CN107851756A - 电池模块 - Google Patents

Abstract

作为实施方式的一例的电池模块(10)具备：单电池(20)，其具有铠装体(21)，铠装体(21)由两片层压膜(22a、22b)构成，并包括容纳发电要素的容纳部(23)以及形成在容纳部(23)的周围的密封部(27)；以及保持件(30)，其具有框状的基部(31)以及伸出部(32)，基部(31)配置在密封部(27)上，伸出部(32)从基部(31)伸出到容纳部(23)上，并且在从形成在容纳部(23)的相互大致垂直的侧面部(24)与主面部(25)之间的曲面部(26)分离的位置按压主面部(25)。单电池(20)经由保持件(30)堆叠有多个。

Description

电池模块

技术领域

本公开涉及电池模块。

背景技术

以往，已知有经由保持件堆叠了多个单电池的电池模块(例如，参照专利文献1)。在专利文献1公开了一种堆叠多个所谓层压型电池而成的电池模块，其中，用保持件夹持形成在电池铠装体的发电要素容纳部的周围的密封部，从而束缚各电池。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5390580号公报

发明内容

发明要解决的课题

可是，在像专利文献1的电池模块那样仅在电池铠装体的密封部夹持各单电池的情况下，特别是，存在对堆叠了各单电池的方向的耐振动性、耐冲击性变差这样的问题。因此，还可考虑按压电池铠装体的发电要素容纳部来固定各单电池的方法，但是发电要素容纳部与密封部相比刚性低，而且体积会根据充放电而变化，因此若不经心地按压容纳部，则铠装体有可能破裂。

用于解决课题的手段

本公开涉及的电池模块的特征在于，具备单电池和保持件，单电池具有铠装体，铠装体由两片层压膜构成，并且包括容纳发电要素的容纳部以及形成在容纳部的周围的密封部，保持件具有框状的基部以及伸出部，基部配置在密封部上，伸出部从基部伸出到容纳部上，并在从形成在容纳部的相互大致垂直的侧面部与主面部之间的曲面部分离的位置按压主面部，单电池经由保持件堆叠有多个。

发明效果

根据本公开涉及的电池模块，能够在不使各单电池的铠装体损伤的情况下稳定地维持堆叠了各单电池的状态。本公开涉及的电池模块与以往的模块相比，耐振动性、耐冲击性优异。

附图说明

图1是作为第一实施方式的电池模块的分解立体图。

图2是作为第一实施方式的电池模块的剖视图。

图3是图2中的A部分的放大图。

图4是示出第一实施方式的变形例的图。

图5是示出第一实施方式的变形例的图。

图6是示出第一实施方式的变形例的图。

图7是作为第二实施方式的电池模块的剖视图。

具体实施方式

以下，对实施方式的一个例子进行详细说明。在实施方式的说明中参照的附图是示意性地记载的附图，在附图中描绘的构成要素的尺寸比率等有时与实物不同。具体的尺寸比率等应参考以下的说明进行判断。在本说明书中，关于“大致＊＊”这样的记载，若以大致垂直为例进行说明，则是指当然包括完全垂直的情况，还包括认为实质上垂直的情况。

以下，参照图1～图3对作为第一实施方式的电池模块10进行详细说明。图1是电池模块10的分解立体图。图2是电池模块10的剖视图，图3是图2中的A部分的放大图。以下，将单电池20被堆叠的方向(层叠方向)作为“上下方向α”。此外，设层压膜22a相对于层压膜22b配置在“上”方。而且，作为表示方向的术语而使用“前后方向β”、“横向γ”。

如图1所示，电池模块10具备多个单电池20和多个保持件30。单电池20是具有由两片层压膜22a、22b构成的铠装体21的所谓层压型电池。单电池20的优选的一个例子为锂离子电池，作为发电要素而具有电极体和非水电解质。电极体可以是隔着隔离件交替地层叠有多个正极以及负极的层叠型、隔着隔离件卷绕了正极以及负极的卷绕型中的任一种。非水电解质包含非水溶剂和溶解于非水溶剂的电解质盐。非水电解质并不限定于液体电解质，也可以是使用了凝胶状聚合物等的固体电解质。电解质盐优选为锂盐。

电池模块10具备经由保持件30堆叠了多个单电池20的电池层叠体11。电池层叠体11例如由单电池20和保持件30交替地层叠而成。保持件30介于各单电池20之间，维持堆叠了多个单电池20的状态(即，电池层叠体11的构造)，特别是，提高电池层叠体11对上下方向α的耐振动性、耐冲击性。电池模块10也可以仅由电池层叠体11构成，但是，一般具备容纳电池层叠体11的模块壳体12。

在图1所示的例子中，构成电池层叠体11的各保持件30彼此未被固定，例如通过容纳到模块壳体12内，从而束缚前后方向β以及横向γ的运动。此外，各保持件30也可以使用未图示的紧固构件相互固定。例如，也可以在相邻配置的各保持件30设置相互嵌合的连结部。此外，也可以设置配置在电池层叠体11的上下方向α上的两侧并以夹着该层叠体的状态相互连结的一对端板。

模块壳体12具有底壁部13和竖立设置在底壁部13上的侧壁部14，在壳体内设置有能够容纳电池层叠体11的空间。在模块壳体12形成有侧壁部14的一部分伸出到外侧的凸部15。凸部15形成从单电池20引出的正极引线28以及负极引线29的容纳空间。此外，在模块壳体12形成有用于在产生内部短路等异常时对从单电池20释放的气体进行排出的开口部16。在图1所示的例子中，在前后方向β上并列地形成有凸部15和开口部16。另外，模块壳体12优选具有未图示的盖体。

如上所述，单电池20具有由两片层压膜22a、22b构成的铠装体21。关于层压膜22a、22b，优选使用在金属层的两面形成了树脂层的膜，一方的树脂层优选由能够热压接的树脂构成。金属层例如是铝的薄膜层，具有防止水分等透过的功能。

铠装体21包括容纳上述的发电要素的容纳部23以及形成在容纳部23的周围的密封部27。在本实施方式中，层压膜22a成型为杯形状，在该膜形成有扁平的大致长方体形状的容纳部23。容纳部23例如对层压膜22a进行拉伸加工而形成，使得向与对置配置的层压膜22b相反侧凸出。层压膜22b大致平坦，形成单电池20的下表面。密封部27例如将层压膜22a、22b的周缘部彼此进行热压接而形成，对容纳发电要素的容纳部23的内部空间进行密闭。

容纳部23具有相互大致垂直的侧面部24和主面部25。在本实施方式中，侧面部24相对于密封部27大致垂直地形成，沿着上下方向α。主面部25相对于侧面部24(上下方向α)大致垂直地形成，形成单电池20的上表面。主面部25与形成单电池20的下表面的层压膜22b大致平行地配置，构成在前后方向β上长长地延伸的大致长方形。

在容纳部23中，在侧面部24与主面部25之间形成有曲面部26。曲面部26朝向容纳部23的外侧弯曲，设置为包围主面部25的周围。容纳部23优选像上述那样通过拉伸加工来形成，曲面部26与主面部25相比强度低。

单电池20具有像上述那样从铠装体21引出的正极引线28以及负极引线29(以下，将它们统称为“极板引线”)。在图1所示的例子中，各极板引线从铠装体21的长边方向一端引出。各极板引线均为大致平坦的板状体，在密封部27与层压膜22a、22b接合，通过密封部27而从各膜之间引出到铠装体21的外部。正极引线28和负极引线29分别在上下方向α上并列配置，例如，使用未图示的汇流条串联地连接。各极板引线以及汇流条等容纳到模块壳体12的凸部15。

构成单电池20的正极例如由正极集电体和形成在该集电体上的正极复合材料层构成。关于正极集电体，能够使用铝等在正极的电位范围稳定的金属的箔、将该金属配置在表层的膜等。正极引线28与正极集电体电连接。正极复合材料层优选除了正极活性物质以外还包含导电材料以及粘结材料，并形成在集电体的两面。关于正极活性物质，例如可使用含锂复合氧化物。作为优选的复合氧化物的一个例子，可举出Ni-Co-Mn系、Ni-Co-Al系的含锂复合氧化物。

构成单电池20的负极例如由负极集电体和形成在该集电体上的负极复合材料层构成。关于负极集电体，能够使用铜等在负极的电位范围稳定的金属的箔、将该金属配置在表层的膜等。负极引线29与负极集电体电连接。负极复合材料层优选除了负极活性物质以外还包含粘结材料。作为负极活性物质，只要是能够吸附、释放锂离子的材料即可，一般使用石墨。

如图1～图3所示，保持件30按照一个单电池20一个比例进行设置。在本实施方式中，4个单电池20和4个保持件30交替地堆叠而构成了电池层叠体11。以下，将从上起配置在第三个的单电池20设为“单电池20A”、将从上起配置在第四个(最下方)的单电池20设为“单电池20B”进行说明(参照图2)。除单电池20B以外的3个单电池20被两个保持件30从上下夹持。单电池20B配置在模块壳体12的底壁部13上，并被底壁部13和保持件30所夹持。保持件30具有能够稳定地支承各单电池20的机械强度(刚性)。保持件30可以是树脂制、金属制中的任一种。

保持件30具有配置在铠装体21的密封部27上的基部31。基部31沿着形成在容纳部23的周围的密封部27上形成为框状。在本实施方式中，不会从密封部27上溢出地包围容纳部23的周围而呈环状设置有基部31。基部31的上下方向长度比容纳部23的上下方向长度长，基部31的上端比容纳部23的主面部25向上方突出。而且，除单电池20B以外的3个单电池20的密封部27被两个保持件30的基部31从上下夹持。

基部31优选在作为与引出了极板引线的一侧相反侧的单电池20的长边方向另一端侧具有切除了与密封部27抵接的部分的缺口(未图示)。通过在基部31形成该缺口，密封部27的一部分不会从上下被夹持，在产生内部短路等异常时该部分破裂而释放气体。

保持件30具有从基部31伸出到容纳部23上的伸出部32。伸出部32在从容纳部23的曲面部26分离的位置按压主面部25。由于保持件30除密封部27以外还按压容纳部23的主面部25，从而对上下方向α的单电池20的束缚力提高，耐振动性、耐冲击性提高。此外，如上所述，曲面部26的强度比主面部25低，因此通过伸出部32在不与曲面部26接触的情况下按压主面部25，从而能够防止容纳部23的破裂。

伸出部32优选从基部31的上端向基部31的内侧伸出。即，保持件30的上表面在基部31与伸出部32之间没有阶差，是大致平坦的。伸出部32在与曲面部26之间具有间隙，在从曲面部26分离的位置向主面部25侧(下方)突出。在本实施方式中，伸出部32形成为截面大致L字状。由此，伸出部32能够在不与曲面部26接触的情况下按压主面部25。另外，基部31不与容纳部23的侧面部24接触，在基部31与侧面部24之间形成有间隙。

伸出部32可以向基部31的内侧伸出，使得覆盖主面部25的整个区域，并与主面部25的大致整个区域抵接，但是优选仅抵接于与曲面部26相邻的主面部25的边缘部。另外，伸出部32不抵接于作为主面部25与曲面部26的边界位置的主面部25的边缘。在此，所谓主面部25的边缘部，意味着从主面部25的边缘到主面部25的宽度(短边方向长度)的10％左右的范围。

伸出部32优选至少按压沿着主面部25的对置的两个边的边缘部。在本实施方式中，伸出部32与主面部25的周缘部抵接而形成为框状。即，伸出部32沿着基部31的内缘形成为环状。为了稳定地支承单电池20，优选支承接近单电池20的端部的部分，因此通过按压主面部25的边缘部，从而耐振动性、耐冲击性提高。此外，通过仅按压主面部25的边缘部，从而能够在相邻配置的两个单电池20之间形成能够吸收伴随着充放电的容纳部23的体积增加的间隙33。

在单电池20A的情况下，密封部27A被配置在其上的保持件30A的基部31A和配置在单电池20B的密封部27B上的保持件30B的基部31B从上下夹持。而且，容纳部23A的主面部25A的周缘部被保持件30A的伸出部32A从上方按压，并且形成单电池20A的下表面的层压膜22bA被保持件30B的伸出部32B从下方支承。此外，通过保持件30B，在单电池20A、20B之间形成有用于吸收容纳部23B的体积增加的间隙33。

在保持件30B的伸出部32B中，与容纳部23B的主面部25B抵接的部分的宽度W₃₂(横向长度)例如可以为主面部25B的宽度(横向长度)的3％～25％左右，但是优选为3％～10％。伸出部32B例如抵接于比从主面部25B的边缘分离0.5mm～5mm的位置更靠主面部25B的内侧。伸出部32B的上下方向长度H₃₂，即，间隙33的上下方向长度设为如下长度，即，在容纳部23B最膨胀时不会与单电池20A的下表面接触。在单电池20A的层压膜22bA向下方鼓出的情况下，将这样的鼓出也考虑在内设定长度H₃₂。另外，虽然在此以保持件30B为例说明了各种尺寸，但是对于其它保持件30也是同样的。

根据具备上述结构的电池模块10，保持件30在不与容纳部23的曲面部26接触的状态下按压主面部25的边缘部，因此能够在不损伤铠装体21的情况下稳定地维持堆叠了各单电池20的状态。电池模块10与仅夹持密封部27的以往的电池模块相比，尤其对上下方向α的耐振动性、耐冲击性优异。

在图4～图6示出第一实施方式的变形例。虽然在图6的(A)中，仅图示了一个单电池20，但是在该情况下，也是多个单电池20和多个保持件30交替地堆叠而构成电池模块。

在图4所示的例子中，在伸出部32B的与主面部25B抵接的部分设置有具有缓冲性的弹性构件34。弹性构件34在容纳部23B的体积由于充放电而增加时进行弹性变形，从而吸收这样的体积的增加。作为优选的弹性构件34，能够例示发泡体、橡胶构件等。伸出部32B的整体可以由弹性构件34构成，但是优选在伸出部32B的与单电池20B抵接的部分设置刚性高的支承部35。在图4所示的例子中，支承部35从基部31B的上端与主面部25B之间空开间隙而向内侧伸出。弹性构件34装配在支承部35的下表面，在从容纳部23的曲面部26分离的位置按压主面部25。

在图5例示的保持件30X中，从基部31伸出到容纳部23上的伸出部32X覆盖主面部25的整个区域。在该情况下，虽然伸出部32X可以与从曲面部26分离的主面部25的大致整个区域抵接，但是优选仅抵接于与曲面部26相邻的主面部25的边缘部。伸出部32X特别优选为与主面部25的周缘部抵接。在图5所示的例子中，在伸出部32X与主面部25之间形成有间隙33X。保持件30X与配置在其上的单电池20的下表面无间隙地接触。

在图6的(A)例示的保持件30Y具有配置在伸出部32Y与容纳部23的主面部25之间的金属板36。金属板36覆盖主面部25的大致整个区域，并在从曲面部26分离的位置按压主面部25。金属板36例如由包括铝在内的金属构成，作为用于抑制延烧的隔板而发挥功能。金属板36例如具有在前后方向β上长的大致长方形，在金属板36沿着长边方向形成有向下方突出的突部37。在图6的(A)所示的例子中，伸出部32Y经由金属板36按压主面部25。在该情况下，主面部25的沿着对置的两个边的边缘部被金属板36的突部37按压。

在图6是(B)例示的保持件30Z中，基部31和伸出部32Z构成为独立个体，伸出部32Z由金属板构成。金属板设置在基部31上，使得覆盖主面部25的整个区域，并层叠为介于单电池20之间。保持件30的基部31与金属板在夹着密封部27层叠的部分例如贯通有金属棒42，并将螺母43紧固在形成于该金属棒42的两端的螺丝部，从而多个保持件30Z以及多个单电池20固定为层叠的状态。而且，各金属板具有按压主面部25的突部41，主面部25被突部41在从曲面部26分离的位置按压。

图7是示出作为第二实施方式的电池模块50的剖视图。电池模块50与仅对层压膜22a进行拉伸加工而形成了容纳部23的电池模块10的不同点在于，单电池60的构成铠装体61的层压膜62a、62b相互向相反侧鼓出而形成了容纳部63。容纳部63对层压膜62a、62b进行拉伸加工而形成，不仅是层压膜62a，在层压膜62b，即，在铠装体61的上下，也形成了侧面部64、主面部65、以及曲面部66。侧面部64与主面部65相互大致垂直，在它们之间形成有朝向外侧弯曲的曲面部66。

在图7所示的例子中，3个单电池60被保持件30、70所保持。保持件30、70分别各设置有两个，合计设置有4个。关于两个保持件30，一个设置在配置在最上方的单电池60之上，另一个设置在配置在最下方的单电池60之下。保持件70设置在两个单电池60之间，与保持件30同样地，具有配置在密封部67上的框状的基部71和伸出到基部71的内侧的伸出部72。伸出部72在从曲面部66分离的位置按压主面部65。保持件70优选与主面部65的周缘部抵接，并在两个单电池60之间形成间隙73。关于保持件70，能够应用对保持件30进行说明的上述的结构。

基部71与两个单电池60的密封部66抵接。伸出部72从基部71的上下方向中央部向内侧伸出，形成为截面大致T字状。而且，伸出部72在不与曲面部66接触的情况下分别按压两个单电池60的各主面部25。

附图标记说明

10电池模块；11电池层叠体；12模块壳体；13底壁部；14侧壁部；15凸部；16开口部；20单电池；21铠装体；22a、22b层压膜；23容纳部；24侧面部；25主面部；26曲面部；27密封部；28正极引线；29负极引线；30保持件；31基部；32伸出部；33间隙；34弹性构件；35支承部；36金属板；37、41突部；42金属棒；43螺母。

Claims (6)

1.一种电池模块，具备：

单电池，其具有铠装体，所述铠装体由两片层压膜构成，并且包括容纳发电要素的容纳部以及形成在所述容纳部的周围的密封部；和

保持件，其具有框状的基部以及伸出部，所述基部配置在所述密封部上，所述伸出部从所述基部伸出到所述容纳部上，并且在从形成在所述容纳部的相互大致垂直的侧面部与主面部之间的曲面部分离的位置按压所述主面部，

所述单电池经由所述保持件堆叠有多个。

2.根据权利要求1所述的电池模块，所述保持件的所述伸出部与所述容纳部的与所述曲面部相邻的所述主面部的边缘部中的至少沿着所述主面部的对置的两个边的边缘部抵接，并且在相邻配置的两个所述单电池之间形成间隙。

3.根据权利要求2所述的电池模块，所述保持件的所述伸出部与所述主面部的周缘部抵接而形成为框状。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电池模块，所述保持件具有金属板，所述金属板配置在所述伸出部与所述容纳部的所述主面部之间，覆盖所述主面部的大致整个区域，并在从所述曲面部分离的位置按压所述主面部，

所述伸出部经由所述金属板按压所述主面部。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电池模块，所述单电池的所述容纳部由各所述层压膜向相互相反侧鼓出而形成，

所述保持件的所述伸出部对相邻配置的两个所述单电池的各所述主面部进行按压。

6.根据权利要求1所述的电池模块，所述保持件的所述伸出部由覆盖所述主面部的整个区域的金属板构成，

所述金属板介于所述单电池之间，并且具有在从所述曲面部分离的位置按压所述主面部的突部。