特許ウォッチ

公開番号2024066882
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-16
出願番号2022176659
出願日2022-11-02
発明の名称電池セル用スペーサ及びこれを用いた組電池
出願人NOK株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 50/291 20210101AFI20240509BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】組電池に用いるスペーサにおいて、スペーサがある程度まで撓んだときに電池セルに与える面圧の急激な増大を防止する。
【解決手段】二つの電池セル11A、11Bの間に配置されるスペーサ51は、山と谷とが連続する波形の断面形状を有する基体52を備えている。基体52は、波形形状53の頂部に位置し、二つの電池セル11A、11Bにそれぞれ面接触する受圧面54と、山側と谷側との受圧面54M、54Vを互い違いに連結して波形形状53を形成する緩衝部55とを備えている。緩衝部55は、座屈可能な屈曲部56を最大幅とする樽形形状を波形形状53に互い違いに与え、同一面側で隣接する屈曲部56同士の間に、座屈した屈曲部56の配置空間を確保する配置間隔を提供する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
互いに対面する二つの電池セルの間に配置される電池用スペーサであって、
山と谷とが連続する波形の断面形状を有し、前記二つの電池セルの一方に対面する面を山側面とし、別の一方に対面する面を谷側面とする基体と、
前記山側面と前記谷側面とのそれぞれに現れる前記基体の波形形状の頂部に位置し、前記二つの電池セルにそれぞれ面接触する受圧面と、
前記山側面と前記谷側面とに位置する前記受圧面を互い違いに連結して前記波形形状を形成する緩衝部と、
を備え、
前記緩衝部は、
前記受圧面の両端から幅を拡大して座屈可能な屈曲部を最大幅として幅を縮小する樽形形状を前記波形形状に互い違いに与え、
同一面側で隣接する前記屈曲部同士の間に、座屈した前記屈曲部の配置空間を確保する配置間隔を提供する、
電池用スペーサ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記緩衝部が前記受圧面の両端から幅を拡大する方向に傾斜する角度は、１５～２５度である、
請求項１に記載の電池用スペーサ。
【請求項３】
前記緩衝部が前記受圧面の両端から幅を拡大する方向に傾斜する角度は、２０度である、
請求項１に記載の電池用スペーサ。
【請求項４】
前記緩衝部が前記受圧面の両端から幅を拡大する方向に傾斜する角度は、前記二つの電池セルの間の間隔が狭まったとき、前記屈曲部が座屈する角度に設定されている、
請求項１に記載の電池用スペーサ。
【請求項５】
前記受圧面の幅と、前記受圧面から前記屈曲部までの長さとの比は、１対０．９～１対１．１の範囲に定められている、
請求項１ないし４のいずれか一に記載の電池用スペーサ。
【請求項６】
前記受圧面の幅と、前記受圧面から前記屈曲部までの長さとの比は、１対１に定められている、
請求項１ないし４のいずれか一に記載の電池用スペーサ。
【請求項７】
同一面側で隣接する前記屈曲部同士の間の配置間隔と、前記受圧面から前記屈曲部までの長さとの比は、１対１．５～１対２．５の範囲に定められている、
請求項１ないし４のいずれか一に記載の電池用スペーサ。
【請求項８】
同一面側で隣接する前記屈曲部同士の間の配置間隔と、前記受圧面から前記屈曲部までの長さとの比は、１対２に定められている、
請求項１ないし４のいずれか一に記載の電池用スペーサ。
【請求項９】
筐体形状のホルダに積層状態で収納された複数個の電池セルと、
互いに対面する二つの電池セルの間に配置された電池用スペーサと、
を備え、
前記電池用スペーサは、
山と谷とが連続する波形の断面形状を有し、前記二つの電池セルの一方に対面する面を山側面とし、別の一方に対面する面を谷側面とする基体と、
前記山側面と前記谷側面とのそれぞれに現れる前記基体の波形形状の頂部に位置し、前記二つの電池セルにそれぞれ面接触する受圧面と、
前記山側面と前記谷側面とに位置する前記受圧面を互い違いに連結して前記波形形状を形成する緩衝部と、
を備え、
前記緩衝部は、
前記受圧面の両端から幅を拡大して座屈可能な屈曲部を最大幅として幅を縮小する樽形形状を前記波形形状に互い違いに与え、
同一面側で隣接する前記屈曲部同士の間に、座屈した前記屈曲部の配置空間を確保する配置間隔を提供する、
組電池。
【請求項１０】
前記電池セルは、全固体電池である、
請求項９に記載の組電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電池セル用スペーサ及びこれを用いた組電池に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
化石燃料で動作する内燃機関を使わない電動車両（ＥＶ）のうち、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、バッテリー電気自動車（ＢＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）は、リチウムイオン電池などの二次電池をモータの電力源として利用している。リチウムイオン電池は、他の二次電池と比較して高いエネルギー密度を有することから、電動車両のモータを駆動する電力源に適している。
【０００３】
特許文献１に示すように、電動車両に搭載される二次電池は、電池としての一単位をなす電池セルを積層したいわば組電池の形態をとるのが一般的である。特許文献１では、電池セル（セル３）を積層してケーシングＣ内に保持している（段落［００３５］参照）。
【０００４】
リチウムイオン電池は、積層された個々の電池セルを加圧することによって充電率を高めることができる。また電池セルは、充放電や温度変化によって膨張したり収縮したりするので、二つの電池セルの間のクリアランス管理が必要になる。そこで特許文献１に記載されているように、積層された個々の電池セル（セル３）の間に弾性変形可能なスペーサ５を介在させ、積層方向に圧縮力を与えた状態で個々のセル３をケーシングＣ内に保持するということが行なわれている（段落［００１２］［００３５］－［００３７］［００４０］参照）。
【０００５】
特許文献１が開示するスペーサ５は、ジクザグ状に屈曲した可撓性をもつ金属材料からなり、加圧板６を介してセル３に取り付けられている（段落［００３６］［００３８］、図４（ａ）－（ｄ）、図５（ａ）参照）。特許文献１には、「スペーサ５が加圧板６から加圧され弾性変形する際に発生する個々の弾性力がセル３に個々に加えられ、それらの個々の弾性力が集合することで、セル３に押圧力を加える」と述べられている（段落［００３６］参照）。
【０００６】
特許文献２には、別の形態のスペーサ４１が開示されている。このスペーサ４１は、絶縁性材料である樹脂によって形成されたもので、波形の断面形状を有している（段落［００２１］［００２３］、図２参照）。スペーサ４１は、積層される電池セル２１Ａ、２１Ｂに向けて突出して接触する突部（第１突部５１と第３突部５３、第２突部５２と第４突部５４）を有している。
【０００７】
また第３突部５３と第４突部５４との間には、電池セル２１Ａ、２１Ｂに向けて突出はするものの、通常時には非接触状態を保つ突部（第５突部５５、第６突部５６）が設けられている（段落［００２８］－［００３８］、図３参照）。これらの第５突部５５及び第６突部５６は、電池セル２１の膨張時、電池セル２１Ａ、２１Ｂ同士の間隔が狭まることに追従してスペーサ４１が変形すると、電池セル２１Ａ、２１Ｂにそれぞれ接触する（段落［００４７］、図４参照）。
【０００８】
特許文献１、２に記載されているようなリチウムイオン電池は、正負の電極間に電解液を満たしている。これに対して電解液の代わりに個体電解質を用いるようにした全固体電池（バルク型）の開発が進められている。全固体電池は、電解質が液体であるリチウムイオン電池よりも取り扱い性が良好で、電池としての性能にも優れている。電動車両に用いた場合には航続距離を延ばすことができるし、充電時間も短縮することができる。
【０００９】
全固体電池を用いた組電池は、例えば特許文献３に記載されている。
【００１０】
特許文献３に記載された組電池は、スペーサ（放熱部材２０）を介して複数個の電池セル（電池ユニット１０）を積層し、これらの電池ユニット１０及び放熱部材２０からなる積層物をケース４０内に収納している（段落［００２５］参照）。スペーサ（放熱部材２０）は、ゴムやエラストマーなどの弾性材料を母材とする一対の弾性体層２２で基層２１を挟み込んでいる（段落［００３０］［００３３］参照）。基層２１の一例として、一対の平板状の金属薄板２１ａ１の間に、波状の金属薄板２１ａ２を設けた構造のものが示されている（段落［００４８］、図５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許