專利名稱：電池模組及電池包的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備有多個(gè)單電池的電池模組(module)、及將電池模組多個(gè)配列而構(gòu)成的電池包 。
背景技術(shù)：
將多個(gè)電池收容于殼中而能夠輸出規(guī)定的電壓及容量的電池包被廣泛用作各種設(shè)備、車輛等的電源。其中，開始采用如下這樣的技術(shù)將使通用的電池并聯(lián)、串聯(lián)連接而輸出規(guī)定的電壓及容量的組電池模組化，并對該電池模組進(jìn)行各種組合，從而使其能夠?qū)?yīng)多種多樣的用途。該模組化技術(shù)由于通過使收容于電池模組中的電池高性能化而能夠?qū)崿F(xiàn)電池模組本身小型化、輕量化，因此有以下各種優(yōu)點(diǎn)提高組裝電池包時(shí)的作業(yè)性，并且提聞向車輛等被限制的空間搭載時(shí)的自由度等。但是，在將多個(gè)電池收容于殼內(nèi)時(shí)，從安全性的觀點(diǎn)出發(fā)，需要防止電池間短路或來源于外部的振動的影響。與此相對，已知有如下的技術(shù)將電池的正極側(cè)及負(fù)極側(cè)分別嵌入到形成在支撐體上的孔中，從而防止電池間短路或來源于外部的振動的影響(例如參照專利文獻(xiàn)I)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開平11-111248號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題在為了提高電池模組的能量密度而將多個(gè)電池高密度地收容于殼中的情況下，在從外部向殼施加沖擊時(shí)，對電池的沖擊的影響變大。另外，在配列多個(gè)電池模組構(gòu)成電池包時(shí)，有時(shí)從所有方向?qū)﹄姵啬＝M施加沖擊。本發(fā)明是鑒于所述問題而進(jìn)行的，其主要目的在于，提供即使從所有方向施加沖擊也能夠緩和對電池的沖擊的電池模組。用于解決問題的手段為了解決上述問題，本發(fā)明采用如下的構(gòu)成在將多個(gè)電池(以下將用于電池模組的電池稱為“單電池”)收容于支架(holder)中而成的電池模組中，在一個(gè)電極的集電板與單電池之間，配設(shè)由彈性部件構(gòu)成的間隔物(spacer)，并且從間隔物的規(guī)定部位向單電池的另一個(gè)電極端子側(cè)延伸出的延伸部與另一個(gè)電極的集電板抵接。根據(jù)這樣的構(gòu)成，從單電池的一個(gè)電極方向施加的沖擊、及從單電池的側(cè)面方向施加的沖擊被間隔物、及延伸部的彈性應(yīng)變緩和，并且從單電池的另一個(gè)電極方向施加的沖擊能夠通過由于與另一個(gè)電極的集電板抵接的延伸部的彈性應(yīng)變引起的沖擊吸收分別緩和對單電池施加的沖擊。由此，即使從所有方向施加沖擊也可以實(shí)現(xiàn)能夠緩和對單電池的沖擊并且安全性高的電池模組。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)即使在所有方向施加沖擊也能夠緩和對單電池的沖擊并且安全性高的電池模組。


圖I是示意地表示用于本發(fā)明的電池模組的單電池的構(gòu)成的剖面圖。圖2是示意地表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的電池模組的構(gòu)成的剖面圖。圖3(a) (e)是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的電池模組的內(nèi)部構(gòu)成的立體分解圖，(f)是組裝狀態(tài)的電池模組的立體圖。
圖4是表示說明本發(fā)明的效果的電池模組的構(gòu)成的剖面圖。圖5是表示說明本發(fā)明的效果的電池模組的構(gòu)成的剖面圖。圖6(a) (d)是例示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的間隔物的構(gòu)成的立體圖。圖7是表示間隔物的延伸部端部與負(fù)極集電板的抵接方法的一個(gè)例子的局部剖面圖。圖8(a)、(b)是示意地表示本發(fā)明所涉及的將電池模組多個(gè)配列而構(gòu)成的電池包的構(gòu)成的剖面圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。而且，本發(fā)明不限于以下的實(shí)施方式。另外，在不脫離發(fā)揮本發(fā)明的效果的范圍的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行適當(dāng)變更。進(jìn)而，還可以與其他實(shí)施方式組合。圖I是示意地表示用于本發(fā)明的電池模組的單電池10的構(gòu)成的剖面圖。而且，本發(fā)明中的單電池10的種類沒有特別限定，例如可以使用鋰離子電池、鎳氫電池等二次電池。另外，不限于圓筒形電池，還可以是方形電池。如圖I所示，在單電池10中，電池殼7的開口部經(jīng)由墊圈9被封口板8密封。隔著隔膜3卷繞正極板I和負(fù)極板2而構(gòu)成的電極組4與非水電解質(zhì)一起收容于電池殼7內(nèi)。正極板I經(jīng)由正極引線5與兼作正極端子的封口板8連接。另外，負(fù)極板2經(jīng)由負(fù)極引線6與兼作負(fù)極端子的電池殼7的底部連接。而且，在封口板8中，形成有開放部8a，在單電池10中產(chǎn)生異常氣體時(shí)，異常氣體從開放部8a向電池殼7外排出。圖2是示意地表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的電池模組100的構(gòu)成的剖面圖。另夕卜，圖3(a) (e)是表示電池模組100的內(nèi)部構(gòu)成的立體分解圖，圖3 (f)是組裝狀態(tài)的電池模組100的立體圖。如圖2所示，在電池模組100中，將多個(gè)單電池10的極性朝同一方向?qū)R地配列并收容于殼60中。多個(gè)單電池10收容于如圖2(d)所示那樣的支架20中，各單電池10收容于形成在支架20上的收容部中。這里，支架20優(yōu)選由具有導(dǎo)熱性的材料例如鋁等構(gòu)成。由此，能夠使在單電池10中產(chǎn)生的熱迅速地向支架20側(cè)散熱，因此能夠有效地抑制單電池10的溫度上升。另外，在單電池10中，優(yōu)選其外周面與支架20的收容部21的內(nèi)周面抵接并收容于收容部21中。由此，能夠使在單電池10中產(chǎn)生的熱更迅速地向支架20側(cè)散熱。
在多個(gè)單電池10的正極端子11側(cè)，配設(shè)與正極端子11電連接的正極集電板30，并且在負(fù)極端子12側(cè)，配設(shè)與負(fù)極端子12電連接的負(fù)極集電板40。而且，在如本實(shí)施方式那樣將多個(gè)單電池10的極性朝同一方向?qū)R地配列時(shí)，如圖3(a)所示，用由導(dǎo)電性的平板構(gòu)成的正極匯流條來構(gòu)成正極集電板30，從而能夠容易地進(jìn)行并聯(lián)連接。同樣地，如圖
3(e)所示，用由導(dǎo)電性的平板構(gòu)成的負(fù)極匯流條來構(gòu)成負(fù)極集電板40，從而能夠容易地進(jìn)行并聯(lián)連接。而且，在本發(fā)明中，單電池10間的電連接關(guān)系沒有特別限制，也可以串聯(lián)電連接。另外，正極集電板30及負(fù)極集電板40還可以例如通過形成有將單電池10間電連接的配線圖案的電路基板來構(gòu)成。另外，如圖3(a)所示，在正極集電板30上設(shè)置插入各單電池10的正極端子11的貫通孔，從而能夠使從單電池10排出的異常氣體如圖2所示經(jīng)由被殼60與正極集電板30隔離出的排氣室70從設(shè)置在殼60上的排出口 61向殼60外排出。本發(fā)明中的電池模組100的特征在于，如圖2及圖3(b)所示，在正極集電板30與 單電池10之間，配設(shè)由彈性部件構(gòu)成的平板狀的間隔物50，并且在間隔物50上，進(jìn)一步設(shè)置由其端部向單電池10的負(fù)極端子12側(cè)延伸而成的平板狀的延伸部51，延伸部51的負(fù)極端子12側(cè)端部與負(fù)極集電板40的端部抵接。以下，參照圖4及圖5對通過這樣的構(gòu)成得到的效果進(jìn)行說明。這里，圖4及圖5是表示本實(shí)施方式中的電池模組100的構(gòu)成的剖面圖，與圖2所示的電池模組100的構(gòu)成相同。如圖4所示，從單電池10的負(fù)極端子12側(cè)對電池模組100施加如圖中箭頭所示那樣的沖擊F時(shí)，該沖擊F經(jīng)由殼60的底部施加到負(fù)極集電板40上。此時(shí)，沖擊F分散而成的力經(jīng)由負(fù)極集電板40施加到各單電池10上。然而，負(fù)極集電板40由于在其端部與間隔物50的延伸部51的端部51a抵接，因此沖擊F的大部分被由彈性部件構(gòu)成的間隔物50的延伸部51的彈性應(yīng)變吸收。因此，分散施加到各單電池10的力被緩和。另外，多個(gè)單電池10的負(fù)極端子12經(jīng)由引線或者保險(xiǎn)絲(未圖示)與負(fù)極集電體40連接，但即使從負(fù)極端子12側(cè)施加沖擊F，由于該沖擊F被間隔物50的延伸部51吸收，因此也能夠防止引線或者保險(xiǎn)絲的變形或斷線。接著，如圖5所示，從單電池10的正極端子11側(cè)對電池模組100施加如圖中箭頭所示那樣的沖擊F1時(shí)，該沖擊F1經(jīng)由殼60的頂部施加到正極集電板30上。然而，由于在正極集電板30與單電池10之間配設(shè)有由彈性部件構(gòu)成的平板狀的間隔物50，因此沖擊F1的大部分被間隔物50的彈性應(yīng)變緩和。因此，對各單電池10僅施加沖擊F1被大幅緩和后的力。另外，如圖5所示，從單電池10的側(cè)面?zhèn)葘﹄姵啬＝M100施加如圖中箭頭所示那樣的沖擊F2時(shí)，該沖擊F2經(jīng)由殼60的側(cè)面施加到間隔物50的延伸部51上。因此，沖擊F2的大部分被間隔物50的延伸部51的彈性應(yīng)變緩和，所以對各單電池10僅施加沖擊F2被大幅緩和后的力。這樣，本發(fā)明中的電池模組100設(shè)為如下構(gòu)成如圖2及圖3所示，在正極集電板30與單電池10之間，配設(shè)由彈性部件構(gòu)成的間隔物50，并且從其端部向單電池10的負(fù)極端子12側(cè)延伸而成的延伸部51的端部與負(fù)極集電板40抵接，從而即使從所有方向施加沖擊，也能夠緩和對單電池的沖擊。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)安全性高的電池模組。
這里，“抵接”是指即使從外部施加沖擊也能夠以維持相互位置關(guān)系的程度固定延伸部51的端部與負(fù)極集電板的狀態(tài)，包括例如互相用螺栓等連接、或者用粘結(jié)劑固定的狀態(tài)。本發(fā)明中的間隔物50只要是彈性部件，則對其材料沒有特別限制，用于間隔物50的材料的彈性特性(例如彈性模量等)可以在可發(fā)揮緩和從外部施加的沖擊的效果的范圍內(nèi)適當(dāng)決定。間隔物50優(yōu)選由樹脂構(gòu)成，例如可以使用聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯醚、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚對苯二甲酸丁二醇酯、硅酮等。另外，本發(fā)明中的間隔物50 (也包含延伸部51)只要是具有規(guī)定的寬度的平板狀，則其形狀沒有特別的限制。例如，將間隔物50的寬度設(shè)為與正極集電板30及負(fù)極集電板40的寬度大致相同，從而能夠進(jìn)一步提高從外部施加的沖擊的緩和效果。另外，如圖3(b)所示，在間隔物50上與正極集電板30同樣地設(shè)置插入各單電池10的正極端子11的貫通孔52，從而能夠使從單電池10排出的異常氣體經(jīng)由排氣室70從排出口 61向殼60外排出。圖6(a) (d)是例示本實(shí)施方式中的間隔物50的構(gòu)成的立體圖。圖6 (a)所示的間隔物50與圖3 (b)所示的構(gòu)成相同，間隔物50具有從其兩端部向單電池10的負(fù)極端子12側(cè)延伸而成的互相平行的一對延伸部51、51。并且，一對延伸部
51、51的負(fù)極端子12側(cè)的各端部51a、51a與負(fù)極集電板40的兩端部分別抵接。圖6(b)所示的間隔物50是僅從其一端部延伸有延伸部51而成的。即使此時(shí)，由于即使從單電池10的負(fù)極端子12側(cè)施加如圖4的箭頭所示那樣的沖擊F，延伸部51的負(fù)極端子12側(cè)的端部51a也與負(fù)極集電板40的端部抵接，因此也不會喪失由延伸部51的彈性應(yīng)變引起的對沖擊F的吸收效果。圖6(c)所示的間隔物50具有從間隔物50的寬度方向的兩端部向單電池10的負(fù)極端子12側(cè)延伸而成的互相平行的一對延伸部51、51。此時(shí),一對延伸部51、51的負(fù)極端子12側(cè)的端部沿負(fù)極集電板40的長度方向與負(fù)極集電板40抵接。在圖6(d)所示的間隔物50中，圖6(a)所示的一對延伸部51,51不從間隔物50的兩端部而從其內(nèi)側(cè)的部位向單電池10的負(fù)極端子12側(cè)延伸。即，只要一對延伸部51、51不與最外側(cè)的單電池10接觸，則可以從間隔物50的任意部位向電池10的負(fù)極端子12側(cè)延伸。圖7是表示間隔物50的延伸部51的負(fù)極端子12側(cè)端部51a與負(fù)極集電板40的抵接方法的一個(gè)例子的局部剖面圖。如圖7所示，在延伸部51的端部51a與負(fù)極集電板40上形成螺絲孔(或者螺栓孔)，通過螺絲80a能夠連接延伸部51的端部51a與負(fù)極集電板40。而且，如果在間隔物50的端部51b與正極集電板30上也形成螺絲孔(或者螺栓孔)，則通過螺絲80b也能夠連接間隔物50的端部與正極集電板30。另外，螺栓孔還可以用鉚螺母等其他的部件構(gòu)成。圖8(a)、(b)是示意地表示將本發(fā)明所涉及的電池模組100多個(gè)配列而構(gòu)成的電池包200的構(gòu)成的剖面圖。而且，為了便于說明，電池模組100中僅表示出間隔物50及其延伸部51。而且，間隔物50使用圖6(b)所示的構(gòu)成。在圖8(a)所示的電池包200中，配置在下段的電池模組100中，單電池10的正極端子11朝向上方的位置，使間隔物50的延伸部51朝同一方向?qū)R地配列。另外，配置在上段的電池模組100中，單電池10的正極端子11朝向下方的位置，使間隔物50的延伸部51朝同一方向?qū)R地配列。并且，配列在上下段的電池模組100收容于包殼110中。即使從上面、下面、及側(cè)面對這樣的電池包200施加如圖8(a)的箭頭所示那樣的沖擊F，也能夠如上述那樣通過配設(shè)在電池模組100內(nèi)的間隔物50及其延伸部51緩和對單 電池10施加的沖擊。由此，由于電池包200即使配置在任意方向也能夠緩和對構(gòu)成電池模組100的單電池10的沖擊，因此能夠?qū)崿F(xiàn)安全性高的電池包200。圖8 (b)所示的電池包200是將圖8 (a)所示的電池包200中的上下段的電池模組100上下相反地重疊而成的。此時(shí)，同樣地即使從上面、下面、及側(cè)面施加如圖8(b)的箭頭所示那樣的沖擊F，也能夠如上述那樣通過配設(shè)在電池模組100內(nèi)的間隔物50及其延伸部51緩和對單電池10施加的沖擊。以上，通過優(yōu)選的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但這些記載并不是限定事項(xiàng)，當(dāng)然可以進(jìn)行各種改變。例如，在上述的實(shí)施方式中，設(shè)為在正極集電板30與單電池10之間配設(shè)由彈性部件構(gòu)成的平板狀的間隔物50，間隔物50進(jìn)一步具有向單電池10的負(fù)極端子12側(cè)延伸而成的平板狀的延伸部51，延伸部51的負(fù)極端子側(cè)端部51a與負(fù)極集電板40抵接，但也可以設(shè)為在負(fù)極集電板40與單電池10之間配設(shè)由彈性部件構(gòu)成的平板狀的間隔物50，間隔物50進(jìn)一步具有向單電池10的正極端子11側(cè)延伸而成的平板狀的延伸部，延伸部的正極端子側(cè)端部與正極集電板30抵接。即，本發(fā)明中的電池模組形成以下的構(gòu)成在多個(gè)單電池的第I電極的端子側(cè)，具備與該第I電極的端子電連接的第I電極的集電板，在多個(gè)單電池的第2電極的端子側(cè)，具備與該第2電極的端子電連接的第2電極的集電板，在第I電極的集電板與所述單電池之間，配設(shè)由彈性部件構(gòu)成的間隔物，間隔物具有向單電池的第2電極的端子側(cè)延伸而成的延伸部，延伸部的第2電極的端子側(cè)端部與第2電極的集電板抵接。另外，在上述實(shí)施方式中，間隔物50具有從其兩端部向單電池10的負(fù)極端子12側(cè)延伸而成的互相平行的一對延伸部51，一對延伸部51的負(fù)極端子側(cè)的各端部51a與負(fù)極集電板40分別抵接，但也可以設(shè)為間隔物50具有從其兩端部向單電池10的正極端子11側(cè)延伸而成的互相平行的一對延伸部，一對延伸部的正極端子側(cè)的各端部與正極集電板30分別抵接。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明作為汽車、電動自行車或者電動游樂場設(shè)備等的驅(qū)動用電源是有用的。符號說明I正極板2負(fù)極板3 隔膜4電極組5正極引線6負(fù)極引線7電池殼8 封口板
8a開放部9 墊圈10單電池11正極端子12負(fù)極端子20 支架21收容部
30正極集電板40負(fù)極集電板50間隔物51延伸部51a延伸部的端部60 殼61 排出口70排氣室80a、80b 螺絲100電池模組110 包殼200電池包
權(quán)利要求
1.ー種電池模組，其是將多個(gè)單電池配列而構(gòu)成的，其具備 具有收容所述多個(gè)單電池的收容部的支架、 在所述多個(gè)單電池的第I電極的端子側(cè)與該第I電極的端子電連接的第I電極的集電板、 在所述多個(gè)單電池的第2電極的端子側(cè)與該第2電極的端子電連接的第2電極的集電板， 在所述第I電極的集電板與所述單電池之間，配設(shè)由彈性部件構(gòu)成的間隔物， 所述間隔物進(jìn)ー步具有向所述單電池的第2電極的端子側(cè)延伸而成的延伸部， 所述延伸部的所述第2電極的端子側(cè)端部與所述第2電極的集電板抵接。
2.如權(quán)利要求I所述的電池模組，其中，所述間隔物具有使從所述多個(gè)單電池排出的異常氣體排出的貫通孔。
3.如權(quán)利要求2所述的電池模組，其中，所述第I電極的集電板及所述間隔物將排出所述異常氣體的排氣室與所述收容部隔離。
4.如權(quán)利要求I至3中任ー項(xiàng)所述的電池模組，其中，所述單電池的第2電極的端子經(jīng)由引線或者保險(xiǎn)絲與所述第2電極的集電板連接。
5.如權(quán)利要求I至3中任ー項(xiàng)所述的電池模組，其中，所述第I電極為正極，所述第2電極為負(fù)極。
6.如權(quán)利要求I至3中任ー項(xiàng)所述的電池模組，其中，所述間隔物具有向所述單電池的第2電極的端子側(cè)延伸而成的互相平行的ー對延伸部， 所述ー對延伸部的所述第2電極的端子側(cè)的各端部與所述第2電極的集電板分別抵接。
7.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的電池模組，其中，所述延伸部從所述間隔物的端部向所述單電池的第2電極的端子側(cè)延伸。
8.如權(quán)利要求I至7中任ー項(xiàng)所述的電池模組，其中，所述多個(gè)單電池的極性朝同一方向?qū)R地配列， 所述第I電極的集電板與所述多個(gè)單電池的第I電極的端子并聯(lián)電連接， 所述第2電極的集電板與所述多個(gè)單電池的第2電極的端子并聯(lián)電連接。
9.如權(quán)利要求I至8中任ー項(xiàng)所述的電池模組，其中，所述單電池的外周面與所述支架的收容部的內(nèi)周面抵接并收容于該收容部中。
10.如權(quán)利要求I至9中任ー項(xiàng)所述的電池模組，其中，所述間隔物由樹脂構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求10所述的電池模組，其中，所述間隔物由選自由聚苯こ烯、聚丙烯、聚苯醚、四氟こ烯-全氟烷基こ烯基醚共聚物、聚碳酸酷、聚苯硫醚、聚對苯ニ甲酸丁ニ醇酷、及硅酮組成的組中的至少ー種材料構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求I至11中任ー項(xiàng)所述的電池模組，其中，所述支架由導(dǎo)熱性材料構(gòu)成。
13.如權(quán)利要求I至12中任ー項(xiàng)所述的電池模組，其中，所述第I電極的集電板及所述第2電極的集電板由金屬制的第I電極的匯流條及第2電極的匯流條構(gòu)成。
14.一種電池包，其是將權(quán)利要求I至13中任一項(xiàng)所述的電池模組多個(gè)配列而構(gòu)成的， 所述電池模組的所述間隔物的延伸部朝同一方向?qū)R地配列。
全文摘要
將多個(gè)單電池(10)配列而構(gòu)成的電池模組(100)具備收容單電池(10)的支架(20)、在單電池(10)的正極端子(11)側(cè)與正極端子(11)電連接的正極集電板(30)、在單電池(10)的負(fù)極端子(12)側(cè)與負(fù)極端子(12)電連接的負(fù)極集電板(40)。支架(20)具有多個(gè)收容部(21)，單電池(10)收容于收容部(21)中，在正極集電板(30)與單電池(10)之間，配設(shè)由彈性部件構(gòu)成的間隔物(50)，間隔物(50)進(jìn)一步具有向單電池(10)的負(fù)極端子(12)側(cè)延伸而成的延伸部(51)，延伸部(51)的負(fù)極端子(12)側(cè)端部與負(fù)極集電板(40)抵接。
文檔編號H01M2/10GK102696131SQ201180004219
公開日2012年9月26日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者下司真也, 內(nèi)藤圭亮 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社