JP7322159B2 - バッテリーモジュールの製造方法とバッテリーパックの製造方法 - Google Patents

Description

クロス・リファレンス

本願は、２０１９年３月７日に出願された「バッテリーモジュールとバッテリーパック」という名称の中国特許出願２０１９１０１７３００１．９及び２０１９年３月２０日に出願された「バッテリーモジュールとバッテリーパック」という名称の中国特許出願２０１９１０２１２４７４．５に基づくものであり、当該出願の開示全体は援用により本願に組み込まれるものとする。

本発明は、バッテリー技術の分野に関し、特にバッテリーモジュールの製造方法とバッテリーパックの製造方法に関する。

二次バッテリーは、高エネルギー密度、長寿命、省エネ、環境にやさしいなどのメリットがあり、新エネルギー車やエネルギー貯蔵発電所など、さまざまな分野で広く利用される。

バッテリーモジュールは、バッテリーセル配列構造、バスバー、上部カバー、および下部カバーを含み、バッテリーセル配列構造は、複数のバッテリーセルと、複数のバッテリーセルに電気的に接続された複数のバスバーとを含み、バッテリーセル配列構造は、上部カバーと下部カバーで囲まれた収容キャビティ内に収容される。バッテリーモジュールを組み立てる際に、まず、複数のバッテリーセルを固定して複数のバスバーに接続させることで、バッテリーセル配列構造を形成した後、バッテリーセル配列構造を収容キャビティに移すと、バッテリーセル配列構造に転送用部品を追加的に設置することが必要であり、これによりバッテリーモジュールのエネルギー密度が低下になる。

そのため、バッテリーモジュールを組み立てる際に、通常、まず、複数のバッテリーセルを１つずつ収容キャビティに入れ、かつ複数のバッテリーセルを固定した後、複数のバスバーに接続させる。しかしながら、バッテリーモジュールが複数のバッテリーセル配列構造を有し、かつ複数のバッテリーセル配列構造の間の距離が短い場合、バスバーの接続は非常に困難になる（このとき、バスバーに接続させる固定具の操作スペースがない）。

したがって、従来技術の技術的問題を解決するために、バッテリーモジュールとバッテリーパックを提供する必要がある。

上記の目的を達成するために、本発明者は、バッテリーモジュールを提供し、バッテリーモジュールは、複数のバッテリーセルおよび複数のバッテリーセルに電気的に接続される複数のバスバーを含むバッテリーセル配列構造と、第１カバーと、第２カバーとを含み、第１カバーは第２カバーに接続され、バッテリーセル配列構造は、第１カバーと第２カバーとの間に設けられ、ここで、第１カバーは、第１支持部と第２支持部を含み、第１支持部と第２支持部は分割構造であり、バッテリーモジュールは２つ以上のバッテリーセル配列構造を含み、そのうちの１つのバッテリーセル配列構造は第１バッテリーセル配列構造であり、もう１つのバッテリーセル配列構造は第２バッテリーセル配列構造であり、第１バッテリーセル配列構造は、第１支持部と対向的に設置され、第２バッテリーセル配列構造は、第２支持部と対向的に設置される。第１支持部および第２支持部は、例えば、バッテリーセル配列構造をカバーする平板状の構造を有する。

また、第２カバーは、第１下部カバーと第２下部カバーとを含み、第１下部カバーと第２下部カバーは分割構造であり、第１支持部と第１下部カバーは、第１バッテリーセル配列構造の両側にそれぞれに位置され、かつ第１支持部は、第１下部カバーの上方に位置され、及び／又は、第２支持部と第２下部カバーは、第２バッテリーセル配列構造の両側にそれぞれに位置され、かつ第２支持部は第２下部カバーの上方に位置される。

また、第１支持部と第１下部カバーとの間には第１収容キャビティが形成され、第１バッテリーセル配列構造は、第１収容キャビティ内に設けられ、及び／又は、第２支持部と第２下部カバーとの間には第２収容キャビティが形成され、第２バッテリーセル配列構造は、第２収容キャビティ内に設けられる。

また、第１支持部と第２支持部との間には、溶接、リベット接合、接着剤接合またはボルト接合によって接続され、及び／又は、第１下部カバーと第２下部カバーとの間には、溶接、リベット接合、接着剤接合またはボルト接合によって接続される。

また、バッテリーモジュールは、固定部材をさらに含み、第１下部カバーは、固定部材を介して第２下部カバーと接続する。

また、固定部材は水冷プレートであり、第１下部カバーと第２下部カバーは、熱伝導性接着剤によって固定部材とそれぞれに固定する。

また、第１バッテリーセル配列構造は、接着剤によって第１下部カバーに固定され、第２バッテリーセル配列構造は、接着剤によって第２下部カバーに固定される

また、第１収容キャビティの第２収容キャビティに面する一端には第１開口部が設けられ、第２収容キャビティの第１収容キャビティに面する一端には第２開口部が設けられ、第１開口部と第２開口部は互いに向かい合う。

また、バッテリーモジュールは、垂直に設けられた第１接続部をさらに含み、第１接続部は、第１バッテリーセル配列構造の第２バッテリーセル配列構造から離れた側に位置され、第１支持部（１３１）は、第１接続部を介して第１下部カバーと接続し、及び／又は、バッテリーモジュールは、垂直に設けられた第２接続部をさらに含み、第２接続部は、第２バッテリーセル配列構造の第１バッテリーセル配列構造から離れた側に位置され、第２支持部は、第２接続部を介して第２下部カバーと接続する。

また、バッテリーセルは、バッテリーケース、カバープレート、および電極端子を含み、カバープレートはバッテリーケースに接続され、電極端子はカバープレートに設けられ、かつバスバーに電気的に接続され、第１バッテリーセル配列構造の電極端子は、第２バッテリーセル配列構造に面するか、または反対面を向かう、及び／又は、第２バッテリーセル配列構造の電極端子は、第１バッテリーセル配列構造に面するか、または反対側を向かう。

また、バッテリーモジュールは、垂直に設けられた第１接続部をさらに含み、第１接続部は、第１バッテリーセル配列構造の第２バッテリセル配列構造から離れた側に位置され、第１バッテリーセル配列構造の電極端子は、第２バッテリーセル配列構造に面し、及び／又は、バッテリーモジュールは、垂直に設けられた第２接続部をさらに含み、第２接続部は、第２バッテリーセル配列構造の第１バッテリーセル配列構造から離れた側に位置され、第２バッテリーセル配列構造の電極端子は、第１バッテリーセル配列構造に面する。

また、バッテリーモジュールは３つ以上のバッテリーセル配列構造を含み、そのうちの別のバッテリーセル配列構造は第３バッテリーセル配列構造であり、第３バッテリーセル配列構造は第１バッテリーセル配列構造と第２バッテリーセル配列構造との間に設けられ、第１カバーは、第３支持部をさらに含み、第３バッテリーセル配列構造は、第３支持部と対向的に設置する。

また、第３支持部の一端は第１支持部と固定し、第３支持部の他端は第２支持部と固定する。

また、第１カバーは、第１固定部と第２固定部をさらに含み、第１固定部は、第１支持部に接続され、かつ第１支持部から離れる方向に延び、第２固定部は、第２支持部に接続され、かつ第２支持部から離れる方向に延び、第２カバーは、メインボード、第３固定部、および第４固定部を含み、第３固定部と第４固定部は、それぞれメインボードの両端に接続され、第１固定部と第３固定部とは対向的に設置して固定接続し、第２固定部と第４固定部とは対向的に設置して固定接続する。

また、バッテリーセルは、電極アセンブリとバッテリーケースを含み、電極アセンブリは、バッテリーケース内に収容され、電極アセンブリは、第１極片、第２極片、および第１極片と第２極片との間に設けられたダイヤフラムを含み、電極アセンブリは巻線構造かつ平らな形状であり、電極アセンブリの外表面は、２つの平らな表面を含み、２つの平らな表面は垂直方向に向かい合い、又は、電極アセンブリは積層構造であり、第1極片、ダイヤフラム、および第２極片は垂直方向に積み重ねられる。

また、バッテリーモジュールは、垂直に設けられた収集ボードを含み、収集ボードはバッテリーセルと接続する。

また、第１バッテリーセル配列構造は、接着剤によって第１支持部に固定され、第２バッテリーセル配列構造は、接着剤によって第２支持部に固定される。

また、第１支持部と第２支持部との間には、溶接、リベット接合、または接着剤接合によって接続される。

また、バッテリーモジュールは、固定部材をさらに含み、第１支持部は、固定部材を介して第２支持部と接続する。

また、固定部材は水冷プレートであり、第１支持部と第２支持部はそれぞれ熱伝導性接着剤によって固定部材と固定する。

従来技術とは異なり、第１カバーは、第１支持部と第２支持部を含み、第１支持部と第２支持部は分割構造である。したがって、複数のバッテリーセルを第１支持部に順次に入れることで、複数のバッテリーセルを第１支持部に固定し、次に複数のバスバーに接続され、第１支持部を利用して転送する。同様に、複数のバッテリーセルを第２支持部に順次に入れることで同じ効果を達成することができる。このとき、第１カバーを利用して転送するので、追加の部品が不要であり、これによってバッテリーモジュールのエネルギー密度が向上される。即ち、本発明者は、複数のバッテリーセルが固定された第１支持部、及び複数のバッテリーセルが固定された第２支持部を、第２カバーへ収容するバッテリーモジュールの製造方法を提供する。

上記の目的を達成するために、本発明者はバッテリーパックを提供し、バッテリーパックは、格納ボックス、および格納ボックス内に設置された複数の上記の発明者より提供されたいずれか１項のバッテリーモジュールを含む。即ち、本発明者は、上記方法により製造されたバッテリーモジュールを含むバッテリーパックの製造方法を提供する。

また、第１カバーは、第１固定部と第２固定部を含み、第１固定部は、第１支持部に接続され、第２固定部は、第２支持部に接続され、第２カバーは、メインボード、第３固定部、および第４固定部を含み、第３固定部と第４固定部は、メインボードの両端にそれぞれに接続され、格納ボックスは、ボックスカバーとボックス本体を含み、ボックス本体は、第１固定ビームと第２固定ビームが設けられ、第１固定ビームと第２固定ビームはボックス本体の表面から突き出て、第１固定部、第３固定部、および第１固定ビームはお互いに対向的に設置され、第１固定部と第３固定部は、第１固定ビームに固定され、第２固定部、第４固定部、及び第２固定ビームはお互いに対向的に位置され、第２固定部と第４固定部は第２固定ビームに固定される

また、バッテリーパックはプレスバーをさらに含み、第１固定部と第３固定部はプレスバーと第１固定ビームとの間に押し詰められ、第２固定部と第４固定部はプレスバーと第２固定ビームとの間に押し詰められる。

１つ又は複数の実施例を対応する添付図面の図によって例示的に説明する。これらの例示的な説明は実施例を限定するものではなく、図面において同じ符号を有する要素は類似する要素として表され、特に説明しない限り、添付図面の図は比例的制限を構成しない。

図１は、特定の実施形態に係るバッテリーパックの分解図である。 図２は、第１実施形態に係る２つのバッテリーセル配列構造の分解図である。 図３は、第１実施形態に係る２つのバッテリーセル配列構造の組立概略図である。 図４は、第１実施形態に係るバッテリーモジュールの構造の概略図である。 図５は、第１実施形態に係るバッテリーモジュールと固定部材の分解図である。 図６は、第１実施形態に係るバッテリーモジュールと固定部材との組立概略図である。 図７は、第２実施形態に係る２つのバッテリーセル配列構造の分解図である。 図８は、第２実施形態に係るバッテリーモジュールと固定部材との組立概略図である。 図９は、第２実施形態に係るバッテリーモジュールと固定部材の分解図である。 図１０は、第３実施形態に係る４つのバッテリーセル配列構造の分解図である。 図１１は、第３実施形態に係る４つのバッテリーセル配列構造の組立概略図である。 図１２は、第４実施形態に係る３つのバッテリーセル配列構造の組立概略図である。 図１３は、第４実施形態に係るバッテリーモジュールの構造の概略図である。 図１４は、特定の実施形態に係るバッテリーセル配列構造と第１支持部の組立図である。 図１５は、特定の実施形態に係るバッテリーセル配列構造の分解図である。 図１６は、特定の実施形態に係るバッテリーセル配列構造の構造概略図である。 図１７は、特定の実施形態に係るバッテリーセルの分解図である。 図１８は、特定の実施形態に係る電極アセンブリの巻線構造の断面図である。 図１９は、特定の実施形態に係る電極アセンブリの積層構造の断面図である。

本発明の実施形態の目的、技術考案、および利点をより明確にするために、本発明の一部の実施形態を、添付の図面及び実施形態と併せて以下に詳細に説明する。ここで記載の特定の実施形態は、本出願を説明するためにのみ使用され、本出願を限定するために使用されないことを理解すべきである。

図１と図２に示すように、本実施形態は、バッテリーパックに関し、当該バッテリーパックは、格納ボックス、および格納ボックス内に設けられた複数のバッテリーモジュール１を含み、複数のバッテリーモジュール１は、水平方向（矢印xで示す長さ方向または矢印yで示す幅方向）に沿って配列してもよく、垂直方向（矢印zで示す方向）に沿って配列してもよい。

例えば、格納ボックスは、ボックスカバー２とボックス本体３とを含み、ボックス本体３には、複数の第１固定ビーム３１と複数の第２固定ビーム３２とが設けられ、第１固定ビーム３１と第２固定ビーム３２はボックス本体３の表面から突出し、第１固定ビーム３１と第２固定ビーム３２とは大体平行となる。

本実施形態において、第１固定ビーム３１と第２固定ビーム３２は、ボックス本体３の底部から上方に突出する凸状ビームであってもよく、または部品としてボックス本体３の底部に別個的に溶接されてもよい。また、他の実施形態において、第１固定ビーム３１と第２固定ビーム３２は、ボックスカバー２に設けられてもよい。

バッテリーパックは、バッテリーモジュール１の両端を第１固定ビーム３１と第２固定ビーム３２に押し詰めることで、バッテリーモジュール１をボックス本体３に固定させるプレスバー４をさらに含む。このとき、プレスバー４によってバッテリーモジュール１が固定される。

図２と図３に示すように、本実施形態において、バッテリーモジュール１の第１カバー１３は、第１固定部１３４と第２固定部１３５とを含み、第１固定部１３４は第１支持部１３１に接続され、第２固定部１３５は第２支持部１３２に接続され、第２カバー１４は、第３固定部１４４と第４固定部１４５とを含み、第３固定部１４４は、第３支持部１３３に接続され、第４固定部１４５は、第４支持部１３４に接続される。第１固定部１３４、第３固定部１４４、および第１固定ビーム（３１）は互いに対向して配置され、第１固定部１３４と第３固定部１４４は、第１固定ビーム（３１）に固定され、第２固定部１３５、第４固定部１４５、および第２固定ビーム３２は互いに対向して配置され、第２固定部１３５と第４固定部１４５は、第２固定ビーム３２に固定される。

図１に示すように、第１固定部１３４と第３固定部１４４は、プレスバー４と第１固定ビーム３１との間に押し詰められることで、バッテリーモジュール１の一端をボックス本体３に固定させる。第２固定部１３５と第４固定部１４５は、プレスバー４と第２固定ビーム３２との間に押し詰められることで、バッテリーモジュール１の他端をボックス本体３に固定させる。なお、バッテリーモジュール１をボックス３に固定する方法は、本実施形態におけるプレスバー４を利用して押し詰める方法に限定されず、ボルト接合、溶接、リベット接合などで固定することもできる。

図２に示すように、本実施形態において、バッテリーモジュール１は、バッテリーセル配列構造１０、第１カバー１３、および第２カバー１４を含み、バッテリーセル配列構造１０は、第１カバー１３と第２カバー１４との間に設けられる。第１カバー１３は、第１支持部１３１と第２支持部１３２を含み、第１支持部１３１と第２支持部１３２は、分割構造とする。第１支持部１３１は、第２カバー１４の一端と固定し、第２支持部１３２は、第２カバー１４の他端と固定する。図２から図４および図７から図１３の実施形態において、第１カバー１３は、第２カバー１４の上方に設置され、図５から図６の実施形態において、第１カバー１３は、第２カバー１４の下方に設置される。

第１カバー１３は、第１固定部１３４および第２固定部１３５を含み、第１固定部１３４は、第１支持部１３１に接続されて、かつ第２バッテリーセル配列構造１０２から離れる方向に向いて延び、第２固定部１３５は、第２支持部１３２に接続されて、かつ第１バッテリーセル配列構造１０１から離れる方向に向いて延びる。

第１実施形態として、図２から図６に示すように、第２カバー１４は、メインボード１４００、第３固定部１４４、および第４固定部１４５を含み、第３固定部１４４と第４固定部１４５は、メインボード１４００の両端にそれぞれに接続されて、かつメインボード１４００から離れる方向に向いて延びる。第１固定部１３４と第３固定部１４４は、対向的に配置されて固定接続され、第２固定部分１３５と第４固定部１４５は、対向的に配置されて固定接続される。

第２実施形態として、図７から図１１に示すように、第２カバー１４は、第１下部カバー１４１と第２下部カバー１４２とを含み、第１下部カバー１４１と第２下部カバー１４２は分割構造である。第１支持部１３１と第１下部カバー１４１は、第１バッテリーセル配列構造１０１の両側にそれぞれに位置され、かつ第１支持部１３１は、第１下部カバー１４１の上方に位置され、及び／又は、第２支持部１３２と第２下部カバー１４２は、第２バッテリーセル配列構造１０２の両側にそれぞれに位置され、かつ第２支持部１３２は、第２下部カバー１４２の上方に位置される。

選択できるように、図７に示すように、第１支持部１３１と第１下部カバー１４１との間には第１収容キャビティ１３０が形成され、第１バッテリーセル配列構造１０１は、第１収容キャビティ１３０内に設けられ、及び／又は、第２支持部１３２と第２下部カバー１３２との間には第２収容キャビティ１４０が形成され、第２バッテリーセル配列構造１０２は、第２収容キャビティ１４０内に設けられる。第１収容キャビティ１３０の第２収容キャビティ１４０に面する一端には第１開口部が設けられ、第２収容キャビティ１４０の第１収容キャビティ１３０に面する一端には第２開口部が設けられ、第１開口部と第２の開口部はお互いに向かい合う。第１収容キャビティ１３０は、第１開口部と第２開口部を介して第２収容キャビティ１４０と貫通することができる。

バッテリーモジュール１は、２つ以上のバッテリーセル配列構造１０を含み、そのうちの１つのバッテリーセル配列構造１０は第１バッテリーセル配列構造１０１であり、もう1つのバッテリーセル配列構造１０は第２バッテリーセル配列構造１０２である。第１バッテリーセル配列構造１０１は、第１収容キャビティ１３０内に設けられ、第２バッテリーセル配列構造１０２は、第２収容キャビティ１４０内に設けられる。

第２実施形態におけるバッテリーモジュール１の組立工程において、まず、第１バッテリーセル配列構造１０１の複数のバッテリーセル１１を、第１収容キャビティ１３０内に順次に入れることで、複数のバッテリーセル１１を第１支持部１３１と第１下部カバー１４１との間に固定させ、その後、複数のバスバー１２に接続され、第１支持部１３１と第１下部カバー１４１を利用して転送する。

次に、第２バッテリーセル配列構造１０２の複数のバッテリーセル１１を第２収容キャビティ１４０内に順次に入れることで、複数のバッテリーセル１１を第２支持部１３２と第２下部カバー１４２との間に固定させ、その後、複数のバスバー１２に接続され、第２支持部１３２と第２下部カバー１４２を利用して転送する。このとき、第１支持部１３１と第１下部カバー１４１、および第２支持部１３２と第２下部カバー１４２を利用して転送するので、追加の部品が不要であり、バッテリーモジュール１のエネルギー密度を向上する。

最後に、第１支持部１３１、第１下部カバー１４１、第２支持部１３２および第２下部カバー１４２は互いに固定されて、バッテリーモジュール１に対しての組み立てが完了し、組み立てられたバッテリーモジュール１は図8で示す。

第３実施形態において、バッテリーモジュール１は、垂直方向（矢印ｚで示す方向）に配列された２つ以上のバッテリーセル配列構造１０を含む。図１０と図１１に示すように、バッテリーモジュール１は、２つの第１バッテリーセル配列構造１０１と２つの第２バッテリーセル配列構造１０２を含み、２つの第１バッテリーセル配列構造１０１は、垂直方向（矢印ｚで示す方向）に沿って配列され、２つの第２バッテリーセル配列構造１０２は、垂直方向（矢印ｚで示す方向）に沿って配列される。

２つの第１バッテリーセル配列構造１０１は、ともに第１収容キャビティ１３０内に設けられ、２つの第２バッテリーセル配列構造１０２は、ともに第２収容キャビティ１４０内に設けられる。バッテリーモジュール１は、２つの第１バッテリーセル配列構造１０１と２つの第２バッテリーセル配列構造１０２の場合に限定されず、３つまたは４つの第１バッテリーセル配列構造１０１を含んでもよく、３つまたは４つの第２バッテリーセル配列構造１０２を含んでもよい。

すべての実施形態において、第１支持部１３１と第２支持部１３２は分割構造である。 ここで言及される分割構造は、第１カバー１３の第１支持部１３１と第２支持部１３２が同じプレートで製造することではなく、すなわち、第１支持部１３１と第２支持部１３２が２つの独立的な部品であることを指す。バッテリーモジュール１が組み立てられた後、第１支持部１３１と第２支持部１３２は、接続されてもよく、接続されなくてもよい。本実施形態において、第１支持部１３１と第２支持部１３２は、それぞれ、バッテリーセル配列構造１０を支持するように機能する。

すべての実施形態において、第１下部カバー１４１と第２下部カバー１４２も分割構造である。ここで言及される分割構造は、第１下部カバー１４１と第２下部カバー１４２が同じプレートで製造することではなく、すなわち、第１下部カバー１４１と第２下部カバー１４２が２つの独立的な部品であることを指す。

選択できるように、第１下部カバー１４１と第１支持部１３１の水平方向（矢印ｘで示す長さ方向または矢印ｙで示す幅方向）に沿って延びる長さおよび幅は、第１バッテリーセル配列構造１０１の水平方向に沿って延びる長さおよび幅とそれぞれにほぼ同じである。同様に、第２下部カバー１４１と第２支持部１３２の水平方向（矢印ｘで示す長さ方向または矢印ｙで示す幅方向）に沿って延びる長さおよび幅は、第２バッテリーセル配列構造１０２の水平方向に沿って延びる長さおよび幅とそれぞれにほぼ同じである。

なお、第１下部カバー１４１と第１支持部１３１の長さと幅、第２下部カバー１４１と第２支持部１３２の長さと幅は、上記の特定の構造に限定されず、第１下部カバー１４１と第１支持部１３１の長さは、第１バッテリーセル配列構造１０１の長さより長くても短くてもよく、第１下部カバー１４１と第１支持部１３１の幅は、第１バッテリーセル配列構造１０１の幅よりも長くても短くてもよい。第２下部カバー１４１と第２支持部１３２の長さは、第２バッテリーセル配列構造１０２の長さより長くても短くてもよく、第２下部カバー１４１と第２支持部１３２の幅は、第２バッテリーセル配列構造１０２の幅より長くても短くてもよい。

すべての実施形態において、第１支持部１３１及び／又は第２支持部１３２は、接着剤によってバッテリーセル配列構造１０に取り付けられる。例えば、第１支持部１３１と第２支持部１３２は、溶接、リベット接合、または接着剤によって接続される。

第１バッテリーセル配列構造１０１は、接着剤によって第１下部カバー１４１に固定され、第２バッテリーセル配列構造１０２は、接着剤によって第２下部カバー１４２に固定される。例えば、第１下部カバー１４１と第２下部カバー１４２との間には、溶接、リベット接合、接着剤接合またはボルト接合によって接続される。

例えば、図５から図６に示すように、バッテリーモジュール１は、固定部材１７をさらに含み、第１支持部１３１は、固定部材１７を介して第２支持部１３２と接続する。さらに、図８と図９に示すように、バッテリーモジュール１は、別の固定部材１７をさらに含み、第１下部カバー１４１は、固定部材１７を介して第２下部カバー１４２と接続する。

選択できるように、固定部材１７は水冷プレートであり、第１支持部１３２と第２支持部１３２は、それぞれ、熱伝導性接着剤によって固定部材１７と固定する。このとき、固定部材１７は水冷プレートであり、第１支持部１３１と第２支持部１３２は、それぞれ、熱伝導性接着剤によって固定部材１７と固定接続し、バッテリーセル１１により発生する熱は、第１支持部１３１（または第２支持部１３２）、熱伝導性接着剤によって水冷プレートに移転し、水冷プレートを利用してバッテリーセル１１を冷却する。第１下部カバー１４１と第２下部カバー１４２は、それぞれ、熱伝導性接着剤によって固定部材１７と固定する。このとき、固定部材１７は水冷プレートであり、第１下部カバー１４１と第２下部カバー１４２は、それぞれ、熱伝導性接着剤によって固定部材１７と固定接続し、バッテリーセル１１により発生する熱は、第１下部カバー１４１（または第２下部カバー１４２）、熱伝導性接着剤によって水冷プレートに移転し、水冷プレートを利用してバッテリーセル１１を冷却する。なお、固定部材１７は、水冷プレートの実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態も可能であることに留意されたい。

バッテリーモジュール１の組立工程において、まず、バッテリーセル配列構造１０の複数のバッテリーセル１１を第１支持部１３１に順次に入れることで、複数のバッテリーセル１１を第１支持部１３１に固定させ、その後、複数のバスバー１２に接続され、第１支持部１３１を利用して転送する。または、まず、バッテリーセル配列構造１０の複数のバッテリーセル１１を第２支持部１３２に順次に入れることで、複数のバッテリーセル１１を第２支持部１３２に固定させ、その後、複数のバスバー１２に接続され、第２支持部１３２を利用して転送する。

このとき、第１カバー１３を利用して転送するので、追加の部品は不要であり、それによってバッテリーモジュール１のエネルギー密度を向上する。

例えば、図２から図９に示すように、第１実施形態において、バッテリーモジュール１は、２つのバッテリーセル配列構造１０を含み、そのうちの１つのバッテリーセル配列構造１０は、第１バッテリーセル配列構造１０１であり、もう１つのバッテリーセル配列構造１０は、第２バッテリーセル配列構造１０２であり、第１バッテリーセル配列構造１０１は、第１支持部１３１と対向的に設置され、第２バッテリーセル配列構造１０２は、第２支持部１３２と対向的に設置される。

例えば、第１支持部１３１の水平方向（矢印ｘで示す長さ方向または矢印ｙで示す幅方向）に沿って延びる長さおよび幅は、第１バッテリーセル配列構造１０１の水平方向に沿って延びる長さ及び幅とそれぞれにほぼ同じである。同様に、第２支持部１３２の水平方向（矢印ｘで示す長さ方向または矢印ｙで示す幅方向）に沿って延びる長さおよび幅は、第２バッテリーセル配列構造１０２の水平方向に沿って延びる長さ及び幅とそれぞれにほぼ同じである。

なお、第１支持部１３２の長さと幅、および第２支持部１３２の長さと幅は、上記の特定の実施形態に限定されず、第１支持部１３１の長さは第１バッテリーセル配列構造１０１の長さより長くても短くてもよく、第１支持部１３１の幅は、第１バッテリーセル配列構造１０１の幅より長くても短くてもよい。同様に、第２支持部１３２の長さは、第２バッテリーセル配列構造１０２の長さより長くても短くてもよく、第２支持部分１３２の幅は、第２バッテリーセル配列構造１０２の幅より長くても短くてもよい。

第１実施形態において、図２から図４に示すように、第２カバー１４はメインボード１４００を含み、第１支持部１３１は、垂直（矢印ｚで示す方向）に設けられた第１接続部１３１１を含み、第１接続部１３１１は、第１バッテリーセル配列構造１０１の第２バッテリーセル配列構造１０２から離れた側に位置され、第１バッテリーセル配列構造１０１の電極端子１１５は、第２バッテリーセル配列構造１０２に面する。第２支持部１３２は、垂直（矢印ｚで示す方向）に設けられた第２接続部１３２１を含み、第２接続部１３２１は、第２バッテリーセル配列構造１０２の第１バッテリーセル配列構造１０１から離れた側に位置され、第２バッテリーセル配列構造１０２の電極端子１１５は、第１バッテリーセル配列構造１０１に面する。

本実施形態において、第１バッテリーセル配列構造１０１の電極端子１１５は、第２バッテリーセル配列構造１０２に面することに対して、第２バッテリーセル配列構造１０２の電極端子１１５は、第１バッテリーセル配列構造１０１に面する。このとき、第１バッテリーセル配列構造１０１と第２バッテリーセル配列構造１０２の複数のバッテリーセル１１の間のバスバー１２の溶接を容易になり、これにより、第１バッテリーセル配列構造１０１の電極端子１１５と第２バッテリーセル配列構造１０２の電極端子１１５との間の距離を効果的に短縮し、バッテリーモジュール１のエネルギー密度を向上することができる。

第２実施形態において、第２カバー１４は、第１下部カバー１４１と第２下部カバー１４２を含み、第１支持部１３１は、第１接続部１３１１を介して第１下部カバー１４１と接続し、及び／又は、第２支持部１３２は、第２接続部１３２１を介して第２下部カバー１４２と接続する。

すべての実施形態において、第１接続部１３３は、第１バッテリーセル配列構造１０１の第２バッテリーセル配列構造１０２から離れた側に位置され、第２接続部１４３は、第２バッテリーセル配列構造１０２の第１バッテリーセル配列構造１０１から離れた側に位置される。第１バッテリーセル配列構造１０１の電極端子１１５は、第１接続部１３３と反対側を向かい、第２バッテリーセル配列構造１０２の電極端子１１５は、第２接続部１４３と反対側を向かう。

例えば、図１２から図１３に示すように、第４実施形態において、バッテリーモジュール１は、３つのバッテリーセル配列構造１０を含み、そのうち、追加のバッテリーセル配列構造１０は、第３バッテリーセル配列構造１０３であり、第３バッテリーセル配列構造１０３は、第１バッテリーセル配列構造１０１と第２バッテリーセル配列構造１０２との間に設けられる。第１カバー１３は第３支持部１３３をさらに含み、第３支持部１３３は、第１支持部１３１と第２支持部１３２との間に設けられ、第３バッテリーセル配列構造１０３は第３支持部１３３と対向的に設置される。

バッテリーモジュール１は、１つの第３バッテリーセル配列構造１０３のみを含むことに限定されず、２つ以上の第３バッテリーセル配列構造１０３を含んでもよく、すなわち、バッテリーモジュール１は、４つ以上のバッテリーセル配列構造１０を有する。これに応じて、第１カバー１３には、２つ以上の第３支持部１３３を備えてもよく、各第３支持部１３３は、対応する１つの第３バッテリーセル配列構造１０３とそれぞれに対向的に設置される。

例えば、第３支持部１３３の一端は、第１支持部１３１と固定し、第３支持部１３３の他端は、第２支持部分１３２と固定する。他の実施形態において、第３支持部１３３の両端は、重なり合う構造によって、第１支持部１３１と第２支持部１３２とそれぞれに固定する。第３支持部１３３の両端は、溶接、リベット接合、または接着剤接合によって、第１支持部１３１および第２支持部１３２と固定することができる。

図１４に示すように、本実施形態において、バッテリーセル配列構造１０の複数のバッテリーセル１１を、第１カバー１３の第１支持部１３１に順次に入れて、複数のバッテリーセル１１を第１支持部１３１に固定し、その後、複数のバスバー１２に接続され、次に第1支持部１３１を利用して転送する。このとき、第１カバー１３を利用して転送するので、追加の部品は不要であり、これによってバッテリーモジュール１のエネルギー密度を向上する。

図１５と図１６に示すように、本実施形態において、バッテリーセル配列構造１０は、複数のバッテリーセル１１と、複数のバッテリーセル１１に電気的に接続された複数のバスバー１２とを含み、複数のバッテリーセル１１は水平方向（矢印ｘで示す長さ方向または矢印ｙで示す幅方向）に沿って配列する。収集ボード１５は、バッテリーセル配列構造１０の一側に位置され、かつ垂直的に設けられ、収集ボード１５は、バッテリーセル配列構造１０におけるバッテリーセル１１の電極端子１１５と接続する。

本実施形態において、バッテリーセル配列構造１０は、２つのエンドプレート１６をさらに含み、２つのエンドプレート１６は、複数のバッテリーセル１１の水平方向（矢印ｘで示す長さ方向また矢印ｙで示す幅方向）に沿う両端にそれぞれに位置される。

特定の実施形態において、バッテリーセル１１の側面は接着剤をつけて隣接するバッテリーセル１１と接着し、複数のバッテリーセル１１の両端には、エンドプレート１６が設けられ、バッテリーセル１１とエンドプレートは接着剤で接着される。複数のバッテリーセル１１の間には、バスバー１２を介して電気的に接続することを実現する。

図１７に示すように、バッテリーセル１１は、電極アセンブリ１１１、バッテリーケース１１２、電極端子コネクタ１１３、カバープレート１１４、および電極端子１１５を含む。バッテリーケース１１２は、六面体形状または他の形状を有してもよい。バッテリーケース１１２は、電極アセンブリ１１１と電解質を収容するための内部空間を有し、かつバッテリーケース１１２は開口部を有する。電極アセンブリ１１１はバッテリーケース１１２内に収容され、カバープレート１１４は、開口部を覆いて、かつ電極アセンブリ１１１をバッテリーケース１１２内に密封するために使用され、電極アセンブリ１１１と電極端子１１５の間には電極端子コネクタ１１３を介して電気的に接続される。本実施形態において、電極端子コネクタ１１３は２つがあり、すなわち、正極端子コネクタ１１３と負極端子コネクタ１１３である。バッテリーケース１１２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、またはプラスチックなどの材料で製造することができる。

電極アセンブリ１１１は、バッテリーケース１１２内に収容され、電極アセンブリ１１１は、第１極片１１１１、第２極片１１１２、および第１極片１１１１と第２極片１１１２との間に配置されたダイヤフラム１１１３とを含む。第１極片１１１１は、正極片または負極片であってもよく、第２極片１１１２は第１極片１１１１の極性と逆であり、これに応じて、第２極片１１１２は、負極片または正極片である。そのうち、ダイヤフラム１１１３は、第１極片１１１１と第２極片１１１２との間に位置する絶縁体である。電極アセンブリ１１１は、巻線構造（図１８に示す）または積層構造（図１９に示す）であってもよい。

例示的に、第１極片１１１１を正極片とし、第２極片１１１２を負極片として説明する。同様に、他の実施形態において、第１極片１１１１は負極片であり、第２極片１１１２は正極片であることもできる。また、正極活物質は正極片のコーティング領域にコーティングされ、負極活物質は負極片のコーティング領域にコーティングされる。コーティング領域から延びるコーティングされていない領域はラグとし、電極アセンブリ１１１は、２つのラグを含み、すなわち、正ラグと負ラグであり、正ラグは正極片のコーティング領域から延び、負ラグは負極片のコーティング領域から延びる。正ラグと正電極端子１１５との間には、正極端子コネクタ１１３を介して電気的に接続され、負ラグと負電極端子１１５との間には、負極端子コネクタ１１３を介して電気的に接続される。

バッテリーケース１１２は、ほぼ六面体構造であり、バッテリーケース１１２は、２つの第１表面１１２１と２つの第２表面１１２２とを含み、第１表面１１２１の面積は、第２表面１１２２の面積より大きい。バッテリーモジュール１において、各バッテリーセル１１の２つの第２表面１１２２は、水平方向（例えば、矢印ｘで示す長さ方向）に沿って向かい合って、各バッテリーセル１１の２つの第１表面１１２１は、垂直方向（矢印zで示す方向）に沿って互いに向かい合う。

図１８と図１９に示すように、電極アセンブリ１１１が巻線構造である場合、電極アセンブリ１１１は平らな形状であり、かつ電極アセンブリ１１１の外表面は２つの平らな表面１１１４を含み、２つの平らな表面１１１４は両方とも垂直方向（矢印zで示す方向）に沿って互いに向かい合い、すなわち、平らな表面１１１４と第１表面１１２１は互いに向かい合う。電極アセンブリ１１１は、ほぼ六面体構造であり、平らな表面１１１４は、巻線軸と大体平行となり、かつ面積が最大の外表面である。平らな表面１１１４は、比較的平らな表面であってもよく、純粋な平面である必要がない。

図１８に示すように、電極アセンブリ１１１が積層構造である場合、第１極片１１１１、ダイヤフラム１１１３、および第２極片１１１２は、垂直方向（矢印ｚで示す方向）に積み重ねられ、すなわち、第１極片１１１１の表面と第１表面１１２１とは互いに向かい合う。

電極アセンブリ１１１は、充電および放電プロセス中に、第１極片１１１１の厚さ方向に沿って必然的に膨張する（巻線構造の電極アセンブリ１１１において、平らな表面１１１４に垂直する方向に沿う膨張力は最大であり、積層構造の電極アセンブリ１１１において、第１極片１１１１と第２極片１１１２との積み重ねる方向に沿っての膨張力は最大である）。

本実施形態において、電極アセンブリ１１１は、巻線構造または積層構造であってもよい。電極アセンブリ１１１が巻線構造である場合、平らな表面１１１４は、垂直方向（矢印ｚで示す方向）に面する。電極アセンブリ１１１が積層構造である場合、第１極片１１１１と第２極片１１１２は、垂直方向（矢印ｚで示す方向）に積み重ねられる。電極アセンブリ１１１が巻線構造を採用するか積層構造を採用するかに関係なく、電極アセンブリ１１１がバッテリーケース１１２に対して加えた最大膨張力の方向は垂直方向に向かうことが分かる。

従来技術において、バッテリーモジュール１のバッテリーセル１１において、電極アセンブリ１１１がバッテリーケース１１２に対して加えた最大膨張力の方向は全部水平方向に向かい、バッテリーモジュール1の水平方向のサイズは垂直方向のサイズよりはるかに大きいため（例えば、車両のシャーシの高さによって制限され、より多くのバッテリーセル１１を水平方向に積み重ねる必要があり、膨張力の蓄積が大きい）、既存のバッテリーモジュール１は、水平方向に非常に大きな膨張力を受け、膨張力を抵抗するために、バッテリーモジュール1の水平方向の両側に非常に厚いエンドプレートを取り付ける必要があり、エンドプレートを厚くすると、バッテリーモジュール1のエネルギー密度が低下される。これに対して、本実施形態において、電極アセンブリ１１１がバッテリーケース１１２に対して加えた最大膨張力の方向は垂直方向であり、垂直方向に積み重ねられたバッテリーセル１１の数は少ないので、従来技術と比べて、バッテリーモジュール１の最大膨張力を大幅に低減することができる。

なお、バッテリーセル１１は、充電および放電プロセス中に、バッテリーケース１１２内にガスを生成するので、生成されたガスは、バッテリーケース１１２に力を加えることで、バッテリーケース１１２の外向きの膨張を悪化させる。本発明の第１表面１１２１の面積は、第２表面１１２２の面積より大きく、かつバッテリーセル１１の２つの第１表面１１２１は、垂直方向に沿って向かい合うので、生成されたガスがバッテリーケース１１２に対して加えた最大力の方向も垂直方向である。従来技術と比べて、バッテリーモジュール１の最大膨張力はさらに低減する。

１つ又は複数の実施例を対応する添付図面の図によって例示的に説明する。これらの例示的な説明は実施例を限定するものではなく、図面において同じ符号を有する要素は類似する要素として表され、特に説明しない限り、添付図面の図は比例的制限を構成しない。

Claims (12)

1. 複数のバッテリーセル（１１）を含むバッテリーセル配列構造（１０）と、
   第１カバー（１３）と、
   第２カバー（１４）とを含み、
   前記第１カバー（１３）は前記第２カバー（１４）に接続され、前記バッテリーセル配列構造（１０）は、前記第１カバー（１３）と前記第２カバー（１４）との間に設けられ、
   ここで、前記第１カバー（１３）は、第１支持部（１３１）と第２支持部（１３２）とを含み、前記第１支持部（１３１）と前記第２支持部（１３２）は分割構造であり、
   バッテリーモジュール（１）は２つ以上の前記バッテリーセル配列構造（１０）を含み、そのうちの１つの前記バッテリーセル配列構造（１０）は第１バッテリーセル配列構造（１０１）であり、もう１つの前記バッテリーセル配列構造（１０）は第２バッテリーセル配列構造（１０２）であり、
   前記第１バッテリーセル配列構造（１０１）は、前記第１支持部（１３１）と対向的に設置され、前記第２バッテリーセル配列構造（１０２）は、前記第２支持部（１３２）と対向的に設置され、
   前記第１支持部（１３１）および前記第２支持部（１３２）は、前記バッテリーセル配列構造（１０）をカバーする平板状の構造であり、
   前記第１カバー（１３）は、第１固定部（１３４）と第２固定部（１３５）をさらに含み、前記第１固定部（１３４）は、前記第１支持部（１３１）に接続され、かつ前記第２バッテリーセル配列構造（１０２）から離れる方向に向いて延び、前記第２固定部（１３５）は、前記第２支持部（１３２）に接続され、かつ前記第１バッテリーセル配列構造（１０１）から離れる方向に向いて延び、
   前記第２カバー（１４）は、メインボード（１４００）、第３固定部（１４４）、および第４固定部（１４５）を含み、前記第３固定部（１４４）と前記第４固定部（１４５）は、それぞれ前記メインボード（１４００）の両端に接続され、
   前記第１固定部（１３４）と前記第３固定部（１４４）とは対向的に設置して固定接続し、前記第２固定部（１３５）と前記第４固定部（１４５）とは対向的に設置して固定接続し、
   前記第１バッテリーセル配列構造（１０１）を接着剤によって前記第１支持部（１３１）に固定し、前記第２バッテリーセル配列構造（１０２）を接着剤によって前記第２支持部（１３２）に固定し、
   前記第１支持部（１３１）に固定された前記第１バッテリーセル配列構造（１０１）、及び前記第２支持部（１３２）に固定された前記第２バッテリーセル配列構造（１０２）を前記第２カバー（１４）に収容する、
   ことを特徴とするバッテリーモジュールの製造方法。
2. 前記バッテリーセル（１１）は、バッテリーケース（１１２）、カバープレート（１１４）、および電極端子（１１５）を含み、前記カバープレート（１１４）は前記バッテリーケース（１１２）に接続され、前記電極端子（１１５）は前記カバープレート（１１４）に設けられかつバスバー（１２）に電気的に接続するように構成され、前記第１バッテリーセル配列構造（１０１）の前記電極端子（１１５）は、前記第２バッテリーセル配列構造（１０２）に面するか、または反対面を向かう、
   及び／又は、前記第２バッテリーセル配列構造（１０２）の前記電極端子（１１５）は、前記第１バッテリーセル配列構造（１０１）に面するか、または反対側を向かうことを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
3. 前記バッテリーモジュール（１）は、垂直に設けられた第１接続部（１３１１）をさらに含み、前記第１接続部（１３１１）は、前記第１バッテリーセル配列構造（１０１）の前記第２バッテリーセル配列構造（１０２）から離れた側に位置され、前記第１接続部（１３１１）は、前記第１支持部（１３１）と前記第１固定部（１３４）を接続するものであり、前記第１バッテリーセル配列構造（１０１）の前記電極端子（１１５）は、前記第２バッテリーセル配列構造（１０２）に面し、及び／又は、
   前記バッテリーモジュール（１）は、垂直に設けられた第２接続部（１３２１）をさらに含み、前記第２接続部（１３２１）は、前記第２バッテリーセル配列構造（１０２）の前記第１バッテリーセル配列構造（１０１）から離れた側に位置され、前記第２接続部（１３２１）は、前記第２支持部（１３２）と前記第２固定部（１３５）を接続するものであり、前記第２バッテリーセル配列構造（１０２）の前記電極端子（１１５）は、前記第１バッテリーセル配列構造（１０１）に面することを特徴とする請求項２に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
4. 前記バッテリーモジュール（１）は３つ以上の前記バッテリーセル配列構造（１０）を含み、そのうちの別の前記バッテリーセル配列構造（１０）は第３バッテリーセル配列構造（１０３）であり、前記第３バッテリーセル配列構造（１０３）は前記第１バッテリーセル配列構造（１０１）と前記第２バッテリーセル配列構造（１０２）との間に設けられ、
   前記第１カバー（１３）は、第３支持部（１３３）をさらに含み、前記第３バッテリーセル配列構造（１０３）は、前記第３支持部（１３３）と対向的に設置され、
   前記第３支持部（１３３）に固定された前記第３バッテリーセル配列構造（１０３）を前記第２カバー（１４）に収容することを特徴とする請求項１に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
5. 前記第３支持部（１３３）の一端は前記第１支持部（１３１）と固定し、前記第３支持部（１３３）の他端は前記第２支持部（１３２）と固定することを特徴とする請求項４に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
6. 前記バッテリーセル（１１）は、電極アセンブリ（１１１）を含み、前記電極アセンブリ（１１１）は、前記バッテリーケース（１１２）内に収容され、前記電極アセンブリ（１１１）は、第１極片（１１１１）、第２極片（１１１２）
   、および前記第１極片（１１１１）と前記第２極片（１１１２）との間に設けられたダイヤフラム（１１１３）を含み、
   前記電極アセンブリ（１１１）は巻線構造かつ平らな形状であり、前記電極アセンブリ（１１１）の外表面は、２つの平らな表面（１１１４）を含み、２つの前記平らな表面（１１１４）は垂直方向に向かい合い、又は、
   前記電極アセンブリ（１１１）は積層構造であり、前記第1極片（１１１１）、前記ダイヤフラム（１１１３）、および前記第２極片（１１１２）は垂直方向に積み重ねられることを特徴とする請求項２または３のいずれかの１項に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
7. 前記第１支持部（１３１）と前記第２支持部（１３２）は、溶接、リベット接合、または接着剤接合によって接続されることを特徴とする請求項１～５のいずれかの１項に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
8. 前記バッテリーモジュール（１）は、固定部材（１７）をさらに含み、前記第１支持部（１３１）は、前記固定部材（１７）を介して前記第２支持部（１３２）と接続することを特徴とする請求項１～５のいずれかの１項に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
9. 前記固定部材（１７）は水冷プレートであり、前記第１支持部（１３１）と前記第２支持部（１３２）はそれぞれ熱伝導性接着剤によって前記固定部材（１７）と固定することを特徴とする請求項８に記載のバッテリーモジュールの製造方法。
10. 格納ボックスを含み、
    複数の請求項１～９のいずれかの１項に記載の前記バッテリーモジュール（１）を前記格納ボックス内に設置することを特徴とするバッテリーパックの製造方法。
11. 前記第１カバー（１３）は、第１固定部（１３４）と第２固定部（１３５）を含み、前記第１固定部（１３４）は、前記第１支持部（１３１）に接続され、前記第２固定部（１３５）は、前記第２支持部（１３２）に接続され、
    前記第２カバー（１４）は、メインボード（１４００）、第３固定部（１４４）、および第４固定部（１４５）を含み、前記第３固定部（１４４）と前記第４固定部（１４５）は、前記メインボード（１４００）の両端にそれぞれに接続され、
    前記格納ボックスは、ボックスカバー（２）とボックス本体（３）を含み、前記ボックス本体（３）は、第１固定ビーム（３１）と第２固定ビーム（３２）が設けられ、前記第１固定ビーム（３１）と前記第２固定ビーム（３２）は前記ボックス本体（３）の表面から突き出て、前記第１固定部（１３４）、前記第３固定部（１４４）、および前記第１固定ビーム（３１）はお互いに対向的に設置され、前記第１固定部（１３４）と前記第３固定部（１４４）は、前記第１固定ビーム（３１）に固定され、前記第２固定部（１３５）、前記第４固定部（１４５）、及び前記第２固定ビーム（３２）はお互いに対向的に位置され、前記第２固定部（１３５）と前記第４固定部（１４５）は前記第２固定ビーム（３２）に固定されることを特徴とする請求項１０に記載のバッテリーパックの製造方法。
12. 前記バッテリーパックはプレスバー（４）をさらに含み、前記第１固定部（１３４）と前記第３固定部（１４４）は前記プレスバー（４）と前記第１固定ビーム（３１）との間に押し詰められ、前記第２固定部（１３５）と前記第４固定部（１４５）は前記プレスバー（４）と前記第２固定ビーム（３２）との間に押し詰められることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリーパックの製造方法。