JP2014127366A - モジュール電池 - Google Patents

Abstract

【課題】製造や管理にかかる工数を削減し、生産タクトを短縮することが可能なモジュール電池を提供する。
【解決手段】セル３は、セル３の積層方向の一方の面に、電極タブ８（９）と導通し、セル３の積層方向に向けて設けられた軸部を備えるとともに、他方の面に、電極タブ８（９）と導通し、隣接して積層されるセル３が備える軸部が圧入される被圧入部を備え、隣接して積層される一方のセル３が備える軸部を、他方のセル３が備える被圧入部に圧入して接続する。
【選択図】図１ｂ

Description

本発明は、複数の電池を積層してなるモジュール電池に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車に用いられる電池として、発電要素を外装フィルムで密閉した電池を複数積層し、隣接して積層される電池の電極タブを溶接により接合したモジュール電池が知られている。例えば、特許文献１に開示されているモジュール電池である。

特開２００４−６３３４７号公報

ところで、近年の電気自動車やハイブリッド自動車の普及により、上記モジュール電池も大量生産が求められるようになってきている。そのため、少量生産の場合には問題とならなかった生産タクトを短縮できるように、従来よりも少ない工数で製造でき、また、製造工程を自動化することが可能なモジュール電池が求められている。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、製造や管理にかかる工数を削減し、生産タクトを短縮することが可能なモジュール電池を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、外装部材の内部に発電要素を密閉し一対の電極タブを前記外装部材から導出した電池を、複数積層してなるモジュール電池が提供される。

前記電池は、電池の積層方向の一方の面に、前記電極タブと導通し、電池の積層方向に向けて設けられた突起を備えるとともに、他方の面に、前記電極タブと導通し、隣接して積層される電池が備える前記突起が挿入される被挿入部を備える。

そして、隣接して積層される一方の電池が備える前記突起を、他方の電池が備える前記被挿入部に挿入して接続する。

上記態様によれば、電池が備える突起を、隣接して積層される電池が備える被挿入部に挿入して接続するので、電池の積層と電気的接続を一つの工程で同時に行うことができる。したがって、電極タブを溶接する工程を廃止することができ、溶接の管理や検査にかかっていた工数も削減することができる。

本発明の第１実施形態に係るモジュール電池の概略構成図である。 図１ａのＡ‐Ａ断面図である。 ピンの断面図である。 本発明の第２実施形態に係るモジュール電池の概略構成図である。 図３ａのＢ‐Ｂ断面図である。 本発明の第３実施形態に係るモジュール電池の概略構成図である。 図４ａのＣ‐Ｃ断面図である。 本発明の第４実施形態に係るモジュール電池の概略構成図である。 図５ａのＤ‐Ｄ断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１ａは、本発明の第１実施形態に係るモジュール電池の概略構成を示している。また、図１ｂは、図１ａのＡ−Ａ断面を示している。

モジュール電池１は、セルユニット２を複数積層して構成される。セルユニット２は、セル３と、スペーサ４と、フレーム５と、ピン６とを備える。

セル３は、発電要素７と、電極タブ８、９とを備える。発電要素７は、両面に正極を形成した集電体と両面に負極を形成した集電体とをセパレータを介して積層した積層電極と、電解質とを、ラミネートフィルム１０で密閉して構成される。

電極タブ８は、正極の集合体に接続され、ラミネートフィルム１０から導出される。また、電極タブ９は、負極の集合体に接続され、ラミネートフィルム１０から導出される。

電極タブ８、９には、それぞれ金属製のスペーサ４が溶接により接合される。スペーサ４は、両端部にプレス加工によりバーリング穴が設けられた矩形のプレートである。

セル３は、フレーム５に載置され、スペーサ４とフレーム５とを接着剤により接着して固定される。これにより、セル３の剛性を気にすることなく作業時に取り扱うことができる。

フレーム５は、樹脂等の非導電性材料からなる矩形の枠体である。フレーム５の枠内の開口部は、セル３を載置したときに、発電要素７が密閉されたセル３の肉厚部が納まるように設けられるので、モジュール電池１全体の厚さを抑制できる。

また、フレーム５の４か所の角部には、フレーム５にセル３を載置したときに、スペーサ４のバーリング穴と中心が合う位置に、ピン６が挿通する貫通穴が設けられる。

図２は、ピン６の断面を示している。

ピン６は、軸部６ａと、軸部６ａより大径の胴部６ｂとからなり、胴部６ｂ側の端部が開口した金属製の部材である。軸部６ａの外径は、軸部６ａをスペーサ４のバーリング穴に挿入したときに、スペーサ４のバーリング穴に対して圧入となるように、また、胴部６ｂの外径は、フレーム５の貫通穴に挿通できるように設定され、軸部６ａをスペーサ４のバーリング穴に圧入し、ピン６をスペーサ４に固定する。

胴部６ｂには、胴部６ｂに軸部６ａを挿入したときに、軸部６ａが圧入となるように設定された被圧入部６ｃが形成され、セルユニット２が備えるピン６の軸部６ａを、隣接して積層されるセルユニット２が備えるピン６の被圧入部６ｃに圧入してセルユニット２を接続する。

なお、軸部６ａの先端と、胴部６ｂの開口部には、圧入時のガイドとなるように、それぞれ適宜テーパ形状が形成される。

電極タブ８、９とピン６とは、スペーサ４を介して電気的に接続されるので、上述したように、セルユニット２が備えるピン６の軸部６ａを、隣接して積層されるセルユニット２が備えるピン６の被圧入部６ｃに圧入することで、複数のセルユニット２を積層しつつ電気的に接続し、モジュール電池１を構成することができる。

また、ピン６は、隣接して積層されるセルユニット２の相対位置を合わせたときに、積層方向に対して同軸となる位置に設けられるので、セルユニット２が備えるピン６の軸部６ａを、隣接して積層されるセルユニット２が備えるピン６の被圧入部６ｃに圧入して接続すると、隣接して積層されるセルユニット２は、相対位置が合う位置に自動的に位置決めされる。

上記構成によれば、セルユニット２の積層と電気的接続を一つの工程で同時に行うことができる。したがって、隣接するセルユニット２の電極タブ８、９を接合する溶接工程を廃止でき、製造タクトを短縮することができる。また、溶接用の設備や溶接品質の管理工数が不要となり、原価低減を図ることができる。

また、セルユニット２におけるピン６の位置は設計的に決まるので、ピン６の圧入によりセルユニット２を積層すると、自動的にセルユニット２の相対位置が決まる。したがって、組付け時のセルユニット２の位置は、ピン６に形成されたテーパ形状が圧入のガイドとなる範囲にあればよいので、積層するセルユニット２の位置を正確に調整しなくても組付けることができ、工程の自動化が容易となる。

また、ピン６の圧入により電気的な接続を行うので、セル３間の通電抵抗を決定する接触面積を設計的に決定できる。したがって、モジュール電池１の品質ばらつきを抑制できる。

＜第２実施形態＞
続いて本発明の第２実施形態について説明する。

図３ａは、本発明の第２実施形態に係るモジュール電池の概略構成を示している。また、図３ｂは、図３ａのＢ−Ｂ断面を示している。

第２実施形態は、図３ａおよび図３ｂに示すように、スペーサ４およびフレーム５を備えない点が第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

電極タブ８、９の両端部には、プレス加工によりバーリング穴が設けられる。

ピン６の軸部６ａの外径は、軸部６ａを電極タブ８、９のバーリング穴に挿入したときに、電極タブ８、９のバーリング穴に対して圧入となるように設定され、軸部６ａを、電極タブ８、９のバーリング穴に圧入し、ピン６を電極タブ８、９に固定する。

上記構成によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに部品点数および組付け工数を削減できる。

＜第３実施形態＞
続いて本発明の第３実施形態について説明する。

図４ａは、本発明の第３実施形態に係るモジュール電池の概略構成を示している。また、図４ｂは、図４ａのＣ−Ｃ断面を示している。

第３実施形態は、図４ａおよび図４ｂに示すように、ピン６に代えて、電極タブ８、９に凸部１１が成形されている点が第２実施形態と相違する。以下、第２実施形態との相違点を中心に説明する。

電極タブ８、９の両端部にはプレス加工により凸部１１が設けられる。

凸部１１は、軸部１１ａと、軸部１１ａより大径の胴部１１ｂとからなり、胴部１１ｂの内径は、胴部１１ｂに軸部１１ａを挿入したときに、軸部１１ａが圧入となるように設定された被圧入部１１ｃである。

セルユニット２が備える凸部１１の軸部１１ａを、隣接して積層されるセルユニット２が備える凸部１１の被圧入部１１ｃに圧入してセルユニット２を接続する。

上記構成によれば、第２実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに部品点数および組付け工数を削減できる。

＜第４実施形態＞
続いて本発明の第４実施形態について説明する。

図５ａは、本発明の第４実施形態に係るモジュール電池の概略構成を示している。また、図５ｂは、図５ａのＤ−Ｄ断面を示している。

第４実施形態は、図４ａおよび図５ｂに示すように、ピン６に代えて、スペーサ４に凸部１２が成形されている点が第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

スペーサ４の両端部にはプレス加工により凸部１２が設けられる。凸部１２の位置は、フレーム５の枠内に設けられた開口部の内側であって、セルユニット２を積層したときに凸部１２がフレーム５と接触しない位置に設定される。

凸部１２は、軸部１２ａと、軸部１２ａより大径の胴部１２ｂとからなり、胴部１２ｂの内径は、胴部１２ｂに軸部１２ａを挿入したときに、軸部１２ａが圧入となるように設定された被圧入部１２ｃである。

セルユニット２が備える凸部１２の軸部１２ａを、隣接して積層されるセルユニット２が備える凸部１２の被圧入部１２ｃに圧入してセルユニット２を接続する。

上記構成によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、さらに部品点数および組付け工数を削減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体例に限定する趣旨ではない。

１ モジュール電池
３ セル（電池）
４ スペーサ（プレート部材）
６ ピン（ピン部材）
６ａ 軸部（突起）
６ｃ 被圧入部（被挿入部）
７ 発電要素
８ 電極タブ
９ 電極タブ
１０ ラミネートフィルム（外装部材）
１１ａ 軸部（突起）
１１ｃ 被圧入部（被挿入部）
１２ａ 軸部（突起）
１２ｃ 被圧入部（被挿入部）

Claims (6)

1. 外装部材の内部に発電要素を密閉し一対の電極タブを前記外装部材から導出した電池を、複数積層してなるモジュール電池であって、
   前記電池は、電池の積層方向の一方の面に、前記電極タブと導通し、電池の積層方向に向けて設けられた突起を備えるとともに、他方の面に、前記電極タブと導通し、隣接して積層される電池が備える前記突起が挿入される被挿入部を備え、
   隣接して積層される一方の電池が備える前記突起を、他方の電池が備える前記被挿入部に挿入して接続した、
   ことを特徴とするモジュール電池。
2. 請求項１に記載のモジュール電池であって、
   前記被挿入部は、被圧入部であり、前記隣接して積層される一方の電池が備える前記突起を、前記他方の電池が備える前記被圧入部に圧入して接続した、
   ことを特徴とするモジュール電池。
3. 請求項２に記載のモジュール電池であって、
   前記電極タブと導通して接続されたプレート部材と、前記プレート部材と導通して接続されたピン部材とを備え、
   前記突起および前記被圧入部は、前記ピン部材により形成された、
   ことを特徴とするモジュール電池。
4. 請求項２に記載のモジュール電池であって、
   前記電極タブと導通して接続されたピン部材を備え、
   前記突起および前記被圧入部は、前記ピン部材により形成された、
   ことを特徴とするモジュール電池。
5. 請求項２に記載のモジュール電池であって、
   前記突起および前記被圧入部は、前記電極タブを成形して設けられた、
   ことを特徴とするモジュール電池。
6. 請求項２に記載のモジュール電池であって、
   前記電極タブと導通して接続されたプレート部材を備え、
   前記突起および前記被圧入部は、前記プレート部材を成形して設けられた、
   ことを特徴とするモジュール電池。

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