JP7102757B2 - Battery module and manufacturing method of battery module - Google Patents
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Description
本発明は、電池モジュール及び電池モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a battery module and a method for manufacturing a battery module.
従来の電池モジュールとしては、例えば特許文献１に記載されているような薄型電池が知られている。特許文献１に記載の薄型電池は、正極、負極及び集電体を有するバイポーラ電極と、セパレータ及び電解液を含む電解質層と、集電体の一方の主面に正極を取り囲むように配置された第１シール部と、集電体の他方の主面に負極を取り囲むように配置された第２シール部と、第２シール部を貫通するチューブとを備えている。チューブの一端は、セパレータ、集電体及び第２シール部で画成された内部空間に臨み、チューブの他端は、第２シール部の外部空間に臨んでいる。電池内部に発生したガスは、チューブを介して電池外部へ排出される。
As a conventional battery module, for example, a thin battery as described in
上記従来技術においては、チューブは、内部空間の圧力が上昇すると、内部空間のガスを排出する安全弁として機能する。そのような安全弁を備えた電池モジュールでは、複数の電極が積層された電極積層体と電極積層体の周囲に配置された枠体とを有するモジュール本体に安全弁を取り付ける際、モジュール本体と安全弁との接合部に突起を設け、その突起を溶融させた状態でモジュール本体と安全弁とを押し付けて接合するという工法がある。この場合には、突起の溶融時に発生するバリによりガスの流路を閉塞させないようにする必要がある。しかし、モジュール本体と安全弁とを押し付け過ぎると、突起に発生するバリが多くなるため、ガスの流路を閉塞させてしまう。 In the above-mentioned prior art, the tube functions as a safety valve for discharging gas in the internal space when the pressure in the internal space rises. In a battery module provided with such a safety valve, when the safety valve is attached to the module main body having an electrode laminate in which a plurality of electrodes are laminated and a frame body arranged around the electrode laminate, the module main body and the safety valve are combined. There is a construction method in which a protrusion is provided at the joint portion, and the module body and the safety valve are pressed against each other in a state where the protrusion is melted to join. In this case, it is necessary to prevent the gas flow path from being blocked by burrs generated when the protrusions are melted. However, if the module body and the safety valve are pressed too much, burrs generated on the protrusions increase, which blocks the gas flow path.
本発明の目的は、ガスの流路の閉塞を抑制することができる電池モジュール及び電池モジュールの製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a battery module and a method for manufacturing a battery module capable of suppressing blockage of a gas flow path.
本発明の一態様は、複数の電極が積層された電極積層体と、電極積層体を取り囲むように配置され、電極積層体に設けられた複数の内部空間とそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、モジュール本体に取り付けられ、複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する安全弁とを備えた電池モジュールであって、モジュール本体及び安全弁の少なくとも一方には、モジュール本体と安全弁とを接合すると共に複数の内部空間からのガスがそれぞれ流れる複数の流路を形成する接合用突起が設けられており、モジュール本体及び安全弁の一方には、モジュール本体及び安全弁の他方側に突出した凸部が設けられており、モジュール本体及び安全弁の他方には、凸部と嵌合し、凸部と協働してモジュール本体と安全弁とを接合する際のモジュール本体または安全弁の押し込み量を規定する凹部が設けられていることを特徴とする。 One aspect of the present invention is a plurality of first communications in which a plurality of electrodes are laminated and a plurality of first communications are arranged so as to surround the electrode stacks and are communicated with a plurality of internal spaces provided in the electrode stacks. A battery module including a module main body having a frame body having holes and a safety valve attached to the module main body and having a plurality of first communication holes and a plurality of second communication holes communicated with each other. And at least one of the safety valves is provided with joining protrusions for joining the module body and the safety valve and forming a plurality of flow paths through which gas from a plurality of internal spaces flows, respectively, and one of the module body and the safety valve is provided. Is provided with a convex portion protruding from the other side of the module body and the safety valve, and the other side of the module body and the safety valve is fitted with the convex portion and the module body and the safety valve are joined in cooperation with the convex portion. It is characterized in that a recess is provided to specify the amount of pushing of the module main body or the safety valve at the time of performing.
このような電池モジュールを製造する際には、接合用突起を溶融させた状態で、モジュール本体と安全弁と押し付けて接合する。このとき、接合用突起にバリが発生する。ここで、モジュール本体及び安全弁の一方には、モジュール本体及び安全弁の他方側に突出した凸部が設けられており、モジュール本体及び安全弁の他方には、凸部と嵌合し、凸部と協働してモジュール本体と安全弁とを接合する際のモジュール本体または安全弁の押し込み量を規定する凹部が設けられている。そこで、凸部の先端が凹部の底に突き当たるまでモジュール本体と安全弁とを押し付けることにより、モジュール本体または安全弁の押し込み量が規制される。従って、モジュール本体と安全弁との押し付け過ぎが防止されるため、流路側に逃げるバリの張り出し量の増大が抑えられる。これにより、バリによるガスの流路の閉塞を抑制することができる。 When manufacturing such a battery module, the module body and the safety valve are pressed and joined in a state where the joining protrusion is melted. At this time, burrs are generated on the bonding protrusions. Here, one of the module main body and the safety valve is provided with a convex portion protruding on the other side of the module main body and the safety valve, and the other of the module main body and the safety valve is fitted with the convex portion and cooperates with the convex portion. A recess is provided that defines the amount of pushing of the module body or the safety valve when working to join the module body and the safety valve. Therefore, by pressing the module main body and the safety valve until the tip of the convex portion abuts on the bottom of the concave portion, the pushing amount of the module main body or the safety valve is regulated. Therefore, since the module body and the safety valve are prevented from being pressed too much, it is possible to suppress an increase in the amount of burrs that escape to the flow path side. As a result, it is possible to suppress blockage of the gas flow path due to burrs.
凸部は、モジュール本体に設けられ、凹部は、安全弁に設けられていてもよい。このような構成では、モジュール本体の枠体に凹部を設けないため、枠体のシール性に影響を与えなくて済む。 The convex portion may be provided on the module body, and the concave portion may be provided on the safety valve. In such a configuration, since the recess is not provided in the frame body of the module body, it is not necessary to affect the sealing property of the frame body.
凸部及び凹部の数は、少なくとも２つであり、凸部及び凹部は、接合用突起の対角線上の角部に対応する位置に配置されていてもよい。凸部及び凹部の数を２つ以上とすることにより、モジュール本体と安全弁との位置決め精度が高くなる。従って、バリによるガスの流路の閉塞を一層抑制することができる。また、凸部及び凹部を接合用突起の対角線上の角部に対応する位置に配置することにより、モジュール本体と安全弁との位置決めが行いやすくなる。 The number of protrusions and recesses is at least two, and the protrusions and recesses may be arranged at positions corresponding to the diagonal corners of the joining protrusions. By setting the number of convex portions and concave portions to two or more, the positioning accuracy between the module main body and the safety valve is improved. Therefore, blockage of the gas flow path due to burrs can be further suppressed. Further, by arranging the convex portion and the concave portion at positions corresponding to the diagonal corner portions of the joining projection, the module main body and the safety valve can be easily positioned.
本発明の他の態様は、複数の電極が積層された電極積層体と、電極積層体を取り囲むように配置され、電極積層体に設けられた複数の内部空間とそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、モジュール本体に取り付けられ、複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する安全弁とを備えた電池モジュールの製造方法であって、モジュール本体及び安全弁を用意する工程と、モジュール本体と安全弁とを接合する工程とを含み、モジュール本体及び安全弁の少なくとも一方には、モジュール本体と安全弁とを接合すると共に複数の内部空間からのガスがそれぞれ流れる複数の流路を形成する接合用突起が設けられており、モジュール本体及び安全弁の一方には、モジュール本体及び安全弁の他方側に突出した凸部が設けられており、モジュール本体及び安全弁の他方には、凸部と嵌合し、凸部と協働してモジュール本体と安全弁とを接合する際のモジュール本体または安全弁の押し込み量を規定する凹部が設けられており、モジュール本体と安全弁とを接合する工程は、接合用突起を溶融させた状態で、凸部の先端が凹部の底に突き当たるまでモジュール本体と安全弁とを押し付けて接合する接合工程を含むことを特徴とする。 In another aspect of the present invention, a plurality of first electrodes are arranged so as to surround the electrode laminate in which a plurality of electrodes are laminated, and are communicated with a plurality of internal spaces provided in the electrode laminate. A method for manufacturing a battery module including a module main body having a frame body having communication holes and a safety valve attached to the module main body and having a plurality of first communication holes and a plurality of second communication holes communicated with each other. The process of preparing the module body and the safety valve and the process of joining the module body and the safety valve are included, and at least one of the module body and the safety valve is joined with the module body and the safety valve and from a plurality of internal spaces. Joint protrusions are provided to form a plurality of flow paths through which gas flows, and one of the module body and the safety valve is provided with a convex portion protruding on the other side of the module body and the safety valve. The other side of the safety valve is provided with a concave portion that fits with the convex portion and regulates the pushing amount of the module main body or the safety valve when joining the module main body and the safety valve in cooperation with the convex portion. The step of joining the safety valve is characterized by including a joining step of pressing the module body and the safety valve together until the tip of the convex portion abuts on the bottom of the concave portion in a state where the joining protrusion is melted.
このような電池モジュールの製造方法においては、接合用突起を溶融させた状態で、モジュール本体と安全弁と押し付けて接合する。このとき、接合用突起にバリが発生する。そこで、凸部の先端が凹部の底に突き当たるまでモジュール本体と安全弁とを押し付けることにより、モジュール本体または安全弁の押し込み量が規制される。従って、モジュール本体と安全弁との押し付け過ぎが防止されるため、流路側に逃げるバリの張り出し量の増大が抑えられる。これにより、バリによるガスの流路の閉塞を抑制することができる。 In such a method of manufacturing a battery module, the module main body and the safety valve are pressed and joined in a state where the joining protrusion is melted. At this time, burrs are generated on the bonding protrusions. Therefore, by pressing the module main body and the safety valve until the tip of the convex portion abuts on the bottom of the concave portion, the pushing amount of the module main body or the safety valve is regulated. Therefore, since the module body and the safety valve are prevented from being pressed too much, it is possible to suppress an increase in the amount of burrs that escape to the flow path side. As a result, it is possible to suppress blockage of the gas flow path due to burrs.
モジュール本体と安全弁とを接合する工程は、接合工程を実施する前に、凸部と凹部とを嵌合させることにより、モジュール本体と安全弁とを位置決めする位置決め工程を含んでもよい。このような位置決め工程を実施することにより、その後の接合工程において凸部と凹部とを確実に嵌合させることができる。従って、モジュール本体と安全弁とを確実に接合することができる。 The step of joining the module body and the safety valve may include a positioning step of positioning the module body and the safety valve by fitting the convex portion and the concave portion before performing the joining step. By carrying out such a positioning step, the convex portion and the concave portion can be reliably fitted in the subsequent joining step. Therefore, the module body and the safety valve can be reliably joined.
本発明によれば、ガスの流路の閉塞を抑制することができる。 According to the present invention, blockage of the gas flow path can be suppressed.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。図１において、蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両のバッテリとして使用される。蓄電装置１は、複数（ここでは３つ）の電池モジュールとしてのバイポーラ電池２を備えている。バイポーラ電池２は、例えばニッケル水素二次電池である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a power storage device including a battery module according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the
複数のバイポーラ電池２は、金属製の導電板３を介して積層されている。導電板３は、積層方向（Ｚ軸方向）の両端に位置するバイポーラ電池２の外側にも配置されている。バイポーラ電池２及び導電板３は、例えば積層方向から見て矩形状（平面視矩形状）を呈している。導電板３は、隣り合うバイポーラ電池２と電気的に接続されている。これにより、複数のバイポーラ電池２が積層方向に直列接続されている。
The plurality of
積層方向の一端（ここでは下端）に位置する導電板３には、正極端子４が接続されている。積層方向の他端（ここでは上端）に位置する導電板３には、負極端子５が接続されている。正極端子４及び負極端子５は、積層方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に延在している。このような正極端子４及び負極端子５を設けることにより、蓄電装置１の充放電を実施することができる。
The
導電板３は、バイポーラ電池２において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板３には、積層方向と正極端子４及び負極端子５の延在方向とに垂直な方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の空隙３ａが設けられている。これらの空隙３ａを空気等の冷媒が通過することにより、バイポーラ電池２からの熱を効率的に外部に放出することができる。
The
また、蓄電装置１は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に拘束する拘束ユニット６を備えている。拘束ユニット６は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に挟む１対の拘束プレート７と、これらの拘束プレート７同士を締結する複数組のボルト８及びナット９とを有している。
Further, the
拘束プレート７は、鉄等の金属で形成されている。各拘束プレート７と導電板３との間には、樹脂フィルム等の絶縁フィルム１０がそれぞれ配置されている。拘束プレート７及び絶縁フィルム１０は、例えば平面視矩形状を呈している。ボルト８の軸部８ａが各拘束プレート７に設けられた挿通孔７ａを挿通した状態で、軸部８ａの先端部にナット９が螺合することで、バイポーラ電池２、導電板３及び絶縁フィルム１０に積層方向の拘束荷重が付与される。
The
図２は、バイポーラ電池２の概略断面図である。図３は、バイポーラ電池２の概略斜視図である。図２及び図３において、バイポーラ電池２は、複数のセル（例えば２４セル）が積層された構造（複数セル構造）を有している。バイポーラ電池２は、モジュール本体１１と、このモジュール本体１１の一側面に取り付けられた複数（ここでは４つ）の安全弁１２とを備えている。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the
モジュール本体１１は、複数のバイポーラ電極１３がセパレータ１４を介して積層されてなる電極積層体１５と、この電極積層体１５を取り囲むように配置された枠体１６とを備えている。
The module
バイポーラ電極１３及びセパレータ１４は、例えば平面視矩形状を呈している。セパレータ１４は、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１３の間に配置されている。バイポーラ電極１３は、集電体であるニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の上面１７ａ（一方面）に形成された正極１８と、ニッケル箔１７の下面１７ｂ（他方面）に形成された負極１９とを有している。
The
バイポーラ電極１３の正極１８は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極１３の負極１９と対向している。バイポーラ電極１３の負極１９は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極１３の正極１８と対向している。
The
電極積層体１５の最下層には、正極側終端電極２０が配置されている。正極側終端電極２０は、ニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の上面１７ａに形成された正極１８とを有している。電極積層体１５の最上層には、負極側終端電極２１が配置されている。負極側終端電極２１は、ニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の下面１７ｂに形成された負極１９とを有している。正極側終端電極２０の正極１８は、セパレータ１４を挟んで最下層のバイポーラ電極１３の負極１９と対向している。負極側終端電極２１の負極１９は、セパレータ１４を挟んで最上層のバイポーラ電極１３の正極１８と対向している。正極側終端電極２０及び負極側終端電極２１のニッケル箔１７は、積層方向に隣り合う導電板３（図１参照）に接続されている。
A positive electrode
正極１８は、ニッケル箔１７の一方面に正極活物質を塗工することにより形成されている。正極活物質としては、例えばコバルト（Ｃｏ）酸化物コートが施された水酸化ニッケルが用いられる。負極１９は、ニッケル箔１７の他方面に負極活物質を塗工することにより形成されている。負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が用いられる。ニッケル箔１７の縁部１７ｃは、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。
The
セパレータ１４は、正極１８と負極１９との間に配置され、正極１８と負極１９とを隔離する。セパレータ１４は、積層方向から見てニッケル箔１７よりも小さく且つ正極１８及び負極１９よりも大きい。セパレータ１４は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１４は、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、もしくはＰＥ、ＰＰ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはメチルセルロース等からなる不織布または織布等で形成されている。また、セパレータ１４は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されていてもよい。なお、セパレータ１４の形状としては、特にシート状に限られず、袋状であってもよい。
The
枠体１６は、電極積層体１５の周囲に配置され、各ニッケル箔１７の縁部１７ｃをそれぞれ保持する複数の一次シール部２２と、これらの一次シール部２２の周囲に配置された二次シール部２３とを有している。
The
各一次シール部２２は、積層方向に沿ってニッケル箔１７毎に配置されている。一次シール部２２は、枠状に形成されている。一次シール部２２は、ニッケル箔１７の縁部１７ｃに熱溶着により接合されている。
Each
積層方向に隣り合うニッケル箔１７間には、ニッケル箔１７、正極１８、負極１９及び一次シール部２２によって画成された内部空間Ｖが設けられている。従って、電極積層体１５には、複数の内部空間Ｖが設けられている。セパレータ１４内を含む内部空間Ｖには、アルカリ性の電解液が注入されている。アルカリ性の電解液としては、例えば水酸化カリウム水溶液等を含むアルカリ溶液が用いられている。一次シール部２２は、内部空間Ｖを封止する。バイポーラ電池２の各セルは、２つのニッケル箔１７、正極１８、負極１９、セパレータ１４及び一次シール部２２により構成され、内部空間Ｖを有している。
An internal space V defined by the
二次シール部２３は、角筒状を有している。二次シール部２３は、内部空間Ｖを更に封止する。二次シール部２３は、各一次シール部２２に接合されている。二次シール部２３は、例えば射出成形等により形成されている。
The
一次シール部２２及び二次シール部２３は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）または変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等の樹脂で形成されている。
The
枠体１６を構成する一の壁部１６ａには、安全弁１２が取り付けられる複数（ここでは４つ）の安全弁取付領域２４が設けられている。一次シール部２２の各安全弁取付領域２４には、図４に示されるように、複数（ここでは６つ）の連通孔２５（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２５は、各安全弁取付領域２４において２列３段（Ｙ軸方向に２列、Ｚ軸方向に３段）に配列されている。従って、連通孔２５は、壁部１６ａにおいて８列３段に配列されている。各連通孔２５は、異なるセルの内部空間Ｖとそれぞれ連通されている。
A plurality of (here, four) safety
二次シール部２３の各安全弁取付領域２４には、図４に示されるように、各連通孔２５と連通された複数（ここでは６つ）の連通孔２６（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２６は、一次シール部２２側から二次シール部２３の外側面に向かって徐々に幅広となるようにテーパ状に形成されている。連通孔２６は、各安全弁取付領域２４において２列３段に配列されている。
As shown in FIG. 4, a plurality of (six in this case) communication holes 26 (first communication holes) communicating with each
連通孔２５，２６は、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液孔として機能する。また、連通孔２５，２６は、電解液が注入された後は、内部空間Ｖで発生したガスが流れる流路となる。 The communication holes 25 and 26 function as liquid injection holes for injecting the electrolytic solution into the internal space V. Further, the communication holes 25 and 26 serve as a flow path through which the gas generated in the internal space V flows after the electrolytic solution is injected.
二次シール部２３の各安全弁取付領域２４の外側面には、略枠状の接合用突起２７がそれぞれ設けられている。接合用突起２７は、モジュール本体１１と安全弁１２とを接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路２８を連通孔２６と協働して形成する。従って、流路２８は、各安全弁取付領域２４において２列３段に配列されている。流路２８は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で矩形状を呈している。一方の列の流路２８は、他方の列の流路２８に対して積層方向（Ｚ軸方向）にずれている。
A substantially frame-shaped joining
接合用突起２７は、一方の列の流路２８と他方の列の流路２８とを仕切る隔壁２９を有している。隔壁２９は、Ｚ軸方向に直線状に延在している。隔壁２９の幅寸法は、接合用突起２７における隔壁２９以外の部分の幅寸法よりも大きい。
The joining
また、二次シール部２３の各安全弁取付領域２４の外側面には、図４及び図５に示されるように、安全弁１２側に突出した２つの凸部５０が設けられている。なお、図５は、安全弁１２と接合される前のモジュール本体１１の接合用突起２７を示す斜視図である。凸部５０は、円柱状を呈している。２つの凸部５０は、二次シール部２３の各安全弁取付領域２４の外側面における接合用突起２７の対角線上の２つの角部２７ａに対応する位置に配置されている。接合用突起２７の角部２７ａに対応する位置は、接合用突起２７の角部２７ａの近傍位置である。
Further, as shown in FIGS. 4 and 5, two
安全弁１２は、図４に示されるように、ケース３３と、複数（ここでは６つ）の弁体３４と、カバー３５とを有している。ケース３３は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。ケース３３は、底面を含む底壁部３６を有している。底壁部３６には、底面からカバー３５側に向けて貫通した複数（ここでは６つ）の連通孔３７（第２連通孔）が設けられている。これらの連通孔３７は、モジュール本体１１の各連通孔２６とそれぞれ連通されている。連通孔３７は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で円形状を呈している（図６参照）。
As shown in FIG. 4, the
ケース３３の底面には、略枠状の接合用突起３８がそれぞれ設けられている（図６参照）。接合用突起３８は、モジュール本体１１と安全弁１２とを接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路３９を形成する。接合用突起３８は、モジュール本体１１の接合用突起２７と接合される。接合用突起３８は、接合用突起２７に対応する形状及び寸法を有している。従って、流路３９は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で矩形状を呈している。一方の列の流路３９は、他方の列の流路３９に対してＺ軸方向にずれている。
A substantially frame-shaped joining
接合用突起３８は、図６に示されるように、一方の列の流路３９と他方の列の流路３９とを仕切る隔壁４０を有している。なお、図６は、モジュール本体１１と接合される前の安全弁１２の接合用突起３８を示す斜視図である。隔壁４０は、Ｚ軸方向に直線状に延在している。隔壁４０の幅寸法は、接合用突起３８における隔壁４０以外の部分の幅寸法よりも大きい。
As shown in FIG. 6, the joining
また、ケース３３の底面には、図６に示されるように、モジュール本体１１の各凸部５０とそれぞれ嵌合する２つの凹部５１が設けられている。凹部５１は、凸部５０と協働して、モジュール本体１１と安全弁１２とを接合する際における安全弁１２に対するモジュール本体１１の押し込み量を規定する。凹部５１は、モジュール本体１１と安全弁１２との対向方向（Ｘ軸方向）に垂直な方向に切った断面で円形状（以下、断面円形状）を呈している。２つの凹部５１は、２つの凸部５０に対応して、ケース３３の底面における接合用突起３８の対角線上の２つの角部３８ａに対応する位置に配置されている。接合用突起３８の角部３８ａに対応する位置は、接合用突起３８の角部３８ａの近傍位置である。
Further, as shown in FIG. 6, the bottom surface of the
また、ケース３３は、図４に示されるように、弁体３４を収容する複数（ここでは６つ）の収容凹部４４ａを形成する内壁部４４を有している。内壁部４４は、底壁部３６と一体化されている。収容凹部４４ａは、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で円形状を呈している。収容凹部４４ａは、連通孔３７と連通可能となっている。
Further, as shown in FIG. 4, the
弁体３４は、連通孔３７を塞ぐように収容凹部４４ａに収容されている。弁体３４は、ゴム等の弾性体で形成された円柱状部材である。弁体３４は、連通孔３７を開閉させる。弁体３４の外側面と内壁部４４の内壁面との間には、隙間Ｇが設けられている（図７参照）。
The
カバー３５は、ケース３３の開口を塞ぐ板状部材である。カバー３５は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。カバー３５は、ケース３３の開口端面に熱溶着により接合されている。カバー３５は、複数の弁体３４をケース３３の底壁部３６に押し付ける押圧部材としても機能する。ケース３３の内壁部４４とカバー３５との間には、収容凹部４４ａと連通した収容空間Ｓが設けられている。また、カバー３５には、複数（ここでは２つ）の排気口４５が設けられている。排気口４５は、収容空間Ｓと連通されている。
The
このような安全弁１２において、ケース３３の連通孔３７は、二次シール部２３の連通孔２６及び一次シール部２２の連通孔２５を通してモジュール本体１１の内部空間Ｖと連通されている。内部空間Ｖの圧力が設定圧よりも低いときは、連通孔３７が弁体３４によって塞がれた閉弁状態に維持される。内部空間Ｖの圧力が上昇して設定圧以上になると、弁体３４が底壁部３６から離間するように弾性変形し、連通孔３７の閉塞が解除された開弁状態となる。その結果、内部空間Ｖからのガスが弁体３４の外側面と内壁部４４の内壁面との隙間Ｇ及び収容空間Ｓを通って排気口４５から排出されるようになる（図７参照）。
In such a
以上のようなバイポーラ電池２を製造する際には、まずモジュール本体１１と安全弁１２とを用意する工程を実施する。図５に示されるように、安全弁１２と接合される前のモジュール本体１１において、接合用突起２７の隔壁２９には、隔壁２９の延在方向に沿って延在する溝部２９ａが設けられている。従って、隔壁２９は、隔壁２９の延在方向に沿って延在する２つの突起部３０で構成されている。
When manufacturing the
図６に示されるように、モジュール本体１１と接合される前の安全弁１２において、接合用突起３８の隔壁４０には、隔壁４０の延在方向に沿って延在する溝部４０ａが設けられている。従って、隔壁４０は、隔壁４０の延在方向に沿って延在する２つの突起部４１で構成されている。
As shown in FIG. 6, in the
そのようなモジュール本体１１及び安全弁１２を用意した後、熱溶着の一つである熱板溶着によってモジュール本体１１と安全弁１２とを接合する工程を実施する。具体的には、まず図７（ａ）に示されるように、接合用突起２７，３８同士が対向するようにモジュール本体１１及び安全弁１２を配置すると共に、モジュール本体１１と安全弁１２との間に熱板４６を配置した状態で、熱板４６により接合用突起２７，３８を溶融させる。そして、図７（ｂ）に示されるように、接合用突起２７，３８が溶融している間に、モジュール本体１１の接合用突起２７と安全弁１２の接合用突起３８とを押し付けることにより、接合用突起２７，３８同士が溶着される。これにより、接合用突起２７，３８同士が接合される。
After preparing such a module
ここで、接合用突起２７，３８を溶融させると、接合用突起２７，３８の縁部にバリが発生する。このとき、接合用突起２７，３８同士を押し付けると、隔壁２９の各突起部３０に発生したバリが各突起部３０の間の溝部２９ａに逃げて繋がる。これにより、接合用突起２７の溶融後には、図４に示されるように、各突起部３０の先端部同士が繋がるようになる。また、接合用突起２７，３８同士を押し付けると、隔壁４０の各突起部４１に発生したバリも各突起部４１の間の溝部４０ａに逃げて繋がる。これにより、接合用突起３８の溶融後には、各突起部４１の先端部同士が繋がるようになる。
Here, when the joining
熱板溶着によってモジュール本体１１と安全弁１２とを接合する工程について、図８を用いて更に詳細に説明する。なお、図８は、モジュール本体１１と安全弁１２とを接合する様子を模式的に示す断面図である。
The process of joining the
まず図８（ａ）に示されるように、モジュール本体１１の凸部５０と安全弁１２の凹部５１との位置合わせを行う。具体的には、例えばカメラによりモジュール本体１１及び安全弁１２を撮像し、その撮像画像を画像処理して凸部５０と凹部５１との位置を合わせる。
First, as shown in FIG. 8A, the
続いて、図８（ｂ）に示されるように、凸部５０と凹部５１とを嵌合させることにより、凸部５０と凹部５１とが正確に位置合わせされているかどうかを確認する。凸部５０と凹部５１とが嵌合されないときは、凸部５０と凹部５１との位置合わせを再度行う。
Subsequently, as shown in FIG. 8B, by fitting the
続いて、図８（ｃ）に示されるように、凸部５０と凹部５１との嵌合を解除し、上述したように、モジュール本体１１と安全弁１２との間に熱板４６を配置した状態で、熱板４６により接合用突起２７，３８を溶融させる（図７（ａ）参照）。
Subsequently, as shown in FIG. 8C, the
続いて、その状態で、図８（ｄ）に示されるように、凸部５０と凹部５１とを再び嵌合させて、モジュール本体１１を安全弁１２に対して押し付けることにより、凸部５０の先端面５０ａ（先端）を凹部５１の底面５１ａ（底）に突き当てる。これにより、安全弁１２に対するモジュール本体１１の押し込み量が規制されることになる。
Subsequently, in that state, as shown in FIG. 8D, the
ここで、図８（ａ）、（ｂ）に示される工程は、凸部５０と凹部５１とを嵌合させることにより、モジュール本体１１と安全弁１２とを位置決めする位置決め工程である。図８（ｃ）、（ｄ）に示される工程は、接合用突起２７，３８を溶融させた状態で、凸部５０の先端面５０ａが凹部５１の底面５１ｂに突き当たるまでモジュール本体１１と安全弁１２とを押し付けて接合する接合工程である。
Here, the steps shown in FIGS. 8A and 8B are positioning steps for positioning the
以上のように本実施形態にあっては、バイポーラ電池２を製造する際には、接合用突起２７，３８を溶融させた状態で、モジュール本体１１と安全弁１２と押し付けて接合する。このとき、接合用突起２７，３８にバリが発生する。ここで、モジュール本体１１には、安全弁１２側に突出した凸部５０が設けられており、安全弁１２には、凸部５０と嵌合し、凸部５０と協働してモジュール本体１１と安全弁１２とを接合する際のモジュール本体１１の押し込み量を規定する凹部５１が設けられている。そこで、凸部５０の先端面５０ａが凹部５１の底面５１ａに突き当たるまでモジュール本体１１と安全弁１２とを押し付けることにより、モジュール本体１１の押し込み量が規制される。従って、モジュール本体１１と安全弁１２との押し付け過ぎが防止されるため、流路２８，３９側に逃げるバリの張り出し量の増大が抑えられる。これにより、バリによるガスの流路２８，３９の閉塞を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, when the
また、本実施形態では、凸部５０はモジュール本体１１に設けられ、凹部５１は安全弁１２に設けられている。このような構成では、モジュール本体１１の枠体１６に凹部５１を設けないため、枠体１６のシール性に影響を与えなくて済む。また、枠体１６は一次シール部２２及び二次シール部２３を有しているため、枠体１６には凹部５１の加工が行いにくい。しかし、本実施形態では、凹部５１を安全弁１２に設けるので、凹部５１の加工が行いやすく、加工の手間を軽減することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、凸部５０及び凹部５１の数を２つとしたので、モジュール本体１１と安全弁１２とが２軸方向（Ｙ軸方向及びＺ軸方向）に正確に位置決めされ、モジュール本体１１と安全弁１２との位置決め精度が高くなる。従って、接合用突起２７，３８の溶融時に発生するバリが容易に流路２８，３９に入り込むことが抑えられるため、バリによるガスの流路２８，３９の閉塞を一層抑制することができる。また、凸部５０を接合用突起２７の対角線上の角部２７ａに対応する位置に配置すると共に、凹部５１を接合用突起３８の対角線上の角部３８ａに対応する位置に配置したので、モジュール本体１１と安全弁１２との位置決めが行いやすくなる。
Further, in the present embodiment, since the number of the
また、本実施形態では、接合用突起２７，３８を溶融させた状態で、凸部５０の先端面５０ａが凹部５１の底面５１ａに突き当たるまでモジュール本体１１と安全弁１２とを押し付けて接合する接合工程を実施する前に、凸部５０と凹部５１とを嵌合させることにより、モジュール本体１１と安全弁１２とを位置決めする位置決め工程を実施する。このため、その後の接合工程において凸部５０と凹部５１とを確実に嵌合させることができる。従って、モジュール本体１１と安全弁１２と確実に接合することができる。
Further, in the present embodiment, in a state where the joining
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、凸部５０と凹部５１とを嵌合させることにより、モジュール本体１１と安全弁１２とを位置決めした（図８（ｂ）参照）後に、接合用突起２７，３８を溶融させた状態で、凸部５０の先端面５０ａが凹部５１の底面５１ａに突き当たるまでモジュール本体１１と安全弁１２とを押し付けて接合している（図８（ｃ）、（ｄ）参照）。しかし、例えばカメラを用いた画像処理等によってモジュール本体１１と安全弁１２との位置決めを正確に行うことができるのであれば、凸部５０と凹部５１とを嵌合させることによるモジュール本体１１と安全弁１２との位置決めは、特に実施しなくてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the module
また、上記実施形態では、モジュール本体１１に凸部５０が設けられ、安全弁１２に凹部５１が設けられているが、特にその形態には限られず、安全弁１２に凸部５０が設けられ、モジュール本体１１に凹部５１が設けられていてもよい。この場合には、安全弁１２がモジュール本体１１に対して押し込まれることになる。
Further, in the above embodiment, the module
また、上記実施形態では、凸部５０は円柱状を呈し、凹部５１は断面円形状を呈しているが、特にその形態には限られず、凸部５０は多角柱状を呈し、凹部５１は断面多角形状を呈していてもよい。ただし、凸部５０の形状を円柱状とし、凹部５１の形状を断面円形状とした場合には、凸部５０及び凹部５１の加工の点で有利である。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、凸部５０及び凹部５１の数は、何れも２つであるが、凸部５０及び凹部５１の数としては、特に２つには限られず、１つであってもよいし、或いは３つ以上あってもよい。凸部５０及び凹部５１の数が１つである場合には、凸部５０の形状を多角柱状とし、凹部５１の形状を断面多角形状とすることにより、モジュール本体１１と安全弁１２とを２軸方向に正確に位置決めすることができる。
Further, in the above embodiment, the number of the
また、上記実施形態では、モジュール本体１１に接合用突起２７が設けられていると共に、安全弁１２に接合用突起３８が設けられているが、特にその形態には限られず、モジュール本体１１及び安全弁１２の何れか一方のみに接合用突起が設けられていてもよい。
Further, in the above embodiment, the module
また、上記実施形態では、熱板溶着によってモジュール本体１１と安全弁１２とを接合しているが、特にその形態には限られず、例えば超音波熱溶着によってモジュール本体１１と安全弁１２とを接合してもよい。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、電池モジュールとしてのバイポーラ電池２はニッケル水素二次電池であるが、本発明は、特にニッケル水素二次電池には限られず、リチウムイオン二次電池等にも適用可能である。また、本発明は、バイポーラ電池２以外にも、複数の電極が積層された電極積層体と電極積層体を取り囲むように配置された枠体とを有するモジュール本体を備えた電池モジュールであれば適用可能である。
Further, in the above embodiment, the
２…バイポーラ電池（電池モジュール）、１１…モジュール本体、１２…安全弁、１３…バイポーラ電極（電極）、１５…電極積層体、１６…枠体、２５，２６…連通孔（第１連通孔）、２７…接合用突起、２７ａ…角部、２８…流路、３７…連通孔（第２連通孔）、３８…接合用突起、３８ａ…角部、３９…流路、５０…凸部、５０ａ…先端面（先端）、５１…凹部、５１ａ…底面（底）、Ｖ…内部空間。 2 ... Bipolar battery (battery module), 11 ... Module body, 12 ... Safety valve, 13 ... Bipolar electrode (electrode), 15 ... Electrode laminate, 16 ... Frame, 25, 26 ... Communication hole (first communication hole), 27 ... Joining protrusion, 27a ... Corner, 28 ... Flow path, 37 ... Communication hole (second communication hole), 38 ... Joining protrusion, 38a ... Corner, 39 ... Flow path, 50 ... Convex, 50a ... Tip surface (tip), 51 ... concave, 51a ... bottom (bottom), V ... internal space.
Claims (5)
前記モジュール本体に取り付けられ、前記複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する安全弁とを備えた電池モジュールであって、
前記モジュール本体及び前記安全弁の少なくとも一方には、前記モジュール本体と前記安全弁とを接合すると共に前記複数の内部空間からのガスがそれぞれ流れる複数の流路を形成する接合用突起が設けられており、
前記モジュール本体及び前記安全弁の一方には、前記モジュール本体及び前記安全弁の他方側に突出した凸部が設けられており、
前記モジュール本体及び前記安全弁の他方には、前記凸部と嵌合し、前記凸部と協働して前記モジュール本体と前記安全弁とを接合する際の前記モジュール本体または前記安全弁の押し込み量を規定する凹部が設けられていることを特徴とする電池モジュール。 A plurality of internal spaces defined by the electrodes and the frame bodies adjacent to each other in the stacking direction, which have an electrode laminate in which a plurality of electrodes are laminated and a frame body arranged so as to surround the electrode laminates. Is provided in the electrode laminate, and a plurality of first communication holes communicating with the plurality of internal spaces are provided in the frame body.
A battery module attached to the module body and provided with the plurality of first communication holes and a safety valve having a plurality of second communication holes communicated with each other.
At least one of the module body and the safety valve is provided with a joining projection for joining the module body and the safety valve and forming a plurality of flow paths through which gas from the plurality of internal spaces flows.
One of the module main body and the safety valve is provided with a convex portion protruding on the other side of the module main body and the safety valve.
On the other side of the module main body and the safety valve, the amount of pushing of the module main body or the safety valve when mating with the convex portion and joining the module main body and the safety valve in cooperation with the convex portion is defined. A battery module characterized in that a recess is provided.
前記凹部は、前記安全弁に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電池モジュール。 The convex portion is provided on the module body and is provided.
The battery module according to claim 1, wherein the recess is provided in the safety valve.
前記凸部及び前記凹部は、前記接合用突起の対角線上の角部に対応する位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の電池モジュール。 The number of the convex portion and the concave portion is at least two.
The battery module according to claim 1 or 2, wherein the convex portion and the concave portion are arranged at positions corresponding to the diagonal corner portions of the joining protrusion.
前記モジュール本体に取り付けられ、前記複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する安全弁とを備えた電池モジュールの製造方法であって、
前記モジュール本体及び前記安全弁を用意する工程と、
前記モジュール本体と前記安全弁とを接合する工程とを含み、
前記モジュール本体及び前記安全弁の少なくとも一方には、前記モジュール本体と前記安全弁とを接合すると共に前記複数の内部空間からのガスがそれぞれ流れる複数の流路を形成する接合用突起が設けられており、
前記モジュール本体及び前記安全弁の一方には、前記モジュール本体及び前記安全弁の他方側に突出した凸部が設けられており、
前記モジュール本体及び前記安全弁の他方には、前記凸部と嵌合し、前記凸部と協働して前記モジュール本体と前記安全弁とを接合する際の前記モジュール本体または前記安全弁の押し込み量を規定する凹部が設けられており、
前記モジュール本体と前記安全弁とを接合する工程は、前記接合用突起を溶融させた状態で、前記凸部の先端が前記凹部の底に突き当たるまで前記モジュール本体と前記安全弁とを押し付けて接合する接合工程を含むことを特徴とする電池モジュールの製造方法。 A plurality of internal spaces defined by the electrodes and the frame bodies adjacent to each other in the stacking direction, which have an electrode laminate in which a plurality of electrodes are laminated and a frame body arranged so as to surround the electrode laminates. Is provided in the electrode laminate, and a plurality of first communication holes communicating with the plurality of internal spaces are provided in the frame body.
A method for manufacturing a battery module, which is attached to the module body and includes the plurality of first communication holes and a safety valve having a plurality of second communication holes communicated with each other.
The process of preparing the module body and the safety valve, and
Including the step of joining the module body and the safety valve.
At least one of the module body and the safety valve is provided with a joining projection for joining the module body and the safety valve and forming a plurality of flow paths through which gas from the plurality of internal spaces flows.
One of the module main body and the safety valve is provided with a convex portion protruding on the other side of the module main body and the safety valve.
The module body and the other side of the safety valve are fitted with the convex portion, and the pushing amount of the module body or the safety valve when the module body and the safety valve are joined in cooperation with the convex portion is defined. There is a recess to make it
In the step of joining the module body and the safety valve, the module body and the safety valve are pressed and joined until the tip of the convex portion abuts on the bottom of the concave portion in a state where the joining protrusion is melted. A method of manufacturing a battery module, which comprises a process.
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