JP3912201B2

JP3912201B2 - セルモジュール

Info

Publication number: JP3912201B2
Application number: JP2002185809A
Authority: JP
Inventors: 智永杉本
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: JP2004031122A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状薄型電池のような両タブ型セルを複数積層配設して成るセルモジュールに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
セル本体の両端からシート状の正極端子および負極端子が引き出される両タブ型セルとしては、特開平９−２５９８５９号公報に開示されているような薄型電池が知られている。これらのセルを用いて高電圧、高容量な電池を得るためには、複数セルを直列接続や並列接続して組電池とする必要がある。上下に積層配設されたセルのタブ端子同士を接続する場合、タブ端子を折り曲げるようにして接続する必要がある。そのため、タブ端子部分に応力が生じて、タブ端子の耐久性・信頼性が低下するおそれがあった。
【０００３】
本発明の目的は、両タブ型セルを複数積層配設して成るセルモジュールにおいて、タブに不必要な応力が生じることがなく、耐久性・信頼性に優れたセルモジュールを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によるセルモジュールでは、シート状の正極端子および負極端子を有する両タブ型セルを並列に配置し、同一極側の各端子を、端子伸延方向に各々配設されたバスバーに接続することにより一つのセルユニットを構成する。そして、そのセルユニットを極性の異なるバスバー同士が対向するように複数積層配設することにより、セルモジュールを構成する。セルモジュールは、各セルユニットのバスバーに形成された、前記セルユニットの積層方向に貫通する貫通孔と、積層方向に並んだ複数のバスバーの貫通孔を貫通して、バスバーを積層方向に直交する方向に対して所定位置に位置決めする位置決め部材とを備え、位置決め部材は、積層方向に隣接した同電位に設定されるバスバー同士を電気的に接続する導電性柱状部材と、積層方向に隣接した異なる電位に設定されるバスバー同士を電気的に絶縁する絶縁性柱状部材とを積層方向に交互に接続して形成され、複数のセルユニットは、導電性柱状部材によって直列に接続されていることを特徴とする。
【０００５】
【発明の効果】
本発明によれば、並列に配置された複数の両タブ型セルからなるセルユニット毎に一対の略板状のバスバーが設けられ、各セルの正極端子同士は一方のバスバーに、負極端子同士は他方のバスバーにそれぞれ接続される。そして、隣り合うセルユニットの同電位に設定されるバスバー同士は、位置決め部材により電気的に接続される。そのため、バスバーを各端子の伸延方向に配設することが可能となり、シート状端子を折り曲げたりすること無くバスバーに接続することができる。その結果、端子に応力が生じるのを防止することができ、端子部分の耐久性・信頼性を向上させることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜３は本発明によるセルモジュ−ルの一実施の形態を示す図である。図１はセルモジュ−ルＭの正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のＢ矢視図である。図１〜３に示したセルモジュールＭは、１２個のセル１で構成されている。セル１は両タブ型のセルであって、ラミネートフィルム等の袋状外包体により包まれたセル本体１ａと、セル本体１ａの外周縁から伸延するシート状の正極タブ１ｂおよび負極タブ１ｃとを備えている。
【０００７】
図６はセル１の内部構造を説明する図であり、正極タブ１ｂ側の断面図である。セル１はシート状リチウムイオン二次電池である。図６に示すように、可撓性の袋状外包体１００の内部には、内部電極対１０１および電解液１０２が密封状態で収容されている。内部電極対１０１はシート状の正電極１０１ａおよび負電極１０１ｂを備えている。
【０００８】
正電極１０１ａは、アルミ箔の正極集電体１０４の両面に正極活物質を積層したものである。一方、負極１０１ｂは銅箔の負極集電体１０５の両面に負極活物質を積層したものである。正電極１０１ａと負電極１０１ｂとは、セパレータ１０１ｃを介して交互に積層されている。正極タブ１ｂにはアルミやアルミ合金等が用いられ、負極タブ１ｃには銅や銅合金等が用いられる。
【０００９】
正電極１０１ａはそれぞれ正極タブ１ｂに連結されている。正極タブ１ｂは、袋状外包体１００のヒートシール部１０３を気密に貫通するとともに、ヒートシール部１０３に固着される。なお、図示していないが、負極タブ１ｃの部分の構造も正極タブ１ｂと同様となっており、負極タブ１ｃには負極１０１ｂがそれぞれ連結されている。
【００１０】
袋状外包体１００は、内面層１００ａ、中間層１００ｂおよび外面層１００ｃの三層構造のラミネートフィルムで形成されている。内面層１００ａには、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドなどの耐電解液性およびヒートシール性に優れた熱可塑性樹脂が使用される。中間層１００ｂには、アルミ箔やステンレス箔等の可撓性および強度に優れた金属箔が使用される。外面層１００ｃには、ポリアミド系樹脂やポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた絶縁樹脂が使用される。
【００１１】
本実施の形態のセルモジュールＭではこのようなセル１を１２個備えており、図３に示すようにセル１を２列６段に配設している。各段の２個のセル１は並列接続され、これら並列接続された２個ずつのセル１は上下方向に直列接続されている。
【００１２】
図２に示すように、各段の２個のセル１は、正極タブ１ｂ同士は同一のバスバー２Ａに接続され、負極タブ同士は同一のバスバー２Ｂに接続されている。バスバー２Ａ，２Ｂは各段のセル毎に設けられており、各セル本体１ａから伸延している正極タブ１ｂおよび負極タブ１ｃは、曲げられることなく各バスバー２Ａ，２Ｂに伸延状態で接続されている。タブ１ｂ，１ｃとバスバー２Ａ，２Ｂとの接続には溶接等が用いられる。バスバー２Ａ，２Ｂとそれらに接続された２個のセル１とにより構成される部分を、本実施の形態ではセルユニットと呼ぶことにする。すなわち、図１に示すように、セルモジュールＭは６個のセルユニットＵ１〜Ｕ６で構成され、複数のセルユニットＵ１〜Ｕ６は直列接続されている。
【００１３】
各セルユニット同士はロッド３Ａ，３Ｂ，３Ｃによって一体化されており、上下端部分のロッド３Ａ，３Ｂ，３Ｃは絶縁性のパネル４Ａ，４Ｂにそれぞれ固定されている。図４は、セルユニットＵ６，Ｕ５の部分の分解斜視図である。ロッド３Ａは銅等の電導性材料により形成され、ロッド３Ｂ，３Ｃは樹脂等の電気絶縁性の材料により形成されている。ロッド３Ａ〜３Ｃ同士の接続はネジ締結により行われる。すなわち、ロッド３Ａの下端側に形成された雄ねじ部３０とロッド３Ｂの上端側に形成された雌ねじ部３１をネジ締結することにより、ロッド３Ａの下部にロッド３Ｂを接続する。さらに、ロッド３Ｂの下端側に形成された雄ねじ部３０とロッド３Ａの上端側に形成された雌ねじ部３１をネジ締結することにより、ロッド３Ｂの下部にロッド３Ａを接続する。ロッド３Ｃとロッド３Ａとの接続も同様である。
【００１４】
図４のロッド３Ａとその下側のロッド３Ｂとの間には、セル電圧検出線６ｇが挟み込まれるように取り付けられる。ロッド３Ｂとその下側のロッド３Ａとの間には、セル電圧検出線６ｅが挟み込まれるように取り付けられる。また、ロッド３Ｃとロッド３Ａとの間には、セル電圧検出線６ｆが挟み込まれるように取り付けられる。各ロッド３Ａはバスバー２Ａ，２Ｂに形成された貫通孔２０に貫挿される。これによって、各バスバー２Ａ，２Ｂの、すなわち各セルユニットＵ１〜Ｕ６の横ズレが防止される。
【００１５】
図１に示すように、最下端部のロッド３Ａ，３Ｃは、雄ねじ３０を用いてパネル４Ｂに固定される。一方、パネル４Ａはボルト５により最上端部のロッド３Ａ，３Ｃに固定される。各ロッド３Ａ〜３Ｃがそれぞれ接続されたならば、各セルユニットＵ１〜Ｕ６のバスバー２Ａ，２Ｂを図１に示すようにロッド３Ａに溶接等により固定する。これにより、バスバー２Ａとバスバー２Ｂとがロッド３Ａを介して電気的に接続され、バスバー２Ａ，２Ｂおよびロッド３Ａは同電位に設定される。
【００１６】
その結果、セルユニットＵ１の負極側バスバー２Ｂは上側に配設されたセルユニットＵ２の正極側バスバー２Ａに接続され、セルユニットＵ２の負極側バスバー２Ｂはその上側に配設されたセルユニッＵ３の正極側バスバー２Ａに接続される。すなわち、セルユニットＵ１〜Ｕ３は直列接続される。セルユニットＵ４〜Ｕ５に関しても同様に直列接続される。また、セルユニットＵ１のバスバー２ＡとセルユニットＵ２のバスバー２Ｂとは、ロッド３Ｂによって電気的に絶縁されている。
【００１７】
上述したように、本実施の形態では、バスバー２Ａ，２Ｂはセル１のタブ１ｂ，１ｃの伸延方向に設けられ、タブ１ｂ，１ｃは曲げられること無くバスバー２Ａ，２Ｂに接続される。そして、直列接続の際に同電位に設定されるバスバー２Ａ，２Ｂ同士を、導電性のロッド３Ａで接続するようにしている。例えば、図５のように共通のバスバー２００を用いてタブ１ｂ，１ｃを接続する一般的な接続方法の場合には、タブ１ｂ、１ｃが折り曲がるのを避けることができなかったが、本実施の形態では、このようなタブ１ｂ，１ｃの屈曲を防止することができる。その結果、タブ１ｂ，１ｃの強度確保や耐久性・信頼性の向上を図ることができる。さらに、セルユニットＵ１〜Ｕ６の位置ズレを防止するために設けられたロッド３Ａ〜３Ｃの一部（ロッド３Ａ）を、バスバー間の電気的接続に兼用して用いているので、部品点数およびコストの増加を抑えることが可能である。更に、ロッド接続時にロッド３Ａ、３Ｂ間にセル電圧検出線６ａ〜６ｇを挟み込むことにより、検出線６ａ〜６ｇのバスバー２Ａ、２Ｂへの接続が簡単にできるとともに、確実な接続を行うことができる。
【００１８】
［変形例］
図７は、バスバー２Ａ，２Ｂとロッド３Ａ，３Ｂと接続構造の変形例を示す図である。ロッド３Ａとロッド３Ｂとの接続構造は上述したものと同様である。バスバー３Ａおよびセル電圧検出線６ａの取付部分はロッド３Ｂの雄ねじ部３０のみが貫通し、このネジ接続部にバスバー３Ａおよびセル電圧検出線６ａ（例えば、セル電圧検出線６ａの取り付けられた圧着端子）を挟持するようにロッド３Ａとロッド３Ｂとを接続する。この場合、バスバー２Ａ，２Ｂのロッド３Ａへの溶接を必要とせず、組立が容易となる。
【００１９】
上述した実施の形態では、２個並列接続したものを６段直列接続したが、並列接続数や直列接続数は実施の形態に限定されない。また、複数個のセルを上下に並列接続する場合にも、本発明を適用することができる。なお、上述した特徴的な機能作用効果が得られるものであるならば、本発明は上述した実施の形態に限定されない。
【００２０】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、正極タブ１ｂは正極端子を、負極タブ１ｃは負極端子を、ロッド３Ａは導電性柱状部材を、ロッド３Ｂ，３Ｃは電気的絶縁性柱状部材をそれぞれ構成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】セルモジュ−ルＭの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ矢視図である。
【図４】セルユニットＵ６，Ｕ５の部分の分解斜視図である。
【図５】共通のバスバー２００を用いてタブ１ｂ，１ｃを接続する一般的な接続方法を示す図である。
【図６】セル１の内部構造を説明する断面図である。
【図７】変形例を示す図である。
【符号の説明】
１セル
１ａセル本体
１ｂ正極タブ
１ｃ負極タブ
２Ａ，２Ｂバスバー
３Ａ，３Ｂ，３Ｃロッド
４Ａ，４Ｂパネル
５ボルト
６ａ〜６ｆセル電圧検出線
Ｍセルモジュール
Ｕ１〜Ｕ６セルユニット

Claims

セル本体外周縁から互いに反対方向に伸延するシート状の正極端子および負極端子を有する複数の両タブ型セルを並列に配置し、前記端子伸延方向に各々配設されて前記各端子のうちの同一極端子同士を一対の略板状のバスバーによって接続したセルユニットを、極性の異なるバスバー同士が対向するように複数積層配設したセルモジュールであって、
各セルユニットのバスバーに形成された、前記セルユニットの積層方向に貫通する貫通孔と、
積層方向に並んだ前記複数のバスバーの前記貫通孔を貫通して、前記バスバーを前記積層方向に直交する方向に対して所定位置に位置決めする位置決め部材とを備え、
前記位置決め部材は、積層方向に隣接した同電位に設定されるバスバー同士を電気的に接続する導電性柱状部材と、積層方向に隣接した異なる電位に設定されるバスバー同士を電気的に絶縁する絶縁性柱状部材とを前記積層方向に交互に接続して形成され、
前記複数のセルユニットは、前記導電性柱状部材によって直列に接続されていることを特徴とするセルモジュール。
請求項１に記載のセルモジュールにおいて、
前記位置決め部材は、前記導電性柱状部材と前記絶縁性柱状部材とを前記積層方向に交互に接続したロッドであることを特徴とするセルモジュール。
請求項２に記載のセルモジュールにおいて、
前記両タブ型セルの電圧検出線を挟持するように前記導電性柱状部材と前記電気的絶縁性柱状部材とを接続したことを特徴とするセルモジュール。
請求項１乃至３のうちのいずれかに記載のセルモジュールにおいて、
前記導電性柱状部材と前記絶縁性柱状部材とで前記バスバーを挟持することを特徴とするセルモジュール。
請求項１乃至４のうちのいずれかに記載のセルモジュールにおいて、
前記導電性柱状部材と前記絶縁性柱状部材とは互いにネジ締結されていることを特徴とするセルモジュール。