CN102834947A - 电池组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在减少部件个数的同时，能够供连接器插入并卡定的电池组件。层叠多个具有电极片的扁平型电池及多个为了防止上述电极片的短路而配置的绝缘构件而成的电池组件中，具有通过层叠多个绝缘构件而形成的、用于与外部连接器（80）嵌合的嵌合部（70）、和形成于绝缘构件（100）的、用于与外部连接器（80）的第1卡合部（83）卡合的第2卡合部（102）。

Description

电池组件

技术领域

本发明涉及一种电池组件。

背景技术

在将多个扁平薄型电池串联或者并联连接而成的电池组中，为了检测各扁平薄型电池的电压，向设置于电池组件的插入口插入连接于单元控制器的连接器。（专利文献1）。

但是，在以往的电池结构中，由于在将扁平型电池多层层叠起来之后的层叠体上，安装有作为另一构件的、设有电压检测用连接器的插入口的绝缘罩，所以存在部件个数变多，制造时要花费很多的工时的问题。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2006－210312号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在减少部件个数的同时，能够供连接器插入并卡定的电池组件。

本发明的电池组件具有通过将防止扁平型电池的电极片的短路的绝缘构件层叠多层而形成的嵌合部、用于与外部连接器的第1卡合部卡合的第2卡合部。

采用本发明，由于利用将绝缘构件层叠而成的嵌合部嵌合外部连接器，利用形成于绝缘构件的第2卡合部卡定外部连接器，所以能够在减少部件个数的同时，与对方侧的外部连接器连接。

附图说明

图1是发明的实施方式的电池组件所包含的扁平型电池1的俯视图。

图2是图1的A－A线剖视图。

图3是发明的实施方式的电池组件的端子板的立体图。

图4是发明的实施方式的电池组件的一体式电池的立体图。

图5是图4的B的部分的放大图。

图6是与图4的B的部分相当的一体式电池的局部放大图。

图7是发明的实施方式的电池组件的层叠体的立体图。

图8是图7的C的部分的放大图。

图9是图7的层叠体的局部和外部连接器的立体图。

图10是表示图9的外部连接器嵌合于层叠体的状态的立体图。

图11是图9的D－D线的局部剖视图。

图12是图10的E－E线的局部剖视图。

图13是被外壳密封之前的电池组件200的立体图。

图14是被外壳密封之后的电池组件200的立体图。

图15是发明的实施方式的电池组件的一体式电池的立体图。

具体实施方式

以下基于附图说明本发明的实施方式。

第1实施方式

对于本例的电池组件所包含的扁平型电池1，使用图1及图2进行说明。图1表示扁平型电池1的俯视图，图2是图1的A－A线剖视图。扁平型电池1是锂离子类、平板状、层叠式的层叠型的二次电池（薄型电池），如图1及图2所示，由三张正极板11、五张隔板12、三张负极板13、正极片14（正极端子）、负极片15（负极端子）、上部外壳构件16、下部外壳构件17以及未特意图示的电解质构成。

这其中的正极板11、隔板12、负极板13及电解质构成发电元件18，另外，正极板11、负极板13构成电极板，上部外壳构件16及下部外壳构件17构成一对外壳构件。

构成发电元件18的正极板11具有延伸至正极片14的正极侧集电体11a以及分别形成于正极侧集电体11a的两主表面的局部的正极层11b、11c。并且，正极板11的正极层11b、11c不是遍及正极侧集电体11a的两主表面整体地形成，而是如图2所示，在正极板11上，仅是在将正极板11、隔板12及负极板13层叠而构成发电元件18时与隔板12实质地重叠的部分形成有正极层11b、11c。另外，在本例中，正极板11和正极侧集电体11a利用同一块导体形成，但正极板11和正极侧集电体11a也可以利用独立的导体构成，并将两个导体接合。

正极板11的正极侧集电体11a由例如铝箔、铝合金箔、铜箔或者镍箔等电化学性质稳定的金属箔构成。并且，正极板11的正极层11b、11c是通过将例如镍酸锂（LiNiO2）、锰酸锂（LiMnO2）或者锂钴氧化物（LiCoO2）等锂复合氧化物或硫族（S、Se、Te）化合物等正极活性物质、碳黑等导电剂、聚四氟乙烯的水性分散体等粘合剂以及溶剂混合之后涂敷于正极侧集电体11a的两主表面的局部，并进行乾燥及轧制而形成的。

构成发电元件18的负极板13具有延伸到负极片15的负极侧集电体13a以及分别形成于该负极侧集电体13a的两主表面的局部的负极层13b、13c。并且，负极板13的负极层13b、13c也不是遍及负极侧集电体13a的两主表面整体而形成的，如图2所示，只是在负极板13上在将正极板11、隔板12及负极板13层叠而构成发电元件18时与隔板12实质地重叠的部分形成负极层13b、13c。另外，在本例中，负极板13和负极侧集电体13a利用同一块导体形成，但负极板13和负极侧集电体13a也可以利用独立的导体构成，并将两个导体接合。

负极板13的负极侧集电体13a由例如镍箔、铜箔、不锈钢箔或者铁箔等电化学性质稳定的金属箔构成。另外，负极板13的负极层13b、13c是通过在例如无定形碳、难石墨化碳、易石墨化碳或者石墨等这样的吸收及放出上述正极活性物质的锂离子的负极活性物质中混合作为有机物烧结体的前体材料的苯乙烯-丁二烯橡胶树脂粉末的水性分散剂并使之干燥后粉碎，以承载在碳颗粒表面碳化后的苯乙烯-丁二烯橡胶的材料作为主材料，进一步混合丙烯酸树脂乳液等粘结剂，将该混合物涂敷于负极侧集电体13a的两主表面的局部，通过乾燥及轧制而形成的。

特别是，若将无定形碳、难石墨化碳用作负极活性物质，会欠缺充电放电时的电位的平坦特性，输出电压伴也会随放电量的增加而降低，所以不适合做通信设备、办公设备的电源，但若用作电动汽车的电源，因为输出不会急剧的降低所以是有利的。

发电元件18的隔板12用于防止上述正极板11和负极板13之间的短路，可具备保持电解质的功能。该隔板12是由例如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚烯烃等构成的多微孔性膜，还具有若过载电流流过，该隔板12自身发热就会导致层的空孔被闭塞而切断电流的功能。

另外，本例中的隔板12不仅限于聚烯烃等单层膜，也能够使用聚乙烯膜之间夹入聚丙烯膜构成的三层结构的膜或者将聚烯烃多微孔膜和有机无纺布等层叠的膜。

以上发电元件18由隔着隔板12进行正极板11和负极板13交互地层叠而成。并且，三张正极板11经由正极侧集电体11a，分别连接于金属箔制的正极片14，另一方面，三张负极板13经由负极侧集电体13a，同样地分别连接于金属箔制的负极片15。

并且，发电元件18的正极板11、隔板12及负极板13不限于上述的张数，例如也能够利用一张正极板11、三张隔板12及一张负极板13构成发电元件18，能够根据需要选择正极板11、隔板12及负极板13的张数来构成发电元件18。

正极片14和负极片15只要是电化学性质稳定的金属材料就没有特别的限制，作为正极片14，与上述正极侧集电体11a相同，能够列举例如厚度为0．2mm左右的铝箔、铝合金箔、铜箔或者镍箔等。另外，作为负极片15，与上述负极侧集电体13a相同地能够列举例如厚度为0．2mm左右的镍箔、铜箔、不锈钢箔或者铁箔等。

已经说过，在本例中，通过将构成电极板11、13的集电体11a、13a的金属箔自身延伸至电极片14、15，换言之构成为，在一张金属箔11a、13a的局部形成电极层（正极层11b、11c或者负极层13b、13C），将剩余的端部作为与电极片连接的连接构件，将电极板11、13连接于电极片14、15，但也可以利用其他材料或者部件连接构成位于正极层及负极层之间的集电体11a、13a的金属箔和构成连接构件的金属箔。

上述发电元件18被容置于上部外壳构件16及下部外壳构件17中并被密封。未特意图示，但本例的上部外壳构件16及下部外壳构件17均为从扁平型电池1的内侧到外侧的具有内侧层、中间层、外侧层的三层结构，其中，内侧层由例如聚乙烯、改性聚乙烯、聚丙烯、改性聚丙烯或者离聚物等耐电解液性及热熔接性优秀的树脂薄膜构成，中间层由例如铝等金属箔构成，外侧层利用例如聚酰胺类树脂或者聚酯类树脂等电绝缘性优秀的树脂薄膜构成。

从而，上部外壳构件16及下部外壳构件17均为由树脂－金属薄膜层压材料等具有挠性的材料形成，例如是利用将铝箔等金属箔的一侧表面（扁平型电池1的内侧面）利用聚乙烯、改性聚乙烯、聚丙烯、改性聚丙烯或者离聚物等树脂层压，将另一侧表面（扁平型电池1的外侧面）利用聚酰胺类树脂或者聚酯类树脂层压而成的。

由该外壳构件16、17包裹上述发电元件18、正极片14的局部及负极片15的局部，在由该外壳构件16、17形成的内部空间中，一边注入在有机液体溶剂中高氯酸锂、硼氟化锂或六氟磷酸锂等锂盐作为溶质的液体电解质，一边抽吸由外壳构件16、17形成的空间使之成为真空状态之后，将外壳构件16、17的外周缘通过热压热熔接而密封。

接着，使用图3～图5，对本例电池组件所含的与隔板形成为一体的电池40（以下称作“一体式电池40”）进行说明。图3表示端子板30的立体图，图4表示一体式电池40的立体图。图5是图4的B的部分的放大图。

一体式电池40具有扁平型电池1、框状的覆盖扁平型电池1的四周的垫片100（绝缘构件）以及连接器端子31。垫片100由具有绝缘性的树脂或者热熔胶形成或者由树脂及热熔胶的混合物形成。端子板30具有连接器端子31及主体部32，被用作检测例如扁平型电池1的电压的检测用端子。连接器端子31是端子板30的一部分，与端子板30的主体部32形成为一体。主体部32是板状的，连接器端子31是销状的。端子板30由例如铝、铝合金、铜或者镍等导体材料形成。并且，连接器端子31无需一定是检测电压用的端子，也可以是作为电池组件的输入／输出端子的强电端子。

主体部32的一部分连接于电极片15（或者电极片14），电极片15的一部分和主体部30的一部分重叠地连接。电极片15及主体部30的连接部分例如利用超音波接合来连接。由此，电极片15及连接器端子31被电连接。

电极片15及连接器端子31向扁平型电池1的外侧导出。电极片15及连接器端子31以板状的电极片15的平面方向与销状的连接器端子的长度方向及主体部30的平面方向平行的方式配置。

垫片100夹持端子板30及电极片15而对它们进行保持，并与电极片15及连接器端子31形成为一体。为了形成为一体使用例如嵌件成型，在本例中，通过在形状为框状的模具中装填将电极片15和端子板30连接起来的扁平型电池1，注入树脂并使树脂固化，使它们一体化。由此，垫片100与扁平型电池1形成为一体。

在垫片100的短边的中央附近设有缺口部101。缺口部101是将垫片100的中央附近剪切掉而成的形状，从垫片100的负极型的端面104朝向扁平型电池1的内部形成凹部。而且，连接器端子31配置于缺口部101，在缺口部101中朝向外侧突出着。另外，在缺口部101的侧面，换言之，在与垫片100的端面104垂直的面设有引导部105，设成两个垂直面。

另外，垫片100的在与缺口部101成为对象的位置，与具有缺口部101的短边相反的边侧（正极侧）设有缺口部103。缺口部103是将垫片100的中央附近剪切掉而成的形状，从垫片100的正极型的端面104朝向扁平型电池1的内部形成凹部。

另外，本例的缺口部103未设有引导部105，但也可以设有引导部105。另外在本例中，连接器端子31仅设于扁平型电池1的一个短边侧，但也可以设于两个短边侧。

接着，使用图6对一体式电池41进行说明。图6是一体式电池41中的与图4的B的部分相当的部分的放大图。基本结构如图4及图5所示，与一体式电池40相同，但在取代引导部105而设有卡合部102的这点上不同。通过设有引导部105，外部连接器80与嵌合部70相对的定位变得容易，能够防止连接器端子31的损伤。

如图6所示，在缺口部101的侧面，换言之，在垂直于垫片100的端面104的面设有卡合部102，设成两个垂直面。卡合部102呈挂住将在后面叙述的外部连接器80的卡子部83的形状，卡合部102沿着垂直于端面104的垂直表面形成台阶。另外，由卡合部102和卡子部83构成的卡合部分的结构在后面叙述。

另外在与具有卡合部102的缺口部101成为对象的位置设有与上述相同的缺口部103。与上述的缺口部101的卡合部102相同地，该缺口部103设有卡合部102。另外，卡合部102也可设在缺口部101或者缺口部103的一方。

接着，使用图7及图8说明本例的层叠体60。图7表示层叠体60的立体图，图8是图7的C的部分的放大图。

层叠体60通过将一体式电池40及一体式电池41多层层叠而形成，从上层起依次层叠三层的一体式电池40、一层的一体式电池41、四层的一体式电池40。在多个一体式电池40中，以一个一体式电池40的正极侧的上下表面配置有其他的一体式电池的负极侧的方式层叠。同样地，以在一体式电池41的正极侧的上下表面配置一体式电池40的负极侧的方式层叠。相邻的多个一体式电池40、41的正极片14及负极片15利用具有导电性的母线（未图示）等连接或者也可重叠而直接连接，由此，多个一体式电池40、41被串联连接。另外，一体式电池40、41的层数可为任意的层数，并且无需使一体式电池41成为层叠体60的中央部分的电池层。另外，多个一体式电池40、41也可并联连接。

如图8所示，在层叠体60的端面侧，通过一体式电池40、41被层叠而形成嵌合部70。嵌合部70由层叠后的多个垫片100形成，是通过缺口部101和缺口部103交互地重叠而形成的。另外，由于在缺口部101形成有卡合部102或者引导部105，所以多层状的嵌合部70的奇数层或者多层中的某一层具有卡合部102及引导部105。

在嵌合部70，连接器端子31从与在后面叙述的外部连接器80相对的相对面71突出地形成。另外，卡合部102及引导部105形成于与外部连接器80滑动的滑动面，换言之，形成为垂直于相对面71的面或者嵌合部70的侧壁面。

接着，使用图9及图10对嵌合部70和嵌合于该嵌合部70的外部连接器80进行说明。图9是层叠体60的局部及外部连接器80的立体图。图10是在嵌合部70和外部连接器80嵌合的状态下的层叠体60的局部的立体图。

线束81被从背面导入，安装于外部连接器80。线束81连接着设在外部连接器80的内部的端子（未图示）。另外，在外部连接器80的侧面具有引导部82及卡子部83。引导部82的形状与引导部105的形状相对应，在外部连接器80嵌合于嵌合部70时，引导部82及引导部105具有定位的功能。卡子部83的形状是钩状，与卡合部102的形状相对应。

接着，使用图11及图12，对卡合部102和卡子部83进行说明。图11表示图9的D-D线的局部剖视图、图12表示图10的E-E线的局部的剖视图。

如图11所示，在卡子部83形成有爪部84，在卡合部102形成有槽部106。而且，若卡子部83向图11的箭头方向（外部连接器80的插入方向）插入，爪部84就会滑过卡合部102的侧壁，如图12所示，卡定于槽部106。爪部84具有垂直于图11的箭头方向的垂直面，由于该垂直面与槽部106的侧壁抵接，所以卡子部83的移动被限制，从而卡子部83及卡合部102被卡合。

返回图10，由于嵌合部70具有沿着外部连接器80的形状的形状，所以若外部连接器80被插入嵌合部70，嵌合部70就会嵌合外部连接器80。并且，卡合部102及夹具83通过外部连接器80嵌合于嵌合部70而卡合，限制外部连接器80向外部连接器80的插入方向或者与该插入方向相反的方向的移动。

由此，由于嵌合部70与外部连接器80的插入口，换言之，与阴连接器的外壳具有相同的功能，所以无需在被层叠的垫片100上形成用于插入阴连接器的插入口，另外也不需要作为另一构件的阴连接器自身。

接着，使用图13及图14对电池组件200进行说明。图13表示被外壳密封前的电池组件200的立体图，图14表示电池组件200的立体图。电池组件200具有覆盖层叠体60的上壳体91及下壳体92。而且，上壳体91及下壳体92通过四周嵌塞而密封层叠体60。另外上壳体91及下壳体92的与层叠体60的嵌合部70相当的位置设有缺口，构成外部连接器80的插入口。

如上所述，本例具有通过将多个垫片100层起来叠而形成的、用于与外部连接器80嵌合的嵌合部70以及用于与卡子部83卡合的卡合部102。由此，由于利用含有嵌合部70及卡合部102的部分，外部连接器80能被可靠地连接，所以不另外需要阴连接器等构成外部连接器80插口的另外的构件，能够抑制部件个数的增加。另外，由于在本例中以与传统的扁平型电池1的层叠工时相同的工时就可形成外部连接器80的插入口，仅将一体式电池40、41层叠就可形成该插入口，所以能够提供一种生产率优秀的电池组件200。

另外，本例无需在垫片上形成用于插入内部连接器的插入口，因为这一点，能够提高生产效率，能够提供一种生产率优秀的电池组件200。另外，本例由于垫片100设有卡合部102，所以能够提高对与外部连接器80连接的可靠性，另外由于能够感受到插入外部连接器80时的连接感，所以能够更加提高操作效率。并且，本例通过备有卡合部102，能够易于检测出是否与外部连接器80可靠地卡合着。另外，本例无需作为另一构件的内部连接器或者内部连接器用的插入口，所以能够小型化，能够有效地利用电池空间。

另外，本例是扁平型电池1和垫片100形成为一体。由此，在将外部连接器80向嵌合部70插入时，会向连接器端子31施加应力，但本例由于具有与扁平型电池1一体化的垫片100，所以垫片100吸收该应力，能够减少对连接器端子31的负荷。另外，在将扁平型电池1层叠时，由于垫片100也被一体化地层叠，所以能够提高层叠时的生产效率。另外，通过扁平型电池1和垫片100形成为一体能够提高刚性，所以电极片14、15及连接器端子31成为相对来自外部的应力坚固的结构，能够更加地提高安全性及质量可靠性。

另外，本例在扁平型电池1的四周设有框状的垫片100。由此，由于扁平型电池1的四周被绝缘性构件所覆盖，所以能够防止金属部分露出、短路。

另外，本例是通过嵌件成型而使扁平型电池1和垫片100一体化，扁平型电池1的四周被垫片100覆盖。由此，在将外部连接器80向嵌合部70插入时，会向连接器端子31施加应力，但利用框状的垫片100吸收该应力，能够减少对连接器端子31的负荷。

另外，在本例中，垫片100夹持电极片14、15及连接器端子31，并且与电极片14、15及连接器端子31形成为一体。由此，在将外部连接器80向嵌合部70插入时，会向电极片14、15及连接器端子31施加应力，但能够减少对电极片14、15及连接器端子31的负荷。

另外，本例是在端子板30上形成连接器端子31，使端子板30与电极片14、15连接，利用垫片100夹持端子板30及电极片14、15。由此，成为简单的结构，并能够使电极片14、15和连接器端子连接的同时，能够提高电池组件200的端子部分的刚性。

另外，本例是使电极片14、15的平面方向与端子板30的平面方向及连接器端子31的长度方向以及外部连接器80的插入方向平行。由此在插入外部连接器80时，相对施加于电极片14、15、端子板30及连接器端子31的应力能够保持刚性，能够实现更加安全的、可靠性高的电池组件200。

另外，本例是利用超音波接合来将端子板30及电极片14、15接合。由此，能够防止电阻增加，能够小型化。

另外，本例是垫片100由热熔胶、树脂、或者热熔胶及树脂的混合物形成。由此，能够提高形状的自由度。并且能够利用该混合物，对每个需要强度的部位选择地使用。

另外，本例是使垫片100为框状，覆盖扁平型电池1的四周，但如图15所示，垫片100也可以是只夹持扁平型电池1的电极片14、15的短边侧的形状。

另外，本例也可使连接器端子31作为电极片14、15的一部分，由同一构件形成。由此由于能够省略端子板30，所以能够减少部件个数。

另外，本例是使外部连接器80为阳侧的连接器，使含有嵌合部70、连接器端子31及卡合部102的部分为阴型连接器，但也可以使外部连接器80为阴侧的连接器，含有嵌合部70、连接器端子31及卡合部102的部分为阳型连接器。

另外，本例由于卡合部102也具有定位外部连接器80的功能，所以也可以不设引导部105。

上述垫片100相当于本发明的“绝缘构件”，上述卡合部102相当于本发明的“第2卡合部”，上述卡子部83相对于本发明的“第1卡合部”。

Claims (7)

1.一种电池组件，其为层叠多个具有电极片的扁平型电池及多个为了防止上述电极片的短路而配置的绝缘构件而成，该电池组件具有：

通过将上述多个绝缘构件层叠而形成的、用于与外部连接器嵌合的嵌合部、

形成于上述绝缘构件的、用于与上述外部连接器的第1卡合部卡合的第2卡合部。

2.根据权利要求1所述的电池组件，其中，

上述绝缘构件与上述扁平型电池形成为一体。

3.根据权利要求1或2所述的电池组件，其中，

上述绝缘构件在上述扁平型电池的四周形成为框状。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池组件，其中，

还具有电连接于上述扁平型电池的连接器端子；

上述绝缘构件夹持上述电极片及上述连接器端子，并且，与上述电极片及上述连接器端子形成为一体。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池组件，其中，

还具有被上述绝缘构件夹持、连接于上述电极片的端子板；

上述连接器端子形成于上述端子板。

6.根据权利要求5所述的电池组件，其中，

上述电极片形成为板状；

上述电极片的平面方向、上述端子板的平面方向及上述连接器端子的长度方向与被插入于上述第2连接器的上述第1连接器的插入方向平行。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池组件，其中，

上述绝缘构件具有相对上述嵌合部来定位上述外部连接器的引导部。

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