CN107925140B - 电池组 - Google Patents

Abstract

电池组具备：单元电池群(3)，相互接触地呈堆叠状配置有多个圆筒形的单元电池(2)；以及金属框(14)，沿着单元电池群(3)的周围延伸并包围单元电池群(3)。从单元电池(2)的轴向端面侧观察呈大致矩形的单元电池群(3)的位于角部的单元电池(2a、2b)与金属框(14)接触。

Description

电池组

技术领域

本公开涉及电池组。

背景技术

以往，例如在下述专利文献1记载了一种电池组，其中，将多个圆筒形单元电池配置为堆叠状，并在各单元电池的外周面彼此之间填充了灌封树脂部。记载了：在该电池组中，从圆筒形单元电池传递的热经由灌封树脂部分散，因此能够防止电池组中的热连锁。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-28244号公报

发明内容

发明要解决的课题

在像上述专利文献1记载的电池组那样将多个圆筒形单元电池以相互接触的状态配置为堆叠状的情况下，能够使单元电池间的外周面彼此之间的间隙为最小限度，能够谋求电池组的高能量密度化。

但是，像这样构成的单元电池群的位于外周部的角部的单元电池与位于角部以外的其它单元电池相比，相邻的单元电池数减少。因此，在位于上述角部的单元电池异常发热的情况下，自该单元电池起的导热路径比较少，因此相邻的单元电池也有可能成为异常的高温而产生热连锁。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本公开的电池组具备：单元电池群，相互接触或靠近地呈堆叠状配置有多个圆筒形的单元电池；以及金属框，沿着单元电池群的周围延伸，并包围单元电池群，从单元电池的轴向端面侧观察呈大致矩形的单元电池群的位于角部的单元电池与金属框接触。

发明效果

在本公开的电池组中，因为金属框与单元电池群的位于角部的单元电池接触，所以在该单元电池异常发热的情况下从该单元电池向金属框导热，所以能够抑制与其相邻的单元电池成为异常高温的情况。因此，根据本公开的电池组，能够在谋求高能量密度化的同时更有效地抑制单元电池群的位于角部的单元电池以及与其相邻的单元电池中的热连锁。

附图说明

图1是示出一个实施方式的电池组的立体图。

图2是图1所示的电池组的分解立体图。

图3是示出电池组包含的单元电池群以及金属框的立体图。

图4是以分解的状态示出图3所示的金属框的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的一个实施方式进行详细说明。在该说明中，具体的形状、材料、数值、方向等是用于使本发明容易理解的例示，能够根据用途、目的、规格等而适当地进行变更。此外，以下在包含多个实施方式、变形例等的情况下，从一开始就设想了适当地组合它们的特征部分而进行使用。

图1是示出一个实施方式的电池组10的立体图。图2是图1所示的电池组10的分解立体图。图3是示出电池组10包含的单元电池群3以及金属框14的立体图。图4是以分解的状态示出图3所示的金属框14的立体图。在图1至图4中，用箭头X、Y、Z分别示出相互正交的三个方向。

电池组10例如能够用作电动工具、电动辅助自行车、电动摩托车、混合动力式汽车、电动汽车等的电源。电池组10能够容纳在图1中用双点划线示出的壳体状的铠装体12来进行使用。铠装体12例如由有底且上部开口的外壳和封堵该外壳的开口部的盖体构成。这些外壳以及盖体例如优选由塑料形成。

如图1以及图2所示，电池组10具备：使多个圆筒形的单元电池2 以相互接触的状态进行排列集合而成的单元电池群3；以及包围单元电池群3的周围而配置的金属框14。此外，电池组10能够具备：与构成单元电池群3的各单元电池2的正极端子4a电连接的正极集电板16；与构成单元电池群3的各单元电池2的负极端子4b(参照图3)电连接的负极集电板18；介于单元电池群3与正极集电板16之间的正极侧绝缘板20；以及介于单元电池群3与负极集电板18之间的负极侧绝缘板22。

本实施方式中的单元电池2是能够进行充放电的圆筒形的二次电池，例如优选使用锂离子电池。但是，单元电池2也可以是镍氢电池、镍镉电池等其它二次电池。如图2所示，单元电池2在圆筒的轴向(Z方向)一端面具有正极端子4a，并如图3以及图4所示地在轴向另一端面具有负极端子4b。在本实施方式中，构成单元电池群3的各单元电池2配置为正极端子4a朝向相同的方向。

单元电池群3由多个单元电池2相互接触地配置为堆叠状而构成。如图4所示，在本实施方式中，在X方向上交替地排列3列第一单元电池列5a和两列第二单元电池列5b而构成，3列第一单元电池列5a在Y方向上分别排列有6块单元电池2，两列第二单元电池列5b在Y方向上分别排列了7块单元电池2。因此，本实施方式的单元电池群3包含32块单元电池2。

另外，构成单元电池群3的单元电池2的数量并不限定于上述的块数，能够根据电池组10 的容量、尺寸、用途等而适当地进行变更。即，单元电池群3只要在X方向上交替地排列配置有排列了n(其中，n为1以上的整数)块单元电池2的第一单元电池列和排列了n+1块单元电池2的第二单元电池列即可。此外，第一单元电池列与第二单元电池列可以是相同数量，或者也可以是第二单元电池列比第一单元电池列多一列。

单元电池群3构成为，在从单元电池2的轴向端面侧(Z方向)观察单元电池群3的整体时，构成具有大致矩形的外周的一组。而且，单元电池2a、2b分别位于呈大致矩形的单元电池群3的4个角部。单元电池2a 是在单元电池群3中构成位于X方向两端侧的第一单元电池列5a的单元电池2中的、位于Y方向(排列方向)两端部的单元电池。此外，单元电池2b是在单元电池群3中构成从X方向两端侧起位于第二列的第二单元电池列5b的单元电池2中的、位于Y方向两端的单元电池。

如图3所示，金属框14配置为，沿着单元电池群3的周围延伸，并包围单元电池群3。本实施方式中的金属框14形成为如下框体，即，从Z 方向观察，例如构成长方形等矩形。此外，关于金属框14的材质，例如可适当地使用铝、铝合金等金属。

金属框14具有：包围单元电池群3的周围的金属壁部24；以及在金属壁部24的面向单元电池群3的侧面一体地突出设置的金属柱部26a、 26b。具体地，金属壁部24由在X方向上对置的一对金属板材24a和在 Y方向上对置的一对金属板材24b构成。这些金属板材24a、24b通过如下方式相互连结，即，从金属框14的外侧将螺丝30插通到形成在各金属板材24a、24b的贯通孔28，并与金属柱部26b的内螺纹部27进行紧固。

另外，在本实施方式中，对构成金属框14的金属壁部24由多个金属板材24a、24b构成的例子进行了说明，但是并不限定于此，也可以由一个金属构件构成。例如，框状的金属壁部24可以将一个长条状的金属板材进行弯曲加工而形成，或者，也可以通过铝压铸等一体成型。

构成金属框14的金属壁部24中的一对金属板材24a的内壁面与构成单元电池群3包含的第一单元电池列5a以及第二单元电池列5b中的位于 X方向两端侧的第一单元电池列5a的各单元电池2的外周面接触。在此，所谓“内壁面”，是指构成金属框14的金属壁部24以及金属柱部26a、 26b的单元电池群3侧的侧壁面。这在以下也是同样的。

构成金属框14的各金属板材24a、24b的Z方向上的宽度优选设定为与单元电池2的外周面的轴向长度等同。在此，所谓“等同”，除了包括完全一致的情况以外，还包括稍短的情况、稍长的情况。通过像这样设定金属板材24a、24b的宽度，从而能够跨轴向的大致全长对各金属板材 24a、24b的外周面进行接触，能够良好地进行从单元电池2到金属框14 的导热。但是，只要金属框14与单元电池群3的位于外周部的单元电池 2的外周面接触，就能够在这些单元电池2产生了异常发热的情况下通过向金属框14进行散热而抑制向其它单元电池2的热连锁，因此金属板材 24a、24b的Z方向上的宽度也可以比单元电池2的外周面的轴向长度短。

在本实施方式中的金属框14中，在Y方向上对置的一对金属板材24b 的内壁面一体地装配有金属柱部26a、26b。具体地，如图4所示，在各金属柱部26a、26b形成有内螺纹部29，通过将插通到形成在金属板材24b 的贯通孔28的螺丝30拧入到上述内螺纹部29，从而金属柱部26a、26b 被紧固固定。

如图3所示，金属柱部26a、26b在沿着X-Y平面切断的情况下具有大致半圆形或梯形的横截面形状。更详细地，在本实施方式的电池组10 中，装配在一对金属板材24b的X方向中央位置的金属柱部26a具有大致半圆形的横截面，装配在一对金属板材24b的X方向两端的金属柱部 26b具有梯形的横截面形状。与上述的金属板材24a、24b的情况同样地，优选这些金属柱部26a、26b的Z方向长度与单元电池2的外周面的轴向长度等同。

具有大致半圆形的横截面的金属柱部26a配置为如下状态，即，嵌到由位于X方向中央的第一单元电池列5a的Y方向两端的单元电池2和夹着该第一单元电池列5a在X方向两侧相邻的第二单元电池列5b的Y方向两端的单元电池2划定的凹状的空间32。由此，金属柱部26a的内壁面与处于其周围的3个单元电池2的外周面接触。

具有梯形的横截面形状的金属柱部26b具有像上述那样通过螺丝30 紧固于内螺纹部27、29而对金属板材24a和金属板材24b进行连结的功能。此外，金属柱部26b配置为如下状态，即，在单元电池群3的角部，嵌到由第一单元电池列5a中的位于Y方向上的两端部的单元电池2a和与该第一单元电池列5a相邻的第二单元电池列5b中的位于Y方向上的两端部的单元电池2b划定的空间34。由此，梯形的金属柱部26b的内壁面中的沿着X方向的内壁面与单元电池群3的位于角部的单元电池2a的外周面接触，相对于X方向倾斜的内壁面与单元电池群3的位于角部的单元电池2b的外周面接触。而且，单元电池群3的位于角部的单元电池 2a的外周面与一对金属板材24a的内壁面接触，单元电池群3的位于角部的单元电池2b的外周面与一对金属板材24b的内壁面接触。

另外，虽然在上述中对嵌合到空间32的金属柱部26a具有大致半圆形的横截面形状的例子进行了说明，但是并不限定与此，也可以具有内壁面与位于其周围的3个单元电池2接触的梯形的横截面形状。此外，虽然在上述中说明了嵌合到形成在单元电池群3的角部的空间34的金属柱部 26b具有梯形的横截面形状，但是并不限定于此，只要是内壁面与位于其周围的两个(或3个)单元电池2接触的形状，则也可以是半圆形、四分之一圆形等其它横截面形状。

如上所述，在本实施方式的电池组10中，单元电池群3的位于角部的单元电池2a的外周面在金属板材24a和金属柱部26b这两处与金属框 14接触。此外，单元电池群3的位于角部的单元电池2b的外周面在金属板材24b和金属柱部26a、26b这3处与金属框14接触。这样，在电池组 10中，对于构成电池组10的单元电池群3的位于角部的单元电池2a、2b，在至少两处确保了对金属框14的导热路径。另外，在单元电池2的外周面一般被覆有热缩管等绝缘被膜，但是在将单元电池2并联连接的情况下，绝缘被膜不是必需的。

在没有金属框14的情况下，关于单元电池群3的位于角部的单元电池2a、2b，与其接触的周围的单元电池2的数量为3个，与至少与4个以上的单元电池2接触的其它单元电池2相比，导热路径变少。因此，在这些单元电池2a、2b因内部短路等原因而异常发热的情况下，对周围的单元电池2的导热量增大，周围的单元电池2有可能导致着火(延烧)。

相对于此，在本实施方式的电池组10中，因为金属框14与单元电池群3的位于角部的单元电池2a、2b接触，所以在单元电池2a、2b异常发热的情况下，从单元电池2a、2b向金属框14也会进行导热，因此能够抑制与其相邻的单元电池2成为异常高温。因此，根据本实施方式的电池组 10，能够在谋求高能量密度化的同时更有效地抑制单元电池群3的位于角部的单元电池2a、2b以及与其相邻的单元电池2的延烧。

再次参照图1以及图2，正极集电板16例如由铝板、铜板等金属板构成，与构成单元电池群3的各单元电池2的配置对应地呈锯齿状形成有通过周围被冲裁而形成为窄宽度的连接引线17。而且，正极集电板16的连接引线17经由正极侧绝缘板20的圆形开口部21通过超声波焊接等与单元电池群3的各单元电池2的正极端子4a接合而电连接。此外，正极集电板16具有从外周缘的一部分呈矩形突出的正极突片16a。如图1所示，在电池组10被容纳到铠装体12内时，该正极突片16a成为伸出到铠装体12的外部的状态。

负极集电板18例如由铝板、铜板等金属板构成，与构成单元电池群 3的各单元电池2的配置对应地呈锯齿状形成有通过周围被冲裁而形成为窄宽度的连接引线19。而且，负极集电板18的连接引线19经由负极侧绝缘板22的圆形开口部23通过超声波焊接等与单元电池群3的各单元电池2的负极端子4b(参照图3)接合而电连接。此外，负极集电板18具有从外周缘的一部分呈矩形突出的负极突片18a。如图1所示，在电池组10被容纳到铠装体12内时，该负极突片18a成为伸出到铠装体12的外部的状态。

正极侧绝缘板20以及负极侧绝缘板22例如分别由塑料形成。如上所述，在正极侧绝缘板20以及负极侧绝缘板22，与单元电池群3包含的单元电池2的配置对应地呈锯齿状分别形成有32个圆形的开口部21、23。

此外，在正极侧绝缘板20以及负极侧绝缘板22，在开口部21的周围突出设置有销40、42。这些销40、42通过插入到在单元电池群3中形成在呈堆叠状排列配置的各单元电池2的外周面彼此之间的大致三角状的间隙36(参照图3)、或形成在该外周面彼此与金属板材24a、24b之间的大致三角状的间隙38，从而具有对各单元电池2进行定位的功能。在该情况下，即使仅作为销40、42中的任一方，也具有各单元电池2的定位效果。

进而，正极侧绝缘板20以及负极侧绝缘板22优选为，构成矩形的外周边部介于正极集电板16以及负极集电板18与金属框14之间。由此，能够将正极集电板16以及负极集电板18与金属框14电绝缘。

如上所述，通过与各单元电池2电连接的正极集电板16以及负极集电板18，电池组10包含的单元电池2被串联连接。而且，能够经由伸出到铠装体12的外部的正极突片16a以及负极突片18a进行对各单元电池 2的充电以及从各单元电池2的放电。

如上所述，根据本实施方式的电池组10，因为金属框14与单元电池群3的位于角部的单元电池2a、2b接触，所以在单元电池2a、2b异常发热的情况下，从单元电池2a、2b向金属框14也会进行导热，因此能够抑制与其相邻的单元电池2成为异常高温的情况。因此，根据本实施方式的电池组10，能够在谋求高能量密度化的同时更有效地抑制单元电池群3 的位于角部的单元电池2a、2b以及与其相邻的单元电池2的延烧。

此外，在本实施方式的电池组10中，因为构成金属框14的一部分的金属壁部24以及金属柱部26a、26b与单元电池群3的位于角部以外的外周部的单元电池2接触，所以从单元电池群3的位于外周部的单元电池2 向金属框14的导热变得良好，与没有金属框14的情况相比，能够更有效地抑制单元电池2间的延烧。

另外，本公开涉及的电池组并不限定于上述的实施方式及其变形例，能够在本申请的权利要求书记载的事项以及与其等同的范围内进行各种变更、改良。

例如，虽然在上述中对构成单元电池群3的各单元电池2以外周面彼此相互接触的状态配置为堆叠状的例子进行了说明，但是并不限定于此。也可以以相互靠近的状态进行配置，使得在配置为堆叠状的各单元电池2 之间空出例如1mm以下左右的间隙而构成单元电池群3。这样的在单元电池2之间形成了间隙的配置状态能够通过形成在正极侧绝缘板20以及负极侧绝缘板22的销40、42而准确地维持。

此外，在像这样在各单元电池2之间形成间隙而构成单元电池群3 的情况下，优选通过例如灌封等在各单元电池2间的间隙填充树脂材料。由此，在上述间隙经由导热性比空气层高的树脂材料来提高单元电池2 间的导热性，能够有效地抑制热连锁。

进而，虽然在上述中对将构成金属框14的金属板材24b和金属柱部 26a、26b形成为独立构件的例子进行了说明，但是也可以通过压铸等形成为一体。

附图标记说明

2、2a、2b单元电池；3单元电池群；4a正极端子；4b负极端子；5a第一单元电池列；5b第二单元电池列；10电池组；12铠装体；14金属框；16正极集电板；16a正极突片；17、19连接引线； 18负极集电板；18a负极突片；20正极侧绝缘板；21、23圆形开口部；22负极侧绝缘板；24金属壁部；24a、24b金属板材；26a、 26b金属柱部；27、29内螺纹部；28贯通孔；32、34空间；36、 38间隙；40、42销；X、Y、Z箭头。

Claims (8)

1.一种电池组，具备：

单元电池群，相互接触或靠近地呈堆叠状配置有多个圆筒形的单元电池；以及

金属框，沿着所述单元电池群的周围延伸，并且包围所述单元电池群，

从所述单元电池的轴向端面侧观察呈大致矩形的所述单元电池群的位于角部的单元电池与所述金属框接触，

所述金属框具有：金属壁部，包围所述单元电池群的周围；以及金属柱部，在所述金属壁部的面向所述单元电池群的侧面一体地突出设置，

所述单元电池群的位于角部的单元电池对于所述金属壁部以及所述金属柱部在至少两处进行接触。

2.根据权利要求1所述的电池组，所述金属框的内壁面还与所述单元电池群的位于角部的单元电池以外的单元电池中位于所述单元电池群的外周部的单元电池接触。

3.根据权利要求1所述的电池组，所述金属柱部对于所述金属壁部用螺丝进行紧固。

4.根据权利要求1所述的电池组，所述单元电池群由排列了n块单元电池的第一单元电池列和排列了n+1块单元电池的第二单元电池列在与单元电池排列方向正交的方向上交替地排列而构成，其中，n为1以上的整数，

所述金属柱部配置为如下状态，即，嵌在由所述第一单元电池列中的位于排列方向上的端部的单元电池和与所述第一单元电池列相邻的所述第二单元电池列中的位于排列方向上的端部的单元电池划定的空间。

5.根据权利要求4所述的电池组，配置为嵌在所述空间的状态的所述金属柱部具有半圆形或梯形的横截面形状。

6.根据权利要求1所述的电池组，所述金属壁部由多个金属板材构成，

各所述金属板材通过紧固于形成在与所述单元电池群的角部对应地设置的所述金属柱部的内螺纹部的螺丝相互连结。

7.根据权利要求1所述的电池组，所述单元电池在一端面具有正极端子，并且在另一端面具有负极端子，所述单元电池群中包含的各单元电池配置为正极端子朝向相同的方向，

所述电池组还具备：正极集电板以及负极集电板，分别与各所述单元电池的正极端子以及负极端子电连接；以及绝缘板，分别介于各所述单元电池与所述正极集电板以及所述负极集电板之间。

8.根据权利要求7所述的电池组，所述单元电池群、所述金属框、所述正极集电板、所述负极集电板以及所述绝缘板容纳在壳体状的铠装体。

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