電池模塊的漏液檢查方法以及電池模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電池模塊的漏液檢查方法以及電池模塊。在作為電池模塊(1)的階段能夠短時間且可靠地檢查薄膜外殼電池(21)的漏液。將扁平的薄膜外殼電池(21)層疊多個并收容到殼體(11)內(nèi)而成的電池模塊(1)在長度方向的一端具有狹縫，在此插入氣體傳感器(3)。位于長度方向的另一端的端子部(12)具有與殼體(11)內(nèi)連通的螺栓孔，在此連接鼓風機(2)。通過鼓風機(2)向殼體(11)內(nèi)強制地送入空氣，通過氣體傳感器(3)周圍而流出，因此能夠根據(jù)氣體傳感器(3)的輸出來快速地判斷是否存在漏液。
【專利說明】電池模塊的漏液檢查方法以及電池模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢查扁平的薄膜外殼電池的電解液的漏液的漏液檢查方法，特別是涉及一種將多個薄膜外殼電池收容于殼體內(nèi)并在作為電池模塊的階段檢查殼體內(nèi)的薄膜外殼電池的漏液的漏液檢查方法，以及涉及一種適于該漏液檢查方法的電池模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]公知一種扁平的薄膜外殼電池，該扁平的薄膜外殼電池利用層壓薄膜氣密地密封將成為正極和負極的多個電極板經(jīng)由隔片層疊而成的電池元件，并且在內(nèi)部填充了電解液。層壓薄膜至少具備金屬層和熱熔接層，在電池元件的外周側(cè)對兩個層壓薄膜進行加熱而使相互熔接，由此密封薄膜外殼電池的周緣部。
[0003]這種薄膜外殼電池通常作為將多個(例如四個左右)薄膜外殼電池收容到例如由金屬板構(gòu)成的殼體內(nèi)的電池模塊而被處理。而且，該電池模塊還能夠單獨使用，但是，例如根據(jù)所需的電壓、用途，作為堆疊而組合多個，并且收容于包裝盒內(nèi)例如用作電動汽車用的電池盒。
[0004]在這種薄膜外殼電池中，當層壓薄膜的密封不充分時，填充到內(nèi)部的電解液產(chǎn)生泄露。
[0005]在專利文獻I中公開了以下技術(shù):在進行鋰離子電池的熟化的熟化裝置中設(shè)置能夠檢測電解液的氣體成分的氣體傳感器，檢測在熟化工序中容易產(chǎn)生的漏液。
[0006]專利文獻1:日本特開2000-188135號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

_7] 發(fā)明要解決的問題
[0008]然而，在將多個薄膜外殼電池收容到殼體內(nèi)的狀態(tài)下檢查漏液時不適合使用上述以往的方法。即，在專利文獻I的方法中，由于作為熟化工序而長期放置，因此能夠確保足夠的檢查時間，但是僅為了漏液檢查而長期保管被組裝為電池模塊的狀態(tài)下的電池并不現(xiàn)實。
[0009]因而，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在短時間內(nèi)檢查在電池模塊的狀態(tài)下收容于內(nèi)部的薄膜外殼電池是否存在漏液的漏液檢查方法。
[0010]用于解決問題的方案
[0011 ] 本發(fā)明是一種薄膜外殼電池的漏液檢查方法，用于在將扁平的薄膜外殼電池層疊多個并收容到殼體內(nèi)而成的電池模塊中檢查上述薄膜外殼電池的漏液，該方法的特征在于，
[0012]與設(shè)置于上述殼體的第一開口部相面對地配置氣體傳感器，
[0013]通過設(shè)置于上述殼體的其它位置的第二開口部向上述殼體內(nèi)強制地導(dǎo)入空氣，
[0014]根據(jù)上述氣體傳感器的輸出來判斷上述薄膜外殼電池是否存在漏液。
[0015]在優(yōu)選的一個方式中，使用鼓風機通過上述第二開口部將空氣加壓輸送到殼體內(nèi)?；蛘咴诹硪粋€方式中，利用負壓通過上述第一開口部來吸引殼體內(nèi)的空氣。
[0016]這樣，如果設(shè)為在電池模塊的殼體內(nèi)強制地生成氣流的狀態(tài)，則假設(shè)在殼體內(nèi)的某一個薄膜外殼電池中存在液狀或者氣體狀的漏液的情況下，由該電解液的漏液引起的氣體成分隨著氣流流向第一開口部。也就是說，如果假設(shè)存在漏液，則氣體成分可靠且迅速地流經(jīng)氣體傳感器周圍，能夠在短時間內(nèi)檢查電池模塊內(nèi)部的薄膜外殼電池是否存在漏液。
[0017]上述第一開口部和第二開口部例如分別被配置在殼體的相互對置的壁面，以使從成為空氣入口的第二開口部流向成為空氣出口的第一開口部的空氣流橫穿薄膜外殼電池的周圍地流動。此外，各開口部、尤其是成為空氣入口的第二開口部不一定必須是一個開口部，能夠由多個孔等構(gòu)成。另外，也可以設(shè)置多個第一開口部，在各個第一開口部設(shè)置氣體傳感器，并根據(jù)各氣體傳感器的輸出來判斷漏液。
[0018]期望將上述第一開口部和上述第二開口部配置在上述殼體的兩個側(cè)面、詳細地說配置在沿著上述薄膜外殼電池的主面而相互對置的兩個側(cè)面，使空氣在上述殼體內(nèi)在沿著上述薄膜外殼電池的主面的方向上流通。如果設(shè)為這種結(jié)構(gòu)，則在相鄰的薄膜外殼電池之間在沿著其主面的方向上空氣順暢地流動，因此即使在某個部位產(chǎn)生漏液，氣體傳感器也能夠可靠地進行檢測。
[0019]另外，作為適于這種漏液檢查方法的電池模塊，將扁平的薄膜外殼電池層疊多個并收容于殼體內(nèi)而成，該電池模塊的特征在于，在上述殼體形成以下部分:
[0020]氣體傳感器用的第一開口部，該氣體傳感器用于檢查上述薄膜外殼電池的漏液；以及
[0021]第二開口部，其用于強制地使空氣通過上述殼體內(nèi)向上述第一開口部流通，
[0022]其中，上述第一開口部和上述第二開口部被配置在沿著上述薄膜外殼電池的主面而相互對置的兩個側(cè)面，以使空氣在上述殼體內(nèi)在沿著上述薄膜外殼電池的主面的方向上流通。
[0023]發(fā)明的效果
[0024]根據(jù)本發(fā)明，強制地使空氣在殼體內(nèi)流通，根據(jù)配置于成為該空氣流的出口的第一開口部的氣體傳感器的輸出來判斷是否存在漏液，因此即使在組裝為電池模塊的狀態(tài)下，也能夠在短時間內(nèi)可靠地檢測出薄膜外殼電池的漏液。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是表示本發(fā)明所涉及的漏液檢查方法的一個實施例的說明圖。
[0026]圖2是該漏液檢查方法的處理的流程圖。
[0027]圖3是用于該實施例的電池模塊的立體圖。
[0028]圖4是表示電池模塊的相反側(cè)的端部的立體圖。
[0029]圖5是薄膜外殼電池的立體圖。
[0030]圖6是與隔離件一起表示多個薄膜外殼電池的分解立體圖。
[0031]圖7是表示四個電池元件的連接的電路圖。
[0032]圖8是沿著電池模塊的中央部的縱截面圖。
[0033]圖9是偏于電池模塊的側(cè)方的位置處的縱截面圖。
[0034]圖1O是使用了負壓泵的實施例的說明圖。[0035]圖11是變更了開口部的位置的實施例的說明圖。
[0036]附圖標記說明
[0037]1:電池模塊；2:鼓風機；3:氣體傳感器；4:控制器。
【具體實施方式】
[0038]下面，根據(jù)附圖來詳細地說明本發(fā)明的一個實施例。
[0039]圖1是表示本發(fā)明的漏液檢查方法的一個實施例的說明圖，相互對置地配置鼓風機2和氣體傳感器3，該鼓風機2在制造線上的漏液檢查臺上對成為檢查對象的電池模塊I強制地導(dǎo)入空氣，該氣體傳感器3檢測由電解液的漏液引起的氣體成分。上述鼓風機2和氣體傳感器3與控制器4相連接，該控制器4執(zhí)行漏液檢查。該控制器4具備顯示漏液檢查結(jié)果的顯示器5，并且具備在檢測出漏液時發(fā)出聲音警報的通知器6。
[0040]如圖3所示，上述電池模塊I是在由金屬板構(gòu)成的扁平的矩形殼體11內(nèi)例如層疊并收容四個圖5示出的扁平的薄膜外殼電池21而成的，在成為長度方向的一端部的短邊側(cè)的側(cè)面Ila并排地設(shè)置有三個端子部12。另外，如圖4所示，在成為長度方向的另一端部的另一個短邊側(cè)的側(cè)面Ilb的中央，以打開開口的方式形成有沿著四個薄膜外殼電池21的層疊方向的貫穿殼體11的整個高度的矩形狹縫13。該狹縫13相當于權(quán)利要求中的“第一開口部”，圖1所示的氣體傳感器3被配置為其前端探頭通過該狹縫13而面對殼體11內(nèi)部的狀態(tài)。
[0041]上述端子部12以矩形的突出狀從殼體11的側(cè)面Ila突出的方式而形成，在各自的中央部形成有用于與未圖示的母線相連接的螺栓孔14。該螺栓孔14以到達殼體11的內(nèi)部空間的方式貫穿突出狀的端子部12而形成，因而該螺栓孔14與殼體11的內(nèi)部空間連通。該三個螺栓孔14相當于權(quán)利要求中的“第二開口部”。圖1所示的鼓風機2的噴出口經(jīng)由分支成三個的分支管15與各螺栓孔14相連接。
[0042]此外，如圖7所示，各電池模塊I所包含的四個薄膜外殼電池21形成將兩個兩個地并聯(lián)連接的薄膜外殼電池進行串聯(lián)連接的配置，關(guān)于上述三個端子部12，外側(cè)的兩個分別與圖7示出的兩端的端子a、b對應(yīng)，并且中央的端子部12與中間端子c對應(yīng)。該中央的端子部12即中間端子c被用于各薄膜外殼電池21的電壓的監(jiān)視器。
[0043]收容在電池模塊I的殼體11內(nèi)的薄膜外殼電池21例如是鋰離子二次電池。如圖5所示，將分別呈矩形的正極板和負極板經(jīng)由隔片交替地層疊多個而設(shè)為電池元件，將該電池元件夾持在成為外殼薄膜的層壓薄膜22之間，并且對該層壓薄膜22的周緣進行加熱熔接而成為氣密地密封的扁平的結(jié)構(gòu)，在矩形的一個短邊，從層壓薄膜22向外引出正極片23和負極片24。
[0044]上述層壓薄膜22是至少包含內(nèi)側(cè)的熱熔接層、中間的金屬層、外側(cè)的保護層的多層結(jié)構(gòu)的薄膜，例如熱熔接層由聚丙烯(PP)構(gòu)成，金屬層由鋁箔構(gòu)成，保護層由聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)構(gòu)成。在一個方式中，將呈矩形的兩個層壓薄膜22配置在上述電池元件的兩側(cè)，對其四個邊進行熱熔接，由此構(gòu)成薄膜外殼電池21。由此，在四個邊分別形成平坦的薄壁熔接部22a。作為其它方式，也可以將一個層壓薄膜22折成兩個，在其內(nèi)側(cè)夾持上述電池元件之后，對其余的三個邊進行熱熔接，由此構(gòu)成密封的薄膜外殼電池21。
[0045]此外，以保留用于填充電解液的注入口的形狀來進行層壓薄膜22的基于熱熔接的密封，在將電解液填充到內(nèi)部之后，對注入口部分進行密封。電解液包含六氟磷酸鋰(LiPF6)等鋰鹽，以及，碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸亞丁酯、碳酸亞乙烯基酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯、碳酸甲基丙基酯等非水溶劑。
[0046]作為用于檢測這種電解液的漏液的氣體傳感器3，是對隨著電解液的液狀或者氣體狀的泄露而產(chǎn)生的氣體成分起感應(yīng)的氣體傳感器即可,根據(jù)作為檢查對象的電解液來適當?shù)剡x擇，例如能夠使用對由于鋰鹽的分解而產(chǎn)生的氟化氫進行檢測的氟化氫傳感器、對非水溶劑的有機成分進行檢測的臭氣傳感器等。
[0047]具有上述結(jié)構(gòu)的薄膜外殼電池21如圖6所示那樣隔著分別配置在長度方向的兩端部的隔離件25依次層疊，并且以最下面和最上面分別附加絕緣片28 (參照圖8)的狀態(tài)收容于殼體11內(nèi)。此外，各薄膜外殼電池21的正極片23和負極片24與殼體11端部的端子部12相連接，使得成為如圖7所示的電路。上述隔離件25使用絕緣性的合成樹脂材料以沿著薄膜外殼電池21的短邊的形狀成型，兩端具有圓筒形的柱狀部26，在層疊方向上相鄰的兩個隔離件25的柱狀部26相互嵌合且抵接，由此隔離件25之間的間隔以及相鄰的兩個薄膜外殼電池21的間隔得到確保。而且，在兩端的柱狀部26之間，一個隔離件25以及與該隔離件25相鄰的隔離件25在層疊方向上相互分離，殘留了空氣能夠流通的間隙。
[0048]圖8和圖9是示意性地示出包含這種隔離件25的殼體11內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說明圖，均為在沿著殼體11的長度方向的平面上將電池模塊I作為截面的圖，圖9示出了沿著通過柱狀部26的平面的截面，圖8示出了沿著通過隔離件25的中心的平面的截面。
[0049]如圖9所示，在沿著柱狀部26的截面上全部隔離件25的柱狀部26如上述那樣在層疊方向上連續(xù)。與此相對地，在沿著圖8所示的隔離件25中心的截面上，如上所述那樣在各隔離件25之間保留間隙27。
[0050]另一方面，如果關(guān)注薄膜外殼電池21的厚度(即層疊方向的尺寸)，則各薄膜外殼電池21的中央部最鼓，越向周邊越薄，因此在沿著圖8所示的隔離件25中心的截面上，成為相鄰的薄膜外殼電池21之間在中央部相互接觸的狀態(tài)，并且成為薄膜外殼電池21的中央部還隔著絕緣片28實質(zhì)上壓接到殼體11的上下的內(nèi)壁面(底面和頂面)的狀態(tài)。與此相對地，在沿著圖9所示的柱狀部26的截面上，各薄膜外殼電池21的厚度稍微減小，因此在相鄰的薄膜外殼電池21之間產(chǎn)生一些間隙29。
[0051]鼓風機2的成為空氣入口的三個螺栓孔14位于圖8、圖9所示的殼體11的一個側(cè)面11a，配置有氣體傳感器3的成為空氣出口的狹縫13位于另一個側(cè)面11b，這兩個側(cè)面IlaUlb沿著薄膜外殼電池21的主面(正極板等所沿著的基本的平面)相互對置。因而，從一個側(cè)面Ila的一側(cè)流入的空氣通過隔離件25之間的間隙27橫穿隔離件25，并且通過各薄膜外殼電池21之間產(chǎn)生的間隙29而在沿著薄膜外殼電池21的主面的方向上流動。而且，通過相反側(cè)的隔離件25的間隙27流向成為出口的狹縫13。因此，空氣在層疊收容了多個薄膜外殼電池21的殼體11內(nèi)較順暢地流動。另外，即使在各薄膜外殼電池21的哪個部位存在漏液，所產(chǎn)生的氣體成分也會與空氣流可靠地接觸，從而能夠利用處于空氣的出口的氣體傳感器3進行檢測。
[0052]圖2是示出通過圖1所示的控制器4執(zhí)行的漏液檢查的處理的流程的流程圖。
[0053]該漏液檢查例如在自動化的生產(chǎn)線中進行，當完成的電池模塊I通過輸送線被移送至漏液檢查臺時，分支管15的前端分別被插入端子部12的螺栓孔14，并且氣體傳感器3的前端探頭被插入相反側(cè)的狹縫13。而且，在該狀態(tài)下開始進行圖2的處理，在步驟I中打開鼓風機2，并且在步驟2中開始計時器的計時。并且在步驟3中讀入氣體傳感器3的輸出。
[0054]通過鼓風機2的作用，空氣(外部空氣)經(jīng)由三個螺栓孔14被強制地導(dǎo)入殼體11內(nèi)。如上所述，該空氣在沿著各薄膜外殼電池21的主面的方向上流動。也就是說，在殼體11內(nèi)沿著其長度方向流動，從在與端子部12相反側(cè)的側(cè)面Ilb開口的狹縫13向外部流出。因而，如果假設(shè)在某個薄膜外殼電池21中存在漏液，則由電解液引起的氣體成分隨著氣流而快速地作用于氣體傳感器3，并被該氣體傳感器3檢測。
[0055]在步驟4中，判斷在規(guī)定時間以內(nèi)氣體傳感器3的輸出是否超出規(guī)定的閾值，如果沒有檢測到超出閾值的輸出，則進入步驟5，通過顯示器5顯示不存在漏液的意思。萬一在檢測到超出閾值的輸出時，進入步驟6，通過顯示器5顯示是漏液的意思，同時通過通知器6發(fā)出警報以通知給作業(yè)人員。此外，在自動化生產(chǎn)線的情況下，期望構(gòu)成為自動排除判斷為漏液的電池模塊I。作為步驟4的規(guī)定時間，幾秒左右、最長幾十秒鐘左右的等級就足夠了。
[0056]在步驟5、6之后，在步驟7中關(guān)閉鼓風機2，并且使計時器初始化并結(jié)束一系列處理。
[0057]這樣，根據(jù)本實施例，能夠在組裝為電池模塊I的狀態(tài)下，短時間內(nèi)高效且可靠地檢查薄膜外殼電池21是否存在漏液。因而，能夠在更接近最終的出廠階段的階段進行漏液檢查，例如還能夠可靠地檢測在將薄膜外殼電池21組裝為電池模塊I時新產(chǎn)生的漏液等。
[0058]此外，在上述實施例中，通過鼓風機2強制地將外部空氣送入殼體11內(nèi)，但是相反也可以構(gòu)成為通過負壓從殼體11內(nèi)抽出空氣。圖10是表示利用負壓進行吸引的一個實施例的圖，覆蓋殼體11端部的狹縫13的橡膠套31被安裝于氣體傳感器3前端部，負壓泵32與該橡膠套31相連接。因而，當將氣體傳感器3前端部插入狹縫13內(nèi)時，狹縫13同時被橡膠套31覆蓋，伴隨負壓泵32的動作來吸引殼體11內(nèi)的空氣。因此，外部空氣從相當于第二開口部的上述螺栓孔14被導(dǎo)入殼體11內(nèi)，與上述實施例同樣地在殼體11內(nèi)在沿著薄膜外殼電池21的主面的方向上流動，通過氣體傳感器3周圍。如果假設(shè)在某一個薄膜外殼電池21中存在漏液，則與上述實施例同樣地，能夠根據(jù)氣體傳感器3的輸出快速地進行檢測。
[0059]此外，在該實施例的情況下，第二開口部僅對外部空氣開口即可，因此例如還能夠代替螺栓孔14將殼體11的現(xiàn)有的孔、間隙用作第二開口部。
[0060]如上述各實施例那樣，在其中一個短邊上配置第一開口部，在另一個短邊上配置第二開口部，以使空氣沿著細長的殼體11的長度方向流動，但優(yōu)選使空氣在整個殼體11內(nèi)流通，但是本發(fā)明并不限定于此，只要空氣能夠可靠地流經(jīng)薄膜外殼電池21周圍并通過氣體傳感器3，也可以是任意的配置。另外，第一開口部和第二開口部的形狀也是任意的。
[0061]在圖11中，作為一個實施例，在成為細長的殼體11的長邊的一個側(cè)面設(shè)置氣體傳感器3用的第一開口部，通過鼓風機2強制地從設(shè)置于與該第一開口部相對置的另一側(cè)面的第二開口部送入空氣。即使是這種結(jié)構(gòu)，也能夠充分進行漏液檢查。此外，也可以根據(jù)需要并排地配置多個第一開口部和氣體傳感器3。
[0062]但是，圖8、圖9示出的絕緣片28妨礙在殼體11的底面和頂面設(shè)置第一開口部和第二開口部而使空氣在薄膜外殼電池21的層疊方向上流通，并且如圖8、圖9所示，與流通方向正交地存在多個薄膜外殼電池21，因此通氣阻力變大通常是不理想的。
【權(quán)利要求】
1.一種薄膜外殼電池的漏液檢查方法，用于在將扁平的薄膜外殼電池層疊多個并收容到殼體內(nèi)而成的電池模塊中檢查上述薄膜外殼電池的漏液，該方法的特征在于， 與設(shè)置于上述殼體的第一開口部相面對地配置氣體傳感器， 通過設(shè)置于上述殼體的其它位置的第二開口部向上述殼體內(nèi)強制地導(dǎo)入空氣， 根據(jù)上述氣體傳感器的輸出來判斷上述薄膜外殼電池是否存在漏液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜外殼電池的漏液檢查方法，其特征在于， 在上述殼體，將上述第一開口部和上述第二開口部配置在沿著上述薄膜外殼電池的主面而相互對置的兩個側(cè)面，使空氣在上述殼體內(nèi)在沿著上述薄膜外殼電池的主面的方向上流通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的薄膜外殼電池的漏液檢查方法，其特征在于， 使用鼓風機通過上述第二開口部將空氣加壓輸送到殼體內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的薄膜外殼電池的漏液檢查方法，其特征在于， 通過上述第一開口部利用負壓來吸引殼體內(nèi)的空氣。
5.一種電池模塊，將扁平的薄膜外殼電池層疊多個并收容于殼體內(nèi)而成，該電池模塊的特征在于，在上述殼體形成以下部分: 氣體傳感器用的第一開口部，該氣體傳感器用于檢查上述薄膜外殼電池的漏液；以及 第二開口部，其用于強制地使空氣通過上述殼體內(nèi)向上述第一開口部流通， 其中，上述第一開口部和上述第二開口部被配置在沿著上述薄膜外殼電池的主面而相互對置的兩個側(cè)面，以使空氣在上述殼體內(nèi)在沿著上述薄膜外殼電池的主面的方向上流通。
【文檔編號】H01M2/02GK103900767SQ201310739201
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月26日
【發(fā)明者】矢島久道 申請人:汽車能源供應(yīng)公司