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JP6948564B2 - Battery module - Google Patents
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JP6948564B2 - Battery module - Google Patents

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Description

本発明は、電池モジュールに関する。 The present invention relates to a battery module.

近年、リチウムイオン二次電池等の二次電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)等の車両駆動用電源などに好適に用いられている。 In recent years, secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries have been used as portable power sources for personal computers, mobile terminals, etc., and vehicle drive power sources for electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HV), plug-in hybrid vehicles (PHV), etc. It is preferably used in.

車両駆動用電源用途においては高出力化のために、二次電池は一般的に、電池セル(単電池)を複数接続して成る電池モジュールの形態として用いられる。電池モジュールでは、車両走行時の振動、衝撃等による電池セルの位置ずれの防止や、電池特性、電池寿命等を確保するために、電池セル内の電極面に対して垂直方向に拘束荷重を印加する必要がある。そのため、電池モジュールの一般的な構成は、複数の電池セルを積層した積層体と、当該積層体の積層方向の両端部に配置された一対のエンドプレートと、当該一対のエンドプレート間に拘束荷重を印加する拘束部材とを備える。 In a vehicle drive power supply application, a secondary battery is generally used in the form of a battery module in which a plurality of battery cells (cells) are connected in order to increase the output. In the battery module, a restraint load is applied in the direction perpendicular to the electrode surface in the battery cell in order to prevent the position shift of the battery cell due to vibration, impact, etc. when the vehicle is running, and to secure the battery characteristics, battery life, etc. There is a need to. Therefore, a general configuration of a battery module is a laminated body in which a plurality of battery cells are laminated, a pair of end plates arranged at both ends in the stacking direction of the laminated body, and a restraining load between the pair of end plates. It is provided with a restraint member to which the above is applied.

拘束部材としては、拘束バンドを用いた構成と、拘束荷重保持部材、およびボルトまたはナットを用いた構成とがよく知られている。具体的に例えば、特許文献1には、電池セルの積層体をエンドプレートで挟み込み、合成樹脂製のテープ状のバンドにより拘束荷重を印加する構成が開示されている。特許文献2には、電池セルの積層体を、貫通孔を有するエンドプレートで挟み込み、拘束荷重保持部材としての拘束ロッドを当該積層体の両側部に配置し、ナットまたはボルトでエンドプレートを締め付けることにより拘束荷重を印加する構成が開示されている。 As the restraint member, a structure using a restraint band, a structure using a restraint load holding member, and a structure using a bolt or a nut are well known. Specifically, for example, Patent Document 1 discloses a configuration in which a laminated body of battery cells is sandwiched between end plates and a restraining load is applied by a tape-shaped band made of synthetic resin. In Patent Document 2, a laminated body of battery cells is sandwiched between end plates having through holes, restraining rods as restraining load holding members are arranged on both sides of the laminated body, and the end plates are tightened with nuts or bolts. Discloses a configuration in which a restraining load is applied.

特開平06−036794号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-036794 特許第5481796号公報Japanese Patent No. 5481796

二次電池は、充電状態の変化等によって膨張および収縮することが知られている。そのため、電池モジュールとして使用した場合、使用環境によって電池セルが膨張および収縮すると、電池セルの寸法と拘束荷重の反力が変化し、それに応じて電池モジュールの拘束部材の寸法や拘束荷重が変化する。そのため、拘束部材は、電池セルが最小に収縮したときに必要な最低拘束荷重を確保した上で、最大に膨張したときに発生する拘束荷重の反力が、拘束部材の許容応力を超えないように設計される必要がある。
一方で、近年、固体電解質を用いた全固体電池が開発されている。全固体電池では、従来の電解液を用いた二次電池よりも高い拘束荷重が必要となる。そのため、特許文献1に記載されているような合成樹脂製のテープ状のバンドを拘束部材に用いる構成では、高い拘束荷重に耐えるために拘束部材の厚み等を増加させる必要がある。その結果、電池モジュールの体積の増加を招く。
また、特許文献2に記載されているような、拘束荷重保持部材とナットまたはボルトとを拘束部材に用いる構成では、高い拘束荷重に耐えるために高張力鋼などの破壊応力(引張応力)の高い金属材料が拘束部材に用いられる。しかしながら、破壊応力の高い金属材料では、一般的に、破壊応力と共に弾性率も高くなる。拘束部材の弾性率が高い金属製である場合には、電池セルが膨張した際に、拘束部材に柔軟性がないために、拘束部材が電池セルの膨張に追従することができずに発生する応力が高くなる。そのため、電池セル膨張時には、最大拘束荷重が非常に高くなる。この高い拘束荷重に耐える拘束部材を設計する場合、拘束部材の寸法を大きくする必要があり、その結果、電池モジュールの体積の増加を招く。
It is known that a secondary battery expands and contracts due to a change in the state of charge or the like. Therefore, when used as a battery module, when the battery cell expands and contracts depending on the usage environment, the dimensions of the battery cell and the reaction force of the restraint load change, and the dimensions and the restraint load of the restraint member of the battery module change accordingly. .. Therefore, the restraint member secures the minimum restraint load required when the battery cell contracts to the minimum, and the reaction force of the restraint load generated when the battery cell expands to the maximum does not exceed the allowable stress of the restraint member. Need to be designed for.
On the other hand, in recent years, all-solid-state batteries using solid electrolytes have been developed. An all-solid-state battery requires a higher restraining load than a conventional secondary battery using an electrolytic solution. Therefore, in a configuration in which a tape-shaped band made of synthetic resin as described in Patent Document 1 is used for the restraint member, it is necessary to increase the thickness of the restraint member or the like in order to withstand a high restraint load. As a result, the volume of the battery module is increased.
Further, in the configuration in which the restraint load holding member and the nut or bolt are used as the restraint member as described in Patent Document 2, the fracture stress (tensile stress) of high-tensile steel or the like is high in order to withstand the high restraint load. A metal material is used for the restraint member. However, in a metal material having a high fracture stress, the elastic modulus generally increases with the fracture stress. When the restraint member is made of metal having a high elastic modulus, when the battery cell expands, the restraint member cannot follow the expansion of the battery cell because the restraint member is inflexible. The stress increases. Therefore, when the battery cell is expanded, the maximum restraint load becomes very high. When designing a restraint member that can withstand this high restraint load, it is necessary to increase the dimensions of the restraint member, resulting in an increase in the volume of the battery module.

そこで、本発明は、拘束部材の体積が小さくても十分な拘束荷重を印加可能な電池モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a battery module capable of applying a sufficient restraint load even if the volume of the restraint member is small.

ここに開示される電池モジュールは、複数の電池セルを積層した積層体と、前記積層体の積層方向の両端部に配置された一対のエンドプレートと、前記一対のエンドプレート間に拘束荷重を印加する拘束部材と、を備える。前記拘束部材は、弾性率が2GPa以上であり、かつ弾性変形領域におけるひずみ量が3%以上である樹脂材料を含む。 In the battery module disclosed herein, a restraining load is applied between a laminated body in which a plurality of battery cells are laminated, a pair of end plates arranged at both ends in the stacking direction of the laminated body, and the pair of end plates. It is provided with a restraining member. The restraining member includes a resin material having an elastic modulus of 2 GPa or more and a strain amount of 3% or more in the elastic deformation region.

このような構成によれば、弾性率が2GPa以上であり、かつ弾性変形領域におけるひずみ量が3%以上である樹脂材料の拘束部材を用いることにより、電池セルが収縮した状態でも十分な拘束荷重を印加することができ、かつ、電池セルが膨張した状態での拘束荷重(最大拘束荷重)を小さくすることができる。そのため、最大拘束荷重が高くなることに伴う必要な体積の増加の問題を回避することができる。したがって、このような構成によれば、拘束部材の体積が小さくても十分な拘束荷重を印加可能な電池モジュールを提供することができる。 According to such a configuration, by using a resin material restraining member having an elastic modulus of 2 GPa or more and a strain amount of 3% or more in the elastic deformation region, a sufficient restraining load is obtained even when the battery cell is contracted. Can be applied, and the restraint load (maximum restraint load) in the expanded state of the battery cell can be reduced. Therefore, it is possible to avoid the problem of the required increase in volume due to the increase in the maximum restraint load. Therefore, according to such a configuration, it is possible to provide a battery module capable of applying a sufficient restraint load even if the volume of the restraint member is small.

本発明の一実施形態に係る電池モジュールの構造を示す模式図(上面図)である。It is a schematic diagram (top view) which shows the structure of the battery module which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電池モジュールのエンドプレートおよび拘束部材の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the end plate and the restraint member of the battery module which concerns on one Embodiment of this invention. 低充電状態の電池セル、高充電状態の電池セル、検討した本発明の一実施形態に係る電池モジュールの例、従来技術の電池モジュールの例について、エンドプレート間距離と拘束荷重との関係を示すグラフである。The relationship between the distance between end plates and the restraint load is shown for a battery cell in a low charge state, a battery cell in a high charge state, an example of a battery module according to an embodiment of the present invention examined, and an example of a battery module of the prior art. It is a graph. 検討した従来技術の例の電池モジュールの構造を示す模式図(上面図)である。It is a schematic diagram (top view) which shows the structure of the battery module of the example of the prior art examined. (A)〜(D)は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールの作製手順の一例を模式的に示す図(上面図)である。(A) to (D) are diagrams (top view) schematically showing an example of a procedure for manufacturing a battery module according to an embodiment of the present invention.

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄(例えば、本発明を特徴付けない電池セルおよび電池モジュールの一般的な構成および製造プロセス)は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係(長さ、幅、厚さ等)は実際の寸法関係を反映するものではない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that matters other than those specifically mentioned in the present specification and necessary for carrying out the present invention (for example, general configurations and manufacturing processes of battery cells and battery modules that do not characterize the present invention) are included. , Can be grasped as a design matter of a person skilled in the art based on the prior art in the field. The present invention can be carried out based on the contents disclosed in the present specification and common general technical knowledge in the art. Further, in the following drawings, members / parts having the same action are described with the same reference numerals. Further, the dimensional relations (length, width, thickness, etc.) in each drawing do not reflect the actual dimensional relations.

図1は、本実施形態に係る電池モジュール100の構造を示す模式図であり、電池モジュール100を上から見た図(上面図)である。図2は、本実施形態に係る電池モジュール100のエンドプレート30および拘束部材40の一例を示す斜視図である。図2では、積層体20の記載を省略している。 FIG. 1 is a schematic view showing the structure of the battery module 100 according to the present embodiment, and is a top view (top view) of the battery module 100. FIG. 2 is a perspective view showing an example of the end plate 30 and the restraint member 40 of the battery module 100 according to the present embodiment. In FIG. 2, the description of the laminated body 20 is omitted.

本実施形態に係る電池モジュール100は、図1に示すように、複数の電池セル10を積層した積層体20と、積層体20の積層方向の両端部に配置された一対のエンドプレート30と、一対のエンドプレート30間に拘束荷重を印加する拘束部材40と、を備える。 As shown in FIG. 1, the battery module 100 according to the present embodiment includes a laminated body 20 in which a plurality of battery cells 10 are laminated, and a pair of end plates 30 arranged at both ends of the laminated body 20 in the stacking direction. A restraint member 40 for applying a restraint load between the pair of end plates 30 is provided.

積層体20は、図1の矢印Lの方向を積層方向として、複数の電池セル10が積層されることにより構成されている。複数の電池セル10は、直列または並列に電気的に接続されている。複数の電池セル10の間に、電池セル10以外の部材(例えば、冷却板等)が介在していてもよい。
積層体20に用いられる電池セル10は、好適には全固体電池であり、より好適には全固体リチウム二次電池である。全固体電池は、典型的には、正極、負極、および固体電解質を備える。電池セル10が全固体電池であった場合、正極、負極、および固体電解質の積層方向は、電池セル10の積層方向Lと同じである。電池セルは、非水電解液二次電池であってもよい。非水電解液二次電池は、正極、負極、セパレータ、非水電解液を備える。電池セル10が非水電解液二次電池であった場合、正極、負極、およびセパレータの積層方向は、電池セル10の積層方向Lと同じである。よって、電池セル10内の電極面に対して垂直方向に拘束荷重が印加される。
なお、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイス一般をいい、いわゆる蓄電池ならびに電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を包含する用語である。
The laminated body 20 is configured by laminating a plurality of battery cells 10 with the direction of the arrow L in FIG. 1 as the laminating direction. The plurality of battery cells 10 are electrically connected in series or in parallel. A member other than the battery cell 10 (for example, a cooling plate or the like) may be interposed between the plurality of battery cells 10.
The battery cell 10 used in the laminate 20 is preferably an all-solid-state battery, and more preferably an all-solid-state lithium secondary battery. All-solid-state batteries typically include a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte. When the battery cell 10 is an all-solid-state battery, the stacking directions of the positive electrode, the negative electrode, and the solid electrolyte are the same as the stacking direction L of the battery cell 10. The battery cell may be a non-aqueous electrolyte secondary battery. The non-aqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte. When the battery cell 10 is a non-aqueous electrolyte secondary battery, the stacking directions of the positive electrode, the negative electrode, and the separator are the same as the stacking direction L of the battery cell 10. Therefore, a restraining load is applied in the direction perpendicular to the electrode surface in the battery cell 10.
In the present specification, the "secondary battery" generally refers to a power storage device capable of being repeatedly charged and discharged, and is a term including a so-called storage battery and a power storage element such as an electric double layer capacitor.

エンドプレート30は、拘束部材40の拘束荷重と、積層体20の拘束荷重の反圧を受ける。したがって、エンドプレート30には、これらの応力に耐えられる素材と形状が採用される。エンドプレート30は、金属製であっても樹脂製であってもよく、例えば、炭素鋼製であってよい。図示例では、エンドプレート30は、板状を有している。
エンドプレート30は、図2に示すように、積層体20を主面としたときの長側面(すなわち、積層体20と対向する面と垂直な面であって長辺を含む面)において、孔32を有していてもよい。この孔32は、後述のように、電池モジュール100を作製する際に用いられる。
The end plate 30 receives the restraining load of the restraining member 40 and the reaction pressure of the restraining load of the laminated body 20. Therefore, the end plate 30 is made of a material and a shape that can withstand these stresses. The end plate 30 may be made of metal or resin, for example, carbon steel. In the illustrated example, the end plate 30 has a plate shape.
As shown in FIG. 2, the end plate 30 has holes on the long side surface when the laminated body 20 is the main surface (that is, the surface perpendicular to the surface facing the laminated body 20 and including the long side). 32 may have. This hole 32 is used when manufacturing the battery module 100, as will be described later.

拘束部材40は、図示されるように、一対のエンドプレート30間に拘束荷重を印加できるようにバンド形状を有している。より具体的には、拘束部材40は、長方形環状を有している。しかしながら、拘束部材40の形状はこれに限定されず、必要な拘束荷重や電池モジュール100の寸法に応じて適宜決定すればよい。
図示例では、3本の拘束部材40が用いられている。しかしながら拘束部材40の数はこれに限定されず、必要な拘束荷重や電池モジュール100の寸法に応じて適宜決定すればよい。
As shown, the restraint member 40 has a band shape so that a restraint load can be applied between the pair of end plates 30. More specifically, the restraint member 40 has a rectangular ring shape. However, the shape of the restraint member 40 is not limited to this, and may be appropriately determined according to the required restraint load and the dimensions of the battery module 100.
In the illustrated example, three restraint members 40 are used. However, the number of the restraint members 40 is not limited to this, and may be appropriately determined according to the required restraint load and the dimensions of the battery module 100.

拘束部材40は、弾性率が2GPa以上であり、かつ弾性変形領域におけるひずみ量が3%以上である樹脂材料を含む。
弾性率および弾性変形領域におけるひずみ量は、例えば、引張試験機を用いて測定することができる。
樹脂材料は、弾性率が2GPa以上であり、かつ弾性変形領域におけるひずみ量が3%以上である限りその種類には特に制限はない。
樹脂材料として好適には、繊維成分と樹脂成分とを含有する樹脂材料であり、より好適には繊維強化樹脂(繊維強化プラスチック)である。樹脂材料を構成する樹脂成分としては、エポキシ樹脂が好ましい。樹脂材料を構成する繊維成分としては、ガラス繊維、炭素繊維が好ましい。繊維成分の配向角は、好ましくは25°以上65°以下、さらに好ましくは30°以上60°以下、より好ましくは35°以上55°以下である。ここで配向角とは、繊維の長手方向と樹脂材料の一辺とがなす角である。
The restraint member 40 includes a resin material having an elastic modulus of 2 GPa or more and a strain amount of 3% or more in the elastic deformation region.
The elastic modulus and the amount of strain in the elastic deformation region can be measured using, for example, a tensile tester.
The type of resin material is not particularly limited as long as the elastic modulus is 2 GPa or more and the strain amount in the elastic deformation region is 3% or more.
The resin material is preferably a resin material containing a fiber component and a resin component, and more preferably a fiber reinforced resin (fiber reinforced plastic). Epoxy resin is preferable as the resin component constituting the resin material. As the fiber component constituting the resin material, glass fiber and carbon fiber are preferable. The orientation angle of the fiber component is preferably 25 ° or more and 65 ° or less, more preferably 30 ° or more and 60 ° or less, and more preferably 35 ° or more and 55 ° or less. Here, the orientation angle is an angle formed by the longitudinal direction of the fiber and one side of the resin material.

本実施形態に係る電池モジュール100と、従来の電池モジュールについて実際に検討した結果を図3に示す。図3は、低充電状態の電池セル、高充電状態の電池セル、検討した本実施形態に係る電池モジュールの例、従来技術の電池モジュールの例について、エンドプレート間距離と拘束荷重との関係を示すグラフである。 FIG. 3 shows the results of actual examination of the battery module 100 according to the present embodiment and the conventional battery module. FIG. 3 shows the relationship between the distance between end plates and the restraint load for a battery cell in a low charge state, a battery cell in a high charge state, an example of a battery module according to the present embodiment examined, and an example of a conventional battery module. It is a graph which shows.

図3の2本の右下がり(傾きが負)の直線により、低充電状態および高充電状態の電池セルについて、エンドプレート間距離(電池スタック長)と拘束荷重との関係が示されている。低充電状態と高充電状態とを比較した場合、高充電状態の電池セルは膨張を起こしているため、2本の直線が示すように同じエンドプレート間距離であってもより高い拘束荷重が必要となる。 The two downward-sloping straight lines (inclination is negative) in FIG. 3 show the relationship between the end plate distance (battery stack length) and the restraint load for the battery cells in the low charge state and the high charge state. When comparing the low charge state and the high charge state, the battery cell in the high charge state is inflated, so a higher restraint load is required even if the distance between the end plates is the same as shown by the two straight lines. It becomes.

図3の2本の右上がり(傾きが正)の直線は、本実施形態の例の電池モジュールと従来技術の例の電池モジュールのものである。
本実施形態の例の電池モジュールは、図1に示した上述の構成を有する。エンドプレート30としては、S45C製のエンドプレート(t=34mm)を用いた。また、拘束部材40としては、炭素繊維強化樹脂が長方形環状に成形された拘束部材(t=9mm)を用いた。この炭素繊維強化樹脂の弾性率は2GPa以上であり、かつ弾性変形領域におけるひずみ量は3%以上であった。
従来技術の例の電池モジュールは、図4に示した構成を有する。図4は、従来技術の例の電池モジュール700の構造を示す模式図(上面図)である。従来技術の例の電池モジュール700は、複数の電池セルの積層体620と、これを挟持する一対のエンドプレート630とを備える。電池モジュール700は、一対のエンドプレート630間であって積層体620の両側部に、一対の拘束荷重保持部材640を備える。電池モジュール700はさらにボルト660を備え、ボルト660によりエンドプレート630および拘束荷重保持部材640を締結することにより拘束した構成を有している。エンドプレート630としては、A6061−t6製のエンドプレート(t=20mm)を用いた。拘束荷重保持部材640としては、A6061−t6製の拘束荷重保持部材(t=9mm)を用いた。
The two straight lines rising to the right (inclination is positive) in FIG. 3 are those of the battery module of the example of the present embodiment and the battery module of the example of the prior art.
The battery module of the example of this embodiment has the above-described configuration shown in FIG. As the end plate 30, an end plate (t = 34 mm) made of S45C was used. Further, as the restraint member 40, a restraint member (t = 9 mm) in which a carbon fiber reinforced resin was formed into a rectangular annular shape was used. The elastic modulus of this carbon fiber reinforced resin was 2 GPa or more, and the amount of strain in the elastically deformed region was 3% or more.
The battery module of the prior art example has the configuration shown in FIG. FIG. 4 is a schematic view (top view) showing the structure of the battery module 700 of the example of the prior art. The battery module 700 of the conventional example includes a stack of a plurality of battery cells 620 and a pair of end plates 630 that sandwich the stack 620. The battery module 700 includes a pair of restraint load holding members 640 between the pair of end plates 630 and on both sides of the laminated body 620. The battery module 700 further includes a bolt 660, and has a configuration in which the end plate 630 and the restraint load holding member 640 are fastened with the bolt 660 to restrain the battery module 700. As the end plate 630, an end plate (t = 20 mm) made of A6061-t6 was used. As the restraint load holding member 640, a restraint load holding member (t = 9 mm) made of A6061-t6 was used.

本実施形態の例の電池モジュールおよび従来技術の例の電池モジュールは、所定のエンドプレート間距離において低充電状態の拘束荷重が共に200kNとなるように設計した。そのため、本実施形態の例の直線と従来技術の例の直線は、それぞれ低充電状態の電池セルの直線とは同じ点で交差しており、この点での拘束荷重は200kNである。 The battery module of the example of the present embodiment and the battery module of the example of the prior art are designed so that the restraint load in the low charge state is 200 kN at a predetermined distance between the end plates. Therefore, the straight line of the example of the present embodiment and the straight line of the example of the prior art intersect at the same point as the straight line of the battery cell in the low charge state, and the restraint load at this point is 200 kN.

一方で、従来技術の例の電池モジュールの直線は傾きが大きく、高充電状態の電池セルの直線とは拘束荷重が約600kNの点で交差している。高充電状態の電池セルは膨張しているため、拘束荷重は最大となる。したがって、このことは、従来技術の例の電池モジュールの最大拘束荷重が約600kNであることを示している。
これに対し、本実施形態の例の電池モジュールの直線は傾きが小さく、高充電状態の電池セルの直線とは拘束荷重が約300kNの点で交差している。このことは、本実施形態の例の電池モジュールの最大拘束荷重が約300kNであることを示している。
以上のことから、本実施形態の例の電池モジュールの最大拘束荷重は、従来技術の例の電池モジュールの最大拘束荷重よりもはるかに小さいことがわかる。
On the other hand, the straight line of the battery module in the example of the prior art has a large inclination, and intersects the straight line of the battery cell in the highly charged state at a point where the restraint load is about 600 kN. Since the battery cell in the highly charged state is inflated, the restraint load is maximized. Therefore, this indicates that the maximum constraining load of the battery module of the prior art example is about 600 kN.
On the other hand, the straight line of the battery module of the example of the present embodiment has a small inclination and intersects the straight line of the battery cell in the highly charged state at a point where the restraint load is about 300 kN. This indicates that the maximum restraint load of the battery module of the example of this embodiment is about 300 kN.
From the above, it can be seen that the maximum restraint load of the battery module of the example of the present embodiment is much smaller than the maximum restraint load of the battery module of the example of the prior art.

したがって、本実施形態においては、弾性率が2GPa以上であり、かつ弾性変形領域におけるひずみ量が3%以上である樹脂材料を用いて拘束部材40を構成することにより、電池セル10が最小に収縮したときに必要な最低拘束荷重を確保することができる。加えて、電池セル10が最大に膨張したときの最大荷重を小さくすることができ、これにより最大拘束荷重が大きくなることに伴う必要な体積の増加の問題を回避することができる。
すなわち、本実施形態に係る電池モジュール100によれば、拘束部材の体積が小さくても十分な拘束荷重を印加することができる。
Therefore, in the present embodiment, the battery cell 10 shrinks to the minimum by forming the restraint member 40 using a resin material having an elastic modulus of 2 GPa or more and a strain amount of 3% or more in the elastic deformation region. It is possible to secure the minimum restraint load required when the load is applied. In addition, the maximum load when the battery cell 10 expands to the maximum can be reduced, thereby avoiding the problem of the required increase in volume due to the increase in the maximum restraint load.
That is, according to the battery module 100 according to the present embodiment, a sufficient restraint load can be applied even if the volume of the restraint member is small.

次に、本実施形態に係る電池モジュール100の作製方法の一例について説明する。図5に、本実施形態に係る電池モジュール100の作製手順の一例を模式的に示す。図5は、図1と同様に上面図である。 Next, an example of a method for manufacturing the battery module 100 according to the present embodiment will be described. FIG. 5 schematically shows an example of a manufacturing procedure of the battery module 100 according to the present embodiment. FIG. 5 is a top view as in FIG. 1.

まず、図5(A)に示すように、長方形環状の拘束部材40の内側に一対のエンドプレート30をセットする。
次いで、図5(B)に示すように、エンドプレート30の孔32(図2参照)に、金属製の棒状治具50を挿入する。そして、矢印の方向に棒状治具50を引っ張って引張荷重を印加する。この引張荷重により、拘束部材40が伸長して環が拡がる。
次いで、図5(C)に示すように、複数の電池セル10(図1参照)が積層された積層体20を、拘束部材40および一対のエンドプレート30の内側にセットする。このとき、各電池セル10は低充電状態にしておく。
次いで、図5(D)に示すように、エンドプレート30の孔から棒状治具50を抜去して、引張荷重を開放する。拘束部材40が弾性変形して環の拡がりが解消され、拘束荷重が発生する。これにより、一対のエンドプレート30に挟持された積層体20が拘束され、本実施形態に係る電池モジュール100が得られる。
なお、本実施形態に係る電池モジュール100の作製方法は、上記の例に限られず、その他の方法により作製されてもよい。
First, as shown in FIG. 5A, a pair of end plates 30 are set inside the rectangular annular restraint member 40.
Next, as shown in FIG. 5 (B), the metal rod-shaped jig 50 is inserted into the hole 32 (see FIG. 2) of the end plate 30. Then, the rod-shaped jig 50 is pulled in the direction of the arrow to apply a tensile load. Due to this tensile load, the restraint member 40 extends and the ring expands.
Next, as shown in FIG. 5C, the laminated body 20 in which a plurality of battery cells 10 (see FIG. 1) are laminated is set inside the restraint member 40 and the pair of end plates 30. At this time, each battery cell 10 is kept in a low charge state.
Next, as shown in FIG. 5D, the rod-shaped jig 50 is removed from the hole of the end plate 30 to release the tensile load. The restraint member 40 is elastically deformed to eliminate the expansion of the ring, and a restraint load is generated. As a result, the laminated body 20 sandwiched between the pair of end plates 30 is restrained, and the battery module 100 according to the present embodiment is obtained.
The method for manufacturing the battery module 100 according to the present embodiment is not limited to the above example, and may be manufactured by other methods.

以上のようにして構成される電池モジュール100は、各種用途に利用可能である。好適な用途としては、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HV)、プラグインハイブリッド自動車(PHV)等の車両駆動用電源が挙げられる。電池モジュール100は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源などにも用いることができる。 The battery module 100 configured as described above can be used for various purposes. Suitable applications include vehicle drive power sources for electric vehicles (EVs), hybrid vehicles (HVs), plug-in hybrid vehicles (PHVs) and the like. The battery module 100 can also be used as a portable power source for personal computers, mobile terminals, and the like.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above.

10 電池セル
20 積層体
30 エンドプレート
32 孔
40 拘束部材
50 棒状治具
100 電池モジュール
10 Battery cell 20 Laminated body 30 End plate 32 Hole 40 Restraint member 50 Rod-shaped jig 100 Battery module

Claims (2)

複数の電池セルを積層した積層体と、
前記積層体の積層方向の両端部に配置された一対のエンドプレートと、
前記一対のエンドプレート間に拘束荷重を印加する拘束部材と、
を備える電池モジュールであって、
前記拘束部材は、弾性率が2GPa以上であり、かつ弾性変形領域におけるひずみ量が3%以上である樹脂材料を成形した長方形環状部材であり、
前記樹脂材料は、繊維成分と、樹脂成分と、を含有する繊維強化樹脂であり、
前記繊維成分の配向角が25°以上65°以下であり、
少なくとも200kNの拘束荷重が印加されている、
電池モジュール。
A laminated body in which multiple battery cells are laminated, and
A pair of end plates arranged at both ends in the stacking direction of the laminated body,
A restraining member that applies a restraining load between the pair of end plates,
It is a battery module equipped with
The restraining member is a rectangular annular member formed by molding a resin material having an elastic modulus of 2 GPa or more and a strain amount of 3% or more in an elastic deformation region.
The resin material is a fiber-reinforced resin containing a fiber component and a resin component.
The orientation angle of the fiber component is 25 ° or more and 65 ° or less.
A restraining load of at least 200 kN is applied,
Battery module.
前記樹脂材料の繊維成分が、ガラス繊維または炭素繊維であり、 The fiber component of the resin material is glass fiber or carbon fiber.
前記樹脂材料の樹脂成分が、エポキシ樹脂である、 The resin component of the resin material is an epoxy resin.
請求項1に記載の電池モジュール。The battery module according to claim 1.
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