WO2017221536A1 - 枠部材及び枠部材を用いた電池パック - Google Patents

枠部材及び枠部材を用いた電池パック Download PDF

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WO2017221536A1
WO2017221536A1 PCT/JP2017/015823 JP2017015823W WO2017221536A1 WO 2017221536 A1 WO2017221536 A1 WO 2017221536A1 JP 2017015823 W JP2017015823 W JP 2017015823W WO 2017221536 A1 WO2017221536 A1 WO 2017221536A1
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rectangular frame
frame member
frame
rectangular
flat plate
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PCT/JP2017/015823
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Inventor
和人 廣間
禎広 小宮
Original Assignee
Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a frame member used when laminating unit batteries using a laminate exterior material, and a battery pack using such a frame member.
  • Lithium ion secondary batteries which are charged and discharged by moving lithium ions between the negative electrode and the positive electrode, have been applied in various fields in recent years because of their high energy density and high output battery characteristics. .
  • a laminate in which an aluminum foil or the like and a synthetic resin are laminated on the exterior of the lithium ion secondary battery is advantageous in that it is highly flexible and lightweight. Film exterior materials are often used.
  • a battery using a laminate film exterior material includes an electrode laminate in which a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes are laminated via a separator, and an electrolyte solution impregnating the electrode laminate in the laminate film exterior material.
  • the periphery of the laminate film exterior material is sealed by heat welding.
  • the laminate film exterior material is a flexible material, it is necessary to use some case when a plurality of lithium ion secondary batteries using the laminate film exterior material are stacked to form a battery pack.
  • Patent Document 1 International Publication No. 2014/196331
  • a frame is used, and the outer peripheral portion of the frame is arranged so as to be positioned between the flanges of adjacent film-clad batteries, and the battery pack is used. It is disclosed.
  • International Publication No. 2014/196331 International Publication No. 2014/196331
  • Patent Document 1 there is a problem that it is difficult to position the film-clad battery when the film-clad battery is attached to the frame and the battery pack is assembled. In addition, there is a problem that the productivity of the battery pack is reduced due to the difficulty in positioning the film-clad battery with respect to the frame.
  • This invention solves the above problems, and the frame member which concerns on this invention is extended in the thickness direction of the said rectangular frame from the rectangular frame and the outermost peripheral side surface of the said rectangular frame.
  • the convex flat plate portion and the thin concave portion are arranged side by side in the thickness direction of the rectangular frame body, and the convex flat plate portion passes from the space outside the rectangular frame body through the rectangular frame body.
  • a plurality of position restricting protrusions protruding in a direction toward the rectangular frame body space are arranged.
  • the frame member according to the present invention is characterized in that the convex flat plate portions and the thin concave portions are alternately arranged in a direction surrounding the rectangular frame body in a rectangular shape.
  • the frame member according to the present invention is characterized in that an engaging step portion is disposed between the convex flat plate portion and the thin concave portion adjacent to each other in a direction surrounding the rectangular frame body in a rectangular shape. To do.
  • the frame member according to the present invention is characterized by having an intermediate plate that shields the space in the rectangular frame body in the thickness direction.
  • the battery pack according to the present invention is characterized in that a unit battery having a laminate film exterior material is sandwiched between the first frame member and the second frame member.
  • the battery pack according to the present invention is characterized in that the position of the peripheral edge of the unit battery is regulated by the position regulating projection.
  • the convex flat plate portion is provided with a plurality of position restricting protrusions protruding in a direction from the outer space of the rectangular frame toward the space of the rectangular frame while passing through the rectangular frame. Therefore, according to such a frame member according to the present invention, the unit battery can be easily positioned, and the workability at the time of manufacturing the battery pack can be improved.
  • the battery pack using the frame member according to the present invention is easy to manufacture and has high manufacturability.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a tab member 125 is joined to the positive electrode extraction tab 120 and the negative electrode extraction tab 120 of the unit battery 100. It is a figure which shows the example of a process of the extension tab member 125.
  • FIG. It is the figure which extracted and showed the unit battery 100 in the battery pack 1000 which concerns on embodiment of this invention. It is a disassembled perspective view of the battery pack 1000 which concerns on embodiment of this invention. It is a perspective view of the 1st frame member 300 concerning the embodiment of the present invention. It is a figure explaining the definition of the direction in a frame member.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which a tab member 125 is joined to the positive electrode extraction tab 120 and the negative electrode extraction tab 120 of the unit battery 100. It is a figure which shows the example of a process of the extension tab member 125.
  • FIG. It is the figure which extracted and showed the unit battery 100 in the battery pack 1000 which concerns on embodiment of this invention. It is a disassembled
  • FIG. 7 is a drawing of the first frame member 300 according to the embodiment of the present invention and a perspective view seen from an angle different from FIG. 6. It is a perspective view of the 2nd frame member 400 concerning the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a drawing of the second frame member 400 according to the embodiment of the present invention and a perspective view seen from an angle different from FIG. 9. It is a figure explaining the manufacturing process of the battery pack 1000 which concerns on embodiment of this invention. It is a figure explaining positioning of the unit battery 100 by the 1st frame member 300 which concerns on embodiment of this invention. It is a figure explaining the manufacturing process of the battery pack 1000 which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross section of a unit battery 100 held between a first frame member 300 and a second frame member 400. It is a figure explaining the cover member used for the battery pack 1000 which concerns on embodiment of this invention.
  • 1 is a perspective view of a battery pack 1000 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a unit battery 100 constituting a battery pack according to an embodiment of the present invention.
  • a lithium ion secondary battery that is a kind of electrochemical element in which charging and discharging are performed by moving lithium ions between a negative electrode and a positive electrode will be described as an example.
  • the invention can also be applied to power storage elements such as other types of batteries.
  • the battery main body 110 of the unit battery 100 has an electrode laminate in which a plurality of sheet-like positive electrodes and a plurality of sheet-like negative electrodes are laminated via a separator, and an electrolyte solution (both not shown) are rectangular in a plan view.
  • the structure is housed in a laminate film exterior material 80.
  • the battery main body 110 has a first side 111, a second side 112 that faces the first side 111, a third side 113, and a fourth side 114 that faces the third side 113.
  • the positive electrode extraction tab 120 and the negative electrode extraction tab 130 are arranged to be extracted from the first side 111.
  • the positive electrode pull-out tab 120 and the negative electrode pull-out tab 130 are both flat, and are connected to the sheet-shaped positive electrode and the sheet-shaped negative electrode directly or via a lead body in the laminate film exterior material 80, respectively.
  • the laminate film exterior material 80 has a configuration in which a resin layer and a metal layer such as an aluminum foil are laminated.
  • the electrode laminate including the sheet-like positive electrode, the sheet-like negative electrode, and the separator and the electrolytic solution are sealed by heat-welding the resin layer of the laminated film exterior member 80 facing each other. .
  • the metal piece drawn out from the battery body 110 made of the laminate film exterior material such as the positive electrode extraction tab 120 and the negative electrode extraction tab 130 is referred to as a “drawer tab”.
  • a sheet-like positive electrode or a sheet-like negative electrode laminated via an electrolytic solution or the like is referred to as an “electrode”.
  • the electrode laminate in addition to a laminate of a plurality of sheet-like positive electrodes and a plurality of sheet-like negative electrodes via a separator as described above, a laminate of a sheet-like positive electrode and a sheet-like negative electrode via a separator The thing which makes a laminated body by winding this and compressing this is also contained.
  • the positive electrode has a rectangular positive electrode main body portion and a strip-shaped positive electrode terminal portion extending from the positive electrode main body portion.
  • a positive electrode active material such as lithium cobalt composite oxide is applied to a thin plate-like aluminum plate.
  • the negative electrode has a rectangular negative electrode main body portion and a strip-shaped negative electrode terminal portion extending from the negative electrode main body portion.
  • a negative electrode active material such as graphite is applied to a thin nickel plate or copper plate.
  • the positive terminal portion of the positive electrode is conductively connected to the positive lead tab 120.
  • the negative electrode terminal portion of the negative electrode is conductively connected to the negative electrode extraction tab 130.
  • An aluminum plate or the like is used for the positive electrode extraction tab 120, and a nickel plate or a copper plate is used for the negative electrode extraction tab 130.
  • the negative electrode lead tab 130 is formed of a copper plate, the surface may be plated with nickel.
  • the separator is a sheet-like member that can be impregnated with an electrolytic solution, such as a microporous film (microporous film), a nonwoven fabric, or a woven fabric made of a thermoplastic resin such as polyolefin.
  • an electrolytic solution such as a microporous film (microporous film), a nonwoven fabric, or a woven fabric made of a thermoplastic resin such as polyolefin.
  • the laminate film exterior member 80 of the unit battery 100 is composed of two laminate films that sandwich and surround the electrode stack from both sides in the stacking direction, and the first side 111 and the first side of the opposing surfaces that overlap each other around the electrode stack.
  • the two sides 112, the third side 113, and the fourth side 114 are heat-welded to form a heat-welded portion 81, which is used as a sealing region, so that the electrode stack is sealed together with an electrolyte (not shown). ing.
  • the electrode laminate and the electrolytic solution are sealed with two laminate films.
  • the electrode laminate and the electrolyte may be sealed.
  • the positive electrode lead tab 120 is made of aluminum or an aluminum alloy
  • the negative electrode lead tab 130 is made of nickel
  • other metals are plated with nickel.
  • nickel-plated materials for example, nickel-plated copper
  • clads of nickel and other metals nickel-clad materials, for example, nickel-copper clad
  • copper and the like.
  • the unit battery 100 has a positive electrode extraction tab 120 containing aluminum and a negative electrode extraction tab 130 containing nickel.
  • a positive electrode extraction tab 120 made of aluminum and a negative electrode extraction tab 130 made of nickel are used.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the tab member 125 is joined to the positive electrode extraction tab 120 and the negative electrode extraction tab 120 of the unit battery 100.
  • the extension tab member 125 made of nickel is joined to the positive electrode extraction tab 120 and the negative electrode extraction tab 120 by ultrasonic welding, and the hole 127 to be added is used when the additional tab members 125 are screwed together by a spiral (not shown). Used for etc.
  • an extension tab 125 joined to the positive electrode pull-out tab 12 of one unit cell 100 and an add-on tab joined to the negative electrode lead-out tab 130 of the other unit cell 100.
  • 125 is mechanically coupled with a spiral or the like to solve the problem of conductivity deterioration due to the potential difference problem.
  • FIG. 3 is a view showing a processing example of the additional tab member 125.
  • FIG. 3 shows an example in which the extension tab 125 added to the positive electrode extraction tab 120 is bent 90 ° downward, and the extension tab 125 added to the negative electrode extraction tab 130 is bent 90 ° upward.
  • FIG. 4 is a diagram showing the unit battery 100 extracted from the battery pack 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the battery pack 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1000 includes a first frame member 300 provided with an intermediate plate, a frame member such as a second frame member 400 provided with no intermediate plate, a first lid member 500, a second lid member 600, The first side plate 700, the second side plate 800, and the like serve as cases and have a structure in which a plurality of unit batteries 100 are accommodated.
  • the extension tab 125 indicated by the double arrow is screwed with a spiral (not shown) using the respective holes 127, so that electrical connection and mechanical connection are performed. Further, the shaft portion in which a spiral groove (not shown) used for electrical connection and mechanical connection is cut is accommodated in the first frame member 300, the second frame member 400, and the like in FIG. It has become.
  • the first frame member 300 and the second frame member 400 serve as a manufacturing jig for positioning the unit cell 100 when the unit cells 100 are stacked, in addition to being used for spiral fastening as described above.
  • the battery pack 1000 also functions as a casing.
  • the use of such a frame member such as the first frame member 300 and the second frame member 400 is one of the major features. explain.
  • Two types of frame members are used for the frame member according to the present invention, such as a first frame member 300 provided with an intermediate plate and a second frame member 400 provided with no intermediate plate.
  • first frame member 300 provided with the intermediate plate will be described.
  • FIG. 6 is a perspective view of the first frame member 300 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a figure explaining the definition of the direction in a frame member.
  • FIG. 8 is a drawing of the first frame member 300 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a front view of the rectangular frame 310
  • FIG. 8B is a view of the rectangular frame 310 viewed from the first side 311
  • FIG. 8D is a view of the rectangular frame 310 viewed from the third side 313
  • FIG. 8E is a view of the rectangular frame 310 viewed from the fourth side 314.
  • 8 (F) is a rear view of the rectangular frame 310
  • FIG. 8 (G) is a perspective view of the first frame member 300 viewed from an angle different from FIG.
  • the first frame member 300 has a substantially rectangular rectangular frame 310 as a basic structure.
  • the first frame member 300 is a synthetic resin member.
  • the rectangular frame 310 is not divided into a strict geometric rectangle. Further, since the frame member is made of synthetic resin, it has a structure in which reinforcing ribs are provided everywhere in order to save material costs and reduce weight.
  • the direction P in FIG. 7 is defined as the thickness direction of the rectangular frame 310.
  • the direction P is the same direction as the stacking direction of the electrode stack of the unit battery 100 when the unit battery 100 is accommodated in the frame member.
  • the Q directions of the first side 311, the second side 312, the third side 313, and the fourth side 314 in the rectangular frame 310 are different from each other. Further, the Q direction is orthogonal to the P direction.
  • the direction R in FIG. 7 is defined as the direction surrounding the rectangular frame 310 in a rectangular shape.
  • the R directions of the first side 311, the second side 312, the third side 313, and the fourth side 314 in the rectangular frame 310 are different from each other.
  • the R direction is orthogonal to the P direction.
  • the R directions of the first side 311, the second side 312, the third side 313, and the fourth side 314 are orthogonal to the respective Q directions.
  • the first frame member 300 is provided with an intermediate plate 305 that shields the space in the rectangular frame 310 in the thickness direction (P direction).
  • This intermediate plate 305 is not provided on the second frame member 400.
  • the presence or absence of the intermediate plate 305 is one of the major differences between the first frame member 300 and the second frame member 400.
  • the thickness in the direction Q in the first side 311, the second side 312, the third side 313, and the fourth side 314 of the rectangular frame 310 is thick enough to mount the heat welding portion 81 of the unit battery 100.
  • the portion of the electrode laminate of the unit battery 100 is dimensioned so as not to run over the thick portion.
  • the laminate film exterior member 80 on which the electrode laminate of the unit battery 100 is positioned is substantially in contact with the intermediate plate 305.
  • An intermediate plate 305 is provided.
  • the positive electrode pull-out tab 120, the negative electrode pull-out tab 130, and the additional tab member 125 of the unit battery 100 are provided on the first side 311 of the rectangular frame 310. It is placed on the tab placement part 340.
  • a space used for connecting the additional tab members 125 and a space for accommodating a lead wire (not shown) for monitoring the potential of the additional tab member 125 and the like are provided. It has been.
  • extension tab members 125 When the extension tab members 125 are connected to each other, they are spirally fastened by the holes 127 between the extension tab members 125, and a space in which the spiral shaft portion is accommodated is defined as a spiral shaft accommodation recess 363. It is provided on the side surface of the mounting portion 340.
  • the tab placement portion 340 is provided with lead wire accommodation spaces 352 that are spaces for accommodating the lead wires on both side portions of the tab placement portion 340.
  • the frame members according to the present invention are used by being stacked.
  • a tab side convex portion 343 and a tab side concave portion 344 are provided side by side on the tab placement portion 340 on the first side 311 as members used for positioning.
  • the tab side convex portion 343 in the lower frame member is fitted into the tab side concave portion 344 stacked thereabove.
  • stacked on the tab side recessed part 344 in a lower frame member fits. As a result, the frame members are sequentially positioned and stacked in an appropriate position upward.
  • a corner recess 335 is provided between the second side 312 and the third side 313 of the rectangular frame 310 of the frame member, and between the second side 312 and the fourth side 314 of the rectangular frame 310.
  • the corner protrusions 333 in the lower frame member are fitted into the corner recesses 335 stacked above them.
  • the corner convex portion 333 stacked above the corner concave portion 335 of the lower frame member is fitted. As a result, the frame members are sequentially positioned and stacked in an appropriate position upward.
  • the angular convex portion 333 can position the unit battery 100 when the battery pack 1000 is manufactured by restricting the position of the periphery of the unit battery 100.
  • the first frame member 300 has a convex flat plate portion 320 extending from the outermost peripheral side surface of the rectangular frame 310 in the thickness direction (P direction) of the rectangular frame 310.
  • the first frame member 300 has the outermost peripheral side surface of the rectangular frame 310 when viewed in the direction (Q direction) from the outer space of the rectangular frame 310 toward the inner space of the rectangular frame 310 while passing through the rectangular frame 310. It has a thin concave portion 325 that is thinner than the thickness of the portion.
  • the convex flat plate portion 320 and the thin concave portion 325 are arranged side by side in the thickness direction (P direction) of the rectangular frame 310. That is, as shown in FIG. 6, when the convex flat plate portion 320 is provided on the upper side, the thin concave portion 325 is provided on the lower side, and the thin concave portion 325 is provided on the upper side. In the case where it is present, a convex flat plate portion 320 is provided on the lower side thereof.
  • convex flat plate portions 320 and thin concave portions 325 are alternately arranged in a direction (R direction) surrounding the rectangular frame 310 in a rectangular shape. That is, a thin concave portion 325 is provided next to the convex flat plate portion 320 (in the R direction), and a convex flat plate portion 320 is provided next to the thin concave portion 325.
  • an engaging step portion 327 is disposed between the flat plate portion 320 and the thin concave portion 325 which are adjacent to each other in the direction (R direction) surrounding the rectangular frame 310 in a rectangular shape.
  • the length of the engagement step portion 327 in the R direction is set to a length approximately equal to that when the frame members are stacked.
  • the convex flat plate portion 320 in the lower frame member is fitted along the thin concave portion 325 laminated thereon. Further, a convex flat plate portion 320 stacked above the thin concave portion 325 of the lower frame member is fitted along the thin concave portion 325. As a result, the frame members are positioned and stacked sequentially at appropriate positions upward.
  • the convex flat plate portion 320 is provided with a plurality of position restricting protrusions 323 that pass through the rectangular frame 310 and protrude in the direction (Q direction) from the space outside the rectangular frame 310 toward the space inside the rectangular frame 310. ing.
  • the position restricting protrusion 323 restricts the laminate film exterior material 80 at the periphery of the unit battery 100 and can position the unit battery 100. ing.
  • the convex flat plate portion 320 can position the frame members when the frame members are stacked, and the unit cell 100 is stacked by the position restricting protrusion 323 provided on the convex flat plate portion 320.
  • the unit battery 100 can also be positioned.
  • the second frame member 400 provided with no intermediate plate will be described as a frame member according to the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of the second frame member 400 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a drawing of the second frame member 400 according to the embodiment of the present invention and a perspective view seen from an angle different from FIG.
  • FIG. 10A is a front view of the rectangular frame 410
  • FIG. 10B is a view of the rectangular frame 410 viewed from the first side 411
  • FIG. 10D is a view of the rectangular frame 410 viewed from the third side 413
  • FIG. 10E is a view of the rectangular frame 410 viewed from the fourth side 414.
  • 10 (F) is a rear view of the rectangular frame 410
  • FIG. 10 (G) is a perspective view of the second frame member 400 viewed from an angle different from that in FIG.
  • the definition related to the direction is the same as the definition of the first frame member 300, and thus the description thereof is omitted.
  • the configuration of the second frame member 400 with the same name as that of the first frame member 300 is the same as that of the first frame member 300, and thus the description thereof is omitted.
  • the second frame member 400 is not provided with an intermediate plate. Therefore, the second frame member 400 does not have a member that shields in the thickness direction (P direction) in the rectangular frame 410.
  • the second frame member 400 is different from the first frame member 300 in the configuration of the third side 413 in the rectangular frame 410.
  • an outer inner rectangular through hole 465 that is a rectangular opening penetrating from the outer space of the rectangular frame 410 to the inner space of the rectangular frame 410 is provided. The reason why such outer and inner rectangular through holes 465 can be provided also depends on the necessity of providing an intermediate plate.
  • a lead wire accommodating thin-walled recess 466 is formed which is thinner than other peripheral portions.
  • the unit battery 100 constituting the battery pack 1000 is preferably managed and controlled based on the detected temperature by detecting the temperature with a thermistor (not shown) or the like.
  • the outer / inner rectangular through hole 465 can be suitably used for inserting a lead wire (not shown) from a thermistor (not shown) attached to the unit battery 100. Further, this lead wire (not shown) may be routed to the lead wire accommodating space 452 through the lead wire accommodating thin-walled recess 466.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a manufacturing process of the battery pack 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the middle of the manufacturing process, and illustrates a state in which the first frame member 300 is stacked on the unit battery 100 that has already been stacked, and the unit battery 100 is further stacked.
  • a double-sided tape 190 (indicated by a dotted line) is attached to the unit battery 100 that has already been laminated, and the first frame member 300 is placed thereon.
  • the middle plate 305 of the first frame member 300 and the laminated unit battery 100 are fixed by the double-sided tape 190.
  • it can replace with such a double-sided tape 190, and can also use an adhesive agent.
  • a double-sided tape 190 is newly affixed to the middle plate 305 of the first frame member 300, and a new unit battery 100 is laminated thereon.
  • extension tab member 125 of the already stacked unit cells 100, the extension tab member 125 of the newly stacked unit cells 100, and the holes 127 are screwed together with a spiral (not shown) to mechanically and Electrical connection is made.
  • the spiral shaft portion (not shown) is accommodated in the spiral shaft housing recess 363 (not shown in FIG. 11) of the first frame member 300.
  • FIG. 12 is a view for explaining the positioning of the unit battery 100 by the first frame member 300 according to the embodiment of the present invention, and is a view of the stacking operation of the unit battery 100 as viewed from directly above.
  • 12A is a view of the first frame member 300 before the unit battery 100 is stacked
  • FIG. 12B is a view illustrating the unit frame 100 after being stacked on the first frame member 300. It is.
  • the convex flat plate portion 320 of the first frame member 300 is provided with a plurality of position restricting protrusions 323 that protrude in the Q direction, and the periphery of the unit battery 100 is formed by these position restricting protrusions 323 as shown in FIG. By being regulated as described above, the unit battery 100 is positioned.
  • the unit cell 100 is positioned by the corner portion of the unit battery 100 being restricted by the corner projection 333.
  • the unit battery 100 can be positioned in the two-dimensional plane viewed in FIG. 12B by the regulation by the position regulation protrusion 323 and the angular projection 333 as described above.
  • the manufacturing process shown in FIG. 13 is executed.
  • the second frame member 400 is further laminated on the first frame member 300.
  • the convex flat plate portion 320 of the lower first frame member 300 is fitted along the thin concave portion 425 of the second frame member 400 laminated thereon.
  • the convex flat plate portion 420 of the second frame member 400 stacked above the thin concave portion 325 of the lower first frame member 300 is fitted along the thin concave portion 325.
  • the second frame member 400 is stacked on the first frame member 300 at an appropriate position.
  • the unit battery 100 is sandwiched between the first frame member 300 and the second frame member 400 by the second frame member 400 stacked on the first frame member 300.
  • FIG. 14 is a view showing a cross section of the unit battery 100 held between the first frame member 300 and the second frame member 400.
  • FIG. 14 schematically shows the X-X ′ cross section in FIG. 13 after the second frame member 400 is laminated.
  • the position of the heat welded portion 81 (sealing region) at the periphery of the unit battery 100 is regulated by the first frame member 300 from below while being regulated by the position regulating projection 323 of the first frame member 300.
  • the state of being sandwiched from above by the second frame member 400 can be understood.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a cover member used in the battery pack 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the first lid member 500 and the second lid member 600 are members that protect the lower and upper portions of the stacked unit cells 100, and the first side plate 700 covers the first side of the unit cells 100.
  • the second side plate 800 is a member that protects the second side of the unit battery 100.
  • the first lid member 500 and the second lid member 600 are provided with a convex flat plate portion and a thin concave portion, so that the lid member and the frame member are laminated seamlessly. Can be done.
  • first lid member 500 since the first lid member 500 and the second lid member 600 have the same configuration, the first lid member 500 will be described as an example of the lid member.
  • the first lid member 500 is provided with a convex flat plate portion 520 and a thin concave portion 525 so as to correspond to the frame member. Furthermore, the engagement step portion 527 is also provided between the adjacent convex flat plate portion 520 and the thin concave portion 525 as in the case of the frame member. Furthermore, a plurality of position restricting protrusions 523 are also provided on the convex flat plate portion 520 so as to protrude in the Q direction.
  • the first lid member 500 is provided with angular convex portions 533 and angular concave portions 535 on both end sides of the second side of the unit battery 100 to be accommodated.
  • the angular convex portion 533 and the angular concave portion 535 are also provided in a dimensional relationship that corresponds to the frame member.
  • one end side of the first lid member 500 (the first side of the unit cell 100 to be accommodated) and the other end side of the first lid member 500 opposite to the one end side (the first unit cell 100 to be accommodated).
  • a fitting recess 548 is provided on the second side.
  • the insertion convex portion 747 of the first side plate 700 and the insertion convex portion 847 of the second side plate 800 are inserted into the insertion concave portion 548 of the first lid member 500.
  • the first side plate 700 is arranged on the first side of the unit battery 100 to be accommodated, the power supply lead 1020 and the lead wire that lead out the power supply lead 1030 that are power supply lines of the unit batteries 100 connected in series are provided.
  • An insertion notch 770 is provided. Such a lead wire insertion notch 770 is not provided in the second side plate 800.
  • a battery pack 1000 as shown in FIG. 16 can be obtained by assembling as shown in FIG. 5 using the frame member, lid member, and side plate as described above.
  • FIG. 16 is a perspective view of the battery pack 1000 according to the embodiment of the present invention.
  • the battery pack 1000 is a tape having an adhesive layer on the outer periphery from the state shown in FIG. 16 in which all members of the first lid member 500, the second lid member 600, the first side plate 700, and the second side plate 800 are attached. To fix the battery pack 1000, or to wind the same tape around the outer periphery with only the first side plate 700 and the second side plate 800 attached before the first lid member 500 and the second lid member 600 are attached.
  • the first frame member 300, the second frame member 400, and the unit battery 100 before the stacked state is fixed or the first lid member 500, the second lid member 600, the first side plate 700, and the second side plate 800 are attached. It is also possible to wind the same tape around the outer periphery of the laminated body. By doing in this way, even if the unit battery 100 expand
  • the convex flat plate portion (320, 420) passes through the rectangular frame (310, 410) while passing through the rectangular frame (310, 410). 410) Since a plurality of position restricting protrusions (323, 423) projecting in the direction from the outer space toward the inner space of the rectangular frame (310, 410) are arranged, the frame member ( 300, 400), the unit battery (100) can be easily positioned, and the workability in manufacturing the battery pack (1000) can be improved.
  • the battery pack (1000) using the frame members (300, 400) according to the present invention is easy to manufacture and highly manufacturable.
  • the present invention relates to a battery pack made of a lithium ion secondary battery which is mounted on an electric motorcycle or an electric vehicle in recent years and whose application is rapidly expanding.
  • a lithium ion secondary battery using a laminate film exterior material has a high degree of freedom in shape and is lightweight, and can be used in various fields.
  • a plurality of such lithium ion secondary batteries are connected in series and assembled into a battery pack.
  • the convex flat plate portion is provided with a plurality of position restricting protrusions that protrude in the direction from the outer space of the rectangular frame toward the space of the rectangular frame while passing through the rectangular frame. Therefore, according to such a frame member according to the present invention, the positioning of the unit battery can be easily performed, the workability at the time of manufacturing the battery pack can be improved, and the industrial utility is very high. Big.
  • Laminate film exterior material 81 ... Thermal welded part (sealing region) 100 ... Unit battery 110 ... Battery body 111 ... First side 112 ... Second side 113 ... Third side 114 ... Fourth side 120 ... Positive electrode pull-out tab 125 ..Additional tab member 127... Hole 130 .. negative electrode extraction tab 190... Double-sided tape 300. 305 ... Middle plate 310 ... Rectangular frame 311 ... First side 312 ... Second side 313 ... Third side 314 ... Fourth side 320 ... Convex flat plate portion 323 ... Position restriction protrusion 325 ... Thin concave part 327 ... Engagement step part 333 ... Angular convex part 335 ...
  • Angular concave part 340 ... Tab placement part 343 ... Tab side convexity 344... Tab side recess 352... Lead wire receiving space 363...
  • Second frame member (no intermediate plate) 410 ... rectangular frame 411 ... first side 412 ... second side 413 ... third side 414 ... fourth side 420 ... convex flat plate portion 423 ... position regulation protrusion Part 425 ... Thin concave part 427 ... Engagement step part 433 ... Square convex part 435 ... Square concave part 440 ... Tab placement part 443 ... Tab side convex part 444 ... Tab Side recess 452 ... Lead wire receiving space 463 ...
  • First lid member 520 ... Convex shape Flat plate portion 523 ... Position regulating protrusion 525 ... Thin concave portion 527 ... Engagement step portion 533 ... Square convex portion 535 ... Square concave portion 548 ... Insertion concave portion 600 ... Second Lid member 620... Convex flat plate portion 623... Position restricting protrusion 625.
  • engaging step 633 ... angular convex part 635 ... angular concave part 648 ... fitting concave part 700 ... first side plate 747 ... fitting convex part 770 ... lead wire insertion notch 800 ... Second side plate 847 ... Insertion convex part 1000 ... Battery pack 1020 ... Power supply lead wire 1030 ... Power supply lead wire

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Abstract

単位電池の位置決めを簡便に行うことができ、電池パック製造時の作業性を向上させることができる枠部材を提供するために本発明に係る枠部材３００は、矩形枠体３１０と、前記矩形枠体３１０の最外周側面から、前記矩形枠体３１０の厚み方向に延出する凸状平板部３２０と、前記矩形枠体３１０内を通りつつ前記矩形枠体３１０外空間から前記矩形枠体３１０内空間に向かう方向でみて、前記矩形枠体３１０の最外周側面を有する箇所の肉厚より薄肉とされる薄肉凹状部３２５と、を有し、前記矩形枠体３１０の前記厚み方向に、前記凸状平板部３２０と前記薄肉凹状部３２５とが並んで配され、前記凸状平板部３２０には、前記矩形枠体３１０内を通りつつ前記矩形枠体３１０外空間から前記矩形枠体３１０内空間に向かう方向に突出する位置規制突出部３２３が複数配されることを特徴とする。

Description

枠部材及び枠部材を用いた電池パック
　本発明は、ラミネート外装材が用いられた単位電池を積層する際に用いる枠部材及び、そのような枠部材を用いた電池パックに関する。
　リチウムイオンが負極と正極とを移動することにより充放電が行われるリチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度で、高出力である電池特性を有することから、近年、様々な分野で応用されている。
　このようなリチウムイオン二次電池を様々な分野で用いるためにも、リチウムイオン二次電池の外装には、形状自由度が高く軽量であるといった利点から、アルミニウム箔等と合成樹脂を積層したラミネートフィルム外装材が使用される場合が多い。
　ラミネートフィルム外装材を用いた電池は、複数の正極と複数の負極とがセパレーターを介して積層された電極積層体と、この電極積層体を含浸する電解液とが、ラミネートフィルム外装材内に収容され、ラミネートフィルム外装材周縁が熱溶着により封止された構造を有している。
　電動自転車、電動バイクや電気自動車等のためのエネルギー源として用いる場合においては、リチウムイオン二次電池は複数個直列に接続され、電池パックが組まれて利用されることが多い。ラミネートフィルム外装材は可撓性を有する材料であることから、ラミネートフィルム外装材を用いたリチウムイオン二次電池を複数個積層し電池パックとなす場合には、何らかのケースを用いる必要がある。
　例えば、特許文献１（国際公開２０１４／１９６３３１号公報）には、枠体を用い、この枠体の外周部を、隣り合うフィルム外装電池のフランジ部の間に位置するように配置し、電池パックとなすことが開示されている。
国際公開２０１４／１９６３３１号公報
　従来の特許文献１記載の技術によれば、フィルム外装電池を枠体に取り付けて、電池パックを組み上げる際に、フィルム外装電池の位置決め作業が難しい、という問題があった。また、枠体に対するフィルム外装電池の位置決め作業の困難性に伴い、電池パックの製造性が低下する、という問題もあった。
　本発明は、上記のような問題を解決するものであって、本発明に係る枠部材は、矩形枠体と、前記矩形枠体の最外周側面から、前記矩形枠体の厚み方向に延出する凸状平板部と、
前記矩形枠体内を通りつつ前記矩形枠体外空間から前記矩形枠体内空間に向かう方向でみて、前記矩形枠体の最外周側面を有する箇所の肉厚より薄肉とされる薄肉凹状部と、を有し、前記矩形枠体の前記厚み方向に、前記凸状平板部と前記薄肉凹状部とが並んで配され、前記凸状平板部には、前記矩形枠体内を通りつつ前記矩形枠体外空間から前記矩形枠体内空間に向かう方向に突出する位置規制突出部が複数配されることを特徴とする。
　また、本発明に係る枠部材は、前記矩形枠体を矩形状に囲う方向に、前記凸状平板部と前記薄肉凹状部とが交互に並んで配されることを特徴とする。
　また、本発明に係る枠部材は、前記矩形枠体を矩形状に囲う方向で隣り合う前記凸状平板部と前記薄肉凹状部と間には、係合段部が配されることを特徴とする。
　また、本発明に係る枠部材は、前記矩形枠体内の空間を、前記厚み方向で遮蔽する中板を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る電池パックは、第１の前記枠部材と、第２の前記枠部材とで、ラミネートフィルム外装材を有する単位電池を狭持したことを特徴とする。
　また、本発明に係る電池パックは、前記単位電池の周縁を、前記位置規制突出部で位置規制したことを特徴とする。
　本発明に係る枠部材は、前記凸状平板部には、前記矩形枠体内を通りつつ前記矩形枠体外空間から前記矩形枠体内空間に向かう方向に突出する位置規制突出部が複数配されているので、このような本発明に係る枠部材によれば、単位電池の位置決めを簡便に行うことができ、電池パック製造時の作業性を向上させることができる。
　また、本発明に係る枠部材を用いた電池パックは、製造作業が容易であり、製造性が高い。
本発明の実施形態に係る電池パック１０００を構成する単位電池１００を示す図である。 単位電池１００の正極引き出しタブ１２０、負極引き出しタブ１２０に対して継ぎ足しタブ部材１２５を接合した様子を示す図である。 継ぎ足しタブ部材１２５の加工例を示す図である。 本発明の実施形態に係る電池パック１０００における単位電池１００を抜き出して示した図である。 本発明の実施形態に係る電池パック１０００の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る第１枠部材３００の斜視図である。 枠部材における方向の定義を説明する図である。 本発明の実施形態に係る第１枠部材３００の製図図面と図６と異なる角度から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る第２枠部材４００の斜視図である。 本発明の実施形態に係る第２枠部材４００の製図図面と図９と異なる角度から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る電池パック１０００の製造工程を説明する図である。 本発明の実施形態に係る第１枠部材３００による単位電池１００の位置決めを説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池パック１０００の製造工程を説明する図である。 第１枠部材３００と第２枠部材４００とで狭持される単位電池１００の断面を示す図である。 本発明の実施形態に係る電池パック１０００に用いるカバー部材を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電池パック１０００の斜視図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る電池パックを構成する単位電池１００を示す図である。本実施形態においては、単位電池１００として、リチウムイオンが負極と正極とを移動することにより充放電が行われる、電気化学素子の１種であるリチウムイオン二次電池を例に説明するが、本発明は他の種類の電池などの蓄電素子にも適用することができる。
　単位電池１００の電池本体部１１０は、複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレーターを介して積層された電極積層体、および電解液（いずれも図示しない）が、平面視で矩形のラミネートフィルム外装材８０内に収容された構造となっている。
　電池本体部１１０は、第１辺１１１と、第１辺１１１と対向する第２辺１１２と、第３辺１１３と、第３辺１１３と対向する第４辺１１４とを有している。正極引き出しタブ１２０と負極引き出しタブ１３０とが、第１辺１１１から引き出される配置となっている。
　正極引き出しタブ１２０及び負極引き出しタブ１３０は、いずれも平面状で、ラミネートフィルム外装材８０内において、それぞれ、シート状正極、シート状負極と直接またはリード体などを介して接続されている。ラミネートフィルム外装材８０は、樹脂層とアルミニウム箔などの金属層とが積層された構成を有している。単位電池１００においては、向かい合わせにされたラミネートフィルム外装材８０の樹脂層が熱溶着されることで、シート状正極、シート状負極およびセパレーターを有する電極積層体や電解液が封止されている。
　ここで、正極引き出しタブ１２０や負極引き出しタブ１３０などのラミネートフィルム外装材よりなる電池本体部１１０から引き出される金属片は、「引き出しタブ」と称することとし、ラミネートフィルム外装材８０の内側でセパレーターや電解液などを介して積層されているシート状正極やシート状負極を「電極」と称する。
　なお、電極積層体には、上記のように複数のシート状正極と複数のシート状負極とがセパレーターを介して積層したものの他に、シート状正極とシート状負極とがセパレーターを介し積層したものを巻回し、これが圧縮されることにより積層体をなすものも含まれる。
　正極は、矩形状の正極本体部と、正極本体部から延出する短冊状の正極端子部とを有している。正極本体部においては、薄板状のアルミニウム板にリチウムコバルト複合酸化物等の正極活物質が塗布されている。
　また、負極は、矩形状の負極本体部と、負極本体部から延出する短冊状の負極端子部とを有している。負極本体部においては、薄板状のニッケル板又は銅板にグラファイト等の負極活物質が塗布されている。
　正極の正極端子部は、正極引き出しタブ１２０に導電接続される。また、負極の負極端子部は、負極引き出しタブ１３０に導電接続される。正極引き出しタブ１２０にはアルミニウム板などが用いられ、負極引き出しタブ１３０にはニッケル板または銅板などが用いられる。負極引き出しタブ１３０を銅板で構成する場合、表面にニッケルめっきを施してもよい。
　セパレーターは、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂から作られた、マイクロポーラスフィルム（微多孔フィルム）、不織布あるいは織布など、電解液を含浸することができるシート状の部材である。
　単位電池１００のラミネートフィルム外装材８０は、電極積層体をその積層方向両側から挟んで包囲する２枚のラミネートフィルムからなり、電極積層体の周囲で重なり合った対向面同士における第１辺１１１、第２辺１１２、第３辺１１３、第４辺１１４を熱溶着し、熱溶着部８１を形成し、これを封止領域となすことで、電極積層体が電解液（不図示）と共に封止されている。
　なお、本実施形態では、２枚のラミネートフィルムで電極積層体と電解液（不図示）とを封止する構成としたが、１枚のラミネートフィルを折り返すようにして電極積層体と電解液（不図示）とを封止する構成としてもよい。
　前述したように、上記のような単位電池１００においては、正極引き出しタブ１２０の材質としてはアルミニウムまたはアルミニウム合金が、また、負極引き出しタブ１３０の材質としては、ニッケル、他の金属にニッケルメッキを施した材料（ニッケルメッキ材。例えば、ニッケルメッキをした銅など）、ニッケルと他の金属のクラッド（ニッケルクラッド材。例えば、ニッケル－銅クラッドなど）、銅などが一般的に用いられている。
　単位電池１００としては、アルミニウムを含む正極引き出しタブ１２０と、ニッケルを含む負極引き出しタブ１３０とを有する構成となっている。本実施形態においては、アルミニウム製の正極引き出しタブ１２０が、また、ニッケル製の負極引き出しタブ１３０がそれぞれ用いられている。
　単位電池１００のアルミニウムを含む正極引き出しタブ１２０と、ニッケルを含む負極引き出しタブ１３０とを機械的に固着させる構成では、電位差の問題により所定の年月が経過した後の導電性が劣化する可能性がある。
　そこで、本発明に係る電池パック１０００を構成する上では、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０及び負極引き出しタブ１３０には、ニッケル合金からなり、穴１２７が形成された継ぎ足しタブ１２５を溶着により接合しておく。図２は単位電池１００の正極引き出しタブ１２０、負極引き出しタブ１２０に対して継ぎ足しタブ部材１２５を接合した様子を示す図である。ニッケル製の継ぎ足しタブ部材１２５は、正極引き出しタブ１２０、負極引き出しタブ１２０に対して超音波溶着によって接合され、継ぎ足される
　穴１２７は、不図示の螺旋によって、継ぎ足しタブ部材１２５同士を螺着させるときなどに用いられる。
　そして、複数の単位電池１００を直列接続するときにおいては、一方の単位電池１００の正極引き出しタブ１２に接合された継ぎ足しタブ１２５と、他方の単位電池１００の負極引き出しタブ１３０に接合された継ぎ足しタブ１２５とを、螺旋などで機械的に連結することによって、電位差の問題による導電性劣化の問題を解決する。
　また、電池パック１０００を作製する上では、正極引き出しタブ１２０及び負極引き出しタブ１３０に接合された継ぎ足しタブ１２５は、曲げ加工など施される。図３は継ぎ足しタブ部材１２５の加工例を示す図である。図３は、正極引き出しタブ１２０に継ぎ足された継ぎ足しタブ１２５を下側に９０°曲げ、負極引き出しタブ１３０に継ぎ足された継ぎ足しタブ１２５を上側に９０°曲げる例を示している。
　本実施形態に係る電池パック１０００では、継ぎ足しタブ１２５に曲げ加工が適宜施された単位電池１００は、６個直列接続された構成となっている。本実施形態においては、単位電池１００が６個直列接続されたものを例として説明するが、接続する単位電池１００の数がこれに限定されるものではない。
　図４は本発明の実施形態に係る電池パック１０００における単位電池１００を抜き出して示した図である。また、図５は本発明の実施形態に係る電池パック１０００の分解斜視図である。
　本発明に係る電池パック１０００は、中板が設けられた第１枠部材３００、中板が設けられていない第２枠部材４００などの枠部材、第１蓋部材５００、第２蓋部材６００、第１側板７００、第２側板８００などがケースとして、複数の単位電池１００が収納された構造を有している。
　図４において、両矢印で示された継ぎ足しタブ１２５は、それぞれの穴１２７を利用して、不図示の螺旋で螺着されることで、電機接続と機械接続が施される。また、このような電機接続と機械接続に用いられる螺旋（不図示）の螺旋溝が切られたシャフト部は、図５における第１枠部材３００や第２枠部材４００などに収容されるようになっている。
　第１枠部材３００や第２枠部材４００は、上記のように螺旋留めのために利用される他、単位電池１００を積層する際に単位電池１００を位置決めする製造治具としての機能を果たすし、また、電池パック１０００とされた後には、電池パック１０００のケーシングとしても機能する。本発明に係る電池パック１０００においては、このような第１枠部材３００や第２枠部材４００などの枠部材が用いられることが大きな特徴の一つとなっているので、以下、枠部材について詳細を説明する。
　本発明に係る枠部材には、中板が設けられた第１枠部材３００と、中板が設けられていない第２枠部材４００などの枠部材の２種類が用いられる。まず、中板が設けられた第１枠部材３００について説明する。
　図６は本発明の実施形態に係る第１枠部材３００の斜視図である。また、図７は枠部材における方向の定義を説明する図である。図８は本発明の実施形態に係る第１枠部材３００の製図図面である。
　図８（Ａ）は矩形枠体３１０の正面図であり、図８（Ｂ）は矩形枠体３１０を第１辺３１１から見た図であり、図８（Ｃ）は矩形枠体３１０を第２辺３１２から見た図であり、図８（Ｄ）は矩形枠体３１０を第３辺３１３から見た図であり、図８（Ｅ）は矩形枠体３１０を第４辺３１４から見た図であり、図８（Ｆ）は矩形枠体３１０の背面図であり、図８（Ｇ）は図６と異なる角度から見た第１枠部材３００の斜視図である。
　第１枠部材３００は、基礎的な構造として、略矩形状の矩形枠体３１０を有している。この第１枠部材３００は、合成樹脂製の部材である。矩形枠体３１０は、厳密な幾何学的な矩形をなしている分けではない。また、枠部材は合成樹脂製であるため、材料コストの節約や、重量軽減のために、補強リブが随所に設けられる構造となっている。
　ここで、図７を参照して、枠部材における方向の定義を説明する。図７におけるＰの方向を、矩形枠体３１０の厚み方向として定義する。Ｐの方向は、単位電池１００が枠部材に収容されたときにおける、単位電池１００の電極積層体の積層方向と同じ方向である。
　また、図７におけるＱの方向を、矩形枠体３１０内を通りつつ矩形枠体３１０外空間から矩形枠体３１０内空間に向かう方向として定義する。矩形枠体３１０における第１辺３１１、第２辺３１２、第３辺３１３、第４辺３１４のそれぞれのＱの方向は、互いに異なっている。また、Ｑの方向は、Ｐの方向と直交している。
　また、図７におけるＲの方向を、矩形枠体３１０を矩形状に囲う方向として定義する。矩形枠体３１０における第１辺３１１、第２辺３１２、第３辺３１３、第４辺３１４のそれぞれのＲの方向は、互いに異なっている。また、Ｒの方向は、Ｐの方向と直交している。また、第１辺３１１、第２辺３１２、第３辺３１３、第４辺３１４のそれぞれのＲの方向は、それぞれのＱの方向と互いに直交している。
　以上の方向の定義を踏まえ、第１枠部材３００には、矩形枠体３１０内の空間を、厚み方向（Ｐの方向）で遮蔽する中板３０５が設けられている。（この中板３０５は、第２枠部材４００に設けられていない。中板３０５の有無が、第１枠部材３００と第２枠部材４００との大きな違いの一つなっている。）
　矩形枠体３１０の第１辺３１１、第２辺３１２、第３辺３１３、第４辺３１４におけるＱの方向の肉厚は、単位電池１００の熱溶着部８１が載置される程度の肉厚とされ、単位電池１００の電極積層体の部分は、当該肉厚部には乗り上げないような寸法なっている。
　単位電池１００の周囲の熱溶着部８１が、矩形枠体３１０に載置されたとき、単位電池１００の電極積層体が位置するラミネートフィルム外装材８０は、中板３０５に略当接する程度の位置に中板３０５が設けられている。
　また、単位電池１００が第１枠部材３００に収容されたとき、単位電池１００の正極引き出しタブ１２０、負極引き出しタブ１３０や継ぎ足しタブ部材１２５は、矩形枠体３１０の第１辺３１１に設けられたタブ載置部３４０の上に、載置されるようになっている。
　このタブ載置部３４０の近傍には、継ぎ足しタブ部材１２５同士を接続するために用いる空間や、継ぎ足しタブ部材１２５等の電位をモニタするためのリード線（不図示）が収容される空間が設けられている。
　継ぎ足しタブ部材１２５同士の接続の際には、継ぎ足しタブ部材１２５同士の穴１２７によって螺旋留めされるが、この際の螺旋のシャフト部が収容される空間が、螺旋シャフト収容凹部３６３として、タブ載置部３４０の側面部に設けられている。また、タブ載置部３４０には、各リード線を収容するための空間であるリード線収容空間３５２が、タブ載置部３４０の両側面部に設けられている。
　本発明に係る枠部材は、積み重ねられて用いられるようになっている。このとき、位置決めとして利用される部材として、第１辺３１１のタブ載置部３４０には、タブ辺凸部３４３、タブ辺凹部３４４が並んで設けられている。枠部材が順次積層される際には、下方の枠部材におけるタブ辺凸部３４３は、その上方に積層されるタブ辺凹部３４４に嵌入する。また、下方の枠部材におけるタブ辺凹部３４４には、その上方に積層されるタブ辺凸部３４３が嵌入する。これにより、枠部材は上方に向かって、順次適正の位置で位置決めされ積層されることとなる。
　また、枠部材の矩形枠体３１０の第２辺３１２と第３辺３１３との間、また、矩形枠体３１０の第２辺３１２と第４辺３１４との間には、角凸部３３３、角凹部３３５が設けられている。枠部材が順次積層される際には、下方の枠部材における角凸部３３３は、その上方に積層される角凹部３３５に嵌入する。また、下方の枠部材における角凹部３３５には、その上方に積層される角凸部３３３が嵌入する。これにより、枠部材は上方に向かって、順次適正の位置で位置決めされ積層されることとなる。
　さらに、角凸部３３３は、単位電池１００の周縁を位置規制することで、電池パック１０００の製造時、単位電池１００の位置決めを行うことができるようになっている。
　さらに、枠部材を積層させる際の位置決めなどのために、矩形枠体３１０の第３辺３１３及び第４辺３１４に設けられている構成について説明する。
　第１枠部材３００は、矩形枠体３１０の最外周側面から、矩形枠体３１０の厚み方向（Ｐ方向）に延出する凸状平板部３２０を有している。
　また、第１枠部材３００は、矩形枠体３１０内を通りつつ矩形枠体３１０外空間から矩形枠体３１０内空間に向かう方向（Ｑ方向）でみて、矩形枠体３１０の最外周側面を有する箇所の肉厚より薄肉とされる薄肉凹状部３２５を有している。
　また、矩形枠体３１０の厚み方向（Ｐ方向）に、凸状平板部３２０と薄肉凹状部３２５とは並んで配されるようになっている。すなわち、図６でみて、上側に凸状平板部３２０が設けられている場合には、その下側には薄肉凹状部３２５が設けられており、また、上側に薄肉凹状部３２５が設けられている場合には、その下側には凸状平板部３２０が設けられている。
　また、ひとつの辺に着目すると、矩形枠体３１０を矩形状に囲う方向（Ｒ方向）に、凸状平板部３２０と薄肉凹状部３２５とが交互に並んで配されている。すなわち、凸状平板部３２０の（Ｒ方向の）隣には、薄肉凹状部３２５が設けられ、さらにその隣には凸状平板部３２０が設けられ、・・というような配列となっている。
　また、矩形枠体３１０を矩形状に囲う方向（Ｒ方向の）で隣り合う状平板部３２０と薄肉凹状部３２５と間には、係合段部３２７が配されている。係合段部３２７のＲ方向の長さは、枠部材が積層される際のアソビ程度の長さとされている。
　枠部材が順次積層される際には、下方の枠部材における凸状平板部３２０は、その上方に積層される薄肉凹状部３２５に沿うように嵌入する。また、下方の枠部材における薄肉凹状部３２５には、その上方に積層される凸状平板部３２０が薄肉凹状部３２５に沿うように嵌入する。これにより、枠部材は上方に向かって、順次適正の位置で位置決めされ積層される。
　また、凸状平板部３２０には、矩形枠体３１０内を通りつつ矩形枠体３１０外空間から矩形枠体３１０内空間に向かう方向（Ｑ方向）に突出する位置規制突出部３２３が複数設けられている。この位置規制突出部３２３は、第１枠部材３００に単位電池１００を載置したときに、単位電池１００の周縁におけるラミネートフィルム外装材８０を規制し、単位電池１００の位置決めを行い得るようになっている。
　したがって、凸状平板部３２０は、枠部材を積層する際における枠部材同士の位置決めを行い得ると共に、凸状平板部３２０に設けられている位置規制突出部３２３により、単位電池１００積層の際における、単位電池１００の位置決めをも行い得るような構成となっている。
　次に、本発明に係る枠部材として、中板が設けられていない第２枠部材４００について説明する。
　図９は本発明の実施形態に係る第２枠部材４００の斜視図である。また、図１０は本発明の実施形態に係る第２枠部材４００の製図図面と図９と異なる角度から見た斜視図である。
　図１０（Ａ）は矩形枠体４１０の正面図であり、図１０（Ｂ）は矩形枠体４１０を第１辺４１１から見た図であり、図１０（Ｃ）は矩形枠体４１０を第２辺４１２から見た図であり、図１０（Ｄ）は矩形枠体４１０を第３辺４１３から見た図であり、図１０（Ｅ）は矩形枠体４１０を第４辺４１４から見た図であり、図１０（Ｆ）は矩形枠体４１０の背面図であり、図１０（Ｇ）は図９と異なる角度から見た第２枠部材４００の斜視図である。
　本発明の実施形態に係る第２枠部材４００での説明においても、方向に関する定義は、第１枠部材３００における定義と同様のものであるので説明を省略する。また、第１枠部材３００と同様の名称が付された第２枠部材４００の構成については、第１枠部材３００と同様のものであるので説明を省略する。
　以下、第２枠部材４００が第１枠部材３００と異なる点について説明する。第２枠部材４００には、第１枠部材３００と異なり、中板が設けられていない。したがって、第２枠部材４００は、矩形枠体４１０内において、厚み方向（Ｐ方向）で遮蔽する部材が存在しない。
　また、第２枠部材４００は、矩形枠体４１０における第３辺４１３の構成が、第１枠部材３００と異なっている。矩形枠体４１０の第３辺４１３においては、矩形枠体４１０外空間から矩形枠体４１０内空間に貫通する矩形状の開口である外内矩形貫通孔４６５が設けられている。このような外内矩形貫通孔４６５を設けることができるのは、中板を設ける必要がないことにも依っている。
　また、外内矩形貫通孔４６５と、リード線収容空間４５２との間には、周辺の他の箇所より薄肉に形成されているリード線収容薄肉凹部４６６が形成されている。
　電池パック１０００を構成する単位電池１００は、サーミスタ（不図示）などによって温度を検出し、検出した温度に基づき管理・制御されることが好ましい。外内矩形貫通孔４６５は、単位電池１００に取り付けたサーミスタ（不図示）からの引き出し線（不図示）を挿通させることに好適に用い得る。また、この引き出し線（不図示）は、リード線収容薄肉凹部４６６を通して、リード線収容空間４５２へと引き回すとよい。
　次に、以上のような本発明に係る第１枠部材３００と第２枠部材４００とを用いて、電池パック１０００を製造する際の積層工程について説明する。
　図１１は本発明の実施形態に係る電池パック１０００の製造工程を説明する図である。図１１は、製造工程の途中を示す図であり、既に積層済みの単位電池１００に、第１枠部材３００を積層し、さらに新たに単位電池１００を積層する様子を示している。
　既に積層済みの単位電池１００には、両面テープ１９０（点線で示す）が貼着され、その上に第１枠部材３００が載置される。第１枠部材３００の中板３０５と、積層済みの単位電池１００とが、この両面テープ１９０とで固着される。なお、このような両面テープ１９０に代えて、接着剤などを用いることもできる。
　続いて、第１枠部材３００の中板３０５には新たに両面テープ１９０が貼着され、この上に、新たな単位電池１００が積層される。
　また、既に積層済みの単位電池１００の継ぎ足しタブ部材１２５と、新たな積層された単位電池１００の継ぎ足しタブ部材１２５と、穴１２７を利用して、不図示の螺旋で螺着され、機械的及び電気的な接続がなされる。螺旋のシャフト部（不図示）は、第１枠部材３００の螺旋シャフト収容凹部３６３（図１１には不図示）に収められる。
　図１２は本発明の実施形態に係る第１枠部材３００による単位電池１００の位置決めを説明する図であり、単位電池１００の積層作業を真上から見た図である。図１２（Ａ）は単位電池１００が積層される前の第１枠部材３００を見た図であり、図１２（Ｂ）は第１枠部材３００に単位電池１００が積層された後を示す図である。
　第１枠部材３００の凸状平板部３２０にはＱ方向に突出する位置規制突出部３２３が複数設けられており、これらの位置規制突出部３２３により、単位電池１００の周縁が図１２（Ｂ）のように規制されることで、単位電池１００が位置決めされるようになっている。
　また、角凸部３３３によっても、単位電池１００の角部が規制されることで、単位電池１００が位置決めされる。以上のような、位置規制突出部３２３と角凸部３３３による規制で、図１２（Ｂ）で見た２次元面内での単位電池１００の位置決めが可能となる。
　続いて、図１３に示す製造工程を実行する。この製造工程では、第１枠部材３００にさらに、第２枠部材４００を積層している。
　図１３において、下方の第１枠部材３００における凸状平板部３２０は、その上方に積層される第２枠部材４００の薄肉凹状部４２５に沿うように嵌入する。また、下方の第１枠部材３００における薄肉凹状部３２５には、その上方に積層される第２枠部材４００の凸状平板部４２０が薄肉凹状部３２５に沿うように嵌入する。これにより、第１枠部材３００の上に、第２枠部材４００が適切な位置で積層される。
　また、第１枠部材３００の上に積層した第２枠部材４００によって、単位電池１００が第１枠部材３００と第２枠部材４００とで狭持されるようになっている。
　図１４は第１枠部材３００と第２枠部材４００とで狭持される単位電池１００の断面を示す図である。図１４は第２枠部材４００を積層した後の図１３中のＸ－Ｘ’断面を模式的に示している。
　図１４を参照すると、単位電池１００の周縁における熱溶着部８１（封止領域）が、第１枠部材３００の位置規制突出部３２３で位置規制されつつ、第１枠部材３００によって下から、また、第２枠部材４００によって上から挟まれた様子を理解することができる。
　次に、第１枠部材３００や第２枠部材４００以外に、電池パック１０００の製造に用いられる部材を説明する。図１５は本発明の実施形態に係る電池パック１０００に用いるカバー部材を説明する図である。
　図１５において、第１蓋部材５００は及び第２蓋部材６００は、積層された単位電池１００の下上を保護する部材であり、第１側板７００は単位電池１００の第１辺側を、また、第２側板８００は単位電池１００の第２辺側を保護する部材である。
　第１蓋部材５００は及び第２蓋部材６００には枠部材同様、凸状平板部と薄肉凹状部とが設けられており、これにより、蓋部材と枠部材とは、シームレスに積層をすることができるようになっている。
　以下、第１蓋部材５００及び第２蓋部材６００とは、同様の構成を有しているため、蓋部材としては第１蓋部材５００を例に説明を行う。
　第１蓋部材５００には、枠部材と対応するように、凸状平板部５２０と薄肉凹状部５２５が設けられている。さらに、隣り合う凸状平板部５２０と薄肉凹状部５２５との間には、係合段部５２７が設けられることも、枠部材の場合と同様である。さらに、凸状平板部５２０には、複数の位置規制突出部５２３もＱ方向に突出するように設けられている。
　さらに、第１蓋部材５００には、収容される単位電池１００の第２辺の両端側で、角凸部５３３、角凹部５３５が設けられている。これら角凸部５３３、角凹部５３５も、枠部材との対応が採られた寸法関係で設けられている。
　また、第１蓋部材５００の一端側（収容される単位電池１００の第１辺側）、及び、第１蓋部材５００の前記一端側と対向する他端側（収容される単位電池１００の第２辺側）には、嵌入凹部５４８が設けられている。
　第１蓋部材５００の嵌入凹部５４８には、第１側板７００の嵌入凸部７４７、及び、第２側板８００の嵌入凸部８４７が、嵌入するようになっている。
　第１側板７００には、収容される単位電池１００の第１辺側に配されるために、直列接続された単位電池１００の電源線である電源リード線１０２０、電源リード線１０３０を引き出すリード線挿通切り欠き部７７０が設けられている。このようなリード線挿通切り欠き部７７０は、第２側板８００には設けられていない。
　以上のような枠部材、蓋部材、側板を用いて、図５に示すように組み上げることで、図１６のような電池パック１０００を得ることができる。図１６は本発明の実施形態に係る電池パック１０００の斜視図である。
なお、電池パック１０００は、第１蓋部材５００、第２蓋部材６００、第１側板７００、第２側板８００の全ての部材を取り付けた図１６に示す状態から、さらに外周に接着層を有するテープを巻いて電池パック１０００を固定したり、第１蓋部材５００及び第２蓋部材６００を取り付ける前の第１側板７００、第２側板８００のみが取り付けられた状態で外周に同様のテープを巻いて積層状態を固定したり、さらに、第１蓋部材５００、第２蓋部材６００、第１側板７００、第２側板８００を取り付ける前の、第１枠部材３００、第２枠部材４００と単位電池１００とが積層された状態のものの外周に同様のテープを巻くなどすることもできる。このようにすることで、単位電池１００が膨張などしても、電池パック１０００としての膨張を抑制するのに効果的である。
　以上のように、本発明に係る枠部材（３００、４００）は、前記凸状平板部（３２０、４２０）には、前記矩形枠体（３１０、４１０）内を通りつつ前記矩形枠体（３１０、４１０）外空間から前記矩形枠体（３１０、４１０）内空間に向かう方向に突出する位置規制突出部（３２３、４２３）が複数配されているので、このような本発明に係る枠部材（３００、４００）によれば、単位電池（１００）の位置決めを簡便に行うことができ、電池パック（１０００）製造時の作業性を向上させることができる。
　また、本発明に係る枠部材（３００、４００）を用いた電池パック（１０００）は、製造作業が容易であり、製造性が高い。
産業上の利用性
　本発明は、近年、電動バイクや電気自動車等にも搭載され、用途が急速に拡大しているチウムイオン二次電池からなる電池パックに係るものである。ラミネートフィルム外装材が使用されたリチウムイオン二次電池は、形状自由度が高く軽量であり、様々な分野で用い得る。このようなリチウムイオン二次電池は複数個直列に接続され、電池パックが組まれて利用されることが多い。従来、フィルム外装電池を枠体に取り付けて、電池パックを組み上げる際に、フィルム外装電池の位置決め作業が難しい、という問題があった。一方、本発明に係る枠部材は、前記凸状平板部には、前記矩形枠体内を通りつつ前記矩形枠体外空間から前記矩形枠体内空間に向かう方向に突出する位置規制突出部が複数配されているので、このような本発明に係る枠部材によれば、単位電池の位置決めを簡便に行うことができ、電池パック製造時の作業性を向上させることができ、産業上の利用性が非常に大きい。
８０・・・ラミネートフィルム外装材
８１・・・熱溶着部（封止領域）
１００・・・単位電池
１１０・・・電池本体部
１１１・・・第１辺
１１２・・・第２辺
１１３・・・第３辺
１１４・・・第４辺
１２０・・・正極引き出しタブ
１２５・・・継ぎ足しタブ部材
１２７・・・穴
１３０・・・負極引き出しタブ
１９０・・・両面テープ
３００・・・第１枠部材（中板あり）
３０５・・・中板
３１０・・・矩形枠体
３１１・・・第１辺
３１２・・・第２辺
３１３・・・第３辺
３１４・・・第４辺
３２０・・・凸状平板部
３２３・・・位置規制突出部
３２５・・・薄肉凹状部
３２７・・・係合段部
３３３・・・角凸部
３３５・・・角凹部
３４０・・・タブ載置部
３４３・・・タブ辺凸部
３４４・・・タブ辺凹部
３５２・・・リード線収容空間
３６３・・・螺旋シャフト収容凹部
４００・・・第２枠部材（中板なし）
４１０・・・矩形枠体
４１１・・・第１辺
４１２・・・第２辺
４１３・・・第３辺
４１４・・・第４辺
４２０・・・凸状平板部
４２３・・・位置規制突出部
４２５・・・薄肉凹状部
４２７・・・係合段部
４３３・・・角凸部
４３５・・・角凹部
４４０・・・タブ載置部
４４３・・・タブ辺凸部
４４４・・・タブ辺凹部
４５２・・・リード線収容空間
４６３・・・螺旋シャフト収容凹部
４６５・・・外内矩形貫通孔
４６６・・・リード線収容薄肉凹部
５００・・・第１蓋部材
５２０・・・凸状平板部
５２３・・・位置規制突出部
５２５・・・薄肉凹状部
５２７・・・係合段部
５３３・・・角凸部
５３５・・・角凹部
５４８・・・嵌入凹部
６００・・・第２蓋部材
６２０・・・凸状平板部
６２３・・・位置規制突出部
６２５・・・薄肉凹状部
６２７・・・係合段部
６３３・・・角凸部
６３５・・・角凹部
６４８・・・嵌入凹部
７００・・・第１側板
７４７・・・嵌入凸部
７７０・・・リード線挿通切り欠き部
８００・・・第２側板
８４７・・・嵌入凸部
１０００・・・電池パック
１０２０・・・電源リード線
１０３０・・・電源リード線

Claims (6)

  1. 矩形枠体と、
    前記矩形枠体の最外周側面から、前記矩形枠体の厚み方向に延出する凸状平板部と、
    前記矩形枠体内を通りつつ前記矩形枠体外空間から前記矩形枠体内空間に向かう方向でみて、前記矩形枠体の最外周側面を有する箇所の肉厚より薄肉とされる薄肉凹状部と、を有し、
    前記矩形枠体の前記厚み方向に、前記凸状平板部と前記薄肉凹状部とが並んで配され、
    前記凸状平板部には、前記矩形枠体内を通りつつ前記矩形枠体外空間から前記矩形枠体内空間に向かう方向に突出する位置規制突出部が複数配されることを特徴とする枠部材。
  2. 前記矩形枠体を矩形状に囲う方向に、前記凸状平板部と前記薄肉凹状部とが交互に並んで配されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の枠部材。
  3. 前記矩形枠体を矩形状に囲う方向で隣り合う前記凸状平板部と前記薄肉凹状部と間には、係合段部が配されることを特徴とする請求項３に記載の枠部材。
  4. 前記矩形枠体内の空間を、前記厚み方向で遮蔽する中板を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の枠部材。
  5. 第１の前記枠部材と、第２の前記枠部材とで、ラミネートフィルム外装材を有する単位電池を狭持したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の枠部材を用いた電池パック。
  6. 前記単位電池の周縁を、前記位置規制突出部で位置規制したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の枠部材を用いた電池パック。
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