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公開番号2025069649
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-01
出願番号2023179489
出願日2023-10-18
発明の名称電池スタック
出願人トヨタバッテリー株式会社
代理人個人
主分類H01M 10/6557 20140101AFI20250423BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】従来の二次電池では、電池スタックに含まれる電池セルの冷却効率のうちダクトの終端部近傍に配置される電池セルの冷却効率が低い問題があった。
【解決手段】本発明の電池スタックは、スペーサ31、32が、それぞれ、ダクトを介して送風される冷却風の給気口と、給気口から供給される冷却風を排出する第1の排気口と、給気口から供給される冷却風を排出する第2の排気口と、を有し、複数のスペーサは、給気口と第1の排気口とを繋ぐ第1の流路と、給気口から第2の排気口とを繋ぐ第2の流路と、が対称に形成される第1のスペーサ3と、第1の流路と、第2の流路と、が非対称に形成される第2のスペーサ4と、を含み、第1のスペーサ3が電池スタックのうちダクトに冷却風を送り込む送風口側に複数個配置され、第2のスペーサ4が電池スタックのうちダクトの送風口とは反対側のダクト端部側に複数個配置される。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
電池セルとスペーサが交互に複数個積層される電池スタックであって、
前記スペーサが、それぞれ、
スタックケースに設けられるダクトに面する第１の辺に設けられ、前記ダクトを介して送風される冷却風の給気口と、
前記第１の辺と直交する第２の辺に設けられ、前記給気口から供給される前記冷却風を排出する第１の排気口と、
前記第１の辺と直交し、かつ、前記第２の辺と対向する第３の辺に設けられ、前記給気口から供給される前記冷却風を排出する第２の排気口と、を有し、
複数の前記スペーサは、
前記給気口と前記第１の排気口とを繋ぐ第１の流路と、前記給気口から前記第２の排気口とを繋ぐ第２の流路と、が対称に形成される第１のスペーサと、
前記給気口と前記第１の排気口とを繋ぐ第１の流路と、前記給気口から前記第２の排気口とを繋ぐ第２の流路と、が非対称に形成される第２のスペーサと、を含み、
前記第１のスペーサが前記電池スタックのうち前記ダクトに前記冷却風を送り込む送風口側に複数個配置され、
前記第２のスペーサが前記電池スタックのうち前記ダクトの前記送風口とは反対側のダクト端部側に複数個配置される電池スタック。
続きを表示（約 580 文字）【請求項２】
前記前記第２のスペーサは、前記第１の流路の流路長が前記第２の流路の流路長よりも短く設定される請求項１に記載の電池スタック。
【請求項３】
前記第２のスペーサは、前記第１の流路が形成される領域の面積が前記第２の流路が形成される面積と同じに設定され、かつ、前記第１の流路を構成するリブの面積が前記第２の流路を構成するリブの面積よりも小さく設定される請求項１に記載の電池スタック。
【請求項４】
前記スタックケースは、
２つの前記電池スタックが並ぶように収納し、
一方の前記電池スタックに対応する第１のダクトと、
他方の前記電池スタックに対応する第２のダクトと、
前記第１のダクトと前記第２のダクトとに前記冷却風を送風する送風口と、
を有する請求項１に記載の電池スタック。
【請求項５】
前記第２のスペーサは、前記スタックケースに並べて配置された２つの前記電池スタックが対向しない側に前記第１の排気口が配置され、前記第１の流路の流路長が前記第２の流路の流路長よりも短く設定される請求項４に記載の電池スタック。
【請求項６】
前記第２のスペーサは、前記電池スタックの半分よりも前記ダクト端部側の領域に配置される請求項１に記載の電池スタック。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電池セルとスペーサとが交互に複数個積層される電池スタックに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池を多数組み合わせた組電池を構成する場合、複数の二次電池を積層した電池スタックを構成し、この電池スタックをスタックケースに収納する。また、組電池では、電池スタックの電池セルのそれぞれを冷却するために冷却風をスタックケース内に供給することがある。また、このような冷却風による冷却を行う場合、スタックケースにダクトを設け、このダクトを介して冷却風を各電池セルに供給する。そこで、ダクトから供給される冷却風により電池セルの冷却を行うスペーサに関する技術の一例が特許文献1に開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の蓄電装置の温度調整構造は、複数の蓄電素子が所定の方向に積層された蓄電装置の温度調節構造であって、前記所定の方向において、複数の前記蓄電素子を挟み込む一対のエンドプレートと、前記蓄電素子と交互に積層され、冷却空気が流通するためのスペースを形成するスペーサと、を備え、前記スペーサは、前記スペースに対する前記冷却空気の流入口及び流出口がそれぞれ形成されており、前記スペーサのうち、少なくとも前記所定の方向において前記エンドプレートに隣接する前記蓄電素子と前記エンドプレートとの間に配置される第１スペーサは、前記流入口又は前記流出口の少なくとも一方に、開口が閉塞されないように開口内側に向かって延びるガイド部を備えることを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－９１６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スタックケースに設けられるダクト内の気流は、端部に近づくほど整流される。そして、ダクト内の気流が整流されることでダクトの終端部付近では、スペーサ側に流れる冷却風の圧力損失が大きくなり、ダクトの終端部付近に配置される電池セルの冷却効率が低下する問題が生じる。特許文献１では、この圧力損失の増大に起因する冷却効率の低下を解決することが出来ない問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電池スタックに含まれる電池セルの冷却効率のうちダクトの終端部近傍に配置される電池セルの冷却効率を高める目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる電池スタックの一態様は、電池セルとスペーサが交互に複数個積層される電池スタックであって、前記スペーサが、それぞれ、スタックケースに設けられるダクトに面する第１の辺に設けられ、前記ダクトを介して送風される冷却風の給気口と、前記第１の辺と直交する第２の辺に設けられ、前記給気口から供給される前記冷却風を排出する第１の排気口と、前記第１の辺と直交し、かつ、前記第２の辺と対向する第３の辺に設けられ、前記給気口から供給される前記冷却風を排出する第２の排気口と、を有し、複数の前記スペーサは、前記給気口と前記第１の排気口とを繋ぐ第１の流路と、前記給気口から前記第２の排気口とを繋ぐ第２の流路と、が対称に形成される第１のスペーサと、前記給気口と前記第１の排気口とを繋ぐ第１の流路と、前記給気口から前記第２の排気口とを繋ぐ第２の流路と、が非対称に形成される第２のスペーサと、を含み、前記第１のスペーサが前記電池スタックのうち前記ダクトに前記冷却風を送り込む送風口側に複数個配置され、前記第２のスペーサが前記電池スタックのうち前記ダクトの前記送風口とは反対側のダクト端部側に複数個配置される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の二次電池によれば、電池スタックに含まれる電池セルの冷却効率のうちダクトの終端部近傍に配置される電池セルの冷却効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１にかかる電池スタックの概略図である。
実施の形態１にかかる第１のスペーサの冷却風の流路を説明する図である。
実施の形態１にかかる第２のスペーサの冷却風の流路を説明する図である。
実施の形態１にかかるダクトを説明する図である。
実施の形態１にかかるダクトを説明する別の図である。
実施の形態１にかかるダクトにおける冷却風の流れを説明する図である。
実施の形態１にかかるスタックケースに収納された電池セル間に配置されるスペーサにダクトから分岐される冷却風の流れを説明する図である。
比較例にかかるダクトにおける冷却風の流れを説明する図である。
比較例にかかるスタックケースに収納された電池セル間に配置されるスペーサにダクトから分岐される冷却風の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。また、以下の説明では、スタックケース内で電池スタックを並べる方向を幅方向Ｘ、電池スタックを構成する際に電池セルとスペーサとを積層する方向を積層方向Ｙ、幅方向Ｘ及び積層方向Ｙと直交し、電池スタックの高さとなる方向を高さ方向Ｚと規定する。そして、幅方向Ｘ及び積層方向Ｙは、電池スタックをスタックケースに収めた際の水平方向と一致するとともに高さ方向Ｚが鉛直方向と一致する。また、以下の説明では、幅方向Ｘに対して左右方向と称し、高さ方向Ｚに対して上下方向と称し、積層方向に対して奥行き方向と称する場合もある。また、以下の説明では、電池スタックとスタックケースとを合わせたものに対して二次電池と称すことがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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