JP5547805B2 - 電池スペーサー、電気コア用の保護アセンブリ、およびパワーバッテリー - Google Patents

Description

本発明は、全体的にはパワーバッテリーの技術分野に関連し、具体的には、電池スペーサーと、電池スペーサーを備える電池の電気コア用の保護アセンブリと、保護アセンブリを含むパワーバッテリーに関連する。

石油のような再生不能資源が枯渇し、環境汚染が深刻になるにつれて、人々は新エネルギー自動車にますます多くの注意を払うようになっている。パワーバッテリーは新エネルギー自動車の心臓部である。自動車は大きな機動性を有し、振動および衝撃にしばしば影響され得るので、パワーバッテリーの安全性および信頼性への要求は高い。

従来、パワーバッテリーは、通常、正極と、負極と、複数層の柔軟性を有する部材を重ね合わせることによって形成された電気コアと、電解液と、電池カバーおよび電池シェルと、電気コアと電池カバーとの間に配置されたスペーサーと、を備える。パワーバッテリーの容量および体積は大きく、内部の電気コアは大きな体積を有する。それと同時に、電気コアは複数層の柔軟性を有する部材によって形成されるので、コアは運搬中に損傷を受けやすい。複数の電気コアを含む電池に対しては、電気コアの組み合わせおよび位置決めは困難である。電池を組み立てている間、特に電気コアの上に電池シェルを設置している間は、電気コアと電池シェル表面との間の摩擦力が、電気コアに対する大きな損傷をもたらし得る。使用中は、自動車の振動および激しい動き（ｊｏｌｔ）によって、シェル内での電気コアの動きが引き起こされ、それによって電気コアに対する損傷が起こり、それゆえに以下の問題が起こり得る：電流コレクタが壊れるかもしれず、セパレーターが縮小するかもしれず、電極板の材料が剥離するかもしれず、溶接点が衝撃によって破壊され、そのために隠れていた安全性の問題が電池にもたらされるかもしれない。

本発明は、従来技術に存在する上記課題の少なくとも１つを解決することを目的とする。

本発明の第一の態様においては、絶縁性の要求を満たし、電気コアの端部に対する良好な保護を提供し得る電池スペーサーが提供される。

本発明の第二の態様においては、第一の態様の電池スペーサーを有する電気コア用の保護アセンブリが提供され、それは電気コアに対する良好な保護を提供し得る。

本発明の第三の態様においては、第二の態様の電気コア用の保護アセンブリを有するパワーバッテリーが提供される。

第一の態様によれば、内部にスペースを画定するスペーサー本体を備え、前記スペースが、該スペースの中間部に位置し、前記電池の電気コアの端部を収容するように適合されたタブ通過領域と、前記スペーサー本体の長軸方向において前記タブ通過領域の２つの端部に隣接する収容領域と、を有し、それぞれの収容領域が、前記スペーサー本体の１つの端壁、２つの側壁および上部壁と、前記タブ通過領域と、によって取り囲まれた樋状の構造を有し、少なくとも１つのタブ開口部が、前記タブ通過領域に形成され、前記スペーサー本体を貫通する、ことを特徴とする電池スペーサーが提供される。

第二の態様によれば、上部電池スペーサーと、下部電池スペーサーと、２枚の側板と、を備え、それぞれの側板の２つの端が、前記上部電池スペーサーおよび前記下部電池スペーサーにそれぞれ固定され、前記上部電池スペーサーおよび前記下部電池スペーサーのそれぞれが、第一の態様に記載の電池スペーサーである、ことを特徴とする、電池の電気コア用の保護アセンブリが提供される。

第三の態様によれば、電池の電気コア用の保護アセンブリと、前記保護アセンブリ内に収容される少なくとも１つの電気コアと、を備えるパワーバッテリーが提供される。

本発明の態様によれば、収容領域が樋状の構造を有するので、電池の組み立て中、収容領域が、電気コアの角丸部用の十分なスペースを提供し、電気コアの端部を保護する。

保護アセンブリは、運搬中、使用中および製造中に、電極に対する良好な保護をもたらし、シェルに向けてセパレーターに皺が生じる危険性および電気コア上にシェルを設置している間の電気コア間での相対的な滑りの危険性を低減して、それに伴い、耐振動性能および安全性能を向上させ得るフレーム状の構造を有する。

本発明の一態様に係る電気コア用の保護アセンブリの斜視図である。 図１における電池スペーサーを上部から見た斜視図である。 図１における電池スペーサーを底部から見た斜視図である。 図１に示す側板の斜視図である。 図１に示す組み立てられた電池スペーサーおよび電気コアの部分断面図である。 本発明の態様に係る組み立てられた電池スペーサーおよび側板の上面図である。

本発明のこれらおよび他の態様、解決法および長所は、図面を参照する以下の記述によって、明確およびより容易に理解可能となり、それらの態様は、本発明の限定ではなく、例示としてみなされるべきである。

図１は、本発明の一態様に係る電気コア用の保護アセンブリの斜視図である。本態様においては、電気コア用の保護アセンブリはフレーム状構造を有し、上部および下部の電池スペーサー１と、上部および下部の電池スペーサー１に固定された２枚の側板２と、を備える。電池スペーサー１および側板２は、耐電解質性を有する絶縁材料から作られ、良好な射出成形性能および機械的強度を有する。電気コア用の保護アセンブリはフレーム状構造を有しているので、それは電気コア３（図５および図６を参照）用のフレームを形成し得る。フレーム状構造は電気コア３に対する良好な保護をもたらし、シェルに向けて電池のセパレーターに皺が生じる危険性および電気コア上にシェルを設置している間の電気コア間での相対的な滑りの危険性を低減して、それに伴い、耐振動性能および安全性能を向上させ得る。

上記保護アセンブリの各部分が以下に詳述される。

図２および図３を参照すると、電池スペーサー１はスペーサー本体１７を備え、スペーサー本体１７は箱状の構造を有し、スペーサー本体１７の底部（図２および図３における上面）は開口している。スペーサー本体１７は内部にスペースを画定する。該スペースはその中央部に位置するタブ通過領域１２を有し、電気コア３の端部と、スペーサー本体１７の長軸方向においてタブ通過領域１２の２つの端に隣接する電気コアに対する２つの収容領域１３と、を収容するように適合される。タブ通過領域１２はタブを通過させるために用いられ、収容領域１３は、スペーサー本体１７の１つの端壁、２つの側壁および上部壁と、タブ通過領域１２と、に取り囲まれた樋状の形状を有する。スペーサー本体１７を貫通する少なくとも１つのタブ開口部１１がタブ通過領域１２に形成される。電池スペーサー１は該スペースの長軸の端の両方に樋状の収容領域１３を有するので、電池の組み立て中、電池スペーサー１は電気コア３の角丸部３１用の十分な収容スペースをもたらし、電気コア３の端部を保護し得る。複数のスルーホール１４が、収容領域１３におけるスペーサー本体の上部壁に形成される。スルーホール１４はガスの排出および電解液の注入を容易にし、電池カバー（図示せず）とタブとの間の接触の危険性を避け得る。

略逆コの字（”［”）形状をそれぞれ有する複数のタブ開口部１１がタブ通過領域１２に形成される。タブ開口部１１は、スペーサー本体１７の長軸方向に沿って配置された少なくとも１つの逆コの字（”［”）形状のビーム１５によって、間隔を置いて形成され、それぞれのタブ開口部１１の２つの端部は、スペーサー本体１７の長軸方向において収容領域１３と連通する。ビーム１５は、主要部１５１と、主要部１５１の２つの端にある接続部１５２と、を備える。接続部１５２は、タブ通過領域１２から電気コアに向けて、それぞれ延在する。そのため、所定のスペースがビーム１５の主要部１５１の外側に形成され、所定のスペースが用いられ、保護ボード引き出しタブおよび溶接タブ等用に十分である。タブ開口部１１が１つしかない場合、ビーム１５はもはや必要ではなく、開口部がタブ通過領域１２内に直接形成されてもよい。

図５を参照すると、該ビームの主要部１５１はＶ字形状の部分を有する。隣接する主要部１５１の間に溝が形成され、それは、段階的に細くなる電気コア３の端部を収容するように適合される。上述の構造は、電池の動きに対する電極３の動きを低減し、振動の影響および電気コア３に対する衝撃をも低減する。ビーム１５の主要部１５１は、スペーサー本体１７の長軸方向において均一の厚さを有する。そのため、厚さの変化によって引き起こされる射出成形中の電池スペーサーの変形が低減され得て、それと同時に、原材料の量が減少するので、コストが低くなり、電池が軽量になる。

電池スペーサー１は、フレームを形成するように、側板２との接続用に、両端に２つの留め金（ｓｎａｐ ｔｏｎｇｕｅｓ）１６を有する。

図４を参照すると、側板２は平板形状を有し、電池スペーサー１の両端にある留め金１６と合わせるための２つの留め金穴（ｓｎａｐ ｈｏｌｅ）２１が、側板２の両端に形成される。留め金１６および留め金穴２１のそれぞれが、１つまたはそれ以上あってもよい。図６を参照すると、位置決め円弧部分（ｌｏｃａｔｉｎｇ ａｒｃ ｐｏｒｔｉｏｎ）２２が側板２のそれぞれの横方向の側面に延びるように形成され、該位置決め円弧部分は電気コア３に向かって曲げられる。位置決め円弧部分２２は、電気コア３のフレームの支持強度を向上させるように、側板２の強度を向上させる。加えて、位置決め円弧部分２２は電気コア３の側面を保護し得る。留め金１６および留め金穴２１を介して接続された電池スペーサー１および側板２が、図１に示すようにフレームを形成する。フレームの強度をさらに大きくするために、超音波溶接、熱溶接、レーザー溶接などの溶接によって、留め金１６と留め金穴２１との接合部が強く固定される。

電気コアの保護アセンブリは、シングルコアバッテリーに適用されてもよいし、マルチコアバッテリーに適用されてもよい。シングルコアバッテリーに対しては、組み立て中、電気コアが電池シェル内に配置される。従来は、接着テープが電気コアをあらかじめ固定するために用いられた。しかしながら、該コアを該シェル内に配置する間、電気コアまたは電流コレクタの間で相対的な滑りが起こり得る。それと同時に、電極の最外層にある絶縁材料が損傷を受けるかもしれない。本発明の態様によれば、接着テープを貼り付ける工程が省略されてもよく、それは、効率を向上させ、電気コアまたは電流コレクタの間の相対的な滑りを低減し、電極の最外層にある絶縁材料に対する悪影響を低減し得る。

説明のための態様が示され、述べられてきたが、本発明の精神および原理から外れることなく、請求項およびそれと同等なものの範疇にある全ての変形、代替、および修正が実施態様においてなされ得ることが当業者によって理解されるであろう。そのような変形、代替、および修正の全てが、請求項およびそれと同様なものの範疇に入る。

Claims (9)

1. 内部にスペースを画定するスペーサー本体を備え、
   前記スペースが、該スペースの中間部に位置し、電池の正極と、負極と、複数層の柔軟性を有する部材を重ね合わせることによって形成される電気コアの端部を収容するように適合されたタブ通過領域と、前記スペーサー本体の長軸方向において前記タブ通過領域の２つの端部に隣接する収容領域と、を有し、
   シート状の前記電気コアを収容するように、それぞれの収容領域が、前記スペーサー本体の１つの端壁、２つの側壁および１つの上部壁と、前記タブ通過領域と、によって取り囲まれた樋状の構造を有し、
   少なくとも１つのタブ開口部が、前記タブ通過領域に形成され、前記スペーサー本体を貫通する、
   ことを特徴とする、電池カバー及び電池シェルと電気コアとの間に配置され、絶縁性の要求を満たし、前記電気コアの端部に対する良好な保護を提供し得る電池スペーサー。
2. 複数のスルーホールがそれぞれの収容領域に形成され、前記スペーサー本体の前記１つの上部壁を貫通する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池スペーサー。
3. 複数のタブ開口部が前記タブ通過領域に形成され、前記スペーサー本体の前記長軸方向に垂直な断面において、それぞれが逆コの字形状を有し、前記タブ開口部が、前記スペーサー本体の前記長軸方向に沿って配置された、全体の形状が前記スペーサー本体の前記長軸方向に垂直な断面において逆コの字形状である、少なくとも１つのビームによって間隔を置いて形成され、それぞれのタブ開口部の２つの端部が前記スペーサー本体の前記長軸方向において前記収容領域と連通する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電池スペーサー。
4. 前記ビームが、主要部と、前記主要部の２つの端にある接続部と、を備え、
   前記接続部が、前記タブ通過領域から前記電気コアに向けて、それぞれ延びる、
   ことを特徴とする請求項３に記載の電池スペーサー。
5. 前記ビームの前記主要部が、前記スペーサー本体の前記長軸方向に垂直な断面において、Ｖ字形状の部分を有し、前記スペーサー本体の前記長軸方向において均一の厚さを有する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の電池スペーサー。
6. 電池カバー及び電池シェルと電気コアとの間に配置され、絶縁性の要求を満たし、正極と、負極と、複数層の柔軟性を有する部材を重ね合わせることによって形成される電気コアの端部に対する良好な保護を提供し得る上部電池スペーサーと、
   電池カバー及び電池シェルと電気コアとの間に配置され、絶縁性の要求を満たし、正極と、負極と、複数層の柔軟性を有する部材を重ね合わせることによって形成される電気コアの端部に対する良好な保護を提供し得る下部電池スペーサーと、
   ２枚の側板と、
   を備え、
   それぞれの側板の２つの端が、前記上部電池スペーサーおよび前記下部電池スペーサーにそれぞれ固定され、
   前記上部電池スペーサーおよび前記下部電池スペーサーのそれぞれが、請求項１に記載の電池スペーサーである、
   ことを特徴とする、電池の電気コア用の保護アセンブリ。
7. 少なくとも１つの留め金が前記電池スペーサーのそれぞれの側に形成され、
   少なくとも１つの留め金開口部が、前記側板に形成され、前記留め金と合うように適合され、
   前記電池スペーサーが、前記留め金と前記留め金開口部との留め金係合を介して前記側板に接続された、
   ことを特徴とする請求項６に記載の、電池の電気コア用の保護アセンブリ。
8. 位置決め円弧部分が前記側板のそれぞれの横方向の側面から延び、前記位置決め円弧部分が前記電気コアに向けて曲げられた、
   ことを特徴とする請求項６に記載の、電池の電気コア用の保護アセンブリ。
9. 請求項７に記載の電池の電気コア用の保護アセンブリと、
   前記保護アセンブリ内に収容される少なくとも１つの電気コアと、
   を備えるパワーバッテリー。

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