CN109314200A - 电池模块 - Google Patents
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Abstract
电池模块(1)具备:被配设为在X方向排列的状态的多个电池块(3);和被配设于在X方向相邻的电池块(3)的X方向之间并且具有隔热性的隔热板(4)。电池块(3)包含:多个圆筒形电池(20),在中心轴被对齐并密接的状态下被交错配置为2列以上;和块壳体(12),遍及整周地包围由多个圆筒形电池(20)构成的电池单元的周围,以使得维持该多个圆筒形电池(20)密接的状态。
Description
技术领域
本公开涉及一种电池模块。
背景技术
以往,作为电池模块,存在专利文献1所述的模块。该电池模块具备多个圆筒形电池和电池壳体,在设置于电池壳体的多个圆筒孔一个一个地收纳圆筒形电池。在该电池模块中,通过利用电池壳体来防止圆筒形电池彼此的接触,从而在一个圆筒形电池热失控等异常发热的情况下,抑制向其他圆筒形电池波及不良影响。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2014-132649号
发明内容
-发明要解决的课题-
在专利文献1的电池模块中,由于圆筒形电池间的间隔较宽,因此圆筒形电池的设置密度降低,电池模块的能量密度降低。另一方面,为了避免该问题,若去除电池壳体,则异常发热的圆筒型电池的影响可能波及到多个圆筒形电池。
本公开的目的在于,提供一种能够提高能量密度并且也能够抑制多个圆筒形电池的温度上升的电池模块。
-解决课题的手段-
本公开所涉及的电池模块具备:多个电池块,被配设为在一个方向排列的状态;和隔热部件,被配设于在一个方向相邻的电池块的一个方向之间并且具有隔热性,电池块包含:多个圆筒形电池,在中心轴被对齐并密接的状态下被交错配置为2列以上;和块壳体,遍及整周地包围由多个圆筒形电池构成的电池单元的周围,以使得维持多个圆筒形电池密接的状态。
-发明效果-
通过本公开所涉及的电池模块,能够提高能量密度,也能够抑制多个圆筒形电池的温度上升。
附图说明
图1是本公开的一实施方式所涉及的电池模块的分解立体图。
图2是电池模块中包含的电池块的立体图。
图3是电池块的电池单元的立体图。
图4是电池块的块壳体的立体图。
图5是电池模块的立体图。
图6是包含带肋块壳体的变形例的电池块的立体图。
图7是表示被配设于X方向的一端的电池块、在X方向的另一侧与其相邻的包含带肋块壳体的电池块、以及被配设于这些电池块之间的隔热板的立体图。
图8是图1所示的电池模块的又一变形例的电池模块的概略结构图。
图9是本公开的另一实施方式所涉及的电池模块的分解立体图。
图10是图9所示的电池模块的又一变形例的电池模块的概略结构图。
具体实施方式
以下,参照附图来对本公开所涉及的实施方式详细进行说明。另外,从最初就假定将以下说明的实施方式以及变形例中的几个特征部分适当地组合来构建新的实施方式。
此外,在以下的实施方式中,对如下情况进行说明:电池块具有大致长方体形状,作为一个方向的X方向与电池块的宽度方向(短边方向)一致,作为与一个方向以及圆筒形电池的中心轴方向(延伸方向)的两方正交的正交方向的Y方向与电池块的长边方向一致,作为圆筒形电池的中心轴方向的Z方向与电池块的高度方向一致。但是,一个方向也可以不与具有大致长方体形状的电池块的宽度方向一致,例如,也可以与具有大致长方体形状的电池块的长边方向一致。此外,电池块也可以不具有大致长方体形状。电池块可以是任何形状,例如,也可以在俯视下,是田径跑道的形状、等腰梯形的形状、椭圆形状或者圆形状等。优选电池块具有能够在以多个电池块排列的方向即一个方向为法线的平面垂直地二等分的形状。
图1是本公开的一实施方式所涉及的电池模块1的分解立体图。此外,图2是电池块3的立体图,图3是电池块3的电池单元(电池集合体)11的立体图。此外,图4是电池块3的块壳体12的立体图。
如图1所示,电池模块1具备:电池块单元(电池块集合体)2、多个隔热板4、一侧盖部件5、另一侧盖部件6、正极侧集电板7以及负极侧集电板8。电池块单元2由多个电池块3构成。此外,隔热板4是具有隔热性的隔热部件的一个例子。
如图2所示,电池块3由电池单元11和块壳体12构成。此外,如图3所示,电池单元11包含在密接的状态下在X方向被交错配置为2列的18个圆筒形电池20,各列由9个圆筒形电池20构成。18个圆筒形电池20的中心轴相互平行地在Z方向延伸。此外,电池单元11中包含的多个圆筒形电池20的正极端子全部被配设于Z方向的一侧。
这里,一列圆筒型电池20与相邻列圆筒形电池20的中心在Y方向偏移半间距(圆筒型电池的半径),相邻列圆筒形电池20的一部分进入一列圆筒形电池20之间的间隙。因此,一列圆筒形电池20与相邻列圆筒形电池20的中心间X方向距离小于圆筒形电池20的直径(半径的√3倍)。
另外,电池单元中包含的多个圆筒形电池也可以在密接的状态下被交错配置为3列以上,构成各列的电池的数量可以为1以上的任何数。此外,构成列的电池的数量可以在全部列相同,也可以在2个以上的列不同。电池单元可以由3以上的任何数的圆筒形电池构成,优选由5个以上的圆筒形电池构成,更优选由10个以上的圆筒电池构成。
此外,与图3所示的例子不同地,在电池单元中包含的多个圆筒形电池中,也可以包含正极端子被配设于Z方向的一侧的圆筒形电池、和正极端子被配设于Z方向的另一侧的圆筒形电池。在该情况下,例如,也可以将相邻的圆筒形电池反向地配置为一个圆筒形电池的正极端子与另一个圆筒形电池的负极端子接近。并且,也可以通过利用导线等将一个圆筒形电池的正极端子与另一个负极端子电连接,来将一个电池块(电池单元)中包含的多个圆筒形电池串联连接。
参照图3,圆筒形电池20具有例如铁等的金属制的电池壳体21、和收纳于电池壳体21内的发电要素。发电要素中包含例如具有卷绕构造的电极体和非水电解质。电池壳体21由收纳发电要素的有底圆筒形状的壳体主体22、和堵塞壳体主体22的开口部的封口体23构成。在壳体主体22与封口体23之间,设置垫圈(未图示)。封口体23具有例如包含阀体、盖体等的层叠构造。此外,壳体主体22的外周侧面被绝缘树脂薄膜覆盖,相邻的圆筒形电池20被相互绝缘。封口体23作为圆筒形电池20的正极端子而发挥功能,壳体主体22的底面作为圆筒形电池20的负极端子而发挥功能。另外,在本实施方式中,圆筒形电池20假定为锂离子二次电池。
如图4所示,块壳体12在俯视下具有矩形的框形状,包含划定长方体状的内部空间的4个矩形平板状的侧壁部31~34。块壳体12的Z方向的一侧以及另一侧开口。块壳体12的高度与圆筒形电池20中除去正极端子(封口体23)以外的部分的高度大致一致。块壳体12例如能够由铝等的金属材料、树脂材料构成,优选由包含填料的热固化性树脂构成。此外,块壳体12更加优选由具有绝缘性的材料构成。但是,块壳体12也可以由任何材料构成。若电池单元11的周围整周被块壳体12包围,电池单元11被收纳于块壳体12的长方体状的内部空间,则构成电池块3(参照图2)。
参照图3以及图4,块壳体12所划定的长方体状的内部空间的X方向的长度与电池单元11的X方向的长度相同或者稍长,上述长方体状的内部空间的Y方向的长度与电池单元11的Y方向的长度相同或者稍长。其结果,若多个圆筒形电池20被收纳于块壳体12的内部空间,则多个圆筒形电池20的移动被限制,可维持被密接地交错配置的状态。
再次参照图1,一侧盖部件5是Z方向的另一侧(图1的纸面中的下侧)开口的矩形筒状的盖部件,包含具有绝缘性的材料。一侧盖部件5包含4个平板状的侧壁部51~54以及1个上侧平板部55,划定电池块单元2的Z方向的一侧(图1的纸面中的上侧)所对应的立方体形状的凹部空间。此外,另一侧盖部件6是Z方向的一侧开口的盖部件,包含具有绝缘性的材料。另一侧盖部件6包含4个平板状的侧壁部61~64以及1个底侧平板部65,划定电池块单元2的Z方向的另一侧所对应的立方体形状的凹部空间95。
在一侧以及另一侧盖部件5、6的里侧(朝向圆筒形电池20的一侧),多个剖面矩形状(细长的长方体状)的肋90在X方向被等间隔地设置。各肋90具有第1肋部91、第2肋部92和第3肋部(未图示)。第1肋部91被设置于Z方向的内侧端面(上侧平板部55、底侧平板部的圆筒电池20侧的面),在该内侧端面在Y方向从Y方向的一端部延伸到另一端部,第2肋部92被设置于Y方向一侧的内侧端面(侧壁部54、64的圆筒形电池20侧的面),在该内侧端面在Z方向从Z方向的一端部延伸到另一端部。此外,第3肋部被设置于Y方向另一侧的内侧端面(侧壁部52、62的圆筒形电池20侧的面),在该内侧端面在Z方向从Z方向的一端部延伸到另一端部。第2肋部92与第1肋部91的Y方向的一端部相连,另一方面,第3肋部与第1肋部91的Y方向的另一端部相连,第1、第2以及第3肋部91、92构成一体的肋90。
分别在一侧以及另一侧盖部件5、6中,从X方向一侧的内侧端面到在X方向与其相邻的肋90的长度、从X方向另一侧的内侧端面到在X方向与其相邻的肋90的长度、以及在X方向相邻的肋90之间的长度与电池块3的X方向长度一致或稍大。此外,分别在一侧以及另一侧盖部件5、6中,被设置于里侧的凹部空间95的Y方向的长度与电池块3的Y方向长度一致或稍大。因此,电池块3在一侧以及另一侧盖部件5、6的凹部空间95中被肋90支承而被收纳。
在一侧盖部件5的上侧平板部55,设置使圆筒形电池20的封口体(正极端子)23(参照图3)露出的多个正极侧圆筒孔57。该正极侧圆筒孔57是贯通孔,其内径大于圆筒形电池20的封口体23的直径,小于圆筒形电池本身的直径。另一方面,在另一侧盖部件6的Z方向的端面,也设置在Z方向覆盖圆筒形电池20的底面的中心部以外的多个负极侧圆筒孔67。该负极侧圆筒孔67的内径小于圆筒形电池20的圆形底面的直径。
电池块3被一个一个地嵌入到一侧盖部件5的X方向一侧的内侧端面与相邻于其的肋90之间、一侧盖部件5的X方向另一侧的内侧端面与相邻于其的肋90之间、以及一侧盖部件5中在X方向相邻的肋90之间,以使得电池块3的Z方向一侧被一侧盖部件5覆盖。此外,电池块3被一个一个地嵌入到另一侧盖部件6的X方向一侧的内侧端面与相邻于其的肋90之间、另一侧盖部件6的X方向另一侧的内侧端面与相邻于其的肋90之间、以及另一侧盖部件6中在X方向相邻的肋90之间,以使得电池块3的Z方向的另一侧被另一侧盖部件6覆盖。在X方向相邻的电池块3被肋90隔开,被肋90在X方向分离。
隔热板4由包含具有隔热性的材质的平板构成。优选隔热板4由具有小于0.50〔W/(m·℃)〕的热传导率的材料构成。此外,更优选隔热板4由具有小于0.16〔W/(m·℃)〕的热传导率的材料构成,进一步优选由具有小于0.10〔W/(m·℃)〕的热传导率的材料构成。此外,更加优选隔热板4由除了具有隔热性还具有良好的耐热性的材料构成。例如,优选隔热板4具有90℃以上的常用耐热温度,更加优选具有110℃以上的常用耐热温度。此外,进一步优选隔热板4具有130℃以上的常用耐热温度,最优选具有500℃以上的常用耐热温度。此外,进一步优选隔热板4具有绝缘性。
隔热板4能够适当地由玻璃棉、聚酯等纤维系的隔热材料构成,或者能够适当地由聚氨酯泡沫等发泡系的隔热材料构成。优选隔热板4由具有高隔热性的纳米多孔体即二氧化硅气凝胶埋入到纤维片的空隙并成片化的材料构成。
隔热板4的表侧面以及背侧面具有矩形的形状。隔热板4具有肋90的宽度以下的厚度。此外,优选隔热板4的宽度方向的长度(Z方向的长度)与从块壳体12(参照图4)的高度减去肋90的高度的2倍的长度后得到的长度相同或者比其稍短。此外,优选隔热板4的长边方向的长度(Y方向的长度)与从块壳体12的Y方向的长度减去肋90的高度的2倍的长度后得到的长度相同或者比其稍短。
隔热板4的Z方向的一侧被配置于一侧盖部件5内,隔热板4的Z方向的另一侧被配置于另一侧盖部件6内。隔热板4在从Y方向观察时重叠于一侧以及另一侧盖部件5、6的第2以及第3肋部92,在从Z方向观察时重叠于一侧以及另一侧盖部件5、6的第1肋部91。即,隔热板4被配设于在X方向相邻的电池块3的X方向之间,以使得将在X方向相邻的电池块3之间遮挡。
另外,虽说明了肋90具有在Y方向延伸的第1肋部91、在Z方向延伸的第2以及第3肋部92的情况,但肋也可以仅具有在Y方向延伸的部分,或者仅具有在Z方向延伸的部分。此外,肋可以在设置有肋的面不存在于从Y方向或者Z方向的一端到另一端,也可以仅存在于Y方向或者Z方向的一部分。此外,虽说明了肋90被设置于一侧以及另一侧盖部件5、6的情况,但肋也可以仅被设置于一侧盖部件以及另一侧盖部件之中的任意一方。或者,肋也可以不被设置于电池模块。例如,在X方向相邻的2个电池块3也可以通过夹着隔热板4从而被隔热板4在X方向分离。
多个电池块3以及多个隔热板4被收纳于一侧以及另一侧盖部件5、6结合划定的内部室。在多个电池块3以及多个隔热板4被收纳于上述内部室的收纳状态下,各圆筒形电池20的封口体(正极端子)23从一侧盖部件5的正极侧圆筒孔57露出,各圆筒形电池20的底面(负极端子)的中心部在Z方向与负极侧圆筒孔67重叠。由于一侧盖部件5由具有绝缘性的材料构成,因此不同的圆筒形电池20的封口体(正极端子)23之间被绝缘。此外,由于另一侧盖部件6也由具有绝缘性的材料构成,因此圆筒形电池20的负极端子间也被绝缘。
多个电池块3的Z方向的位置通过一侧盖部件5而被对齐。将一侧盖部件5的凹部空间的深度与另一侧盖部件6的凹部空间95的深度相加得到的长度与块壳体12的高度大致一致。其结果,在上述收纳状态下,块壳体12被一侧以及另一侧盖部件5、6大致完全覆盖,不能从外部看到。
另外,块壳体也可以不大致完全被一侧以及另一侧盖部件覆盖,也可以能够从外部看到。此外,与本实施方式不同地,也可以在一侧以及另一侧盖部件相互结合构成的侧壁部设置1个以上的贯通孔。并且,也可以利用从外部通过贯通孔而到达电池块的空气来冷却电池块。此外,在电池块单元中包含的圆筒形电池的正极以及负极端子间的绝缘能够由一侧以及另一侧盖部件以外的部位实现的情况下,也可以省略一侧以及另一侧盖部件。在该情况下,具有使圆筒形电池20的封口体(正极端子)23露出的多个圆筒孔的Z方向的端面、和具有从Z方向观察时仅能够看到圆筒形电池20的底面中央的多个圆筒孔的Z方向的端面之中的至少一方也可以作为电池块的Z方向的一侧的端面以及Z方向的另一侧的端面之中的至少一方,被设置于电池块。此外,虽说明了隔热板4被配设于在X方向相邻的电池块3的X方向之间的情况。但是,也可以具有隔热性并且具有板形状以外的形状的隔热部件被配设于在一个方向相邻的电池块的一个方向之间。
正极侧集电板7包含金属材料等导电性材料,具有平板部71和侧壁部72,该平板部71具有与一侧盖部件5的上侧平板部55大致对应的矩形的表侧面,该侧壁部72从该平板部71的一个边缘部在与平板部71正交的Z方向延伸。在平板部71,设置多个圆筒孔74、和向各圆筒孔74内突出的正极侧连接片75。正极侧集电板7在各正极侧连接片75与从一侧盖部件5的正极侧圆筒孔57露出的封口体(正极端子)23的前端部电连接的状态下,被配设于一侧盖部件5的Z方向一侧。
负极侧集电板8包含金属材料等导电性材料,具有平板部81和侧壁部82,该平板部81具有与另一侧盖部件6的底侧平板部65大致对应的矩形的表侧面,该侧壁部82从该平板部81的一个边缘部在与平板部81正交的方向延伸。在平板部81,设置多个圆筒孔84、和向各圆筒孔84内突出的负极侧连接片85。负极侧连接片85向Z方向的一侧弯曲并通过负极侧圆筒孔67,向另一侧盖部件6的凹部空间95侧延伸。负极侧集电板8在各负极侧连接片85与在Z方向重叠于另一侧盖部件6的负极侧圆筒孔67的圆筒形电池20的底面的中心部电连接的状态下,被配设于另一侧盖部件6的Z方向的另一侧。
换句话说,正极侧集电板7经由正极侧连接片75而与圆筒形电池20的封口体(正极端子)23电连接,负极侧集电板8经由负极侧连接片85而与圆筒形电池20的负极端子电连接。在本实施方式中,电池块单元2中包含的全部圆筒形电池20通过正极以及负极侧集电板7、8而被并联连接。
在本实施方式中,是在电池块单元2整体仅分别使用一片正极以及负极侧集电板7、8的结构,但并不限定于该形态,也可以是在每个电池块3分别使用一片正极以及负极侧集电板7、8的结构,也可以是在每规定个数的电池块3分别分开使用多个正极以及负极侧集电板7、8的结构。
在正极侧集电板7的侧壁部72,在Y方向的一侧设置螺纹孔77。该螺纹孔77在被配设于X方向的一端的块壳体12中,在X方向重叠于由于多个圆筒形电池20在块壳体12内被交错配置而导致在块壳体12的角部周边产生的间隙29。此外,同样地,在负极侧集电板8的侧壁部82,也在Y方向的另一侧设置螺纹孔87。该螺纹孔87也在被配设于X方向的另一端的块壳体12中,在X方向重叠于由于多个圆筒形电池20在块壳体12内被交错配置而导致在角部周边产生的间隙29。
正极侧集电板7的侧壁部72通过螺钉99而被同时固定于一侧盖部件5的侧壁部以及X方向一端的块壳体12,负极侧集电板8的侧壁部82通过螺纹(未图示)而被同时固定于另一侧盖部件6的侧壁部以及X方向另一端的块壳体12,以使得螺钉99(参照图5)的轴部前端向间隙29突出。通过该正极侧以及负极侧集电板7、8的固定,多个电池块3以及各部件4~8被统一为一体,组装成图5中立体图所示的电池模块1。电池模块1也能够被单独使用,多个电池模块1也能够通过汇流条而被串联或并联连接。
通过上述实施方式,电池块3内的多个圆筒形电池20在密接的状态下被交错配置为2列以上。因此,多个圆筒形电池20之间产生的间隙较小,各电池块3中的多个圆筒形电池20的配置密度较高。因此,能够提高电池模块1的圆筒形电池20的能量密度。并且,同一电池块3内的各圆筒形电池20通过电池壳体21以及块壳体12而被均热化。该圆筒形电池20的均热化的效果能够相比于使用金属制的块壳体12的情况,在使用树脂制的块壳体12的情况下更大。
进一步地,电池模块1所具有的多个圆筒形电池20被分配给多个电池块3,在相邻的电池块3之间配设具有隔热性的隔热板4。因此,即使一个电池块3中包含的圆筒形电池20由于异常而发热并变成高温,来自该圆筒形电池20的热量也难以通过隔热板4。因此,该发热的影响难以波及到其他电池块3的圆筒形电池20,发热的影响被限制于具有产生了异常的圆筒形电池20的电池块3内包含的圆筒形电池20。其结果,能够抑制与产生了异常的电池块3相邻的电池块3内的多个圆筒形电池20的温度上升所导致的不良影响。
这里,作为隔热板4,优选选定具有电池块3的最大的发热温度以上的常用耐热温度的部件,该电池块3的最大的发热温度以上的常用耐热温度是在通过刺钉实验等而使同一电池块3内收纳的圆筒形电池20产生热失控的情况下假定在同一电池块3内收纳的圆筒形电池20全部热失控而导致在块壳体12中产生的温度。若使用具有这种常用耐热温度的隔热板4,则隔热板4能够通过如期待那样的隔热性能来对传递到异常电池块3的块壳体12的热量进行隔热。
然而,传递到具有热失控的圆筒形电池20的电池块3(异常电池块)的块壳体12的热量通过隔热板4而降低并到达相邻电池块,被相邻电池块3的块壳体12以及电池壳体21吸收以及扩散,传递到相邻电池块3内的各圆筒形电池20。因此,能够使传递到相邻电池块3的热量降低到小于各圆筒形电池20中传播热失控的温度,能够防止异常电池块3的圆筒形电池20的热失控传播到相邻电池块3的各圆筒形电池20。特别地,在对块壳体12使用金属材料的情况下,通过相邻电池块3的块壳体12的散热作用,有利于使其降低到不使相邻电池块3内的各圆筒形电池20热失控的温度。此外,在对块壳体12使用由于含有填料而具有热吸收作用的树脂材料的情况下,块壳体12中产生的热量本身降低,有利于使其降低到不使相邻电池块3内的各圆筒形电池20热失控的温度。在使用树脂材料来构成块壳体12的情况下,优选使用热固化型树脂来作为树脂材料。通过使用热固化型树脂,可防止异常电池块3的块壳体12的溶解,能够防止由于树脂的溶解导致异常电池块3的块壳体12与相邻电池块3的块壳体12接触并热结合,能够排除损害隔热性能的重要因素之一。
构成块壳体12的热固化型树脂是即使暴露于600℃以上的高温也不熔融的具有架桥构造的树脂,例如优选即使暴露于800℃~1000℃的高温也不会熔融并碳化从而维持块壳体12的形状。作为这种热固化型树脂的具体例,举例不饱和聚酯、环氧树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂等。
根据本实施方式,采用了崭新的技术思想,即,将电池模块1所具有的多个圆筒形电池20分散至多个电池块3的基础上、允许一个电池块3中包含的多个圆筒形电池20的温度上升这一技术思想。因此,能够同时实现相互相反的2个作用效果,即,能够提高能量密度这一作用效果、和能够抑制多个圆筒形电池20的温度上升从而安全性较高这一作用效果。
另外,在本申请的权利要求书中所述的事项以及其等同的范围内能够进行各种改进、变更。
例如,在上述实施方式中,说明了一侧以及另一侧盖部件5、6具有使电池块3在X方向分离的肋90的情况。但是,也可以如以下说明那样,是如下结构:电池块单元中包含的多个块壳体12、112中,包含肋190从X方向(一个方向)的一侧突出的带肋块壳体112,肋190接触于在X方向的一侧与带肋块壳体112相邻的块壳体12或者带肋块壳体112。
详细地,如图6的也就是包含带肋块壳体112的变形例的电池块103的立体图所示,带肋块壳体112也可以具有在俯视下具有大致矩形的框形状的壳体主体部138、和从该壳体主体部138向X方向的一侧突出并且在Z方向延伸的多个肋190。这里,如图6所示,优选肋190的数量是2个,一个肋190从壳体主体部138的X方向的一侧端面138a中的Y方向的一侧端部突出,另一个肋190从一侧端面138a中的Y方向的另一侧端部突出。
此外,如图7的也就是表示被配设于X方向的一端的电池块3、在X方向的另一侧与其相邻的电池块103、以及这些电池块3、103间的隔热板104的立体图所示,肋190也可以接触于在X方向与带肋块壳体112相邻的块壳体12。并且,隔热板104也可以被配设于在X方向相邻的电池块3、103的X方向之间的一个肋190与另一个肋190的Y方向之间。更详细地,隔热板104也可以被配置于由带肋块壳体112的块壳体12侧的面、2个肋190、块壳体12的带肋块壳体112侧的面划定的俯视下为矩形的空间。
另外,在该变形例中,优选带肋块壳体112由包含填料的热固化性树脂构成。更加优选带肋块壳体112由具有小于0.50〔W/(m·℃)〕的热传导率从而隔热性优良、并且具有90℃以上的常用耐热温度从而耐热性也优良的含有填料的热固化性树脂构成。此外,在图7所示的例子中,与带肋块壳体112的肋190接触的是不具有肋190的块壳体12,但与带肋块壳体112的肋190接触的也可以是带肋块壳体112的未设置有肋190的面。
此外,在上述实施方式以及上述变形例中,说明了电池模块1具有肋90、190的情况,但也可以如接下来图8所示,电池模块201不具有肋。图8是从Z方向的一侧观察变形例的电池模块201时的俯视图。另外,在图8中,为了容易理解电池模块201的结构,省略一侧以及另一侧盖部件的图示和正极以及负极侧集电板的图示。此外,电池模块201的外壳240的侧壁241、各电池块203的块壳体212以及隔热板204被表示为带阴影的剖面。
如图8所示,该变形例的电池模块201具备:外壳240、被收纳于外壳240内的多个电池块203、作为隔热部件的隔热板204、以及风扇260。外壳240与上述实施方式同样地,由正极侧集电板、负极侧集电板、一侧盖部件以及另一侧盖部件构成。
电池模块201具备在Y方向被配设为2列的电池块单元202,在各电池块单元202中,包含在作为一个方向的X方向隔开间隔而被配设的多个电池块203。由于多个圆筒形电池220在由矩形框构成的块壳体212内在密接的状态下被交错配置,因此在块壳体212内,在位于对角线上并相互对置的2个角部周边生成间隙(空间)。在俯视下在块壳体212内产生的这2个间隙(空间),配设在各间隙中各一个的总共2个紧固部件(例如,由螺栓以及螺母构成)248。外壳240的表侧部以及里侧部由金属材料构成,紧固部件248由从外壳240的表侧向里侧在Z方向贯穿外壳240的螺栓、和将螺栓固定于外壳240的底部的螺母构成。紧固部件248的一部分在X方向(Y方向)与块壳体212重叠。电池块203通过紧固部件248而被相对于外壳240定位。
隔热板204被配设于在X方向相邻的电池块203的X方向之间。隔热板204被在X方向相邻的电池块203的块壳体212夹持,通过摩擦力来相对于块壳体212静止。另外,隔热板204也可以被贴付于电池块203的侧壁的外侧面。
在外壳240的侧壁241,在X方向的一侧设置空气流入贯通孔281,在X方向的另一侧设置空气流出贯通孔282。此外,电池模块201在X方向上重叠于空气流入贯通孔281的开口的位置具备风扇260。风扇260例如由轴流风扇、离心风扇构成。通过风扇的驱动,空气从空气流入贯通孔281被取入,在箭头A、B、C所示的方向在外壳240内流动,然后,从空气流出贯通孔282排出。另外,在该变形例中,风扇260被配设于空气流入贯通孔281的外侧附近,但风扇也可以被配设于空气流入贯通孔的内侧附近,也可以被配设于空气流出贯通孔的外侧或者内侧附近。
根据该变形例的电池模块201,使用在块壳体212内在位于对角线上的2个角部周边产生的死区,电池块203通过紧固部件248而被定位于外壳240。因此,能够紧凑地构成电池模块201。此外,通过利用风扇260的驱动而在外壳240内流动的空气,电池块203的侧壁被冷却。因此,当然能够大致防止与包含产生了异常发热的圆筒形电池220的电池块203不同的电池块203中包含的圆筒形电池220的温度上升,也能够抑制在与产生了异常发热的圆筒形电池220相同的电池块203内配设的其他圆筒形电池220的温度上升。
图9是本公开的另一实施方式所涉及的电池模块1的分解立体图。图9中,对与图1所示的本公开的一实施方式所涉及的电池模块1相同的部件赋予同一符号。
图9所示的电池模块1不具有隔热板4,取而代之存在间隙14。
电池块3被一个一个地嵌入到一侧盖部件5的X方向一侧的内侧端面与相邻于其的肋90之间、一侧盖部件5的X方向另一侧的内侧端面与相邻于其的肋90之间、以及一侧盖部件5中在X方向相邻的肋90之间,以使得电池块3的Z方向一侧被一侧盖部件5覆盖。此外,电池块3被一个一个地嵌入到另一侧盖部件6的X方向一侧的内侧端面与相邻于其的肋90之间、另一侧盖部件6的X方向另一侧的内侧端面与相邻于其的肋90之间、以及另一侧盖部件6中在X方向相邻的肋90之间,以使得电池块3的Z方向的另一侧被另一侧盖部件6覆盖。在X方向相邻的电池块3通过夹在之间的肋90,可防止相互接触,在X方向分离。由此,空气进入的间隙14存在于在X方向相邻的电池块3的X方向之间。
间隙14在从Y方向观察时重叠于一侧以及另一侧盖部件5、6的第2以及第3肋部92,在从Z方向观察时重叠于一侧以及另一侧盖部件5、6的第1肋部91。由于间隙14被设置于在X方向相邻的电池块3的X方向之间,因此可抑制在X方向相邻的电池块3间的热传导。
通过上述实施方式,电池块3内的多个圆筒形电池20在密接的状态下被交错配置为2列以上。因此,在多个圆筒形电池20间产生的间隙较小,各电池块3中的多个圆筒形电池20的配置密度较高。因此,能够提高电池模块1的圆筒形电池20的能量密度。此外,同一电池块3内的各圆筒形电池20通过电池壳体21以及块壳体12而被均热化。该圆筒形电池20的均热化的效果能够与使用了金属制的块壳体12的情况相比,在使用了树脂制的块壳体12的情况下更大。
进一步地,电池模块1所具有的多个圆筒形电池20被分配至多个电池块3,相邻的电池块3之间存在间隙14。因此,即使一个电池块3中包含的圆筒形电池20由于异常而发热并变成高温,来自该圆筒形电池20的热量也难以通过间隙14。因此,该发热的影响难以波及到其他电池块3的圆筒形电池20,发热的影响被限制于具有产生了异常的圆筒形电池20的电池块3内包含的圆筒形电池20。其结果,能够抑制与产生了异常的电池块3相邻的电池块3内的多个圆筒形电池20的温度上升所导致的不良影响。
然而,在任意的一个电池块3中,在通过刺钉实验等而使圆筒形电池20热失控的情况下,传递到具有该热失控的圆筒形电池20的电池块3(异常电池块)的块壳体12的热量通过间隙14而降低并到达相邻电池块3,通过相邻电池块3的块壳体12以及电池壳体21而被吸收以及扩散,并传递到相邻电池块3内的各圆筒形电池20。因此,能够使传递到相邻电池块3的热量降低到小于热失控传播到各圆筒形电池20的温度,能够防止异常电池块3的圆筒形电池20的热失控传播到相邻电池块3的各圆筒形电池20。特别地,在对块壳体12使用金属材料的情况下,通过相邻电池块3的块壳体12的散热作用,有利于使其降低到不使相邻电池块3内的各圆筒形电池20热失控的温度。此外,在对块壳体12使用通过含有填料而具有热吸收作用的树脂材料的情况下,块壳体12中产生的热本身降低,因此有利于使其降低到不使相邻电池块3内的各圆筒形电池20热失控的温度。在使用树脂材料来构成块壳体12的情况下,作为树脂材料,优选使用热固化型树脂。通过使用热固化型树脂,可防止异常电池块3的块壳体12的溶解,能够防止由于树脂的溶解导致异常电池块3的块壳体12与相邻电池块3的块壳体12接触并热结合。进一步地,通过使用热固化型树脂,能够防止从异常的圆筒形电池20喷出的气体从异常电池块3的块壳体12的变形的位置直接接触到相邻电池块3从而相邻电池块3被暴露于高温,能够排除损害隔热性能的重要因素之一。
另外,优选间隙14被设定为具有如下隔热性能,使假定为被收纳于同一电池块3内的圆筒形电池20全部热失控的情况下在块壳体12产生的电池块3的最大的发热温度降低到相邻电池块3的全部圆筒形电池20不热失控的温度。
然而,若将块壳体设为图6所示的带肋块壳体112,则适合如图7所示那样在配设于X方向的一端的电池块3与在X方向的另一侧相邻于其的电池块103之间、即相邻的块壳体112间形成一定的间隙14。
即,如表示被配设于X方向的一端的电池块3和在X方向的另一侧与其相邻的电池块103的图7所示,使肋190接触于在X方向与带肋块壳体112相邻的块壳体12。并且,间隙14也可以存在于在X方向相邻的电池块3、103的X方向之间的一个肋190与另一个肋190的Y方向之间。更详细地,间隙14具有大致长方体状的形状,由带肋块壳体112中的块壳体12侧的面、2个肋190、块壳体12中的带肋块壳体112侧的面划定。
图10是从Z方向的一侧观察形成相邻的块壳体间的间隙而不使用带肋块壳体的变形例的电池模块201时的俯视图。另外,在图10中,为了容易理解电池模块201的结构,省略一侧以及另一侧盖部件的图示和正极以及负极侧集电板的图示。此外,电池模块201的外壳240的侧壁241、以及各电池块203的块壳体212被表示为附带阴影的剖面。
如图10所示,该变形例的电池模块201具备:外壳240、被收纳于外壳240内的多个电池块203、以及风扇260。外壳240与上述实施方式同样地,由正极侧集电板、负极侧集电板、一侧盖部件以及另一侧盖部件构成。
电池模块201具备在Y方向被配设为2列的电池块单元202,在各电池块单元202中,包含在作为一个方向的X方向隔开间隔而被配设的多个电池块203。由于多个圆筒形电池220在由矩形框构成的块壳体212内在密接的状态下被交错配置,因此在块壳体212内在位于对角线上而对置的2个角部周边生成间隙(第2间隙)。在俯视下,在块壳体212内产生的这2个间隙(第2间隙),配设在各间隙各一个的2个紧固部件(例如,由螺栓以及螺母构成)248。外壳240的表侧部以及里侧部由金属材料构成,紧固部件248由从外壳240的表侧向里侧在Z方向贯穿外壳240的螺栓、和将螺栓固定于外壳240的底部的螺母构成。紧固部件248的一部分在X方向(Y方向)与块壳体212重叠。电池块203通过紧固部件248而被相对于外壳240定位。
电池块单元202中包含的多个电池块203在X方向相互隔开间隔而被配设。即,在X方向上相邻的电池块203的X方向之间,存在空气进入的间隙214。此外,在外壳240的侧壁241,在X方向的一侧设置空气流入贯通孔281,在X方向的另一侧设置空气流出贯通孔282。此外,电池模块201在空气流入贯通孔281的开口在与X方向重叠的位置具备风扇260。风扇260例如由轴流风扇、离心风扇构成。通过风扇的驱动,空气从空气流入贯通孔281被取入,在箭头A、B、C所示的方向在外壳240内流动,然后,从空气流出贯通孔282排出。另外,在该变形例中,风扇260被配设于空气流入贯通孔281的外侧附近,但风扇也可以被配设于空气流入贯通孔的内侧附近,还可以被配设于空气流出贯通孔的外侧或者内侧。
通过该变形例的电池模块201,使用在块壳体212内位于对角线上的2个角部周边产生的死区,电池块203通过紧固部件248而被定位于外壳240。因此,能够紧凑地构成电池模块201。此外,通过利用该风扇260的驱动而在外壳240内流动的空气,电池块203的侧壁被冷却。在该情况下,由于在相邻的电池块203间设置有间隙214,因此电池块203的侧壁4面也被空气冷却。因此,当然能够大致防止与包含产生了异常发热的圆筒形电池220的电池块203不同的电池块203中包含的圆筒形电池220的温度上升,也能够抑制与产生了异常发热的圆筒形电池220相同的电池块203内配设的其他圆筒形电池220的温度上升。
-符号说明-
1、201电池模块,2、202电池块单元,3、103、203电池块,4、104、204隔热板,5一侧盖部件,6另一侧盖部件,11电池单元,12、212块壳体,20圆筒形电池,90、190肋,112带肋块壳体,240外壳,248紧固部件,281空气流入贯通孔,282空气流出贯通孔14、214间隙。
Claims (13)
1.一种电池模块,具备:
多个电池块,被配设为在一个方向排列的状态;和
隔热部件,被配设于在所述一个方向相邻的所述电池块的所述一个方向之间,并且具有隔热性,
所述电池块包含:
多个圆筒形电池,在中心轴对齐并密接的状态下被交错配置为2列以上;和
块壳体,在整周包围由所述多个圆筒形电池构成的电池单元的周围,以使得维持该多个圆筒形电池密接的状态。
2.根据权利要求1所述的电池模块,其中,
所述电池模块具备:一侧盖部件,被覆盖于由所述多个电池块构成的电池块单元中的所述圆筒形电池的中心轴方向的一侧端部,将所述多个电池块的所述中心轴方向的位置对齐,
在所述一侧盖部件以及所述块壳体之中的至少一方设置肋,在从与所述一个方向以及所述中心轴方向的双方正交的正交方向、以及所述中心轴方向之中的至少一方观察时,所述肋的至少一部分与所述隔热部件重叠。
3.根据权利要求1或者2所述的电池模块,其中,
所述隔热部件具有假定在使收纳于同一所述电池块内的所述圆筒形电池热失控的情况下所述块壳体中产生的温度以上的常用耐热温度。
4.根据权利要求1或者3所述的电池模块,其中,
所述隔热部件包含:由纤维构成的纤维片、和埋入到该纤维片的空隙的二氧化硅气凝胶。
5.一种电池模块,具备:多个电池块,被配设为在一个方向排列的状态,
所述电池块包含:
多个圆筒形电池,在中心轴被对齐并密接的状态下被交错配置为2列以上;和
块壳体,在整周包围由所述多个圆筒形电池构成的电池单元的周围,以使得维持该多个圆筒形电池密接的状态,
在所述一个方向相邻的所述电池块的所述一个方向之间,存在空气进入的间隙。
6.根据权利要求5所述的电池模块,其中,
所述电池模块具备:一侧盖部件,被覆盖于由所述多个电池块构成的电池块单元中的所述圆筒形电池的中心轴方向的一侧端部,将所述多个电池块的所述中心轴方向的位置对齐,
在所述一侧盖部件以及所述块壳体之中的至少一方设置肋,在从与所述一个方向以及所述中心轴方向的双方正交的正交方向、以及所述中心轴方向之中的至少一方观察时,所述肋与所述间隙重叠。
7.根据权利要求2或者6所述的电池模块,其中,
所述肋被设置于所述一侧盖部件,
在所述一个方向相邻的所述电池块被所述肋在所述一个方向分离。
8.根据权利要求2或者6所述的电池模块,其中,
所述块壳体由具有隔热性的树脂材料构成,
在所述电池块单元中包含的多个所述块壳体,包含所述肋从所述一个方向的一侧突出的带肋块壳体,
所述肋接触于在所述一个方向的所述一侧与所述带肋块壳体相邻的所述块壳体。
9.根据权利要求2或者6所述的电池模块,其中,
所述电池模块具备:另一侧盖部件,被覆盖于所述电池块单元的所述中心轴方向的另一侧端部,
在由所述一侧盖部件以及所述另一侧盖部件构成并覆盖所述电池块单元的周围的侧壁,设置使该侧壁的内侧与外侧连通的贯通孔。
10.根据权利要求1至9的任意一项所述的电池模块,其中,
所述电池模块具备:外壳,将所述多个电池块收纳于内部,
在所述外壳,在所述一个方向的一侧设置空气流入贯通孔,并且在所述一个方向的另一侧设置空气流出贯通孔,
所述电池模块还具备:风扇,生成从所述空气流入贯通孔流入并从所述空气流出贯通孔流出的空气的流动。
11.根据权利要求1至10的任意一项所述的电池模块,其中,
所述电池块通过在俯视下被配设于在所述块壳体与所述圆筒形电池之间产生的第2间隙的紧固部件,相对于所述外壳而被定位。
12.根据权利要求1至11的任意一项所述的电池模块,其中,
所述块壳体由包含填料的热固化性树脂构成。
13.根据权利要求1至12的任意一项所述的电池模块,其中,
设置覆盖所述多个电池块的一侧盖部件以及另一侧盖部件,
所述一侧盖部件以及所述另一侧盖部件由树脂构成,具有将所述圆筒形电池的电极端子露出的孔,
通过被设置于所述一侧盖部件以及所述另一侧盖部件各自的外侧的集电板,将收纳于所述电池块的所述多个圆筒形电池的所述电极端子电连接。
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