特許 7380629 組電池

(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】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】組電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/59 20210101AFI20231108BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20231108BHJP

   H01M 50/178 20210101ALI20231108BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20231108BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20231108BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20231108BHJP

   H01M 50/224 20210101ALI20231108BHJP

   H01M 50/50 20210101ALI20231108BHJP

   H01M 50/505 20210101ALI20231108BHJP

   H01M 50/588 20210101ALI20231108BHJP

   H01M 50/593 20210101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

H01M50/59

H01M50/105

H01M50/178

H01M50/184 C

H01M50/204 101

H01M50/204 401H

H01M50/211

H01M50/224

H01M50/50 101

H01M50/505

H01M50/588

H01M50/593

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021060587

(22)【出願日】2021-03-31

(65)【公開番号】P2022156746

(43)【公開日】2022-10-14

【審査請求日】2022-08-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 真史

【審査官】山下 裕久

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０５１１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６８４２０９７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特表２０１８－５１０４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９３２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５０２２３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－２９８

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５９８

Ｈ０１Ｍ ５０／１０－１９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電装置と、
前記蓄電装置を冷却する冷却装置と、を備え、
前記蓄電装置は、
一方向に積層された複数の蓄電セルと、
金属からなり、前記複数の蓄電セルを収容するケースと、
絶縁性及び熱伝導性を有する材料からなり、前記ケース内に充填された充填部と、
前記一方向に互いに隣接する前記蓄電セル同士を接続する第１バスバーと、
前記ケース外に設けられた外部端子と、
前記一方向における最も外側に配置された前記蓄電セルと前記外部端子とを接続する第２バスバーと、
前記ケースのうち前記一方向に前記複数の蓄電セルと対向する部位の内側面及び外側面を被覆する絶縁シートと、を備え、
前記各蓄電セルは、
複数の電極体と、
前記複数の電極体に接続された集電板と、
前記複数の電極体と前記集電板の一部とを被覆するラミネートフィルムと、
前記ラミネートフィルムを前記集電板に接着するための接着部材と、
前記ラミネートフィルム内に充填された電解液と、を有し、
前記集電板は、前記ラミネートフィルムから突出する突出部を有し、
前記接着部材は、前記突出部の一部を被覆する一部被覆部を有し、
前記第１バスバーは、前記突出部のうち前記一部被覆部により被覆された部位以外の部位に接続されており、
前記ケースは、前記第１バスバーと対向する対向壁を有し、
前記冷却装置は、前記対向壁の外側面に接しており、
前記充填部は、前記突出部のうち前記一部被覆部により被覆された部位以外の部位の全域と、前記第１バスバーの全域と、前記第２バスバーの全域と、を被覆し、かつ、前記対向壁の内側面に接触している、組電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の蓄電セルを備える蓄電装置が知られている。例えば、特開２０１３－２２９２６６号公報には、一方向に積層された複数の電池と、複数の電池を包囲する筐体と、を備える電池モジュールが開示されている。各電池は、ラミネートフィルムを外装とした長方形状のラミネート型電池である。各電池の短辺となる両端部の中央からそれぞれ薄い金属板からなる電極タブが帯状に導出されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－２２９２６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２０１３－２２９２６６号公報に記載される電池モジュールでは、ラミネートフィルムから電解液が漏出した場合、各電池間が短絡する場合がある。

【0005】

本開示の目的は、ラミネートフィルムから電解液が漏出した場合における短絡の発生を抑制可能な蓄電装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一局面に従った電池モジュールは、複数の二次電池と、前記複数の二次電池を収容するケースと、絶縁性を有する材料からなり、前記複数の二次電池の各二次電池の一部を被覆する被覆部と、を備え、前記各二次電池は、複数の電極体と、前記複数の電極体のそれぞれに接続された集電板と、前記複数の電極体と前記集電板の一部とを被覆するラミネートフィルムと、前記ラミネートフィルム内に充填された電解液と、を有し、前記集電板は、前記ラミネートフィルムから突出する突出部を有し、前記被覆部は、前記突出部を被覆する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、ラミネートフィルムから電解液が漏出した場合における短絡の発生を抑制可能な蓄電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態の蓄電装置を含む組電池の構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】図１におけるＩＩ－ＩＩ線での断面図である。

【図3】蓄電モジュールの構成を概略的に示す分解斜視である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

【0010】

図１は、本開示の一実施形態の蓄電装置を含む組電池の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ線での断面図である。この組電池１は、例えば、電気自動車等の電動車に搭載される。

【0011】

図１及び図２に示されるように、組電池１は、蓄電装置１０と、冷却装置２０と、を備えている。冷却装置２０は、蓄電装置１０を冷却する装置である。冷却装置２０は、蓄電装置１０の側部に接するように配置されている。図１に示されるように、冷却装置２０は、その内部を冷却媒体（水等）Ｃが流れるように構成されている。なお、図１では、冷却装置２０の一部が破断された状態が示されている。

【0012】

図１に示されるように、蓄電装置１０は、一対の外部端子１１，１２を有している。一方の外部端子１１は、正極端子であり、他方の外部端子１２は、負極端子である。図２に示されるように、蓄電装置１０は、蓄電モジュール１００と、ケース２００と、絶縁シート３００と、充填部４００と、を備えている。

【0013】

図３は、蓄電モジュールの構成を概略的に示す分解斜視である。図２及び図３に示されるように、蓄電モジュール１００は、少なくとも一つの蓄電セル１０１を含んでいる。本実施形態では、蓄電モジュール１００は、複数の蓄電セル１０１を有している。複数の蓄電セル１０１は、一方向（図１における上下方向）に積層されている。なお、図２及び図３には、３つの蓄電セル１０１が示されているが、蓄電セル１０１の数は、特に限定されない。蓄電セル１０１として、例えば、リチウムイオン電池が挙げられる。

【0014】

蓄電セル１０１は、いわゆるラミネート型セルである。すなわち、蓄電セル１０１は、複数の電極体１１０と、集電板１２０と、ラミネートフィルム１３０と、接着部材１４０と、電解液（図示略）と、を有している。

【0015】

複数の電極体１１０は、一方向に積層されている。複数の電極体１１０は、正極シートと負極シートとを含む。正極シート及び負極シート間には、セパレータが配置されている。各電極体１１０の端部は、集電板１２０に電気的に接続されている。

【0016】

ラミネートフィルム１３０は、複数の電極体１１０及び集電板１２０の一部を被覆している。ラミネートフィルム１３０内には、電解液（図示略）が充填されている。

【0017】

図２及び図３に示されるように、集電板１２０は、ラミネートフィルム１３０から突出する突出部１２２を有している。各突出部１２２は、複数の蓄電セル１０１が電気的に直列に接続されるようにバスバー１０２によって接続されている。

【0018】

図３に示されるように、一方向における一方側の端部に配置された蓄電セル１０１の突出部１２２には、外部端子１１を有するバスバー１３が接続されており、一方向における他方側の端部に配置された蓄電セル１０１の突出部１２２には、外部端子１２を有するバスバー１４が接続されている。

【0019】

接着部材１４０は、ラミネートフィルム１３０を集電板１２０に接着する部材である。接着部材１４０は、絶縁性を有する材料（樹脂等）からなる。接着部材１４０は、ラミネートフィルム１３０から突出する形状を有している。つまり、接着部材１４０は、突出部１２２の一部を被覆する一部被覆部１４２（図２及び図３を参照）を有している。

【0020】

ケース２００は、蓄電モジュール１００を収容している。ケース２００は、金属（アルミニウム等）からなる。図１に示されるように、ケース２００は、ケース本体２１０と、閉塞板２２０と、を有している。

【0021】

ケース本体２１０は、少なくとも一方向に開口している。本実施形態では、ケース本体２１０は、各蓄電セル１０１の積層方向と直交する方向に延びる中心軸を有する四角筒状に形成されている。ケース本体２１０には、注入口ｈ（図２を参照）が設けられている。

【0022】

閉塞板２２０は、ケース本体２１０の開口を塞ぐようにケース本体２１０に溶接されている。閉塞板２２０は、平板状に形成されている。

【0023】

冷却装置２０は、ケース本体２１０の外側面に接するように設けられている。換言すれば、冷却装置２０は、各蓄電セル１０１の積層方向と直交する方向にケース２００に接するように設けられている。

【0024】

絶縁シート３００は、ケース本体２１０の内面及び閉塞板２２０の内面を被覆している。図２に示されるように、絶縁シート３００は、ケース本体２１０の上面及び下面を被覆していてもよい。

【0025】

充填部４００は、絶縁性を有する材料からなる。充填部４００は、熱伝導性を有する材料からなることが好ましい。充填部４００は、ケース２００の注入口ｈを通じてケース２００内に前記材料（本実施形態ではポッティング材）を注入することにより形成される。

【0026】

図２に示されるように、充填部４００は、突出部１２２の先端を被覆する先端被覆部４１０を有している。先端被覆部４１０は、接着部材１４０の一部被覆部１４２とともに、突出部１２２の全域を被覆している。すなわち、一部被覆部１４２及び先端被覆部４１０は、突出部１２２を被覆する被覆部１５（図２を参照）を構成している。なお、充填部４００は、一部被覆部１４２を被覆していてもよい。

【0027】

充填部４００は、バスバー１０２，１３，１４の全域を被覆していることが好ましい。充填部４００は、ケース本体２１０の内面に設けられた絶縁シート３００と、閉塞板２２０の内面に設けられた絶縁シート３００と、に接していることが好ましい。このようにすれば、ケース２００に対する蓄電モジュール１００の相対変位が抑制される。

【0028】

図２に示されるように、蓄電装置１０は、制限ユニット５００をさらに備えていてもよい。制限ユニット５００は、蓄電モジュール１００とケース本体２１０との間に配置されている。なお、制限ユニット５００は、互いに隣接する一対の蓄電セル１０１間に配置されてもよい。

【0029】

制限ユニット５００は、各蓄電セル１０１の積層方向におけるケース２００に対する蓄電モジュール１００の相対変位を制限する。制限ユニット５００は、例えば、ダイラタンシー性を有する材料からなる。すなわち、各蓄電セル１０１の膨張時等、ケース２００に対して各蓄電セル１０１が小さな速度で前記積層方向に相対変位するときには、制限ユニット５００は、弾性変形することによって各蓄電セル１０１の膨張を吸収する。一方、蓄電装置１０の振動時等、ケース２００に対して各蓄電セル１０１が比較的大きな速度で前記積層方向に相対変位するときには、制限ユニット５００は、相対的に大きな弾性率を示すことによってケース２００に対する各蓄電セル１０１の相対変位を規制する。これにより、蓄電装置１０の振動時における蓄電モジュール１００の共振が抑制される。

【0030】

以上のように、本実施形態の蓄電装置１０では、集電板１２０のうちラミネートフィルム１３０から突出する突出部１２２が被覆部１５により被覆されているため、電解液がラミネートフィルム１３０から漏出した場合においても、各蓄電セル１０１間が短絡することが抑制される。

【0031】

また、本実施形態では、前記積層方向と直交する方向におけるケース２００の側部から、熱伝導性を有する材料からなる充填部４００を介して冷却装置２０によって集電板１２０及びバスバー１０２が冷却される。集電板１２０及びバスバー１０２は金属からなるため、蓄電モジュール１００が有効に冷却される。

【0032】

なお、上記実施形態では、一部被覆部１４２及び先端被覆部４１０が被覆部１５を構成する例が示されたが、被覆部１５の構成は、これに限られない。例えば、接着部材１４０がラミネートフィルム１３０から突出しておらず、充填部４００が突出部１２２の全域を被覆していてもよい。この場合、充填部４００の一部が被覆部１５を構成する。また、この場合において、充填部４００は、ラミネートフィルム１３０の端部を被覆していてもよい。

【0033】

上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0034】

上記実施形態における蓄電装置は、複数の蓄電セルと、前記複数の蓄電セルを収容するケースと、絶縁性を有する材料からなり、前記複数の蓄電セルの各蓄電セルの一部を被覆する被覆部と、を備え、前記各蓄電セルは、複数の電極体と、前記複数の電極体に接続された集電板と、前記複数の電極体と前記集電板の一部とを被覆するラミネートフィルムと、前記ラミネートフィルム内に充填された電解液と、を有し、前記集電板は、前記ラミネートフィルムから突出する突出部を有し、前記被覆部は、前記突出部を被覆する。

【0035】

この蓄電装置では、集電板のうちラミネートフィルムから突出する突出部が被覆部により被覆されているため、電解液がラミネートフィルムから漏出した場合においても、各蓄電セル間が短絡することが抑制される。

【0036】

また、前記ケースの内面を被覆する絶縁シートをさらに備えることが好ましい。

【0037】

このようにすれば、ラミネートフィルムから電解液が漏出した場合においても、その電解液を介してケースと蓄電セルとが導通することが抑制される。

【0038】

また、絶縁性を有する材料からなり、前記ケース内に充填された充填部をさらに備え、前記各蓄電セルは、前記ラミネートフィルムを前記集電板に接着するための接着部材をさらに有し、前記接着部材は、前記突出部の一部を被覆する一部被覆部を有し、前記充填部は、前記突出部の先端を被覆する先端被覆部を有し、前記一部被覆部及び前記先端被覆部は、前記被覆部を構成していることが好ましい。

【0039】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0040】

１ 組電池、１０ 蓄電装置、１１ 外部端子、１２ 外部端子、１５ 被覆部、２０ 冷却装置、１００ 蓄電モジュール、１０１ 蓄電セル、１０２ バスバー、１１０ 電極体、１２０ 集電板、１２２ 突出部、１３０ ラミネートフィルム、１４０ 接着部材、１４２ 一部被覆部、２００ ケース、２１０ ケース本体、２２０ 閉塞板、３００ 絶縁シート、４００ 充填部、４１０ 先端被覆部、５００ 制限ユニット、Ｃ 冷却媒体、ｈ 注入口。

【図1】

【図2】

【図3】