CN103081164B - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

多个电池(100)被收容于盒(20)内，电池(100)具有将在电池内产生的气体放出到电池外的开放部(8a)，盒(20)被划分为收容多个电池(100)的收容部(50)以及将从电池(100)的开放部(8a)放出的气体排出到盒(20)外的排气路径(60)，电池(100)的开放部(8a)通过密闭的连接路径(40)与排气路径(60)连通，在连接路径(40)中或者其一端上配置仅从电池(100)的开放部(8a)向排气路径(60)的方向开放的单向开放阀(70)。

Description

电池模块
技术领域
本发明涉及将多个电池收容于盒内而得到的电池模块。
背景技术
将多个电池收容于盒内而能够输出规定的电压和容量的电池组广泛使用作为各种设备、车辆等的电源。另外，开始采用以下技术：将通用的电池进行并联和串联连接，使输出规定的电压和容量的电池组模块化，对该电池模块进行各种组合，由此能够应对各种用途。该模块化技术还具有以下各种优点：通过使收容于电池模块的电池高性能化，来实现电池模块本身的小型和轻量化，因此安装电池组时的作业性能提高，并且搭载于车辆等的有限的空间时的自由度提高等。
另一方面，随着收容于电池模块的电池的高性能化，除了确保电池单体的安全性以外，确保集合了多个电池的电池模块中的安全性也变得重要。特别是，在由电池内的内部短路等引起的发热而产生气体并安全阀动作而高温气体被放出到电池外的情况下，当周围的电池暴露于高温气体时，有可能影响到正常的电池，从而引起连锁性劣化。
针对这种问题，在专利文献1中记载了如下电源装置，该电源装置具备具有以下结构的排气机构：以划分壁将收容了多个电池的盒划分为收容电池的电池室以及排出从电池放出的高温气体的排出室，并且使电池的安全阀的开口部与排气室连通。排气机构具有这种结构，由此使从电池的安全阀放出的高温气体不会流入到电池室内而使流入到排气室，从而能够从盒的排出口排出到盒外。由此，能够防止由于在电池室内充满高温气体而周围的电池暴露于高温状态，从而能够降低对正常的电池的影响。
专利文献1：日本特开2007-27011号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1所记载的排气机构中，将排气室设为密闭结构，由此能够防止从电池的开口部流入到排出室的气体再次流入到电池室，因此能够降低正常的电池的连锁性劣化，这一点较为优秀。
然而，在专利文献1所记载的技术中，电池的安全阀的开口部通过贯通部与排气室连通，因此有可能流入到排出室的高温气体通过其它贯通部与周围的电池接触，由此对正常的周围电池带来热影响。
本发明是鉴于上述点而完成的，其主要目的在于提供一种安全性高的电池模块，该电池模块具备将在电池内产生的气体排出到外部的排气路径，防止从电池放出的高温气体通过排气路径与周围的电池接触这一情况。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本申请的发明的电池模块采用以下结构：按每个电池使开放部通过密闭的连接路径来与排气路径连通，在各连接路径中或者其一端配置仅从电池的开放部向排气路径的方向开放的单向开放阀，其中，该开放部将在电池内产生的气体放出，该排气路径将从电池的开放部放出的气体排出到外部。
即，本发明所涉及的电池模块是将多个电池收容于盒内而得到的电池模块，电池具有将在电池内产生的气体放出到电池外的开放部，盒被划分为收容多个电池的收容部以及将从电池的开放部放出的气体排出到盒外的排气路径，电池的开放部通过密闭的连接路径来与排气路径连通，在连接路径中或者其一端配置仅从电池的开放部向排气路径的方向开放的单向开放阀。
通过这种结构，在由于从电池的开放部放出的高温气体而单向开放阀被开放时，通过连接路径流入到排气路径的高温气体不会通过其它连接路径(单向开放阀封闭)与周围的电池接触而排出到盒外，因此能够降低对周围电池的热影响。
发明的效果
根据本发明，即使在收容于电池模块内的电池在异常时放出气体时，也能够使流入到排气路径的高温气体不与周围电池接触而排出到外部，从而能够实现安全性高的电池模块。
附图说明
图1是示意性地示出在本发明的第一实施方式的电池模块中使用的电池的结构的剖面图。
图2的(a)是示意性地示出第一实施方式的电池模块的结构的剖面图，(b)是其局部放大图。
图3的(a)是示意性地示出第一实施方式的变形例中的电池模块的结构的剖面图，(b)是其局部放大图。
图4的(a)是示意性地示出第一实施方式的其它变形例中的电池模块的结构的剖面图，(b)是其局部放大图，(c)是沿着(a)的A-A线的剖面图。
图5的(a)是示出图4的(a)的电池模块中的单向开放阀的开放姿势的剖面图，(b)是开放姿势的单向开放阀的侧视图。
图6是示意性地示出第一实施方式的其它变形例中的电池模块的结构的剖面图。
图7是示意性地示出第一实施方式的其它变形例中的电池模块的结构的剖面图。
图8的(a)～(d)是示出使用平板作为布线基板的情况下的电池模块的结构的分解立体图。
图9是图8的(a)～(d)的安装后的电池模块的立体图。
图10的(a)～(e)是示出使用平板作为布线基板的情况下的电池模块的其它结构的分解立体图。
图11是图10的(a)～(e)的安装后的电池模块的立体图。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明的实施方式。此外，本发明并不限定于以下实施方式。另外，在不脱离本发明所产生的效果范围的范围内能够适当地进行变更。并且，还能够与其它实施方式进行组合。
(第一实施方式)
图1是示意性地示出在本发明的第一实施方式的电池模块中使用的电池100的结构的剖面图。
在本实施方式的电池模块中使用的电池100例如能够采用图1示出的圆筒形的锂离子二次电池。通常，锂离子二次电池具备安全机构，该安全机构在由于产生内部短路等而电池内的压力上升时将气体放出到电池外。以下，参照图1说明电池100的具体的结构。
如图1所示，正极1和负极2隔着隔离体3卷绕而成的电极群4与非水电解液(未图示)一起被收容于电池盒7。在电极群4的上下配置绝缘板9、10，正极1通过正极引线5与过滤器12接合，负极2通过负极引线6与兼做负极端子的电池盒7的底部接合。
过滤器12与内盖13连接，内盖13的突起部与金属制的排气阀14接合。并且，排气阀14与兼做正极端子的端子板8连接。而且，端子板8、排气阀14、内盖13以及过滤器12形成一体，通过密封垫11来密封电池盒7的开口部。
当电池100产生内部短路等而电池100内的压力上升时，排气阀14朝向端子板8膨胀，当内盖13与排气阀14之间的接合偏离时，电流路径被切断。并且，当电池100内的压力上升时，排气阀14破裂。由此，在电池100内产生的气体通过过滤器12的贯通孔12a、内盖13的贯通孔13a、排气阀14的裂缝以及端子板8的开放部8a排向外部。
此外，将在电池100内产生的气体排出到外部的安全机构并不限定于图1示出的结构，也可以是其它结构。另外，将在电池100内产生的气体放出到电池外的开放部8a并不限定于图1示出的位置，例如，也可以设置于端子板8的突出部的中央。
图2的(a)是示意性地示出本实施方式中的电池模块200的结构的剖面图，图2的(b)是其局部放大图。
如图2的(a)所示，电池模块200具有将多个电池100收容于盒20内的结构。此外，各电池100被在盒20的底部23形成的肋24固定于限制的位置。另外，电池100具备如图1示出那样的将电池100内产生的气体放出到电池外的开放部8a。
以配置于多个电池100的一端侧(在本实施方式中，正极端子8侧)的平板30，来将盒20划分为收容多个电池100的收容部50以及将从电池100的开放部8a放出的气体排出到盒20外的排气路径60。
而且，如图2的(b)所示，电池100的开放部8a通过密闭的连接路径40与排气路径60连通。在本实施方式中，开放部8a设置于电池100的突出部(端子板)8，在电池100的突出部8插入到形成于平板30的贯通孔内的状态下，以与电池100的突出部8周围的电池盒抵接的方式来配置平板30。而且，平板30的贯通孔构成连接路径40，在连接路径40中配置了仅从电池100的开放部8a向排气路径60的方向开放的单向开放阀70。
将电池100的开放部8a与排气路径60连通的连接路径40平常时被单向开放阀70封闭，异常时从电池100的开放部8a放出气体而单向开放阀70开放。另外，平板30配置成与电池100的一端部紧密接合，因而利用平板30将连接路径40形成为密闭状态。由此，在由于从电池100的开放部8a放出的高温气体而单向开放阀70被开放时，通过连接路径40流入到排气路径60的高温气体不会通过其它连接路径40(单向开放阀70封闭)与周围的电池100接触，而从设置于盒20的排出口22排出到盒20外。
此外，平板30配置成与电池100的一端部紧密接合，因此利用平板30将收容部50也形成为密闭状态。因此，从电池100的开放部8a通过连接路径40流入到排气路径60的高温气体不会再次流入到收容部50。
参照图2的(b)说明本实施方式中的单向开放阀70的结构。
如图2的(b)所示，将电池100的开放部8a与排气路径60进行连接的连接路径40被单向开放阀70封闭。在单向开放阀70被封闭的状态下，连接路径40的电池100侧与排气路径60侧被单向开放阀70切断。
在本实施方式中，连接路径40由形成于平板30的贯通孔构成，连接路径40的内侧面的一部分具有朝向电池100侧形成为锥状的锥形部。另外，单向开放阀70形成为具有与连接路径40的锥形部对应的形状的锥状，配置成抵接或者压入于连接路径40的锥形部。由此，单向开放阀70形成为能够仅向排气路径60侧开放的结构。
异常时从电池100的开放部8a放出气体，异常电池100中的连接路径40的电池100侧的压力升高到高于排气路径60侧，从而单向开放阀70开放。此时，从异常电池100放出的气体通过连接路径40流入到排气路径60内，因此周围的电池100的连接路径40的排气路径60侧的压力高于电池100侧的压力，单向开放阀70不开放而保持封闭状态。
因而，在电池模块200中收容的任一个电池100异常时放出气体的情况下，放出气体的电池100的连接路径40中的单向开放阀70向排气路径60侧开放，从异常电池100放出的气体通过连接路径40流入到排气路径60。此时，周围的电池100的连接路径40中的单向开放阀70保持封闭状态，因此流入到排气路径60的气体不与周围的电池100接触，从排出口22排出到盒20外。由此，能够降低从异常电池100放出的高温气体对周围的电池100带来的热影响。
在此，本发明中的“单向开放阀70”是指如下开放阀而不特别限制其具体的结构：通过配置了单向开放阀70的连接路径40中的电池100侧的压力与排气路径60侧的压力的差，来限制为仅从电池100的开放部8a向排气路径60的方向开放。此外，连接路径40中的电池100侧的压力以及排气路径60侧的压力在异常时受到从电池100的开放部8a放出的气体的压力的限制。另外，不特别限制单向开放阀70配置于连接路径40的位置，例如，如图2的(b)所示，也可以代替配置于连接路径40中，而配置于连接路径40的一端(电池100侧或者排气路径60侧的一端)。
另外，本发明中的“连接路径40”的结构如果是按每个电池100在独立且密闭状态下将电池100的开放部8a与排气路径60连通，则不特别限制。另外也可以是，连接路径40与排气路径60一体地形成或者与电池100的主体一体地形成。
此外，在本实施方式中，如图2的(a)所示，利用与电池100的突出部(正极端子)8周围的电池盒抵接配置的平板30，来划分电池100的收容部50与排气路径60，并且将插入有电池100的突出部8后的平板30的贯通孔设为连接路径40，由此能够将收容部50设为与排气路径60相密闭的状态，并且将连接路径40设为密闭状态。
(第一实施方式的变形例)
图3的(a)是示意性地示出第一实施方式的变形例中的电池模块210的结构的剖面图，图3的(b)是其局部放大图。在本变形例中，示出图2的(a)示出的单向开放阀70的其它方式，电池模块200的其它结构相同。
如图3的(a)所示，利用配置于多个电池100的一端侧的平板30，将盒20划分为收容电池100的收容部50以及将从电池100的开放部8a放出的气体排出的排气路径60。
而且，如图3的(b)所示，电池100的突出部8配置为，在插入到形成于平板30的贯通孔的状态下，与电池100的突出部8周围的电池盒抵接，平板30的贯通孔构成将电池100的开放部8a与排气路径60连通的连接路径40。
在平板30的贯通孔堵塞的状态下，板状部件70抵接于平板30的排气路径60侧的面，在板状部件70上在贯通孔的周围即与平板30抵接的部位形成有薄壁部71。在本变形例中，该薄壁部71构成单向开放阀。
即，在异常时从电池100的开放部8a放出气体，异常电池100中的连接路径40的电池100侧的压力升高到高于排气路径60侧，规定的压力作用于板状部件70，由此薄壁部71断裂，单向开放阀被开放。此时，从异常电池100放出的气体通过连接路径40流入到排气路径60内，因此周围的电池100中的连接路径40的排气路径60侧的压力高于电池100侧的压力，但是形成于板状部件70的薄壁部71形成于与平板30抵接的部位，因此即使规定的压力作用于板状部件70，板状部件70也不会断裂。因而，这样形成的薄壁部71能够构成仅从电池100的开放部8a向排气路径60的方向开放的单向开放阀。
在此，如果薄壁部71是在与平板30抵接的部位，则也可以形成于板状部件70的两面或者仅形成于一面。另外，也不特别限制所形成的薄壁部71的形状(例如，环状、直线状等)、个数等。
图4的(a)是示意性地示出第一实施方式的其它变形例中的电池模块220的结构的剖面图，图4的(b)是其局部放大图，图4的(c)是沿着图4的(a)的A-A线的剖面图。此外，在本变形例中，示出图3的(a)示出的单向开放阀70的其它方式，电池模块210的其它结构相同。
本变形例中的单向开放阀具有以下结构：在图3的(a)、(b)示出的薄壁部71中，在其一部分中还设置难断裂部72。
即，如图4的(b)、(c)所示，在形成于板状部件70的薄壁部71的一部分中设置有难断裂部72。例如图4的(c)所示，在板状部件70的电池100侧的面形成环状的薄壁部71，在板状部件70的排气路径60侧的面形成缺少其一部分的半环状的薄壁部71，由此能够形成该难断裂部72。
当由具有这种形状的薄壁部71构成单向开放阀时，在异常时从电池100的开放部8a放出气体的情况下，薄壁部71断裂，单向开放阀向排气路径60侧开放，但是在薄壁部71的一部分中设置有难断裂部72，因此如图5的(a)所示，单向开放阀不会从板状部件70完全分离，而形成为向特定的方向倾斜的开放姿势。因而该开放姿势为如下方向的倾斜：将从电池100的开放部8a通过连接路径40放出到排气路径60的气体以朝排气路径60的排出口22的方向地进行整流，由此能够将从电池100的开放部8a放出的气体迅速地排出到盒20外。由此，能够进一步降低对周围电池100带来的热影响。此外，能够根据薄壁部71和难断裂部72的形状、位置等来限制该开放姿势。
此外，如图5的(b)所示，如果在成为单向开放阀的板状部件70的部位的电池100侧的面70a上设置有与排气路径60的排出口22的方向平行的部件70b(例如，突条部件)，则在开放时，通过部件70b能够进一步施加整流作用，因此能够将气体更迅速地排出到盒20外。
图6是示意性地示出第一实施方式的其它变形例中的电池模块230的结构的剖面图。此外，在本变形例中，示出图3的(a)示出的连接路径40的其它方式，电池模块210的其它结构相同。
如图6所示，在平板30中形成有多个中空部件30a，中空部件30a的内周部被嵌合到电池100的电池盒的外周部。而且，在本变形例中，中空部件30a构成连接路径40。在此，中空部件30a也可以与平板30一体地形成或者使中空部件30a与具有贯通孔的平板30进行接合而形成。
图7是示意性地示出第一实施方式的其它变形例中的电池模块240的结构的剖面图。此外，在本变形例中，示出图3的(a)示出的连接路径40的其它方式，电池模块210的其它结构相同。
如图7所示，电池100的突出部8b在其一端被开放的状态下延伸，嵌合到平板30的贯通孔内。而且，在本变形例中，突出部8b构成连接路径40。在此，突出部8b也可以兼做正极端子，在该情况下，突出部8b的一端被开放，因此不需要设置图1示出的开放部8a。
另外，在第一实施方式中，利用配置于盒20内的平板30来划分收容电池100的收容部50以及将从电池100的开放部8a放出的气体排出的排气路径60，但是也可以利用具备将构成电池模块的多个电池100进行电连接的功能的布线基板来构成该平板30。
图8的(a)～(d)是示出使用布线基板构成平板30的情况下的电池模块的结构的分解立体图，图9是安装后的电池模块300的立体图。此外，在本变形例中说明的电池100的连接结构不是对在第一实施方式中说明的排气机构的任何限制。
如图8的(b)所示，在布线基板30中形成贯通孔40，在布线基板30的表面形成有正极连接体31和负极连接体32。另外，在正极连接体31中，在与贯通孔40相同的位置形成有开口部40a。电池100的正极端子8的突起部被插入到布线基板30的贯通孔40，与形成于布线基板30的正极连接体31连接。另外，电池100的负极端子(电池盒的底部)通过负极母线33进行并联连接，通过从负极母线33的一部分延伸的导通部34，与形成于布线基板30的负极连接体32连接。由此，各电池100通过形成于布线基板30的正极连接体31和负极连接体32而并联连接。如图9所示，正极连接体31的端部31a和负极连接体32的端部32a从形成于盒20的盖21上的排出口22而暴露于盒20的外侧，成为电池模块300的外部端子。
此外，本变形例中的连接路径40由布线基板30的贯通孔40和正极连接体31的开口部40a构成。
图10的(a)～(e)是示出利用布线基板构成平板30的情况下的电池模块的其它结构的分解立体图，图11是安装后的电池模块310的立体图。
在本变形例中，如图10的(c)所示，将多个电池100排成一列而得到电池组110，将多个该电池组110并列排列，各电池100的连接结构与图8的(b)、(c)示出的结构相同。其中，通过将图10的(b)示出的正极连接体31与负极连接体32进行连接，来将邻接的电池组110彼此串联连接。
以上，根据优选实施方式来说明了本发明，但是这种上述说明并非限定事项，当然能够进行各种改变。例如，在上述实施方式中，将构成电池模块的电池100设为锂离子二次电池，但是也可以是除此以外的二次电池(例如镍氢电池)。另外，电池100不仅是圆筒形电池，也可以是方形电池、叠层式电池。
另外也可以是，单向开放阀是可逆阀。例如也可以是，以树脂、橡胶、金属线圈等的弹性体构成而当作用于开放阀的压力成为规定值以下时恢复密闭状态的结构、或者将形状记忆合金使用于开放阀而在高温气体通过之后进行冷却而恢复为规定形状的结构。
产业上的可利用性
本发明中的电池模块优选作为个人计算机、便携式电话机等的便携用电子设备的电源或者电动工具、电动汽车等的驱动用电源等而使用。
附图标记说明
1：正极；2：负极；3：隔离体；4：电极群；5：正极引线；6：负极引线；7：电池盒；8：端子板(正极端子)；8a：开放部；8b：突出部；9、10：绝缘板；11：密封垫；12：过滤器；12a、13a：贯通孔；13：内盖；14：排气阀；20：盒；21：盖；22：排出口；23：底部；24：肋；30：平板(布线基板)；30a：中空部件；31：正极连接体；31a：正极连接体的端部；32：负极连接体；32a：负极连接体的端部；33：负极母线；34：导通部；40：连接路径(贯通孔)；40a：开口部；50：收容部；60：排气路径；70：单向开放阀(板状部件)；70b：部件；71：薄壁部；72：难断裂部；100：电池；110：电池组；200、210、220、230、240：电池模块；300、310：电池模块。

Claims (8)

1.一种电池模块，是将多个电池收容于盒内而得到的，其中，
上述电池具有将在该电池内产生的气体放出到电池外的开放部，
上述盒被划分为收容上述多个电池的收容部以及将从上述多个电池的开放部放出的气体排出到上述盒外的排气路径，其中，上述排气路径位于上述盒的内部，
上述电池的开放部通过密闭的连接路径来与上述排气路径连通，
在上述连接路径中或者其一端配置仅从上述电池的开放部向上述排气路径的方向开放的单向开放阀。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于，
利用配置于该盒内的平板来将上述盒划分为上述收容部以及上述排气路径。
3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，
上述开放部设置于上述电池的突出部，
上述平板配置为，在上述电池的突出部被插入到形成于上述平板的贯通孔内的状态下，上述平板与上述电池的突出部周围的电池盒抵接，
上述贯通孔构成上述连接路径。
4.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，
在上述平板中形成有多个中空部件，
上述中空部件的内周部嵌合于上述电池的电池盒的外周部，上述中空部件构成上述连接路径。
5.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，
上述电池的突出部在其一端被开放的状态下延伸，嵌合于上述平板的贯通孔内，上述突出部构成上述连接路径。
6.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，
在上述平板的贯通孔堵塞的状态下，板状部件抵接于上述平板的上述排气路径侧的面，
在上述板状部件上，在上述贯通孔的周围即与上述平板抵接的部位形成薄壁部，该薄壁部构成上述单向开放阀。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其特征在于，
在上述板状部件的与上述平板抵接的部位还形成有难断裂部，
上述单向开放阀的开放时的姿势形成如下方向：将从上述电池的开放部通过上述连接路径放出到上述排气路径的气体朝该排气路径的排出口的方向进行整流。
8.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，
上述平板由布线基板构成，该布线基板形成有将上述多个电池的电极进行电连接的连接体。
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