CN102439757A - 电池组及电池组的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池组及电池组的制造方法，既能够谋求轻量化，又能够确保框体彼此之间所需的接合强度。该电池组是将多个电池单元(1，1)一体化构成的电池组，电池单元(1)包括具有金属制壳体(2A)的电池(2)、以及在该壳体(2A)的外表面一体形成的树脂制框体(3)，将相邻电池单元(1，1)的框体(3，3)的表面彼此接合，使多个电池单元(1，1)一体化。

Description

电池组及电池组的制造方法
技术领域
本发明涉及将多个电池单元一体化而构成的电池组及电池组的制造方法。
背景技术
构成现有电池组的各电池单元具有容纳发电机构的金属制壳体，以及用来覆盖该壳体外侧的、从壳体的厚度方向的两侧夹持壳体的前后一对框体。而且，将多组由前后一对框体夹着壳体而构成的电池单元在前后方向上进行排列，并且在多组排列的电池单元的两侧配置侧板，使多根贯穿螺栓从一端的侧板穿过所有框体而贯穿至另一端的侧板，在该贯穿螺栓的突出端拧紧螺母，由此使多组电池单元一体化(例如参照专利文献1)。
另外，在所述专利文献1中也公开了如下的技术，即除了如上所述利用贯穿螺栓在两端的侧板之间夹紧电池单元以外，还可以在从前后方向挤压电池单元的状态下，通过粘接剂或热熔接等固定各框体，由此来夹持壳体并进行固定，这样就不需要贯穿螺栓等，能够谋求电池组的轻量化。
专利文献1：日本国特开2004-281099号公报
在此，对于将多个电池单元一体化而构成的电池组而言，为了不因振动冲击等而在框体内引起壳体位置的偏移，需要将框体与壳体紧密结合。但是，如上述专利文献1那样的前后一对分割式框体，为了能够确保将壳体容纳到框体内而被制作为具有尺寸公差，所以在将壳体容纳到框体内成为电池单元时，在框体与壳体之间产生微小的间隙。因此，将多个这样的电池单元进行排列，在这些电池单元的两端配置侧板，使多根贯穿螺栓从一端的侧板穿过所有框体而贯穿至另一端的侧板，然后在该贯穿的螺栓的突出端拧紧螺母，形成一体化的电池组。此时，需要通过施加大的紧固力来消除所述间隙，但如果加大紧固力，则出现框体发生变形而扭曲的问题。而且，为了加大紧固力或为了充分确保框体之间所需的接合强度，需要使用高强度的螺栓和侧板，因此出现导致电池组重量增大的问题。
还有，在从前后方向进行挤压的状态下通过胶粘剂或热熔接等固定各框体的情况下，如果在前后方向上对如上所述的、与壳体之间具有间隙的多个框体进行排列挤压，那么，由于间隙的存在，框体将与上述情况相同，发生扭曲，该扭曲的框体彼此不能很好地接合(粘接或热熔接)。因此，不能成为耐用的电池组，还存在改进的空间。
发明内容
本发明是鉴于上述状况而提出的，提供既能谋求轻量化、又能确保框体彼此所需的接合强度的电池组及电池组的制造方法。
即本发明的电池组是为了解决上述问题，将多个电池单元一体化构成的电池组。其特征在于，所述电池单元包括具有金属制壳体的电池、以及在该壳体外表面一体形成的树脂制框体，相邻的电池单元的框体表面彼此接合，使多个电池单元一体化。
本发明的电池组的制造方法是将多个电池单元一体化而构成电池组的制造方法，该电池组的制造方法可以是在容纳发电机构的金属制壳体的外表面，一体形成树脂制的框体，将一体形成有该框体的壳体排列多个，将相邻壳体的框体的表面彼此接合而一体化。
如上所述，通过在电池的壳体的外表面一体形成框体，能够使壳体与框体紧密结合，而不使两者之间产生间隙。因此，不需要像现有的前后一对分割式框体那样，利用贯穿螺栓和侧板等来消除间隙或者确保接合强度，所以，能够谋求电池组的轻量化，并且能够切实地确保框体彼此之间的接合部所需的接合强度。
本发明的电池组是为了解决上述问题，将多个电池单元一体化构成的电池组，其特征在于，所述电池单元包括具有金属制壳体的电池、以及保持该壳体不发生位置偏移的树脂制框体，将相邻的电池单元的框体的表面彼此接合，使多个电池单元一体化。
如上所述，通过框体保持电池的壳体不发生位置偏移，就不需要像现有的前后一对分割式框体那样利用贯穿螺栓和侧板等来消除间隙或者确保接合强度，所以，能够谋求电池组的轻量化，并且能够切实地确保框体彼此之间的接合部所需的接合强度。
本发明的电池组是为了解决上述问题，将多个电池一体化构成的电池组，其特征在于，各电池具有金属制壳体，并且具有在这些壳体的外表面一体形成的树脂制框体。
通过该结构，因为不需要贯穿螺栓及侧板等，所以能够谋求电池组的轻量化，并且能够切实地确保框体彼此的接合部所需的接合强度。
本发明的电池组的所述框体也可以在所述壳体的厚度方向的两侧面上分别具有肋部件。
如上所述，框体在壳体的厚度方向的两侧面分别具有肋部件，与在壳体的厚度方向两侧面的整个面上具备框体相比，能够谋求轻量化，并且能够通过肋部件抑制强度的降低。
本发明的电池组也可以将相邻的电池单元中一方的框体的肋部件与另一方的框体的肋部件相向设置。
在这种情况下，即使因温度高或过充电或者电解液的分解等而使电池膨胀，也能够通过框体的肋部件的相互抵接，抑制电池膨胀。
另外，本发明的电池组也可以在相邻的电池单元中一方的框体的肋部件与另一方的框体的肋部件之间存在间隙。
在该情况下，因为在肋部件之间产生微小的间隙，所以通过间隙，也可以向上下方向通气。
本发明的电池组也可以在相邻的电池单元中一方的框体上具有卡止部，而在另一方的框体上具有与所述卡止部卡合的被卡止部。
在该情况下，能够方便地确定电池单元彼此的位置。
另外，本发明的电池组通过将所述框体的树脂紧密结合在所述壳体表面的粗糙面上，能够采用使壳体与框体一体化的结构。例如，也可以将所述壳体表面进行粗糙化处理，将处理后的该壳体配置在模具中，向该模具内射出热塑性树脂，在壳体的外表面一体形成框体。
如上所述，只要进行粗糙化处理使壳体表面粗糙，将处理后的壳体配置在模具中，向模具中射出热塑性树脂，在壳体的外表面一体形成框体，那么，通过在壳体外表面的粗糙面上紧密结合树脂，或者增加壳体的外表面与树脂的接触面积，就能够进一步地增强壳体与树脂的接合强度。作为壳体表面的粗糙程度，优选形成具有10nm以上、1000nm以下高低差的凹凸。如果凹凸的高低差小于10nm，则树脂与壳体表面的粗糙面难以紧密结合；如果大于1000nm，则金属壳体变脆。
本发明的电池组及电池组的制造方法，通过在电池的壳体的外表面一体形成框体，能够使壳体与框体紧密结合，在两者之间不产生间隙。因此，由于不需要像现有的前后一对分割式框体那样利用贯穿螺栓及侧板等来消除间隙或者确保接合强度，所以能够提供既能谋求电池组的轻量化，又能切实地确保框体彼此的接合部所需的接合强度的电池组及电池组的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的一个电池单元的一实施方式的立体图；
图2是将两个电池单元接合而成的电池组的立体图；
图3是将两个电池单元接合而成的电池组省略上部的剖面图。
附图标记说明
1电池单元；2电池；2A壳体；2B盖体；3框体；3A，3B，3C肋部件；3D纵向肋部件；3a，3b接合面；3c表面；4正极端子；5负极端子；6孔(被卡止部)；7突出部(卡止部)；S1，S2间隙。
具体实施方式
以下针对本发明的电池组的一实施方式，参照附图详细地进行说明。
图1表示构成本实施方式的电池组的电池单元1。该电池单元1具有电池2、以及作为覆盖该电池2的外表面的绝缘部件的树脂制框体3，电池2使用镍氢电池。另外，以下按照附图中的上下方向、左右方向、前后方向进行说明。
电池2构成为上端开放的上方开放型，具有俯视时为长方形状的金属制壳体2A、在封闭该壳体2A的上端开口的俯视图中为长方形状的板状盖体2B、以及容纳在壳体2A内部的发电机构(未图示)。
并且，在盖体2B的长度方向的两端部，与壳体2A内的发电机构分别电连接的正极端子4与负极端子5向上方突出。
框体3在金属制壳体2A的外表面被一体形成。具体地说，就是将壳体2A的表面进行粗糙化处理，使其表面粗糙，然后将处理后的壳体2A配置在模具(未图示)内，向该模具内射出熔融的热塑性树脂，在壳体2A的外表面上一体形成框体3。由此，树脂与形成于壳体的外表面的粗糙面紧密结合，形成能够使框体3与壳体2A牢固地一体化的结构。
另外，框体3在壳体的厚度方向的两侧面上分别具有上下肋部件3A，3B、以及多根(在本实施方式中为四根)肋部件3C，该上下肋部件3A，3B在上下两端环绕壳体的整个外周，并且在前后方向及左右方向上突出；该肋部件3C隔开规定间隔设置在上下肋部件3A、3B之间，几乎环绕壳体的整个外周，并且在前后方向的整个区域及左右方向部分区域突出。位于上下两端的上下端的肋部件3A，3B在上下方向上的厚度比位于上下端的肋部件3A，3B之间的四根肋部件3C厚，而且在前后方向及左右方向的突出量也更大。另外，在壳体左右端部的前后方向的中央部，具有用来连接上下端的肋部件3A，3B的、向左右方向突出的纵向肋部件3D，而且在该纵向肋部件3D的前后端部连接所述四根肋部件3C的左右端部。
也如图3所示，如前所述，在上下方向上隔开间隔设置肋部件3A，3B，3C，由此在上下方向的相邻肋部件之间形成能够冷却壳体2A的、用于通气的水平方向上的多处(在本实施方式中为五处)间隙S1。而且，使在框体3的上下端的肋部件3A，3B之间作为中间肋部件而设置的肋部件3C的突出量小于上下端的肋部件，由此，在一个框体3的肋部件3C的表面3c和与其在壳体2A的厚度方向上相向设置的另一个框体3的肋部件3C的表面3c之间产生微小的间隙S2，通过这些间隙S2，也可以在上下方向上通气。在此，虽然在上下方向上隔开间隔具有横向延伸的肋部件3A，3B，3C，但也可以在左右方向上隔开间隔具有纵向延伸的肋部件，并且也可以在斜向方向上隔开间隔具有斜向延伸的肋部件等，就是说可以具有向任何方向延伸的肋部件。而且，除了具有多根所述肋部件外，也可以具有单根所述肋部件。
并且还具有如下的优点，即因为一个框体3的肋部件3C与另一个的框体3的肋部件3C相向设置，所以，即使由于温度过高或过充电或电解液分解等而引发电池2膨胀，也能够通过框体3的肋部件3C的相互抵接，抑制电池2膨胀。为了方便说明，在附图上增大了所形成的间隙S2的尺寸，实际上S2是非常狭小的间隙。而且，也可以调整肋部件3C的突出程度而不产生间隙S2。在该情况下，肋部件3C的突出程度调整成，在与相邻的框体3，3的上下端的肋部件3A，3B、3A、3B抵接的同时，或者在相邻的框体3，3的上下端的肋部件3A，3B、3A，3B抵接后，相邻的框体3，3的四个肋部件3C、3C彼此抵接。
如前所述，通过在壳体2A的表面上一体形成框体3，使壳体2A与框体3之间不产生间隙。因此，即使在使相邻的框体3，3接合的情况下，也不需要为了消除现有的壳体与框体之间所产生的间隙，对框体3施加大的外力。因此，不会发生因框体3的变形而导致的扭曲，所以不会降低框体3的尺寸精度(更详细地是指框体3的接合面的平整度)。其结果就是，通过在壳体的厚度方向上将相邻的框体3，3的表面彼此熔融接合，使之能够充分确保所需的接合强度，并且能够使多个电池单元1，1一体化。作为熔融的树脂，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)等。
因此，相邻的框体3，3的上下端的肋部件3A，3B、3A，3B的接合面3a与3a、3b与3b彼此能够无间隙地接合，而且在该接合状态下，通过热熔接(或超音波熔接)肋部件3A与3A、3B与3B，能够使框体3，3彼此牢固地形成为一体。作为将所述框体3，3彼此接合的方法，除了热熔接以外，还可以使用粘接剂等。并且，也可以为了使框体3，3彼此更牢固地形成为一体而辅助性地使细螺栓贯穿框体3，3，然后在贯穿的螺栓的前端拧紧螺母。另外，如前所述，由于在壳体2A与框体3之间没有间隙，所以不会因为螺栓的拧紧而使相邻的框体3，3扭曲，从而能够因为施加了紧固力而进一步相应提高接合强度。
在框体3的前后方向的一侧(图1的后侧)的端面上形成有作为被卡止部的孔6(在本实施方式中为四个角的位置)，在另一侧(图1的前侧)的端面上突出形成有用来与该圆孔6卡止的、作为卡止部的圆柱状突出部7。因此，通过使在前后方向上相邻的一个框体3的孔6与另一个框体3的突出部7在前后方向上卡止，可以实现在上下方向及左右方向上的定位。
以下简单地说明将多个电池单元一体化构成电池组的电池组的制造方法。首先，如前所述，在模具(未图示)中配置进行了表面粗糙化处理的壳体2A，通过向该模具内射出高温熔融的热塑性树脂，在壳体2A的外表面一体形成框体3。在壳体2A上一体形成框体3后，在壳体2A内装入发电机构，然后通过在壳体2A的上端安装盖体2B，封闭壳体2A的上端，从而制作出电池单元1。接着，对制作出的每个电池单元1进行电池2的性能的确认，将挑选出的合格的多个电池单元1如图2所示在前后方向上排列。此时，如前所述，通过使前后方向上相邻的一个框体3的孔6与另一个框体3的突出部7在前后方向上卡止，可以完成相邻的电池单元1，1彼此在上下及左右方向上的定位。之后，将相邻的电池单元1，1的框体3，3的表面彼此接合，即如前所述，通过对接合状态下的上下肋部件3A与3A、3B与3B进行热熔接(或超音波熔接)，使框体3，3牢固地形成为一体，从而完成电池组的制造。另外，在完全不设置所述肋部件3A，3B及3C的情况下，可以将框体3，3的平坦的表面彼此接合。而且在壳体2A上一体形成框体3之后，除了在壳体2A内装入发电机构外，也可以是在将相邻的电池单元1，1的框体3，3的表面彼此接合后，在壳体2A内装入发电机构、然后在壳体2A的上端安装盖体2B的结构。
另外，本发明不限于所述实施方式，在不脱离本发明思想的范围内可进行各种变更。
在所述实施方式中，将两个电池单元1，1接合作为电池组。也可以将三个以上的任意个数的电池单元接合作为电池组。而且，电池单元的形状除了形成为俯视时为长方形的形状外，也可以是正方形的形状。
而且，在所述实施方式中，各电池单元1由电池2和框体3构成，相邻的电池单元1，1的框体3，3表面彼此接合，使多个电池单元1一体化。但也可以不是每个电池都具有框体，而是具有在多个电池2的壳体2A的外表面一体形成的树脂制框体，框体能够保持多个电池。以下简单地说明这种电池组的制造方法。首先，如前所述，在模具(未图示)中有间隔地配置多个经过表面粗糙化处理的壳体2A，向该模具内射出高温熔融的热塑性树脂，在各壳体2A的外表面一体形成框体。在各壳体2A上一体形成框体后，分别在壳体2A内装入发电机构，然后通过在壳体2A的上端安装盖体2B，封闭壳体2A的上端，由此制作出电池组。另外，在壳体2A上一体形成框体后，除了在壳体2A内装入发电机构外，还可以在模具内有间隔地配置多个完成的电池1，并形成框体。
在所述实施方式中，虽然例示了电池为镍氢电池，但也可以是锂离子电池等。即只要具有电池和框体，使用任何电池都可以。
另外，能够在两个电池单元1，1的两端配置侧板，从电池单元的两侧将其夹持并进行固定。
在所述实施方式中，在单一电池单元1的框体3的一侧端面上具有作为被卡止部的四个孔6，并且在另一侧的端面上具有作为卡止部的四个突出部7，由此可以使任意个数的电池单元1彼此卡止。但也可以是如下的结构，即在两个电池单元1，1中一个电池单元1的框体3的一侧端面上具有四个孔6，另一个剩下的电池单元1的框体3的另一侧端面上具有四个突出部7，形成只将两个电池单元1，1彼此卡止的结构。并且被卡止部及卡止部的个数及具体的结构可以任意变更，而且也可以省却被卡止部及卡止部。

Claims (11)

1.一种将多个电池单元一体化构成的电池组，其特征在于，
所述电池单元包括具有金属制壳体的电池、以及在该壳体的外表面一体形成的树脂制框体，相邻电池单元的框体表面彼此接合，使多个电池单元一体化。
2.一种将多个电池单元一体化构成的电池组，其特征在于，
所述电池单元包括具有金属制壳体的电池、以及保持该壳体位置不发生偏移的树脂制框体，相邻电池单元的框体表面彼此接合，使多个电池单元一体化。
3.一种将多个电池一体化构成的电池组，其特征在于，
各电池具有金属制壳体，并且具有在这些壳体的外表面一体形成的树脂制框体。
4.如权利要求1或2所述的电池组，其特征在于，
所述框体在所述壳体的厚度方向的两侧面分别具有肋部件。
5.如权利要求4所述的电池组，其特征在于，
相邻电池单元中一方的框体的肋部件与另一方的框体的肋部件相向设置。
6.如权利要求4或5所述的电池组，其特征在于，
相邻电池单元中一方的框体的肋部件与另一方的框体的肋部件之间具有间隙。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电池组，其特征在于，
相邻电池单元中一方的框体具有卡止部，并且另一方的框体具有与所述卡止部卡合的被卡止部。
8.如权利要求1至7中任一项所述的电池组，其特征在于，
通过所述框体的树脂与所述壳体表面的粗糙面紧密结合，使壳体与框体一体化。
9.如权利要求1至7中任一项所述的电池组，其特征在于，对所述壳体表面进行粗糙化处理，将处理后的该壳体配置在模具中，然后向该模具内射出热塑性树脂，在壳体的外表面一体形成框体。
10.如权利要求8或9所述的电池组，其特征在于，
所述壳体表面的粗糙面是形成有10nm以上、1000nm以下的高低差的凹凸的面。
11.一种将多个电池单元一体化而构成电池组的电池组的制造方法，该电池组的制造方法的特征在于，
在容纳发电机构的金属制壳体的外表面一体形成树脂制框体，将一体形成有该框体的壳体排列多个，使相邻壳体的框体表面彼此接合而一体化。
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