特開 2023-152550 バッテリー用緩衝材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023152550

(43)【公開日】2023-10-17

(54)【発明の名称】バッテリー用緩衝材

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/262 20210101AFI20231010BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20231010BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20231010BHJP

【ＦＩ】

H01M50/262 E

H01M50/291

H01M50/293

H01M50/262 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022062662

(22)【出願日】2022-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】000004385

【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088616

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 一平

(74)【代理人】

【識別番号】100154829

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 成

(74)【代理人】

【識別番号】100132403

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 儀雄

(74)【代理人】

【識別番号】100189289

【弁理士】

【氏名又は名称】北尾 拓洋

(72)【発明者】

【氏名】三宅 諒

(72)【発明者】

【氏名】大山 貴之

【テーマコード（参考）】

5H040

【Ｆターム（参考）】

5H040AA19

5H040AS07

5H040AT06

5H040AY10

5H040CC34

5H040LL06

(57)【要約】

【課題】剛体と緩衝部材とを容易に一体化し、取り扱いやすく、位置ずれを抑制するようなバッテリー用緩衝材を実現する。
【解決手段】平坦な当接面２ａを有する平板状の剛体部材２であって、幅方向の両端部に、幅の中央側に向かって開口した隙間Ｓを形成するように中央側に向かって折り返した折り返し部２ｂを有する剛体部材２と、当接面２ａとは反対側の剛体部材２の面と当接部３０が当接する、剛体部材２の厚さ方向および幅方向に沿った断面がＭ字形状の弾性体からなる構成単位が、幅方向に複数連続してつながってなる構成を有する緩衝部３であって、幅方向の両端部に、折り返し部２ｂの隙間Ｓに挿入される挿入部３ｂを有する緩衝部３と、を備えた。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

平坦な当接面を有する平板状の剛体部材と、
前記当接面とは反対側の前記剛体部材の面と当接する当接部を有する、弾性材からなる緩衝部と、を備え、
前記剛体部材は、該剛体部材の幅方向の両端部に、前記幅方向の前記緩衝部の両端部と係合する係合部を有するものであるバッテリー用緩衝材。

【請求項2】

前記剛体部材は、前記係合部として、該剛体部材の前記両端部に、前記幅の中央側に向かって開口した隙間を形成するように前記中央側に向かって折り返した折り返し部を有するものであり、
前記緩衝部は、該緩衝部の前記両端部に、前記折り返し部の前記隙間に挿入される挿入部を有するものである請求項１に記載のバッテリー用緩衝材。

【請求項3】

前記緩衝部は、前記剛体部材の厚さ方向および前記幅方向に沿った断面がＭ字形状の弾性体からなる構成単位が、前記幅方向に複数連続してつながってなる構成を有するものである請求項１又は２に記載のバッテリー用緩衝材。

【請求項4】

前記バッテリー用緩衝材は、前記剛体部材と、該剛体部材の前記折り返し部の前記隙間に前記挿入部が挿入された前記緩衝部の組が、前記剛体部材の厚さ方向に、複数組積層されてなるものである請求項２に記載のバッテリー用緩衝材。

【請求項5】

前記緩衝部の前記当接部は、前記剛体部材の前記反対側の面に対向する対向面であって、荷重を受ける前の状態では前記剛体部材の厚さ方向および前記幅方向に沿った断面においてＵ字状に凹んだ形状を有し荷重を受けて前記反対側の面に沿って前記剛体部材に当接する対向面を有するものである請求項１又は２に記載のバッテリー用緩衝材。

【請求項6】

前記剛体部材は、前記係合部として、該剛体部材の前記両端部に、該剛体部材の厚さ方向に貫通した貫通孔を形成する貫通孔形成部を有するものであり、
前記緩衝部は、該緩衝部の前記両端部に、前記貫通孔に挿入されて前記当接面の側で前記剛体部材に係止する係止部を有するものである請求項１に記載のバッテリー用緩衝材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリー用緩衝材に関する。更に詳しくは、電気自動車などに用いられる
二次電池などのバッテリーに使用されるバッテリー用緩衝材に関する。

【背景技術】

【0002】

バッテリーにおいて、荷重を弾性的に緩和するためのバッテリー用緩衝材が従来から知られている。たとえば、電気自動車等に用いられるバッテリー（二次電池）において、電力発生源となる電池セルの積層体の間、あるいは、こうした複数の電池セルの積層体とそれを挟み込むようにして保持する筐体（拘束部）との間に配置されるバッテリー用緩衝材はその典型的な例である（たとえば特許文献１参照）。このような緩衝部を配置することで、過度な荷重を緩和しつつ電池セルの積層体を保持するのに必要な荷重を確保することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－４５５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

部分的に荷重を支持するような緩衝部品の場合、支持部に面圧が集中するため、筐体によっては、筐体と緩衝部材との間に平板状の剛体を設置して面圧を均一化することが知られている。しかし、剛体と緩衝部材との設置は、部品点数増加による取り扱い時の扱いづらさや、剛体と緩衝部材との位置ずれの原因となる。また、剛体と緩衝部材とを一体化する場合は、接着工程等の追加工程が必要となる。

【0005】

上記の事情を鑑み、本発明では、剛体と緩衝部材とを容易に一体化し、取り扱いやすく、位置ずれを抑制するようなバッテリー用緩衝材の実現を図っている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述の課題を解決するため、本発明は、以下のバッテリー用緩衝材を提供する。

【0007】

［１］ 平坦な当接面を有する平板状の剛体部材と、前記当接面とは反対側の前記剛体部材の面と当接する当接部を有する、弾性材からなる緩衝部と、を備え、前記剛体部材は、該剛体部材の幅方向の両端部に、前記幅方向の前記緩衝部の両端部と係合する係合部を有するものであるバッテリー用緩衝材。

【0008】

［２］ 前記剛体部材は、前記係合部として、該剛体部材の前記両端部に、前記幅の中央側に向かって開口した隙間を形成するように前記中央側に向かって折り返した折り返し部を有するものであり、前記緩衝部は、該緩衝部の前記両端部に、前記折り返し部の前記隙間に挿入される挿入部を有するものである［１］に記載のバッテリー用緩衝材。

【0009】

［３］ 前記緩衝部は、前記剛体部材の厚さ方向および前記幅方向に沿った断面がＭ字形状の弾性体からなる構成単位が、前記幅方向に複数連続してつながってなる構成を有するものである［１］又は［２］に記載のバッテリー用緩衝材。

【0010】

［４］ 前記バッテリー用緩衝材は、前記剛体部材と、該剛体部材の前記折り返し部の前記隙間に前記挿入部が挿入された前記緩衝部の組が、前記剛体部材の厚さ方向に、複数組積層されてなるものである［２］に記載のバッテリー用緩衝材。

【0011】

［５］ 前記緩衝部の前記当接部は、前記剛体部材の前記反対側の面に対向する対向面であって、荷重を受ける前の状態では前記剛体部材の厚さ方向および前記幅方向に沿った断面においてＵ字状に凹んだ形状を有し荷重を受けて前記反対側の面に沿って前記剛体部材に当接する対向面を有するものである［１］又は［２］に記載のバッテリー用緩衝材。

【0012】

［６］ 前記剛体部材は、前記係合部として、該剛体部材の前記両端部に、該剛体部材の厚さ方向に貫通した貫通孔を形成する貫通孔形成部を有するものであり、前記緩衝部は、該緩衝部の前記両端部に、前記貫通孔に挿入されて前記当接面の側で前記剛体部材に係止する係止部を有するものである［１］に記載のバッテリー用緩衝材。

【発明の効果】

【0013】

本発明では、剛体部材が幅方向の両端部に緩衝部の両端部と係合する係合部を有することで、剛体部材と緩衝部とが簡単に一体化される。このため、接着工程が不要となる上に、一体化して一部品にすることで部品点数を下げることができ、作業性が向上している。

【0014】

さらに本発明が、このように一体化された剛体部材と緩衝部との組が、剛体部材の厚さ方向に複数組積層されてなるバッテリー用緩衝材の場合には、剛体部材と緩衝部とが一体化されていることで位置ずれが抑制され厚さ方向についての剛体部材や緩衝部の位置決めも容易となる。このため、このような積層体のバッテリー用緩衝材の場合には、作業性の向上効果が特に高い。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態のバッテリー用緩衝材の使用状態を模式的に示す断面図である。

【図2】図１のバッテリー用緩衝材の他の使用状態を模式的に示す断面図である。

【図3】図１および図２のバッテリー用緩衝材の斜視図である

【図4】図３のバッテリー用緩衝材の断面図である。

【図5】一体化された図４の剛体部材と緩衝部の組が剛体部材の厚さ方向に複数組積層されてなる本発明の別の実施形態のバッテリー用緩衝材の断面図である。

【図6】一体化されていない完全に板状の剛体部材と緩衝部の組が剛体部材の厚さ方向に複数組積層されてなる参考例のバッテリー用緩衝材の断面図である。

【図7】図４とは異なる構成の係合部を持つ本発明の別の一実施形態であるバッテリー用緩衝材の断面図である。

【図8】図４とは異なる構成の緩衝部の上面図である。

【図9】図８のＡＡ’線における断面図である。

【図10】図９とは異なる形状の断面を持つ緩衝部の断面図である。

【図11】図９とはさらに異なる構成の緩衝部の上面図である。

【図12】図１１のＢＢ’線における断面図である。

【図13】図１２とは異なる形状の断面を持つ緩衝部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

【0017】

図１は、本発明の一実施形態のバッテリー用緩衝材１の使用状態を模式的に示す断面図、図２は、図１のバッテリー用緩衝材１の他の使用状態を模式的に示す断面図である。

【0018】

本実施形態のバッテリー用緩衝材１は、図１に示すバッテリー２００のように隣り合う電池セル２１０の間に配置したり、図２に示すバッテリー２０１のように、複数の電池セル２１０からなる積層体２２０と拘束部２３０との間に配置したりすることができる。なお、バッテリー用緩衝材１は、１つに限らず複数使用することもできる。この場合、複数のバッテリー用緩衝材１を積層させて使用してもよいし、平面上に複数配置するように使用してもよく、これらを組み合わせてもよい。バッテリーとしては、全固体電池に限らず液状電解質の電池であってもよい。

【0019】

図３は、図１および図２のバッテリー用緩衝材１の斜視図であり、図４は、図３のバッテリー用緩衝材１の断面図である。

【0020】

バッテリー用緩衝材１は、剛体部材２と緩衝部３とを備えている。

【0021】

剛体部材２は、図４に示すように、平坦な当接面２ａを有する平板状の剛体からなる部材である。この当接面２ａは、外部から剛体部材２に荷重を及ぼす平板状の部材（以下、単に荷重部材という）に当接する面である。剛体部材２の材料としては、硬度が高く変形しにくい材料を用いることができる。たとえば、硬度が比較的高い金属や硬質プラスチックや硬化樹脂等を用いることができる。ここで、図４は、この平板状の剛体部材２の厚さ方向（図４の上下方向）および幅方向（図４の左右方向）に沿った断面においてバッテリー用緩衝材１を表した図である。

【0022】

緩衝部３は弾性材からなる部材であり、当接面２ａとは反対側の剛体部材２の面と当接する当接部３０を有している。緩衝部３の材料となる弾性材としては、たとえば、ゴムやエラストマーを挙げることができる。

【0023】

ここで、剛体部材２は、幅方向の両端部に、緩衝部３の両端部と係合する係合部を有している。図４では、そのような係合部の一例として、その幅の中央側に向かって開口した隙間Ｓを形成するようにその幅の中央側に向かって折り返した折り返し部２ｂが示されている。それに対応して緩衝部３は、剛体部材２の幅方向の両端部に、剛体部材２の折り返し部２ｂの隙間Ｓに挿入される挿入部３ｂを有している。以下では、このような係合部を持つ形態を例にとって説明を行うが、本発明では、異なる構成の係合部を持つ形態が採用されてもよい。そのような実施形態については後述する。

【0024】

また、緩衝部３は、図４に示すように、Ｍ字形状の弾性体からなる構成単位が剛体部材２の幅方向に複数連続してつながってなる構成を有している。剛体部材２の幅方向について弾性力を有する。この幅方向の弾性力により、緩衝部３の両端部の挿入部３ｂは、剛体部材２の折り返し部２ｂの隙間Ｓの中に強く押し込まれることとなり、緩衝部３と剛体部材２の一体性が安定化している。ただし、このような緩衝部３の構成は、あくまでも一例であり、本発明では、異なる構成の緩衝部を持つ形態が採用されてもよい。そのような実施形態については後述する。

【0025】

バッテリー用緩衝材１では、断面がＭ字形状の弾性体からなる構成単位が複数連続してつながった構成を緩衝部３が持つことで、このＭ字形状の隙間に中空の空間が形成される。そして、荷重部材から荷重を受けたときには、この中空の空間がつぶれることで変位量が十分に吸収される。また、緩衝部３と荷重部材との間に、荷重部材に当接する平坦な当接面２ａを有する平板状の剛体部材２が介在することで、荷重部材と当接する際の面圧も均一になっている。このため、バッテリー用緩衝材１は、変位量を十分に吸収するとともに、荷重部材と当接する際の面圧が均一なバッテリー用緩衝材となっている。

【0026】

ここで、変位量を十分に吸収するとともに荷重部材と当接する際の面圧を均一にするのであれば、完全に板状の剛体部材と、こうした剛体部材に部分的に当接し荷重を受けてつぶれて厚さが縮小する形状の緩衝部とを、単純に重ね合わせることが考えられる。しかしながら、このような剛体部材と緩衝部の重ね合わせでは、剛体部材と緩衝部とを接着する接着工程が必要となる上に、接着するまで部品点数が多くなり、作業性が悪い。

【0027】

一方、バッテリー用緩衝材１では、剛体部材２の折り返し部２ｂの隙間Ｓに緩衝部３の挿入部３ｂが挿入される構成を有することで、剛体部材２と緩衝部３とが簡単に一体化される。このため、接着工程が不要となる上に、一体化して一部品にすることで部品点数を下げることができ、作業性が向上している。

【0028】

ここで、本発明では、図４に示すように、緩衝部３の当接部３０が、当接面２ａとは反対側の剛体部材２の面に対向する対向面３ａであって、荷重部材から荷重を受ける前の状態では断面においてＵ字状に凹んだ断面形状を有し荷重を受けて上述の反対側の面に沿って剛体部材２に当接する対向面３ａを有する形態が好ましい。ここで、本願における「荷重部材から荷重を受ける前の状態」とは、緩衝部３が一度も荷重部材から荷重をかけられたことがなく作製時の単体の緩衝部３の形状がそのまま保たれている状態、すなわち緩衝部３が使用される前の状態を指す。

【0029】

このような形態によれば、荷重部材から荷重を受けたときに、当接部３０の対向面３ａが剛体部材２にぴったりはりつきやすくなり、バッテリー用緩衝材１の圧縮状態が安定化する。

【0030】

ここで、本発明のバッテリー用緩衝材は、図４の剛体部材２と、その剛体部材２の折り返し部２ｂの隙間Ｓに挿入部３ｂが挿入された緩衝部３との組が、剛体部材２の厚さ方向に、複数組積層されてなるものであってもよい、以下、このように一体化された図４の剛体部材２と緩衝部３の組が、複数組積層されてなるバッテリー用緩衝材について説明する。

【0031】

図５は、一体化された図４の剛体部材２と緩衝部３の組が剛体部材２の厚さ方向に複数組積層されてなる本発明の別の実施形態のバッテリー用緩衝材１Ａの断面図、図６は、一体化されていない完全に板状の剛体部材２’と緩衝部３の組が剛体部材２’の厚さ方向に複数組積層されてなる参考例のバッテリー用緩衝材１’の断面図である。

【0032】

図５および図６では、図４のバッテリー用緩衝材１と同一の構成要素については同一の符号が付されており、その重複説明は省略する。

【0033】

図５のバッテリー用緩衝材１Ａは、図４のバッテリー用緩衝材１とは異なり、図４の剛体部材２と緩衝部３の組を複数組備えている。この点以外は、図５のバッテリー用緩衝材１Ａは、図４のバッテリー用緩衝材１と同じであり、図４のバッテリー用緩衝材１と同様に、変位量を十分に吸収するとともに、荷重部材と当接する際の面圧が均一なバッテリー用緩衝材となっている。また、図４のバッテリー用緩衝材１と同様に接着工程が不要で部品点数も低いため、作業性が向上している。

【0034】

一方、図６のバッテリー用緩衝材１’は、図４の剛体部材２の折り返し部２ｂのような、緩衝部３と一体化させる工夫がない完全に板状の剛体部材２’を備えている。このため、図６のバッテリー用緩衝材１’では、図５のバッテリー用緩衝材１Ａとは異なり、剛体部材２’と緩衝部３との接着が必要であり、接着するまで部品点数も多くなるため、作業性が悪い。

【0035】

ここで、図５や図６のような積層構造のバッテリー用緩衝材では、積層の際に、積層方向について構成要素の部材の位置決めを行うことがさらに必要となる。たとえば図６のバッテリー用緩衝材１’では、個々の剛体部材２’と緩衝部３について位置決めを行うことが必要となる。それに対し、図５のバッテリー用緩衝材１Ａでは、剛体部材２と緩衝部３とが一体化されていることで、剛体部材２と緩衝部３の組をまとめて位置決めするだけでよく、位置決めが容易である。このように、積層体のバッテリー用緩衝材の場合には、剛体部材２と緩衝部３とが一体化されていることによる作業性の向上効果が特に高い。

【0036】

次に、図４とは、異なる構成の係合部を持つ別の実施形態について説明する。

【0037】

図７は、図４とは異なる構成の係合部を持つ本発明の別の一実施形態であるバッテリー用緩衝材１Ｂの断面図である。

【0038】

図７では、図４のバッテリー用緩衝材１と同一の構成要素については同一の符号が付されており、その重複説明は省略する。図７のバッテリー用緩衝材１Ｂでは、剛体部材２１は、係合部として、剛体部材２１の両端部に剛体部材２１の厚さ方向に貫通した貫通孔を形成する貫通孔形成部２１ｂを有している。それに対応して、緩衝部３１は、緩衝部３１の両端部に、上記の貫通孔に挿入されて当接面２ａの側で剛体部材２１に係止する係止部３１ｂを有している。このような構成により、剛体部材２１と緩衝部３１とが強固に一体化され、この一体化により作業性が向上する。以下、係止部３１ｂについてもう少し詳しく説明する。係止部３１ｂは、緩衝部３１の一部を突起状に形成したものであり、突起は緩衝部３１側から立ち上がる柱形状部と、更にその先端には拡径した楔形状部を有する。係止部３１ｂにおいて、柱形状部の外径を剛体部材２１の貫通孔形成部２１ｂの内径より小さくし、楔形状部の外径を剛体部材２１の貫通孔形成部２１ｂの内径より大きくすることで、剛体部材の貫通孔形成部２１ｂに挿入された係止部３１ｂが抜けることはなく、緩衝部３１は剛体部材２１に固定される。また係止部３１ｂは、部分的に括れ部を有する柱形状の突起（括れ部の外径は貫通孔形成部２１ｂの内径より小さく、中形状部の外径は貫通孔形成部２１ｂの内径より大きい）としても良い。

【0039】

次に、図４とは異なる構成の緩衝部を持ついくつかの別の実施形態について説明する。これら別の実施形態では、剛体部材については図４の剛体部材２と同じであり、緩衝部の構成のみが異なる。そこで以下では、緩衝部に絞って説明を行う。以下の図では、図４の緩衝部３と同一の構成要素については同一の符号が付されており、その重複説明は省略する。

【0040】

図８は、図４とは異なる構成の緩衝部３２の上面図、図９は、図８のＡＡ’線における断面図である。

【0041】

図８および図９に示すように、緩衝部３２は、複数の円柱状の当接部３２０（図８および図９では、一例として９個の円柱状の当接部３２０）が並んだ構成を備えており、これら複数の円柱状の当接部３２０が、図４の当接部３０と同様に、当接面２ａとは反対側の剛体部材２の面と当接する。

【0042】

図１０は、図９とは異なる形状の断面を持つ緩衝部３３の断面図である。

【0043】

本発明は、図１０に示すように、複数のドーム状の当接部３３０が並んだ構成を備えた形態を採用することもできる。なお、図１０の実施形態における上面図は、図８と同じであり、ここではその図示は省略する。

【0044】

図１１は、図９とはさらに異なる構成の緩衝部３４の上面図、図１２は、図１１のＢＢ’線における断面図である。

【0045】

図１１および図１２に示すように、緩衝部３４は、断面が矩形の複数本の突状の当接部３４０（図１１および図１２では、一例として断面が矩形の３本の突状の当接部３４０）が並んだ構成を備えており、これら複数本の突状の当接部３４０が、図４の当接部３０と同様に、当接面２ａとは反対側の剛体部材２の面と当接する。

【0046】

図１３は、図１２とは異なる形状の断面を持つ緩衝部３５の断面図である。

【0047】

本発明は、図１３に示すように、断面がドーム状の複数本の突状の当接部３５０が並んだ構成を備えた形態を採用することもできる。なお、図１３の実施形態における上面図は、図１１と同じであり、ここではその図示は省略する。

【0048】

なお、以上において、図９、図１０、図１２、図１３の係止部３ｂは図４の係止部３ｂと同形状であるが、これらを図７の係止部３１ｂに置き換えても良い。

【0049】

以上が本発明の実施形態の説明である。

【0050】

以上の説明では、１枚の剛体部材２と１枚の緩衝部３の組を構成単位とするバッテリー用緩衝材について説明したが、本発明は、２枚の剛体部材２とそれに挟まれた１枚の緩衝部３の組を構成単位とするバッテリー用緩衝材に適用されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本発明は、変位量を十分に吸収するとともに、荷重部材と当接する際の面圧が均一なバッテリー用緩衝材を実現するのに有用である。

【符号の説明】

【0052】

１，１’，１Ａ，１Ｂ：バッテリー用緩衝材、
２，２’，２１：剛体部材、
２ａ：当接面、
２ｂ；折り返し部、
３，３１，３２，３３，３４，３５：緩衝部、
３ａ：対向面、
３ｂ：挿入部、
２１ｂ：貫通孔形成部、
３０，３２０，３３０，３４０，３５０：当接部、
３１ｂ：係止部、
２００，２０１：バッテリー、
２１０：電池セル、
２２０：積層体、
２３０：拘束部、
Ｓ：隙間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】