(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-11
(45)【発行日】2022-11-21
(54)【発明の名称】電池モジュール
(51)【国際特許分類】
H01M 50/289 20210101AFI20221114BHJP
H01M 50/291 20210101ALI20221114BHJP
【ＦＩ】
H01M50/289 101
H01M50/291
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020518509
(86)(22)【出願日】2020-03-16
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-02-03
(86)【国際出願番号】 CN2020079532
(87)【国際公開番号】W WO2021056983
(87)【国際公開日】2021-04-01
【審査請求日】2020-09-16
(31)【優先権主張番号】201910933711.7
(32)【優先日】2019-09-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(31)【優先権主張番号】201921648504.9
(32)【優先日】2019-09-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】514257398
【氏名又は名称】東莞新能源科技有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＤＯＮＧＧＵＡＮ ＡＭＰＥＲＥＸ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＩＭＩＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｗｅｓｔ Ｒｏａｄ，Ｓｏｎｇｓｈａｎ Ｌａｋｅ Ｈｉｇｈ－ｔｅｃｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｚｏｎｅ， Ｄｏｎｇｇｕａｎ Ｃｉｔｙ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100166338
【弁理士】
【氏名又は名称】関口 正夫
(72)【発明者】
【氏名】邵 ▲長▼健
(72)【発明者】
【氏名】周 ▲錦▼兵
【審査官】渡部 朋也
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／１４２６４５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１３／１４５９１７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国実用新案第２０７９２５５４０（ＣＮ，Ｕ）
【文献】中国実用新案第２０８６９０３６１（ＣＮ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ５０／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
積層設置されている複数のコア（１）と、少なくとも２つの前記コア（１）の間に設置され、弾性変形可能である少なくとも１つの緩衝材（２）と、を含み、
前記緩衝材（２）の両側は、それぞれ第一の数の前記コア（１）及び第二の数の前記コア（１）を有し、第一の数は、第二の数以上であり、第一の数は、Ｎであり、前記緩衝材（２）の厚さは、前記コア（１）の厚さのＮ＊（０．１２～０．１８）倍であり、
前記コア（１）と前記緩衝材（２）は、何れも平板状構造を有し、前記緩衝材（２）の長さは、前記コア（１）の長さの０．９～１．０５倍であり、
前記緩衝材（２）の幅は、前記コア（１）の幅の０．９～１．０５倍であり、
前記緩衝材（２）の厚さ、長さ及び幅を上記範囲に設定することにより、前記緩衝材（２）は、０％～８５％のひずみ区間範囲内において変形する際に前記コア（１）に０～１Ｍｐａの作用力を提供することを特徴とする電池モジュール。
【請求項2】
前記緩衝材（２）は、１０％～７０％のひずみ区間範囲内において変形する際に、０～０．５Ｍｐａの作用力を提供することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項3】
前記緩衝材は、７０％～８０％のひずみ区間範囲内において変形する際に、０．５～０．８Ｍｐａの作用力を提供することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項4】
前記緩衝材（２）の厚さは、前記コア（１）の厚さのＮ＊（０．１４～０．１６）倍であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項5】
前記複数のコア（１）の中のそれぞれの隣り合うコア（１）の間には、何れも前記緩衝材（２）が設置されており、前記緩衝材（２）の厚さは、前記コア（１）の厚さの０．１４～０．１６倍であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項6】
前記緩衝材（２）の厚さは、前記コア（１）の厚さの０．１５倍であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項7】
前記緩衝材（２）の長さは、前記コア（１）の長さの０．９５～１．０倍であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項8】
前記緩衝材（２）の幅は、前記コア（１）の幅の０．９５～１．０倍であることを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【請求項9】
前記コア（１）が膨張する際に、前記緩衝材（２）は、膨張空間を提供し、前記コア（１）が収縮する際に、前記緩衝材（２）は、復元することを特徴とする請求項１に記載の電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、エネルギー貯蔵装置に関し、特に、充電可能な電池モジュールを有する電池に関し、例えば、電動自転車、電動自動車等の電動交通手段に用いられる電池モジュールである。
【背景技術】
【0002】
省エネルギーと環境保護におけるニーズが益々増加することに従って、電動自転車、電動自動車等のような電動交通手段が益々広く使われている。このような電動交通手段にとっては、電池は、動力源として全局面を左右する作用及び意義を有し、この種類の電動交通の製造コスト、使用寿命等に直接に関係する。従来技術においては、電池は、寿命が十分に長くなく、容量が充電する回数の増加に伴って急激に降下する等の問題がある。
【0003】
具体的には、現在の電動交通手段（例えば、電動二輪車、三輪車、電動自動車等）は、通常、ソフトパッケージリチウム電池を用いている。しかしながら、従来技術におけるソフトパッケージリチウム電池は、幾つかの不備がある。例えば、充放電サイクルの過程においては、負極材料のリチウム嵌め込み（リチウム挿入）により、コアが膨張し、又は、コア板が変形し、コアの厚さが厚くなることを招いてしまうので、電池の容量が迅速に減衰し、電池全体のサイクル寿命が短縮されてしまう。コアが膨張することにより、厚さが厚くなるという問題を解決するために、現在は、一般的には、コアとコアの間に隙間を予め残すような配置方法が用いられている。しかし、このような構造では、他の問題が生じてしまう。例えば、コアとコアの間に圧力がないので、電池モジュール全体の構造が比較的に緩んでおり、使用過程においては、コアが自在に膨張できることで、同様にコアのサイクル寿命が短縮されてしまうことを招いてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本願の目的は、従来技術における上述した技術問題の少なくとも１つを解決する。よって、本願は、充電されていない際には、コアが既に一定の圧力を受けるようにさせられるので、電池モジュール全体の構造がコンパクトであり、圧着状態になっているが、充電されている際には、コアのある程度の膨張が許され、さらに放電が進行することに伴ってコアが絶えずに収縮する過程においては、コアが相変わらず一定の圧力を受けるようにさせられることによって、圧着状態がそのまま保てることができる電池モジュールを提供する。このような方法により、電池モジュール全体のサイクル寿命が顕著に長くなる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本願の幾つかの実施例は、順に積層設置されている複数のコアと、複数の前記コアの中の少なくとも２つの間に設置されている少なくとも１つの緩衝材とを含む電池モジュールを提供する。前記緩衝材は、弾性変形ができ、前記コアが膨張する際に、前記緩衝材は、膨張空間を提供し、前記コアが収縮する際に、前記緩衝材は、復元する。当然ながら、復元は、必ずしも１００％の復元ではなく、即ち、初期状態に完全に復元していない可能性がある。復元過程においては、前記緩衝材は、一般的には、隣り合う前記コアとぴったり密着する。なお、前記緩衝材の厚さ、長さ及び幅の中の少なくとも１つは、前記コアの厚さ、長さ又は幅の中の対応する１つと関連する。前記緩衝材は、０％～８５％のひずみ区間範囲内において変形する際、（例えば、隣り合う前記コアに対して）０～１Ｍｐａの作用力を提供する。これは、前記緩衝材の性能パラメータにより決められても良く、前記緩衝材の性能パラメータ及び前記緩衝材のサイズ（例えば、厚さ）により共同で決められても良い。
【0006】
具体的には、前記緩衝材の厚さ、長さ及び幅の中の少なくとも１つは、前記コアの厚さ、長さ又は幅の中の対応する１つと関連する。前記緩衝材は、１０％～７０％のひずみ区間範囲内において変形する際、（例えば、隣り合う前記コアに対して）０～０．５Ｍｐａの作用力を提供する。前記緩衝材は、７０％～８０％のひずみ区間範囲内において変形する際、（例えば、隣り合う前記コアに対して）０．５～０．８Ｍｐａの作用力を提供する。
【0007】
本願の１つの実施形態により、前記緩衝材の両側は、それぞれ第一の数の前記コア及び第二の数の前記コアを有し、なお、第一の数は、第二の数以上であり、第一の数は、Ｎであり、前記緩衝材の厚さは、前記コアの厚さのＮ＊（０．１２～０．１８）倍である。前記緩衝材の厚さは、前記コアの厚さのＮ＊（０．１４～０．１６）倍であることが好ましい。
【0008】
幾つかの実施形態においては、前記複数のコアの中のそれぞれの隣り合うコアの間には、何れも前記緩衝材が設置されており、前記緩衝材の厚さは、前記コアの厚さの０．１４～０．１６倍である。例えば、前記緩衝材の厚さは、約前記コアの厚さの０．１５倍である。
【0009】
本願のもう１つの実施形態においては、前記複数のコアの中のそれぞれの２つのコアと隣り合う２つのコアの間には、前記緩衝材が設置されており、前記緩衝材の厚さは、前記コアの厚さの０．２８～０．３２倍である。例えば、前記緩衝材の厚さは、約前記コアの厚さの０．３倍である。
【0010】
通常、前記緩衝材は、ポリプロピレン、ポリエチレン又はＥＶＡ発泡プラスチックを含む。
【0011】
本願の１つの実施形態により、前記コアと前記緩衝材は、何れも平板状構造を有し、前記緩衝材の長さは、前記コアの長さの０．９～１．０５倍である。前記緩衝材の長さは、前記コアの長さの０．９５～１．０倍であることが好ましい。
【0012】
本願の１つの実施形態により、前記コアと前記緩衝材は、何れも平板状構造を有し、前記緩衝材の幅は、前記コアの幅の０．９～１．０５倍である。前記緩衝材の幅は、前記コアの幅の０．９５～１．０倍であることが好ましい。
【0013】
本願の幾つかの実施形態により、当該電池モジュールは、前記コアを支持するために用いられるコアブラケットを更に含み、前記コアブラケットは、前記コアの周辺を覆うことでコアが露出することを防ぐように、枠構造を有する。
【0014】
本願の幾つかの実施形態により、当該電池モジュールは、対向して設置する第一の端板及び第二の端板を更に含み、なお、各前記コア、前記緩衝材及び前記コアブラケットは、前記第一の端板と前記第二の端板の間に位置し、両者に挟まれている。
【0015】
本願の幾つかの実施形態により、当該電池モジュールは、前記コア、前記緩衝材及び前記コアブラケットを前記第一の端板と前記第二の端板の間に固定するために用いられる固定材を更に含む。例えば、前記固定材は、リング状の束ね材であっても良く、スチールベルトにより作られても良い。
【0016】
本願の幾つかの実施形態により、当該電池モジュールは、前記第一の端板と隣り合う前記コアブラケットの間に設置されている、弾性変形可能な間層を含む。
【0017】
本願の幾つかの実施形態により、当該電池モジュールは、前記第二の端板と隣り合う前記コアブラケットの間に設置されている、弾性変形可能な間層を含む。
【0018】
本願の電池モジュールにより、コアとコアの間には、弾性変形可能な緩衝材（通常、発泡プラスチックである）が設置されており、緩衝材のサイズは、コアのサイズ（即ち、厚さ、長さ及び幅の中の少なくとも１つ）と関連し、即ち、緩衝材のサイズは、コアのサイズととても良い比例関係を有するので、電池モジュールが充電され、コアが膨張する過程においては、緩衝材は、一定のひずみ区間範囲内（例えば、０％～８５％）において変形するが、当該期間中、コアに一定（例えば、０～１Ｍｐａ）の作用力を絶え間なく提供する。よって、緩衝材は、コアに緩衝を有効的に提供するだけではなく、同時に当該コアに適切な圧力を提供する。放電過程においては、コアの収縮に伴い、緩衝材は、弾力性により復元し、依然としてコアに一定の圧力を提供することができるので、コアが圧着された状態をそのまま保つことができる。このような方法により、コア乃至電池モジュール全体のサイクル寿命が顕著に延びるようにさせる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
本願の具体的な実施形態及び優れた技術効果を分かりやすく説明するために、以下、図面を参照しながら、本願の実施例を詳しく記述する。
【図1】本願による電池モジュールの１つの実施例の全体構造の模式図である。
【図3】本願による電池モジュールの一種類のサブモジュールの実施例の分解模式図である。
【図4】本願による電池モジュールのもう一種類のサブモジュールの実施例の分解模式図である。
【図5】本願による電池モジュールの更にもう一種類のサブモジュールの実施例の分解模式図である。
【図6】本願による電池モジュールの中の緩衝材のひずみ範囲と生じた圧力（即ち、（例えば）隣り合うコアに印加する作用力）の関係の模式図である。
【図7A】本願による好ましい実施例の電池モジュールの容量維持率の模式図である。
【図7B】本願による比較実施例１の電池モジュールの容量維持率の模式図である。
【図7C】本願による比較実施例２の電池モジュールの容量維持率の模式図である。
【図8A】本願による好ましい実施例の電池モジュールの圧力変化の模式図である。
【図8B】本願による比較実施例１の電池モジュールの圧力変化の模式図である。
【図8C】本願による比較実施例２の電池モジュールの圧力変化の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照しながら、本願の実施例を具体的に説明する。図面を参照して閲読する際に、以下の具体的な実施形態から本願の各局面をより容易に理解できる。なお、これらの実施例は、例示するものに過ぎず、本願の技術案を解釈し、説明するために用いられ、本願を制限しない。当業者は、これらの実施例を元に、様々な変形及び変換を行うことができ、等価方式の変換により獲得された全ての技術案は、何れも本願の保護範囲に属する。
【0021】
図１は、本願による電池モジュールの全体構造の模式図である。
【0022】
図１に示すように、本願の実施例による電池モジュール１００は、コア１、コアブラケット３、端板４１、４２及び固定材５を含んでも良い。電池モジュール１００は、緩衝材（図１に示されていない）を更に含んでも良い。幾つかの実施例においては、電池モジュール１００は、複数のコア１、複数のコアブラケット３、端板４１、４２及び複数の固定材５を含んでも良い。電池モジュール１００は、複数の緩衝材（図１に示されていない）を更に含んでも良い。
【0023】
コア１は、平板状構造を含んでも良い。コア１は、例えば、多角形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。コア１は、例えば、四角形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。コア１は、例えば、矩形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。コア１は、例えば、正方形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。コア１は、エネルギーを貯蔵するために用いられることができる。通常、１つの電池モジュール１００においては、各コア１は、ほぼ同じサイズ（長さ、幅及び厚さ）を有するので、製造しやすく、取り付けやすい。
【0024】
コアブラケット３は、前記コア１の周辺を覆うことでコア１が露出することを防ぐように、枠構造を有しても良い。例えば、コア１は、コアブラケット３の枠内に設置しても良い。通常、１つの電池モジュール内においては、コアブラケット３とコア１は、数が同じである。即ち、１つのコアブラケット３は、１つのコア１に対応する。当然ながら、２つの隣り合うコア１は、１つのコアブラケット３を共用しても良い。コアブラケット３は、例えば、多角形の枠構造を含んでも良いが、これに限らない。コアブラケット３は、例えば、四角形の枠構造を含んでも良いが、これに限らない。コアブラケット３は、例えば、矩形の枠構造を含んでも良いが、これに限らない。コアブラケット３は、例えば、正方形の枠構造を含んでも良いが、これに限らない。コアブラケット３の構造は、コア１の構造とマッチングすることができる。コアブラケット３は、コア１の下方に位置しても良い。コアブラケット３は、コア１を配置するために用いられても良い。コアブラケット３は、コア１を支持するために用いられても良い。コアブラケット３は、コア１を固定するために用いられても良い。コアブラケット３は、コア１と連結しても良い。コアブラケット３は、コア１と直接に連結しても良い。コアブラケット３は、例えば、ほぞ継ぎ方法によりコア１と直接に連結しても良いが、これに限らない。コアブラケット３は、例えば、連結材（図１に示されていない）によりコア１と間接に連結しても良いが、これに限らない。連結材は、例えば、粘着剤等を含んでも良いが、これに限らない。
【0025】
端板４１は、大体平板状の構造を含んでも良い。端板４１は、例えば、多角形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。端板４１は、例えば、四角形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。端板４１は、例えば、矩形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。端板４１は、例えば、正方形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。端板４１の構造は、隣り合うコアブラケット３の構造とマッチングすることができる。例えば、端板４１は、当該コアブラケット３の下方／外側（図１、２の左側）に位置しても良い。端板４１は、コアブラケット３を固定するために用いられることができる。端板４１は、コアブラケット３と連結しても良い。
【0026】
端板４２も、大体平板状の構造を含んでも良い。端板４２は、例えば、多角形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。端板４２は、例えば、四角形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。端板４２は、例えば、矩形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。端板４２は、例えば、正方形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。端板４２の構造は、隣り合うコアブラケット３の構造とマッチングすることができる。例えば、端板４２は、当該コアブラケット３の上方／外側（図１、２の右側）に位置しても良い。端板４２は、コアブラケット３を固定するために用いられることができる。端板４２は、コアブラケット３と連結しても良い。
【0027】
端板４１と端板４２は、対向して設置しても良い。コア１は、端板４１と端板４２の間に位置しても良い。コアブラケット３は、端板４１と端板４２の間に位置しても良い。端板４１と端板４２は、それぞれ対向して両端の最も外側に設置している。端板４１と端板４２は、コアブラケット３とコア１を挟むことができる。
【0028】
固定材５は、端板４１と端板４２の上に嵌合（外嵌）されても良い。固定材５は、リング状の構造であっても良い。固定材５は、リング状の束ね材であっても良い。固定材５は、コア１とコアブラケット３を端板４１と端板４２の間に固定することができる。固定材５は、弾力性を有しても良い。固定材５は、例えば、鋼、ゴム又は他の適切な材料を含んでも良いが、これに限らない。
【0029】
図２は、図１に示される電池モジュールの分解模式図である。図２に示すように、本願の実施例による電池モジュール１００は、コア１、少なくとも１つの緩衝材２、コアブラケット３、端板４１、４２及び固定材５を含んでも良い。幾つかの実施例においては、電池モジュール１００は、複数のコア１、複数の緩衝材２、複数のコアブラケット３、端板４１、４２及び複数の固定材５を含んでも良い。通常、それぞれのコア１、それぞれの緩衝材２及びそれぞれのコアブラケット３は、それぞれほぼ同じサイズ（長さ、幅及び厚さ）を有する。複数のコア１は、順に積層設置しても良く、緩衝材２は、複数の前記コア１の中の少なくとも２つの間に設置している。緩衝材２は、弾性変形ができ、コア１が膨張する際には、緩衝材２は、その膨張を吸収し、前記コア１が収縮する際には、前記緩衝材２は、復元して隣り合うコア１とぴったり密着する。前記緩衝材２の厚さ、長さ及び幅の中の少なくとも１つは、前記コア１の厚さ、長さ又は幅の中の対応する１つと関連するので、前記緩衝材２は、０％～８５％のひずみ区間範囲内において変形する（例えば、厚さがその元の厚さの０％～１５％になる）際に、隣り合う前記コア１に０～１Ｍｐａの作用力を提供する。よって、充電される際に、コアが膨張する過程においては、緩衝材は、絶えずにコアに０～１Ｍｐａの作用力を提供する。従って、緩衝材２は、コア１に緩衝を有効的に提供するだけではなく、同時に当該コア１に適切な圧力を与えることができる。放電する過程においては、コア１の収縮に伴い、緩衝材２は、弾性力により復元し、相変わらずコア１に一定の圧力を与えるので、コア１が圧着される状態をそのまま保てる。このような方式により、電池モジュール全体のサイクル寿命が顕著に延びるようにさせる。
【0030】
幾つかの実施例においては、電池モジュール１００は、前記第一の端板４１と隣り合う前記コアブラケット３の間に設置されている間層（間隔層）２′を更に含み、前記第二の端板４２と隣り合う前記コアブラケット３の間に設置されている間層２′（図２参照）も更に含んでも良い。即ち、当該実施例においては、電池モジュール１００は、複数のコア１、複数のコアブラケット３、複数の緩衝材２、複数の間層２′、端板４１、４２及び複数の固定材５を含んでも良い。当該間層２′は、緩衝材２と同じ材料を用いることができるので、弾性変形ができ、コア１の膨張に緩衝を提供することもできる。
【0031】
緩衝材２は、平板状の構造を含んでも良い。緩衝材２は、例えば、多角形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。緩衝材２は、例えば、四角形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。緩衝材２は、例えば、矩形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。緩衝材２は、例えば、正方形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。緩衝材２は、コア１とコア１の間に位置しても良い。緩衝材２は、コア１に緩衝の作用を提供するために用いられても良い。緩衝材２は、コアブラケット３に緩衝の作用を提供するために用いられても良い。緩衝材２は、端板４１に緩衝の作用を提供するために用いられても良い。緩衝材２は、端板４２に緩衝の作用を提供するために用いられても良い。
【0032】
緩衝材２は、例えば、発泡プラスチックを含んでも良いが、これに限らない。緩衝材２は、例えば、ミクロ孔発泡ポリオレフィン類の材料により作られた発泡プラスチックを含んでも良いが、これに限らない。緩衝材２は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン又はＥＶＡ発泡プラスチックを含んでも良いが、これに限らない。緩衝材２の密度は、１０～５００ｋｇ／ｍ３内にあっても良い。緩衝材２の密度は、１０～３００ｋｇ／ｍ３内にあることが好ましい。緩衝材２の密度は、２０～６０ｋｇ／ｍ３内にあることが最も好ましい。緩衝材２の硬度は、２０～８０度（ＨＣ）内にあっても良い。緩衝材２の硬度は、３０～７０度（ＨＣ）内にあることが好ましい。緩衝材２の硬度は、５０～７０度（ＨＣ）内にあることが最も好ましい。緩衝材２は、気孔を有しても良い。緩衝材２の気孔の孔径は、１０～３００ミクロン内にあっても良い。緩衝材２の気孔の孔径は、１０～１５０ミクロン内にあることが好ましい。緩衝材２の気孔の孔径は、１０～８０ミクロン内にあることが最も好ましい。
【0033】
緩衝材２のサイズは、コア１のサイズと関連しても良い。言い換えれば、緩衝材２のサイズは、コア１のサイズに基づいて決められても良い。上述したように、通常、同じ電池モジュール１００の中の各コアは、ほぼ同じサイズを有する。コア１のサイズは、厚さを含んでも良い。コア１のサイズは、長さを含んでも良い。コア１のサイズは、幅を含んでも良い。緩衝材２のサイズは、厚さを含んでも良い。緩衝材２のサイズは、長さを含んでも良い。緩衝材２のサイズは、幅を含んでも良い。緩衝材２は、一定の弾力性を有しても良い。緩衝材２は、押付力の作用で変化することができる。幾つかの実施例においては、コア１が膨張により厚くなる（充電過程）と、緩衝材２が押し付けられて薄くなり、緩衝材２は、コア１に一定の緩衝を提供することができる。幾つかの実施例においては、コア１が収縮により薄くなる（放電過程）と、緩衝材２は、弾性力の作用で最初の厚さに再び戻る（又は、最初の厚さに近付く）ので、緩衝材２は、コア１とコアブラケット３の間が緩むことを防ぐことができる。
【0034】
間層２′は、平板状の構造を含んでも良い。間層２′は、例えば、多角形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。間層２′は、例えば、四角形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。間層２′は、例えば、矩形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。間層２′は、例えば、正方形の平板状の構造を含んでも良いが、これに限らない。間層２′は、コアブラケット３の下方に位置しても良い。間層２′は、コアブラケット３と端板４１、４２の間に位置しても良い。間層２′は、コア１に緩衝の作用を提供するために用いられても良い。間層２′は、コアブラケット３に緩衝の作用を提供するために用いられても良い。間層２′は、端板４１に緩衝の作用を提供するために用いられても良い。間層２′は、端板４２に緩衝の作用を提供するために用いられても良い。
【0035】
間層２′は、例えば、発泡プラスチックを含んでも良いが、これに限らない。間層２′は、例えば、ミクロ孔発泡ポリオレフィン類の材料による作られた発泡プラスチックを含んでも良いが、これに限らない。間層２′は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン又はＥＶＡ発泡プラスチックを含んでも良いが、これに限らない。間層２′の密度は、１０～５００ｋｇ／ｍ３内にあっても良い。間層２′の密度は、１０～３００ｋｇ／ｍ３内にあることが好ましい。間層２′の密度は、２０～６０ｋｇ／ｍ３内にあることが最も好ましい。間層２′の硬度は、２０～８０度（ＨＣ）内にあっても良い。間層２′の硬度は、３０～７０度（ＨＣ）内にあることが好ましい。間層２′の硬度は、５０～７０度（ＨＣ）内にあることが最も好ましい。間層２′は、気孔を有しても良い。間層２′の気孔の孔径は、１０～３００ミクロン内にあっても良い。間層２′の気孔の孔径は、１０～１５０ミクロン内にあることが好ましい。間層２′の気孔の孔径は、１０～８０ミクロン内にあることが最も好ましい。
【0036】
間層２′のサイズは、コア１のサイズと関連しても良い。言い換えれば、間層２′のサイズは、コア１のサイズに基づいて決められても良い。コア１のサイズは、厚さを含んでも良い。コア１のサイズは、長さを含んでも良い。コア１のサイズは、幅を含んでも良い。間層２′のサイズは、厚さを含んでも良い。間層２′のサイズは、長さを含んでも良い。間層２′のサイズは、幅を含んでも良い。間層２′は、一定の弾力性を有しても良い。間層２′は、押付力の作用で変化することができる。幾つかの実施例においては、コア１が膨張により厚くなると、間層２′が押し付けられて薄くなり、間層２′は、コア１に一定の緩衝を提供することができる。幾つかの実施例においては、コア１が収縮により薄くなると、間層２′は、弾性力の作用で最初の厚さに再び戻る（又は、最初の厚さに近付く）ので、間層２′は、コアブラケット３と端板４１の間が緩むことを防ぐことができる。幾つかの実施例においては、コア１が収縮により薄くなると、間層２′は、弾性力の作用で最初の厚さに再び戻る（又は、最初の厚さに近付く）ので、間層２′は、コアブラケット３と端板４２の間が緩むことを防ぐことができる。
【0037】
図３は、本願による電池モジュールの中のサブモジュールの１つの実施例の分解模式図である。図３に示すように、サブモジュール３００は、１つのユニットＡを含んでも良い。幾つかの実施例においては、サブモジュール３００は、複数のユニットＡを含んでも良い。１つの電池モジュールは、複数のサブモジュール３００を含んでも良い。サブモジュール３００においては、１つのユニットＡは、１つのコア１、１つの緩衝材２及び１つのコアブラケット３を含んでも良い。上述したように、コアブラケット３内は、枠構造であっても良く、コア１は、コアブラケット３の枠内に取り付けている。緩衝材２は、コア１の１つの側に位置するので、コア１と隣り合う（即ち、もう１つのユニットＡの）コア１と隔てる。このような方式により構成された電池モジュールは、含まれる複数のコア１の中のそれぞれの隣り合うコア１の間に何れも緩衝材２が設置されている（即ち、「緩衝材／コア／緩衝材／コア／緩衝材……コア／緩衝材」の構造を形成する）。
【0038】
ユニットＡにおいては、緩衝材２のサイズは、コア１のサイズにより決められても良い。コア１のサイズは、厚さを含んでも良い。コア１のサイズは、長さを含んでも良い。コア１のサイズは、幅を含んでも良い。緩衝材２のサイズは、厚さを含んでも良い。緩衝材２のサイズは、長さを含んでも良い。緩衝材２のサイズは、幅を含んでも良い。電池モジュールにとっては、緩衝材２のサイズとコア１のサイズの比は、非常に重要である。例えば、コア１に比べ、緩衝材２が薄すぎると、コア１に緩衝を有効的に提供することができなくなる可能性がある。なぜならば、緩衝材２の変形は、非常に限りがあるので、コア１が膨張するための十分な空間を提供することができないからである。例えば、コア１に比べ、緩衝材２が厚すぎると、コア１の空間を無駄に占用してしまうので、電池モジュール全体の容量、効果が下がり、電池モジュール全体の体積が大きくなってしまう。
【0039】
ユニットＡにおいては、緩衝材２の厚さＴ１は、コア１の厚さＴ０と関連しても良い。ユニットＡにおいては、緩衝材２の厚さＴ１は、コア１の厚さＴ０により決められても良い。ユニットＡにおいては、緩衝材２の厚さは、コア１の厚さの０．１２倍～０．１８倍（即ち、０．１２Ｔ０≦Ｔ１≦０．１８Ｔ０）であることが好ましい。緩衝材２の厚さは、コア１の厚さの０．１４倍～０．１６倍（即ち、０．１４Ｔ０≦Ｔ１≦０．１６Ｔ０）であることがより好ましい。ユニットＡにおいては、緩衝材２の厚さは、コア１の厚さの約０．１５倍であることが最も好ましい。
【0040】
ユニットＡにおいては、緩衝材２の長さＬ１は、コア１の長さＬ０と関連しても良く、又は、コア１の長さＬ０により決められても良い。具体的には、例えば、緩衝材２の長さＬ１は、コア１の長さＬ０の０．８倍以上であっても良く、コア１の長さＬ０の０．９倍以上であることがより好ましい。本願の好ましい実施例においては、ユニットＡにおいては、緩衝材２の長さＬ１は、コア１の長さの０．９倍～１．０５倍（即ち、０．９Ｌ０≦Ｌ１≦１．０５Ｌ０）であり、コア１の長さの０．９５倍～１．０倍（即ち、０．９５Ｌ０≦Ｌ１≦Ｌ０）であることがより好ましく、緩衝材２の長さは、コア１の長さの約０．９５倍であることが最も好ましい。
【0041】
ユニットＡにおいては、緩衝材２の幅Ｗ１は、コア１の幅Ｗ０と関連しても良く、又は、コア１の幅Ｗ０により決められても良い。ユニットＡにおいては、緩衝材２の幅Ｗ１は、コア１の幅Ｗ０の０．８倍以上であっても良く、コア１の幅Ｗ０の０．９倍以上であることがより好ましい。本願の好ましい実施例においては、ユニットＡにおいては、緩衝材２の幅Ｗ１は、コア１の長さの０．９倍～１．０５倍（即ち、０．９Ｗ０≦Ｗ１≦１．０５Ｗ０）であり、コア１の長さの０．９５倍～１．０倍（即ち、０．９５Ｗ０≦Ｗ１≦１．０Ｗ０）であることがより好ましく、緩衝材２の幅は、コア１の幅の約０．９５倍であることが最も好ましい。
【0042】
上述したように、ユニットＡにおいては、緩衝材２の厚さは、コア１の厚さの約０．１５倍であっても良い。当該厚さを有する緩衝材２は、優れた技術効果を齎している。即ち、コア１に緩衝を有効的に提供するだけではなく、コア１の空間を不合理に占用することをせず、電池モジュール全体の容量を高めるのに有利である。ユニットＡにおいては、緩衝材２の適切な長さにマッチングする場合、例えば、緩衝材２の長さは、コア１の長さの約０．９５倍であっても良いが、これに限らず、これにより、電池モジュールは、一定の充電周期（例えば、充電４５００回）以内において電池の容量を一定のレベル以上に維持することもできる。ユニットＡにおいては、緩衝材２の適切な幅にマッチングする場合、例えば、緩衝材２の幅は、コア１の幅の約０．９５倍であっても良いが、これに限らず、これにより、電池モジュールは、一定の充電周期（例えば、充電４５００回）以内において電池の容量を一定のレベル以上に維持することもできる。
【0043】
図４は、本願による電池モジュールの中のサブモジュールの１つの実施例の分解模式図である。図４に示すように、サブモジュール４００は、１つのユニットＢを含んでも良い。幾つかの実施例においては、サブモジュール４００は、複数のユニットＢを含んでも良い。幾つかの実施例においては、サブモジュール４００は、周期的に配列する複数のユニットＢを含んでも良い。サブモジュール４００においては、１つのユニットＢは、１つのコア１、１つのコア１′、１つのコアブラケット３及び１つの緩衝材２を含んでも良い。上述したように、コアブラケット３内は、枠構造であっても良く、コア１、１′は、それぞれコアブラケット３の枠内に取り付けられている。コア１′は、コア１の１つの側に位置し、両者が積層されており、緩衝材２は、コア１のもう１つの側に位置することで隣り合う（即ち、もう１つのユニットＢの）コア１′、１から隔てる。このような方式により構成された電池モジュールは、ユニットＡにより構成された電池モジュールと違い、含まれる複数のコア１の中のそれぞれの２つの隣り合うコア１の間に緩衝材２が設置されている（即ち、「緩衝材／コア／コア／緩衝材／コア／コア／緩衝材……コア／コア／緩衝材」の構造を形成する）。
【0044】
ユニットＢにおいては、緩衝材２のサイズは、コア１のサイズにより決められても良い。コア１のサイズは、厚さを含んでも良い。コア１のサイズは、長さを含んでも良い。コア１のサイズは、幅を含んでも良い。緩衝材２のサイズは、厚さを含んでも良い。緩衝材２のサイズは、長さを含んでも良い。緩衝材２のサイズは、幅を含んでも良い。電池モジュールにとっては、緩衝材２のサイズとコア１のサイズの比は、非常に重要である。例えば、コア１に比べ、緩衝材２が薄すぎると、コア１に緩衝を有効的に提供することができなくなる可能性がある。なぜならば、緩衝材２の変形は、非常に限りがあるので、コア１が膨張するための十分な空間を提供することができないからである。例えば、コア１に比べ、緩衝材２が厚すぎると、コア１の空間を無駄に占用してしまうので、電池モジュール全体の容量、効果が下がり、電池モジュール全体の体積が大きくなってしまう。
【0045】
ユニットＢにおいては、緩衝材２の厚さＴ１は、コア１の厚さＴ０と関連しても良い。ユニットＢにおいては、緩衝材２の厚さＴ１は、コア１の厚さＴ０により決められても良い。ユニットＢにおいては、緩衝材２の厚さは、コア１の厚さの０．２４倍～０．３６倍（即ち、０．２４Ｔ０≦Ｔ１≦０．３６Ｔ０）であることが好ましい。緩衝材２の厚さは、コア１の厚さの０．２８倍～０．３２倍（即ち、０．２８Ｔ０≦Ｔ１≦０．３２Ｔ０）であることがより好ましい。ユニットＢにおいては、緩衝材２の厚さは、コア１の厚さの約０．３倍であることが最も好ましい。
【0046】
ユニットＢにおける、緩衝材２の長さ、幅とコア１の長さ、幅の関係は、ユニットＡにおける、緩衝材２の長さ、幅とコア１の長さ、幅の関係と同じであり、上述した内容を参照してここで繰り返して説明しない。
【0047】
ユニットＡに類似するように、最も良い厚さの比（即ち、緩衝材２の厚さは、コア１の厚さの０．３倍）の緩衝材２を用いることで、優れた技術効果を齎すことができる。即ち、コア１、１′に緩衝を有効的に提供するだけではなく、コア１、１′の空間を不合理に占用することをせず、電池モジュール全体の容量を高めるのに有利である。ユニットＢにおいては、緩衝材２の適切な長さにマッチングする場合、例えば、緩衝材２の長さは、コア１、１′の長さの約０．９５倍であっても良いが、これに限らず、これにより、電池モジュールは、一定の充電周期（例えば、充電４５００回）以内において電池の容量を一定のレベル以上に維持することもできる。ユニットＢにおいては、緩衝材２の適切な幅にマッチングする場合、例えば、緩衝材２の幅は、コア１の幅の約０．９５倍であっても良いが、これに限らず、これにより、電池モジュールは、一定の充電周期（例えば、充電４５００回）以内において電池の容量を一定のレベル以上に維持することもできる。
【0048】
１つの置換実施例としては、同じ電池モジュールにおいては、複数のユニットＡ及びＢを同時に含んでも良い。具体的には、図５を参照し、図５は、図３及び図４に類似するように、本願による電池モジュールのサブモジュール５００の１つの実施例の分解模式図である。図５に示すように、ユニットＡ及びユニットＢは、周期的に配列する。ユニットＡは、１つのコア１、１つの緩衝材２及び１つのコアブラケット３を含む。コア１は、コアブラケット３内に取り付けられており、緩衝材２は、コア１の１つの側に位置するので、コア１とユニットＢにおけるコア１、１′を隔てる。このような配列方式により、緩衝材２の両側には、異なる数のコア（図において、左側には、２つのコア（ユニットＢの中の２つのコア）を有し、右側には、１つのコア（ユニットＡの中のコアを有する）を有するので、「コア／コア／緩衝材／コア／緩衝材／コア／コア……／緩衝材」の構造を形成する。
【0049】
このような実施形態においては、緩衝材２の厚さＴ１は、相変わらずコア１、１′の厚さＴ０と関連する。具体的には、緩衝材２のコアの数が比較的多い１つの側のコアの数に基づいて緩衝材２の厚さを決める。仮に、コアの数が比較的多い１つの側のコアの数は、Ｎとすれば、緩衝材２の厚さは、コア１の厚さのＮ＊（０．１２～０．１８）倍であることが比較的好ましい。緩衝材２の厚さは、コア１の厚さのＮ＊（０．１４～０．１６）倍であることがより好ましい。例えば、図５の実施例においては、Ｎ＝２である。よって、緩衝材２の厚さは、コア１の厚さの０．２４～０．３６倍であることが比較的好ましい。緩衝材２の厚さは、コア１の厚さの０．２８～０．３２倍であることがより好ましい。緩衝材２の厚さは、コア１の厚さの約０．３倍であることが最も好ましい。
【0050】
上述した各実施例においては、第一の端板４１、第二の端板４２と隣り合うコアブラケット３の間に設置されている間層２′のサイズは、緩衝材２のサイズを参考してデザインすることができる。例えば、間層２′の厚さは、コア１の厚さのＮ＊（０．１４～０．１６）倍であり、なお、Ｎは、隣り合うコア１の数である。間層２′の厚さは、コア１の厚さのＮ＊０．１５倍であることが最も好ましい。間層２′の長さ及び幅は、それぞれコア１の長さ及び幅の０．９～１．０５倍であり、間層２′の長さ及び幅は、それぞれコア１の長さ及び幅の０．９５倍であることが最も好ましい。
【0051】
図６に示すように、本願による電池モジュールにおいては、緩衝材２の厚さ、長さ及び幅は、前記コア１の厚さ、長さ又は幅の中の対応する１つと関連するので、緩衝材２は、０％～８５％のひずみ区間範囲内に変形する際に、（例えば、隣り合うコア１に対して）０～１Ｍｐａの作用力を提供し、１０％～７０％のひずみ区間範囲内に変形する際に、（例えば、隣り合うコア１に対して）０～０．５Ｍｐａの作用力を提供し、７０％～８０％のひずみ区間範囲内に変形する際に、（例えば、隣り合うコア１に対して）０．５～０．８Ｍｐａの作用力を提供する。このような作用力の範囲は、電池モジュールの容量を保ち、電池モジュールの使用寿命を延ばすことに非常に寄与することができる。
【0052】
本願の上述した実施例による優れた技術効果をより分かりやすく説明するために、以下、図面７Ａ～７Ｃ、８Ａ～８Ｃを参照しながら、好ましい実施例及び比較実施例の実験データの表を提供する。なお、Ｔ０、Ｌ０及びＷ０は、それぞれコアの厚さ、長さ及び幅を表している。
【0053】
【表1】
【0054】
比較実施例１としては、他の実験条件が変わらない場合、緩衝材２の厚さをコア１の厚さの０．１倍に調整すれば、容量保持率は、図７Ｂに示す実験結果を得ることができる。図に示すように、電池モジュールに対して４５００回充電する際に、その容量保持率が依然として６６．６２％に達することができ、上述した表に示されている。
【0055】
比較実施例２としては、他の実験条件が変わらない場合、緩衝材２の長さ及び幅をそれぞれコアの長さ及び幅の０．８倍に調整すれば、容量保持率は、図７Ｃに示す実験結果を得ることができる。図に示すように、電池モジュールに対して４５００回充電する際に、その容量保持率が６３．８６％である。
【0056】
上述の通り、図７Ａ～７Ｃを比較して分かるように、ユニットＡのような電池モジュールの構造にとっては、緩衝材２は、厚さがコアの厚さの０．１５倍であり、長さ及び幅がそれぞれコアの０．９５倍である場合、電池モジュールは、最も高い容量保持率に達することができる。
【0057】
図８Ａ～８Ｃは、異なる実験条件での圧力のテストレベルを表している。上述した図７Ａの実施例と同じ実験条件に基づくものであり、即ち、電池モジュールは、前記ユニットＡにより構成された小さいモジュールを用いる。つまり、隣り合うコアの間には、１つの緩衝材が介在し、緩衝材／コア／緩衝材／コア／緩衝材……コア／緩衝材のような積み上げ方式が用いられ、バンディングテープ／端板固定モジュールが使用される。緩衝材２は、厚さがコア１の厚さの０．１５倍であり、長さ及び幅がそれぞれコアの０．９５倍であり、緩衝材２は、材質が発泡ポリプロピレンであり、密度が３５～４０ｋｇ／ｍ３であり、硬度が５５～６５度（ＨＣ）であり、孔径が１０～８０ｕｍの範囲内に分布し、３０～５０ｕｍの区間に集中分布している。この時、図８Ａから分かるように、圧力及び充電回数は、ほぼ線形関係を呈し、圧力は、充電回数の増加に伴って大きくなる。電池モジュールが４５００回充電される際に、その圧力は、２８６ＫＧ／Ｆに達し、上述した表に示されている。
【0058】
比較実施例１としては、他の実験条件が変わらない場合、緩衝材２の厚さをコア１の厚さの０．１倍に調整すれば、その圧力と充電回数の関係は、図８Ｂに示されている。図に示すように、約３４００回までは、圧力及び充電回数は、線形関係を呈し、圧力は、充電回数の増加に伴って段段と大きくなる。３５００回を超えると、圧力が迅速に増える。電池モジュールが４５００回充電される際、その圧力が１５４５ＫＧ／Ｆであり、上述した表に示されている。
【0059】
比較実施例２としては、他の実験条件が変わらない場合、緩衝材２の長さ及び幅をそれぞれコア１の長さ及び幅の０．８倍に調整すれば、その圧力と充電回数の関係は、図８Ｃに示されている実験結果を得る。当該図の曲線は、図８Ａに類似しているが、圧力値は、同じ充電回数における、図８Ａに示されている圧力値より低い。例えば、電池モジュールが４５００回充電される際に、その圧力値は、２３２ＫＧ／Ｆである。
【0060】
上述の通り、図８Ａ～８Ｃを比較して分かるように、ユニットＡのような電池モジュールの構造にとっては、緩衝材２は、厚さがコアの厚さの０．１５倍であり、長さ及び幅がそれぞれコアの０．９５倍である場合、電池モジュールが４５００回充電される際に、その圧力は、最も良い値が保てる。
【0061】
より具体的には、図８Ｂに示されている実施例においては、緩衝材（発泡プラスチック）は、厚さが比較的小さく、サイクル回数が比較的多い時、提供できる緩衝の空間がとても小さいので、コアの膨張が非常に大きく、電池の寿命が短縮されることを招いてしまう。図８Ｃに示されている実施例においては、緩衝材は、面積が小さく、コアの面積を十分に覆うことができず、提供できる緩衝の空間がとても小さいので、コアの膨張が非常に大きく、電池の寿命が短縮されることも招いてしまう。
【0062】
記載しやすくするために、「下」、「下方」、「下部」、「上」、「上方」、「上部」、「左側」、「右側」等のような、本願に用いられている空間の相対的な用語は、図において説明された１つの部材又は特徴と他の１つの部材又は特徴の関係を表現する。図において説明された指向を除き、空間の相対的な用語は、使用又は操作における装置の異なる指向をカバーすることを意味する。デバイスは、他の方式で方向を定めることができ（９０度回転する又は他の一定の方向に向く）、本願に用いられる空間の相対的な用語は、同じく相応的に解釈することができる。１つのアセンブリは、もう１つのアセンブリに「連結されている」、又は、「カップリングされている」と称される場合、前記もう１つのアセンブリに直接に連結され、又は、カップリングされても良く、又は、間に中間アセンブリが存在しても良いことが理解されたい。
【0063】
本願においては、用語「約」は、通常、所定値又は範囲の±１０％、±５％、±１％又は±０．５％内にあることを意味する。範囲は、本願において１つのエンドポイントからもう１つのエンドポイントまでの間を表しても良く、又は、２つのエンドポイントの間を表しても良い。別に指定した場合を除き、本願において開示された全ての範囲は、エンドポイントを含む。
【0064】
上述した文章においては、本願の若干の実施例及び細かい面の特徴を纏めた。当業者は、本願の精神及び範囲から逸脱しない限り、様々な変化、置換及び変更を行うことができるが、これらの全ての等価構造は、何れも本願の保護範囲に属する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
