CN105637672B

CN105637672B - 电池组

Info

Publication number: CN105637672B
Application number: CN201480055741.8A
Authority: CN
Inventors: 三木贞雄; 岩下幸嗣
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Envision AESC Japan Ltd
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2017-07-25
Anticipated expiration: 2034-09-29
Also published as: CN105637672A; WO2015053119A1; EP3057155A4; EP3057155A1; EP3057155B1; US10096804B2; JPWO2015053119A1; US20160248058A1; KR20160050067A; JP6090469B2; KR101742929B1

Abstract

将沿着上下方向层叠多个单元电池(13)而成的电池(11)收纳在壳体(7)内而构成电池模块(1)，将多个电池模块(1)沿着上下方向层叠而形成电池模块层叠体(31)。壳体(7)具有下壳体(3)和上壳体(5)。下壳体(3)的侧壁部(3b)位于比上壳体(5)的侧壁部(5b)靠外侧的位置，并且侧壁部(3b)的上端(3b1)位于比侧壁部(5b)的下端(5b1)靠上方的位置。在下壳体(3)的侧壁部(3b)和上壳体(5)的侧壁部(5b)之间形成有连通部(15)，该连通部(15)将在壳体(7)的内部产生的高温气体释放到外部。

Description

电池组

技术领域

本发明涉及一种将多个电池模块组合起来而成的电池组，该电池模块是将电池收纳在了壳体内而成的。

背景技术

作为使多个将电池收纳在壳体内而成的电池模块组合起来而成的电池组，在以下专利文献1中公开有将多个电池模块沿着上下方向层叠而成的电池组。

专利文献1：(日本)特开2013-12458号公报(段落0014、0015、0056、图1、图2、图14、图15)

发明内容

发明要解决的问题

但是，在配置于下部侧的电池模块的壳体内的电池发生异常而从电池释放出气体的情况下，位于上部侧的电池模块的电池有可能受到从下部侧的电池所释放出来的气体的热影响，而导致电池寿命降低。

因此，在出现异常时从电池释放出气体的情况下，需要将所释放出的气体适当地向壳体的外部排出。

因此，本发明的目的在于提供一种电池组，该电池组能够抑制在规定的电池模块中由从产生了异常的电池释放出来的气体所带来的热量对其他的电池模块的电池产生影响。

用于解决问题的方案

本发明的电池模块在壳体的内部收纳有电池，该壳体具有从下方覆盖电池的下壳体和从上方覆盖电池的上壳体。另外，本发明的电池组是使多个所述电池模块组合起来而构成的。所述下壳体具有位于电池的下方的下壁部和从下壁部的外周缘向上方延伸的侧壁部。上壳体具有位于电池的上方的上壁部和从上壁部的外周缘向下方延伸的侧壁部。下壳体的侧壁部位于在与收纳电池的收纳空间相反的外侧与上壳体的侧壁部分开的位置，并且上端位于比上壳体的侧壁部的下端靠上方的位置。由此，在下壳体的侧壁部和上壳体的侧壁部之间设置有用于将收纳空间和壳体的外部连通的连通部。

附图说明

图1是层叠多个本发明的第1实施方式的电池模块而构成的电池模块层叠体(电池组)的剖视图。

图2是构成图1的电池模块层叠体的电池模块单体的剖视图。

图3是表示电池模块的具体例子的立体图。

图4是图3的电池模块的分解立体图。

图5是层叠多个图3的电池模块而构成的电池模块层叠体的立体图。

图6是表示将多个图5的电池模块层叠体并联配置的状态的立体图。

图7是表示在从电池模块层叠体的最下部的电池模块内的电池产生了高温气体的情况下的气体流动的作用说明图。

图8是相对于图2缩短了下壳体的侧壁部的上下方向长度而成的形状的电池模块的剖视图。

图9是本发明的第2实施方式的使下壳体的侧壁部倾斜的电池模块的剖视图。

图10是将下壳体的侧壁部形成为沿着铅垂方向延伸的平面形状的电池模块的剖视图。

图11是缩短了图10的下壳体的侧壁部而成的形状的电池模块的剖视图。

图12是下壳体的侧壁部具有下部铅垂部、上部铅垂部以及倾斜部的形状的电池模块的剖视图。

图13是表示局部形成有连通部的电池模块的立体图。

具体实施方式

接下来，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

(第1实施方式)

图1是将多个(图1中为四个)本发明的第1实施方式的电池模块1沿着上下方向(铅垂方向)进行层叠而构成的电池组31的简略化的剖视图。电池模块1形成为俯视矩形形状，而整体是扁平的长方体形状。

如图2所示，各个电池模块1在具有下壳体3和上壳体5的壳体7的收纳空间9内收纳有电池11。即、电池模块1具有壳体7和电池11，上述壳体7由下壳体3和上壳体5构成。下壳体3从下方覆盖电池11，上壳体5从上方覆盖电池11。

电池11是层叠多个(图2中为四个)单元电池13且将这些多个单元电池13以电路串联或者并联的方式相连接而成的。单元电池13例如像锂离子二次电池那样作为汽车用的二次电池来使用。

单元电池13例如就是将发电要件和电解质一同收纳在袋状的外壳的内部而形成的所谓的层叠电池，该发电要件是将作为电极板的正极板和负极板隔着隔板层叠而成的。

正极板例如具有由铝箔构成的集电体和形成在集电体的两个面的正极活性物质层。作为正极活性物质层，例如包含由LiMn₂O₄等锂过渡金属复合氧化物构成的正极活性物质、导电助剂以及粘合剂等。

负极板具有例如由铜箔构成的集电体和形成在集电体的两个面的负极活性物质层。负极活性物质层包含负极活性物质、导电助剂以及粘合剂等。负极活性物质例如是硬碳(难石墨化碳材料)、石墨系碳材料以及锂过渡金属复合氧化物。

隔板例如由聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、聚酰胺以及聚酰亚胺等形成。

电解质(电解液)包含有机溶剂、支持电解质等。有机溶剂例如是碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)等环状碳酸酯类、碳酸二甲酯等链状碳酸酯类以及四氢呋喃等醚类。支持电解质是锂盐(LiPF₆)等无机酸阴离子盐、LiCF₃SO₃等有机酸阴离子盐。

外壳例如由具有金属层和形成在该金属层的两个面的高分子树脂层的层叠膜形成。金属层例如由铝、不锈钢、镍、铜等的金属箔构成。高分子树脂层例如由聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯、离聚物以及乙烯-乙酸乙烯酯等热熔性树脂膜构成。外壳在使两张这样的层叠膜重叠的状态下，将层叠膜的外周缘彼此熔接在一起而形成为袋状。另外，也可以在将一张层叠膜折回并重叠的状态下，将外周缘彼此熔接在一起而形成为袋状。

在这样的单元电池13中，在单元电池13的内部发生了短路等异常的情况下，由于在外壳的内部产生气体而造成外壳的内部压力上升，并且通过将重叠在一起的层叠膜的熔接部位剥离，而将外壳的内部的气体向外部释放。

壳体7的下壳体3具有位于电池11的下方的下壁部3a和从下壁部3a的外周缘向上方延伸的侧壁部3b。另一方面，上壳体5具有位于电池11的上方的上壁部5a和从上壁部5a的外周缘向下方延伸的侧壁部5b。

而且，下壳体3的侧壁部3b配置在上壳体5的侧壁部5b的外侧。即、侧壁部3b位于在与收纳空间9相反的外侧与侧壁部5b分开的位置，并且上端3b1位于比上壳体5的侧壁部5b的下端5b1靠上方的位置。也就是说，下壳体3的侧壁部3b和上壳体5的侧壁部5b具有在水平方向(电池11的面方向)彼此重叠(重合)的部位。而且，在这些侧壁部3b、5b彼此之间形成有将壳体7的内部的收纳空间9与壳体7的外部连通的连通部15。即、侧壁部3b和侧壁部5b分开而形成连通部15，借助该连通部15将壳体7的内部的收纳空间9和壳体7的外部连通。

另外，下壳体3的侧壁部3b具有下部的倾斜部3b2和上部的铅垂部3b3。具体而言，倾斜部3b2随着在下壁部3a的外周缘弯曲后向上方去而朝向外侧沿着倾斜的方向延伸，在上端弯曲而与铅垂部3b3相连。该铅垂部3b3从倾斜部3b2的上端朝向上方沿着铅垂方向延伸。另外，在铅垂部3b3的上部侧的局部和上壳体5的侧壁部5b之间形成有上述的连通部15。

此外，形成上述那样的连通部15的、下壳体3的侧壁部3b和上壳体5的侧壁部5b之间的位置关系仅视作与俯视观察为矩形状的壳体7的周围的三条边对应的部位。与剩下的一条边对应的部位作为具有电池11的后述端子部25(参照图3)的部位而未设置连通部15。也就是说，如图3、图4所示，与具有该端子部25的一条边对应的部位不具有上壳体5的侧壁部5b，下壳体3的侧壁部3b呈沿着铅垂方向延伸的平面形状，其上端缘的内面与上壳体5的端缘5c接触。另外，在下壳体3的侧壁部3b设置有使端子部25暴露在外部的开口部3bk。

接下来，基于图4，对电池模块1的具体的形状和内部结构进行说明。如图4所示，由彼此重叠的多个单元电池13构成的电池11在该电池11的上侧和下侧配置有PP等树脂制的绝缘板17、19的状态下被收纳在壳体7内。

另外，电池11在与相对的两条边对应的两端部设置有用于固定保持多个单元电池13的保持架构件21、23，其中，在一个保持架构件21上设置有上述的端子部25。

在上述各保持架构件21、23的两端分别形成有沿着上下方向贯穿的通孔21a、23a，在各通孔21a、23a中分别插入圆筒形状的套筒27。套筒27的轴向(高度方向)的长度与保持架构件21、23的厚度大致相同。在上壳体5的与套筒27对应的位置上设置有螺栓插入孔5h，在下壳体3的与套筒27对应的位置上安装有未图示的螺母。

而且，将螺栓29插入上壳体5的螺栓插入孔5h和套筒27，并且将该螺栓29与下壳体3的未图示的螺母紧固。由此，完成了一个电池模块1。准备多个该电池模块1，通过像图5那样在多个电池模块1沿着上下方向层叠的状态下将多个电池模块1固定，而获得作为电池组的电池模块层叠体31。

此时，在各电池模块1中，套筒27的下端与保持架构件21、23的下表面一起与下壳体3的下壁部3a的上表面抵接，并且套筒27的上端与保持架构件21、23的上表面一起与上壳体5的上壁部5a的下表面抵接。因此，下壳体3和上壳体5之间的收纳空间9形成为与套筒27的轴向的长度相应的大小、或者与保持架构件21、23的厚度相应的大小。

为了如图5所示那样层叠固定多个电池模块1，也可以是，例如将电池模块层叠体31收纳固定于未图示的电池组壳体内，或者利用其他固定器件等进行固定。另外，螺栓29的长度也可以是与电池模块层叠体31的层叠厚度对应的长度，从而将多个电池模块1聚在一起利用螺栓和螺母进行紧固来固定。

此外，如图6所示，也可以准备多个图5的电池模块层叠体31，并且并联配置。在该情况下，在基板33上载置多个电池模块层叠体31的状态下进行固定，并且利用固定构件35将邻接的电池模块层叠体31的上部彼此固定。

接下来说明作用。

首先，如图1所示，第1实施方式的电池模块层叠体31(电池组)是将多个电池模块1组合起来而构成的。因此，如图7所示，在规定的电池模块1内的电池11发生异常而产生了高温气体G的情况下，能够抑制该气体G带来的热对其他电池模块1内的电池11产生影响。

此外，如图1所示，电池模块层叠体31(电池组)是通过将多个电池模块1沿着上下方向层叠而构成的。在这里，如图7所示，例如在最下部的电池模块1内的电池11产生异常，并且从该发生了异常的电池11产生高温气体G。此外，在图7中，将两个电池模块层叠体31如图6那样并联配置。

在该情况下，在本实施方式中，在下壳体3的侧壁部3b和上壳体5的侧壁部5b之间设置有将壳体7的内部的收纳空间9和壳体7的外部连通的连通部15。因此，从最下部的电池11产生了的高温气体G经由上述连通部15排放到壳体7的外部。此时，从具有图4所示的端子部25的部位的高温气体G的排放成为主要只从端子部25的上部的开口部3bk来进行，排放量非常少。利用密封构件等密封端子部25的上部的开口部3bk等，能够进一步抑制高温气体G的向外部的排放。

从连通部15排放到壳体7的外部的高温气体G沿着电池模块层叠体31的外壁上升。在这里，在本实施方式中，下壳体3的侧壁部3b的上端3b1位于比上壳体5的侧壁部5b的下端5b1靠上方的位置，并且，下壳体3的侧壁部3b位于在与收纳空间9相反的外侧与上壳体5的侧壁部5b分开的位置。

因此，高温气体G在沿着电池模块层叠体31的外壁流动时，如图7所示，主要是沿着下壳体3的侧壁部3b流动。由此，对于位于产生了异常的电池模块1的上方的电池模块1而言，由于高温气体G的热难以传递到上壳体5的侧壁部5b，并且高温气体G难以从连通部15进入壳体7的收纳空间9。其结果，对于位于产生了异常的电池模块1的上方的电池模块1而言，难以受到高温气体G的热的影响，从而能够抑制电池11的劣化。

另外，对于与包含产生了异常的电池模块1的电池模块层叠体31并联配置的某个其他的电池模块层叠体31而言，所产生的高温气体G的热难以传递到上壳体5的侧壁部5b。而且，对于并联配置的某个其他的电池模块层叠体31而言，高温气体G难以从连通部15进入壳体7的内部。因此，即使在将电池模块层叠体31沿着横向(水平方向)并列配置的情况下，横向(水平方向)彼此的电池模块1之间也难以受到高温气体G的影响。

另外，下壳体3的侧壁部3b在下部具有朝向外侧扩展那样的倾斜部3b2。因此，在壳体7内产生了的高温气体G被倾斜部3b2引导而容易朝向下壳体3的侧壁部3b和上壳体5的侧壁部5b之间的连通部15流动，从而能够更可靠地将高温气体G释放到壳体7的外部。

另外，上述倾斜部3b2是平面形状，但也可以是以向外侧突出的方式形成为内表面弯曲成凹状那样的弯曲面。这样一来，通过形成为内表面弯曲成凹状的弯曲面，使得高温气体G朝向连通部15的流动更顺畅。

另外，在图1、图2所示的例子中，下壳体3的侧壁部3b的上端3b1的上下方向的位置与上壳体5的上壁部5a的上下方向的位置大致相同。与此相对，如图8所示的电池模块1A那样，只要侧壁部3b的上端3b1比上壳体5的侧壁部5b的下端5b1靠上方，那么侧壁部3b的上端3b1也可以比上壳体5的上壁部5a靠下方。但是，如像图1、图2那样，使侧壁部3b的上端3b1与图8的情况相比向上方延长，那么就能够更可靠地抑制在下部的电池模块1中产生了的高温气体G进入上部的电池模块1的壳体7内。

(第2实施方式)

图9表示本发明的第2实施方式的电池模块1B。该电池模块1B使下壳体3的侧壁部3b以上部比下部相对于收纳空间9位于更外侧的位置的方式倾斜。即、下壳体3的侧壁部3b以使上端3b1比与下壳体3的下壁部3a相连接的下端3b4处于外侧位置的方式与上壳体5的侧壁部5b在水平方向上分开。于是，侧壁部3b以随着自下端3b4向上方去而朝向外侧扩开的方式倾斜延伸。在该情况下，下壳体3的侧壁部3b和上壳体5的侧壁部5b之间的连通部15的通路截面积从下部朝向上部逐渐扩大。

这样一来，在第2实施方式的电池模块1B中，下壳体3的侧壁部3b以作为上部的上端3b1与作为下部的下端3b4相比处于相对于收纳空间9而言更外侧的位置方式倾斜，并且连通部15的通路截面积也随着越靠向上部而变得越大。因此，能够使从电池模块1B内的电池11产生的高温气体G沿着倾斜的侧壁部3b更可靠地向壳体7的外部释放。另外，对于位于产生了异常的电池模块1B的上方的电池模块1B而言，高温气体G的热难以借助上壳体5的侧壁部5b进行传递，也能够更可靠地抑制电池模块1B的内部的电池11的劣化。另外，图9的侧壁部3b是平面形状，但也可以是将内表面弯曲成凹状的弯曲面。

此外，作为下壳体3的侧壁部3b，也可以考虑图10～图12所示那样的电池模块1C～1E的形状。图10、图11中的电池模块1C、1D的下壳体3的侧壁部3b为沿着铅垂方向延伸的平面形状。在图10中，侧壁部3b的上端3b1的上下方向的位置与上壳体5的上壁部5a的上下方向的位置大致相同。在图11中，侧壁部3b的上端3b1位于上壳体5的上壁部5a和侧壁部5b的下端5b1之间的位置。

图10的例子与图11的例子相比，下壳体3的侧壁部3b与上壳体5的侧壁部5b在水平方向上重叠的面积变大。因此，图10的例子与图11的例子相比，抑制高温气体G相对于上壳体5的侧壁部5b的热传递的效果以及抑制高温气体G向壳体7内进入的效果更好。

在图12所示的电池模块1E中，下壳体3的侧壁部3b具有位于下部的下部铅垂部3b5、位于上部的上部铅垂部3b6以及位于各铅垂部3b5、3b6彼此之间的倾斜部3b7。上部铅垂部3b6位于比下部铅垂部3b5靠外侧的位置，并且上部铅垂部3b6的局部在水平方向上与上壳体5的侧壁部5b重叠。具体而言，侧壁部3b由下部铅垂部3b5、倾斜部3b7以及上部铅垂部3b6一体形成，该下部铅垂部3b5配置在下侧且沿着铅垂方向延伸，该倾斜部3b7随着在该下部铅垂部3b5的上端弯曲后向上方去而朝向外侧扩开，该上部铅垂部3b6在该倾斜部3b7的上端弯曲且沿着铅垂方向延伸。此外，可以形成为以向外侧突出的方式弯曲且内表面成为凹状的弯曲面的形状的倾斜部3b7，来代替平面形状的倾斜部3b7。

在图12的电池模块1E的例子中，在壳体7内产生了的高温气体G容易沿着倾斜部3b7、或者代替倾斜部3b7的弯曲面释放到外部。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是这些实施方式只不过是为了容易理解本发明所记载的单纯的例示，本发明并不限于该实施方式。本发明的保护范围并不限于上述实施方式所公开的具体的技术事项，也包含容易由此引导出的各种各样的变形、变更以及替代技术等。

例如，下壳体3的侧壁部3b的形状也可以考虑除上述各例以外的各种形状。

另外，如图3至图5所记载的那样，在上述实施方式中，连通部15形成在与矩形状的壳体7的周围三条边对应的部位，但是能够例如只形成在一条边等，进行适宜的改变。另外，在上述实施方式中，连通部15沿着矩形状的壳体7的一整条边连续地形成，但例如，如图13所记载的电池模块1F那样，也可以在矩形状的壳体7的一条边上局部地形成。在图13的情况下，虽然形成有三个局部的连通部15，但是数量并未受到限制。而且，在上述实施方式中，收纳在壳体7的内部的单元电池13的数量是数个，但是也可以是一个。

本申请基于2013年10月8日提出申请的日本特许愿第2013-210704号主张优先权，该出愿的所有内容作为参照被编入本说明书中。

产业上的可利用性

采用本发明的电池组，在规定的电池模块内的电池发生异常而产生了高温气体的情况下，能够抑制该气体所带来的热对其他的电池模块内的电池产生影响。

附图标记说明

1、1A、1B、1C、1D、1E、1F 电池模块

3 下壳体

3a 下壳体的下壁部

3b 下壳体的侧壁部

3b1 下壳体的侧壁部的上端

5 上壳体

5a 上壳体的上壁部

5b 上壳体的侧壁部

5b1 上壳体的侧壁部的下端

7 电池模块的壳体

9 壳体内的收纳空间

11 电池

13 单元电池

15 连通部

31 电池模块层叠体(电池组)

Claims

1.一种电池组，其特征在于，具有多个电池模块，

所述多个电池模块分别具有电池和用于收纳该电池的壳体，

所述壳体具有从下方覆盖该壳体的内部的电池的下壳体和从上方覆盖该壳体的内部的电池的上壳体，在这些下壳体和上壳体之间形成有用于收纳所述电池的收纳空间，

所述下壳体具有位于所述电池的下方的下壁部和从该下壁部的外周缘向上方延伸的侧壁部，

所述上壳体具有位于所述电池的上方的上壁部和从该上壁部的外周缘向下方延伸的侧壁部，

所述下壳体的侧壁部位于在与所述收纳空间相反的外侧与所述上壳体的侧壁部分开的位置，并且上端位于比所述上壳体的侧壁部的下端靠上方的位置，

在所述下壳体的侧壁部和所述上壳体的侧壁部之间设置有将所述收纳空间和所述壳体的外部连通的连通部。

2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，

所述电池模块在将所述上壳体设为上侧、将所述下壳体设为下侧的状态下层叠多个。

3.根据权利要求1或2所述的电池组，其特征在于，

所述下壳体的侧壁部以上部位于比下部相对于所述收纳空间更靠外侧的位置的方式倾斜。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的电池组，其特征在于，

所述下壳体的侧壁部的内表面弯曲成凹状。

5.根据权利要求1或2中任一项所述的电池组，其特征在于，

所述电池由多个单元电池构成，

各个单元电池是将发电要件和电解质收纳在袋状的外壳的内部而形成的层叠电池，该发电要件是将正极板、负极板以及隔板层叠起来而形成的。