專利名稱：電池組件和使用了該電池組件的電池組件集合體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池組件和使用了該電池組件的電池組件集合體，所述電池組件中，即使構(gòu)成電池單元的多個單電池中的一個單電池產(chǎn)生發(fā)熱等不良情況，也不影響周圍的單電池。
背景技術(shù)：
近年來，從節(jié)省資源或節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)，對可重復(fù)使用的鎳氫蓄電池、鎳鎘蓄電池或鋰離子電池等二次電池的需求高漲。其中，鋰離子電池具有輕量且電動勢高、高能量密度的特征。因此，作為便攜式電話或數(shù)碼照相機(jī)、攝像機(jī)、筆記本型電腦等多種便攜式電子設(shè)備或移動體通信設(shè)備的驅(qū)動用電源的需求在擴(kuò)大。另一方面，為了降低化石燃料的使用量或削減CO2的排放量，作為汽車等的發(fā)動機(jī)驅(qū)動用的電源，對電池組件(battery module)的期待變大。為了得到所希望的電壓或容量， 電池組件通過由2個以上的單電池構(gòu)成的電池單元來構(gòu)成。伴隨著單電池的高容量化，根據(jù)利用形態(tài)不同，有時單電池本身發(fā)熱而達(dá)到高溫。 因此，單電池的安全性以及將多個單電池集合而成的電池單元或?qū)⒍鄠€電池單元組合而成的電池組件的安全性變得更為重要。在單電池中，因過充電、過放電或內(nèi)部短路或外部短路而產(chǎn)生的氣體使內(nèi)壓上升， 根據(jù)情況，有單電池的外裝殼發(fā)生破裂的危險。因而，一般在單電池中設(shè)置用于排氣的通氣機(jī)構(gòu)或安全閥等。通過這樣的機(jī)構(gòu)釋放內(nèi)部的氣體。但是，有時通過引燃排放出的氣體等而產(chǎn)生冒煙或少見地發(fā)生著火，在可靠性和安全性方面存在問題。特別是在將多個單電池一體化而成的電池單元中，由于1個單電池的異常發(fā)熱，很有可能連鎖地誘發(fā)周圍的單電池被異常加熱、或發(fā)生著火等不良情況。因此，重要的是防止這樣的連鎖現(xiàn)象。因此，提出了在電池包內(nèi)設(shè)置滅火劑(例如參照專利文獻(xiàn)1)或從外部向電池包內(nèi)噴出滅火劑的構(gòu)成(例如參照專利文獻(xiàn)2)。根據(jù)專利文獻(xiàn)1，設(shè)置在電池包內(nèi)的下部的滅火劑在異常時通過在電池內(nèi)產(chǎn)生的氣壓而噴出。然而，這樣的構(gòu)成對于電池包的小型化不利。另外，在將多個電池一體化時， 不能防止由異常發(fā)熱的電池向周圍電池的傳熱所引起的連鎖發(fā)熱。另外，根據(jù)專利文獻(xiàn)2，在電池組件異常時，向電池組件內(nèi)噴出氟系不活潑性液體。 通過其蒸發(fā)潛熱而使發(fā)生不良情況的電池的溫度下降到氟系不活潑性液體的蒸發(fā)溫度從而滅火。但是，這樣的構(gòu)成也對電池組件的小型化不利。另外，氟系不活潑性液體的蒸發(fā)溫度為400°C，因此不能用于例如鋰離子電池等中?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開平9-161754號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開平4-286874號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種電池組件和使用了該電池組件的電池組件集合體，該電池組件能夠小型化，并且能夠?qū)a(chǎn)生了不良情況的單電池的異常發(fā)熱對周圍的單電池的影響抑制在最低限。本發(fā)明的電池組件具有電池單元、筐體、蓋體和吸熱部件，所述電池單元具有2個以上的單電池?？痼w具有至少一方為開口端的收納部，在該收納部中收納電池單元。覆蓋筐體的開口端的蓋體具有開口部。吸熱部件具有由液體或凝膠狀的流體形成的吸熱劑、和內(nèi)包該吸熱劑的外裝膜，且與電池單元的側(cè)面接觸。通過該構(gòu)成，利用吸熱劑吸收發(fā)生了不良情況的單電池的異常發(fā)熱，可以預(yù)防由向周圍的單電池的傳熱而引起的連鎖性不良情況的發(fā)生。另外，發(fā)生了不良情況的單電池的異常發(fā)熱在短時間內(nèi)傳熱到吸熱部件，能夠有效地防止由發(fā)熱或引燃等引起的著火。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)更小型、安全性高、可靠性優(yōu)良的電池組件。另外，本發(fā)明的電池組件集合體具有將多個上述電池組件通過串聯(lián)和并聯(lián)中的至少一種的方式組合而成的構(gòu)成。通過該構(gòu)成，根據(jù)用途不同，可以實(shí)現(xiàn)具有任意電壓或容量的安全性高的電池組件集合體。


圖1是構(gòu)成本發(fā)明的實(shí)施方式1中的電池組件的電池單元的單電池的縱向剖面圖。圖2A是本發(fā)明的實(shí)施方式1中的電池組件的立體圖。圖2B是圖2A中所示電池組件的2B-2B線的剖面圖。圖2C是本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池組件中所用的吸熱部件的主要部分的剖面圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施方式1中的電池組件的分解立體圖。圖4A是對在本發(fā)明的實(shí)施方式1的電池組件中的1個單電池產(chǎn)生了異常發(fā)熱時的狀態(tài)進(jìn)行說明的剖面圖。圖4B是圖4A的4B部的放大剖面圖。圖5A是對本發(fā)明的實(shí)施方式1的其他電池單元的立體圖。圖5B是圖5A中所示的電池單元的俯視圖。圖6A是本發(fā)明的實(shí)施方式1的其他電池單元中所用的吸熱部件的立體圖。圖6B是使用了圖6A中所示的吸熱部件的電池單元的俯視圖。圖7A是本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池組件的立體圖。圖7B是圖7A中所示電池組件的6B-6B線剖面圖。圖8是圖7A所示電池組件的分解立體圖。圖9A是圖7A所示電池組件中所用的電池單元的立體圖。圖9B是圖9A所示電池單元的俯視圖。圖IOA是對在本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池組件中的1個單電池發(fā)生了異常發(fā)熱時的狀態(tài)進(jìn)行說明的剖面圖。圖IOB是圖IOA的9B部的放大剖面圖。圖IlA是對本發(fā)明的實(shí)施方式2的其他電池單元的立體圖。圖IlB是圖IlA中所示的電池單元的俯視圖。圖12A是本發(fā)明的實(shí)施方式2的又一個其他電池單元的立體圖。
圖12B是圖12A所示電池單元的俯視圖。圖12C是圖12A所示的電池單元中所用的吸熱部件的俯視圖。圖13A是本發(fā)明的實(shí)施方式2的又一個其他電池單元的立體圖。圖13B是圖13A所示電池單元的俯視圖。圖13C是圖13A所示的電池單元中所用的間隔物的立體圖。圖14A是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的電池組件集合體的立體圖。圖14B是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的其他電池組件集合體的立體圖。圖15是本發(fā)明的實(shí)施方式3中的又一個其他電池組件集合體的分解立體圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明，對于同一部分賦予相同的符號。另外，只要基于本說明書中記載的基本的特征，本發(fā)明并不限定于以下記載的內(nèi)容。此外，以下作為單電池，舉例說明鋰離子電池等非水電解質(zhì)二次電池(以下記載為“單電池”)，但本發(fā)明并不局限于此。(實(shí)施方式1)圖1是構(gòu)成本發(fā)明的實(shí)施方式1中的電池組件的電池單元的圓筒形單電池的縱向剖面圖。單電池45具有電極組4。電極組4由正極1、與正極1對置的負(fù)極2介由隔膜3卷繞而形成。在正極1上連接有例如鋁(Al)制的引線8。負(fù)極2與例如銅制的引線9連接。在電極組4的上下安裝有絕緣板10a、10b的狀態(tài)下將電極組4插入殼5中。弓丨線 8的端部被焊接在封口板6上，引線9的端部被焊接在殼5的底部。進(jìn)而，將傳導(dǎo)鋰離子的非水電解質(zhì)(未圖示)注入殼5內(nèi)。即非水電解質(zhì)浸漬在電極組4中，介于正極1和負(fù)極 2之間。殼5的開放端部經(jīng)由墊圈7相對于頂蓋16、PTC元件等電流切斷部件18及封口板 6被斂縫。頂蓋16上設(shè)有排氣孔17，用于將因電極組4的不良情況使得安全閥等通氣機(jī)構(gòu) 19開放時釋放的氣體排出。正極1由集電體Ia和含有正極活性物質(zhì)的正極層Ib構(gòu)成。正極層Ib含有例如 LiCoO2或LiNi02、Li2MnO4、或它們的混合物或復(fù)合化合物等含鋰復(fù)合氧化物作為正極活性物質(zhì)。正極層Ib進(jìn)而含有導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。作為導(dǎo)電劑，可以使用例如天然石墨或人造石墨等石墨類、或乙炔黑、科琴黑、槽炭黑、爐黑、燈黑、熱炭黑等炭黑類。此外，作為粘結(jié)劑，可以使用例如聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯(PP)、芳香族聚酰胺樹脂、聚酰胺、聚酰亞胺等。作為集電體la，可使用Al、碳、導(dǎo)電性樹脂等。作為非水電解質(zhì)，可使用在有機(jī)溶劑中溶解有溶質(zhì)的電解質(zhì)溶液、或?qū)⑦@樣的溶液通過高分子而非流動化的所謂聚合物電解質(zhì)。作為非水電解質(zhì)的溶質(zhì)，可采用LiPF6、 LiBF4、LiClO4、LiAlCl4, LiSbF6, LiSCN、LiCF3S03、LiN(CF3CO2)、LiN(CF3SO2)2 等。作為有機(jī)溶劑，可使用例如碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸亞丁酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等。負(fù)極2由集電體11和含有負(fù)極活性物質(zhì)的負(fù)極層15構(gòu)成。集電體11可采用不銹鋼、鎳、銅、鈦等的金屬箔、碳或?qū)щ娦詷渲谋∧さ取Ｗ鳛樨?fù)極層15中所含的負(fù)極活性物質(zhì)，可使用如石墨等碳材料、或硅(Si)或錫(Sn)這樣的可逆地嵌入及脫嵌鋰離子的理論容量密度超過833mAh/cm3的材料。以下，采用圖2A至圖5B對本實(shí)施方式中的電池組件進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2A是本實(shí)施方式中的電池組件的立體圖，圖2B是圖2A的2B-2B線剖面圖，圖2C是該電池組件中所用的吸熱部件的主要部分剖面圖。圖3是該電池組件的分解立體圖。如圖2A、圖2B和圖3所示，電池組件100具有電池單元40、筐體30、蓋體20和吸熱部件50。電池單元40由具有通氣機(jī)構(gòu)的2個以上的單電池45構(gòu)成。2個單電池45介由連接板28以并聯(lián)的方式電連接?？痼w30由例如聚碳酸酯樹脂等絕緣性樹脂材料形成。 筐體30具有至少一方為開口端的收納部34，電池單元40被收納在收納部34中。具有開口部26的蓋體20嵌合在筐體30上，覆蓋筐體30的開口端。片狀的吸熱部件50被設(shè)置為與電池單元40的側(cè)面接觸。如圖2C所示，吸熱部件50通過例如熔合2組外裝膜58而將吸熱劑60內(nèi)包。吸熱劑60以水等液體為主成分。另外也可以添加凝膠化劑、表面活性劑防凍劑等。聚乙烯基醇等凝膠化劑使吸熱劑60的操作變得容易。表面活性劑為了提高親水性而添加。作為防凍劑，可以使用乙二醇等防凍液。添加這些物質(zhì)是有效的。在這種情況下，吸熱劑60中水等液體的含有率例如為55重量％ 99. 5重量％左右。在使用水作為吸熱劑60的情況下， 優(yōu)選在每個吸熱部件50中內(nèi)包至少2g左右的量的吸熱劑60。各外裝膜58具有金屬膜52、第1樹脂膜54和第2樹脂膜56。金屬膜52由例如 Al層形成。第1樹脂膜54例如為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)制，第2樹脂膜56例如為聚乙烯制。第1樹脂膜54層疊在金屬膜52的一個面上，第2樹脂膜56層疊在金屬膜52的另一個面上。金屬膜52、第1樹脂膜54、第2樹脂膜56的厚度分別例如為20 μ m、12 μ m、 12 μ m左右。通過這樣的外裝膜58，吸熱部件50具有即使在85°C下保存30日、也可以防止吸熱劑60泄漏的高耐透液性，即使從外部加壓(70kgf/片)也不破裂。也就是說，通過吸熱部件50的層疊結(jié)構(gòu)，能夠穩(wěn)定地保持吸熱劑60，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)過長時間而具有高安全性的電池組件。另外，將吸熱劑60內(nèi)包的材料只要滿足耐透液性，也可以以樹脂作為主成分。然后，在將電池單元40連接到連接基板25上后，收納到由筐體30的收納部34與連接基板25形成的接近密閉的空間中，嵌合蓋體20，完成電池組件100。以下，一邊參照附圖一邊對構(gòu)成電池組件100的各構(gòu)成要素進(jìn)行說明。如圖3所示，筐體30在與蓋體20嵌合的一側(cè)具有開口端，具有能夠從該開口端將電池單元40收納的收納部34。在單電池45具有例如外徑為18mm、高為65mm的大小的情況下，筐體30的高度為65mm加上連結(jié)頂蓋16的連接板28的厚度的程度。如圖3所示，對于蓋體20，在外周壁的一部分上設(shè)有開口部26。連接基板25例如由玻璃-環(huán)氧基板等構(gòu)成。連接基板25具有與電池單元40的通氣機(jī)構(gòu)側(cè)的一方的電極(例如正極)連接的連接端子32、與另一方的電極(例如負(fù)極)連接的連接板37、和貫通孔27。連接端子32或連接板37例如由鎳板或鉛線等構(gòu)成。另外， 也可以是不利用連接基板25形成電池單元40與筐體30的外部的電連接、而直接與正極或負(fù)極連接而取出到外部的構(gòu)成。在這種情況下，只要設(shè)置相當(dāng)于連接基板25的貫通孔27 的連通空間就可以。另外，電池單元40中，至少2個以上的單電池45被一體化，設(shè)置與其側(cè)面接觸的吸熱部件50。吸熱部件50優(yōu)選設(shè)置在單電池45的與排氣孔17對置的側(cè)面。進(jìn)而優(yōu)選使吸熱部件50的端部從單電池45的側(cè)面露出至單電池45的排氣孔17的高度。由此，能夠確實(shí)地開封吸熱部件50而使吸熱劑向各單電池45噴出。以下，采用圖4A、圖4B對在電池組件100中當(dāng)1個單電池45發(fā)生了異常發(fā)熱等時的吸熱部件50的作用或效果、以及噴出氣體的排氣進(jìn)行說明。圖4A是對電池組件100中當(dāng)電池單元40的1個單電池45發(fā)生了異常發(fā)熱時的狀態(tài)進(jìn)行說明的剖面圖，圖4B是圖4A 的4B部的放大剖面圖。首先，如圖4B所示，當(dāng)一個單電池45發(fā)生異常發(fā)熱時，通過在單電池45的內(nèi)部產(chǎn)生的氣體使得圖1所示的殼5內(nèi)的壓力上升，通氣機(jī)構(gòu)19開始工作，氣體從頂蓋16的排氣孔17噴出。然后，該氣體從排氣孔17向由連接基板25與筐體30形成的收納部34內(nèi)噴出。 此時，在從單電池45激烈地噴出氣體時，一般容易由于引燃而著火產(chǎn)生火焰。通過該火焰，吸熱部件50的一部分51被開封，從內(nèi)部向收納部34內(nèi)噴出吸熱劑 60，粘附在單電池45上。進(jìn)而，被粘附的吸熱劑60通過發(fā)熱的單電池45或火焰而氣化。由于吸熱劑60在氣化時吸收蒸發(fā)潛熱，因此使單電池45的溫度降低，并且使火焰熄滅，回復(fù)到噴出的氣體的狀態(tài)。具體來說，當(dāng)吸熱劑60包含水作為主成分時，Ig水的蒸發(fā)潛熱約為 560卡，能夠使上述大小的鋰離子電池即單電池45的溫度下降約37°C左右。這樣，如果吸熱劑60含有水作為主成分，則能夠通過水的高蒸發(fā)潛熱有效降低發(fā)生了不良情況的單電池45的溫度。另外，在上述的說明中，以通過火焰使吸熱部件50的一部分51開封為例進(jìn)行了說明，但也不限于此。例如，也可以通過單電池45的異常發(fā)熱，吸熱部件50的內(nèi)部的空氣或吸熱劑60發(fā)生膨脹，通過內(nèi)壓的上升來放出吸熱劑60。這樣，吸熱劑60能夠降低異常發(fā)熱的單電池45的溫度，大幅減少向周圍的單電池 45的傳熱。其結(jié)果是，能夠預(yù)防由電池單元40內(nèi)的傳熱所引起的連鎖性加熱等，能夠?qū)㈦姵亟M件100的不良情況限制在最低限。另外，通過從吸熱部件50放出的吸熱劑60，從單電池45中噴出的高溫的氣體在排氣途中被冷卻到引燃點(diǎn)以下，從電池組件100中排出。其結(jié)果是，可以防止由引燃等引起的火焰的發(fā)生，將從單電池45噴出的氣體以原狀從電池組件 100排出。這樣，通過使用液狀或凝膠狀的流體作為吸熱劑60，能夠以少量來防止發(fā)熱或著火。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)更小型、安全性高、可靠性優(yōu)良的電池組件。另外，由于吸熱部件50是片狀，因此吸熱部件50能夠與構(gòu)成電池單元40的各單電池45以大面積接觸。因此，能夠有效降低由發(fā)生了不良情況的單電池45的發(fā)熱所引起的溫度上升。另外，在本實(shí)施方式中，以片狀的吸熱部件50為例進(jìn)行了說明，但也不限于此。例如也可以如圖5A、圖5B所示使筒狀的吸熱部件70與單電池45的側(cè)面接觸地配置。圖5A、 圖5B是表示本實(shí)施方式的其他電池單元的立體圖和俯視圖。也就是說，也可以將筒狀的吸熱部件70在各單電池45間與各單電池45的側(cè)面接觸地設(shè)置。另外，為了確定吸熱部件70 的配置位置，優(yōu)選在筐體30的側(cè)壁或內(nèi)底面設(shè)置凹部。在該構(gòu)成中，由于不需要以覆蓋電池單元40的外周側(cè)面的方式設(shè)置吸熱部件，因此電池組件100能夠進(jìn)一步小型化。另外，通過將吸熱部件70嵌入筐體30的凹部，能夠提高組裝性和操作性。另外，也不限于筒狀的吸熱部件70，只要是能夠插入單電池45間的間隙的形狀，就可以不限定形狀。進(jìn)而，優(yōu)選以盡可能沿著構(gòu)成電池單元的單電池的側(cè)面的方式形成吸熱部件。對這樣形狀的吸熱部件150，參照圖6A、圖6B進(jìn)行說明。圖6A是本發(fā)明的實(shí)施方式1的其他電池單元中所用的吸熱部件的立體圖，圖6B是使用了圖6A中所示的吸熱部件的電池單元的俯視圖。吸熱部件150具有沿著構(gòu)成電池單元的各單電池45的側(cè)面的多個圓筒面151。于是，由排成一列的多個單電池45構(gòu)成的電池單元140被2片吸熱部件150夾持。吸熱部件 150與圖3所示的吸熱部件50或圖5A所示的吸熱部件70相比，與單電池45的接觸面積大。因此，如果一個單電池45發(fā)熱，則容易受到該熱的影響。因此，可以更確實(shí)地開放吸熱部件150的一部分，內(nèi)部的吸熱劑相對于發(fā)熱的單電池45噴出。吸熱部件150例如可以通過將構(gòu)成圓筒面151和上下面的部分與構(gòu)成背面的部分熱熔合來制作。構(gòu)成圓筒面151和上下面的部分可以通過將PP或聚乙烯樹脂等真空成形來形成。構(gòu)成背面的部分可以由層壓有PP的Al箔來構(gòu)成。然后，將構(gòu)成圓筒面151和上下面的部分以圓筒面151向下的方式放置，向圓筒面151的里面注入液狀的吸熱劑，然后與層壓在Al箔上的PP熱熔合就可以。在該構(gòu)成中，優(yōu)選將構(gòu)成圓筒面151和上下面的部分與構(gòu)成背面的部分僅在外周部分進(jìn)行熱熔合。這樣一來，吸熱部件150的內(nèi)部空間成一體地連通。因此，只要在吸熱部件150中內(nèi)包能夠降低發(fā)生不良情況的一個單電池45的溫度的量的吸熱劑就可以。另外，在圖6B中表示由5個單電池45構(gòu)成電池單元140的例子，但對于構(gòu)成電池單元140的單電池45的數(shù)目沒有限定。另外，以圓筒形的單電池45為例進(jìn)行了說明，但也可以用方形的單電池構(gòu)成電池單元。也就是說，吸熱部件優(yōu)選具有多個沿著構(gòu)成電池單元的各單電池的側(cè)面的形狀的面。(實(shí)施方式2)對于本發(fā)明的實(shí)施方式2的電池組件，利用圖7A 圖IOB進(jìn)行詳細(xì)說明。圖7A 是本實(shí)施方式的電池組件的立體圖，圖7B是圖7A的6B-6B線剖面圖。圖8是該電池組件的分解立體圖。圖9A、圖9B是該電池組件中所用的電池單元的立體圖和俯視圖。圖IOA是對在該電池組件中當(dāng)電池單元的1個單電池發(fā)生了異常發(fā)熱時的狀態(tài)進(jìn)行說明的剖面圖， 圖IOB是圖IOA的9B部的放大剖面圖。如圖7B、圖8所示，在電池組件200的筐體230上通過隔壁232設(shè)置有多個收納部 234，各收納部234中收納有電池單元240。在這點(diǎn)上，電池組件200與實(shí)施方式1的電池組件100不同。另外，在本實(shí)施方式中，以將3個單電池45 —體化而構(gòu)成的電池單元240為例進(jìn)行說明。此外，在本實(shí)施方式中，以介由布線基板225將各電池單元240連接為例進(jìn)行說明，但也可以與實(shí)施方式1 一樣，介由連接基板進(jìn)行連接。如圖7A 圖8所示，電池組件200具有由例如聚碳酸酯樹脂等絕緣性樹脂材料形成的筐體230、以及與其嵌合的蓋體220。在筐體230的內(nèi)部收納有與布線基板225電連接的多個電池單元240。內(nèi)包有吸熱劑的片狀的吸熱部件50與電池單元240的側(cè)面接觸地設(shè)置。此時，各電池單元240被收納在由筐體230的收納部234與布線基板225所形成的空間。如后所述，該空間從形成于布線基板225上的貫通孔236介由形成于蓋體220上的排氣室224通過開口部226與外部的空間連通。
接著，利用圖8對構(gòu)成電池組件200的各構(gòu)成要素進(jìn)行說明?？痼w230在與蓋體 220嵌合的一側(cè)具有開口端?？痼w230具有被隔壁232區(qū)分而得到的多個收納部234。電池單元240從上述開口端被個別地收納到收納部234中。此時，在電池單元240的單電池 45例如為外徑18mm、高度65mm的情況下，隔壁232的高度是65mm加上后述的連接端子227 從布線基板225突出的高度而得到的程度。蓋體220具有外周壁222。外周壁222形成圖7B所示的排氣室224。另外，在外周壁222的一部分上設(shè)置有開口部226。電池單元240如圖9A、圖9B所示，例如由3個單電池45 —體化、在其側(cè)面接觸地設(shè)置有吸熱部件50。另外，優(yōu)選利用間隔物247將各單電池45保持在規(guī)定的位置。如果使用間隔物247，則能夠分離各單電池45、抑制單電池45間的傳熱。從這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，也優(yōu)選使用間隔物247。此外，如圖IOB所示，優(yōu)選在單電池45的與排氣孔17對置的側(cè)面設(shè)置吸熱部件50。進(jìn)而，優(yōu)選使吸熱部件50的端部從單電池45的側(cè)面露出至單電池45的排氣孔17的高度。這樣的效果與實(shí)施方式1相同。布線基板225如圖8所示，例如由玻璃-環(huán)氧基板形成。布線基板225具有連接端子227、連接板228、貫通孔236和未圖示的電源布線(電源線)。連接端子227與構(gòu)成各電池單元240的單電池45的通氣機(jī)構(gòu)側(cè)的一方電極(例如正極)連接。連接板228與另一方電極(例如負(fù)極)連接。電源布線至少將相鄰的連接端子227與連接板228連接。 另外，連接端子227或連接板228例如由鎳板或鉛線等構(gòu)成，例如介由軟釬焊與在布線基板 225上由銅箔等形成的電源布線連接。貫通孔236設(shè)置在與各電池單元240對置的位置上，且是在與連接端子227不同的布線基板225的區(qū)域上。如圖7B所示，連接端子227在布線基板225的厚度方向上突出地設(shè)置，與電池單元240的一方電極例如通過點(diǎn)焊而電連接。由此，由于能夠?qū)⒏麟姵貑卧?40介由布線基板225而連接，因此能夠大幅消減圍繞電源布線或控制布線等所需要的空間。因此不必在形成收納部234的隔壁232上設(shè)置空隙或貫通的孔。因此，能夠在隔壁 232與布線基板225所形成的收納部234中以互相不產(chǎn)生熱影響的方式隔離地收納電池單元240。也就是說，從異常狀態(tài)的電池單元噴出的氣體不能侵入相鄰的電池單元的收納部。 因此，即使氣體被引燃而發(fā)生著火，也能防止火焰的侵入，切實(shí)地阻止其影響。接著，利用圖10A、圖IOB對在電池組件200中構(gòu)成電池單元240的單電池45中的一個發(fā)生異常發(fā)熱等情況下的吸熱部件50的作用和效果進(jìn)行說明。如圖IOB所示，當(dāng)一個單電池45發(fā)生異常發(fā)熱時，如實(shí)施方式1中所說明的那樣， 從頂蓋16的排氣孔17噴出氣體。該氣體向由布線基板225與筐體230的隔壁232形成的收納部234內(nèi)噴出。此時，與單電池45接觸地設(shè)置的吸熱部件50中的空氣或吸熱劑60也同時被加熱，由于內(nèi)壓的上升使吸熱部件50發(fā)生膨脹。然后，如果內(nèi)壓高到將吸熱部件50密封的接著力以上，則吸熱部件50的一部分51 被開封，吸熱劑60從內(nèi)部向筐體230的收納部234內(nèi)噴出并浮游，粘附在單電池45上。進(jìn)而，粘附的吸熱劑60通過發(fā)熱的單電池45而氣化。此時，吸熱劑60氣化時，能夠通過蒸發(fā)潛熱使發(fā)生了不良情況的單電池45的溫度降低，而且使從單電池45中噴出的氣體的溫度也降低。另外，上述說明中以通過由加熱造成的內(nèi)壓上升使吸熱部件50的一部分開封為例進(jìn)行了說明，但也不限于此。如前所述，當(dāng)利用以樹脂材料為主體的外裝膜來構(gòu)成吸熱部件50時，在單電池45中的任一個發(fā)熱的情況下，因該熱而軟化的部分通過吸熱部件50的內(nèi)壓而膨脹并破裂?；蛘呤侨刍屏?。另外，即使如圖2C所示由Al箔形成金屬膜52，單電池45如果被加熱到700 800°C，則通過同樣的機(jī)理使吸熱部件50破裂。這是因?yàn)锳l 的熔點(diǎn)為660°C左右。這樣，吸熱部件50的外裝膜58優(yōu)選以通過單電池45的發(fā)熱而熔化、或強(qiáng)度下降并通過內(nèi)壓上升而發(fā)生破裂的程度的強(qiáng)度來構(gòu)成。由此，外裝膜58在溫度上升最大的部位發(fā)生破裂，相對于應(yīng)該降低溫度的單電池直接噴出吸熱劑60。另外，這樣的構(gòu)成在實(shí)施方式 1中也適用。另外，在像這樣構(gòu)成吸熱部件50的情況下，即使在單電池45上沒有通氣機(jī)構(gòu)也可以噴出吸熱劑60。當(dāng)然，如果在單電池45上具有通氣機(jī)構(gòu)，則如實(shí)施方式1 一樣，例如有時會引燃噴出的氣體而發(fā)生著火，通過產(chǎn)生的火焰使吸熱部件50開封。從單電池45單獨(dú)的安全性的觀點(diǎn)出發(fā)，也優(yōu)選單電池45具有通氣機(jī)構(gòu)。這樣，吸熱劑60使異常發(fā)熱的單電池45的溫度下降，大幅降低向周圍的單電池45 的傳熱。其結(jié)果是，能夠預(yù)防由電池單元240內(nèi)的傳熱所引起的連鎖性發(fā)熱，將電池組件 200的不良情況限制在最小限。此外，在電池組件200中，收納部234內(nèi)的氧量有限，進(jìn)而是接近密閉狀態(tài)的空間， 因此不能從外部供給氧，將噴出的氣體引燃的可能性極低。但是，噴出的氣體如圖IOA所示，經(jīng)由蓋體220的排氣室224從開口部226被排出，有與外部的空氣中的氧反應(yīng)而產(chǎn)生火焰的危險。在本實(shí)施方式中，在噴出氣體的排氣中，從吸熱部件50放出的吸熱劑60使氣體的
溫度下降到氣體的引燃點(diǎn)以下。其結(jié)果是，收納有發(fā)生了不良情況的單電池45的收納部
234內(nèi)的氣體、或排放到外部的氣體不發(fā)生由引燃造成的爆發(fā)性的膨脹，而以氣體的狀態(tài)被
排放。因此，能夠有效地防止從開口部226排出的氣體的著火，切實(shí)防止電池組件200的破 m農(nóng)。此外，筐體230的隔壁232能夠防止異常發(fā)熱的電池單元240的熱向相鄰的周圍的電池單元240傳遞。其結(jié)果是，大幅抑制了從收納有異常發(fā)熱的電池單元240的收納部 234向收納在其他收納部234中的電池單元240的傳熱所造成的影響。另外，在以上的說明中，作為布線基板225，以玻璃-環(huán)氧基板為例進(jìn)行了說明，但不限于此。例如也可以由柔性基板和與柔性基板貼合的增強(qiáng)部件來構(gòu)成布線基板225，該柔性基板具有由銅箔等形成的電源布線(未圖示)或控制布線(未圖示)被聚酰胺樹脂或PET等夾持而成的結(jié)構(gòu)。此時，考慮到點(diǎn)焊等，與電池單元240的一方電極連接的連接端子227優(yōu)選以例如露出鎳板等的狀態(tài)來形成。此外，作為增強(qiáng)部件，例如可以使用聚苯硫醚 (PPS)樹脂、聚碳酸酯(PC)樹脂、聚醚醚酮(PEEK)樹脂、酚醛樹脂、優(yōu)尼萊特(Unilate)、玻璃環(huán)氧樹脂、陶瓷等。另外，在這些樹脂中，也可以含有碳纖維或玻璃纖維等填料。此外，作為布線基板 225，也可以通過將匯流條等在與增強(qiáng)部件相同的材料之間嵌入成形而構(gòu)成。由此，能夠提高布線基板225的機(jī)械強(qiáng)度，提高布線基板225對噴出的氣體的壓力的耐變形性或耐熱性， 可進(jìn)一步提高可靠性和安全性。
此外，在本實(shí)施方式中，以片狀的吸熱部件50為例進(jìn)行了說明，但也不限于此。也可以與實(shí)施方式1同樣，如圖11A、圖IlB所示將筒狀的吸熱部件70接觸地配置在單電池 45的側(cè)面。圖11A、圖IlB是本實(shí)施方式的其他電池單元的立體圖和俯視圖。在該構(gòu)成中， 在電池單元240的各單電池45之間與各單電池45的側(cè)面接觸地設(shè)置筒狀的吸熱部件70。 此時，為了確定吸熱部件70的配置位置，優(yōu)選在筐體230上設(shè)置凹部(未圖示)。在該構(gòu)成中，由于不需要以覆蓋電池單元240的外周側(cè)面的方式設(shè)置吸熱部件， 因此電池組件200能夠進(jìn)一步小型化。此外，通過將吸熱部件70嵌入筐體230的凹部，能夠提高組裝性和操作性。其次，對本實(shí)施方式中的電池單元中所用的吸熱部件的又一其他例利用圖12A 圖13C進(jìn)行說明。圖12A、圖12B是本實(shí)施方式的又一其他電池單元的立體圖和俯視圖。此外，圖12C是該電池單元中所用的吸熱部件的的俯視圖。圖13A、圖13B是表示本實(shí)施方式中的又一其他電池單元的例子的立體圖和俯視圖。圖13C是該電池單元中所用的間隔物的立體圖。在圖12A 圖12C所示的構(gòu)成中，吸熱部件280以對應(yīng)于電池單元240的外周形狀而密合的方式構(gòu)成。例如也可以將3個吸熱部件一體化來構(gòu)成吸熱部件280。由此，可以大幅提高操作性和組裝性。在這種情況下，優(yōu)選用具有伸縮性的例如彈性橡膠等部件285 將各吸熱部件一體化。由此，能夠保持各單電池45與吸熱部件280的切實(shí)的接觸狀態(tài)。在圖13A 圖13C所示的構(gòu)成中，在間隔物290的內(nèi)部內(nèi)包吸熱劑而兼作吸熱部件。間隔物290可以通過例如通過吹塑成型等形成中空狀后注入例如水等吸熱劑、通過熱熔合等密封該注入口而形成。由此，能夠?qū)?gòu)成電池單元240的單電池45定位地配置在規(guī)定的位置和規(guī)定的間隔。此外，一個間隔物290能夠與電池單元240的所有單電池45接觸地配置。因此，即使電池單元240的哪一個單電池45發(fā)生了不良情況，間隔物290也可以對應(yīng)。因此，在間隔物290中只要內(nèi)包能夠使發(fā)生了不良情況的一個單電池45的溫度降低的量的吸熱劑就可以，因此與圖9A等的構(gòu)成相比，能夠大幅減少吸熱劑的總量。由此，能夠?qū)㈦姵亟M件200進(jìn)一步小型化。(實(shí)施方式3)以下，對本發(fā)明的實(shí)施方式3中的電池組件集合體利用圖14A、圖14B進(jìn)行詳細(xì)說明。圖14A、圖14B是本實(shí)施方式中的電池組件集合體的立體圖。圖14A中所示的電池組件集合體300是將4個實(shí)施方式2的電池組件200并列配置、并通過連接部件350連接而構(gòu)成的。此外，圖14B中所示的電池組件集合體400是將2 個電池組件200并列、且將該并列體縱向重疊2段且用連接部件450連接而構(gòu)成的。也就是說，通過將多個電池組件200并聯(lián)連接或串聯(lián)連接、或串聯(lián)連接與并聯(lián)連接組合地介由連接部件350、450連接，從而構(gòu)成了電池組件集合體300、400。這樣，通過將通用性高的電池組件200根據(jù)用途且考慮配置空間地任意組合，能夠容易實(shí)現(xiàn)具有必要的電壓和電容量的電池組件集合體。其次，關(guān)于本實(shí)施方式的其他電池組件集合體，利用圖15進(jìn)行說明。圖15是本實(shí)施方式的其他電池組件集合體的分解立體圖。電池組件集合體500中，在將多個電池單元 540以2維配置而一體地收納這一點(diǎn)上，與實(shí)施方式1、2不同。
電池組件集合體500具有筐體530、多個電池單元540、多個布線基板525、E⑶(電控制單元，Electric Control Unit) 560和蓋體520?？痼w530具有通過隔壁532以2維配置區(qū)分的收納部534。各電池單元540被收納在各自的收納部534中。各布線基板525將電池單元540間以一維連接。布線基板525對電池的溫度或電壓進(jìn)行檢測并控制，并且能夠?qū)ν獠吭O(shè)備發(fā)送接收信息等。此外，布線基板525在與各電池單元540中的單電池的通氣機(jī)構(gòu)部對置的位置上設(shè)置有貫通孔526。E⑶560將布線基板 525并聯(lián)連接或串聯(lián)連接、或串并聯(lián)連接。蓋體520與筐體530嵌合，使電池單元540與布線基板525處于接近密封的狀態(tài)。 蓋體520上設(shè)置有排氣室(未圖示)，并且例如與各布線基板525對應(yīng)地設(shè)置有用于排出噴出氣體的開口部(未圖示)。如上所述，通過將筐體530 —體化，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步小型化了的電池組件集合體500。另外，在各實(shí)施方式中，對檢測并控制電池組件的充放電、溫度或電壓的控制電路沒有特別說明或圖示，但控制電路也可以設(shè)置在電池組件的外部或內(nèi)部。此外，在各實(shí)施方式中，作為電池單元，以圓筒型的單電池為例進(jìn)行了說明，但也不限于此。例如也可以是方形的單電池。進(jìn)而，也可以是正極端子和負(fù)極端子以及通氣機(jī)構(gòu)設(shè)于同一側(cè)的單電池。由此，各電池單元與布線基板的組裝性和操作性大幅提高。此外，各實(shí)施方式中可以相互使用其構(gòu)成。產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明作為汽車、自行車或電動工具等中所用的要求高可靠性和安全性的電池組件或電池組件集合體是有用的。符號說明1正極Ia集電體Ib正極層2負(fù)極3隔膜4電極組5殼6封口板7墊圈8引線9引線10a, IOb絕緣板
11集電體15負(fù)極層16頂蓋17排氣孔18電流切斷部件19通氣機(jī)構(gòu)
20，220，520 蓋體25連接基板26，226 開口部27，236，526 貫通孔28連接板30，230，530 筐體32. 227連接端子34，234，534 收納部37，228 連接板40，140，240，540 電池單元45單電池50，70，150，280 吸熱部件51 一部分52金屬膜54第1樹脂膜56第2樹脂膜58外裝膜60吸熱劑100,200 電池組件151圓筒面222外周壁224排氣室225,525 布線基板232,532 隔壁247，290 間隔物285 部件300，400，500電池組件集合體350,450 連接部件560 ECU
權(quán)利要求
1.一種電池組件，其具備電池單元，其由2個以上的單電池構(gòu)成，筐體，其具有至少一方為開口端的收納部，在所述收納部中收納所述電池單元， 蓋體，其具有開口部，且覆蓋所述筐體的所述開口端，吸熱部件，其具有由液體或凝膠狀的流體形成的吸熱劑、和內(nèi)包所述吸熱劑的外裝膜， 并且被設(shè)置為與所述電池單元的側(cè)面接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組件，其中， 所述電池單元為多個電池單元中的一個， 所述筐體具有形成多個所述收納部的隔壁，所述多個電池單元分別被收納在各所述多個收納部中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組件，其進(jìn)一步具備配置在所述筐體與所述蓋體之間、 并覆蓋所述筐體的所述開口端的布線基板，所述單電池各自具有通氣機(jī)構(gòu)，所述布線基板設(shè)置在構(gòu)成所述電池單元的所述單電池的所述通氣機(jī)構(gòu)側(cè)，具有與所述電池單元連接的連接端子，在與所述連接端子不同的區(qū)域且與所述電池單元對置的位置上形成有貫通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組件，其中，所述吸熱劑含有水作為主成分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組件，其中，所述吸熱部件的所述外裝膜具有由金屬膜、 形成在所述金屬膜的兩面上的樹脂層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組件，其中，所述吸熱部件是片狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組件，其中，所述吸熱部件是筒狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組件，其進(jìn)一步具備介于所述電池單元的所述單電池間的間隔物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組件，其中，所述吸熱部件兼作介于所述電池單元的所述單電池間的間隔物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組件，其中，所述吸熱部件具有多個面，所述面具有沿構(gòu)成所述電池單元的所述單電池的各自的側(cè)面的形狀。
11.一種電池組件集合體，其具備 多個電池組件、和通過串聯(lián)及并聯(lián)中的至少一種方式將所述多個電池組件組合而連接的連接部件， 所述多個電池組件各自具備 電池單元，其由2個以上的單電池構(gòu)成，筐體，其具有至少一方為開口端的收納部，在所述收納部中收納所述電池單元， 蓋體，其具有開口部，且覆蓋所述筐體的所述開口端，吸熱部件，其具有由液體或凝膠狀的流體形成的吸熱劑、和內(nèi)包所述吸熱劑的外裝膜， 并且被設(shè)置為與所述電池單元的側(cè)面接觸。
全文摘要
本發(fā)明的電池組件具備電池單元、筐體、蓋體和吸熱部件。電池單元由2個以上的單電池構(gòu)成?？痼w具有至少一方為開口端的收納部，在收納部中收納電池單元。蓋體具有開口部，且覆蓋筐體的開口端。吸熱部件被設(shè)置為與所述電池單元的側(cè)面接觸，且內(nèi)包有由液體或凝膠狀的流體形成的吸熱劑。
文檔編號H01M10/50GK102301503SQ20108000624
公開日2011年12月28日 申請日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者中島琢也, 安井俊介 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社