CN112640197A - 金属空气电池模块 - Google Patents

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Abstract

金属空气电池模块具备单元组装体，该单元组装体由第一连接部件连接多个电池单元形成的，该多个电池单元通过片部件保持金属空气电池元件而成的。在单元组装体中，相邻配置的两个金属空气电池元件以负极端子与空气电极端子相对的方式配置，相对的端子彼此连接并形成连接端子对。在连接端子对中，负极端子与空气极端子通过焊接等连接。

Description

金属空气电池模块
技术领域
本发明涉及一种将多个金属空气电池元件模块化而成的金属空气电池模块。
背景技术
在金属空气电池中，在要得到更大的电动势、电池容量的情况下，进行以下动作：将多个电池元件串联或并联连接来使用。在这样的情况下，以使连接的多个电池元件的处理变得容易的方式，将多个电池元件收纳于壳体而进行模块化。特别是，由于以层压片为外装部件的层压型的电池元件等没有自立性，因此，需要通过收纳于壳体来将电池元件彼此以规定间隔保持。
在专利文献1中，公开了一种将多个电池元件与隔板一起收纳于壳体内而成的金属空气电池模块。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5690443号公报
发明内容
本发明所要解决的技术问题
在上述专利文献1所公开的金属空气电池模块中，通过布线导线(包覆电线)将收纳于壳体内的多个电池元件进行电连接。即，从各电池元件的端子延伸出布线导线而形成电路。
这样当使用布线导线连接多个排列配置的电池元件时，电路中的布线复杂化。复杂化的布线存在容易断线、短路之类的问题。另外，利用布线导线的电连接还存在布线作业变得复杂的问题。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供能够以简易的结构以及方法将多个电池元件连接的金属空气电池模块。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述问题，本公开的第一形态即金属空气电池模块，其具备至少一列以上的电池元件列，至少一列以上的电池元件列是将多个金属空气电池元件串联连接形成，各金属空气电池元件是具备负极端子和空气电极端子的二电极方式的金属空气电池，在所述电池元件列中，在相邻配置的两个所述金属空气电池元件中，所述负极端子和所述空气极端子以相对的方式配置，在相邻的所述金属空气电池元件间，将高电压侧的所述金属空气电池元件的负极端子和低电压侧的所述金属空气电池元件的所述空气极端子连接来形成连接端子对，在所述连接端子对中，所述负极端子和所述空气极端子在端子彼此之间电连接。
为了解决上述问题，本公开的第二形态即金属空气电池模块，其具备至少一列以上的电池元件列，所述至少一列以上的电池元件列是多个金属空气电池元件串联连接形成的，各金属空气电池元件是具备负极端子、空气极端子和充电极端子的三电极方式的金属空气电池，在所述电池元件列中，在相邻配置的两个所述金属空气电池元件中，所述负极端子和所述充电极端子相对配置，在相邻的所述金属空气电池元件间，将电流的上游侧的所述金属空气电池元件的负极端子和下游侧的所述金属空气电池元件的所述充电极端子连接来形成连接端子对，在所述各金属空气电池元件中，所述空气极端子和所述充电极端子经由开关元件连接，在所述连接端子对中，所述负极端子和所述充电极端子在端子彼此之间直接连接。
根据上述构成，在相邻的金属空气电池元件之间，使负极端子与空气极端子(或充电极端子)相对配置，在形成连接端子对的负极端子以及空气极端子(或充电极端子)中，端子彼此通过焊接等直接连接。在这样的端子连接结构中，与使用布线导线连接端子的现有结构相比，布线路径被简化，断线、短路的可能性得到改善。此外，也能够提高端子的连接作业中的作业性。
有益效果
本公开的金属空气电池模块在相邻的金属空气电池元件之间使负极端子与空气极端子(或充电极端子)相对配置，通过焊接等将相对的端子彼此直接连接，由此实现布线路径被简化，断线、短路的可能性得到改善的效果。此外，还一并起到能够提高端子的连接作业中的作业性这样的效果。
附图说明
图1是表示第一实施方式所涉及的电池单元的立体图。
图2是图1的电池单元的分解立体图。
图3是表示图1的电池单元所包含的电池元件的图，(a)是电池元件的分解立体图，(b)是电池元件的俯视图。
图4是表示图1的电池单元所含有的片部件的弯折前的状态的展开图。
图5是表示使用图1的电池单元的单元组装体的结构的立体图。
图6的(a)、(b)是图5的单元组装体所使用的第一连接部件的俯视图。
图7的(a)～(d)是表示图5的单元组装体中的连接端子对的连接方法例的示意图。
图8的(a)～(d)是表示图5的单元组装体中的连接端子对的覆盖例的示意图。
图9是表示第一实施方式的金属空气电池模块的立体图。
图10是从上方观察图9的金属空气电池模块的内部的俯视图。
图11是表示电池单元的变形例的立体图。
图12是表示三电极方式的电池元件的外观的俯视图。
图13是表示三电极方式的电池元件所使用的电池单元所包含的片部件的弯折前的状态的展开图。
图14是三电极方式的电池元件的电路构成图，(a)是表示充电时的状态的图，(b)是表示放电时的状态的图。
图15是表示第二实施方式的单元组装体中的端子连接结构的图，(a)是从端子的配置边侧观察串联连接的多个电池元件的俯视图，(b)是相邻的两个电池元件的端子连接部分的立体图，(c)是电池元件的连接所使用的连接基板的构成图。
图16是表示第三实施方式的电池单元的立体图。
图17是表示图16的电池单元中所包含的片部件的弯折前的状态的展开图。
图18是表示使用三电极方式的电池元件的电池单元所包含的片部件的弯折前的状态的展开图。
图19是表示第三实施方式的单元组装体的结构的立体图。
图20是在图19的单元组装体中使用的第二连接部件的立体图。
图21的(a)、(b)是表示将两列的电池元件列并联连接的情况下的布线导线的连接方法的图。
图22的(a)、(b)是表示将两列的电池元件列串联连接的情况下的布线导线的连接方法的图。
图23是表示第四实施方式的金属空气电池模块的立体图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
(电池单元的结构)
以下，参照附图详细地说明本公开的实施方式。首先，说明本公开的金属空气电池模块30(参照图9)中使用的电池单元10的结构。一个电池单元10由金属空气电池元件100(以下，简称为电池元件100)和片部件(保持部件)130构成，如图2所示，成为用对折的片部件130夹着电池元件100的两面的结构。
电池元件100是层压型的金属空气电池元件，如图3的(a)所示，具有层压材料101、防水膜102、正极集电体103、正极活性物质层104、分隔件105、负极活性物质层106、负极集电体107和层压材料108按照该顺序层叠的结构。由于这样的金属空气电池元件的构成是公知的，因此省略详细的说明，但在金属空气电池中将正极作为空气极，因此在正极侧的层压材料101设置有用于使空气通过的开口部101a。
图3的(b)是将图3的(a)所示的各部件贴合而构成的电池元件100的俯视图。层压材料101和108具有比其它部件大的面积，并且在其间夹有其它部件的状态下将周围的四个边相互焊接，并且密封电池元件100的内部。由此，电池元件100在层叠防水膜102、正极集电体103、正极活性物质层104、分隔件105、负极活性物质层106以及负极集电体107而成的层叠区域120周围的四边，具有仅焊接层压材料101以及108而成的焊接区域121。另外，在电池元件100的制造工序中，将层压材料101和108的三边焊接并形成袋状(此时其他部件被焊接于层压材料101和108)，在从未焊接的一边注入电解液之后，该剩余的一边被焊接。
此外，优选层压材料101和108在焊接区域121的至少一边上具有宽度比其它边宽的涂胶部121a。涂胶部121a成为在将电池元件100夹入片部件130时与片部件130粘接的部位，通过设置涂胶部121a，能够将电池元件100定位并固定到片部件130。图3的(b)中，涂胶部121a设置在图中的电池元件100的右边和下边，但涂胶部121a的形成部位没有特别限定。
正极集电体103和负极集电体107分别具有空气极端子111和负极端子112，这些端子在电池元件100的一边(图3中为上边)上比焊接区域121更向外侧突出。即，空气极端子111以及负极端子112作为以从电池元件100的一边向外侧突出的方式延伸的箔状的电极端子而设置。
图4是弯折前的片部件130的展开图。片部件130的材质并没有特别限定，从轻量性、强度、耐腐蚀性等观点出发，优选使用发泡树脂片。片部件130具有相对于弯折线A大致线对称的形状，在以弯折线A弯折时，其两侧的片部分的外边缘完全重叠。在以下的说明中，在图4中对比弯折线A靠上的部分进行说明，但为了便于说明，将与弯折线A一致的边设为下边，将与弯折线A相对的边设为上边。
在片部件130的上边的中央形成有矩形状的第一切口部(端子配置用切口部)131。在图1所示的电池单元10中，在该第一切口部131上配置有电池元件100的空气极端子111以及负极端子112。在片部件130的上边的两端附近形成有槽状的第二切口部132。在第二切口部132的开口侧端部的两侧形成有倒角部132a。在片部件130的下边的中央形成有槽状的第三切口部133。第三切口部133在片部件130展开的状态下为狭缝状的开口，但在片部件130弯折时为槽状的切口。在第三切口部133的开口侧端部的两侧形成有倒角部133a。
在图1所示的电池单元10中，在片部件130的中央部形成有矩形状的开口部134。开口部134与电池元件100中的层叠区域120对应，形成在与电池元件100的空气极重叠的位置。另外，在图4所示的片部件130中，开口部134仅形成于被弯折线A分割的两个部分中的一方(在图4中为比弯折线A靠上的部分)。在电池单元10中，在开口部134内配置有电池元件100的层叠区域120，焊接区域121与空气极端子111及负极端子112的一部分被片部件130夹着。如上所述，空气极端子111和负极端子112的前端在第一切口部131向外部露出。开口部134提供用于向电池元件100供给空气的空气流路。即，电池元件100以其空气极与片部件130的第一开口部134相对的方式配置。第一开口部134的大小没有特别的限定，但优选比与第一开口部134相对的层叠区域120的面积小，片部件130覆盖层叠区域120的一部分，优选片部件130覆盖层叠区域120的端部。即，也能够利用片部件130抑制由于反复进行充放电而产生的电池元件100的变形或膨胀、由在后述的端子连接中施加于端子的应力引起的电池元件100的弯曲等。
(单元组装体的结构)
金属空气电池模块30为在内部收纳多个电池单元10的构成，但被收容的多个电池单元10使用连接部件而作为单元组装体20。图5是表示使用图1所示的电池单元10的单元组装体20的结构的立体图。图5所示的单元组装体20使用三个第一连接部件(连接部件)210连接多个电池单元10。
第一连接部件210的材质没有特别限定，但与片部件130同样地优选使用发泡树脂片。图6的(a)、(b)是第一连接部件210的俯视图。如图6的(a)所示，第一连接部件210既可以直接使用一张片材，也可以如图6的(b)所示，使用将一张片材以折线B折叠而成的部件。
第一连接部件210具有沿着长边方向的一边以规定的间隔形成有多个槽状的第四切口部211的梳齿形状。第四切口部的间隔可以是等间隔，也可以不是等间隔。单元组装体20中可连接的电池单元10与第一连接部件210中的第四切口部211的数量对应，但其数量并没有特别限定。
单元组装体20中，如图5所示，两个第一连接部件210在上边侧连接多个电池单元10，一个第一连接部件210在下边侧连接多个电池单元10。即，在电池单元10的上边侧，使第一连接部件210的第四切口部(第二连接用切口部)211与电池单元10的第二切口部(第一连接用切口部)132嵌合，在电池单元10的下边侧，使第一连接部件210的第四切口部(第二连接用切口部)211与电池单元10的第三切口部(第一连接用切口部)133嵌合。另外，在单元组装体20的上表面，优选使片部件130、上边以及第一连接部件210的上边存在于同一面，同样地，优选在单元组装体20的下表面，使片部件130、下边以及第一连接部件210的下边存在于同一面。
在单元组装体20中，多个电池单元10以第一连接部件210中的第四切口部211的形成间隔连接保持。此时，在相邻的电池单元10之间，能够容易地设置形成空气流路的程度的最小限度的间隙。即，在单元组装体20中，能够在确保充分的空气流路的同时以窄间距紧凑地配置多个电池单元10(即，多个电池元件100)。此外，在单元组装体20中的任一个电池元件100存在不良的情况下，也容易将该电池元件100与电池单元10一起更换。
在这样的单元组装体20中，由于能够使相邻的电池单元10的间隔形成为窄间距，因此具有在电池元件100间的端子连接也变得容易的优点。在单元组装体20中，相邻的电池单元10中的空气极端子111和负极端子112的配置位置配置为彼此相反。即，一个电池单元10的空气极端子111与另一个电池单元10的负极端子112相对，一个电池单元10的负极端子112与另一个电池单元10的空气极端子111相对。这样相对的空气极端子111和负极端子112的距离接近，因此例如不使用布线导线而能够通过焊接等将端子彼此直接连接。即，在相邻的电池单元10之间，形成有连接空气极端子111和负极端子112而成的连接端子对110。连接端子对110的连接方法并没有特别限定于焊接，只要是能够不使用布线导线而将端子彼此直接连接的方法，就能够使用焊接或铆眼等其他连接方法。
此外，在多个电池单元10呈列状配置的单元组装体20中，在第(2i)个电池单元10的空气极端子111与从列的一端起第(2i-1)个电池单元10的负极端子112连接的情况下，第(2i+1)个电池单元10的空气极端子111与从一端起第(2i)个电池单元10的负极端子112连接(i＝1、2、3、…)。换而言之，在多个电池元件100串联连接的电池元件列中，在相邻的2个电池元件100间，电流的上游侧的电池元件100的负极端子112和下游侧的电池元件100的空气极端子111连接并形成连接端子对110(在电池内部，电流从负极朝向正极流动)。通过这样的端子连接，在单元组装体20中，左右交替地产生连接负极端子112以及空气极端子111而成的连接端子对110，单元组装体20中的多个电池单元10串联连接。此外，在单元组装体20中，一端的电池单元10的空气极端子111与另一端的电池单元10的负极端子112不形成连接端子对110，这些端子与布线导线230连接并成为从单元组装体20取出电力的端子。或者，在所使用的电池元件100为二次电池时，也可以使用这些电力取出端子对电池元件100进行充电。
在相邻的电池单元10间的连接端子对110中，其连接方法没有特别限定，例如考虑图7的(a)～(d)所示的连接方法。图7的(a)所示的连接方法是将立设于上方的空气极端子111以及负极端子112的相对面彼此连接的方法。图7的(a)所示的连接方法具有如下优点：在利用电阻焊接机夹持两个端子而进行焊接时，在端子周围没有成为障碍的片部件130，因此焊接操作性优异。图7的(b)所示的连接方法是将空气极端子111和负极端子112向相对的内侧弯折，并将另一个端子重叠于一个端子并进行连接的方法。图7的(c)所示的连接方法是将空气极端子111以及负极端子112中的一方形成得比另一方长，并将较长的端子弯折并与较短的端子连接的方法。图7的(b)、(c)所示的连接方法由于能够降低从电池单元10突出的端子，因此具有能够减小电池尺寸这样的优点。图7的(d)所示的连接方法是在将向上方直立设置的空气极端子111和负极端子112的相对面彼此连接而形成连接端子对110之后，将该连接端子对110弯折的方法。图7的(d)所示的连接方法具有焊接操作性优异，并且能够降低从电池单元10突出的端子这样的优点。
此外，如图8的(a)～(d)所示，优选构成为各连接端子对110被绝缘覆盖体240覆盖。绝缘覆盖体240例如考虑如下构成：使用在一方具有粘接层的绝缘带，利用该绝缘带夹住连接端子对110(参照图8的(a))，或将绝缘带卷绕在连接端子对110的周围(参照图8的(b)、(c))，或将绝缘带粘贴在连接端子对110的上表面(参照图8的(d))。这样的绝缘覆盖体240具备以下作用：
·防止人接触露出的连接端子对110而产生触电、短路，
·防止相邻的连接端子对110彼此接触而发生短路，
·连接端子对110中的焊接部露出，防止由焊接部的腐蚀等引起的焊接。
这样，在本第一实施方式的单元组装体20中，在相邻的电池元件100间使空气极端子111和负极端子112相对配置，在形成连接端子对110的空气极端子111和负极端子112中，端子彼此通过焊接等直接连接。在这样的端子连接结构中，与使用布线导线的现有结构相比，布线路径被简化，断线、短路的可能性得到改善。此外，端子的连接作业中的作业性也提高。
(金属空气电池模块的结构)
图9是表示本第一实施方式的金属空气电池模块30(将壳体300的盖关闭的状态)的立体图。图10是从上方观察金属空气电池模块30(打开壳体300的盖的状态)的内部的俯视图。金属空气电池模块30为将上述单元组装体20收容于箱状的壳体300内，仅将布线导线230从壳体300导出的构成。壳体300的材质没有特别的限定，优选为轻量且具有适当的强度。例如，壳体300能够由塑料、纸(瓦楞纸板)等形成，特别是在要求耐水性时等，优选使用塑料。
单元组装体20优选构成为单元组装体20的外形尺寸(高度×宽度×进深)与壳体300内的尺寸(高度×宽度×进深)一致，以不发生在壳体300的内部的晃动。由此，在金属空气电池模块30内部的单元组装体20中，能稳定地维持电池单元10与第一连接部件210的连接状态。
此外，在壳体300上形成有用于导入或排出空气的通气孔301。通气孔301形成于壳体300的相对的两个侧面，具体而言形成于与壳体300内部的电池单元10的排列方向平行的两个侧面。由此，通气孔301能够高效地向相邻的电池单元10间的空气流路供给空气。
通气孔301的形状并没有特别限定，但优选为不会使壳体300的强度过度降低的形状。例如，壳体300的形状能够设为狭缝形状、点形状。在图9中，例示了斜狭缝形状的通气孔301。
在壳体300上设有用于将与内部单元组装体20连接的布线导线230向外部导出的导线导出口302。优选该导线导出口302设置于壳体300的一个角部，具体而言，设置于壳体300内的单元组装体20中靠近与布线导线230连接的电力取出端子之一的角部。在该情况下，从一个导线导出口302导出多条布线导线230。在金属空气电池模块30中，也可以在引出至壳体300的外部的布线导线230的前端连接电路连接用的连接器310。
在壳体300内的布线导线230的引绕优选使用空气流路用所设置的空间等来进行。在金属空气电池模块30中，单元组装体20的各部件(片部件130及第一连接部件210)优选以与壳体300的内壁面接触的方式配置，在该情况下，在单元组装体20与壳体300之间不设置多余的空间。因此，在单元组装体20的各部件间产生的空间成为用于向电池元件100供给空气的空气流路。优选在壳体300内的布线导线230的引绕使用在这样的单元组装体20的各部件间产生的空间来进行。
例如，如图5所示，可以认为将与位于靠近导线导出口302的位置的一个电力取出端子连接的布线导线230以穿过第一连接部件210的端部的下方的方式引绕，该第一连接部件210存在于该电力取出端子与导线导出口302之间。此外，可以认为与位于远离导线导出口302的位置的另一个电力取出端子连接的布线导线230以沿着由第二切口部132的倒角部132a形成的空间引绕。此时，与布线导线230连接的电力取出端子也可以从电池单元10的第一切口部131向下方弯折，以使这样的布线导线230的引绕变得容易。
〔变形例〕
此外，如图11所示，在电池单元10中，也可以在一侧的表面配置至少一条(图11中为三条)横条150。该横条150在单元组装体20中在限制相邻的电池单元10间的间隙，并确保向电池单元10的空气流路方面是有效的。特别是，在电池元件100是二次电池的情况下，有时电池元件100由于反复充放电而膨胀，但横条150抑制这样的电池元件100的膨胀，并防止空气流路(电池单元10间的间隙)变窄。此外，通过抑制电池元件100的膨胀，也能够提高放电容量。如果横条150沿着来自设置于壳体300的两侧面的通气孔301的空气流配置，则能够将来自通气孔301的空气向电池单元10的开口部134引导，因此优选。另外，若在单元组装体20的组装前将横条150粘贴在电池单元10的表面，则单元组装体20的组装变得容易。
〔第二实施方式〕
在第一实施方式中，例示了在电池单元10中，将二电极方式的电池元件100夹在片部件130中的构成。但是，本公开的电池单元10不限于此，也可以构成为将图12所示的三电极方式的金属空气电池元件140(以下，简称为电池元件140)夹在片部件130之间。
图12是表示三电极方式的电池元件140的外观的俯视图。图13是将三电极方式中使用的片部件130弯折前的展开图。
电池元件140与图3所示的电池元件100同样地，是在层叠区域120的周围具有焊接区域121的层压型的金属空气电池元件。但是，在三电极方式的电池元件140中，在设置有空气极端子111以及负极端子112以外设置有充电极端子113，这些端子在电池元件140的一边(图12中为上边)比焊接区域121更向外侧突出。即，空气极端子111、负极端子112以及充电极端子113作为以从电池元件140的一边向外侧突出的方式延伸的箔状的电极端子而设置。此外，这些端子的空气极端子111配置于中央，负极端子112以及充电极端子113配置于其两侧。另外，三电极方式的金属空气电池是公知的，因此省略关于电池元件140的内部结构的详细说明。
如图13所示，在本第二实施方式的片部件130中，相对于一个电池元件140，在片部件1304以弯折线A弯折时形成有相对的两个开口部134。在片部件130支承电池元件140时，两个开口部134中的一个与电池元件140的配置有空气极的表面相对，用于向电池元件140供给空气。另一个开口部134与电池元件140的配置有充电极的表面相对，用于从电池元件140排出气体(氧等)。另外，图13所示的片部件130也能够适用于具有由两个空气极夹着负极的构成的金属空气电池。
电池元件140在放电时在空气极端子111与负极端子112之间连接有负载，在充电时在负极端子112与充电极端子113之间施加电压。此外，空气极端子111在充电时为了防止劣化而从电流路径断开(参照图14的(a))，但充电极端子113也可以通过充电/放电时与电流路径连接(参照图14的(a)、(b))。
虽然省略了图示，但本第二实施方式中的电池单元10以及单元组装体20成为与第一实施方式中的电池单元10以及单元组装体20大致相同的构成。即，在本第二实施方式的电池单元10中，能够使用与第一实施方式的电池单元10同样的片部件130，能够通过片部件130夹持电池元件140来构成电池单元10。但是，在第一切口部131配置有电池元件140的三个端子(空气极端子111、负极端子112以及充电极端子113)。此外，在本第二实施方式的单元组装体20中，与第一实施方式的单元组装体20同样地，也能够使用第一连接部件210连接多个电池单元10。
在本第二实施方式的单元组装体20中，由于电池元件140为三电极方式，因此端子的连接构成与第一实施方式中的单元组装体20不同。参照图15说明本第二实施方式的端子的连接构成。图15中，(a)是从端子的配置边侧观察串联连接的多个电池元件140的俯视图，(b)是相邻的两个电池元件140的端子连接部分的立体图，(c)是电池元件140的连接所使用的连接基板250的构成图。另外，在图15中，省略了片部件130、第一连接部件210的图示。
在本第二实施方式的单元组装体20中，配置为相邻的电池单元10中的负极端子112以及充电极端子113的配置位置彼此相反。即，一个电池单元10的充电极端子113与另一个电池单元10的负极端子112相对，一个电池单元10的负极端子112与另一个电池单元10的充电极端子113相对。这样，相对的充电极端子113和负极端子112的距离接近，因此例如能够通过焊接等将端子彼此直接连接，而不使用布线导线连接。即，在相邻的电池单元10之间，形成连接充电极端子113以及负极端子112而成的连接端子对110’。
在这样的单元组装体20中，在从列的一端起第(2i-1)个电池单元10的充电极端子113上连接有第(2i)个电池单元10的负极端子112的情况下，从一端起第(2i)个电池单元10的充电极端子113上连接有第(2i+1)个电池单元10的负极端子112(i＝1、2、3、…)。换而言之，在多个电池元件140串联连接的电池元件列中，在相邻的两个电池元件140之间，电流的上游侧的电池元件140的负极端子112和下游侧的电池元件100的充电极端子113连接而形成连接端子对110’(在电池内部，电流从负极朝向正极流动)。通过这样的端子连接，在本第二实施方式的单元组装体20中，左右交替地产生连接负极端子112以及充电极端子113而成的连接端子对110’。进一步地，在各电池单元10中，空气极端子111经由连接基板250与充电极端子113连接。由此，单元组装体20中的多个电池单元10串联连接。
此外，在单元组装体20中，一端的电池单元10的负极端子112与另一端的电池单元10的充电极端子113不形成连接端子对110’，这些端子是与布线导线230连接而成为取出来自单元组装体20的电力的电力取出端子。这些电力取出端子也成为在对电池元件140进行充电时的充电用端子。
如图15的(c)所示，连接基板250是安装有开关元件251、两个连接端子252以及控制输入端子253的印刷基板。在连接基板250中，两个连接端子252在其间配置有开关元件251，一个连接端子252与空气极端子111连接，一个连接端子252与充电极端子113连接。另外，关于与充电极端子113的连接，连接基板250只要与包含该充电极端子113的连接端子对110’连接即可，因此也可以与构成该充电极端子113和连接端子对110’的负极端子112侧连接。此外，在连接基板250与电池元件140的端子连接中，也能够优选使用焊接等。
此外，在开关元件251连接有控制输入端子253，开关元件251根据从控制输入端子253输入的控制信号来接通/断开。开关元件251在电池元件140充电时被断开，并将空气极端子111从电流路径断开(图14的(a)的状态)。另一方面，开关元件251在电池元件140放电时被接通，并将空气极端子111连接到电流路径(图14的(b)的状态)。
连接基板250的控制输入端子253构成为与未图示的控制布线(布线导线)连接，并从该控制布线输入控制信号。此外，也可以构成为，所有连接基板250的控制输入端子253与同一控制布线连接，且所有连接基板250的开关元件251同时被接通/断开。
此外，虽然省略了图示，但本第二实施方式中的金属空气电池模块30也基本上为与第一实施方式中的金属空气电池模块30大致相同的构成。即，本第二实施方式中的金属空气电池模块30能够通过将本第二实施方式的单元组件20收纳到图9所示的壳体300内而构成。
〔第三实施方式〕
在第一实施方式、第二实施方式中，例示了在电池单元10中，将一个电池元件100或140夹持在一张片部件130中的构成。但是，本公开不限于此，也可以将多个电池元件夹在一张片部件之间而构成电池单元。
图16是表示本第三实施方式的电池单元40的立体图。电池单元40为由对折后的一张片部件(保持部件)130’夹住两个电池元件100的结构。图17是弯折前的片部件130’的展开图。另外，本第三实施方式的电池单元40并不限定于图16所示的构成。例如，包含在一个电池单元40中的电池元件100的数量并不限定于两个，也可以是三个以上。
另外，电池单元40中所包含的电池元件可以是三电极方式的电池元件140来代替二电极方式的电池元件100。在使用三电极方式的电池元件140的情况下，使用图18所示的片部件130”来代替图17所示的片部件130’。片部件130"相对于一个电池元件140形成有在将片部件130"弯折时相对的两个开口部134。相对的两个开口部134中的一个与电池元件140的空气极相对，另一个与电池元件140的充电极相对。另外，图18所示的片材部件130”也能够适用于具有由两个空气极夹着负极的构成的金属空气电池。
在本第三实施方式的电池单元40(以下，例示使用了二电极方式的电池元件100的情况)中，与两个电池元件100对应地，在片部件130’中第一切口部131和开口部134分别形成在两个部位。两个第一切口部131形成于电池单元40的同一边(图16中为上边)，两个电池元件100各自的端子(空气极端子111和负极端子112)从电池单元40的同一边(图16中为上边)引出。
在电池单元40中，第二切口部132形成在三处，即片部件130’的上边的中央和两端附近。此外，第三切口部133形成在两处、即片部件130’的下边的开口部134的下方边。
图19是表示本第三实施方式的单元组装体50的结构的立体图。图19所示的单元组装体50使用三个第一连接部件210和一个第二连接部件(连接部件)220连接多个电池单元40。即，在单元组装体50中，如图19所示，三个第一连接部件210在上边侧连接多个电池单元40，一个第二连接部件220在下边侧连接多个电池单元40。
如图20所示，单元组装体50中所使用的第二连接部件220能够使用在两处将一张片材(例如，发泡树脂片)弯折成截面U字状的部件。第二连接部件220由底板部221和两块侧板部222构成，沿着侧板部222的长边方向的一边多个槽状的第五切口部223以规定的间隔形成为梳齿状。由此，在电池单元40的下边侧，能够使第二连接部件220的第五切口部(第二连接用切口部)223与电池单元40的第三切口部(第一连接用切口部)133嵌合。另外，在使用这样的第二连接部件220的情况下，优选在电池单元40的下边，在第三切口部133之间形成有与第二连接部件220的底板部221的厚度对应的第六切口部135(参照图16)。通过在电池单元40的下边形成第六切口部135，能够在单元组装体20的下表面使片部件130’、下边和第二连接部件220的下表面存在于同一表面。
这样，在本第三实施方式的单元组装体50中，通过使用电池单元40，能够在有限的空间中形成多个电池元件列，该电池单元40由一张片部件130’保持。此外，在使用多个电池元件100的情况下的单元组装体50的组装作业性也提高。
在图19所示的单元组装体50中，由于在一个电池单元40中包括两个电池元件100，因此，形成两列的电池元件列，在各电池元件列中的端子连接中应用第一实施方式中说明的连接方法。当然，当在电池单元40中使用电池元件140的情况下，应用第二实施方式中说明的连接方法。并且，这些多个电池元件列通过电力取出端子(不构成连接端子对110的空气极端子111或负极端子112)与布线导线230之间的连接，从而并联连接也能够成为串联连接。
图21是表示将两列的电池元件列并联连接的情况下的布线导线230的连接方法的图，(a)表示电池元件列的一个端部，(b)表示电池元件列的另一个端部。具体而言，在图21的(a)所示的一个端部，将各个电池元件列的同一极性的端子(在图中，空气极端子111)作为电力取出端子，这些端子彼此通过布线导线230a连接，并且在一个端子连接布线导线230b(正极侧的导出布线)。图21的(b)所示的另一个端部中，将各个电池元件列的同一极性的端子(在图中，负极端子112)作为电力取出端子，这些端子之间通过布线导线230c连接，并且在一个端子连接布线导线230d(负极侧的导出布线)。
图22是表示将两列的电池元件列串联连接的情况下的布线导线230的连接方法的图，(a)表示电池元件列的一个端部，(a)表示电池元件列的另一个端部。具体而言，在图22的(a)所示的一个端部，将各个电池元件列的不同极性的端子作为电力取出端子，在一个电池元件列的电力取出端子(空气极端子111)连接有布线导线230e(正极侧的导出布线)，在另一个电池元件列的电力取出端子(负极端子112)连接有布线导线230f(负极侧的导出布线)。此外，图22的(b)所示的另一个端部中，各电池元件列的不同极性的电力取出端子彼此通过布线导线230g连接。
此外，虽然省略了图示，但本第三实施方式中的金属空气电池模块30也基本上成为与第一实施方式中的金属空气电池模块30大致相同的构成。即，本第三实施方式中的金属空气电池模块30通过本第三实施方式的单元组装体50收纳于与图9所示的结构相同的壳体300内而构成。
(变形例)
在上述各实施方式中，电池单元10和40构成为利用片部件130夹住电池元件100或140，但本公开并不限定于此。例如，也可以使用塑料壳体等壳体代替片部件130，在塑料壳体插入电池元件100(或140)而构成电池单元。这样的塑料壳体只要为俯视时与折叠状态下的片部件130相同的形状，在其一边(例如上边)设置开口部，并从该开口部插入电池元件100(或140)的构成即可。
〔第四实施方式〕
在第一实施方式中的电池模块30中，利用片部件130夹持电池元件100来形成电池单元10，进而利用第一连接部件210以及第二连接部件220连接电池单元10来构成单元组装体20。并且，将单元组装体20收容于壳体300，作为电池模块30。即，片部件130、第一连接部件210及第二连接部件22具有将多个电池元件100保持为规定的位置关系的功能。但是，本发明并不限定于此，也可以使电池模块的壳体具有将多个电池元件100保持为规定的位置关系的功能。
图23是表示作为本公开的变形例的金属空气电池模块60的立体图。在金属空气电池模块60中，例示了例如使用塑料制的壳体600保持多个电池元件100的构成。壳体600通过在内部具有隔板601而被划分为多个电池元件收纳室602。在图23的例子中，隔板601为三个，电池元件收纳室602的划分数量为4个，但该划分数量没有特别限定。
在各电池元件收纳室602各收容一个电池元件100，这些电池元件100通过向电池元件收纳室602的收容而保持为规定的位置关系。此外，电池元件100的各端子(空气极端子111以及负极端子112)从电池元件收纳室602的单元收容口即开口部露出，能够形成连接端子对110。
在壳体600中，在与电池元件100的空气极相对的侧板603和隔板601上设置有用于向空气极供给空气的通气孔604。另外，在壳体600中，在与隔板601正交且相对的两个侧板605上，设置有用于向电池元件收纳室602内供给空气的通气孔606。即，电池元件收纳室602内的电池元件100能够经由通气孔604和606供给空气。
本第四实施方式的金属空气电池模块60仅使用壳体600将多个电池元件100保持为规定的位置关系，而不使用片部件130、第一连接部件210以及第二连接部件220，能够实现部件数量削减的模块化。另外，在图23所示的构成中，例示了使用两电极方式的电池元件100的构成，但所使用的电池元件也可以是三电极方式的电池元件140。
本次公开的实施方式在所有方面都是例示，不是限定性的解释的根据。因此，本公开的技术范围并非仅由上述的实施方式解释，而是基于权利要求书的记载来划定。此外，包括与权利要求书等同的含义以及范围内的所有变更。
〔引用的记载〕
本国际申请主张基于2018年8月31日向日本专利局提出申请的日本特许申请第2018-163005号、第2018-163008号以及第2018-163009号的优先权，通过参照日本特许申请第2018-163005号、第2018-163008号以及第2018-163009号的全部内容来援引至本国际申请。

Claims (17)

1.一种金属空气电池模块，其具备至少一列以上的电池元件列，所述至少一列以上的电池元件列是将多个金属空气电池元件串联连接形成，所述金属空气电池模块的特征在于，
各金属空气电池元件是具备负极端子和空气电极端子的二电极方式的金属空气电池，
在所述电池元件列中，在相邻配置的两个所述金属空气电池元件中，所述负极端子和所述空气极端子以相对的方式配置，
在相邻的所述金属空气电池元件间，将高电压侧的所述金属空气电池元件的负极端子和低电压侧的所述金属空气电池元件的所述空气极端子连接来形成连接端子对，
在所述连接端子对中，所述负极端子和所述空气极端子在端子彼此之间电连接。
2.一种金属空气电池模块，其具备至少一列以上的电池元件列，所述至少一列以上的电池元件列是多个金属空气电池元件串联连接形成的，所述金属空气电池模块的特征在于，
各金属空气电池元件是具备负极端子、空气极端子和充电极端子的三电极方式的金属空气电池，
在所述电池元件列中，在相邻配置的两个所述金属空气电池元件中，所述负极端子和所述充电极端子相对配置，
在相邻的所述金属空气电池元件间，将电流的上游侧的所述金属空气电池元件的负极端子和下游侧的所述金属空气电池元件的所述充电极端子连接来形成连接端子对，
在所述各金属空气电池元件中，所述空气极端子和所述充电极端子经由开关元件连接，
在所述连接端子对中，所述负极端子和所述充电极端子在端子彼此之间直接连接。
3.根据权利要求1或2所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述金属空气电池模块包括：
壳体，其收容所述多个金属空气电池元件；
多个保持部件，其收容于所述壳体，且分别保持所述电池元件列内的各金属空电池元件；以及
连接部件，其收容于所述壳体，并连接所述多个保持部件，
在相邻配置的两个所述保持部件之间设置有间隙。
4.根据权利要求1或2所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述金属空气电池模块包括：
壳体，其收容多个金属空气电池元件，
所述壳体在所述多个金属空气电池元件中的相邻的金属空气电池元件中，具备分隔壁以及开口部，所述隔壁将高电压侧的第一金属空气电池元件与低电压侧的第二金属空气电池元件之间分别隔开，在所述壳体的侧面，各隔壁之间具有所述开口部。
5.根据权利要求3所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述金属空气电池模块具有布线导线，其与所述电池元件列连接，并导出至所述壳体的外部，
所述壳体内的所述布线导线的引绕是使用在所述保持部件和所述连接部件之间产生的空间来进行。
6.根据权利要求3所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述保持部件为通过一张片部件折叠来夹持所述金属空气电池元件的构成，并且，在与所述金属空气电池元件的空气极重叠的位置具有第一开口部。
7.根据权利要求3所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述金属空气电池模块具备至少两列以上的电池元件列，
所述保持部件保持所述多个金属空气电池元件中的各自不同的电池元件列所包含的两个以上的所述金属空气电池元件。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的金属空气电池模块，其特征在于，
在所述连接端子对中，所连接的端子彼此之间通过焊接连接。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述连接端子对所连接的端子彼此之间一体地弯折。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述连接端子对的与所连接的一个端子的被弯折的部分连接的另一个端子的被弯折的部分重叠。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述连接端子对的所连接的端子彼此重叠的部分由绝缘性材料覆盖。
12.根据权利要求6所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述保持部件为由多孔质材料构成的发泡树脂片。
13.根据权利要求3所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述金属空气电池元件是三电极方式的金属空气电池，
所述保持部件为通过一张片部件折叠来夹持所述金属空气电池元件的构成，在与所述金属空气电池元件的空气极重叠的位置具有第一开口部，在与所述金属空气电池元件的充电极重叠的位置具有第二开口部。
14.根据权利要求3所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述保持部件设置有第一连接用切口部，
所述连接部件设置有多个第二连接用切口部，
通过将多个所述第二连接用切口部与所述第一连接用切口部分别嵌合，在相邻配置的两个所述保持部件之间设置有间隙。
15.根据权利要求3所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述连接部件支承壳体内的内壁。
16.根据权利要求6所述的金属空气电池模块，其特征在于，
在所述保持部件的一边设置有端子配置用切口部，在该端子配置用切口部内配置所述金属空气电池元件的电极端子。
17.根据权利要求5所述的金属空气电池模块，其特征在于，
所述保持部件在与所述壳体的内壁接触的边具有切口部，
所述布线导线插通于在所述壳体与所述切口部之间形成的空间。
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