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公開番号2024123855
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-12
出願番号2023031621
出願日2023-03-02
発明の名称セルユニット、及び組電池
出願人株式会社東芝,東芝インフラシステムズ株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H01M 10/659 20140101AFI20240905BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】充放電によって、セルが温度上昇するときに、温度上昇を一時的に抑制する。
【解決手段】角柱セルと、絶縁性能を有し前記角柱セルの一対の長側面及び底面を覆うように該角柱セルを把持する把持板と、前記把持板の下面に接着された金属板と、前記金属板により上面が接着封止されるとともに、該金属板及び前記把持板を介して前記角柱セルが載置固定される相変化材料充填部と、前記相変化材料充填部の下面に接着される冷却台と、を備え、前記相変化材料充填部は、ケーシングと、前記ケーシング内に配設された金属仕切り板によって仕切られた複数の充填空間と、複数の該充填空間に充填された相変化材料と、前記ケーシング内において前記角柱セルの底面の中央部に対応する位置に配設された金属仕切りブロックと、を備えるセルユニット。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
角柱セルと、
絶縁性能を有し前記角柱セルの一対の長側面及び底面を覆うように該角柱セルを把持する把持板と、
前記把持板の下面に接着された金属板と、
前記金属板により上面が接着封止されるとともに、該金属板及び前記把持板を介して前記角柱セルが載置固定される相変化材料充填部と、
前記相変化材料充填部の下面に接着される冷却台と、を備え、
前記相変化材料充填部は、ケーシングと、前記ケーシング内に配設された金属仕切り板によって仕切られた複数の充填空間と、複数の該充填空間に充填された相変化材料と、前記ケーシング内において前記角柱セルの底面の中央部に対応する位置に配設された金属仕切りブロックと、を備えるセルユニット。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記充填空間は、正六角柱状であり、
前記相変化材料充填部は、複数の前記充填空間により形成されたハニカム構造を有する請求項１に記載のセルユニット。
【請求項３】
前記相変化材料充填部の複数の前記充填空間は、それぞれ矩形体状である請求項１に記載のセルユニット。
【請求項４】
前記把持板と前記角柱セルの一対の長側面との間に、相変化材料が密封された袋が挟まれた請求項１、２又は３に記載のセルユニット。
【請求項５】
前記金属板と前記相変化材料充填部との間にホットメルトフィルムが配設され、
該相変化材料充填部は、該金属板及び該ホットメルトフィルムにより上面が接着封止された請求項１、２又は３に記載のセルユニット。
【請求項６】
複数の角柱セルと、
絶縁性能を有し前記角柱セルの一対の長側面及び底面をそれぞれ覆うように該角柱セルを把持するセル把持部と、
該セル把持部により把持された前記角柱セルを収容室に並列させて複数収容する樹脂ケースと、
前記セル把持部の下面に倣って変形可能であり、前記樹脂ケースの底板に貫通形成された枠孔に収容され、前記セル把持部の下面に密着する伝熱可塑性材料と、
前記セル把持部の下方に配設され前記伝熱可塑性材料を介して前記セル把持部と接着された金属板と、
前記金属板により上面が接着封止される相変化材料充填部と、
前記相変化材料充填部の下面に接着される冷却台と、を備え、
前記相変化材料充填部は、ケーシングと、前記ケーシング内に配設された金属仕切り板によって仕切られた複数の充填空間と、複数の該充填空間に充填された相変化材料と、前記ケーシング内において複数の前記角柱セルの底面の中央部に対応する位置にそれぞれ配設された金属仕切りブロックと、を備える組電池。
【請求項７】
前記充填空間は、正六角柱状であり、
前記相変化材料充填部は、複数の前記充填空間により形成されたハニカム構造を有する請求項６に記載の組電池。
【請求項８】
前記相変化材料充填部の複数の前記充填空間は、それぞれ矩形体状である請求項６に記載の組電池。
【請求項９】
前記金属板と前記相変化材料充填部との間にホットメルトフィルムが配設され、
該相変化材料充填部は、該金属板及び該ホットメルトフィルムにより上面が接着封止された請求項６、７又は８に記載の組電池。
【請求項１０】
前記セル把持部は、前記角柱セルの一対の長側面に当接する絶縁仕切り板を備え、
該セル把持部により把持され前記樹脂ケースの収容室に複数並べて収容された前記角柱セルの一対の長側面に沿う方向において、１つの前記角柱セルの一対の長側面に当接する前記絶縁仕切り板と、１つの前記角柱セルの隣に位置する別の前記角柱セルの一対の長側面に当接する前記絶縁仕切り板と、の間に該絶縁仕切り板同士の干渉を防ぐ隙間が設けられており、
該隙間に、前記角柱セルの一対の短側面と、該一対の短側面と前記一対の長側面とで形成される該角柱セルの角部と、を覆うように接触するセパレータが配設された請求項６に記載の組電池。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、セルユニット、及び組電池に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、組電池（電池モジュール）は、絶縁性を持たせた樹脂ケース内に複数のセル（電池）を収容し、所望の電圧電流となるように直並列にバスバー等で接続されたセル群を備えている。そして、セル群が正常な状態となっているか否かを監視する監視基板を、樹脂ケース等に収納し、該監視基板に主回路と通信ケーブル配線部とを配設する場合がある。該監視基板は、例えば、ＣｅｌｌＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＵｎｉｔ（ＣＭＵ）と呼ばれている。そして、組電池をさらに複数個直並列に配置することで、電池システム、電池盤、又は電池パックとして所望の電力、電圧、及び電流を得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６８９２４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非常走行用電池装置やＵＰＳ（無停電電源装置）用蓄電池盤に用いられ、充放電時において急速に温度上昇する電池システムがある。そして、電池システムのモジュール内において、他のセルよりも温度が高いセルがあると、そのセルだけ先に内部の劣化が加速する。そのため、内部抵抗が上昇し、且ジュール熱が上昇することで、セル温度が上昇して容量が減少する。例えば、リチウムイオン電池等はエネルギー密度が低いので、高密度に組電池、電池システム、電池盤、又は電池パックに複数配置することが多く、配置場所によって、セルの急速充放電により急速に温度上昇するホットスポットができやすい。そして、ホットスポットの発生は、上記電池システム等における全体の性能低下の原因となる。
【０００５】
充放電によって、セルが例えば急激に温度上昇するときに、温度上昇を一時的にパッシブに抑制するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本実施形態に係るセルユニットは、角柱セルと、絶縁性能を有し前記角柱セルの一対の長側面及び底面を覆うように該角柱セルを把持する把持板と、前記把持板の下面に接着された金属板と、前記金属板により上面が接着封止されるとともに、該金属板及び前記把持板を介して前記角柱セルが載置固定される相変化材料充填部と、前記相変化材料充填部の下面に接着される冷却台と、を備え、前記相変化材料充填部は、ケーシングと、前記ケーシング内に配設された金属仕切り板によって仕切られた複数の充填空間と、複数の該充填空間に充填された相変化材料と、前記ケーシング内において前記角柱セルの底面の中央部に対応する位置に配設された金属仕切りブロックと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、実施形態１のセルユニットの各構成を説明する分解斜視図である。
図２は、実施形態１のセルユニットの斜視図である。
図３は、実施形態２のセルユニットの分解斜視図である。
図４は、相変化材料充填部を備える実施形態１のセルユニットのセルの温度と時間との関係を示すグラフ、及び相変化材料充填部を備えていないセルユニットのセルの温度と時間との関係を示すグラフである。
図５は、実施形態の組電池の各構成を示す分解斜視図である。
図６は、実施形態の組電池を下側ケースの底板側から見て説明する斜視図である。
図７は、実施形態の組電池の下側ケースの収容室内を説明する斜視図である。
図８は、実施形態の組電池の概略的な縦断面図である。
図９は、実施形態の組電池の相変化材料充填部の構成を説明する平面図である。
図１０は、相変化材料充填部を備える実施形態の組電池の温度と時間との関係を示すグラフ、相変化材料充填部を備えていない組電池の温度と時間との関係を示すグラフ、及び充電率と時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（セルユニットの実施形態１）
以下、図１、図２を用いてセルユニット１の例示的かつ模式的な実施形態を開示する。セルユニット１を、実施形態１のセルユニット１とする。なお、以下の説明では、便宜上、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向が規定されている。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向は、互いに直交している。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向で形成される平面を水平面とし、Ｚ軸方向を鉛直方向とする。Ｘ軸方向は、セルユニット１の角柱セル１０（以下、セル１０とする）の長手方向に沿う方向である。Ｙ軸方向は、セル１０の短手方向に沿う方向である。Ｚ軸方向は、セル１０の高さ方向に沿う方向である。Ｘ軸方向は、＋Ｘ方向と－Ｘ方向とを含む。Ｙ軸方向は、＋Ｙ方向と－Ｙ方向とを含む。Ｚ軸方向は、＋Ｚ方向（上方向）と－Ｚ方向（下方向）とを含む。なお、本実施形態における上下のような方向を示す表現は、便宜上の呼称であり、セルユニット１の位置、姿勢、及び使用態様を限定するものではない。
【０００９】
セル１０は、電池セル、単電池、又は電池等とも称される。セル１０は、例えば、リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された扁平又は略直方体形状の外装容器１００と、外装容器１００内に非水電解液と共に収容された図示しない発電要素と、を備えている。セル１０は、角柱型の缶セルである。
【００１０】
外装容器１００は、有底矩形筒状の容器本体１０１と、容器本体１０１の上部側の開口に溶融等によって一体的に取り付けられた図示しない蓋と、を有する。そして、図示しない蓋のＺ軸方向における上面は、略平坦な端子面１０３となる。端子面１０３に、正極端子１０４と負極端子１０５との２種の端子が、Ｘ軸方向に間隔を空けて形成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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