CN101188274B - 二次电池组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种二次电池组件，其可使用薄膜型二次电池来确保电池异常时的安全性。组件(30)在电池容器中具有8个使用了分层薄膜的单电池(20)。8个单电池(20)以层叠状态配设。导电板(17)配置成与8个中的一侧的单电池(20a)对置。按压块(14)配置在单电池(20a)和导电板(17)之间。在导电板(17)的与按压块(14)的相反侧配置有导电板(18)。按压块(14)具有突出部(14b)。在导电板(17)上形成有突出部(14b)可贯通的贯通孔(17a)。导电板(17、18)通过接合部(21)接合。在电池异常时，在单电池(20、20a)中的任一个膨胀时，突出部(14)贯通贯通孔(17a)而使接合部(21)的接合断裂。

Description

二次电池组件

技术领域

本发明涉及二次电池组件，特别涉及具有将挠性部件作为电池容器的单一电池、或将挠性部件作为电池容器，以层叠状态串联或者串并联连接的多个单电池的二次电池组件。

背景技术

以往，在电汽车或混合动力汽车等的大电流充放电用电源中，使用所谓的将多个圆筒密闭型二次电池串联或者串并联连接的二次电池组件。一般情况下，在这样的大电流充放电用电源中，例如，使用40～100个圆筒密闭型二次电池。

在使用于圆筒密闭型二次电池的圆筒型容器中，为了降低成本，一般使用铁系列材料。但是，由于铁的比重较大，所以在提高二次电池的重量效率(实现轻量化)上存在较大制约。该问题在使用注射成形的树脂制容器的小型密闭式铅电池中也相同，存在重量并不那么轻，并且由于壁厚的关系很难提高体积效率的问题。

为了实现二次电池的轻量化，以往公开有将把铝箔等作为气体障壁(gas barrier)层而安装在内层的所谓的分层薄膜(以下，简称为薄膜。)等挠性部件作为电池容器的二次电池技术(例如，参照日本特开昭60-230354号公报)。在将薄膜型的二次电池(分层单元)作为单电池而使用的二次电池组件中，由于单电池被轻量化，所以可使整体轻量化。一般情况下，要想利用薄膜型二次电池构成二次电池组件，需要以层叠状态配设多个单电池。

另外，在二次电池中，在由于充电装置的故障或误用等而万一成为过充电状态的情况下、或者在高温环境下使用的情况下，电池成为异常状态，由于伴随电池温度异常上升的电解液的气化和分解等而产生的气体，电池内压上升。在这样的情况下，在圆筒密闭型二次电池中安装有在电池异常时遮断电流的电流遮断机构。在电流遮断机构中，例如，在电池内部形成脆弱的接合部，在内压上升时接合部断裂，从而电流被遮断。另外，公开有如下的技术：在密封有底筒状电池罐的开口部的密封板的上部配设温度熔丝或PTC(Positive Temperature Coefficient，正温度系数)元件，在温度上升时遮断电流(参照日本特开2004-178994号公报)。但是，相对于在以往的圆筒密闭型二次电池中可容易地设置电池遮断机构，在使用了方型电池罐的薄的方型二次电池中，从体积效率的观点来看难以在电池内设置电流遮断机构。为了解决该问题，公开有例如在方型电池罐中形成阶梯部，在该阶梯部上配设温度熔丝或PTC元件的技术(参照日本特开2004-199991号公报)。

但是，在上述薄膜型二次电池中，由于是使用薄膜来覆盖电极组的极其简单的结构，所以难以在各单电池中内置电流遮断机构。另外，由于薄膜具有柔软性，所以难以如专利文献3的技术那样形成阶梯部。因此，在万一成为过充电状态的情况下，电流继续流过而无法降低内压，存在导致电池容器膨胀的问题。在使用了这样的薄膜型二次电池的二次电池组件中，难以确保电池异常时的安全性。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而产生的，其目的在于提供一种可使用薄膜型二次电池来确保电池异常时的安全性的二次电池组件。

为了达成上述目的，本发明的二次电池组件具有将挠性部件作为电池容器且没有内置电流遮断机构的单一电池、或者将挠性部件作为电池容器且没有内置电流遮断机构并以层叠状态来串联或串并联连接的多个单电池，其特征在于，该二次电池组件具有：连接部件，其配置成与所述单一电池或所述多个单电池中的配设在一侧的单电池对置，并连接所述单一电池或所述配设在一侧的单电池和外部输出端子；以及按压块，其配置在所述单一电池或所述配设在一侧的单电池和所述连接部件之间，在所述单一电池或所述多个单电池中的任一个膨胀时，所述按压块切断利用所述连接部件进行的所述单一电池或所述配设在一侧的单电池和所述外部输出端子之间的连接。

在本发明中，在通常时，利用配置成与单一电池或多个单电池中的配设在一侧的单电池对置的连接部件来连接单一电池或配设在一侧的单电池和外部输出端子，所以来自单一电池或单电池的电力输出到外部输出端子。另一方面，在单一电池或配设在一侧的单电池和所述连接部件之间配置按压块，在电池异常时、即单一电池或多个单电池中的任一个膨胀时，按压块切断利用连接部件进行的单一电池或配设在一侧的单电池和外部输出端子之间的连接，所以即使(二次电池组件)成为过充电状态，也可以确保二次电池组件的安全性。

在本发明中，所述连接部件构成为具有：第1连接部件，其形成有贯通孔，并配置成与所述单一电池或所述多个单电池中的配设在一侧的单电池对置；以及第2连接部件，其在所述第1连接部件的与所述按压块的相反侧配置成与所述第1连接部件对置，并具有与所述第1连接部件的接合部，所述按压块具有可贯通形成在所述第1连接部件上的贯通孔的突出部，所述第1连接部件和第2连接部件中的任一方与所述单一电池或所述配设在一侧的单电池连接，并且，任一另一方与所述外部输出端子连接，在所述单一电池或所述多个单电池中的任一个膨胀时，所述按压块的突出部贯通形成在所述第1连接部件上的贯通孔而使所述接合部断裂。

在这样的形式中，在通常时，形成有贯通孔并配置成与单一电池或多个单电池中的配设在一侧的单电池对置的第1连接部件、和配置成与第1连接部件对置的第2连接部件经由接合部连接，第1连接部件和第2连接部件中的任一方与单一电池或配设在一侧的单电池连接，并且，任一另一方与外部输出端子连接，所以来自单一电池或单电池的电力经由第1连接部件和第2连接部件而输出到外部输出端子。另一方面，具有可贯通形成在第1连接部件上的贯通孔的突出部的按压块配置在配设于一侧的单电池和第1连接部件之间，所以在电池异常时，当单一电池或多个单电池中的任一个膨胀时，按压块的突出部贯通形成在第1连接部件上的贯通孔而使第1连接部件和第2连接部件的接合部断裂，由于第1连接部件和第2连接部件间的连接被断裂，所以可确保二次电池组件的安全性。

在该形式中，在第2连接部件的中央部向第1连接部件侧突出，而在该突出的中央部的大致中央形成接合部时，由于按压块而使第2连接部件的突出的中央部变形成向逆向突出而无法回到原来的状态，所以可防止接合部断裂的第1连接部件和第2连接部件再次接触。另外，在第1连接部件上，在接合部的附近形成贯通孔时，第1连接部件和第2连接部件的接合部的附近被按压块的突出部按压，所以可容易地断裂接合部。此时，在按压块具有多个突出部，将多个突出部的突出长度设为相等，并且，在第1连接部件上形成有与多个突出部相同数量的贯通孔时，接合部的附近被多个突出部按压，所以能够可靠地断裂接合部。另外，在单一电池或配设在一侧的单电池上固定设置具有刚性的树脂板时，即使由于单一电池或单电池的膨胀而变形并产生偏差，也可以经由树脂板来可靠地按压按压块。在将配设在一侧的单电池的电池容量设为小于多个单电池中的配设在一侧的单电池以外的单电池的电池容量时，在电池异常时配设在一侧的单电池的内压上升早于其他单电池，所以能够可靠地进行按压块的动作。此时，优选将配设在一侧的单电池的电池容量设为比配设在一侧的单电池以外的单电池的电池容量小3％～9％。

另外，按压块配置成可与连接部件接触，连接部件在其一部分上具有脆弱部，隔着该脆弱部而使其一个端部与单一电池或配设在一侧的单电池连接，并且，使其另一个端部与外部输出端子连接，在单一电池或多个单电池中的任一个膨胀时，由于按压块而使所述脆弱部断裂。

在这样的形式中，在通常时，关于在一部分上具有脆弱部并配置成与单一电池或多个单电池中的配设在一侧的单电池对置的连接部件，隔着脆弱部而使其一个端部与单一电池或配设在一侧的单电池连接，并且，使其另一个端部与外部输出端子连接，所以来自单一电池或单电池的电力经由脆弱部而输出到外部输出端子。另一方面，可与连接部件接触的按压块配置在单一电池或配设在一侧的单电池与连接部件之间，所以在电池异常时，在单一电池或多个单电池中的任一个膨胀时，按压块被按压并移动而使连接部件的脆弱部断裂，由于单一电池或配设在一侧的单电池与外部输出端子之间的连接被断裂，所以可确保二次电池组件的安全性。

在该形式中，还具有：支撑部件，其配置在连接部件的与按压块的相反侧，并支撑连接部件；以及隔离部件，其在脆弱部断裂时隔离该脆弱部的两方的断裂端部，按压块和支撑部件相对于脆弱部而位于相反侧，隔离部件配置于支撑部件或按压块的连接部件侧与脆弱部对应的位置上时，隔离部件隔离所断裂的脆弱部的两方的断裂端部，所以可防止所断裂的脆弱部的断裂端部彼此再次接触。此时，隔离部件也可以与按压块或支撑部件形成为一体。

附图说明

图1是示意性地示出第1实施方式的二次电池组件的剖面图。

图2是将构成第1实施方式的二次电池组件的薄膜型二次电池的凸状薄膜去除一部分的俯视图以及侧剖面图。

图3是示意性地示出第2实施方式的二次电池组件的剖面图。

图4是示出安装在第2实施方式的二次电池组件中的簧片板的俯视图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下，参照附图来说明本发明涉及的二次电池组件的第1实施方式。

(结构)

如图1所示，本实施方式的二次电池组件(以下，简称为组件。)30在电池容器中具有8个使用挠性部件即分层薄膜的薄膜型锂离子二次电池(以下，简称为单电池。)20。在组件30中，8个单电池20以及后述的连接部件等整体安装在铝合金制的省略图示的框架中。

举电池20在对置的2个面上具有平面部。8个单电池20配设成其正负极端子相互交替。相邻的单电池20配设成其平面部彼此对置，相邻的单电池20彼此通过两面带而贴合。即，8个单电池20以层叠状态配设。相邻的单电池20的端子使用作为连接部件的镍板，通过电阻熔接而接合，8个单电池20串联连接。8个单电池20中的配设在一侧的单电池20a被设定成其电池容量比其他7个单电池20小3～9％。在本例子中，单电池20a被设定为其电池容量比其他单电池20小5％。配置在单电池20a的相反侧(8个单电池中的另一侧)的单电池20的正极端子与组件30的正极外部端子15连接。

在单电池20a上，在与相邻的单电池20的相反侧的平面部的大致中央部，通过两面粘接带等固定设置有圆板状的受压板13，该受压板13在单电池20、20a中的任一个膨胀时接受由膨胀力引起的按压力。受压板13使用苯酚树脂等非导电性且具有刚性的材质。受压板13的尺寸设定成小于单电池20a的平面部的尺寸。在受压板13的与单电池20a的相反侧配置有按压块14，该按压块14用于在单电池20、20a膨胀时遮断电流。按压块14使用非导电性的材质。按压块14在受压板13侧具有圆板状的基部14a。基部14a形成为受压板13侧的一面可抵接于受压板13的平面状。基部14a的尺寸设定成小于受压板13。在基部14a的与受压板13的相反面(另一面)侧，在基部14a的中心附近突出设有大致圆柱状的2个突出部14b。这2个突出部14b的突出长度相等。因此，按压块14的剖面具有大致π字状的形状。

在按压块14的与受压板13的相反侧，配置有铝合金制且为圆板状的作为第1连接部件的导电板17。即，导电板17配置成与单电池20a对置。在导电板17上，在与按压块14的突出部14b对应的位置上形成有突出部14b可贯通的2个圆形状的贯通孔17a。换言之，在导电板17上，形成有与突出部14b相同数量的贯通孔17a。在导电板17的与按压块14的相反侧，配置有铝合金制且为圆盘状(皿状)的作为第2连接部件的导电板18。导电板18的中央部以平面状向导电板17侧突出。导电板18的突出的中央部覆盖形成在导电板17上的贯通孔17a。导电板17以及导电板18的中央部彼此通过摩擦搅拌接合而在接合部21的1点上接合。因此，按压块14的突出部14b通过贯通形成在导电板17上的贯通孔17a，突出部14b的前端与导电板18接触。导电板18的外周部与导电板17的外周部隔离，在导电板17、18的隔离部分夹有圆环状的绝缘部件19。在导电板18的与导电板17的相反面的外周部，与绝缘部件19对应地配置有绝缘部件19’。

导电板17与单电池20a的负极端子接合，导电板18与组件30的负极外部端子16(外部输出端子)连接。因此，导电板17、18通过接合部21连接，由单电池20a的负极端子、导电板17、接合部21、导电板18、负极外部端子16而构成负极侧的导电路径。

如图2所示，组件30中使用的单电池20的外装体(电池容器)使用2张矩形形状的分层薄膜(以下，简称为薄膜。)1、1’。薄膜1、1’重叠有聚丙烯(PP)薄膜-铝箔-聚对苯二甲酸乙二脂(PET)薄膜，其厚度大约设定为120μm。在薄膜1、1’之间填充有电极组4。位于电极组4的一侧的薄膜1’是形成为平面状的平面状薄膜，位于另一侧的薄膜1是其大致中央部成形为凸状的杯状薄膜。在薄膜1’的对置的2边，分别配设有2个正极端子2和负极端子3，它们的前端部向相互相反方向的外侧突出。薄膜1、1’的周缘部的4边通过熔接部10的热熔接而密封，单电池20为密闭结构。各正极端子2和各负极端子3经由密封件11而被夹入熔接部10中。

电极组4相互重叠了19张正极板和20张负极板。正极板插入到通过热熔接而成形为袋状的隔离膜中。隔离膜例如使用厚度为25μm而宽度为100mm的聚乙烯制多孔膜。正极板和负极板以正极端子2和负极端子3向相反方向导出的方式重叠。正极端子2和负极端子3被配置成相对于薄膜1、1，的对置的2边间的中心线M对称。2个正极端子2和2个负极端子3形成在相对于通过正极紧固夹板部6和负极紧固夹板部8的中心(对置的2边的中心)而与中心线M正交的中心线N分别对称的位置上。

与正极端子2一体形成的正极紧固夹板部6使用厚度为0.3mm的铝合金A3003-H12(日本工业标准)，仅在不可能与电解液接触的正极端子2的部分(露出到电池外部的部分)，对单面包层加工厚度为0.1mm的镍板。另一方面，与负极端子3一体形成的负极紧固夹板部8使用厚度为0.3mm的铜板C1020-1/2H(日本工业标准)，仅在露出于电池外部的负极端子3的部分，对两面包层加工厚度为0.05mm的镍板。正极紧固夹板部6、负极紧固夹板部8分别与正极集电体的未涂层部(無地部)7、负极集电体的未涂层部9超声波熔接。在正极端子2和负极端子3中，在导出宽度方向的大致中央部形成有定位用的圆形状的基准孔5。因此，分别形成在正极端子2、负极端子3上的基准孔5形成为相对于中心线M对称。在正极端子2、负极端子3中，在导出宽度方向的一侧分别形成有矩形形状的切口部2’、切口部3’。电极组4的厚度大约为4.8mm。

在单电池20的组装时，电极组4载置于薄膜1的大致中央部，接着载置薄膜1’，然后4边的熔接部被热熔接。此时，使用注射器从一部分没有热熔接而残留的薄膜1、1’相向面注入规定量的电解液之后，该部分被再次热熔接而密封，单电池20完成。在本例子中，熔接部10的宽度在整周被设定为大约10mm。在一连串的组装作业期间，向基准孔5插入栓销(未图示)而将正极端子2、负极端子3定位，从而得到所要的尺寸精度。正极端子2、负极端子3分别经由正极紧固夹板部6、负极紧固夹板部8从薄膜状容器的对置的2边导出2个。另外，制作的单电池20的电池容量大约为3.2Ah。另外，单电池20a除了使用18张正极板和19张负极板来构成电极组4以外，与单电池20同样地制作。

在构成电极组4的正极板的制作时，将平均粒径为10μm的锰酸锂、平均粒径为3μm的碳粉末和作为粘接剂的poly vinylindene fluoride(PVDF)(产品名：KF#120、吴羽化学工业(株式会社)制)，分散混合到作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中而制作出料浆。将该料浆涂覆在作为正极集电体的厚度为20μm的铝箔的两面，干燥之后，被挤压(press)而一体化。之后，切断成宽度为94mm来制作出长方形的正极板。涂层部的宽度设定为86mm、未涂层部(图1的标号7)的宽度设定为10mm。

另一方面，在负极板的制作时，将平均粒径为20μm碳粒子和作为粘接剂的poly vinylindene fluoride(产品名：KF#120、吴羽化学工业(株式会社)制)，投入混合到作为溶剂的N-甲基-2-吡咯烷酮中而制作出料浆状的溶液。将该料浆涂覆在作为负极集电体的厚度为10μm的铜箔的两面，干燥之后，被挤压而一体化。之后，切断成宽度为96mm来制作出负极板。涂层部的宽度设定为88mm、未涂层部(图1的标号9)的宽度设定为10mm。

(作用等)

接下来，说明第1实施方式的组件30的作用等。

在第1实施方式的组件30中，连接在单电池20a的负极端子上的导电板17和连接在负极外部端子16上的导电板18经由接合部21连接。因此，在通常使用时，来自单电池20、20a的电力经由导电板17、18而输出到负极外部端子16。

以往构成二次电池组件的单电池使用薄膜型二次电池的情况下，由于是薄膜形二次电池使用薄膜来覆盖电极组的极其简单的结构，所以难以在各单电池中内置温度熔丝或PTC元件等电流遮断机构。因此，在万一成为过充电状态的情况等下，电流继续流过而无法降低内压，导致电池容器膨胀，难以确保电池异常时的安全性。在第1实施方式的组件30中，导电板17被配置成与单电池20a对置，按压块14被配置在单电池20a和导电板17之间，导电板18被配置在导电板17的与按压块14的相反侧。即，以该顺序配设按压块14、导电板17、导电板18。在导电板17上形成有按压块14的突出部14b可贯通的贯通孔17a，导电板17、18通过接合部21而接合。组件30在万一由于装置的故障等而成为过充电状态的情况下、或者高温环境下使用的情况下，电池成为异常状态，由于电解液的气化和分解等而在电池内部产生气体，内压上升。由于内压上升而使单电池20、20a中的任一个膨胀时，受压板13抵接于按压块14的基部14a，按压块14被按压在导电板17侧。因此，突出部14b贯通导电板17的贯通孔17a而突出部14b的前端与导电板18接触，导电板18被突出部14b按压。由此，导电板17、18的接合部21的接合解除(断裂)，所以导电板17、18的连接被切断，组件30的负极侧导电路径被遮断。因此，在组件30中，防止正常值以上的通电，所以可确保内压上升时的安全性。

另外，在第1实施方式的组件30中，导电板18向导电板17侧突出。导电板18在被按压在突出部14b上而使接合部21断裂时，变形为向逆向即导电板17的相反侧突出。因此，在电流被遮断后，即使假设由于电池容器的薄膜的破损和电池温度的降低等而使内压降低，导电板18也不会回到原来的状态，所以可防止导电板17、18再次接触而使电流流过。另外，在第1实施方式的组件30中，按压块14的突出部14b形成在基部14a的中心附近。导电板17、18的中央部彼此通过接合部21接合，所以在单电池20、20a中的任一个膨胀时，突出部14b的前端在接合部21的附近与导电板18接触。由此，可通过单电池20、20a的膨胀力可靠且容易地断裂接合部21。另外，突出部14b的突出长度相同，所以单电池20、20a的膨胀力大致均等地作用于2个突出部14b上。因此，能够可靠地按压导电板18。

另外，由于无法避免在单电池20的电池容量中产生某种程度的偏差，所以安装在组件30中的单电池中可与按压块14抵接的单电池的电池容量偶然很大的情况下，例如，即使成为过充电状态，在该电池容量大的单电池中有时也延迟产生气体。因此，即使单电池20中的任一个膨胀，按压力也不会充分传递到按压块14，在通过按压块14而使电流被遮断之前，其他电池容量较小的单电池有可能由于起火或内压上升而导致破裂。在本实施方式的组件30中，可与按压块14抵接的单电池20a的电池容量被设为比其他单电池20小5％。因此，在过充电状态等下，单电池20a的内压上升早于其他单电池20，所以可通过向按压块14传递由于单电池20a的膨胀引起的按压力而可靠地遮断充电电流。另外，在本实施方式的组件30中，电极组4以正极板和负极板重叠的层叠式形成。因此，可通过减少正极板和负极板的构成张数来容易地制作与单电池20相比电池容量小的单电池20a。

另外，在本实施方式中，示出了在单电池20a的按压块14侧的平面部上固定设置受压板13的例子，但本发明不限于此，也可以是单电池20a的平面部直接抵接于按压块14。通过构成为经由面积大于按压块14且具有刚性的受压板13来按压按压块14，单电池20、20a中的任一个膨胀时的膨胀力有效地传递到按压块14，所以能够可靠地进行电流遮断。另外，在本实施方式中，对于受压板13、按压块14例示出了非导电性的材质，但本发明不限于此，例如，在薄膜1、1’为非导电性时，受压板13、按压块14也可以使用导电性的材质。

另外，在本实施方式中，例示出将导电板18连接在组件30的负极外部端子16上而将导电板17连接在单电池20a的负极端子上来构成负极侧的导电路径的例子，但本发明不限于此。例如，也可以将导电板18连接在单电池20a的负极端子上而将导电板17连接在负极外部端子16上。当然，也可以将使用按压块14来遮断电流的机构设在正极侧。在该情况下，例如，可通过将导电板18连接在组件30的正极外部端子15上而将导电板17连接在位于单电池20a的相反侧的最外侧的单电池20的正极端子上来实现。

另外，在本实施方式中，示出了将单电池20a的电池容量设为比单电池20小5％的例子，但本发明不限于此，也可以设为比单电池20小3～9％的范围。在电池容量差不足3％时，难以通过单电池间的容量偏差的关系来可靠地确保电池容量差(将单电池20a的电池容量设为小于单电池20)，相反，在电池容量差超过10％时，单电池间的电池容量差变得过大，电池容量越小的电池充放电时的负荷变得越大，作为组件30整体有损寿命性能，所以优选将电池容量差设为3～9％的范围。另外，在本实施方式中，例示出层叠正极板和负极板的层叠式的电极组4，但本发明不限于此，也可以使用卷绕正极板和负极板的卷绕式的电极组。在该情况下，通过缩短所卷绕的正极板和负极板的长度，可将单电池20a的电池容量设为小于单电池20。

另外，在本实施方式中，对导电板17、18的接合例示出摩擦搅拌接合，但也可以通过电阻熔接来接合。另外，示出了将导电板17、18设为铝合金制的例子，但只要是具有导电性的材质则不特别限制。在考虑组件整体的轻量化时，优选使用铝合金。另外，在本实施方式中，示出了按压块14形成2个突出部14b的例子，但例如也可以设为3个、4个等。对于突出部14b的形状，当然不限于圆柱状。在该情况下，需要在导电板17上形成与突出部14b相同数量的贯通孔17a并与突出部14b对应(还包括形状)。另外，在本实施方式中，示出了将受压板13、按压块14的基部14a、导电板17、18分别设为圆形状的例子，但本发明不限于这些形状，例如，也可以设为矩形形状等。

另外，在本实施方式中，对单电池20例示出锂离子二次电池，但本发明不限于此，也可以使用将薄膜设为外装体的二次电池。另外，当然锂离子二次电池中使用的正负极活性物质等材料也没有限制。另外，在本实施方式中，对单电池20的外装体例示出重叠PP-铝箔-PET的薄膜，但不对薄膜的结构进行限制，只要是可用作电池容器的挠性部件则也可以使用任意结构的薄膜。另外，在本实施方式中，示出了串联连接8个单电池20的例子，但本发明不对单电池的个数进行限制，除了串联连接以外还可以设为串并联连接等连接形式。

(实施例)

接下来，说明按照本实施方式制造的组件30的实施例。另外，作为比较例，除了去除按压块14而无法遮断电流的结构以外，与实施例同样地制造了组件。

针对各50台所制造的实施例和比较例的组件，使用稳定化电源以3.2A的电流充电并评价与安全性对应的效果。其结果，在去除按压块14的比较例的组件中，50台中的6台发生火灾，剩余的44台在100分钟到120分钟之后爆炸。与此相对，在实施例的组件30中，从通电开始大致90分钟之后接合部21全部断裂而电流被遮断，没有导致爆炸。因此判明为，通过设置按压块14，在单电池20、20a中的任一个膨胀时能够可靠地遮断电流。因此，组件30与安装以往的圆筒密闭型单电池的组件相比轻量且能量密度高，不仅如此，还可以在内压上升时可靠地遮断电流，在安全性的方面也具有极其优良的性能。

(第2实施方式)

接下来，说明本发明涉及的二次电池组件的第2实施方式。另外，本实施方式的单电池20(20a)以及层叠8个单电池的结构与第1实施方式相同，所以对与第1实施方式相同的部件附加相同标号而省略其说明，以下，说明不同之处。

(结构)

如图3所示，本实施方式的二次电池组件(以下，简称为组件。)40在电池容器中具有8个使用了分层薄膜的单电池20。在组件40中，8个单电池20以及后述的簧片板等整体安装在铝合金制的省略图示的框架中。另外，在本实施方式中，单电池20a的电池容量设定成比单电池20的电池容量小5％。另外，配置在另一侧的单电池20被支撑在组件40的省略图示的框架上。

在受压板13的与单电池20a的相反侧，配置有用于在单电池20、20a膨胀时遮断电流的按压块24。按压块24被支撑在未图示的导轨部件上，该导轨部件被支撑在省略图示的框架上。按压块24使用非导电性的材质。按压块24的一面形成为可与受压板13抵接的圆板状。按压块24的尺寸(面积)设定为小于受压板13。

在按压块24的与受压板13的相反侧，配置有铝合金制且作为矩形形状的连接部件的簧片板27。即，簧片板27配置成与单电池20a对置。在簧片板27的长度方向的大致中央部，如图4所示，与长度方向正交的宽度方向的两侧通过基于挤压的冲压加工而形成三角状切口。即，簧片板27在大致中央部具有狭窄部28。在狭窄部28中，表示最小宽度的中央部33构成簧片板27的脆弱部。簧片板27使用厚度为1mm的铝合金板A1050(日本工业标准)，中央部33的宽度设定为1mm。因此，簧片板27的中央部33的剖面积为1mm²。簧片板27的中央部33的上侧配置成与按压块24对应。

在簧片板27的与按压块24的相反侧，配置有支撑簧片板27的支撑部件29。支撑部件29形成为圆形状，使用苯酚树脂等非导电性的材质。在支撑部件29的一面侧，簧片板27在中央部33的下侧的部分上被支撑。因此，按压块24和支撑部件29相对于簧片板27的中央部33位于上下相反侧。支撑部件29的另一面侧以及簧片板27的中央部33的上侧的部分被支撑在省略图示的框架上。支撑部件29在簧片板27侧的上端具有作为隔离部件的突起部32。突起部32与支撑部件29一体形成。突起部32配置成舌状且配置在与簧片板27的中央部33对应的位置上。换言之，突起部32配置成与包含中央部33的狭窄部28接触。

簧片板27隔着中央部33使其一个端部与单电池20a的负极端子连接而使另一个端部与负极外部端子16连接。因此，经由包含中央部33的簧片板27使负极外部端子16和单电池20a的负极端子连接在一起，由单电池20a的负极端子、簧片板27、负极外部端子16构成负极侧的导电路径。

(作用等)

接下来，说明第2实施方式的组件40的作用等。

在第2实施方式的组件40中，簧片板27隔着中央部33使其一个端部与单电池20a的负极端子连接而使另一个端部与负极外部端子16连接。因此，在通常使用时，来自单电池20、20a的电力经由簧片板27而输出到负极外部端子16。

另外，在第2实施方式的组件40中，簧片板27配置成与单电池20a对置，按压块24配置在单电池20a和簧片板27之间。即，以该顺序配设单电池20a、按压块24、簧片板27。组件40在万一由于装置的故障等而成为过充电状态的情况下、或者高温环境下使用的情况下，电池成为异常状态，由于电解液的气化和分解等而在电池内部产生气体，内压上升。由于内压上升而使单电池20、20a中的任一个膨胀时，单电池20中配置在与单电池20a的相反侧的单电池20被支撑在组件40的省略图示的框架上，所以受压板13按压到按压块24侧而抵接于按压块24上。因此，按压块24按压到簧片板27侧并移动，由此簧片板27被按压块24按压。由此，簧片板27的中央部33断裂，所以单电池20a和负极外部端子16的连接被切断，组件40的负极侧导电路径被遮断。因此，在组件40中，防止正常值以上的通电，所以可确保内压上升时的安全性。

另外，在第2实施方式的组件40中，支撑部件29在簧片板27侧的上端具有舌状的突起部32，突起部32配置成与簧片板27的包含中央部33的狭窄部28接触。因此，在中央部33被断裂之后，所断裂的中央部33的上侧的断裂端部经由突起部32向下侧的断裂端部的相反侧绕入。由此，可通过突起部32隔离所断裂的中央部33的断裂端部彼此。即使假设由于电池容器的薄膜的破损或电池温度的降低等而使内压降低，所断裂的簧片板27也不会因弹性而回到原来的状态，所以可防止断裂端部彼此再次接触而使电流流过。另外，在第2实施方式的组件40中，支撑部件29配置在簧片板27的与按压块24的相反侧，按压块24和支撑部件29相对于簧片板27的中央部33而位于上下相反侧。因此，在单电池20、20a中的任一个膨胀时，可通过按压按压块24来可靠地断裂中央部33。

另外，由于无法避免在单电池20的电池容量中产生某种程度的偏差，所以安装在组件40中的单电池中可与按压块24抵接的单电池的电池容量偶然很大的情况下，例如，即使成为过充电状态在该电池容量大的单电池中有时也延迟产生气体。因此，即使单电池20中的任一个膨胀，按压力也不会充分传递到按压块24，在通过按压块24的动作而使电流遮断之前，其他电池容量较小的单电池有可能由于起火或内压上升而导致破裂。在第2实施方式的组件40中，可与按压块24抵接的单电池20a的电池容量也被设为小于其他单电池20。因此，在过充电状态等下，单电池20a的内压上升早于其他单电池20，所以可通过向按压块24传递由于单电池20a的膨胀引起的按压力而可靠地遮断充电电流。另外，在第2实施方式的组件40中，单电池20的电极组4以正极板和负极板重叠的层叠式形成。因此，可通过减少正极板和负极板的构成张数来容易地制作与单电池20相比电池容量小的单电池20a。

另外，第2实施方式的组件40可避免第1实施方式的由于通过电阻熔接等方法来接合两个连接部件时的偏差引起的接合面积变动的情况，所以动作压力更稳定，可得到可靠的动作保证。

另外，在本实施方式中，示出了具有簧片板27通过基于挤压的冲压加工而形成三角状切口的狭窄部28的例子，但本发明不限于此，只要形成脆弱部即可。例如，也可以形成矩形形状的切口，也可以代替形成切口而减小厚度。另外，对于切口的形成方法也没有特别限制，但如果是本实施方式中使用的冲压加工等方法，则优于尺寸稳定性，所以可使动作压力(簧片板17断裂时的压力)稳定化，可保证可靠的动作。

另外，在本实施方式中，示出了将簧片板27的一端连接在负极外部端子16上而将另一端连接在单电池20a的负极端子上来构成负极侧的导电路径的例子，但本发明不限于此。例如，也可以在正极侧设置使用了按压块24的电流遮断机构。在该情况下，只要将簧片板27的一端连接在配设于单电池20a的相反侧的单电池20的正极端子上而将另一端连接在正极外部端子15上即可。

另外，在本实施方式中，示出了将单电池20a的电池容量设为比单电池20小5％的例子，但本发明不限于此。在电池容量差小于3％时，难以通过单电池间的容量偏差的关系来可靠地确保电池容量差(将单电池20a的电池容量设为小于单电池20)，相反，在电池容量差超过9％时，单电池间的电池容量差变得过大，电池容量越小的电池充放电时的负荷变得越大，作为组件40整体有损寿命性能，所以优选将电池容量差设为3～9％的范围。另外，在本实施方式中，例示出层叠了正极板和负极板的层叠式的电极组4，但本发明不限于此，也可以使用卷绕正极板和负极板的卷绕式的电极组。在该情况下，通过缩短所卷绕的正极板和负极板的长度，可将单电池20a的电池容量设为小于单电池20。

另外，在本实施方式中，示出了将按压块24配置在簧片板27的中央部33的上侧而将支撑部件29配置在中央部33的下侧的例子，但本发明不限于此，只要按压块24和支撑部件29相对于中央部33位于相反侧即可。另外，在本实施方式中，示出了将突起部32与支撑部件29一体形成的例子，但本发明不限于此，也可以与按压块24一体形成。在该情况下，只要在按压块24的支撑部件29侧的端部形成突起部32即可。另外，也可以代替将突起部32与支撑部件29或按压块24一体形成，而配置与突起部32相当的另一隔离部件。在该情况下，只要将隔离部件支撑在组件40的省略图示的框架上即可。另外，在本实施方式中，例示出舌状的突起部32，但只要能够在簧片板27的中央部33断裂时使突起部32介于断裂端部彼此之间即可，当然不限制其形状等。

另外，在本实施方式中，示出了将簧片板27设为铝合金制的例子，但只要是具有导电性的材质则不特别限制。在考虑组件整体的轻量化时，优选使用铝合金。另外，也可以代替将簧片板27设为板状，例如设为将两端部分别向负极外部端子16侧和单电池20a的负极端子侧弯曲的形状。另外，在本实施方式中，示出了将受压板13、按压块24、支撑部件29分别设为圆形状的例子，但本发明不限于这些形状，例如也可以设为矩形形状等。

另外，在第1实施方式以及第2实施方式中，说明了使用多个单电池来构成的二次电池组件的例子，但本发明不限于此，还可以适用于使用一个单电池(单一电池)来构成二次电池组件的情况。

(实施例)

接下来，说明按照第2实施方式制造的组件40的实施例。另外，作为比较例，除了去除按压块24的突起部32以外，与实施例同样地制造组件。

针对各100台实施例以及比较例的组件30，评价使用稳定化电源以5V、1CA(3.2A)充电到成为过充电时有无起火(安全性)。下表1示出安全性的评价结果。

表1

	舌状突起	发生起火	没有发生起火
				实施例	有	0	100
比较例	无	17	83

在实施例和比较例中的任一组件中，从通电开始大致90分钟之后单电池20、20a由于内部产生气体而膨胀，簧片板27的中央部33断裂而使电流被遮断。之后，在去除支撑部件29的突起部32的比较例的组件中，对于100台中的17台，从电流遮断大致15～30分钟之后簧片板27再次接触而使电流开始流过，重复几十次通电几分钟而遮断电流的现象之后，最终导致起火。与此相对，在支撑部件29上具有突起部32的实施例的组件40中，哪个组件都没有起火，100台都安全地停止。因此，通过设置突起部32，可在利用按压块24来遮断电流之后电流不会再次流过而使组件40的功能安全地停止。因此，组件40与以往的组件相比轻量且能量密度高，不仅如此，还可以在内压上升时可靠地遮断电流，在安全性的方面也具有极其优良的性能，工业价值极其高。

本发明提供可使用薄膜型二次电池来确保电池异常时的安全性的二次电池组件，因此有利于二次电池组件的制造、销售，所以具有产业上的可利用性。

Claims (11)

1.一种二次电池组件，该二次电池组件具有将挠性部件作为电池容器且没有内置电流遮断机构的单一电池、或者将挠性部件作为电池容器且没有内置电流遮断机构并以层叠状态来串联或串并联连接的多个单电池，其特征在于，该二次电池组件具有：

连接部件，其配置成与所述单一电池或所述多个单电池中的配设在一侧的单电池对置，并连接所述单一电池或所述配设在一侧的单电池和外部输出端子；以及

按压块，其配置在所述单一电池或所述配设在一侧的单电池和所述连接部件之间，

在所述单一电池或所述多个单电池中的任一个膨胀时，所述按压块切断利用所述连接部件进行的所述单一电池或所述配设在一侧的单电池和所述外部输出端子之间的连接。

2.根据权利要求1所述的二次电池组件，其特征在于，所述连接部件构成为具有：第1连接部件，其形成有贯通孔，并配置成与所述单一电池或所述多个单电池中的配设在一侧的单电池对置；以及第2连接部件，其在所述第1连接部件的与所述按压块相反的一侧配置成与所述第1连接部件对置，并具有与所述第1连接部件的接合部，

所述按压块具有可贯通形成在所述第1连接部件上的贯通孔的突出部，

所述第1连接部件和第2连接部件中的任一方与所述单一电池或所述配设在一侧的单电池连接，并且，任一另一方与所述外部输出端子连接，在所述单一电池或所述多个单电池中的任一个膨胀时，所述按压块的突出部贯通形成在所述第1连接部件上的贯通孔而使所述接合部断裂。

3.根据权利要求2所述的二次电池组件，其特征在于，所述第2连接部件的中央部向所述第1连接部件侧突出，在该突出的中央部形成有所述接合部。

4.根据权利要求2所述的二次电池组件，其特征在于，所述第1连接部件在所述接合部的附近形成有所述贯通孔。

5.根据权利要求4所述的二次电池组件，其特征在于，所述按压块具有多个所述突出部，所述多个突出部的突出长度相同，并且，在所述第1连接部件上形成有与所述多个突出部相同数量的所述贯通孔。

6.根据权利要求1所述的二次电池组件，其特征在于，在所述单一电池或所述配设在一侧的单电池上固定设置有具有刚性的树脂板。

7.根据权利要求1所述的二次电池组件，其特征在于，所述配设在一侧的单电池的电池容量小于所述多个单电池中的所述配设在一侧的单电池以外的单电池的电池容量。

8.根据权利要求7所述的二次电池组件，其特征在于，所述配设在一侧的单电池的电池容量比所述配设在一侧的单电池以外的单电池的电池容量小3％～9％。

9.根据权利要求1所述的二次电池组件，其特征在于，所述按压块配置成可与所述连接部件接触，所述连接部件在其一部分上具有脆弱部，隔着该脆弱部使其一个端部与所述单一电池或所述配设在一侧的单电池连接，并且，使其另一个端部与所述外部输出端子连接，在所述单一电池或所述多个单电池中的任一个膨胀时，利用所述按压块而使所述脆弱部断裂。

10.根据权利要求9所述的二次电池组件，其特征在于，该二次电池组件还具有：支撑部件，其配置在所述连接部件的与所述按压块相反的一侧，并支撑所述连接部件；以及隔离部件，其在所述脆弱部断裂时，隔离该脆弱部的两方的断裂端部，所述按压块和所述支撑部件相对于所述脆弱部而位于相反侧，所述隔离部件配置于所述支撑部件或所述按压块在所述连接部件的一侧与所述脆弱部对应的位置上。

11.根据权利要求10所述的二次电池组件，其特征在于，所述隔离部件与所述按压块或所述支撑部件形成为一体。

Images