CN112272886B - 电池组装体 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种电池组装体，能够防止设置于单电池的底面的绝缘层的损伤，且能够比以往提高单电池的冷却性能。作为其解决手段，电池组装体包括多个单电池(10)、多个电池保持件(20)、多个板(30)、设置于单电池(10)的整个底面(10b)的绝缘层(40)、热传导片(50)和经由热传导片(50)冷却单电池(10)的冷却部(60)。板(30)的下端部(30b)突出到比绝缘层(40)的下表面(40b)靠下方的位置。电池保持件(20)具有支承单电池(10)的侧面的支承部和使绝缘层(40)的整个下表面(40b)相对于热传导片(50)露出的开口部(22)。

Description

电池组装体
技术领域
本发明涉及电池组装体。
背景技术
目前已知有关于层叠了多个单电池的电源装置的发明(参照下述专利文献1。)。该现有的电源装置具有：层叠多个单电池而成的电池层叠体、配置于各单电池彼此之间的具有绝缘性的间隔件、用于在层叠方向上紧固电池层叠体的固定部件。
该现有的电源装置将单电池的外装罐设为金属制，为了防止相邻的单电池的外装罐彼此接触而短路，在各单电池之间设有绝缘性的间隔件。另外，单电池的外装罐为了防止结露等引起的短路，有时利用绝缘膜进行覆盖(参照该文献第0028段落等。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-010983号公报。
发明内容
发明所要解决的技术问题
通常，具有多个单电池的电池组装体存在覆盖单电池的底面的绝缘膜容易在制造过程中损伤的问题。上述现有的电源装置的间隔件具有包覆单电池的底面的两端部的突出片(参照该文献第0048段落、图6、图7和图12等。)。
因此，在该现有的电源装置的制造过程中，当将设置间隔件并层叠的多个单电池配置于例如作业台上时，包覆单电池的底面的两端部的间隔件的突出片与作业台接触。而且，在单电池的底面与作业台之间形成空间。因此，能够防止覆盖单电池的底面的绝缘膜由于作业台与单电池的底面之间的异物而损伤。
另外，该现有的电源装置的设置于间隔件的下端的突出片设置于冷却板与单电池之间而将单电池与冷却板绝缘(参照同文献、第0048段落、图6、图7和图12等。)。另外，该现有的电源装置能够在单电池的底面与冷却板之间配置具有热传导性的热传导片(参照该文献第0082段落、图2、图3和图5等。)，并利用冷却板提高单电池的冷却性能。
但是，该现有的电源装置由于间隔件具有包覆单电池的底面的两端部的突出片，因此，在单电池的冷却性能方面存在问题。
本发明提供一种电池组装体，能够防止设置于单电池的底面的绝缘层的损伤，且能够比以往提高单电池的冷却性能。
用于解决问题的技术手段
本发明的一个方式提供一种电池组装体，其特征在于，包括：多个扁平的单电池；多个电池保持件，其对各所述单电池从厚度方向的两侧进行保持，并使所述单电池在该厚度方向上层叠；多个板，其隔着该电池保持件对多个所述单电池从层叠方向的两侧进行支承；设置于所述单电池的整个底面的绝缘层；与该绝缘层的下表面接触的热传导片；和经由该热传导片来冷却所述多个单电池的冷却部，所述板的下端部突出到比所述绝缘层的所述下表面靠下方的位置，所述电池保持件具有：支承所述单电池的侧面的支承部；和使所述绝缘层的整个所述下表面相对于所述热传导片露出的开口部。
发明效果
根据本发明的上述一个方式，可提供能够防止设置于单电池的底面的绝缘层的损伤，且能够比以往提高单电池的冷却性能的电池组装体。
附图说明
图1是概略性地表示本发明一个实施方式的电池组装体的结构的分解立体图。
图2是构成图1所示的电池组装体的电池组装体件的分解立体图。
图3是构成图2所示的电池组装体件的单电池的立体图。
图4是构成图2所示的电池组装体件的各部件的立体图。
图5是图1所示的电池组装体的单电池的沿着层叠方向的示意性的放大剖视图。
图6是概略性地表示图1所示的电池组装体的变形例的电池组装体的分解立体图。
图7是图6所示的电池组装体的单电池的沿着层叠方向的示意性的放大剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的电池组装体的实施方式。
图1是概略性地表示本发明的一个实施方式的电池组装体100的结构的分解立体图。图2是构成图1所示的电池组装体100的电池组装体件90的分解立体图。图3是构成图2所示的电池组装体件90的单电池10的立体图。图4是构成图2所示的电池组装体件90的各部件的立体图。图5是图1所示的电池组装体100的单电池10的沿着层叠方向的示意性的放大剖视图。此外，本发明的上下左右是用于说明电池组装体100的各部的方便起见的方向，不限定使用电池组装体100时的方向。
本实施方式的电池组装体100例如搭载于电动汽车(EV)或混合动力汽车(HEV)等的车辆，构成车辆用的蓄电装置。对详情进行后述，但本实施方式的电池组装体100以下面的结构为主要的特征。
本实施方式的电池组装体100具有多个扁平的单电池10、多个电池保持件20、多个板30、绝缘层40、热传导片50和冷却部60。多个电池保持件20对各单电池10从厚度方向Dt的两侧进行保持并使其在厚度方向Dt上层叠。多个板30隔着电池保持件20对多个单电池10从层叠方向(厚度方向Dt)的两侧进行支承。绝缘层40设置于各单电池10的整个底面10b。热传导片50与绝缘层40的下表面40b接触。冷却部60经由热传导片50来冷却多个单电池10。板30的下端部30b突出到比绝缘层40的下表面40b靠下方的位置。电池保持件20具有支承单电池10的侧面的支承部21和使绝缘层40的整个下表面40b相对于热传导片50露出的开口部22。
以下，更详细地说明本实施方式的电池组装体100的各部。电池组装体100除了具有上述的单电池10、电池保持件20、板30、绝缘层40、热传导片50和冷却部60之外，例如还具有侧板70和多个螺栓80。本实施方式中，例如由单电池10、电池保持件20、板30、绝缘层40和侧板70来构成电池组装体件90。此外，虽然省略图示，但电池组装体100也可以具有进行多个单电池10的监视及控制的电子电路板以及收容其它的电气组件及各部件的壳体等。
单电池10是例如具有大致长方体的形状的扁平的角形的锂离子二次电池。单电池10作为侧面具有朝向单电池10的厚度方向Dt的最大面积的一对宽侧面10w和朝向单电池10的宽度方向Dw的最小面积的一对窄侧面10n。另外，单电池10具有朝向单电池10的高度方向Dh的细长的长方形的底面10b和上表面10t。
单电池10例如具有电池罐11、电池盖12、一对外部端子13。电池罐11是在高度方向的一端具有开口部的有底方筒状的容器。电池罐11例如利用铝或铝合金等的金属材料制作。在电池罐11的内部，以被绝缘片材覆盖的状态收容有例如使带状的间隔件设置于带状的正极电极与带状的负极电极并进行重叠卷绕而成的蓄电部件。电池罐11例如遍及上端的开口部的整周地使电池盖12通过激光焊接进行焊接来密闭。
电池盖12是封闭电池罐11的开口部的大致长方形的板状的部件。电池盖12例如利用铝或铝合金等的金属材料制作。电池盖12在长边方向的两端部具有用于供一对外部端子13插通的贯通孔，在长边方向的中间部具有气体排出阀15和注液孔16。
外部端子13具有大致长方体形状的矩形的块状的形状，经由具有电绝缘性的垫片14配置于电池盖12的外表面即单电池10的上表面10t。外部端子13具有从与电池盖12相对的底面向贯通电池盖12的方向延伸的圆柱状或圆筒状的连接部。一对外部端子13中的一个外部端子13是经由电池罐11内的正极集电板与蓄电部件的正极电极连接的正极外部端子，另一个外部端子13是经由电池罐11内的负极集电板与蓄电部件的负极电极连接的负极外部端子。
气体排出阀15是例如将电池盖12的一部分冲压加工进行薄壁化，且形成狭缝的部分。气体排出阀15在单电池10的内压上升至预定的压力时打开，并排出单电池10的内部的气体，由此，降低单电池10的内压并确保安全性。
注液孔16为了向电池罐11的内部注入电解液而设置，在注入电解液后，例如通过激光焊接来接合注液栓17，由此进行密封。作为注入电池罐11内的电解液，例如能够使用在碳酸亚乙酯等的碳酸盐系的有机溶剂中溶解了六氟化磷酸锂(LiPF6)等的锂盐的非水电解液。
电池保持件20例如利用聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)等的工程塑料或橡胶等的树脂材料构成。电池保持件20对各单电池10以从厚度方向Dt的两侧夹持的方式进行保持。电池保持件20具有支承单电池10的侧面的支承部21和使设置于单电池10的底面10b的绝缘层40的整个下表面40b相对于热传导片50露出的开口部22。
支承部21是例如向单电池10的朝向厚度方向Dt的宽侧面10w突出的凸部。支承部21是例如将单电池10的宽度方向Dw设为长边方向、将单电池10的高度方向Dh设为宽边方向、将单电池10的厚度方向Dt设为突出方向的长方形的突起。支承部21例如设置于与单电池10的宽侧面10w的宽度方向Dw的两端部相对的位置。另外，电池保持件20通过多个支承部21在单电池10的高度方向Dh上隔开间隔地设置。本实施方式中，支承部21每两个设置于电池保持件20的宽度方向Dw的各端部，合计设置有四个。
多个电池保持件20例如包含多个中间电池保持件20M和多个端部电池保持件20E。中间电池保持件20M设置于沿厚度方向Dt层叠的多个单电池10的相邻的两个单电池10之间。端部电池保持件20E配置于隔着中间电池保持件20M进行层叠的多个单电池10的层叠方向(厚度方向Dt)的两端部。
端部电池保持件20E例如具有用于固定电池组装体100的输入输出用电缆101的固定部23。固定部23例如向板30突出地设置。固定部23例如嵌入成形有用于固定输入输出用电缆101的螺母23a或螺栓。
电池保持件20例如具有与单电池10的宽侧面10w相对的平板状的平面部24和与单电池10的窄侧面10n相对的平板状的侧部25。
中间电池保持件20M的平面部24配置于相邻的两个单电池10之间，防止相邻的两个单电池10的接触并将它们电绝缘。端部电池保持件20E的平面部24配置于在层叠方向的端部所配置的单电池10与板30之间，防止单电池10与板30的接触并将它们电绝缘。平面部24在单电池10的宽度方向Dw的两端部具有多个突起状的支承部21。平面部24的下端部24b和覆盖单电池10的底面10b的绝缘层40的下表面40b的例如单电池10的高度方向Dh的位置大致相等。
各电池保持件20的侧部25沿着单电池10的厚度方向Dt，与单电池10的窄侧面10n大致平行地延伸至窄侧面10n的中央部。端部电池保持件20E的侧部25从平面部24沿着单电池10的厚度方向Dt向一侧延伸。中间电池保持件20M的侧部25从平面部24沿着单电池10的厚度方向Dt向两侧延伸。各电池保持件20的侧部25在上端部和下端部分别具有使侧板70的上端部和下端部卡合的槽25a、25a。侧部25的下端部25b和覆盖单电池10的底面10b的绝缘层40的下表面40b的例如单电池10的高度方向Dh的位置大致相等。
以夹持单电池10的方式配置在单电池10的厚度方向Dt的两侧的一对电池保持件20在各自的侧部25具有相互卡合的凹凸部。通过使这些一对电池保持件20的侧部25的凹凸部相互卡合，在一对电池保持件20的下端部20b能够形成开口部22。电池保持件20的下端部20b的开口部22是由组合成包围单电池10的筒状的一对电池保持件20的平面部24和侧部25的下端部24b、25b界定，且使设置于单电池10的底面10b的绝缘层40的整个下表面40b露出的长方形。
板30是例如金属制的矩形板状的部件，且配置于多个单电池10的层叠方向的两端的一对端板。一对板30隔着电池保持件20对多个单电池10从层叠方向即单电池10的厚度方向Dt的两侧进行支承。板30例如具有：容纳端部电池保持件20E的固定部23的凹部31、用于紧固侧板70的螺纹孔32、供螺栓80插通的贯通孔33。通过利用板30的凹部31容纳端部电池保持件20E的固定部23，在将输入输出用电缆101紧固于固定部23时，能够利用板30支承及加强固定部23。
绝缘层40设置为至少覆盖各个单电池10的整个底面10b。绝缘层40例如能够通过具有电绝缘性的膜或涂层形成。作为绝缘层40的原材料，例如能够使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或橡胶等的具有电绝缘性的树脂材料。绝缘层40例如如果至少设置于单电池10的整个底面10b，则可以设置于包含宽侧面10w及窄侧面10n的单电池10的侧面的一部分或全部，也可以设置于单电池10的除外部端子13之外的整个外表面。
如图5所示，板30的下端部30b突出到比绝缘层40的下表面40b靠下方的位置。板30的下端部30b例如与冷却部60的上表面60a接触，且支承于冷却部60的上表面60a。单电池10的高度方向Dh的绝缘层40的下表面40b与冷却部60的间隔G，即从绝缘层40的下表面40b到板30的下端部30b的距离即突出高度例如能够设为0.1[mm]以上且1.0[mm]以下。
热传导片50是例如由硅、丙烯酸、陶瓷等的电绝缘性及热传导性优异的原材料构成的散热片。热传导片50例如在电池保持件20的下端部20b及绝缘层40的下表面40b与冷却部60的上表面60a之间被压缩。由此，设置于单电池10的整个底面10b的绝缘层40的下表面40b整体与热传导片50的上表面50a接触。另外，热传导片50利用电池保持件20的下端部20b及绝缘层40的下表面40b按压于冷却部60的上表面60a。由此，热传导片50的下表面50b整体与冷却部60的上表面60a接触。
冷却部60例如为金属制的矩形平板状的部件，在内部具有供制冷剂流通的制冷剂流路。冷却部60例如具有用于紧固螺栓80的螺纹孔61。冷却部60也可以为电池组装体100的壳体的一部分。
侧板70例如为金属制的矩形平板状的部件。侧板70设置成将多个单电池10的层叠方向设为长边方向，且将单电池10的高度方向Dh设为宽边方向的长方形的板状。另外，一对侧板70配置于多个单电池10的宽度方向Dw的两侧，隔着电池保持件20的侧部25与多个单电池10的窄侧面10n相对。
侧板70的上端部向单电池10的宽度方向Dw的中央部弯曲，且与多个电池保持件20的侧部25的上端部的槽25a卡合。侧板70的下端部沿着单电池10的高度方向Dh延伸，且与多个电池保持件20的侧部25的下端部25b的槽25a卡合。
侧板70的长边方向的两端部具有供螺栓71插通的贯通孔。侧板70通过将插通于两端部的贯通孔的螺栓71紧固于板30的螺纹孔32，而固定于在多个单电池10的层叠方向的两端所配置的一对板30。由此，一对板30的间隔被限定，多个单电池10分别在电池保持件20之间以预定的范围被压缩并保持。此外，侧板70相对于板30的固定方法不限定于螺栓71，也可以通过铆钉、铆接、焊接等将侧板70固定于板30。
螺栓80插通于板30的贯通孔33而紧固于冷却部60的螺纹孔61。由此，热传导片50成为在电池保持件20的下端部20b及绝缘层40的下表面40b与冷却部60之间被压缩，且被绝缘层40的下表面40b和冷却部60的上表面60a按压并接触的状态。
电池组装体件90例如具有多个单电池10、多个电池保持件20、一对板30、设置于各单电池10的底面10b的绝缘层40和一对侧板70。另外，电池组装体件90具有多个母线91。母线91为具有导电性的金属制的板状的部件，包含将多个单电池10串联连接的中间母线91M和将串联连接的多个单电池10与输入输出用电缆101连接的端部母线91E。
电池组装体件90中，多个单电池10使正极的外部端子13和负极的外部端子13的位置交替地反转并沿着厚度方向Dt层叠地配置。而且，将层叠方向(厚度方向Dt)上相邻的一单电池10的正极的外部端子13和另一单电池10的负极的外部端子13利用中间母线91M依次连接，由此，多个单电池10串联连接。
而且，串联连接的多个单电池10中，将与层叠方向的一端的单电池10的正极的外部端子13和层叠方向的另一端的单电池10的负极的外部端子13连接的一对端部母线91E分别与输入输出用电缆101连接。输入输出用电缆101例如使插通于输入输出用电缆101的端部的端子部的螺栓92插通于端部母线91E的贯通孔，并与端部电池保持件20E的固定部23的螺母23a紧固，由此，与端部母线91E连接。
以下，对本实施方式的电池组装体100的作用进行说明。
如上所述，本实施方式的电池组装体100具有多个扁平的单电池10和对各单电池10从厚度方向Dt的两侧进行保持并使其在厚度方向Dt层叠的多个电池保持件20。另外，电池组装体100具有隔着电池保持件20对多个单电池10从层叠方向的两侧进行支承的多个板30和设置于单电池10的整个底面10b的绝缘层40。电池组装体100还具有与绝缘层40的下表面接触的热传导片50和经由该热传导片50来冷却多个单电池10的冷却部60。而且，板30的下端部30b突出到比绝缘层40的下表面40b靠下方的位置。另外，电池保持件20具有支承单电池10的侧面的支承部21和使绝缘层40的整个下表面40b相对于热传导片50露出的开口部22。
通过该结构，在电池组装体100的制造过程，例如将电池组装体件90载置于作业台等的支承面时，隔着电池保持件20对多个单电池10从层叠方向的两侧进行支承的多个板30的下端部30b由支承面支承。另外，板30的下端部30b突出到比绝缘层40的下表面40b靠下方的位置，因此，在绝缘层40的下表面40b与支承电池组装体件90的支承面之间形成空间。因此，存在于支承面上的异物不会被推压到单电池10的底面10b所设置的绝缘层40的下表面40b，能够防止绝缘层40的损伤。由此，能够更可靠地防止经由单电池10的底面10b的短路，并能够提高电池组装体100的安全性。
另外，如上所述，电池保持件20具有支承单电池10的侧面的支承部21。因此，利用电池保持件20对各单电池10从厚度方向Dt的两侧进行保持并使其在厚度方向Dt层叠，由此，能够利用支承部21支承各个单电池10的侧面，且将单电池10固定于电池保持件20。由此，不需要利用电池保持件20支承单电池10的底面10b，可设置使设置于单电池10的整个底面10b的绝缘层40的下表面40b整体露出的开口部22。
而且，电池保持件20具有使绝缘层40的下表面40b整体相对于热传导片50露出的开口部22，由此，可经由绝缘层40及热传导片50利用冷却部60冷却单电池10的整个底面10b。由此，与现有的电源装置那样间隔件具有包覆单电池的底面的两端部的突出片的情况相比，可提高单电池10的冷却性能。
另外，本实施方式的电池组装体100中，电池保持件20的支承部21为向单电池10的朝向厚度方向Dt的宽侧面10w突出的凸部。
通过该结构，能够从单电池10的厚度方向Dt的两侧向单电池10的宽侧面10w推压支承部21，且在支承部21之间夹持并支承、固定单电池10。更具体而言，在电池组装体件90的制造过程中，利用电池保持件20对各单电池10从厚度方向Dt的两侧进行保持并使其在厚度方向Dt层叠，对于配置于两端的板30从层叠方向的两侧施加力，并对电池保持件20之间的单电池10施加预定的压缩力。
在该状态下，对配置于单电池10的层叠方向的两端的一对板30紧固侧板70，并固定一对板30的间隔。由此，电池保持件20的支承部21从单电池10的厚度方向Dt的两侧对宽侧面10w进行推压，单电池10被夹持于支承部21之间，在以预定的变形量压缩状态下支承并固定。由此，不利用电池保持件20支承单电池10的底面10b，也能够利用电池保持件20保持、支承并固定单电池10。
另外，本实施方式的电池组装体100中，设置于单电池10的底面10b的绝缘层40的下表面40b与冷却部60的间隔G例如为0.1[mm]以上且1.0[mm]以下。
这样，通过将间隔G设为0.1[mm]以上，即使由于经时的劣化而在下表面40b产生孔或开裂，也能够防止在单电池10的底面10b与冷却部60之间放电。更详细而言，空气的绝缘击穿电压约为3[MV/m]。因此，通过将间隔G设为0.1[mm]以上，能够在例如300[V]程度的电压的电池组装体100中防止放电。另外，通过将间隔G设为1.0[mm]以下，防止单电池10的底面10与冷却部60之间被隔离成必要以上，能够防止单电池10的冷却性能降低。
如以上进行的说明，根据本实施方式，可提供能够防止设置于单电池10的底面10b的绝缘层40的损伤，且能够比以往提高单电池10的冷却性能的电池组装体100。此外，本发明的电池组装体不限定于本实施方式的电池组装体100的结构。
例如，本实施方式中，对电池组装体100的支承部21为凸部的结构进行了说明。但是，本发明的电池组装体中，电池保持件的支承部不限定于凸部。具体而言，本发明的电池组装体中，电池保持件的支承部也可以是由与单电池的侧面粘合(黏合)来对其进行支承的粘合件构成的。另外，本发明的电池组装体中，电池保持件的支承部也可以是由粘接单电池的侧面来对其进行支承的粘接剂构成的。
在此，粘合件例如是包含粘合胶带等所使用的丙烯酸系粘合剂、聚氨酯系粘合剂、硅系粘合剂的具有粘合性的部件。另外，作为粘接剂，例如能够使用合成系粘接剂。在电池保持件的支承部由粘合件或粘接剂构成的情况下，也可以利用支承部来支承单电池10的朝向宽度方向Dw的窄侧面10n。
图6是概略性地表示图1所示的电池组装体100的变形例的电池组装体100A的分解立体图。图7是图6所示的变形例的电池组装体100A的单电池10的沿着层叠方向(厚度方向Dt)的示意性的放大剖视图。
本变形例的电池组装体100A在电池组装体件90A在单电池10的层叠方向的中央部具有中间板30M这一点上，与图1所示的电池组装体100不同。本变形例的电池组装体100A的其它的结构与图1所示的电池组装体100同样，因此，对相同的部分标注相同的符号并省略说明。
本变形例的电池组装体100A中，中间板30M的下端部30Mb与板30的下端部30b同样，突出到比绝缘层40的下表面40b靠下方的位置。因此，本变形例的电池组装体100A中，也能够实现与上述的实施方式的电池组装体100相同的效果。
以上，使用附图详细叙述了本发明的电池组装体的实施方式，但具体结构不限定于该实施方式，即使具有不脱离本发明宗旨的范围内的设计变更等，这些也包含于本发明。
符号说明
10 单电池
10b 底面
10n 窄侧面(侧面)
10w 宽侧面(侧面)
20 电池保持件
21 支承部
22 开口部
30 板
30b 下端部
30M 中间板(板)
40 绝缘层
40b 下表面
50 热传导片
60 冷却部
100 电池组装体
100A 电池组装体
Dt 厚度方向
G 间隔

Claims (5)

1.一种电池组装体，其特征在于，包括：
多个扁平的单电池；
多个电池保持件，其对各所述单电池从厚度方向的两侧进行保持，并使所述单电池在该厚度方向上层叠；
多个板，其隔着该电池保持件对多个所述单电池从层叠方向的两侧进行支承；
设置于所述单电池的整个底面的绝缘层；
与该绝缘层的下表面接触的热传导片；和
经由该热传导片来冷却所述多个单电池的冷却部，
所述板的下端部突出到比所述绝缘层的所述下表面靠下方的位置，
所述电池保持件具有：支承所述单电池的侧面的支承部；和使所述绝缘层的整个所述下表面相对于所述热传导片露出的开口部。
2.根据权利要求1所述的电池组装体，其特征在于：
所述支承部是向所述单电池的朝向所述厚度方向的宽侧面突出的凸部。
3.根据权利要求1所述的电池组装体，其特征在于：
所述支承部是由通过与所述单电池的所述侧面粘合来对所述侧面进行支承的粘合件构成的。
4.根据权利要求1所述的电池组装体，其特征在于：
所述支承部是由通过粘接所述单电池的所述侧面来对所述侧面进行支承的粘接剂构成的。
5.根据权利要求1所述的电池组装体，其特征在于：
所述绝缘层的所述下表面与所述冷却部的间隔为0.1[mm]以上且1.0[mm]以下。
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