KR20120121927A

KR20120121927A - 전지 모듈

Info

Publication number: KR20120121927A
Application number: KR1020127026300A
Authority: KR
Inventors: 도모요시 구라하시
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2012-11-06
Anticipated expiration: 2031-11-04
Also published as: CN202917549U; JP2012104340A; KR101298881B1; WO2012063733A1; TW201240193A; US20140147721A1; JP4939643B1

Abstract

본 발명의 전지 모듈 (100) 은, 전지 셀 (1) 과 피착체 (2) 를 갖는다. 전지 셀 (1) 은, 도전성의 전지 용기 (7) 와, 전지 용기 (7) 의 외부에 노출된 전극 단자 (8) 와, 전극판 (3) 을 구비하고, 피착체 (2) 는, 제 1 도통부 (81) 와, 제 2 도통부 (82) 와, 제 1 도통부 (81) 와 제 2 도통부 (82) 사이에 개재되고 또한 제 1 도통부 (81) 와 제 2 도통부 (82) 에 전기적으로 접속된 저항체 (83) 를 구비한다. 피착체 (2) 는 전지 셀 (1) 에 피착되고, 피착시에 자동적으로 제 1 도통부 (81) 는 전지 용기 (7) 에 전기적으로 접속되고, 제 2 도통부 (82) 는 전극 단자 (8) 에 전기적으로 접속된다.

Description

전지 모듈{BATTERY MODULE}

본 발명은 전지 모듈에 관한 것이다. 본원은 2010년 11월 9일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2010-251125호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

전지 셀은, 전기 자동차나 정치 (定置) 용 전원 장치, 발전 장치 등의 각종 전기 시스템에 이용되고 있다. 전지 셀은, 전해액을 저류하는 전지 용기와, 전지 용기에 장착된 전극 단자와, 전지 용기에 수용되어, 전극 단자에 접속된 전극판을 구비한다.

상기 전지 용기는, 알루미늄 등의 금속 재료로 형성되는 경우가 있다. 전지 용기가 금속제인 경우에, 전지 용기 중 전해액과 접촉되는 부분이 전해액 중의 이온을 받아들여 합금화되어, 전지 용기나 전해액이 열화될 가능성이 있다. 이와 같은 문제를 회피하는 관점에서, 예를 들어 특허문헌 1 에 개시되어 있는 바와 같이, 전류 제한 수단으로서의 저항 소자 등을 개재하여 전지 용기가 전극 단자와 전기적으로 접속된 전지 셀이 제안되어 있다. 이러한 종래 기술에 의하면, 전지 용기의 전위가 전지 용기에 접속된 전극 단자의 전위에 유지되어, 전해액 중의 이온이 전지 용기에 받아들여지기 어려워진다.

일본 공개특허공보 2010-33777호

그러나, 상기 서술한 종래 기술에 있어서는, 전극 단자와 전지 용기 사이에 배치될 정도의 작은 부품인 전류 제한 수단은, 전극 단자와 전지 용기 사이를 전기적으로 접속하기 때문에, 그 일단 (一端) 이 전극 단자에, 그 타단이 전지 용기에, 각각 나사 등에 의해 고정되어 있다. 이와 같이 원래 작은 부품인 전류 제한 수단을 고정시키는 것은 번잡하여, 제조 효율이 저하될 우려가 있다.

또, 전기 시스템, 예를 들어 전기 자동차에 종래 기술의 전지 셀이 사용된 경우, 진동 등에 의해 상기 고정 부분이 느슨해지거나 하여 전극 단자 또는 전지 용기로부터 전류 제한 수단이 빠져, 결과적으로 전지 셀의 성능을 열화시킬 우려도 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 제조 효율을 개선시킴과 함께, 우수한 전지 성능을 구비한 전지 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 전지 모듈은, 도전성의 전지 용기와, 상기 전지 용기의 외부에 노출된 전극 단자와, 전극판을 구비한 전지 셀과, 제 1 도통부와, 제 2 도통부와, 상기 제 1 도통부와 상기 제 2 도통부 사이에 개재되고 또한 상기 제 1 도통부와 상기 제 2 도통부에 전기적으로 접속된 저항체를 구비한 피착체를 갖고, 상기 피착체는 상기 전지 셀에 피착되고, 상기 피착시에 자동적으로 상기 제 1 도통부는 상기 전지 용기에 전기적으로 접속되고 또한 상기 제 2 도통부는 상기 전극 단자에 전기적으로 접속된다.

당해 구성에 의해, 전지 셀에 피착체를 씌워 가압하고 또한 고정시킴으로써, 원터치로 전지 셀의 전극 단자 (정극 (正極) 단자 또는 부극 (負極) 단자) 와 도전성의 전지 용기가 저항체를 개재하여 자동적으로 전기적으로 접속된다.

본 발명에 의하면, 제조 효율을 개선함과 함께, 우수한 전지 성능을 구비한 전지 모듈을 제공할 수 있다.

도 1 은 제 1 실시형태의 전지 모듈의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2 는 도 1 의 전지 모듈의 A-A' 선에 있어서의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 3 은 도 1 의 전지 모듈의 B-B' 선에 있어서의 단면 구조를 나타내는 도면이고, 도 3(a) 는 피착체를 전지 셀에 장착한 경우의 단면 구조이고, 도 3(b) 는 피착체를 전지 셀에 장착하기 직전의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 4 는 도 1 로 나타낸 전지 모듈의 변형예 (변형예 1) 를 나타내는 도면이다.
도 5 는 도 1 로 나타낸 전지 모듈의 변형예 (변형예 2) 를 나타내는 도면이다.
도 6 은 제 2 실시형태의 전지 모듈의 구성을 나타내는 모식도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 설명에 사용하는 도면에 있어서, 각종 구조의 치수나 축척을 실제와 상이하게 하고 있는 경우가 있다. 하기의 실시형태에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙여 도시하고, 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다.

[제 1 실시형태]

도 1 은 본 실시형태의 전지 모듈의 구성을 나타내는 모식도, 도 2 는 도 1 의 A-A' 선에 있어서의 단면 구조도, 도 3(a) 및 3(b) 는 도 1 의 B-B' 선에 있어서의 단면 구조도이다. 또한, 이하에 나타내는 도면에 좌표계가 나타나 있는 경우에는, 그것들은 모두 동일한 직교 좌표계이다.

본 실시형태의 전지 모듈 (100) 은, 전지 셀 (1) 과 피착체 (2) 가 조합되어 구성되어 있다. 전지 셀 (1) 은, 예를 들어 리튬 이온 2 차 전지이며, 여기에서는 적층형의 전지 셀을 나타낸다. 전지 셀 (1) 에 피착체 (2) 를 씌워 가압하고 또한 피착체 (2) 를 전지 셀 (1) 에 고정 (이하, 이 상태를 「피착」이라고 한다) 시킴으로써, 원터치로 전지 셀 (1) 의 일방의 전극 단자 (정극 단자 또는 부극 단자) 와 금속제의 전지 용기가 저항체 (83) 를 개재하여 자동적으로 전기적으로 접속된다. 이하, 상세히 서술한다.

먼저, 전지 셀 (1) 에 대하여 개요를 설명한다. 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 적층형의 전지 셀 (1) 은, 복수의 시트상의 정극판 (3) 과 복수의 시트상의 부극판 (4) 이 각각 세퍼레이터 (5) (여기에서는, 부극판 (4) 을 내포하는 주머니 형상 세퍼레이터) 를 개재하여 순차 적층되어 적층 전극체 (6) 가 된 후, 당해 적층 전극체 (6) 가 둥글려지지 않고 도전성의 전지 용기 (7) (예를 들어, 알루미늄 등의 금속제의 전지 용기) 내에 수납된 구성이다. 또한, 전지 용기 (7) 를 구성하는 부재는, 개구가 있는 용기 본체 (7a) 와 당해 개구를 막는 덮개 (7b) 이며, 적층 전극체 (6) 를 용기 본체 (7a) 의 내부에 수납한 후, 당해 개구를 덮개 (7b) 로 막아 용접하거나 함으로써, 전지 용기 (7) 는 밀폐된다 (도시하지 않지만, 적층 전극체 (6) 와 전지 용기 (7) 사이에는, 절연성의 수지 시트 등이 배치된다). 도 1 에서는, 대략 방형 (方形) 의 용기 본체 (7a) 의 저면 중 장변을 X 축 방향으로, 당해 저면 중 단변을 Y 축 방향으로, 또, 용기 본체 (7a) 의 높이 방향이 Z 방향이 되도록 전지 용기 (7) 가 배치되어 있다.

전극 단자 (정극 단자 (8) 또는 부극 단자 (9)) 는, 덮개 (7b) 에 형성된 관통공을 통해 전극 단자의 양 단부 (端部) 의 각각이 덮개 (7b) 의 양면의 각각으로부터 나오도록 배치된 후, 당해 전극 단자와 덮개 (7b) 가 전기적으로 접속되지 않도록 이들 사이에 배치되는 절연 수지 (정극 단자용의 절연 수지 (10) 및 부극 단자용의 절연 수지 (11)) 에 의해 덮개 (7b) 에 일체로 고정된다.

또한, 덮개 (7b) 에는 주액공 (7c) (도 3 참조) 이 형성되어 있고, 여기로부터 전지 용기 (7) 의 내부에 전해액 (도시 생략) 이 저류된다. 도 1 에서는, 당해 주액공을 막는 나사 등의 금속제의 봉지 (封止) 부 (17) 가 도시되어 있다.

전극 단자 (정극 단자 (8) 또는 부극 단자 (9)) 와 전극판 (정극판 (3) 또는 부극판 (4)) 은, 각각 대응하는 전극 리드 (정극 리드 (14) 또는 도시가 생략된 부극 리드) 에 의해 전기적으로 접속된다. 또한, 정극판 (3) 에는, 대략 직사각형의 형상을 한 알루미늄 등의 정극용 집전재 (3a) 의 양면에 망간산리튬 등의 정극 활물질 (3b) 이 도공되고, 또, 부극판 (4) 에는, 대략 직사각형의 형상을 한 구리 등의 부극용 집전재 (4a) 의 양면에 카본 등의 부극 활물질 (4b) 이 도공되어 있다. 또, 정극 탭 (12) 은 정극용 집전재 (3a) 의 일부이며, 부극 탭 (13) 은 부극용 집전재 (4a) 의 일부이다.

구체적으로는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 복수의 정극판 (3) 의 정극 탭 (12) 은 묶여져 띠 형상의 정극 리드 (14) 의 일단에 초음파 용접 등에 의해 고정되고, 그 타단이 정극 단자 (8) 에 고정된다. 당해 타단에는 관통공이 형성되어 있다. 정극 단자 (8) 의 단부 중 전지 용기 (7) 의 내부에 배치되는 단부에는, 원주상의 체결 부재 (15) 가 배치되어 있다. 따라서, 당해 정극 탭 (12) 의 당해 관통공에 당해 체결 부재 (15) 를 삽입하고, 그 후, 와셔 등의 체결 보조 부재 (16) 를 당해 체결 부재 (15) 에 삽입한 후, 체결 부재 (15) 에 의해 정극 리드 (14) 가 정극 단자 (8) 에 고정된다. 예를 들어, 체결 부재 (15) 가 정극 단자 (8) 에 일체 형성된 리벳인 경우에는, 당해 리벳의 일단을 찌부러뜨림으로써 당해 고정이 이루어지고, 또, 체결 부재 (15) 가 정극 단자 (8) 와 별체의 수나사 인 경우에는, 정극 단자 (8) 에 형성한 나사 구멍에 당해 수나사를 비틀어 넣음으로써 당해 고정이 이루어진다.

또한, 부극 단자 (9) 와 부극 리드의 접속도 상기 정극 단자 (8) 와 정극 리드 (14) 의 접속과 동일하므로, 부극 단자 (9) 와 부극 리드의 접속에 대한 설명은 생략한다. 여기에서는, 전극 리드를 사용하여 전극 단자와 전극판을 전기적으로 접속하는 구성으로 했지만, 전극 탭에 상기 관통공과 동일한 구멍을 형성하여, 상기 설명과 마찬가지로, 복수의 전극 탭을 대응하는 전극 단자에 직접적으로 고정시켜도 된다. 전극 단자의 특징이 있는 형상 및 그 효과에 대해서는 후술한다.

다음으로, 피착체 (2) 에 대하여 설명한다. 피착체 (2) 는, XY 평면 상에 그 평면이 배치된 대략 직사각형이고 판상인 피착체 천판부 (2b) 와, 피착체 천판부 (2b) 의 전체 주위와 접속되고 또한 당해 전체 주위로부터 피착체 천판부 (2b) 의 평면과 대략 수직 방향 (-Z 방향) 으로 연장된 형상의 피착체 측면부 (2a) 와, 피착체 천판부 (2b) 에 매립되어 고정된 저항부 (80) 를 구비한다. 즉, 피착체 (2) 에 저항부 (80) 는 일체화되어 있다.

피착체 측면부 (2a) 와 피착체 천판부 (2b) 는, 예를 들어 실리콘 고무나 플라스틱 수지 등의 탄성 변형시키는 것이 가능한 탄성 재료로 형성된다. 피착체 측면부 (2a) 와 피착체 천판부 (2b) 는, 틀 성형 등에 의해 일체 형성되어도 된다. 피착체 천판부 (2b) 에는, 정극 단자 (8) 및 부극 단자 (9) 가 삽입 통과되는 관통공 (정극 단자용 관통공 (2d) 및 부극 단자용 관통공 (2e)) 이 각각 형성되어 있다.

저항부 (80) 는, 봉지부 (17) 와 물리적으로 접촉되는 금속제의 제 1 도통부 (81) 와, 정극 단자 (8) 에 물리적으로 접촉되는 금속제의 제 2 도통부 (82) 와, 제 1 도통부 (81) 와 제 2 도통부 (82) 사이에 개재되어 접속되고 또한 제 1 도통부 (81) 와 제 2 도통부 (82) 사이의 전기 경로를 고저항값으로 하는 저항체 (83) 를 구비하고 있다. 저항체 (83) 는, 물리적으로 제 1 도통부 (81) 와 제 2 도통부 (82) 에 직접적으로 접속되어도 되고, 배선 (84) 을 개재하여 제 1 도통부 (81) 와 제 2 도통부 (82) 에 접속되어도 된다 (도 3 참조). 도 1 에서는, 저항부 (80) 가 피착체 천판부 (2b) 로부터 분리되어 나타나 있는데, 이것은 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 상기 서술한 바와 같이 저항부 (80) 는 피착체 천판부 (2b) 에 매립되어 고정되어 있다. 단, 저항부 (80) 가 피착체 천판부 (2b) 또는 피착체 측면부 (2a) 에 확실히 고정된다면, 매립이 아니어도, 절연성의 접착제 등을 사용하여 당해 고정을 실시해도 된다.

또한, 피착체 측면부 (2a) 에 둘러싸이는 공간 부분인 오목부 (2c) 는, 그 XY 평면의 단면 형상이 전지 셀 (1) 의 XY 평면의 단면 형상과 실질적으로 동일하거나 또는 전지 셀 (1) 의 XY 평면의 단면 형상 보다 약간 작은 상사형이다. 이 때문에, 피착체 (2) 를 전지 셀 (1) 에 확실히 씌우는, 즉, 피착체 (2) 의 저항부 (80) 를 개재하여 정극 단자 (8) 와 전지 용기 (7) 사이에 전기 경로가 형성되는 상태로까지 피착체 (2) 를 전지 셀 (1) 에 씌워 전지 모듈 (100) 로 할 때에는, 상기 탄성 재료로 이루어지는 피착체 측면부 (2a) 가 전지 셀 (1) 의 용기 본체 (7a) 의 형상을 따라 탄성 변형됨과 함께, 그 반발력으로 전지 셀 (1) 을 압박하여 피착체 (2) 를 전지 셀 (1) 에 고정시킬 수 있다. 또, 피착체 측면부 (2a) 가 당해 탄성 재료로 형성되는 것으로부터, 당해 탄성 재료와 전지 용기 (7) 의 마찰력에 의해, 피착체 (2) 가 전지 셀 (1) 로부터 잘 빠지지 않게 된다는 작용도 발생한다.

당해 마찰력을 강화하기 위해, 피착체 측면부 (2a) 와 접촉하는 용기 본체 (7a) 부위의 표면을 예를 들어 샌드 블라스트 등으로 거칠게 해도 된다 (마찰력이 강화된 부분을 마찰부 (18) 라고 한다). 마찰부 (18) 는, 용기 본체 (7a) 와 접촉되는 피착체 측면부 (2a) 의 부위에 형성해도 된다. 즉, 마찰력을 강화하기 위함이므로, 설계에 따라 피착체 측면부 (2a) 와 용기 본체 (7a) 의 양방에 형성해도 되고, 어느 일방에만 형성해도 된다. 또, 마찰부 (18) 는, 용기 본체 (7a) 의 전체 둘레에 형성되는 것이 상기 강화의 관점에서 바람직하지만, 당해 강화가 충분하면, 용기 본체 (7a) 의 일부에 형성되어 있어도 된다.

그러면, 도 1 의 B-B' 선의 단면 구조를 나타내는 도면 3 을 이용하여, 피착체 (2) 의 저항부 (80) 가 전지 셀 (1) 과 물리적으로 접촉되는 상태에 대하여 상세히 서술한다. 이해를 용이하게 하기 위해, 도 3(a) 에 피착체 (2) 를 전지 셀 (1) 에 씌워 전지 모듈로 한 상태를 나타내고, 도 3(b) 에 피착체 (2) 를 전지 셀 (1) 에 씌우기 직전의 상태를 나타낸다.

먼저, 저항부 (80) 의 제 1 도통부 (81) 는, 볼록 형상 (여기에서는 예를 들어 삼각뿔) 의 형상을 한 금속으로, 그 정점을 전지 셀 (1) 에 고정시킨 봉지부 (17) 의 상면을 향하여 배치되어 있다.

봉지부 (17) 의 당해 상면에는, 당해 볼록 형상의 형상에 대응한 오목부가 형성되어 있다. 예를 들어, 봉지부 (17) 를 수나사로 하는 경우에는, 나사의 머리에 당해 오목부를 형성하면 된다. 여기에서는 제 1 도통부 (81) 가 볼록형, 예를 들어 삼각뿔의 형상으로 되고, 봉지부 (17) 에 그에 대응한 오목형의 형상을 형성했지만, 제 1 도통부 (81) 를 오목형, 봉지부 (17) 에 그에 대응한 볼록형의 형상을 형성해도 된다. 봉지부 (17) 에 형성되는 당해 볼록형 또는 오목형의 형상을 끼워맞춤부 (19) 라고 한다.

다음으로, 저항부 (80) 의 제 2 도통부 (82) 는, 정극 단자 (8) 의 축부 (8a) 의 XY 평면에서의 단면 형상과 실질적으로 동일하거나 또는 약간 큰 상사형의 관통공을 갖는 금속제의 판상의 부재이다. 이 제 2 도통부 (82) 와 정극 단자 (8) 의 전기적 접속을 양호하게 하기 위해, 본 실시형태에서는, 전극 단자의 형상을 특징이 있는 것으로 하고 있다. 이것을 이하에 설명한다.

도 1 ? 도 3 에서는, 정극 단자 (8) 는, 원주상의 축부 (8a) 를 구비하고 있다. 그리고, 축부 (8a) 와 접속되고, 또한, XY 평면에서 보았을 때, 당해 축부 (8a) 의 단면 형상 (여기에서는 원이 된다) 보다 큰 그 상사형 (여기에서는, 앞의 원보다 직경이 큰 원이 된다) 인 판상의 부재인 제 1 접속부 (8b) 를 추가로 구비한다. 제 1 접속부 (8b) 는, 일정한 강도를 갖도록 소정의 두께 (예를 들어, 약 3 ㎜) 가 되도록 설계된다. 이 때문에, 정극 단자 (8) 가 축부 (8a) 만으로 이루어지는 경우에 비해, 제 2 도통부 (82) 는, 정극 단자 (8) 의 축부 (8a) 및 제 1 접속부 (8b) 의 양방에 접촉 가능해지기 때문에, 정극 단자 (8) 와 제 2 도통부 (82) 의 전기적 접속은 보다 양호해진다. 특히, 제 2 도통부 (82) 는 제 1 접속부 (8b) 와 면접촉될 수 있기 때문에, 상기 전기적 접속이 보다 양호해진다. 즉, 정극 단자 (8) 와 정극판 (3) 사이에 존재하는 전기 경로에서, 접촉 저항 등의 저항값을 저감시킬 수 있다.

여기에서, 본 실시형태의 전지 모듈 (100) 에서는, 제 2 도통부 (82) 가 축부 (8a) 와도 면접촉될 수 있도록, 축부 (8a) 와 접촉되는 제 2 도통부 (82) 부위의 면적을 증가시키고 있다. 구체적으로는 판상의 제 2 도통부 (82) 의 관통공 주변의 두께를 증가시키고 있다 (당해 지점을 판두께 증가부 (82a) 라고 한다). 이러한 구성이므로, 상기 전기적 접속은 더욱 양호해진다.

또, 도 1 ? 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 1 접속부 (8b) 와 동일한 구조의 제 2 접속부 (8c) 를 제 1 접속부 (8b) 와는 일정 간격 (덮개 (7b) 의 두께보다 큰 간격) 만큼 두고 축부 (8a) 에 형성해도 된다. 이 경우에는, 정극 리드 (14) 가 제 2 접속부 (8c) 에 면접촉될 수 있기 때문에 정극 리드 (14) 와 정극 단자 (8) 의 접촉 면적이 증가되고, 따라서, 정극판 (3) 과 정극 단자 (8) 사이의 접촉 저항을 저감시킬 수 있다. 따라서, 전지 성능이 보다 우수한 전지 모듈 (100) 을 제공할 수 있다. 축부 (8a) 와 제 1 접속부 (8b) 및 제 2 접속부 (8c) 는 동일 부재여도 되고, 또, 동일 부재에 의해 틀을 사용하여 일체 형성해도 된다.

또한, 제 1 실시형태의 전지 모듈 (100) 에 있어서는, 마찰부 (18) 에 의해 피착체 (2) 를 전지 셀 (1) 에 의해 강고하게 피복할 수 있었지만, 마찰부 (18) 대신에 도 4 에 나타내는 변형예와 같은 볼록부 (20) 와 오목부 (21) 를 끼워맞춰 피착체 (2) 를 전지 셀 (1) 에 고정시켜, 전지 모듈 (100) 로 해도 된다.

도 4 는, 도 1 의 용기 본체 (7a) 에 볼록부 (20) 가 형성된 용기 본체 (7a') 가 사용되고, 또, 도 1 의 피착체 측면부 (2a) 의 내면에 당해 볼록부 (20) 에 대응한 형상의 오목부 (21) 가 형성된 피착체 측면부 (2a') 가 사용되고 있는 것 이외에는, 도 1 의 구성과 동일하므로, 동일 번호에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 변형예에서는, 볼록부 (20) 의 형상이 YZ 평면에서 쐐기형의 단면 형상을 갖고 있고, 게다가, 전지 모듈 (100) 을 형성할 때, 피착체 (2) 를 삽입하는 방향 (-Z 방향) 을 향하여 용기 본체 (7a') 의 YZ 평면에서의 단면의 Y 축 방향의 폭이 증가되는 쐐기형이기 때문에, 일단, 볼록부 (20) 와 오목부 (21) 가 끼워맞춰진 후에는, 마찰부 (18) 의 경우보다, 강고하게 전지 셀 (1) 과 피착체 (2) 를 고정시킬 수 있다. 따라서, 마찰부 (18) 의 경우보다, 저항부 (80) 를 안정적으로 정극 단자 (8) 와 전지 용기 (7) 에 접속시킬 수 있기 때문에, 전지 성능이 보다 우수한 전지 모듈 (100) 이 된다.

도 4 에서는, 용기 본체 (7a') 에 쐐기형의 볼록부 (20) 가 형성되고, 피착체 측면부 (2a') 에 당해 볼록부 (20) 에 대응한 형상의 오목부 (21) 가 형성되어 있는데, 피착체 측면부 (2a) 에 쐐기형의 볼록부를 형성하고, 용기 본체 (7a) 에 그 볼록부에 대응한 형상의 오목부를 형성해도 된다. 이 경우에는, 볼록부의 형상은, 전지 모듈 (100) 을 형성할 때, 피착체 (2) 를 삽입하는 방향 (-Z 방향) 을 향하여 피착체 측면부 (2a) 의 YZ 평면에서의 단면의 Y 축 방향의 폭이 감소하는 쐐기형으로 하는 것이 좋다. 이러한 관점에서, 도 5 와 같은 변형예로 해도 된다.

도 5 의 전지 모듈 (100) 에서는, 도 1 의 피착체 측면부 (2a) 중, XZ 평면에 그 면이 배치되는 피착체 측면부 (2a) 로부터 2 개의 제 1 아암부 (23) 를 -Z 방향으로 연신한 형상의 피착체 측면부 (2a'') 를 구비하고 있고, 이 제 1 아암부 (23) 의 선단에 상기 서술한 바와 같은 「피착체를 삽입하는 방향 (-Z 방향) 을 향하여 피착체 측면부의 YZ 평면에서의 단면의 Y 축 방향의 폭이 감소하는 쐐기형」인 볼록부 (20a) 가 형성되어 있다 (피착체 측면부 (2a'') 를 구비한 피착체 (2) 를 제 1 피착체라고 한다). 또, 제 1 피착체와 다음의 상이점을 제외하고 동일 형상의 제 2 피착체 (22) 가 준비되어 있다. 그 상이점은, 제 1 피착체에는 존재하는 전극 단자용의 2 개의 관통공이 형성되어 있지 않은 점과, 볼록부 (20a) 대신에 그에 대응하는 형상의 오목부 (21a) 가 형성되어 있는 점이다 (여기에서는, 오목부 (21a) 가 형성되어 있는 아암부를 제 2 아암부 (24) 라고 한다). 이들 이외에는, 도 1 의 구성과 동일하므로, 동일 번호에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 5 의 구성에서는, 전지 셀 (1) 의 상면으로부터 제 1 피착체를, 또, 그 저면으로부터 제 2 피착체를 씌우고, 제 1 피착체와 제 2 피착체 각각에 형성된 볼록부 (20a) 와 오목부 (21a) 를 끼워맞춰 고정시킬 수 있다. 제 1 아암부 (23) 와 제 2 아암부 (24) 의 Z 방향의 길이는, 당해 고정시킨 상태에서, 저항부 (80) 가 정극 단자 (8) 와 전지 용기 (7) 사이에 전기 경로를 형성할 수 있도록 설계된다. 이 구성에 의하면 도 4 에서 서술한 효과에 더하여, 전지 셀 (1) 을 제 1 피착체와 제 2 피착체 사이에 확실히 끼울 수 있으므로, 예측할 수 없는 충격 등으로부터 전지 셀 (1) 을 효과적으로 보호할 수 있다는 효과도 나타낸다.

이상 서술한 바와 같이, 제 1 실시형태 및 그 변형예의 전지 모듈 (100) 의 구성에 의하면, 전지 셀 (1) 의 전극 단자 (8) 와 봉지부 (17), 및 그에 대응하는 피착체 (2) 의 저항부 (80) 가, 이상과 같이 구성되어 있기 때문에 이하와 같은 효과를 나타낸다.

즉, 전지 모듈 (100) 로서 보았을 때, 피착체 (2) 의 전지 셀 (1) 에 대한 상대 이동은, 피착체 측면부 (2a) 의 내면과 이에 접촉되는 전지 용기 (7) 부분 사이에 발생하는 마찰력에 의해 규제되고 있다. 따라서, 피착체 (2) 가 전지 셀 (1) 으로부터 잘 빠지지 않게 됨과 함께, 제 1 도통부 (81) 및 제 2 도통부 (82) 를 안정적으로 가압하는 것이 가능해져, 전지 용기 (7) 와 정극 단자 (8) 사이의 전기적인 접속의 신뢰성을 확보할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 전지 모듈 (100) 은, 우수한 전지 성능을 확보할 수 있다.

또, 저항부 (80) 는, 피착체 (2) 의 피착체 천판부 (2b) 의 면 중 오목부 (2c) 측의 면에 매립되어 고정되어 있는, 즉 피착체 (2) 의 내부에 배치되어 있기 때문에, 전지 모듈 (100) 의 외부와의 간섭에 의해 손상을 발생시키는 것이 억제된다. 예를 들어, 전지 모듈 (100) 을 반송하거나 할 때, 저항부 (80) 가 손상될 가능성이 낮아진다. 따라서, 본 실시형태의 전지 모듈 (100) 은, 우수한 전지 성능을 유지할 수 있다.

또한, 전지 셀 (1) 과 피착체 (2) 를 서로 끼워맞출 때, 저항부 (80) 의 제 1 도통부 (81) 는 그 형상이 볼록형이기 때문에, 그 선단이 봉지부 (17) 의 끼워맞춤 부 (오목부) (19) 의 내면에 가이드되고, 또한 제 2 도통부 (82) 의 관통공에 정극 단자 (8) 가 가이드되어, 저항부 (80) 가 정극 단자 (8) 와 전지 용기 (7) 에 끼워맞춰진다. 따라서, 저항부 (80) 와 정극 단자 (8) 및 전지 용기 (7) 의 위치맞춤에 시간이 걸리지 않고, 따라서, 전지 모듈 (100) 을 효율적으로 제조할 수 있게 된다.

즉, 피착체 (2) 를 전지 셀 (1) 에 씌워 전지 모듈 (100) 로 했을 때, 원터치로 자동적으로 저항부 (80) 를 전지 셀 (1) 의 정극 단자 (8) 와 전지 용기 (7) (보다 상세하게는 전지 용기 (7) 에 접속된 봉지부 (17)) 사이에 전기적으로 접속할 수 있기 때문에, 제조 효율을 개선함과 함께, 우수한 전지 성능을 구비한 전지 모듈 (100) 을 제공할 수 있다.

[제 2 실시형태]

도 6 을 이용하여 제 2 실시형태의 전지 모듈에 대하여 설명한다. 제 1 실시형태 및 그 변형예와 상이한 점은, 피착체 (2) 는 전지 셀 (1) 의 용기 본체 (7a) 와의 마찰력 등에 의해 전지 셀 (1) 에 고정되어 있었지만, 피착체 (2) 를 소형화한 본 실시형태에서 사용하는 피착체 (2A) 는, 전지 셀 (1) 의 용기 본체 (7a) 가 아니라 덮개 (7b) 에 고정되는 점이다. 즉, 피착체 (2A) 에 있어서의 구성이 상이하고, 다른 부분은 제 1 실시형태 및 그 변형예와 동일하므로 동일 번호를 붙이고 설명을 생략한다.

피착체 (2A) 는, 피착체 (2) 와 동일한 외관이지만, 원주상의 정극 단자 (8) 를 덮어 고정되는 예를 나타내기 때문에, 여기에서는 피착체 (2) 의 피착체 측면부 (2a) 및 피착체 천판부 (2b) 의 형상과는 상이하고, 피착체 (2A) 의 피착체 측면부는 통상의 형상 또한 피착체 천판부는 원형의 형상으로 되어 있다. 즉, 피착체 (2A) 에 있어서도, 피착체 측면부가 피착체 천판부의 전체 주위와 접속되어 있음으로써 오목부가 형성된다.

또, 피착체 (2A) 의 피착체 측면부에는, 버스 바 등의 배선을 정극 단자 (8) 에 접속했을 때, 이들 배선을 피착체 (2A) 의 외부로 통과시키기 위한 구멍이 되는 절결부 (27) 가 형성되어 있다. 제 1 실시형태의 전지 모듈에서 사용된 피착체 (2) 와 동일하게, 피착체 (2A) 는 그 피착체 천판부 및 피착체 측면부로 이루어지는 형상 (여기에서는 원통형) 의 내면에 매립되어 고정된 저항부 (80A) 를 구비하고 있다. 즉, 피착체 (2A) 에 저항부 (80A) 는 일체화되어 있다.

저항부 (80A) 는, 저항부 (80) 와 동일하게, 덮개 (7b) 와 물리적으로 접촉되는 금속제의 제 1 도통부 (85) 와, 정극 단자 (8) 에 물리적으로 접촉되는 금속제의 제 2 도통부 (86) 와, 제 1 도통부 (85) 와 제 2 도통부 (86) 사이에 개재되어 접속되고 또한 제 1 도통부 (85) 와 제 2 도통부 (86) 사이의 전기 경로를 고저항값으로 하는 저항체 (83) 를 구비하고 있다. 저항체 (83) 는, 물리적으로, 제 1 도통부 (85) 와 제 2 도통부 (86) 에 직접적으로 접속되어도 되고, 배선 (84) 을 개재하여 제 1 도통부 (85) 와 제 2 도통부 (86) 에 접속되어도 된다.

본 실시형태의 전지 모듈에서는, 피착체 (2A) 를 나사 구멍이 형성된 전극 단자 (여기에서는 정극 단자 (8)) 에 고정시키기 때문에, 정극 단자 (8) 의 나사 구멍 (8d) 과 실질적으로 동일한 직경으로서 약간 큰 볼록 형상의 가이드부 (26) 가 형성되어 있다. 가이드부 (26) 는, 정극 단자 (8) 의 상면과 물리적으로 접촉되는 제 2 도통부 (86) 를 피하고 또한 피착체 (2A) 의 피착체 천판부로부터 연장되는 형상이다. 가이드부 (26) 의 재질은, 실리콘 고무나 플라스틱 수지 등이어도 되고, 따라서, 당해 피착체 천판부와 가이드부 (26) 를 일체로 틀 성형해도 된다. 당해 피착체 천판부와 가이드부 (26) 와 합하여 당해 피착체 측면부도 동시에 일체로 틀 성형해도 된다.

또, 피착체 (2A) 를 가이드부 (26) 에 의해 정극 단자 (8) 에 삽입하여 가압하고 또한 고정시켰을 때, 제 1 도통부 (85) 가 덮개 (7b) 에 물리적으로 접촉되도록, 피착체 (2A) 의 피착체 측면부의 저면에 제 1 도통부 (85) 가 고정되어 있다.

본 실시형태의 전지 모듈은, 상기 서술한 구성에 의해, 제 1 실시형태의 전지 모듈과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 전지 셀은 크기나 형식이 여러 가지인 것이 일반적인데, 정극 단자 (8) 의 나사 구멍 (8d) 만 동일하면, 피착체 (2A) 는 이들 여러가지 전지 셀에 대해 장착 가능하다. 따라서, 제 1 실시형태의 전지 모듈에 비해, 본 실시형태의 전지 모듈은 적용 범위를 넓히는 것이 용이하여, 제조상의 이점이 더욱 향상된다.

또한, 제 1 실시형태의 변형예에서 서술한 바와 마찬가지로, 전지 셀 (1) 을 보호하는 관점에서, 피착체 (2) 와 동일 형상 (단, 저항부 (80) 는 형성되어 있지 않은) 의 제 3 피착체 (25) 를 전지 셀 (1) 에 장착해도 된다. 이 경우, 정극 단자용 관통공의 크기는, 피착체 (2A) 가 상기 효과를 발휘할 수 있도록 적절히 설계된다. 당해 크기를, 피착체 (2A) 의 XY 평면에서의 단면 형상과 실질적으로 동일하고 또한 약간 작은 것으로 하면, 피착체 (2A) 는, 가이드부 (26) 뿐만 아니라 제 3 피착체 (25) 와의 마찰력 등에 의해서도 고정되기 때문에, 우수한 전지 성능을 보다 확보할 수 있다.

이상의 실시형태 및 변형예에서는, 리튬 이온 2 차 전지를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 적층 전극체를 사용하는 전지이면, 다른 활물질을 사용하는 전지에도, 또 1 차 전지여도 본 발명은 적용 가능하다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 적층형 뿐만 아니라, 권회형의 전지에도 적용 가능하다. 또, 전지 용기 및 전극 단자의 형상도, 피착체 (2) 등의 형상을 적절히 변경하면 되기 때문에, 각형, 원통형에 한정되지 않고, 어떠한 형상에도 적용 가능하다.

또한, 정극 활물질, 부극 활물질, 전해액 등의 조합에 따라서는, 정극 단자 (8) 와 전지 용기 (7) 사이에 저항부 (80) 를 전기적으로 접속하지 않고, 부극 단자 (9) 와 전지 용기 (7) 사이에 저항부 (80) 를 전기적으로 접속하는 구성을 취하는 경우도 있다. 이 경우에는, 정극 단자 (8) 에 관련된 상기 설명 부분을 부극 단자 (9) 로 치환하여 이해하면 된다. 즉, 부극 단자와 전지 용기 사이에 저항체를 전기적으로 접속하는 경우도 본 발명은 적용 가능하다.

산업상 이용가능성

본 발명은 도전성의 전지 용기와, 상기 전지 용기의 외부에 노출된 전극 단자와, 전극판을 구비한 전지 셀과, 제 1 도통부와, 제 2 도통부와, 상기 제 1 도통부와 상기 제 2 도통부 사이에 개재되고 또한 상기 제 1 도통부와 상기 제 2 도통부에 전기적으로 접속된 저항체를 구비한 피착체를 갖고, 상기 피착체는 상기 전지 셀에 피착되고, 상기 피착시에 자동적으로 상기 제 1 도통부는 상기 전지 용기에 전기적으로 접속되고 또한 상기 제 2 도통부는 상기 전극 단자에 전기적으로 접속되는 전지 모듈에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 제조 효율을 개선함과 함께, 우수한 전지 성능을 구비한 전지 모듈을 제공할 수 있다.

1…전지 셀
2, 2A…피착체 (제 1 피착체)
2a, 2a', 2a''…피착체 측면부
2b…피착체 천판부
2c…오목부
2d…정극 단자용 관통공
2e…부극 단자용 관통공
3…정극판 (전극판)
3a…정극용 집전재
3b…정극 활물질
4…부극판 (전극판)
4a…부극용 집전재
4b…부극 활물질
5…세퍼레이터
6…적층 전극체
7…전지 용기
7a, 7a'…용기 본체
7b…덮개
7c…주액공
8…정극 단자 (전극 단자)
8a…축부
8b…제 1 접속부
8c…제 2 접속부
8d…나사 구멍
9…부극 단자 (전극 단자)
10…정극 단자용의 절연 수지
11…부극 단자용의 절연 수지
12…정극 탭
13…부극 탭
14…정극 리드
15…체결 부재
16…체결 보조 부재
17…봉지부
18…마찰부
19…끼워맞춤부 (오목부)
20, 20a…볼록부
21, 21a…오목부
22…제 2 피착체
23…제 1 아암부
24…제 2 아암부
25…제 3 피착체
26…가이드부
27…절결부
80, 80A…저항부
81, 81a…제 1 도통부
82…제 2 도통부
82a…판두께 증가부
83…저항체
84…배선
85…제 1 도통부
86…제 2 도통부
100…전지 모듈

Claims

도전성의 전지 용기와, 상기 전지 용기의 외부에 노출된 전극 단자와, 전극판을 구비한 전지 셀과,
제 1 도통부와, 제 2 도통부와, 상기 제 1 도통부와 상기 제 2 도통부 사이에 개재되고 또한 상기 제 1 도통부와 상기 제 2 도통부에 전기적으로 접속된 저항체를 구비한 피착체를 갖고,
상기 피착체는 상기 전지 셀에 피착되고, 상기 피착시에 자동적으로 상기 제 1 도통부는 상기 전지 용기에 전기적으로 접속되고 또한 상기 제 2 도통부는 상기 전극 단자에 전기적으로 접속되는 전지 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 피착체는, 평판 형상의 피착체 천판부와, 상기 피착체 천판부의 전체 주위와 접속되고 또한 상기 피착체 천판부로 오목부를 형성하는 피착체 측면부를 구비하고,
상기 저항체는 상기 오목부의 내측에 배치되어 있는 전지 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 오목부의 단면 형상은, 상기 전지 용기의 단면 형상과 실질적으로 동일하고, 상기 피착체 측면부가 탄성 변형됨으로써 상기 피착체가 상기 전지 용기에 상기 피착되는 전지 모듈.
제 3 항에 있어서,
상기 피착체와 실질적으로 동일한 형상의 제 2 피착체를 추가로 갖고,
상기 전지 셀을 상기 피착체와 상기 제 2 피착체 사이에 끼워 넣고 또한 상기 피착체와 상기 제 2 피착체를 끼워맞춰 상기 피착이 이루어지는 전지 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 피착체는, 상기 오목부에 상기 피착체 천판부로부터 연장되는 가이드부를 추가로 구비하고,
상기 전극 단자에는 상기 노출된 지점에 구멍이 형성되어 있고,
상기 가이드부가 상기 구멍에 삽입됨으로써 상기 피착체가 상기 전지 셀에 고정되어 상기 피착이 이루어지는 전지 모듈.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 단자는, 축부와, 상기 축부의 단면 방향으로 연신되고 또한 상기 축부와 일체 형성된 접속부를 구비하고,
상기 접속부에도 상기 전극판으로부터의 전기적 경로를 가짐으로써, 상기 전극 단자와 상기 전극판 사이의 전기 경로의 저항값을 저감시키는 전지 모듈.
제 6 항에 있어서,
상기 전극 단자는, 정극 (正極) 단자인 전지 모듈.