CN103378328A - 电池层叠体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池层叠体，能够以简单的方法降低外力直接施加于电池单元的可能性并且提高安全性。其中，多个薄板状的电池单元(10)与多个板材(20)交互地重叠。各个电池单元固定于相邻的板材。对电池层叠体沿着层叠方向看去时，将板材包含在内的最小面积的长方形将包括从电池单元导出的正极翼片和负极翼片的电池单元包含在内。

Description

电池层叠体
技术领域
本发明涉及由多个薄板状电池重叠而形成的电池层叠体。
背景技术
以锂离子二次电池为代表的非水电解质电池，由于能量密度高的特征而用作汽车、摩托车等各种移动机器、便携信息终端、不间断电源装置（UPS，Uninterruptible Power Supply））等的电源。在这样的用途中，为了使能量密度进一步提高，因此常常使用以具有可挠性的层压薄片对发电要素进行外部包装的薄板状层压型锂离子二次电池。进一步，为了得到期望的电池容量，实际也应用将多个薄板状的二次电池（电池单元）介由绝缘薄片而重叠并将其串联连接的电池层叠体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4499977号说明书
发明内容
发明要解决的技术问题
电池层叠体容纳于具有由大致长方体形状的内壁所包围的容纳空间的容器内来使用。在该状态下，若施加由于容器下落而产生的冲击、移动时的振动等，则其中容纳的电池单元与容器的内壁冲撞。其结果，可能引起电池单元变形、在最差的情况还可能引起电池单元起火、破裂这样的事故。
本发明的目的在于解决上述现有问题，以简单的方法提供一种降低外力直接施加于电池单元的可能性并且提高安全性的电池层叠体。
解决问题的技术方案
本发明的电池层叠体是多个薄板状的电池单元与多个板材以电池单元与板材交互的方式配置并重叠的电池层叠体。各个所述多个电池单元固定于相邻的板材。对所述电池层叠体沿着层叠方向看去时，将所述板材包含在内的最小面积的长方形将包括从所述电池单元导出的正极翼片和负极翼片的所述电池单元包含在内。
发明效果
根据本发明，即使对容纳电池层叠体的容器施加冲击、振动，也能够防止电池单元与容器的内壁直接冲撞。其结果，电池单元由于冲撞而变形、进而电池单元起火或破裂的可能性降低。从而，根据本发明，能够以简单的方法提供一种安全性提高的电池层叠体。
附图说明
图1中，图1A为构成本发明电池层叠体的电池单元从正面侧看去的立体图，图1B为从背面侧看去的立体图；
图2为表示本发明的一实施方式涉及的电池层叠体的立体图；
图3为说明本发明的一实施方式涉及的电池层叠体的层叠结构的分解立体图；
图4为表示本发明的一实施方式涉及的电池层叠体的正面图；
图5为构成本发明电池层叠体的另一电池单元从正面侧看去的立体图；
图6A为表示本发明的电池层叠体中固定有电池单元的另一板材的正面图；
图6B为表示本发明的电池层叠体中固定有电池单元的又一板材的正面图；
图7A为说明本发明的另一实施方式涉及的电池层叠体的层叠结构的分解立体图；
图7B为图7A所示电池层叠体的正面图。
附图标记说明
1是电池层叠体；10是电池单元；11p是正极翼片；11n是负极翼片；20是板材；21、22a、22b、23a、23b、24是缺口；25是将板材包含在内的最小面积的长方形（轮廓长方形）；D是超出量。
具体实施方式
上述的本发明的电池层叠体中，优选地在所述板材中正极翼片和/或负极翼片相对的区域形成缺口，使得在相邻电池单元之间，正极翼片和负极翼片能够电连接。由此，使从电池单元导出的正极翼片和负极翼片不超出将板材包含在内的最小面积的长方形，能够容易地将多个电池单元串联连接。
上述的本发明的电池层叠体中，将上述板材包含在内的最小面积的所述长方形的各个边优选地从包括所述正极翼片和所述负极翼片的所述电池单元超出1mm以上。由此，能够进一步提高电池层叠体的安全性。
以下，示出本发明的适宜实施方式并进行详细说明。但是，这并不是说本发明限于以下的实施方式。以下的说明中参照的各个附图中，为了说明方便，在本发明的实施方式的构成部件中，仅简略化地示出用于说明本发明的必要的主要部件。因此，本发明可包括以下各图没有示出的任意构成部件。另外，以下各图中部件的尺寸并不完全忠于实际构成部件的尺寸和各个部件的尺寸比例等。
电池单元
首先，对用于本发明电池层叠体的电池单元的简要结构进行说明。
图1A为构成本发明电池层叠体的电池单元10从正面侧看去的立体图，图1B为从背面侧看去的立体图。电池单元10的平面视图形状为大致矩形，具有厚度比该大致矩形的纵、宽尺寸薄的薄板形状。该电池单元10中，在由层压薄片13形成的外部包装中，具有大致矩形的平面视图形状的薄板状发电要素（图中未示出）与电解液同时封入。发电要素是将正极和负极介由隔膜交互地层叠而成的电极层叠体，所述正极由在正极集电体的规定区域的两个表面涂布含有正极活性物质的正极合剂层而形成的，所述负极由在负极集电体的规定区域的两个表面涂布含有负极活性物质的负极合剂层而形成的。电池的种类没有特别限制，但优选二次电池，其中优选锂离子二次电池。
层压薄片13比发电要素薄，并且具有可挠性。层压薄片13例如可以是在由铝等形成的基层的与发电要素相对的一侧的面上层叠有热熔性树脂层（例如变性聚烯烃层）且具有可挠性的多层薄片。一片矩形的层压薄片13在下侧边（一侧的短边）14b对折以夹持发电要素，并沿着除下侧边14b以外的三条边重叠、通过热密封法等密封。
正极翼片11p和负极翼片11n从与下侧边14b相对的上侧边（另一侧的短边）14a导出。正极翼片11p和负极翼片11n具有窄条形状，且沿着相对于上侧边14a垂直的方向（即，与上侧边14a邻接的一对侧边（长边）14s平行的方向）延伸。正极翼片11p由例如铝薄板形成，与构成发电要素的多个正极集电体（图中未示出）电连接。另外，负极11n由例如铜薄板、镀镍的铜薄板或包覆铜/镍的材料形成，与构成发电要素的多个负极集电体（图中未示出）电连接。
如图1A所示，在电池单元10的正面侧，与发电要素对应的长方形区域16相对于沿着电池单元10的三条边14a、14s、14s的层压薄片13的密封区域突出。另一方面，如图1B所示，电池单元10的背面大致为一平面。本发明中，为了便于说明，将如图1A所示的由发电要素形成的长方形的突出区域16所形成的侧面称为电池单元10的“正面”，将图1B所示的大致为平面的侧面称为电池单元10的“背面”。
电池层叠体
图2为示出本发明的一实施方式涉及的电池层叠体1的立体图，图3为说明电池层叠体1的层叠结构的分解立体图。如图2及图3所示，多个（本例子中为7个）电池单元10和多个（本例子中为6个）板材20以电池单元10与板材20交互的方式配置并层叠。构成电池层叠体1的多个电池单元10具有相同的形状，另外，构成电池层叠体1的多个板材20具有相同的形状。本发明中，将电池单元10与板材20的交互层叠方向称为“层叠方向”。
板材20作为一个整体具有大致长方形形状。在图2和图3中，在板材20上侧的短边除了两端以外的部分形成缺口21，其结果，在板材20的上侧形成大致U字形的端缘。板材20由硬质的且在实施中被认为是刚性体的材料形成。例如优选地由聚碳酸酯等具有绝缘性的树脂材料、铜、铝等导热性优异的金属材料形成。板材20的厚度随着板材20的材料等的不同而不同，但优选为0.3mm以上，更优选为0.5mm以上，特别优选为0.8mm以上。板材20的厚度的上限考虑到电池层叠体1的整体厚度等适宜地设定，但优选为1.5mm以下，更优选为1.2mm以下。
使交替的电池单元10正反颠倒，从而使在夹持板材20的相邻的两个电池单元10之间，不同极的翼片（即，正极翼片11p和负极翼片11n）在层叠方向上彼此相对。并且，在夹持板材20的相邻电池单元10之间，彼此相对的正极翼片11p和负极翼片11n介由形成于板材20的缺口21而电连接。其结果，将多个电池单元10串联连接。
各个电池单元10固定于邻接的板材20。从而，多个电池单元10和多个板材20一体化。固定方法没有特别限制，可以使电池单元10的正面及背面和板材20之间介有双面粘着带、粘接剂从而将电池单元10固定于板材20。特别地，利用双面粘着带固定的方法能够简单且迅速地进行电池层叠体1的层叠工序，因而是优选的。
图4为对电池层叠体1沿着层叠方向看去的平面图。使构成电池层叠体1的所有板材20的位置对齐，从而沿着其层叠方向的投影图形大致一致。
图4中，二点虚线25表示将板材20包含在内的最小面积的长方形。以下，将由二点虚线25表示的该长方形称为板材20的“轮廓长方形”。本实施方式中，轮廓长方形25除了形成缺口21的部分以外，与板材20的外形线一致。如图4所示，电池单元10，包括其正极翼片11p及负极翼片11n，都包含在轮廓长方形25内。即，电池单元10的任一部分都不向外超出板材20的轮廓长方形25。
上述的本实施方式的电池层叠体1通常容纳于具有由大致长方体形状的内壁所包围的空间（容纳空间）的容器内来使用。
对如上构成的本发明的电池层叠体1的效果进行说明。
如上所述，本发明的电池层叠体1中，各个电池单元10固定于板材20。并且，沿着层叠方向看去时，板材20的轮廓长方形25将固定于该板材20的电池单元10包含在内。从而，即使由于容纳电池层叠体1的容器下落、振动而使容器内的电池层叠体1在与层叠方向垂直的方向上移动，也能由板材20防止电池单元10与容器内壁直接冲撞。这样，外力直接施加于电池单元10的可能性降低，因而能够降低电池单元10的变形、以此为起因的电池单元10起火、破裂的可能性。
并且，本发明通过将电池单元10固定于将该电池单元10包含在内的尺寸的板材20这种非常简单的手法，能够提高电池层叠体1的安全性。
为了更加实质地降低电池单元10在容器的内壁冲撞的可能性，如图4所示，优选地板材20的轮廓长方形25的各个边从电池单元10的超出量（换言之，电池单元10从轮廓长方形25的各个边的后退量）D较大。超出量D对应于板材20的强度等适宜设定，通常优选为1mm以上，更优选为1.5mm以上，特别优选为2mm以上。但是，若超过量D过大，不但电池层叠体1的安全性不能进一步提高，还会使电池层叠体1的外部尺寸变大。通常，超出量D优选为4mm以下，更优选为3mm以下。并且，轮廓长方形25的各个边的超出量D可以是所有边相同，也可以不同。
并且，在图2中，配置于层叠方向的两个外侧的电池单元10在该层叠方向上露出，因此存在与容器的内壁冲撞的可能性。然而，通过将层叠方向上的电池层叠体1的尺寸设定为与在容器的相同方向上的内部尺寸大致相同，并在层叠方向的两个外侧固定另外的板材20，从而能够降低配置于层叠方向的两个外侧的电池单元10在容器的内壁冲撞以及因此而发生有害变形的可能性。
上述的实施方式仅为一个例子。本发明不限于上述实施方式，可以进行适宜的变更。
本发明的电池单元10不限于图1A和图1B所示的构成，可以是任意的薄型的电池单元。例如，上述电池单元10是一片层压薄片13在下侧边14b处对折、层压薄片13沿着除下侧边14b以外的三条边被密封的三面密封型的电池单元，但也可以是如图5所示的、以相同尺寸的长方形的两片层压薄片13夹持发电要素、沿着包括下侧边14b在内的四条边密封的四面密封型电池单元10。
虽然上述电池单元10中正极翼片11p和负极翼片11n从共同的短边14a导出，但是正极翼片11p和负极翼片11n也可以从一对侧边（长边）14s中的任何一方导出。或者，正极翼片11p和负极翼片11n可以分别从不同的边导出。无论正极翼片11p和负极翼片11n的导出位置如何，板材20的大小都设定为使得该板材20的轮廓长方形25将包括正极翼片11p和负极翼片11n的电池单元10包含在内。另外，优选地在板材20中正极翼片11p和负极翼片11n相对的区域形成缺口，使得在相邻的电池单元之间正极翼片11p和负极翼片11n能够电连接。
板材20的平面视图形状也不限于上述的实施方式。例如，可以如图6A所示，仅在电池单元10的正极翼片11p和负极翼片11n相对的区域形成两个缺口22a、22b，在板材20的上侧的端缘形成大致W字型。
或者，可以如图6B所示，在板材20的上侧的短边的两端的、正极翼片11p和负极翼片11n相对的区域形成两个缺口23a、23b。
或者，可以如图7A所示，仅在板材20中相邻两个电池单元10的电连接的正极翼片11p和负极翼片11n相对的区域形成缺口24。作为这样的例子，将仅在上侧短边的一个端部形成缺口24的板材20交替地正反颠倒并与电池单元10层叠。图7B为如此形成的电池层叠体1的正面图。
为了在夹持板材20的相邻两个电池单元10之间将正极翼片11p和负极翼片11n电连接，也可以不将该板材20的边的一部分切下形成缺口，而是在该板材20中形成贯通孔。
可以将板材20的角部以直线状或圆弧状切下，形成所谓的倒角。另外，也可以在板材20中根据需要形成贯通孔。
可以实施防止虽然不连接但在层叠方向上相对的正极翼片11p和负极翼片11n发生短路的措施。作为这样的短路防止措施没有特别限制，可以采用例如将相互连接的正极翼片11p和负极翼片11n以绝缘材料覆盖等公知的方法。
构成电池层叠体的电池单元的数量和板材的数量不受上述实施方式的限制，可以任意设定。
产业中的利用可能性
本发明的应用领域没有限制，能够作为用于汽车、摩托车、电动助力自行车等各种移动机器、便携信息终端、不间断电源装置（UPS）等的电源的电池层叠体而应用于广泛的范围。特别地，能够优选地用作搭载于容易受到冲击、振动的各种移动机器的电池层叠体。

Claims (3)

1.一种电池层叠体，其特征在于，是多个薄板状的电池单元和多个板材以电池单元与板材交互的方式配置并重叠而成的电池层叠体，
各个所述多个电池单元固定于相邻的板材，
对所述电池层叠体沿着层叠方向看去时，将板材包含在内的最小面积的长方形将包括从所述电池单元导出的正极翼片和负极翼片的所述电池单元包含在内。
2.根据权利要求1所述的电池层叠体，其中，在所述板材中正极翼片和/或负极翼片相对的区域形成缺口，使得在相邻电池单元之间，正极翼片和负极翼片能够电连接。
3.根据权利要求1或2所述的电池层叠体，其中，将所述板材包含在内的最小面积的所述长方形的各个边从包括所述正极翼片和所述负极翼片的所述电池单元超出1mm以上。
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