CN104011897A - 二次电池组件 - Google Patents

Abstract

二次电池组件具有：通过在扁平的方型的壳体中封入卷状的电极体形成的二次电池；与二次电池的外表面中的最大面积的侧面局部地接触的接触部件，以下将其称作被压迫面；和约束二次电池及接触部件的约束部件，借助约束部件的约束，接触部件局部地压迫被压迫面，接触部件具有：与被压迫面接触、且离散地设置的多个接触部；和将多个接触部彼此相互连结的连结部，接触部的形状或者配置形成为：从连结部朝被压迫面突出而形成，在与卷状的电极体中的从卷绕轴方向的中央离开的部位对应的双方的端部区域，接触部相对弱地压迫被压迫面，在与卷状的电极体中的卷绕轴方向的中央附近的部位对应的、双方的端部区域之间的中央区域，接触部相对强地压迫被压迫面。

Description

二次电池组件

技术领域

本发明涉及具有通过在扁平方型的壳体中封入卷状的电极体而形成的二次电池的二次电池组件。更详细地说，涉及在局部地压迫各二次电池的外表面中的最大面积的侧面(以下称作被压迫面)的状态下约束二次电池的二次电池组件。

背景技术

存在通过隔着隔膜卷绕或者层叠正负极的电极板，并与电解液一起封入外装壳体而形成的二次电池。在这种二次电池中，公知存在如下情况：通过反复进行充放电，在内部产生气体，从而引起内压的变化、外装壳体的变形等。如果发生这种情况，则该二次电池的劣化显著加剧，因此是不优选的。因此，尤其是在扁平形状的二次电池中，以与外装壳体的被压迫面接触的方式配置约束板等来进行压迫，从而防止变形。并且，也使用排列多个二次电池，并利用约束板从其外侧对整体加以约束的电池组。

例如，在专利文献1中公开了一种层叠扁平型的二次电池，并利用约束板夹持其整体且利用螺栓进行紧固的电池组。由此，涂布于电极板的活性物质被压住，能够防止其剥离。或者，也公开了一种在所层叠的各二次电池之间也配置约束用的板，并将板彼此连结，对各二次电池施加面压力的电池组(例如参照专利文献2)。在上述任一种电池组中，都通过维持二次电池的侧面的平面性来实现面压力的均匀化。

专利文献1：日本特开2003－323874号公报

专利文献1：日本特开2005－259500号公报

发明内容

但是，例如在搭载于汽车等的二次电池中，多为反复进行大电流下的充放电(称作高效率)的使用方法。在具有卷状的电极体的二次电池中，已知根据电池的种类和使用方法，存在在卷绕轴方向的两端附近与中央附近相比面压力变高的情况。因此，如果像上述的现有的电池组那样选择维持外装壳体的扁平的形状的约束的做法，则成为在该面的中央部与其两个外侧的部位相比面压力低的状态。也就是说，在该约束方法中，面压力未必均匀化。即，在为以高效率使用的二次电池的情况下，存在通过以维持平面形状的方式进行约束无法保持面压力均匀的问题。

本发明是为了解决上述现有技术所存在的问题而完成的。即，本发明的课题在于，在以高效率使用的二次电池中，提供一种能够保持面压力均匀、且能够抑制二次电池的劣化加剧的二次电池组件。

为了解决该课题而完成的本发明的一个方式的二次电池组件具有：二次电池，上述二次电池通过在扁平的方型的壳体中封入卷状的电极体而形成；接触部件，上述接触部件与二次电池的外表面中的最大面积的侧面局部地接触，以下将该侧面称作被压迫面；以及约束部件，上述约束部件约束二次电池以及接触部件，借助约束部件的约束，接触部件局部地压迫被压迫面，其中，接触部件具有：多个接触部，上述多个接触部与被压迫面接触、并且离散地设置；以及连结部，上述连结部将多个接触部彼此相互连结，接触部的形状或者配置形成为：从连结部朝被压迫面突出而形成，在与卷状的电极体中的从卷绕轴方向的中央离开的部位对应的双方的端部区域，接触部相对弱地压迫被压迫面，在与卷状的电极体中的卷绕轴方向的中央附近的部位对应的、双方的端部区域之间的中央区域，接触部相对强地压迫被压迫面。

根据上述一个方式的二次电池组件，二次电池的被压迫面由接触部件局部地压迫。进而，接触部件的离散地设置的多个接触部借助连结部被连结在一起。因而，各接触部与二次电池接触的位置分别是预先确定的位置。此外，通过预先适当地设定各接触部的配置、突出的高度等，能够设定该部位处的相对于被压迫面的压迫强度。此处，接触部的形状或者配置被选择为：相对于被压迫面的压迫力在端部区域与在中央区域相比变弱。因而，能够使二次电池的内压均匀化。由此，即便是以高效率使用的二次电池，也能够保持面压力均匀，能够抑制二次电池的劣化加剧。

此外，在本发明的一个方式中，优选形成为：端部区域处的接触部的突出高度比中央区域处的接触部的突出高度低。这样的话，能够使得相对于被压迫面的压迫力在端部区域与在中央区域相比变弱。

或者，在本发明的一个方式中，也可以形成为：端部区域处的接触部的面积占有率比中央区域处的接触部的面积占有率小。即便这样，也能够使得相对于被压迫面的压迫力在端部区域与在中央区域相比变弱。

此外，在本发明的一个方式中，优选形成为：作为接触部，具有遍及卷状的电极体的在卷绕轴方向上位于两侧的端部区域而连续地形成的部分。如果形成为这样的形状，则适合使冷却风沿卷绕轴方向流通的二次电池组件。

此外，在本发明的一个方式中，优选形成为：作为接触部，也具有仅形成于中央附近的中央区域、而在该中央区域的两侧的端部区域并未形成的部分。或者，在本发明的一个方式中，也可以形成为：作为接触部，具有与卷状的电极体的卷绕轴方向交叉的方向上的粗细在端部区域形成得比在中央区域细的部分。

或者，在本发明的一个方式中，也可以形成为：作为接触部，具有在与卷状的电极体的卷绕轴方向交叉的方向上形成为长条状的部分。即便形成为这样的形状，也能够调整相对于被压迫面的压迫力。尤其适合使冷却风沿与卷绕轴方向交叉的方向流动的二次电池组件。

此外，在本发明的一个方式中，优选形成为：配置于端部区域的接触部形成得比配置于中央区域的接触部短。或者，在本发明的一个方式中，也可以形成为：配置于端部区域的接触部彼此的间隔比配置于中央区域的接触部彼此的间隔宽。

或者，在本发明的一个方式中，也可以形成为：作为接触部，具有呈柱状地突出的部分。即便形成为这样的形状，也能够调整相对于被压迫面的压迫力。

此外，在本发明的一个方式中，优选形成为：各个接触部与被压迫面接触的接触面积在端部区域比在中央区域小。或者，在本发明的一个方式中，也可以形成为：配置于端部区域的接触部彼此的间隔比配置于中央区域的接触部彼此的间隔宽。

根据本发明的上述方式的二次电池组件，在以高效率使用的二次电池中，能够保持面压力均匀、且能够抑制二次电池的劣化加剧。

附图说明

图1是示出本发明所涉及的电池组的侧视图。

图2是示出本发明的单电池的内部的说明图。

图3是示出接触部件的立体图。

图4是示出接触部件的梳齿的形状的侧视图。

图5是示出相对于单电池的压迫压力的分布的说明图。

图6是示出耐久使用后的面压力分布的图表。

图7是示出耐久使用后的电极体面内的盐浓度分布的图表。

图8是示出接触部件的梳齿的形状的其他例子的侧视图。

图9是示出接触部件的梳齿的配置的其他例子的主视图。

图10是示出接触部件的梳齿的配置的其他例子的主视图。

图11是示出接触部件的梳齿的形状的其他例子的主视图和侧视图。

图12是示出接触部件的梳齿的配置的其他例子的主视图。

图13是示出接触部件的梳齿的配置的其他例子的主视图。

图14是示出接触部件的梳齿的配置的其他例子的主视图和侧视图。

图15是示出接触部件的梳齿的配置的其他例子的主视图。

图16是示出接触部件的梳齿的配置的其他例子的主视图。

具体实施方式

以下，参照附图对将本发明具体化了的最佳方式进行详细说明。本方式是将本发明应用于层叠多个锂离子二次电池并相互连接而成的电池组。

如图1所示，本方式的电池组1具有多个单电池11和多个接触部件12、以及两个约束部件13。单电池11与接触部件12交替层叠，并在其整体的两侧配置约束部件13。两侧的约束部件13分别固定有约束带14的两端部，由此，约束部件13相互被约束。由此，约束部件13从两侧压迫位于它们之间的多个单电池11等。在本方式中，该电池组1相当于二次电池组件。

如图2所示，本方式的各单电池1是将卷绕型的电极体23与电解液一起封入扁平的方型的壳体21的内部而形成的卷绕型的锂离子二次电池。本方式的电极体23在与卷绕轴垂直的方向被压扁而形成为扁平形状。此外，在电极体23，在卷绕轴的两端侧分别连接有正负的电极端子25。两极的电极端子25分别与壳体21的在图中朝上面突出的外部端子26连接。单电池11中的图中右侧近前面及其背面亦即左侧里面是面积比除此之外的面大的被压迫面11a。

如图1所示，本方式的接触部件12配置于单电池11彼此之间。并且，在单电池11与约束部件13之间也配置有接触部件12。如图3所示，各接触部件12具有板状的连结部31以及从该连结部31朝图中右侧近前侧突出而形成的梳齿部32。在本方式中，梳齿部32仅在连结部31的一面侧相互平行地形成。进而，如图3所示，本方式的接触部件12的各梳齿部32的顶面33形成为平缓的曲面。也就是说，当在图3中从上方观察该接触部件12时，如图4所示，梳齿部32的顶面33以在中央凸出的方式弯曲。

在本方式的电池组1中，接触部件12以各梳齿部32与单电池11的电极体23的卷绕轴平行的方式配置。即，在图2所示的方向的单电池11之间夹入图3所示的方式的接触部件12。结果，接触部件12的各梳齿部32的顶面33与单电池11的被压迫面11a接触。进而，各梳齿部32如上所述顶面33弯曲，因此突出高度并不是恒定的。因此，电池组1中的接触部件12对被压迫面11a的压迫力会根据在面内的部位而不同。

更具体而言，如图4所示，接触部件12形成为，中央部32b处的突出高度wa比两侧的端部32a处的从连结部31突出的突出高度wb高。因此，在本方式的电池组1中，接触部件12在中央部32b与在端部32a相比相对强地压迫被压迫面11a。因而，各单电池11的被压迫面11a在与卷绕轴方向的中央附近的部位对应的中央区域42(参照图5)，同与从中央离开的部位对应的端部区域41相比受到相对大的压迫力。可知：通过像这样进行压迫，能够使单电池11的面压力均匀化。

另外，在该图5中，示出在中央区域42与端部区域41之间设置间隙的情况。但是，当设定中央区域42与端部区域41时，并不是一定要设置这样的间隙。也可以以中央区域42与端部区域41相接触的方式设定这些区域。并且，在图中左右的端部区域41，其区域面积的大小/形状及压迫力的大小也可以不相等。

另一方面，在端部区域41与被压迫面11a的外周之间存在少许的间隙。这是因为本方式的壳体21是金属制的大致长方体的容器。即，壳体21中的、面与面之间的交叉部位亦即端部R(参照图2)是金属板大致弯曲成直角的部位。因此，壳体21的端部R的刚性相当高，不需要利用接触部件21进行压迫。因此，在本方式中，以梳齿部32不与端部R接触的方式决定各部件的配置。如图5所示，端部R在卷绕轴方向上位于相比端部区域41靠两端侧的位置，并不被包含于端部区域41。

接触部件12中的连结部31形成为与被压迫面11a大致匹配的大小。进而，连结部31的面内的形成有梳齿部32的范围是包含两侧的端部区域41和中央区域42、但不包含端部R的范围。例如，如图3所示，是连结部31中的除去外周附近的内侧。另外，当使用电池组1时，可以使冷却风等沿与该梳齿部32平行的方向通过，以防止单电池1的过热。

本发明人为了获知现有的单电池11的内压的变化状况而进行了循环试验。进而，对因耐久使用的进展而引起的内压的分布状况的变化进行了调查。在该循环试验中，反复实施高效率的充电和不是高效率的放电。

在图6中，其横轴方向的中央部分相当于图5中的作为中央区域42的范围。如该图所示，因耐久使用的进展，相当于中央区域42的范围的面压力与相当于端部区域41的范围相比变小。该中央区域42的面压力与端部区域41的面压力的差虽然在新产品时几乎不存在，但随着耐久使用的进展而变大。另外，在端部R(参照图2)中，即便内部的压力变化，也几乎不成为面压力而呈现。

从该试验可知，与从新产品开始反复进行充放电相应地，面压力的偏差逐渐变大。即，在本方式的电池组1中，即便将单电池11如现有技术那样进行约束以期维持扁平形状，也无法维持面压力均匀。

并且可知：在如该实验那样在高效率充电过多的状况下使用电池组1的情况下，随着耐久使用的进展而产生电极体面内的盐浓度不均。如图7所示，在正极端子附近及负极端子附近，与初始状态相比盐浓度低，在中央部，与初始状态相比盐浓度高。该盐浓度不均成为单电池11的内部电阻值上升的一个原因。本发明人着眼于该盐浓度不均的分布与将面压力的分布的上下互换后的分布呈相似倾向的情况。

进而，本发明人发现：通过并不维持扁平形状而是使用本方式的接触部件12，能够抑制面压力的偏差。即，如图3所示，将梳齿部32的中央部32b形成为与端部32a相比突出高度高。由此，在单电池11的被压迫面11a中，相对于中央区域42的压迫力与相对于端部区域41的压迫力相比相对大。进而，结果，能够抑制耐久使用后的面压力的偏差，也能够抑制盐浓度不均的加剧以及内部电阻值的增加。

在本方式中，为了根据部位的不同而使得相对于单电池11的被压迫面11a的压迫力不同，将接触部件12的梳齿部32的形状形成为图3及图4所示的形状。即，各梳齿部32的顶面33的位置在中央处凸出。

至此为止，为了使中央区域42处的压迫力比端部区域41处的压迫力大，形成为图3及图4所示的形状的梳齿部32。但是，接触部件12的形状并不限定于此。只要接触部件12中的与中央区域42对置的部位处的突出高度比与端部区域41对置的部位处的突出高度高即可。或者，也可以通过在端部区域41和中央区域42，针对接触部件12与被压迫面11a接触的接触面积的面积占有率设置大小，由此来抑制面压力分布。即，将与中央区域42对置的部位处的面积占有率形成得比与端部区域41对置的部位处的面积占有率大。

以下对梳齿部的其他形状的例子进行说明。例如，在配置于单电池11彼此之间的接触部件51中，如图8所示，也可以在连结部31的两面侧形成有梳齿部32。但是，优选配置于约束部件13与单电池11之间的接触部件仅在单面形成有梳齿部，使平面侧与约束部件13抵接。即便是在该情况下，也能够从以下叙述的形状中适当选择并变更梳齿部的部分的形状。

首先，作为沿卷绕轴方向形成为长条状的梳齿，例如能够形成为图9所示的接触部件52、图10所示的接触部件53。接触部件52通过在长条的梳齿之间追加仅在与中央区域42对置的部位形成的短梳齿而形成。在短梳齿彼此的两侧的与端部区域41对置的部位不设置梳齿。并且，接触部件53形成为端部区域41处的梳齿的顶面的宽度53a比中央区域处的梳齿的顶面的宽度53b小。另外，在该图中示出阶梯形状，但当然也可以是平缓地变化的形状。

或者，如图11～图13所示，也可以形成与单电池11的卷绕轴交叉的方向(图中纵方向)的梳齿。它们适用于使冷却风沿图中纵向流动的情况。只要将各梳齿以与冷却风的朝向一致的方式配置即可。例如在图11所示的接触部件54中，如其侧视图(b)所示，梳齿的突出高度根据在图中左右方向、即卷绕的轴方向上的部位的不同而不同。

并且，如图12的接触部件55所示，也能够通过针对梳齿彼此的间隔设置宽窄而在面积占有率上设置差。或者，如图13的接触部件56所示，也可以在中央区域42和端部区域41处使梳齿的长度不同。在该图中，示出在端部区域41纵向排列两个短的梳齿的情况，但可以形成为一个，也可以分为三个以上。

此外，如图14～图16所示，也能够形成为具有柱状的突出部的接触部件。例如，如图14所示，也可以形成粗细相同的突出部57a纵横排列的接触部件57。如果形成为这样的部件，则不论冷却风的方向如何都能够使用。在该情况下，如图中的侧视图(b)所示，只要根据在卷绕的轴方向上的部位使突出部57a的突出高度不同即可。即，可以在中央区域42设置高的突出部，在端部区域41设置低的突出部。

或者，如图15的接触部件58所示，也可以以在中央区域密集而在端部区域41稀疏的方式配置突出部。或者，如图16所示，也可以形成突出部的粗细不同的接触部件59。这样，通过将中央区域42的突出部形成得粗，将端部区域41的突出部形成得细，也能够根据区域的不同而使突出部的占有面积率不同。

如以上详细说明了的那样，根据本方式的电池组1，与单电池11的被压迫面11a接触地配置接触部件12。在接触部件12的被压迫面11a侧形成有梳齿部32。梳齿部32是沿着单电池11的卷绕的轴方向形成的突出部位，其突出高度根据部位而不同。即，在卷绕的轴方向上的中央区域42，与端部区域41相比较突出高度大。由此，能够抑制中央部的面压力的降低，能够实现面压力的均匀化，并且能够抑制内部电阻值的增加，因此，能够抑制单电池11的劣化加剧。

另外，本方式只不过是示例而已，并不对本发明施加任何限定。因而，本发明当然能够在不脱离其主旨的范围内进行各种改进、变形。例如，在上述的方式中，举例示出层叠多个单电池11而成的电池组，但并非一定需要是多个。本发明也能够应用于利用接触部件12从两侧夹持1个单电池11的二次电池组件。

或者，也可以在连结部31中的未形成梳齿部的一侧的面形成与单电池11的壳体21的端部抵接的程度的突出部，从而在接触部件12与单电池11之间形成间隙。或者，也可以在梳齿部以外的部位，在连结部31形成贯通孔。这样，冷却风也能够经由该间隙或贯通孔与梳齿部的背面侧的单电池11接触。

并且，本发明并不限于应用于锂离子二次电池，能够广泛应用于非水电解液类的二次电池。此外，并不限定于罐状壳体，即便是使用层叠式壳体的电池中，只要是进行压迫并使用的电池便能够应用本发明。

标号说明：

1：电池组；11：单电池；11a：被压迫面；12、51、52、53、54、55、56、57、58、59：接触部件；13：约束部件；21：壳体；23：电极体；31：连结部；32：梳齿部；41：端部区域；42：中央区域。

Claims (12)

1.一种二次电池组件，

所述二次电池组件具有：

二次电池，所述二次电池通过在扁平的方型的壳体中封入卷状的电极体而形成；

接触部件，所述接触部件与所述二次电池的外表面中的最大面积的侧面局部地接触，以下将该侧面称作被压迫面；以及

约束部件，所述约束部件约束所述二次电池以及所述接触部件，

借助所述约束部件的约束，所述接触部件局部地压迫所述被压迫面，

所述二次电池组件的特征在于，

所述接触部件具有：

多个接触部，所述多个接触部与所述被压迫面接触、并且离散地设置；以及

连结部，所述连结部将所述多个接触部彼此相互连结，

所述接触部的形状或者配置形成为：

从所述连结部朝所述被压迫面突出而形成，

在与所述卷状的电极体中的从卷绕轴方向的中央离开的部位对应的双方的端部区域，所述接触部相对弱地压迫所述被压迫面，

在与所述卷状的电极体中的卷绕轴方向的中央附近的部位对应的、所述双方的端部区域之间的中央区域，所述接触部相对强地压迫所述被压迫面。

2.根据权利要求1所述的二次电池组件，其特征在于，

所述端部区域处的所述接触部的突出高度比所述中央区域处的所述接触部的突出高度低。

3.根据权利要求1或2所述的二次电池组件，其特征在于，

所述端部区域处的所述接触部的面积占有率比所述中央区域处的所述接触部的面积占有率小。

4.根据权利要求2或3所述的二次电池组件，其特征在于，

作为所述接触部，具有遍及所述卷状的电极体的在卷绕轴方向上位于两侧的所述端部区域而连续地形成的部分。

5.根据权利要求4所述的二次电池组件，其特征在于，

作为所述接触部，也具有仅形成于中央附近的所述中央区域、而在该中央区域的两侧的所述端部区域并未形成的部分。

6.根据权利要求4所述的二次电池组件，其特征在于，

作为所述接触部，具有与所述卷状的电极体的卷绕轴方向交叉的方向上的粗细在所述端部区域形成得比在所述中央区域细的部分。

7.根据权利要求2或3所述的二次电池组件，其特征在于，

作为所述接触部，具有在与所述卷状的电极体的卷绕轴方向交叉的方向上形成为长条状的部分。

8.根据权利要求7所述的二次电池组件，其特征在于，

配置于所述端部区域的所述接触部形成得比配置于所述中央区域的所述接触部短。

9.根据权利要求7所述的二次电池组件，其特征在于，

配置于所述端部区域的所述接触部彼此的间隔比配置于所述中央区域的所述接触部彼此的间隔宽。

10.根据权利要求2或3所述的二次电池组件，其特征在于，

作为所述接触部，具有呈柱状地突出的部分。

11.根据权利要求10所述的二次电池组件，其特征在于，

各个所述接触部与所述被压迫面接触的接触面积在所述端部区域比在所述中央区域小。

12.根据权利要求10所述的二次电池组件，其特征在于，

配置于所述端部区域的所述接触部彼此的间隔比配置于所述中央区域的所述接触部彼此的间隔宽。