WO2019069912A1 - 組電池の製造方法及び組電池 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method of manufacturing a battery pack and a battery pack.
- Patent Document 1 discloses that battery cells are stacked, and a positive electrode tab and a negative electrode tab of each battery cell are joined to a bus bar by ultrasonic welding or the like.
- An object of the present invention made in view of this point is to provide a method of manufacturing an assembled battery and an assembled battery capable of welding without trimming the tab of the battery cell.
- the manufacturing method of the set battery concerning one embodiment of the present invention is: A method of manufacturing an assembled battery including a plurality of battery cells having electrode tabs projecting from an outer surface, comprising: Stacking the plurality of battery cells in a case such that the electrode tabs of the adjacent battery cells are folded; Welding the electrode tabs to each other through the window portion of the case provided at a position opposite to the portion where the electrode tab is folded; including.
- the battery pack according to one embodiment of the present invention is A plurality of battery cells having electrode tabs protruding from the outer surface; And a case for accommodating the plurality of battery cells in a stacked state, In the plurality of battery cells, welded portions welded in a state where the electrode tabs of the adjacent battery cells are folded are formed, respectively
- the case is A housing portion for housing the electrode tab; And a window portion for exposing the welded portion from the housing portion.
- welding can be performed without trimming the tab of the battery cell.
- FIG. 4A It is a perspective view showing the appearance of the group battery concerning a 1st embodiment of the present invention. It is a disassembled perspective view for every component inside the assembled battery shown in FIG. It is a top view of the battery cell single-piece
- FIG. 7C It is a schematic diagram which shows the 4th process for assembling an assembled battery. It is the model which showed the mode inside the 1st case at the time of the 3rd process of FIG. 7C. It is the model which showed the mode inside the 2nd case at the time of the 4th process of FIG. 7D. It is the figure which expanded the broken-line enclosure part R1 of FIG. 8A. It is the figure which expanded the broken-line enclosure part R2 of FIG. 8A. It is a figure which shows the state before inserting a press member in the press member insertion hole of 1st case. It is a figure which shows the state which fixed the press member to the 1st case by the fixing clamp.
- FIG. 11A It is a figure which shows the example which attaches an insulation cover to a 1st case. It is the perspective view by top view which shows the cross section of the housing
- FIG. 12A and 12B and the figure which expanded the dashed-line surrounding part.
- FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a battery assembly 1 according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is an exploded perspective view of each component in the battery assembly 1 shown in FIG.
- the assembled battery 1 includes six battery cells 10, insulating sheets 20, a restraint plate 30, a first case 40, and a second case 50 as large components.
- Each battery cell 10 has two outer surfaces 11 each formed by a front surface and a rear surface substantially parallel to the vertical direction.
- Each battery cell 10 has a pair of electrode tabs 12p and 12n protruding in opposite directions from the two outer surfaces 11 along a direction perpendicular to the stacking direction, in particular, in the front-rear direction.
- Each battery cell 10 is stacked in a state in which one set of electrode tabs 12p and 12n is disposed along the front-rear direction.
- the insulating sheet 20 is formed substantially in the shape of a flat plate from an electrically insulating material such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP) resin. Insulating sheet 20 is arranged to abut on the upper surface of battery cell 10 f located at the upper end of stacked battery cells 10. The insulating sheet 20 is provided to ensure electrical insulation between the restraint plate 30 in contact with the top surface of the assembled battery 1 and the battery cells 10 inside the assembled battery 1.
- PE polyethylene
- PP polypropylene
- the restraint plate 30 is disposed to abut on the top surface of the insulating sheet 20.
- the restraint plate 30 is fixed to the upper surfaces of the engaged first case 40 and second case 50 by an appropriate method such as screwing.
- the restraint plate 30 is provided with holes 31 formed at the four corners at two screw holes 41 provided at the left and right ends of the front end of the first case 40 and at the left and right ends of the rear end of the second case 50. By screwing in accordance with the two screw holes 51, the first case 40 and the second case 50 engaged with each other are fixed.
- the restraint plate 30 clamps the battery cell 10 between the first case 40 and the second case 50 in a state in which the outer surface 13 perpendicular to the stacking direction formed by the upper surface and the lower surface of each battery cell 10 is restrained. At the same time, the restraint plate 30 supports the battery cell 10.
- the first case 40 and the second case 50 internally support the stacked battery cells 10 in a state where they are engaged with each other. That is, the stacked battery cells 10 are mounted on the bottom surface 40 a of the first case 40 and the bottom surface 50 a of the second case 50.
- the first case 40 and the second case 50 engaged with each other have an opening O facing the bottom and configured on the top.
- the connection surface S1 of the first case 40 and the second case 50 is substantially parallel to the outer surface 11 of the battery cell 10 on the electrode tab 12p or 12n side. That is, the connection surface S1 is parallel to the vertical direction.
- the first case 40 and the second case 50 are engaged or separated along the projecting direction of the electrode tabs 12 p and 12 n of the battery cell 10.
- the battery cells 10 adjacent to each other may be adhered and fixed by an adhesive or an adhesive such as a double-sided tape.
- the battery cells 10 adjacent to each other may be adhered and fixed by an arbitrary method such as applying an adhesive to the upper surface of each battery cell 10.
- the battery cells 10f and the insulating sheets 20 may be adhered and fixed by an adhesive.
- the insulating sheet 20 and the restraint plate 30 may be similarly adhered and fixed by an adhesive.
- FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the battery cell 10 of FIG. 2 alone.
- FIG. 3A is a top view of the battery cell 10.
- FIG. 3B is a side view of the battery cell 10.
- 3A and 3B show, as an example, a battery cell 10b arranged as shown in FIG.
- the other battery cells 10 are also configured in the same manner as the battery cells 10 b shown in FIGS. 3A and 3B.
- Battery cell 10 is formed in a substantially flat plate shape in top view.
- the exterior member 14 of the battery cell 10 is formed of a laminate film.
- the outermost layer of the exterior member 14 is made of resin in order to ensure electrical insulation.
- the upper and lower surfaces of the exterior member 14 constitute the outer surface 13.
- the outer surface 11 protrudes outward by one step in the central portion than the left and right end portions. That is, the outer surface 11 is formed in a convex shape in top view.
- An electrode tab 12p or 12n is provided to project from a portion of the outer surface 11 that protrudes outward by one level.
- the electrode tabs 12p and 12n are normally provided in a flat plate shape, but in order to be in contact with the electrode tabs and the like of the other battery cells 10 adjacent in the vertical direction, the electrode tabs 12p and 12n are substantially L-shaped in side view They are bent symmetrically to each other.
- the electrode tab 12p linearly protrudes outward in the front-rear direction, and then bends downward.
- the electrode tab 12p is formed with a tip portion bent downward.
- the electrode tab 12 n linearly protrudes outward in the front-rear direction, and then bends upward.
- the electrode tab 12n is formed with a tip portion bent upward.
- the electrode tab 12p bent downward is described as a positive electrode terminal
- the electrode tab 12n bent upward is described as a negative electrode terminal, but the invention is not limited thereto.
- the electrode tabs 12p and 12n may be configured such that the roles of the positive electrode and the negative electrode are reversed.
- FIG. 4A and 4B are diagrams showing the restraint plate 30 alone of FIG.
- FIG. 4A is a perspective view of the restraint plate 30 as viewed from above.
- FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 4A.
- the restraint plate 30 is preferably made of any rigid material.
- the restraint plate 30 is preferably made of only a metal material.
- Restraint board 30 may be constituted by metal material or resin material by which electric insulating materials, such as PET resin, were given to the surface.
- the restraint plate 30 is formed in a substantially flat plate shape.
- the restraint plate 30 has a substantially rectangular recess 32 formed substantially in the center and recessed one step in the vertical direction.
- the four holes 31 are provided so as to protrude from the four corners of the outer edge of the restraint plate 30 surrounding the recess 32.
- the surface of the recess 32 is, for example, formed in a straight line so as to be substantially parallel to the surface of the outer edge portion of the restraint plate 30.
- the surface of the recess 32 is not limited to such a configuration, and may be formed as, for example, a linear or curved inclined surface that protrudes further inward toward the central portion.
- the assembled battery 1 can firmly fix the internal battery cell 10 by pressurization by the recess 32.
- the restraint plate 30 is not limited to the configuration like the recess 32.
- the restraint plate 30 has a linear or curved inclined surface such that the surface of the restraint plate 30 gradually protrudes inward from the outer edge toward the center without the recess 32. May be formed.
- the restraint plate 30 may have at least one rib, for example, protruding on the lower surface of the central portion instead of the recess 32.
- FIG. 5A to 5C are diagrams showing the first case 40 of FIG. 2 alone.
- FIG. 5A is an enlarged perspective view of a part of the front surface of the first case 40 in top view.
- FIG. 5B is a perspective view of the first case 40 in a rear view and an enlarged view of two dashed line surrounding portions, respectively.
- FIG. 5C is a rear view of the first case 40 and an enlarged view of a portion surrounded by a broken line thereof.
- the first case 40 is made of a metal material or a resin material on the surface of which an electrically insulating material such as PET resin is applied.
- the first case 40 may be made of any rigid material.
- the front center portion of the first case 40 is formed to project outward by one step.
- four window portions 42 penetrating the front surface are extended in a substantially rectangular shape along the left-right direction.
- the window portion 42 is formed such that one half in the left-right direction is wider in the vertical direction than the other half.
- the window portion 42 is formed to be smaller than the end surfaces S2 of the electrode tabs 12p and 12n of the battery cell 10.
- the tip surfaces S2 of the electrode tabs 12p and 12n are the outer surfaces of the vertically bent portions (see FIG. 3B).
- the four windows 42 are arranged in a line along the vertical direction, with the positions of the left and right end portions and the left and right positions of the wide half portions aligned. Further, pressing member insertion holes 43 are formed on the left and right side surfaces of the front center portion of the first case 40.
- the pressing member insertion hole 43 exposes the inside of the first case 40 from the side.
- the pressing member insertion holes 43 are formed in pairs at substantially the same height positions as the windows 42 corresponding to the four windows 42 respectively. That is, the pair of pressing member insertion holes 43 are formed at substantially the same height position on the left and right side surfaces of the front center portion of the first case 40.
- the first case 40 has an electrode tab 12 p or 12 n protruding from the outer surface 11 of the battery cell 10 or an abutment portion 44 that abuts on the outer surface 11.
- the contact portion 44 is preferably constituted by the first inner wall 44a of the first case 40 to which the electrode tab 12p or 12n of the battery cell 10 faces when the battery cell 10 is inserted into the first case 40. It is. That is, the first inner wall 44 a is configured by the surface of the back surface of the front center portion of the first case 40 on which the window portion 42 is formed. In this case, when the six battery cells 10 are inserted into the first case 40, the front end surface S2 of the electrode tab 12p or 12n abuts on the first inner wall 44a.
- the first case 40 has a second inner wall 44 b located on the back side of the pressing member insertion hole 43 and formed one step inner than the first inner wall 44 a.
- the contact portion 44 may be configured by the second inner wall 44 b. In this case, when the six battery cells 10 are inserted into the first case 40, a central portion of the outer surface 11 that protrudes one step outward from the left and right end portions abuts on the second inner wall 44b.
- the first case 40 has a third inner wall 44c formed one step further inward than the second inner wall 44b.
- the contact portion 44 may be configured by the third inner wall 44c.
- each battery cell 10 is performed by bringing the corresponding portion into contact with the contact portion 44 of the first case 40 with reference to the electrode tabs 12 p or 12 n or the outer surface 11.
- the contact portion 44 is located near the window portion 42. More specifically, the contact portion 44 is formed to be located at the same front end as the front central portion in which the window 42 is formed in the first case 40.
- the first case 40 is provided so as to protrude inward from the first inner wall 44a, and further includes a guide portion 45 for guiding the electrode tab 12p or 12n toward the first inner wall 44a when the battery cell 10 is inserted. At least one guide portion 45 is provided to project from the first inner wall 44a.
- the first case 40 further includes a first insulating portion 46 a that protrudes inward from the first inner wall 44 a and electrically insulates the electrode tabs 12 p and 12 n adjacent in the stacking direction of the battery cells 10 from each other.
- a total of three first insulating portions 46 a are provided between the four window portions 42, one each.
- the front-rear position of the rear end of the first insulating portion 46a is the same as that of the second inner wall 44b. That is, the rear surface of the first insulating portion 46a and the second inner wall 44b are flush with each other.
- Each of the guide portions 45 is extended on the upper and lower surfaces of the first insulating portion 46 a so as to protrude in the vertical direction in the front-rear direction.
- four guide portions 45 are extended on the upper surface of each first insulating portion 46a. Each of them is preferably equally spaced in the left-right direction.
- four guide portions 45 are extended on the lower surface of each first insulating portion 46a. Each of them is preferably equally spaced in the left-right direction.
- the guide portions 45 respectively formed on the upper and lower surfaces of the first insulating portion 46a may be disposed at the same lateral position, or may be disposed at different lateral positions.
- the guide portion 45 may have a tapered portion 45a that tapers in a direction away from the first inner wall 44a inward.
- the tapered shape of the tapered portion 45a may be linear or may be a gently curved shape.
- the separation width of the adjacent guide portions 45 in the state of being separated in the vertical direction increases as it goes inward.
- the first case 40 has four accommodating portions 47 in which the back of the front central portion projecting outward by one step is divided in the vertical direction by the three first insulating portions 46 a. That is, each accommodation portion 47 accommodates the electrode tabs 12p and 12n arranged at the corresponding upper and lower positions.
- the four accommodating portions 47 are respectively described as accommodating portions 47a, 47b, 47c, and 47d from the lower side toward the upper side. When not distinguishing each accommodating part, it describes collectively as the accommodating part 47.
- FIG. One window portion 42 is disposed at each of the front ends of the housing portions 47a to 47d.
- the first case 40 has a second insulating portion 46 b protruding inward from both inner side surfaces in the left-right direction.
- the second insulating portion 46b insulates the adjacent battery cells 10 from each other in a stacked state.
- the adjacent battery cells 10 are mutually insulated in the laminated state.
- a total of five second insulating portions 46 b are arranged one by one between each of the six stacked battery cells 10.
- the second insulating portions 46b are arranged at the same front-rear width and the same front-rear position along the stacking direction of the six battery cells 10, that is, the top-bottom direction.
- the second insulating portion 46b also functions as a guide when the battery cell 10 is inserted into the first case 40.
- FIG. 6A to 6C show the second case 50 of FIG. 2 alone.
- FIG. 6A is an enlarged top perspective view of a part of the rear surface of the second case 50.
- FIG. 6B is a perspective view of the second case 50 in a rear view and an enlarged view of two dashed line surrounding portions, respectively.
- FIG. 6C is a rear view of the second case 50 and an enlarged view of a portion surrounded by a broken line thereof.
- the second case 50 is configured in the same manner as the first case 40, and includes a screw hole 51, a window 52, a pressing member insertion hole 53, a first inner wall 54a, a second inner wall 54b, a third inner wall 54c, a guide 55, and a taper.
- a portion 55a, a first insulating portion 56a, a second insulating portion 56b, and a housing portion 57 are provided.
- the above description of the first case 40 is similarly applied to the corresponding components of the second case 50. Below, points different from the first case 40 regarding the second case 50 will be mainly described.
- Three windows 52 of the second case 50 are formed so as to be located between the corresponding windows 42 of the first case 40 in the vertical direction. More specifically, the four windows 42 are described as windows 42a, 42b, 42c, and 42d from the lower side to the upper side, and the three windows 52 are each from the lower side to the upper side. It is written as windows 52a, 52b and 52c.
- the window 52a is located between the window 42a and the window 42b in the vertical direction.
- the window 52 b is located between the window 42 b and the window 42 c in the vertical direction.
- the window 52 c is located between the window 42 c and the window 42 d in the vertical direction.
- the wide half of the window 52 may be formed on the same side as the wide half of the window 42 in the left-right direction. That is, when the wide half of the window 42 is formed on the left side as an example as shown in FIGS. 5A to 5C, the wide half of the window 52 is as shown in FIGS. 6A to 6C. , Formed on the left side.
- Two first insulating portions 56 a are provided between the three window portions 52, one each, in total.
- Three housing portions 57 are provided in a state in which the back portion of the rear surface central portion that protrudes one step outward is divided in the vertical direction by the two first insulating portions 56a. That is, each accommodation portion 57 accommodates the electrode tabs 12p and 12n arranged at the corresponding upper and lower positions.
- the three accommodating portions 57 are respectively described as accommodating portions 57a, 57b and 57c from the lower side toward the upper side. When not distinguishing each accommodating part, it describes collectively as the accommodating part 57.
- the guide portion 55 is similarly extended to the bottom surface of the housing portion 57a and the ceiling surface of the housing portion 57c. As an example, four guide portions 55 are extended on each surface.
- FIGS. 7A to 7D are schematic views showing steps for assembling the assembled battery 1.
- FIGS. 7A to 7D are schematic views respectively showing representative first to fourth steps for assembling the assembled battery 1.
- FIGS. 8A and 8B are schematic views showing the inside of the first case 40 and the second case 50 in the third and fourth steps of FIGS. 7C and 7D.
- FIG. 8A is an enlarged view of a part of a cross section taken along line II-II in FIG. 7C.
- FIG. 8B is an enlarged view of a part of a cross section taken along line III-III in FIG. 7D.
- FIG. 9A and FIG. 9B are enlarged views of the dashed-line enclosed part of FIG. 8A.
- FIG. 9A is an enlarged view of a dashed-line enclosed portion R1 of FIG. 8A.
- FIG. 9B is an enlarged view of a dashed-line enclosed portion R2 of FIG. 8A.
- 10A to 10C are views showing how the pressing member is fixed to the case.
- the six battery cells 10 and the insulating sheets 20 to be stacked are inserted into the first case 40 one by one in order from the lower side.
- the six battery cells 10 are inserted into the first case 40 with the respective electrode tabs 12p and 12n bent.
- each battery cell 10 is positioned with its corresponding portion abutting on the contact portion 44 of the first case 40 with reference to the electrode tab 12 p or 12 n or the outer surface 11. That is, among battery cells 10, the outer surface 11 side on which electrode tabs 12p or 12n are formed is used for positioning battery cells 10, particularly electrode tabs 12p or 12n with respect to the first case 40.
- the respective electrode tabs 12p and 12n of the battery cell 10 are inserted in a bent state such that the electrode tabs of adjacent battery cells face each other, and the tip end face S2 is larger than the size of the window portion 42. That is, the bent portions of the electrode tabs 12p and 12n of the adjacent battery cells 10 are folded, and the folded portion is in contact with the inner wall of the first case 40. The mode of contact between the folded portion and the case will be described later.
- the second case 50 is fitted from the rear to the first case 40 holding the battery cell 10 and the insulating sheet 20. At the same time, the total plus bus bar 60a and the total minus bus bar 60b are temporarily fixed to the first case 40.
- the corresponding pressing member 70a is inserted from the pressing member insertion hole 43 of the first case 40, and the electrode tabs 12p and 12n are fixed in the first case 40.
- the pressing member 70a extends in the left-right direction, and has a comb-like structure including a portion to be inserted into each pressing member insertion hole 43 and a connecting portion connecting the end of the portion.
- the pressing member 70 a is made of a heat resistant resin or metal, and the surface is covered with an electrically insulating material. Then, the electrode tabs 12p and 12n are fixed in a state of being in contact with the first inner wall 44a by the pressing member 70a.
- a welding laser is irradiated through the window 42 to the welding site to weld the electrode tabs 12p and 12n, the electrode tabs 12p and the total plus bus bar 60a, and the electrode tabs 12n and the total minus bus bar 60b.
- the tip of the electrode tab 12p may be welded to the tip of the electrode tab 12n.
- the corresponding pressing member 70b is inserted from the pressing member insertion hole 53 of the second case 50, and the electrode tabs 12p and 12n are fixed.
- the pressing member 70b extends in the left-right direction, and has a comb-like structure including a portion to be inserted into each pressing member insertion hole 53 and a connecting portion connecting the end of the portion.
- the pressing member 70 b is made of a heat resistant resin or metal, and the surface is covered with an electrically insulating material.
- the electrode tabs 12p and 12n are fixed in a state of being in contact with the first inner wall 54a by the pressing member 70b. Thereafter, a welding laser is irradiated to the welding spot through the window 52 to weld the electrode tabs 12p and 12n to each other.
- the portion where the electrode tabs 12p and 12n are welded together may be referred to as a weld.
- the weld has a smaller area than the window 52.
- the restraint plate 30 is fixed to the upper surfaces of the engaged first case 40 and second case 50 by an appropriate method such as screwing.
- an appropriate method such as screwing
- the electrode tabs 12p and 12n of each battery cell 10 are accommodated in the accommodation portion 47 of the first case 40 and the accommodation portion 57 of the second case 50.
- the six battery cells 10 are stacked so that the electrode tabs 12p and 12n of the adjacent battery cells 10 are alternately arranged in the front and rear.
- the electrode tab 12p of the battery cell 10a is arrange
- the electrode tab 12n of the battery cell 10b disposed adjacent to the top of the battery cell 10a is disposed.
- the electrode tab 12p of the battery cell 10c disposed adjacent to the top of the battery cell 10b is disposed in the housing portion 47b.
- the electrode tabs 12p and 12n on the front side of the battery cells 10d, 10e and 10f are alternately arranged.
- one, two, two, and one electrode tabs are provided in the four accommodating portions 47 of the first case 40 with the electrode tabs 12p and 12n alternately arranged from the lower side to the upper side. Be housed.
- the electrode tab 12n of the battery cell 10a is disposed in the housing portion 57a.
- the electrode tab 12p of the battery cell 10b disposed adjacent to the top of the battery cell 10a is also disposed in the housing portion 57a.
- the electrode tabs 12p and 12n on the rear surface side of the battery cells 10c, 10d, 10e and 10f are alternately arranged in the housing portions 57b and 57c.
- the electrode tabs 12p and 12n are alternately arranged from the lower side to the upper side.
- Each of the accommodating portions 57 accommodates two electrode tabs.
- each battery cell 10 is respectively connected with the electrode tab which has the opposite polarity of the adjacent battery cell 10 by bending in the up-down direction mutually. Finally, the six battery cells 10 are connected in series with one another.
- the electrode tab 12n of one battery cell 10f is accommodated in the accommodation portion 47d at the upper end of the first case 40.
- the end of the total minus bus bar 60b is also accommodated in the accommodation portion 47d.
- the tip end face S2 of the electrode tab 12n faces the first inner wall 44a, and the back side of the tip end face S2 faces the end of the total minus bus bar 60b.
- the first inner wall 44a, the tip of the electrode tab 12n, and the end of the total minus bus bar 60b are arranged in this order from the outside to the inside. In this state, when the pressing member 70a is inserted in the third step shown in FIG. 7C, the respective surfaces abut each other.
- the electrode tab 12p of one battery cell 10a is accommodated in the accommodation portion 47a at the lower end of the first case 40, and the end of the total plus bus bar 60a is also accommodated.
- FIG. 9A also applies to the relationship between the electrode tab 12p and the total plus bus bar 60a in the housing portion 47a.
- the electrode tabs 12p and 12n of the two battery cells 10 are housed in a folded state in the two central housing portions 47b and 47c of the first case 40.
- the tip end face S2 of the electrode tab 12n faces the first inner wall 44a
- the back side of the tip end face S2 faces the face S2 of the tip end of the electrode tab 12p.
- the first inner wall 44a, the tip of the electrode tab 12n, and the tip of the electrode tab 12p are arranged in this order from the outside to the inside.
- the respective surfaces abut each other.
- the folded portions of the electrode tabs 12p and 12n of the battery cell 10, that is, the tips of the electrode tabs 12p and 12n are brought into contact with the inner wall of the first case 40 by the pressing member 70a.
- the area of the window portion 42 exposing a part of the portion where the electrode tabs 12p and 12n are folded is smaller than the area of the portion where the electrode tabs 12p and 12n are overlapped. Therefore, the folded portion of the electrode tabs 12p and 12n reliably abuts the inner wall 44a of the first case 40.
- the pressing member 70 a includes a recess 71 a that is recessed in the inward direction of the first case 40 at a position facing the window portion 42. The tip of the electrode tab 12p is pressed outward by the protruding portion of the recess 71a of the pressing member 70a, and the electrode tabs 12p and 12n abut each other.
- the pressing members 70a and 70b may be fixed to the case by a fixing member.
- a fixing member for example, a detachable fixing clamp is used as the fixing member.
- 10A to 10C show an example in which the pressing member 70a is fixed to the first case 40 by the fixing clamps 72 and 73.
- FIG. 10A shows a state before the pressing member 70 a is inserted into the pressing member insertion hole 43 of the first case 40.
- FIG. 10B shows a state in which the pressing member 70 a is fixed to the first case 40 by the fixing clamps 72 and 73 after the pressing member 70 a is inserted into the pressing member insertion hole 43 of the first case 40.
- the fixed clamps 72 and 73 sandwich the left and right end portions of the pressing member 70 a, and the pressing member 70 a is fixed to the first case 40.
- a welding laser is irradiated to the welding portion through the window 42 to weld the electrode tabs 12p and 12n, the electrode tabs 12p and the total plus bus bar 60a, and the electrode tabs 12n and the total minus bus bar 60b.
- the pressing member 70a is described in FIGS. 10A and 10B, the pressing member 70b may be similarly fixed by a fixing clamp or the like.
- the insulating cover 74 (window portion accommodating portion 74) covering the windows 42 and 52 of the first case 40 and the second case 50 is attached to the first case 40 and the second case 50.
- FIG. 10C An example in which the insulating cover 74 is attached to the first case 40 is shown in FIG. 10C.
- the insulating cover 74 is fixed by an appropriate method such as an engagement claw provided on the first case 40.
- the insulating cover 74 may further cover the pressing member insertion holes 43 and 53.
- FIG. 11A to 11C show the assembled battery 1 housed in the housing 80.
- FIG. FIG. 11A is a perspective view from the top view showing a cross section of the case 80 for supporting the battery assembly 1.
- 11B is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 11A.
- FIG. 11C is an enlarged view of a portion surrounded by a broken line in FIG. 11B.
- the housing 80 is preferably made of a metal material such as aluminum. Without being limited to this, the housing 80 may be made of any rigid material.
- the housing 80 may be made of a metal material or a highly rigid resin material to which an electrically insulating material such as PET resin is applied on the surface.
- the battery assembly 1 is fixed to the inside of the housing 80 by an appropriate method such as screwing. More specifically, the assembled battery 1 is housed inside the housing 80 in a state where the bottom surface 40 a of the first case 40 and the bottom surface 50 a of the second case 50 abut on the bottom surface 80 a of the housing 80. At this time, the bottom surface 80 a of the housing 80 functions as a constraining member for constraining the stacked battery cells 10 from the lower side, similarly to the upper constraining plate 30. That is, the stacked battery cells 10 are indirectly restrained by the bottom surface 80 a by being in contact with the bottom surface 40 a of the first case 40 and the bottom surface 50 a of the second case 50 in contact with the bottom surface 80 a.
- the bottom surface 40a of the first case 40 and the bottom surface 50a of the second case 50 have sufficient rigidity, they can function as restraint members by themselves.
- the bottom surface 80a may not be in contact with the bottom surface 40a and the bottom surface 50a.
- the fixing portion F of the first case 40 and the second case 50 to the housing 80 is provided inside the bottom surface 80a of the housing 80. That is, the fixing portion F is positioned above the bottom surface 80 a so as to be closer to the center of gravity of the battery cell assembly 100 including the stacked six battery cells 10.
- the fixing portion F may be configured, for example, as follows. That is, as an example, the two screw holes 41 of the first case 40 may penetrate from the upper surface to the lower surface of the first case 40. Similarly, the two screw holes 51 of the second case 50 may penetrate from the upper surface to the lower surface of the second case 50.
- the housing 80 has support portions 81 protruding inward from the bottom surface 80a at positions corresponding to each. On the upper surface of the support portion 81, screw holes 81a for screwing with the screws inserted from above in the two screw holes 41 and the two screw holes 51 are screwed.
- the first case 40 and the second case 50 may be fixed to the housing 80 by inserting a screw from above into the screw hole 41 and the screw hole 51 and screwing it with the screw hole 81 a. That is, the fixing portion F may be configured by the screw hole 41 or the screw hole 51 and the screw hole 81 a.
- the bottom surface of the assembled battery 1 is fixed in a state of being in contact with the bottom surface 80 a of the housing 80. Therefore, the bottom surface side of the battery assembly 1 is strongly restrained from below by the bottom surface 80 a of the housing 80.
- the restraining force is weak compared to the bottom surface side. Therefore, in a state where the battery pack 1 is fixed to the housing 80, the restraint plate 30 is fixed to the first case 40 and the second case 50 so as to cover the battery cell assembly 100 from one side in the stacking direction, that is, from above. ing.
- the restraint plate 30 has the recess 32 that is recessed one step toward the top surface of the battery cell assembly 100.
- the insulating sheet 20 is disposed between the restraint plate 30 and the upper surface of the battery cell assembly 100. Insulating sheet 20 abuts on recess 32 of restraint plate 30 and the upper surface of battery cell assembly 100.
- the bottom surface 40 a of the first case 40 and the bottom surface 50 a of the second case 50 abut on the bottom surface 80 a of the housing 80. That is, while the upper surface of battery cell assembly 100 is pressed from above by restraint plate 30, the bottom surface 40a of first case 40 and the bottom surface 50a of second case 50 are in contact with the lower surface of battery cell assembly 100.
- each battery cell 10 Supported by the bottom surface 80 a of the housing 80. Thereby, the vertical direction position of each battery cell 10 is regulated. At this time, the gas generated inside the battery cell 10 due to deterioration with time becomes easy to collect on the outer periphery of the battery cell 10 due to pressurization in the stacking direction. That is, the internal gas is collected at a location away from the electrode formed at the center.
- the battery characteristics of the battery cell 10 there is a correlation between the battery characteristics of the battery cell 10 and the pressure in the stacking direction of the battery cell 10. That is, by applying a predetermined pressure, the electrode spacing in the battery cell 10 is stabilized, so the internal resistance is reduced, and the battery characteristics of the battery cell 10 are improved. On the other hand, when the pressure is excessively applied, the chemical reaction itself in the battery cell 10 is inhibited, and the battery characteristics are degraded. Therefore, at the time of assembly of the battery assembly 1, it is preferable to fix the restraint plate 30 so that pressure is applied within a predetermined pressure range so as to obtain stable and good battery characteristics over time. As a result, even if the battery cell 10 expands with time deterioration and the pressure in the stacking direction of the battery cell 10 increases due to the reaction, an optimal pressure value capable of maintaining the battery characteristics can be secured.
- the assembled battery 1 according to the first embodiment as described above is housed in the first case 40 and the second case 50 so that the electrode tabs 12p and 12n of the battery cell 10 are folded, and the portions where the electrode tabs 12p and 12n are folded Since the electrode tabs 12p and 12n are welded by irradiating the laser from the window 42 and the window 52 provided at positions facing each other, the electrode tabs 12p and 12n of the battery cell 10 are welded without trimming be able to.
- the overlapping portions are brought into contact with the inner walls of the first case 40 and the second case 50 by the pressing members 70a and 70b before the step of welding the electrode tabs 12p and 12n to each other.
- the gap between the electrode tabs 12p and 12n can be reduced to improve weldability.
- the pressing members 70a and 70b are made of a heat resistant resin or metal, and the surface is covered with an electrically insulating material. Therefore, when the electrode tabs 12p and 12n are brought into contact with the inner walls of the first case 40 and the second case 50, a short circuit can be prevented and dissolution of the pressing member at the time of welding can be suppressed.
- the pressing member 70 a is provided with a recess that is recessed in the inward direction of the first case 40 at a position facing the window portion 42.
- the pressing member 70 b is provided with a recess that is recessed in the inward direction of the second case 50 at a position facing the window 52. Therefore, dissolution of the pressing member at the time of welding can be suppressed.
- the battery assembly 1 according to the first embodiment also includes fixing members 72 and 73 that fix the pressing members 70 a and 70 b to the first case 40 and the second case 50. Therefore, the pressing members 70a and 70b are reliably fixed to the first cases 40 and 50, so that the weldability can be enhanced and the productivity can be improved.
- the battery assembly 1 according to the first embodiment also includes the insulating cover 74 that covers the windows 42 and 52. Therefore, the insulation of the welded portion is secured, and the reliability of the battery assembly 1 can be improved.
- the assembled battery 1 which concerns on 1st Embodiment can be positioned precisely. That is, the electrode tabs 12p or 12n or the outer surface 11 to be the reference of positioning, and the portion to be welded are arranged close to each other. Thereby, the assembled battery 1 can improve the positioning accuracy of the electrode tabs 12p and 12n at the time of welding as compared with the case where the portion to be welded to the reference of positioning is disposed on the outer surface of the battery cell in different directions.
- the battery pack 1 can arrange the electrode tabs 12p or 12n serving as a reference for positioning and the welding portion substantially at the same position.
- the battery assembly 1 can simplify the welding process by simplifying the welding process of the electrode tabs 12p and 12n. Thereby, the battery pack 1 can also contribute to the improvement of the reliability as a product.
- the battery assembly 1 can improve the insertability of the battery cell 10 into the first case 40 and the second case 50 by having the guide portions 45 and 55 and the second insulating portions 46 b and 56 b.
- the effect is also obtained by the configuration of at least one of the guide portions 45 and 55 and the second insulating portions 46 b and 56 b. When all these configurations are provided, the effect appears most notably.
- the assembled battery 1 can further improve the insertability. That is, the battery assembly 1 prevents the electrode tabs 12p and 12n from contacting and deforming the inner surface of the first case 40 or the second case 50 at the time of insertion, thereby reliably holding the electrode tabs 12p and 12n.
- the formation of the tapered portions 45a and 55a increases the distance between the guide portions 45 and 55 in the vertical direction toward the inner side, thereby avoiding the interference between the electrode tabs 12p and 12n and the inner wall of the case during insertion. It becomes easy to do.
- the manufacturing process of the first case 40 and the second case 50 can be simplified by the same position and number of the guide portions 45 and 55 in the left-right direction. That is, the battery assembly 1 can contribute to the improvement of the productivity.
- the battery assembly 1 can ensure electrical insulation in the stacking direction of the adjacent battery cells 10 by providing the first insulating portions 46 a and 56 a and the second insulating portions 46 b and 56 b. That is, not only in the initial state but also when the battery cell 10 expands due to deterioration with time and the upper and lower positions of the electrode tabs 12p and 12n change, the insulation can be maintained.
- the outer surface 13 perpendicular to the stacking direction of the battery cells 10 is restrained by the restraining plate 30 to prevent the battery from being used during charging, discharging or aging with use of the assembled battery 1. Expansion of the cells 10 in the stacking direction can be suppressed.
- the restraint plate 30 By forming the restraint plate 30 of a metal material, the assembled battery 1 can improve its rigidity and effectively suppress the expansion of the battery cell 10.
- the assembled battery 1 since the insulating sheet 20 and the restraint plate 30 are provided one by one only in one of the stacked battery cells 10, the number of parts can be reduced and productivity can be improved. As described above, the assembled battery 1 is advantageous in terms of the number of parts and productivity, as compared with the conventional assembled battery in which a cell cover is provided for each battery cell to protect each battery cell, for example. That is, the battery assembly 1 can contribute to the improvement of the productivity and the cost reduction by the simplified configuration.
- the battery cells 10, the battery cells 10 and the insulating sheets 20, and the insulating sheets 20 and the restraint plates 30 are fixed to each other by an adhesive, whereby the resistance of the assembled battery 1 to vibration or impact is improved.
- the battery pack 1 can prevent relative displacement between components due to vibration or impact during traveling.
- the assembled battery 1 can firmly fix the internal components to each other to prevent damage to the internal components due to vibration or impact.
- the assembled battery 1 can be miniaturized and reduced in height while suppressing the expansion of the stacked battery cells 10. That is, in the assembled battery 1, the battery cell assembly 100 is pressed from the one side in the stacking direction by the one restraint plate 30, and at the same time, the bottom surface is the bottom surface 40 a of the first case 40 and the bottom surface 50 a of the second case 50. By bringing the battery cells into contact with each other, expansion of the battery cells 10 in the stacking direction can be suppressed. At the same time, since the number of restraint plates 30 used is one, the assembled battery 1 can be miniaturized, reduced in height, and reduced in weight as compared with a conventional battery module provided with a plurality of restraint plates. Similarly, the battery assembly 1 can also contribute to the reduction of the number of parts and the cost.
- the battery pack 1 can suppress the deterioration of the first case 40 and the second case 50 by providing the opening O. For example, if the restraint plate 30 is disposed directly on the upper surfaces of the first case 40 and the second case 50 without providing the opening O, the restraint plate 30 directly presses these cases, so the case is deformed. Deterioration is promoted. Therefore, the battery assembly 1 can prevent damage to the case due to such deterioration with time.
- the battery assembly 1 can be appropriately pressurized to the central portion of the outer surface 13 of the battery cell 10 perpendicular to the stacking direction by the configuration of the recess 32 of the restraint plate 30. Thereby, the assembled battery 1 can suppress the expansion of the battery cell 10 in the stacking direction.
- the battery pack 1 can properly hold the battery cell assembly 100 inside the first case 40 and the second case 50 by pressing with the restraint plate 30, the holding reliability is also improved. That is, the battery pack 1 can fix the battery cell assembly 100 more firmly by the pressurization by the recess 32.
- the battery assembly 1 can stabilize the internal resistance in the battery cell 10 by pressurizing with a pressure in an optimal range that can maintain good battery characteristics.
- the assembled battery 1 releases the internal gas from the vicinity of the electrode to the outer periphery of the battery cell 10 by pressurization, deterioration of the battery cell 10 can be suppressed. That is, the assembled battery 1 suppresses the deterioration of the battery characteristics due to the presence of the internal gas between the electrodes.
- the battery assembly 1 is formed such that the surface of the recess 32 protrudes further inward toward the central portion, thereby more concentrating the pressure on the central portion of the outer surface 13 of the battery cell 10 Expansion of the battery cell 10 in the stacking direction can be suppressed more effectively. In this case, the battery pack 1 can also more efficiently collect the internal gas to the outer periphery of the battery cell 10.
- the battery assembly 1 can ensure electrical insulation between the restraint plate 30 and the internal battery cell 10 by the arrangement of the insulating sheet 20.
- the assembled battery 1 can further improve the supportability of the battery cell assembly 100 by bringing the bottom surface 40 a of the first case 40 and the bottom surface 50 a of the second case 50 into contact with the bottom surface 80 a of the housing 80.
- the assembled battery 1 has the restraint plate 30 on the upper surface side, and the bottom surface of the assembled battery 1 abuts on the bottom surface 80a of the housing 80, so the internal battery cell assembly 100 is strongly restrained from both the upper and lower directions.
- the first case 40 and the second case 50 are less likely to be bent even when the battery cell assembly 100 is supported, due to the restraint in the vertical direction by the restraint plate 30 and the bottom surface 80 a. In other words, the deflection of the first case 40 and the second case 50 is restricted by the restraint plate 30 and the bottom surface 80a.
- the battery assembly 1 can fix the heavy load called the battery cell assembly 100 in a well-balanced manner by arranging the fixing portion F to be closer to the center of gravity of the battery cell assembly 100. For example, when the battery assembly 1 is mounted on a vehicle, the stress generated by vibration or impact during traveling is alleviated. Thereby, the assembled battery 1 can improve the reliability as a product. Further, the battery pack 1 can contribute to the reduction in height by the arrangement.
- the assembled battery 1 is a component such as an electrical component disposed outside the assembled battery 1 by forming the first case 40 and the second case 50 with a metal material or a resin material having an electrically insulating material applied on the surface.
- a metal material or a resin material having an electrically insulating material applied on the surface thus, the electrical insulation between the battery cell 10 inside the assembled battery 1 can be secured.
- the battery assembly 1 can further improve the electrical insulation by forming the restraint plate 30 with a metal material or a resin material to which an electrical insulation material is applied. . Further, in such a case, the battery assembly 1 can be manufactured inexpensively by reducing the weight of the restraint plate 30, which can contribute to the weight reduction and cost reduction of the battery assembly 1 itself.
- FIG. 12A is a perspective view showing an appearance of a battery assembly 1 according to a second embodiment of the present invention.
- FIG. 12A is a completed view of the battery assembly 1.
- FIG. 12B is an exploded perspective view of the battery assembly 1 according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 13 is a top view showing the single battery cell 10 of FIGS. 12A and 12B.
- the assembled battery 1 according to the second embodiment is different from the first embodiment in that the electrode tabs 12p and 12n of the battery cell 10 are formed on the same surface.
- the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
- the description is abbreviate
- the outer surface 11 of the battery cell 10 protrudes outward by one step more than the left and right end portions at the central portion of each of the two half portions along the left-right direction. That is, the outer surface 11 is formed such that two convex shapes are continuous in the left-right direction in top view.
- Electrode tabs 12p and 12n respectively project from two portions of the outer surface 11 that protrude outward by one level.
- the electrode tabs 12p and 12n protrude outward in a symmetrical manner so as to be substantially L-shaped.
- the electrode tab 12p linearly projects forward and then bends downward.
- the electrode tab 12 n linearly protrudes forward and then bends upward.
- the six battery cells 10 are laminated
- the electrode tab 12p is disposed on the right side of the outer surface 11 of the lowermost battery cell 10a, and the electrode tab 12n is disposed on the left side.
- Electrode tab 12n is disposed on the right side of outer surface 11 of battery cell 10b adjacent to the top of battery cell 10a, and electrode tab 12p is disposed on the left side.
- Electrode tabs 12p and 12n are similarly arranged for battery cells 10c, 10d, 10e and 10f.
- FIGS. 12A and 12B are diagrams showing the first case 40 alone in FIGS. 12A and 12B.
- FIG. 14A is a rear perspective view of the first case 40 and an enlarged view of a portion surrounded by a broken line thereof.
- FIG. 14B is a rear view of the first case 40 and an enlarged view of a portion surrounded by a broken line thereof.
- the window portion 421 and the window portion 422 are formed such that one half in the left-right direction is wider in the vertical direction than the other half.
- the four window portions 421 are arranged in a line along the vertical direction, with the positions of the left and right end portions and the left and right positions of the wide half portions aligned.
- the three window portions 422 are arranged in a line along the vertical direction, with the positions of the left and right ends and the left and right positions of the wide half portions aligned.
- the three windows 422 are formed to be located between the corresponding windows 421 in the vertical direction. More specifically, the four windows 421 are described as windows 421a, 421b, 421c, and 421d from the bottom to the top, and the three windows 422 are from the bottom to the top, respectively. It is described as windows 422a, 422b and 422c. In this case, the window 422a is located between the window 421a and the window 421b in the vertical direction. The window 422 b is located between the window 421 b and the window 421 c in the vertical direction. The window 422c is located between the window 421c and the window 421d in the vertical direction. Also, as an example, the wide half of the window 421 and the wide half of the window 422 may be positioned on the central side of the front surface of the first case 40, respectively.
- the first case 40 has contact portions 44 that abut the electrode tabs 12 p and 12 n or the outer surface 11 protruding from the outer surface 11 of the battery cell 10.
- the contact portion 44 is preferably constituted by the first inner wall 44a of the first case 40 where the electrode tabs 12p and 12n of the battery cell 10 face each other when the battery cell 10 is inserted into the first case 40. It is. That is, the first inner wall 44 a is formed by the surface of the back side of the front surface of the first case 40 on which the windows 421 and 422 are formed. In this case, when the six battery cells 10 are inserted into the first case 40, the tip surfaces S2 of the electrode tabs 12p and 12n abut on the first inner wall 44a.
- the first case 40 has a second inner wall 44b formed one step inner than the first inner wall 44a.
- the contact portion 44 may be configured by the second inner wall 44 b.
- the central portions of the two half portions of the outer surface 11 that project one step outward beyond the left and right end portions form the second inner wall 44b. And abut.
- the first case 40 has a third inner wall 44c formed one step further inward than the second inner wall 44b.
- the contact portion 44 may be configured by the third inner wall 44c.
- each battery cell 10 is performed by bringing the corresponding portions into contact with the contact portions 44 of the first case 40 with reference to the electrode tabs 12 p and 12 n or the outer surface 11. Further, the contact portion 44 is located in the vicinity of the windows 421 and 422. More specifically, the contact portion 44 is formed at the same front end as the front surface of the first case 40 on which the windows 421 and 422 are formed.
- the first case 40 further includes a guide portion 45, a tapered portion 45a, and a first insulating portion 46a configured in the same manner as in the first embodiment.
- a total of five first insulating portions 46 a are provided between the four windows 421 and the three windows 422, one each.
- the first case 40 has four accommodating portions 471 and three accommodating portions 472 which are divided in the vertical direction by the three first insulating portions 46 a and the two first insulating portions 46 a on the back sides of the left and right half portions of the front surface. Have. That is, each of the accommodating portions 471 and 472 accommodates the electrode tabs 12p and 12n arranged at the corresponding upper and lower positions.
- the four accommodating portions 471 are respectively described as accommodating portions 471a, 471b, 471c, and 471d from the lower side toward the upper side.
- the three accommodating portions 472 are respectively described as accommodating portions 472 a, 472 b and 472 c from the lower side to the upper side.
- FIG. Window portions 421a to 421d are disposed at the front ends of the accommodation portions 471a to 471d, respectively.
- Windows 422a to 422c are disposed at the front end of the housings 472a to 472c, respectively.
- the first case 40 has a second insulating portion 46 b projecting inward from both inner side surfaces in the left-right direction to the third inner wall 44 c.
- the second insulating portion 46b insulates the adjacent battery cells 10 from each other in a stacked state.
- pressing member insertion holes 43 are formed at the front end portions of the left and right side surfaces of the first case 40.
- the pressing member insertion holes 43 are formed in pairs at substantially the same height positions as the windows 421 and 422, corresponding to the seven windows 421 and 422, respectively.
- the pressing member 70a inserted from the pressing member insertion hole 43 has a comb-like structure including seven left and right extending portions to be inserted into the seven pairs of insertion holes and a connecting portion connecting the ends of the portions. Have.
- the second case 50 may have a second insulating portion 56b protruding substantially in a U-shape along the inner surface.
- the second insulating portion 56b may be formed, for example, only on the left and right side surfaces or only on the rear surface.
- the second insulating portion 56b insulates the adjacent battery cells 10 from each other in a stacked state. It is preferable that the same number of second insulating portions 56 b be arranged at the same position in the vertical direction as the second insulating portion 46 b of the first case 40.
- the second case 50 may have a guide 55 as in the first embodiment.
- the guide portions 55 may be provided in a suitable arrangement and in number in at least one of the upper surface and the lower surface of the second insulating portion 56b formed on the rear surface.
- the windows 421 and 422 are concentrated on the front face, so that the fourth step described with reference to FIG. 7D is not necessary in assembling the assembled battery 1, and pressing member insertion in the second case 50 is also performed.
- the holes 53 are not required.
- the electrode tab 12p of the battery cell 10a and the total plus bus bar 60a are disposed in the housing portion 471a.
- the electrode tab 12n of the battery cell 10a and the electrode tab 12p of the battery cell 10b disposed adjacent to the top of the battery cell 10 are disposed.
- the electrode tab 12n of the battery cell 10b and the electrode tab 12p of the battery cell 10c disposed adjacent to the top of the battery cell 10b are disposed.
- the electrode tabs 12p and 12n are alternately arranged in the housing portions 472b, 471c, 472c, and 471d.
- a total minus bus bar 60b (not shown) is also disposed in the housing portion 471d.
- the tip surfaces S2 of the electrode tabs 12p and 12n abut each other.
- a welding laser is irradiated to the welding site through the windows 421 and 422 to weld the electrode tabs 12p and 12n to each other.
- the battery assembly 1 according to the second embodiment as described above exhibits the same effects as the effects described above in the first embodiment.
- the number of assembling steps can be reduced.
- the assembled battery 1 can contribute to the improvement of productivity.
- the electrode tabs 12p and 12n of the battery cell 10 are formed only on the outer surface 11, and the rear portion of the battery cell 10 is flat, so that the front-rear width of the battery cell 10 is shortened by the electrode tab 12p or 12n.
- the front-rear width of the second case 50 also becomes short, and the battery assembly 1 can contribute to the downsizing as a whole.
- FIG. 15 is a perspective view showing the appearance of the battery assembly 1 according to the third embodiment of the present invention.
- the battery assembly 1 according to the third embodiment has, as shown in FIG. 15, a discharge unit for discharging the gas generated inside the battery cell 10 to the outside in addition to the configuration of the battery assembly 1 according to the first embodiment. It has 90.
- the assembled battery 1 may add the discharge part 90 to the structure of the assembled battery 1 which concerns on 2nd Embodiment.
- the same components as those in the first embodiment and the second embodiment are denoted by the same reference numerals.
- the description is abbreviate
- one discharge unit 90 is provided on the left side surface of the second case 50.
- the discharge part 90 has the discharge tube 91 extended toward the exterior from the said side.
- the discharge part 90 may be provided on any of the outer surfaces of the first case 40 and the second case 50 other than the left side surface of the second case 50 as long as the internal gas can be discharged efficiently to the outside. Good.
- the discharge part 90 is not limited to one, You may be provided with two or more.
- Exhaust unit 90 guides the internal gas emitted from battery cell 10 to the outside of assembled battery 1 through exhaust tube 91.
- the battery assembly 1 according to the third embodiment as described above exhibits the same effects as the above-described effects described in the first and second embodiments.
- the battery assembly 1 according to the third embodiment can improve the safety by guiding the internal gas to the outside by the discharge unit 90.
- the battery pack 1 can improve the reliability as a product.
- FIG. 16A and 16B are diagrams showing a fitting portion between the first case 40 and the second case 50.
- FIG. FIG. 16A is a perspective view showing the appearance of the battery assembly 1.
- FIG. 16B is an enlarged view of a portion enclosed by a broken line in FIG. 16A.
- the first case 40 and the second case 50 are engaged with each other in a state in which the engagement claws E1 are formed on one of the left and right side surfaces and the engagement holes E2 are formed on the other corresponding left and right side surfaces. May be That is, when the first case 40 and the second case 50 are fitted, the engagement claw E1 engages with the engagement hole E2.
- the battery assembly 1 is not limited to the configuration by the engagement of the claws and the holes.
- the first case 40 and the second case 50 may be fitted together by holding an arbitrary convex portion protruding from the left and right side surfaces of each of the first case 40 and the second case 50 by an elastic member such as a clip.
- first case 40 and the second case 50 may be fitted by any fastening structure such as screwing.
- the battery assembly 1 may have any engagement structure as long as the first case 40 and the second case 50 can be reliably fitted. As a result, the assembled battery 1 can realize good assembly, and as a result, can contribute to improvement in product reliability.
- the present invention is not limited to this.
- the second case 50 may have an abutting portion, and in this case, the abutting portion may be configured by at least one of the first inner wall 54a, the second inner wall 54b, and the third inner wall 54c.
- both the first case 40 and the second case 50 may have a contact portion.
- the assembled battery 1 may not have the tapered portions 45 a and 55 a as long as the insertability of the battery cell 10 into the first case 40 and the second case 50 can be ensured.
- the battery assembly 1 is not limited to the configuration in which the guide portions 45 and 55 are provided independently.
- the battery assembly 1 may be configured such that the first insulating portions 46 a and 56 a are used as a guide portion without providing the guide portions 45 and 55.
- the insertability of the battery cell 10 may be improved by providing the first insulating portions 46 a and 56 a with a tapered shape.
- the restraint plate 30 may be disposed on the lower surface side of the battery cell assembly 100 together with the opening O. As a result, the battery cell assembly 100 is held between the upper and lower directions by the highly rigid restraint plate 30, so that the pressure retention is further improved.
- the insulating sheet 20 may be disposed on the lower surface side of the battery cell assembly 100. Thereby, the assembled battery 1 can further improve the insulation.
- the number of battery cells 10 and the number of windows 42 and 52 are not limited to the above configuration.
- the number of battery cells 10 may be any number.
- the windows 42 and 52 may be formed in an optimal manner according to the number of battery cells 10.
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Abstract
外面(11)より突出する電極タブ(12p、12n)を有する複数の電池セル(10)を備える組電池(1)の製造方法は、隣接する電池セル(10)の電極タブ(12p、12n)が折り重なるように、複数の電池セル(10)を積層してケース(40)に収容する工程と、電極タブ(12p、12n)が折り重なる部分と対向する位置に設けられた、ケース(40)の窓部(42)を介して電極タブ(12p、12n)同士を溶着する工程と、を含む。
Description
本出願は、日本国特許出願2017-193807号(2017年10月3日出願)の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
本発明は、組電池の製造方法及び組電池に関する。
従来、複数の電池セルを備える充放電可能な電池モジュールが知られている。例えば、特許文献1には、電池セルを積層し、各電池セルの正極タブ及び負極タブを超音波溶接等によってバスバに接合することが開示されている。
特許文献1では積層されたそれぞれの電池セルのタブをバスバに溶接する際に、各層のタブが超音波溶接時に干渉することを防止するため、平面視においてタブが重ならないようにタブがトリミングされている。しかしながら電池セルのタブをトリミングすると、残ったタブの先端に電流が集中して発熱が大きくなり、セルの短寿命化に繋がる恐れがある。
かかる観点に鑑みてなされた本発明の目的は、電池セルのタブをトリミングすることなく溶着できる組電池の製造方法及び組電池を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明の一実施形態に係る組電池の製造方法は、
外面より突出する電極タブを有する複数の電池セルを備える組電池の製造方法であって、
隣接する前記電池セルの前記電極タブが折り重なるように、複数の前記電池セルを積層してケースに収容する工程と、
前記電極タブが折り重なる部分と対向する位置に設けられた、前記ケースの窓部を介して前記電極タブ同士を溶着する工程と、
を含む。
外面より突出する電極タブを有する複数の電池セルを備える組電池の製造方法であって、
隣接する前記電池セルの前記電極タブが折り重なるように、複数の前記電池セルを積層してケースに収容する工程と、
前記電極タブが折り重なる部分と対向する位置に設けられた、前記ケースの窓部を介して前記電極タブ同士を溶着する工程と、
を含む。
また本発明の一実施形態に係る組電池は、
外面より突出する電極タブを有する複数の電池セルと、
複数の前記電池セルを積層させた状態で収容するケースと、を備え、
複数の前記電池セルには、隣接する前記電池セルの前記電極タブが折り重なった状態で溶着された溶着部がそれぞれ形成され、
前記ケースは、
前記電極タブを収容する収容部と、
前記溶着部を前記収容部から露出させる窓部とを有する。
外面より突出する電極タブを有する複数の電池セルと、
複数の前記電池セルを積層させた状態で収容するケースと、を備え、
複数の前記電池セルには、隣接する前記電池セルの前記電極タブが折り重なった状態で溶着された溶着部がそれぞれ形成され、
前記ケースは、
前記電極タブを収容する収容部と、
前記溶着部を前記収容部から露出させる窓部とを有する。
本発明の一実施形態に係る組電池の製造方法及び組電池によれば、電池セルのタブをトリミングすることなく溶着できる。
以下、添付図面を参照しながら一実施形態について説明する。以下の説明中の前後、左右、及び上下の方向は、図中の矢印の方向を基準としている。以下では、一例として、複数の電池セル10の積層方向を上下方向として説明するが、これに限定されない。複数の電池セル10の積層方向は、他の任意の方向と一致してもよい。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る組電池1の外観を示す斜視図である。図2は、図1に示す組電池1の内部の部品ごとの分解斜視図である。組電池1は、大きな構成要素として、6つの電池セル10と、絶縁シート20と、拘束板30と、第1ケース40と、第2ケース50とを備える。
図1は、本発明の第1実施形態に係る組電池1の外観を示す斜視図である。図2は、図1に示す組電池1の内部の部品ごとの分解斜視図である。組電池1は、大きな構成要素として、6つの電池セル10と、絶縁シート20と、拘束板30と、第1ケース40と、第2ケース50とを備える。
6つの電池セル10は、上下方向に積層される。以下では、積層された6つの電池セル10を、下方から上方に向けて、それぞれ電池セル10a、10b、10c、10d、10e、及び10fとして表記する。各電池セルを区別しない場合には、まとめて電池セル10と記載する。各電池セル10は、上下方向に略平行な前面及び後面によりそれぞれ構成される2つの外面11を有する。各電池セル10は、積層方向に垂直な方向、特に前後方向に沿って、2つの外面11から互いに反対方向に突出する1組の電極タブ12p及び12nを有する。各電池セル10は、1組の電極タブ12p及び12nが前後方向に沿って配置された状態で積層される。
絶縁シート20は、ポリエチレン(PE:polyethylene)又はポリプロピレン(PP:polypropylene)樹脂などの電気絶縁性素材により略平板状に形成される。絶縁シート20は、積層された電池セル10のうち上端に位置する電池セル10fの上面に当接するように配置される。絶縁シート20は、組電池1の上面に当接される拘束板30と、組電池1内部の電池セル10との電気的な絶縁を確保するために設けられる。
拘束板30は、絶縁シート20の上面に当接するように配置される。拘束板30は、係合した第1ケース40及び第2ケース50の上面にねじ止めなどの適宜な方法により固定される。例えば、拘束板30は、四隅に貫設された孔部31を第1ケース40の前端の左右両端部に設けられた2つのねじ孔41及び第2ケース50の後端の左右両端部に設けられた2つのねじ孔51に合わせてねじ止めすることで、係合した第1ケース40及び第2ケース50上に固定される。拘束板30は、各電池セル10の上面及び下面によって構成される積層方向に垂直な外面13を拘束した状態で、電池セル10を第1ケース40及び第2ケース50に挟持させる。同時に、拘束板30は、電池セル10を支持する。
第1ケース40及び第2ケース50は、互いに係合した状態で、積層された電池セル10を内部で支持する。すなわち、積層された電池セル10は、第1ケース40の底面40a及び第2ケース50の底面50aに載置される。係合した第1ケース40及び第2ケース50は、底面と対向し、その上面に構成された開口Oを有する。第1ケース40及び第2ケース50同士の接続面S1は、電極タブ12p又は12n側の電池セル10の外面11と略平行である。すなわち、接続面S1は、上下方向に平行である。このように、第1ケース40及び第2ケース50は、電池セル10の電極タブ12p及び12nの突出方向に沿って係合又は分離する。
なお、積層された電池セル10のうち、互いに隣接する電池セル10同士を、接着剤又は両面テープなどの粘着剤によって接着固定してもよい。例えば、各電池セル10の上面に接着剤を塗布するなどの任意の方法により、互いに隣接する電池セル10同士を接着固定してもよい。同様に、電池セル10f及び絶縁シート20同士を、粘着剤によって接着固定してもよい。さらに、絶縁シート20及び拘束板30同士も同様に、粘着剤によって接着固定してもよい。
図3A及び図3Bは、図2の電池セル10単体を示す図である。図3Aは、電池セル10の上面図である。図3Bは、電池セル10の側面図である。図3A及び図3Bは、一例として、図2のように配置された電池セル10bを示す。他の電池セル10についても、図3A及び図3Bに示す電池セル10bと同様に構成される。
電池セル10は、上面視において略平板状に形成される。電池セル10の外装部材14は、ラミネートフィルムによって構成される。外装部材14の最外層は、電気絶縁性を確保するために樹脂によって構成される。外装部材14の上下両面は、外面13を構成する。外面11は、中央部において、左右両端部よりも一段外方に突出する。すなわち、外面11は、上面視において凸状に形成される。外面11のうち一段外方に突出した部分から、電極タブ12p又は12nが突設される。電極タブ12p及び12nは、通常は平板状に突設されるが、上下方向に隣接する他の電池セル10の電極タブなどと接触させるために、外方に向けて、側面視において略L字状となるように互いに対称的に曲げ加工される。例えば、電極タブ12pは、前後方向に沿って外方に直線状に突出した後、下方に屈曲する。換言すると、電極タブ12pには、下方に屈曲した先端部が形成されている。電極タブ12nは、前後方向に沿って外方に直線状に突出した後、上方に屈曲する。換言すると、電極タブ12nには、上方に屈曲した先端部が形成されている。以下では、一例として、下方に屈曲する電極タブ12pを正極端子、上方に屈曲する電極タブ12nを負極端子として説明するが、これに限定されない。電極タブ12p及び12nは、正極及び負極の役割が逆になるように構成されてもよい。
図4A及び図4Bは、図2の拘束板30単体を示す図である。図4Aは、拘束板30の上面視による斜視図である。図4Bは、図4AのI-I矢線に沿う断面図である。
拘束板30は、任意の剛性の高い材料により構成されるのが好適である。例えば、拘束板30は、金属材のみによって構成されるのが好適である。これに限定されず、拘束板30は、表面にPET樹脂などの電気絶縁性素材が付与された金属材又は樹脂材によって構成されてもよい。拘束板30は、略平板状に形成される。拘束板30は、略中央部に形成され、上下方向に沿って一段内方に凹設された略矩形状の凹部32を有する。4つの孔部31は、凹部32を囲む拘束板30の外縁部の四隅からそれぞれ突設される。凹部32の表面は、一例として、拘束板30の外縁部の表面と略平行になるように直線状に形成される。凹部32の表面は、このような構成に限定されず、例えば、その表面が中央部に向かうにつれてさらに内方に突出するような、直線状又は曲線状の傾斜面として形成されてもよい。組電池1は、凹部32による加圧によって、内部の電池セル10を強固に固定できる。拘束板30は、凹部32のような構成に限定されない。例えば、拘束板30は、凹部32を有さずに、拘束板30の表面が外縁部から中央部に向かうにつれて内方に徐々に突出するような、直線状又は曲線状の傾斜面を有するように形成されてもよい。また、拘束板30は、凹部32に代えて、例えば中央部の下面に突設される、少なくとも1つのリブを有してもよい。
図5A乃至図5Cは、図2の第1ケース40単体を示す図である。図5Aは、第1ケース40の前面の一部を拡大した上面視による斜視図である。図5Bは、第1ケース40の背面視による斜視図及び2つの破線囲み部をそれぞれ拡大した図である。図5Cは、第1ケース40の背面図及びその破線囲み部を拡大した図である。
第1ケース40は、表面にPET樹脂などの電気絶縁性素材が付与された金属材又は樹脂材によって構成される。第1ケース40は、任意の剛性の高い材料により構成されてもよい。第1ケース40の前面中央部は、一段外方に突出するように形成される。当該前面中央部には、前面を貫通する4つの窓部42が、左右方向に沿って略矩形状に延設される。窓部42は、左右方向の一方の半部が、他方の半部よりも上下方向に幅広となるように形成される。窓部42は、電池セル10の電極タブ12p及び12nの先端面S2よりも小さくなるように形成される。電極タブ12p及び12nの先端面S2とは、それぞれの上下方向に屈曲した部分の外面である(図3B参照)。4つの窓部42は、各々の左右両端部位置及び幅広となる半部の左右位置を合わせた状態で、上下方向に沿って一列に配列される。また、第1ケース40の前面中央部の左右両側面には、押圧部材挿入孔43が形成される。押圧部材挿入孔43は、第1ケース40の内部を側方から露出させる。押圧部材挿入孔43は、4つの窓部42の各々に対応して、各窓部42と略同一の高さ位置に一対形成される。すなわち、一対の押圧部材挿入孔43は、第1ケース40の前面中央部の左右両側面に略同一の高さ位置となるように形成される。
第1ケース40は、電池セル10の外面11より突出する電極タブ12p若しくは12n、又は外面11と当接する当接部44を有する。例えば、当接部44は、電池セル10の第1ケース40への挿入時に、電池セル10の電極タブ12p又は12nが対向する、第1ケース40の第1内壁44aにより構成されるのが好適である。すなわち、第1内壁44aは、第1ケース40の前面中央部の裏面のうち、窓部42が形成される面によって構成される。この場合、6つの電池セル10が第1ケース40に挿入されると、電極タブ12p又は12nの先端面S2が、第1内壁44aと当接する。
第1ケース40は、押圧部材挿入孔43の裏側に位置し、第1内壁44aよりも一段内側に形成される第2内壁44bを有する。当接部44は、第2内壁44bにより構成されてもよい。この場合、6つの電池セル10が第1ケース40に挿入されると、外面11のうち、左右両端部よりも一段外方に突出した中央部が、第2内壁44bと当接する。
第1ケース40は、第2内壁44bよりもさらに一段内側に形成される第3内壁44cを有する。当接部44は、第3内壁44cにより構成されてもよい。この場合、6つの電池セル10が第1ケース40に挿入されると、外面11のうち、中央部よりも一段内方に凹んだ左右両端部が、第3内壁44cと当接する。
このように、各電池セル10の位置決めは、電極タブ12p若しくは12n、又は外面11を基準にして、対応する部分を第1ケース40の当接部44と当接させることで行われる。また、当接部44は、窓部42の近傍に位置する。より具体的には、当接部44は、第1ケース40のうち、窓部42が形成される前面中央部と同じ前端部に位置するように形成される。以上のような構成により、組電池1は、隣接する電池セル10の電極タブ12p及び12n同士を溶着する時に、精度よく位置決めできる。
第1ケース40は、第1内壁44aから内側に突設され、電池セル10の挿入時に、第1内壁44aに向けて電極タブ12p又は12nを誘い込むためのガイド部45をさらに有する。ガイド部45は、第1内壁44aから少なくとも1つ突設される。第1ケース40は、第1内壁44aから内側に突設され、電池セル10の積層方向に隣接する電極タブ12p及び12nを互いに電気的に絶縁する第1絶縁部46aをさらに有する。第1絶縁部46aは、4つの窓部42の各々の間に1つずつ、合計で3つ設けられる。第1絶縁部46aの後端の前後位置は、第2内壁44bと同一である。すなわち、第1絶縁部46aの後面と第2内壁44bとは、同一平面をなす。
ガイド部45の各々は、第1絶縁部46aの上下両面に、前後方向にわたって上下方向に突出した状態で延設される。一例として、ガイド部45は、各第1絶縁部46aの上面に4つ延設される。その各々は、左右方向に等間隔に離間するのが好適である。同様にガイド部45は、各第1絶縁部46aの下面に4つ延設される。その各々は、左右方向に等間隔に離間するのが好適である。第1絶縁部46aの上下両面にそれぞれ形成されたガイド部45は、互いに同一の左右方向位置に配置されてもよいし、互いに異なる左右方向位置に配置されてもよい。
ガイド部45は、第1内壁44aから内側に離間する方向に向かってテーパ状となるテーパ部45aを有してもよい。例えば、ガイド部45の前半部における第1絶縁部46aからの突設量は一定であるが、略中央付近を境に、ガイド部45の後半部における第1絶縁部46aからの突設量が、内側に向けて次第に減少してもよい。例えば、テーパ部45aのテーパ形状は、直線状であってもよいし、緩やかな曲線状であってもよい。これにより、上下方向に離間した状態で隣り合うガイド部45の離間幅が、内側に向かうにつれて増加する。以上のようなテーパ部45aの構成により、組電池1は、第1ケース40への電池セル10の挿入性をさらに向上できる。
第1ケース40は、一段外方に突出する前面中央部の裏部を3つの第1絶縁部46aによって上下方向に区切った、4つの収容部47を有する。すなわち、各収容部47は、対応する上下位置に配置された電極タブ12p及び12nを収容する。以下では、4つの収容部47を、下方から上方に向けて、それぞれ収容部47a、47b、47c、及び47dとして表記する。各収容部を区別しない場合には、まとめて収容部47と記載する。収容部47a乃至47dの前端には、窓部42がそれぞれ1つずつ配置される。
第1ケース40は、左右方向の両内側面から内側に突設される第2絶縁部46bを有する。第2絶縁部46bは、積層された状態で隣接する各電池セル10を互いに絶縁する。積層された状態で隣接する各電池セル10を互いに絶縁する。例えば、第2絶縁部46bは、6つの積層された電池セル10の各々の間に1つずつ、合計5つ配置される。例えば、第2絶縁部46bは、6つの電池セル10の積層方向、すなわち上下方向に沿って、同一の前後幅及び同一の前後位置で配列される。なお、第2絶縁部46bは、電池セル10の第1ケース40への挿入時に、ガイドとしての機能も果たす。
図6A乃至図6Cは、図2の第2ケース50単体を示す図である。図6Aは、第2ケース50の後面の一部を拡大した上面視による斜視図である。図6Bは、第2ケース50の背面視による斜視図及び2つの破線囲み部をそれぞれ拡大した図である。図6Cは、第2ケース50の背面図及びその破線囲み部を拡大した図である。
第2ケース50は、第1ケース40と同様に構成され、ねじ孔51、窓部52、押圧部材挿入孔53、第1内壁54a、第2内壁54b、第3内壁54c、ガイド部55、テーパ部55a、第1絶縁部56a、第2絶縁部56b、及び収容部57を有する。上記の第1ケース40に対する説明は、第2ケース50の対応する各構成部に対しても同様に適用される。以下では、第2ケース50に関する第1ケース40と異なる点について主に説明する。
第2ケース50の窓部52は、上下方向において、各々が第1ケース40の対応する窓部42の間に位置するように3つ形成される。より具体的には、4つの窓部42を、下方から上方に向けて、それぞれ窓部42a、42b、42c、及び42dとして表記し、3つの窓部52を、下方から上方に向けて、それぞれ窓部52a、52b、及び52cとして表記する。この場合、窓部52aは、上下方向において、窓部42a及び窓部42bの間に位置する。窓部52bは、上下方向において、窓部42b及び窓部42cの間に位置する。窓部52cは、上下方向において、窓部42c及び窓部42dの間に位置する。
一例として、窓部52の幅広となる半部は、窓部42の幅広となる半部と、左右方向において同一の側に形成されてもよい。すなわち、窓部42の幅広となる半部が、図5A乃至図5Cに示すとおり、一例として左側に形成される場合、窓部52の幅広となる半部は、図6A乃至図6Cに示すとおり、左側に形成される。
第1絶縁部56aは、3つの窓部52の各々の間に1つずつ、合計で2つ設けられる。収容部57は、一段外方に突出する後面中央部の裏部を2つの第1絶縁部56aによって上下方向に区切った状態で、3つ設けられる。すなわち、各収容部57は、対応する上下位置に配置された電極タブ12p及び12nを収容する。以下では、3つの収容部57を、下方から上方に向けて、それぞれ収容部57a、57b、及び57cとして表記する。各収容部を区別しない場合には、まとめて収容部57と記載する。ガイド部55は、収容部57aの底面及び収容部57cの天井面にも同様に延設される。一例として、ガイド部55は、それぞれの面に4つ延設される。
図7A乃至図7Dは、組電池1を組み立てるための工程を示す模式図である。図7A乃至図7Dは、組電池1を組み立てるための代表的な第1工程乃至第4工程をそれぞれ示した模式図である。図8A及び図8Bは、図7C及び図7Dの第3工程及び第4工程時の第1ケース40及び第2ケース50の内部の様子を示した模式図である。図8Aは、図7CのII-II矢線に沿う断面の一部を拡大した図である。図8Bは、図7DのIII-III矢線に沿う断面の一部を拡大した図である。図9A及び図9Bは、図8Aの破線囲み部を拡大した図である。図9Aは、図8Aの破線囲み部R1を拡大した図である。図9Bは、図8Aの破線囲み部R2を拡大した図である。図10A乃至図10Cは、押圧部材をケースに固定する様子を示した図である。
図7Aに示す第1工程では、積層する6つの電池セル10及び絶縁シート20を、1つずつ下方から順番に第1ケース40に挿入する。6つの電池セル10は、それぞれの電極タブ12p及び12nが屈曲した状態で、第1ケース40に挿入される。このとき、各電池セル10は、電極タブ12p若しくは12n、又は外面11を基準にして、対応する部分が第1ケース40の当接部44に当接することで、位置決めされる。すなわち、電池セル10のうち、電極タブ12p又は12nが形成される外面11側が、電池セル10、特に電極タブ12p又は12nの第1ケース40に対する位置決めのために用いられる。電池セル10のそれぞれの電極タブ12p及び12nは、隣接する電池セルの電極タブが向かい合うように、且つ先端面S2が窓部42の大きさよりも大きくなるように、屈曲した状態で挿入される。すなわち隣接する電池セル10の電極タブ12p及び12nの屈曲した部分は折り重なっており、折り重なる部分が第1ケース40の内壁に当接される。折り重なる部分とケースとの当接の態様については後述する。図7Bに示す第2工程では、電池セル10及び絶縁シート20を保持する第1ケース40に対して後方から第2ケース50を嵌合させる。同時に、総プラスバスバ60a及び総マイナスバスバ60bを第1ケース40に仮固定する。図7Cに示す第3工程では、第1ケース40の押圧部材挿入孔43から対応する押圧部材70aを挿入し、電極タブ12p及び12nを第1ケース40内で固定する。
図7Cに示すように押圧部材70aは、左右方向に延在し、各押圧部材挿入孔43に挿入する部位と、当該部位の端部を連結する連結部とを含む櫛状の構造を有する。当該構造を採用することにより、押圧部材を1本ずつ押圧部材挿入孔43に挿入する必要がなく、生産性を向上させることができる。押圧部材70aは、耐熱性樹脂又は金属からなり、表面が電気絶縁性素材で覆われている。そして押圧部材70aにより、電極タブ12p及び12nを第1内壁44aに当接させた状態で固定する。その後、溶接用のレーザを窓部42を通じて溶接箇所に照射し、電極タブ12p及び12n、電極タブ12p及び総プラスバスバ60a、並びに電極タブ12n及び総マイナスバスバ60bをそれぞれ溶接する。電極タブ12p及び12nを溶接する際は、電極タブ12pの先端部と、電極タブ12nの先端部とを溶接してよい。
図7Dに示す第4工程では、第2ケース50の押圧部材挿入孔53から対応する押圧部材70bを挿入し、電極タブ12p及び12nを固定する。図7Dに示すように押圧部材70bは、左右方向に延在し、各押圧部材挿入孔53に挿入する部位と、当該部位の端部を連結する連結部とを含む櫛状の構造を有する。当該構造を採用することにより、押圧部材を1本ずつ押圧部材挿入孔53に挿入する必要が無く生産性を向上させることができる。押圧部材70bは、耐熱性樹脂又は金属からなり、表面が電気絶縁性素材で覆われている。押圧部材70bにより、電極タブ12p及び12nを第1内壁54aに当接させた状態で固定する。その後、溶接用のレーザを窓部52を通じて溶接箇所に照射し、電極タブ12p及び12nを互いに溶接する。電極タブ12p及び12nが互いに溶接された部分を、溶着部と称してよい。溶着部は、窓部52よりも面積が小さい。
拘束板30は、図7Dに示す第4工程の後、係合した第1ケース40及び第2ケース50の上面にねじ止めなどの適宜な方法により固定される。以上により、組電池1の組み立てが完了する。
上記工程により、図8A及び図8Bに示すとおり、各電池セル10の電極タブ12p及び12nは、第1ケース40の収容部47及び第2ケース50の収容部57に収容される。この状態で、6つの電池セル10は、前方及び後方において、隣接する電池セル10の電極タブ12p及び12nが交互に配置されるように積層される。
例えば、図8Aに示すとおり、収容部47aには、電池セル10aの電極タブ12pが配置される。収容部47bには、電池セル10aの上部に隣接して配置される電池セル10bの電極タブ12nが配置される。同様に、収容部47bには、電池セル10bの上部に隣接して配置される電池セル10cの電極タブ12pが配置される。収容部47c及び47dについても同様に、電池セル10d、10e、及び10fの前面側の電極タブ12p及び12nが交互に配置される。結果として、第1ケース40の4つの収容部47には、下方から上方に向けて電極タブ12p及び12nが交互に配置された状態で、1つ、2つ、2つ、1つの電極タブが収容される。
例えば、図8Bに示すとおり、収容部57aには、電池セル10aの電極タブ12nが配置される。収容部57aには、電池セル10aの上部に隣接して配置される電池セル10bの電極タブ12pも配置される。収容部57b及び57cについても同様に、電池セル10c、10d、10e、及び10fの後面側の電極タブ12p及び12nが交互に配置される。結果として、第2ケース50の3つの収容部57には、下方から上方に向けて電極タブ12p及び12nが交互に配置される。各収容部57には、2つの電極タブが収容される。
以上のように、各電池セル10の電極タブ12p及び12nは、互いに上下逆方向に屈曲することで、隣接する電池セル10の反対の極性を有する電極タブとそれぞれ接続される。最終的に、6つの電池セル10は、互いに直列に接続される。
図9Aに示すとおり、第1ケース40の上端の収容部47dには、1つの電池セル10fの電極タブ12nが収容される。収容部47dには、総マイナスバスバ60bの端部も収容される。一例として、電極タブ12nの先端面S2が第1内壁44aに対向し、当該先端面S2の裏側が総マイナスバスバ60bの端部と対向する。換言すると、第1内壁44a、電極タブ12nの先端部、及び総マイナスバスバ60bの端部の順番で、外側から内側に向かって、各々が配置される。この状態で、図7Cに示す第3工程により押圧部材70aが挿入されると、それぞれの面が互いに当接する。
なお、図8Aにも示すとおり、第1ケース40の下端の収容部47aには、1つの電池セル10aの電極タブ12pが収容されると共に、総プラスバスバ60aの端部も収容される。図9Aに対する上記の説明は、収容部47aにおける電極タブ12pと総プラスバスバ60aとの関係についても適用される。
図9Bに示すとおり、第1ケース40の中央の2つの収容部47b及び47cには、2つの電池セル10の電極タブ12p及び12nが折り重なった状態で収容される。一例として、電極タブ12nの先端面S2が第1内壁44aに対向し、当該先端面S2の裏側が電極タブ12pの先端の面S2と対向する。換言すると、第1内壁44a、電極タブ12nの先端部、及び電極タブ12pの先端部の順番で、外側から内側に向かって、各々が配置される。この状態で、図7Cに示す第3工程により押圧部材70aが挿入されると、それぞれの面が互いに当接する。すなわち押圧部材70aにより、電池セル10の電極タブ12p及び12nの折り重なる部分、すなわち電極タブ12p及び12nの先端部を第1ケース40の内壁に当接させる。図9Bに示すように、電極タブ12p及び12nが折り重なった部分の一部を露出させる窓部42の面積は、電極タブ12p及び12nの折り重なる部分よりも面積が小さい。そのため、電極タブ12p及び12nの折り重なる部分は確実に第1ケース40の内壁44aに当接することになる。押圧部材70aは、窓部42と対向する位置に、第1ケース40の内側方向へ窪む凹部71aを備える。電極タブ12pの先端は、押圧部材70aのうち凹部71aの突出部分により外側に向かって押圧され、電極タブ12p、12n同士が互いに当接する。
押圧部材70a及び70bは、固定部材によりケースに固定してもよい。固定部材として例えば、脱着可能な固定クランプを用いる。図10A乃至図10Cに、押圧部材70aを固定クランプ72及び73により第1ケース40に固定する例を示す。図10Aは押圧部材70aを第1ケース40の押圧部材挿入孔43に挿入する前の状態を示す。図10Bは押圧部材70aを第1ケース40の押圧部材挿入孔43に挿入した後に、固定クランプ72及び73により第1ケース40に固定した状態を示す。固定クランプ72及び73は、押圧部材70aの左右両端部を挟持し、押圧部材70aが第1ケース40に固定される。図10Bの状態で、窓部42を通じて溶接用のレーザを溶接箇所に照射し、電極タブ12p及び12n、電極タブ12p及び総プラスバスバ60a、並びに電極タブ12n及び総マイナスバスバ60bをそれぞれ溶着する。図10A及び図10Bでは押圧部材70aについて説明しているが、押圧部材70bについても同様に固定クランプ等により固定してもよい。
電極タブ12p及び12nを溶着後、第1ケース40及び第2ケース50の窓部42及び52を覆う絶縁カバー74(窓部収容部74)を第1ケース40及び第2ケース50に取り付けてもよい。図10Cに、絶縁カバー74を第1ケース40に取り付ける例を示す。絶縁カバー74は、第1ケース40に設けられた係合爪等、適宜な方法により固定される。絶縁カバー74はさらに、押圧部材挿入孔43及び53を覆うようにしてもよい。
図11A乃至図11Cは、筐体80に収容された組電池1を示す図である。図11Aは、組電池1を支持する筐体80の断面を示す、上面視による斜視図である。図11Bは、図11AのIV-IV矢線に沿う断面図である。図11Cは、図11Bの破線囲み部を拡大した図である。
筐体80は、アルミニウムなどの金属材によって構成されるのが好適である。これに限定されず、筐体80は、任意の剛性の高い材料により構成されてもよい。例えば、筐体80は、表面にPET樹脂などの電気絶縁性素材が付与された金属材又は剛性の高い樹脂材によって構成されてもよい。
組電池1は、筐体80の内部にねじ止めなどの適宜な方法により固定される。より具体的には、組電池1は、第1ケース40の底面40a及び第2ケース50の底面50aが筐体80の底面80aに当接した状態で、筐体80の内部に収容される。この時、筐体80の底面80aは、上方の拘束板30と同様に、積層された電池セル10を下方から拘束するための拘束部材として機能する。すなわち、積層された電池セル10は、底面80aに当接した第1ケース40の底面40a及び第2ケース50の底面50aと当接することで、間接的に底面80aによって拘束される。このような構成に限定されず、例えば、第1ケース40の底面40a及び第2ケース50の底面50aが十分な剛性を有していて拘束部材としての役割をこれら自身で果たすことができるのであれば、底面80aと底面40a及び底面50aとは当接していなくてもよい。
図11A乃至図11Cに示すとおり、第1ケース40及び第2ケース50の筐体80に対する固定部Fは、筐体80の底面80aよりも内側に設けられる。すなわち、固定部Fは、積層された6つの電池セル10から構成される電池セル集合体100の重心により近づくように、底面80aよりも上方に位置する。
固定部Fは、例えば、以下のように構成されてもよい。すなわち、一例として、第1ケース40の2つのねじ孔41は、第1ケース40の上面から下面まで貫通して構成されてもよい。同様に、第2ケース50の2つのねじ孔51は、第2ケース50の上面から下面まで貫通して構成されてもよい。一方で、筐体80は、2つのねじ孔41及び2つのねじ孔51を支持するために、各々に対応する位置に、底面80aから内側に突設された支持部81を有する。支持部81の上面には、2つのねじ孔41及び2つのねじ孔51のそれぞれに上方から挿入されたねじと螺合するためのねじ穴81aが螺設される。例えば、第1ケース40及び第2ケース50は、ねじ孔41及びねじ孔51に対してねじを上方から挿入してねじ穴81aと螺合させることで、筐体80に固定されてもよい。すなわち、固定部Fは、ねじ孔41又はねじ孔51とねじ穴81aとによって構成されてもよい。
以上のように、組電池1の底面は、筐体80の底面80aに当接した状態で固定される。したがって、組電池1の底面側は、筐体80の底面80aによって下方から強固に拘束される。一方で、組電池1の上面側が仮に第1ケース40及び第2ケース50と絶縁シート20とによってのみ構成される場合、底面側と比較して拘束力が弱い。そこで、筐体80に組電池1が固定された状態で、拘束板30は、積層方向の一方、すなわち上方から電池セル集合体100を覆うように第1ケース40及び第2ケース50に固定されている。上述したとおり、拘束板30は、電池セル集合体100の上面に向かって一段凹んだ凹部32を有する。この時、拘束板30と電池セル集合体100の上面との間には、絶縁シート20が配置される。絶縁シート20は、拘束板30の凹部32及び電池セル集合体100の上面に当接する。一方で、第1ケース40の底面40a及び第2ケース50の底面50aが筐体80の底面80aに当接する。すなわち、電池セル集合体100の上面が、拘束板30により上方から加圧されると同時に、電池セル集合体100の下面が、当接する第1ケース40の底面40a及び第2ケース50の底面50aを介して、筐体80の底面80aにより支持される。これにより、各電池セル10の上下方向位置が規制される。この時、経時劣化によって電池セル10の内部で発生したガスは、積層方向における加圧によって電池セル10の外周に集まりやすくなる。すなわち、内部ガスは、中央部に形成された電極から離間した場所に集められる。
一般的に、電池セル10の電池特性と、電池セル10の積層方向に対する圧力との間には相関関係がある。すなわち、所定の圧力を加えることで、電池セル10内部の電極間隔が安定するため、内部抵抗が低下し、電池セル10の電池特性が向上する。一方で、圧力が過大に加わると、電池セル10内部の化学反応自体が阻害され、電池特性が低下する。したがって、組電池1の組み立て時には、経時的に安定した良好な電池特性が得られるように、所定の圧力範囲内で圧力が加わるよう、拘束板30を固定するのが好適である。これにより、経時劣化に伴って電池セル10が膨張し、反作用によって電池セル10の積層方向に対する圧力が増大したとしても、電池特性を維持できる最適な圧力値を確保できる。
以上のような第1実施形態に係る組電池1は、電池セル10の電極タブ12p及び12n同士を折り重なるように第1ケース40及び第2ケース50に収容し、電極タブ12p及び12nが折り重なる部分に対向する位置に設けられた窓部42及び窓部52からレーザを照射して電極タブ12p及び12n同士を溶着しているため、電池セル10の電極タブ12p及び12nをトリムすることなく溶着することができる。
また、第1実施形態に係る組電池1は、電極タブ12p及び12n同士を溶着する工程の前に、折り重なる部分を第1ケース40及び第2ケース50の内壁に押圧部材70a及び70bにより当接させるため、電極タブ12p及び12n同士の隙間を減らし、溶接性を高めることができる。
また押圧部材70a及び70bは、耐熱性樹脂又は金属からなり、表面が電気絶縁性素材で覆われている。そのため電極タブ12p及び12nを第1ケース40及び第2ケース50の内壁に当接させる際に、短絡を防止でき、かつ、溶接時の押圧部材の溶解を抑制することができる。
また押圧部材70aは、窓部42と対向する位置に、第1ケース40の内側方向へ窪む凹部を備えている。同様に押圧部材70bは、窓部52と対向する位置に、第2ケース50の内側方向へ窪む凹部を備えている。そのため、溶接時の押圧部材の溶解を抑制することができる。
また、第1実施形態に係る組電池1は、押圧部材70a及び70bを第1ケース40及び第2ケース50に固定する固定部材72及び73を備えている。そのため押圧部材70a及び70bが確実に第1ケース40及び50に固定され、溶接性を高め、かつ生産性を向上させることができる。
また、第1実施形態に係る組電池1は、窓部42及び52を覆う絶縁カバー74を備える。そのため、溶接部分の絶縁が確保され、組電池1の信頼性を向上させることができる。
また、第1実施形態に係る組電池1は、隣接する電池セル10の電極タブ12p及び12n同士を溶着する時に、精度よく位置決めできる。すなわち、位置決めの基準となる電極タブ12p若しくは12n、又は外面11と、溶着する部分とが互いに近接して配置される。これにより、組電池1は、位置決めの基準と溶着する部分とが電池セルの異なる方向の外面に配置される場合と比較して、溶着時の電極タブ12p及び12nの位置決め精度を向上できる。特に、組電池1は、当接部44を第1内壁44aとすることで、位置決めの基準となる電極タブ12p又は12nと、溶着する部分とを略同一位置に配置することができる。これにより、溶着時の電極タブ12p及び12nの位置決め精度がより向上する。このように、組電池1は、電極タブ12p及び12nの溶着工程を簡素化して、溶着作業を容易化できる。これにより、組電池1は、製品としての信頼性の向上にも寄与できる。
組電池1は、ガイド部45及び55並びに第2絶縁部46b及び56bを有することで、第1ケース40及び第2ケース50への電池セル10の挿入性を向上できる。当該効果は、ガイド部45及び55並びに第2絶縁部46b及び56bのうちの少なくとも1つの構成によっても得られる。これらの構成が全て設けられた場合、当該効果は、最も顕著に現れる。また、組電池1は、ガイド部45及び55にそれぞれテーパ部45a及び55aを設けることで、挿入性をさらに向上できる。すなわち、組電池1は、挿入時に電極タブ12p及び12nが第1ケース40又は第2ケース50の内面に接触して変形することを防止して、電極タブ12p及び12nを確実に収容部47及び57に収容可能である。特に、テーパ部45a及び55aの形成によって、ガイド部45及び55のそれぞれの上下方向の離間幅が内側に向かうにつれて増加するので、挿入時における電極タブ12p及び12nとケースの内壁との干渉を回避しやすくなる。また、組電池1は、ガイド部45及び55の左右方向位置及び数が同一であることにより、第1ケース40及び第2ケース50の製造工程を簡素化できる。すなわち、組電池1は、生産性向上に寄与できる。
組電池1は、第1絶縁部46a及び56a並びに第2絶縁部46b及び56bを設けることで、隣接する電池セル10の積層方向に対する電気的な絶縁を確保できる。すなわち、初期状態はもとより、経時劣化により電池セル10が膨張して電極タブ12p及び12nの上下位置が変化したとしても、絶縁性を維持できる。
組電池1は、電池セル10の積層方向に垂直な外面13を拘束板30により拘束することで、組電池1の使用時、充放電時、又は経時劣化後に内部ガスが発生したとしても、電池セル10の積層方向への膨張を抑制できる。組電池1は、拘束板30を金属材により形成することで、その剛性を向上させ、効果的に電池セル10の膨張を抑制できる。
組電池1は、積層された電池セル10の一方にのみ絶縁シート20及び拘束板30を1つずつ設けるので、部品点数を削減して、生産性を向上できる。このように、組電池1は、例えば電池セル毎にセルカバーを設けて各電池セルを保護するような従来の組電池と比較して、部品点数及び生産性の観点で有利である。すなわち、組電池1は、簡素化された構成によって、生産性の向上及び低コスト化に寄与できる。また、電池セル10同士、電池セル10及び絶縁シート20同士、並びに、絶縁シート20及び拘束板30同士を粘着剤により固着することで、組電池1の振動又は衝撃に対する耐性が向上する。例えば、組電池1は、車両に搭載される場合、走行時の振動又は衝撃などによる部品同士の相対的な変位を防止できる。このように、組電池1は、内部の各部品同士を互いに強固に固定して、振動又は衝撃に伴う内部の部品の破損を防止することもできる。
組電池1は、積層された電池セル10の膨張を抑制しつつ、小型化及び低背化できる。すなわち、組電池1は、電池セル集合体100を、積層方向の一方から上面を1つの拘束板30によって加圧すると同時に、下面を第1ケース40の底面40a及び第2ケース50の底面50aと当接させることで、電池セル10の積層方向の膨張を抑制できる。同時に、組電池1は、使用する拘束板30の枚数が1枚であるので、複数の拘束板を設ける従来の電池モジュールに比べて小型化、低背化、及び軽量化できる。同様に、組電池1は、部品点数及びコストの低減にも寄与できる。
組電池1は、開口Oを設けることで、第1ケース40及び第2ケース50の劣化を抑制できる。例えば、開口Oが設けられずに、拘束板30を直接第1ケース40及び第2ケース50の上面に配置すると、拘束板30がこれらのケースを直接加圧することになるので、ケースが変形し、劣化が促進される。したがって、組電池1は、このような経時劣化に伴うケースの破損を防止できる。
組電池1は、拘束板30の凹部32の構成により、積層方向に垂直な電池セル10の外面13の中央部に適切に加圧できる。これにより、組電池1は、電池セル10の積層方向への膨張を抑制できる。また、組電池1は、拘束板30による加圧によって、第1ケース40及び第2ケース50の内部に電池セル集合体100を適切に保持できるので、保持信頼性も向上する。すなわち、組電池1は、凹部32による加圧によって、電池セル集合体100をさらに強固に固定できる。組電池1は、良好な電池特性を維持できる最適な範囲内の圧力で加圧することで、電池セル10内の内部抵抗を安定化できる。さらに、組電池1は、加圧により内部ガスを電極近傍から電池セル10の外周へと逃がすので、電池セル10の劣化を抑制できる。すなわち、組電池1は、内部ガスが電極間に存在することによる電池特性の劣化を抑止する。特に、組電池1は、凹部32の表面が中央部に向かうにつれてさらに内方に突出するように形成されることで、電池セル10の外面13の中央部に加圧をより集中させて、当該電池セル10の積層方向への膨張をより効果的に抑制できる。この場合、組電池1は、内部ガスを電池セル10の外周へとより効率的に集めることもできる。
組電池1は、絶縁シート20の配置により、拘束板30と、内部の電池セル10との電気的な絶縁を確保できる。
さらに、組電池1は、第1ケース40の底面40a及び第2ケース50の底面50aを筐体80の底面80aに当接させることで、電池セル集合体100の支持性をさらに向上できる。特に、組電池1は上面側に拘束板30を有し、組電池1の底面は筐体80の底面80aに当接するので、内部の電池セル集合体100は、上下両方向から強固に拘束される。さらに、拘束板30及び底面80aによる上下方向からの拘束により、第1ケース40及び第2ケース50は、電池セル集合体100を支持した状態であっても、撓みにくくなる。換言すると、拘束板30及び底面80aによって、第1ケース40及び第2ケース50の撓みが規制される。
組電池1は、固定部Fが電池セル集合体100の重心により近づくように配置されることで、電池セル集合体100という重量物をバランス良く固定できる。例えば、組電池1が車両に搭載される場合、走行時の振動又は衝撃などによって発生する応力が緩和される。これにより、組電池1は、製品としての信頼性を向上できる。さらに、組電池1は、当該配置により、低背化に寄与できる。
組電池1は、第1ケース40及び第2ケース50を表面に電気絶縁性素材が付与された金属材又は樹脂材によって構成することで、組電池1の外部に配置される電気部品などの部品と、組電池1内部の電池セル10との電気的な絶縁を確保できる。
組電池1は、第1ケース40及び第2ケース50と同様に、拘束板30を電気絶縁性素材が付与された金属材又は樹脂材によって形成することで、電気的な絶縁性をさらに向上できる。また、このような場合、組電池1は、拘束板30を軽量化して安価に製造可能であるので、組電池1自体の軽量化及び低コスト化に貢献できる。
(第2実施形態)
図12Aは、本発明の第2実施形態に係る組電池1の外観を示す斜視図である。図12Aは、組電池1の完成図である。図12Bは、本発明の第2実施形態に係る組電池1の分解斜視図である。図13は、図12A及び図12Bの電池セル10単体を示す上面図である。第2実施形態に係る組電池1は、電池セル10の電極タブ12p及び12nが同一面上に形成される点で第1実施形態と異なる。以下では、第1実施形態と同じ構成部については同一の符号を付す。また、その説明を省略し、第1実施形態と異なる点について主に説明する。
図12Aは、本発明の第2実施形態に係る組電池1の外観を示す斜視図である。図12Aは、組電池1の完成図である。図12Bは、本発明の第2実施形態に係る組電池1の分解斜視図である。図13は、図12A及び図12Bの電池セル10単体を示す上面図である。第2実施形態に係る組電池1は、電池セル10の電極タブ12p及び12nが同一面上に形成される点で第1実施形態と異なる。以下では、第1実施形態と同じ構成部については同一の符号を付す。また、その説明を省略し、第1実施形態と異なる点について主に説明する。
図13に示すとおり、電池セル10の外面11は、左右方向に沿った2つの半部のそれぞれの中央部において、左右両端部よりも一段外方に突出する。すなわち、外面11は、上面視において2つの凸形状が左右方向に連なるように形成される。外面11のうち一段外方に突出した2つの部分から、電極タブ12p及び12nがそれぞれ突設される。電極タブ12p及び12nは、外方に向けて、略L字状となるように互いに対称的に突出する。例えば、電極タブ12pは、前方に直線状に突出した後、下方に屈曲する。電極タブ12nは、前方に直線状に突出した後、上方に屈曲する。
図12Bに示すとおり、6つの電池セル10は、隣接する電池セル10同士で電極タブ12p及び12nの左右方向位置が互い違いになるように積層される。具体的には、最下部の電池セル10aの外面11の右側に電極タブ12pが配置され、左側に電極タブ12nが配置される。電池セル10aの上部に隣接する電池セル10bの外面11の右側に電極タブ12nが配置され、左側に電極タブ12pが配置される。電池セル10c、10d、10e、及び10fについても同様に電極タブ12p及び12nが配置される。
図14A及び図14Bは、図12A及び図12Bの第1ケース40単体を示す図である。図14Aは、第1ケース40の背面視による斜視図及びその破線囲み部を拡大した図である。図14Bは、第1ケース40の背面図及びその破線囲み部を拡大した図である。
第1ケース40の前面には、右半部を貫通する4つの窓部421及び左半部を貫通する3つの窓部422が、左右方向に沿って略矩形状に延設される。窓部421及び窓部422は、左右方向の一方の半部が、他方の半部よりも上下方向に幅広となるように形成される。4つの窓部421は、各々の左右両端部位置及び幅広となる半部の左右位置を合わせた状態で、上下方向に沿って一列に配列される。同様に、3つの窓部422は、各々の左右両端部位置及び幅広となる半部の左右位置を合わせた状態で、上下方向に沿って一列に配列される。
3つの窓部422は、上下方向において、各々が対応する窓部421の間に位置するように形成される。より具体的には、4つの窓部421を、下方から上方に向けて、それぞれ窓部421a、421b、421c、及び421dとして表記し、3つの窓部422を、下方から上方に向けて、それぞれ窓部422a、422b、及び422cとして表記する。この場合、窓部422aは、上下方向において、窓部421a及び窓部421bの間に位置する。窓部422bは、上下方向において、窓部421b及び窓部421cの間に位置する。窓部422cは、上下方向において、窓部421c及び窓部421dの間に位置する。また、一例として、窓部421の幅広となる半部及び窓部422の幅広となる半部は、第1ケース40の前面の中央部側にそれぞれ位置してもよい。
第1ケース40は、電池セル10の外面11より突出する電極タブ12p及び12n又は外面11と当接する当接部44を有する。例えば、当接部44は、電池セル10の第1ケース40への挿入時に、電池セル10の電極タブ12p及び12nが対向する、第1ケース40の第1内壁44aにより構成されるのが好適である。すなわち、第1内壁44aは、第1ケース40の前面の裏側のうち、窓部421及び422が形成される面によって構成される。この場合、6つの電池セル10が第1ケース40に挿入されると、電極タブ12p及び12nの先端面S2が、第1内壁44aと当接する。
第1ケース40は、第1内壁44aよりも一段内側に形成される第2内壁44bを有する。当接部44は、第2内壁44bにより構成されてもよい。この場合、6つの電池セル10が第1ケース40に挿入されると、外面11のうち、左右両端部よりも一段外方に突出した2つの半部のそれぞれの中央部が、第2内壁44bと当接する。
第1ケース40は、第2内壁44bよりもさらに一段内側に形成される第3内壁44cを有する。当接部44は、第3内壁44cにより構成されてもよい。この場合、6つの電池セル10が第1ケース40に挿入されると、外面11のうち、2つの半部のそれぞれの中央部よりも一段内方に凹んだ、中央部及び左右両端部が、第3内壁44cと当接する。
このように、各電池セル10の位置決めは、電極タブ12p及び12n又は外面11を基準にして、対応する部分を第1ケース40の当接部44と当接させることで行われる。また、当接部44は、窓部421及び422の近傍に位置する。より具体的には、当接部44は、第1ケース40のうち、窓部421及び422が形成される前面と同じ前端部に位置するように形成される。
第1ケース40は、第1実施形態と同様に構成されるガイド部45、テーパ部45a、及び第1絶縁部46aをさらに有する。第1絶縁部46aは、4つの窓部421及び3つの窓部422の各々の間に1つずつ、合計で5つ設けられる。
第1ケース40は、前面の左右両半部のそれぞれの裏側を3つの第1絶縁部46a及び2つの第1絶縁部46aによって上下方向に区切った、4つの収容部471及び3つの収容部472を有する。すなわち、各収容部471及び472は、対応する上下位置に配置された電極タブ12p及び12nを収容する。以下では、4つの収容部471を、下方から上方に向けて、それぞれ収容部471a、471b、471c、及び471dとして表記する。3つの収容部472を、下方から上方に向けて、それぞれ収容部472a、472b、及び472cとして表記する。各収容部を区別しない場合には、まとめて収容部471及び472と記載する。収容部471a乃至471dの前端には、窓部421a乃至421dがそれぞれ配置される。収容部472a乃至472cの前端には、窓部422a乃至422cがそれぞれ配置される。
第1ケース40は、左右方向の両内側面から第3内壁44cにかけて内側に突設される第2絶縁部46bを有する。第2絶縁部46bは、積層された状態で隣接する各電池セル10を互いに絶縁する。
第1ケース40の左右両側面の前端部には、押圧部材挿入孔43が形成される。押圧部材挿入孔43は、7つの窓部421及び422の各々に対応して、各窓部421及び422と略同一の高さ位置に一対形成される。押圧部材挿入孔43から挿入される押圧部材70aは、7対の挿入孔に挿入する7本の左右に延在する部位と、当該部位の端部を連結する連結部とを含む櫛状の構造を有する。
図12Bに示すとおり、第2ケース50は、内面に沿って略コ字状に突設される第2絶縁部56bを有してもよい。第2絶縁部56bは、例えば、左右両側面のみ又は後面のみに形成されてもよい。第2絶縁部56bは、積層された状態で隣接する各電池セル10を互いに絶縁する。第2絶縁部56bは、第1ケース40の第2絶縁部46bと同一の上下方向位置に同数配列されるのが好適である。
第2ケース50は、第1実施形態同様、ガイド部55を有してもよい。この場合、例えば、ガイド部55は、後面に形成された第2絶縁部56bの上面及び下面の少なくとも一方に、適切な配置及び数で突設されてもよい。
本実施形態では、窓部421及び422が前面に集中しているので、組電池1の組み立てにおいて、図7Dを用いて説明した第4工程を必要とせず、また第2ケース50における押圧部材挿入孔53を必要としない。図7A乃至図7Cで説明した第1工程から第3工程までと同様の工程により、組電池1の組み立てが完了すると、各電池セル10の電極タブ12p及び12nは、第1ケース40の収容部471及び472に収容される。この状態で、6つの電池セル10は、隣接する電池セル10の電極タブ12p及び12nが交互に配置されるように積層される。
例えば、収容部471aには、電池セル10aの電極タブ12p及び図示しない総プラスバスバ60aが配置される。収容部472aには、電池セル10aの電極タブ12n及び電池セル10の上部に隣接して配置される電池セル10bの電極タブ12pが配置される。同様に、収容部471bには、電池セル10bの電極タブ12n及び電池セル10bの上部に隣接して配置される電池セル10cの電極タブ12pが配置される。収容部472b、471c、472c、及び471dについても同様に、電極タブ12p及び12nが交互に配置される。収容部471dでは、電池セル10fの電極タブ12nに加えて、図示しない総マイナスバスバ60bも配置される。この状態で、押圧部材挿入孔43から押圧部材70aが挿入されると、各電極タブ12p及び12nの先端面S2が互いに当接する。その後、溶接用のレーザを、窓部421及び422を通じて溶接箇所に照射し、電極タブ12p及び12nを互いに溶接する。
以上のような第2実施形態に係る組電池1は、第1実施形態において説明した上記の効果と同様の効果を奏する。加えて、第2実施形態に係る組電池1は、窓部421及び422が前面に集中しているので、組み立ての工数を削減できる。これにより、組電池1は、生産性の向上に寄与できる。さらに、電池セル10の電極タブ12p及び12nが外面11にのみ形成され、電池セル10の後部は平坦となることで、電池セル10の前後幅が、電極タブ12p又は12nの分だけ短くなる。これに伴って、第2ケース50の前後幅も短くなり、組電池1は、全体として小型化に寄与できる。
(第3実施形態)
図15は、本発明の第3実施形態に係る組電池1の外観を示す斜視図である。第3実施形態に係る組電池1は、図15に示すとおり、第1実施形態に係る組電池1の構成に加えて、電池セル10の内部で発生したガスを外部に排出するための排出部90を備える。なお、組電池1は、第2実施形態に係る組電池1の構成に排出部90を付加してもよい。以下では、第1実施形態及び第2実施形態と同じ構成部については同一の符号を付す。また、その説明を省略し、第1実施形態及び第2実施形態と異なる排出部90に着目して主に説明する。
図15は、本発明の第3実施形態に係る組電池1の外観を示す斜視図である。第3実施形態に係る組電池1は、図15に示すとおり、第1実施形態に係る組電池1の構成に加えて、電池セル10の内部で発生したガスを外部に排出するための排出部90を備える。なお、組電池1は、第2実施形態に係る組電池1の構成に排出部90を付加してもよい。以下では、第1実施形態及び第2実施形態と同じ構成部については同一の符号を付す。また、その説明を省略し、第1実施形態及び第2実施形態と異なる排出部90に着目して主に説明する。
排出部90は、例えば、第2ケース50の左側面に1つ設けられる。排出部90は、当該側面から外部に向かって延びる排出チューブ91を有する。排出部90は、内部ガスを効率的に外部に排出可能であれば、第1ケース40及び第2ケース50の外面のうち、第2ケース50の左側面以外の任意の外面に設けられてもよい。排出部90は、1つに限定されず、複数設けられてもよい。
経時劣化に伴って、電池セル10の内部ではガスが発生する。内部ガスの圧力が所定値を上回ると、内部ガスは、電池セル10の周囲端部から外部へと放出される。排出部90は、排出チューブ91を通じて、電池セル10から放出された内部ガスを、組電池1の外部へと誘導する。
以上のような第3実施形態に係る組電池1は、第1実施形態及び第2実施形態において説明した上記の効果と同様の効果を奏する。加えて、第3実施形態に係る組電池1は、排出部90によって内部ガスを外部へと誘導することで、安全性を向上できる。換言すると、組電池1は、製品としての信頼性を向上できる。
本発明は、その精神又はその本質的な特徴から離れることなく、上述した実施形態以外の他の所定の形態で実現できることは当業者にとって明白である。したがって、先の記述は例示的なものであり、これに限定されるものではない。発明の範囲は、先の記述によってではなく、付加した請求項によって定義される。あらゆる変更のうちその均等の範囲内にあるいくつかの変更は、その中に包含されるものとする。
図16A及び図16Bは、第1ケース40と第2ケース50との嵌合部分を示す図である。図16Aは、組電池1の外観を示す斜視図である。図16Bは、図16Aの破線囲み部を拡大した図である。
例えば、第1ケース40及び第2ケース50は、一方の左右両側面に係合爪E1が形成され、他方の対応する左右両側面に係合孔E2が形成された状態で、互いに嵌合されてもよい。すなわち、第1ケース40及び第2ケース50の嵌合時に、係合爪E1が係合孔E2に係合する。組電池1は、爪と孔との係合による構成に限定されない。例えば、第1ケース40及び第2ケース50は、それぞれの左右両側面から突設された任意の凸部がクリップなどの弾性部材によって挟持されることで、嵌合されてもよい。また、第1ケース40及び第2ケース50は、ねじ止めなどによる任意の締結構造によって嵌合されてもよい。このように、組電池1は、第1ケース40及び第2ケース50を確実に嵌合可能であれば、任意の係合構造を有してもよい。これにより、組電池1は、良好な組立性を実現でき、結果として、製品の信頼性向上に寄与できる。
上記では、第1ケース40にのみ当接部44が設けられる構成を説明したが、これに限定されない。例えば、第2ケース50が当接部を有してもよく、この場合、当接部は、第1内壁54a、第2内壁54b、及び第3内壁54cの少なくとも1つにより構成されてもよい。また、第1ケース40及び第2ケース50の双方が当接部を有してもよい。
組電池1は、電池セル10の第1ケース40及び第2ケース50への挿入性を確保できれば、テーパ部45a及び55aを有さなくてもよい。
組電池1は、ガイド部45及び55を独立して設ける構成に限定されない。例えば、組電池1は、ガイド部45及び55を設けず、第1絶縁部46a及び56aをガイド部として兼用するように構成されてもよい。この場合、第1絶縁部46a及び56aにテーパ形状を設けることで、電池セル10の挿入性を向上させてもよい。
組電池1は、電池セル集合体100の下面側にも開口Oと共に拘束板30を配置してもよい。これにより、電池セル集合体100は、上下両方向から剛性の高い拘束板30によって狭持されるので、加圧保持性がさらに向上する。
同様に、組電池1は、電池セル集合体100の下面側にも絶縁シート20を配置してもよい。これにより、組電池1は、絶縁性をさらに向上できる。
電池セル10の枚数並びに窓部42及び52の数は、上記の構成に限定されない。電池セル10の枚数は、任意の数でよい。窓部42及び52は、電池セル10の枚数に応じた最適な態様で形成されてもよい。
1 組電池
10、10a、10b、10c、10d、10e、10f 電池セル
11 外面
12p、12n 電極タブ
13 外面
14 外装部材
20 絶縁シート
30 拘束板
31 孔部
32 凹部
40 第1ケース
40a 底面
41 ねじ孔
42、42a、42b、42c、42d 窓部
421、421a、421b、421c、421d 窓部
422、422a、422b、422c 窓部
43 押圧部材挿入孔
44 当接部
44a 第1内壁(内壁)
44b 第2内壁
44c 第3内壁
45 ガイド部
45a テーパ部
46a 第1絶縁部
46b 第2絶縁部
47、47a、47b、47c、47d 収容部
471、471a、471b、471c、471d 収容部
472、472a、472b、472c 収容部
50 第2ケース
51 ねじ孔
52、52a、52b、52c 窓部
53 押圧部材挿入孔(挿入孔)
54a 第1内壁(内壁)
54b 第2内壁
54c 第3内壁
55 ガイド部
55a テーパ部
56a 第1絶縁部
56b 第2絶縁部
57、57a、57b、57c 収容部
60a 総プラスバスバ
60b 総マイナスバスバ
70a、70b 押圧部材
71a 凹部
72、73 固定クランプ(固定部材)
74 絶縁カバー(窓部収容部)
80 筐体
80a 底面
81 支持部
81a ねじ穴
90 排出部
91 排出チューブ
100 電池セル集合体
E1 係合爪
E2 係合孔
F 固定部
O 開口
S1 接続面
S2 先端面
10、10a、10b、10c、10d、10e、10f 電池セル
11 外面
12p、12n 電極タブ
13 外面
14 外装部材
20 絶縁シート
30 拘束板
31 孔部
32 凹部
40 第1ケース
40a 底面
41 ねじ孔
42、42a、42b、42c、42d 窓部
421、421a、421b、421c、421d 窓部
422、422a、422b、422c 窓部
43 押圧部材挿入孔
44 当接部
44a 第1内壁(内壁)
44b 第2内壁
44c 第3内壁
45 ガイド部
45a テーパ部
46a 第1絶縁部
46b 第2絶縁部
47、47a、47b、47c、47d 収容部
471、471a、471b、471c、471d 収容部
472、472a、472b、472c 収容部
50 第2ケース
51 ねじ孔
52、52a、52b、52c 窓部
53 押圧部材挿入孔(挿入孔)
54a 第1内壁(内壁)
54b 第2内壁
54c 第3内壁
55 ガイド部
55a テーパ部
56a 第1絶縁部
56b 第2絶縁部
57、57a、57b、57c 収容部
60a 総プラスバスバ
60b 総マイナスバスバ
70a、70b 押圧部材
71a 凹部
72、73 固定クランプ(固定部材)
74 絶縁カバー(窓部収容部)
80 筐体
80a 底面
81 支持部
81a ねじ穴
90 排出部
91 排出チューブ
100 電池セル集合体
E1 係合爪
E2 係合孔
F 固定部
O 開口
S1 接続面
S2 先端面
Claims (16)
- 外面より突出する電極タブを有する複数の電池セルを備える組電池の製造方法であって、
隣接する前記電池セルの前記電極タブが折り重なるように、複数の前記電池セルを積層してケースに収容する工程と、
前記電極タブが折り重なる部分と対向する位置に設けられた、前記ケースの窓部を介して前記電極タブ同士を溶着する工程と、
を含む組電池の製造方法。 - 前記電極タブには、前記外面と対向するように屈曲した先端部が形成されており、
前記電池セルを収容する工程において、隣接する前記電極タブの前記先端部同士を対向させた状態で、複数の前記電池セルを積層し、
前記電極タブ同士を溶着する工程は、前記電極タブの前記先端部を溶着する、請求項1に記載の組電池の製造方法。 - 前記電極タブ同士を溶着する工程の前に、前記先端部を前記ケースの内壁に押圧部材により当接させる工程を含む、請求項2に記載の組電池の製造方法。
- 前記押圧部材を、固定部材により前記ケースに固定する、請求項3に記載の組電池の製造方法。
- 前記電極タブ同士を溶着する工程において、レーザを前記窓部から照射する、請求項1に記載の組電池の製造方法。
- 前記電極タブ同士を溶着する工程の後に、前記窓部を覆う窓部収容部を取り付ける工程を含む、請求項1に記載の組電池の製造方法。
- 外面より突出する電極タブを有する複数の電池セルと、
複数の前記電池セルを積層させた状態で収容するケースと、を備え、
複数の前記電池セルには、隣接する前記電池セルの前記電極タブが折り重なった状態で溶着された溶着部がそれぞれ形成され、
前記ケースは、
前記電極タブを収容する収容部と、
前記溶着部を前記収容部から露出させる窓部とを有する組電池。 - 前記溶着部は、接続される一対の前記電池セルごとに設けられ、
前記窓部は、それぞれの前記溶着部に対して個別に形成されている、請求項7に記載の組電池。 - 前記窓部は、前記溶着部よりも面積が大きい、請求項7に記載の組電池。
- 前記窓部は、前記電極タブが折り重なる部分よりも面積が小さい、請求項9に記載の組電池。
- 前記ケースは、前記電極タブが折り重なる部分を該ケースの内壁に押し当てる押圧部材を挿入する挿入孔を備える、請求項7に記載の組電池。
- 前記挿入孔は、前記ケースにおいて前記窓部が形成された面と交差する側面に形成され、前記収容部の内部を側方から露出させる、請求項11に記載の組電池。
- 前記押圧部材を前記ケースに固定する固定部材を備える、請求項11に記載の組電池。
- 前記窓部を覆う窓部収容部を備える、請求項7に記載の組電池。
- 前記押圧部材は、前記窓部と対向する位置に、前記ケースの内側方向へ窪む凹部を備える、請求項11に記載の組電池。
- 前記押圧部材は、耐熱性樹脂又は金属からなり、表面が電気絶縁性素材で覆われている、請求項11に記載の組電池。
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