CN112655108A - 电池座和电池组 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够高效地制造良好品质的电池组的电池座以及使用了该电池座的电池组。电池座(10)至少由具有在内部收纳锂离子电池(20)等电池的贯通空间(电池收纳部(10a))的管状体构成。该管状体由纤维制基材(11)和含有无机填充材料的树脂组合物(12)构成。

Description

电池座和电池组
技术领域
本发明涉及用于使多个电池排列配置的电池座以及使用了该电池座的电池组。
背景技术
锂离子电池由于具有是能够充电的二次电池、小型轻质且单位容量或单位重量的蓄电容量大等优点，因此被广泛用作例如移动型电子设备的电源。此外，近年来，例如如汽车座椅、电动轻型车或电动汽车那样耗电比移动型电子设备大的电气设备或者住宅用(家庭用)的蓄电池日渐广泛普及，锂离子电池也被用于这些用途中。
在此，作为用于应对更大耗电的方法，已知有将多个电池一体化的电池组。在这样的电池组中，以往，为了使多个电池并列排列，例如一般使用具有与电池的外周形状相应的多个凹部或多个空间部的电池座。在这样的电池座中，能够在扩大了相邻的各个电池的间隔的状态下进行排列保持，因此能够抑制电池间的热链(任意的电池中产生的热波及到其他电池的现象)。
另外，作为电池组，除了使用电池座的电池组以外，还已知利用灌封材料(灌封树脂)对多个电池之间进行填充而得到的电池组。例如，专利文献1公开了一种电池组，在使多个圆筒型的电池排列后的状态下，在这些电池之间填充形成灌封树脂部。
在所述的电池座中，虽然能够扩大相邻的电池的间隔，但从电池组整体的角度，单位容量所能够收纳的电池的个数变少，因此导致能量密度会下降。在专利文献1所公开的电池组中，通过形成填充灌封材料而成的灌封树脂部来代替电池座，从而使电池彼此的间隔接近于1.0mm以下，避免能量密度下降。另外，由于灌封树脂部与电池外周面紧密贴合，因此电池中产生的热分散至整个灌封树脂部，实现热链的抑制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-028244号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
在使用了灌封材料的电池组的制造方法中，通常而言，通过使多个电池排列并模块化并容纳在成形模具等中，在成形模具等的内部注入液状的灌封材料并使其固化。因此，在填充灌封材料时，例如会产生以下这些填充时问题：难以将填充在电池之间的灌封材料控制成均匀的厚度，要将灌封材料填充得不含气泡也并非易事，灌封材料流入到不需填充的部位。这些填充时的问题可能会影响得到的电池组的品质。
另外，在使灌封材料固化时，也会产生以下这些固化时的问题：为了使液状的灌封材料固化需要加热，使灌封材料固化需要一定的固化时间。这些固化时的问题可能会影响电池组的制造成本或制造效率等。另外，在得到的电池组中也会产生以下问题：在电池之间填充有固化了的灌封材料，因此该电池组的检查也不容易。
本发明是为了解决这样的问题而完成的，目的在于提供一种能够高效地制造良好品质的电池组的电池座以及使用了该电池座的电池组。
用于解决问题的技术手段
为了解决上述问题，本发明涉及的电池座是如下结构：电池座至少由具有用于在内部收纳电池的贯通空间的管状体构成，该管状体由纤维制基材和含有无机填充材料的树脂组合物构成。
根据所述结构，仅通过将管状体(tube状)的电池座装配在电池的外周并将多个排列集中在一起，即可制造电池组。因此，与填充液状的灌封材料相比，能够提高制造效率。而且，由于电池座为管状体，因此与填充液状的灌封材料相比，能够提高电池彼此的间隔的精度。而且，管状体不仅包含树脂组合物而且包含纤维制基材，因此能够对管状体赋予良好的强度，能够有效抑制该管状体的破损。
另外，根据所述结构，由于不需要使用液状的灌封材料，因此不需要采取措施来防止灌封材料包含气泡、流入不需要的部位的情况。而且，由于不需使液状的灌封材料固化，因此不需要成形模具或加热机构(或者，若灌封材料为2液混合型则为混合机构)等设备，并且也不需要固化时间。因此，不仅能够提高电池组的制造效率，还能够抑制制造成本的増加。
此外，根据所述结构，由于使电池座装配于电池，因此作为管状体的电池座实质上与电池的外周面紧密贴合。由于电池座含有无机填充材料，因而能够使来自电池的热良好地发散，因此能够实现良好的阻燃性或散热性。另外，在电池组中使管状体彼此紧密贴合，因此也能够与灌封材料同样地使来自电池的热分散至相邻的管状体整体。
此外，根据所述结构，在将多个装配有电池座的电池(带座电池)集中在一起进行排列配置时，能够容易地形成不存在树脂的空间部。例如，由于若电池为圆筒型，则电池座也形成为圆管状即可，因此只要将多个带座电池集中，则在相邻的圆筒彼此之间必然会产生空间部。基于此，与填充灌封材料的情况相比，能够降低树脂的重量，因此能够实现电池组的轻质化。
另外，根据所述结构，电池组仅将多个带座电池集中在一起进行排列配置，因此仅通过用外观对得到的电池组进行确认即可进行检查。而且，在制造电池组时，能够根据例如电池组的封装的形状等，来调整带座电池的排列方法或集中方法。因此，能够提高制造电池组时的通用性、应用性或设计性。
在所述结构的电池座中，也可以是如下的结构：构成所述纤维制基材的纤维是选自由玻璃纤维、聚酯纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维、聚芳酯纤维、BPO纤维、聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、氟纤维组成的组中的至少1种纤维。
另外，在所述结构的电池座中，也可以是如下的结构：所述纤维制基材可以由编织物、纺织物、针织物、无纺布、单纤维或粗纱中的任一者构成。
另外，在所述结构的电池座中，也可以是如下的结构：所述管状体中的纤维体积含有率Vf在15～65％的范围内。
另外，在所述结构的电池座中，也可以是如下的结构：在将所述树脂组合物的总量设为100质量％时，所述树脂组合物中含有的所述无机填充材料在40～80质量％的范围内。
另外，在所述结构的电池座中，也可以是如下的结构：所述树脂组合物中，作为树脂成分，含有选自由聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂和三聚氰胺树脂组成的组中的至少1种树脂。
另外，在所述结构的电池座中，也可以是如下的结构：所述无机填充材料是选自由二价或三价的金属氢氧化物、二价的金属硫酸盐水合物、锌的含氧酸盐、二氧化硅、氧化铝、碳钠铝石以及碳酸氢钠组成的组中的至少1种。
另外，本发明涉及的电池组是具备所述结构的电池座的结构。
发明效果
本发明中，利用以上的结构，实现了能够提供一种能够高效地制造良好品质的电池组的电池座以及使用了该电池座的电池组这样的效果。
附图说明
图1是示出本发明涉及的电池座的代表性的结构的一例的示意性的立体图、示意性的俯视图以及示意性的剖视图的对比图。
图2是示出在图1所示的电池座中收纳有电池的状态(带座电池)的一例的示意性的剖视图和示意性的俯视图的对比图。
图3中，(A)是示出图1所示的电池座所具备的纤维制基材的一例的示意性的侧视图的对比图，(B)和(C)是示出树脂组合物形成于纤维制基材的状态的示意性的放大平面图。
图4中，(A)和(B)是示出将图2所示的带座电池集中并且构成电池组时的最少单元的一例的示意性的俯视图。
符号说明
10：电池座
10a：电池收纳部(贯通空间)
11、11A～11C：纤维制基材
12：树脂组合物
20：锂离子电池(电池)
21：端子盖
22：封口体
23：电极组
24：外装体
30：带座电池
31：电池组单元
32：死角
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的代表性的实施方式。需要说明的是，以下在全部附图中对相同或相当的要素标注相同的附图标号，并省略其重复说明。
[电池座以及带座电池]
本发明涉及的电池座至少由具有在内部收纳电池的贯通空间的管状体构成，该管状体由纤维制基材和含有无机填充材料的树脂组合物构成。管状体的具体结构没有特别限制，只要是具有与收纳对象即电池的形状相匹配的贯通空间的管状体即可。
本发明中，成为收纳对象的电池的种类没有特别限制，能够举出公知的各种各样的电池。具体而言，例如能够举出锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池等二次电池。在这些中，特别优选锂离子电池。另外，在本发明中，成为收纳对象的电池的形状没有特别限制，典型而言，能够举出圆筒型(圆柱型)、方型(四角柱型或长方体型)、其他柱型等纵长的形状。
对于本发明涉及的电池座的具体结构，以成为收纳对象的电池为圆筒型的锂离子电池的情况为例来进行说明。如图1所示，本实施方式涉及的电池座10是具有圆形剖面的管状(tube状体)，电池座10的圆管状的主体(壁部)如后所述具有规定厚度。在电池座10的内部，形成有用于收纳圆筒型的锂离子电池20的电池收纳部10a。该电池收纳部10a是与锂离子电池20的形状同样的圆筒型的贯通空间。
需要说明的是，在图1示出的例子中，在圆管状的电池座10的立体图的上侧，以与该电池座10对应的方式图示出圆筒型的锂离子电池20的立体图，进而在下侧图示出该电池座10的俯视图(或仰视图)。另外，在朝向电池座10的立体图的右侧，图示出该电池座10的剖视图。在该剖视图的上侧，使圆筒型的锂离子电池20的侧视图对应。
在电池座10的电池收纳部10a内收纳有锂离子电池20的状态下，换言之，在锂离子电池20的外周面装配了电池座10的状态下，如图2所示，锂离子电池20的上端和下端在电池座10的上端和下端露出。需要说明的是，为了便于说明，将装配有电池座10的锂离子电池20称为“带座电池30”。
图2中，图示出带座电池30的示意性的剖视图(图2的下图)以及与其对应的俯视图(图2上图)。在圆筒型的锂离子电池20中，通常而言，如图1中的锂离子电池20的立体图(图1的左上图)所示，在其上端露出端子盖21。如图2所示，在锂离子电池20的上部设置有包含端子盖21的封口体22。另外，在锂离子电池20的下部、即封口体22的下方，设置有电极组23。封口体22和电极组23被封入(收纳)到外装体24的内部。
封口体22的具体结构没有特别限制，在圆筒型的锂离子电池20中，典型地，除了端子盖21以外，还具备金属过滤器、垫片、金属阀体以及排气阀25等。排气阀25被构成为：当因锂离子电池20的内部产生的气体而内压上升的情况下，将该气体向外部放出。在图2所示的示意性的结构中，排气阀25作为封口体22的一部分而设置在端子盖21的下部。
电极组23例如具备片状的正极材料和负极材料、膜状的隔板以及集流体等。正极材料和负极材料以及隔板是如下结构：用该隔板将正极材料和负极材料分别夹持并重合地卷绕成旋涡状。另外，正极材料和负极材料分别与集流体电连接。外装体24是在下端形成有底且上端开口的圆筒型，通常而言为金属制。在外装体24的下侧收纳有电极组23，电极组23具备的负极材料集流体例如与外装体24的底面电连接。
在收纳了电极组23后，从外装体24的上端的开口注入电解液，然后，封口体22收纳在电极组23的上部。此时，电极组23的正极材料集流体与封口体22具备的金属过滤器电连接。另外，在圆筒型的锂离子电池20中，如图2示意性地示出那样，以在外装体24的内周面上框状突出的方式对该外装体24进行加工，由此形成对封口体22进行定位的座部26。通过在该座部26装配封口体22，从而将外装体24的上端的开口密封(封口)。然后，通过以端子盖21的上表面露出的方式封闭外装体24的上端的开口，从而将封口体22、电极组23和电解液密封到外装体24的内部。
需要说明的是，图2示出的锂离子电池20的内部结构仅为一例，成为本发明涉及的电池座10的装配对象的圆筒型的电池的结构不限于此。另外，在方型等非圆筒型的情况下，其内部结构采用方型的锂离子电池中公知的结构即可。另外，即使锂离子电池为圆筒型或方型以外的形状，采用该形状中公知的内部结构即可。另外，即使电池为锂离子电池以外的种类，采用公知的内部结构即可。
在此，在外装体24的外周面，除了金属制的主体以外也可以设置有树脂制的覆盖层(罩)。或者，尽管也与锂离子电池20的内部结构有关，但外装体24本身可以不是金属制而是树脂制。本发明涉及的电池座10与可以在锂离子电池20的外周面具备的覆盖層、树脂制的外装体24不同，之后被装配于锂离子电池20。
在图2示出的带座电池30中，仅将管状体(tube状)的电池座10装配在锂离子电池20的外周。因此，仅通过将多个这样的带座电池30如后所述排列并集中在一起就能够制造电池组。因此，与现有的电池组中填充液状的灌封材料相比，能够提高制造效率。
如图1和图2中示意性的剖面结构所示，如上所述，利用含有纤维制基材11和无机填充材料的树脂组合物12形成电池座10。在图1和图2中，图示出以覆盖纤维制基材11的方式形成树脂组合物12的层，但这仅仅是出于图示的方便，电池座10(管状体)只要至少由纤维制基材11和树脂组合物12构成即可。需要说明的是，纤维制基材11、树脂组合物12以及树脂组合物12所含有的无机填充材料的具体结构如后所述。
管状体即电池座10的厚度(使用纤维制基材11和树脂组合物12管状地形成的壁部的厚度)没有特别限制。在构成电池组时，电池座10只要能够在相邻的锂离子电池20之间确保规定的间隔以抑制延烧等热链即可。因此，管状体(壁部)的厚度能够根据锂离子电池20彼此的间隔(电池间距离)来适当设定。
管状体的厚度典型而言只要在0.5～3.0mm的范围内即可。对于上限，可以是2.0mm以下，也可以是1.5mm以下。若下限为0.5mm，则在使带座电池30彼此相邻的状态下，能够使相邻的锂离子电池20彼此的最小间隔(最小电池间距离)为1.0mm左右。由此，能够良好地抑制热链。当然，在最小间隔可以小于1.0mm的情况下，管状体的厚度可以小于0.5mm。
若管状体的厚度为3.0mm以下，则尽管也取决于锂离子电池20的种类、电池组的具体结构等各条件，但也能够对电池组的每单位容量能够收纳的电池的个数进行优化。因此，能够有效地抑制电池组的能量密度的下降。当然，根据各条件，有时即使管状体的厚度超过3.0mm也能够避免电池组的能量密度的下降。在这样的情况下，例如，优先热链的抑制来设定管状体的厚度即可。如上所述，如果电池座10为具有均匀厚度的管状体，则与现有的电池组中那样填充液状的灌封材料相比，能够提高电池彼此的间隔的精度。
电池座10的内部的贯通空间即电池收纳部10a只要设计成与要收纳的电池(本实施方式中，为圆筒型的锂离子电池20)的形状相应的空间即可。在此，本实施方式中，如图1所示，电池收纳部10a的直径、即管状体(电池座10)的内径Dh与锂离子电池20的直径(外径)Db大致相同即可(Dh≈Db或Dh＝Db)。
管状体(电池座10)的长度(长度方向的尺寸、全长)没有特别限制，根据成为收纳对象的电池的长度适当设定即可。若是圆筒型的锂离子电池20，则如图2所例示，电池座10的长度与锂离子电池20的长度可以大致相同，也可以根据电池组的结构来使电池座10的长度小于或大于锂离子电池20的长度。电池座10是由纤维制基材11和树脂组合物12构成的管状体，因此能够适当切割成与电池的长度相应的长度。因此，本发明涉及的电池座10可以预先切割成与电池相应的长度，也可以构成为略微切割得长一些以能够在使用时调整长度，也可以不切割而构成为较长地卷绕的软管状，在使用时适当切割。
另外，在本实施方式中，电池座10仅由上述的管状体构成，但本发明不限于此，电池座10可以根据需要具备除了管状体以外的部件等。另外，本实施方式中，电池座10即管状体在整个长度方向上剖面尺寸(外径和内径)以及剖面形状基本相同，但本发明不限于此，管状体的剖面形状或剖面尺寸也可以在局部不同。
[构成电池座的树脂组合物]
本发明涉及的电池座10(管状体)如上所述由纤维制基材11以及含有无机填充材料的树脂组合物12构成。其中，纤维制基材11主要有助于管状体的强度提高，树脂组合物12主要有助于基于无机填充材料的管状体的阻燃性或散热性。另外，通过使构成树脂组合物12的树脂成分具有弹性，从而在将电池收纳到电池收纳部10a时，也能够赋予管状体(电池座10)对该电池外周的紧密贴合性。
构成本发明涉及的电池座10的树脂组合物12含有树脂成分和无机填充材料即可。作为树脂成分，能够适当使用在电池组的领域公知的各种树脂(高分子或塑料)。作为代表性的树脂成分，例如能够举出：聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂以及三聚氰胺树脂等。这些树脂可以仅使用至少1种，也可以适当组合使用2种以上(例如作为聚合物共混物或聚合物合金等)。
进而，即使是同种树脂，也可以组合使用化学结构等不同的2种以上的树脂。例如，在树脂成分为聚氨酯树脂的情况下，能够使用2种以上的聚氨酯树脂，其使用了多异氰酸酯和多元醇的不同组合。另外，即使多异氰酸酯和多元醇的组合相同，也能够使用改变合成条件而得到的2种以上的聚氨酯树脂。
在本发明涉及的电池座10中，在上述的树脂中能够特别优选使用聚氨酯树脂作为树脂成分。与其他树脂相比，聚氨酯树脂的加工时的粘度相对较低，能够在常温下进行固化而不需要高温。因此，能够使制造管状体时的加工性或制造效率良好。
聚氨酯树脂的更具体的结构没有特别限制。例如，作为用作聚氨酯树脂的原料的多异氰酸酯和多元醇，能够适当选用公知的原料。例如，作为多异氰酸酯，代表性地，可举出具有2个以上异氰酸酯基的芳香族系、脂环族系或脂肪族系的多异氰酸酯、或者将它们改性而得到的改性多异氰酸酯等。这些多异氰酸酯可以是预聚物。另外，作为多元醇，代表性地，能够举出聚醚系多元醇、聚酯系多元醇、多羟基醇、含羟基的二烯系聚合物等。这些多异氰酸酯或多元醇可以仅使用1种，也可以适当组合使用2种以上。另外，可以使用促进多异氰酸酯和多元醇的树脂化反应的催化剂。作为催化剂，例如能够举出：胺催化剂、金属化合物系催化剂、异氰脲酸酯化催化剂等。这些催化剂可以仅使用1种，也可以组合使用2种以上。
构成电池座10的树脂组合物12中除了树脂成分以外还至少含有无机填充材料。该无机填充材料能够有助于管状体(电池座10)的阻燃性或散热性。作为具体的无机填充材料，例如能够举出：氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙等二价或三价的金属氢氧化物；硫酸钙、硫酸镁等二价的金属硫酸盐；硼酸锌、锡酸锌等锌的含氧酸盐；二氧化硅；氧化铝；碳钠铝石；碳酸氢钠等。这些无机填充材料可以仅使用1种，也可以适当选用2种以上。
在本发明涉及的电池座10中，在上述的无机填充材料中，特别优选使用二价或三价的金属氢氧化物、例如优选使用氢氧化铝或氢氧化镁等。二价或三价的金属氢氧化物会因加热而产生水，因此能够对管状体(电池座10)赋予良好的阻燃性，并且也能够使管状体的散热性良好。
另外，作为无机填充体，也能够优选使用硫酸钙、硫酸镁等二价的金属硫酸盐。二价的金属硫酸盐易于形成水合物，因此与二价或三价的金属氢氧化物同样地，会因加热而产生水。或者，作为无机填充体，也能够优选使用碳酸氢钠。碳酸氢钠也会因加热而产生水。进而，也可以对二价或三价的金属氢氧化物并用碳酸氢钠。碳酸氢钠与氢氧化铝或氢氧化镁相比相对廉价。于是，通过组合使用它们，从而能够实现良好的阻燃性和散热性并且使管状体的制造成本的增加降低。
无机填充材料以粉末形式配合在树脂成分中即可。无机填充材料的平均粒径没有特别限制，通常而言，在0.5～40μm的范围内即可，更优选在2～20μm的范围内。另外，无机填充材料的粉末的形状也没有特别限制，能够采用球状、薄片状(鳞片状)、针状、不定形状等各种形状。需要说明的是，平均粒径的测定方法没有特别限制，根据利用公知的激光衍射法进行的粒度分析求出即可。
构成电池座10的树脂组合物12除了含有树脂成分和无机填充材料以外，还可以含有公知的添加剂。作为添加剂，例如能够举出发泡剂、整泡剂、填充剂、稳定剂、着色剂、阻燃剂、增塑剂等，没有特别限制。特别地，在本发明中，如前所述，管状体(电池座10)具有阻燃性是很重要的。于是，优选树脂组合物12含有阻燃剂。
作为具体的阻燃剂，没有特别限制，例如能够举出：磷系阻燃剂、卤素系阻燃剂、三聚氰胺系阻燃剂等。作为磷系阻燃剂，能够举出：三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2,3-二溴丙基)磷酸酯等含卤素的磷酸酯；三甲基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、三(二甲苯基)磷酸酯、三苯基磷酸酯等无卤素的磷酸酯；多磷酸铵；等。另外，作为卤素系阻燃剂，能够举出十溴二苯醚、五溴二苯醚、六溴环十二烷、四溴双酚A、六溴苯等。另外，作为三聚氰胺系阻燃剂，能够举出三聚氰胺异氰脲酸酯等。并且，三氧化锑等锑化合物也能够用作阻燃剂。锑化合物能够通过与卤素系阻燃剂并用而进一步提高阻燃性。
构成电池座10的树脂组合物的具体组分没有特别限制。在本发明中，树脂组合物12只要至少由树脂成分和无机填充材料这2种成分构成即可，无机填充材料的含量没有具体限制。考虑到得到的管状体(电池座10)的阻燃性，在将树脂组合物12的总量(全部树脂组合物12)设为100质量％时，无机填充材料的含量(含有率)可以在40～80质量％的范围内，优选为45～70质量％的范围内。
若无机填充材料的含量超过80质量％，则尽管也与树脂成分的种类有关，但树脂组合物12整体中的树脂成分的含量过少，可能无法得到良好的管状体。另外，若无机填充材料的含量小于40质量％，则尽管也与无机填充材料或树脂成分的种类有关，但无机填充材料过少，可能无法对管状体赋予良好的阻燃性或散热性。当然，无机填充材料的含量能够根据所要求的树脂组合物12(或管状体)的性质而适当设定，并不特别限定于上述的范围内。
[构成电池座的纤维制基材]
本发明涉及的电池座10(管状体)由上述的树脂组合物12和纤维制基材11构成。构成该纤维制基材11的纤维的具体的种类没有特别限制，能够优选使用公知的纤维材料。具体而言，例如可举出：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、玄武岩纤维等无机系纤维；聚酯纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维、聚芳酯纤维、BPO纤维、聚苯硫醚(PPS)纤维、聚酰亚胺纤维等有机系树脂纤维；氟纤维；等。这些纤维材料可以仅使用1种，也可以适当组合使用2种以上。
关于纤维制基材11所使用的纤维材料的选择，根据电池座10所要求的各条件(例如，管状体的强度的提高、热链的抑制等)，能够适当选择合适的材料。例如，在重视管状体的强度的情况下，只要从由玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、玄武岩纤维、对位系芳纶纤维、尼龙纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚芳酯纤维、BPO纤维等构成的组中选择至少1种纤维材料即可。或者，在重视管状体的耐热性或阻燃性的情况下，只要从由玻璃纤维、玄武岩纤维、PPS纤维、聚酰亚胺纤维、氟纤维、间位芳纶纤维、BPO纤维等构成的组中选择至少1种纤维材料即可。
构成纤维制基材11的纤维可以是长纤维，也可以是短纤维。但是，短纤维在直接混合于树脂组合物12的情况下，可能并非作为管状体的“基材”，而是对于该树脂组合物12而言，作为“填充材料”发挥功能。于是，短纤维优选进行纺织而以纱(短丝纱)形式使用或者以无纺布形式使用。需要说明的是，上述的代表性的纤维材料是合成纤维或无机纤维等化学纤维，易于制造长纤维(纺纱)。因此，作为纤维制基材11，能够优选使用由长纤维构成的基材。
纤维制基材11可以直接使用长纤维(使用长纤纱)而构成，也可以由将长纤维捻合或集束而成的材料构成。例如，在使用玻璃纤维等无机纤维作为纤维材料的情况下，能够优选使用粗纱。粗纱是将玻璃纤维的单纤维(玻璃纤维的长纤维、长纤纱)集束而成的股线拉起后的粗纱，通常卷绕成圆筒状。
在纤维制基材11由单纤维(长纤维、长纤纱)或粗纱等“线材”构成的情况下，纤维制基材11只要是将线材沿着管状体(电池座10)的长度方向排列配置的结构即可。例如，图3(A)中，在纸面左侧示意性地图示出电池座10，在电池座10的右侧图示出3种纤维制基材11A～11C，将它们分别用虚线建立对应。其中的纤维制基材11A由线材构成，多根线材沿着电池座10的长度方向彼此并列。在这样的纤维制基材11A中，树脂组合物12作为结合材料发挥功能。
另外，纤维制基材11可以直接使用纤维制基材11A这样的线材而构成，也可以如纤维制基材11B或11C所示的那样，以编织物、纺织物、针织物或无纺布的形式而构成。换言之，纤维制基材11可以对纱状物进行制布而以“布材”的形式使用。图3(A)中的纤维制基材11B示意性地图示出纺织物的一例，图3(A)中的纤维制基材11C示意性地图示出针织物的一例。
作为构成纤维制基材11的布材的具体结构，例如，作为编织物，例如可举出：平编织物、圆编织物、方编织物、格纹编织物等；作为纺织物，例如可举出平纺织、斜纹纺织、缎子纺织等；作为针织物，例如可举出平针织、罗纹针织、双面针织、珠针织等，作为无纺布，例如可举出针刺型、热粘型、纺粘型、熔喷型等，无论哪种布材的具体结构都没有特别限制。这些布材中的纺织物或针织物可以由变化组织构成，也可以是包含基本组织和变化组织的结构。另外，无纺布只要不影响管状体的各物性则也可以是化学粘合型。
在本发明中，管状体如上所述，由纤维制基材11和树脂组合物12构成，但纤维制基材11与树脂组合物12的复合化的状态没有特别限制。例如，在图1和图2中示意性地示出电池座10(管状体)的例子中，图示出纤维制基材11被树脂组合物12完全覆盖(或者纤维制基材11完全埋入树脂组合物12内)，但当然不限于此。在图3(B)所示的例子中，以局部的示意性的放大图的方式，图示出纺织物的纤维制基材11B被树脂组合物12完全覆盖的状态。
另外，纤维制基材11也可以未被树脂组合物12完全覆盖。例如，若纤维制基材11由布材构成(例如，若是图3(A)中的纺织物的纤维制基材11B或针织物的纤维制基材11C等)，则可以仅在布材的外周面或内周面层叠树脂组合物12。或者，也可以如图3(C)所示，构成纺织物的纤维制基材11B的线材被树脂组合物12覆盖，在线材彼此之间形成有间隙。这对于针织物等其他布材也同样适用。
构成管状体的纤维制基材11与树脂组合物12的复合比率没有特别限制。代表性地，管状体中的纤维体积含有率Vf可以在15～65％的范围内，优选地，能够举出40～60％的范围内。纤维体积含有率Vf例如在碳纤维强化塑料(CFRP)的领域等中是公知的，是在包含纤维基质材料的复合材料中，以体积比示出该复合材料整体中含有的纤维的量(含量)的指标。在本发明中，在至少由纤维制基材11和树脂组合物12构成的管状体中，能够以纤维体积含有率Vf示出纤维制基材11的含量。需要说明的是，纤维体积含有率Vf的计算方法按照JISK7075进行即可。
若管状体中的纤维体积含有率Vf为65％以上，则尽管也与各条件相关，但管状体所包含的树脂组合物12的绝对量过少，可能无法对电池座10(管状体)赋予良好的阻燃性或散热性。另一方面，若纤维体积含有率Vf小于15％，则尽管也与各条件相关，但管状体所包含的纤维制基材11的绝对量过少，可能无法良好地提高电池座10(管状体)的强度。
综上所述，本发明涉及的电池座10至少由具有在内部收纳电池的贯通空间(电池收纳部10a)的管状体构成，该管状体由纤维制基材11和含有无机填充材料的树脂组合物12构成。由此，在该电池座10中，利用树脂组合物12中含有的无机填充材料，能够实现良好的阻燃性或散热性，并且能够利用纤维制基材11实现良好的强度。因此，例如在贯通空间中收纳电池时，能够有效地抑制管状体破损的可能性，并且使来自电池的热分散到相邻的管状体整体。
[电池组]
本发明涉及的电池组只要具备上述的电池座10即可，其具体结构没有特别限制。本发明涉及的电池组也可以通过在排列多个上述的电池座10之后，在各个电池座10中收纳电池(例如图1或图2所示的圆筒型的锂离子电池20)来制造。然而，优选的是，如前所述，在对各个电池装配电池座10而构成带座电池30之后，对多个该带座电池30进行排列而制造电池组。由此，能够根据电池组的封装的形状等，来调整带座电池30的排列方法或集中方法。因此，能够提高制造电池组时的通用性、应用性或设计性。
在制造电池组时，作为将多个带座电池30集中在一起而成的最小限度的单元，没有特别限制，例如，如图4(A)或图4(B)所示，能够将3个带座电池30集中在一起而构成最小限度的单元即电池组单元31A或电池组单元31B。例如，对于如图4(A)所示的电池组单元31A，在从上表面观察3个带座电池30时构成为排列配置成三角形状的单元。若是该电池组单元31A，则在相邻的3个带座电池30之间形成死角32。
构成带座电池30的锂离子电池20为圆筒型且电池座10也为圆管状，因此带座电池30也是圆筒状。当将3个这样的带座电池30集中在一起时，在相邻的圆筒彼此之间必然会产生死角32。作为电池组来看，该死角32是不存在树脂的空间部。因此，与填充灌封材料的现有的电池组相比，由于能够降低树脂的重量，因此能够实现电池组的轻质化。
或者，图4(B)所示的电池组单元31B与电池组单元31A不同，在从上表面观察3个带座电池30时构成为排成一列地排列配置的平板状的单元。在该电池组单元31B中，与电池组单元31A不同，单元本身未形成死角32。然而，通过使电池组单元31B彼此相邻配置，从而，作为结果，在相邻的3个带座电池30之间，与电池组单元31A同样地会产生死角32。因此，与填充灌封材料的现有的电池组相比，由于能够降低树脂的重量，因此能够实现电池组的轻质化。
电池座10如上所述为树脂制且含有无机填充材料，因此即使锂离子电池20产生热，也不仅能够使其良好地散发(散热)，而且如图4(A)、(B)所示的电池组单元31A、31B那样，由于电池组中使管状体彼此紧密贴合，因此也能够使来自任意锂离子电池20的热分散到相邻的带座电池30的整个管状体(电池座10)。由此能够进一步提高散热效果。
电池组的更具体的结构没有特别限制，除了电池座10以外，优选能够应用现有公知的结构。例如，具备：在内部收纳上述的电池组单元31A、31B(或者带座电池30)的箱体(壳体)、以及将电池彼此电连接的导线部件等。箱体的形状不限于公知的长方体状，能够采用相对复杂的形状的框体。这是由于，在本发明中，能够将作为最小单元的电池组单元31A、31B以充满箱体的内部空间的方式进行收纳。
导线部件只要能够在已收纳的电池组单元31A、31B中使锂离子电池20等电池彼此电连接，则能够采用公知的结构。具体而言，例如能够举出板状部件或布线部件等。此外，也可以预先在电池组单元31A、31B中用导线部件将互相的电池彼此连接，进而用导线部件将多个电池组单元31A、31B彼此连接。
电池组的制造(组装)方法没有特别限制，例如能够举出：如上所述，在箱体的内部收纳电池组单元31A、31B或带座电池30后，用导线部件将多个电池彼此连接的方法。在此，电池组的制造方法中可以包含带座电池30的形成工序(带座电池30的制造方法)。
在此，如图2所示，在带座电池30中，锂离子电池20的上端和下端在电池座10的上端和下端露出。换言之，在带座电池30中，仅对锂离子电池20的外周面装配电池座10。因此，能够防止如使用了灌封材料的现有电池组那样，例如树脂附着于排气阀25所在的上端这样的事态。在现有的电池组中，由于使用液状的灌封材料，因此灌封材料会流入不需要的部位，灌封材料可能附着在电池的上端等。
在电池为锂离子电池20的情况下，有时会因电池发生某种异常而导致一部分电解液分解而产生气体，电池内压上升。因此，在锂离子电池20的封口体22如上所述设置有排气阀25。若电池内压上升至超过预定值，则排气阀25开放。由此，内部的气体被放出到外部，能够避免电池内压的上升。然后，若在锂离子电池20的上端附着有灌封材料等树脂，则排气阀25无法恰当地工作，可能无法恰当地放出内部的气体。
根据本发明，能够使电池座10仅位于锂离子电池20的外周面。因此，能够实质上防止由于灌封材料的不适当的附着而导致排气阀25不恰当工作的可能性。
另外，在使用灌封材料的情况下，在向电池组内部注入灌封材料时，该灌封材料可能包含气泡。若灌封材料在包含气泡的状态下固化，则可能会影响灌封材料的特性。另外，如上所述，为了使灌封材料不会附着于电池的上端等的不需要的部位，需要对灌封材料的流动进行限制的框材或模材。另外，为了使液状的灌封材料加热固化，需要加热机构，或者若灌封材料为2液混合型，则也需要用于制备灌封材料的混合机构。
相对于以上方式，在本发明中，不使用液状的灌封材料而仅使管状体的电池座10装配于电池的外周面。因此，不仅不需要框材、模材、加热机构、混合机构等，而且也不需要用于使灌封材料固化的固化时间。因此，在制造电池组时，不仅能够提高其制造效率，还能够抑制制造成本的増加。
此外，在本发明中，电池组仅将多个带座电池集中在一起地排列配置，因此仅通过用外观确认得到的电池组即可进行检查。而且，在制造电池组时，能够根据例如电池组的封装的形状等，来调整带座电池30的排列方法或集中方法。因此，能够提高制造电池组时的通用性、应用性或设计性。
实施例
以下基于实施例和比较例更具体地说明本发明，但本发明不限于这些实施例。本领域技术人员能够在不脱离本发明的范围的前提下进行各种变更、修正和改变。此外，以下的实施例中的耐延烧试验如下所示地实施。
(耐延烧试验)
在18650型锂离子电池(放电容量3Ah)的外周面装配实施例或比较例的电池座从而构成带座电池。使3个该带座电池并排固定，制作试验用电池组。
对试验用电池组的3个带座电池中的一端的带座电池，从其外周使N45铁钉以30mm/秒的速度刺入并贯通。将使铁钉贯通后的带座电池作为“热源电池”，将与热源电池相邻的带座电池(中央的带座电池)作为“相邻电池”，在25℃的环境下，测定相邻电池的温度，并确认是否发生从热源电池向其他带座电池发生延烧。将未发生延烧的情况评价为“○”，将发生了延烧的情况评价为“×”。
(纤维体积含有率Vf)
按照JIS K7075，利用硝酸和硫酸分解法，从作为试验片的管状体仅去除树脂部分，计算含有无机填充材料的树脂组合物的质量(树脂组合物量)。根据该树脂组合物量和管状体的质量计算纤维质量含有率Wf。根据该Wf、管状体的密度ρc、管状体所使用的玻璃纤维或聚酯纤维的密度ρf，按照式：Vf＝(Wf×ρc)/ρf计算纤维体积含有率Vf。
(实施例1)
使用聚氨酯树脂(商品名：EIMFLEX EF-243、第一工业制药株式会社制)作为树脂成分，使用氢氧化铝作为无机填充材料，制备(制造)无机填充材料的含量为65质量％的聚氨酯树脂组合物。作为纤维制基材，玻璃纤维(商品名：Multi-end roving产品编号：ER550E-2400、DAISO CHEMICAL.CO.,LTD制)，将该玻璃纤维以并列配置的状态连续送出，在其中含浸聚氨酯树脂组合物，成形为管状。由此，制作(制造)厚度为1.5mm且纤维体积含有率Vf为40％、厚度为1.0mm且Vf为40％以及厚度为0.7mm且Vf为50％的3种管状体，分别作为实施例1的电池座。
在利用这3种电池座构成的试验用电池组中，相邻的锂离子电池间的距离(电池间距)分别为3.0mm、2.0mm和1.4mm。对于这些实施例1的电池座，如上所述地实施了耐延烧试验。将其结果(相邻电池的温度和延烧的评价)示于表1。
(实施例2)
除了使用氢氧化镁作为无机填充材料以外，与实施例1同样地进行，制作厚度和Vf不同的3种管状体，分别作为实施例2的电池座。对于这些电池座，如上所述地实施了耐延烧试验。将其结果示于表1。
(实施例3)
除了使用硫酸镁作为无机填充材料以外，与实施例1同样地进行，制作厚度和Vf不同的3种管状体，分别作为实施例3的电池座。对于这些电池座，如上所述地实施了耐延烧试验。将其结果示于表1。
(实施例4)
除了使用碳酸氢钠作为无机填充材料以外，与实施例1同样地进行，制作厚度为1.5mm且Vf为50％以及厚度为1.0mm且Vf为50％的2种管状体，分别作为实施例4的电池座。对于这些电池座，如上所述地实施了耐延烧试验。将其结果示于表1。
(实施例5)
除了使用将氢氧化铝和碳酸氢钠以1∶1进行混合得到的混合物作为无机填充材料以外，与实施例1同样地进行，制作厚度为1.5mm且Vf为50％以及厚度为1.0mm且Vf为50％的2种管状体(与实施例4同样)，分别作为实施例5的电池座。对于这些电池座，如上所述地实施了耐延烧试验。将其结果示于表1。
(实施例6)
除了使用将氢氧化镁和碳酸氢钠以1∶1混合而得到的混合物作为无机填充材料以外，与实施例1同样地进行，制作厚度为1.5mm且Vf为50％以及厚度为1.0mm且Vf为50％的2种管状体(与实施例4同样)，分别作为实施例6的电池座。对于这些电池座，如上所述地实施了耐延烧试验。将其结果示于表1。
(实施例7)
作为纤维制基材，使用聚酯纤维(太阳通信工业株式会社制、商品名：アスメッシュNTH-19，并且与实施例1同样地进行制备(制造)聚氨酯树脂组合物。在嵌入式的成形模具中加入聚酯纤维的纤维制基材，将聚氨酯树脂组合物真空注入，由此使聚氨酯树脂组合物含浸于纤维制基材，成形成管状。由此，制作(制造)厚度为1.5mm且Vf为30％、厚度为1.0mm且Vf为40％以及厚度为0.7mm且Vf为60％的3种管状体，分别作为实施例7的电池座。对于这些电池座，如上所述地实施了耐延烧试验。将其结果示于表1。
(实施例8)
除了使用氢氧化镁作为无机填充材料以外，与实施例7同样地进行，制作厚度和Vf不同的3种管状体，分别作为实施例8的电池座。对于这些电池座，如上所述地实施了耐延烧试验。将其结果示于表1。
(比较例1)
除了不含有无机填充材料(即未配合无机填充材料而仅使用聚氨酯树脂)以外与实施例1同样地进行，制作厚度为1.5mm且Vf为50％以及厚度为1.0mm其Vf为50％的2种管状体(与实施例4同样)，作为比较例1的电池座。对于这些电池座，如上所述地实施了耐延烧试验。将其结果示于表1。
(比较例2)
未使用作为纤维制基材的玻璃纤维，仅利用未配合无机填充材料的聚氨酯树脂来与实施例4同样地制作2种管状体，作为比较例2的电池座。对于这些电池座，如上所述地实施了耐延烧试验。将其结果示于表1。
[表1]
Figure BDA0002941587280000241
(实施例和比较例的对比)
根据实施例1～8的结果可知，如果使本实施例涉及的电池座，则在耐延烧试验中不会发生延烧，能够实现良好的阻燃性和散热性。另外，根据实施例1～6的结果和实施例7、8的结果可知，无论纤维制基材是无机系纤维还是有机系树脂纤维，本实施例涉及的电池座都能够实现良好的阻燃性和散热性。
另一方面，比较例1涉及的电池座由于使用了不含有无机填充材料的聚氨酯树脂，因此未能实现良好的阻燃性和散热性。同样，比较例2涉及的电池座由于不仅使用了不含有无机填充材料的聚氨酯树脂，而且也未使用作为纤维制基材的无机系纤维或有机系树脂纤维，因此未能实现良好的阻燃性和散热性。此外，在比较例1和2的任一电池座中，在耐延烧试验中，不仅从热源电池向相邻电池发生了延烧，甚至也向其余电池发生了延烧。
此外，本发明不限于上述实施方式的记载，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，对于将不同实施方式、多个变形例各自公开的技术手段适当组合而得到的实施方式，同样包含在本发明的技术范围内。
产业上的可利用性
本发明能够与电池的形状或种类等无关地广泛适用于电池座以及使用了该电池座的电池组的领域。

Claims (8)

1.一种电池座，其特征在于，
所述电池座至少由具有在内部收纳电池的贯通空间的管状体构成，该管状体由纤维制基材和含有无机填充材料的树脂组合物构成。
2.根据权利要求1所述的电池座，其特征在于，
构成所述纤维制基材的纤维是选自由玻璃纤维、聚酯纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、聚乙烯纤维、聚芳酯纤维、BPO纤维、聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、氟纤维组成的组中的至少1种纤维。
3.根据权利要求1或2所述的电池座，其特征在于，
所述纤维制基材由编织物、纺织物、针织物、无纺布、单纤维或粗纱中的任一者构成。
4.根据权利要求1至3中任1项所述的电池座，其特征在于，
所述管状体中的纤维体积含有率Vf在15～65％的范围内。
5.根据权利要求1至4中任1项所述的电池座，其特征在于，
在将所述树脂组合物的总量设为100质量％时，所述树脂组合物中含有的所述无机填充材料在40～80质量％的范围内。
6.根据权利要求1至5中任1项所述的电池座，其特征在于，
所述树脂组合物中，作为树脂成分，含有选自由聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂以及三聚氰胺树脂组成的组中的至少1种树脂。
7.根据权利要求1至6中任1项所述的电池座，其特征在于，
所述无机填充材料是选自由二价或三价的金属氢氧化物、二价的金属硫酸盐水合物、锌的含氧酸盐、二氧化硅、氧化铝、碳钠铝石以及碳酸氢钠组成的组中的至少1种。
8.一种电池组，其特征在于，
所述电池组具备权利要求1至7中任1项所述的电池座。
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