WO2011092782A1 - 電池モジュール - Google Patents

電池モジュール Download PDF

Info

Publication number
WO2011092782A1
WO2011092782A1 PCT/JP2010/007090 JP2010007090W WO2011092782A1 WO 2011092782 A1 WO2011092782 A1 WO 2011092782A1 JP 2010007090 W JP2010007090 W JP 2010007090W WO 2011092782 A1 WO2011092782 A1 WO 2011092782A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery module
battery
conductive plate
current collector
negative electrode
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/007090
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真一 湯淺
淳 朝倉
Original Assignee
パナソニック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Priority to KR1020117012825A priority Critical patent/KR101196074B1/ko
Priority to US13/139,161 priority patent/US8487631B2/en
Priority to JP2011511552A priority patent/JP5210434B2/ja
Priority to CN201080003628.7A priority patent/CN102257655B/zh
Priority to EP10830931.1A priority patent/EP2381512A4/en
Publication of WO2011092782A1 publication Critical patent/WO2011092782A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/507—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing comprising an arrangement of two or more busbars within a container structure, e.g. busbar modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery module in which a plurality of battery packs in which a plurality of battery cells are connected in parallel are further connected in series. More particularly, the present invention relates to a battery module having an improved battery connection method.
  • Batteries are starting to be used as power sources for transportation equipment, machine tools, power storage devices, etc., in addition to drive power sources for electrical and electronic equipment. Batteries used for transportation equipment, machine tools, and power storage equipment require instantaneous or continuous high output. An assembled battery in which a plurality of battery cells are connected and a battery module in which such an assembled battery is further connected satisfy such a requirement.
  • Patent Document 1 discloses an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in parallel to extract electric power from a lead terminal.
  • the connection resistance between the battery cell and the lead terminal having a large temperature rising tendency is made larger than the connection resistance between the battery cell and the lead terminal having a small temperature rising tendency.
  • patent document 1 has stated that the dispersion
  • Patent Document 2 discloses a control device that controls the temperature of each battery module so that the internal electrical resistance of each battery module becomes equal to a secondary battery body in which battery modules to which a plurality of unit cells are connected are connected in parallel. And a secondary battery system.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 are all aimed at suppressing temperature variations that occur between battery cells or battery modules.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view of a battery module 200 in which six sets of battery packs 10 in which a plurality of cylindrical battery cells 1 are arranged and connected in parallel are arranged in series and connected in series.
  • the positive electrodes (+) of the respective cylindrical battery cells 1 of the assembled battery 10 are connected by a positive electrode current collector plate 21, and the negative electrodes ( ⁇ ) are connected by a negative electrode current collector plate 22.
  • the assembled battery 10 is connected in series by a plurality of conductive plates 111.
  • a positive electrode lead (positive electrode terminal) 12 is connected to a positive electrode current collector plate 21 near the assembled battery 10a, and a negative electrode lead (negative electrode terminal) 13 is connected to a negative electrode current collector plate 22 near the assembled battery 10f.
  • the charge / discharge current preferentially passes through the shortest distance (A side) between the positive electrode lead 12 and the negative electrode lead 13.
  • the charge / discharge current tends to hardly flow in a region far from the shortest distance between the positive electrode lead 12 and the negative electrode terminal 13.
  • the cylindrical battery cell 1a located near the shortest distance between the positive electrode lead 12 and the negative electrode lead 13 among the plurality of cylindrical battery cells 1 is locally used because charge / discharge current passes preferentially.
  • the temperature tends to rise.
  • the temperature of the cylindrical battery cell 1g that is far from the shortest distance between the positive electrode lead 12 and the negative electrode lead 13, for example, is less likely to rise because the charge / discharge current is relatively difficult to pass through.
  • the cylindrical battery cell 1a deteriorates relatively early, when temperature rises locally.
  • the temperature rise of the cylindrical battery cell 1g is relatively difficult.
  • the electrical resistance of the deteriorated cylindrical battery cells is increased and the Joule heat generated is further increased. Therefore, the deterioration of the cylindrical battery cell, which has started to deteriorate at an early stage, is further promoted.
  • the lifetime of the battery module is affected by a cylindrical battery cell having a short lifetime among the plurality of cylindrical battery cells. Therefore, when a specific cylindrical battery cell reaches the end of its life, there is a problem in that the battery module reaches the end of life even if other cylindrical battery cells are in good condition.
  • An object of the present invention is to provide a battery module having a long life by suppressing variation in the progress of deterioration between battery cells constituting the battery module.
  • One aspect of the present invention is a battery module in which a plurality of sets of assembled batteries in which a plurality of battery cells are connected in parallel are further connected in series, and includes a positive electrode terminal and a negative electrode terminal, and the assembled batteries are connected by a plurality of conductive plates.
  • the electrical resistance value in the charge / discharge current direction of the conductive plate arranged at a position close to the virtual line connecting the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is high, and the electrical resistance value of the conductive plate arranged at other positions is It is a low battery module.
  • the battery module of the present invention has a long life because the progress of deterioration between the battery cells is made uniform.
  • FIG. 3 is a schematic side view of the battery module 100.
  • FIG. 2 is a schematic top view of a battery module 100.
  • FIG. 2 is a schematic bottom view of a battery module 100.
  • FIG. It is a perspective schematic diagram of the battery module 110 of 2nd Embodiment. 3 is a schematic bottom view of a battery module 110.
  • FIG. It is a perspective schematic diagram of the battery module 130 of 4th Embodiment. 3 is a schematic bottom view of a battery module 130.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a battery module 200.
  • FIG. 1st Embodiment. 3 is a schematic side view of the battery module 100.
  • FIG. 2
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of the battery module 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • 2 is a schematic front view of the front surface of the battery module 100
  • FIG. 3 is a top view
  • FIG. 4 is a bottom view.
  • the battery module 100 is a battery module in which six assembled batteries 10 (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f) are connected in series with a plurality of conductive plates 2 (2a, 2b, 2c).
  • Each assembled battery 10 includes seven cylindrical battery cells 1 (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g) arranged in a straight line connected in parallel by a positive current collector 21 and a negative current collector 22. ).
  • the cylindrical battery cell 1 is a cylindrical battery having a positive electrode (+) at one end in the longitudinal direction and a negative electrode ( ⁇ ) at the other end.
  • the positive electrodes (+) and the negative electrodes ( ⁇ ) of the seven cylindrical battery cells 1 are arranged on the same side, and are arranged linearly in an upright state. It is preferable from the point that the battery module can be made compact by arranging the cylindrical battery cells 1 in this way.
  • the plurality of cylindrical battery cells 1 arranged in a straight line are preferably fixed by being laminated or mounted on a frame.
  • the positive electrodes (+) of the seven cylindrical battery cells 1 of the assembled battery 10 are connected by a positive current collector plate 21, and the negative electrodes ( ⁇ ) are connected by a negative current collector plate 22.
  • a positive current collector plate 21 and the negative electrode current collector plate 22 are made of a conductive material.
  • the conductive material include metal materials such as stainless steel, titanium, aluminum, aluminum alloy, nickel, copper, and copper alloy.
  • the cylindrical battery cell 1 may be a secondary battery or a primary battery.
  • the secondary battery include a lithium ion secondary battery, a nickel hydrogen secondary battery, an alkaline secondary storage battery, a lead storage battery, a nickel cadmium secondary battery, and the like.
  • Specific examples of the primary battery include a manganese dry battery, an alkaline dry battery, a lithium primary battery, and a silver oxide battery. In these, a secondary battery, especially a lithium ion secondary battery are preferable.
  • the assembled batteries 10a to 10f are alternately arranged with positive electrodes (+) and negative electrodes (-). This facilitates connecting the assembled batteries 10a to 10f in series with the conductive plates.
  • the conductive plate can be reduced in size. As a result, the external dimensions of the battery module 100 can be reduced. Thereby, the kind of apparatus which can apply the battery module 100 as a power supply can be diversified.
  • the row of the assembled battery 10a is the first row
  • the row of the assembled battery 10f is the sixth row
  • the row of the cylindrical battery cells 1a is the first row
  • the row of the cylindrical battery cells 1g is the sixth row.
  • the assembled batteries 10a, 10c, and 10e in the first row, the third row, and the fifth row have a positive current collector plate 21 positioned above, and a negative current collector plate 22 Is located below.
  • the positive electrode current collector plate 21 is positioned below and the negative electrode current collector plate 22 is positioned above.
  • the positive electrode lead (positive electrode terminal) 12 is connected to the positive electrode current collector plate 21 in the vicinity of the cylindrical battery cell 1a in the first row of the assembled battery 10a in the first row, which is the positive electrode side terminal.
  • the current path from the positive electrode lead 12 to the cylindrical battery cell 1a is shorter than the current path from the positive electrode lead 12 to the other cylindrical battery cell.
  • the negative electrode lead (negative electrode terminal) 13 is connected to the negative electrode current collector plate 22 in the vicinity of the cylindrical battery cell 1a 'in the first row of the assembled battery 10f in the sixth row, which is the negative electrode side terminal. Thereby, the current path from the negative electrode lead 13 to the cylindrical battery cell 1a 'is shorter than the current path from the negative electrode lead 13 to the other cylindrical battery cell.
  • the positive electrode lead 12 or the negative electrode lead 13 is made of a conductive material.
  • the conductive material include metal materials such as aluminum, aluminum alloy, stainless steel, titanium, iron, nickel, copper, and copper alloy.
  • adjacent battery packs 10 are connected in series by connecting a positive current collector 21 and a negative current collector 22 with a plurality of conductive plates 2a, 2b, 2c.
  • the conductive plate is a metal piece formed from a conductive material. Specific examples of the conductive material include stainless steel, iron, titanium, aluminum, aluminum alloy, nickel, copper, copper alloy, conductive resin, and the like.
  • the positive electrode current collector plate 21 and the negative electrode current collector plate 22 that are adjacent to each other are connected by three kinds of conductive plates 2a, 2b, and 2c having the same thickness and different widths in the plane perpendicular to the current direction.
  • the conductive plate 2a is the smallest and the conductive plate 2c is the largest in the area of the top view shape of the conductive plate and the width of the surface perpendicular to the current.
  • the electrical resistance between the positive electrode current collector plate 21 and the negative electrode current collector plate 22 is the largest in the path where the conductive plate 2a is disposed, and is the smallest in the path where the conductive plate 2c is disposed.
  • the current path along the virtual line is the shortest current path.
  • the conductive plate 2a having the smallest contact area with the positive electrode current collector plate 21 and the negative electrode current collector plate 22 along the path close to the imaginary line and the smallest cross-sectional area of the surface orthogonal to the current. Is arranged.
  • the conductive plate 2c having the largest contact area with the positive electrode current collector plate 21 and the negative electrode current collector plate 22 and the largest cross-sectional area of the surface orthogonal to the current is disposed on the path farthest from the imaginary line. is doing.
  • a conductive plate 2b having an intermediate cross-sectional area of a surface perpendicular to the contact area and current is disposed in the intermediate path.
  • the current flowing from the positive electrode lead to the negative electrode lead tends to flow through a shorter path. Specifically, the current tends to flow along a path close to a virtual line connecting the positive electrode lead to the negative electrode lead.
  • the conductive plate 2a having the smallest contact area with the positive electrode current collector plate 21 and the negative electrode current collector plate 22 and the cross-sectional area of the orthogonal surface is disposed in a path close to the virtual line, thereby being close to the virtual line.
  • the electrical resistance of the path is made larger than the electrical resistance of other paths. Thereby, it is suppressed that an electric current flows into the path
  • the cross-sectional area of the surface orthogonal to the contact area and electric current of the electrically conductive plate 2 is large, so that it becomes a path
  • the electric resistance value is decreased, so that the current can easily flow in a distant path where the current does not easily flow.
  • the amount of current flowing between the plurality of cylindrical battery cells 1 is homogenized, the burden on all the cylindrical battery cells 1 is homogenized, and the variation in the life of each cylindrical battery cell 1 is suppressed. The As a result, the life of the battery module 100 can be extended.
  • the method for connecting the conductive plate 2 to the positive current collector 21 or the negative current collector 22 is not particularly limited. Specifically, for example, welding, bonding with a conductive adhesive, bonding with a joining component such as a screw component, and the like can be given. Moreover, a recessed part may be formed in the predetermined position of the surface of the positive electrode current collecting plate 21 or the negative electrode current collecting plate 22, and the conductive plate 2 may be inserted and connected to this recessed part.
  • the battery module 1 is usually used by being housed in a casing made of a resin material, a rubber material, a ceramic material, or a metal material, or an outer package of a laminate sheet.
  • the assembled battery 10 includes seven cylindrical battery cells, but the number of the cylindrical battery cells is not limited to seven, and may be appropriately adjusted according to the application. Further, in the battery module 100, six sets of assembled batteries are connected in series, but the number of assembled batteries is not limited to six sets, and may be appropriately adjusted according to the application. Furthermore, although the battery cell 1 is a cylindrical tubular battery cell, the shape is not particularly limited, and a square battery or a flat battery may be used.
  • the positive electrode current collector plates 21 and the negative electrode current collector plates 22 of the assembled battery 10 are alternately arranged.
  • the present invention is not limited to this.
  • the positive electrode current collector plates 21 and the negative electrode current collector plates 22 of the assembled battery 10 may be arranged on the same side.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing the configuration of the battery module 110.
  • FIG. 6 is a schematic bottom view of the battery module 110. Note that the same reference numerals are used for elements similar to those described in FIGS. 1 to 4 in the first embodiment.
  • the battery module 110 is the same as the battery module 100 except that the connection positions of the positive electrode lead and the negative electrode lead are changed and the type of the conductive plate is changed.
  • the positive electrode lead 112 is connected to the positive electrode current collector plate 21 in the vicinity of the fourth row of cylindrical battery cells 1d located at the center of the assembled battery 10a in the first row, which is the positive electrode end. ing.
  • the negative electrode lead 113 is connected to the negative electrode current collector plate 22 in the vicinity of the cylindrical battery cell 1d ′ in the fourth row of the assembled battery 10f in the sixth column, which is the negative electrode side terminal.
  • the current path from the negative electrode lead 113 to the cylindrical battery cell 1d ′ is shorter than the current path from the negative electrode lead 113 to the other cylindrical battery cell.
  • adjacent battery packs 10 are connected in series by connecting a positive current collector plate 21 and a negative current collector plate 22 with a plurality of conductive plates 3a and 3b.
  • the adjacent positive electrode current collector plate 21 and negative electrode current collector plate 22 are connected by two types of conductive plates 3a and 3b having the same thickness and different widths in the plane perpendicular to the current direction.
  • the area of the top view shape of the conductive plate 3a and the width of the surface perpendicular to the current are smaller than those of the conductive plate 3b.
  • the conductive plates 3a and 3b are arranged symmetrically with respect to the virtual line.
  • the conductive plate 3a having a small contact area with the current collector and a small cross-sectional area of the surface orthogonal to the current is disposed.
  • a conductive plate 3b having a large contact area with the current collector plate and a large cross-sectional area of a surface perpendicular to the current is disposed in a path away from the imaginary line.
  • the conductive plate 3a is disposed in a path far from the virtual line.
  • the conductive plate 3b having a large contact area with the current collector plate and a large cross-sectional area of the surface orthogonal to the current in the path far from the imaginary line, the current can easily flow in the far path where the current does not easily flow.
  • the life of the battery module 110 is extended.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view of the battery module 120
  • FIG. 8 is a schematic bottom view. Note that the same reference numerals are used for elements similar to those described in FIGS. 1 to 4 in the first embodiment.
  • the battery module 120 is the same as the battery module 100 except that the connection positions of the positive electrode lead and the negative electrode lead are changed and the type of the conductive plate is changed.
  • the positive electrode lead 212 is connected to the positive electrode current collector plate 21 in the vicinity of the cylindrical battery cells 1g in the seventh row located at the terminal end of the assembled battery 10a in the first row, which is the positive electrode side terminal. ing. As a result, the current path from the positive electrode lead 212 to the cylindrical battery cell 1g is shorter than the current path from the positive electrode lead 212 to the other cylindrical battery cell.
  • the negative electrode lead 213 is connected to the negative electrode current collector plate 22 in the vicinity of the cylindrical battery cell 1a ′ in the first row of the assembled battery 10f in the sixth row, which is the negative electrode side terminal. As a result, the current path from the negative electrode lead 213 to the cylindrical battery cell 1a ′ is shorter than the current path from the negative electrode lead 213 to the other cylindrical battery cell.
  • the adjacent assembled batteries 10 are connected in series by connecting a positive current collector plate 21 and a negative current collector plate 22 with a plurality of conductive plates 4a, 4b, and 4c.
  • the adjacent positive electrode current collector plate 21 and negative electrode current collector plate 22 are connected by three types of conductive plates 4a, 4b, and 4c having the same thickness and different widths in the plane perpendicular to the current direction.
  • the conductive plate 4a has the smallest area and the width of the surface perpendicular to the current of the conductive plate 4a, 4b, 4c as viewed from above, and the conductive plate 4c has the largest width.
  • positioned the conductive plate 4a becomes higher than the electrical resistance of the path
  • the conductive plates 4a, 4b, and 4c are arranged symmetrically with respect to the virtual line.
  • the conductive plate 4a having a small contact area with the current collector and a small cross-sectional area of the surface orthogonal to the current is disposed.
  • the conductive plate 4c having the largest contact area with the current collector plate and the largest cross-sectional area of the surface orthogonal to the current is disposed in the path farthest from the imaginary line.
  • a conductive plate 4b having an intermediate cross-sectional area of the surface perpendicular to the contact area and current is disposed between them.
  • the conductive plate 4a In the battery module 120, the conductive plate 4c is disposed in two paths far from the virtual line. By disposing the conductive plate 4c having a large contact area with the current collector plate and a large cross-sectional area of the surface orthogonal to the current in the path far from the imaginary line, the current can easily flow in the far path where the current does not easily flow.
  • the life of the battery module 120 is extended.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of the battery module 130
  • FIG. 10 is a schematic bottom view. Note that the same reference numerals are used for elements similar to those described in FIGS. 1 to 4 in the first embodiment.
  • the battery module 130 is the same as the battery module 100 except that the type of the conductive plate is changed.
  • the positive electrode lead 312 is connected to the positive electrode current collector plate 21 in the vicinity of the cylindrical battery cell 1a in the first row of the assembled battery 10a in the first row, which is the positive electrode side terminal.
  • the negative electrode lead 313 is connected to the negative electrode current collector plate 22 in the vicinity of the cylindrical battery cell 1a 'in the first row of the assembled battery 10f in the sixth row, which is the negative electrode side terminal.
  • the current path from the negative electrode lead 313 to the cylindrical battery cell 1a ' is shorter than the current path from the negative electrode lead 313 to the other cylindrical battery cell.
  • the adjacent assembled batteries are connected in series by connecting the positive electrode current collector plate 21 and the negative electrode current collector plate 22 with a plurality of conductive plates 5a, 5b, 5c.
  • the positive electrode current collector plate 21 and the negative electrode current collector plate 22 which are adjacent to each other are connected by three kinds of conductive plates 5a, 5b and 5c which are different only in thickness.
  • the conductive plates 5a, 5b, 5c have the same shape when viewed from above.
  • the conductive plate 5a is the thinnest and the conductive plate 5c is the thickest.
  • positioned the conductive plate 5a becomes higher than the electrical resistance of the path
  • the shortest path of the current of the battery module 130 is a path on a virtual line.
  • the conductive plate 5a having the smallest thickness, that is, the smallest cross-sectional area of the surface orthogonal to the current is disposed in the path near the virtual line.
  • the conductive plate 5c having the largest thickness, that is, the largest cross-sectional area of the surface orthogonal to the current is disposed in the path farthest from the imaginary line.
  • a conductive plate 5b having an intermediate thickness is disposed in the intermediate path.
  • the electric resistance of the shortest path is larger than the electric resistance of the other paths by disposing the conductive plate 5a having the smallest thickness, that is, the smallest cross-sectional area of the surface orthogonal to the current, in the path close to the virtual line. Therefore, it is possible to prevent the current from flowing too much.
  • positioned is enlarged so that it is far from a virtual line.
  • the life of the battery module 130 is extended.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of the battery module 140
  • FIG. 12 is a schematic bottom view of the battery module 140. Note that the same reference numerals are used for elements similar to those described in FIGS. 1 to 4 in the first embodiment.
  • the battery module 140 is the same as the battery module 100 except that the type of the conductive plate is changed.
  • the positive electrode lead 412 is connected to the positive electrode current collector plate 21 in the vicinity of the cylindrical battery cell 1a in the first row of the assembled battery 10a in the first row, which is the positive electrode side terminal. Thereby, the current path from the positive electrode lead 412 to the cylindrical battery cell 1a is shorter than the current path from the positive electrode lead 412 to the other cylindrical battery cell.
  • the negative electrode lead 413 is connected to the negative electrode current collector plate 22 in the vicinity of the cylindrical battery cell 1a 'in the first row of the assembled battery 10f in the sixth row, which is the negative electrode side terminal. Thereby, the current path from the negative electrode lead 413 to the cylindrical battery cell 1a 'is shorter than the current path from the negative electrode lead 413 to the other cylindrical battery cell.
  • the adjacent assembled batteries are connected in series by connecting a positive current collector 21 and a negative current collector 22 with a plurality of conductive plates 6a, 6b, 6c.
  • the adjacent positive electrode current collector plate 21 and negative electrode current collector plate 22 are connected by three types of conductive plates 6a, 6b, and 6c formed of conductive materials having different specific resistances.
  • the conductive plates 6a, 6b, and 6c have the same shape and differ only in specific resistance values.
  • the specific resistance value is highest for the conductive plate 6a and lowest for the conductive plate 6c.
  • the shortest path of the current of the battery module 140 is a path on a virtual line.
  • the conductive plate 6a having the highest specific resistance value is arranged in a path near the virtual line.
  • the conductive plate 6c having the lowest specific resistance value is disposed on the path farthest from the virtual line.
  • a conductive plate 6b having an intermediate specific resistance value is disposed in the intermediate path.
  • the battery module 140 is formed so that the specific resistance value of the conductive plate to be arranged becomes smaller as the distance from the virtual line increases. By reducing the specific resistance value of the conductive plate as the distance from the virtual line increases, the current easily flows through a distant path where the current does not easily flow.
  • the life of the battery module 140 is extended.
  • the battery module described in the present embodiment has a uniform charge / discharge current flowing through a plurality of cylindrical battery cells. As a result, the variation in deterioration between the cylindrical battery cells is reduced, so that the service life is prolonged.
  • the battery module of the present invention is used in electric vehicles, hybrid electric vehicles, fuel cell vehicles, plug-in HEV and other transportation equipment, power tools, vacuum cleaners, robots and other machine tools, power storage devices and the like. Further, the battery module of the present invention can be used as a power source for electric devices and electronic devices, and is particularly useful as a power source for portable electronic devices. Examples of portable electronic devices include personal computers, mobile phones, mobile devices, portable information terminals, portable game devices, video cameras, and the like.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

　電池セル間の劣化の進行を均一にすることにより、長寿命の電池モジュールを提供することを目的とする。　複数個の電池セルを並列接続した複数組の組電池をさらに直列接続した電池モジュールであって、正極端子及び負極端子を備え、組電池同士は複数の導電板により接続されており、正極端子と負極端子とを結んだ仮想線に近い位置に配置される前記導電板の充放電電流方向の電気抵抗値が高く、その他の位置に配置される前記導電板の電気抵抗値が低い電池モジュール。

Description

電池モジュール
　本発明は、複数個の電池セルを並列接続した複数組の組電池をさらに直列接続した電池モジュールに関する。さらに詳しくは、組電池の接続方法を改良した電池モジュールに関する。
　電池は、電気機器及び電子機器の駆動電源以外に、輸送機器，工作機器，電力貯蔵機器等の電源として使用され始めている。輸送機器，工作機器，電力貯蔵機器の用途に用いられる電池には、瞬間的又は継続的な高出力が要求される。複数個の電池セルを接続した組電池や、このような組電池をさらに接続した電池モジュールはこのような要求を満たす。
　例えば、特許文献１は、複数の電池セルを並列接続してリード端子から電力を取り出すようにした組電池を開示している。この組電池においては、温度上昇傾向の大きな電池セルとリード端子との間の接続抵抗を、温度上昇傾向の小さな電池セルとリード端子との間の接続抵抗よりも大きくしている。そして、特許文献１は、複数のセルを並列接続した組電池において、電池セル温度のばらつきを抑えることにより、電池セル間の容量のばらつきを低減することができると述べている。
　また、特許文献２は、複数の単位電池を接続した電池モジュールを並列に接続した二次電池本体と、各電池モジュールの内部電気抵抗が等しくなるように、各電池モジュールの温度を制御する制御装置と、を備えた二次電池システムを開示する。
　特許文献１及び特許文献２に開示された技術は、いずれも、電池セルまたは電池モジュール間において発生する、温度のばらつきを抑制することを目的としている。
特開２００４－３１２５５号公報 特開２００８－１０９８４１号公報
　複数個の電池セルを並列接続した複数組の組電池をさらに直列接続して組み立てられた電池モジュールにおいては、特定の領域に位置する電池セルが、局所的に温度上昇することにより劣化する。本発明者らはこの現象を次のように理解した。
　図１３は、複数の筒状電池セル１を７個配列させて並列接続した組電池１０を、６組並べて直列接続した電池モジュール２００の模式斜視図である。組電池１０の各筒状電池セル１の正極（+）同士は正極集電板２１で接続され、負極（-）同士は負極集電板２２で接続されている。そして、組電池１０は、複数の導電板１１１により直列接続されている。正極リード（正極端子）１２が組電池１０ａの近傍の正極集電板２１に接続されており、負極リード（負極端子）１３が組電池１０ｆの近傍の負極集電板２２に接続されている。
　電池モジュール２００を充放電した場合、充放電電流は、正極リード１２と負極リード１３との最短距離（Ａ側）を優先的に通過しようとする。一方、例えばＢ側のように、正極リード１２と負極端子１３との最短距離から遠い領域には、充放電電流が相対的に流れにくくなる傾向がある。
　従って、複数の筒状電池セル１のうち、正極リード１２と負極リード１３との最短距離に近い位置にある、例えば、筒状電池セル１ａは、充放電電流が優先的に通過するために局所的に温度が上昇しやすくなる。一方、正極リード１２と負極リード１３との最短距離から遠い、例えば、筒状電池セル１ｇは、充放電電流が相対的に通過しにくいために温度が上昇しにくい。そして、筒状電池セル１ａは、局所的に温度が上昇することにより、相対的に早く劣化する。一方、筒状電池セル１ｇは、温度上昇が比較的起こりにくい。
　複数の筒状電池セルの間の劣化度に差が生じた場合、劣化した筒状電池セルの電気抵抗が高くなって発生するジュール熱がさらに多くなる。そのために、早期に劣化が始まった筒状電池セルの劣化はますます促進される。電池モジュールの寿命は、複数の筒状電池セルのうちの寿命が短い筒状電池セルに影響される。従って、特定の筒状電池セルが寿命を迎えた場合、他の筒状電池セルが良好な状態であっても電池モジュールが寿命を迎えるという問題があった。
　本発明は、電池モジュールを構成する電池セル間の劣化の進行のばらつきを抑制することにより、長寿命の電池モジュールを提供することを目的とする。
　本発明の一局面は、複数個の電池セルを並列接続した複数組の組電池をさらに直列接続した電池モジュールであって、正極端子及び負極端子を備え、組電池同士は複数の導電板により接続されており、正極端子と負極端子とを結んだ仮想線に近い位置に配置される導電板の充放電電流方向の電気抵抗値が高く、その他の位置に配置される導電板の電気抵抗値が低い電池モジュールである。
　本発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明及び添付する図面により、より明白となる。
　本発明の電池モジュールは電池セル間の劣化の進行が均一化されるために長寿命化される。
第１実施形態の電池モジュール１００の斜視模式図である。 電池モジュール１００の側面模式図である。 電池モジュール１００の上面模式図である。 電池モジュール１００の底面模式図である。 第２実施形態の電池モジュール１１０の斜視模式図である。 電池モジュール１１０の底面模式図である。 第３実施形態の電池モジュール１２０の斜視模式図である。 電池モジュール１２０の底面模式図である。 第４実施形態の電池モジュール１３０の斜視模式図である。 電池モジュール１３０の底面模式図である。 第５実施形態の電池モジュール１４０の斜視模式図である。 電池モジュール１４０の底面模式図である。 電池モジュール２００の斜視模式図である。
［第１実施形態］
　図１は、本発明の第１実施形態である電池モジュール１００の構成を示す斜視模式図である。また、図２は、電池モジュール１００の前面の正面模式図、図３は上面図、図４は底面図である。
　電池モジュール１００は、６組の組電池１０（10a,10b,10c,10d,10e,10f）を複数の導電板２（2a,2b,2c）で直列接続した電池モジュールである。
　各組電池１０は、正極集電板２１及び負極集電板２２で並列接続された直線状に配置された７個の筒状電池セル１（1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g）からなる。
　筒状電池セル１は、長手方向の一方の端部に正極(+)を有し、他方の端部に負極(-)を有する円筒型電池である。組電池１０は７個の筒状電池セル１の正極(+)同士、及び負極(-)同士が同じ側に配置されて、直立した状態で直線状に配列されている。筒状電池セル１をこのように配置することにより電池モジュールのコンパクト化が可能である点から好ましい。直線状に配列された複数の筒状電池セル１はラミネートされたり、枠体に装着されたりすることにより固定されていることが好ましい。
　組電池１０の７個の筒状電池セル１の正極(+)同士は正極集電板２１で接続され、負極(-)同士は負極集電板２２で接続されている。接続には、例えば、溶接が用いられる。正極集電板２１及び負極集電板２２は、導電材料から形成されている。導電材料の具体例としては、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、銅、銅合金等の金属材料が挙げられる。
　筒状電池セル１は、二次電池または一次電池のいずれであってもよい。二次電池の具体例としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池、アルカリ二次蓄電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム二次電池等が挙げられる。また、一次電池の具体例としては、マンガン乾電池、アルカリ乾電池、リチウム一次電池、酸化銀電池等が挙げられる。これらの中では、二次電池、特に、リチウムイオン二次電池が好ましい。
　図２に示すように、組電池１０a～１０fは、正極(+)と負極(-)とを交互に配置されている。これにより、組電池１０a～１０fを導電板で直列に接続することが容易になる。また、導電板を小型化できる。その結果、電池モジュール１００の外形寸法を小さくできる。これにより、電池モジュール１００を電源として適用できる機器の種類を多様化することができる。
　各図において、組電池１０ａの列を第一列目とし、組電池１０ｆの列を第六列目とする。また、筒状電池セル１ａの行を第一行目とし、筒状電池セル１ｇの行を第六行目とする。図１及び図２に示すように、第一列目、第三列目及び第五列目の組電池１０ａ，１０ｃ，１０ｅは、正極集電板２１が上方に位置し、負極集電板２２が下方に位置している。また、第二列目、第四列目及び第六列目の組電池１０ｂ，１０ｄ，１０ｆは、正極集電板２１が下方に位置し、負極集電板２２が上方に位置している。
　正極リード（正極端子）１２は、正極側終端である第一列目の組電池１０ａの第一行目の筒状電池セル１aの近傍で正極集電板２１に接続されている。これにより、正極リード１２から筒状電池セル１aまでの電流経路が、正極リード１２から他の筒状電池セルまでの電流経路よりも短くなる。また、負極リード（負極端子）１３は、負極側終端である第六列目の組電池１０ｆの第一行目の筒状電池セル１ａ’ の近傍で負極集電板２２に接続されている。これにより、負極リード１３から筒状電池セル１ａ’までの電流経路が、負極リード１３から他の筒状電池セルまでの電流経路よりも短くなる。
　正極リード１２または負極リード１３は、導電材料から形成されている。導電材料の具体例としては、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン、鉄、ニッケル、銅、銅合金等の金属材料が挙げられる。
　図１～図４に示すように、隣り合う組電池１０は、正極集電板２１と負極集電板２２とが複数の導電板２ａ，２ｂ，２ｃで接続されることにより直列接続されている。導電板は導電材料から形成された金属片である。導電材料の具体例としては、ステンレス鋼、鉄、チタン、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、銅、銅合金、導電性樹脂等が挙げられる。
　電池モジュール１００においては、厚みが同じで、電流方向に垂直な面の幅が異なる３種類の導電板２ａ，２ｂ，２ｃで隣り合う正極集電板２１と負極集電板２２とを接続している。導電板の上面視形状の面積及び電流に直行する面の幅は、導電板２ａが最も小さく、導電板２ｃが最も大きい。これにより、正極集電板２１と負極集電板２２との間の電気抵抗は、導電板２ａを配置した経路で最も大きくなり、導電板２ｃを配置した経路で最も小さくなる。
　図１、３、４に示した一点鎖線は正極リード１２と負極リード１３とを結ぶ仮想線である。電池モジュール１００において、仮想線に沿った電流経路は、電流の最短経路になる。電池モジュール１００においては、仮想線に近い位置の経路に、正極集電板２１及び負極集電板２２との接触面積が最も小さく、また、電流に直行する面の断面積が最も小さな導電板２ａを配置している。また、仮想線から最も離れた位置の経路に、正極集電板２１及び負極集電板２２との接触面積が最も大きく、また、電流に直行する面の断面積が最も大きな導電板２ｃを配置している。また、それらの中間の経路には、接触面積及び電流に直行する面の断面積が中間的な、導電板２ｂを配置している。
　正極リードから負極リードへ流れる電流はより短い経路に流れやすい。具体的には、電流は、正極リードから負極リードを結ぶ仮想線に近い経路により流れやすい傾向がある。電池モジュール１００においては、仮想線に近い経路に正極集電板２１及び負極集電板２２との接触面積及び直行する面の断面積が最も小さい導電板２ａを配置することにより、仮想線に近い経路の電気抵抗を他の経路の電気抵抗よりも大きくしている。それにより、仮想線に近い経路に電流が流れすぎることが抑制される。また、電池モジュール１００においては、仮想線から遠ざかる経路になるほど、導電板２の接触面積及び電流に直行する面の断面積が大きくなっている。仮想線から遠ざかるほど導電板２の接触面積及び直行する面の断面積を大きくして電気抵抗値を小さくすることにより、電流が流れにくい遠い経路に電流が流れやすくなる。その結果、複数の筒状電池セル１間に流れる電流量が均質化されて、全ての筒状電池セル１に掛かる負担が均質化されて、各筒状電池セル１の寿命のばらつきが抑制される。その結果、電池モジュール１００の長寿命化が図られる。
　正極集電板２１又は負極集電板２２に導電板２を接続する方法は特に限定されない。具体的には、例えば、溶接、導電性接着剤による接着、ねじ部品等の接合部品による接合等が挙げられる。また、正極集電板２１又は負極集電板２２の表面の所定位置に凹部を形成し、この凹部に導電板２を嵌入して接続しても良い。
　電池モジュール１は、通常、樹脂材料、ゴム材料、セラミクス材料、金属材料からなる筐体またはラミネートシートの外装体等に収容されて用いられる。
　組電池１０は７個の筒状電池セルからなるが、筒状電池セルの数は７個に限られず、用途に応じて適宜調整してもよい。また、電池モジュール１００は、６組の組電池が直列接続されているが、組電池の数は６組に限られず、用途に応じて適宜調整してもよい。さらに、電池セル１は円筒型の筒状電池セルであるが、形状は特に限定されず、角型電池や扁平状電池を用いてもよい。
　また、電池モジュール１００は、組電池１０の正極集電板２１と負極集電板２２とを交互に配置しているが、これに限定されない。例えば、組電池１０の正極集電板２１同士及び負極集電板２２同士をそれぞれ同じ側に配置してもよい。
［第２実施形態］
　本発明に係る電池モジュールの他の形態である電池モジュール１１０について、図５～図６を参照して説明する。図５は、電池モジュール１１０の構成を示す斜視模式図である。また、図６は、電池モジュール１１０の底面模式図である。なお、第１実施形態で図１～図４で説明した要素と同様の要素については同じ参照符号を用いる。
　電池モジュール１１０は、正極リード及び負極リードの接続位置を変更し、且つ、導電板の種類を代えた以外は、電池モジュール１００と同様である。
　電池モジュール１１０においては、正極リード１１２は、正極側終端である第一列目の組電池１０ａの中央に位置する第四行目の筒状電池セル１ｄの近傍で正極集電板２１に接続されている。これにより、正極リード１１２から筒状電池セル１ｄまでの電流経路が、正極リード１１２から他の筒状電池セルまでの電流経路よりも短くなる。また、負極リード１１３は、負極側終端である第六列目の組電池１０ｆの第４行目の筒状電池セル１ｄ´の近傍で負極集電板２２に接続されている。これにより、負極リード１１３から筒状電池セル１ｄ´までの電流経路が、負極リード１１３から他の筒状電池セルまでの電流経路よりも短くなる。
　図５及び図６に示すように、隣り合う組電池１０は、正極集電板２１と負極集電板２２とが複数の導電板３ａ，３ｂで接続されることにより直列接続されている。
　電池モジュール１１０においては、厚みが同じで、電流方向に垂直な面の幅が異なる２種類の導電板３ａ，３ｂで隣り合う正極集電板２１と負極集電板２２とを接続している。導電板３ａの上面視形状の面積及び電流に直行する面の幅は、導電板３ｂよりも小さい。これにより、導電板３ａを配置した経路の電気抵抗は、導電板３ｂを配置した経路の電気抵抗よりも高くなる。
　図５及び図６に示した一点鎖線は正極リード１１２と負極リード１１３とを結ぶ仮想線である。電池モジュール１１０は、仮想線に対して対称に、導電板３ａ，３ｂを配置している。仮想線に最も近い経路に、集電板との接触面積が小さく、また、電流に直行する面の断面積が小さい導電板３ａを配置している。また、仮想線から離れた経路に、集電板との接触面積が大きく、電流に直行する面の断面積が大きい導電板３ｂを配置している。
　電流は、図５及び図６に示す、仮想線に近い経路により流れやすい。従って、仮想線に近い経路に、導電板３ａを配置することにより仮想線に近い経路の電気抵抗が他の経路の電気抵抗よりも大きくなり、電流が流れすぎることが抑制される。また、電池モジュール１１０においては、仮想線から遠い経路に、導電板３ｂを配置している。仮想線から遠い経路に集電板との接触面積が大きく、電流に直行する面の断面積が大きい導電板３ｂを配置することにより、電流が流れにくい遠い経路に電流が流れやすくなる。その結果、複数の筒状電池セル１間に流れる電流量が均質化されて、全ての筒状電池セル１に掛かる負担が均質化されて、各筒状電池セル１の寿命のばらつきが抑制される。その結果、電池モジュール１１０の長寿命化が図られる。
［第３実施形態］
　本発明に係る電池モジュールの他の形態である電池モジュール１２０について、図７及び図８を参照して説明する。図７は電池モジュール１２０の斜視模式図であり、図８は底面模式図である。なお、第１実施形態で図１～図４で説明した要素と同様の要素については同じ参照符号を用いる。
　電池モジュール１２０は、正極リード及び負極リードの接続位置を変更し、且つ、導電板の種類を代えた以外は、電池モジュール１００と同様である。
　電池モジュール１２０においては、正極リード２１２は、正極側終端である第一列目の組電池１０ａの終端に位置する第七行目の筒状電池セル１ｇの近傍で正極集電板２１に接続されている。これにより、正極リード２１２から筒状電池セル１ｇまでの電流経路が、正極リード２１２から他の筒状電池セルまでの電流経路よりも短くなる。また、負極リード２１３は、負極側終端である第六列目の組電池１０ｆの第１行目の筒状電池セル１ａ´の近傍で負極集電板２２に接続されている。これにより、負極リード２１３から筒状電池セル１ａ´までの電流経路が、負極リード２１３から他の筒状電池セルまでの電流経路よりも短くなる。
　図７及び図８に示すように、隣り合う組電池１０は、正極集電板２１と負極集電板２２とが複数の導電板４ａ，４ｂ，４ｃで接続することにより直列接続されている。
　電池モジュール１２０においては、厚みが同じで、電流方向に垂直な面の幅が異なる３種類の導電板４ａ，４ｂ，４ｃで隣り合う正極集電板２１と負極集電板２２とを接続している。導電板４ａ，４ｂ，４ｃの上面視形状の面積及び電流に直行する面の幅は、導電板４ａが最も小さく、導電板４ｃが最も大きい。これにより、導電板４ａを配置した経路の電気抵抗は、導電板４ｂ，４ｃを配置した経路の電気抵抗よりも高くなる。
　図７及び図８に示した一点鎖線は正極リード２１２と負極リード２１３とを結ぶ仮想線である。電池モジュール１２０は、仮想線に対して対称に、導電板４ａ，４ｂ，４ｃを配置している。仮想線に最も近い経路に、集電板との接触面積が小さく、また、電流に直行する面の断面積が小さい導電板４ａを配置している。また、仮想線から最も離れた経路に、集電板との接触面積が最も大きく、また、電流に直行する面の断面積が最も大きい導電板４ｃを配置している。また、それらの間には、接触面積及び電流に直行する面の断面積が中間的な導電板４ｂを配置している。
　電流は、図７及び図８に示す、仮想線に近い経路により流れやすい。従って、仮想線に対照的に設けられた経路において、仮想線に近い経路に、導電板４ａを配置することにより、この経路の抵抗が他の経路よりも大きくなり、電流が流れすぎることが抑制される。また、電池モジュール１２０においては、仮想線から遠い２つの経路に、導電板４ｃを配置している。仮想線から遠い経路に集電板との接触面積が大きく、電流に直行する面の断面積が大きい導電板４ｃを配置することにより、電流が流れにくい遠い経路に電流が流れやすくなる。その結果、複数の筒状電池セル１間に流れる電流量が均質化されて、全ての筒状電池セル１に掛かる負担が均質化されて、各筒状電池セル１の寿命のばらつきが抑制される。その結果、電池モジュール１２０の長寿命化が図られる。
［第４実施形態］
　本発明に係る電池モジュールの他の形態である電池モジュール１３０について、図９～図１０を参照して説明する。図９は電池モジュール１３０の斜視模式図であり、図１０は底面模式図である。なお、第１実施形態で図１～図４で説明した要素と同様の要素については同じ参照符号を用いる。
　電池モジュール１３０は、導電板の種類を代えた以外は、電池モジュール１００と同様である。
　電池モジュール１３０においては、正極リード３１２は、正極側終端である第一列目の組電池１０ａの第一行目の筒状電池セル１aの近傍で正極集電板２１に接続されている。これにより、正極リード３１２から筒状電池セル１aまでの電流経路が、正極リード３１２から他の筒状電池セルまでの電流経路よりも短くなる。また、負極リード３１３は、負極側終端である第六列目の組電池１０ｆの第一行目の筒状電池セル１ａ’の近傍で負極集電板２２に接続されている。これにより、負極リード３１３から筒状電池セル１ａ’までの電流経路が、負極リード３１３から他の筒状電池セルまでの電流経路よりも短くなる。
　図９及び図１０に示すように、隣り合う組電池は、正極集電板２１と負極集電板２２とが複数の導電板５ａ，５ｂ，５ｃで接続することにより直列接続されている。
　電池モジュール１３０においては、厚みだけが異なる３種類の導電板５ａ，５ｂ，５ｃで隣り合う正極集電板２１と負極集電板２２とを接続している。導電板５ａ，５ｂ，５ｃは、上面視形状が同じである。また厚みは導電板５ａが最も薄く、導電板５ｃが最も厚い。これにより、導電板５ａを配置した経路の電気抵抗は、導電板５ｂ，５ｃを配置した経路の電気抵抗よりも高くなる。
　図９、図１０に示した一点鎖線は正極リード３１２と負極リード３１３とを通る仮想線である。電池モジュール１３０の電流の最短経路は仮想線上の経路である。電池モジュール１３０においては、仮想線に近い位置の経路に、厚みが最も薄い、すなわち、電流に直行する面の断面積が最も小さな導電板５ａを配置している。また、仮想線から最も離れた位置の経路に、厚みが最も厚い、すなわち、電流に直行する面の断面積が最も大きな導電板５ｃを配置している。また、それらの中間の経路には、厚みが中間的な導電板５ｂを配置している。
　正極リードから負極端子へ流れる電流は最短経路により流れやすい。従って、仮想線に近い経路に、厚みが最も薄い、すなわち、電流に直行する面の断面積が最も小さな導電板５ａを配置することにより最短経路の電気抵抗が他の経路の電気抵抗よりも大きくなり、電流が流れすぎることが抑制される。また、電池モジュール１３０においては、仮想線から遠ざかるほど、配置される導電板の厚みを大きくしている。仮想線から遠ざかるほど導電板の厚みを大きく形成することにより、電流が流れにくい遠い経路に電流が流れやすくなる。その結果、複数の筒状電池セル１間に流れる電流量が均質化されて、全ての筒状電池セル１に掛かる負担が均質化されて、各筒状電池セル１の寿命のばらつきが抑制される。その結果、電池モジュール１３０の長寿命化が図られる。
［第５実施形態］
　本発明に係る電池モジュールの他の形態である電池モジュール１４０について、図１１～図１２を参照して説明する。図１１は電池モジュール１４０の斜視模式図であり、図１２は電池モジュール１４０の底面模式図である。なお、第１実施形態で図１～図４で説明した要素と同様の要素については同じ参照符号を用いる。
　電池モジュール１４０は、導電板の種類を代えた以外は、電池モジュール１００と同様である。
　電池モジュール１４０においては、正極リード４１２は、正極側終端である第一列目の組電池１０ａの第一行目の筒状電池セル１aの近傍で正極集電板２１に接続されている。これにより、正極リード４１２から筒状電池セル１aまでの電流経路が、正極リード４１２から他の筒状電池セルまでの電流経路よりも短くなる。また、負極リード４１３は、負極側終端である第六列目の組電池１０ｆの第一行目の筒状電池セル１ａ’の近傍で負極集電板２２に接続されている。これにより、負極リード４１３から筒状電池セル１ａ’までの電流経路が、負極リード４１３から他の筒状電池セルまでの電流経路よりも短くなる。
　図１１及び図１２に示すように、隣り合う組電池は、正極集電板２１と負極集電板２２とが複数の導電板６ａ，６ｂ，６ｃで接続することにより直列接続されている。
　電池モジュール１４０においては、互いに固有抵抗だけが異なる導電材料から形成された、３種類の導電板６ａ，６ｂ，６ｃで隣り合う正極集電板２１と負極集電板２２とを接続している。導電板６ａ，６ｂ，６ｃは形状が同じであり、固有抵抗値だけが互いに異なる。固有抵抗値は導電板６ａが最も高く、導電板６ｃが最も低い。これにより、導電板６ａを配置した経路の電気抵抗は、導電板６ｂ，６ｃを配置した経路の電気抵抗よりも高くなる。
　図１１、図１２に示した一点鎖線は正極リード４１２と負極リード４１３とを通る仮想線である。電池モジュール１４０の電流の最短経路は仮想線上の経路である。電池モジュール１４０においては、仮想線に近い位置の経路に、固有抵抗値がもっとも高い導電板６ａを配置している。また、仮想線から最も離れた経路に、固有抵抗値がもっとも低い導電板６ｃを配置している。また、それらの中間の経路には、固有抵抗値が中間的な導電板６ｂを配置している。
　正極リードから負極端子へ流れる電流は最短経路により流れやすい。従って、仮想線に近い経路に、固有抵抗値がもっとも高い導電板６ａを配置することにより、最短経路の電気抵抗が他の経路の電気抵抗よりも大きくなり、電流が流れすぎることが抑制される。また、電池モジュール１４０においては、仮想線から遠ざかるほど、配置される導電板の固有抵抗値が小さくなるように形成されている。仮想線から遠ざかるほど導電板の固有抵抗値を小さくすることにより、電流が流れにくい遠い経路に電流が流れやすくなる。その結果、複数の筒状電池セル１間に流れる電流量が均質化されて、全ての筒状電池セル１に掛かる負担が均質化されて、各筒状電池セル１の寿命が均質化される。その結果、電池モジュール１４０の長寿命化が図られる。
　以上本実施形態で説明した電池モジュールは、複数の筒状電池セルに流れる充放電電流が均質化されたものである。その結果、筒状電池セル間の劣化のばらつきが低減されるために、長寿命になる。
　本発明の電池モジュールは、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、燃料電池自動車、プラグインＨＥＶ等の輸送機器、電動工具、掃除機、ロボット等の工作機器、電力貯蔵機器等に用いられる。また、本発明の電池モジュールは、電気機器及び電子機器の電源として使用でき、特に、携帯用電子機器の電源として有用である。携帯用電子機器には、パーソナルコンピュータ、携帯電話、モバイル機器、携帯情報端末、携帯用ゲーム機器、ビデオカメラ等がある。
　１（1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g）　筒状電池セル
　２（２ａ，２ｂ，２ｃ）　導電板
　３（３ａ，３ｂ）　　　　導電板
　４（４ａ，４ｂ，４ｃ）　導電板
　５（５ａ，５ｂ，５ｃ）　導電板
　６（６ａ，６ｂ，６ｃ）　導電板
　１１１　導電板
　１０（10a,10b,10c,10d,10e,10f）　組電池
　１２，１１２，２１２，３１２，４１２　正極リード
　１３，１１３，２１３，３１３，４１３　負極リード
　２１　正極集電板
　２２　負極集電板
　１００，１１０，１２０，１３０，１４０，２００　電池モジュール

Claims (8)

  1. 　複数個の電池セルを並列接続した複数組の組電池をさらに直列接続した電池モジュールであって、
    　正極端子及び負極端子を備え、
    　前記組電池同士は複数の導電板により接続されており、
    　前記正極端子と前記負極端子とを結んだ仮想線に近い位置に配置される前記導電板の充放電電流方向の電気抵抗値が高く、その他の位置に配置される前記導電板の電気抵抗値が低いことを特徴とする電池モジュール。
  2. 　前記仮想線から遠いほど、配置された前記導電板の充放電電流方向の電気抵抗値が低くなっている請求項１に記載の電池モジュール。
  3. 　前記電池セルは筒状電池セルであり、
    　前記組電池の複数の筒状電池セルの正極は正極集電板で接続され、負極は負極集電板で接続されており、
    　前記正極端子は前記正極集電板の一つに接続されており、前記負極端子は前記負極集電板の一つに接続されている請求項１に記載の電池モジュール。
  4. 　前記組電池は、複数の前記筒状電池セルが直立した状態で直線状に並べられて並列接続されている請求項３に記載の電池モジュール。
  5. 　前記仮想線から遠いほど、配置された前記導電板の充放電電流方向に垂直な断面の断面積が大きい請求項１に記載の電池モジュール。
  6. 　前記導電板の厚みが同じであり、
    　前記仮想線から遠いほど、配置された前記導電板の上面視形状の面積が大きい請求項５に記載の電池モジュール。
  7. 　前記導電板の上面視形状の面積が同じであり、
    　前記仮想線から遠いほど、配置された前記導電板の厚みが大きい請求項５に記載の電池モジュール。
  8. 　前記導電板の形状が同じであり、
    　前記仮想線から遠いほど、配置された前記導電板の固有抵抗値が小さい請求項５に記載の電池モジュール。
PCT/JP2010/007090 2010-01-28 2010-12-06 電池モジュール WO2011092782A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020117012825A KR101196074B1 (ko) 2010-01-28 2010-12-06 전지모듈
US13/139,161 US8487631B2 (en) 2010-01-28 2010-12-06 Battery module
JP2011511552A JP5210434B2 (ja) 2010-01-28 2010-12-06 電池モジュール
CN201080003628.7A CN102257655B (zh) 2010-01-28 2010-12-06 电池模块
EP10830931.1A EP2381512A4 (en) 2010-01-28 2010-12-06 CELL MODULE

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010016911 2010-01-28
JP2010-016911 2010-01-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011092782A1 true WO2011092782A1 (ja) 2011-08-04

Family

ID=44318795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/007090 WO2011092782A1 (ja) 2010-01-28 2010-12-06 電池モジュール

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8487631B2 (ja)
EP (1) EP2381512A4 (ja)
JP (1) JP5210434B2 (ja)
KR (1) KR101196074B1 (ja)
CN (1) CN102257655B (ja)
WO (1) WO2011092782A1 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102420303A (zh) * 2011-12-02 2012-04-18 苏州冠硕新能源有限公司 电池组件
CN102969752A (zh) * 2012-10-31 2013-03-13 西安韦德沃德航空科技有限公司 一种模块化可充电的供电系统
KR20130029982A (ko) * 2011-09-16 2013-03-26 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈의 연결 구조
JP2014117068A (ja) * 2012-12-10 2014-06-26 Denso Corp 電池システム
JP5662578B2 (ja) * 2011-08-05 2015-02-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電子機器
WO2018139350A1 (ja) * 2017-01-30 2018-08-02 三洋電機株式会社 電源装置
JP2019186001A (ja) * 2018-04-09 2019-10-24 矢崎総業株式会社 バスバーモジュール、電池モジュール、電池パック及び電池セル接続方法
JP7566139B2 (ja) 2020-12-28 2024-10-11 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 多並列バッテリーセルを含むバッテリーモジュール

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8736273B2 (en) * 2010-04-15 2014-05-27 Lg Chem, Ltd. Testing system and method for testing a battery cell
US8716981B2 (en) 2011-11-11 2014-05-06 Lg Chem, Ltd. System and method for cooling and cycling a battery pack
US8816692B2 (en) 2011-12-01 2014-08-26 Lg Chem, Ltd. Test system for a battery module
CN102420304A (zh) * 2011-12-02 2012-04-18 苏州冠硕新能源有限公司 电池导电件以及应用该导电件的电池组件
JP5704098B2 (ja) * 2012-03-19 2015-04-22 トヨタ自動車株式会社 蓄電装置
US9063179B2 (en) 2012-09-26 2015-06-23 Lg Chem, Ltd. System and method for determining an isolation resistance of a battery pack disposed on a vehicle chassis
US9164151B2 (en) 2013-08-07 2015-10-20 Lg Chem, Ltd. System and method for determining isolation resistances of a battery pack
US9520727B2 (en) * 2013-08-29 2016-12-13 Lg Chem, Ltd. Gripper assembly for battery charging and discharging
KR101482614B1 (ko) * 2013-09-10 2015-01-15 주식회사 아이티엠반도체 배터리 팩 세퍼레이터 및 배터리 팩 모듈
KR101749509B1 (ko) 2013-09-13 2017-06-21 삼성에스디아이 주식회사 용접부를 포함하는 배터리 팩
CN103904263B (zh) * 2014-04-02 2015-12-02 哈尔滨工程大学 一种微小型水下机器人电池舱
CN103887468A (zh) * 2014-04-04 2014-06-25 河北安耐哲新能源技术有限公司 一种圆柱型锂离子电芯成组电池
CN103887567B (zh) * 2014-04-21 2016-06-22 四川宝生实业发展有限公司 纯电动大巴车镍氢电池组
CN104701564A (zh) * 2014-08-27 2015-06-10 北京精密机电控制设备研究所 锌氧化银电池组
US10115943B2 (en) * 2015-11-02 2018-10-30 Korea Institute Of Energy Research Battery packing module and battery pack
CN105280969B (zh) * 2015-11-25 2018-02-06 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种缩小串联电池组之间放电压差的磷酸铁锂电池配组方法
US10319494B2 (en) * 2016-02-05 2019-06-11 Ematrix Energy Systems, Inc. Multi-functional busbar with interstitial passages
US10784545B2 (en) * 2016-03-25 2020-09-22 Xing Power Inc. Submerged cell modular battery system
JP6635309B2 (ja) * 2016-11-17 2020-01-22 トヨタ自動車株式会社 組電池
US10446809B1 (en) 2018-09-28 2019-10-15 Daniel Francis Roddy Portable modular energy storage
US10573859B2 (en) 2018-07-03 2020-02-25 Daniel Francis Roddy Portable modular energy storage
US10720614B2 (en) 2018-09-28 2020-07-21 Daniel Francis Roddy Portable modular energy storage
CA3130386A1 (en) 2019-03-14 2020-09-17 Joel Hooper Battery module thermal management
EP3800691A1 (en) * 2019-10-03 2021-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Current collector, battery module with a current collector and usage thereof
CN111755640A (zh) * 2020-05-21 2020-10-09 深圳市炜烨丰电子科技有限公司 电池盒组及电池盒组的制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01179357U (ja) * 1988-06-09 1989-12-22
JP2004031255A (ja) 2002-06-28 2004-01-29 Nissan Motor Co Ltd 組電池
WO2008050953A1 (en) * 2006-10-23 2008-05-02 Lg Chem, Ltd. Equal distribution-typed connecting member, and middle or large-sized battery pack employed with the same
JP2008109841A (ja) 2006-09-25 2008-05-08 Tokyo Electric Power Co Inc:The ２次電池システム
JP2008287992A (ja) * 2007-05-16 2008-11-27 Sony Corp バッテリパック

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01179357A (ja) 1988-01-04 1989-07-17 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
JP3635995B2 (ja) * 1999-08-26 2005-04-06 新神戸電機株式会社 組電池
JP4966479B2 (ja) * 2001-10-11 2012-07-04 デノヴォ リサーチ エルエルシー デジタル電池
JP2008153150A (ja) * 2006-12-20 2008-07-03 Daiwa House Ind Co Ltd 並列組電池
JP5200420B2 (ja) * 2007-05-16 2013-06-05 ソニー株式会社 バッテリパック
JP5459319B2 (ja) * 2009-12-17 2014-04-02 トヨタ自動車株式会社 車両システム及び硫化水素検知方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01179357U (ja) * 1988-06-09 1989-12-22
JP2004031255A (ja) 2002-06-28 2004-01-29 Nissan Motor Co Ltd 組電池
JP2008109841A (ja) 2006-09-25 2008-05-08 Tokyo Electric Power Co Inc:The ２次電池システム
WO2008050953A1 (en) * 2006-10-23 2008-05-02 Lg Chem, Ltd. Equal distribution-typed connecting member, and middle or large-sized battery pack employed with the same
JP2008287992A (ja) * 2007-05-16 2008-11-27 Sony Corp バッテリパック

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2381512A4

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5662578B2 (ja) * 2011-08-05 2015-02-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電子機器
KR20130029982A (ko) * 2011-09-16 2013-03-26 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈의 연결 구조
KR101891481B1 (ko) 2011-09-16 2018-08-24 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈의 연결 구조
CN102420303A (zh) * 2011-12-02 2012-04-18 苏州冠硕新能源有限公司 电池组件
CN102969752A (zh) * 2012-10-31 2013-03-13 西安韦德沃德航空科技有限公司 一种模块化可充电的供电系统
JP2014117068A (ja) * 2012-12-10 2014-06-26 Denso Corp 電池システム
WO2018139350A1 (ja) * 2017-01-30 2018-08-02 三洋電機株式会社 電源装置
JP2019186001A (ja) * 2018-04-09 2019-10-24 矢崎総業株式会社 バスバーモジュール、電池モジュール、電池パック及び電池セル接続方法
JP7044614B2 (ja) 2018-04-09 2022-03-30 矢崎総業株式会社 バスバーモジュール、電池モジュール、電池パック及び電池セル接続方法
JP7566139B2 (ja) 2020-12-28 2024-10-11 エルジー エナジー ソリューション リミテッド 多並列バッテリーセルを含むバッテリーモジュール

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110103389A (ko) 2011-09-20
CN102257655A (zh) 2011-11-23
KR101196074B1 (ko) 2012-11-01
JP5210434B2 (ja) 2013-06-12
US8487631B2 (en) 2013-07-16
JPWO2011092782A1 (ja) 2013-05-30
CN102257655B (zh) 2014-05-14
EP2381512A1 (en) 2011-10-26
EP2381512A4 (en) 2016-11-16
US20120013340A1 (en) 2012-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5210434B2 (ja) 電池モジュール
KR101821378B1 (ko) 전극 리드와 버스바 사이의 결합력 및 공정성이 향상된 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
TWI299592B (en) Secondary battery module
US9716258B2 (en) Battery pack
EP1834365B1 (en) Process for preparation of secondary battery module
TWI453978B (zh) 高輸出，大容量電池組
CN210120177U (zh) 电池模块、包含电池模块的电池组和包含电池组的车辆
US8372536B2 (en) Battery module
US10490795B2 (en) Electricity storage device
JP2008091183A (ja) 角型電池と組電池
JP2009026599A (ja) 正電極板、リチウムイオン二次電池、車両、および、電池搭載機器
EP2597704A2 (en) Secondary battery having a differential lead structure
KR20170037157A (ko) 변형된 리드를 구비한 파우치형 이차전지 및 이를 포함하는 전지 모듈
KR101302075B1 (ko) 이차 전지용 전극탭과 전극단자의 접합 구조 및 이를이용한 이차 전지
CN113966563A (zh) 具有三个以上接触板层的接触板装置
US20180159098A1 (en) Lithium-ion battery pack
KR20130061425A (ko) 이차전지의 배터리 모듈
KR102108208B1 (ko) 원형 전극을 포함하는 원통형 이차전지
JP4683855B2 (ja) パック電池
KR101699861B1 (ko) 낮은 저항의 전극 탭을 포함하는 이차전지
US20230246256A1 (en) Battery Module Including Bent Sensing Unit and Electronic Device Including the Same
CN113785433B (zh) 二次电池的电极组件、包括其的袋状二次电池和电池组
JP2011134549A (ja) 電池モジュール
KR20170103222A (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
KR20240047852A (ko) 전지팩 제조방법 및 전지팩

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080003628.7

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011511552

Country of ref document: JP

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2010830931

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010830931

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117012825

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13139161

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10830931

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE