本發(fā)明涉及電池組(assembled battery)的制造方法，該電池組包括在預(yù)定方向上排列并且通過(guò)在排列方向上向電池單體施加負(fù)荷(load)而緊固的多個(gè)可再充電電池單體(二次電池)。

背景技術(shù)：

重量輕的高能量密度鋰離子二次電池、鎳氫電池或其它二次電池，或者諸如電容器之類(lèi)的蓄電元件被用作電池單體，通過(guò)串聯(lián)連接多個(gè)電池單體而形成的電池組被用作提供高輸出的電源，并且被用作用于安裝在車(chē)輛中的電源，或者用于個(gè)人計(jì)算機(jī)和便攜式終端的電源。例如，作為用于安裝在車(chē)輛中的電池組的實(shí)例，公開(kāi)號(hào)為2014-137889的日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了通過(guò)排列由鋰離子二次電池構(gòu)成的多個(gè)相同形狀的電池單體，以及將電池單體的各個(gè)正電極端子和各個(gè)負(fù)電極端子串聯(lián)連接而配置的電池組。

同時(shí)，在被安裝在諸如汽車(chē)之類(lèi)的車(chē)輛中的電池組內(nèi)，假設(shè)電池組的安裝空間有限，并且電池組在振動(dòng)環(huán)境下使用；因此，通過(guò)在緊固狀態(tài)(即，電池單體相互固定的狀態(tài))下排列多個(gè)電池單體來(lái)組裝電池組，例如，如JP 2014-137889 A中所述。在這種緊固狀態(tài)下，相當(dāng)大的負(fù)荷被施加到組裝成電池組的各個(gè)電池單體。

在電池組的制造中，如果排列多個(gè)電池單體，并且通過(guò)在多個(gè)電池單體的排列方向上向電池單體施加負(fù)荷來(lái)緊固這些電池單體，則負(fù)荷使每個(gè)電池單體的容器(即，用于將電極體容納在內(nèi)的外殼體)在施加負(fù)荷方向上出現(xiàn)扭曲和變形。因此，在電池單體通過(guò)在預(yù)定排列方向上向電池單體施加負(fù)荷而被緊固的狀態(tài)下，每個(gè)電池單體的排列方向上的厚度取決于每個(gè)電池單體的容器內(nèi)的電極體的厚度。但是，在電極體之間，通常存在某種程度的厚度變化(不規(guī)則性)。如果在堆疊方向上排列和緊固包括具有上述厚度變化的電極體的多個(gè)電池單體，則在處于緊固狀態(tài)的各個(gè)電池單體之間會(huì)出現(xiàn)排列方向上的厚度變化，并且電池單體之間的厚度變化會(huì)累積。因此，所制造的電池組在排列方向上的長(zhǎng)度上發(fā)生變化。電池組之間的在排列方向上的長(zhǎng)度(外部尺寸)上的此類(lèi)變化導(dǎo)致以下不便：電池組無(wú)法被安裝在之前準(zhǔn)備的安裝空間內(nèi)，或者當(dāng)電池組被安裝在該安裝空間內(nèi)時(shí)，存在冗余的間隙。此外，可能導(dǎo)致這樣的設(shè)計(jì)缺點(diǎn)：需要更大的容差來(lái)保證電池組外部尺寸性能，以便接受電池組外部尺寸的變化(即，在電池組周?chē)峁┤哂嗫臻g)。因此，在制造電池組時(shí)，優(yōu)選地減小電池組在排列方向上的長(zhǎng)度變化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種電池組的制造方法：此方法能夠減小由被容納在被組裝為電池組的各個(gè)電池單體內(nèi)的電極體之間的形狀不規(guī)則性導(dǎo)致的電池組在排列方向上的長(zhǎng)度變化，從而制造具有預(yù)先設(shè)定的尺寸(特別是指電池組在被組裝為電池組的電池單體的排列方向上的長(zhǎng)度尺寸)的電池組。

本發(fā)明的一方面是一種電池組的制造方法，包括：制備多個(gè)電池單體，每個(gè)電池單體包括具有正電極和負(fù)電極的電極體、以及用于容納所述電極體的容器；根據(jù)被容納在每個(gè)電池單體內(nèi)的所述電極體的在排列方向上的厚度，將所述多個(gè)電池單體分為多個(gè)等級(jí)；以及在所述排列方向上排列所述多個(gè)電池單體，并且通過(guò)在所述排列方向上向所述多個(gè)電池單體施加負(fù)荷的方式緊固所述多個(gè)電池單體，所述多個(gè)電池單體是從所述多個(gè)等級(jí)中選擇的，使得當(dāng)在所述排列方向上排列所述多個(gè)電池單體時(shí)，所述電池單體的在所述排列方向上的長(zhǎng)度適合于預(yù)定長(zhǎng)度。

在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“電池單體”指的是可以彼此串聯(lián)連接以構(gòu)成電池組的個(gè)體蓄電元件，除非另外提及，否則包括具有各種組成的電池和電容器?！岸坞姵亍币话惚硎究梢员恢貜?fù)充電的電池，并且包含所謂的蓄電池，其包括鋰離子二次電池或鎳氫電池。構(gòu)成鋰離子二次電池的蓄電元件是此處使用的“電池單體”的典型實(shí)例，包括多個(gè)此類(lèi)電池單體的鋰離子二次電池模塊是此處公開(kāi)的“電池組”的典型實(shí)例。這里公開(kāi)的技術(shù)可應(yīng)用于通過(guò)排列預(yù)定數(shù)量的電池單體(例如，鋰離子二次電池，每個(gè)電池單體在這樣的方向上具有扁平的外形：即，電池單體的扁平表面堆疊的方向(堆疊方向))，并且串聯(lián)或并聯(lián)地連接各個(gè)電池單體的電極端子而形成的電池組。

根據(jù)上述方面，通過(guò)以下方式選擇并組合被組裝為所述電池組的預(yù)定數(shù)量的電池單體：即，抵消各個(gè)電池單體內(nèi)的電極體之間的厚度變化(此外，抵消處于緊固狀態(tài)的電池單體之間的厚度變化)，并且使所述電池組的在所述排列方向上的長(zhǎng)度符合指定長(zhǎng)度；因此可以制造具有精確尺寸(特別是指所述電池組相對(duì)于被組裝為所述電池組的電池單體的排列方向的精確長(zhǎng)度尺寸)的電池組。因此，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，可以提供用于安裝在車(chē)輛中以及其它用途的具有更好的外部尺寸(在所述排列方向上的長(zhǎng)度)一致性以及優(yōu)秀的安裝性的電池組。

在上述方面，所述多個(gè)電池單體可以包括從所述多個(gè)等級(jí)當(dāng)中的兩個(gè)或更多個(gè)等級(jí)中的每一者中選擇的至少一個(gè)電池單體。

在上述方面，每個(gè)電極體可以是通過(guò)卷繞正電極片和負(fù)電極片而形成的扁平狀卷繞電極體，所述正電極片包括位于長(zhǎng)型正電極集電體上的正電極活性物質(zhì)層，所述負(fù)電極片包括位于長(zhǎng)型負(fù)電極集電體上的負(fù)電極活性物質(zhì)層。所述卷繞電極體的厚度根據(jù)其卷繞的程度和狀況而可能不規(guī)則。因此，包括此類(lèi)卷繞電極體的電池單體在緊固期間可能在所述電池單體之間具有厚度不均勻性，但是在具有上述配置的制造方法中，通過(guò)以下方式選擇并組合屬于不同厚度等級(jí)的電池單體：即，所述電池組的在所述排列方向上的長(zhǎng)度符合基準(zhǔn)長(zhǎng)度，從而制造滿足上述指定值(指定長(zhǎng)度)的電池組。因此，根據(jù)本方面的制造方法，可以制造包括所述多個(gè)電池單體并且還具有優(yōu)秀安裝性的電池組，所述多個(gè)電池單體包括作為其要素的所述卷繞電極體。

在上述方面，所述卷繞電極體可以通過(guò)使正電極片基件和負(fù)電極片基件彼此重疊、被卷繞、以及每預(yù)定長(zhǎng)度被切割的方式而形成，所述正電極片基件通過(guò)在所述正電極集電體上沿著縱向連續(xù)地形成具有與所述多個(gè)電池單體的長(zhǎng)度相等的長(zhǎng)度的所述正電極活性物質(zhì)層而形成，所述負(fù)電極片基件通過(guò)在所述負(fù)電極集電體上沿著縱向連續(xù)地形成具有與所述多個(gè)電池單體的長(zhǎng)度相等的長(zhǎng)度的所述負(fù)電極活性物質(zhì)層而形成。在上述方面，盡管可以有效地制造所述多個(gè)卷繞電極體，但是所制造的卷繞電極體的形狀可能變得不規(guī)則。但是，在具有上述配置的制造方法中，可以減小由所述卷繞電極體的不規(guī)則形狀導(dǎo)致的所述電池組的在所述排列方向上的長(zhǎng)度變化，從而提供具有預(yù)先設(shè)定的精確尺寸的電池組。因此，根據(jù)本方面的制造方法，可以有效地制造具有更好的外部尺寸一致性以及優(yōu)秀的安裝性的電池組。

在上述方面，所述電池單體的數(shù)量可以是30或更多，或者是50或更多。當(dāng)電池單體的數(shù)量增加時(shí)，更有利于實(shí)現(xiàn)所述電池組的高容量，但是由于所述電極體之間的形狀不規(guī)則性，更可能導(dǎo)致所述電池組的在所述排列方向上的長(zhǎng)度變化。相反地，根據(jù)具有上述配置的制造方法，即使多個(gè)電池單體內(nèi)的電極體之間存在厚度變化，也可以制造能夠抵消各個(gè)電池單體內(nèi)的電極體之間的厚度變化，以便使所述排列方向上的長(zhǎng)度高度精確地符合上述指定值(指定長(zhǎng)度)的電池組。因此，根據(jù)本方面的制造方法，可以制造具有高容量以及優(yōu)秀安裝性的電池組。

附圖說(shuō)明

下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)、以及技術(shù)和工業(yè)意義，在這些附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，并且其中：

圖1是示意性地示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池組的配置的透視圖；

圖2是示意性地示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池組的配置的側(cè)視圖；

圖3是示意性地示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的卷繞電極體的前視圖；

圖4是示意性地示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池單體的容器的內(nèi)部狀態(tài)的圖形；

圖5是示意性地示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的卷繞電極體的制造方法的說(shuō)明圖；

圖6是示意性地示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的卷繞電極體的制造方法的說(shuō)明圖；以及

圖7是示出電極體的厚度與處于緊固狀態(tài)的電池單體的厚度之間的關(guān)系的圖形。

具體實(shí)施方式

下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例。除本說(shuō)明書(shū)中明確提及的事項(xiàng)(例如，作為電池組的要素的電池單體的結(jié)構(gòu))之外的實(shí)施本發(fā)明所需的事項(xiàng)(例如，正電極、負(fù)電極和隔離物的配置和制造方法，電池單體的緊固方法，以及在車(chē)輛中安裝電池組的方法)可以被本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員理解為基于相關(guān)領(lǐng)域中的相關(guān)技術(shù)的設(shè)計(jì)事項(xiàng)。本發(fā)明的實(shí)施例可以基于本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的內(nèi)容、以及本領(lǐng)域的公知技術(shù)常識(shí)來(lái)實(shí)施。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池組可被用作用于安裝在諸如汽車(chē)之類(lèi)的車(chē)輛中的馬達(dá)(電動(dòng)機(jī))的電源。因此，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種包括上述電池組作為電源的車(chē)輛(包括電動(dòng)機(jī)的汽車(chē)，例如混合動(dòng)力車(chē)輛、電動(dòng)車(chē)輛和燃料電池車(chē)輛)。

通過(guò)應(yīng)用此處公開(kāi)的技術(shù)而制造的電池組不被限制于每個(gè)電池單體的特定配置，只要該電池組通過(guò)在排列方向(堆疊方向)上排列電池單體(一般是指具有扁平外形的電池單體)并且緊固這些電池單體而形成即可。電池單體的實(shí)例可以包括諸如鎳氫電池之類(lèi)的二次電池以及電雙層電容器。本發(fā)明可以優(yōu)選地被用作其中使用鋰離子二次電池作為電池單體的電池組的制造方法。由于鋰離子二次電池是提供具有高能量密度的高輸出的二次電池，因此，鋰離子二次電池可被組裝為高性能電池組，尤其是被組裝為用于安裝在車(chē)輛中的電池組(電池模塊)。本發(fā)明的實(shí)施例可以是其中多個(gè)如此排列的電池單體串聯(lián)地或并聯(lián)地連接的電池組的制造方法。

盡管不是旨在進(jìn)行限制，但是在下文中，將通過(guò)使用以下實(shí)例詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例：該實(shí)例利用扁平狀鋰離子二次電池作為電池單體，并且通過(guò)串聯(lián)地連接多個(gè)電池單體來(lái)制造電池組。在下面的圖形中，相同的附圖標(biāo)記可被用于具有相同功能的部件或部分，并且可以不重復(fù)或者簡(jiǎn)化其描述。

被用作根據(jù)下面描述的實(shí)施例制造的電池組的要素的電池單體可以與被組裝為傳統(tǒng)電池組的電池單體類(lèi)似，并且通常包括具有預(yù)定的電池形成材料(正電極和負(fù)電極各自的活性物質(zhì)，正電極和負(fù)電極各自的集電體，隔離物，等等)的電極體，以及其中容納電極體和適當(dāng)電解質(zhì)的容器。

如圖1和圖2所示，此處公開(kāi)的電池組10例如包括多個(gè)(通常為10或更多(例如，10到100)，優(yōu)選地為30或更多，更優(yōu)選地為50或更多，甚至更優(yōu)選地為60或更多)電池單體12。每個(gè)電池單體12包括容器14，該容器14具有其中可以容納下面描述的扁平狀卷繞電極體的形狀(在該實(shí)施例中為盒型)。

容器14配備正電極端子15和負(fù)電極端子16，正電極端子15被電連接到卷繞電極體的正電極，負(fù)電極端子16被電連接到卷繞電極體的負(fù)電極。如圖所示，在每?jī)蓚€(gè)相鄰的電池單體12之間，一個(gè)電池單體12的正電極端子15和另一電池單體12的負(fù)電極端子16通過(guò)連接工具17進(jìn)行電連接。通過(guò)此方式，各個(gè)電池單體12被串聯(lián)地連接，從而組裝具有所需電壓的電池組10。與傳統(tǒng)的電池單體容器類(lèi)似，這些容器14中的每一者可配備安全閥等，以釋放在容器內(nèi)部產(chǎn)生的氣體。本發(fā)明的特征不在于該容器14的配置；因此，將省略其詳細(xì)描述。

容器14的材料不限于特定一種，并且此材料可以與傳統(tǒng)電池單體中使用的材料相同。根據(jù)在車(chē)輛等中安裝的適合性，用于執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選材料的實(shí)例可以包括重量相對(duì)輕的材料。例如，可以優(yōu)選地使用金屬(例如，鋁和鋼)制成的容器，由合成樹(shù)脂(例如，諸如聚乙烯和聚丙烯之類(lèi)的聚烯烴樹(shù)脂，或者諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(polyethylene-telephthalate)、聚四氟乙烯、以及聚酰胺樹(shù)脂之類(lèi)的高熔點(diǎn)樹(shù)脂)制成的容器。容器可以是傳統(tǒng)上被用作電池的外殼體的樹(shù)脂膜容器，例如三層結(jié)構(gòu)的層疊膜容器，其包括：由高熔點(diǎn)樹(shù)脂(例如，諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚四氟乙烯、以及聚酰胺樹(shù)脂之類(lèi)的高熔點(diǎn)樹(shù)脂)制成的外表面(保護(hù))層；由金屬箔(例如，鋁和鋼)構(gòu)成的阻擋層(即，能夠阻擋氣體和水的層)；以及由熱粘合樹(shù)脂(具有相對(duì)低的熔點(diǎn)的樹(shù)脂，例如，諸如乙烯-醋酸乙烯酯、聚乙烯和聚丙烯之類(lèi)的聚烯烴樹(shù)脂)構(gòu)成的粘合層。根據(jù)本實(shí)施例的容器14例如由鋁制成。

如圖1和圖2所示，在多個(gè)電池單體12被排列為逐個(gè)與每個(gè)相鄰的電池單體12相反，以使各個(gè)正電極端子15和各個(gè)負(fù)電極端子16以恒定間隔交替地排列的同時(shí)，電池單體12在這樣的方向上被排列：在此方向上，各個(gè)容器14的具有較寬寬度的表面14A(即，與被容納在各個(gè)容器14中的卷繞電極體30(在下面描述)的扁平表面對(duì)應(yīng))彼此面對(duì)。此外，具有預(yù)定形狀的冷卻板11被設(shè)置在每?jī)蓚€(gè)相鄰的電池單體12之間，并且位于電池單體12的在電池單體排列方向上的兩個(gè)外側(cè)，其中每個(gè)冷卻板11與每個(gè)相鄰的容器14的寬表面14a緊密接觸。該冷卻板11用作散熱件，用于有效地散發(fā)工作中的每個(gè)電池單體內(nèi)產(chǎn)生的熱，并且具有框架形狀(例如，如圖所示，在側(cè)視圖中具有凸部和凹部的梳式形狀)，以便在每?jī)蓚€(gè)相鄰的電池單體12之間引入冷卻流體(通常為空氣)。冷卻板11優(yōu)選地由具有良好導(dǎo)熱性的金屬制成，或者由重量輕的硬合成樹(shù)脂(諸如聚丙烯等)制成。

在以上述方式排列的電池單體12以及冷卻板11的兩個(gè)外側(cè)之外設(shè)置了一對(duì)端板18、19。當(dāng)在上述被緊固體24的堆疊方向(排列方向)上施加負(fù)荷的同時(shí)，上述電池單體組以及端板18、19通過(guò)被設(shè)置為跨兩個(gè)端板18、19延伸(連結(jié)(couple)兩個(gè)端板18、19)的多個(gè)緊固帶21而全部被緊固在一起。

以此方式在電池單體12的堆疊方向上排列的所有電池單體組、冷卻板11以及端板18、19(下文也稱(chēng)為“被緊固體”)通過(guò)被固定為跨兩個(gè)端板18、19延伸的緊固帶21在指定緊固壓力P下，在被緊固體的堆疊方向上被緊固。更具體地說(shuō)，如圖2所示，每個(gè)緊固帶21的一端通過(guò)螺釘22被緊固和固定到端板18上，從而在被緊固體的排列方向上將指定的緊固壓力P(容器14的壁面接收到的表面壓力例如約為2×10⁶到5×10⁶Pa)施加到被緊固體24上。通過(guò)上述指定的緊固壓力P而緊固的電池組10的在排列方向上的長(zhǎng)度(圖1和圖2所示的實(shí)例中的端板18和19的各個(gè)外端之間的長(zhǎng)度)被定義為指定長(zhǎng)度LT。在本說(shuō)明書(shū)中，“指定長(zhǎng)度LT”表示沿著被組裝為電池組的預(yù)定數(shù)量的電池單體的排列方向延伸的電池組的長(zhǎng)度，并且通常可被理解為包括容差的可接受長(zhǎng)度范圍。例如，可以被理解為，如果指定長(zhǎng)度LT被稱(chēng)為X cm，則指定長(zhǎng)度LT落在包括容差±α的范圍X±α內(nèi)。

在根據(jù)該實(shí)例的制造方法中，具有上述配置的電池組10通過(guò)穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)指定長(zhǎng)度LT的方式而被有效地制造。在下文中，將參考圖3到圖6所示的示意圖描述此制造方法。將描述制備要被組裝為電池組10的多個(gè)電池單體12的過(guò)程。這些電池單體12中的每一者包括具有正電極和負(fù)電極的電極體30。在該實(shí)施例中，電極體30是通過(guò)卷繞正電極片32、負(fù)電極片34以及隔離物36而形成的扁平狀卷繞電極體30，其中正電極片32包括位于長(zhǎng)型正電極集電體上的正電極活性物質(zhì)層，負(fù)電極片34包括位于長(zhǎng)型負(fù)電極集電體上的負(fù)電極活性物質(zhì)層。

配置卷繞電極體30的材料和部件可以與傳統(tǒng)鋰離子電池的電極體的材料和部件相同，并且不限于特定的材料和部件。例如，正電極片32可以通過(guò)在長(zhǎng)型正電極集電體上設(shè)置用于鋰離子電池的正電極活性物質(zhì)層而形成。優(yōu)選地將鋁箔(在該實(shí)施例中)或適合于正電極的其它任何金屬箔用于正電極集電體。作為正電極活性物質(zhì)，可以在沒(méi)有任何特定限制的情況下使用傳統(tǒng)上在鋰離子二次電池中使用的一種或兩種或更多種物質(zhì)。其優(yōu)選實(shí)例可以包括鋰過(guò)渡金屬氧化物(例如，LiMn₂O₄、LiCoO₂和LiNiO₂)。例如，使用長(zhǎng)度約為2m到4m(例如，2.7m)、寬度約為8cm到12cm(例如，10cm)、以及厚度約為5μm到20μm(例如，15μm)的鋁箔作為集電體，在該箔的表面的預(yù)定區(qū)域中形成正電極活性物質(zhì)層，從而形成優(yōu)選的正電極片32。

同時(shí)，負(fù)電極片34可以通過(guò)在長(zhǎng)型負(fù)電極集電體上設(shè)置用于鋰離子電池的負(fù)電極活性物質(zhì)層而形成。優(yōu)選地將銅箔(在該實(shí)施例中)或適合于負(fù)電極的其它任何金屬箔用于負(fù)電極集電體。作為負(fù)電極活性物質(zhì)，可以在沒(méi)有任何特定限制的情況下使用傳統(tǒng)上在鋰離子二次電池中使用的一種或兩種或更多種物質(zhì)。其優(yōu)選實(shí)例可以包括基于碳的材料，例如，石墨碳、和非晶碳、鋰過(guò)渡金屬氧化物或過(guò)渡金屬氮化物。例如，使用長(zhǎng)度約為2m到4m(例如，2.9m)、寬度約為8cm到12cm(例如，10cm)、以及厚度約為5μm到20μm(例如，10μm)的銅箔，并且在該箔的表面的預(yù)定區(qū)域中形成負(fù)電極活性物質(zhì)層，從而形成優(yōu)選的負(fù)電極片34。

在正電極片32與負(fù)電極片34之間使用的隔離片36的優(yōu)選實(shí)例可以包括由多孔聚烯烴樹(shù)脂制成的片。例如，可以優(yōu)選地使用由合成樹(shù)脂制成(例如，由諸如聚乙烯之類(lèi)的聚烯烴制成)的長(zhǎng)度約為2m到4m(例如，3.1m)、寬度約為8cm到12cm(例如，11cm)、以及厚度約為5μm到30μm(例如，25μm)的多孔隔離片。

在卷繞電極體30的形成中，與常見(jiàn)鋰離子二次電池的卷繞電極體的方式相同，將正電極片32、第一隔離物36、負(fù)電極片34和第二隔離物36按照此順序?qū)盈B，并且將它們卷繞，同時(shí)正電極片32和負(fù)電極片34在橫向上相對(duì)彼此稍微偏移。對(duì)所制造的卷繞體加壓以從側(cè)面方向上擠壓，從而制造扁平形狀的卷繞電極體30。

在一個(gè)優(yōu)選方面，在制造卷繞電極體30時(shí)，正電極活性物質(zhì)層在長(zhǎng)型正電極集電體上形成，從而制造正電極片。例如，如圖5所示，通過(guò)在適當(dāng)?shù)姆稚⒔橘|(zhì)中分散用于形成正電極活性物質(zhì)的材料(主要包含正電極活性物質(zhì))而形成的組合物被涂布于正電極集電體的一個(gè)縱向端(涂布起點(diǎn))到另一縱向端(涂布終點(diǎn))，然后被干燥，并且在輥68之間被保持和加壓，從而制造包括正電極活性物質(zhì)層的正電極片基件(base member)32a，該正電極活性物質(zhì)層具有與多個(gè)(例如，100到500)電池單體12的長(zhǎng)度相等的長(zhǎng)度，并且沿著縱向連續(xù)地在正電極集電體上形成。類(lèi)似地，通過(guò)在適當(dāng)?shù)姆稚⒔橘|(zhì)中分散用于形成負(fù)電極活性物質(zhì)的材料(主要包含負(fù)電極活性物質(zhì))而形成的組合物被涂布于負(fù)電極集電體的一個(gè)縱向端(涂布起點(diǎn))到另一縱向端(涂布終點(diǎn))，然后被干燥，并且輥之間被保持和壓制，從而制造包括負(fù)電極活性物質(zhì)層的負(fù)電極片基件34a，該負(fù)電極活性物質(zhì)層具有與多個(gè)(例如，100到500)電池單體12的長(zhǎng)度相等的長(zhǎng)度，并且沿著縱向連續(xù)地在長(zhǎng)型負(fù)電極集電體上形成。

如圖6所示，通過(guò)將正電極片基件32a卷繞成輥形而形成的正電極輥33、通過(guò)將負(fù)電極片基件34a卷繞成輥形而形成的負(fù)電極輥35、以及各個(gè)隔離輥(通過(guò)將長(zhǎng)度與多個(gè)電池單體12的長(zhǎng)度相等的隔離片基件36a卷繞成輥形而形成)37被設(shè)置在卷繞裝置中；并且正電極片基件32a、負(fù)電極片基件34a、以及兩個(gè)隔離片基件36a被從相應(yīng)的輥33、35、37拉出。正電極片基件32a、第一隔離片基件36a、負(fù)電極片基件34a、以及第二隔離片基件36a分別按照此順序?qū)盈B，并且被卷繞預(yù)定量，當(dāng)卷繞結(jié)束時(shí)在終端位置處被切割以便獲得預(yù)定長(zhǎng)度(單個(gè)電池單體的長(zhǎng)度)。在終端位置處被切割的這些部件的各個(gè)卷繞尾部被卷起，從而制造卷繞電極體30。此過(guò)程被重復(fù)地執(zhí)行，以便由各個(gè)單一輥33、35、37連續(xù)地形成多個(gè)卷繞電極體30(例如，100到500個(gè)電極體)。

在每個(gè)所制造的扁平狀卷繞電極體30中，如圖3所示，作為相對(duì)于卷繞電極體30的卷繞方向在橫向上移位卷繞電極體30的同時(shí)卷起卷繞電極體30的結(jié)果，正電極片32和負(fù)電極片34的相應(yīng)端部從卷繞芯部31(即這樣的部分：在該部分中，正電極片32的形成有正電極活性物質(zhì)層的部分、負(fù)電極片34的形成有負(fù)電極活性物質(zhì)層的部分、以及隔離片36被緊密地卷起)向外突出。正電極的突出部(即，其中未形成正電極活性物質(zhì)層的部分)32A和負(fù)電極突出部(即，其中未形成負(fù)電極活性物質(zhì)層的部分)34A分別設(shè)置有正電極引線端子32B和負(fù)電極引線端子34B，各個(gè)引線端子32B和34B被電連接到上述正電極端子15和負(fù)電極端子16。如圖4所示，卷繞電極體30被容納在容器14中，其中卷繞電極體30的卷繞軸側(cè)向延伸，并且諸如包含適量(例如，濃度為1M)支持電介質(zhì)(例如，諸如LiPF₆之類(lèi)的鋰鹽)的碳酸二乙酯和碳酸乙烯酯的混合溶劑(例如，質(zhì)量比為1:1)之類(lèi)的非水電解質(zhì)(電解液)被注入并密封在容器14中，從而形成電池單體12。接下來(lái)，每個(gè)電池單體12被充電和放電一次或者重復(fù)多次，以便在被組裝之后激活電池單體，從而將電池單體置于實(shí)際可用狀態(tài)。

基于本發(fā)明人所獲得的發(fā)現(xiàn)，如上所述，在制造電池組10時(shí)，如果多個(gè)電池單體12沿其排列方向被排列和緊固，則每個(gè)容器14是撓性的，因此，造成容器14在施加負(fù)荷方向上的扭曲或變形。因此，在電池單體12被緊固的同時(shí)在預(yù)定的排列方向上對(duì)每個(gè)電池單體12施加負(fù)荷的狀態(tài)下，每個(gè)電池單體12在排列方向上的厚度更多地依賴(lài)于容器14內(nèi)的電極體30的厚度，而非緊固狀態(tài)之外的容器14的外部形狀。但是，一般而言，由于制造期間的條件變化等，電極體30之間的厚度在某種程度上也存在變化(不規(guī)則性)。如果在堆疊方向上排列和緊固包括具有此類(lèi)厚度變化的電極體30的多個(gè)電池單體12，如圖7所示，則由于各個(gè)電極體30之間的厚度變化，導(dǎo)致各個(gè)電池單體12之間出現(xiàn)電池單體12在排列方向上的厚度變化，并且這些電池單體12之間的厚度變化進(jìn)行累積，這導(dǎo)致所制造的電池組10在排列方向上的長(zhǎng)度變化。圖7是示出電極體的厚度與包括上述電極體的電池單體的厚度(處于緊固狀態(tài))之間的關(guān)系的圖形。

在此處公開(kāi)的制造方法中，為了收斂(converge)由上述電極體30之間的形狀不規(guī)則性導(dǎo)致的電池組10在排列方向上的長(zhǎng)度變化，以抵消各個(gè)電池單體12內(nèi)的電極體30之間的厚度變化的方式組合多個(gè)電池單體12，從而組裝電池組10。

具體而言，上述制備多個(gè)電池單體12的過(guò)程包括測(cè)量被容納在每個(gè)電池單體12內(nèi)的電極體30在排列方向上的厚度T。根據(jù)每個(gè)電極體30在排列方向上的厚度(測(cè)量值)T，多個(gè)電池單體12被分類(lèi)為具有各個(gè)不同厚度范圍的多個(gè)厚度等級(jí)(分類(lèi)過(guò)程)。例如，基于圖7的圖形，在電極體30的排列方向上具有落在目標(biāo)電極體厚度范圍A±0.2mm(即，A-0.2mm≤T≤A+0.2mm)內(nèi)的厚度T的電極體30被分類(lèi)為具有代表值“A”的厚度等級(jí)2；在電極體30的排列方向上具有落在A+0.2mm＜T≤A+0.6mm范圍內(nèi)的厚度T的電極體30被分類(lèi)為具有代表值“A+0.4mm”的厚度等級(jí)1；以及在電極體30的排列方向上具有落在A-0.6mm≤T<A-0.2mm范圍內(nèi)的厚度T的電極體30被分類(lèi)為具有代表值“A-0.4mm”的厚度等級(jí)3。從上述厚度等級(jí)1到3中的兩個(gè)或更多個(gè)等級(jí)中選擇并組合要被組裝為電池組10的預(yù)定數(shù)量的電池單體12，以使電池組10在排列方向上的長(zhǎng)度符合預(yù)先設(shè)定的指定長(zhǎng)度LT。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選方面，從上述厚度等級(jí)1到3中選擇并組合要被組裝為電池組10的預(yù)定數(shù)量的電池單體12，以使各個(gè)選定電池單體所屬的厚度等級(jí)的代表值的總值變?yōu)橹付ǖ碾姌O體長(zhǎng)度RT。具體而言，如果屬于等級(jí)1的X個(gè)電池單體、屬于等級(jí)2的Y個(gè)電池單體、以及屬于等級(jí)3的Z個(gè)電池單體被選擇和組合，則該選擇組合可以按照“A+0.4mm”×X+A×Y+“A-0.4mm”×Z的總值符合指定的電極體長(zhǎng)度RT的方式做出。上述指定的電極體長(zhǎng)度RT通?；凇澳繕?biāo)電極體厚度A×預(yù)定數(shù)量”來(lái)計(jì)算，并且定義具有指定的電極體長(zhǎng)度RT與被包括在電池組中的其它組件的總厚度的被緊固體24通過(guò)指定的緊固壓力P被緊固，從而配置在排列方向上具有指定長(zhǎng)度LT的電池組。

被緊固體通過(guò)將按照上述方式選擇的預(yù)定數(shù)量的電池單體12和冷卻板11交替地排列，以及在被緊固體的兩端設(shè)置端板18、19來(lái)進(jìn)行組裝。如圖2所示，各個(gè)緊固帶21的端部通過(guò)螺釘22被緊固且固定到端板18、19上，以便通過(guò)在被緊固體的排列方向上被施加到緊固體24上的指定緊固壓力P來(lái)緊固被緊固體24，從而組裝電池組10(電池組的組裝過(guò)程)。

根據(jù)該實(shí)施例的制造方法，不管各個(gè)電池單體12內(nèi)的電極體30之間的厚度變化，從等級(jí)1到等級(jí)3中的兩個(gè)或更多個(gè)等級(jí)中選擇并組合要被組裝的預(yù)定數(shù)量的電池單體12，以便抵消各個(gè)電池單體12內(nèi)的電極體30之間的厚度變化(而且抵消處于緊固狀態(tài)的各個(gè)電池單體之間的厚度變化)，并且使電池組10在排列方向上的長(zhǎng)度符合指定長(zhǎng)度LT。通過(guò)該配置，可以制造能夠抵消各個(gè)電極體之間的厚度變化以使排列方向上的長(zhǎng)度滿足指定長(zhǎng)度LT的電池組10。因此，可以避免以下不便：即，與傳統(tǒng)電池組的情況一樣，由于各個(gè)電池單體內(nèi)的電極體之間的形狀不規(guī)則性，出現(xiàn)電池組在排列方向上的長(zhǎng)度變化，因此電池組無(wú)法被容納在之前制備的安裝空間內(nèi)，或者當(dāng)電池組被容納在該安裝空間內(nèi)時(shí)，存在冗余間隙。沒(méi)必要具有更大的容差來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)電池組的外部尺寸保證性能，以便接受電池組之間的外部尺寸不規(guī)則性(即，確保電池組周?chē)娜哂嗫臻g)；因此，可以設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)情況相比具有更小安裝空間的電池組10。例如，與僅使用屬于厚度等級(jí)2的電池單體12而排除屬于厚度等級(jí)1(較大厚度)和屬于厚度等級(jí)3(較小厚度)的電池單體12的方法相比，在根據(jù)該實(shí)施例的制造方法中，可以促進(jìn)降低電池單體12的不合格率以及降低電池組10的制造成本。

此處公開(kāi)的技術(shù)的優(yōu)選應(yīng)用目標(biāo)實(shí)例可以包括這樣的電池組：該電池組包括卷繞電極體30，每個(gè)卷繞電極體30通過(guò)使用上述正電極片基件32a和負(fù)電極片基件34a而形成。該卷繞電極體30可以高效地制造，但是同時(shí)其形狀可能不規(guī)則。更具體地說(shuō)，在通過(guò)使具有與多個(gè)電池單體的長(zhǎng)度相等的長(zhǎng)度的正電極活性物質(zhì)層連續(xù)地形成在正電極集電體上的方式而形成的正電極片基件32a(圖5)中，正電極活性物質(zhì)層的厚度趨于從正電極集電體的一個(gè)縱向端(涂布起點(diǎn))朝著另一縱向端(涂布終點(diǎn))逐漸變小。類(lèi)似地，在通過(guò)使具有與多個(gè)電池單體12的長(zhǎng)度相等的長(zhǎng)度的負(fù)電極活性物質(zhì)層連續(xù)地形成在負(fù)電極集電體上的方式而形成的負(fù)電極片基件34a中，負(fù)電極活性物質(zhì)層的厚度趨于從負(fù)電極集電體的一個(gè)縱向端(涂布起點(diǎn))朝著另一縱向端(涂布終點(diǎn))逐漸變小。因此，如圖6所示，如果通過(guò)使用正電極片基件32a和負(fù)電極片基件34a連續(xù)地形成多個(gè)卷繞電極體30，則正電極片基件32a和負(fù)電極片基件34a具有相同的厚度變化趨勢(shì)；因此，這兩個(gè)片的具有較大(較小)厚度的兩個(gè)部分可能相互組合，這樣，卷繞電極體30之間的厚度差異可能變大。此外，在卷繞的早期階段，具有相對(duì)較大厚度的卷繞電極體30趨于硬化，在卷繞的后期階段，具有相對(duì)較小厚度的卷繞電極體30趨于硬化。如果通過(guò)組合包括已經(jīng)按照上述形成順序硬化的具有相對(duì)較大厚度的卷繞電極體30(或具有相對(duì)較小厚度的卷繞電極體30)的電池單體來(lái)組裝電池組，則電池組在排列方向上的長(zhǎng)度變化可能變大。相反，根據(jù)該實(shí)施例，可以抑制由卷繞電極體之間的形狀不規(guī)則性導(dǎo)致的電池組在排列方向上的長(zhǎng)度變化，從而制造具有預(yù)先設(shè)定的精確尺寸的電池組。因此，根據(jù)此方面的制造方法，可以有效地制造具有更好的外部尺寸一致性以及優(yōu)秀的安裝性的電池組。

在上述實(shí)施例中，例示出多個(gè)電池單體12可以根據(jù)各個(gè)電極體30的厚度被分類(lèi)為三個(gè)厚度等級(jí)1到3，但是分類(lèi)的厚度等級(jí)數(shù)量不限于此。例如，厚度等級(jí)數(shù)量可以是兩個(gè)或更多，三個(gè)或更多，或者五個(gè)或更多。厚度等級(jí)數(shù)量的上限不限于特定數(shù)量，只要可獲得上述效果即可，并且例如可以被設(shè)定為十個(gè)或更少。

在上述實(shí)施例中，測(cè)量各電極體30在排列方向上的個(gè)體厚度，并且根據(jù)測(cè)量值將各電極體分類(lèi)為多個(gè)厚度等級(jí)，但是分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不限于實(shí)際測(cè)量值。例如，測(cè)量用于制造電極體30的正電極片32和負(fù)電極片34的各個(gè)片厚度，并且根據(jù)上述片厚度推定所考慮的電極體30的厚度。由于電極體30的厚度依賴(lài)于正電極片32和負(fù)電極片34的各個(gè)厚度，因此，可以基于各個(gè)片厚度來(lái)推定電極體30的厚度，并且可以基于推定值將電極體30分類(lèi)為多個(gè)厚度等級(jí)。但是，如上述實(shí)施例所述，如果基于電極體30的實(shí)際測(cè)量值將電極體30分類(lèi)為多個(gè)厚度等級(jí)，則可以準(zhǔn)確地執(zhí)行上述分類(lèi)，并且更精確地制造符合排列方向上的指定長(zhǎng)度LT的電池組10。

在上述實(shí)施例中，在制備多個(gè)電池單體12的過(guò)程中，例示出測(cè)量各個(gè)電極體30的每個(gè)厚度(全體數(shù)量的厚度)，但是被測(cè)量厚度的電極體30的數(shù)量不限于此。例如，可以通過(guò)每個(gè)批次的提取樣本來(lái)掌握各個(gè)電極體30的厚度。例如，如果通過(guò)使用上述單個(gè)正電極片基件32a和單個(gè)負(fù)電極片基件34a來(lái)連續(xù)地形成多個(gè)卷繞電極體30，則卷繞電極體30之間的厚度分布不會(huì)變得不規(guī)則(隨機(jī))，因此，具有相對(duì)較大厚度的卷繞電極體30在卷繞的早期階段趨于硬化，具有相對(duì)較小厚度的卷繞電極體30在卷繞的后期階段趨于硬化。因此，在不需要在制備多個(gè)電池單體12的過(guò)程中測(cè)量各個(gè)電極體30的每個(gè)厚度的情況下，通過(guò)按照上述形成順序硬化的多個(gè)卷繞電極體當(dāng)中的每個(gè)批次的提取樣本，可粗略地掌握各個(gè)電極體30的厚度，從而將每個(gè)批次的電極體30分類(lèi)為多個(gè)厚度等級(jí)。此處公開(kāi)的電池組的制造方法涉及此方面。

如上所述，已經(jīng)詳細(xì)地描述了根據(jù)本發(fā)明的電池組制造方法的優(yōu)選實(shí)施例，但是本發(fā)明并非旨在限于上述特定實(shí)施例。例如，在上述實(shí)施例中，電極體30被容納在容器14中，并且卷繞電極體30的卷繞軸沿著電池單體12的寬度方向(沿著圖2中的圖形厚度方向)延伸，但是電極體30可以被設(shè)置為使得卷繞軸沿著電池單體12的高度方向(圖2的垂直方向)。除了卷繞型電極體30之外，還可以配置為使用層疊型電極體，該層疊型電極體通過(guò)使多個(gè)正電極片和多個(gè)負(fù)電極片以及隔離片交替地層疊而形成。由于制造過(guò)程中的條件變化等，層疊型電極體中仍然存在厚度變化(不規(guī)則性)。此處公開(kāi)的本發(fā)明優(yōu)選地可應(yīng)用于通過(guò)在堆疊方向上排列包括被容納在容器中的具有各種構(gòu)成的電極體的多個(gè)電池單體(特別是指包括被容納在容器中的卷繞型或堆疊型電極體的電池單體，而構(gòu)成電極體的各片在電池單體的堆疊方向上層疊)而形成的電池組。

被組裝為電池組的電池單體的類(lèi)型不限于上述鋰離子二次電池，可以使用包含具有不同電極體材料和電解質(zhì)的各種內(nèi)容的電池，例如，具有鋰金屬或鋰合金構(gòu)成的負(fù)電極的鋰離子二次電池，鎳氫電池，鎳鎘電池，電雙層電容器等。圖1所示的電池組10特意以簡(jiǎn)單的配置示出，但是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，顯然可以做出各種修改和設(shè)施添加，只要不破壞本發(fā)明的配置和效果即可。例如，在諸如汽車(chē)之類(lèi)的車(chē)輛中安裝電池組的情況下，可以提供用于保護(hù)電池組的主要部件(電池單體群組等)的外蓋、用于將電池組固定到車(chē)輛的預(yù)定部位上的部件、以及用于使多個(gè)電池組(電池模塊)相互連結(jié)的部件；但是這些部件設(shè)置的存在或不存在不左右本發(fā)明的技術(shù)范圍。