CN107591502A - 电池外装体、电池组和电池装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电池外装体、电池组和电池装置,其用于电池组,能够使电池组小型化,并且能够赋予充分的耐久性的电池外装体、通过具有该电池外装体而能够小型化,并且具备充分的耐久性的电池组和具有该电池组的电池装置。
Description
技术领域
本发明涉及电池外装体、电池组和电池装置。
本申请基于日本特愿2016-134112号(申请日:2016年7月6日)、日本特愿2016-134113号(申请日:2016年7月6日)和日本特愿2016-134114号(申请日:2016年7月6日)主张优先权,并在此援引其中内容。
背景技术
近些年来,针对环境意识提高,其中,作为用于储存电能的蓄电池,锂离子电池等的二次电池等受到瞩目。例如,在电动汽车用的蓄电池等中,为了实现大容量化,使用将多个单电池连接而构成的电池组。具体而言,具有连接有多个将电池收纳在外装体容器中的放入容器的单电池的构造的电池组。这里,作为收纳电池的外装体容器,为实现小型化和轻量化,使用由将金属箔和树脂层层叠起来的层叠体片构成的容器(例如,参照专利文献1)。
专利文献1:日本特开2000-357494号公报
然而,对于电池组而言,要求结构为小型以及具备耐久性,然而实现小型化和耐久性提升这双方却并不容易。例如,若为了实现小型化而简化了电池组的构造,则存在耐久性降低的问题。此外,若为了提高耐久性而设置保护构造,则电池组的小型化会变难。
发明内容
本发明就是鉴于上述现状而完成的,其目的在于提供一种用于具有多个单电池的电池组,能够使电池组小型化,并且能够赋予充分的耐久性的电池外装体、通过具有该电池外装体而能够实现小型化并且具备充分的耐久性的电池组和具有该电池组的电池装置。
为了解决上述的课题,本发明的一个方面提供一种电池外装体,其具有多个导电体片,所述导电体片中的至少一对的相面对的导电体片在多个线状的粘接部被部分粘接,所述多个粘接部在与长度方向垂直的宽度方向上互相远离地形成,所述一对的相面对的导电体片形成由所述粘接部划分出的多个筒状部,在所述筒状部的内部确保有电池收纳部,所述一对的相面对的导电体片中的至少一方在宽度方向上连续地形成在所述多个筒状部上,所述筒状部由所述导电体片的相邻的所述粘接部之间的中间部形成,所述一对的相面对的导电体片的中间部具有各自的至少一部分朝外方凸出的弯曲形状。
本发明优选构成为,所述一对的相面对的导电体片的所述中间部分别具有基板部和一对侧板部,该一对侧板部以从所述基板部的两侧缘向扩宽方向而接近对方侧的所述导电体片的方式相对于所述基板部倾斜地延出,所述筒状部通过所述一对的相面对的导电体片的所述基板部和所述侧板部而形成为六角筒状。
本发明优选构成为,该电池外装体具有多组所述一对的相面对的导电体片,就两面分别粘接在其他的导电体片上的所述导电体片而言,一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部和另一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部在宽度方向上交替配置。
本发明优选构成为,所述一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部和所述另一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部中的一方的宽度形成得比另一方宽。
本发明优选构成为,在厚度方向上相邻的多组的所述导电体片中的一组导电体片与另一组导电体片之间确保空间。
本发明优选构成为,所述导电体片具有金属层,所述金属层面对所述电池收纳部。
本发明优选构成为,所述金属层是包含选自由铝、铜、不锈钢、镍和铁组成的组中的1种以上的金属箔。
本发明优选构成为,所述导电体片是还具有树脂层的层叠体,所述树脂层包含选自由聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚烯烃、丙烯酸树脂、聚氨酯、氟树脂和热硬化性树脂组成的组中的1种以上。
本发明优选构成为,所述导电体片在所述粘接部中通过聚烯烃系的粘接剂而被粘接。
本发明优选构成为,所述粘接剂包含酸改性后的聚烯烃和交联剂。
本发明的另一个方面提供一种电池组,其具有:多个单电池,它们分别具有电池容器和被所述电池容器覆盖的电池主体;以及电池外装体,其对所述单电池进行外装,所述电池外装体具有多个导电体片,所述导电体片中的至少一对的相面对的导电体片在多个线状的粘接部被部分粘接,所述多个粘接部在与长度方向垂直的宽度方向上互相远离地形成,所述一对的相面对的导电体片形成由所述粘接部划分出的多个筒状部,在所述筒状部的内部确保有电池收纳部,所述一对的相面对的导电体片中的至少一方在宽度方向上连续地形成在所述多个筒状部上,所述筒状部由所述导电体片的相邻的所述粘接部之间的中间部形成,所述一对的相面对的导电体片的中间部具有各自的至少一部分朝外方凸出的弯曲形状,所述单电池分别被收纳在多个电池收纳部中。
本发明优选构成为,所述电池容器由层叠有金属层和树脂层的层叠体构成,是收纳所述电池主体的容器,所述单电池是扁平形状。
本发明优选构成为,所述一对的相面对的导电体片的所述中间部分别具有基板部和一对侧板部,该一对侧板部以从所述基板部的两侧缘向扩宽方向而接近对方侧的所述导电体片的方式相对于所述基板部倾斜地延出,所述筒状部通过所述一对的相面对的导电体片的所述基板部和所述侧板部而形成为六角筒状。
本发明优选构成为,该电池外装体具有多组所述一对的相面对的导电体片,就两面分别粘接在其他的导电体片上的所述导电体片而言,一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部和另一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部在宽度方向上交替配置。
本发明优选构成为,所述一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部和所述另一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部中的一方的宽度形成得比另一方宽。
本发明优选构成为,在厚度方向上相邻的所述多组的相面对的导电体片中的一组导电体片与另一组相面对的导电体片之间确保空间。
本发明优选构成为,所述导电体片具有金属层,所述电池外装体的金属层面对所述电池收纳部。
本发明优选构成为,所述电池外装体的金属层是包含选自由铝、铜、不锈钢、镍和铁组成的组中的1种以上的金属箔。
本发明优选构成为,所述导电体片是还具有树脂层的层叠体,所述电池外装体的树脂层包含选自由聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚烯烃、丙烯酸树脂、聚氨酯、氟树脂和热硬化性树脂组成的组中的1种以上。
本发明优选构成为,所述导电体片在所述粘接部中通过聚烯烃系的粘接剂而被粘接。
本发明的一个方面提供一种电池装置,其具有:所述电池;壳体,其收纳所述电池;第1端子,其与所述一对相面对的导电体片中的一方电连接;以及第2端子,其与所述一对相面对的导电体片中的另一方电连接。
本发明的另一个方面提供一种电池组,其具有多个单电池和对所述单电池进行外装的电池外装体,所述电池外装体具有多个导电体片,所述导电体片中的至少一对的相面对的导电体片在多个线状的粘接部被部分粘接,所述多个粘接部在与长度方向垂直的宽度方向上互相远离地形成,所述一对的相面对的导电体片形成由所述粘接部划分出的多个筒状部,在所述筒状部的内部确保有电池收纳部,所述一对的相面对的导电体片中的至少一方在宽度方向上连续地形成在所述多个筒状部上,所述筒状部由所述导电体片的相邻的所述粘接部之间的中间部形成,所述一对的相面对的导电体片的中间部具有各自的至少一部分朝外方凸出的弯曲形状,所述单电池具有:正极集电体;与所述正极集电体接触的正极活性物质层;负极集电体;与所述负极集电体接触的负极活性物质层;将所述正极活性物质层与所述负极活性物质层隔开的隔板;以及电解质,所述单电池分别设置于所述多个电池收纳部,所述正极集电体以能够导电的方式抵接在所述一对相面对的导电体片的一方上,所述负极集电体以能够导电的方式抵接在所述一对相面对的导电体片的另一方上。
本发明优选构成为,所述一对的相面对的导电体片的所述中间部分别具有基板部和一对侧板部,该一对侧板部以从所述基板部的两侧缘向扩宽方向而接近对方侧的所述导电体片的方式相对于所述基板部倾斜地延出,所述筒状部通过所述一对的相面对的导电体片的所述基板部和所述侧板部而形成为六角筒状。
本发明优选构成为,该电池外装体具有多组所述一对的相面对的导电体片,就两面分别粘接在其他的导电体片上的所述导电体片而言,一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部和另一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部在宽度方向上交替配置。
本发明优选构成为,所述一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部和所述另一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部中的一方的宽度形成得比另一方宽。
本发明优选构成为,在厚度方向上相邻的所述多组相面对的导电体片中一组相面对的导电体片与另一组相面对的导电体片之间确保空间。
本发明优选构成为,在所述电池外装体的所述粘接部的长度方向的两端部上分别具有封闭所述筒状部的一个和另一个开口的封闭板。
本发明优选构成为,所述封闭板通过密封部件而抵接于所述筒状部的开口。
本发明优选构成为,封闭所述筒状部的一个开口的封闭板和封闭另一个开口的封闭板被连结固定件固定到所述电池外装体上。
本发明优选构成为,所述导电体片具有金属层,所述金属层面对所述电池收纳部。
本发明优选构成为,所述金属层是包含选自由铝、铜、不锈钢、镍和铁组成的组中的1种以上的金属箔。
本发明优选构成为,所述导电体片是还具有树脂层的层叠体,所述树脂层包含选自由聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚烯烃、丙烯酸树脂、聚氨酯、氟树脂和热硬化性树脂组成的组中的1种以上。
本发明优选构成为,所述导电体片在所述粘接部中通过聚烯烃系的粘接剂而被粘接。
发明效果
根据本发明的一个方面,多个电池收纳部由共通的导电体片形成,因此相比使用分别包装单电池的多个外装体容器的电池组而言,例如能够省略连接构造等的一部分,因而能够简化电池组的构造。因此,能够实现电池组的小型化和轻量化。
此外,根据本发明的一个方面,单电池的正极集电体和负极集电体连接于导电体片,因此能够使导电体片作为端子发挥功能。因此,能够简化单电池的构造,实现电池组的进一步的小型化和轻量化。
此外,本发明的一个方面中,多个电池收纳部由共通的导电体片形成,因而相比使用分别包装单电池的多个外装体容器的电池组而言在机械强度的方面优良。例如,在被施加导电体片的宽度方向的拉伸力、粘接部的长度方向的剪切力或导电体片的厚度方向的剪切力等情况下也不易引起破损。此外,由于具有被共通的导电体片连接而形成的多个筒状部,因此能够提高对于粘接部的长度方向的压缩力的耐久性。
因此,根据本发明的一个方面,能够实现电池组的小型化和轻量化,而且能够对电池组赋予充分的耐久性。
此外,本发明的一个方面具有简略的构造,因此能够在不使得构造变得复杂的情况下构成为多级。因此,能够构成不仅将多个单电池并联连接还将它们串联连接起来的电池组。因此,可提供使电池容量、电压等符合使用目的的多种电池组。
附图说明
图1是示意性表示使用实施方式的电池外装体的电池组的示例的剖视图。
图2是示意性表示用于图1的电池组的电池外装体的剖视图。
图3是图1的电池组的电路图。
图4是表示图1的电池组的制造工序的说明图。
图5是表示与图4接续的制造工序的说明图。
图6是示意性表示使用实施方式的电池外装体的第1变形例的电池组的示例的剖视图。
图7是示意性表示使用实施方式的电池外装体的第2变形例的电池组的示例的剖视图。
图8是示意性表示实施方式的电池外装体的筒状部的第1变形例的剖视图。
图9是示意性表示实施方式的电池外装体的筒状部的第2变形例的剖视图。
图10是示意性表示实施方式的电池外装体的筒状部的第3变形例的剖视图。
图11是示意性表示使用电池外装体的示例的电池组的剖视图。
图12是示意性表示用于图1的电池组的单电池的剖视图。
图13的(A)是示意性表示使用图1的电池组的电池装置的示例的主视图,(B)是表示(A)的电池装置的俯视图。
图14的(A)是示意性表示使用图1的电池组的电池装置的另一例的主视图,(B)是表示(A)的电池装置的俯视图。
图15是示意性表示实施方式的电池组的第1变形例的剖视图。
图16是示意性表示实施方式的电池组的第2变形例的立体图。
图17是示意性表示图16的电池组的构造的分解立体图。
图18是示意性表示图16的电池组的变形例的侧视图。
标号说明
1、1A、1B:电池外装体,2:单电池,3、31、32、33、34:导电体片,4、41、42、43、41A、41B、43A、43B:粘接剂层,5、5A、5B:电池收纳部,6:金属层,7:树脂层,10、10A、10B:电池组,11:封闭板,12:密封层(密封部件),13、26:第1端子,14、27:第2端子,15、28:壳体,30A:第1组,30B:第2组,31A、32A、32B、33A、33B、34A:粘接部,31C、32C、33C、34C:基板部,31D、32D、33D、34D、91D1、91D2、91D3、92D1、92D2、92D3:侧板部,31E、32E、33E、34E、81E、91E1、91E2、91E3、92E1、92E2、92E3:中间部,32a:第2导电体片的下表面(另一个面),32b:第2导电体片的上表面(一个面),33a:第3导电体片的下表面(一个面),33b:第3导电体片的上表面(另一个面),35、35A、35B、85、95、105、115:筒状部,38:内部空间(一个组的相面对的导电体片与另一个组的相面对的导电体片之间的空间),51:电池主体,52:正极活性物质层,53:负极集电体,54:负极活性物质层,55:隔板,56:电解质,57:正极集电体,60:连结固定件,61:电池容器,100、110:电池装置。
具体实施方式
以下,根据优选实施方式对本发明进行说明。
[电池外装体]
图1是示意性表示作为使用实施方式的电池外装体1的电池组的一例的电池组10的剖视图。图2是示意性表示电池外装体1的剖视图。
电池组10具有电池外装体1和多个单电池2。
电池外装体1具有多个导电体片3。图1和图2所示的电池外装体1例如具有配置于重叠方向上的4个导电体片3。从上到下将这4个导电体片3按顺序分别称作第1~第4导电体片31、32、33、34。
如图2所示,导电体片3(31、32、33、34)是由金属层6和树脂层7层叠而构成的层叠体,并且具备挠性。
在导电体片3中,金属层6是用于确保导电性能而必要结构。导电体片3可以仅通过金属层6构成,而为了确保绝缘性则优选具有树脂层7。
作为构成金属层6的金属,例如可以举出包含铝、铜、不锈钢、镍、铁之中的1种以上的合金。金属层6例如是包含从由铝、铜、不锈钢、镍和铁构成的组中选择的1种以上的金属箔。所述金属可以是作为铁合金的碳钢。特别地,基于加工性、入手的容易程度、价格、强度(插穿强度,拉伸强度等)、耐腐蚀性等的观点,优选使用铝箔、铜箔、不锈钢箔。
金属层6可以是具有基材金属层和形成在该基材金属层的表面上的镀层的构造。基材金属层和镀层例如由前述的金属构成。
不锈钢箔例如由奥氏体系、铁素体系、马氏体系等的不锈钢构成。作为奥氏体系具有SUS304、316、301等,作为铁素体系具有SUS430等,作为马氏体系具有SUS410等。
金属层6例如具备减少来自电池收纳部5的液漏的功能。
关于金属层6的厚度,基于提高导电体片3的加工性的观点,优选在1mm以下,更优选在500μm以下,最为优选在200μm以下。关于金属层6的厚度,基于提高导电体片3的机械强度的观点,优选在5μm以上,更优选在20μm以上,最为优选在40μm以上。另外,可以任意组合数值范围内的上限值和下限值。
作为金属层6,如果使用提高退火而软质化后的金属层(O材),则挠曲性能会变好,易于使导电体片3形成为后述的形状。
树脂层7例如由延伸聚丙烯(OPP)等的聚烯烃树脂;聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等的聚酯树脂;尼龙(Ny)等的聚酰胺树脂;聚酰亚胺树脂;氟树脂;丙烯酸树脂;热硬化树脂系涂料(热硬化性树脂);聚氨酯树脂等中的1种以上构成。其中,基于耐久性而优选使用OPP、热硬化树脂系涂料。
关于树脂层7的厚度,基于提高导电体片3的加工性的观点,优选在200μm以下,更优选在100μm以下,最为优选在50μm以下。关于树脂层7的厚度,基于提高导电体片3的机械强度的观点,优选在1μm以上,更优选在10μm以上。
树脂层7既可以是单层构造,也可以是多层构造。作为具有多层构造的树脂层7的示例,可以举出由PET膜和二轴延伸聚酰胺树脂膜(ONy)层叠而成的2层膜。另外,树脂层7还可以是3层以上的多层构造。
树脂层7含有颜料等的染色料,由此可以赋予期望的颜色或设计。
导电体片3形成为使金属层6朝向电池收纳部5的姿态。
图1和图2中,X方向是导电体片3的宽度方向。Y方向是在沿着导电体片3(例如基板部31C)的面内与X方向垂直的方向。Z方向是与X方向和Y方向垂直的方向,是导电体片3的厚度方向。
导电体片31、32、33、34中的第1和第2导电体片31、32是相面对配置的一对导电体片3。将导电体片31、32称作第1组30A的导电体片3。
第3和第4导电体片33、34是相面对配置的一对导电体片3。将导电体片33、34称作第2组30B的导电体片3。第1组30A与第2组30B在厚度方向(Z方向)上相邻。
第1导电体片31与第2导电体片32通过多个线状的粘接剂层4(粘接剂层41)而部分粘接起来。粘接剂层41由形成在导电体片31的下表面31a(对置面)上的粘接剂层41A和形成在导电体片32的上表面32b(对置面)上的粘接剂层41B层叠而构成。
粘接剂层41A、41B例如形成为沿Y方向的固定宽度的带状。粘接剂层41A、41B为相同宽度,并且重叠形成。多个粘接剂层41在X方向上互相远离地形成。多个粘接剂层41优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
将第1导电体片31中的通过粘接剂层41而粘接在第2导电体片32上的部分称作粘接部31A。粘接部31A例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部31A在X方向上互相远离地形成。多个粘接部31A优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
将第2导电体片32中的通过粘接剂层41而粘接在第1导电体片31上的部分称作粘接部32A。粘接部32A例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部32A在X方向上互相远离地形成。多个粘接部32A优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
第2导电体片32和第3导电体片33通过多个线状的粘接剂层42而部分粘接起来。
粘接剂层42形成在导电体片32的下表面32a(对置面)与导电体片33的上表面33b(对置面)之间。
粘接剂层42例如形成为沿Y方向的固定宽度的带状。多个粘接剂层42在X方向上互相远离地形成。多个粘接剂层42优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
将第2导电体片32中的通过粘接剂层42而粘接在第3导电体片33上的部分称作粘接部32B。粘接部32B例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部32B在X方向上互相远离地形成。多个粘接部32B优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
将第3导电体片33中的通过粘接剂层42而粘接在第2导电体片32上的部分称作粘接部33B。粘接部33B例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部33B在X方向上互相远离地形成。多个粘接部33B优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
上表面32b(第1面)粘接在第1导电体片31上的粘接部32A和下表面32a(第2面)粘接在第3导电体片33上的粘接部32B在第2导电体片32的宽度方向(X方向)上交替配置于第2导电体片32。
粘接部32B优选形成为宽度比粘接部32A宽。
第3导电体片33与第4导电体片34通过多个线状的粘接剂层43而部分粘接起来。
粘接剂层43由形成在导电体片33的下表面33a(对置面)上的粘接剂层43A和形成在导电体片34的上表面34b(对置面)上的粘接剂层43B层叠而构成。
粘接剂层43A、43B例如形成为沿Y方向的固定宽度的带状。粘接剂层43A、43B为相同宽度,并且重叠形成。多个粘接剂层43在X方向上互相远离地形成。多个粘接剂层43优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
作为构成粘接剂层41、42、43的粘接剂,例如可以举出聚烯烃系粘接剂、聚氨酯系粘接剂、环氧系粘接剂、丙烯酸系粘接剂、聚氨酯系粘接剂、尼龙系粘接剂、聚酯系粘接剂等的绝缘材料。
作为所述粘接剂,优选使用由聚烯烃树脂构成的聚烯烃系的粘接剂。作为聚烯烃树脂,可以举出聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚异丁烯、丙烯与乙烯的共聚物、丙烯与聚烯烃系单体的共聚物等。其中,基于粘接性、耐久性等的观点,优选使用马来酸酐改性聚丙烯。此外,作为交联剂,优选包含含有多个环氧基的化合物。更具体而言,可使用包含酸改性聚烯烃树脂(例如马来酸酐改性聚丙烯)(A)和环氧树脂系化合物(B)的粘接剂。关于包含酸改性聚烯烃树脂(A)和环氧树脂系化合物(B)的粘接剂,基于粘接的强度的观点而言是优选的,可制造出强度较高的外装体。作为环氧树脂系化合物(B),例如优选在1个分子中具有2个以上环氧基的结构,更优选是含有1~30%的双酚A型酚的环氧树脂、酚醛变性环氧树脂的粘接剂。
作为构成粘接剂层41、42、43的粘接剂,通过使用聚烯烃系的粘接剂而能够提高导电体片3的粘接强度,可得到强度优良的电池外装体1。
所述粘接剂包含酸改性聚烯烃树脂和交联剂,由此使得导电体片3的粘接强度变高,可制造出耐久性优良的电池外装体1。
将第3导电体片33中的通过粘接剂层43而粘接在第4导电体片34上的部分称作粘接部33A。粘接部33A例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部33A在X方向上互相远离地形成。多个粘接部33A优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
将第4导电体片34中的通过粘接剂层43而粘接在第3导电体片33上的部分称作粘接部34A。粘接部34A例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部34A在X方向上互相远离地形成。多个粘接部34A优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
下表面33a(第1面)粘接在第4导电体片34上的粘接部33A和上表面33b(第2面)粘接在第2导电体片32上的粘接部33B在第3导电体片33的宽度方向(X方向)上交替配置于第3导电体片33。
粘接部33B优选形成为宽度比粘接部33A宽。
如图2所示,将第1导电体片31的在X方向上相邻的粘接部31A、31A之间的部分称作中间部31E(非粘接部)。中间部31E具有基板部31C和相对于基板部31C倾斜的一对侧板部31D、31D。基板部31C面对电池收纳部5(5A)内的单电池2(2A)的一个面(图1的上表面)。
侧板部31D、31D从基板部31C的两侧缘分别朝粘接部31A、31A延出。侧板部31D、31D从基板部31C的两侧缘沿扩宽方向以逐渐接近第2导电体片32(对方侧的导电体片3)的方式倾斜地延出。侧板部31D、31D随着越接近第2导电体片32则越相互远离。
中间部31E构成为相对于通过相邻的粘接部31A、31A的平面,向远离第2导电体片32的方向(外方)凸出的弯曲形状。
第2导电体片32的粘接部32B也被称作基板部32C。基板部32C面对电池收纳部5(5A)内的单电池2(2A)的另一个面(图1的下表面)。导电体片31的基板部31C与导电体片32的基板部32C在厚度方向(Z方向)上远离。
将第2导电体片32中的从基板部32C的两侧缘分别朝粘接部32A、32A延出的部分称作侧板部32D、32D。侧板部32D、32D从基板部32C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第1导电体片31(对方侧的导电体片3)的方式倾斜地延出。侧板部32D、32D随着越接近第1导电体片31则越相互远离。
将第2导电体片32的包含基板部32C和一对侧板部32D、32D的部分称作中间部32E(非粘接部)。中间部32E是在X方向上相邻的粘接部32A、32A之间的部分。
中间部32E具有基板部32C和相对于基板部32C倾斜的侧板部32D、32D。中间部32E构成为相对于通过相邻的粘接部32A、32A的平面,向远离第1导电体片31的方向(外方)凸出的弯曲形状。
第1导电体片31的中间部31E的侧板部31D、31D朝向扩宽方向而接近第2导电体片32,并且第2导电体片32的中间部32E的侧板部32D、32D朝向扩宽方向而接近第1导电体片31。因此,筒状部35(35A)构成为由基板部31C、32C和侧板部31D、31D、32D、32D构成的六角筒状。
一个中间部具有基板部和以朝向扩宽方向而接近对方侧的导电体片的方式倾斜的一对侧板部,另一个中间部具有基板部和以朝向扩宽方向而接近对方侧的导电体片的方式倾斜的一对侧板部,此时可以将由这些基板部和侧板部构成的形状称作六角筒状。
优选导电体片31、32的中间部31E、32E的宽度尺寸的差异较小。例如,中间部31E、32E的宽度尺寸的差异相对于中间部31E、32E的宽度尺寸中的较大一方的尺寸,例如优选在10%以下。
导电体片31的中间部31E的宽度尺寸与导电体片32的中间部32E的宽度尺寸优选相等。
中间部31E的宽度尺寸指的是基板部31C和侧板部31D、31D的宽度尺寸的合计。中间部32E的宽度尺寸指的是基板部32C和侧板部32D、32D的宽度尺寸的合计。
基板部31C、32C的宽度尺寸指的是沿基板部31C、32C且与粘接部31A、32A垂直的方向上的尺寸。侧板部31D、32D的宽度尺寸指的是沿侧板部31D、32D且与粘接部31A、32A垂直的方向上的尺寸。
第3导电体片33的粘接部33B也称作基板部33C。基板部33C面对电池收纳部5(5B)内的单电池2(2B)的一个面(图1的上表面)。
将第3导电体片33中的从基板部33C的两侧缘分别朝粘接部33A、33A延出的部分称作侧板部33D、33D。侧板部33D、33D从基板部33C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第4导电体片34(对方侧的导电体片3)的方式倾斜地延出。侧板部33D、33D随着越接近第4导电体片34则越相互远离。
将第3导电体片33的包含基板部33C和一对侧板部33D、33D的部分称作中间部33E(非粘接部)。中间部33E是在X方向上相邻的粘接部33A、33A之间的部分。
中间部33E具有基板部33C和相对于基板部33C倾斜的侧板部33D、33D。中间部33E构成为相对于通过相邻的粘接部33A、33A的平面,向远离第4导电体片34的方向(外方)凸出的弯曲形状。
将第4导电体片34的在X方向上相邻的粘接部34A、34A之间的部分称作中间部34E(非粘接部)。中间部34E具有基板部34C和相对于基板部34C倾斜的一对侧板部34D、34D。基板部34C面对电池收纳部5(5B)内的单电池2(2B)的一个面(图1的下表面)。导电体片33的基板部33C与导电体片34的基板部34C在厚度方向(Z方向)上远离。
侧板部34D、34D从基板部34C的两侧缘分别朝粘接部34A、34A延出。侧板部34D、34D从基板部34C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第3导电体片33(对方侧的导电体片3)的方式倾斜地延出。侧板部33D、33D随着越接近第3导电体片33而越相互远离。
中间部34E构成为相对于通过相邻的粘接部34A、34A的平面,向远离第3导电体片33的方向(外方)凸出的弯曲形状。
图2中,基板部31C、32C、33C、34C沿XY平面形成。
第3导电体片33的中间部33E的侧板部33D、33D朝向扩宽方向而接近第4导电体片34,并且第4导电体片34的中间部34E的侧板部34D、34D朝向扩宽方向而接近第3导电体片33。因此,筒状部35(35B)形成为由基板部33C、34C和侧板部33D、33D、34D、34D构成的六角筒状。
导电体片33、34的中间部33E、34E优选宽度尺寸的差异较小。例如,中间部33E、34E的宽度尺寸的差异相对于中间部33E、34E的宽度尺寸中的较大一方的尺寸,例如优选在10%以下。
导电体片33的中间部33E的宽度尺寸与导电体片34的中间部34E的宽度尺寸优选相等。
中间部33E的宽度尺寸指的是基板部33C和侧板部33D、33D的宽度尺寸的合计。中间部34E的宽度尺寸指的是基板部34C和侧板部34D、34D的宽度尺寸的合计。
基板部33C、34C的宽度尺寸指的是沿基板部33C、34C且与粘接部33A、34A垂直的方向上的尺寸。侧板部33D、34D的宽度尺寸指的是沿侧板部33D、34D且与粘接部33A、34A垂直的方向上的尺寸。
第1导电体片31的中间部31E(基板部31C和侧板部31D、31D)和第2导电体片32的中间部32E(基板部32C和侧板部32D、32D)形成中空的角筒状的筒状部35(35A)。筒状部35(35A)的内部空间是电池收纳部5(5A)。筒状部35(35A)由粘接部31A、32A划分。
侧板部31D、31D是XZ剖面为直线状的平坦形状,相对于基板部31C以角度θ1(0°<θ1<90°)倾斜。侧板部32D、32D是XZ剖面为直线状的平坦形状,相对于基板部32C以角度θ2(0°<θ2<90°)倾斜。
导电体片31、32均在宽度方向上连续形成在多个筒状部35(35A)上。
第3导电体片33的中间部33E(基板部33C和侧板部33D、33D)和第4导电体片34的中间部34E(基板部34C和侧板部34D、34D)形成中空的角筒状的筒状部35(35B)。筒状部35(35B)的内部空间是电池收纳部5(5B)。筒状部35(35B)由粘接部33A、34A划分。
侧板部33D、33D是XZ剖面为直线状的平坦形状,相对于基板部33C以角度θ3(0°<θ3<90°)倾斜。侧板部34D、34D是XZ剖面为直线状的平坦形状,相对于基板部34C以角度θ4(0°<θ4<90°)倾斜。
角度θ3可以与角度θ1相等。角度θ4可以与角度θ2相等。角度θ1~θ4可以是相同角度。
导电体片33、34均在宽度方向上连续形成在多个筒状部35(35B)上。
筒状部35是具有平坦的侧板部31D、32D、33D、34D的六角筒状,因此是在电池组10的强度方面尤为优选的结构。
第2导电体片32的侧板部32D、32D和粘接部32A和第3导电体片33的侧板部33D、33D和粘接部33A形成多个中空的角筒状(图1中为六角筒状)的筒状部37。
粘接部32A相比粘接部32B形成得较窄,粘接部33A相比粘接部33B形成得较窄,因此筒状部37的内部空间38的宽度尺寸小于作为筒状部35的内部空间的电池收纳部5的宽度尺寸。
筒状部37的内部空间38是在第1组30A与第2组30B之间确保的空间。可以使被未图示的供给机构供给的热介质(例如冷却水或冷却用的空气等)在内部空间38流通。由此,能够对电池组10进行温度调节。
在电池外装体1中,多个筒状部35并排排列在导电体片3的宽度方向(X方向)上。此外,筒状部37也并排排列在导电体片3的宽度方向(X方向)上。电池外装体1是由多个筒状部35规则排列而成的蜂窝状构造体。
电池外装体1的一对相面对的导电体片3、3具有2个以上的筒状部35。例如,在图1所示的电池外装体1中,导电体片31、32具有排列在宽度方向(X方向)上的2个以上的筒状部35。由一对相面对的导电体片形成的筒状部的数量优选在3以上,例如可以为4~10。
电池外装体1具有2个以上的筒状部35,因此可得到具有并联连接的2个以上的单电池2的电池组10。单电池2的数量优选在3以上,例如为4~10。
电池外装体1可以构成为并联配置有2个以上的单电池2的电池组10,因此从电力供给的观点而言是优选的。
电池外装体1优选具有2组以上的相面对的导电体片3、3。例如,图1所示的电池外装体1具有2组(第1组30A和第2组30B)的导电体片3。相面对的导电体片3、3的数量(组数)优选在3组以上,例如可以为4~20组。
在电池外装体1具有2组以上的导电体片3、3的情况下,可得到串联配置有2个以上的单电池2的电池组10。单电池2的串联的连接数优选在3以上,例如为4~20。
具有2组以上的导电体片3、3的电池外装体1可以构成串联配置有2个以上的单电池2的电池组10,因此从电力供给的观点而言是优选的。
作为封闭筒状部35的开口的构造,可使用由连续发泡树脂片和独立发泡树脂片构成的作为2层体的盖体。例如,将使具备耐电解液性的粘接剂(例如聚烯烃系粘接剂)浸泡所述连续发泡树脂片的所述盖体加压插入筒状部35,由此能够封闭筒状部35的开口。
为了对电池组赋予防水性,可以在盖体的表层设置金属箔等的防护材料。防护材料是用于不使电池组发生短路而设置的。另外,封闭筒状部的开口的构造不限于此。
第2导电体片32的多个粘接部32A中的至少1个与第3导电体片33的粘接部33A中的至少1个通过连接部39而电连接起来。
如图1所示,单电池2例如是锂离子电池,具有电池主体51、正极端子板52和负极端子板53。单电池2被收纳于筒状部35,因此被电池外装体1进行外装。
另外,在筒状部35中收纳的电池可以不是能够出入的单电池2,例如可以在筒状部35内设置正极活性物质层、负极活性物质层和将它们隔开的隔板,并填充电解质(电解液),由此在电池收纳部5中构成电池。
图3是电池组10的电路图。
如图3所示,多个单电池2A、2A通过导电体片31、32而并联连接起来。多个单电池2B、2B通过导电体片33、34而并联连接起来。
单电池2A、2A和单电池2B、2B通过连接部39而串联连接起来。
[电池外装体的制造方法]
接着,对电池外装体1的制造方法的一例进行说明。
(第1工序:粘接工序)
如图4的(A)所示,准备长条状的导电体片70。
如图4的(B)所示,在导电体片70上线状涂布粘接剂4A。
如图4的(C)所示,将多个导电体片70重合并利用粘接剂4A粘接起来。
(第2工序:切断工序)
如图4的(C)所示,使用刀具71将多个导电体片70切断为预先所确定的Y方向尺寸。由此,得到由多个导电体片3构成的电池外装体72,该多个导电体片3通过由粘接剂4A构成的粘接剂层而粘接起来。
(第3工序:展开工序)
如图4的(D)所示,延展电池外装体72的多个导电体片3,形成电池收纳部5(参照图2)。
如图5的(A)所示,在电池收纳部5内收纳单电池2,向电池外装体1施加宽度方向(X方向)的拉伸力,或施加在厚度方向(Z方向)上压缩的力,由此对电池收纳部5的厚度进行调整,如图5的(B)所示,成为使导电体片3接触单电池2的状态。
由此,得到图1所示的电池组10。
电池外装体1的多个电池收纳部5由共通的导电体片3形成,因此相比分别包装单电池的多个外装体容器,例如可省略连接构造等的一部分,因此能够简化电池组的构造。因此,可实现电池组10的小型化和轻量化。
此外,电池外装体1的多个电池收纳部5由共通的导电体片3形成,因此相比分别包装单电池的多个外装体容器而言在机械强度的方面优良。例如,在被施加了导电体片3的宽度方向(X方向)的拉伸力、粘接部的长度方向(Y方向)的剪切力或导电体片3的厚度方向(Z方向)的剪切力等的情况下不易发生破损。此外,电池外装体1具有通过共通的导电体片3而连接形成的多个筒状部35,因此能够提高对于粘接部的长度方向(Y方向)的压缩力的耐久性。
因此,电池外装体1能够实现电池组10的小型化和轻量化,而且能够对电池组10赋予充分的耐久性。
使用电池外装体1的电池组10为小型且轻量,因此还能够用于设置空间有限的用途或重量易成为问题的用途。例如非常适用于作为车载用、住宅用等的电池。
电池外装体1具有简略的构造,因此不会使构造变复杂而构成为多级(具有多组的导电体片3的构造)。因此,可构成不仅将多个单电池2并联连接还将它们串联连接起来的电池组10。因此,可提供使电池容量、电压等符合使用目的的多种电池组10。
电池外装体1具有导电体片31、32、33、34的中间部31E、32E、33E、34E分别向外方凸出的弯曲形状,因此相比相面对的导电体片的一方为平坦的电池外装体(参照图11),相面对的导电体片的中间部的宽度尺寸的差异变小。因此,能够容易地调整厚度方向(Z方向)的尺寸。因此,通过对导电体片3施加在厚度方向上压缩的力,并使它们在互相接近的方向上移位,由此能够对单电池2减小极板间距离。因此,能够提高能效,提高作为电池组10的电池的性能。
此外,对电池外装体1施加在厚度方向上压缩的力,由此使导电体片3与单电池2的正极端子板52和负极端子板53可靠地接触而能够确保充分的导通。
对电池外装体1施加压缩力时,可采用在电池外装体1的厚度方向(Z方向)的至少一方设置具备弹性的按压材料(省略图示)的构造。
电池外装体1能够减小相面对的导电体片的中间部的宽度尺寸的差异,因此如图4的(A)~图4的(D)所示,可使用重合起来的多个平坦的导电体片70而容易地制作出来。
电池外装体1的筒状部35构成为六角筒状,因此能够提高对于导电体片3的宽度方向(X方向)的拉伸力、粘接部的长度方向(Y方向)的剪切力或导电体片3的厚度方向(Z方向)的剪切力的强度。此外,筒状部35形成为六角筒状,因此能够在筒状部35内确保充分的容积。
电池外装体1在第2导电体片32与第3导电体片33之间确保了内部空间38,因此通过使热介质(冷却水或冷却用的空气等)在内部空间38流通,由此能够对电池组10的温度进行调节。
内部空间38与电池收纳部5邻接,因此能够效率良好地对电池收纳部5内的单电池2的温度进行调节。
导电体片32、33上的粘接部32A、33A与粘接部32B、33B在宽度方向(X方向)上交替配置,因此电池外装体1成为多个筒状部35并排排列在宽度方向(X方向)上的蜂窝状构造体。因此,如前所述,能够实现电池组10的小型化和轻量化。
电池外装体1的导电体片32、33的粘接部32B、33B比粘接部32A、33A形成得更宽,因此对于作为筒状部35的内部空间的电池收纳部5能够确保充分的宽度。因此,能够紧密地配置单电池2,实现电池组10的小型化。
电池外装体1的导电体片3具有挠性,因此在筒状部35易于进行在厚度方向(Z方向)上互相接近的移位。因此,如前所述,能够提高作为电池组10的电池的性能。
接着,对电池外装体1的变形例进行说明。以下,对与图1和图2所示的电池外装体1相同的结构赋予同一标号并有时省略说明。
图6是示意性表示使用作为电池外装体1的第1变形例的电池外装体1A的电池组10C的剖视图。
电池外装体1A不具有导电体片33、34,仅使用了一对导电体片3(31、32),除此以外都与图1和图2所示的电池外装体1为相同构造。
图7是示意性表示使用作为电池外装体1的第3变形例的电池外装体1B的电池组10D的剖视图。
电池外装体1B代替第1导电体片31而使用在宽度方向(X方向)上排列的多个导电体片81,除此以外都与图6所示的电池外装体1A为相同构造。
导电体片81例如形成为沿Y方向的固定宽度的带状。
导电体片81在作为包含两侧缘部的部分的粘接部81A通过粘接剂层41而粘接于第2导电体片32的粘接部32A。
第1导电体片81的粘接部81A、81A之间的部分(中间部81E)和第2导电体片32的中间部32E形成筒状部85。
图8是表示作为筒状部35的第1变形例的筒状部95的剖视图。第1导电体片31的中间部91E1具有基板部31C和一对侧板部91D1、91D1。
侧板部91D1、91D1形成为向筒状部95的外方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状),从基板部31C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第2导电体片32的方式倾斜地延出。中间部91E1形成为向远离第2导电体片32的方向(外方)凸出的弯曲形状。
第2导电体片32的中间部92E1具有基板部32C和一对侧板部92D1、92D1。侧板部92D1、92D1形成为向筒状部95的外方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状),从基板部32C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第1导电体片31的方式倾斜地延出。中间部92E1成为向远离第1导电体片31的方向(外方)凸出的弯曲形状。
导电体片31、32的中间部91E1、92E1形成筒状部95。筒状部95在希望增大电池收纳部5,提高电池组中的电池的容积比例时是优选的结构。
图9是表示作为筒状部35的第2变形例的筒状部105的剖视图。
第1导电体片31的中间部91E2具有基板部31C和一对侧板部91D2、91D2。侧板部91D2、91D2形成为向筒状部105的内方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状),从基板部31C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第2导电体片32的方式倾斜地延出。中间部91E2成为向远离第2导电体片32的方向(外方)凸出的弯曲形状。
第2导电体片32的中间部92E2具有基板部32C和一对侧板部92D2、92D2。侧板部92D2、92D2形成为向筒状部105的内方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状),从基板部32C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第1导电体片31的方式倾斜地延出。中间部92E2成为向远离第1导电体片31的方向(外方)凸出的弯曲形状。
导电体片31、32的中间部91E2、92E2形成筒状部105。筒状部105在希望增大内部空间38(参照图2),提高冷却水等的热介质的冷却效率时是优选的结构。
图10是表示作为筒状部35的第3变形例的筒状部115的剖视图。
第1导电体片31的中间部91E3具有基板部31C和一对侧板部91D3、91D3。
侧板部91D3形成为将向筒状部115的外方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状)的第1弯曲部91D31和向筒状部115的内方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状)的第2弯曲部91D32组合起来的S字状。第1弯曲部91D31与基板部31C连设,第2弯曲部91D32与粘接部31A连设。侧板部91D3、91D3从基板部31C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第2导电体片32的方式倾斜地延出。
第2导电体片32的中间部92E3具有基板部32C和一对侧板部92D3、92D3。
侧板部92D3形成为将向筒状部115的外方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状)的第1弯曲部92D31与向筒状部115的内方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状)的第2弯曲部92D32组合起来的S字状。第1弯曲部92D31与基板部32C连设,第2弯曲部92D32与粘接部32A连设。侧板部92D3、92D3从基板部32C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第1导电体片31的方式倾斜地延出。
导电体片31、32的中间部91E3、92E3形成筒状部115。在图4的(D)所示的展开工序中即使对导电体片3施加的拉伸力较小也能够制作出筒状部115,因而筒状部115是易于制造的结构。
为进行比较,对使用与电池外装体1形状不同的电池外装体的电池组进行说明。
图11是示意性表示使用与图1所示的电池外装体1不同的电池外装体101的电池组110的剖视图。
电池外装体101具有第1~第4导电体片131、132、133、134。
第1导电体片131的中间部131E具有基板部131C和相对于基板部131C倾斜的一对侧板部131D、131D。第3导电体片133的中间部133E具有基板部133C和相对于基板部133C倾斜的一对侧板部133D、133D。
第2导电体片132和第4导电体片134形成为平坦。因此,由第1导电体片131的中间部131E和第2导电体片32形成的筒状部135(135A)以及由第3导电体片133的中间部133E和第4导电体片134形成的筒状部135(135B)是剖面梯形的四角筒状。
电池外装体101相比具有六角筒状的筒状部35的电池外装体1(参照图1)而言,导电体片132、134是平坦的,因此筒状部135不会发生扩宽方向的变形,难以调整极板间距离。因此,这种能效方面是不利的。此外,电池外装体101在制造时容易在导电体片131、132、133、134上发生皱褶。此外,电池外装体101在施加了在厚度方向(Z方向)上压缩的力的情况下(参照图5),容易在导电体片131、132、133、134上发生变形。
另外,本发明不限于上述的实施方式,在不脱离本发明主旨的范围内可以进行各种改变。
在图1所示的电池外装体1中,导电体片31、32均在宽度方向上连续形成于多个筒状部35上,也可以构成为仅相面对的导电体片中的任意一方在宽度方向上连续形成于多个筒状部上。
在图1所示的电池外装体1中,将第2导电体片32与第3导电体片33粘接起来的粘接剂层42可以不是一体的构造,例如可以由在宽度方向上远离的2个以上的粘接部构成。同样地,粘接剂层41、43例如也可以由在宽度方向上远离的2个以上的粘接部构成。
作为导电体片,可使用不具备挠性的结构。
在图1所示的电池外装体1中,中间部31E、32E、33E、34E成为整体向外方凸出的弯曲形状,然而中间部只要是至少一部分向外方凸出的弯曲形状即可。
在电池外装体1中,导电体片31、32、33、34的侧板部31D、32D、33D、34D相对于基板部31C、32C、33C、34C以小于90°的角度倾斜,因而筒状部35成为六角筒状,然而所述角度也可以为90°或90°以上。
被收纳于电池外装体1的电池不限于锂离子电池,也可以是双电层电容器等。
[电池组]
图1是示意性表示作为实施方式的电池组的电池组10的剖视图。图2是示意性表示电池外装体1的剖视图。
电池组10具有电池外装体1和多个单电池2。
电池外装体1具有多个导电体片3。图1和图2所示的电池外装体1具有例如配置于重叠方向上的4个导电体片3。按照从上到下的顺序将这4个导电体片3分别称作第1~第4导电体片31、32、33、34。
如图2所示,导电体片3(31、32、33、34)是由金属层6和树脂层7层叠而成的层叠体,且具备挠性。
在导电体片3中,金属层6是用于确保导电性能而必要的结构。导电体片3可以仅由金属层6构成,而为了确保绝缘性优选具有树脂层7。
作为构成金属层6的金属,例如可以举出包含铝、铜、不锈钢、镍、铁中的1种以上的合金。金属层6例如是包含从由铝、铜、不锈钢、镍和铁构成的组中选择的1种以上的金属箔。所述金属可以是作为铁合金的碳钢。特别地,基于加工性、入手的容易程度、价格、强度(刺穿强度、拉伸强度等)、耐腐蚀性等的观点,优选使用铝箔、铜箔、不锈钢箔。
金属层6可以是具有基材金属层和形成在该基材金属层的表面上的镀层的构造。基材金属层和镀层例如由前述的金属构成。
不锈钢箔例如由奥氏体系、铁素体系、马氏体系等的不锈钢构成。作为奥氏体系具有SUS304、316、301等,作为铁素体系具有SUS430等,作为马氏体系具有SUS410等。
金属层6例如具备减少来自电池收纳部5的液漏的功能。
关于金属层6的厚度,基于提高导电体片3的加工性的观点,优选在1mm以下,更优选在500μm以下,最为优选在200μm以下。关于金属层6的厚度,基于提高导电体片3的机械强度的观点,优选在5μm以上,更优选在20μm以上,最为优选在40μm以上。另外,数值范围的上限值和下限值可任意进行组合。
作为金属层6,如果使用通过退火而软质化后的金属层(O材),则挠曲性能会变好,易于将导电体片3形成为后述的形状。
树脂层7例如由延伸聚丙烯(OPP)等的聚烯烃树脂;聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN),聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等的聚酯树脂;尼龙(Ny)等的聚酰胺树脂;聚酰亚胺树脂;氟树脂;丙烯酸树脂;热硬化树脂系涂料(热硬化性树脂);聚氨酯树脂,等中的1种以上构成。其中,基于耐久性而优选使用OPP、热硬化树脂系涂料。
关于树脂层7的厚度,基于提高导电体片3的加工性的观点,优选在200μm以下,更优选在100μm以下,最为优选在50μm以下。关于树脂层7的厚度,基于提高导电体片3的机械强度的观点,优选在1μm以上,更优选在10μm以上。
树脂层7既可以是单层构造,也可以是多层构造。作为具有多层构造的树脂层7的例子,可以举出由PET膜和二轴延伸聚酰胺树脂膜(ONy)层叠而成的2层膜。另外,树脂层7还可以是3层以上的多层构造。
树脂层7通过含有颜料等的染色料,从而可以赋予期望的颜色或设计。
导电体片3形成为使金属层6朝向电池收纳部5的姿态。
图1和图2中,X方向是导电体片3的宽度方向。Y方向是在沿导电体片3(例如基板部31C)的面内与X方向垂直的方向。Z方向是与X方向和Y方向垂直的方向,并且是导电体片3的厚度方向。
导电体片31、32、33、34中的第1和第2导电体片31、32是相面对配置的一对导电体片3。将导电体片31、32称作第1组30A的导电体片3。
第3和第4导电体片33、34是相面对配置的一对导电体片3。将导电体片33、34称作第2组30B的导电体片3。第1组30A和第2组30B在厚度方向(Z方向)上相邻。
第1导电体片31与第2导电体片32通过多个线状的粘接剂层4(粘接剂层41)而部分粘接。粘接剂层41由形成在导电体片31的下表面31a(对置面)上的粘接剂层41A和形成在导电体片32的上表面32b(对置面)上的粘接剂层41B层叠而构成。
粘接剂层41A、41B例如形成为沿Y方向的固定宽度的带状。粘接剂层41A、41B形成为相同宽度,并且重叠形成。多个粘接剂层41形成为在X方向上相互远离。多个粘接剂层41优选在X方向上隔开一定的间隔形成。
将第1导电体片31中的通过粘接剂层41而粘接在第2导电体片32上的部分称作粘接部31A。粘接部31A例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部31A形成为在X方向上相互远离。多个粘接部31A优选在X方向上隔开一定的间隔形成。
将第2导电体片32中的通过粘接剂层41而粘接在第1导电体片31上的部分称作粘接部32A。粘接部32A例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部32A形成为在X方向上相互远离。多个粘接部32A优选在X方向上隔开一定的间隔形成。
第2导电体片32和第3导电体片33通过多个线状的粘接剂层42而部分粘接。
粘接剂层42形成在导电体片32的下表面32a(对置面)与导电体片33的上表面33b(对置面)之间。
粘接剂层42例如形成为沿Y方向的固定宽度的带状。多个粘接剂层42形成为在X方向上相互远离。多个粘接剂层42优选在X方向上隔开一定的间隔形成。
将第2导电体片32中的通过粘接剂层42而粘接在第3导电体片33上的部分称作粘接部32B。粘接部32B例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部32B形成为在X方向上相互远离。多个粘接部32B优选在X方向上隔开一定的间隔形成。
将第3导电体片33中的通过粘接剂层42而粘接在第2导电体片32上的部分称作粘接部33B。粘接部33B例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部33B形成为在X方向上相互远离。多个粘接部33B优选在X方向上隔开一定的间隔形成。
在第2导电体片32中,上表面32b(第1面)与第1导电体片31粘接而成的粘接部32A和下表面32a(第2面)与第3导电体片33粘接而成的粘接部32B在第2导电体片32的宽度方向(X方向)上交替配置。
粘接部32B优选形成为宽度比粘接部32A宽。
第3导电体片33和第4导电体片34通过多个线状的粘接剂层43而部分粘接。
粘接剂层43由形成在导电体片33的下表面33a(对置面)上的粘接剂层43A和形成在导电体片34的上表面34b(对置面)上的粘接剂层43B层叠而构成。
粘接剂层43A、43B例如形成为沿Y方向的固定宽度的带状。粘接剂层43A、43B形成为相同宽度,并且重叠形成。多个粘接剂层43形成为在X方向上相互远离。多个粘接剂层43优选在X方向上隔开一定的间隔形成。
作为构成粘接剂层41、42、43的粘接剂,例如可以举出聚烯烃系粘接剂、聚氨酯系粘接剂、环氧系粘接剂、丙烯酸系粘接剂、聚氨酯系粘接剂、尼龙系粘接剂、聚酯系粘接剂等的绝缘材料。
作为所述粘接剂,优选使用由聚烯烃树脂构成的聚烯烃系的粘接剂。作为聚烯烃树脂,可举出聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚异丁烯、丙烯与乙烯的共聚物、丙烯与聚烯烃系单体的共聚物等。其中,基于粘接性、耐久性等的观点,优选使用马来酸酐改性聚丙烯。此外,作为交联剂,优选包含含有多个环氧基的化合物。更具体而言,可使用包含酸改性聚烯烃树脂(例如马来酸酐改性聚丙烯)(A)和环氧树脂系化合物(B)的粘接剂。包含酸改性聚烯烃树脂(A)和环氧树脂系化合物(B)的粘接剂基于粘接的强度的观点而言是优选的,能够制造出强度较高的外装体。作为环氧树脂系化合物(B),例如优选在1个分子中具有2个以上环氧基的结构,更优选使用含有1~30%的双酚A型酚的环氧树脂、酚醛变性环氧树脂的粘接剂。
作为构成粘接剂层41、42、43的粘接剂,通过使用聚烯烃系的粘接剂,能够提高导电体片3的粘接强度,可得到强度优良的电池外装体1。
所述粘接剂包含酸改性聚烯烃树脂和交联剂,由此使得导电体片3的粘接强度较高,能够制造出耐久性优良的电池外装体1。
将第3导电体片33中的通过粘接剂层43而粘接在第4导电体片34上的部分称作粘接部33A。粘接部33A例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部33A形成为在X方向上相互远离。多个粘接部33A优选在X方向上隔开一定的间隔形成。
将第4导电体片34中的通过粘接剂层43而粘接在第3导电体片33上的部分称作粘接部34A。粘接部34A例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部34A形成为在X方向上相互远离。多个粘接部34A优选在X方向上隔开一定的间隔形成。
在第3导电体片33中,下表面33a(第1面)与第4导电体片34粘接而成的粘接部33A和上表面33b(第2面)与第2导电体片32粘接而成的粘接部33B在第3导电体片33的宽度方向(X方向)上交替配置。
粘接部33B优选形成为比粘接部33A更宽。
如图2所示,将第1导电体片31的在X方向上相邻的粘接部31A、31A之间的部分称作中间部31E(非粘接部)。中间部31E具有基板部31C和相对于基板部31C倾斜的一对侧板部31D、31D。基板部31C与电池收纳部5(5A)内的单电池2(2A)的一个面(图1的上表面)面对。
侧板部31D、31D从基板部31C的两侧缘分别向粘接部31A、31A延出。侧板部31D、31D从基板部31C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第2导电体片32(对方侧的导电体片3)的方式倾斜地延出。侧板部31D、31D随着越接近第2导电体片32则越相互远离。
中间部31E成为相对于通过相邻的粘接部31A、31A的平面,向远离第2导电体片32的方向(外方)凸出的弯曲形状。
第2导电体片32的粘接部32B也被称作基板部32C。基板部32C与电池收纳部5(5A)内的单电池2(2A)的另一个面(图1的下表面)面对。导电体片31的基板部31C和导电体片32的基板部32C在厚度方向(Z方向)上相离。
将第2导电体片32中的从基板部32C的两侧缘分别向粘接部32A、32A延出的部分称作侧板部32D、32D。侧板部32D、32D从基板部32C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第1导电体片31(对方侧的导电体片3)的方式倾斜地延出。侧板部32D、32D随着越接近第1导电体片31则越相互远离。
将第2导电体片32的包含基板部32C和一对侧板部32D、32D的部分称作中间部32E(非粘接部)。中间部32E是在X方向上相邻的粘接部32A、32A之间的部分。
中间部32E具有基板部32C和相对于基板部32C倾斜的侧板部32D、32D。中间部32E成为相对于通过相邻的粘接部32A、32A的平面,向远离第1导电体片31的方向(外方)凸出的弯曲形状。
第1导电体片31的中间部31E的侧板部31D、31D朝向扩宽方向而接近第2导电体片32,并且第2导电体片32的中间部32E的侧板部32D、32D朝向扩宽方向而接近第1导电体片31。因此,筒状部35(35A)形成为由基板部31C、32C和侧板部31D、31D、32D、32D构成的六角筒状。
一个中间部具有基板部和以朝向扩宽方向接近对方侧的导电体片的方式倾斜的一对侧板部,另一个中间部具有基板部和以朝向扩宽方向接近对方侧的导电体片的方式倾斜的一对侧板部,此时可以将由这些基板部和侧板部构成的形状称作六角筒状。
优选导电体片31、32的中间部31E、32E的宽度尺寸的差异较小。例如,中间部31E、32E的宽度尺寸的差异相对于中间部31E、32E的宽度尺寸中的较大一方的尺寸,例如优选在10%以下。
导电体片31的中间部31E的宽度尺寸与导电体片32的中间部32E的宽度尺寸优选相等。
中间部31E的宽度尺寸指的是基板部31C和侧板部31D、31D的宽度尺寸的合计。中间部32E的宽度尺寸指的是基板部32C和侧板部32D、32D的宽度尺寸的合计。
基板部31C、32C的宽度尺寸指的是沿基板部31C、32C且与粘接部31A、32A垂直的方向上的尺寸。侧板部31D、32D的宽度尺寸指的是沿侧板部31D、32D且与粘接部31A、32A垂直的方向上的尺寸。
第3导电体片33的粘接部33B也被称作基板部33C。基板部33C与电池收纳部5(5B)内的单电池2(2B)的一个面(图1的上表面)面对。
将第3导电体片33中的从基板部33C的两侧缘分别向粘接部33A、33A延出的部分称作侧板部33D、33D。侧板部33D、33D从基板部33C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第4导电体片34(对方侧的导电体片3)的方式倾斜地延出。侧板部33D、33D随着越接近第4导电体片34则越相互远离。
将第3导电体片33的包含基板部33C和一对侧板部33D、33D的部分称作中间部33E(非粘接部)。中间部33E是在X方向上相邻的粘接部33A、33A之间的部分。
中间部33E具有基板部33C和相对于基板部33C倾斜的侧板部33D、33D。中间部33E成为相对于通过相邻的粘接部33A、33A的平面,向远离第4导电体片34的方向(外方)凸出的弯曲形状。
将第4导电体片34中的在X方向上相邻的粘接部34A、34A之间的部分称作中间部34E(非粘接部)。中间部34E具有基板部34C和相对于基板部34C倾斜的一对侧板部34D、34D。基板部34C与电池收纳部5(5B)内的单电池2(2B)的一个面(图1的下表面)面对。导电体片33的基板部33C和导电体片34的基板部34C在厚度方向(Z方向)上相离。
侧板部34D、34D从基板部34C的两侧缘分别向粘接部34A、34A延出。侧板部34D、34D从基板部34C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第3导电体片33(对方侧的导电体片3)的方式倾斜地延出。侧板部33D、33D随着越接近第3导电体片33则越相互远离。
中间部34E成为相对于通过相邻的粘接部34A、34A的平面,向远离第3导电体片33的方向(外方)凸出的弯曲形状。
在图2中,基板部31C、32C、33C、34C沿XY平面形成。
第3导电体片33的中间部33E的侧板部33D、33D朝向扩宽方向而接近第4导电体片34,并且第4导电体片34的中间部34E的侧板部34D、34D朝向扩宽方向而接近第3导电体片33。因此,筒状部35(35B)形成为由基板部33C、34C和侧板部33D、33D、34D、34D构成的六角筒状。
优选导电体片33、34的中间部33E、34E的宽度尺寸的差异较小。例如,中间部33E、34E的宽度尺寸的差异相对于中间部33E、34E的宽度尺寸中的较大一方的尺寸,例如优选在10%以下。
导电体片33的中间部33E的宽度尺寸和导电体片34的中间部34E的宽度尺寸优选相等。
中间部33E的宽度尺寸指的是基板部33C和侧板部33D、33D的宽度尺寸的合计。中间部34E的宽度尺寸指的是基板部34C和侧板部34D、34D的宽度尺寸的合计。
基板部33C、34C的宽度尺寸指的是沿基板部33C、34C且与粘接部33A、34A垂直的方向上的尺寸。侧板部33D、34D的宽度尺寸指的是沿侧板部33D、34D且与粘接部33A、34A垂直的方向上的尺寸。
第1导电体片31的中间部31E(基板部31C和侧板部31D、31D)和第2导电体片32的中间部32E(基板部32C和侧板部32D、32D)形成中空的角筒状的筒状部35(35A)。筒状部35(35A)的内部空间是电池收纳部5(5A)。筒状部35(35A)通过粘接部31A、32A划分。
侧板部31D、31D是XZ剖面为直线状的平坦形状,相对于基板部31C以角度θ1(0°<θ1<90°)倾斜。侧板部32D、32D是XZ剖面为直线状的平坦形状,相对于基板部32C以角度θ2(0°<θ2<90°)倾斜。
导电体片31、32均在宽度方向上连续地形成在多个筒状部35(35A)上。
第3导电体片33的中间部33E(基板部33C和侧板部33D、33D)和第4导电体片34的中间部34E(基板部34C和侧板部34D、34D)形成中空的角筒状的筒状部35(35B)。筒状部35(35B)的内部空间是电池收纳部5(5B)。筒状部35(35B)通过粘接部33A、34A划分。
侧板部33D、33D是XZ剖面为直线状的平坦形状,相对于基板部33C以角度θ3(0°<θ3<90°)倾斜。侧板部34D、34D是XZ剖面为直线状的平坦形状,相对于基板部34C以角度θ4(0°<θ4<90°)倾斜。
角度θ3与角度θ1可以相等。角度θ4与角度θ2可以相等。角度θ1~θ4可以为相同角度。
导电体片33、34均在宽度方向上连续地形成在多个筒状部35(35B)上。
筒状部35是具有平坦的侧板部31D、32D、33D、34D的六角筒状,因此在电池组10的强度方面是尤为优选的结构。
第2导电体片32的侧板部32D、32D和粘接部32A和第3导电体片33的侧板部33D、33D和粘接部33A形成多个中空的角筒状(图1中为六角筒状)的筒状部37。
粘接部32A形成为比粘接部32B窄,粘接部33A形成为比粘接部33B窄,因此筒状部37的内部空间38的宽度尺寸小于作为筒状部35的内部空间的电池收纳部5的宽度尺寸。
筒状部37的内部空间38是在第1组30A与第2组30B之间确保的空间。可以使由未图示的供给机构供给的热介质(例如冷却水或冷却用的空气等)在内部空间38流通。由此,能够对电池组10进行温度调整。
在电池外装体1中,多个筒状部35并排排列在导电体片3的宽度方向(X方向)上。此外,筒状部37也并排排列在导电体片3的宽度方向(X方向)上。电池外装体1是由多个筒状部35规则排列而成的蜂窝状构造体。
电池外装体1的一对相面对的导电体片3、3具有2个以上的筒状部35。例如,在图1所示的电池外装体1中,导电体片31、32具有排列在宽度方向(X方向)上的2个以上的筒状部35。由一对相面对的导电体片形成的筒状部的数量优选在3以上,例如可以为4~10。
电池外装体1具有2个以上的筒状部35,因此可得到具有并联连接的2个以上的单电池2的电池组10。单电池2的数量优选在3以上,例如为4~10。
电池外装体1可以构成并联配置有2个以上的单电池2的电池组10,因此基于电力供给的观点而言是优选的。
电池外装体1优选具有2组以上的相面对的导电体片3、3。例如,图1所示的电池外装体1具有2组(第1组30A和第2组30B)的导电体片3。相面对的导电体片3、3的数量(组数)优选在3组以上,例如可以为4~20组。
在电池外装体1具有2组以上的导电体片3、3的情况下,可得到串联配置有2个以上的单电池2的电池组10。单电池2的串联的连接数优选在3以上,例如为4~20。
具有2组以上的导电体片3、3的电池外装体1可以构成串联配置有2个以上的单电池2的电池组10,因此基于电力供给的观点而言是优选的。
第2导电体片32的多个粘接部32A中的至少1个与第3导电体片33的粘接部33A中的至少1个通过连接部39而电连接。
图12是示意性表示单电池2的剖视图。
单电池2例如是锂离子电池,具有电池主体51、正极端子板52、负极端子板53和容器54。
电池主体51具有主部55、正极板56、负极板57。主部55具有隔板(省略图示)、电解质(省略图示)、正极活性物质层(省略图示)和负极活性物质层(省略图示)。主部55介于正极板56与负极板57之间。主部55优选为扁平的形状,且厚度一定。
正极板56例如与保护锂系材料等的正极活性物质的正极活性物质层(省略图示)电连接。正极板56设置在主部55的一个面55a(图12中的上表面)上。
负极板57例如与保护碳黑系材料等的负极活性物质的负极活性物质层(省略图示)电连接。负极板57设置在主部55的另一个面55b(图12中的下表面)上。
正极端子板52与正极板56的外面56a面对地设置,并且与正极板56电连接。正极端子板52设置在电池主体51的一个面(图12中的上表面)上,能够与导电体片3的金属层6以平面抵接的方式电连接。
负极端子板53与负极板57的外面57a面对地设置,并且与负极板57电连接。负极端子板53设置在电池主体51的另一个面(图12中的下表面)上,能够与导电体片3的金属层6以平面抵接的方式电连接。
容器54例如由电池容器61构成。电池外装体61例如由导电体片63。导电体片63可以采用与导电体片3同样的结构。导电体片63例如可以是将由铝等的金属构成的金属层与由聚丙烯等的树脂构成的树脂层层叠而成的层叠体。
容器54具有托盘状的容器主体58和封闭容器主体58的开口的盖部59。
盖部59的周缘部粘接于容器主体58的开口端部。容器54收纳电池主体51。
在容器主体58和盖部59上分别形成有开口部58a、59a。正极端子板52和负极端子板53通过开口部58a、59a而露出。
单电池2具有在由电池外装体61构成的容器54中收纳电池主体51的构造,因此可认为具有电池主体51被电池外装体61覆盖的构造。
单电池2是扁平的形状,使厚度方向朝向Z方向配置。单电池2是扁平的形状指的是单电池2的厚度尺寸小于宽度方向(图1的X方向)的尺寸和长度方向(图1的Y方向)的尺寸。单电池2是扁平的形状,因此能够使电池组10薄型化。
单电池2被收纳在筒状部35中,因此被电池外装体1进行外装。单电池2优选以出入自如的方式收纳于电池收纳部5。
单电池2平坦地形成,如图12所示,是在一个和另一个面上分别具有正极端子板52和负极端子板53的构造。另外,单电池不仅限于图12的构造。
图3是电池组10的电路图。
如图3所示,多个单电池2A、2A通过导电体片31、32而并联连接。多个单电池2B、2B通过导电体片33、34而并联连接。
单电池2A、2A和单电池2B、2B通过连接部39而串联连接。
[电池组](第1变更例)
图15是示意性表示作为实施方式的电池组的第1变更例的电池组10A的剖视图。图2是示意性表示电池外装体1的剖视图。
电池组10A具有电池外装体1和多个单电池2。
电池外装体1具有多个导电体片3。图15和图2所示的电池外装体1例如具有配置于重叠方向上的4个导电体片3。按照从上到下的顺序将这4个导电体片3分别称作第1~第4导电体片31、32、33、34。
如图2所示,导电体片3(31、32、33、34)是由金属层6和树脂层7层叠而成的层叠体,并且具有挠性。
在导电体片3中,金属层6是为了确保导电性能而必要的结构。导电体片3可以仅由金属层6构成,而为了确保绝缘性则优选具有树脂层7。
构成金属层6的金属例如既可以是铝、铜、不锈钢、镍、铁等,也可以是包含其中的1种以上的合金。金属层6例如是包含从由铝、铜、不锈钢、镍和铁组成的组中选择的1种以上的金属箔。所述金属可以是作为铁合金的碳钢。特别地,基于加工性、入手的容易程度、价格、强度(刺穿强度、拉伸强度等)、耐腐蚀性等的观点,优选使用铝箔、铜箔、不锈钢箔。
金属层6可以是具有基材金属层和形成在该基材金属层的表面上的镀层的构造。基材金属层和镀层例如由前述的金属构成。
不锈钢箔例如由奥氏体系、铁素体系、马氏体系等的不锈钢构成。作为奥氏体系具有SUS304、316、301等,作为铁素体系具有SUS430等,作为马氏体系具有SUS410等。
金属层6例如具备减少来自电池收纳部5的液漏的功能。
关于金属层6的厚度,基于提高导电体片3的加工性的观点,优选在1mm以下,更优选在500μm以下,最为优选在200μm以下。关于金属层6的厚度,基于提高导电体片3的机械强度的观点,优选在5μm以上,更优选在20μm以上,最为优选在40μm以上。另外,数值范围的上限值和下限值可任意进行组合。
作为金属层6,如果使用通过退火而软质化后的金属层(O材),则挠曲性能会变好,易于使导电体片3形成为后述的形状。
在图15和图2所示的电池组10A中,第1导电体片31和第3导电体片33的金属层6优选由铝或铝合金构成。第2导电体片32和第4导电体片34的金属层6优选由铜或铜合金构成。导电体片32、34的金属层6可以构成为在由铜或铜合金构成的基材金属层的表面上形成有镍镀层的结构。
树脂层7例如由延伸聚丙烯(OPP)等的聚烯烃树脂;聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN),聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等的聚酯树脂;尼龙(Ny)等的聚酰胺树脂;聚酰亚胺树脂;氟树脂;丙烯酸树脂;热硬化树脂系涂料(热硬化性树脂);聚氨酯树脂,等中的1种以上构成。其中,基于耐久性而优选使用OPP、热硬化树脂系涂料。
关于树脂层7的厚度,基于提高导电体片3的加工性的观点,优选在200μm以下,更优选在100μm以下,最为优选在50μm以下。关于树脂层7的厚度,基于提高导电体片3的机械强度的观点,优选在1μm以上,更优选在10μm以上。
树脂层7既可以是单层构造,也可以是多层构造。作为具有多层构造的树脂层7的例子,可以举出由PET膜和二轴延伸聚酰胺树脂膜(ONy)层叠而成的2层膜。另外,树脂层7还可以是3层以上的多层构造。
树脂层7含有颜料等的染色料,由此可以赋予期望的颜色或设计。
导电体片3形成为使金属层6朝向电池收纳部5的姿态。
在图15和图2中,X方向是导电体片3的宽度方向。Y方向是在沿导电体片3(例如基板部31C)的面内与X方向垂直的方向。Z方向是与X方向和Y方向垂直的方向,并且是导电体片3的厚度方向。
导电体片31、32、33、34中的第1和第2导电体片31、32是相面对配置的一对导电体片3。将导电体片31、32称作第1组30A的导电体片3。
第3和第4导电体片33、34是相面对配置的一对导电体片3。将导电体片33、34称作第2组30B的导电体片3。第1组30A和第2组30B在厚度方向(Z方向)上相邻。
第1导电体片31和第2导电体片32通过多个线状的粘接剂层4(粘接剂层41)而部分粘接。粘接剂层41由形成在导电体片31的下表面31a(对置面)上的粘接剂层41A和形成在导电体片32的上表面32b(对置面)上的粘接剂层41B层叠而构成。
粘接剂层41A、41B例如形成为沿Y方向的固定宽度的带状。粘接剂层41A、41B形成为相同宽度,并且重叠形成。多个粘接剂层41形成为在X方向上相互远离。多个粘接剂层41优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
将第1导电体片31中的通过粘接剂层41而粘接在第2导电体片32上的部分称作粘接部31A。粘接部31A例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部31A形成为在X方向上相互远离。多个粘接部31A优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
将第2导电体片32中的通过粘接剂层41而粘接在第1导电体片31上的部分称作粘接部32A。粘接部32A例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部32A形成为在X方向上相互远离。多个粘接部32A优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
第2导电体片32和第3导电体片33通过多个线状的粘接剂层42而部分粘接起来。
粘接剂层42形成在导电体片32的下表面32a(对置面)与导电体片33的上表面33b(对置面)之间。
粘接剂层42例如形成为沿Y方向的固定宽度的带状。多个粘接剂层42形成为在X方向上相互远离。多个粘接剂层42优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
将第2导电体片32中的通过粘接剂层42而粘接在第3导电体片33上的部分称作粘接部32B。粘接部32B例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部32B形成为在X方向上相互远离。多个粘接部32B优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
将第3导电体片33中的通过粘接剂层42而粘接在第2导电体片32上的部分称作粘接部33B。粘接部33B例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部33B形成为在X方向上相互远离。多个粘接部33B优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
在第2导电体片32中,上表面32b(第1面)与第1导电体片31粘接而成的粘接部32A和下表面32a(第2面)与第3导电体片33粘接而成的粘接部32B在第2导电体片32的宽度方向(X方向)上交替配置。
粘接部32B优选形成为宽度比粘接部32A宽。
第3导电体片33和第4导电体片34通过多个线状的粘接剂层43而部分粘接起来。
粘接剂层43由形成在导电体片33的下表面33a(对置面)上的粘接剂层43A和形成在导电体片34的上表面34b(对置面)上的粘接剂层43B层叠而构成。
粘接剂层43A、43B例如形成为沿Y方向的固定宽度的带状。粘接剂层43A、43B形成为相同宽度,并且重叠形成。多个粘接剂层43形成为在X方向上相互远离。多个粘接剂层43优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
作为构成粘接剂层41、42、43的粘接剂,例如可以举出聚烯烃系粘接剂、聚氨酯系粘接剂、环氧系粘接剂、丙烯酸系粘接剂、聚氨酯系粘接剂、尼龙系粘接剂、聚酯系粘接剂等的绝缘材料。
作为所述粘接剂,优选使用由聚烯烃树脂构成的聚烯烃系的粘接剂。作为聚烯烃树脂,可举出聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚异丁烯、丙烯与乙烯的共聚物、丙烯与聚烯烃系单体的共聚物等。其中,基于粘接性、耐久性等的观点,优选使用马来酸酐改性聚丙烯。此外,作为交联剂,优选包含含有多个环氧基的化合物。更具体而言,可使用包含酸改性聚烯烃树脂(例如马来酸酐改性聚丙烯)(A)和环氧树脂系化合物(B)的粘接剂。包含酸改性聚烯烃树脂(A)和环氧树脂系化合物(B)的粘接剂基于粘接的强度的观点而言是优选的,能够制造出强度较高的外装体。环氧树脂系化合物(B)例如优选在1个分子中具有2个以上环氧基,更优选使用包含1~30%的双酚A型酚的环氧树脂、酚醛变性环氧树脂的粘接剂。
作为构成粘接剂层41、42、43的粘接剂,通过使用聚烯烃系的粘接剂而能够提高导电体片3的粘接强度,可得到强度优良的电池外装体1。
所述粘接剂包含酸改性聚烯烃树脂和交联剂,由此使得导电体片3的粘接强度较高,可制造出耐久性优良的电池外装体1。
将第3导电体片33中的通过粘接剂层43而粘接在第4导电体片34上的部分称作粘接部33A。粘接部33A例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部33A形成为在X方向上相互远离。多个粘接部33A优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
将第4导电体片34中的通过粘接剂层43而粘接在第3导电体片33上的部分称作粘接部34A。粘接部34A例如是沿Y方向的固定宽度的带状部分。多个粘接部34A形成为在X方向上相互远离。多个粘接部34A优选在X方向上隔开一定的间隔而形成。
在第3导电体片33中,下表面33a(第1面)与第4导电体片34粘接而成的粘接部33A和上表面33b(第2面)与第2导电体片32粘接而成的粘接部33B在第3导电体片33的宽度方向(X方向)上交替配置。
粘接部33B优选形成为宽度比粘接部33A宽。
如图2所示,将第1导电体片31的在X方向上相邻的粘接部31A、31A之间的部分称作中间部31E(非粘接部)。中间部31E具有基板部31C和相对于基板部31C倾斜的一对侧板部31D、31D。基板部31C与电池收纳部5(5A)内的单电池2(2A)的一个面(图15的上表面)面对。
侧板部31D、31D从基板部31C的两侧缘分别向粘接部31A、31A延出。侧板部31D、31D从基板部31C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第2导电体片32(对方侧的导电体片3)的方式倾斜地延出。侧板部31D、31D随着越接近第2导电体片32而越相互远离。
中间部31E成为相对于通过相邻的粘接部31A、31A的平面,向远离第2导电体片32的方向(外方)凸出的弯曲形状。
第2导电体片32的粘接部32B也被称作基板部32C。基板部32C与电池收纳部5(5A)内的单电池2(2A)的另一个面(图15的下表面)面对。导电体片31的基板部31C与导电体片32的基板部32C在厚度方向(Z方向)上相离。
将第2导电体片32中的从基板部32C的两侧缘分别向粘接部32A、32A延出的部分称作侧板部32D、32D。侧板部32D、32D从基板部32C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第1导电体片31(对方侧的导电体片3)的方式倾斜地延出。侧板部32D、32D随着越接近第1导电体片31而越相互远离。
将第2导电体片32的包含基板部32C和一对侧板部32D、32D的部分称作中间部32E(非粘接部)。中间部32E是在X方向上相邻的粘接部32A、32A之间的部分。
中间部32E具有基板部32C和相对于基板部32C倾斜的侧板部32D、32D。中间部32E成为相对于通过相邻的粘接部32A、32A的平面,向远离第1导电体片31的方向(外方)凸出的弯曲形状。
第1导电体片31的中间部31E的侧板部31D、31D朝向扩宽方向而接近第2导电体片32,并且第2导电体片32的中间部32E的侧板部32D、32D朝向扩宽方向而接近第1导电体片31。因此,筒状部35(35A)形成为由基板部31C、32C和侧板部31D、31D、32D、32D构成的六角筒状。
一个中间部具有基板部和以朝向扩宽方向而接近对方侧的导电体片的方式倾斜的一对侧板部,另一个中间部具有基板部和以朝向扩宽方向而接近对方侧的导电体片的方式倾斜的一对侧板部,此时可以将由这些基板部和侧板部构成的形状称作六角筒状。
优选导电体片31、32的中间部31E、32E的宽度尺寸的差异较小。例如,中间部31E、32E的宽度尺寸的差异相对于中间部31E、32E的宽度尺寸中的较大一方的尺寸,例如优选在10%以下。
导电体片31的中间部31E的宽度尺寸和导电体片32的中间部32E的宽度尺寸优选相等。
中间部31E的宽度尺寸指的是基板部31C和侧板部31D、31D的宽度尺寸的合计。中间部32E的宽度尺寸指的是基板部32C和侧板部32D、32D的宽度尺寸的合计。
基板部31C、32C的宽度尺寸指的是沿基板部31C、32C且与粘接部31A、32A垂直的方向的尺寸。侧板部31D、32D的宽度尺寸指的是沿侧板部31D、32D且与粘接部31A、32A垂直的方向的尺寸。
第3导电体片33的粘接部33B也被称作基板部33C。基板部33C与电池收纳部5(5B)内的单电池2(2B)的一个面(图15的上表面)面对。
将第3导电体片33中的从基板部33C的两侧缘分别向粘接部33A、33A延出的部分称作侧板部33D、33D。侧板部33D、33D从基板部33C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第4导电体片34(对方侧的导电体片3)的方式倾斜地延出。侧板部33D、33D随着越接近第4导电体片34而越相互远离。
将第3导电体片33的包含基板部33C和一对侧板部33D、33D的部分称作中间部33E(非粘接部)。中间部33E是在X方向上相邻的粘接部33A、33A之间的部分。
中间部33E具有基板部33C和相对于基板部33C倾斜的侧板部33D、33D。中间部33E成为相对于通过相邻的粘接部33A、33A的平面,向远离第4导电体片34的方向(外方)凸出的弯曲形状。
将第4导电体片34的在X方向上相邻的粘接部34A、34A之间的部分称作中间部34E(非粘接部)。中间部34E具有基板部34C和相对于基板部34C倾斜的一对侧板部34D、34D。基板部34C与电池收纳部5(5B)内的单电池2(2B)的一个面(图15的下表面)面对。导电体片33的基板部33C和导电体片34的基板部34C在厚度方向(Z方向)上相离。
侧板部34D、34D从基板部34C的两侧缘分别向粘接部34A、34A延出。侧板部34D、34D从基板部34C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第3导电体片33(对方侧的导电体片3)的方式倾斜地延出。侧板部33D、33D随着越接近第3导电体片33而越相互远离。
中间部34E成为相对于通过相邻的粘接部34A、34A的平面,向远离第3导电体片33的方向(外方)凸出的弯曲形状。
图2中,基板部31C、32C、33C、34C沿XY平面形成。
第3导电体片33的中间部33E的侧板部33D、33D朝向扩宽方向而接近第4导电体片34,并且第4导电体片34的中间部34E的侧板部34D、34D朝向扩宽方向而接近第3导电体片33。因此,筒状部35(35B)形成为由基板部33C、34C和侧板部33D、33D、34D、34D构成的六角筒状。
优选导电体片33、34的中间部33E、34E的宽度尺寸的差异较小。例如,中间部33E、34E的宽度尺寸的差异相对于中间部33E、34E的宽度尺寸中的较大一方的尺寸,例如优选在10%以下。
导电体片33的中间部33E的宽度尺寸和导电体片34的中间部34E的宽度尺寸优选相等。
中间部33E的宽度尺寸指的是基板部33C和侧板部33D、33D的宽度尺寸的合计。中间部34E的宽度尺寸指的是基板部34C和侧板部34D、34D的宽度尺寸的合计。
基板部33C、34C的宽度尺寸指的是沿基板部33C、34C且与粘接部33A、34A垂直的方向的尺寸。侧板部33D、34D的宽度尺寸指的是沿侧板部33D、34D且与粘接部33A、34A垂直的方向的尺寸。
第1导电体片31的中间部31E(基板部31C和侧板部31D、31D)和第2导电体片32的中间部32E(基板部32C和侧板部32D、32D)形成中空的角筒状的筒状部35(35A)。筒状部35(35A)的内部空间是电池收纳部5(5A)。筒状部35(35A)通过粘接部31A、32A划分。
侧板部31D、31D是XZ剖面为直线状的平坦形状,相对于基板部31C以角度θ1(0°<θ1<90°)倾斜。侧板部32D、32D是XZ剖面为直线状的平坦形状,相对于基板部32C以角度θ2(0°<θ2<90°)倾斜。
导电体片31、32均在宽度方向上连续地形成在多个筒状部35(35A)上。
第3导电体片33的中间部33E(基板部33C和侧板部33D、33D)和第4导电体片34的中间部34E(基板部34C和侧板部34D、34D)形成中空的角筒状的筒状部35(35B)。筒状部35(35B)的内部空间是电池收纳部5(5B)。筒状部35(35B)通过粘接部33A、34A划分。
侧板部33D、33D是XZ剖面为直线状的平坦形状,相对于基板部33C以角度θ3(0°<θ3<90°)倾斜。侧板部34D、34D是XZ剖面为直线状的平坦形状,相对于基板部34C以角度θ4(0°<θ4<90°)倾斜。
角度θ3与角度θ1可以相等。角度θ4与角度θ2可以相等。角度θ1~θ4可以是相同角度。
导电体片33、34均在宽度方向上连续地形成在多个筒状部35(35B)上。
筒状部35是具有平坦的侧板部31D、32D、33D、34D的六角筒状,因此在电池组10A的强度的方面是尤为优选的结构。
第2导电体片32的侧板部32D、32D和粘接部32A和第3导电体片33的侧板部33D、33D和粘接部33A形成多个中空的角筒状(图15中为六角筒状)的筒状部37。
粘接部32A形成为比粘接部32B窄,粘接部33A形成为比粘接部33B窄,因此筒状部37的内部空间38的宽度尺寸小于作为筒状部35的内部空间的电池收纳部5的宽度尺寸。
筒状部37的内部空间38是在第1组30A与第2组30B之间确保的空间。能够使由未图示的供给机构供给的热介质(例如冷却水或冷却用的空气等)在内部空间38流通。由此,能够对电池组10A进行温度调整。
在电池外装体1中,多个筒状部35并排排列在导电体片3的宽度方向(X方向)上。此外,筒状部37也并排排列在导电体片3的宽度方向(X方向)上。电池外装体1是由多个筒状部35规则排列而成的蜂窝状构造体。
电池外装体1的一对相面对的导电体片3、3具有2个以上的筒状部35。例如,在图15所示的电池外装体1中,导电体片31、32具有排列在宽度方向(X方向)上的2个以上的筒状部35。一对相面对的导电体片所形成的筒状部的数量优选在3以上,例如可以为4~10。
电池外装体1具有2个以上的筒状部35,因此可得到具有并联连接的2个以上的单电池2的电池组10A。单电池2的数量优选在3以上,例如为4~10。
电池外装体1可以构成并联配置有2个以上的单电池2的电池组10A,因此基于电力供给的观点是优选的。
电池外装体1优选具有2组以上的相面对的导电体片3、3。例如,图15所示的电池外装体1具有2组(第1组30A和第2组30B)的导电体片3。相面对的导电体片3、3的数量(组数)优选在3组以上,例如可以为4~20组。
在电池外装体1具有2组以上的导电体片3、3的情况下,可得到串联配置有2个以上的单电池2的电池组10A。单电池2的串联的连接数优选在3以上,例如为4~20。
具有2组以上的导电体片3、3的电池外装体1可以构成串联配置有2个以上的单电池2的电池组10A,因此基于电力供给的观点是优选的。
第2导电体片32的多个粘接部32A中的至少1个与第3导电体片33的粘接部33A中的至少1个通过连接部39而电连接。
如图15所示,单电池2例如是锂离子电池,具有正极集电体51、与正极集电体51接触的正极活性物质层52、负极集电体53、与负极集电体53接触的负极活性物质层54、隔板55和电解质56。
正极集电体51和负极集电体53例如由金属构成。正极活性物质层52例如包含锂系材料等的正极活性物质。负极活性物质层55例如包含碳黑系材料等的负极活性物质。隔板56将正极活性物质层52与负极活性物质层54分隔开来。
正极集电体51以能够导电的方式抵接在构成筒状部35的导电体片3、3中的一个(图15中为导电体片31、33)的金属层6上,由此与该金属层6电连接。
负极集电体53以能够导电的方式抵接在构成筒状部35的导电体片3、3中的另一个(图15中为导电体片32、34)的金属层6上,由此与该金属层6电连接。
电解质56(电解液)填充于电池收纳部5。作为电解质56,例如可使用聚碳酸酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸乙烯酯(EC)等。电解质56(电解液)介于正极集电体51与负极集电体53之间。
单电池2分别设置于多个筒状部35的电池收纳部5。单电池2优选为扁平的形状,并且厚度一定。
构成筒状部35的一个和另一个导电体片3分别与正极集电体51和负极集电体53连接,因此作为连接用的端子发挥功能。
图3是电池组10A的电路图。
如图3所示,多个单电池2A、2A通过导电体片31、32而并联连接。多个单电池2B、2B通过导电体片33、34而并联连接。
单电池2A、2A和单电池2B、2B通过连接部39而串联连接。
[电池组](第2变形例)
图16是示意性表示作为实施方式的电池组的第2变形例的电池组10B的剖视图。图17是示意性表示电池组10B的构造的分解立体图。
如图16和图17所示,电池组10B具有电池外装体1、设置于电池收纳部5的多个单电池2(参照图15)和一对封闭板11、11。电池组10B是在图15所示的电池组10A上添加了封闭板11、11的结构。
为了防止从外部向电池外装体1内的水分浸入,封闭板11、11优选使用由金属构成的板体或箔。封闭板11、11分别设置于电池外装体1的Y方向的一方和另一方,封闭筒状部35的一个和另一个开口。
封闭板11、11优选通过粘接剂而粘接于电池外装体1。由此,能够可靠地封闭筒状部35的开口。
封闭板11、11通过连结固定件60而固定到电池外装体1上。连结固定件60例如具有螺栓62和螺母63。从一块封闭板11的外面能够使螺栓62的螺钉轴部62b在插通孔11a中插通,并在另一块封闭板11的外面侧与螺母63紧固。由此,通过螺栓62的头部62a和螺母63,对封闭板11、11在相互接近的方向上进行按压,能够将封闭板11、11固定为被按压在电池外装体1上的状态。
螺栓62能够在筒状部37的内部空间38中插通。
连结固定件60能够任意地确定头部62a与螺母63的距离,因此能够调整对封闭板11、11的按压力。
封闭板11、11液密地抵接在筒状部35的一个和另一个端部35a上,能够密封电池收纳部5。
图18是表示电池组10B的变形例的侧视图。如图18所示,在封闭板11、11的内面11c(电池外装体1侧的面)上可以形成密封层12(密封部件)。
密封层12例如是由弹性粘接剂(硅树脂等)等的弹性材料构成的层。密封层12优选具备绝缘性。
在电池组10B中,通过密封层12将封闭板11抵接于电池外装体1,由此能够可靠地封闭筒状部35的开口。
[电池组的制造方法]
接着,对电池组10的制造方法的一例进行说明。
(第1工序:粘接工序)
如图4的(A)所示,准备长条状的导电体片70。
如图4的(B)所示,在导电体片70上线状涂布粘接剂4A。
如图4的(C)所示,将多个导电体片70重合并通过粘接剂4A粘接起来。
(第2工序:切断工序)
如图4的(C)所示,使用刀具71将多个导电体片70切断为预先确定的Y方向尺寸。由此,得到由多个导电体片3构成的电池外装体72,该多个导电体片3通过由粘接剂4A构成的粘接剂层而粘接起来。
(第3工序:展开工序)
如图4的(D)所示,延展电池外装体72的多个导电体片3,形成电池收纳部5(参照图2)。
(第4工序:电池收纳工序)
如图5的(A)所示,在电池收纳部5中收纳单电池2,对电池外装体1施加宽度方向(X方向)的拉伸力,或施加在厚度方向(Z方向)上压缩的力,由此对电池收纳部5的厚度进行调整,如图5的(B)所示,使导电体片3形成为与单电池2接触的状态。
由此,得到图1所示的电池组10。
接着,对电池组10A、10B的制造方法的一例进行说明。
(第1工序:粘接工序)
如图4的(A)所示,准备长条状的导电体片70。
如图4的(B)所示,在导电体片70上线状涂布粘接剂4A。
如图4的(C)所示,将多个导电体片70重合并通过粘接剂4A粘接起来。
(第2工序:切断工序)
如图4的(C)所示,使用刀具71将多个导电体片70切断为预先确定的Y方向尺寸。由此,得到由多个导电体片3构成的电池外装体72,该多个导电体片3通过由粘接剂4A构成的粘接剂层而粘接起来。
(第3工序:展开工序)
如图4的(D)所示,延展电池外装体72的多个导电体片3,形成电池收纳部5(参照图2)。
(第4工序:电池收纳工序)
如图5的(A)所示,将电池主体2C收纳于电池外装体1的电池收纳部5。电池主体2C包括构成单电池2的正极集电体51、正极活性物质层52、负极集电体53、负极活性物质层54和隔板55等。
对电池外装体1施加宽度方向(X方向)的拉伸力,或者施加在导电体片3的厚度方向(Z方向)上压缩的力,由此对电池收纳部5的厚度进行调整,如图5的(B)所示,使导电体片3形成为与电池主体2C接触的状态。
对电池外装体1进一步在宽度方向(X方向)上施加拉伸力,或者向厚度方向(Z方向)施加压缩力,由此能够减小导电体片3、3的厚度方向的距离。由此,能够提高各个单电池2的发电效率,得到输出特性优良的电池组10B。
(第5工序:封闭板设置工序)
如图16和图17所示,将把电池主体2C收纳于电池收纳部5的电池外装体1配置在封闭板11、11之间。此时,利用连结固定件60将封闭板11、11向电池外装体1按压,由此使封闭板11、11抵接在电池外装体1上。
通过形成于一块封闭板11上的填充孔11b将电解质56(电解液)填充到筒状部35内。接着,使用包含金属层的层叠膜等的封闭材封闭填充孔11b。由此,电池收纳部5被密闭起来。
由此,得到图16所示的电池组10B。
图15所示的电池组10A的多个电池收纳部5由共通的导电体片3形成,因此相比使用分别包装单电池的多个外装体容器的电池而言,例如可以省略连接构造等的一部分,因而能够简化电池组的构造。因此,可以实现电池组10A的小型化和轻量化。
此外,单电池2的正极集电体51和负极集电体53连接于导电体片3、3,因此能够使导电体片3、3作为端子发挥功能。因此,能够简化单电池2的构造,实现电池组10A的进一步的小型化和轻量化。
电池组10A的多个电池收纳部5由共通的导电体片3形成,因此相比使用分别包装单电池的多个外装体容器的电池而言在机械强度的方面优良。在被施加了导电体片3的宽度方向(X方向)的拉伸力、粘接部的长度方向(Y方向)的剪切力或厚度方向(Z方向)的剪切力等情况下不易发生破损。此外,电池外装体1具有通过共通的导电体片3连接而形成的多个筒状部35,因此能够提高对于粘接部的长度方向(Y方向)的压缩力的耐久性。
因此,电池组10A能够实现小型化和轻量化,而且能够赋予充分的耐久性。
电池组10A小型且轻量,因此还能够应用于设置空间有限的用途或重量易产生问题的用途。例如非常适用于作为车载用、住宅用等的电池。
电池组10A具有简略的构造,因此能够在不使构造变得复杂的情况下构成为多级(具有多组的导电体片3的构造)。因此,可以构成不仅将多个单电池2并联连接还将它们串联连接的电池组10A。因此,可提供使电池容量、电压等符合使用目的的多种电池组10A。
电池组10A具有导电体片31、32、33、34的中间部31E、32E、33E、34E分别在外方凸出的弯曲形状,因此相比相面对的导电体片的一方平坦的电池组(参照图11),相面对的导电体片的中间部的宽度尺寸的差异较小。因此,能够容易地调整厚度方向(Z方向)的尺寸。因此,通过对导电体片3施加在厚度方向上压缩的力,使其在相互接近的方向上移位,由此能够在单电池2中减小极板间距离。因此,能够提高能效,提高作为电池组10A的电池的性能。
此外,对电池外装体1施加在厚度方向上压缩的力,由此能够使导电体片3可靠地接触单电池2而确保充分的导通。
为了对电池组10A施加压缩力,可以采用在电池外装体1的厚度方向(Z方向)的至少一方设置具有弹性的按压材料(省略图示)的构造。
电池组10A能够减小相面对的导电体片的中间部的宽度尺寸的差异,因此如图17的(A)~图17的(D)所示,能够使用重合的多个平坦的导电体片70来容易地制作。
电池组10A的筒状部35形成为六角筒状,因此能够提高对于导电体片3的宽度方向(X方向)的拉伸力、粘接部的长度方向(Y方向)的剪切力或导电体片3的厚度方向(Z方向)的剪切力的强度。此外,由于筒状部35形成为六角筒状,因此能够在筒状部35内确保充分的容积。
电池组10A在第2导电体片32与第3导电体片33之间确保了内部空间38,因此通过使热介质(冷却水或冷却用的空气等)在内部空间38流通,由此能够对电池组10A的温度进行调整。
内部空间38与电池收纳部5邻接,因此能够效率良好地对电池收纳部5内的单电池2的温度进行调整。
粘接部32A、33A和粘接部32B、33B沿宽度方向(X方向)交替配置在导电体片32、33上,因此电池组10A形成为多个筒状部35排列在宽度方向(X方向)上的蜂窝状构造体。因此,如前所述,能够实现电池组10A的小型化和轻量化。
电池组10A的导电体片32、33的粘接部32B、33B相比粘接部32A、33A形成得更宽,因此能够对作为筒状部35的内部空间的电池收纳部5确保充分的宽度。因此,能够紧密地配置单电池2,实现电池组10A的小型化。
电池组10A的导电体片3具有挠性,因此在筒状部35容易发生在厚度方向(Z方向)上相互接近的移位。因此,如前所述,能够提高作为电池组10A的电池的性能。
接着,对电池外装体1的变形例进行说明。以下,对与图1和图2所示的电池外装体1相同的结构赋予同一标号并有时省略说明。
图6是示意性表示使用作为电池外装体1的第1变形例的电池外装体1A的电池组10C的剖视图。
电池外装体1A不具有导电体片33、34,仅使用一对导电体片3(31、32),除此以外是与图1和图2所示的电池外装体1相同的构造。
图7是示意性表示使用作为电池外装体1的第3变形例的电池外装体1B的电池组10D的剖视图。
电池外装体1B代替第1导电体片31而使用排列在宽度方向(X方向)上的多个导电体片81,除此以外是与图6所示的电池外装体1A相同的构造。
导电体片81例如形成为沿Y方向的固定宽度的带状。
导电体片81在作为包含两侧缘部的部分的粘接部81A通过粘接剂层41而粘接于第2导电体片32的粘接部32A。
第1导电体片81的粘接部81A、81A之间的部分(中间部81E)和第2导电体片32的中间部32E形成筒状部85。
图8是表示作为筒状部35的第1变形例的筒状部95的剖视图。第1导电体片31的中间部91E1具有基板部31C和一对侧板部91D1、91D1。
侧板部91D1、91D1形成为向筒状部95的外方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状),从基板部31C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第2导电体片32的方式倾斜地延出。中间部91E1形成为向远离第2导电体片32的方向(外方)凸出的弯曲形状。
第2导电体片32的中间部92E1具有基板部32C和一对侧板部92D1、92D1。侧板部92D1、92D1形成为向筒状部95的外方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状),从基板部32C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第1导电体片31的方式倾斜地延出。中间部92E1形成为向远离第1导电体片31的方向(外方)凸出的弯曲形状。
导电体片31、32的中间部91E1、92E1形成筒状部95。筒状部95在希望增大电池收纳部5,提高电池组中的电池的容积比例时是优选的结构。
图9是表示作为筒状部35的第2变形例的筒状部105的剖视图。
第1导电体片31的中间部91E2具有基板部31C和一对侧板部91D2、91D2。侧板部91D2、91D2形成为向筒状部105的内方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状),从基板部31C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第2导电体片32的方式倾斜地延出。中间部91E2形成为向远离第2导电体片32的方向(外方)凸出的弯曲形状。
第2导电体片32的中间部92E2具有基板部32C和一对侧板部92D2、92D2。侧板部92D2、92D2形成为向筒状部105的内方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状),从基板部32C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第1导电体片31的方式倾斜地延出。中间部92E2形成为向远离第1导电体片31的方向(外方)凸出的弯曲形状。
导电体片31、32的中间部91E2、92E2形成筒状部105。筒状部105在希望增大内部空间38(参照图2),提高冷却水等的热介质的冷却效率时是优选的结构。
图10是表示作为筒状部35的第3变形例的筒状部115的剖视图。
第1导电体片31的中间部91E3具有基板部31C和一对侧板部91D3、91D3。
侧板部91D3形成为将向筒状部115的外方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状)的第1弯曲部91D31和向筒状部115的内方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状)的第2弯曲部91D32组合而成的S字状。第1弯曲部91D31与基板部31C连设,第2弯曲部91D32与粘接部31A连设。侧板部91D3、91D3从基板部31C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第2导电体片32的方式倾斜地延出。
第2导电体片32的中间部92E3具有基板部32C和一对侧板部92D3、92D3。
侧板部92D3形成为将向筒状部115的外方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状)的第1弯曲部92D31和向筒状部115的内方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状)的第2弯曲部92D32组合而成的S字状。第1弯曲部92D31与基板部32C连设,第2弯曲部92D32与粘接部32A连设。侧板部92D3、92D3从基板部32C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第1导电体片31的方式倾斜地延出。
导电体片31、32的中间部91E3、92E3形成筒状部115。在图4的(D)所示的展开工序中施加给导电体片3的拉伸力较小的情况下也能够制作筒状部115,因此筒状部115是易于制造的结构。
为进行比较,对使用与实施方式的电池外装体1形状不同的电池外装体的电池组进行说明。
图11是示意性表示使用与图1所示的实施方式的电池外装体1不同的电池外装体101的电池组110的剖视图。
电池外装体101具有第1~第4导电体片131、132、133、134。
第1导电体片131的中间部131E具有基板部131C和相对于基板部131C倾斜的一对侧板部131D、131D。第3导电体片133的中间部133E具有基板部133C和相对于基板部133C倾斜的一对侧板部133D、133D。
第2导电体片132和第4导电体片134平坦地形成。因此,由第1导电体片131的中间部131E和第2导电体片32形成的筒状部135(135A)以及由第3导电体片133的中间部133E和第4导电体片134形成的筒状部135(135B)是剖面梯形的四角筒状。
电池外装体101相比具有六角筒状的筒状部35的电池外装体1(参照图1)而言,导电体片132、134平坦,因此筒状部135不会发生扩宽方向的变形,难以对极板间距离进行调整。因此,在能效的方面是不利的。此外,电池外装体101在制造时容易在导电体片131、132、133、134上发生褶皱。此外,电池外装体101在施加了在厚度方向(Z方向)上压缩的力的情况下(参照图18),在导电体片131、132、133、134上容易发生变形。
另外,本发明不限于上述的实施方式,可以在不脱离本发明主旨的范围内进行各种的改变。
在图1所示的电池外装体1中,导电体片31、32均在宽度方向上连续地形成在多个筒状部35上,然而还可以构成为仅相面对的导电体片中的任意一方在宽度方向上连续地形成在多个筒状部上。
在图1所示的电池外装体1中,将第2导电体片32与第3导电体片33粘接起来的粘接剂层42可以不是一体的构造,例如可以由在宽度方向上相离的2个以上的粘接部构成。同样地,粘接剂层41、43例如也可以由在宽度方向上相离的2个以上的粘接部构成。
作为导电体片,可以使用不具备挠性的结构。
在图1所示的电池外装体1中,中间部31E、32E、33E、34E形成为整体向外方凸出的弯曲形状,然而中间部形成为至少一部分向外方凸出的弯曲形状即可。
在电池外装体1中,导电体片31、32、33、34的侧板部31D、32D、33D、34D相对于基板部31C、32C、33C、34C以小于90°的角度倾斜,因而筒状部35形成为六角筒状,然而所述角度也可以为90°或在90°以上。
收纳于电池外装体1的电池不限于锂离子电池,还可以是双电层电容器等。
在图1所示的电池组10中,单电池2的正极集电体51和负极集电体53直接抵接在电池外装体1的导电体片3上而电连接起来,然而正极集电体51和负极集电体53也可以通过导电体(省略图示)间接抵接在导电体片3上而电连接起来。
作为封闭筒状部35的开口的构造,可以使用作为由连续发泡树脂片和独立发泡树脂片构成的2层体的盖体。例如,将把具有耐电解液性的粘接剂(例如聚烯烃系粘接剂)浸泡所述连续发泡树脂片的所述盖体加压插入筒状部35中,由此能够封闭筒状部35的开口。
由于对电池组赋予了防水性,因此能够在盖体的表层设置金属箔等的防护材料。设置防护材料用于防止电池组产生短路。另外,封闭筒状部的开口的构造不限于此。
[电池装置]
图13的(A)是示意性表示作为使用电池组10的电池装置的示例的电池装置100的主视图。图13的(B)是表示电池装置100的俯视图。
电池装置100具有电池组10、与导电体片31电连接的连接用顶板11、与导电体片34电连接的连接用底板12、设置于连接用顶板11上的第1端子13、设置于连接用底板12上的第2端子14以及收纳电池组10的壳体15。
壳体15的顶板16和底板17上分别形成有开口部16a、17a。可以通过开口部16a使第1端子13在顶板16的顶面16b上露出。可以通过开口部17a使第2端子14在底板17的底面17b上露出。
电池装置100嵌入于被连接部20的收容部21中,由此与被连接部20连接,可作为电源使用。
收容部21具有隔开距离而相向配置的上板22和下板23。在上板22的下表面形成有上端子24,而在下板23的上表面形成有下端子25。
将电池装置100嵌入收容部21时,在壳体15的顶板16上露出的第1端子13抵接于上端子24而电连接起来。在底板17上露出的第2端子14抵接于下端子25而电连接起来。因此,能够进行通过上端子24和下端子25的充电和放电。
图14的(A)是示意性表示作为使用电池组10的电池装置的例子的电池装置110的主视图。图14的(B)是表示电池装置110的俯视图。
电池装置110具有电池组10、与导电体片31电连接的第1端子26、与导电体片34电连接的第2端子27以及收纳电池组10的壳体28。
电池装置110能够进行通过第1端子26和第2端子27的充电和放电。
本实施方式的电池组10的多个电池收纳部5由共通的导电体片3形成,因此相比使用分别包装单电池的多个外装体容器的电池而言,例如可省略连接构造等的一部分,因而能够简化电池组的构造。因此,能够实现电池组10的小型化和轻量化。
此外,电池组10的多个电池收纳部5由共通的导电体片3形成,因此相比使用分别包装单电池的多个外装体容器的电池而言在机械强度的方面优良。例如,在被施加了导电体片3的宽度方向(X方向)的拉伸力、粘接部的长度方向(Y方向)的剪切力或厚度方向(Z方向)的剪切力等的情况下不易发生破损。此外,电池外装体1具有通过共通的导电体片3而连接形成的多个筒状部35,因此能够提高对于粘接部的长度方向(Y方向)的压缩力的耐久性。
因此,电池组10能够实现小型化和轻量化,而且能够赋予充分的耐久性。
电池组10小型且轻量,因此还能够应用于设置空间有限的用途或重量容易产生问题的用途。例如非常适用于作为车载用、住宅用等的电池。
电池组10具有简略的构造,因此能够在不使构造变得复杂的情况下构成为多级(具有多组的导电体片3的构造)。因此,可以构成不仅将多个单电池2并联连接还将它们串联连接的电池组10。因此,可提供使电池容量、电压等符合使用目的的多种电池组10。
电池组10具有导电体片31、32、33、34的中间部31E、32E、33E、34E分别向外方凸出的弯曲形状,因此相比相面对的导电体片的一方为平坦的电池组(参照图11)而言,相面对的导电体片的中间部的宽度尺寸的差异较小。因此,能够容易对厚度方向(Z方向)的尺寸进行调整。因此,对导电体片3施加在厚度方向上压缩的力,并使其在相互接近的方向上移位,由此能够在单电池2减小极板间距离。因此,能够提高能效,提高作为电池组10的电池的性能。
此外,提高对电池外装体1施加在厚度方向上压缩的力,由此能够使导电体片3可靠地接触单电池2的正极端子板52和负极端子板53而确保充分的导通。
为了对电池组10施加压缩力,可以采用在电池外装体1的厚度方向(Z方向)的至少一方设置具有弹性的按压材料(省略图示)的构造。
电池组10能够减小相面对的导电体片的中间部的宽度尺寸的差异,因此如图4的(A)~图4的(D)所示,使用重合的多个平坦的导电体片70能够容易地进行制作。
电池组10的筒状部35形成为六角筒状,因此能够提高对于导电体片3的宽度方向(X方向)的拉伸力、粘接部的长度方向(Y方向)的剪切力或导电体片3的厚度方向(Z方向)的剪切力的强度。此外,筒状部35形成为六角筒状,因此能够在筒状部35内确保充分的容积。
电池组10在第2导电体片32与第3导电体片33之间确保有内部空间38,因此通过使热介质(冷却水或冷却用的空气等)在内部空间38流通,由此能够对电池组10的温度进行调整。
内部空间38与电池收纳部5邻接,因此能够效率良好地对电池收纳部5内的单电池2的温度进行调整。
单电池2的正极端子板52和负极端子板53分别设置在电池主体51的一个和另一个面上,因此电池组10能够平面抵接在导电体片3上。因此,能够使导电体片3可靠地接触单电池2的正极端子板52和负极端子板53而确保充分的导通。此外,连接构造简略,因而维护也很容易。
电池组10的单电池2以出入自如的方式收纳于电池收纳部5,因此更换劣化的单电池2的作业较为容易。
粘接部32A、33A和粘接部32B、33B在宽度方向(X方向)上交替配置于导电体片32、33,因此电池组10形成为多个筒状部35排列在宽度方向(X方向)上的蜂窝状构造体。因此,如前所述,能够实现电池组10的小型化和轻量化。
电池组10的导电体片32、33的粘接部32B、33B形成为比粘接部32A、33A更宽,因此能够对作为筒状部35的内部空间的电池收纳部5确保充分的宽度。因此,能够紧密地配置单电池2,实现电池组10的小型化。
电池组10的导电体片3具有挠性,因此在筒状部35处沿厚度方向(Z方向)相互接近的移位变得容易。因此,如前所述,能够提高作为电池组10的电池的性能。
接着,对电池外装体1的变形例进行说明。以下,对与图1和图2所示的电池外装体1相同的结构赋予同一标号并有时省略说明。
图6是示意性表示使用作为电池外装体1的第1变形例的电池外装体1A的电池组10C的剖视图。
电池外装体1A不具有导电体片33、34,仅使用一对导电体片3(31、32),除此以外是与图1和图2所示的电池外装体1相同的构造。
图7是示意性表示使用作为电池外装体1的第3变形例的电池外装体1B的电池组10D的剖视图。
电池外装体1B代替第1导电体片31而使用排列在宽度方向(X方向)上的多个导电体片81,除此以外是与图6所示的电池外装体1A相同的构造。
导电体片81例如形成为沿Y方向的固定宽度的带状。
导电体片81在作为包含两侧缘部的部分的粘接部81A通过粘接剂层41而粘接于第2导电体片32的粘接部32A。
第1导电体片81的粘接部81A、81A之间的部分(中间部81E)和第2导电体片32的中间部32E形成筒状部85。
图8是表示作为筒状部35的第1变形例的筒状部95的剖视图。第1导电体片31的中间部91E1具有基板部31C和一对侧板部91D1、91D1。
侧板部91D1、91D1形成为向筒状部95的外方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状),从基板部31C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第2导电体片32的方式倾斜地延出。中间部91E1形成为向远离第2导电体片32的方向(外方)凸出的弯曲形状。
第2导电体片32的中间部92E1具有基板部32C和一对侧板部92D1、92D1。侧板部92D1、92D1形成为向筒状部95的外方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状),从基板部32C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第1导电体片31的方式倾斜地延出。中间部92E1形成为向远离第1导电体片31的方向(外方)凸出的弯曲形状。
导电体片31、32的中间部91E1、92E1形成筒状部95。筒状部95在希望增大电池收纳部5,提高电池组中的电池的容积比例时是优选的结构。
图9是表示作为筒状部35的第2变形例的筒状部105的剖视图。
第1导电体片31的中间部91E2具有基板部31C和一对侧板部91D2、91D2。侧板部91D2、91D2形成为向筒状部105的内方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状),从基板部31C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第2导电体片32的方式倾斜地延出。中间部91E2形成为向远离第2导电体片32的方向(外方)凸出的弯曲形状。
第2导电体片32的中间部92E2具有基板部32C和一对侧板部92D2、92D2。侧板部92D2、92D2形成为向筒状部105的内方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状),从基板部32C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第1导电体片31的方式倾斜地延出。中间部92E2形成为向远离第1导电体片31的方向(外方)凸出的弯曲形状。
导电体片31、32的中间部91E2、92E2形成筒状部105。筒状部105在希望增大内部空间38(参照图2),提高冷却水等的热介质的冷却效率时是优选的结构。
图10是表示作为筒状部35的第3变形例的筒状部115的剖视图。
第1导电体片31的中间部91E3具有基板部31C和一对侧板部91D3、91D3。
侧板部91D3形成为将向筒状部115的外方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状)的第1弯曲部91D31与向筒状部115的内方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状)的第2弯曲部91D32组合而成的S字状。第1弯曲部91D31与基板部31C连设,第2弯曲部91D32与粘接部31A连设。侧板部91D3、91D3从基板部31C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第2导电体片32的方式倾斜地延出。
第2导电体片32的中间部92E3具有基板部32C和一对侧板部92D3、92D3。
侧板部92D3形成为将向筒状部115的外方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状)的第1弯曲部92D31与向筒状部115的内方凸出的弯曲形状(例如剖面圆弧状)的第2弯曲部92D32组合而成的S字状。第1弯曲部92D31与基板部32C连设,第2弯曲部92D32与粘接部32A连设。侧板部92D3、92D3从基板部32C的两侧缘以在扩宽方向上逐渐接近第1导电体片31的方式倾斜地延出。
导电体片31、32的中间部91E3、92E3形成筒状部115。在图4的(D)所示的展开工序中对导电体片3施加的拉伸力较小的情况下也能够制作筒状部115,因此筒状部115是易于制造的结构。
为了进行比较,对使用与电池外装体1形状不同的电池外装体的电池组进行说明。
图11是示意性表示使用与图1所示的电池外装体1不同的电池外装体101的电池组110的剖视图。
电池外装体101具有第1~第4导电体片131、132、133、134。
第1导电体片131的中间部131E具有基板部131C和相对于基板部131C倾斜的一对侧板部131D、131D。第3导电体片133的中间部133E具有基板部133C和相对于基板部133C倾斜的一对侧板部133D、133D。
第2导电体片132和第4导电体片134平坦地形成。因此,由第1导电体片131的中间部131E和第2导电体片32形成的筒状部135(135A)以及由第3导电体片133的中间部133E和第4导电体片134形成的筒状部135(135B)是剖面梯形的四角筒状。
电池外装体101相比具有六角筒状的筒状部35的电池外装体1(参照图1),由于导电体片132、134是平坦的,因此筒状部135不会发生扩宽方向的变形,难以对极板间距离进行调整。因此,在能效的方面是不利的。此外,电池外装体101在制造时容易在导电体片131、132、133、134上发生褶皱。此外,电池外装体101在施加在厚度方向(Z方向)上压缩的力的情况下(参照图5),容易在导电体片131、132、133、134上发生变形。
另外,本发明不限于上述的实施方式,可以在不脱离本发明主旨的范围内进行各种的改变。
在图1所示的电池外装体1中,导电体片31、32均在宽度方向上连续地形成在多个筒状部35上,然而还可以构成为仅相面对的导电体片中的任意一方在宽度方向上连续地形成在多个筒状部上。
在图1所示的电池外装体1中,将第2导电体片32与第3导电体片33粘接起来的粘接剂层42可以不是一体的构造,例如可以由在宽度方向上相离的2个以上的粘接部构成。同样地,粘接剂层41、43例如也可以由在宽度方向上相离的2个以上的粘接部构成。
作为导电体片,可以使用不具备挠性的结构。
在图1所示的电池外装体1中,中间部31E、32E、33E、34E形成为整体向外方凸出的弯曲形状,然而中间部形成为至少一部分向外方凸出的弯曲形状即可。
在电池外装体1中,导电体片31、32、33、34的侧板部31D、32D、33D、34D相对于基板部31C、32C、33C、34C以小于90°的角度倾斜,因而筒状部35形成为六角筒状,然而所述角度也可以为90°或在90°以上。
收纳于电池外装体1的电池不限于锂离子电池,还可以是双电层电容器等。
Claims (18)
1.一种电池外装体,其具有多个导电体片,
所述导电体片中的至少一对的相面对的导电体片在多个线状的粘接部处被部分粘接,
所述多个粘接部在与长度方向垂直的宽度方向上互相远离地形成,
所述一对的相面对的导电体片形成由所述粘接部划分出的多个筒状部,在所述筒状部的内部确保有电池收纳部,
所述一对的相面对的导电体片中的至少一方在宽度方向上连续地形成在所述多个筒状部上,
所述筒状部由所述导电体片的相邻的所述粘接部之间的中间部形成,
所述一对的相面对的导电体片的中间部具有各自的至少一部分朝外方凸出的弯曲形状。
2.根据权利要求1所述的电池外装体,其中,
所述一对的相面对的导电体片的所述中间部分别具有基板部和一对侧板部,该一对侧板部以从所述基板部的两侧缘向扩宽方向而接近对方侧的所述导电体片的方式相对于所述基板部倾斜地延出,
所述筒状部通过所述一对的相面对的导电体片的所述基板部和所述侧板部而形成为六角筒状。
3.根据权利要求1所述的电池外装体,其中,
该电池外装体具有多组所述一对的相面对的导电体片,
就两面分别粘接在其他的导电体片上的所述导电体片而言,一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部和另一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部在宽度方向上交替配置。
4.根据权利要求3所述的电池外装体,其中,
所述一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部和所述另一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部中的一方的宽度形成得比另一方宽。
5.根据权利要求3所述的电池外装体,其中,
在厚度方向上相邻的多组的所述导电体片中的一组导电体片与另一组导电体片之间确保空间。
6.根据权利要求1所述的电池外装体,其中,
所述导电体片具有金属层,
所述金属层面对所述电池收纳部。
7.根据权利要求6所述的电池外装体,其中,
所述金属层是包含选自下述组中的1种以上的金属箔,该组由铝、铜、不锈钢、镍和铁组成。
8.根据权利要求6所述的电池外装体,其中,
所述导电体片是还具有树脂层的层叠体,
所述树脂层包含选自下述组中的1种以上,该组由聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚烯烃、丙烯酸树脂、聚氨酯、氟树脂和热硬化性树脂组成。
9.根据权利要求1所述的电池外装体,其中,
所述导电体片在所述粘接部处通过聚烯烃系的粘接剂而被粘接。
10.根据权利要求9所述的电池外装体,其中,
所述粘接剂包含酸改性后的聚烯烃和交联剂。
11.一种电池组,其具有:
多个单电池,它们分别具有电池容器和被所述电池容器覆盖的电池主体;以及电池外装体,其对所述单电池进行外装,
所述电池外装体是权利要求1所述的电池外装体,
筒状部由导电体片的相邻的粘接部之间的中间部形成,
一对相面对的导电体片的中间部具有各自的至少一部分朝外方凸出的弯曲形状,
所述单电池分别被收纳在多个电池收纳部中。
12.根据权利要求11所述的电池组,其中,
所述单电池是扁平形状。
13.一种电池装置,其具有:
权利要求11所述的电池组;壳体,其收纳所述电池组;第1端子,其与所述一对相面对的导电体片中的一方电连接;以及第2端子,其与所述一对相面对的导电体片中的另一方电连接。
14.一种电池组,其具有多个单电池和对所述单电池进行外装的电池外装体,
所述电池外装体是权利要求1所述的电池外装体,
所述单电池具有:正极集电体;与所述正极集电体接触的正极活性物质层;负极集电体;与所述负极集电体接触的负极活性物质层;将所述正极活性物质层与所述负极活性物质层隔开的隔板;以及电解质,所述单电池分别设置于多个电池收纳部,
所述正极集电体以能够导电的方式抵接在一对相面对的导电体片的一方上,所述负极集电体以能够导电的方式抵接在一对相面对的导电体片的另一方上。
15.根据权利要求14所述的电池组,其中,
该电池组具有多组所述一对相面对的导电体片,
就两面分别粘接在其他的导电体片上的所述导电体片而言,一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部和另一个面与其他的导电体片粘接而成的粘接部在宽度方向上交替配置。
16.根据权利要求14所述的电池组,其中,
在所述电池外装体的所述粘接部的长度方向的两端部上分别具有封闭筒状部的一个和另一个开口的封闭板。
17.根据权利要求14所述的电池组,其中,
所述封闭板通过密封部件而抵接于所述筒状部的开口。
18.根据权利要求14所述的电池组,其中,
封闭所述筒状部的一个开口的封闭板和封闭另一个开口的封闭板通过连结固定件固定到所述电池外装体上。
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