WO2020008681A1 - 二次電池モジュール - Google Patents

二次電池モジュール Download PDF

Info

Publication number
WO2020008681A1
WO2020008681A1 PCT/JP2019/008233 JP2019008233W WO2020008681A1 WO 2020008681 A1 WO2020008681 A1 WO 2020008681A1 JP 2019008233 W JP2019008233 W JP 2019008233W WO 2020008681 A1 WO2020008681 A1 WO 2020008681A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laminate
vibration absorbing
bus bar
stacked body
secondary battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2019/008233
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
拓是 森川
正至 仲元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority to JP2020528686A priority Critical patent/JP6952195B2/ja
Publication of WO2020008681A1 publication Critical patent/WO2020008681A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • 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
    • H01M50/209—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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 secondary battery module, and more particularly, to a secondary battery module used for a vehicle.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-129065 filed on July 6, 2018, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • aqueous batteries such as lead batteries, nickel-cadmium batteries, and nickel-hydrogen batteries have been the mainstream.
  • lithium ion secondary batteries having a high energy density, and research, development, and commercialization thereof have been rapidly advanced.
  • prismatic lithium-ion secondary batteries have excellent volumetric efficiency when modularized (also referred to as packs), and have begun to be deployed in automotive applications for HEVs (hybrid vehicles) or EVs (electric vehicles). I have.
  • Patent Document 1 discloses a structure in which a bus bar that electrically connects terminals of adjacent battery cells is provided with a vibration-absorbing portion that is convexly curved.
  • Patent Literature 2 discloses a secondary battery module provided with a bus bar that connects a plurality of battery cells in parallel.
  • the load such as vibration and impact in the stacking direction of the battery cells and the load due to the expansion and contraction of the battery cells can be absorbed by the vibration absorbing portion. It is difficult to cope with loads such as vibrations and shocks in the arrangement direction of the bodies, loads caused by torsion between the stacked bodies, and the like. For this reason, the load concentrates on the connection part between the inter-stack bus bar and the battery cell, and the connection part may be damaged. Therefore, there is a problem that the connection reliability between the inter-stack bus bar and the battery cell is impaired.
  • the present invention has been made in order to solve such a technical problem, and reduces a load on a connection portion between a stacked body bus bar and a battery cell, and reduces a connection reliability between the stacked body bus bar and a battery cell. It is an object of the present invention to provide a secondary battery module capable of improving performance.
  • the secondary battery module includes a first stacked body and a second stacked body each formed by stacking a plurality of battery cells and arranged along a direction orthogonal to a stacking direction of the battery cells, A stacked body that is bridged between a first stacked body and the second stacked body and electrically connects the plurality of battery cells of the first stacked body and the plurality of battery cells of the second stacked body.
  • a bus bar wherein the inter-laminate bus bar is disposed on the first laminate side, and has a convex first vibration absorbing portion extending in an arrangement direction of the first laminate and the second laminate.
  • a convex second vibration absorber arranged on the side of the second laminate and extending in an arrangement direction of the first laminate and the second laminate, the first vibration absorber and the second vibration absorber; And a dividing part disposed between the two.
  • the inter-laminate bus bar is disposed on the first laminate side and extends in the direction in which the first laminate and the second laminate are arranged.
  • a convex second vibration absorbing portion that is arranged and extends in the arrangement direction of the first laminate and the second laminate, and a dividing portion that is disposed between the first vibration absorbing portion and the second vibration absorbing portion. Accordingly, the load on the connection between the inter-laminate bus bar and the battery cell can be reduced, and the connection reliability between the inter-laminate bus bar and the battery cell can be improved.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the secondary battery module according to the first embodiment. It is a perspective view which shows a battery cell.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a first stacked body and a second stacked body. It is a perspective view which shows the bus bar between laminated bodies. It is a perspective view which shows the bus bar between laminated bodies of the secondary battery module which concerns on 2nd Embodiment. It is a perspective view which shows the bus bar between laminated bodies of the secondary battery module which concerns on 3rd Embodiment. It is a perspective view which shows the conventional bus bar between laminated bodies.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the secondary battery module according to the first embodiment.
  • the secondary battery module 1 of the present embodiment mainly includes a plurality of battery cells 10 stacked on each other, and a first stacked body 11 and a second stacked body 11 arranged in a direction orthogonal to the stacking direction of the battery cells 10. It comprises a two-layered body 12 and a holding body 20 for holding the arranged first and second stacked bodies 11 and 12.
  • Each of the first stacked body 11 and the second stacked body 12 includes a plurality of (here, six) flat rectangular battery cells 10 arranged according to a predetermined rule, and a double-sided protrusion between adjacent battery cells 10. They are laminated with an insulating plate 18 interposed and one-sided protruding insulating plates 19 arranged at both ends in the laminating direction.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a battery cell.
  • the battery cell 10 is a flat secondary battery, and includes a battery can 13 and a battery cover 14.
  • the battery can 13 has a so-called square cylindrical shape with a bottom. It has a surface portion 13b and a pair of narrow surface portions 13c having relatively small areas and facing each other. Inside the battery can 13, for example, an electrode group and an electrolytic solution wound in a flat shape are accommodated.
  • the battery lid 14 is arranged at a position facing the bottom of the can, and is joined to the battery can 13 so as to close the opening of the battery can 13.
  • a joining method laser welding or the like can be given.
  • the battery cover 14 is also a narrow surface portion, and the battery cover 14 is provided with a positive electrode terminal 15 and a negative electrode terminal 16.
  • the positive electrode terminal 15 and the negative electrode terminal 16 are connected to the positive electrode side bus bar 31, the inter-cell bus bar 32, the negative electrode side bus bar 33, or the laminated body bus bar 30 (described later) by laser welding, respectively.
  • the end is formed in a planar shape.
  • a liquid injection plug 17 for closing the liquid injection hole for the electrolyte is provided on the battery lid 14 on the side near the negative electrode terminal 16.
  • the filling plug 17 is joined to the battery cover 14 by laser welding, for example, after filling the inside of the battery cell 10 with an electrolytic solution through a filling port.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the first laminate and the second laminate. Since the first stacked body 11 and the second stacked body 12 have the same structure, an example of the first stacked body 11 will be described here. As shown in FIG. 3, the first stacked body 11 is configured by stacking six battery cells 10 in a state where the wide surface portions 13b face each other. The six battery cells 10 are connected in two parallels and two series.
  • the two battery cells 10 are stacked such that the positive electrode terminal 15 of one battery cell 10 and the positive electrode terminal 15 of the other battery cell 10 are adjacent to each other in the stacking direction.
  • the first stacked body 11 includes three such cell blocks (a lower cell block, an intermediate cell block, and an upper cell block arranged in order in the stacking direction in FIG. 1).
  • the positive terminal group (ie, two positive terminals 15) of one adjacent cell block and the negative terminal group (ie, two negative terminals 16) of the other cell block are arranged in the stacking direction.
  • the layers are alternately turned 180 ° so as to be adjacent to each other.
  • a double-sided projection insulating plate 18 having a projection 18a is interposed between adjacent battery cells 10.
  • a single-sided projection insulating plate 19 having a projection 19a is arranged outside the battery cell 10 positioned outermost in the stacking direction.
  • the double-sided projection insulating plate 18 and the single-sided projection insulating plate 19 are formed of a resin material such as PBT (polybutylene terephthalate).
  • the positive terminals 15 of the lower cell block are connected in parallel by a positive end bus bar 31.
  • the negative electrode terminals 16 of the lower cell block are connected in parallel by the inter-cell bus bar 32 and further connected in series to the positive electrode terminals 15 of the adjacent intermediate cell block by the inter-cell bus bar 32. That is, the inter-cell bus bar 32 connects the negative terminals 16 of the lower cell block and the positive terminals 15 of the intermediate cell block in parallel with each other, and further connects these terminals in series.
  • the negative electrode terminals 16 of the intermediate cell block are connected in parallel by the inter-cell bus bar 32, and further connected in series with the positive electrode terminals 15 of the adjacent upper cell block by the inter-cell bus bar 32.
  • the negative electrode terminals 16 of the upper cell block are connected in parallel by the inter-laminate bus bar 30 (described later), and further connected to the positive electrode terminal 15 of the upper cell block of the second laminate 12 by the inter-laminate bus bar 30. They are connected in series.
  • the positive-electrode-side end busbar 31 corresponds to the “busbar in the laminate” described in the claims.
  • the positive-side end bus bar 31 is formed in a plate shape from, for example, a nickel material, and is mounted on these terminals so as to cover the adjacent positive terminals 15 by laser welding or screwing. It is joined with the terminal.
  • the positive-side end bus bar 31 includes a convex vibration absorbing portion 31 a located between adjacent positive-electrode terminals 15, a projecting outside of the secondary battery module 1, and a module external connection terminal.
  • the vibration absorbing portion 31a has a substantially U-shaped cross section, and extends in the direction in which the secondary battery module 1 and the second stacked body 12 are arranged.
  • the inter-cell busbar 32 corresponds to the “busbar in the laminate” described in the claims.
  • the inter-cell bus bar 32 is formed in a flat plate shape from, for example, a nickel material, and is placed on the adjacent positive electrode terminals 15 and negative electrode terminals 16 so as to cover the adjacent terminals. And these terminals are joined. As shown in FIG. 1, in the inter-cell bus bar 32, one between each of the adjacent positive terminals 15, between each of the adjacent negative terminals 16, and between each of the adjacent positive and negative terminals 15 and 16.
  • Each of the convex vibration absorbing portions 32a is disposed.
  • Each of the vibration absorbing portions 32a has a substantially U-shaped cross section, and extends in the arrangement direction of the secondary battery module 1 and the second stacked body 12.
  • the second stacked body 12 further includes a negative electrode side end bus bar 33 in addition to the inter-cell bus bars 32, similarly to the first stacked body 11. As shown in FIG. 1, the negative electrode side end bus bar 33 connects the negative electrode terminals 16 of the lower cell block in the second stacked body 12 to each other in parallel.
  • the negative-electrode-side end busbar 33 corresponds to the “busbar in the laminate” described in the claims, and includes a convex vibration absorbing portion 33a located between adjacent negative terminals 16 and a secondary A projecting portion 33b that extends outside the battery module 1 and functions as a module external connection terminal.
  • the vibration absorbing portion 33a has a substantially U-shaped cross section, and extends in the direction in which the secondary battery module 1 and the second stacked body 12 are arranged.
  • the sandwiching body 20 includes a pair of side plates 21 arranged on both sides in the arrangement direction of the first stacked body 11 and the second stacked body 12, and a pair of end plates arranged on both sides in the stacking direction of the battery cells 10. It has a plate 22 and a center plate 23 disposed between the pair of side plates 21 so as to partition the first stacked body 11 and the second stacked body 12.
  • the side plate 21, the end plate 22, and the center plate 23 are formed of, for example, a metal material, and are fixed to each other by a plurality of screws 24.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a bus bar between laminated bodies.
  • the inter-laminate bus bar 30 is formed in a plate shape from, for example, a nickel material, is bridged between the first laminate 11 and the second laminate 12, and is connected to the upper cell block of the first laminate 11 and the second cell block.
  • the upper cell block of the stacked body 12 is electrically connected.
  • the inter-laminate bus bar 30 is disposed on the first laminate 11 side, and has a convex first vibration absorbing portion 301 extending in the direction in which the first laminate 11 and the second laminate 12 are arranged; Between the first vibration absorber 301 and the second vibration absorber 302, which is disposed on the side of the second vibration absorber 12 and extends in the direction in which the first laminate 11 and the second laminate 12 are arranged. And a dividing portion 303 arranged at the same position.
  • the first vibration absorbing portion 301 has a substantially U-shaped cross section, and is formed on the first stacked body 11 side of the inter-stacked bus bar 30 so as to be located between the adjacent negative electrode terminals 16.
  • the second vibration absorbing portion 302 has a substantially U-shaped cross section, and is formed on the second stacked body 12 side of the inter-stacked bus bar 30 so as to be located between the adjacent positive electrode terminals 15.
  • the first vibration absorber 301 and the second vibration absorber 302 are arranged coaxially, but may be arranged so as to be shifted from each other (that is, offset).
  • first vibration absorbing portion 301 and the second vibration absorbing portion 302 may have the same length in the arrangement direction, the protrusion height, the width in the stacking direction, and the like, or may have different lengths. Further, the first vibration absorbing section 301 and the second vibration absorbing section 302 do not necessarily have to have a substantially U-shaped cross section, but may have a V-shaped cross section or a rectangular cross section.
  • the dividing part 303 is a flat part formed between the first vibration absorbing part 301 and the second vibration absorbing part 302.
  • through holes 304 are provided on both sides of the first vibration absorbing section 301 with the first vibration absorbing section 301 interposed therebetween, and on both sides of the second vibration absorbing section 302 with the second vibration absorbing section 302 interposed therebetween.
  • the through-hole 304 functions as an insertion hole for a joining screw or a positioning hole at the time of laser welding when the inter-layer body bus bar 30 is joined to the positive electrode terminal 15 or the negative electrode terminal 16.
  • the inter-laminate bus bar 30 is disposed on the first laminate 11 side and has a convex shape extending in the arrangement direction of the first laminate 11 and the second laminate 12.
  • And a dividing section 303 Therefore, a load such as vibration or impact in the stacking direction of the battery cells 10 and a load resulting from expansion and contraction of the battery cells 10 are absorbed through the first vibration absorbing portions 301 and the second vibration absorbing portions 302 extending in the arrangement direction. be able to.
  • the dividing portion 303 disposed between the first vibration absorbing portion 301 and the second vibration absorbing portion 302 causes a load such as a vibration or an impact in the arrangement direction of the first laminated body 11 and the second laminated body 12, The load caused by the twist between the first stacked body 11 and the second stacked body 12 can be absorbed.
  • connection portion between the inter-laminate bus bar 30 and the positive electrode terminal 15 that is, a joint portion between the inter-laminate bus bar 30 and the positive electrode terminal 15
  • a connection portion between the inter-laminate bus bar 30 and the negative electrode terminal 16 that is, the connection portion
  • the load on the inter-laminate bus bar 30 and the negative electrode terminal 16 can be reduced, and the connection reliability between the inter-laminate bus bar 30 and the positive electrode terminal 15 or the negative electrode terminal 16 can be improved.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the inter-stack busbar of the secondary battery module according to the second embodiment.
  • the secondary battery module of the present embodiment is different from the above-described first embodiment in the shape of the bus bar between the stacked bodies. In the following description, only the differences will be described.
  • the dividing portion 303A of the inter-stack bus bar 30A is a convex vibration absorbing portion extending from one end to the other end in the stacking direction of the battery cells 10.
  • the dividing portion 303A has a substantially U-shaped cross section, and is disposed between the first vibration absorbing portion 301 and the second vibration absorbing portion 302 so as to cross the inter-laminate bus bar 30A.
  • the secondary battery module including the inter-stacked bus bar 30A the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained, and the dividing section 303A is a convex vibration absorbing section.
  • the effect of absorbing a load such as vibration or impact in the arrangement direction and a load resulting from the twist between the first stacked body 11 and the second stacked body 12 can be further enhanced.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the inter-stack busbar of the secondary battery module according to the third embodiment.
  • the secondary battery module of the present embodiment is different from the above-described first embodiment in the shape of the bus bar between the stacked bodies. In the following description, only the differences will be described.
  • the dividing portion 303B of the inter-laminate bus bar 30B is a hole penetrating the inter-laminate bus bar 30B.
  • the dividing section 303B is arranged between the first vibration absorbing section 301 and the second vibration absorbing section 302 so as to divide the communicating first vibration absorbing section 301 and second vibration absorbing section 302.
  • the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained, and the dividing portion 303B is a hole penetrating the inter-laminate bus bar 30B.
  • the dividing portion 303B is a hole penetrating the inter-laminate bus bar 30B.
  • the material used for the inter-busbar 30B can be reduced.
  • the inter-laminate bus bar 30, the positive-side end bus bar 31, the inter-cell bus bar 32, and the negative-side end bus bar 33 are formed of a nickel material. It may be formed of a metal material or a metal composite material.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

二次電池モジュール１は、複数の電池セル１０を積層してなるとともに積層方向と直交する方向に配列される第１積層体１１と第２積層体１２と、第１積層体１１と第２積層体１２との間に架け渡され、これらの積層体の電池セル１０同士を電気的に接続する積層体間バスバー３０とを備える。積層体間バスバー３０は、第１積層体１１側に配置され、第１積層体１１と第２積層体１２との配列方向に延びる凸状の第１振動吸収部３０１と、第２積層体１２側に配置されて配列方向に延びる凸状の第２振動吸収部３０２と、第１振動吸収部３０１と第２振動吸収部３０２との間に配置される分断部３０３とを有する。

Description

二次電池モジュール
　本発明は、二次電池モジュールに関し、特に車載用途に使用される二次電池モジュールに関する。
　本願は、２０１８年７月６日に出願された日本国特願２０１８－１２９０６５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、再充電可能な二次電池の分野では、鉛電池、ニッケル－カドミウム電池、ニッケル－水素電池等の水溶液系電池が主流であった。しかしながら、電気機器の小型化、軽量化が進むにつれ、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が着目され、その研究、開発及び商品化が急速に進められた。特に角形リチウムイオン二次電池は、モジュール化（パック化ともいう）した際の体積効率が優れているため、ＨＥＶ（ハイブリッド車）用あるいはＥＶ（電気自動車）用として車載用途への展開も始まっている。
　車両では、振動や衝撃等の負荷が二次電池モジュールに加わる場合がある。また、二次電池モジュールを構成する電池セルでは、膨張や収縮によって変形が発生し、これに起因して二次電池モジュールに負荷がかかる場合もある。これらの負荷で壊れにくい構造として、下記特許文献１では、隣接する電池セルの端子同士を電気的に接続するバスバーに凸状に湾曲した振動吸収部を設ける構造が開示されている。また、リチウムイオン二次電池に対する要求性能は年々高まっており、大電流化及び高容量化の要求に対応するため、電池セルを並列に接続したものも検討されている。下記特許文献２では、複数の電池セルを並列に接続するバスバーが設けられた二次電池モジュールが開示されている。
特開２０１３－１９７０１７号公報 特開２０１１－６５７９４号公報
　上記特許文献２で開示されている二次電池モジュールでは、複数の電池セルを積層した積層体同士を幅広いバスバーで接続する技術が示されているが、該幅広いバスバーに振動や衝撃等の負荷、電池セルの膨張収縮に起因する負荷を吸収するような構造を設けておらず、大きな振動や衝撃が加わった場合、又は電池セルが長期使用や充放電により膨張収縮した場合、バスバーと電池セルとの接続部に負荷が集中し、接続部が破損する懸念がある。
　これに対して、特許文献２の幅広いバスバーに特許文献１で開示された振動吸収構造を適用することが考えられている。例えば図７に示すように、隣接する積層体同士の間に配置された積層体間バスバー４０において、積層体同士の配列方向（すなわち、電池セルの積層方向と直交する方向）に沿って一端から他端まで延びる凸状の振動吸収部４０１を設けることにより、上述の負荷を吸収することが検討される。
　しかし、このように構成された積層体間バスバーでは、電池セルの積層方向の振動や衝撃等の負荷、電池セルの膨張収縮に起因する負荷を該振動吸収部で吸収することができるが、積層体同士の配列方向の振動や衝撃等の負荷、積層体間の捩じれに起因する負荷等に対応し難い。このため、積層体間バスバーと電池セルとの接続部に負荷が集中し、接続部が破損する可能性があるので、積層体間バスバーと電池セルとの接続信頼性が損なわれる問題がある。
　本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、積層体間バスバーと電池セルとの接続部への負荷を軽減し、積層体間バスバーと電池セルとの接続信頼性を向上できる二次電池モジュールを提供することを目的とする。
　本発明に係る二次電池モジュールは、それぞれ複数の電池セルを積層してなるとともに、前記電池セルの積層方向と直交する方向に沿って配列される第１積層体と第２積層体と、前記第１積層体と前記第２積層体との間に架け渡され、前記第１積層体の複数の前記電池セルと前記第２積層体の複数の前記電池セルとを電気的に接続する積層体間バスバーと、を備え、前記積層体間バスバーは、前記第１積層体側に配置され、前記第１積層体と前記第２積層体との配列方向に延びる凸状の第１振動吸収部と、前記第２積層体側に配置され、前記第１積層体と前記第２積層体との配列方向に延びる凸状の第２振動吸収部と、前記第１振動吸収部と前記第２振動吸収部との間に配置される分断部と、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、積層体間バスバーが、第１積層体側に配置されて第１積層体と第２積層体との配列方向に延びる凸状の第１振動吸収部と、第２積層体側に配置されて第１積層体と第２積層体との配列方向に延びる凸状の第２振動吸収部と、第１振動吸収部と第２振動吸収部との間に配置される分断部とを有するので、積層体間バスバーと電池セルとの接続部への負荷を軽減でき、積層体間バスバーと電池セルとの接続信頼性を向上することができる。
第１実施形態に係る二次電池モジュールを示す斜視図である。 電池セルを示す斜視図である。 第１積層体及び第２積層体を示す分解斜視図である。 積層体間バスバーを示す斜視図である。 第２実施形態に係る二次電池モジュールの積層体間バスバーを示す斜視図である。 第３実施形態に係る二次電池モジュールの積層体間バスバーを示す斜視図である。 従来の積層体間バスバーを示す斜視図である。
　以下、図面を参照して本発明に係る二次電池モジュールの実施形態について説明する。下記の説明において、上下等の位置は、説明が煩雑になるのを避けるために図面に従って便宜上付けたものであり、実際の使用状態での位置を指すとは限らない、また、説明の煩雑を避けるために、「電池セルの積層方向」を「積層方向」、「第１積層体と第２積層体との配列方向」を「配列方向」と省略する場合がある。
[第１実施形態]
　図１は第１実施形態に係る二次電池モジュールを示す斜視図である。本実施形態の二次電池モジュール１は、主に、それぞれ複数の電池セル１０を積層してなるとともに、電池セル１０の積層方向と直交する方向に沿って配列される第１積層体１１と第２積層体１２と、配列された第１積層体１１及び第２積層体１２を挟持する挟持体２０とを備えている。
　第１積層体１１及び第２積層体１２は、それぞれ、複数（ここでは、６個）の扁平角形の電池セル１０を所定の規則で配置するとともに、隣接する電池セル１０同士の間に両面突起絶縁板１８を介在させ且つ積層方向の両端に片面突起絶縁板１９を配置した状態で積層されている。第１積層体１１及び第２積層体１２の構造を詳細に説明する前に、図２を基に電池セル１０の構造を説明する。
　図２は電池セルを示す斜視図である。図２に示すように、電池セル１０は、扁平型の二次電池であり、電池缶１３及び電池蓋１４を有する。電池缶１３は、いわゆる有底角筒状を呈しており、矩形状に形成された缶底部１３ａと、缶底部１３ａの四周から立ち上がるとともに相対的に面積が大きく形成されて互いに対向する一対の幅広面部１３ｂと、相対的に面積が小さく形成されて互いに対向する一対の幅狭面部１３ｃとを有する。電池缶１３の内部には、例えば扁平状に捲回された電極群及び電解液が収容されている。
　電池蓋１４は、缶底部と対向する位置に配置されており、電池缶１３の開口部を塞ぐように電池缶１３と接合されている。接合方法として、レーザ溶接等が挙げられる。図２に示すように、電池蓋１４も幅狭面部であり、該電池蓋１４には正極端子１５と負極端子１６とが突設されている。正極端子１５及び負極端子１６は、レーザ溶接で正極側端部バスバー３１、セル間バスバー３２、負極側端部バスバー３３又は積層体間バスバー３０（後述する）と接合し易くするために、それぞれの端部が平面状に形成されている。
　また、電池蓋１４において、負極端子１６寄り側には電解液の注液口を塞ぐための注液栓１７が設けられている。注液栓１７は、例えば注液口を介して電解液を電池セル１０内部に充填した後に、レーザ溶接で電池蓋１４と接合されている。
　図３は第１積層体及び第２積層体を示す分解斜視図である。第１積層体１１と第２積層体１２とは、同じ構造を有するため、ここでは第１積層体１１の例を挙げて説明する。図３に示すように、第１積層体１１は、６個の電池セル１０を、幅広面部１３ｂ同士を対向させた状態で積層することにより構成されている。６個の電池セル１０は、２並列２直列に接続されるようになっている。
　具体的には、２つの電池セル１０は、一方の電池セル１０の正極端子１５と他方の電池セル１０の正極端子１５とが積層方向に隣り合うように積層されており、１つのセルブロックを構成する。従って、第１積層体１１は、このようなセルブロックを３つ（図１では、積層方向に沿って順に配置された下側セルブロック、中間セルブロック及び上側セルブロック）有する。そして、３つのセルブロックは、隣接する一方のセルブロックの正極端子群（すなわち、２つの正極端子１５）と他方のセルブロックの負極端子群（すなわち、２つの負極端子１６）とが積層方向に隣り合うように交互に１８０°反転された状態で積層されている。
　図３に示すように、隣接する電池セル１０同士の間には、突起１８ａを有する両面突起絶縁板１８が介在されている。また、積層方向において最も外側に位置する電池セル１０の外側には、突起１９ａを有する片面突起絶縁板１９が配置されている。両面突起絶縁板１８及び片面突起絶縁板１９は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂材料によって形成されている。
　図１に示すように、第１積層体１１を構成する３つのセルブロックのうち、下側セルブロックの正極端子１５同士は、正極側端部バスバー３１によって並列に接続されている。一方、下側セルブロックの負極端子１６同士は、セル間バスバー３２によって並列に接続されつつ、更に該セル間バスバー３２によって隣接する中間セルブロックの正極端子１５同士と直列に接続されている。すなわち、セル間バスバー３２は、下側セルブロックの負極端子１６同士、中間セルブロックの正極端子１５同士をそれぞれ並列に接続した状態で、更にこれらの端子を直列に接続している。
　同様に、中間セルブロックの負極端子１６同士は、セル間バスバー３２によって並列に接続されつつ、更に該セル間バスバー３２によって隣接する上側セルブロックの正極端子１５同士と直列に接続されている。そして、上側セルブロックの負極端子１６同士は、積層体間バスバー３０（後述する）によって並列に接続されつつ、更に該積層体間バスバー３０によって第２積層体１２の上側セルブロックの正極端子１５と直列に接続されている。
　正極側端部バスバー３１は、特許請求の範囲に記載の「積層体内バスバー」に相当するものである。この正極側端部バスバー３１は、例えばニッケル材料によって板状に形成されており、隣接する正極端子１５同士を覆うようにこれらの端子の上に載せられた状態、レーザ溶接やネジ止めでこれらの端子と接合されている。図１に示すように、正極側端部バスバー３１は、隣接する正極端子１５同士の間に位置する凸状の振動吸収部３１ａと、二次電池モジュール１の外方に張り出してモジュール外部接続端子として機能する張出部３１ｂとを有する。振動吸収部３１ａは、断面略Ｕ字状を呈しており、二次電池モジュール１と第２積層体１２との配列方向に延びている。このように振動吸収部３１ａを設けることで、電池セル１０の積層方向の振動や衝撃等の負荷、電池セル１０の膨張収縮に起因する負荷を吸収することができる。
　セル間バスバー３２は、特許請求の範囲に記載の「積層体内バスバー」に相当するものである。このセル間バスバー３２は、例えばニッケル材料によって平板状に形成されており、隣接する正極端子１５同士及び負極端子１６同士を覆うようにこれらの端子の上に載せられた状態、レーザ溶接やネジ止めでこれらの端子と接合されている。図１に示すように、セル間バスバー３２において、隣接する正極端子１５同士の間、隣接する負極端子１６同士の間、及び隣接する正極端子１５と負極端子１６との間には、それぞれ１つずつの凸状の振動吸収部３２ａが配置されている。各振動吸収部３２ａは、断面略Ｕ字状を呈しており、二次電池モジュール１と第２積層体１２との配列方向に延びている。
　第２積層体１２は、第１積層体１１と同様にセル間バスバー３２のほか、負極側端部バスバー３３を更に備えている。図１に示すように、負極側端部バスバー３３は、第２積層体１２における下側セルブロックの負極端子１６同士を並列に接続している。この負極側端部バスバー３３は、特許請求の範囲に記載の「積層体内バスバー」に相当するものであり、隣接する負極端子１６同士の間に位置する凸状の振動吸収部３３ａと、二次電池モジュール１の外方に張り出してモジュール外部接続端子として機能する張出部３３ｂとを有する。振動吸収部３３ａは、断面略Ｕ字状を呈しており、二次電池モジュール１と第２積層体１２との配列方向に延びている。
　一方、挟持体２０は、第１積層体１１と第２積層体１２との配列方向の両側に配置される一対のサイドプレート２１と、電池セル１０の積層方向の両側に配置される一対のエンドプレート２２と、第１積層体１１と第２積層体１２とを仕切るように一対のサイドプレート２１の間に配置されるセンタープレート２３とを有する。サイドプレート２１、エンドプレート２２及びセンタープレート２３は、例えば金属材料によって形成されており、複数のネジ２４で互いに固定されている。
　以下、図１に図４を加えて積層体間バスバー３０の構造を説明する。図４は積層体間バスバーを示す斜視図である。積層体間バスバー３０は、例えばニッケル材料によって板状に形成されており、第１積層体１１と第２積層体１２との間に架け渡され、第１積層体１１の上側セルブロックと第２積層体１２の上側セルブロックとを電気的に接続している。この積層体間バスバー３０は、第１積層体１１側に配置され、第１積層体１１と第２積層体１２との配列方向に延びる凸状の第１振動吸収部３０１と、第２積層体１２側に配置され、第１積層体１１と第２積層体１２との配列方向に延びる凸状の第２振動吸収部３０２と、第１振動吸収部３０１と第２振動吸収部３０２との間に配置される分断部３０３と、を有する。
　第１振動吸収部３０１は、断面略Ｕ字状を呈しており、隣接する負極端子１６同士の間に位置するように積層体間バスバー３０の第１積層体１１側に形成されている。第２振動吸収部３０２は、断面略Ｕ字状を呈しており、隣接する正極端子１５同士の間に位置するように積層体間バスバー３０の第２積層体１２側に形成されている。本実施形態において、第１振動吸収部３０１と第２振動吸収部３０２とは、同軸上に配置されているが、互いにずれる（すなわち、オフセットになる）ように配置されても良い。また、第１振動吸収部３０１及び第２振動吸収部３０２は、配列方向における長さ、凸出高さ、積層方向における幅等が同じであっても良く、異なっても良い。また、第１振動吸収部３０１及び第２振動吸収部３０２は、必ずしも断面略Ｕ字状を呈する必要がなく、断面Ｖ字状、断面矩形状を呈しても良い。
　分断部３０３は、第１振動吸収部３０１と第２振動吸収部３０２との間に形成された平坦部である。
　また、第１振動吸収部３０１を挟んで該第１振動吸収部３０１の両側、及び、第２振動吸収部３０２を挟んで該第２振動吸収部３０２の両側には、貫通孔３０４がそれぞれ設けられている。貫通孔３０４は、積層体間バスバー３０を正極端子１５又は負極端子１６と接合させるときに、接合用ネジの挿入孔又はレーザ溶接時の位置決め孔として機能する。
　以上の構成を有する二次電池モジュール１では、積層体間バスバー３０は、第１積層体１１側に配置されて第１積層体１１と第２積層体１２との配列方向に延びる凸状の第１振動吸収部３０１と、第２積層体１２側に配置されて配列方向に延びる凸状の第２振動吸収部３０２と、第１振動吸収部３０１と第２振動吸収部３０２との間に配置される分断部３０３とを有する。このため、配列方向に延びる第１振動吸収部３０１及び第２振動吸収部３０２を介し、電池セル１０の積層方向の振動や衝撃等の負荷、電池セル１０の膨張収縮に起因する負荷を吸収することができる。
　また、第１振動吸収部３０１と第２振動吸収部３０２との間に配置される分断部３０３によって、第１積層体１１と第２積層体１２との配列方向の振動や衝撃等の負荷、第１積層体１１及び第２積層体１２の間の捩じれに起因する負荷を吸収することができる。その結果、積層体間バスバー３０と正極端子１５との接続部（すなわち、積層体間バスバー３０と正極端子１５との接合部）、積層体間バスバー３０と負極端子１６との接続部（すなわち、積層体間バスバー３０と負極端子１６との接合部）への負荷を軽減することができ、積層体間バスバー３０と正極端子１５又は負極端子１６との接続信頼性を向上することができる。
[第２実施形態]
　図５は第２実施形態に係る二次電池モジュールの積層体間バスバーを示す斜視図である。本実施形態の二次電池モジュールは、積層体間バスバーの形状において上述の第１実施形態と相違している。以下の説明では、その相違点のみを説明する。
　図５に示すように、積層体間バスバー３０Ａの分断部３０３Ａは、電池セル１０の積層方向に沿って一端から他端まで延びる凸状の振動吸収部である。該分断部３０３Ａは、断面略Ｕ字状を呈しており、積層体間バスバー３０Ａを横断するように、第１振動吸収部３０１と第２振動吸収部３０２との間に配置されている。
　このような積層体間バスバー３０Ａを備える二次電池モジュールによれば、第１実施形態と同様な作用効果を得られるほか、分断部３０３Ａが凸状の振動吸収部であるので、第１実施形態と比べて配列方向の振動や衝撃等の負荷、第１積層体１１及び第２積層体１２の間の捩じれに起因する負荷を吸収する効果を更に高めることができる。
[第３実施形態]
　図６は第３実施形態に係る二次電池モジュールの積層体間バスバーを示す斜視図である。本実施形態の二次電池モジュールは、積層体間バスバーの形状において上述の第１実施形態と相違している。以下の説明では、その相違点のみを説明する。
　図６に示すように、積層体間バスバー３０Ｂの分断部３０３Ｂは、該積層体間バスバー３０Ｂを貫通する孔部である。該分断部３０３Ｂは、連通する第１振動吸収部３０１及び第２振動吸収部３０２を分断するように、第１振動吸収部３０１と第２振動吸収部３０２との間に配置されている。
　このような積層体間バスバー３０Ｂを備える二次電池モジュールによれば、第１実施形態と同様な作用効果を得られるほか、分断部３０３Ｂが積層体間バスバー３０Ｂを貫通する孔部であるので、第１実施形態と比べて配列方向の振動や衝撃等の負荷、第１積層体１１及び第２積層体１２の間の捩じれに起因する負荷を吸収する効果を更に高めることができるとともに、積層体間バスバー３０Ｂに使用する材料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詳述したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、上述の実施形態において、積層体間バスバー３０、正極側端部バスバー３１、セル間バスバー３２及び負極側端部バスバー３３がニッケル材料によって形成される例を説明したが、銅、アルミニウム等の金属材料、または金属複合材料によって形成されても良い。
１　二次電池モジュール
１０　　電池セル
１１　　第１積層体
１２　　第２積層体
１５　　正極端子
１６　　負極端子
１７　　注液栓
１８　　両面突起絶縁板
１８ａ，１９ａ　　突起
１９　　片面突起絶縁板
２０　　挟持体
２１　　サイドプレート
２２　　エンドプレート
２３　　センタープレート
２４　　ネジ
３０，３０Ａ，３０Ｂ　　積層体間バスバー
３１　　正極側端部バスバー
３１ａ　　振動吸収部
３１ｂ　　張出部
３２　　セル間バスバー
３２ａ　　振動吸収部
３３　　負極側端部バスバー
３３ａ　　振動吸収部
３３ｂ　　張出部
４０　　積層体間バスバー
３０１　　第１振動吸収部
３０２　　第２振動吸収部
３０３，３０３Ａ，３０３Ｂ　　分断部
３０４　　貫通孔
４０１　　振動吸収部

Claims (7)

  1. 　それぞれ複数の電池セルを積層してなるとともに、前記電池セルの積層方向と直交する方向に沿って配列される第１積層体と第２積層体と、
    　前記第１積層体と前記第２積層体との間に架け渡され、前記第１積層体の複数の前記電池セルと前記第２積層体の複数の前記電池セルとを電気的に接続する積層体間バスバーと、
    を備え、
    　前記積層体間バスバーは、
    　前記第１積層体側に配置され、前記第１積層体と前記第２積層体との配列方向に延びる凸状の第１振動吸収部と、
    　前記第２積層体側に配置され、前記第１積層体と前記第２積層体との配列方向に延びる凸状の第２振動吸収部と、
    　前記第１振動吸収部と前記第２振動吸収部との間に配置される分断部と、
    を有することを特徴とする二次電池モジュール。
  2. 　前記第１積層体と前記第２積層体とは、それぞれ、複数の前記電池セルを並列に接続したものを更に直列に接続してなる請求項１に記載の二次電池モジュール。
  3. 　前記電池セルは、幅広面部と幅狭面部とを有する扁平型の二次電池であり、
    　前記幅狭面部には正極端子と負極端子とが設けられ、
    　前記第１積層体と前記第２積層体とは、それぞれ、複数前記電池セルを前記幅広面部同士を対向させるように積層してなり、
    　前記積層体間バスバーは、前記第１積層体の複数の前記負極端子と、前記第２積層体の複数の前記正極端子とを接続する請求項１又は２に記載の二次電池モジュール。
  4. 　前記分断部は、前記第１振動吸収部と前記第２振動吸収部との間に配置されて前記積層体間バスバーを貫通する孔部である請求項１～３のいずれか一項に記載の二次電池モジュール。
  5. 　前記分断部は、前記第１振動吸収部と前記第２振動吸収部との間に配置される平坦部である請求項１～３のいずれか一項に記載の二次電池モジュール。
  6. 　前記分断部は、前記第１振動吸収部と前記第２振動吸収部との間に配置されて前記積層方向に延びる凸状の振動吸収部である請求項１～３のいずれか一項に記載の二次電池モジュール。
  7. 　前記第１積層体と前記第２積層体とは、各積層体において隣接する前記電池セル同士を電気的に接続する積層体内バスバーをそれぞれ有し、
    　前記積層体内バスバーは、前記配列方向に延びる凸状の振動吸収部を有する請求項１～６のいずれか一項に記載の二次電池モジュール。
PCT/JP2019/008233 2018-07-06 2019-03-01 二次電池モジュール Ceased WO2020008681A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020528686A JP6952195B2 (ja) 2018-07-06 2019-03-01 二次電池モジュール

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018129065 2018-07-06
JP2018-129065 2018-07-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020008681A1 true WO2020008681A1 (ja) 2020-01-09

Family

ID=69059572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/008233 Ceased WO2020008681A1 (ja) 2018-07-06 2019-03-01 二次電池モジュール

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6952195B2 (ja)
WO (1) WO2020008681A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2022024740A1 (ja) * 2020-07-27 2022-02-03
JP2024021232A (ja) * 2022-08-03 2024-02-16 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 電池モジュールおよび電池
WO2024180950A1 (ja) * 2023-02-28 2024-09-06 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008251352A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電池モジュール
JP2011065794A (ja) * 2009-09-16 2011-03-31 Toshiba Corp 二次電池モジュール
JP2012079710A (ja) * 2012-01-24 2012-04-19 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk バッテリ出力端子と端子金具の接続構造
JP5976811B2 (ja) * 2012-08-01 2016-08-24 株式会社東芝 二次電池の接続構造およびこれを備えた二次電池装置
JP2017168340A (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 溶接構造体とそれを用いた電池および溶接構造体の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008251352A (ja) * 2007-03-30 2008-10-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電池モジュール
JP2011065794A (ja) * 2009-09-16 2011-03-31 Toshiba Corp 二次電池モジュール
JP2012079710A (ja) * 2012-01-24 2012-04-19 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk バッテリ出力端子と端子金具の接続構造
JP5976811B2 (ja) * 2012-08-01 2016-08-24 株式会社東芝 二次電池の接続構造およびこれを備えた二次電池装置
JP2017168340A (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 溶接構造体とそれを用いた電池および溶接構造体の製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2022024740A1 (ja) * 2020-07-27 2022-02-03
WO2022024740A1 (ja) * 2020-07-27 2022-02-03 株式会社村田製作所 電源システム、および、接続端子とバスバーとの接続構造
JP7260066B2 (ja) 2020-07-27 2023-04-18 株式会社村田製作所 電源システム、および、接続端子とバスバーとの接続構造
US12388158B2 (en) 2020-07-27 2025-08-12 Murata Manufacturing Co., Ltd. Power supply system and connection structure between connection terminal and busbar
JP2024021232A (ja) * 2022-08-03 2024-02-16 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 電池モジュールおよび電池
JP7565981B2 (ja) 2022-08-03 2024-10-11 プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社 電池モジュールおよび電池
WO2024180950A1 (ja) * 2023-02-28 2024-09-06 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6952195B2 (ja) 2021-10-20
JPWO2020008681A1 (ja) 2021-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3151307B1 (en) Battery module and battery pack comprising same
KR101053208B1 (ko) 용접 신뢰성이 향상된 전지모듈 및 이를 포함하는 중대형 전지팩
US11909062B2 (en) Battery pack comprising battery pack frame capable of preventing welding defect and pressing jig for preparing the same
KR101509474B1 (ko) 단일 전극단자 결합부를 가진 전지 조합체
KR101305218B1 (ko) 중공 구조의 고정부재와 결합 부재를 포함하는 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR102170472B1 (ko) 다중공동 배터리 모듈
EP2988344A1 (en) Battery module having novel structure and battery pack comprising same
US20210143505A1 (en) Energy storage apparatus
JP5160425B2 (ja) 電池モジュールの製作に適した電池
KR102539569B1 (ko) 복수의 전극을 갖는 배터리전지 및 이를 포함한 배터리모듈
KR20130110943A (ko) 신규한 구조의 전지모듈 및 이를 포함하는 전지팩
KR20220037980A (ko) 이차 전지
JP2006338934A (ja) 蓄電体セルのパッケージ構造
JP6952195B2 (ja) 二次電池モジュール
US20260100483A1 (en) Cell, battery, and electric device
WO2019181411A1 (ja) 電池モジュールおよび電池パック
KR20220094758A (ko) 배터리 모듈
CN119108735A (zh) 电池组
KR102928821B1 (ko) 전지 모듈 및 이를 포함하는 전지팩
WO2016084273A1 (ja) 電源装置
KR20150025207A (ko) 리튬 이차전지 및 이를 포함하는 전지팩
KR20230046782A (ko) 친환경 자동차용 전지모듈
KR20220133021A (ko) 전지 팩 및 이를 포함하는 디바이스
KR20200092672A (ko) 이차 전지 및 이를 포함하는 이차 전지 모듈
US20230198074A1 (en) Power storage device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19830630

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020528686

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19830630

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1