CN102301503A - 电池组件和使用了该电池组件的电池组件集合体 - Google Patents

电池组件和使用了该电池组件的电池组件集合体 Download PDF

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Abstract

本发明的电池组件具备电池单元、筐体、盖体和吸热部件。电池单元由2个以上的单电池构成。筐体具有至少一方为开口端的收纳部,在收纳部中收纳电池单元。盖体具有开口部,且覆盖筐体的开口端。吸热部件被设置为与所述电池单元的侧面接触,且内包有由液体或凝胶状的流体形成的吸热剂。

Description

电池组件和使用了该电池组件的电池组件集合体
技术领域
本发明涉及一种电池组件和使用了该电池组件的电池组件集合体,所述电池组件中,即使构成电池单元的多个单电池中的一个单电池产生发热等不良情况,也不影响周围的单电池。
背景技术
近年来,从节省资源或节能的观点出发,对可重复使用的镍氢蓄电池、镍镉蓄电池或锂离子电池等二次电池的需求高涨。其中,锂离子电池具有轻量且电动势高、高能量密度的特征。因此,作为便携式电话或数码照相机、摄像机、笔记本型电脑等多种便携式电子设备或移动体通信设备的驱动用电源的需求在扩大。
另一方面,为了降低化石燃料的使用量或削减CO2的排放量,作为汽车等的发动机驱动用的电源,对电池组件(battery module)的期待变大。为了得到所希望的电压或容量,电池组件通过由2个以上的单电池构成的电池单元来构成。
伴随着单电池的高容量化,根据利用形态不同,有时单电池本身发热而达到高温。因此,单电池的安全性以及将多个单电池集合而成的电池单元或将多个电池单元组合而成的电池组件的安全性变得更为重要。
在单电池中,因过充电、过放电或内部短路或外部短路而产生的气体使内压上升,根据情况,有单电池的外装壳发生破裂的危险。因而,一般在单电池中设置用于排气的通气机构或安全阀等。通过这样的机构释放内部的气体。
但是,有时通过引燃排放出的气体等而产生冒烟或少见地发生着火,在可靠性和安全性方面存在问题。特别是在将多个单电池一体化而成的电池单元中,由于1个单电池的异常发热,很有可能连锁地诱发周围的单电池被异常加热、或发生着火等不良情况。因此,重要的是防止这样的连锁现象。因此,提出了在电池包内设置灭火剂(例如参照专利文献1)或从外部向电池包内喷出灭火剂的构成(例如参照专利文献2)。
根据专利文献1,设置在电池包内的下部的灭火剂在异常时通过在电池内产生的气压而喷出。然而,这样的构成对于电池包的小型化不利。另外,在将多个电池一体化时,不能防止由异常发热的电池向周围电池的传热所引起的连锁发热。
另外,根据专利文献2,在电池组件异常时,向电池组件内喷出氟系不活泼性液体。通过其蒸发潜热而使发生不良情况的电池的温度下降到氟系不活泼性液体的蒸发温度从而灭火。但是,这样的构成也对电池组件的小型化不利。另外,氟系不活泼性液体的蒸发温度为400℃,因此不能用于例如锂离子电池等中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平9-161754号公报
专利文献2:日本特开平4-286874号公报
发明内容
本发明是一种电池组件和使用了该电池组件的电池组件集合体,该电池组件能够小型化,并且能够将产生了不良情况的单电池的异常发热对周围的单电池的影响抑制在最低限。本发明的电池组件具有电池单元、筐体、盖体和吸热部件,所述电池单元具有2个以上的单电池。筐体具有至少一方为开口端的收纳部,在该收纳部中收纳电池单元。覆盖筐体的开口端的盖体具有开口部。吸热部件具有由液体或凝胶状的流体形成的吸热剂、和内包该吸热剂的外装膜,且与电池单元的侧面接触。
通过该构成,利用吸热剂吸收发生了不良情况的单电池的异常发热,可以预防由向周围的单电池的传热而引起的连锁性不良情况的发生。另外,发生了不良情况的单电池的异常发热在短时间内传热到吸热部件,能够有效地防止由发热或引燃等引起的着火。其结果是,能够实现更小型、安全性高、可靠性优良的电池组件。另外,本发明的电池组件集合体具有将多个上述电池组件通过串联和并联中的至少一种的方式组合而成的构成。通过该构成,根据用途不同,可以实现具有任意电压或容量的安全性高的电池组件集合体。
附图说明
图1是构成本发明的实施方式1中的电池组件的电池单元的单电池的纵向剖面图。
图2A是本发明的实施方式1中的电池组件的立体图。
图2B是图2A中所示电池组件的2B-2B线的剖面图。
图2C是本发明的实施方式1的电池组件中所用的吸热部件的主要部分的剖面图。
图3是本发明的实施方式1中的电池组件的分解立体图。
图4A是对在本发明的实施方式1的电池组件中的1个单电池产生了异常发热时的状态进行说明的剖面图。
图4B是图4A的4B部的放大剖面图。
图5A是对本发明的实施方式1的其他电池单元的立体图。
图5B是图5A中所示的电池单元的俯视图。
图6A是本发明的实施方式1的其他电池单元中所用的吸热部件的立体图。
图6B是使用了图6A中所示的吸热部件的电池单元的俯视图。
图7A是本发明的实施方式2的电池组件的立体图。
图7B是图7A中所示电池组件的6B-6B线剖面图。
图8是图7A所示电池组件的分解立体图。
图9A是图7A所示电池组件中所用的电池单元的立体图。
图9B是图9A所示电池单元的俯视图。
图10A是对在本发明的实施方式2的电池组件中的1个单电池发生了异常发热时的状态进行说明的剖面图。
图10B是图10A的9B部的放大剖面图。
图11A是对本发明的实施方式2的其他电池单元的立体图。
图11B是图11A中所示的电池单元的俯视图。
图12A是本发明的实施方式2的又一个其他电池单元的立体图。
图12B是图12A所示电池单元的俯视图。
图12C是图12A所示的电池单元中所用的吸热部件的俯视图。
图13A是本发明的实施方式2的又一个其他电池单元的立体图。
图13B是图13A所示电池单元的俯视图。
图13C是图13A所示的电池单元中所用的间隔物的立体图。
图14A是本发明的实施方式3中的电池组件集合体的立体图。
图14B是本发明的实施方式3中的其他电池组件集合体的立体图。
图15是本发明的实施方式3中的又一个其他电池组件集合体的分解立体图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明,对于同一部分赋予相同的符号。另外,只要基于本说明书中记载的基本的特征,本发明并不限定于以下记载的内容。此外,以下作为单电池,举例说明锂离子电池等非水电解质二次电池(以下记载为“单电池”),但本发明并不局限于此。
(实施方式1)
图1是构成本发明的实施方式1中的电池组件的电池单元的圆筒形单电池的纵向剖面图。单电池45具有电极组4。电极组4由正极1、与正极1对置的负极2介由隔膜3卷绕而形成。在正极1上连接有例如铝(Al)制的引线8。负极2与例如铜制的引线9连接。
在电极组4的上下安装有绝缘板10a、10b的状态下将电极组4插入壳5中。引线8的端部被焊接在封口板6上,引线9的端部被焊接在壳5的底部。进而,将传导锂离子的非水电解质(未图示)注入壳5内。即非水电解质浸渍在电极组4中,介于正极1和负极2之间。
壳5的开放端部经由垫圈7相对于顶盖16、PTC元件等电流切断部件18及封口板6被敛缝。顶盖16上设有排气孔17,用于将因电极组4的不良情况使得安全阀等通气机构19开放时释放的气体排出。
正极1由集电体1a和含有正极活性物质的正极层1b构成。正极层1b含有例如LiCoO2或LiNiO2、Li2MnO4、或它们的混合物或复合化合物等含锂复合氧化物作为正极活性物质。正极层1b进而含有导电剂和粘结剂。作为导电剂,可以使用例如天然石墨或人造石墨等石墨类、或乙炔黑、科琴黑、槽炭黑、炉黑、灯黑、热炭黑等炭黑类。此外,作为粘结剂,可以使用例如聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯(PP)、芳香族聚酰胺树脂、聚酰胺、聚酰亚胺等。作为集电体1a,可使用Al、碳、导电性树脂等。
作为非水电解质,可使用在有机溶剂中溶解有溶质的电解质溶液、或将这样的溶液通过高分子而非流动化的所谓聚合物电解质。作为非水电解质的溶质,可采用LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCF3SO3、LiN(CF3CO2)、LiN(CF3SO2)2等。作为有机溶剂,可使用例如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等。
负极2由集电体11和含有负极活性物质的负极层15构成。集电体11可采用不锈钢、镍、铜、钛等的金属箔、碳或导电性树脂的薄膜等。作为负极层15中所含的负极活性物质,可使用如石墨等碳材料、或硅(Si)或锡(Sn)这样的可逆地嵌入及脱嵌锂离子的理论容量密度超过833mAh/cm3的材料。
以下,采用图2A至图5B对本实施方式中的电池组件进行详细说明。图2A是本实施方式中的电池组件的立体图,图2B是图2A的2B-2B线剖面图,图2C是该电池组件中所用的吸热部件的主要部分剖面图。图3是该电池组件的分解立体图。
如图2A、图2B和图3所示,电池组件100具有电池单元40、筐体30、盖体20和吸热部件50。电池单元40由具有通气机构的2个以上的单电池45构成。2个单电池45介由连接板28以并联的方式电连接。筐体30由例如聚碳酸酯树脂等绝缘性树脂材料形成。筐体30具有至少一方为开口端的收纳部34,电池单元40被收纳在收纳部34中。具有开口部26的盖体20嵌合在筐体30上,覆盖筐体30的开口端。片状的吸热部件50被设置为与电池单元40的侧面接触。
如图2C所示,吸热部件50通过例如熔合2组外装膜58而将吸热剂60内包。吸热剂60以水等液体为主成分。另外也可以添加凝胶化剂、表面活性剂防冻剂等。聚乙烯基醇等凝胶化剂使吸热剂60的操作变得容易。表面活性剂为了提高亲水性而添加。作为防冻剂,可以使用乙二醇等防冻液。添加这些物质是有效的。在这种情况下,吸热剂60中水等液体的含有率例如为55重量%~99.5重量%左右。在使用水作为吸热剂60的情况下,优选在每个吸热部件50中内包至少2g左右的量的吸热剂60。
各外装膜58具有金属膜52、第1树脂膜54和第2树脂膜56。金属膜52由例如Al层形成。第1树脂膜54例如为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制,第2树脂膜56例如为聚乙烯制。第1树脂膜54层叠在金属膜52的一个面上,第2树脂膜56层叠在金属膜52的另一个面上。金属膜52、第1树脂膜54、第2树脂膜56的厚度分别例如为20μm、12μm、12μm左右。
通过这样的外装膜58,吸热部件50具有即使在85℃下保存30日、也可以防止吸热剂60泄漏的高耐透液性,即使从外部加压(70kgf/片)也不破裂。也就是说,通过吸热部件50的层叠结构,能够稳定地保持吸热剂60,从而实现经过长时间而具有高安全性的电池组件。另外,将吸热剂60内包的材料只要满足耐透液性,也可以以树脂作为主成分。
然后,在将电池单元40连接到连接基板25上后,收纳到由筐体30的收纳部34与连接基板25形成的接近密闭的空间中,嵌合盖体20,完成电池组件100。
以下,一边参照附图一边对构成电池组件100的各构成要素进行说明。
如图3所示,筐体30在与盖体20嵌合的一侧具有开口端,具有能够从该开口端将电池单元40收纳的收纳部34。在单电池45具有例如外径为18mm、高为65mm的大小的情况下,筐体30的高度为65mm加上连结顶盖16的连接板28的厚度的程度。如图3所示,对于盖体20,在外周壁的一部分上设有开口部26。
连接基板25例如由玻璃-环氧基板等构成。连接基板25具有与电池单元40的通气机构侧的一方的电极(例如正极)连接的连接端子32、与另一方的电极(例如负极)连接的连接板37、和贯通孔27。连接端子32或连接板37例如由镍板或铅线等构成。另外,也可以是不利用连接基板25形成电池单元40与筐体30的外部的电连接、而直接与正极或负极连接而取出到外部的构成。在这种情况下,只要设置相当于连接基板25的贯通孔27的连通空间就可以。
另外,电池单元40中,至少2个以上的单电池45被一体化,设置与其侧面接触的吸热部件50。吸热部件50优选设置在单电池45的与排气孔17对置的侧面。进而优选使吸热部件50的端部从单电池45的侧面露出至单电池45的排气孔17的高度。由此,能够确实地开封吸热部件50而使吸热剂向各单电池45喷出。
以下,采用图4A、图4B对在电池组件100中当1个单电池45发生了异常发热等时的吸热部件50的作用或效果、以及喷出气体的排气进行说明。图4A是对电池组件100中当电池单元40的1个单电池45发生了异常发热时的状态进行说明的剖面图,图4B是图4A的4B部的放大剖面图。
首先,如图4B所示,当一个单电池45发生异常发热时,通过在单电池45的内部产生的气体使得图1所示的壳5内的压力上升,通气机构19开始工作,气体从顶盖16的排气孔17喷出。然后,该气体从排气孔17向由连接基板25与筐体30形成的收纳部34内喷出。此时,在从单电池45激烈地喷出气体时,一般容易由于引燃而着火产生火焰。
通过该火焰,吸热部件50的一部分51被开封,从内部向收纳部34内喷出吸热剂60,粘附在单电池45上。进而,被粘附的吸热剂60通过发热的单电池45或火焰而气化。由于吸热剂60在气化时吸收蒸发潜热,因此使单电池45的温度降低,并且使火焰熄灭,回复到喷出的气体的状态。具体来说,当吸热剂60包含水作为主成分时,1g水的蒸发潜热约为560卡,能够使上述大小的锂离子电池即单电池45的温度下降约37℃左右。这样,如果吸热剂60含有水作为主成分,则能够通过水的高蒸发潜热有效降低发生了不良情况的单电池45的温度。另外,在上述的说明中,以通过火焰使吸热部件50的一部分51开封为例进行了说明,但也不限于此。例如,也可以通过单电池45的异常发热,吸热部件50的内部的空气或吸热剂60发生膨胀,通过内压的上升来放出吸热剂60。
这样,吸热剂60能够降低异常发热的单电池45的温度,大幅减少向周围的单电池45的传热。其结果是,能够预防由电池单元40内的传热所引起的连锁性加热等,能够将电池组件100的不良情况限制在最低限。另外,通过从吸热部件50放出的吸热剂60,从单电池45中喷出的高温的气体在排气途中被冷却到引燃点以下,从电池组件100中排出。其结果是,可以防止由引燃等引起的火焰的发生,将从单电池45喷出的气体以原状从电池组件100排出。
这样,通过使用液状或凝胶状的流体作为吸热剂60,能够以少量来防止发热或着火。其结果是,能够实现更小型、安全性高、可靠性优良的电池组件。
另外,由于吸热部件50是片状,因此吸热部件50能够与构成电池单元40的各单电池45以大面积接触。因此,能够有效降低由发生了不良情况的单电池45的发热所引起的温度上升。
另外,在本实施方式中,以片状的吸热部件50为例进行了说明,但也不限于此。例如也可以如图5A、图5B所示使筒状的吸热部件70与单电池45的侧面接触地配置。图5A、图5B是表示本实施方式的其他电池单元的立体图和俯视图。也就是说,也可以将筒状的吸热部件70在各单电池45间与各单电池45的侧面接触地设置。另外,为了确定吸热部件70的配置位置,优选在筐体30的侧壁或内底面设置凹部。
在该构成中,由于不需要以覆盖电池单元40的外周侧面的方式设置吸热部件,因此电池组件100能够进一步小型化。另外,通过将吸热部件70嵌入筐体30的凹部,能够提高组装性和操作性。另外,也不限于筒状的吸热部件70,只要是能够插入单电池45间的间隙的形状,就可以不限定形状。
进而,优选以尽可能沿着构成电池单元的单电池的侧面的方式形成吸热部件。对这样形状的吸热部件150,参照图6A、图6B进行说明。图6A是本发明的实施方式1的其他电池单元中所用的吸热部件的立体图,图6B是使用了图6A中所示的吸热部件的电池单元的俯视图。
吸热部件150具有沿着构成电池单元的各单电池45的侧面的多个圆筒面151。于是,由排成一列的多个单电池45构成的电池单元140被2片吸热部件150夹持。吸热部件150与图3所示的吸热部件50或图5A所示的吸热部件70相比,与单电池45的接触面积大。因此,如果一个单电池45发热,则容易受到该热的影响。因此,可以更确实地开放吸热部件150的一部分,内部的吸热剂相对于发热的单电池45喷出。
吸热部件150例如可以通过将构成圆筒面151和上下面的部分与构成背面的部分热熔合来制作。构成圆筒面151和上下面的部分可以通过将PP或聚乙烯树脂等真空成形来形成。构成背面的部分可以由层压有PP的Al箔来构成。然后,将构成圆筒面151和上下面的部分以圆筒面151向下的方式放置,向圆筒面151的里面注入液状的吸热剂,然后与层压在Al箔上的PP热熔合就可以。
在该构成中,优选将构成圆筒面151和上下面的部分与构成背面的部分仅在外周部分进行热熔合。这样一来,吸热部件150的内部空间成一体地连通。因此,只要在吸热部件150中内包能够降低发生不良情况的一个单电池45的温度的量的吸热剂就可以。
另外,在图6B中表示由5个单电池45构成电池单元140的例子,但对于构成电池单元140的单电池45的数目没有限定。另外,以圆筒形的单电池45为例进行了说明,但也可以用方形的单电池构成电池单元。也就是说,吸热部件优选具有多个沿着构成电池单元的各单电池的侧面的形状的面。
(实施方式2)
对于本发明的实施方式2的电池组件,利用图7A~图10B进行详细说明。图7A是本实施方式的电池组件的立体图,图7B是图7A的6B-6B线剖面图。图8是该电池组件的分解立体图。图9A、图9B是该电池组件中所用的电池单元的立体图和俯视图。图10A是对在该电池组件中当电池单元的1个单电池发生了异常发热时的状态进行说明的剖面图,图10B是图10A的9B部的放大剖面图。
如图7B、图8所示,在电池组件200的筐体230上通过隔壁232设置有多个收纳部234,各收纳部234中收纳有电池单元240。在这点上,电池组件200与实施方式1的电池组件100不同。另外,在本实施方式中,以将3个单电池45一体化而构成的电池单元240为例进行说明。此外,在本实施方式中,以介由布线基板225将各电池单元240连接为例进行说明,但也可以与实施方式1一样,介由连接基板进行连接。
如图7A~图8所示,电池组件200具有由例如聚碳酸酯树脂等绝缘性树脂材料形成的筐体230、以及与其嵌合的盖体220。在筐体230的内部收纳有与布线基板225电连接的多个电池单元240。内包有吸热剂的片状的吸热部件50与电池单元240的侧面接触地设置。此时,各电池单元240被收纳在由筐体230的收纳部234与布线基板225所形成的空间。如后所述,该空间从形成于布线基板225上的贯通孔236介由形成于盖体220上的排气室224通过开口部226与外部的空间连通。
接着,利用图8对构成电池组件200的各构成要素进行说明。筐体230在与盖体220嵌合的一侧具有开口端。筐体230具有被隔壁232区分而得到的多个收纳部234。电池单元240从上述开口端被个别地收纳到收纳部234中。此时,在电池单元240的单电池45例如为外径18mm、高度65mm的情况下,隔壁232的高度是65mm加上后述的连接端子227从布线基板225突出的高度而得到的程度。
盖体220具有外周壁222。外周壁222形成图7B所示的排气室224。另外,在外周壁222的一部分上设置有开口部226。
电池单元240如图9A、图9B所示,例如由3个单电池45一体化、在其侧面接触地设置有吸热部件50。另外,优选利用间隔物247将各单电池45保持在规定的位置。如果使用间隔物247,则能够分离各单电池45、抑制单电池45间的传热。从这样的观点出发,也优选使用间隔物247。此外,如图10B所示,优选在单电池45的与排气孔17对置的侧面设置吸热部件50。进而,优选使吸热部件50的端部从单电池45的侧面露出至单电池45的排气孔17的高度。这样的效果与实施方式1相同。
布线基板225如图8所示,例如由玻璃-环氧基板形成。布线基板225具有连接端子227、连接板228、贯通孔236和未图示的电源布线(电源线)。连接端子227与构成各电池单元240的单电池45的通气机构侧的一方电极(例如正极)连接。连接板228与另一方电极(例如负极)连接。电源布线至少将相邻的连接端子227与连接板228连接。另外,连接端子227或连接板228例如由镍板或铅线等构成,例如介由软钎焊与在布线基板225上由铜箔等形成的电源布线连接。
贯通孔236设置在与各电池单元240对置的位置上,且是在与连接端子227不同的布线基板225的区域上。如图7B所示,连接端子227在布线基板225的厚度方向上突出地设置,与电池单元240的一方电极例如通过点焊而电连接。由此,由于能够将各电池单元240介由布线基板225而连接,因此能够大幅消减围绕电源布线或控制布线等所需要的空间。因此不必在形成收纳部234的隔壁232上设置空隙或贯通的孔。因此,能够在隔壁232与布线基板225所形成的收纳部234中以互相不产生热影响的方式隔离地收纳电池单元240。也就是说,从异常状态的电池单元喷出的气体不能侵入相邻的电池单元的收纳部。因此,即使气体被引燃而发生着火,也能防止火焰的侵入,切实地阻止其影响。
接着,利用图10A、图10B对在电池组件200中构成电池单元240的单电池45中的一个发生异常发热等情况下的吸热部件50的作用和效果进行说明。
如图10B所示,当一个单电池45发生异常发热时,如实施方式1中所说明的那样,从顶盖16的排气孔17喷出气体。该气体向由布线基板225与筐体230的隔壁232形成的收纳部234内喷出。此时,与单电池45接触地设置的吸热部件50中的空气或吸热剂60也同时被加热,由于内压的上升使吸热部件50发生膨胀。
然后,如果内压高到将吸热部件50密封的接着力以上,则吸热部件50的一部分51被开封,吸热剂60从内部向筐体230的收纳部234内喷出并浮游,粘附在单电池45上。进而,粘附的吸热剂60通过发热的单电池45而气化。此时,吸热剂60气化时,能够通过蒸发潜热使发生了不良情况的单电池45的温度降低,而且使从单电池45中喷出的气体的温度也降低。
另外,上述说明中以通过由加热造成的内压上升使吸热部件50的一部分开封为例进行了说明,但也不限于此。如前所述,当利用以树脂材料为主体的外装膜来构成吸热部件50时,在单电池45中的任一个发热的情况下,因该热而软化的部分通过吸热部件50的内压而膨胀并破裂。或者是熔化而破裂。另外,即使如图2C所示由Al箔形成金属膜52,单电池45如果被加热到700~800℃,则通过同样的机理使吸热部件50破裂。这是因为Al的熔点为660℃左右。
这样,吸热部件50的外装膜58优选以通过单电池45的发热而熔化、或强度下降并通过内压上升而发生破裂的程度的强度来构成。由此,外装膜58在温度上升最大的部位发生破裂,相对于应该降低温度的单电池直接喷出吸热剂60。另外,这样的构成在实施方式1中也适用。
另外,在像这样构成吸热部件50的情况下,即使在单电池45上没有通气机构也可以喷出吸热剂60。当然,如果在单电池45上具有通气机构,则如实施方式1一样,例如有时会引燃喷出的气体而发生着火,通过产生的火焰使吸热部件50开封。从单电池45单独的安全性的观点出发,也优选单电池45具有通气机构。
这样,吸热剂60使异常发热的单电池45的温度下降,大幅降低向周围的单电池45的传热。其结果是,能够预防由电池单元240内的传热所引起的连锁性发热,将电池组件200的不良情况限制在最小限。
此外,在电池组件200中,收纳部234内的氧量有限,进而是接近密闭状态的空间,因此不能从外部供给氧,将喷出的气体引燃的可能性极低。但是,喷出的气体如图10A所示,经由盖体220的排气室224从开口部226被排出,有与外部的空气中的氧反应而产生火焰的危险。
在本实施方式中,在喷出气体的排气中,从吸热部件50放出的吸热剂60使气体的温度下降到气体的引燃点以下。其结果是,收纳有发生了不良情况的单电池45的收纳部234内的气体、或排放到外部的气体不发生由引燃造成的爆发性的膨胀,而以气体的状态被排放。因此,能够有效地防止从开口部226排出的气体的着火,切实防止电池组件200的破裂。
此外,筐体230的隔壁232能够防止异常发热的电池单元240的热向相邻的周围的电池单元240传递。其结果是,大幅抑制了从收纳有异常发热的电池单元240的收纳部234向收纳在其他收纳部234中的电池单元240的传热所造成的影响。
另外,在以上的说明中,作为布线基板225,以玻璃-环氧基板为例进行了说明,但不限于此。例如也可以由柔性基板和与柔性基板贴合的增强部件来构成布线基板225,该柔性基板具有由铜箔等形成的电源布线(未图示)或控制布线(未图示)被聚酰胺树脂或PET等夹持而成的结构。此时,考虑到点焊等,与电池单元240的一方电极连接的连接端子227优选以例如露出镍板等的状态来形成。此外,作为增强部件,例如可以使用聚苯硫醚(PPS)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚醚醚酮(PEEK)树脂、酚醛树脂、优尼莱特(Unilate)、玻璃环氧树脂、陶瓷等。
另外,在这些树脂中,也可以含有碳纤维或玻璃纤维等填料。此外,作为布线基板225,也可以通过将汇流条等在与增强部件相同的材料之间嵌入成形而构成。由此,能够提高布线基板225的机械强度,提高布线基板225对喷出的气体的压力的耐变形性或耐热性,可进一步提高可靠性和安全性。
此外,在本实施方式中,以片状的吸热部件50为例进行了说明,但也不限于此。也可以与实施方式1同样,如图11A、图11B所示将筒状的吸热部件70接触地配置在单电池45的侧面。图11A、图11B是本实施方式的其他电池单元的立体图和俯视图。在该构成中,在电池单元240的各单电池45之间与各单电池45的侧面接触地设置筒状的吸热部件70。此时,为了确定吸热部件70的配置位置,优选在筐体230上设置凹部(未图示)。
在该构成中,由于不需要以覆盖电池单元240的外周侧面的方式设置吸热部件,因此电池组件200能够进一步小型化。此外,通过将吸热部件70嵌入筐体230的凹部,能够提高组装性和操作性。
其次,对本实施方式中的电池单元中所用的吸热部件的又一其他例利用图12A~图13C进行说明。图12A、图12B是本实施方式的又一其他电池单元的立体图和俯视图。此外,图12C是该电池单元中所用的吸热部件的的俯视图。图13A、图13B是表示本实施方式中的又一其他电池单元的例子的立体图和俯视图。图13C是该电池单元中所用的间隔物的立体图。
在图12A~图12C所示的构成中,吸热部件280以对应于电池单元240的外周形状而密合的方式构成。例如也可以将3个吸热部件一体化来构成吸热部件280。由此,可以大幅提高操作性和组装性。在这种情况下,优选用具有伸缩性的例如弹性橡胶等部件285将各吸热部件一体化。由此,能够保持各单电池45与吸热部件280的切实的接触状态。
在图13A~图13C所示的构成中,在间隔物290的内部内包吸热剂而兼作吸热部件。间隔物290可以通过例如通过吹塑成型等形成中空状后注入例如水等吸热剂、通过热熔合等密封该注入口而形成。
由此,能够将构成电池单元240的单电池45定位地配置在规定的位置和规定的间隔。此外,一个间隔物290能够与电池单元240的所有单电池45接触地配置。因此,即使电池单元240的哪一个单电池45发生了不良情况,间隔物290也可以对应。因此,在间隔物290中只要内包能够使发生了不良情况的一个单电池45的温度降低的量的吸热剂就可以,因此与图9A等的构成相比,能够大幅减少吸热剂的总量。由此,能够将电池组件200进一步小型化。
(实施方式3)
以下,对本发明的实施方式3中的电池组件集合体利用图14A、图14B进行详细说明。图14A、图14B是本实施方式中的电池组件集合体的立体图。
图14A中所示的电池组件集合体300是将4个实施方式2的电池组件200并列配置、并通过连接部件350连接而构成的。此外,图14B中所示的电池组件集合体400是将2个电池组件200并列、且将该并列体纵向重叠2段且用连接部件450连接而构成的。也就是说,通过将多个电池组件200并联连接或串联连接、或串联连接与并联连接组合地介由连接部件350、450连接,从而构成了电池组件集合体300、400。
这样,通过将通用性高的电池组件200根据用途且考虑配置空间地任意组合,能够容易实现具有必要的电压和电容量的电池组件集合体。
其次,关于本实施方式的其他电池组件集合体,利用图15进行说明。图15是本实施方式的其他电池组件集合体的分解立体图。电池组件集合体500中,在将多个电池单元540以2维配置而一体地收纳这一点上,与实施方式1、2不同。
电池组件集合体500具有筐体530、多个电池单元540、多个布线基板525、ECU(电控制单元,Electric Control Unit)560和盖体520。筐体530具有通过隔壁532以2维配置区分的收纳部534。各电池单元540被收纳在各自的收纳部534中。
各布线基板525将电池单元540间以一维连接。布线基板525对电池的温度或电压进行检测并控制,并且能够对外部设备发送接收信息等。此外,布线基板525在与各电池单元540中的单电池的通气机构部对置的位置上设置有贯通孔526。ECU560将布线基板525并联连接或串联连接、或串并联连接。
盖体520与筐体530嵌合,使电池单元540与布线基板525处于接近密封的状态。盖体520上设置有排气室(未图示),并且例如与各布线基板525对应地设置有用于排出喷出气体的开口部(未图示)。如上所述,通过将筐体530一体化,能够实现进一步小型化了的电池组件集合体500。
另外,在各实施方式中,对检测并控制电池组件的充放电、温度或电压的控制电路没有特别说明或图示,但控制电路也可以设置在电池组件的外部或内部。
此外,在各实施方式中,作为电池单元,以圆筒型的单电池为例进行了说明,但也不限于此。例如也可以是方形的单电池。进而,也可以是正极端子和负极端子以及通气机构设于同一侧的单电池。由此,各电池单元与布线基板的组装性和操作性大幅提高。
此外,各实施方式中可以相互使用其构成。
产业上利用的可能性
本发明作为汽车、自行车或电动工具等中所用的要求高可靠性和安全性的电池组件或电池组件集合体是有用的。
符号说明
1 正极
1a 集电体
1b 正极层
2 负极
3 隔膜
4 电极组
5 壳
6 封口板
7 垫圈
8 引线
9 引线
10a,10b 绝缘板
11 集电体
15 负极层
16 顶盖
17 排气孔
18 电流切断部件
19 通气机构
20,220,520 盖体
25 连接基板
26,226 开口部
27,236,526 贯通孔
28 连接板
30,230,530 筐体
32.227 连接端子
34,234,534 收纳部
37,228 连接板
40,140,240,540 电池单元
45 单电池
50,70,150,280 吸热部件
51 一部分
52 金属膜
54 第1树脂膜
56 第2树脂膜
58 外装膜
60 吸热剂
100,200 电池组件
151 圆筒面
222 外周壁
224 排气室
225,525 布线基板
232,532 隔壁
247,290 间隔物
285 部件
300,400,500 电池组件集合体
350,450 连接部件
560 ECU
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种电池组件,其具备:
电池单元,其由2个以上的单电池构成,
筐体,其具有至少一方为开口端的收纳部,在所述收纳部中收纳所述电池单元,
盖体,其具有开口部,且覆盖所述筐体的所述开口端,
吸热部件,其具有由液体或凝胶状的流体形成的吸热剂、和内包所述吸热剂的外装膜,并且被设置为与所述电池单元的侧面接触;
所述外装膜具有金属膜与树脂层的层叠结构。
2.根据权利要求1所述的电池组件,其中,
所述电池单元为多个电池单元中的一个,
所述筐体具有形成多个所述收纳部的隔壁,
所述多个电池单元分别被收纳在各所述多个收纳部中。
3.根据权利要求1所述的电池组件,其进一步具备配置在所述筐体与所述盖体之间、并覆盖所述筐体的所述开口端的布线基板,
所述单电池各自具有通气机构,
所述布线基板设置在构成所述电池单元的所述单电池的所述通气机构侧,具有与所述电池单元连接的连接端子,在与所述连接端子不同的区域且与所述电池单元对置的位置上形成有贯通孔。
4.根据权利要求1所述的电池组件,其中,所述吸热剂含有水作为主成分。
5.根据权利要求1所述的电池组件,其中,在所述吸热部件的所述外装膜中,所述树脂层形成在所述金属膜的两面上。
6.根据权利要求1所述的电池组件,其中,所述吸热部件是片状。
7.根据权利要求1所述的电池组件,其中,所述吸热部件是筒状。
8.根据权利要求1所述的电池组件,其进一步具备介于所述电池单元的所述单电池间的间隔物。
9.根据权利要求1所述的电池组件,其中,所述吸热部件兼作介于所述电池单元的所述单电池间的间隔物。
10.根据权利要求1所述的电池组件,其中,所述吸热部件具有多个面,所述面具有沿构成所述电池单元的所述单电池的各自的侧面的形状。
11.一种电池组件集合体,其具备:
多个电池组件、
和通过串联及并联中的至少一种方式将所述多个电池组件组合而连接的连接部件,
所述多个电池组件各自具备:
电池单元,其由2个以上的单电池构成,
筐体,其具有至少一方为开口端的收纳部,在所述收纳部中收纳所述电池单元,
盖体,其具有开口部,且覆盖所述筐体的所述开口端,
吸热部件,其具有由液体或凝胶状的流体形成的吸热剂、和内包所述吸热剂的外装膜,并且被设置为与所述电池单元的侧面接触;
所述外装膜具有金属膜与树脂层的层叠结构。

Claims (11)

1.一种电池组件,其具备:
电池单元,其由2个以上的单电池构成,
筐体,其具有至少一方为开口端的收纳部,在所述收纳部中收纳所述电池单元,
盖体,其具有开口部,且覆盖所述筐体的所述开口端,
吸热部件,其具有由液体或凝胶状的流体形成的吸热剂、和内包所述吸热剂的外装膜,并且被设置为与所述电池单元的侧面接触。
2.根据权利要求1所述的电池组件,其中,
所述电池单元为多个电池单元中的一个,
所述筐体具有形成多个所述收纳部的隔壁,
所述多个电池单元分别被收纳在各所述多个收纳部中。
3.根据权利要求1所述的电池组件,其进一步具备配置在所述筐体与所述盖体之间、并覆盖所述筐体的所述开口端的布线基板,
所述单电池各自具有通气机构,
所述布线基板设置在构成所述电池单元的所述单电池的所述通气机构侧,具有与所述电池单元连接的连接端子,在与所述连接端子不同的区域且与所述电池单元对置的位置上形成有贯通孔。
4.根据权利要求1所述的电池组件,其中,所述吸热剂含有水作为主成分。
5.根据权利要求1所述的电池组件,其中,所述吸热部件的所述外装膜具有由金属膜、形成在所述金属膜的两面上的树脂层构成的层叠结构。
6.根据权利要求1所述的电池组件,其中,所述吸热部件是片状。
7.根据权利要求1所述的电池组件,其中,所述吸热部件是筒状。
8.根据权利要求1所述的电池组件,其进一步具备介于所述电池单元的所述单电池间的间隔物。
9.根据权利要求1所述的电池组件,其中,所述吸热部件兼作介于所述电池单元的所述单电池间的间隔物。
10.根据权利要求1所述的电池组件,其中,所述吸热部件具有多个面,所述面具有沿构成所述电池单元的所述单电池的各自的侧面的形状。
11.一种电池组件集合体,其具备:
多个电池组件、
和通过串联及并联中的至少一种方式将所述多个电池组件组合而连接的连接部件,
所述多个电池组件各自具备:
电池单元,其由2个以上的单电池构成,
筐体,其具有至少一方为开口端的收纳部,在所述收纳部中收纳所述电池单元,
盖体,其具有开口部,且覆盖所述筐体的所述开口端,
吸热部件,其具有由液体或凝胶状的流体形成的吸热剂、和内包所述吸热剂的外装膜,并且被设置为与所述电池单元的侧面接触。
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