JP7047733B2 - Battery module - Google Patents
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Description
本開示は、電池モジュールに関する。 The present disclosure relates to battery modules.
複数の電池が積層されている電池モジュールが知られている。この様な電池モジュール、特に車載用の電池モジュール等では、振動・衝撃等による電池同士の位置ズレ防止、電池の寿命・出力性能確保等の観点から、積層されている複数の電池に、両端から拘束圧力をかけている。 A battery module in which a plurality of batteries are stacked is known. In such battery modules, especially in-vehicle battery modules, from the viewpoint of preventing the positions of the batteries from shifting due to vibration, impact, etc., and ensuring the battery life and output performance, multiple stacked batteries are used from both ends. Restraint pressure is applied.
このような電池モジュールとしては、例えば特許文献1~4に開示されている電池モジュールを挙げることができる。 Examples of such a battery module include the battery modules disclosed in Patent Documents 1 to 4.
特許文献1は、互いに積層されている複数の電池積層体と、電池積層体の一方端部及び他方端部にそれぞれ配置された正極端板及び負極端板と、これらを結束する帯状の結束部材を有する電池モジュールを開示している。同文献は、結束部材と接している部材が、結束用凹部を有する構成を開示している。 Patent Document 1 describes a plurality of battery laminates laminated to each other, a positive electrode end plate and a negative electrode end plate arranged at one end and the other end of the battery laminate, and a band-shaped binding member for binding these. The battery module having the above is disclosed. The document discloses a configuration in which a member in contact with a binding member has a binding recess.
特許文献2は、第1端板と、第2端板と、第1端板と第2端板の間に介在する複数の燃料電池と、これらを取り囲み、複数の燃料電池に対して圧縮力を加える圧縮バンドとを備える燃料電池スタック組立体を開示している。同文献は、燃料電池スタック組立体を圧縮するための圧縮手段に十分な伸縮性と弾性がある場合、圧縮手段をスタックの周囲に適合させる目的でそれを引き延ばすことができることを開示している。 Patent Document 2 discloses a first end plate, a second end plate, a plurality of fuel cells interposed between the first end plate and the second end plate, surrounds the plurality of fuel cells, and applies a compressive force to the plurality of fuel cells. A fuel cell stack assembly with a compression band is disclosed. The document discloses that if the compression means for compressing the fuel cell stack assembly is sufficiently elastic and elastic, it can be stretched for the purpose of adapting the compression means around the stack.
特許文献3は、燃料電池スタックの締結装置であって、一対のエンドプレート及び燃料電池スタックの積層方向に延び、エンドプレートを設定された圧力で加圧する複数の締結バンドを含んでいる燃料電池スタックの締結装置を開示している。同文献は、エンドプレートと締結バンドとの固定手段として、ボルト、リベット、及び溶接等の方法を利用できることを開示している。 Patent Document 3 is a fuel cell stack fastening device, the fuel cell stack including a pair of end plates and a plurality of fastening bands extending in the stacking direction of the fuel cell stack and pressurizing the end plates at a set pressure. Discloses the fastening device of. The document discloses that methods such as bolts, rivets, and welding can be used as means for fixing the end plate to the fastening band.
特許文献4は、端板アセンブリ及び挿入済みの燃料電池アセンブリを包囲する少なくとも一つの圧縮バンドを有する燃料電池積層体が開示されている。同文献において、圧縮力を付与して、燃料電池積層体を形成する層間のシール及び電気的接触を促進することが開示されている。また、同文献は、圧縮バンドの長さを調節可能であることを開示している。 Patent Document 4 discloses a fuel cell laminate having at least one compression band surrounding the end plate assembly and the inserted fuel cell assembly. The document discloses that compressive forces are applied to promote sealing and electrical contact between the layers forming the fuel cell laminate. The document also discloses that the length of the compression band is adjustable.
電池モジュール、例えば車載用の電池モジュールは、工業的に大量生産することが求められる場合がある。そのため、電池モジュールを、製造に適した構成及び形状に設計することが好ましい。 Battery modules, such as vehicle-mounted battery modules, may be required to be industrially mass-produced. Therefore, it is preferable to design the battery module in a configuration and shape suitable for manufacturing.
他方、電池モジュールの体積エネルギー密度は、電池自体の体積に加えて、電池以外の部材、例えばエンドプレートや拘束バンド等の体積を含めて考慮される。そのため、電池本体以外の部材を製造に適した構成及び形状に設計することにより、電池モジュールの体積エネルギー密度が低下することは好ましくない。 On the other hand, the volumetric energy density of the battery module is considered including the volume of members other than the battery, such as the end plate and the restraint band, in addition to the volume of the battery itself. Therefore, it is not preferable to reduce the volumetric energy density of the battery module by designing the members other than the battery body in a configuration and shape suitable for manufacturing.
したがって、電池モジュールの体積エネルギー密度の低下を抑制しつつ、電池モジュールの製造効率を向上させることが求められている。 Therefore, it is required to improve the manufacturing efficiency of the battery module while suppressing the decrease in the volumetric energy density of the battery module.
本開示の課題は、高い体積エネルギー密度及び製造効率を有している電池モジュールを提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a battery module having high volumetric energy density and manufacturing efficiency.
本開示者は、以下の手段により上記課題を達成することができることを見出した:
《態様1》
互いに積層されている複数の構成単位セルを有する電池積層体、
前記電池積層体を、前記構成単位セルの積層方向に挟んで対向している、一対のエンドプレート、及び
前記積層方向に、一対の前記エンドプレートを結束し、かつ前記電池積層体を加圧しつつ拘束している拘束バンド
を有しており、
一対の前記エンドプレートは、
前記拘束バンドを固定する凹形状の拘束バンド固定部、及び
前記一対のエンドプレートの間隔を広げる方向に前記エンドプレートを引っ張るための冶具を一時的に係合可能な凹形状の爪掛け部
を有しており、かつ
前記拘束バンド固定部と前記爪掛け部とは、重複していない、
電池モジュール。
《態様2》
前記拘束バンド固定部の前記拘束バンドと接している部分が、前記電池積層体の反対側に向かって凸のアール形状を有している、態様1に記載の電池モジュール。
《態様3》
複数の前記拘束バンド固定部と複数の前記爪掛け部とが、前記エンドプレートの長手方向に関して交互に並んで配置されている、態様1又は2に記載の電池モジュール。
《態様4》
前記拘束バンドを2つ以上有しており、かつ
2つの前記拘束バンドの間かつ一方の前記エンドプレートから他方の前記エンドプレートにわたる領域に、冷却プレートが配置されている、
態様1~3のいずれか1つに記載の電池モジュール。
The Discloser has found that the above task can be achieved by the following means:
<< Aspect 1 >>
Battery laminates with multiple building blocks stacked on top of each other,
A pair of end plates facing each other with the battery laminate sandwiched in the stacking direction of the constituent unit cells, and a pair of end plates bound in the stacking direction while pressurizing the battery laminate. Has a restraining band that is restraining,
The pair of the end plates
It has a concave restraint band fixing part that fixes the restraint band, and a concave claw hook part that can temporarily engage a jig for pulling the end plates in a direction that widens the distance between the pair of end plates. And the restraint band fixing portion and the claw hook portion do not overlap.
Battery module.
<< Aspect 2 >>
The battery module according to aspect 1, wherein the portion of the restraint band fixing portion in contact with the restraint band has a curved shape that is convex toward the opposite side of the battery laminate.
<< Aspect 3 >>
The battery module according to aspect 1 or 2, wherein the plurality of restraint band fixing portions and the plurality of claw hook portions are arranged alternately side by side with respect to the longitudinal direction of the end plate.
<< Aspect 4 >>
It has two or more of the restraint bands, and the cooling plate is arranged in the region between the two restraint bands and from one end plate to the other end plate.
The battery module according to any one of aspects 1 to 3.
本開示によれば、高い体積エネルギー密度及び製造効率を有している電池モジュールを提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a battery module having high volumetric energy density and manufacturing efficiency.
以下、本開示の実施の形態について詳述する。なお、本開示は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、開示の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail. It should be noted that the present disclosure is not limited to the following embodiments, but can be variously modified and implemented within the scope of the main purpose of the disclosure.
なお、本願明細書において、特段の言及がない限り、「積層方向」とは、電池積層体を構成している複数の構成単位セルが互いに積層されている方向を意味する。 In the specification of the present application, unless otherwise specified, the "stacking direction" means a direction in which a plurality of constituent unit cells constituting the battery laminate are laminated with each other.
また、本願明細書において、特段の言及がない限り、「占有体積」とは、電池モジュールを、例えば車両等の基体上に配置した際に、電池モジュールが基体上において実質的に占めている領域の体積をいう。 Further, in the present specification, unless otherwise specified, the "occupied volume" is an area substantially occupied by the battery module on the substrate when the battery module is arranged on the substrate such as a vehicle. Refers to the volume of.
《電池モジュール》
本開示の電池モジュールは、互いに積層されている複数の構成単位セルを有する電池積層体、電池積層体を、構成単位セルの積層方向に挟んで対向している、一対のエンドプレート、及び積層方向に、一対のエンドプレートを結束し、かつ電池積層体を加圧しつつ拘束している拘束バンドを有している。
《Battery module》
The battery modules of the present disclosure include a battery laminate having a plurality of constituent unit cells stacked on each other, a pair of end plates facing each other with the battery laminate sandwiched in the stacking direction of the constituent unit cells, and a stacking direction. It also has a restraining band that binds the pair of end plates and restrains the battery laminate while pressurizing it.
ここで、一対のエンドプレートは、拘束バンドを固定する拘束バンド固定部、及び一対のエンドプレートの間隔を広げる方向にエンドプレートを引っ張るための冶具を一時的に係合可能な爪掛け部を有している。また、拘束バンド固定部と爪掛け部とは、重複していない。 Here, the pair of end plates has a restraint band fixing portion for fixing the restraint band, and a claw hook portion on which a jig for pulling the end plate can be temporarily engaged in a direction to widen the distance between the pair of end plates. are doing. Further, the restraint band fixing portion and the claw hook portion do not overlap.
原理によって限定されるものではないが、本開示の電池モジュールが、高い体積エネルギー密度及び製造効率を有している原理は、以下のとおりである。 Although not limited by the principle, the principle that the battery module of the present disclosure has high volumetric energy density and manufacturing efficiency is as follows.
電池モジュールを製造する方法として、例えば一対のエンドプレート同士を結束した後に、一対のエンドプレートの間隔を広げ、その間に電池積層体を配置することが考えられる。 As a method of manufacturing a battery module, for example, after binding a pair of end plates to each other, it is conceivable to widen the space between the pair of end plates and arrange a battery laminate between them.
本開示の電池モジュールにおいて、エンドプレートは、一対のエンドプレートの間隔を広げる方向にエンドプレートを引っ張るための冶具を一時的に係合可能な凹形状の爪掛け部を有している。これにより、エンドプレートに一時的に冶具を固定して、冶具を引っ張ることにより、大きい力で一対のエンドプレートの間隔を広げやすい。また、爪掛け部が凹形状であるため、エンドプレートの電池積層体側の面に冶具を係合させる場合と比べて、エンドプレートの占有体積を増加させることなく、冶具をエンドプレートに係合させることができる。 In the battery module of the present disclosure, the end plate has a concave claw hook for which a jig for pulling the end plate in a direction to widen the distance between the pair of end plates can be temporarily engaged. As a result, by temporarily fixing the jig to the end plate and pulling the jig, it is easy to widen the distance between the pair of end plates with a large force. Further, since the claw hook portion has a concave shape, the jig is engaged with the end plate without increasing the occupied volume of the end plate as compared with the case where the jig is engaged with the surface of the end plate on the battery laminate side. be able to.
また、本開示の電池モジュールにおいて、拘束バンド固定部と爪掛け部とは、重複していない。そのため、本開示の電池モジュールは、エンドプレートの拘束バンド固定部に拘束バンドを掛けた状態で、爪掛け部に冶具を係合させることができる。 Further, in the battery module of the present disclosure, the restraint band fixing portion and the claw hook portion do not overlap. Therefore, in the battery module of the present disclosure, the jig can be engaged with the claw hook portion in a state where the restraint band is hung on the restraint band fixing portion of the end plate.
更に、本開示の電池モジュールにおいて、エンドプレートは、拘束バンドを固定する凹形状の拘束バンド固定部を有しているため、例えば一対のエンドプレートの間隔を広げ、その間に電池積層体を配置する際等に、拘束バンドがエンドプレートの面内方向にずれることを抑制できる。 Further, in the battery module of the present disclosure, since the end plate has a concave restraint band fixing portion for fixing the restraint band, for example, the distance between the pair of end plates is widened, and the battery laminate is arranged between them. In some cases, it is possible to prevent the restraint band from shifting in the in-plane direction of the end plate.
以上のように、本開示の電池モジュールは、エンドプレートに拘束バンドを掛けた状態で、エンドプレートの爪掛け部に一時的に冶具を固定し、冶具によって一対のエンドプレートの間隔を広げる方向に一対のエンドプレートを引っ張ることができるため、製造の際に一対のエンドプレートの間隔を広げるのが容易であり、製造効率が高い。また、爪掛け部が凹形状を有しているため、爪掛け部を配置することによるエンドプレートの占有体積の増加がないため、エンドプレートを小型化できる。 As described above, in the battery module of the present disclosure, the jig is temporarily fixed to the claw hook portion of the end plate with the restraint band applied to the end plate, and the distance between the pair of end plates is widened by the jig. Since the pair of end plates can be pulled, it is easy to widen the distance between the pair of end plates during manufacturing, and the manufacturing efficiency is high. Further, since the claw hook portion has a concave shape, the occupied volume of the end plate does not increase due to the arrangement of the claw hook portion, so that the end plate can be miniaturized.
これにより、本開示の電池モジュールは、体積エネルギー密度の低下を抑制しつつ、製造効率を向上させることができる。 Thereby, the battery module of the present disclosure can improve the manufacturing efficiency while suppressing the decrease in the volumetric energy density.
本開示の電池モジュールによって、体積エネルギー密度の低下を抑制しつつ、製造効率を向上させることができる原理を、本開示の電池モジュールの一つの実施形態を用いてより具体的に説明する。 The principle that the battery module of the present disclosure can improve the manufacturing efficiency while suppressing the decrease in the volumetric energy density will be described more specifically by using one embodiment of the battery module of the present disclosure.
図1は、本開示の一つの実施形態に従う電池モジュール100aを示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a
図1において、電池モジュール100aは、互いに積層されている複数の構成単位セルを有する電池積層体10、電池積層体10を構成単位セルの積層方向に挟んで対向している、一対のエンドプレート20a、及び積層方向に、一対のエンドプレート20aを結束し、かつ電池積層体10を加圧しつつ拘束している拘束バンド30を有している。
In FIG. 1, the
また、図2は、本開示の一つの実施形態に従う電池モジュール100aにおけるエンドプレート20aを示す模式図である。
Further, FIG. 2 is a schematic view showing an
図2において、エンドプレート20aは、拘束バンドを固定する凹形状の拘束バンド固定部、エンドプレート20aの間隔を広げる方向に一対のエンドプレート20aを引っ張るための冶具を一時的に係合する凹形状の爪掛け部25aを有している。更に、拘束バンド固定部23aと爪掛け部25aとは、重複していない。
In FIG. 2, the
本開示の一つの実施形態に従う電池モジュール100aは、エンドプレート20aが爪掛け部25aを有していることにより、例えば図3に示すような方法により、効率よく製造することができる。
The
図3は、本開示の一つの実施形態に従う電池モジュール100aの製造工程の一例を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a manufacturing process of the
図3の(a)に示すように、この方法では、まず一対のエンドプレート20aを拘束バンド30で結束する。
As shown in FIG. 3A, in this method, first, the pair of
次いで、図3の(b)に示すように、一対のエンドプレート20aに冶具200を係合する。そして、冶具200を、それぞれ黒い矢印で示す方向の力、すなわち、積層方向に関して一対のエンドプレート20aを引き離す方向に力を加えて、一対のエンドプレート20aの間隔を広げつつ、電池積層体10を、一対のエンドプレート20aの間に配置する。
Then, as shown in FIG. 3B, the
なお、図3の(b)では、一対のエンドプレート20aの両方に力を加えているが、一方のエンドプレート20aを冶具で基材上等に一時的に固定しつつ、他方のエンドプレート20aのみに黒い矢印で示す方向の力を加えることによって、一対のエンドプレート20aの間隔を広げてもよい。
In FIG. 3B, the force is applied to both of the pair of
ここで、爪掛け部25aの形状としては、図2に示すような形状以外に、例えばエンドプレートに対して凸形状に形成することが考えられる。しかしながら、爪掛け部25aをこの様な形状にした場合、電池積層体10に対してエンドプレート20aの幅が大きくなり、電池モジュール100aの占有体積が増加する。
Here, as the shape of the
これに対して、本開示の一つの実施形態に従う電池モジュール100aでは、図2に示すとおり、エンドプレート20aが有する爪掛け部25aは凹形状を有しているため、爪掛け部25aを配置することによる電池モジュール100aの占有体積の増加がない。
On the other hand, in the
また、本開示の一つの実施形態に従う電池モジュール100aは、図2に示すとおり、爪掛け部25aが拘束バンド固定部23aと重なっていない。そのため、エンドプレート20aの拘束バンド固定部23aに拘束バンド30を掛けた状態で、爪掛け部25aに冶具を係合させることができる。したがって、エンドプレート20aを小型化できる。
Further, in the
これにより、本開示の電池モジュールは、体積エネルギー密度の低下を抑制しつつ、製造効率を向上させることができる。 Thereby, the battery module of the present disclosure can improve the manufacturing efficiency while suppressing the decrease in the volumetric energy density.
これに対して、本開示とは異なる電池モジュールの場合、電池モジュールを製造する際に、電池モジュールの体積エネルギー密度を維持しつつ、一対のエンドプレート同士を結束した後に、一対のエンドプレートの間隔を広げ、その間に電池積層体を配置することは困難である。 On the other hand, in the case of a battery module different from the present disclosure, when manufacturing the battery module, after binding the pair of end plates to each other while maintaining the volume energy density of the battery module, the distance between the pair of end plates It is difficult to spread the battery stack and place the battery laminate in between.
図4は、本開示とは異なる電池モジュールにおけるエンドプレート20bを示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic view showing an
図4において、エンドプレート20bは、拘束バンド固定部23bを有しているが、爪掛け部を有していない。そのため、一対のエンドプレート20bの間隔を広げつつその間に電池積層体を配置しにくい。また、拘束バンド固定部23b以外の部分を突出させた場合には、エンドプレートに冶具を係合しやすいが、体積エネルギー密度が低下してしまう。
In FIG. 4, the
〈エンドプレート〉
エンドプレートは、エンドプレートの外側から電池積層体を加圧する拘束バンドから加えられる圧力を、電池積層体に伝えることができる部材である。
<end plate>
The end plate is a member capable of transmitting the pressure applied from the restraint band that pressurizes the battery laminate from the outside of the end plate to the battery laminate.
一対のエンドプレートは、電池積層体を積層方向に挟んで対向している。また、一対のエンドプレートは、拘束バンドを固定する拘束バンド固定部、及び一対のエンドプレートの間隔を広げる方向にエンドプレートを引っ張るための冶具を一時的に係合可能な凹形状の爪掛け部を有している。なお、拘束バンド固定部と爪掛け部とは、重複していない。 The pair of end plates face each other with the battery laminate sandwiched in the stacking direction. Further, the pair of end plates has a restraint band fixing portion for fixing the restraint band and a concave claw hook portion on which a jig for pulling the end plate can be temporarily engaged in a direction to widen the distance between the pair of end plates. have. The restraint band fixing portion and the claw hook portion do not overlap.
エンドプレートの材料は、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等の金属、又は炭素繊維強化プラスチック、若しくはガラス繊維強化プラスチック等の繊維強化プラスチック等を挙げることができる。 The material of the end plate is not particularly limited, and examples thereof include metals such as stainless steel, carbon fiber reinforced plastics, and fiber reinforced plastics such as glass fiber reinforced plastics.
エンドプレートの形状は、エンドプレートの外側から電池積層体を拘束する拘束バンドから加えられる圧力を、電池積層体に伝えることができる任意の形状であってよい。 The shape of the end plate may be any shape capable of transmitting the pressure applied from the restraint band that restrains the battery laminate from the outside of the end plate to the battery laminate.
エンドプレートは、複数の拘束バンド固定部と複数の爪掛け部とが、エンドプレートの長手方向に関して、交互に並んで配置されている構成を有することが好ましい。ここで、エンドプレートの長手方向とは、積層方向に直交する所定の方向である。また、エンドプレートの長手方向の長さは、幅方向の長さよりも長い。 It is preferable that the end plate has a configuration in which a plurality of restraint band fixing portions and a plurality of claw hook portions are alternately arranged side by side in the longitudinal direction of the end plate. Here, the longitudinal direction of the end plate is a predetermined direction orthogonal to the stacking direction. Also, the length of the end plate in the longitudinal direction is longer than the length in the width direction.
複数の拘束バンド固定部と複数の爪掛け部とが、エンドプレートの長手方向に関して、交互に並んで配置されている構成を有する場合、電池モジュールを組立てる際に、一対のエンドプレートの間隔を広げるように冶具でエンドプレートを引っ張った場合に、エンドプレートのたわみを抑制することができる。 When the plurality of restraint band fixing portions and the plurality of claw hook portions are arranged alternately in the longitudinal direction of the end plates, the distance between the pair of end plates is widened when assembling the battery module. When the end plate is pulled with a jig as described above, the deflection of the end plate can be suppressed.
図5の(a)及び(b)は、それぞれ、電池モジュールを組立てる際に、一対のエンドプレート20の間隔を広げるために、一方のエンドプレート20に係合されている冶具を引っ張っている状態を示している概略図である。図5の(a)及び(b)において、エンドプレート20には、拘束バンド30が連結されており、白い矢印の向きに、拘束バンド30による拘束圧が加えられている。また、同図において、エンドプレート20には、冶具200が一時的に係合されており、黒い矢印の向きに、冶具200が引っ張られている。
In each of FIGS. 5A and 5B, when assembling the battery module, the jig engaged with one of the
ここで、エンドプレート20の中央付近に掛かる拘束バンド30による拘束圧の向きと、冶具200が引っ張られることによりエンドプレート20に加えられる力の向きは、互いに反対方向である。
Here, the direction of the restraining pressure by the restraining
そのため、図5の(a)に示すように、爪掛け部がエンドプレート20の長手方向の両端部のみに配置されている場合には、エンドプレート20の中央付近と両端部付近に掛かる力の向きが異なることにより、エンドプレート20にたわみが生じる場合がある。
Therefore, as shown in FIG. 5A, when the claw hooks are arranged only on both ends in the longitudinal direction of the
これに対して、図5の(b)に示すように、複数の拘束バンド固定部と爪掛け部とが、エンドプレート20の長手方向に関して、交互に並んで配置されている場合には、エンドプレート20の長手方向全体にわたって、エンドプレート20に係る力がより均一になる。これにより、図5の(b)に示す構成では、エンドプレート20のたわみを抑制することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, when a plurality of restraint band fixing portions and claw hook portions are arranged alternately side by side in the longitudinal direction of the
(拘束バンド固定部)
拘束バンド固定部は、拘束バンドを固定する部分である。拘束バンド固定部は、エンドプレートの他の部分に対して凹形状を有している。これにより、拘束バンドが拘束バンド固定部からズレにくく、拘束バンドを固定しやすい。
(Restricted band fixing part)
The restraint band fixing portion is a portion for fixing the restraint band. The restraint band fixing portion has a concave shape with respect to other parts of the end plate. As a result, the restraint band is less likely to be displaced from the restraint band fixing portion, and the restraint band can be easily fixed.
拘束バンド固定部は、電池モジュールの組立ての際、及び使用時に拘束バンドを固定することができる任意の構造を有していることができる。 The restraint band fixing portion can have any structure capable of fixing the restraint band during assembly and use of the battery module.
例えば、拘束バンド固定部は、電池積層体の反対側に向かって凸のアール形状を有しているのが好ましい。拘束バンド固定部がこのような構造を有している場合、拘束バンドによって一対のエンドプレートを拘束し、かつ電池積層体を加圧したときに、拘束バンドがエンドプレートから受ける応力を、拘束バンドの拘束バンド固定部と接している部分全体にわたって分散させることができる。これにより、拘束バンドに大きい張力を掛けた際にも拘束バンドの耐久性が向上する。 For example, the restraint band fixing portion preferably has a rounded shape that is convex toward the opposite side of the battery laminate. When the restraint band fixing portion has such a structure, when the pair of end plates are restrained by the restraint band and the battery laminate is pressurized, the stress that the restraint band receives from the end plates is applied to the restraint band. It can be dispersed over the entire portion in contact with the restraint band fixing portion of the. This improves the durability of the restraint band even when a large tension is applied to the restraint band.
図6は、本開示他の実施形態に従う電池モジュールにおけるエンドプレート20cを示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an
図6に示されるエンドプレート20cは、図2に示されるエンドプレート20aと異なり、拘束バンド固定部23cの拘束バンドと接する部分が、電池積層体の反対側に向かって凸のアール形状を有している。
Unlike the
図6に示されるエンドプレート20cは、この様な形状を有しているため、拘束バンドによって一対のエンドプレート20cを結束し、かつ電池積層体を加圧したときに、拘束バンドがエンドプレート20cから受ける応力を、拘束バンドの拘束バンド固定部23cと接している部分全体にわたって分散させることができる。
Since the
拘束バンド固定部の配置及び個数は特に限定されないが、例えばエンドプレートの幅方向の両方の端部にそれぞれ一つ又は複数配置されていてよく、エンドプレートの幅方向の一方の端部と他方の端部それぞれにおける個数は、同じでも異なっていてもよい。ここで、エンドプレートの幅方向とは、積層方向及びエンドプレートの長手方向にそれぞれ直交する、所定の方向である。 The arrangement and number of restraint band fixing portions are not particularly limited, but may be one or more arranged at both ends in the width direction of the end plate, for example, one end and the other in the width direction of the end plate. The number at each end may be the same or different. Here, the width direction of the end plate is a predetermined direction orthogonal to the stacking direction and the longitudinal direction of the end plate, respectively.
(爪掛け部)
爪掛け部は、凹形状を有しており、かつ一対のエンドプレートの間隔を広げる方向に、一対のエンドプレートを引っ張るための冶具を一時的に係合可能な部分である。
(Claw hook)
The claw hook portion has a concave shape and is a portion to which a jig for pulling the pair of end plates can be temporarily engaged in a direction in which the distance between the pair of end plates is widened.
爪掛け部は、電池モジュールの組立ての際に冶具を一時的に係合可能な、任意の凹形状を有していることができる。 The claw hook can have any concave shape to which the jig can be temporarily engaged during assembly of the battery module.
爪掛け部の配置及び個数は特に限定されないが、例えばエンドプレートの幅方向の両方の端部にそれぞれ一つ又は複数配置されていてよく、エンドプレートの幅方向の一方の端部と他方の端部それぞれにおける個数は、同じでも異なっていてもよい。ここで、エンドプレートの幅方向とは、積層方向及びエンドプレートの長手方向にそれぞれ直交する、所定の方向である。 The arrangement and number of the claw hooks are not particularly limited, but for example, one or a plurality of claw hooks may be arranged at both ends in the width direction of the end plate, and one end and the other end in the width direction of the end plate may be arranged. The number of parts in each part may be the same or different. Here, the width direction of the end plate is a predetermined direction orthogonal to the stacking direction and the longitudinal direction of the end plate, respectively.
〈拘束バンド〉
拘束バンドは、積層方向に、一対のエンドプレートを結束し、かつ電池積層体を加圧しつつ拘束している。
<Restriction band>
The restraint band binds a pair of end plates in the stacking direction and restrains the battery laminate while pressurizing it.
拘束バンドは、一対のエンドプレートを介して電池積層体を加圧状態で拘束できる、任意の形状を有していてよい。例えば、拘束バンドは、帯状であってよい。 The restraint band may have any shape capable of restraining the battery laminate under pressure via the pair of end plates. For example, the restraint band may be band-shaped.
拘束バンドの材料としては、例えば、ステンレス鋼等の金属、又は炭素繊維強化プラスチック、若しくはガラス繊維強化プラスチック等の繊維強化プラスチック等を挙げることができる。 Examples of the material of the restraint band include metals such as stainless steel, carbon fiber reinforced plastics, and fiber reinforced plastics such as glass fiber reinforced plastics.
〈電池積層体〉
電池積層体は、互いに積層されている複数の構成単位セルを有している。
<Battery laminate>
The battery laminate has a plurality of building blocks that are laminated to each other.
電池積層体において、各構成単位セル同士は、電池積層体内部において直列又は並列で電気的に接続されていてよい。 In the battery laminate, the constituent unit cells may be electrically connected in series or in parallel inside the battery laminate.
また、電池積層体は、の電池積層体であってもよく、バイポーラ型の電池積層体であってもよい。 Further, the battery laminate may be a battery laminate or a bipolar type battery laminate.
電池積層体がモノポーラ型の電池積層体である場合、積層方向に隣接する2つの構成単位セルは、正極集電体層又は負極集電体層を共有するモノポーラ型の構成であってよい。 When the battery laminate is a monopolar type battery laminate, the two structural unit cells adjacent to each other in the stacking direction may have a monopolar type configuration sharing a positive electrode current collector layer or a negative electrode current collector layer.
電池積層体がバイポーラ型の電池積層体である場合、積層方向に隣接する2つの単位全固体電池は、正極及び負極集電体層の両方として用いられる正極/負極集電体層を共有するバイポーラ型の構成であってよい。 When the battery laminate is a bipolar type battery laminate, the two unit all-solid-state batteries adjacent in the stacking direction share a positive / negative current collector layer used as both a positive electrode and a negative electrode current collector layer. It may be a type configuration.
なお、電池積層体は、外装体に封入されていてよい。外装体としては、電池積層体同士を積層方向に積層することができる形状を有している限り、電池積層体を封入するために使用される任意の外装体であってよい。 The battery laminate may be enclosed in the exterior body. The exterior body may be any exterior body used for enclosing the battery laminate as long as it has a shape capable of laminating the battery laminates in the stacking direction.
(構成単位セル)
構成単位セルは、全固体電池、又は液系電池のいずれであってもよい。構成単位セルが全固体電池の場合、構成単位セルは、正極集電体、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体がこの順に積層されている構成を有していることができる。構成単位セルが全固体電池の場合、構成単位セルが有するこれらの層は、全固体電池において一般的に用いられるものを用いることができる。
(Constituent unit cell)
The constituent unit cell may be either an all-solid-state battery or a liquid-based battery. When the constituent unit cell is an all-solid-state battery, the constituent unit cell has a configuration in which a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector are laminated in this order. Can be. When the constituent unit cell is an all-solid-state battery, those layers generally used in the all-solid-state battery can be used as these layers included in the constituent unit cell.
〈冷却プレート〉
本開示の電池モジュールは、拘束バンドを2つ以上有しており、かつ2つの拘束バンドの間かつ一方のエンドプレートから他方のエンドプレートにわたる領域に、冷却プレートが配置されていることが好ましい。
<Cooling plate>
It is preferred that the battery module of the present disclosure has two or more restraining bands and that the cooling plate is located between the two restraining bands and in the region extending from one end plate to the other end plate.
電池モジュールに含まれている電池積層体を充放電する際に、電池積層体が発熱することが知られている。そのため、電池モジュールに冷却プレート等を配置して、電池積層体を冷却することが求められている。 It is known that the battery laminate generates heat when the battery laminate included in the battery module is charged and discharged. Therefore, it is required to arrange a cooling plate or the like on the battery module to cool the battery laminate.
本開示の電池モジュールにおいて、冷却プレートが、上記のように配置されている場合、電池モジュールに冷却プレートを配置することによる電池モジュールの占有体積の増加を、例えば拘束バンドの厚みの分だけ抑制することができる。これにより、電池モジュールの体積エネルギー密度の低下を抑制することができる。 In the battery module of the present disclosure, when the cooling plate is arranged as described above, the increase in the occupied volume of the battery module due to the arrangement of the cooling plate in the battery module is suppressed by, for example, the thickness of the restraint band. be able to. This makes it possible to suppress a decrease in the volumetric energy density of the battery module.
このような構成を有する電池モジュールにおいて、エンドプレートは、例えば、拘束バンド固定部が配置されている部分の幅が、爪掛け部が配置されている部分の幅と同じ又はそれより大きい形状を有していてよい。 In the battery module having such a configuration, the end plate has, for example, a shape in which the width of the portion where the restraint band fixing portion is arranged is the same as or larger than the width of the portion where the claw hook portion is arranged. You can do it.
冷却プレートの材料としては、電池積層体の充放電時において生じる熱を電池モジュールの外部に伝導し、及び/又は吸収することができる任意の材料を用いることができる。具体的には、冷却プレートは、金属板、例えば銅板、アルミニウム板、鉄板、又はステンレス鋼板等であってよいが、これ等に限定されない。 As the material of the cooling plate, any material capable of conducting and / or absorbing the heat generated during charging / discharging of the battery laminate to the outside of the battery module can be used. Specifically, the cooling plate may be a metal plate, for example, a copper plate, an aluminum plate, an iron plate, a stainless steel plate, or the like, but is not limited thereto.
図7は、本開示の更に他の実施形態に従う電池モジュール100dを示す模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a
図7に示す電池モジュール100dは、図1に示す電池モジュール100aの構成に加えて、2つの拘束バンド30の間かつ一方のエンドプレート20dから他方のエンドプレート20dにわたる領域に、冷却プレート40が配置されている。
In the
図8は、本開示の更に他の実施形態に従う電池モジュール100dにおけるエンドプレート20dを示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an
図8に示すエンドプレート20dは、図2に示すエンドプレート20aと異なり、拘束バンド固定部23dが配置されている部分の幅が、爪掛け部25dが配置されている部分の幅より大きい形状を有している。冷却プレート40は、2つの拘束バンド30の間かつ一方のエンドプレート20dから他方のエンドプレート20dにわたる領域、すなわち、爪掛け部25dが配置されている部分に重なるように配置される。これにより、電池モジュール100dに冷却プレートを配置することによる電池モジュール100dの占有体積の増加を、爪掛け部25dが配置されている部分の幅と拘束バンド固定部23dが配置されている部分の幅の差、及び拘束バンド30の厚みの分だけ、抑制することができる。
Unlike the
10 電池積層体
20a、20b、20c、及び20d エンドプレート
23a、23b、23c、及び23d 拘束バンド固定部
25a、25c、及び25d 爪掛け部
30 拘束バンド
40 冷却プレート
100a及び100d 電池モジュール
200 冶具
10
Claims (4)
前記電池積層体を、前記構成単位セルの積層方向に挟んで対向している、一対のエンドプレート、及び
前記積層方向に、一対の前記エンドプレートを結束し、かつ前記電池積層体を加圧しつつ拘束している拘束バンド
を有しており、
一対の前記エンドプレートは、
前記拘束バンドを固定する凹形状の拘束バンド固定部、及び
一対の前記エンドプレートの間隔を広げる方向に前記エンドプレートを引っ張るための冶具を一時的に係合可能な凹形状の爪掛け部
を有しており、かつ
前記拘束バンド固定部と前記爪掛け部とは、重複していない、
電池モジュール。 Battery laminates with multiple building blocks stacked on top of each other,
A pair of end plates facing each other with the battery laminate sandwiched in the stacking direction of the constituent unit cells, and a pair of end plates bound in the stacking direction while pressurizing the battery laminate. Has a restraining band that is restraining,
The pair of the end plates
It has a concave restraint band fixing part that fixes the restraint band, and a concave claw hook part that can temporarily engage a jig for pulling the end plates in a direction that widens the distance between the pair of end plates. And the restraint band fixing portion and the claw hook portion do not overlap.
Battery module.
2つの前記拘束バンドの間かつ一方の前記エンドプレートから他方の前記エンドプレートにわたる領域に、冷却プレートが配置されている、
請求項1~3のいずれか一項に記載の電池モジュール。 It has two or more of the restraint bands, and the cooling plate is arranged in the region between the two restraint bands and from one end plate to the other end plate.
The battery module according to any one of claims 1 to 3.
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