JP7116893B2 - 組電池 - Google Patents
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Description
さらに、電極接合部が階段状に配置されているため、配列方向において対向した正極接合部と負極接合部(例えば、A-n番目の単セルの正極接合部とB-n番目の単セルの負極接合部)との間に、単セルn個分の間隔を設けることができる。これによって、ベース部と電極接合部とを挟み込んで接続することが容易になるため、生産効率の向上や接続不良の防止にも貢献できる。
図1は本実施形態に係る組電池を模式的に示す平面図である。また、図2は本実施形態に係る組電池を模式的に示す側面図である。なお、本明細書の各図における符号Xは「配列方向」を指し、符号Yは「幅方向」を指し、符号Zは「高さ方向」を指す。そして、本明細書では、図1中の配列方向Xの左側を「上流側」と称し、右側を「下流側」と称する。なお、これらの方向は説明の便宜上定めた方向であり、組電池および単セルの設置態様を限定することを意図したものではない。
図1に示すように、本実施形態に係る組電池1は、配列方向Xに沿って配列された複数(図1では16個)の単セル10を備えており、各々の単セル10がセル間接続部材30によって電気的に接続されている。また、本実施形態では、配列された複数の単セル10を拘束して組電池1の外形を維持する拘束部材が設けられている。かかる拘束部材は、配列された複数の単セル10を配列方向Xの両外側から挟み込む一対の拘束板52と、当該一対の拘束板52を架橋する架橋部材54とを備えている。
図3は本実施形態に係る組電池に用いられる単セルを模式的に示す側面図である。図3に示すように、本実施形態における単セル10は、電極体(図示省略)が外装体11に収容されたセル本体12と、正極端子14と、負極端子16とを備えている。本実施形態では、外装体11としてラミネートフィルムが用いられており、当該ラミネートフィルムの内部に電極体と電解質が密封されている。なお、外装体11内の電極体や電解質については、従来の一般的なリチウムイオン二次電池と同様のものを特に制限なく使用でき、本発明を限定するものではないため詳細な説明を省略する。
本実施形態に係る組電池1では、上述した構造の単セル10が配列方向Xに沿って複数配列されている。本実施形態における単セル10の配列について説明する。
上記したように、本実施形態に係る組電池1を構成する単セル10の各々は、セル間接続部材30によって電気的に接続されている。本実施形態におけるセル間接続部材30は、セル群を構成する単セル10と同じ個数(n=4)のベース部32と、当該ベース部32よりも1個少ない個数(n-1=3)の連結部38を備えている。
なお、図2に示すように、各々のベース部32の配列方向Xの各々の端部34、36は、高さ方向Zの上方に向けて折り曲げられている。そして、かかるベース部32の端部34、36を正極接合部15(又は負極接合部17)に沿うように配置した状態で、ベース部32の端部34と正極接合部15(又は端部36と負極接合部17)を挟み込んで接合することによって、正極接合部15(負極接合部17)とベース部32とが接続される。なお、上記正極接合部および負極接合部(電極接合部)とベース部との接続には、超音波溶接、レーザ溶接、抵抗溶接等の従来公知の接合手段が用いられる。
上述したように、本実施形態に係る組電池1では、第1セル群Aと第2セル群Bとの間で配列番号が同じ単セルの正極接合部15と負極接合部17とが対向しており、当該対向した正極接合部15と負極接合部17とがセル間接続部材30のベース部32によって接続されている。これによって、電極接合部15、17の各々をベース部32によって一対一の関係で接続できるため、図5に示される組電池100のような電極端子束114a、116aを形成する必要がない。これによって、電極端子14、16を必要以上に長くすることなく、ベース部と電極接合部との接続部分の面積(高さh2)を十分に確保することができる。このため、本実施形態に係る組電池1によると、電極接合部15、17とベース部32との接続部分の強度と、セル本体12のサイズに依存する組電池1のエネルギー密度とを高いレベルで両立することができる。
以上、本発明の一実施形態に係る組電池1について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。
上述した実施形態に係る組電池1は、4個の単セル10からなる第1セル群Aと第2セル群Bを2つずつ形成し、当該第1セル群Aと第2セル群Bを交互に配置することによって構築されている。しかし、ここに開示される組電池は、第1セル群と第2セル群とが隣接して配置された配列単位を少なくとも1つ備えていればよく、上述した実施形態に限定されない。例えば、第1セル群と第2セル群をそれぞれ3つ以上形成し、これらのセル群を交互に配置することによって構築された組電池においても、ここに開示される技術を好適に適用できる。
セル間接続部材の連結部は、隣接した2つのベース部を連結できればよく、具体的な構造や寸法等は特に制限されない。しかし、図4に示すように、配列方向Xにおける連結部38の長さL2を短くすると、内部短絡時の安全性を向上させることができる。具体的には、連結部38の長さL2が短いセル間接続部材30を用いると、一部の単セル(例えば、A-2番目の単セル10a2)に内部短絡等の異常が生じた際に、連結部38を介して他の単セル10a1、10a3、10a4から電流が流れ込むことを抑制できる。但し、セル間接続部材30の強度を考慮すると、連結部38の長さL2をある程度確保した方が好ましい。かかる観点から、連結部38の長さL2は、2mm~20mm(好ましくは5mm~10mm)に調節することが好ましい。
なお、単セルの詳細な構造についても、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態における単セル10は、正極端子14の他端14aと、負極端子16の他端16aが外装体11の外側に露出している。しかし、ここに開示される組電池では、少なくとも正極接合部と負極接合部とが外装体の外側に存在していればよい。すなわち、ここに開示される組電池は、正極接合部と負極接合部のみが外装体の外側に存在している形態を包含し得る。但し、電極端子の強度を考慮すると、上述した実施形態のように、正極端子14の他端14aと、負極端子16の他端16aが外装体11の外側に露出している方が好ましい。
10 単セル
11 外装体
12 セル本体
14 正極端子(電極端子)
15 正極接合部(電極接合部)
16 負極端子(電極端子)
17 負極接合部(電極接合部)
30 セル間接続部材
32 ベース部
38 連結部
52 拘束板
54 架橋部材
Claims (1)
- 複数の単セルが所定の配列方向に沿って配列され、前記単セルの各々がセル間接続部材によって電気的に接続されている組電池であって、
前記複数の単セルの各々は、
電極体が外装体に収容されたセル本体と、
一端が前記外装体内の前記電極体と接続されると共に、他端が高さ方向の一方に向かって延びる板状の正極端子と、
一端が前記外装体内の前記電極体と接続されると共に、他端が高さ方向の他方に向かって延びる板状の負極端子と
を備え、
前記正極端子に、前記外装体の外部において当該正極端子の他端の一部から高さ方向の一方に向かって延びている板状の正極接合部が形成され、かつ、
前記負極端子に、前記外装体の外部において当該負極端子の他端の一部から高さ方向の他方に向かって延びている板状の負極接合部が形成されており、
前記複数の単セルの配列において、
前記正極接合部を高さ方向の上方に向けた複数の単セルが配列された第1セル群と、前記負極接合部を高さ方向の上方に向けた複数の単セルが配列された第2セル群とが隣接して配置された配列単位が少なくとも1つ存在し、
前記第1セル群において、各々の前記正極接合部が平面視において階段状に配置されるように前記複数の単セルが配列され、
前記第2セル群において、各々の前記負極接合部が平面視において階段状に配置されるように複数の単セルが配列されており、
前記配列方向において、前記第1セル群の最上流側に配置された単セルをA-1番目の単セル、最下流側に配置された単セルをA-n番目の単セルとし、かつ、前記第2セル群の最上流側に配置された単セルをB-1番目の単セル、最下流側に配置された単セルをB-n番目の単セルとしたとき、
前記セル間接続部材は、
前記配列方向に沿って延びた板状部材であって、前記A-1番目の単セルの正極接合部と前記B-1番目の単セルの負極接合部とを接続する第1ベース部から、前記A-n番目の単セルの正極接合部と前記B-n番目の単セルの負極接合部とを接続する第nベース部までのn個のベース部と、
前記n個のベース部の各々を連結するn-1個の連結部と
を備えている、組電池。
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