に負極タブ２３が接合されている。
負極集電体の一部は、負極活物質層から露出しており、この露出部に負極タブ２３が接合されている。
負極活物質層は、例えば、負極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電助剤とを含む負極用スラリーを、負極集電体に塗工することにより形成することができる。
負極活物質としては、特に限定されないが、例えば、炭素粉末、黒鉛粉末のような炭素材料、チタン酸リチウムのような金属酸化物等を用いることができる。
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等を用いることができ、導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ等を用いることができる。
負極活物質としては、特に限定されないが、例えば、炭素粉末、黒鉛粉末のような炭素材料、チタン酸リチウムのような金属酸化物等を用いることができる。
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等を用いることができ、導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ等を用いることができる。
正極２４１と負極２４２との間には、セパレータ２４３が配置されている。このセパレータ２４３は、絶縁性を有し、正極２４１と負極２４２との短絡を防止する機能および電解液２５を保持する機能を有する。セパレータ２４３に電解液２５が保持されることで、電解質層が形成される。
セパレータ２４３は、電解液２５を保持または通過させることが可能であれば、特に限定されず、多孔質膜や非多孔質膜で構成することができる。
多孔質膜としては、細孔を有するシート材、不織布等が挙げられる。細孔を有するシート材は、例えば、粒子とバインダーとを含む材料から形成することができる。非多孔質膜は、電解液を保持可能な樹脂材料で形成することができる。非多孔質膜は、スペーサ機能を有する粒子状物を含んでもよい。
セパレータ２４３は、電解液２５を保持または通過させることが可能であれば、特に限定されず、多孔質膜や非多孔質膜で構成することができる。
多孔質膜としては、細孔を有するシート材、不織布等が挙げられる。細孔を有するシート材は、例えば、粒子とバインダーとを含む材料から形成することができる。非多孔質膜は、電解液を保持可能な樹脂材料で形成することができる。非多孔質膜は、スペーサ機能を有する粒子状物を含んでもよい。
セパレータ２４３の構成材料（絶縁材料）としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなオレフィン系樹脂、セルロース系樹脂、ガラス繊維等が挙げられる。
電解液２５を保持可能なバインダー樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリエチレンオキサイド系樹脂等の高分子が挙げられる。中でも、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体が特に好ましい。
以上のような電極積層体２４は、電解液２５とともに外装体２６内に封入されている。
電解液２５は、電解質を溶媒に溶解してなる液体である。蓄電池セル２の充放電時には、この電解液２５中をイオンが伝導する。
電解液２５を保持可能なバインダー樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリエチレンオキサイド系樹脂等の高分子が挙げられる。中でも、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体が特に好ましい。
以上のような電極積層体２４は、電解液２５とともに外装体２６内に封入されている。
電解液２５は、電解質を溶媒に溶解してなる液体である。蓄電池セル２の充放電時には、この電解液２５中をイオンが伝導する。
溶媒には、水分を実質的に含まない（例えば、１００ｐｐｍ未満）非水系溶媒が好適に用いられる。非水系溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、酢酸メチル、蟻酸メチル、トルエン、ヘキサン等が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
電解質としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム、過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウムのようなリチウム塩等を好適に使用することができる。
電解液２５中の電解質の濃度は、特に限定されないが、０．０１〜１Ｍ程度であることが好ましく、０．０５〜０．７５Ｍ程度であることがより好ましく、０．１〜０．５Ｍ程度であることがさらに好ましい。
電解液２５中の電解質の濃度は、特に限定されないが、０．０１〜１Ｍ程度であることが好ましく、０．０５〜０．７５Ｍ程度であることがより好ましく、０．１〜０．５Ｍ程度であることがさらに好ましい。
電解液２５は、ゲル化剤の添加によりゲル状をなしていてもよい。ゲル化剤としては、例えば、電解質を保持可能な材料であればよく、高分子化合物が挙げられる。高分子化合物としては、アセトニトリルのようなニトリル系化合物、テトラヒドロフランのようなエーテル系化合物、ジメチルホルムアミドのようなアミド系化合物等が挙げられ、これらのうちの１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
図５に示すように、外装体２６は、２枚の可撓性を有するシート材２６１を重ね合わせて、その縁部を接合することにより袋状をなす。シート材２６１同士の接合方法としては、特に限定されず、例えば、融着（例えば、熱融着、超音波融着、高周波融着）による方法を用いることができる。
なお、各シート材２６１は、各種金属材料で構成された金属層と、各種樹脂材料で構成された樹脂層とを有する積層体で構成されていることが好ましい。
また、外装体２６の平面視での形状は、本実施形態では長方形であるが、これに限定されず、例えば、正方形等の他の多角形、長円形等の丸みを帯びた形状であってもよい。
また、外装体２６の平面視での形状は、本実施形態では長方形であるが、これに限定されず、例えば、正方形等の他の多角形、長円形等の丸みを帯びた形状であってもよい。
図４に示すように、外装体２６には、正極タブ２２が突出している側が「正極」側であることを示すマーカ２６２と、負極タブ２３が突出している側が「負極」側であることを示すマーカ２６３とが付されている。
以上のような構成のセル本体２１の正極２４１には、正極タブ２２が電気的に接続され、負極２４２には、負極タブ２３が電気的に接続されている。
以上のような構成のセル本体２１の正極２４１には、正極タブ２２が電気的に接続され、負極２４２には、負極タブ２３が電気的に接続されている。
前述したように、セル本体２１は、平面視で長方形をなす。正極タブ２２は、セル本体２１の一方の短辺２１１から突出しており、負極タブ２３は、セル本体２１の他方の短辺２１２から突出している。このように、正極タブ２２の突出方向と、負極タブ２３の突出方向とは、セル本体２１に対して互いに反対となっている。これにより、例えば、蓄電池セル２としてのバランスがよくなり、蓄電池モジュール１内に搭載し易く、また、蓄電池モジュール１の製造する際に組み立て易くなる。
また、正極タブ２２のセル本体２１からの突出長さＬ２２と、負極タブ２３のセル本体２１からの突出長さＬ２３とは、互いに異なっている。本実施形態では、突出長さＬ２２の方が長く、突出長さＬ２３の方が短い。なお、長さの大小関係は、逆転してもよい。
正極タブ２２は、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、アルミニウム板、銅板、ニッケル板等で構成することができる。なお、正極タブ２２は、前記正極集電体と一体的に形成されていてもよい。
図１３に示すように、正極タブ２２は、蓄電池モジュール１を製造する過程で矢印α２２方向に屈曲変形して、この屈曲形状のまま組み込まれる。
図１３に示すように、正極タブ２２は、蓄電池モジュール１を製造する過程で矢印α２２方向に屈曲変形して、この屈曲形状のまま組み込まれる。
また、図１１に示すように、正極タブ２２には、厚さ方向に貫通する貫通孔２２１が形成されている。貫通孔２２１には、正極タブ２２の屈曲形状を保持する正極タブ保持部１０Ａが係合することができる。
負極タブ２３は、導電性を有していれば、特に限定されず、例えば、銅板、ニッケル板、アルミニウム板、ニッケルめっきを施したアルミニウム板等で構成することができる。なお、負極タブ２３は、前記負極集電体と一体的に形成されていてもよい。
図１５に示すように、負極タブ２３も、蓄電池モジュール１を製造する過程で矢印α２３方向に屈曲変形して、この屈曲形状のまま組み込まれる。
図１５に示すように、負極タブ２３も、蓄電池モジュール１を製造する過程で矢印α２３方向に屈曲変形して、この屈曲形状のまま組み込まれる。
また、図１１に示すように、負極タブ２３には、厚さ方向に貫通する貫通孔２３１が形成されている。貫通孔２３１には、負極タブ２３の屈曲形状を保持する負極タブ保持部１０Ｂが係合することができる。
図２および図３に示すように、蓄電池モジュール１は、正極タブ保持部１０Ａと、負極タブ保持部１０Ｂとを備えている。なお、図１２および図１４に示すように、蓄電池セル２は、底部材１１上に積み重ねられる以前に、正極タブ保持部１０Ａと負極タブ保持部１０Ｂとがそれぞれ組み立てられて装着された蓄電池セル組立体３として予め用意される。
図２および図３に示すように、蓄電池モジュール１は、正極タブ保持部１０Ａと、負極タブ保持部１０Ｂとを備えている。なお、図１２および図１４に示すように、蓄電池セル２は、底部材１１上に積み重ねられる以前に、正極タブ保持部１０Ａと負極タブ保持部１０Ｂとがそれぞれ組み立てられて装着された蓄電池セル組立体３として予め用意される。
図１１に示すように、正極タブ保持部１０Ａは、正極タブ２２をその厚さ方向に挟持し合う２つの部材で構成されている。以下、これら２つの部材のうち、正極タブ２２を表側から挟持する部材を「第１挟持部材（正極側第１挟持部材）４」と言い、裏側から挟持する部材を「第２挟持部材６」と言う。
負極タブ保持部１０Ｂも、負極タブ２３をその厚さ方向に挟持し合う２つの部材で構成されている。以下、これら２つの部材のうち、負極タブ２３を表側から挟持する部材を「第１挟持部材（負極側第１挟持部材）５」と言う。また、負極タブ２３を裏側から挟持する部材は、正極タブ保持部１０Ａを構成する第２挟持部材６と共通である。従って、負極タブ保持部１０Ｂは、第１挟持部材５と、第２挟持部材６とで構成されている。
図６および図７に示すように、第１挟持部材４は、細長い板状をなす板状部４１と、板状部４１と一体的に形成された箱状をなす箱状部４２とを有している。
板状部４１は、その裏面に第１爪４１１と第２爪４１２とが突出形成されている。第１爪４１１と第２爪４１２とは、板状部４１の長手方向に沿って離間して配置されている。また、第１爪４１１と第２爪４１２とは、板状部４１の幅方向に沿った大きさが異なっている。本実施形態では、第１爪４１１の方が大きく、第２爪４１２の方が小さい。
板状部４１は、その裏面に第１爪４１１と第２爪４１２とが突出形成されている。第１爪４１１と第２爪４１２とは、板状部４１の長手方向に沿って離間して配置されている。また、第１爪４１１と第２爪４１２とは、板状部４１の幅方向に沿った大きさが異なっている。本実施形態では、第１爪４１１の方が大きく、第２爪４１２の方が小さい。
板状部４１の長手方向のほぼ中央部には、箱状部４２が配置されている。箱状部４２は、板状部４１の縁部から突出している。この箱状部４２は、その底部４２１に円形の貫通孔４２２が形成されている。また、箱状部４２は、底部４２１から立設した壁部を有し、この壁部には、板状部４１の長手方向に対向する一対の壁部４２３が含まれている。各壁部４２３は、第１挟持部材４の中で、最も上方に向かって突出している。
また、図７に示すように、第１挟持部材４は、箱状部４２の裏側の角部で構成され、正極タブ２２の屈曲形状に沿うように、正極タブ２２が宛がわれる当て部４２４を有している。正極タブ２２を屈曲変形させる際には、当て部４２４を支点として、正極タブ２２を折り曲げることができる。これにより、正極タブ２２は、「Ｌ」字状に屈曲した状態となる（図３参照）。
図８および図９に示すように、第１挟持部材５は、細長い板状をなす板状部５１と、板状部５１と一体的に形成された箱状をなす箱状部５２とを有している。
板状部５１は、その裏面に第１爪５１１と第２爪５１２とが突出形成されている。第１爪５１１と第２爪５１２とは、板状部５１の長手方向に沿って離間して配置されている。また、第１爪５１１と第２爪５１２とは、板状部５１の幅方向に沿った大きさが異なっている。本実施形態では、第１爪５１１の方が大きく、第２爪５１２の方が小さい。
板状部５１は、その裏面に第１爪５１１と第２爪５１２とが突出形成されている。第１爪５１１と第２爪５１２とは、板状部５１の長手方向に沿って離間して配置されている。また、第１爪５１１と第２爪５１２とは、板状部５１の幅方向に沿った大きさが異なっている。本実施形態では、第１爪５１１の方が大きく、第２爪５１２の方が小さい。
板状部５１の長手方向のほぼ中央部には、箱状部５２が配置されている。箱状部５２は、板状部５１の縁部から突出している。この箱状部５２は、その底部５２１に円形の貫通孔５２２が形成されている。
また、箱状部５２は、底部５２１から立設した壁部を有し、この壁部のうちの最も板状部５１から離間した壁部５２３には、突出片５２５が形成されている。この突出片５２５直下の壁部５２３の長さＬ５２３（図９参照）は、第１挟持部材４の壁部４２３同士間の離間距離Ｌ４２３（図６参照）よりも若干小さいことが好ましい。
また、箱状部５２は、底部５２１から立設した壁部を有し、この壁部のうちの最も板状部５１から離間した壁部５２３には、突出片５２５が形成されている。この突出片５２５直下の壁部５２３の長さＬ５２３（図９参照）は、第１挟持部材４の壁部４２３同士間の離間距離Ｌ４２３（図６参照）よりも若干小さいことが好ましい。
これにより、底部材１１上に蓄電池セル組立体３を重ねていったときに、上下方向に重なり合う２つの蓄電池セル組立体３のうちの一方の蓄電池セル組立体３の壁部５２３が、他方の蓄電池セル組立体３の壁部４２３同士間に嵌まり込んで、その状態が維持される。このため、前記結束バンドによる結束と相まって、蓄電池セル組立体３の重なり状態がより確実に維持される。
また、一方の蓄電池セル組立体３の負極タブ２３と、他方の一方の蓄電池セル組立体３の正極タブ２２との接触状態が不本意に解除されるのを防止することもできる（図３参照）。
また、一方の蓄電池セル組立体３の負極タブ２３と、他方の一方の蓄電池セル組立体３の正極タブ２２との接触状態が不本意に解除されるのを防止することもできる（図３参照）。
図９に示すように、第１挟持部材５は、箱状部５２の裏側の角部で構成され、負極タブ２３の屈曲形状に沿うように、負極タブ２３が宛がわれる当て部５２４を有している。負極タブ２３を屈曲変形させる際には、当て部５２４を支点として、負極タブ２３を折り曲げることができる。これにより、負極タブ２３は、「Ｌ」字状に屈曲した状態となる（図３参照）。
図１０に示すように、第２挟持部材６は、第１挟持部材４および第１挟持部材５によりも細長い板状をなす板状部６１と、板状部６１の表側に突出形成された突出部６２とを有している。
板状部６１には、厚さ方向に貫通した貫通孔で構成された第１係合部６１１と第２係合部６１２とが形成されている。第１係合部６１１と第２係合部６１２とは、板状部６１の長手方向に沿って離間して配置されている。また、第１係合部６１１と第２係合部６１２とは、板状部６１の幅方向に沿った大きさが異なっている。本実施形態では、第１係合部６１１の方が大きく、第２係合部６１２の方が小さい。
板状部６１には、厚さ方向に貫通した貫通孔で構成された第１係合部６１１と第２係合部６１２とが形成されている。第１係合部６１１と第２係合部６１２とは、板状部６１の長手方向に沿って離間して配置されている。また、第１係合部６１１と第２係合部６１２とは、板状部６１の幅方向に沿った大きさが異なっている。本実施形態では、第１係合部６１１の方が大きく、第２係合部６１２の方が小さい。
正極タブ２２側では、第２挟持部材６は、第１係合部６１１に第１挟持部材４の第１爪４１１が係合し、第２係合部６１２に第１挟持部材４の第２爪４１２が係合することができる。これにより、第１挟持部材４と第２挟持部材６とが正極タブ保持部１０Ａとして組み立てられて、蓄電池セル２に装着される。
一方、負極タブ２３側では、第２挟持部材６は、第１係合部６１１に第１挟持部材５の第１爪５１１が係合し、第２係合部６１２に第１挟持部材５の第２爪５１２が係合することができる。これにより、第１挟持部材５と第２挟持部材６とが負極タブ保持部１０Ｂとして組み立てられて、蓄電池セル２に装着される。
一方、負極タブ２３側では、第２挟持部材６は、第１係合部６１１に第１挟持部材５の第１爪５１１が係合し、第２係合部６１２に第１挟持部材５の第２爪５１２が係合することができる。これにより、第１挟持部材５と第２挟持部材６とが負極タブ保持部１０Ｂとして組み立てられて、蓄電池セル２に装着される。
また、板状部６１には、幅方向に沿って厚さが急峻に変化した段差部６１３が形成されている。
正極タブ２２側では、第２挟持部材６は、段差部６１３に蓄電池セル２の短辺２１１を突き当てることができる（図１１参照）。これにより、蓄電池セル２に対し、正極タブ２２側での第２挟持部材６の位置や姿勢が規制される。
一方、負極タブ２３側では、第２挟持部材６は、段差部６１３に蓄電池セル２の短辺２１２を突き当てることができる（図１１参照）。これにより、蓄電池セル２に対し、負極タブ２３側での第２挟持部材６の位置や姿勢が規制される。
正極タブ２２側では、第２挟持部材６は、段差部６１３に蓄電池セル２の短辺２１１を突き当てることができる（図１１参照）。これにより、蓄電池セル２に対し、正極タブ２２側での第２挟持部材６の位置や姿勢が規制される。
一方、負極タブ２３側では、第２挟持部材６は、段差部６１３に蓄電池セル２の短辺２１２を突き当てることができる（図１１参照）。これにより、蓄電池セル２に対し、負極タブ２３側での第２挟持部材６の位置や姿勢が規制される。
板状部６１の長手方向のほぼ中央部には、突出部６２が配置されている。突出部６２は、円柱状をなす。
正極タブ２２側では、第２挟持部材６は、突出部６２が正極タブ２２の貫通孔２２１と、第１挟持部材４の貫通孔４２２とを一括して挿通する。これにより、第２挟持部材６が第１挟持部材４とともに蓄電池セル２から離脱することが防止される。すなわち、蓄電池セル２に対する正極タブ保持部１０Ａの装着状態が確実に維持される。
一方、負極タブ２３側では、第２挟持部材６は、突出部６２が負極タブ２３の貫通孔２３１と、第１挟持部材５の貫通孔５２２とを一括して挿通する。これにより、第２挟持部材６が第１挟持部材５とともに蓄電池セル２から離脱することが防止される。すなわち、蓄電池セル２に対する負極タブ保持部１０Ｂの装着状態が確実に維持される。
正極タブ２２側では、第２挟持部材６は、突出部６２が正極タブ２２の貫通孔２２１と、第１挟持部材４の貫通孔４２２とを一括して挿通する。これにより、第２挟持部材６が第１挟持部材４とともに蓄電池セル２から離脱することが防止される。すなわち、蓄電池セル２に対する正極タブ保持部１０Ａの装着状態が確実に維持される。
一方、負極タブ２３側では、第２挟持部材６は、突出部６２が負極タブ２３の貫通孔２３１と、第１挟持部材５の貫通孔５２２とを一括して挿通する。これにより、第２挟持部材６が第１挟持部材５とともに蓄電池セル２から離脱することが防止される。すなわち、蓄電池セル２に対する負極タブ保持部１０Ｂの装着状態が確実に維持される。
以上のように、正極タブ保持部１０Ａは、係合して組み立てられる２つの部材で構成されている。正極タブ保持部１０Ａと同様に、負極タブ保持部１０Ｂも、係合して組み立てられる２つの部材で構成されている。そして、正極タブ保持部１０Ａを構成する２つの部材のうちの１部材と、負極タブ保持部１０Ｂを構成する２つの部材のうちの１部材とは、共通の部材として、第２挟持部材６が用いられている。これにより、蓄電池モジュール１を構成する部品の共通化を図ることができ、よって、蓄電池モジュール１の製造コストを抑えることができる。
なお、第１挟持部材４、第１挟持部材５および第２挟持部材６は、絶縁材料で構成されている。かかる絶縁材料には、例えば、硬質樹脂材料を用いることができる。また、この場合、各部材に用いる硬質樹脂材料は、同じであっても、異なっていてもよい。
なお、第１挟持部材４、第１挟持部材５および第２挟持部材６は、絶縁材料で構成されている。かかる絶縁材料には、例えば、硬質樹脂材料を用いることができる。また、この場合、各部材に用いる硬質樹脂材料は、同じであっても、異なっていてもよい。
次に、蓄電池モジュール１を製造する過程について、図１１〜図１６を参照しつつ説明する。
［１］ 図１１に示すように、蓄電池セル２と、第１挟持部材４と、第１挟持部材５と、２つの第２挟持部材６とを用意する。このとき、蓄電池セル２は、正極タブ２２および負極タブ２３は、いずれも、未だ折り曲げられておらず、伸びた状態となっている。
［１］ 図１１に示すように、蓄電池セル２と、第１挟持部材４と、第１挟持部材５と、２つの第２挟持部材６とを用意する。このとき、蓄電池セル２は、正極タブ２２および負極タブ２３は、いずれも、未だ折り曲げられておらず、伸びた状態となっている。
この状態から、蓄電池セル２の正極タブ２２に対して、上側から第１挟持部材４を接近させ、下側から第２挟持部材６を接近させて、これら挟持部材が前述したように係合し合うことにより、正極タブ２２を挟持することができる。これにより、図１２に示す状態となり、正極タブ保持部１０Ａが蓄電池セル２に装着される。
また、前述したように、第２挟持部材６は、突出部６２が正極タブ２２の貫通孔２２１と、第１挟持部材４の貫通孔４２２とを一括して挿通する。これにより、正極タブ保持部１０Ａの装着状態が確実に維持される。
また、前述したように、第２挟持部材６は、突出部６２が正極タブ２２の貫通孔２２１と、第１挟持部材４の貫通孔４２２とを一括して挿通する。これにより、正極タブ保持部１０Ａの装着状態が確実に維持される。
一方、蓄電池セル２の負極タブ２３に対して、上側から第１挟持部材５を接近させ、下側から第２挟持部材６を接近させて、これら挟持部材が前述したように係合し合うことにより、負極タブ２３を挟持することができる。これにより、図１４に示す状態となり、負極タブ保持部１０Ｂが蓄電池セル２に装着される。
また、前述したように、第２挟持部材６は、突出部６２が負極タブ２３の貫通孔２３１と、第１挟持部材５の貫通孔５２２とを一括して挿通する。これにより、負極タブ保持部１０Ｂの装着状態が確実に維持される。
また、前述したように、第２挟持部材６は、突出部６２が負極タブ２３の貫通孔２３１と、第１挟持部材５の貫通孔５２２とを一括して挿通する。これにより、負極タブ保持部１０Ｂの装着状態が確実に維持される。
［２］ 図１３に示すように、第１挟持部材４の当て部４２４を支点として、正極タブ２２を矢印α２２方向に折り曲げる。これにより、正極タブ２２は、その突出方向の途中の屈曲点２２２で「Ｌ」字状に屈曲した屈曲形状となる。前述したように、正極タブ２２は、第１挟持部材４と第２挟持部材６との間で挟持されている。これにより、正極タブ２２を当て部４２４で安定して折り曲げることができる。
［３］ また、図１５に示すように、第１挟持部材５の当て部５２４を支点として、負極タブ２３を矢印α２３方向に折り曲げる。これにより、負極タブ２３は、その突出方向の途中の屈曲点２３２で「Ｌ」字状に屈曲した屈曲形状となる。前述したように、負極タブ２３は、第１挟持部材５と第２挟持部材６との間で挟持されている。これにより、負極タブ２３を当て部５２４で安定して折り曲げることができる。
このような工程［１］〜［３］を経ることにより、蓄電池セル２に正極タブ保持部１０Ａと負極タブ保持部１０Ｂとが装着されて、蓄電池セル組立体３が得られる。蓄電池セル組立体３は、必要個数用意される。また、各蓄電池セル組立体３では、正極タブ２２と負極タブ２３とが同方向に「Ｌ」字状に屈曲した屈曲形状をなす。
［４］ 次に、図１６に示すように、底部材１１上に複数の蓄電池セル組立体３を順に重ねていく。その際、蓄電池セル組立体３を１枚ずつ重ねていく毎に、当該蓄電池セル組立体３を鉛直軸回りに１８０°回転させる。これにより、上側にある蓄電池セル組立体３と、下側にある蓄電池セル組立体３とで、正極タブ２２と負極タブ２３との位置関係を反転させることができる。その結果、互いに重なり合う蓄電池セル組立体３同士では、下側の蓄電池セル組立体３の屈曲形状をなす正極タブ２２と、上側の蓄電池セル組立体３の屈曲形状をなす負極タブ２３とが電気的に接続されて、接続部７が形成される。
特に、図３に示すように、接続部７では、正極タブ２２の屈曲形状における屈曲点２２２よりも先端側の屈曲部分２２３と、負極タブ２３の屈曲形状における屈曲点２３２よりも先端側の屈曲部分２３３とが接触している。このような接続部７が形成されることより、複数の蓄電池セル組立体３を直列につなぐことができる。
また、接続部７を溶接して溶接部とすることもできる。これにより、正極タブ２２と負極タブ２３との電気的な接続状態を長期的に維持することができる。
以上のように、複数の蓄電池セル組立体３（蓄電池セル２）を組み立てて蓄電池モジュール１を製造する際、各蓄電池セル組立体３を前記のように反転させつつ、順に重ねていくという簡単な作業で、蓄電池セル組立体３同士を電気的に接続することができる。これにより、蓄電池セル組立体３の組立作業を迅速かつ容易に行うことができる。
以上のように、複数の蓄電池セル組立体３（蓄電池セル２）を組み立てて蓄電池モジュール１を製造する際、各蓄電池セル組立体３を前記のように反転させつつ、順に重ねていくという簡単な作業で、蓄電池セル組立体３同士を電気的に接続することができる。これにより、蓄電池セル組立体３の組立作業を迅速かつ容易に行うことができる。
以上、本発明の蓄電池モジュールを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されず、蓄電池モジュールを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成と置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、正極タブ保持部を構成する部材数は、前記実施形態では２つであるが、これに限定されず、例えば、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
また、負極タブ保持部を構成する部材数も、前記実施形態では２つであるが、これに限定されず、例えば、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
また、正極タブ保持部を構成する部材数は、前記実施形態では２つであるが、これに限定されず、例えば、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
また、負極タブ保持部を構成する部材数も、前記実施形態では２つであるが、これに限定されず、例えば、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
１ 蓄電池モジュール
２ 蓄電池セル
２１ セル本体
２１１ 短辺
２１２ 短辺
２２ 正極タブ
２２１ 貫通孔
２２２ 屈曲点
２２３ 屈曲部分
２３ 負極タブ
２３１ 貫通孔
２３２ 屈曲点
２３３ 屈曲部分
２４ 電極積層体
２４１ 正極
２４２ 負極
２４３ セパレータ
２５ 電解液
２６ 外装体
２６１ シート材
２６２ マーカ
２６３ マーカ
３ 蓄電池セル組立体
４ 第１挟持部材（正極側第１挟持部材）
４１ 板状部
４１１ 第１爪
４１２ 第２爪
４２ 箱状部
４２１ 底部
４２２ 貫通孔
４２３ 壁部
４２４ 当て部
５ 第１挟持部材（負極側第１挟持部材）
５１ 板状部
５１１ 第１爪
５１２ 第２爪
５２ 箱状部
５２１ 底部
５２２ 貫通孔
５２３ 壁部
５２４ 当て部
５２５ 突出片
６ 第２挟持部材
６１ 板状部
６１１ 第１係合部
６１２ 第２係合部
６１３ 段差部
６２ 突出部
７ 接続部
１０Ａ 正極タブ保持部
１０Ｂ 負極タブ保持部
１１ 底部材
１２ 蓋部材
Ｌ２２ 突出長さ
Ｌ２３ 突出長さ
Ｌ４２３ 離間距離
Ｌ５２３ 長さ
α２２ 矢印
α２３ 矢印
２ 蓄電池セル
２１ セル本体
２１１ 短辺
２１２ 短辺
２２ 正極タブ
２２１ 貫通孔
２２２ 屈曲点
２２３ 屈曲部分
２３ 負極タブ
２３１ 貫通孔
２３２ 屈曲点
２３３ 屈曲部分
２４ 電極積層体
２４１ 正極
２４２ 負極
２４３ セパレータ
２５ 電解液
２６ 外装体
２６１ シート材
２６２ マーカ
２６３ マーカ
３ 蓄電池セル組立体
４ 第１挟持部材（正極側第１挟持部材）
４１ 板状部
４１１ 第１爪
４１２ 第２爪
４２ 箱状部
４２１ 底部
４２２ 貫通孔
４２３ 壁部
４２４ 当て部
５ 第１挟持部材（負極側第１挟持部材）
５１ 板状部
５１１ 第１爪
５１２ 第２爪
５２ 箱状部
５２１ 底部
５２２ 貫通孔
５２３ 壁部
５２４ 当て部
５２５ 突出片
６ 第２挟持部材
６１ 板状部
６１１ 第１係合部
６１２ 第２係合部
６１３ 段差部
６２ 突出部
７ 接続部
１０Ａ 正極タブ保持部
１０Ｂ 負極タブ保持部
１１ 底部材
１２ 蓋部材
Ｌ２２ 突出長さ
Ｌ２３ 突出長さ
Ｌ４２３ 離間距離
Ｌ５２３ 長さ
α２２ 矢印
α２３ 矢印
Claims (11)
- 重なり合って配置された複数の蓄電池セルを備える蓄電池モジュールであって、
各前記蓄電池セルは、正極および負極を含む電極積層体を有するセル本体と、
前記正極に電気的に接続され、前記セル本体から突出する正極タブと、
前記負極に電気的に接続され、前記セル本体から突出する負極タブとを有し、
前記正極タブの前記セル本体からの突出長さと、前記負極タブの前記セル本体からの突出長さとは、互いに異なっており、
前記正極タブと、前記負極タブとは、互いに同方向に屈曲した屈曲形状をなすことを特徴とする蓄電池モジュール。 - 前記正極タブの屈曲形状を保持する正極タブ保持部と、
前記負極タブの屈曲形状を保持する負極タブ保持部とを備える請求項１に記載の蓄電池モジュール。 - 前記正極タブは、板状をなし、
前記正極タブ保持部は、前記正極タブをその厚さ方向に挟持し合う２つの部材を有する請求項２に記載の蓄電池モジュール。 - 前記２つの部材のうちの一方の部材は、前記正極タブの屈曲形状に沿うように、前記正極タブが宛がわれる当て部を有する請求項３に記載の蓄電池モジュール。
- 前記負極タブは、板状をなし、
前記負極タブ保持部は、前記負極タブをその厚さ方向に挟持し合う２つの部材を有する請求項２に記載の蓄電池モジュール。 - 前記２つの部材のうちの一方の部材は、前記負極タブの屈曲形状に沿うように、前記負極タブが宛がわれる当て部を有する請求項５に記載の蓄電池モジュール。
- 前記正極タブ保持部と、前記負極タブ保持部とは、いずれも、係合して組み立てられる複数の部材で構成されており、
前記正極タブ保持部を構成する前記複数の部材のうちの一部と、前記負極タブ保持部を構成する前記複数の部材のうちの一部とは、共通の部材となっている請求項２ないし６のいずれか１項に記載の蓄電池モジュール。 - 前記正極タブの突出方向と、前記負極タブの突出方向とは、前記セル本体に対して互いに反対となっている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の蓄電池モジュール。
- 重なり合う前記蓄電池セル同士では、一方の前記蓄電池セルの前記正極タブと、他方の前記蓄電池セルの前記負極タブとが電気的に接続された接続部を構成している請求項１ないし８のいずれか１項に記載の蓄電池モジュール。
- 前記接続部では、前記正極タブの屈曲形状における屈曲点よりも先端側の屈曲部分と、前記負極タブの屈曲形状における屈曲点よりも先端側の屈曲部分とが接触している請求項９に記載の蓄電池モジュール。
- 前記接続部は、溶接部でもある請求項９または１０に記載の蓄電池モジュール。
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| JP2018210244A JP6867349B2 (ja) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | 蓄電池モジュール |
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|---|---|---|---|
| JP2018210244A JP6867349B2 (ja) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | 蓄電池モジュール |
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-
2018
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