(57)【要約】【課題】電圧検出線の取付作業性を向上する。【解決手段】保持部材３０は、電池セルの積層方向に延在している。保持部材３０は、複数の電圧検出端子３２を保持している。複数の電圧検出端子３２の各々が、電池セルの電極端子１４に電気的に接続されている。それぞれの電池セルの電圧を検出する外部回路と電圧検出端子３２とを電気的に接続する複数の電圧検出線３６は、保持部材３０に沿って電池セルの積層方向に延びており、保持部材３０によって保持されている。【選択図】図３
2020087721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面に電極端子を有する電池セルを積層方向に複数積層した電池集合体と、
前記電池セルの前記積層方向に延在する保持部材と、
前記保持部材によって保持され、各々が前記電極端子に電気的に接続された、複数の電圧検出端子と、
前記保持部材に沿って前記積層方向に延び、前記保持部材によって保持され、それぞれの前記電池セルの電圧を検出する外部回路と前記電圧検出端子とを電気的に接続する、複数の電圧検出線と、を備える、組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開２００７−２６５９４５号公報（特許文献１）には、複数のラミネートセルを、各ラミネートセルの電極端子を通す端子挿通孔を有し同じ極性の電極端子同士を互いに接続するバスバーを用いて組み付ける構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２６５９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
組電池においては、各電池セルの電圧を検出するために、電圧検出線が各電池セルに電気的に接続されることがある。電圧検出線を取り付ける作業性の向上が求められるところ、上記文献には、電圧検出線については記載されておらず、電圧検出線の取付作業性についても考慮されていない。
【０００５】
本開示では、電圧検出線の取付作業性を向上できる組電池が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に従うと、組電池が提供される。組電池は、電池集合体と、保持部材と、複数の電圧検出端子と、複数の電圧検出線とを備えている。電池集合体は、電池セルを積層方向に複数積層して構成されている。電池セルは、その側面に電極端子を有している。保持部材は、電池セルの積層方向に延在している。複数の電圧検出端子は、保持部材によって保持されている。各々の電圧検出端子が、電池セルの電極端子に電気的に接続されている。電圧検出線は、保持部材に沿って電池セルの積層方向に延びている。電圧検出線は、保持部材によって保持されている。電圧検出線は、それぞれの電池セルの電圧を検出する外部回路と電圧検出端子とを電気的に接続している。
【０００７】
係る構成によれば、保持部材に電圧検出線を保持させて一体の構造とすることによって、電圧検出線の取付作業性を向上することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る組電池に従えば、電圧検出線の取付作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の組電池の一部構成を示す斜視図である。
【図２】組電池に含まれるエンドプレート近傍の電池セルの積層を示す模式的な平面図である。
【図３】図１に示す組電池の一部を拡大した分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて、実施形態に係る組電池について説明する。以下に示す実施形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明は繰り返さない。
【００１１】
図１は、実施形態の組電池１の一部構成を示す斜視図である。図１に示されるように、組電池１は、複数の電池セル１２を備えている。組電池１は、複数の電池セル１２を積層した、電池集合体１０を備えている。各電池セル１２は、略直方体状の外形を有している。電池セル１２は、積層方向に見て、略長方形状の形状を有している。
【００１２】
図１および以降の図に示される互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向のうち、Ｘ方向は、各電池セル１２の厚み方向、すなわち複数の電池セル１２の積層方向を示している。Ｙ方向は、積層方向に見た電池セル１２の長手方向（以下、幅方向とも称する）を示している。Ｚ方向は、積層方向に見た電池セル１２の短手方向（以下、高さ方向とも称する）を示している。実施形態の組電池１は、高さ方向が重力の方向（鉛直方向）に略一致するように配置されており、図示しないバッテリケース内に収容されている。
【００１３】
電池集合体１０に含まれる電池セル１２の個数は、たとえば組電池１の容量などを考慮して、任意に決定される。図１に示される電池集合体１０は、積層方向に積層された電池セル１２を２０個含んで構成されている。積層方向に隣り合う電池セル１２の間に、スペーサが配置されていてもよい。
【００１４】
実施形態の電池セル１２は、全固体ラミネートセルである。全固体ラミネートセルは、たとえば、１個以上の全固体電池素子を外装体内に収容し、加圧しながら外装体内に充填剤（たとえば、２液型硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、または高分子ゲルのような硬化性樹脂）を注入した後、外装体を封止することによって形成される。
【００１５】
外装体は、ラミネートフィルムによって形成されている。ラミネートフィルムとしては、たとえば金属箔（アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔など）の片面または両面に樹脂フィルム（ポリエステル、ナイロン、またはポリオレフィンなど）を有する樹脂ラミネート金属箔を採用できる。
【００１６】
各電池セル１２は、電極端子１４を有している。電極端子１４は、金属などの導電性材料製である。電極端子１４は、正極端子１５と、負極端子１６とを有している。
【００１７】
全固体ラミネートセルを構成する全固体電池素子は、負極端子１６を有する負極集電体層と、負極活物質層と、固体電解質層と、正極活物質層と、正極端子１５を有する正極集電体層とが、この順に積層されて構成されている。全固体電池素子は、正極端子１５および負極端子１６が外装体から突出するように、外装体内に収容されている。正極端子１５および負極端子１６の各々は、外装体に覆われずに外部に露出している。
【００１８】
固体電解質層は、固体電解質を含んでいる。負極活物質層および／または正極活物質層が、さらに固体電解質を含んでいてもよい。固体電解質としては、たとえば硫化物系固体電解質（より特定的には、Ｌｉ２ＳとＰ２Ｓ５との混合物等）を採用できる。負極集電体層（負極端子１６を含む）の材料としては、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、またはＺｎのような金属を採用できる。正極集電体層（正極端子１５を含む）の材料としては、ＳＵＳ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、またはＺｎのような金属を採用できる。
【００１９】
組電池１は、エンドプレート２０と、中間プレート２４とを備えている。エンドプレート２０は、電池集合体１０の積層方向における端部に配置されている。図１には、電池集合体１０の両端に配置される一対のエンドプレート２０のうちの一方のみが図示されている。中間プレート２４は、一対のエンドプレート２０の中間に配置されている。電池集合体１０は、一対のエンドプレート２０の一方と中間プレート２４によって挟まれている。電池集合体１０は、エンドプレート２０と中間プレート２４との間に配置されている。
【００２０】
組電池１は、保持部材３０をさらに備えている。保持部材３０は、一対のエンドプレート２０の両方に固定されている。保持部材３０は、中間プレート２４に固定されている。保持部材３０は、積層方向（Ｘ方向）に延在している。
【００２１】
組電池１は、保持部材３０によって保持された複数の電圧検出端子３２と、電極端子１４と電圧検出端子３２とを電気的に接続する接続端子とをさらに備えている。電圧検出端子３２および接続端子の詳細については後述する。
【００２２】
図２は、組電池１に含まれるエンドプレート２０近傍の電池セル１２の積層を示す模式的な平面図である。電池セル１２は、幅方向（Ｙ方向）の両端に、電極端子１４、すなわち正極端子１５と負極端子１６とを有している。図２においては、正極端子１５に「＋」を、負極端子１６に「−」を付して示している。正極端子１５および負極端子１６は、電池セル１２の側面に設けられており、電池セル１２の側面から幅方向に突出している。
【００２３】
図２に示されるように、各電池セル１２の幅方向の両端の電極端子１４のうち、一方の電極端子１４は正極端子１５であり、他方の電極端子１４は負極端子１６である。各電池セル１２は、幅方向（Ｙ方向）の一方端に正極端子１５および負極端子１６のいずれか一方を有し、幅方向の他方端に正極端子１５および負極端子１６のいずれか他方を有している。
【００２４】
電池集合体１０に含まれる複数の電池セル１２は、正極端子１５と負極端子１６とが積層方向（Ｘ方向）に交互に並ぶように、積層されている。積層方向に隣り合う電池セル１２の正極端子１５と負極端子１６とが互いに電気的に接続されることにより、電池集合体１０に含まれる複数の電池セル１２のすべてが直列に接続される。
【００２５】
図３は、図１に示す組電池１の一部を拡大した分解斜視図である。図３に示されるように、電極端子１４と電圧検出端子３２とを電気的に接続する接続端子は、正極締結端子４０と、負極締結端子５０とを有している。
【００２６】
正極締結端子４０は、細長形状の薄板を加工することにより形成されている。正極締結端子４０は、上端部に締結部４１を有している。締結部４１には、正極締結端子４０を厚み方向に貫通する貫通孔４２が形成されている。正極締結端子４０の下部が折り曲げられて、固定部４４が形成されている。固定部４４は、正極端子１５に固定されている。固定部４４は、たとえば正極端子１５に溶接されている。これにより正極締結端子４０は、予め電池セル１２と一体化されている。
【００２７】
負極締結端子５０は、細長形状の薄板を加工することにより形成されている。負極締結端子５０は、上端部に締結部５１を有している。締結部５１には、負極締結端子５０を厚み方向に貫通する貫通孔５２が形成されている。負極締結端子５０の下部が折り曲げられて、固定部５４が形成されている。固定部５４は、負極端子１６に固定されている。固定部５４は、たとえば負極端子１６に溶接されている。これにより負極締結端子５０は、予め電池セル１２と一体化されている。
【００２８】
図１および図３に示されるように、保持部材３０は、正極端子１５および負極端子１６の上方に配置されている。保持部材３０は、複数の電圧検出端子３２を保持している。電圧検出端子３２は、保持部材３０の側面に設けられる保持部３３と、保持部材３０の上面に設けられる接続部３４とを有している。保持部３３には、電圧検出端子３２を厚み方向に貫通する締結孔３５が形成されている。電圧検出端子３２は、積層方向（Ｘ方向）において、隣り合う２つの電池セル１２の一方の電極端子１４（正極端子１５）と他方の電極端子１４（負極端子１６）との間に締結孔３５が配置されるように、保持部材３０に取り付けられている。
【００２９】
接続部３４は、保持部３３に対して折り曲げられた形状を有しており、保持部材３０の上面に沿って配置されている。各々の接続部３４に、一本の電圧検出線３６が接続されている。なお電圧検出線３６は、図１においては簡略化のために図示を省略されている。電圧検出線３６は、接続部３４に接続される端部のみが露出しており、他の部分は被覆されている。
【００３０】
電圧検出線３６は、保持部材３０の上面に沿って積層方向に延びている。電圧検出線３６は、電池セル１２の積層方向に配線されている。電圧検出線３６は、それぞれの電池セル１２の電圧を検出する外部回路に、電気的に接続されている。電圧検出線３６は、外部回路と電圧検出端子３２とを電気的に接続している。電圧検出線３６は、保持部材３０によって保持されている。保持部材３０の上面には、複数の電圧検出線３６を束ねるための爪部などが設けられている。
【００３１】
保持部材３０には、複数の雌ねじ穴が積層方向に並んで設けられている。この雌ねじ穴は、電圧検出端子３２と同数、設けられている。電圧検出端子３２は、保持部材３０の雌ねじ穴に対して締結孔３５が略同心に配置されるようにして、保持部材３０に取り付けられている。この雌ねじ穴は、保持部材３０にインサートナットを組み込むことによって形成することができる。
【００３２】
図３に示される破線矢印に沿って、図示しない締結ボルトが、負極締結端子５０の貫通孔５２、正極締結端子４０の貫通孔４２、および電圧検出端子３２の締結孔３５を順に貫通して、保持部材３０の雌ねじ穴に締結される。このボルト締結によって、隣り合う２つの電池セル１２の電極端子１４、すなわち積層方向に隣り合う電池セル１２の一方の正極端子１５と他方の負極端子１６とが、１つの電圧検出端子３２に電気的に接続されている。
【００３３】
正極締結端子４０は、正極端子１５に溶接されており、正極端子１５と一体化されている。負極締結端子５０は、負極端子１６に溶接されており、負極端子１６と一体化されている。正極締結端子４０と負極締結端子５０とは、締結ボルトで共締めされることにより、少なくとも保持部材３０の位置で、互いに電気的に接続されている。これにより、積層方向に隣り合う電池セル１２の正極端子１５と負極端子１６とが、正極締結端子４０および負極締結端子５０を介して、互いに電気的に接続されている。
【００３４】
以上説明した構成を備えている組電池１においては、図１，３に示されるように、保持部材３０は、電池セル１２の積層方向に延在している。保持部材３０は、複数の電圧検出端子３２を保持している。複数の電圧検出端子３２の各々が、電池セル１２の電極端子１４に電気的に接続されている。それぞれの電池セル１２の電圧を検出する外部回路と電圧検出端子３２とを電気的に接続する複数の電圧検出線３６は、保持部材３０に沿って電池セル１２の積層方向に延びており、保持部材３０によって保持されている。
【００３５】
電圧検出線３６が保持部材３０によって保持されており、電圧検出線３６が保持部材３０と一体の構造に構成されているので、電圧検出線３６を個別に配線する必要がない。したがって、電圧検出線３６の取付作業性を向上することができる。
【００３６】
図１に示されるように、電池セル１２の積層方向における電池集合体１０の端部に、エンドプレート２０が配置されている。保持部材３０は、エンドプレート２０に固定されている。保持部材３０は、中間プレート２４に固定されている。
【００３７】
保持部材３０をエンドプレート２０および中間プレート２４と一体の構造に構成することで、組電池１の強度が向上され、電圧検出端子３２と正極端子１５および負極端子１６との相対動きが規制されている。組電池１に外部からの振動入力がある場合にも、各電池セル１２、および電池セル１２の電極端子１４と接続端子との接続部分などへ過大な振動が伝わることが抑制されており、組電池１の構造が保持されやすい構成とされている。したがって、組電池１の信頼性を向上することができる。
【００３８】
上述した締結ボルトを外すことにより、電圧検出端子３２と電池セル１２との接続を解除することが可能である。いずれか１つの電池セル１２に何らかの不具合が発生した場合には、対象の電池セル１２を個別に交換することができるので、メンテナンス性および経済性に優れた組電池１を実現することができる。一方、組電池１単位での交換がなされ、電池セル１２を個別に交換することを考慮する必要がない場合には、正極締結端子４０および負極締結端子５０を、たとえば超音波溶接などで電圧検出端子３２に接合して、保持部材３０に固定する構成とすることも可能である。
【００３９】
保持部材３０は、図１，３に示されるように、正極端子１５および負極端子１６よりも上方に配置されている。組電池１の内部に結露が発生した場合、一般的に結露は鉛直方向下方へ流れて組電池１の下方に水分が溜まることになる。保持部材３０を上方の位置に配置することで、結露の影響がないような構成とされている。一方、組電池１を収容するバッテリケースの下面に吸湿シートを貼り付ける、保持部材３０に水切り構造を設けるなどの結露対策を実施することで、正極端子１５および負極端子１６の下方に保持部材３０を配置することも可能である。
【００４０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４１】
１  組電池、１０  電池集合体、１２  電池セル、１４  電極端子、１５  正極端子、１６  負極端子、２０  エンドプレート、２４  中間プレート、３０  保持部材、３２  電圧検出端子、３３  保持部、３４  接続部、３５  締結孔、３６  電圧検出線、４０  正極締結端子、４１，５１  締結部、４２，５２  貫通孔、４４，５４  固定部、５０  負極締結端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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