CN102214808A - 电池组及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本文提供了电池组及其制造方法。更具体地，本发明提供了一种电池组，包括：具有主面的电池；以及树脂层，其能够与包装该电池以使该电池的主面的至少一部分暴露的包装件形成一体并且覆盖该电池的主面，其中该树脂层通过固化粘度大于等于80mPa·s且小于1000mPa·s的反应固化树脂形成并且电池主面上的树脂层的厚度在0.05mm以上且小于0.4mm的范围内。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括非水电解质二次电池的电池组(电池包，batter pack)以及一种用于制造该电池组的方法。更具体地，本发明涉及一种电池组，其中非水电解质二次电池、电路板以及其他电池组组件通过树脂模制(树脂成型，resin molding)形成一体(集成，integrate)，以及一种制造这样的电池组的方法。
背景技术
近年来，大量便携式电子装置，包括照相机集成磁带录像机、蜂窝式电话和便携式个人计算机已经在市场上出现并且已经促使它们减小尺寸和重量。随着这样的电子装置在尺寸和重量上的减小，要求用作用于其的便携式电源的电池组具有高能量、小尺寸和轻重量。高容量锂离子二次电池现在被用作用于这些电池组的一种电池。
锂离子二次电池设置有具有能够嵌入和脱嵌锂离子的正极和负极的电池元件，并且该电池元件被密封在金属壳或金属层压膜中，并借助于电连接于该电池元件的电路板进行控制。在现有锂离子二次电池的中，一些电池组被构造成连同电路板容纳在两个垂直分开的容纳箱(accommodation case)中(参见，例如日本专利No.3556875、3614767和3643792)。
在构造成将锂离子二次电池和电路板容纳在两个垂直分开的容纳箱中的电池组中，容纳箱需要具有满意的厚度以保护锂离子二次电池和电路板不会受到外部冲击。在其中两个垂直分开的容纳箱借助于双面胶带或通过超声焊接结合在一起的情况下，这些容纳箱应具有足够的厚度。这又导致增加作为整体的电池组的厚度和重量。
在日本专利No.3614767中提出的电池组中，使用了金属壳包装的锂离子二次电池，并因此有可能获得高尺寸精确度。然而，电池组的厚度和重量增加。与此相反，在利用由层压膜包装的层压锂离子二次电池的电池组中，它们能够被制造成比利用由金属壳包装的锂离子电池的电池组更薄和更轻。
在另一方面，在利用层压锂离子二次电池的电池组中，电池元件的尺寸变化太大以至于在增强尺寸精确性上存在困难并且机械强度低。
发明内容
对于利用层压锂离子二次电池的电池组，已经提出无包装箱(armor case-free)的电池组。在这种电池组中，电路板等与层压锂离子二次电池组装，将其暂时装入到用于形成树脂模制的模具的模制空间(成型空间，molding space)中。将熔化的树脂注入到模制空间中，随后固化而获得电池组。在该电池组中，树脂模制形成电池组的包装箱的一部分并且也用于整体地固定电路板、连接端子与电池。
在这种电池组中，使用层压锂离子二次电池，具有机械强度低的附带缺陷。我们已经发现，这种缺陷能够以以下方式克服，即当在覆盖锂离子二次电池侧面的部分处的树脂模制的厚度大于在覆盖电池主面的部分处的树脂模制的厚度时，机械强度被改善。
然而，在其中覆盖电池侧面的树脂模制部分的厚度大于覆盖电池主面的树脂模制部分的厚度时，机械强度事实上被改善。然而，在树脂模制后，树脂熔化物优先流入到已被设计成确保在覆盖锂离子二次电池侧面的部分处的树脂模制的给定厚度的模制空间中，其发生其中主面的一部分没有被模制树脂覆盖的覆盖失效(覆盖不良或不足，coverage failure)，存在电池组特性降低的附带问题。在其中覆盖二次电池主面的树脂模制部分形成为较薄的情况下，需要抑制发生二次电池的覆盖失效。
因此，期望提供这样的一种电池组，其能够抑制覆盖失效，由此抑制电池组特性降低，以及提供一种用于制造这样的电池组的方法。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种电池组，包括：具有主面的电池，以及能够与包装电池以使电池的主面的至少一部分暴露的包装件(armor member)形成一起并覆盖电池主面的树脂层，其中该树脂层通过固化粘度大于等于(或不低于)80mPa·s且低于(或小于)1000mPa·s的反应固化树脂(reaction curable resin)形成，并且电池主面上的树脂层的厚度在0.05mm以上且小于0.4mm的范围内。
根据本发明的另一实施方式，提供了一种用于制造电池组的方法，包括以下步骤：组装具有主面和以使电池的主面的至少一部分被暴露的方式包装电池的包装件的电池；将组装的电池和包装件置于模具中的模制空间中；将粘度大于等于80mPa·s且低于1000mPa·s的反应固化树脂加载到该模具中；以及固化该反应固化树脂以使覆盖电池的主面的树脂层形成0.05mm以上且小于0.4m的厚度。
在这些实施方式中，覆盖电池主面的树脂层通过固化粘度大于等于80mPa·s且低于1000mPa·s的反应固化树脂而获得。在这种情况下，在电池的主面上形成厚度0.05mm以上且小于0.4mm的树脂层，由此使得能够避免电池组的覆盖失效。
根据本发明，能够避免覆盖失效，并因此能够抑制电池组特性降低。
附图说明
图1A和1B分别是示出了根据本发明一个实施方式的电池组的构造实例的示意图；
图2A和2B分别是示出了根据本发明实施方式的电池组的构造实例的示意图；
图3是电池的构造实例的分解透视图；
图4是示出了电池元件的构造实例的透视图；
图5A至5D分别是示出了制造电池组的步骤的示意图；
图6A和6B分别是示出了根据本发明另一个实施方式的电池组的构造实例的示意图；
图7A和7B分别是示出了根据本发明的进一步实施方式的电池组的构造实例的示意图；
图8A和8B分别是示出了根据本发明进一步实施方式的电池组的构造实例的剖视图；
图9A和9B分别是示出了根据本发明的进一步实施方式的电池组的构造实例的示意图；
图10A和10B分别是根据本发明进一步实施方式的电池组的构造实例的剖视图；
图11A和11B分别是示出了根据本发明又一个实施方式的电池组的构造实例的示意图；
图12A和12B分别是示出了根据本发明又一个实施方式的电池组的构造实例的剖视图；
图13A和13B分别是示出了根据本发明又一个实施方式的电池组的构造实例的示意图；
图14是示出了根据本发明又一个实施方式的电池组的构造实例的示意图；
图15A和15B分别是示出了间隔物(spacer)的流路(流动通道，flow channel)控制功能的示意图；
图16A和16B分别是示出了间隔物的构造实例的示意图；
图17A和17B分别是示出了根据本发明另一个实施方式的电池组的构造实例的示意图；
图18是示出了根据本发明另一个实施方式的电池组的构造实例的剖视图；以及
图19A和19B分别是示出了厚度的测量结果的示意图。
具体实施方式
本发明的实施方式将参考附图进行描述，在整个附图中，相同标号指示相同部件或构件，其在本文中不重复示出。
这些实施方式以以下顺序进行描述。
1、第一实施方式(电池组的第一实例)
2、第二实施方式(电池组的第二实例)
3、第三实施方式(电池组的第三实例)
4、第四实施方式(电池组的第四实例)
5、第五实施方式(电池组的第五实例)
6、第六实施方式(电池组的第六实例)
7、第七实施方式(电池组的第七实例)
8、其他实施方式(变形)
1、第一实施方式
(电池组的结构)
现在描述根据本发明第一实施方式的电池组。图1A是示出了根据本发明第一实施方式的电池组的构造实例的分解透视图。图1B是示出了根据本发明第一实施方式的电池组的构造实例的外观透视图。图2A是沿图1B的线a-a’截取的剖视图。图2B是沿图1B的线b-b’截取的剖视图。
如图1A和图1B所示，这种电池组包括框架30、电池10和电路板33，它们是该电池组的主要组件(component)。该电池组设置有其他部件(part)，其连接于主要组成元件和/或布置在主要组成元件的适当位置，并且包括PTC(正温度系数)保护带31、PTC元件32、负极配件(negative electrode fitting)35和能够在沉积有湿气时发生颜色改变的浸没检测密封(submergence detecting seal)36。该电池组基本上是矩形平行六面体形状的树脂模制体，其中电池10、电路板33和其他部件如PTC元件32和框架30进行组装而获得组装件(assembly)，并且该组装件通过反应固化树脂的树脂模制而形成一体(或集成)。在这种电池组中，电池10、电路板33和包括PTC元件32的其他部件的组装件用框架和由反应固化树脂制成的包装件40进行包装。
如图2A和2B所示，电池由包装件40整体地覆盖。此外，电池10在其侧面处以及上下表面的一部分处经过包装件40由框架30覆盖。在电池组中，在电池的上下表面(其为电池的主面)上的包装件的厚度D1(下文可以将其合适地称为最大表面厚度D1)优选每单位表面为0.05mm以上且小于0.4mm，更优选0.25mm以下，以便更大地改善体积能量密度。另外，覆盖电池10侧面的包装件的厚度D2(下文合适地称为短侧厚度D2)和厚度D3(下文合适地称为长侧厚度D3)优选分别为最大表面厚度D1的1.2倍至6倍，以便改善强度。为了更大地改善强度，它们更优选为最大表面厚度D1的2倍以上且不大于4倍。
应当注意，最大表面厚度D1是指在从作为测量起点的电池10的主面开始，包装件40的厚度在中心附近的三个点处进行测量的情况下的平均厚度。在将沿着短侧的最突出的点设置为测量起点并且将电池组的表面设置为测量终点的情况下确定短侧厚度。即，它是指沿着短侧的包装部分(armored portion)的长度。在将沿着电池10的长度的最突出的点设置为测量起点并且将电池组的表面设置为测量终点的情况下确定长侧厚度D3。即，这个厚度对应于沿着长度的包装部分的长度。
(电池)
现在举例说明电池10的情况。如图3和图4所示，电池10是这样的电池，其中具有通过隔膜23a、23b螺旋卷绕或层压的正极21和负极22的电池元件20由用作包装材料的层压膜27包装。如在图3中特别示出的，电池元件20容纳在在包装层压膜27中形成的矩形形状凹槽27a中并且周边部分(除了弯曲部分的三个侧面)被热密封。与层压膜27结合的部分平台部分(terrace portion)。在凹槽27a的两侧(相对侧)处的平台部分朝向凹槽27a的方向折叠。
应当注意，用作包装材料的层压膜27可以是金属层压膜，例如铝层压膜。铝层压膜优选是这样的层压膜，其适于冲压(牵拉，drawing)并且适用于形成在其内容纳电池元件20的凹槽27a。
铝层压膜具有这样的层压结构，其中铝层在其两侧上设置有粘附层和表面保护层。如从内侧，即电池元件20的表面侧进行观察，铝层压膜优选具有按照以下顺序的用作粘附层的流延聚丙烯层(CPP层)、用作金属层的铝层和用作表面保护层的尼龙层或聚对苯二甲酸乙二醇酯层(PET层)。
如图4中所示，带状正极21、隔膜23a、设置为与正极21面对面关系的带状负极22以及隔膜23b依次层压并将所得层压体沿其长度螺旋卷绕。正极21和负极22分别在其两侧上用凝胶电解质24涂覆。连接于正极21的正极引线25a和连接于负极22的负极引线25b分别从电池元件20延伸出来。正极引线25a和负极引线25b分别由如马来酸酐改性聚丙烯(PP)的树脂片密封剂26a和26b覆盖。
以下更具体地描述电池10的组件。本文中应当注意，本发明可应用于不同于下文提出的电池的那些电池或电池单元。对于电解质，例如，它们可以不仅使用凝胶电解质，而且可以使用液体或固体电解质。
[正极]
正极是这样的电极，其中包含正极活性物质的正极活性物质层形成在正极集流体的两侧上。作为集流体，可以使用金属箔例如铝(Al)箔、镍(Ni)箔或不锈钢(SUS)箔。
正极活性物质层例如由正极活性物质、导电剂和粘结剂形成。使用的正极活性物质是主要由LixMO2构成的锂和过渡金属的复合氧化物，其中M代表至少一种过渡金属，x可以根据电池的充放电状态而不同并且通常为在0.05以上且1.10以下的范围内的值。该锂复合氧化物的过渡金属可以是钴(Co)、镍(Ni)或锰(Mn)。
锂复合氧化物的具体实例包括钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMn2O4)等。可替换地，也可以使用其中一部分过渡金属被其他元素代替的固溶体。例如，可以提及锂镍钴复合氧化物(例如，LiNi0.5Ci0.5O2、LiNi0.8Ci0.2O2等)。这些锂复合氧化物能够产生高电压并且在能量密度方面优异。还是可替代地，可以使用具有橄榄石结构的磷酸盐化合物，如磷酸铁锂(LiFePO4)、LixFe1-yM2yPO4，其中M2代表由锰(Mn)、镍(Ni)、钴(Co)、锌(Zn)和镁(Mg)组成的组中的至少一种，并且x是在0.9≤x≤1范围内的值。还是可替代地，作为正极活性物质，可以使用无锂的金属硫化物或金属氧化物如TiS2、MoS2、NbSe2、V2O5等。作为正极活性物质，这些可以以这些材料中的多种的掺混物使用。
导电材料包括例如碳材料如炭黑、石墨等。使用的粘结剂包括例如聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)等。溶剂包括例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等。
[负极]
负极22是通过在负极集流体的两侧上形成包含负极活性物质的负极活性物质层而获得的电极。该集流体包括金属箔例如铜(Cu)箔、镍(Ni)箔、不锈钢(SUS)箔等。
负极活性物质层例如由负极活性物质以及如果需要的导电材料和粘结剂形成。使用的负极活性物质包括锂金属、锂合金或能够嵌入或脱嵌锂的碳材料，或金属材料和碳材料的复合材料。具体地，作为能够嵌入或脱嵌锂的碳材料，可以提及石墨、难石墨化碳、易石墨化碳等。更具体地，可以使用碳材料如热解碳、焦炭(例如，沥青焦、针状焦和石油焦)、石墨、玻璃状碳、烧结有机聚合物(通过在恰当温度下烧结和石墨化酚醛树脂、呋喃树脂等获得的那些)、碳纤维、活性炭等。此外，能够嵌入和脱嵌锂的那些材料包括聚合物如聚乙炔、聚吡咯等以及氧化物如SnO2等。
尽管作为与锂可形成合金的材料，可使用各种类型的金属，但是经常使用的是锡(Sn)、钴(Co)、铟(In)、铝(Al)、硅(Si)以及它们的合金。在使用金属锂的情况下，不总是必需通过使用粘结剂将粉末作为膜涂覆，而可以使用轧制锂板。
使用的粘结剂包括聚偏二氟乙烯(PVdF)、丁苯橡胶(SBR)等。溶剂包括例如N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、甲乙酮(MEK)等。
[电解质]
对于电解质，可使用在锂离子二次电池中常规使用的电解质盐和非水溶剂。非水溶剂包括碳酸乙二酯(EC)、碳酸丙二酯(PC)、γ-丁内酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸乙丙酯(EPC)以及其中碳酸酯的氢被卤素取代的以上化合物。这些溶剂可以单独使用或以具有其多种的给定配方的掺混物使用。
电解质盐是能够溶解在非水溶剂中的盐，其中阳离子和阴离子组合。阳离子包括碱金属或碱土金属。阴离子包括Cl-、Br-、I-、SCN-、ClO4 -、BF4 -、PF6 -、CF3SO3 -等。更具体地，提及六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双(三氟甲磺酰)亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、双(五氟乙磺酰)亚胺锂(LiN(C2F5SO2)2)、高氯酸锂(LiClO4)等。对于电解质的浓度，不涉及任何问题，如果电解质能够溶解在溶剂中并且相对于非水溶剂的锂离子浓度优选在0.4mol/kg至2.0mol/kg的范围内。
如果使用聚合物电解质，则通过混合非水溶剂和电解质盐以提供凝胶电解质，并将该凝胶电解质吸收到基质聚合物中，而可以获得这样的聚合物电解质。基质聚合物具有与非水溶剂相容的特性。作为这样的基质聚合物，使用硅树脂凝胶、丙烯酸凝胶、丙烯腈凝胶、聚磷腈改性聚合物、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯，以及它们的复合聚合物、交联聚合物和改性聚合物。氟类聚合物包括聚偏二氟乙烯(PVdF)、包含偏二氟乙烯(VdF)和六氟丙烯(HFP)的重复单元的共聚物、包含偏二氟乙烯(VdF)和三氟乙烯(TFE)的重复单元的共聚物等。这些聚合物可以单独使用或以两种以上的组合使用。
[隔膜]
隔膜23a和23b分别例如由多孔膜构成，该多孔膜由聚烯烃类材料如聚丙烯(PP)或聚乙烯或无机材料如陶瓷无纺织物制成。可以使用这些的两种以上的多孔膜的层压结构。其中，最有效的是聚乙烯或聚丙烯的多孔膜。
通常，隔膜的厚度优选在5μm至50μm的范围，更优选在7μm至30μm的范围。如果隔膜太厚，则活性物质的填充减少，导致降低的电池容量以及降低的离子导电率，由此降低电流特性。相反，太薄的隔膜降低膜的机械强度。
(电路板)
电路板33安装有充电/放电FET(场效应晶体管)、包括IC和实施二次电池的监控以及充电/放电FET的控制的保护电路、用于识别电池组的ID电阻器、连接于外部的连接器等。电路板33例如设置有三个接触点。
充电/放电控制FET以及包括IC和实施充电/放电控制FET的控制的保护电路监控二次电池的电压，其中如果该电压超过4.3V至4.4V，则充电/放电控制FET关闭以禁止充电。此外，如果二次电池的终端电压过放电至放电禁止电压(discharge prohibition voltage)水平以使二次电池电压变得低于放电禁止电压，则放电控制FET关闭，由此禁止放电。
(PTC元件)
PTC元件32是这样的部件，其用于当电池温度变高时中断电流电路，由此防止电池热失控(thermal runaway)。PCT元件32例如与电池10串联并且当电池10的温度高于预设温度时，其电阻突然增大，以使通过电池10的电流基本上中断。
(框架)
框架30是树脂模制产品，其经过包装件40覆盖电池10的上表面(即，在形成凹槽27a一侧处的面)和下表面的一部分、前表面(即在引线延伸一侧处的面)、后表面、以及左侧面和右侧面。
框架30优选由热塑性树脂如聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰胺等制成。这是因为使用模制周期比热固性树脂更短的热塑性树脂负责针对作为电池组的几何变形如经受巨大转换频率的顶侧和底侧的快速和廉价支撑。
对于前表面、后表面、左侧面、右侧面、上表面和下表面，框架30符合电池10的形状，并且形成其中能够装入电池10的空间。框架30的上下表面分别成形以便在矩形形状的表面内侧部分地切掉，以在与电池组装时允许电池10的上下表面的一部分被暴露。
框架30在前表面内侧处具有能够容纳电路板33的空间并且电路板33置于该空间中。电路板33紧密接触框架30的内侧表面并且例如借助于铆钉固定至该内侧表面。电路板与框架30的内表面的铆固的紧密接触和固定能够防止具有高流动性的反应固化树脂流向电路板33的终端面。如将在下文描述的，在反应固化树脂的模制步骤的过程中，电路板的可靠定位是可能的。在框架30的前侧，设置多个开口34并且容纳在框架30中的电路板33确保在其接触点处经过开口34至外部的通路。应当注意，由树脂如聚酰胺制成的树脂模制板连同框架30一起可以用作电路板33。
(包装件)
包装件40由反应固化树脂如通过热反应可固化的热固性树脂、通过在UV光下反应可固化的UV固化树脂等。包装件40是通过固化反应固化树脂形成的树脂模制件。
(反应固化树脂)
反应固化树脂包括选自聚氨酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、硅树脂和二环戊二烯树脂中的至少一种。这之中，优选选自聚氨酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂和硅树脂中的至少一种。
(聚氨酯树脂)
聚氨酯树脂制备自多元醇和聚异氰酸酯。优选的聚氨酯树脂包括以下定义的绝缘聚氨酯树脂。绝缘聚氨酯树脂是指这样的树脂，其能够提供当在25±5℃和65±5％R.H条件下确定时具有不低于1010Ω·cm的体积本征电阻值(Ω·cm)的固化产物。一种优选的绝缘聚氨酯树脂是介电常数不大于6(1MHz)并且击穿电压不小于15KV/mm的聚氨酯树脂。
通过控制多元醇的氧含量、洗脱离子的浓度和该洗脱离子类型的数量，获得的绝缘聚氨酯树脂的绝缘固化产物的体积本征电阻值不小于1010Ω·cm，优选不小于1011Ω·cm。特别地，当体积本征电阻不小于1011Ω·cm时，固化产物的绝缘性能保持良好，确保与二次电池的保护性电路板的整体密封。体积本征电阻值根据JIS C 2105中描述的方法进行测量。更具体地，该值通过在25±5℃和65±5％R.H条件下将500V的测量电压施加至样品(厚度：3mm)并在施加之后测量60秒而确定。
聚氨酯树脂包括利用聚酯多元醇的聚酯类聚氨酯、利用聚醚多元醇的聚醚类聚氨酯、以及利用其他类型的多元醇的聚氨酯。这些可以单独使用或以两种以上的掺混物使用。多元醇可以包含粉末。这样的粉末包括无机粉末如碳酸钙、氢氧化铝、氧化铝、氧化硅、氧化钛、碳化硅、氮化硅、氮化硅、硅酸钙、硅酸镁、碳等的粉末，以及有机聚合物如聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚氨酯、多酚等的粉末。这些可以单独使用或以掺混物使用。这些粉末可以进行表面处理，并且聚氨酯和多酚可以以发泡粉末提供。另外，在本发明实施方式中使用的粉末可以包括多孔粉末。
(多元醇)
(聚酯类多元醇)
聚酯类多元醇是脂肪酸和多元醇的反应产物。脂肪酸包括例如含羟基长链脂肪酸如蓖麻油酸、含氧己酸(oxycaproic acid)、含氧癸酸(oxycapricacid)、含氧十一酸(oxyundecanoic acid)、含氧亚油酸(oxylinoleic acid)、含氧硬脂酸(oxystearic acid)和含氧十六烯酸(oxyhexaundecenoic acid)。
与脂肪酸发生反应的多元醇包括二醇如乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、二乙二醇等，三官能多元醇如甘油、三羟甲基丙烷、三羟乙基胺等，四官能多元醇如双甘油、季戊四醇等，六官能多元醇如山梨醇等，八官能多元醇如糖等，以及如对应于这些多元醇的环氧烷与脂肪族、脂环族和芳族胺的加成聚合物，以及如环氧烷和聚酰胺-多聚胺的加成聚合物。这之中，聚酯多元醇如蓖麻油酸甘油酯，一种蓖麻油酸和1，1，1-三羟甲基丙烷的酯是优选的。
(聚醚类多元醇)
聚醚多元醇包括如二羟醇如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、4，4’-二羟苯基丙烷、4，4’-二羟苯基甲烷等，三羟醇或多羟醇如甘油、1，1，1-三羟甲基丙烷、1，2，5-己三醇、季戊四醇等，以及环氧烷如环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、α-烯氧化物等。
(其他类型的多元醇)
作为其他类型的多元醇，可以提及具有碳碳主链的多元醇，例如丙烯酸酯多元醇(丙烯酸醇，acrylic polyol)、聚丁二烯多元醇、聚异戊二烯多元醇、氢化聚丁二烯多元醇、通过将AN(丙烯腈)或SM(苯乙烯单体)接枝聚合到以上提及的碳碳多元醇、聚碳酸酯多元醇、PTMG(聚丁二醇)等。
(聚异氰酸酯)
作为聚异氰酸酯，可以提及芳族聚异氰酸酯、脂族聚异氰酸酯、脂环族聚异氰酸酯等。芳族聚异氰酸酯的实例包括二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯(polymethylene polyphenylene polyisocyanate)(粗MDI)、二异氰酸甲苯酯(TDI)、聚异氰酸聚甲苯基酯(粗TDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、萘二异氰酸酯(NDI)等。脂族异氰酸酯的实例包括六亚甲基二异氰酸酯等。脂环族聚异氰酸酯的实例包括异氟尔酮二异氰酸酯(IDI)等。除此之外，通过用碳二亚胺改性聚异氰酸酯获得的聚异氰酸酯(碳二亚胺改性聚异氰酸酯)、异氰脲酸酯改性聚异氰酸酯、环氧乙烷改性聚异氰酸酯、尿烷聚合物(例如，多元醇和过量的在分子末端具有异氰酸酯基的聚异氰酸酯的反应产物)也是有用的。这些可以单独使用或以掺混物使用。这之中，二苯基甲烷二异氰酸酯、聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯、碳二亚胺改性聚异氰酸酯、环氧乙烷改性聚异氰酸酯是优选的。
根据反应固化树脂的性能，可以改善电池组的特性如耐热性、阻燃性、抗冲击性、防潮性等。
例如，当使用聚氨酯树脂时，优选二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，其是除了具有刚性苯环结构外，还具有最低分子量的异氰酸酯，用作硬段结构(hard segment structure)并且多元醇主剂(base compound)和异氰酸酯固化剂按重量的混合比(主剂/固化剂)设置为1以下，优选0.7以下。这最终导致产生高交联密度并且具有刚性、对称分子链的结构。因此，可以获得归属于氨基甲酸酯键的良好耐热性、良好结构强度、改善阻燃性，以及确保高流体可加载性或注射性的树脂粘度。
应当注意，尽管二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的含量越高表现出相对于强度和防潮性更好的特性，但是其超过80wt％的含量导致数量太大的硬段结构，导致抗冲击性降低。在要求耐气候性的情况下，优选混合基于XDI、IPDI或HDI的无发黄聚异氰酸酯和MDI。为了增强交联密度，优选向主剂中加入低分子量的三羟甲基丙烷作为交联剂。
当固化时，反应固化树脂应在经受JIS K7110的Izod V-缺口试验时的抗冲击性优选不低于6kJ/m2，更优选不低于10kJ/m2。这是因为当抗冲击性大于6kJ/m2时，在1.9m落锤试验和1m落锤试验中获得优异的特性。10kJ/m2的抗冲击性确保在认为是市场上可能出现最高的落锤试验中的非常优异的特性。更高的分子量分布(数均分子量/重均分子量)导致更大改善的树脂流动性和成型性，但具有抗冲击性劣化的趋势。因此，流动性应优选至少处于不低于80mPa·s的水平。如果粘度控制在200mPa·s至600mPa·s的范围内，则该树脂可以有利地使用并且这样的范围是更优选的。
反应固化树脂应优选确保阻燃性，其中当在0.05mm以上且小于0.4mm的厚度下通过UL746C 3/4英寸试验确定时，火蔓延面积不大于25cm2。
这是因为利用电池组的阻燃性，在树脂厚度非常小至为0.05mm以上且小于0.4mm下不要求没有火蔓延。当考虑到具有非常高阻燃性的足以满足UL94VO的树脂厚度为约3mm时，这是一个非常具体且严格的要求。应当注意，为了改善阻燃性，当无机填料成分以不小于40wt％的量加入到反应固化树脂中时，耐刺穿性(pierce resistance)同时得到改善，但具有流动性和抗冲击性降低的趋势。另外地，鉴于环境保护，必须确保非卤素阻燃性。如果大量加入磷酸酯类阻燃剂材料，则包装强度降低，导致在高温和高湿度条件下耐气候性降低。
在使用聚氨酯树脂作为这样的反应固化树脂的情况下，优选包括具有由下式(1)表示的结构的阻燃多元醇(多羟基化合物，polyol)。这是因为这种多元醇能够第聚氨酯树脂结构内部产生阻燃成分，使得尤其是，当树脂厚度小时，这种多元醇在确保结构强度的同时，有效改善阻燃性方面。
PO(XR)3...(1)
其中R＝H、烷基或苯基，X＝S、O、N或(CH2)n，其中的n是1以上的整数。
这种聚氨酯树脂具有独特的燃烧行为，其中燃烧器火焰施加至树脂片，它瞬间承受火焰并随后立即烧尽，并且火势在没有蔓延的情况下熄灭，因此符合对于0.05mm以上且小于0.4mm的小树脂厚度所要求的阻燃性。还不清楚为什么表现出这样的行为的原因，但是例如可以考虑以下事实。即，归属于常规卤素类材料或氢氧化铝的吸热反应或加入可靠地在表面上渗出的磷酸酯的阻燃性应同样归属于碳化或热绝缘层的形成，但具有降低的效果。在制品如电池的插入模制的应用中，其树脂厚度小并且具有大的热容量，在电池失控的情形下的燃烧能量非常大的情况下，认为碳化的促进速率、热绝缘层的形成速率以及阻燃元素的位置对于获得阻燃性是非常重要的。因此，利用非卤素树脂并反映电池组最薄部分处的厚度(例如0.05mm至0.4mm)的平板确保通过UL746C 3/4英寸火焰试验确定的这样阻燃性处于25cm2以下的水平。
在其中不使用如上提及的这样的聚氨酯树脂的情况下，如果使玻璃转化点(玻璃化温度)低，则小厚度的反应固化树脂能够改善冲击强度。同时，这样的小厚度树脂借助于燃烧器火焰而收缩并且火焰由于收缩树脂增加的实际厚度而不可能蔓延，由此改善阻燃性。在另一方面，如果玻璃转化点太低或太高，则强度和安全性趋于降低。因此，反应固化树脂的玻璃转化点为60℃至150℃并且熔化(分解)温度优选为200℃至400℃。玻璃转化点更优选为85℃至120℃。熔化(分解)温度更优选为240℃至300℃。如果玻璃转化点低于60℃，则在45℃环境温度下保持包装的强度很困难。如果玻璃转化点超过150℃，则存在电池中存储的能量释放在误用过程中被延迟，由此导致严重事故的问题。
玻璃化温度设置在60℃至150℃，在该温度下，当熔化温度(分解温度)设置在200℃至400℃时，阻燃性由于由熔化和分解产生的吸热反应的贡献而被改善。
如果熔化(分解)温度低于200℃，则在促进热碳化和形成热绝缘层的初始阶段发生吸热，因此对阻燃性没有贡献。超过400℃的熔化(分解)温度也对阻燃性没有贡献，因为延迟的热吸收时间。
作为考察的结果，已经发现，当通过增加MDI的含量，相对较低分子量的材料的结构数量增加而增强交联密度时，当与由长链、刚性聚合物制成的低交联密度的树脂进行比较时，在高温下的软化行为变得更快并且赋予更高的柔性。以这种方式，不仅能够确保在不高于60℃的普通保证温度下用作电池组的类似可靠性，而且该保证温度外的故障区域中，获得高可靠性，其中保证在高能量密度电池处于如电池爆炸或燃烧的主要事故并释放能量之前的非常短时间内发生软化，并赋予在容量之后的显示形状的新效果。在其中由于在保证温度外的高温区域中误用的电解液的氧化还原反应，电池产生气体并且溶胀的情况下，本发明实施方式的包装树脂在高于玻璃化温度的温度下表现出橡胶状物理性能。因此，在没有增加电池内部压力的情况下包装溶胀，使得不会出现进一步的如电池内部短路的不安全行为。
还已经发现，在本发明实施方式的电池组的情况下，一旦已经去除短暂高温状态，则主要由二氧化碳构成并且在电池中产生的形成气体由负极和在电解液中被吸收，并且附带地表现出在现有电池组中从未经历过的特性行为，即溶胀的模制包装恢复到原始形式，如同橡胶一样。这与使用通常用于方块电池的铝包装的电池相反，其中如果铝壳一旦由于增大的内部压力而溶胀，则在内部压力减低时还仍然保持经受大尺寸变化的溶胀形状。这种行为在没有寻求特定结构设计的情况下形成并因此已经证实在低成本下满足体积能量密度和可靠性的非常优异的效果。
反应固化树脂应优选具有大于等于80mPa·s且低于1000mPa·s的粘度。在电池最大表面上方的覆盖失效可以通过将粘度控制在如上指出的这样的范围内而避免。这又抑制电池组特性降低。尽管因为由于固化时间长于热塑性树脂的情形，反应固化树脂流动性优异。当粘度高时，模具保留时间增加，使得制造设备以较差生产率而变得昂贵。因此，不能达到体积能量密度的改进和低成本，其归属于作为本发明实施方式的电池组的特性的电池组的模制件变薄。相反，当粘度太低时，流动性变得太高，使得由于来自模具的毛刺和树脂朝向基底部分的渗出而生产率降低，存在废品率升高的问题。
反应固化树脂(例如聚氨酯树脂)在性质上是粘合剂，并且对于金属具有强粘结而且能够通过其极性基团结合至热塑性树脂而提供坚固的集成结构。尽管热塑性聚酰胺树脂具有粘结性能，但是其结合力太弱，使得需要物理结合增强和高填充压力。然而，在这方面，对反应固化树脂没有这样的限制。尽管聚氨酯树脂的粘结性能和聚集结构之间的关系不太清楚，但是已发现这样的一种趋势，其中更高的交联密度导致更差的结合性能。鉴于此，优选使用其中大量活性氢原子存在于表面上的结合构件(bonding member)，或其中存在有可能与聚氨酯树脂形成氢键的大量极性基团的构件。同样，优选在与该构件的配合部分(fit portion)处形成底切部分(undercut portion)以防止与该构件分离，以及优选构件的表面被糙化或形成切口由此增加基本结合面积。还优选聚氨酯树脂的聚集结构通过将固化温度条件控制在较低温度以使表面极性基团增加而进行控制，由此改善结合性能，或从模具的释放性能通过将温度升高至足以降低结合性能而进行控制。
(添加剂)
反应固化树脂可以与添加剂如填料、阻燃剂、消泡剂、杀菌剂、稳定剂、增塑剂、增稠剂、防霉剂，以及其他类型的树脂掺混。
阻燃剂包括磷酸三乙酯、磷酸三(2，3-二溴丙基)酯等。其他添加剂包括填料如三氧化二锑、沸石等，以及着色剂如颜料和染料。
(催化剂)
催化剂可以加入到反应固化树脂中。加入催化剂以起到引起异氰酸酯和多元醇彼此发生反应以及异氰酸酯发生二聚或三聚的作用，其可以使用已知的催化剂。更具体地，可以使用三乙二胺、2-甲基三乙二胺、四甲基三乙二胺、五甲基三乙二胺、五甲基二丙三胺、五甲基己二胺、二甲基氨基乙基醚、三甲基氨基丙基乙醇胺、三二甲基氨基丙基六氢化三胺(tridimethylaminopropylhexahydrotriazine)，以及叔胺如叔铵盐。金属类异氰脲酸化催化剂优选以每100重量份的多元醇在0.5重量份至20重量份的范围内使用。如果金属类异氰脲酸化催化剂小于0.5重量份，则异氰脲酸化不会有利地进行至满意的程度。如果每100重量份的多元醇，金属类异氰脲酸化催化剂的量以不小于20重量份的量加入，则不会获得对应于增加的量的效果。
作为金属类异氰脲酸化催化剂，使用了例如脂肪酸和金属。更具体地，可以提及月桂酸二丁基锡、辛酸铅、蓖麻醇酸钾、蓖麻醇酸钠、硬脂酸钾、油酸钾、油酸钠、乙酸钾、乙酸钠、萘酸钾、萘酸钠、辛酸钾、辛酸钠，以及它们的混合物。
其他催化剂包括有机锡化合物，例如可以提及乙酸三正丁基锡、三氯化正丁基锡、二氯化二甲基锡、二氯化二丁基锡、氢氧化三甲基锡等。这些催化剂可以作为其本身使用，或者可以以0.1％至20％的浓度溶解在溶剂如乙酸乙酯中并以每100重量份的异氰酸酯加入作为固含量的0.01至1重量份的量。如从以上可以看出的，催化剂可以以其本身或以溶解在溶剂中的状态进行配制。在任何情况下，作为固含量，每100重量份的异氰酸酯，优选加入0.01至1重量份，更优选0.05至0.5重量份。如果催化剂的量小于0.01份，则聚氨酯树脂模制产品的形成变慢并且不会发生树脂固化，由此使得模制困难。相反，当该量超过1重量份时，树脂形成变得极高并且不可能发生作为形状保持的聚合物层的模制。
(金属氧化物填料)
金属氧化物填料可以包含在包装件40中。作为金属氧化物填料，可以提及硅(Si)、铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、锌(Zn)和镁(Mg)的氧化物，以及这些氧化物的混合物。这样的金属氧化物填料起作用而改善包装件40的硬度并且设置成接触包含反应固化树脂的层。当然，金属氧化物填料可以混入到包含反应固化树脂的层中。在这种情况下，优选填料均匀地分散在整个包含反应固化树脂的层中。
金属氧化物填料的量可以根据包含反应固化树脂的层的聚合物的类型而恰当地改变。如果相对于含反应固化树脂的层的重量的量小于2％，则包装件的硬度可能不会满意地增大。在另一方面，如果该量超过60％，则可能在制造过程中出现由于陶瓷的可成型性和易碎性导致的问题。因此，相对于含反应固化树脂的层的重量，优选以约2％至50％的量混入金属氧化物填料。
当金属氧化物填料的平均尺寸变得更小时，硬度增大。然而，在模制时的填充性能受影响，具有涉及生产率方面的某些问题的可能。在另一方面，如果金属氧化物填料的尺寸变大，则不可能获得想要的强度，由此导致作为电池组的尺寸精确性不能充分获得的可能。因此，金属氧化物填料的平均尺寸优选为0.1μm至40μm，更优选为0.2μm至20μm。
而且，金属氧化物填料可以采取各种形式如球形、薄片状、板状和针状形式。尽管没有特别限制，但球形是优选的，因为它们易于制得并且能够廉价地以均匀的平均尺寸形式获得。具有高纵横比的针状颗粒是优选的，因为可以增加作为填料的强度。薄片状颗粒是优选的，因为填充性能在填料含量增大时得到增强。应当注意，尽管取决于目的和材料类型，但是具有不同平均尺寸的填料可以进行混合，或具有不同形状的填料可以进行混合。
除了金属氧化物之外，包装件40可以包含各种类型的添加剂。例如，在包含反应固化树脂的层中，UV吸收剂、光稳定剂、固化剂或它们的任意混合物可以与金属氧化物填料共存。
(制造电池组的方法)
参考图5A至5D，示出了制造电池组的方法。如图5A中所示，框架30、电池10、电路板33、PTC元件32等组件通过树脂模制而形成一体而提供树脂模制品，即电池组。
开始，电池10以以下方式制造，将正极21和负极22(在其两侧上形成了凝胶电解质)、隔膜23a以负极22、隔膜23a、正极21和隔膜23a的顺序依次层压，并将所得层压体围绕扁平核芯(flat core)进行卷绕并螺旋卷绕多次而获得螺旋卷绕电池元件。接着，使层压膜27经受深冲压(deep drawing)以形成凹槽27a，并将电池元件20插入到凹槽27a中。层压膜27的未冲压部分向上折叠至凹槽27a，之后将沿着凹槽27a的外周边进行热密封。以这种方式，获得电池10。
接着，将电路板33容纳在框架30中和在框架30的前面，并通过铆钉固定。将PTC保护带31和槽区保护带(tub protecting tape)38设置在适当位置，并将电路板33、电池10、PTC元件32、用于负极的金属配件35、正极引线25a、负极引线25b等例如通过电阻焊接进行连接，由此将这些与框架30进行组装。因此，获得一个组装体，其中组装了电池10、电路板33、框架30和其他部件。
应当注意，在框架30的侧面处，设置了用于将树脂加载到框架中的加载口(注入口，charge port)70a和用于将树脂排出到框架外部的排出口(discharge port)70b。该加载口70a和排出口70b可以分别设置在框架30的前表面和后表面处。
接着，将组装体放入模具80的模制空间中，如图5C中所示。尽管没有具体示出，但是模具80可以设置有定位突起(positioning projection)(例如4个突起)。这些突起用来将电池10等置于恰当位置。接着，将加热到给定温度的反应固化树脂从树脂加载口81加载到模具中，并将所得树脂模制(品)在固化树脂之后取出，接着开模并完成去毛刺而获得图5D所示的电池组。
应当注意，当反应固化树脂填充到模具80的模制空间中时，通常有必要填充树脂同时向包装件施加一定水平的压力以抑制(防止)在模制空间中形成一个空间。为此，可以采用各种措施以使电池和保护电路板通过压力填充的反应固化树脂被保护而不会在模制空间中从给定位置发生移动。例如，反应固化树脂可以分成两个以上部分并连续地加载以使电池和保护电路板借助于未加载部分分别保持在模制空间中的适当位置，之后反应固化树脂流入到模具的模制空间的每个角落。同时，例如，可以以使要整体模制的带状、橡胶片和网状部件围绕电池单元或电池卷绕一次的方式使用定位部件(positioning part)。可替换地，在将电路板33固定至框架30之后，电池10的层压膜27与框架30可以结合在一起，由此允许电池10和电路板33在模制空间中保持在适当位置。
尽管取决于反应固化树脂的树脂组成，但是存在一个问题，即在固化期间的热产生以及从两种液体混合直至固化的过程中的固化收缩变得非常大。为了抑制固化期间的热产生，优选在不高于40℃的低温下加载具有低粘度的起始低分子量树脂，并且模具80应该是这样的，即具有足够大的容量并且由具有高导热性的铝或SUS制成。对于固化收缩，模具优选设计成设置有树脂池并且树脂以比必要的树脂量大得多的量进行加载，并根据需要与固化收缩相关地从树脂池供应起始树脂。
(变形)
作为层压膜27，代替铝层压膜，使用了具有单层或双层或更多层并包含聚烯烃膜的那些膜。
在这种情况下使用的反应固化树脂优选是聚氨酯树脂。优选地，聚氨酯树脂的主剂多元醇化合物和异氰酸酯固化剂的按重量计的混合比(主剂/固化剂)为1以下，并且包含总主剂和固化剂的至少20wt％量的由二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)构成的分子链。这是因为这样的聚氨酯树脂显著表现出防潮性。更优选地，聚氨酯树脂的主剂多元醇化合物和异氰酸酯固化剂的按重量计的混合比(主剂/固化剂)为0.7以下，并且包含总主剂和固化剂的至少40wt％量的由二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)构成的分子链，因为所得聚氨酯树脂的防潮性得到更大改善。
使用这样的聚氨酯树脂，包装件40被赋予优异的防潮性。因此，代替铝层压膜，可以使用包括聚烯烃膜的单层膜或双层膜或更多层膜。
优选聚烯烃膜用通过真空沉积或溅射的沉积层形成以增强防潮性。用于沉积层的材料包括已知的材料如硅石、氧化铝、铝、锌、锌合金、镍、钛、铜、铟等，其中铝是优选的。
铝层压膜应具有约20μm的厚度以允许沿着电池厚度进行冲压并且还应该具有约15μm至30μm厚的尼龙或PET层以在冲压时保护铝层。这趋于将电池组的体积能量密度降低约10％的水平。
在另一方面，当使用薄聚烯烃膜时，其不允许电池元件20的电解液渗入并且确保防潮性，以及在电池元件20密封之后其与铝沉积在其表面上，借助于具有10μm以下厚度(这小于现有相应部件的一半)的铝层能够保持防潮性。
由于不实施冲压，所以尼龙或PET层可以省略。在这种情况下，在用单层或双层包装膜包装电池元件20之后，用聚氨酯树脂的模制确保等于或大于相关技术中的可靠性。
在层压膜包装下，存在这样的问题，即当密封的端面折叠时，由于铝层破坏以及铝和CPP层之间的分离而增大湿气透过。这样的失效不会出现，因为防潮性在电池密封之后用聚氨酯树脂和铝沉积赋予。另外，电池容量显著改善。因此，能够获得非常优异的效果。铝沉积优选为两个以上循环的多层沉积。在多层沉积下，即使在铝层厚度为1μm以下也能保持可靠性。如果厚度小于0.03μm，则存在这样的问题，即在沉积表面上形成针孔。优选地，铝应具有0.03μm以上的厚度。
2、第二实施方式
现在描述根据本发明第二实施方式的电池组。应当注意，省略关于与第一实施方式中类似点的举例说明。
(电池组的结构)
图6A是示出了根据本发明第二实施方式的电池组的构造实例的分解透视图。图6B是示出了该电池组的构造实例的外观透视图。
如图6A和6B所示，这种电池组包括框架30、电池10和电路板33作为电池组的主要组成元件。电池组设置有其他部件，包括PTC元件32、槽区保护带38、用于负极的金属配件39、浸没检测密封36，它们连接于主要组成元件和/或设置在主要组成元件的适当位置。电池组制造如下：通过组装电池10、电路板33和包括PTC元件32的其他部件，以及框架30以获得组装体或组装件，接着与反应固化树脂进行模制而获得具有基本矩形平行六面体形状的集成树脂模制(品)。在这种电池组中，电池10、电路板33和包括PTC元件32的其他部件的组装件用框架30和包装件40进行包装。电池用包装件40整体地覆盖。此外，电池10在电池10的侧面以及上下表面的一部分处经过包装件40由框架30覆盖。
(框架)
关于前后表面、左侧面、右侧面以及上下表面，框架30具有对应于电池的形状并且具有能够在其内容纳电池10的空间。当与电池10进行组装时，框架30的上下表面分别成形以在矩形形状的表面内部分地切掉，这允许电池10的上下表面的一部分被暴露。
框架30在左侧面的内侧处具有能够容纳电路板33的空间并将电路板33放入该空间中。电路板33通过铆钉固定成与框架30的内表面紧密接触。框架30在其左侧面处设置有多个开口34并且容纳在框架30中的电路板33的接触(触点)允许经过开口34连接至外部。
(制造电池组的方法)
这种电池组可以类似于第一实施方式地进行制造。
3、第三实施方式
举例说明了根据本发明第三实施方式的电池组。应当注意，可能会任意省去关于与第一实施方式中的类似点的举例说明。
(电池组的结构)
图7A是示出了根据本发明第三实施方式的电池组的构造实例的分解透视图。图7B是示出了该电池组的构造实例的外观透视图。图8A是沿图7B的线c-c’截取的剖视图。图8B是沿线图7B的线d-d’截取的剖视图。
如图7A和7B所示，这种电池组包括框架30、一个金属板51、电池10和电路板33作为电池组的主要组成元件。电池组设置有其他部件，包括PTC保护带31、PTC元件32、用于负极的金属配件35、浸没检测密封36，它们连接至主要组成元件和/或设置在主要组成元件的适当位置。电池组制造如下：通过组装电池10、电路板33和包括PTC元件32的其他部件，以及一个金属板51和框架30以获得组装件，接着经受与反应固化树脂的模制以获得具有基本矩形平行六面体形状的集成树脂模制(品)。在这种电池组中，电池10、电路板33和包括PTC元件32的其他部件的组装件用框架30、一个金属板51和包装件40进行包装。如图8A和8b中所示，电池由包装件40整体地覆盖。此外，电池10在电池10的侧面以及上下表面的一部分处经过包装件40由框架30覆盖。在上表面处，电池由金属板51覆盖，其又由包装件40覆盖。
(金属板)
金属板51的形状为矩形并且一个薄板置于电池10的上表面上。这种金属板51在经受树脂模制时用作间隔物(隔板或隔离物，spacer)，用于定位部件，包括电池10。金属板51由铝、不锈钢等制成。这种金属板51能够改善对刺穿负载的抗性。置于电池10上表面上的金属板51能够使在最大表面处的厚度变小，由此改善体积能量密度。
(制造电池组的方法)
框架30、电池10、金属板51、电路板33和包括PTC元件的其他部件通过树脂模制形成一体而获得树脂模制品，即电池组。
开始，制造电池。接着，将电路板33容纳在框架30前表面的内侧处并用铆钉固定。将PTC保护带31和槽区保护带38置于适当位置，并且电路板33、电池10、PTC元件32、用于负极35的金属配件以及正极引线25a和负极引线25b例如通过电阻焊接进行连接，其与金属板51和框架30进行组装。以这种方式，获得了包括电池10、电路板33、金属板51、框架30和其他部件的组装件。接着，将该组装件置于模具80的模制空间中。将加热至给定温度的反应固化树脂从树脂加载口81加载到模具中并在固化之后，将所得树脂模制品取出，接着开模并完成去毛刺而获得电池组。
4、第四实施方式
(电池组的结构)
举例说明根据本发明第四实施方式的电池组。应当注意，可能会任意地省去关于与第三实施方式中的类似点的举例说明。图9A是示出了根据本发明第四实施方式的电池组的构造实例的分解透视图。图9B是示出了该电池组的构造实例的外观透视图。图10A是沿图9B的线p-p’截取的剖视图。图10B是沿图9B的线q-q’截取的剖视图。
如图9A和9B中所示，这种电池组包括框架30、两个金属板51、电池10和电路板33作为电池组的主要组成元件。电池组设置有其他部件，包括PTC保护带31、PTC元件32、用于负极的金属配件35、浸没检测密封36，它们连接于主要组成元件和/或设置在主要组成元件的适当位置。该电池组制造如下：通过组装电池10、电路板33和包括PTC元件32的其他部件，以及两个金属板51和框架30以获得组装件，接着经受与反应固化树脂的模制而获得具有基本矩形平行六面体形状的集成树脂模制品。在这种电池组中，电池10、电路板33和包括PTC元件32的其他部件的组装件用框架30、两个金属板51和包装件40进行包装。如图10A和10B中所示，电池由包装件40整体地覆盖。此外，电池10在电池10的侧面处以及上下表面的一部分处经过包装件40由框架30覆盖。在上下表面处，电池由金属板51覆盖，其又分别由包装件40覆盖。
(制造电池组的方法)
这种电池组可以以与第三实施方式类似的方式进行制造。
5、第五实施方式
举例说明根据本发明第五实施方式的电池组。
(电池组的结构)
图11A是示出了根据本发明第五实施方式的电池组的构造实例的分解透视图。图11B是示出了该电池组的构造实例的外观透视图。图12A是沿图11B的线e-e’截取的剖视图。图12B是沿图11B的线f-f’截取的剖视图。
如图11A和11B所示，这种电池组包括作为主要组成元件的上盖60、U形金属板61、电池10和电路板33连同其他部件，包括绝缘带87和电池组的L形金属配件85a-85b。电路板33是连同顶盖60一起模制的树脂模制板。这种电池组制造如下：通过组装电池10、电路板33和其他部件，包括PTC元件32、顶盖60和U形金属板61以获得组装件，接着经受与反应固化树脂的模制而获得具有基本矩形平行六面体形状的集成树脂模制品。在这种电池组中，电池10、电路板33和包括PTC元件32的其他部件的组装件用U形金属板61和包装件40进行包装。
如图12A和12B中所示，电池由包装件40整体地覆盖。此外，电路板33设置在电池组的前面并由顶盖60覆盖。顶盖60经过包装件40覆盖电池10的前表面。此外，电池10在其两侧面和下表面处经过包装件40由U形金属板61覆盖。
(U形金属板)
U形金属板61是折叠金属板，其部分为经过沿着金属板的短侧在两端处折叠矩形平整金属板形成的U形形状。这种U形金属板61对应于电池10的形状，如通过具有最大面积的主面以及通过折叠平整金属板形成的右侧面和左侧面，由此形成足够容纳电池10的空间而产生的。应当注意，U形金属板的形状不局限于以上提及的形状。例如，可以使用通过沿着矩形平整金属板的短侧折叠两端以及沿其长度的一端而形成的形状。因此，U形金属板61对应于电池10的形状，其通过折叠平整金属板形成的右侧面、左侧面和后侧面，由此形成足以接纳电池10的空间。
U形金属板61由铝、不锈钢等制成。
(顶盖)
顶盖60是设置在电池组前侧处的树脂模制品。顶盖优选由热塑性树脂如聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰胺形成，原因是如对于框架30描述的原因。电路板33是连同顶盖60一起模制的树脂模制板。应注意，电路板33可以单独提供，其中电路板通过铆钉固定至顶盖60的内表面。
顶盖设置在U形金属板的前端部处并且连接至电路板33的正极引线25a和负极引线25b置于顶盖60中。顶盖60能够使电路板33在反应固化树脂的模制步骤中被可靠地定位。
(制造电池组的方法)
顶盖60、U形金属板61、电池10、电路板33和包括PTC元件32的其他组成部件通过树脂模制形成一体而提供树脂模制品，即电池组。
开始，制造电池。电路板33与顶盖60模制在一起。绝缘带87设置在适当位置，并且电路板33、PTC元件32、L形金属配件85a至85b、正极引线25a和负极引线25b通过电阻焊接进行连接，接着组装U形金属板61和顶盖60以获得组装件。
接着，将该组装件装入模具80的模制空间中。之后，将加热到给定温度的反应固化树脂从树脂加载口加载到模具中并固化，并将所得树脂模制品取出，接着开模并完成去毛刺而获得电池组。
6、第六实施方式
描述根据本发明第六实施方式的电池组。
(电池组的结构)
图13A是示出了根据本发明第六实施方式的电池组的构造实例的分解透视图。图13B是示出了该电池组的构造实例的外观透视图。图14是沿图13B的线g-g’截取的剖视图。
如图13A和13B所示，这种电池组包括框架30、间隔物90、电池10和电路板33，以及其他部件，包括绝缘带87和L形金属配件85a至85b。电路板33是连同框架30一起模制的树脂模制板。这种电池组是基本为矩形平行六面体形式的集成树脂模制品并通过组装电池10、电路板33、间隔物90、包括PTC元件32的其他部件以及框架30而获得组装件，并使该组装件经受与反应固化树脂的树脂模制而获得。在这种电池组中，电池10、电路板33和包括PTC元件32的其他部件的组装件用框架30和包装件40进行包装。
如图14中所示，间隔物90设置在电池10的左侧面和右侧面处以及上下表面的一部分处。设置有间隔物90的电池由包装件40整体地覆盖。框架30经过包装件40覆盖电池10的左侧面和右侧面。尽管在图中未示出，但是框架30经过包装件40覆盖电池10的前后表面。
(间隔物)
间隔物90覆盖电池10的左侧面和右侧面以及上表面的一部分和下表面的一部分。间隔物90用来定位电池组的组件以及在树脂模制时控制树脂的流路。更具体地，间隔物具有用于增大沿着电池长度重复的例如锯齿形流体阻力的流路控制构造(流路控制形状，flow channel control configuration)。现在参考图15A和15B，简洁地描述流路控制构造。例如，如图15A中所示，当沿着间隔物90长度的两个侧面是直线形状时，树脂流动的流路1和流路2分别允许类似的流动性程度。在另一方面，如图15B中所示，在其中间隔物具有沿着该间隔物一个长度方向侧重复的锯齿形的情况下，树脂变得在流路1处不可能流动到低于在流路2处约两倍的水平。
当这样的流路控制构造设置在恰当位置处以增大在树脂模制期间流入的树脂的流体阻力时，在电池组的任意部分处的树脂的流动性被控制以抑制该树脂不会穿过不可能被加载的部分。例如，为了改善电池组的强度，如果在短侧部处的厚度D2和在最大面积处的厚度D1之间形成差异，则从电池组的结构角度看，在其中空间(例如，设置成确保在短侧部处的厚度D2和在长侧部处的厚度D3的模制空间)很大的部分处，树脂加载被延迟。这能够使其中树脂不可能被加载的最大面积被满意地覆盖。
用于赋予控制树脂的流路的功能的形状不限于其中形成三角形切口的锯齿形形状，而是可以使用各种形状，包括如图16A中所示的其中形成梯形切口的凹凸形形状，以及如图16B中所示的钝角切口的波浪形形状。如果切口为锐角，则在树脂加载时产生的泡沫易于在谷底部分保留，有害地影响外观和强度。因此，不小于60°的钝角是优选的并且优选如在波浪形中的没有允许泡沫聚集的部分的形状。优选关于根据切口形状的流路长度增加多少倍，流路设计成接近短侧厚度D2或长侧厚度D3与最大表面厚度D1之间的比率。
网状、纤维状或多孔材料可以用作用于间隔物的材料。这使得能够实现，如果间隔物90的占据面积变大而通过允许树脂在该间隔物内部流动来改善流路控制功能，以及作为将树脂吸收到间隔物90中和要实现的整体模制的结果而改善强度。
尽管使用的间隔物90包括任何已知的材料如金属板、树脂覆盖物、自粘性胶带等。这之中，鉴于固定简单，纤维布胶带(纤维布带，fibre closth tape)是优选的。玻璃十字胶带和使用PET作为基底的布胶带是更优选的。利用聚乙烯的胶带在对模制树脂的粘附性上趋于较弱。尽管可以使用橡胶、丙烯酸、硅树脂自粘性层，但是除了粘附性和强度之外，当考虑粘附层与反应固化树脂的副反应时，优选丙烯酸类胶带。
(制造电池组的方法)
框架30、电池10、间隔物90、电路板33和包括PTC元件32的其他组件通过树脂模制而形成一体而获得树脂模制品，即电池组。
开始，制造电池。电路板33连同框架30进行模制。将绝缘(胶)带87等置于适当位置并将电路板33、PTC元件、L形金属配件85a至85b和槽区(tub)例如通过电阻焊接进行电连接，接着与框架30进行组装以获得组装件。
应当注意，尽管没有具体示出，但是框架30设置有用于加载树脂的加载口和用于排出树脂的排出口。该加载口和排出口例如设置在框架30的后表面处。可替换地，它们可以设置在框架的前表面、右侧面或左侧面处。加载口和派出口优选设置在具有大的树脂加载能力的前后表面处。例如，在加载口设置在框架30的前表面处并且排出口对应地设置在框架30的后表面处的情况下，间隔物90优选设置在连接加载口和排出口的一侧上。尽管框架30具有其中用于电路板的容纳部设置在前侧处的构造(形状)，但是电路板的容纳部可以设置在侧面一侧处以将电路板容纳在其内。在这种情况下，加载口和排出口优选分别设置在右侧面和左侧面处。
接着，将组装件置于模具80的模制空间中。加热到预设温度的反应固化树脂从树脂加载口加载到模具中。应当注意，树脂经过框架的加载口流入到框架中。之后，在树脂固化之后，取出所得树脂模制品，接着开模并完成去毛刺而获得电池组。
7、第七实施方式
举例说明根据本发明第七实施方式的电池组。与第六实施方式中类似的点任意省去。
(电池组的结构)
图17A是示出了根据本发明第七实施方式的电池的构造实例的分解透视图。图17B是示出了该电池组的构造实例的外观透视图。图18是沿图17B的线h-h’截取的剖视图。
如图17A和17B中所示，这种电池组包括顶盖60、间隔物90、电池10和电路板33作为电池组的主要组成元件以及其他部件，包括绝缘带87和L形金属配件85a至85b。电路板33是连同顶盖60进行模制的树脂模制板。这种电池组制造如下：通过组装电池10、电路板33、顶盖60和间隔物90，以及包括PTC元件32的其他部件以获得组装件，接着经受与反应固化树脂的模制以获得具有基本矩形平行六面体形状的集成树脂模制品。在这种电池组中，电池10、电路板33和包括PTC元件32的其他部件用顶盖60和包装件40进行包装。
如图18中所示，间隔物90设置在电池10的左侧面和右侧面处以及上下表面的一部分处。设置有间隔物90的电池用包装件40整体地覆盖。尽管在图中未示出，但是顶盖60经过包装件40覆盖电池10的前表面。
(制造电池组的方法)
顶盖60、电池10、间隔物90、电路板33和包括PTC元件32的其他组件通过树脂模制形成一体以获得树脂模制产品，即电池组。
开始，制造电池。电路板33连同顶盖60进行模制。绝缘带87置于适当位置，并将电路板33、PTC元件32、L金属配件85a至85b和槽区通过电阻焊接进行电连接，接着与顶盖60进行组装而获得组装件。应当注意，尽管未具体示出，但是顶盖60设置有用于加载树脂的加载口和用于排出树脂的排出口。
接着，将组装件置于模具80的模制空间中。将加热到预定温度的反应固化树脂从树脂加载口加载到模具中。应当注意，树脂经过顶盖的加载口流入顶盖中。在固化之后，取出所得的树脂模制品，接着开模并完成去毛刺而获得电池组。
实施例
本发明通过实施例更具体地举例说明，本发明不应解释为局限于这些实施例。在实施例和比较例中使用的反应固化树脂的粘度和MDI含量以以下方式进行检测。
(树脂粘度的检测)
通过利用在JIS K7117-2中描述的用于塑料/液体、乳化或分散树脂的旋转粘度仪，基于在恒定剪切速率下测量粘度的方法，估算在排出温度下的粘度。使用的旋转粘度仪为HAAKE RotoVisco RV1并且从粘度η＝τ(剪切应力)/γ(剪切速率)来估算粘度。频率设置在3Hz并且尽管测量温度与排出温度相同，但是在这种情形下进行在标准温度下的排出并在25℃下实施检测。在搅拌下在开始混合基础树脂成分(主剂)和固化剂两种液体之后的30秒的时间确定粘度。
(通过热解气相色谱法鉴别异氰酸酯物种)
作为热解炉，使用了由Frontier Laboratories Ltd.制造的PY2020D，并且作为色谱仪，使用了由Jeol Ltd.制造的JMS-T 100GC。热解温度设置在550℃，热解炉的载气流速设置在30ml/min并且分流比设置在30∶1，由此将柱子的流速设置在1ml/min。柱温以5℃/min的速率从50℃升高至300℃，并保持该温度。使用的检测器是氢焰离子检测器FID。样品量为0.1mg。
在所得热解图上的峰的归属根据文库，38min的峰归属于二苯基二异氰酸酯，而21min的峰归属于2，4-和2，6-甲苯二异氰酸酯。对于聚氨酯，尽管发现由于通过热解的氨基甲酸酯键断开以及酯键或醚键断开产生的产物的峰，但是没有观察到异氰酸酯和多元醇组分的混合片段。确定异氰酸酯物种的峰面积与所有峰的面积的比率，表明固化树脂中的固化剂与加载的固化剂的量的存在比率没有发生变化。
<实施例1>
制造具有图1A和1B中所示的结构的电池组。开始，提供其中电池元件用铝层压膜包装的锂离子二次电池。分开地，通过树脂模制获得聚碳酸酯框架。使用的电路板是通过模制电路板连同框架而获得的树脂模制板。接着，将锂离子二次电池、电路板和其他部件(包括PTC元件)置于适当位置和/或各个部件通过电阻焊接进行连接以提供组装件，接着进一步与框架进行组装。以这种方式，获得了框架、电路板、锂离子二次电池和其他电池组组件的组装件。将这种组装件插入并固定在模具的模制空间中。借助于模具中设置的突起形成定位。
之后，在反应固化树脂(表1中所示)加载到模具的加载口和从模具的排出口排出时，反应固化树脂通过允许在设置在表1中所示的温度(120℃)下的恒温室中停留表1中指示的时间(30min)而被固化。接着，实施开模并完成去毛刺而获得电池组。
<实施例2>
以与实施例1相同的方式获得电池组，只是使用聚丙烯框架代替聚碳酸酯框架，在没有模制电路板连同框架的情况下，电路板通过铆钉固定至框架的内前表面，反应固化树脂是表1中指示的树脂，并且该反应固化树脂通过允许在设置在表中所示的温度(110℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(20min)而被固化。
<实施例3>
以与实施例1相同的方式获得电池组，只是采用图6A和6B中所示的结构，使用聚丙烯框架代替聚碳酸酯框架，并且反应固化树脂是表1中指示的树脂并通过允许在设置在表中所示的温度(100℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(20min)而被固化。
<实施例4>
以与实施例3相同的方式获得电池组，只是在没有模制电路板连同框架的情况下，电路板通过铆钉固定至框架的内顶表面，并且反应固化树脂是表1中指示的树脂并通过允许在设置在表中所示的温度(90℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(15min)而被固化。
<实施例5>
制造具有图7A和7B中所示的结构的电池组。即，提供类似于实施例1的锂离子二次电池。在没有模制电路板连同框架的情况下，电路板通过铆钉固定至聚丙烯框架的内前表面。接着，将锂离子二次电池、铝板、电路板和其他部件(包括PTC元件)置于适当位置和/或例如通过电阻焊接彼此连接，接着与框架进行组装。因此，获得了包括框架、铝板、电路板、锂离子二次电池和其他电池组组件的组装件。接着，将该组装件插入并固定在模具的模制空间中。通过利用用作间隔物的铝板形成定位。
之后，在表1中指示的反应固化树脂从模具的树脂加载口加载并从树脂排出口排出时，反应固化树脂通过允许在设置在表1中所示的温度(85℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(10min)而被固化。接着，实施开模并完成去毛刺而获得电池组。
<实施例6>
以与实施例5中相同的方式制造电池组，只是使用的反应固化树脂是表1中指示的树脂，模制工艺中的定位借助于模具中形成的突起形成，并且反应固化树脂通过允许在设置在表1中所示的温度(80℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(10min)而被固化。
<实施例7>
以与实施例5中相同的方式制造电池组，只是使用的反应固化树脂是表1中指示的树脂，并且通过允许在设置在表1中所示的温度(80℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(5min)而被固化。
<实施例8>
以与实施例5中相同的方式制造具有图9A和9B中所示结构的电池组，只是使用聚碳酸酯框架代替聚丙烯框架，模制工艺中的定位利用两个铝板形成，并且反应固化树脂是表1中指示的树脂，并在设置在表1中所示的温度(80℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(10min)而被固化。
<实施例9>
制造具有图11中所示的结构的电池组。开始，提供如实施例1中使用的锂离子二次电池。电路板通过铆钉固定至聚酰胺顶盖的内面。接着，将锂离子二次电池、电路板和其他部件(包括PTC元件)置于适当位置和/或例如通过电阻焊接进行连接以进行组装，接着进一步与顶盖和铝U形板进行组装。以这种方式，组装顶盖、U形金属板、电路板、锂离子二次电池和其他电池组组件而获得组装件。将该组装件插入到模具的模制空间中并固定。借助于铝U形板形成定位。
之后，在表1中指示的反应固化树脂从模具的树脂加载口加载并从树脂排出口排出时，反应固化树脂通过允许在设置在表1中所示的温度(80℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(5min)而被固化。接着，进行开模和完成去毛刺而获得电池组。
<实施例10>
以与实施例9相同的方式制造电池组，只是使用SUS U形板代替铝U形板，并且使用的反应固化树脂是表1中指示的树脂并通过允许在设置在表1中所示的温度(80℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(5min)而被固化。
<实施例11>
制造具有图13中所示的结构的电池组。开始，提供如在实施例1中使用的锂离子电池。电路板没有通过树脂模制而与框架形成一体(集成)，而是通过铆钉固定至在聚碳酸酯框架的顶侧处的内面。接着，将锂离子二次电池、聚乙烯胶带间隔物(直形)、电路板和包括PTC元件的部件置于适当位置和/或通过电阻焊接连接用于进行组装，接着进一步与框架进行组装。由此，获得框架、间隔物、电路板、锂离子二次电池和其他电池组组件的组装件。接着，将该组装件插入并固定在模具的模制空间中。借助于间隔物形成定位。
之后，在当表1中指示的反应固化树脂从模具的树脂加载口加载并从树脂排出口排出时，反应固化树脂通过允许在设置在表1中所示的温度(80℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(5min)而被固化。接着，进行开模和完成去毛刺而获得电池组。
<实施例12>
以与实施例11相同的方式制造电池组，只是使用纸胶带间隔物(直形)代替聚乙烯胶带间隔物，反应固化树脂是表1中指示的树脂，并且反应固化树脂通过允许在设置在表1中所示的温度(80℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(5min)而被固化。
<实施例13>
以与实施例11相同的方式制造电池组，只是使用聚酰胺合成纸(normex)胶带间隔物(锯齿形)代替聚乙烯胶带间隔物，反应固化树脂是表1中指示的树脂，并且反应固化树脂通过允许在设置在表1中所示的温度(80℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(5min)而被固化。
<实施例14>
以与实施例11相同的方式制造电池组，只是使用聚酰胺合成纸胶带间隔物(锯齿形)代替聚乙烯胶带间隔物，反应固化树脂是表1中指示的树脂，并且反应固化树脂通过允许在设置在表1中所示的温度(80℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(4min)而被固化。
<实施例15>
以与实施例11相同的方式制造电池组，只是使用聚酰胺合成纸胶带间隔物(凹凸形)代替聚乙烯胶带间隔物，反应固化树脂是表1中指示的树脂，并且反应固化树脂通过允许在设置在表1中所示的温度(80℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(3min)而被固化。
<实施例16>
制造具有图17中所示的结构的电池组。开始，提供如实施例中使用的锂离子电池。电路板没有通过树脂模制与框架形成一体，而是通过铆钉固定至在聚碳酸酯顶盖的顶侧处的内面。接着，将锂离子二次电池、聚酰胺合成纸间隔物(凹凸形)、电路板和包括PTC元件的部件置于适当位置和/或例如通过电阻焊接连接并由此进行组装，接着进一步与顶盖进行组装。由此，获得框架、顶盖、电路板、锂离子二次电池和其他电池组组件的组装件。接着，将该组装件插入并固定在模具的模制空间中。借助于间隔物形成定位。
之后，在表1中指示的反应固化树脂从模具的树脂加载口加载并从树脂排出口排出时，反应固化树脂通过允许在设置在表1中所示的温度(80℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(2min)而被固化。接着，进行开模和完成去毛刺而获得电池组。
<实施例17>
以与实施例16相同的方式制造电池组，只是使用玻璃布胶带间隔物(波浪形)代替聚酰胺合成纸胶带间隔物，并且使用的反应固化树脂是表1中指示的树脂，并通过允许在设置在表1中所示的温度(75℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(1min)而被固化。
<实施例18>
以与实施例16相同的方式制造电池组，只是使用聚酰胺顶盖代替聚碳酸酯顶盖，电路板连同顶盖进行模制，使用PET胶带间隔物(波浪形)代替聚酰胺合成纸胶带间隔物，并且使用的反应固化树脂是表1中指示的树脂，并通过允许在设置在表1中所示的温度(50℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(1min)而被固化。
<比较例1>
以与实施例1相同的方式制造电池组，只是使用的反应固化树脂是表1中指示的树脂，并通过允许在设置在表1中所示的温度(120℃)下的恒温室中停留表中指示的时间(20min)而被固化。
<比较例2>
以与实施例1相同的方式制造电池组，只是使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)框架代替聚碳酸酯框架，并且使用的反应固化树脂是表1中指示的树脂并通过允许在设置在表1中所示的标准温度下的恒温室中停留表中指示的时间(1天)而被固化。
<比较例3>
使用聚丙烯框架代替聚碳酸酯框架。使用表1中指示的热塑性树脂。开始，提供其中电池元件用铝层压体包装的锂离子二次电池。设置在其顶侧处的内面上的与电路板形成一体的聚丙烯框架通过树脂模制获得。接着，将锂离子二次电池、电路板和其他部件(包括PTC元件)置于适当位置和/或例如通过电阻焊接进行连接并由此进行组装，接着进一步与框架进行组装。以这种方式，获得了框架、电路板、锂离子二次电池和其他电池组组件的组装件。接着，将该组装件在表1指示的条件下通过树脂熔化挤出模制与树脂整体地进行模制。由此，制造电池组。
<比较例4>
以与比较例3相同的方式制造电池组，只是使用聚乙烯框架代替聚丙烯框架并使用表1中指示的热塑性树脂。
<比较例5>
以与比较例3相同的方式制造电池组，只是使用表1中指示的热塑性树脂。
<比较例6>
以与比较例3相同的方式制造电池组，只是使用表1中指示的反应固化树脂。
(评价)
由此制造的电池组以以下方式进行评价。
(在模制厚度的最薄部分处的厚度(最大表面厚度D1)，短侧厚度D2)
检测图19A和19B中所示的最大表面厚度。其中电池10的主面作为检测起点的包装件的厚度在中心附近的三个点处进行测量并将其平均值确定为最大表面厚度D1。测量在短侧处的最大厚度D2(从沿着作为测量起点的短侧的电池10的最突出点至作为测量终点的电池的前表面的短侧方向上的包装件的长度)。此外，计算最大表面处的厚度D1和短侧处的厚度D2之间的比率。应当注意，图19A和19B中所示的电池组对应于实施例1的结构(图1所示)。图19A示意性地示出了一种电池组而图19B是沿线r-r’截取的剖视图。
(额定(rated)能量密度)
重复实现到4.2V上限的1C恒流/恒压充电15小时以及1C恒流放电至2.5V截止电压的循环并根据第一循环放电容量确定额定能量密度。
额定能量密度(Wh/1)＝(平均放电电压(V)×额定容量(Ah)/电池组体积(1)
应注意，1C是指能够在1小时内释放理论容量的电流值。
(覆盖失效的数量)
各个实施例的1000个电池组经历铸塑成形并在表1中指示的固化温度和时间条件下进行固化，并从模具取出，接着进行外观检查。通过外观检查具有泡沫和没有树脂覆盖的部分的样品计算为覆盖失效。其中每1000个样品缺陷样品的数量不大于26个(缺陷率不大于2.6％)的那些状态确定为良好状态。
(阻抗缺陷(impedance defect)的数量)
通过利用由Hioki E.E.Corporation制备的Battery Hi-Tester 3561在1kHz条件下，检测在各个实施例的电池组中使用的电池进行铸塑成形之前，基底(框架或支撑体，substrate)和连接保护性元件的电池的阻抗。基底和连接保护性元件的电池各自经受铸塑成形并在表1中指示的固化温度和时间条件下进行固化，并从模具取出，接着再次检查阻抗用于电特性检测。通过电特性检查，阻抗升高不低于5％的样品确定为阻抗缺陷产品。
(落锤试验1)
为了观察各个实施例的电池组的机械强度的变化，在每个实施例中制造10个电池组并将所有电池组从2m高度自然下落到水泥地板上。对每个电池组实施10次下落以使每个电池组的六个平面撞击到地板上。无损伤的电池组被接受而裂开的电池组或部件脱落的电池组被拒绝。
(落锤试验2)
在各个实施例的电池组从1m高度自由下落到水泥地板50次之后，检测尺寸变化(Δt)。
(在105℃和5小时的存储试验中的最大隆起(bulge))
为了检测在105℃存储试验中各个实施例的电池组厚度的增加，制造每个实施例的10个电池组并经受在23℃温度下的1C恒流/恒压充电至4.2V上限达15小时。检测在存储试验之前充电电池组的厚度t1。充电至4.2V的电池组存储在设置为105℃的恒温室中并在存储之后1小时、3小时和5小时检测电池组的厚度，并将最大厚度作为t2。最大隆起根据尺寸变化Δt＝t2-t1进行估算并计算10个电池组的Δt的平均值。
(在105℃存储5小时后冷却之后的厚度变化)
在105℃存储5小时后的电池组自然冷却至室温并在冷却之后的1天检测各个电池组的厚度t3。冷却后厚度的变化估算为尺寸变化Δt＝t3-t1。
(阻燃试验)
基于UL标准(Underwriters Laboratories Inc.)的UL 746C 3/4英寸火焰试验，使用300mm×300mm的三个平整试验片，其均匀地模制成与电池组最薄部分处具有相同厚度，并且控制为具有3/4英寸火焰的燃烧器火焰施加至平整试验片的中下端并保持30秒。之后，将燃烧器火焰从试验片移走。以1分钟的时间间隔，将燃烧器火焰再次施加至相同部分达另外的30秒，接着移走燃烧器火焰。证实在完成第一和第二次火焰施加之后的火焰燃烧持续期在1分钟内并且试验片的燃烧面积不大于电池组的覆盖区(footprint)，即不大于25em2。确定试验片的厚度足以满足UL 746C 3/4英寸火焰试验。
(JIS K7110的Izod V缺口冲击强度(kJ/m2))
在标准温度下的抗冲击性基于JIS K71100的Izod冲击试验进行估算。使用的装置是由Toyo Seiki Seisaku-Sho Ltd.制造的数字冲击试验机DG-UB，并获得5个试验片的平均值。
测量结果在表1中示出。
如表1中所示，实施例1至18中的树脂粘度控制在最佳范围内，并因此可以抑制大量覆盖失效产品的形成。在另一方面，在对比例1至6中，树脂粘度在最佳范围之外，形成大量覆盖失效产品。
8、其他实施方式
本发明不局限于前面提出的这些实施方式并且在不背离本发明精神的范围内可以有许多变形和应用。例如，在第一实施方式中描述的变形可以应用于第二至第七实施方式中的任一个中。在各个实施方式中提出的构造可以恰当地进行组合。
另外，例如，可以使用不同于锂离子二次电池的电池类型并且利用多个电池的构造可以是可能的。在近年来，已经使用这样的电池组，其中多个电池形成一体，如用于汽车的电池组，其已以镍氢电池的形式投入到实践中，以及在笔记本式个人计算机和电动工具中使用的电池组。然而，在设置有多个电池的电池组中，电池经历与充放电相关的膨胀和收缩的重复循环。即使单个电池的变形量小，但是总量不能被忽视。为了应付这个问题，在过去，已经使用变形量小的圆柱形电池。然而，在这方面，出现的问题在于相邻电池之间的空间变大，使得体积效率降低。这个问题必须得解决。在其中使用用层压膜包装的多个方块电池的情况下，必需提供用于吸收以上提出的这样的尺寸变化或变形的空间，与充放电循环相关地产生热并且电池单元必须置于空间间隔处，用于确保与高电压相关的绝缘的目的。因此，即使当利用体积效率比圆柱形电池更好的方块电池时，存在的问题在于体积能量密度不能增大。在本发明的实践中，当利用多个电池，特别是以方块形式的形式时，可以提供优异的尺寸精确性、机械强度和热逸散性能。
本申请包含与于2010年4月7日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-088540中披露的主题相关的主题，将其全部内容结合于此供参考。
本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素可以发生各种变形、组合、子组合和变形，只要它们在所附权利要求或其等同替换的范围内。
Claims (20)
1.一种电池组，包括：
具有主面的电池；以及
能够与包装所述电池以使所述电池的主面的至少一部分暴露的包装件形成一体并且覆盖所述电池的主面的树脂层，
其中，所述树脂层通过固化粘度大于等于80mPa·s且低于1000mPa·s的反应固化树脂而形成，并且在所述电池的主面上的所述树脂层的厚度在0.05mm以上且小于0.4mm的范围内。
2.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括流路控制件，所述流路控制件设置在由所述树脂层覆盖的所述电池的侧面与所述电池的主面之间的边界处，并且具有流路控制构造。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述流路控制构造是锯齿形、波浪形或凹凸形的构造。
4.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述包装件具有加载所述反应固化树脂的加载口和与所述加载口面对并排出所述反应固化树脂的排出口，并且所述流路控制件位于所述加载口和所述排出口之间。
5.根据权利要求2所述的电池组，其中，覆盖所述电池的侧面并且包括所述树脂层的包装部分的厚度为覆盖所述电池的主面的所述树脂层的厚度的1.2倍至6倍。
6.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述包装件由包括选自聚碳酸酯、聚丙烯和聚酰亚胺中的至少一种热塑性树脂的树脂模制件制成。
7.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述包装件是由铝或不锈钢制成的金属件。
8.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述金属件由包括主面板和从所述主面板的两端突出的两个侧面板的截面呈U形的金属板制成，并且所述电池容纳在由所述主面板和所述侧面板限定的空间内。
9.根据权利要求1所述的电池组，进一步包括连接至所述电池的电路板，并且所述电路板容纳在所述包装件中。
10.根据权利要求9所述的电池组，其中，所述电路板通过铆钉固定至所述包装件。
11.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述反应固化树脂是选自聚氨酯树脂、环氧树脂、硅树脂和丙烯酸树脂中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的电池组，其中，所述反应固化树脂的玻璃转化点为60℃至150℃，熔点为200℃至400℃，并且冲击强度为不低于6kJ/m2。
13.根据权利要求11所述的电池组，其中，所述反应固化树脂是聚氨酯树脂，并且所述聚氨酯树脂中用作主剂的多元醇和用作固化剂的异氰酸酯的混合比(主剂/固化剂)按重量计为不大于1。
14.根据权利要求13所述的电池组，其中，所述异氰酸酯固化剂包含相对于所述主剂和所述固化剂的总量不小于20wt％的由二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)构成的分子链。
15.根据权利要求1所述的电池组，其中，所述电池包括由包装材料包装的电池元件。
16.根据权利要求15所述的电池组，其中，所述包装材料由层压膜制成。
17.根据权利要求16所述的电池组，其中，所述层压膜由铝层压膜制成。
18.根据权利要求16所述的电池组，其中，所述层压膜是包括多烯烃膜的单层或双层膜。
19.根据权利要求15所述的电池组，其中，所述包装材料在其表面上形成有铝沉积层。
20.一种用于制造电池组的方法，包括以下步骤：
组装具有主面的电池和以使所述电池的主面的至少一部分暴露的方式包装所述电池的包装件；
将组装的所述电池和包装件置于模具的模制空间中；
将粘度大于等于80mPa·s且低于1000mPa·s的反应固化树脂加载到所述模具中；以及
固化所述反应固化树脂以使覆盖所述电池的主面的树脂层形成0.05mm以上且小于0.4mm的厚度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180420 Address after: Kyoto Japan Patentee after: Murata Manufacturing Co.,Ltd. Address before: Fukushima Patentee before: Murata, Northeast China Effective date of registration: 20180420 Address after: Fukushima Patentee after: Murata, Northeast China Address before: Tokyo, Japan Patentee before: Sony Corp. |
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| TR01 | Transfer of patent right |