專(zhuān)利名稱：電池系統(tǒng)和電池結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池單元被加壓的電池系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在范圍從諸如移動(dòng)電話的小型設(shè)備到諸如汽車(chē)的大型機(jī)器的裝備中，對(duì)作為電源的二次電池的需求不斷增長(zhǎng)。伴隨而來(lái)的是朝著這種二次電池的更大性能、特別是更大容量的推進(jìn)。用于上述應(yīng)用場(chǎng)合的二次電池至少設(shè)置有正電極、負(fù)電極以及置于正電極與負(fù)電極之間的電解質(zhì)。其中，使用的電解質(zhì)為液體電解質(zhì)或固體電解質(zhì)形式的介質(zhì)，其作為正電極與負(fù)電極之間的離子傳導(dǎo)的介質(zhì)。在使用液體電解質(zhì)(下文也稱作“電解液”)作為二次電池的電解質(zhì)的情況下，正電極層和負(fù)電極層的內(nèi)部容易被電解液浸透。因此，在電解液與正電極層和負(fù)電極層中包含的活性物質(zhì)之間容易形成界面，因此容易提高性能。然而，廣泛使用的電解液通常易燃，因此必須采取用于保障安全的措施。還必須采取措施以防范電解液從框體泄漏出的情形(液體泄漏)。這種液體泄漏不會(huì)在采用固態(tài)的電解質(zhì)(下文也稱作“固體電解質(zhì))的電池上發(fā)生。此外，固體電解質(zhì)通常不易燃。相應(yīng)地，上述措施可以簡(jiǎn)化或省略。因此，已經(jīng)提出了設(shè)置有包含不易燃固體電解質(zhì)的層(下文也稱作“固體電解質(zhì)層)的二次電池(下文也稱作“固體電池”)。為了減小內(nèi)阻，已經(jīng)提出了依賴于通過(guò)在各個(gè)層層疊的方向上施加壓力使正電極層、固體電解質(zhì)層和負(fù)電極層更強(qiáng)力地附著于彼此從而使得界面電阻減小的技術(shù)。與這種電池相關(guān)的技術(shù)的實(shí)例包括例如在日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)No. 10-214638 (JP-A-10-214638)中公開(kāi)的鋰離子二次電池，其中各自由能夠儲(chǔ)存和釋放鋰的負(fù)電極和正電極、非水電解液、以及容納它們的殼體構(gòu)成的單位電池單元(電池單元)組合成多個(gè)單位電池單元并容納在組裝電池殼體(框體)內(nèi)，從而產(chǎn)生組裝電池，使得單位電池單元被靜水壓加壓，所述靜水壓通過(guò)將氣體、液體或固體粉末、或者它們的混合材料中的至少一種材料填充到組裝電池殼體內(nèi)的空間中而在組裝電池殼體內(nèi)產(chǎn)生。在JP-A-10-214638中公開(kāi)的電池中，單位電池單元由產(chǎn)生于殼體內(nèi)的靜水壓加壓，因此能夠防止施加在單位電池單元上的壓力呈現(xiàn)可變性的情形。因此，防止了一些單位電池單元比其他單位電池單元劣化得更快(局部劣化)的情形，并且因此能夠減小組裝電池整體的性能損失，特別是循環(huán)特性削弱。在單位電池單元通過(guò)這種靜水壓加壓的電池中，單位電池單元中的內(nèi)阻可根據(jù)施加在單位電池單元上的壓力值而變化。因此，優(yōu)選地，組裝電池殼體內(nèi)的靜水壓設(shè)定為等于或高于給定值，以提高電池性能。從提高例如電池安全性的觀點(diǎn)看，靜水壓也優(yōu)選設(shè)定為等于或小于給定值。因此，組裝電池殼體內(nèi)的靜水壓必須管理成處于預(yù)定范圍內(nèi)。在JP-A-10-214638中公開(kāi)的電池中，組裝電池殼體內(nèi)的靜水壓的管理通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)單獨(dú)制造固定有應(yīng)變計(jì)的密封框體，將該密封框體布置在組裝電池殼體內(nèi)以及測(cè)量密封框體的應(yīng)變。然而，這種管理靜水壓的方法依賴于復(fù)雜的系統(tǒng)，這樣會(huì)提高成本。日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)No. 2006-128122 (JP-A-2006-128122)公開(kāi)了一種電池模塊，其中通過(guò)用殼體的側(cè)面板將隔板彼此連結(jié)而形成一種結(jié)構(gòu)，從而能夠防止整個(gè)殼體在外力作用下的不規(guī)則變化，而且插入殼體的單位電池的安全性能夠得到提高。日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)No. 2007-66612 (JP-A-2007-66612)公開(kāi)了一種電池結(jié)構(gòu)，其中，電池元件通過(guò)層疊外包裝與電解質(zhì)一起包裝，該層疊結(jié)構(gòu)具有多層結(jié)構(gòu)，并且感測(cè)層間伸展的傳感器構(gòu)建在其中。然而，即便通過(guò)在文獻(xiàn)JP-A-2006-128122和JP-A-2007-66612中所公開(kāi)的特征的組合也難以解決上述問(wèn)題。鋰離子電池被廣泛用作諸如移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)等便攜設(shè)備的電源。在汽車(chē)行業(yè)中，高輸出、高容量的鋰離子電池也被開(kāi)發(fā)用于安裝在例如電動(dòng)車(chē)輛(EV)和混合動(dòng)力車(chē)輛(HEV)中?？捎玫倪@種鋰離子電池包括例如層疊電池型的電池，其中，電極板組包裝在層疊 膜內(nèi)并密封成平板的形式。已經(jīng)提出尤其是在EV和HEV應(yīng)用中使用組裝電池，其中這種層疊電池型的鋰離子電池在厚度方向上排列成多個(gè)并容納在殼體內(nèi)。在JP-A-10-214638中，通過(guò)將諸如氣體等的靜水壓發(fā)生介質(zhì)填充到組裝電池殼體內(nèi)的空間中而在這種鋰二次電池的組裝電池中的所有單位電池單元上施加相等的壓力。根據(jù)報(bào)道，結(jié)果不但單位電池單元的內(nèi)阻值降低，而且單位電池單元之間的內(nèi)阻值波動(dòng)也變得更小，從而能夠獲得在高電池容量的情況下具有良好循環(huán)特性的鋰二次電池。在JP-A-10-214638中公開(kāi)的鋰二次電池中，如果組裝電池殼體破損，那么填充到組裝電池殼體中的高壓靜水壓發(fā)生介質(zhì)可能例如泄漏出，因此可能有損鋰二次電池的電池特性。特別在靜水壓發(fā)生介質(zhì)為氣體的情況下，不能夠容易地確定例如電池特性的這種降低是否是由氣體泄漏引起的，或者組裝電池殼體內(nèi)的哪一部分是發(fā)生氣體泄漏的位置。因此，JP-A-10-214638中公開(kāi)的鋰二次電池使得不能夠采取迅速且適當(dāng)?shù)拇胧┮曰謴?fù)組裝電池殼體內(nèi)的壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了電池系統(tǒng)和電池結(jié)構(gòu)，其允許以簡(jiǎn)單的方式感測(cè)發(fā)生在電池殼體中的異常。根據(jù)本發(fā)明第一方面的電池系統(tǒng)設(shè)置有具有多個(gè)固態(tài)單位電池單元的組裝電池；容納所述組裝電池的組裝電池殼體；填充所述組裝電池殼體的內(nèi)部的氣體；加壓部，所述加壓部利用由所述氣體在所述組裝電池殼體內(nèi)產(chǎn)生的靜水壓向所述單位電池單元加壓；變形部，所述變形部是所述組裝電池殼體的一部分，并且在所述組裝電池殼體中出現(xiàn)異常時(shí)，所述變形部對(duì)所述異常作出反應(yīng)而發(fā)生變形；以及感測(cè)所述變形部的所述變形的感測(cè)部。在根據(jù)第一方面的電池系統(tǒng)中，“單位電池單元”在概念上指的是具有一對(duì)電極層和布置在該對(duì)電極層之間的電解質(zhì)層的單位電池單元，而在概念上不包含連接和/或?qū)盈B多個(gè)單位電池單元得到的集合體。該“一對(duì)電極層”指正電極層和負(fù)電極層的對(duì)。特征“布置在.. 之間”指的是電解質(zhì)層存在于正電極層與負(fù)電極層之間，使得具有離子傳導(dǎo)性的其他層可置于電解質(zhì)層與正電極層和/或負(fù)電極層之間?！肮虘B(tài)單位電池單元”指的是構(gòu)成單位電池單元的所有層為固體的單位電池單元。“組裝電池”指的是通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)多個(gè)單位電池單元而作為一個(gè)電池操作的電池。“靜水壓”指的是氣體從各個(gè)方向施加到存在于氣體內(nèi)的任一點(diǎn)上的壓力。組裝電池殼體中的“異?！痹诟拍钌习M裝電池殼體內(nèi)的壓力偏離預(yù)定范圍的至少一種情形。在根據(jù)以上方面的電池系統(tǒng)中，所述感測(cè)部可具有接觸致動(dòng)型傳感器；并且所述傳感器可以設(shè)置在使得所述傳感器在所述變形部變形時(shí)操作的位置。在根據(jù)以上方面的電池系統(tǒng)中，傳感器為“接觸致動(dòng)型”的特征指的是傳感器具有用于與待感測(cè)對(duì)象接觸的部分(觸頭)，使得觸頭通過(guò)與待感測(cè)對(duì)象發(fā)生接觸而移位，或者通過(guò)與待感測(cè)對(duì)象的接觸并受到外力作用而移位，由此，傳感器對(duì)觸頭的移位作出反應(yīng)而輸出信號(hào)。傳感器“設(shè)置在當(dāng)所述變形部變形時(shí)操作的部分中”的特征指的是傳感器設(shè)置 在當(dāng)傳感器初次檢測(cè)到組裝電池殼體的變形時(shí)操作的部分。在根據(jù)以上方面的電池系統(tǒng)中，所述變形部可以是所述組裝電池殼體的一部分，所述一部分具有比所述組裝電池殼體的其他部分的剛性低的剛性。在根據(jù)以上方面的電池系統(tǒng)中，所述變形部對(duì)其作出反應(yīng)的所述異?？梢允撬鼋M裝電池殼體內(nèi)的壓力偏離預(yù)定范圍的情形。在根據(jù)以上方面的電池系統(tǒng)中，所述傳感器可以設(shè)置在使得所述傳感器在所述變形部變形時(shí)與所述變形部接觸的位置。在根據(jù)以上方面的電池系統(tǒng)中，所述傳感器可以具有設(shè)置在所述變形部中的第一傳感器部分以及在所述變形部變形時(shí)與所述第一傳感器部分接觸的第二傳感器部分。 在根據(jù)以上方面的電池系統(tǒng)中，所述傳感器可以布置在所述組裝電池殼體外。在根據(jù)以上方面的電池系統(tǒng)中，所述傳感器可以布置在所述組裝電池殼體內(nèi)。在根據(jù)以上方面的電池系統(tǒng)中，所述組裝電池殼體的外表面的至少一部分被用于檢測(cè)所述氣體從所述組裝電池殼體的泄漏的材料所覆蓋。根據(jù)本發(fā)明第二方面的電池結(jié)構(gòu)設(shè)置有至少一個(gè)層疊電池單元；以及容納所述至少一個(gè)層疊電池單元的外包裝體，使得通過(guò)將氣體填充到所述外包裝體內(nèi)的空間中來(lái)向所述至少一個(gè)層疊電池單元加壓并保持所述至少一個(gè)層疊電池單元；并且所述外包裝體的外表面的至少一部分被用于檢測(cè)所述氣體從所述外包裝體的泄漏的材料所覆蓋。在根據(jù)以上方面的電池結(jié)構(gòu)中，所述層疊電池可以是包含固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子電池。在根據(jù)以上方面的電池結(jié)構(gòu)中，所述外包裝體的整個(gè)外表面可以被用于檢測(cè)所述氣體的泄漏的所述材料所覆蓋。在根據(jù)以上方面的電池結(jié)構(gòu)中，用于檢測(cè)所述氣體的泄漏的所述材料為氣密性材料；并且可以通過(guò)所述氣密性材料的膨脹或破損來(lái)檢測(cè)所述氣體的泄漏。在根據(jù)以上方面的電池結(jié)構(gòu)中，用于檢測(cè)所述氣體的泄漏的所述材料可以由涂覆有微囊體的材料形成，所述微囊體內(nèi)密封有顏料或染料；并且可以通過(guò)在所述微囊體破裂時(shí)所述顏料或染料的釋放來(lái)檢測(cè)所述氣體的泄漏。根據(jù)第二方面的電池結(jié)構(gòu)允許容易地確定從外包裝體的氣體泄漏——如果存在的話——發(fā)生的部分。因此，能夠采取快速且適當(dāng)?shù)拇胧┮曰謴?fù)組裝電池殼體內(nèi)的壓力。進(jìn)一步地，至少一個(gè)層疊電池單元的整體完全被包括外包裝體和用于檢測(cè)氣體從外包裝體的泄漏的材料的雙層結(jié)構(gòu)覆蓋這一結(jié)構(gòu)在提高外包裝體的材料選擇的自由度方面是有利的。借助于本發(fā)明的以上方面，可提供允許以簡(jiǎn)單的方式感測(cè)電池殼體中出現(xiàn)的異常的電池系統(tǒng)和電池結(jié)構(gòu)。


下面將參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)重要性，附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件，并且在附圖中圖I是用于示意性說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的電池系統(tǒng)的截面圖；圖2是用于示意性說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的固態(tài)單位電池單元的截面圖； 圖3是用于示意性說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的電池系統(tǒng)的截面圖；圖4是用于示意性說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的電池系統(tǒng)的截面圖；圖5是示意性地圖示通常用在根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的電池系統(tǒng)的電池結(jié)構(gòu)中的層疊電池單元的圖；以及圖6是示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的電池結(jié)構(gòu)的示例的圖。
具體實(shí)施例方式下文將主要基于具有鋰離子二次電池并且一個(gè)組裝電池殼體設(shè)置在一個(gè)框體內(nèi)的構(gòu)造的示例說(shuō)明本發(fā)明。以下描述的構(gòu)造對(duì)于本發(fā)明是說(shuō)明性的，但是本發(fā)明絕不局限于這些構(gòu)造。附圖中可以省略一些附圖標(biāo)記。在以下公開(kāi)內(nèi)容中，除非另外聲明，否則“X到Y(jié)”表示“等于或大于X且等于或小于Y”。圖I是用于示意性地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的電池系統(tǒng)100的截面圖。如圖I所示，電池系統(tǒng)100設(shè)置有組裝電池15 ;容納組裝電池15的組裝電池殼體30 ;填充組裝電池殼體30的內(nèi)部的氣體40 ;設(shè)置在組裝電池殼體30內(nèi)的變形部50 ;容納組裝電池殼體30的框體60 ;設(shè)置在框體60中的接觸致動(dòng)型傳感器70 (感測(cè)部);連接到接觸致動(dòng)型傳感器70的控制單元80 ；以及連接到控制單元80的通知單元90。接觸致動(dòng)型傳感器70設(shè)置在框體60的內(nèi)表面上并靠近變形部50。組裝電池15具有N(N ^ 2)個(gè)固態(tài)單位電池
單元IO1.....IOn并連接到正電極端子25和負(fù)電極端子26。正電極端子25和負(fù)電極端子
26固定到組裝電池殼體30上，使得正電極端子25和負(fù)電極端子26的至少一部分暴露于組裝電池殼體30外。本文中，傳感器為“接觸致動(dòng)型”的特征指的是傳感器具有用于與待感測(cè)對(duì)象接觸的部分(觸頭)，使得觸頭通過(guò)與待感測(cè)對(duì)象發(fā)生接觸、或者通過(guò)與待感測(cè)對(duì)象的接觸并受到外力作用而移位，由此，傳感器對(duì)觸頭的移位作出反應(yīng)而輸出信號(hào)。組裝電池15為層疊組裝電池，其中N個(gè)固態(tài)單位電池單元IOp . . .、10N通過(guò)層疊而彼此連接。圖2是用于示意性地說(shuō)明一個(gè)固態(tài)單位電池單元IOk(k = I、... N的截面圖)。如圖2所示，固態(tài)單位電池單元IOk具有固體電解質(zhì)層Ik ;正電極層2k和負(fù)電極層3k,正電極層2k和負(fù)電極層3k布置成將固體電解質(zhì)層Ik夾在中間；設(shè)置在正電極層2k的表面上的正電極集電器4k ;以及設(shè)置在負(fù)電極層3k的表面上的負(fù)電極集電器5k。在組裝電池15中，N個(gè)固態(tài)單位電池單元IOp . . .、IOn通過(guò)從圖2中的紙面的頂部沿圖2中的紙面的上下方向上向下按順序IO1.....IOn層疊而串聯(lián)。在電池系統(tǒng)100中，位于組裝電池15的
最外側(cè)上的固態(tài)單位電池單元IO1的正電極集電器連接到正電極端子25，位于組裝電池15的最外側(cè)上的固態(tài)單位電池單元IOn的負(fù)電極集電器5N連接到負(fù)電極端子26。下標(biāo)k(k=I、. . . N)在下文中將被省略。所使用的固體電解質(zhì)層I能夠例如通過(guò)固體電解質(zhì)的壓模成型制成。此外，可以使用通過(guò)涂覆固體電解質(zhì)和溶劑的混合物漿液之后再干燥而制成的固體電解質(zhì)層。所使用的固體電解質(zhì)層I可以單獨(dú)制成，或者可以在其表面上形成下述正電極層2或負(fù)電極層3?？梢允褂靡撰@得的具有鋰離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)作為包含在固體電解質(zhì)層I中的固體電解質(zhì)，而沒(méi)有任何特別的限制。例如，可以使用諸如Li2S-P2S5的硫化物固體電解質(zhì)，或者諸如Li3PO4的氧化物固體電解質(zhì)。正電極層2只需要包含正電極活性材料，但是除正電極活性材料之外還可以包含固體電解質(zhì)?？梢岳缡褂免捤徜囎鳛檎姌O層2中的正電極活性材料?？梢允褂靡撰@得的具有鋰離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)(例如，諸如Li2S-P2S5的硫化物固體電解質(zhì)、或諸如Li3PO4的氧化物固體電解質(zhì))作為固體電解質(zhì)。另外，正電極層2還可包含易獲得的易于形成電子傳導(dǎo)路徑的傳導(dǎo)助劑(例如，乙炔黑)以及易獲得的將所有這些材料粘合在一起的粘合劑(例如，聚偏二氟乙烯)。正電極層2可根據(jù)已有方法制造。正電極層2的形成不受特別的限制，只要正電極層2可以適當(dāng)?shù)匦纬稍谙率稣姌O集電器4的表面上即可。正電極層2的厚度可設(shè)定為在從例如大約5 ii m到500 u m的范圍內(nèi)。負(fù)電極層3只需要包含負(fù)電極活性材料，但是除負(fù)電極活性材料之外還可以包含固體電解質(zhì)。可以例如使用石墨碳作為包含在負(fù)電極層3中的負(fù)電極活性材料?？梢允褂靡撰@得的具有鋰離子傳導(dǎo)性的固體電解質(zhì)(例如，諸如Li2S-P2S5的硫化物固體電解質(zhì)、或諸如Li3PO4的氧化物固體電解質(zhì))作為固體電解質(zhì)。另外，負(fù)電極層3還可包含易獲得的易于形成電子傳導(dǎo)路徑的傳導(dǎo)助劑(例如，乙炔黑)以及易獲得的將所有這些材料粘合在一起的粘合劑(例如，聚偏二氟乙烯)。負(fù)電極層3可根據(jù)已有方法制造。負(fù)電極層3的形成不受特別的限制，只要負(fù)電極層3可以適當(dāng)?shù)匦纬稍谙率鲐?fù)電極集電器5的表面上即可。負(fù)電極層3的厚度可設(shè)定為在從例如大約5 ii m到500 u m的范圍內(nèi)。正電極集電器4和負(fù)電極集電器5的材料等沒(méi)有特別的限制，只要它們是可在具有固體狀電解質(zhì)層的電池中用作正電極集電器和負(fù)電極集電器的集電器即可。例如，可以使用金屬箔、金屬網(wǎng)、金屬氣相沉積膜等作為集電器。例如，可以使用由包括一種或多種元素的金屬性材料制成的金屬箔或網(wǎng)，所述元素選自于由Cu、Ni、Al、V、Au、Pt、Mg、Fe、Ti、Co、Cr、Zn、Ge和In構(gòu)成的組；或者，可以使用上述金屬性材料氣相沉積于其上的聚酰胺、聚酰亞胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚丙烯等的膜，或玻璃板、硅板等。正電極集電器4和負(fù)電極集電器5的形式不受特別地限制，并且其厚度可以在例如從大約5 u m到500iim的范圍內(nèi)。所使用的正電極端子25和負(fù)電極端子26不受特別地限制，并且可以為金屬片材、金屬棒等，只要其是能夠用作鋰離子二次電池的端子的端子即可。例如，可以使用易獲得的具有良好傳導(dǎo)性的材料，比如CiuAu等。
組裝電池殼體30為容納組裝電池15并保持下述氣體40使其不泄漏出的構(gòu)件。從耐受氣體40的壓力和利于減輕電池系統(tǒng)100的總體重量的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選使用比如鋁等的金屬材料作為構(gòu)成組裝電池殼體30的材料。組裝電池殼體30設(shè)置有下述變形部50。氣體40為填充組裝電池殼體30的內(nèi)部以通過(guò)靜水壓給組裝電池15加壓的氣體。氣體40的示例包括對(duì)組裝電池15的構(gòu)成材料為惰性的氣體。這種氣體40的示例例如包括氬氣或類(lèi)似氣體。所使用的氣體40可以為多種氣體組分的混合物。優(yōu)選地，氣體40的壓力設(shè)定成例如在20°C下為0. Ikgf/cm2到40kgf/cm2。將氣體40在20°C下的壓力設(shè)定為等于或大于0. Ikgf/cm2使得能夠提高構(gòu)成組裝電池15的不同層之間的粘合程度,從而能夠以容易的方式減小組裝電池15的內(nèi)阻。將氣體40在20°C下的壓力設(shè)定為等于或小于40kgf/cm2使得易于抑制由于組裝電池殼體30擠壓時(shí)氣體40從組裝電池殼體30泄漏出導(dǎo)致的施加在組裝電池15上的靜水壓降低所引起的組裝電池15的內(nèi)阻增大。
變形部50為設(shè)置在組裝電池殼體30的外板上的具有部分減小的剛性的部分。也就是說(shuō)，變形部50為組裝電池殼體30的一部分，該部分具有比組裝電池殼體30的其他部分的剛性低的剛性。在電池系統(tǒng)100中，作為凸部的變形部50可例如通過(guò)在組裝組裝電池殼體30之前通過(guò)按壓來(lái)頂起構(gòu)成組裝電池殼體30的外板的一部分、使得頂起的部分向上凸起而形成。通過(guò)在按壓過(guò)程期間板的伸展而使凸部的板厚小于周?chē)宓暮穸?。結(jié)果，變形部50的剛性低于周?chē)糠值膭傂?。如上所述，在組裝電池殼體30的外板處，變形部50比周?chē)糠值膭傂缘?。因此，例如?dāng)組裝電池殼體30內(nèi)的壓力(以下又稱為“內(nèi)部壓力”)異常升高，并且與組裝電池殼體30外部的壓力(以下又稱為“外部壓力”)之差超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，變形部50先于組裝電池殼體30的其他部分發(fā)生變形而從組裝電池殼體30向外凸起。此處，構(gòu)成變形部50的變形開(kāi)始時(shí)的閾值的組裝電池殼體30的外部壓力與內(nèi)部壓力之間的差值(內(nèi)部壓力-外部壓力，以下又稱為“內(nèi)外壓力差”)優(yōu)選設(shè)定為外部壓力的10%或更多。因此，優(yōu)選地，變形部50在內(nèi)部壓力升高到比外部壓力高10%或更多時(shí)操作。當(dāng)內(nèi)部壓力超過(guò)外部壓力10%或更多時(shí)觸發(fā)的變形部50的動(dòng)作使得能夠在源于比如溫度等外部因素的內(nèi)外壓力差波動(dòng)時(shí)減少故障?？蝮w60為容納組裝電池殼體30、將組裝電池殼體30保持在適當(dāng)位置、并將下述接觸致動(dòng)型傳感器70保持在適當(dāng)位置的構(gòu)件。構(gòu)成框體60的材料不受特別的限制，但是所使用的材料優(yōu)選為在高效地消散伴隨組裝電池15的充電和放電而產(chǎn)生的熱方面具有良好導(dǎo)熱性的材料。這種材料的示例包括例如鋁或類(lèi)似物。接觸致動(dòng)型傳感器70為感測(cè)部，其設(shè)置在框體60內(nèi)并感測(cè)變形部50的變形。可以通過(guò)將該接觸致動(dòng)型傳感器70 (感測(cè)部)布置在除組裝電池殼體30的表面以外的其他位置處而以容易的方式感測(cè)變形部50的小的變形。接觸致動(dòng)型傳感器70連接至下述控制單元80，使得接觸致動(dòng)型傳感器70的輸出發(fā)送到控制單元80。在需要電源來(lái)操作接觸致動(dòng)型傳感器70的情況下，通過(guò)與組裝電池15相連的正電極端子25和負(fù)電極端子26經(jīng)由未示出的電源線將電力供給到接觸致動(dòng)型傳感器70。接觸致動(dòng)型傳感器70靠近變形部50設(shè)置。也就是說(shuō)，接觸致動(dòng)型傳感器70布置在當(dāng)設(shè)置于上述組裝電池殼體30中的變形部50發(fā)生變形時(shí)與變形部50的一部分發(fā)生接觸的位置。優(yōu)選地，平時(shí)，在接觸致動(dòng)型傳感器70與變形部50之間具有預(yù)定的間隙。優(yōu)選地，該間隙在例如從Imm到IOmm的范圍內(nèi)。將該間隙設(shè)定為Imm或更大允許容易地檢測(cè)由于溫度變化而非由于異常情況引起的組裝電池殼體30的自然膨脹(作為異常)。將該間隙設(shè)定為不大于IOmm使得能夠以容易的方式快速感測(cè)變形部50的變形，從而允許快速地感測(cè)到組裝電池殼體30的內(nèi)部壓力的異常升聞?？刂茊卧?0控制接觸致動(dòng)型傳感器70和下述通知單元90。為此，控制單元80連接到接觸致動(dòng)型傳感器70和通知單元90。具體地，控制單元80接收并處理來(lái)自接觸致動(dòng)型傳感器70的輸出信號(hào)，并在該輸出信號(hào)指示檢測(cè)到變形部50的變形時(shí)將該指示輸出至下述通知單元90。在控制單元80的操作需要電源的情況下,通過(guò)與組裝電池15相連的正電極端子25和負(fù)電極端子26經(jīng)由未示出的電源線將電力供給到控制單元80?？墒褂帽热缥⒖刂破鞯痊F(xiàn)有控制裝置作為控制單元80，而沒(méi)有任何特別的限制。通知單元90連接到控制單元80，并且根據(jù)控制單元80的輸出告知用戶檢測(cè)到組裝電池殼體30內(nèi)有異常。在通知單元90的操作需要電源的情況下，通過(guò)與組裝電池15相連的正電極端子25和負(fù)電極端子26經(jīng)由未示出的電源線將電力供給到通知單元90。以下 裝置可以以單獨(dú)或多個(gè)的組合的方式用作通知單元90 :發(fā)光元件，比如燈泡、發(fā)光二極管(LED)、有機(jī)電致發(fā)光器件(有機(jī)EL)等；文字顯示元件，比如液晶模塊或液晶面板；聲學(xué)元件，比如壓電蜂鳴器；或者換能器等。在電池系統(tǒng)100中，組裝電池殼體30內(nèi)壓力的異常升高通過(guò)由接觸致動(dòng)型傳感器70感測(cè)變形部50的變形來(lái)檢測(cè)，并通過(guò)通知單元90告知用戶?？上氲降目赡軐?dǎo)致組裝電池殼體30內(nèi)壓力異常升高的情形例如包括由在極其高溫的環(huán)境下使用引起的過(guò)度加熱；由于因比如短路等故障引起的過(guò)量電流所導(dǎo)致的異常的熱產(chǎn)生而使得氣體40本身壓力的升高；以及通過(guò)由于組裝電池15內(nèi)的異常反應(yīng)而導(dǎo)致的氣體產(chǎn)生使氣密的組裝電池殼體30的內(nèi)部壓力升高。下面對(duì)在組裝電池殼體30內(nèi)壓力異常升高的情況下電池系統(tǒng)100的操作進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)組裝電池殼體30內(nèi)的壓力因某種原因升高并且內(nèi)外壓力差超過(guò)上述預(yù)定閾值時(shí)，設(shè)置在組裝電池殼體30內(nèi)的變形部50發(fā)生變形，從而先于組裝電池殼體30的其他部分向外凸起。當(dāng)變形部50變形時(shí)，變形部50與設(shè)置在框體60中、在變形前接近變形部50的接觸致動(dòng)型傳感器70接觸。當(dāng)接觸致動(dòng)型傳感器70感測(cè)到接觸時(shí)，接觸致動(dòng)型傳感器70的輸出信號(hào)變化，并且該變化被與接觸致動(dòng)型傳感器70連接的控制單元80檢測(cè)到。當(dāng)檢測(cè)到從接觸致動(dòng)型傳感器70輸入的信號(hào)的變化時(shí)，控制單元80向與控制單元80相連的通知單元90輸出信號(hào)。根據(jù)來(lái)自控制單元80的輸出，通知單元90通知用戶組裝電池殼體30內(nèi)的壓力異常升高。在電池系統(tǒng)100中，感測(cè)設(shè)置在組裝電池殼體30內(nèi)的變形部50的變形，而非對(duì)組裝電池殼體30內(nèi)的壓力進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)。因此，能夠以簡(jiǎn)單的方式感測(cè)組裝電池殼體30內(nèi)的壓力異常。在關(guān)于本發(fā)明的以上說(shuō)明中，電池系統(tǒng)100被闡釋成其組裝電池15具有固態(tài)單位電池單元IOp . . .、10N的構(gòu)造，其中這些固態(tài)單位電池單元為鋰離子二次電池，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。構(gòu)成組裝電池的每個(gè)單位電池單元可以是不同于為鋰離子二次電池的固態(tài)單位電池單元的其他單位電池單元。例如，電池系統(tǒng)可以構(gòu)造成具有由多個(gè)單位電池單元構(gòu)成的組裝電池，所述多個(gè)單位電池單元中的每一個(gè)是電解質(zhì)和溶液都保持在聚合體中的所謂的凝膠電解質(zhì)鋰二次電池。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)100被闡釋成其組裝電池15中固態(tài)單位電池單元IO1.....IOn串聯(lián)的構(gòu)造，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。組裝電池通過(guò)固態(tài)單位電池單元的并聯(lián)構(gòu)造而成的形式也是可以的?；蛘?，組裝電池構(gòu)造為串聯(lián)和并聯(lián)的組合也是可以的。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)100被闡釋成這樣的構(gòu)造，其中變形部50通過(guò)利用壓制將構(gòu)成組裝電池殼體30的外板的一部分成形為凸形形狀而局部地減小剛性被構(gòu)造成，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。本發(fā)明的電池系統(tǒng)中的變形部可以通過(guò)根據(jù)除上述壓制之外的其他方法——例如，通過(guò)焊接等將不同的材料互相結(jié)合——使其剛性比周?chē)投鴺?gòu)造成。還可以是通過(guò)使組裝電池殼體的一個(gè)面的板厚小于其他面的板厚而減小所述一個(gè)面的剛性的構(gòu)造。在這種情況下，所述一個(gè)面構(gòu)成變形部。也就是說(shuō)，整個(gè)一個(gè)面因組裝電池殼體內(nèi)部壓力的異常升高而變形從而從組裝電池殼體向外凸起。另一種構(gòu)型也是可以的，其中，組裝電池殼體的剛性不是局部減小，而是構(gòu)成組裝電池殼體的所有面都具有相同的板厚，使得整個(gè)組裝電池殼體構(gòu)成變形部。也就是說(shuō)，整個(gè)組裝電池殼體因組裝電池殼體內(nèi)部壓力的異常升高而變形從而向外凸起。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)100被闡釋成其具有接觸致動(dòng)型傳感器70作為 感測(cè)部的構(gòu)造，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。本發(fā)明的電池系統(tǒng)可構(gòu)造成使得感測(cè)部具有除接觸致動(dòng)型傳感器以外的傳感器。除接觸致動(dòng)型傳感器外，可構(gòu)成感測(cè)部的其他傳感器的示例包括例如非接觸式傳感器，比如光束傳感器等。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)100被闡釋成接觸致動(dòng)型傳感器70 (感測(cè)部)布置在框體60的內(nèi)表面上的構(gòu)造，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。在本發(fā)明的電子系統(tǒng)中，感測(cè)部?jī)H需布置成能夠感測(cè)變形部的變形即可。因此，借助于布置在框體內(nèi)表面上的比如間隔裝置等的定位部根據(jù)傳感器與變形部之間的期望位置關(guān)系來(lái)保持傳感器的構(gòu)造是可以的。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)100被闡釋成由接觸致動(dòng)型傳感器70 (感測(cè)部)經(jīng)由控制單元80向通知單元90輸出信號(hào)的構(gòu)造，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。取決于通知單元的形式以及構(gòu)成感測(cè)部的傳感器的形式，在沒(méi)有中間控制單元的情況下，通知單元根據(jù)從感測(cè)部向通知單元的直接傳輸進(jìn)行操作的構(gòu)造也是可以的。在例如感測(cè)部由使得通過(guò)接觸引發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)的形式的開(kāi)關(guān)傳感器構(gòu)成并且通知單元由在通電時(shí)發(fā)光的LED構(gòu)成的情況下，可以使LED(通知單元)在傳感器(感測(cè)部)檢測(cè)到接觸時(shí)發(fā)光，其中傳感器(感測(cè)部)和LED (通知單元)同樣彼此直接相連而沒(méi)有中間控制單元。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)100被闡釋成由組裝電池15提供接觸致動(dòng)型傳感器70 (感測(cè)部)、控制單元80和通知單元90所需的電源的構(gòu)造，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。在電池系統(tǒng)100的這種構(gòu)造中能夠以容易的方式減少部件數(shù)量。但是，本發(fā)明絕不局限于這些構(gòu)造。還可以是感測(cè)部、控制單元和通知單元所需的電源由除本發(fā)明的電池系統(tǒng)中的組裝電池以外的電源供給部來(lái)供給的形式。這種電源供給部的示例包括例如空氣電池、液體電池、太陽(yáng)能電池等。這樣的構(gòu)造允許以不受電池系統(tǒng)中的組裝電池的充電狀態(tài)的影響的方式感測(cè)例如組裝電池殼體內(nèi)部壓力的異常。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)100被闡釋成一個(gè)組裝電池殼體30設(shè)置在一個(gè)框體60內(nèi)的構(gòu)造，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。多個(gè)組裝電池殼體設(shè)置在一個(gè)框體中的形式也是可以的。在多個(gè)組裝電池殼體設(shè)置在一個(gè)框體中的情況下，每個(gè)組裝電池殼體都可以具有變形部，并且在一個(gè)框體中可以設(shè)置對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的感測(cè)部的多個(gè)感測(cè)部。
圖3是用于示意性地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的電池系統(tǒng)200的截面圖。如圖3中所示，電池系統(tǒng)200設(shè)置有組裝電池15、容納組裝電池15的組裝電池殼體30、填充組裝電池殼體30的內(nèi)部的氣體、設(shè)置在組裝電池殼體30中的變形部50、靠近變形部50布置的接觸致動(dòng)型傳感器71、容納組裝電池殼體30的框體60、設(shè)置在框體60中的接觸致動(dòng)型傳感器操作部72、連接到接觸致動(dòng)型傳感器71的控制單元80、以及連接到控制單元80的通知單元90。接觸致動(dòng)型傳感器操作部72布置在框體60的內(nèi)表面上并靠近接觸致動(dòng)型傳感器71。正電極端子25和負(fù)電極端子26連接到組裝電池15。正電極端子25和負(fù)電極端子26固定到組裝電池殼體30，使得正電極端子25和負(fù)電極端子26的至少一部分暴露于組裝電池殼體30外。除了接觸致動(dòng)型傳感器71布置的位置不是在框體60側(cè)上而是在變形部50側(cè)(組裝電池殼體30側(cè))、以及作為用于操作接觸致動(dòng)型傳感器71的接觸致動(dòng)型傳感器操作部 72布置在框體60側(cè)之外，電池系統(tǒng)200的構(gòu)造與根據(jù)上述第一實(shí)施方式的電池系統(tǒng)100相同。在電池系統(tǒng)200中，感測(cè)部由接觸致動(dòng)型傳感器71和接觸致動(dòng)型傳感器操作部72構(gòu)成。接下來(lái)將參照?qǐng)D3說(shuō)明不同于上述電池系統(tǒng)100的特征的電池系統(tǒng)200的特征。接觸致動(dòng)型傳感器71是具有與上述接觸致動(dòng)型傳感器70相同的構(gòu)造的接觸致動(dòng)型傳感器。如圖3中所示，接觸致動(dòng)型傳感器71布置在組裝電池殼體30的具有變形部50的外側(cè)表面上，使得接觸致動(dòng)型傳感器71的觸頭面向外。接觸致動(dòng)型傳感器71連接到控制裝置80使得接觸致動(dòng)型傳感器71的輸出信號(hào)能夠傳輸?shù)娇刂蒲b置80。在操作接觸致動(dòng)型傳感器71需要電源的情況下，通過(guò)與組裝電池15相連的正電極端子25和負(fù)電極端子26經(jīng)由未示出的電源線將電力供給到接觸致動(dòng)型傳感器71。接觸致動(dòng)型傳感器操作部72是用于在變形部50變形時(shí)與接觸致動(dòng)型傳感器71發(fā)生接觸并操作接觸致動(dòng)型傳感器71的構(gòu)件。接觸致動(dòng)型傳感器操作部72僅需在與接觸致動(dòng)型傳感器71的觸頭發(fā)生接觸時(shí)可靠地操作接觸致動(dòng)型傳感器71即可。例如，可使用金屬或樹(shù)脂制成的桿狀構(gòu)件作為接觸致動(dòng)型傳感器操作部72。接觸致動(dòng)型傳感器操作部72在靠近接觸致動(dòng)型傳感器71的位置布置在框體60的內(nèi)表面上。接觸致動(dòng)型傳感器操作部72在框體60的內(nèi)表面上設(shè)置在使得接觸致動(dòng)型傳感器操作部72由于接觸致動(dòng)型傳感器71響應(yīng)于變形部50的變形的移位而與接觸致動(dòng)型傳感器71相接觸的位置。優(yōu)選地，平時(shí)，在接觸致動(dòng)型傳感器71與接觸致動(dòng)型傳感器操作部72之間具有預(yù)定間隙。該間隙的優(yōu)選范圍與在上述電池系統(tǒng)100中設(shè)置在接觸致動(dòng)型傳感器70與變形部50之間的間隙的優(yōu)選范圍相同。接下來(lái)對(duì)在組裝電池殼體30內(nèi)壓力異常升高的情況下的電池系統(tǒng)200的操作進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)組裝電池殼體30內(nèi)的壓力因?yàn)槟撤N原因升高并且內(nèi)外壓力差超過(guò)上述預(yù)定閾值時(shí)，設(shè)在組裝電池殼體30中的變形部50先于組裝電池殼體30的其他部分發(fā)生變形從而向外凸起。當(dāng)變形部50變形時(shí)，布置在變形部50上的接觸致動(dòng)型傳感器71響應(yīng)于該變形而移位。接觸致動(dòng)型傳感器71的移位導(dǎo)致接觸致動(dòng)型傳感器71與靠近接觸致動(dòng)型傳感器71布置的接觸致動(dòng)型傳感器操作部72之間的接觸。當(dāng)接觸致動(dòng)型傳感器71感測(cè)到接觸時(shí)，接觸致動(dòng)型傳感器71的輸出信號(hào)變化，并且該變化被連接到接觸致動(dòng)型傳感器71的控制單元80檢測(cè)到。當(dāng)檢測(cè)到從接觸致動(dòng)型傳感器71輸入的信號(hào)的變化時(shí)，控制單元80向連接到控制單元80的通知單元90輸出信號(hào)。根據(jù)來(lái)自控制單元80的輸出，通知單元90通知用戶組裝電池殼體30內(nèi)的壓力異常升高。在電池系統(tǒng)200中，感測(cè)的是設(shè)在組裝電池殼體30中的變形部50的變形，而不是對(duì)組裝電池殼體30內(nèi)的壓力進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)。因此，能夠以簡(jiǎn)單的方式感測(cè)組裝電池殼體30內(nèi)的壓力異常。在關(guān)于本發(fā)明的以上說(shuō)明中，電池系統(tǒng)200被闡釋成其組裝電池15具有固態(tài)單位電池單元IOp . . .、10N的構(gòu)造，其中這些固態(tài)單位電池單元為鋰離子二次電池，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。構(gòu)成組裝電池的每個(gè)單位電池單元可以是不同于為鋰離子二次電池的固態(tài)單位電池單元的其他單位電池單元。例如，電池系統(tǒng)可以構(gòu)造成具有由多個(gè)單位電池單元構(gòu)成的組裝電池，每個(gè)單位電池單元都是電解質(zhì)和溶劑都保持在聚合體中的所謂的凝膠電解質(zhì)鋰二次電池。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)200被闡釋成其組裝電池15具有串聯(lián)的固態(tài)單
位電池單元IO1.....IOn的構(gòu)造，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。組裝電池通過(guò)固態(tài)單位
電池單元的并聯(lián)構(gòu)造而成的形式也是可以的。或者，組裝電池構(gòu)造為串聯(lián)和并聯(lián)的組合也是可以的。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)200的構(gòu)造被闡釋成其中，變形部50通過(guò)壓制將構(gòu)成組裝電池殼體30的外板的一部分成形為凸形形狀而局部地減小剛性來(lái)被構(gòu)造，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。本發(fā)明的電池系統(tǒng)中的變形部可以通過(guò)根據(jù)除上述壓制之外的其他方法——例如，通過(guò)焊接等將不同的材料互相連結(jié)——使其剛性比周?chē)糠值投鴺?gòu)造成。還可以是通過(guò)使組裝電池殼體的一個(gè)面的板厚小于其他面的板厚而減小所述一個(gè)面的剛性的構(gòu)造。在這種情況下，所述一個(gè)面構(gòu)成變形部。也就是說(shuō)，整個(gè)一面因組裝電池殼體內(nèi)部壓力的異常升高而變形從而從組裝電池殼體向外凸起。另一種構(gòu)型也是可以的，其中，組裝電池殼體的剛性不是局部減小，而是構(gòu)成組裝電池殼體的所有面具有相同的板厚，使得整個(gè)組裝電池殼體構(gòu)成變形部。也就是說(shuō)，整個(gè)組裝電池殼體因組裝電池殼體內(nèi)部壓力的異常升高而變形從而向外凸起。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)200的構(gòu)造被闡釋成其具有接觸致動(dòng)型傳感器71作為感測(cè)部，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。本發(fā)明的電池系統(tǒng)可構(gòu)造成使得感測(cè)部具有除接觸致動(dòng)型傳感器以外的其他傳感器?？蓸?gòu)成感測(cè)部的除接觸致動(dòng)型傳感器以外的 傳感器的示例包括例如非接觸式傳感器，比如光束傳感器等。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)200的構(gòu)造被闡釋成由接觸致動(dòng)型傳感器71(感測(cè)部)經(jīng)由控制單元80向通知單元90輸出信號(hào)，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。取決于通知單元的形式以及構(gòu)成感測(cè)部的傳感器的形式，在沒(méi)有中間控制單元的情況下，通知單元根據(jù)從感測(cè)部向通知單元的直接傳輸進(jìn)行操作的構(gòu)造也是可以的。在例如感測(cè)部由使得通過(guò)接觸引發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)的形式的開(kāi)關(guān)傳感器構(gòu)成并且通知單元由在通電時(shí)發(fā)光的LED構(gòu)成的情況下，可以使LED (通知單元)在傳感器(感測(cè)部)檢測(cè)到接觸時(shí)發(fā)光，其中傳感器(感測(cè)部)和LED (通知單元)同樣彼此直接相連而沒(méi)有中間控制單元。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)200的構(gòu)造被闡釋成由組裝電池15提供接觸致動(dòng)型傳感器71 (感測(cè)部)、控制單元80和通知單元90所需的電源，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。在電池系統(tǒng)200的這種構(gòu)造中能夠以容易的方式的減少部件數(shù)量。但是，本發(fā)明絕不局限于這些構(gòu)造。還可以是感測(cè)部、控制單元和通知單元所需的電源由除本發(fā)明的電池系統(tǒng)中的組裝電池以外的電源供給部來(lái)供給的形式。這種電源供給部的示例包括例如空氣電池、液體電池、太陽(yáng)能電池等。這樣的構(gòu)造允許以不受電池系統(tǒng)中的組裝電池的充電狀態(tài)的影響的方式感測(cè)例如組裝電池殼體內(nèi)部壓力的異常。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)200的構(gòu)造被闡釋成一個(gè)組裝電池殼體30設(shè)置在一個(gè)框體60內(nèi)，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。多個(gè)組裝電池殼體設(shè)置在一個(gè)框體中的形式也是可以的。在多個(gè)組裝電池殼體設(shè)置在一個(gè)框體中的情況下，每個(gè)組裝電池殼體都可以具有變形部，并且在一個(gè)框體中可以設(shè)置對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的感測(cè)部的多個(gè)感測(cè)部。圖4是用于示意性地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的 電池系統(tǒng)300的截面圖。如圖4中所示，電池系統(tǒng)300設(shè)置有組裝電池15、容納組裝電池15的組裝電池殼體31、填充組裝電池殼體31的內(nèi)部的氣體40、設(shè)置在組裝電池殼體31內(nèi)的變形部51、容納組裝電池殼體31的框體61、設(shè)置在框體61中的第一接觸致動(dòng)型傳感器73、布置在組裝電池殼體31的內(nèi)表面上的第二接觸致動(dòng)型傳感器保持部75、通過(guò)由第二接觸致動(dòng)型傳感器保持部75保持而設(shè)置的第二接觸致動(dòng)型傳感器74、連接到第一接觸致動(dòng)型傳感器73和第二接觸致動(dòng)型傳感器74的控制單元81、以及連接到控制單元81的通知單元91。第一接觸致動(dòng)型傳感器73布置在框體61的內(nèi)表面上并靠近變形部51。第二接觸致動(dòng)型傳感器74在組裝電池殼體31內(nèi)由第二接觸致動(dòng)型傳感器保持部75保持成靠近變形部51。正電極端子25和負(fù)電極端子26連接到組裝電池15。正電極端子25和負(fù)電極端子26固定到組裝電池殼體31，使得正電極端子25和負(fù)電極端子26的至少一部分暴露于組裝電池殼體31外。組裝電池15為具有上述構(gòu)造的組裝電池，其與正電極端子25和負(fù)電極端子26相連。組裝電池殼體31為容納組裝電池15并保持氣體40使其不泄漏出的構(gòu)件。和上述組裝電池殼體30不同，組裝電池殼體31是通過(guò)在其內(nèi)部用氣體40壓力填充時(shí)膨脹而呈預(yù)定形狀的組裝電池殼體。組裝電池殼體31能夠由例如具有折疊點(diǎn)的可拆卸的鋁殼體構(gòu)造而成。組裝電池殼體31設(shè)有下述變形部51和第二接觸致動(dòng)型傳感器保持部75。氣體40為具有上述特征的壓力填充到組裝電池殼體31內(nèi)的氣體。氣體40具有保持組裝電池殼體31的預(yù)定形狀同時(shí)因?yàn)殪o水壓而向組裝電池15加壓的功能。變形部51為設(shè)在組裝電池殼體31的外板上的具有局部減小的剛性的部分。也就是說(shuō)，變形部51是組裝電池殼體31 —部分，該部分具有比組裝電池殼體31的其他部分低的剛性。在電池系統(tǒng)300中，作為凸部的變形部51可例如通過(guò)在組裝組裝電池殼體30之前通過(guò)按壓來(lái)頂起構(gòu)成組裝電池殼體30的外板的一部分、使得頂起的部分向上凸起而形成。通過(guò)在按壓過(guò)程期間板的伸展而使凸部的板厚小于周?chē)宓暮穸?。結(jié)果，變形部51的剛性低于周?chē)糠值膭傂?。如上所述，在組裝電池殼體31的外板處，變形部51比周?chē)糠值膭傂缘?。因此，?dāng)組裝電池殼體31中的內(nèi)部壓力異常升高并且與組裝電池殼體31的外部壓力之差超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，變形部51先于組裝電池殼體31的其他部分發(fā)生變形而從組裝電池殼體31向外凸起(以下又稱為“膨脹變形)。此處，構(gòu)成變形部51的變形開(kāi)始時(shí)的閾值的組裝電池殼體31的外部壓力與內(nèi)部壓力之間的差值(內(nèi)外壓力差)優(yōu)選設(shè)定為外部壓力的10%或更多。因此，優(yōu)選地，當(dāng)內(nèi)部壓力升高到比外部壓力高10%或更多時(shí)，變形部51膨脹變形。當(dāng)內(nèi)部壓力超過(guò)外部壓力10%或更多時(shí)觸發(fā)的變形部51的膨脹和變形使得能夠在源于比如溫度等外部因素的內(nèi)外壓力差波動(dòng)時(shí)減少故障。當(dāng)組裝電池殼體31的內(nèi)部壓力與外部壓力之間的差值(內(nèi)部壓力-外部壓力)因組裝電池殼體31中的內(nèi)部壓力的異常降低而減小至預(yù)定閾值以下時(shí)，變形部51先于組裝電池殼體31的其他部分發(fā)生變形而從組裝電池殼體31向內(nèi)凸起(以下又稱為“收縮變形)。此處，構(gòu)成變形部51的收縮變形開(kāi)始時(shí)的閾值的組裝電池殼體31的內(nèi)部壓力與外部壓力之間的差值(內(nèi)外壓力差)優(yōu)選設(shè)定為外部壓力的10%或更多。因此，優(yōu)選地，當(dāng)內(nèi)部壓力降低到外部壓力以下10%或更多時(shí)，變形部51收縮并變形。當(dāng)內(nèi)部壓力降低到外部壓力以下10%或更多時(shí)觸發(fā)的變形部51的收縮和變形使得能夠在源于比如溫度等外部因素的內(nèi)外壓力差波動(dòng)時(shí)減少故障?？蝮w61為容納組裝電池殼體31、將組裝電池殼體31保持在適當(dāng)位置、并將第一接觸致動(dòng)型傳感器73保持在適當(dāng)位置的構(gòu)件?？梢允褂镁哂信c上述框體60的構(gòu)造相同構(gòu)造的框體作為框體61。
第一接觸致動(dòng)型傳感器73是布置在框體61內(nèi)的傳感器，其感測(cè)變形部51的膨脹變形。第一接觸致動(dòng)型傳感器73連接到下述控制單元81，使得第一接觸致動(dòng)型傳感器73的輸出傳輸?shù)娇刂茊卧?1。在需要電源來(lái)操作第一接觸致動(dòng)型傳感器73的情況下，通過(guò)與組裝電池15相連的正電極端子25和負(fù)電極端子26經(jīng)由未示出的電源線將電力供給到第一接觸致動(dòng)型傳感器73。第一接觸致動(dòng)型傳感器73布置在框體61的內(nèi)表面上并靠近變形部51。也就是說(shuō)，第一接觸致動(dòng)型傳感器73布置在當(dāng)設(shè)置在上述組裝電池殼體31中的變形部51變形從而向外凸起(膨脹變形)時(shí)與變形部51的一部分發(fā)生接觸的位置。具有與上述接觸致動(dòng)型傳感器70的構(gòu)造同樣構(gòu)造的傳感器可用作第一接觸致動(dòng)型傳感器73。優(yōu)選地，平時(shí)，在第一接觸致動(dòng)型傳感器73與變形部51之間設(shè)有預(yù)定間隙。該間隙的尺寸可設(shè)定為類(lèi)似于上述電池系統(tǒng)100中的接觸致動(dòng)型傳感器70與變形部50之間的間隙尺寸。第二接觸致動(dòng)型傳感器74為感測(cè)變形部51的收縮變形的傳感器，其布置在組裝電池殼體31內(nèi)并由下述第二接觸致動(dòng)型傳感器保持部75保持。第一接觸致動(dòng)型傳感器73和第二接觸致動(dòng)型傳感器74構(gòu)成電池系統(tǒng)300中的感測(cè)部。第二接觸致動(dòng)型傳感器74連接到下述控制單元81，使得第二接觸致動(dòng)型傳感器74的輸出傳輸?shù)娇刂茊卧?1。在需要電源來(lái)操作第二接觸致動(dòng)型傳感器74的情況下，通過(guò)與組裝電池15相連的正電極端子25和負(fù)電極端子26經(jīng)由未示出的電源線將電力供給到第二接觸致動(dòng)型傳感器74。第二接觸致動(dòng)型傳感器74布置在組裝電池殼體31內(nèi)并靠近變形部51。也就是說(shuō)，第二接觸致動(dòng)型傳感器74布置在組裝電池殼體31內(nèi)的在變形部51變形從而向內(nèi)凸起(收縮變形)時(shí)與設(shè)置在上述組裝電池殼體31內(nèi)的變形部51的一部分發(fā)生接觸的位置。具有與上述接觸致動(dòng)型傳感器70的構(gòu)造同樣構(gòu)造的傳感器可用作第二接觸致動(dòng)型傳感器74。優(yōu)選地，平時(shí)，在第二接觸致動(dòng)型傳感器74與變形部51之間具有預(yù)定間隙。該間隙的尺寸可設(shè)定為類(lèi)似于上述電池系統(tǒng)100中的接觸致動(dòng)型傳感器70與變形部50之間的間隙尺寸。第二接觸致動(dòng)型傳感器保持部75為布置在組裝電池殼體31的內(nèi)表面上并將第二接觸致動(dòng)型傳感器74保持在預(yù)定位置的構(gòu)件。第二接觸致動(dòng)型傳感器保持部75僅需能夠保持第二接觸致動(dòng)型傳感器74使得當(dāng)收縮變形的變形部51與第二接觸致動(dòng)型傳感器74之間接觸時(shí)第二接觸致動(dòng)型傳感器74可靠地操作。這種第二接觸致動(dòng)型傳感器保持部75可由例如金屬板等構(gòu)成。
控制單元81控制第一接觸致動(dòng)型傳感器73、第二接觸致動(dòng)型傳感器74和下述通知單元91。為此，控制單元81與第一接觸致動(dòng)型傳感器73、第二接觸致動(dòng)型傳感器74和通知單元91全部連接。具體地，控制單元81接收并處理來(lái)自第一接觸致動(dòng)型傳感器73和第二接觸致動(dòng)型傳感器74的輸出信號(hào)，并當(dāng)輸出信號(hào)指示檢測(cè)到變形部51的變形時(shí)，該指示被輸出到下述通知單元91。從控制單元81到通知單元91的輸出內(nèi)容對(duì)于第一接觸致動(dòng)型傳感器73和第二接觸致動(dòng)型傳感器74中任一個(gè)的操作可以是相同的，或者在第一接觸致動(dòng)型傳感器73檢測(cè)接觸的情形與第二接觸致動(dòng)型傳感器74檢測(cè)接觸的情形之間可以不同。在控制單元81的操作需要電源的情況下，通過(guò)與組裝電池15相連的正電極端子25和負(fù)電極端子26經(jīng)由未示出的電源線將電力供給到控制單元81?？墒褂帽热缥⒖刂破鞯痊F(xiàn)有控制裝置作為控制單元81，而沒(méi)有任何特別的限制通知單元91連接到控制單元81，并且根據(jù)控制單元81的輸出告知用戶檢測(cè)到組裝電池殼體31中的異常。在通知單元91的操作需要電源的情況下，通過(guò)與組裝電池15相連的正電極端子25和負(fù)電極端子26經(jīng)由未示出的電源線將電力供給到通知單元91。以下裝置可以以單獨(dú)或多個(gè)的組合的方式用作通知單元91 :發(fā)光元件，比如燈泡、發(fā)光二極管(LED)、有機(jī)電致發(fā)光器件等；文字顯示元件，比如液晶模塊或液晶面板；聲學(xué)元件，比如壓電蜂鳴器；或者換能器等。來(lái)自控制單元81的輸出信號(hào)可發(fā)送到比如汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)的車(chē)載信息系統(tǒng)，從而由車(chē)載信息系統(tǒng)執(zhí)行通知。在這種情況下，車(chē)載信息系統(tǒng)用作通知單元91。在上述控制單元81輸出在第一接觸致動(dòng)型傳感器73檢測(cè)到接觸的情形與第二接觸致動(dòng)型傳感器74檢測(cè)到接觸的情形之間不同的內(nèi)容的情況下，通知單元91可與上述不同內(nèi)容的輸出一起通知兩種異常。這種通知單元91的示例包括例如由組合多個(gè)LED得到的顯示裝置。能夠想到的可導(dǎo)致電池系統(tǒng)300中的變形部51膨脹變形的情形一即，能夠想到的組裝電池殼體31內(nèi)壓力異常升高的原因——包括例如，由在極其高溫的環(huán)境下使用引起的過(guò)度加熱；由于因比如短路等故障引起的過(guò)量電流所導(dǎo)致的異常的熱產(chǎn)生而使得氣體40本身壓力的升高；以及通過(guò)由于組裝電池15內(nèi)的異常反應(yīng)而導(dǎo)致的氣體產(chǎn)生使氣密的組裝電池殼體30的內(nèi)部壓力升高。下面對(duì)在組裝電池殼體31內(nèi)壓力異常升高的情況下電池系統(tǒng)300的操作進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)組裝電池殼體31內(nèi)的壓力因某種原因升高并且內(nèi)外壓力差超過(guò)預(yù)定膨脹變形閾值時(shí)，設(shè)置在組裝電池殼體31中的變形部51發(fā)生變形，從而先于組裝電池殼體31的其他部分向外凸起(膨脹變形)。當(dāng)變形部51變形時(shí)，變形部51與設(shè)置在框體61中、在變形前接近變形部51的第一接觸致動(dòng)型傳感器73發(fā)生接觸。當(dāng)?shù)谝唤佑|致動(dòng)型傳感器73感測(cè)到接觸時(shí)，第一接觸致動(dòng)型傳感器73的輸出信號(hào)變化，并且該變化被與第一接觸致動(dòng)型傳感器73連接的控制單元81檢測(cè)到。當(dāng)檢測(cè)到從第一接觸致動(dòng)型傳感器73輸入的信號(hào)的變化時(shí)，控制單元81向與控制單元81相連的通知單元91輸出信號(hào)。根據(jù)來(lái)自控制單元81的輸出，通知單元91通知用戶關(guān)于組裝電池殼體31內(nèi)的壓力的異常已經(jīng)出現(xiàn)或者組裝電池殼體31內(nèi)的壓力異常升高。在電池系統(tǒng)300中，是感測(cè)變形部51的變形，而非對(duì)組裝電池殼體31內(nèi)的壓力進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)。因此，能夠以簡(jiǎn)單的方式感測(cè)組裝電池殼體31內(nèi)的壓力異常或壓力的異常升高。能夠想到的可導(dǎo)致電池系統(tǒng)300中的變形部51收縮變形的情形一即，能夠想到的組裝電池殼體31內(nèi)壓力異常降低的原因——包括例如，由在極其低溫的環(huán)境中使用期間的過(guò)度冷卻引起的氣體40本身的壓力降低；或者，由于當(dāng)組裝電池殼體31的氣密性因某種原因而破壞時(shí)氣體40泄漏到組裝電池殼體31外所導(dǎo)致的組裝電池殼體31中的內(nèi)部壓力降低。下面對(duì)在組裝電池殼體31內(nèi)壓力異常降低的情況下電池系統(tǒng)300的操作進(jìn)行說(shuō)明。當(dāng)組裝電池殼體31內(nèi)的壓力因某種原因而降低并且內(nèi)外壓力差降到預(yù)定收縮變形閾值以下時(shí)，設(shè)置在組裝電池殼體31中的變形部51發(fā)生變形，從而先于組裝電池殼體31的其他部分向內(nèi)凸起(收縮變形)。當(dāng)變形部51收縮變形時(shí)，變形部51與設(shè)置在組裝電池殼體31內(nèi)、在變形前接近變形部51的第二接觸致動(dòng)型傳感器74發(fā)生接觸。當(dāng)?shù)诙佑|致動(dòng)型傳感器74感測(cè)到接觸時(shí)，第二接觸致動(dòng)型傳感器74的輸出信號(hào)變化，并且該變化被與第二接觸致動(dòng)型傳感器74連接的控制單元81檢測(cè)到。當(dāng)檢測(cè)到從第二接觸致動(dòng)型傳感器74輸入的信號(hào)的變化時(shí)，控制單元81向與控制單元81相連的通知單元91輸出信號(hào)。根據(jù)來(lái)自控制單元81的輸出，通知單元91通知用戶關(guān)于組裝電池殼體31內(nèi)的壓力的異常已經(jīng)出現(xiàn)或者組裝電池殼體31內(nèi)的壓力異常降低。在電池系統(tǒng)300中，是感測(cè)變形部51的收縮變形，而非對(duì)組裝電池殼體31內(nèi)的壓力進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)。因此，能夠以簡(jiǎn)單的方式感測(cè)組裝電池殼體31內(nèi)的壓力異?；驂毫Φ漠惓＝档汀Ｈ缟纤?，電池系統(tǒng)300具有分別布置在組裝電池殼體31外和組裝電池殼體31內(nèi)的第一接觸致動(dòng)型傳感器73和第二接觸致動(dòng)型傳感器74。因此，在電池系統(tǒng)300中，組裝電池殼體31內(nèi)的溫度異常升高和降低都能夠以簡(jiǎn)單的方式檢測(cè)。因此，能夠以簡(jiǎn)單的方式感測(cè)電池系統(tǒng)300中的組裝電池15的性能的可能損失的情形或?qū)﹄姵叵到y(tǒng)300的安全本身的可能威脅的情形。在關(guān)于本發(fā)明的以上說(shuō)明中，電池系統(tǒng)300被闡釋成其組裝電池15具有固態(tài)單位電池單元IOp . . .、10N的構(gòu)造，其中這些固態(tài)單位電池單元為鋰離子二次電池，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。構(gòu)成組裝電池的每個(gè)單位電池單元可以是不同于為鋰離子二次電池的固態(tài)單位電池單元的其他單位電池單元。例如，電池系統(tǒng)可以構(gòu)造成具有由多個(gè)單位電池單元構(gòu)成的組裝電池，每個(gè)單位電池單元都是電解質(zhì)和溶劑都保持在聚合體中的所謂的凝膠電解質(zhì)鋰二次電池。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)300被闡釋成其組裝電池15具有串聯(lián)的固態(tài)單
位電池單元IO1.....IOn的構(gòu)造，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。組裝電池通過(guò)固態(tài)單位
電池單元的并聯(lián)構(gòu)造而成的形式也是可以的?；蛘撸M裝電池構(gòu)造為串聯(lián)和并聯(lián)的組合也是可以的。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)300的構(gòu)造被闡釋成其中，變形部51通過(guò)利用壓制將構(gòu)成組裝電池殼體30的外板的一部分成形為凸形形狀而局部地減小剛性被構(gòu)造成，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。本發(fā)明的電池系統(tǒng)中的變形部可以通過(guò)根據(jù)除上述壓制之外的其他方法——例如，通過(guò)焊接等將不同的材料互相結(jié)合——使其剛性比周?chē)投鴺?gòu)造成。還可以是通過(guò)使組裝電池殼體的一個(gè)面的板厚小于其他面的板厚而減小所述一個(gè)面的剛性的構(gòu)造。在這種情況下，所述一個(gè)面構(gòu)成變形部。也就是說(shuō)，當(dāng)組裝電池殼體中的內(nèi)部壓力異常升高時(shí)，整個(gè)上述一個(gè)面變形從而從組裝電池殼體向外凸起(膨脹變形)。此外，當(dāng)組裝電池殼體中的內(nèi)部壓力異常降低時(shí)，整個(gè)上述一個(gè)面變形從而從組裝電池殼、體向內(nèi)凸起(收縮變形)。另一種構(gòu)型也是可以的，其中，組裝電池殼體的剛性不是局部減小，而是構(gòu)成組裝電池殼體的所有面具有相同的板厚，使得整個(gè)組裝電池殼體構(gòu)成變形部。也就是說(shuō)，當(dāng)組裝電池殼體中的內(nèi)部壓力異常升高時(shí)，整個(gè)組裝電池殼體變形而向外凸起(膨脹變形)；而當(dāng)組裝電池殼體中的內(nèi)部壓力異常降低時(shí)，整個(gè)組裝電池殼體變形而向內(nèi)凸起(收縮變形)。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)300的構(gòu)造被闡釋成其具有第一接觸致動(dòng)型傳感器73和第二接觸致動(dòng)型傳感器74作為感測(cè)部，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。本發(fā)明的電池系統(tǒng)可構(gòu)造成使得感測(cè)部具有除接觸致動(dòng)型傳感器以外的其他傳感器?？蓸?gòu)成感測(cè)部的除接觸致動(dòng)型傳感器以外的其他傳感器的示例包括例如非接觸式傳感器，比如光束傳感器等。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)300的構(gòu)造被闡釋成構(gòu)成感測(cè)部的第一接觸致動(dòng)型傳感器73布置在框體60的內(nèi)表面上，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。在本發(fā)明的電子系統(tǒng)中，感測(cè)部?jī)H需布置成能夠感測(cè)變形部的變形即可。因此，借助于布置在框體內(nèi)表面上的比如間隔裝置等的定位部根據(jù)第一接觸致動(dòng)型傳感器與變形部之間的期望位置關(guān)系來(lái)保持第一接觸致動(dòng)型傳感器的構(gòu)造是可以的。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)300的構(gòu)造被闡釋成第一接觸致動(dòng)型傳感器73和第二接觸致動(dòng)型傳感器74(感測(cè)部)經(jīng)由控制單元81向通知單元91輸出信號(hào)，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。取決于通知單元的形式以及構(gòu)成感測(cè)部的傳感器的形式，在沒(méi)有中間控制單元的情況下通知單元根據(jù)從感測(cè)部向通知單元的直接信號(hào)傳輸進(jìn)行操作的構(gòu)造也是可以的。在例如構(gòu)成感測(cè)部的第一接觸致動(dòng)型傳感器和第二接觸致動(dòng)型傳感器二者都由使得通過(guò)接觸引發(fā)導(dǎo)通狀態(tài)的形式的開(kāi)關(guān)傳感器構(gòu)成并且通知單元由在通電時(shí)發(fā)光的兩個(gè)LED構(gòu)成的情況下，可將其中一個(gè)LED和第一接觸致動(dòng)型傳感器直接連接而沒(méi)有中間控制單元，并且同樣可將第二接觸致動(dòng)型傳感器和另一個(gè)LED直接連接而沒(méi)有中間控制單元，從而使得當(dāng)傳感器(感測(cè)部)檢測(cè)到接觸時(shí)，可以使任一個(gè)LED(通知單元)發(fā)光，用于通知用戶。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)300的構(gòu)造被闡釋成第一接觸致動(dòng)型傳感器73和第二接觸致動(dòng)型傳感器74 (感測(cè)部)以及控制單元81和通知單元91所需的電源都由組裝電池15供給。在電池系統(tǒng)300的這種構(gòu)造中能夠以容易的方式減少部件數(shù)量。但是，本發(fā)明絕不局限于這些構(gòu)造。還可以是感測(cè)部、控制單元和通知部所需的電源都由除本發(fā)明的電池系統(tǒng)中的組裝電池以外的電源供給部來(lái)供給的形式。這種電源供給部的示例包括例如空氣電池、液體電池、太陽(yáng)能電池等。這樣的構(gòu)造允許以不受電池系統(tǒng)中的組裝電池的充電狀態(tài)的影響的方式感測(cè)例如組裝電池殼體內(nèi)部壓力的異常。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)300的構(gòu)造被闡釋成一個(gè)組裝電池殼體31設(shè)置在一個(gè)框體61內(nèi)，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。多個(gè)組裝電池殼體設(shè)置在一個(gè)框體中的形式也是可以的。在多個(gè)組裝電池殼體設(shè)置在一個(gè)框體中的情況下，每個(gè)組裝電池殼體都可以具有變形部，并且在一個(gè)框體中可以設(shè)置對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的感測(cè)部的多個(gè)感測(cè)部。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)300的構(gòu)造被闡釋成電池系統(tǒng)300具有通過(guò)將 氣體40壓力填充到組裝電池殼體31中而呈預(yù)定形狀的組裝電池殼體31，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。例如，氣體不但壓力填充到組裝電池殼體的內(nèi)部而且壓力填充到在框體之內(nèi)但在組裝電池殼體之外的空間中的電池系統(tǒng)的構(gòu)造也是可以的。在具有這種形式的電池系統(tǒng)中，變形部會(huì)因組裝電池殼體內(nèi)的壓力降低而經(jīng)歷收縮變形，對(duì)于其形狀不是借助于內(nèi)部壓力而保持在預(yù)定形狀的組裝電池殼體亦如此。因此，在具有這種形式的電池系統(tǒng)中，能夠通過(guò)在組裝電池殼體內(nèi)外都設(shè)置感測(cè)部而以簡(jiǎn)單的方式檢測(cè)組裝電池殼體內(nèi)壓力的異常升高和異常降低。在關(guān)于本發(fā)明的說(shuō)明中，電池系統(tǒng)300的構(gòu)造被闡釋成在組裝電池殼體31內(nèi)外都設(shè)置有感測(cè)部(第一接觸致動(dòng)型傳感器73和第二接觸致動(dòng)型傳感器74)，但是本發(fā)明并不局限于上述構(gòu)造。僅在電池系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置感測(cè)部的電池系統(tǒng)也是可以的。在該構(gòu)造中，能夠以簡(jiǎn)單的方式感測(cè)組裝電池殼體的內(nèi)部壓力的降低，同時(shí)部件數(shù)量和成本都能夠減少。根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的電池系統(tǒng)具有至少一個(gè)層疊電池(單位電池單元)和容納該至少一個(gè)層疊電池的外包裝體(組裝電池殼體)，該電池系統(tǒng)具有電池結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)用氣體填充外包裝體內(nèi)的空間來(lái)向所述至少一個(gè)層疊電池加壓并保持所述至少一個(gè)層疊電池，并且外包裝體的外表面的至少一部分被用于檢測(cè)氣體從外包裝體泄漏的材料所覆
至JHL ο圖5是示意性地示出通常在根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的電池系統(tǒng)的電池結(jié)構(gòu)中使用的層疊電池。在層疊電池10中，根據(jù)情況可能需要而在正電極板與負(fù)電極板之間插置有隔離板或類(lèi)似物的電極板組11被層疊膜12包裹，層疊膜12可以是例如涂覆有合成樹(shù)脂的鋁金屬箔或類(lèi)似物，以由此密封電極板組11的外圍并產(chǎn)生密封的板狀氣密層疊電池10。向外伸出的正電極側(cè)端子電極13和負(fù)電極側(cè)端子電極14設(shè)置在層疊電池10的端部處。在第四實(shí)施方式中，諸如上述層疊電池的至少一個(gè)層疊電池容納在外包裝體中。外包裝體不受特別限制，只要其結(jié)實(shí)且高度氣密即可，因此可以使用例如金屬或樹(shù)脂材料。容納在第四實(shí)施方式的電池結(jié)構(gòu)中的外包裝體內(nèi)的層疊電池的數(shù)量不受特別限制。根據(jù)電池結(jié)構(gòu)所用的應(yīng)用場(chǎng)合所需的容量和輸出，外包裝體可以任意地容納適當(dāng)數(shù)量的層疊電池。通常，為了提高和/或保持諸如上述層疊電池的層疊電池特性，降低層疊電池的內(nèi)阻很關(guān)鍵。此外，發(fā)現(xiàn)對(duì)構(gòu)成層疊電池的電極板組進(jìn)行加壓在降低內(nèi)阻方面是有效的，因?yàn)橄驑?gòu)成層疊電池的電極板組加壓使得能夠減小電極板組中存在的例如活性材料粒子的材料之間的接觸電阻。不管怎樣，由這種加壓引起的效果在使用具有高內(nèi)阻的層疊電池的電池結(jié)構(gòu)中尤其顯著。根據(jù)第四實(shí)施方式的電池結(jié)構(gòu)中的層疊電池不受特別限制，但是優(yōu)選使用鋰離子電池，特別是包含固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子電池。在鋰離子電池中通常使用非水電解質(zhì)溶液。鋰鹽溶解在有機(jī)溶液中，因此與水電解質(zhì)溶液——比如，鎳鎘二次電池的水電解質(zhì)溶液——的傳導(dǎo)性相比，鋰離子電池中的電解質(zhì)溶液的傳導(dǎo)性非常小。所以，鋰離子電池的內(nèi)阻通常大于使用水電解質(zhì)溶液的二次電池的內(nèi)阻。采用固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子電池被用作鋰離子電池。但是，在這種全固態(tài)鋰離子電池中，固體材料之間的接觸電阻特別大，因此該電池的內(nèi)阻比使用非水電解質(zhì)溶液的鋰離子電池的內(nèi)阻大。在根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式的電池系統(tǒng)中，電池結(jié)構(gòu)使得通過(guò)將氣體填充到外包裝體內(nèi)的空間中向容納在外包裝體內(nèi)的至少一個(gè)層疊電池加壓并保持該至少一個(gè)層疊電池。因此，均勻一致的壓力能夠從各個(gè)方向施加到構(gòu)成層疊電池的電極板組上，而且可將壓力保持在恒定值。因此，這樣允許減小電極板組中的材料之間的接觸阻力，并抑制接觸阻力值的波動(dòng)。這種接觸阻力降低效果特別顯著，因而在例如鋰離子電池、特別是具有固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子電池被用作具有第四實(shí)施方式的電池結(jié)構(gòu)的層疊電池的情況下，層疊電池的內(nèi)阻能夠極大地減小。因此，在使用這種層疊電池構(gòu)造的電池結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)崿F(xiàn)電池特性的顯著提高。填充第四實(shí)施方式中的外包裝體的內(nèi)部的氣體不受特別限制，并且可以使用空氣或比如氮?dú)饣驓鍤獾榷栊詺怏w。這些氣體可填充至通常從9. SkPa到
3. 9 X 103kPa(0. lkg/cm2 到 40kg/cm2)范圍內(nèi)的壓力。在第四實(shí)施方式中，外包裝體的外表面的至少一部分、尤其是全部外表面被用于檢測(cè)氣體從外包裝體的泄漏的材料所覆蓋。
通常，如果高壓氣體填充外包裝體的內(nèi)部，則容易發(fā)生泄漏。此外，泄漏是氣體泄漏，因此與使用液體或類(lèi)似物的情況相比，可能不太容易確定泄漏本身的發(fā)生以及在哪個(gè)部分發(fā)生了泄漏。因此，在外包裝體未被用于檢測(cè)氣體泄漏的材料覆蓋的電池結(jié)構(gòu)中，不能容易地確定確實(shí)已經(jīng)由氣體泄漏導(dǎo)致源于氣體泄漏的電池結(jié)構(gòu)的電池特性降低。例如，如果將壓力表或類(lèi)似物裝配到電池結(jié)構(gòu)，則能夠檢測(cè)氣體泄漏，但是無(wú)法確定在哪個(gè)部分發(fā)生泄漏。該方法在成本等方面也不一定是優(yōu)選的。在第四實(shí)施方式的電池系統(tǒng)的電池結(jié)構(gòu)中，外包裝體的容易發(fā)生氣體泄漏的外表面部分、尤其是整個(gè)外表面被用于檢測(cè)氣體從外包裝體的泄漏的材料所覆蓋。結(jié)果，這樣使得能夠容易地確定——如果有的話——因?yàn)槔缤獍b體損壞造成的發(fā)生從外包裝體的氣體泄漏的外包裝體部分。因此，本電池結(jié)構(gòu)允許在這種事情發(fā)生的情況下采取快速且適當(dāng)?shù)拇胧┮曰謴?fù)外包裝體內(nèi)的壓力。此外，以用于檢測(cè)氣體泄漏的材料覆蓋外包裝體的整個(gè)外表面因此意味著構(gòu)成本電池結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)層疊電池的整體完全被雙層結(jié)構(gòu)——即，外包裝體和上述材料——所覆蓋。因此，與單個(gè)外包裝體相比或與外包裝體的外表面的僅僅一部分被上述材料覆蓋的情況相比，在提高外包裝體的材料選擇的自由度方面，該構(gòu)造是有利的?？梢允褂迷试S容易地檢測(cè)氣體泄漏的任何材料作為第四實(shí)施方式中的用于檢測(cè)氣體泄漏的這種材料。下面對(duì)第四實(shí)施方式的電池結(jié)構(gòu)的“用于檢測(cè)氣體泄漏的材料”進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。這些說(shuō)明僅是對(duì)第四實(shí)施方式的方面的闡釋?zhuān)⑶业谒膶?shí)施方式的特征并非意在局限于該特定方面。在第四實(shí)施方式的第一方面，允許檢測(cè)因氣密性材料的膨脹或損壞導(dǎo)致的氣體泄漏的材料被用作檢測(cè)氣體泄漏的材料。這種材料不受特別限制，并且可以是氣密性膜，例如由聚合物或樹(shù)脂制成的膜，或者可以是薄且脆但是氣密性的無(wú)機(jī)材料殼體，例如由陶瓷等制成的殼體。也可以使用無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料或上述材料的復(fù)合材料，只要該材料具有諸如上述功能的功能即可。使這些氣密性材料與外包裝體的外表面緊密接觸，以由此覆蓋外包裝體的易于發(fā)生氣體泄漏的外表面部分，例如，用于填充氣體的氣體注入口，并優(yōu)選由此覆蓋外包裝體的整個(gè)外表面，使得上述氣密性材料在發(fā)生氣體泄漏(如果有的話)的部分膨脹或破損，從而能夠容易地確定上述部分?？商娲?，根據(jù)例如溶膠-凝膠法、涂布法、噴墨法等將氣密性材料的前體溶液或類(lèi)似物吹送到或涂覆到外包裝體的整個(gè)外表面或外表面的一部分上，隨后進(jìn)行燒焙、硬化等，以由此在外包裝體的外表面的至少一部分處形成氣密性材料，從而允許依賴于氣密性材料的膨脹或破損來(lái)檢測(cè)氣體泄漏。圖6是示意性地圖示出第四實(shí)施方式中的電池結(jié)構(gòu)的示例的圖。首先，如圖6的左側(cè)圖中所示，將電池結(jié)構(gòu)20的外包裝體21包封在氣密性材料22中。接著，用氣密性材料22覆蓋外包裝體21的整個(gè)外表面，使得外表面與氣密性材料22完全接觸(圖6中中間的圖)。在外包裝體21的內(nèi)部填充有高壓氣體并且無(wú)氣體泄漏發(fā)生的情況下，特別地，氣密性材料22不發(fā)生變形等。然而，如果因?yàn)槔缤獍b體21損壞導(dǎo)致氣體從外包裝體21的內(nèi)部泄漏，那么如圖6的右側(cè)圖中所示，在發(fā)生這種氣體泄漏的部分，氣密性材料22就會(huì)膨脹或破損。因此，能夠容易地確定該部分，從而允許采取快速且適當(dāng)?shù)拇胧┮曰謴?fù)外包裝體 21內(nèi)的壓力。在第四實(shí)施方式的第二方面中使用的用于檢測(cè)氣體泄漏的材料是涂覆有微囊體的材料，微囊體中密封有顏料或染料，使得該材料允許通過(guò)微囊體破裂時(shí)顏料或燃料的釋放來(lái)檢測(cè)氣體泄漏。使用這種壓敏著色材料允許容易地基于壓敏著色材料顏色的變化來(lái)確定從外包裝體內(nèi)部的氣體泄漏——如果有的話——發(fā)生的部分。在本說(shuō)明書(shū)中，電池結(jié)構(gòu)被詳細(xì)解釋為其中層疊電池為鋰離子電池，但是本發(fā)明第四實(shí)施方式中的電池結(jié)構(gòu)絕非局限于這種特定電池結(jié)構(gòu)，而是可以在至少一個(gè)層疊電池容納在外包裝體內(nèi)的任何電池結(jié)構(gòu)中使用。本發(fā)明的電池系統(tǒng)可適于在設(shè)于例如電動(dòng)汽車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)中的電池系統(tǒng)中使用。
權(quán)利要求
1.一種電池系統(tǒng),包括 具有多個(gè)固態(tài)單位電池單元(10)的組裝電池(15)； 容納所述組裝電池(15)的組裝電池殼體(30、31)； 填充所述組裝電池殼體(30、31)的內(nèi)部的氣體(40)； 加壓部，所述加壓部利用由所述氣體(40)在所述組裝電池殼體(30、31)內(nèi)產(chǎn)生的靜水壓向所述單位電池單元(10)加壓； 變形部(50、51)，所述變形部(50、51)是所述組裝電池殼體(30、31)的一部分，并且在所述組裝電池殼體(30、31)中出現(xiàn)異常時(shí)，所述變形部(50、51)對(duì)所述異常作出反應(yīng)而發(fā)生變形；以及 感測(cè)所述變形部(50、51)的所述變形的感測(cè)部(70-74)。
2.如權(quán)利要求I所述的電池系統(tǒng),其中 所述感測(cè)部(70-74)具有接觸致動(dòng)型傳感器；并且 所述傳感器設(shè)置在使得所述傳感器在所述變形部(50、51)變形時(shí)操作的位置。
3.如權(quán)利要求I或2所述的電池系統(tǒng)，其中，所述變形部(50、51)是所述組裝電池殼體(30、31)的一部分，所述一部分具有比所述組裝電池殼體(30、31)的其他部分的剛性低的剛性。
4.如權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)，其中，所述變形部(50、51)對(duì)其作出反應(yīng)的所述異常是所述組裝電池殼體(30、31)內(nèi)的壓力偏離預(yù)定范圍的情形。
5.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)，其中，所述傳感器設(shè)置在使得所述傳感器在所述變形部(50、51)變形時(shí)與所述變形部(50、51)接觸的位置。
6.如權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)，其中，所述傳感器包括設(shè)置在所述變形部(50)中的第一傳感器部分以及在所述變形部(50)變形時(shí)與所述第一傳感器部分接觸的第二傳感器部分。
7.如權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)，其中，所述傳感器布置在所述組裝電池殼體(30、31)夕卜。
8.如權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)，其中，所述傳感器布置在所述組裝電池殼體(31)內(nèi)。
9.如權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的電池系統(tǒng)，其中，所述組裝電池殼體(30、31)的外表面的至少一部分被用于檢測(cè)所述氣體(40)從所述組裝電池殼體(30、31)的泄漏的材料所覆蓋。
10.一種電池結(jié)構(gòu),包括 至少一個(gè)層疊電池單元(10);以及 容納所述至少一個(gè)層疊電池單元(10)的外包裝體(21)， 其中 通過(guò)將氣體填充到所述外包裝體(21)內(nèi)的空間中來(lái)向所述至少一個(gè)層疊電池單元(10)加壓并保持所述至少一個(gè)層疊電池單元(10);并且 所述外包裝體(21)的外表面的至少一部分被用于檢測(cè)所述氣體從所述外包裝體(21)的泄漏的材料所覆蓋。
11.如權(quán)利要求10所述的電池結(jié)構(gòu)，其中，所述層疊電池單元(10)是包含固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰離子電池。
12.如權(quán)利要求10或11所述的電池結(jié)構(gòu)，其中，所述外包裝體(21)的整個(gè)外表面被用于檢測(cè)所述氣體的泄漏的所述材料所覆蓋。
13.如權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的電池結(jié)構(gòu)，其中 用于檢測(cè)所述氣體的泄漏的所述材料為氣密性材料(22);并且 通過(guò)所述氣密性材料(22)的膨脹或破損來(lái)檢測(cè)所述氣體的泄漏。
14.如權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的電池結(jié)構(gòu)，其中 用于檢測(cè)所述氣體的泄漏的所述材料由涂覆有微囊體的材料形成，所述微囊體內(nèi)密封有顏料或染料；并且 通過(guò)在所述微囊體破裂時(shí)所述顏料或染料的釋放來(lái)檢測(cè)所述氣體的泄漏。
全文摘要
提供了一種電池系統(tǒng)，該電池系統(tǒng)設(shè)置有具有多個(gè)固態(tài)單位電池單元(10)的組裝電池(15)；容納所述組裝電池(15)的組裝電池殼體(30、31)；填充所述組裝電池殼體(30、31)的內(nèi)部的氣體(40)；加壓部，所述加壓部利用由所述氣體(40)在所述組裝電池殼體(30、31)內(nèi)產(chǎn)生的靜水壓向所述單位電池單元(10)加壓；變形部(50、51)，所述變形部(50、51)是所述組裝電池殼體(30、31)的一部分，并且在所述組裝電池殼體(30、31)中出現(xiàn)異常時(shí)，所述變形部(50、51)對(duì)所述異常做出反應(yīng)而發(fā)生變形；以及感測(cè)所述變形部(50、51)的所述變形的感測(cè)部(70-74)。
文檔編號(hào)H01M2/10GK102646856SQ201210035588
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者今井博俊, 寺西浩, 白澤淳 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社