CN113169410A - 电池模块、电池组以及车辆 - Google Patents
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Abstract
根据实施方式,电池模块具备电池排列体及基板,电池排列体具备多个电池。在电池的各个外包装部中,第一外包装部件具备底壁、周壁以及从周壁中与底壁相反一侧的端部突出的凸缘,第二外包装部件安装于凸缘。在外包装部各自中,高度方向的尺寸比纵向的尺寸小,纵向的尺寸比横向的尺寸小。电池各自的纵向沿着排列方向,在电池排列体中,底壁与基板对置的第一电池以及第二外包装部件与基板对置的第二电池相邻。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及电池模块、电池组以及车辆。
背景技术
二次电池等电池具备:电极组,具备正极及负极;以及外包装部,形成用于收纳电极组的内部空洞。并且,在电池中有如下电池:外包装部由不锈钢等金属形成,且外包装部由第一外包装部件以及第二外包装部件这2个外包装部件形成。在该电池中,第一外包装部件形成为具备底壁以及周壁的带底的容器形状,通过周壁将内部空洞的外周侧包围。而且,在第一外包装部件形成有凸缘,凸缘在周壁从底壁的相反侧的端部向外周侧突出。在该电池中,第二外包装部件从底壁的相反一侧与凸缘对置,并被焊接于凸缘。在具备如上述那样的外包装部的电池中,底壁与第二外包装部件之间的在高度方向上的尺寸,比与高度方向交叉的纵向的尺寸、以及与高度方向以及纵向交叉的横向的尺寸分别小,外包装部形成为扁平形状。
另外,作为电池模块,存在设置有多个具备上述的高度方向的尺寸小的扁平形状的外包装部的电池的电池模块。在这样的电池模块中,多个电池经由汇流条等电连接。在这样的电池模块中,要求电池分别产生的热被适当地散热。另外,要求减小电池模块整体的体积,将电池模块的体积能量密度确保得较高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-99445号公报
专利文献2:日本特开2014-157721号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题在于,提供电池分别产生的热被适当地散热,并且体积能量密度被确保得高的电池模块、具备该电池模块的电池组、以及具备该电池组的车辆。
用于解决技术问题的手段
根据实施方式,电池模块具备电池排列体及基板。电池排列体具备沿排列方向排列的多个电池,在基板的设置面上设置电池排列体。多个电池分别具备:电极组,具备正极及负极;以及外包装部,由金属形成,并且规定用于收纳电极组的内部空洞。多个电池各自的外包装部具备第一外包装部件以及第二外包装部件,第一外包装部件具备底壁、将内部空洞的外周侧包围的周壁、以及在周壁从底壁的相反侧的端部向外周侧突出的凸缘。第二外包装部件在高度方向上从与底壁相反一侧安装于凸缘。在多个电池各自的外包装部及内部空洞中,在高度方向的尺寸比与高度方向交叉的纵向的尺寸小,并且纵向的尺寸比与高度方向及纵向这两者交叉的横向的尺寸小。多个电池分别以纵向沿着排列方向的状态配置。多个电池具备:底壁与基板的设置面对置的第一电池、及第二外包装部件与基板的设置面对置的第二电池,在电池排列体中,第一电池和第二电池相邻配置。
另外,根据实施方式,提供一种具备上述的电池模块的电池组。
另外,根据实施方式,提供一种具备上述电池组的车辆。
附图说明
图1是概略地表示实施方式的电池的一例的立体图。
图2是将图1的电池按每个部件分解并概略地表示的立体图。
图3是表示图1的电池的电极组的结构的概略图。
图4是表示在图1的电池中电极组与一对电极端子中的一方之间的电连接结构的概略图。
图5是省略盖并概略地表示实施方式的电池模块的一例的立体图。
图6是将图5的电池模块以从与图5不同的方向观察的状态概略地进行表示的立体图。
图7是将图5的电池模块以被盖覆盖的状态概略地进行表示的立体图。
图8是概略地进行表示图5的电池模块的电池排列体中相邻的2个电池的立体图。
图9是将图5的电池模块的电池排列体中相邻的2个电池以从第二方向的一侧观察的状态进行表示的概略图。
图10是将图5的电池模块的电池排列体中相邻的2个电池以将2个电池及这些电池之间的绝缘部件相对于彼此分离的状态概略地进行表示的立体图。
图11是将图5的电池模块的电池排列体中设置的绝缘部件单体概略地进行表示的立体图。
图12是表示图5的电池模块中绝缘部件向基板的安装构造的概略图。
图13是表示图5的电池模块中汇流条向某1个电池的对象端子的连接状态的概略图。
图14是将图5的电池模块的基板的结构概略地进行表示的剖视图。
图15是说明图5的电池模块中电池排列体向基板的设置面的设置的概略图。
图16是表示使用了实施方式的电池模块的电池组的一例的概略图。
图17是表示使用实施方式的电池组的车辆的一例的概略图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式进行说明。实施方式的电池模块具备多个电池。
[电池]
首先,对电池模块所使用的电池的单体进行说明。图1表示实施方式的电池1的一例。另外,图2将图1的电池1按每个部件分解表示。设置于电池模块的多个电池分别是与以下说明的电池1同样的结构。电池1例如是二次电池。
如图1及图2所示,电池1具备外包装部3。外包装部3由不锈钢等金属形成。作为形成外包装部3的不锈钢以外的金属,列举出铝、铝合金、铁、以及镀敷钢等。另外,在外包装部3的内部形成有内部空洞11。在电池1以及外包装部3中,规定了纵向(以箭头X1以及箭头X2所示的方向)、相对于纵向交叉的(垂直或者大致垂直的)横向(以箭头Y1以及箭头Y2所示的方向)以及相对于纵向以及横向这两者交叉的(垂直或者大致垂直的)高度方向(以箭头Z1以及箭头Z2所示的方向)。
外包装部3具备第一外包装部件(杯状部件)5及第二外包装部件(盖部件)6。第一外包装部件5形成为带底的容器形状。在本实施方式中,第一外包装部件5具有底壁7以及周壁4,形成为一面开口的大致长方体状。底壁7相对于内部空洞11位于高度方向的一侧(箭头Z1侧)。另外,周壁4沿着外包装部3的周向延伸设置,内部空洞11的外周侧被周壁4包围。并且,内部空洞11在内周侧与周壁4相邻。
另外,第一外包装部件5的内部空间,形成外包装部3的内部空洞11的至少一部分,朝向底壁7所在的一侧的相反侧开口。并且,第一外包装部件5的内部空间的开口的开口缘形成于周壁4中与底壁7相反一侧的端部。在此,在电池1以及外包装部3中,沿着第一外包装部件5的内部空间的开口缘的方向与周向一致或者大致一致。并且,相对于周壁4而言内部空洞11(内部空间)所在的一侧为内周侧,内周侧的相反侧为外周侧。
周壁4具备两对侧壁8、9。一对侧壁(第一侧壁)8在纵向上隔着内部空洞11相对置。而且,一对侧壁(第二侧壁)9在横向上隔着内部空洞11相对置。侧壁8分别在侧壁9之间沿横向连续地延伸设置。另外,侧壁9分别在侧壁8之间沿纵向连续地延伸设置。
第一外包装部件5具备凸缘13。凸缘13从周壁4(侧壁8、9)中与底壁7相反一侧的端部向外周侧突出。因此,凸缘13相对于周壁4向外周侧突出,并且在高度方向上与底壁7分离而形成。凸缘13在外包装部3的周向上遍及整周地形成,在外包装部3的周向上遍及整周地向外周侧突出。另外,凸缘13从第一外包装部件5的内部空间的开口缘朝向外周侧延伸设置。
在本实施方式中,第二外包装部件6是大致板状的部件,例如形成为大致长方形状。第二外包装部件6从在电池1的高度方向上与底壁7所在的一侧相反一侧被安装于凸缘13,从与底壁7相反一侧与凸缘13对置。而且,第一外包装部件5的内部空间的开口被第二外包装部件6封堵。第二外包装部件6具备在高度方向上隔着内部空洞11而与底壁7对置的顶壁15。因此,第一外包装部件5的底壁7在高度方向上隔着内部空洞11而与第二外包装部件6(顶壁15)对置。另外,周壁4及凸缘13在高度方向上设置于底壁7与第二外包装部件6之间。
第二外部部件6相对于周壁4(侧壁8、9)向外周侧突出。并且,第二外包装部件6在外包装部3的周向上遍及整周地向外周侧突出。另外,在本实施方式中,板状的第二外包装部件6的厚度方向与电池1(外包装部3)的高度方向一致或大致一致。
第二外包装部件6在相对于凸缘13而言配置于与底壁7相反一侧的状态下被焊接于凸缘13。在焊接部分,凸缘13以及第二外包装部件6被气密地焊接。凸缘13向第二外包装部件6焊接的焊接部分相对于第一外包装部件5的内部空间的开口缘而言形成于外包装部3的外周侧。另外,凸缘13与第二外包装部件6的焊接部分在周向上遍及整周连续地形成。因此,外包装部3的内部空洞被密闭以及密封。另外,在焊接部分,例如通过电阻缝焊,焊接凸缘13以及第二外包装部件6。通过进行电阻缝焊,与激光焊接等相比,成本被抑制,并且凸缘13与第二外包装部件6之间的气密性高。
在本实施方式中,底壁7与第二外包装部件6(顶壁15)之间的高度方向上的尺寸,远小于一对侧壁(第一侧壁)8之间的纵向上的尺寸以及一对侧壁(第二侧壁)9之间的横向上的尺寸的每一个尺寸。因此,在内部空洞11中,高度方向上的尺寸远小于纵向上的尺寸以及横向上的尺寸的每一个尺寸。另外,外包装部3的壁厚遍及外包装部3(外包装部件5、6)的整体而均匀或大致均匀地形成。外包装部3的壁厚较薄,例如形成为0.02mm以上且0.3mm以下。因此,在电池1中,高度方向上的尺寸远小于纵向上的尺寸以及横向上的尺寸的每一个尺寸。即,外包装部3形成为高度方向的尺寸比纵向的尺寸以及横向的尺寸分别小的扁平形状。
另外,在本实施方式中,一对侧壁8之间的纵向上的尺寸比一对侧壁9之间的横向上的尺寸小。因此,在内部空洞11中,纵向上的尺寸比横向上的尺寸小。而且,在电池1中,纵向上的尺寸比横向上的尺寸小。另外,从周壁4向外周侧的凸缘13以及第二外包装部件6的突出尺寸为2mm以上且5mm以下左右。在本实施方式中,通过凸缘13以及第二外包装部件6的突出部分的突出端而形成外包装部3(电池1)的外周端E。
由于外包装部3(外包装部件5、6)为上述那样的结构,因此底壁7以及第二外包装部件6(顶壁15)各自的外表面的面积比一对侧壁(第一侧壁)8各自的外表面的面积大。并且,侧壁8各自的外表面的面积比一对侧壁(第二侧壁)9各自的外表面的面积大。另外,侧壁8各自的横向上的尺寸比侧壁9各自的纵向上的尺寸大。
在外包装部3的内部空洞11中收纳有电极组10。图3是说明电极组10的结构的图。如图3所示,电极组10例如形成为扁平形状,具备正极21、负极22以及隔膜23、25。正极21具备作为正极集电体的正极集电箔21A和担载于正极集电箔21A的表面的正极活性物质含有层21B。正极集电箔21A是铝箔或铝合金箔等,厚度为10μm~20μm左右。在正极集电箔21A上涂布包括正极活性物质、粘结剂及导电剂的浆料。作为正极活性物质,并不限定于这些物质,可列举出能够嵌入脱嵌锂的氧化物、硫化物及聚合物等。另外,从得到高正极电位的观点出发,正极活性物质优选使用锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂钴复合氧化物和磷酸铁锂等。
负极22具备作为负极集电体的负极集电箔22A和担载于负极集电箔22A的表面的负极活性物质含有层22B。负极集电箔22A是铝箔、铝合金箔或铜箔等,厚度为10μm~20μm左右。在负极集电箔22A上涂布包括负极活性物质、粘结剂及导电剂的浆料。作为负极活性物质,并不特别限定,列举出能够嵌入脱嵌锂离子的金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物和碳材料等。作为负极活性物质,优选锂离子的嵌入脱嵌电位相对于金属锂电位为0.4V以上的物质、即锂离子的嵌入脱嵌电位为0.4V(vs.Li+/Li)以上的物质。通过使用具有这样的锂离子嵌入脱嵌电位的负极活性物质,由此能够抑制铝或铝合金与锂的合金反应,因此与负极集电箔22A及负极22相关联的构成部件能够使用铝及铝合金。作为锂离子的嵌入脱嵌电位为0.4V(vs.Li+/Li)以上的负极活性物质,例如列举出钛氧化物、钛酸锂等锂钛复合氧化物、钨氧化物、非晶锡氧化物、铌-钛复合氧化物、锡硅氧化物及氧化硅等,特别优选使用锂钛复合氧化物作为负极活性物质。另外,在将嵌入脱嵌锂离子的碳材料用作负极活性物质的情况下,负极集电箔22A可以使用铜箔。用作负极活性物质的碳材料为,锂离子的嵌入脱嵌电位为0V(vs.Li+/Li)左右。
正极集电箔21A及负极集电箔22A所使用的铝合金优选包含选自Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu和Si中的1种或2种以上的元素。铝和铝合金的纯度可以设为98重量%以上,优选为99.99重量%以上。另外,能够将纯度100%的纯铝用作正极集电体和/或负极集电体的材料。铝和铝合金中的镍、铬等过渡金属的含量优选设为100重量ppm以下(包含0重量ppm)。
在正极集电箔21A中,通过一方的长边边缘21C及其附近部位形成正极集电极耳21D。在图3的一例中,正极集电极耳21D遍及长边边缘21C的全长而形成。在正极集电极耳21D中,在正极集电箔21A的表面不担载正极活性物质含有层21B。因此,正极集电箔21A具备正极集电极耳21D作为未担载正极活性物质含有层21B的部分。另外,在负极集电箔22A中,通过一方的长边边缘22C及其附近部位形成负极集电极耳22D。在图3的一例中,负极集电极耳22D遍及长边边缘22C的全长而形成。在负极集电极耳22D中,在负极集电箔22A的表面不担载负极活性物质含有层22B。因此,负极集电箔22A具备负极集电极耳22D作为未担载负极活性物质含有层22B的部分。
隔膜23、25分别由具有电绝缘性的材料形成,将正极21与负极22之间电绝缘。隔膜23、25分别既可以是与正极21及负极22分体的片材等,也可以与正极21及负极22中的一方一体地形成。另外,隔膜23、25可以由有机材料形成,也可以由无机材料形成,还可以由有机材料与无机材料的混合物形成。作为形成隔膜23、25的有机材料,列举出工程塑料和超级工程塑料。并且,作为工程塑料,列举出聚酰胺、聚缩醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、间规聚苯乙烯(syndiotactic polystyrene)、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯和改性聚苯醚等。另外,作为超级工程塑料,列举出聚苯硫醚、聚醚醚酮、液晶聚合物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚腈、聚砜、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺和热塑性聚酰亚胺等。另外,作为形成隔膜23、25的无机材料,列举出氧化物(例如,氧化铝、二氧化硅、氧化镁、磷酸化物、氧化钙、氧化铁、氧化钛)、氮化物(例如,氮化硼、氮化铝、氮化硅、氮化钡)等。
在电极组10中,在隔膜23、25分别被夹在正极活性物质含有层21B与负极活性物质含有层22B之间的状态下,正极21、负极22以及隔膜23、25以卷绕轴B为中心卷绕成扁平形状。正极21、隔膜23、负极22及隔膜25例如以依次重叠的状态被卷绕。另外,在电极组10中,正极集电箔21A的正极集电极耳21D相对于负极22和隔膜23、25向沿着卷绕轴B的方向的一侧突出。并且,负极集电箔22A的负极集电极耳22D相对于正极21及隔膜23、25在沿着卷绕轴B的方向上向正极集电极耳21D突出的一侧的相反侧突出。
电极组10以卷绕轴B相对于电池1的横向平行或大致平行的状态配置。因此,在外包装部3的内部空洞11中,正极集电极耳21D向横向的一侧相对于负极22以及隔离件23、25突出。并且,负极集电极耳22D相对于正极21及隔膜23、25在横向上向正极集电极耳21D突出的一侧的相反侧突出。
另外,电极组10不需要具有由正极、负极和隔膜卷绕而成的卷绕结构。在一个实施例中,电极组10具有多个正极和多个负极交替层叠的堆叠(stack)结构,在正极与负极之间设置有隔膜。在该情况下也是,在电极组10中,正极集电极耳在电池1(外包装部3)的横向上向一侧相对于负极突出。并且,在电极组中,负极集电极耳在电池1的横向上向正极集电极耳突出的一侧的相反侧相对于正极突出。
在某实施例中,在内部空洞11中,电极组10中含浸有电解液(未图示)。作为电解液,使用非水电解液,例如使用通过将电解质溶解于有机溶剂而制备的非水电解液。在该情况下,作为溶解于有机溶剂的电解质,列举出高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)和双(三氟甲基磺酰)亚胺锂[LiN(CF3SO2)2]等锂盐、以及它们的混合物。另外,作为有机溶剂,列举出碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)及碳酸亚乙烯酯等环状碳酸酯;碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)及碳酸甲乙酯(MEC)等链状碳酸酯;四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2MeTHF)及二氧戊环(DOX)等环状醚;二甲氧基乙烷(DME)及二乙氧基乙烷(DEE)等链状醚;γ-丁内酯(GBL)、乙腈(AN)及环丁砜(SL)等。这些有机溶剂单独使用,或者作为混合溶剂使用。
另外,在某实施例中,作为非水电解质,使用将非水电解液和高分子材料复合化而成的凝胶状非水电解质替代电解液。在这种情况下,使用上述电解质和有机溶剂。另外,作为高分子材料,列举出聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)和聚环氧乙烷(PEO)。
另外,在某实施例中,代替电解液,高分子固体电解质及无机固体电解质等固体电解质被设置为非水电解质。在该情况下,也可以不在电极组10设置隔膜23、25。而且,在电极组10中,代替隔膜23、25,固体电解质被夹在正极21与负极22之间。因此,在本实施例中,通过固体电解质,正极21与负极22之间电绝缘。另外,在某实施例中,也可以代替非水电解质而使用含有水系溶剂的水系电解质作为电解质。
如图1及图2所示,在外包装部3的外表面安装有一对电极端子27。电极端子27中的一个电极端子成为电池1的正极端子,电极端子27中的另一个电极端子成为电池1的负极端子。因此,电极端子27具有相对于彼此而言相反的极性。另外,在图1等的实施方式中,在第一外包装部件5的外表面形成有一对倾斜面26。倾斜面26分别设置在侧壁(第二侧壁)9中对应的一方与底壁7之间。一对倾斜面26分别在侧壁8之间沿纵向连续地延伸设置。因此,倾斜面26分别在电池1(外包装部3)的周向上遍及与侧壁9中对应的一方相同或大致相同的范围地延伸设置。倾斜面26分别相对于底壁7及侧壁9倾斜。倾斜面26分别以越靠近底壁7则越在横向上朝向内侧的状态倾斜。
在图1等的实施方式中,电极端子27分别以露出于外部的状态安装于倾斜面26中对应的一方。因此,电极端子27分别在外包装部3的周向上设置于侧壁(第二侧壁)9中对应的一方所延伸设置的范围。在图1及图2等的一例中,电极端子27分别在纵向上配置于倾斜面26中对应的一方的中央位置或大致中央位置。而且,电极组10在横向上配置于一对电极端子27之间。电极端子27分别由导电材料形成,例如由铝、铜以及不锈钢等中的任一种形成。
另外,在第一外包装部件5的外表面,设置有由电绝缘材料形成的一对绝缘部件28。绝缘部件28分别配置于侧壁9中对应的一方的外表面以及倾斜面26中对应的一方。绝缘部件28分别介于倾斜面26中对应的一方与电极端子27中对应的一方之间,将电极端子27中对应的一方与外包装部3(第一外包装部件5)电绝缘。
图4表示电极组10与一对电极端子27中的一个电极端子之间的电连接结构。如图4所示,电极组10的正极集电极耳21D通过超声波焊接等焊接而被捆扎。并且,正极集电极耳21D的束经由包含正极备用引线31A、正极中继引线32A以及正极端子引线33A等的1个以上的正极引线而与电极端子27中对应的一方(正极端子)电连接。正极集电极耳21D与正极引线之间的连接、正极引线彼此的连接、以及正极引线与正极端子之间的连接通过超声波焊接等焊接来进行。这里,正极引线由具有导电性的金属形成。另外,正极端子(27中对应的一方)、正极集电极耳21D以及正极引线通过绝缘部件(未图示)等而与外包装部3(外包装部件5、6)电绝缘。
同样地,电极组10的负极集电极耳22D通过超声波焊接等焊接而被捆扎。并且,负极集电极耳22D的束经由包括负极备用引线31B、负极中继引线32B以及负极端子引线33B等的1个以上的负极引线而与电极端子27中对应的一方(负极端子)电连接。负极集电极耳22D与负极引线之间的连接、负极引线彼此的连接、以及负极引线与负极端子之间的连接,通过超声波焊接等焊接来进行。在此,负极引线由具有导电性的金属形成。另外,负极端子(27中对应的一方)、负极集电极耳22D以及负极引线通过绝缘部件(未图示)等与外包装部3(外包装部件5、6)电绝缘。
另外,在内部空洞11中,在横向上在电极组10的两侧形成有空间。即,在侧壁(第二侧壁)9各自的内表面与电极组10之间形成有空间。在一对空间中分别配置正极集电极耳21D和负极集电极耳22D中的对应的一个集电极耳,并且配置正极引线及负极引线中的对应的一个引线。
如上所述,在电池1的外包装部3及内部空洞11的每一个中,在高度方向上的尺寸远小于纵向上的尺寸,并且纵向上的尺寸比横向上的尺寸小。因此,内部空洞11的电极组10等容易与底壁7以及第二外包装部件6(顶壁15)抵接,但难以与侧壁8分别抵接。因此,在电极组10与侧壁(第一侧壁)8的每一个侧壁之间容易形成间隙。此外,在电极组10和侧壁(第二侧壁)9的每一个侧壁之间形成如上所述那样空间。另外,在电池1中,如上所述,底壁7和第二外包装部件6(顶壁15)各自的外表面的面积,比侧壁8、9各自的外表面的面积大。由于是如上述那样的结构,因此在电池1中,从底壁7以及顶壁15分别向外部的散热性比从侧壁8、9分别向外部的散热性高。
另外,外包装部3的壁厚如上述那样较薄。因此,周壁4(侧壁8、9)与底壁7之间的导热性低。同样,周壁4(侧壁8、9)与顶壁15(第二外包装部件6)之间的导热性也低。另外,在电池1(外包装部3)中,在横向上的尺寸较大,并且在高度方向上的尺寸较小。因此,电池1容易弯曲成在高度方向上的挠曲量沿着横向变化的状态下。
另外,在某变形例中,也可以在内部空洞11中收纳多个电极组。另外,在另一变形例中,第二外包装部件(盖部件)6不是板状,而是与第一外包装部件5同样地形成为一面开口的大致长方体形状。在该情况下,第二外包装部件6除了顶壁15之外,还与第一外包装部件5同样地具备周壁以及凸缘。并且,第一外包装部件5的凸缘13及第二外包装部件6的凸缘被气密地焊接。但是,在任一变形例中,电池1(外包装部3)都形成为高度方向的尺寸比纵向的尺寸以及横向的尺寸分别小的扁平形状。并且,在任一情况下,在内部空洞11中底壁7与第二外包装部件6(顶壁15)之间的高度方向上的尺寸都比一对侧壁(第一侧壁)8之间的纵向上的尺寸小,纵向上的尺寸都比一对侧壁(第二侧壁)9之间的横向上的尺寸小。
[电池模块]
接着,对电池模块进行说明。实施方式的电池模块具备多个在高度方向上的尺寸小的扁平形状的上述电池1。图5至图7表示实施方式的电池模块40的一例。如图5及图6所示,电池模块40具备1个以上的电池排列体41A、41B及基板42。在图5等的实施方式中,设置有2个电池排列体41A、41B。在此,在电池模块40中,规定了第一方向(以箭头X3和箭头X4所示的方向)、与第一方向交叉的(垂直或大致垂直的)第二方向(以箭头Y3和箭头Y4所示的方向)、以及与第一方向和第二方向这两者交叉的(垂直或大致垂直的)第三方向(以箭头Z3和箭头Z4所示的方向)。图5及图6省略了后述的罩61A、61B而表示电池模块40。另外,在图5以及图6中,相对于彼此互观察的方向不同。
基板42的外表面具备设置面(主面)45、46。设置面(第一设置面)45朝向第三方向的一侧(箭头Z3侧)。设置面(第二设置面)46在第三方向上朝向与设置面45相反一侧(箭头Z4侧)。在图5等的实施方式中,在设置面45设置电池排列体(第一电池排列体)41A,在设置面46设置电池排列体(第二电池排列体)41B。因此,基板42介于电池排列体41A、41B之间。另外,基板42以厚度方向与第三方向一致或大致一致的状态配置。
在电池排列体41A、41B的每一个中,多个电池1沿着排列方向排列。在图5等的实施方式中,在电池排列体41A、41B各自中,排列有5个电池1。电池排列体41A、41B各自中的电池1的排列方向与第一方向一致或大致一致。另外,在图5等的实施方式中,电池排列体(第一电池排列体)41A中的电池1的排列方向与电池排列体(第二电池排列体)41B中的电池1的排列方向一致或大致一致。在电池排列体41A、41B各自中,电池1分别以纵向与排列方向(第一方向)一致或大致一致、且横向与第二方向一致或大致一致的状态配置。即,电池1分别以纵向沿着排列方向的状态配置。因此,在电池排列体41A、41B的每一个中,电池1分别以高度方向与第三方向一致或大致一致的状态配置。
用于电池模块40的多个电池1形成为彼此相同或大致相同的尺寸。另外,在电池排列体41A、41B的每一个中,多个电池1在第二方向(电池1各自的横向)上相对于彼此不会偏移或者几乎不偏移地排列。而且,在电池排列体41A、41B的每一个中,多个电池1在第三方向(电池1各自的高度方向)上相对于彼此不会偏移或者几乎不偏移地排列。
如图7等所示,电池排列体41A、41B以及基板42被收纳在罩61A、61B等的内部。罩61A、61B分别由例如树脂形成,具有电绝缘性。另外,罩61A、61B分别形成为杯状,形成为一面开口的大致长方体形状。罩61A从第三方向的一侧覆盖电池排列体41A。另外,罩61B在第三方向上从与罩61A相反一侧覆盖电池排列体41B。
在基板42的外缘形成有多个向内周侧凹陷的卡合槽65。另外,在罩61A的开口缘设置有多个卡合爪66A,在罩61B的开口缘设置有多个卡合爪66B。卡合爪66A、66B分别与卡合槽65中的对应的1个卡合槽卡合。由此,罩61A、61B分别固定于基板42。另外,在罩61A的开口缘设置有1个以上的卡合片67A,在罩61B的开口缘设置有1个以上的卡合片67B。卡合片67A分别在基板42没有延伸设置到的范围内与卡合片67B中的对应的1个卡合片卡合。由此,罩61A、61B相对于彼此被固定。
图8至图10表示在电池排列体41A(41B)中在排列方向上相邻的2个电池1。在此,图8表示立体图,图9表示从第二方向(电池各自的横向)的一侧观察的状态。如图8至图10等所示,电池排列体41A、41B分别具备绝缘部件43。绝缘部件43由树脂等形成,具有电绝缘性。在电池排列体41A、41B的每一个中,电池1分别在与在排列方向上相邻的电池1中的每一个电池之间夹着绝缘部件43。因此,在排列方向上相邻的2个电池1之间存在绝缘部件43。另外,图10表示使相邻的2个电池1及这些电池1之间的绝缘部件43相对于彼此分离的状态。另外,在图5等的一例中,在电池排列体41A、41B中分别设置有5个电池。因此,在电池排列体41A、41B中分别设置有4个绝缘部件43。
如上所述,电池1分别以纵向沿着排列方向的状态配置。因此,在电池排列体41A、41B的各个电池1的每一个中,一对侧壁(第一侧壁)8中对应的一方隔着绝缘部件43而与在排列方向上相邻的电池1的每一个对置。在此,在电池排列体41A中规定在排列方向上配置于两端的电池1α、1γ,并且在电池排列体41B中规定在排列方向上配置于两端的电池1β、1δ。在电池1α、1β、1γ、1δ的每一个中,在排列方向上,其他电池1仅在一侧相邻。另外,在电池1α、1β、1γ、1δ以外的电池1的每一个中,在排列方向上其他电池在两侧相邻。因此,在各个电池1中,在排列方向上与1个或2个电池1相邻。
另外,形成电池排列体41A、41B的多个电池1具备第一电池1A及第二电池1B。在第一电池1A中,底壁7与基板42的设置面45、46中对应的一方相对置。在第二电池1B中,第二外包装部件6(顶壁15)与基板42的设置面45、46中对应的一方相对置。在电池排列体41A、41B的每一个中,在排列方向上第一电池1A和第二电池1B交替地排列。因此,第一电池1A及第二电池1B在排列方向上相邻配置。在图5等的实施方式中,在电池排列体41A、41B的每一个中,多个电池1具备2个第一电池1A和3个第二电池1B。而且,电池1α、1β、1γ、1δ都成为第一电池1A。
图11表示绝缘部件43单体,图12表示绝缘部件43向基板42的安装构造。如图11等所示,绝缘部件43分别是沿着长度方向延伸设置的杆部件,在各个绝缘部件43中,在长度方向上尺寸变大。在电池模块40中,绝缘部件43分别以长度方向与第二方向一致或大致一致的状态配置。因此,在电池排列体41A、41B的每一个中,绝缘部件43分别以长度方向与电池1各自的横向一致的状态配置。此外,绝缘部件43各自的长度方向上的尺寸与侧壁(第一侧壁)8的各个电池1的横向上的尺寸相同或大致相同。
在各个电池排列体41A、41B的电池1中,周壁4分别与在排列方向上相邻的绝缘部件43分别抵接。在各个电池1中,侧壁(第一侧壁)8中对应的一方与相邻的绝缘部件43分别抵接,侧壁8中对应的一方通过粘接等而被结合。由此,电池1(外包装部3)分别相对于相邻的绝缘部件43的每一个被固定。另外,在各个电池1中,侧壁8中对应的一方在横向上遍及全长或大致全长地与相邻的绝缘部件43的每一个抵接。另外,电池1分别以在纵向上从相邻的电池1的每一个受到向内侧按压力的状态,固定于相邻的绝缘部件43的每一个。
另外,在各个绝缘部件43中,设置有1个以上的卡合突起62。在图11等的实施方式中,在各个绝缘部件43中设置有2个卡合突起62。另外,如图12等所示,在基板42的设置面45形成有多个卡合孔63。在电池排列体41A中,绝缘部件43的卡合突起62分别与卡合孔63的对应的1个卡合孔卡合。绝缘部件43的每一个通过卡合突起62分别与卡合孔63中的对应的1个卡合孔卡合,从而相对于基板42的设置面45在第一方向以及第二方向上被定位。并且,绝缘部件43分别在相对于设置面45被定位的状态下通过粘接等被固定于设置面45。另外,绝缘部件43分别以与设置面45面接触的状态固定于设置面45。
另外,在基板42的设置面46上也形成有多个与卡合孔63相同的卡合孔。而且,电池排列体41B的绝缘部件43分别与电池排列体41A的绝缘部件43同样地,相对于基板42的设置面46在第一方向以及第二方向上被定位。并且,绝缘部件43分别以相对于设置面46被定位的状态通过粘接等被固定于设置面46。另外,绝缘部件43分别以与设置面46面接触的状态被固定于设置面46。
另外,在电池排列体41A中,电池1各自如上述那样相对于相邻的绝缘部件43的每一个被固定。因此,通过将绝缘部件43相对于设置面45定位,电池1各自也在第一方向以及第二方向上相对于设置面45被定位。同样地,在电池排列体41B中,绝缘部件43也如上述那样相对于设置面46被定位,由此电池1各自也在第一方向以及第二方向上相对于设置面46被定位。电池1各自相对于基板42被定位,由此电池1各自的一对电极端子27也在第一方向和第二方向上相对于基板42被定位。
另外,在电池排列体41A、41B的每一个中,第一电池1A各自的底壁7的外表面与设置面45、46中对应的一方进行面接触。而且,第一电池1A分别以底壁7的外表面与设置面45、46中对应的一方进行面接触的状态,通过粘接等被固定于设置面45、46中对应的一方。另外,在电池排列体41A、41B的每一个中,第二电池1B各自的第二外包装部件6(顶壁15)的外表面与设置面45、46中对应的一方进行面接触。而且,第二电池1B分别以第二外包装部件6的外表面与设置面45、46中对应的一方进行面接触的状态,通过粘接等固定于设置面45、46中对应的一方。
另外,在图5等实施方式的电池模块40中设置有多个汇流条(第一汇流条)53,并且设置有汇流条55、56、57。汇流条53、55~57分别由金属等导电材料形成。
在图5等的实施方式中,汇流条53分别在电池排列体41A、41B的每一个中将在排列方向上相邻的2个电池1之间电连接。在此,对经由1个汇流条53将相邻的2个电池1之间电连接的结构进行说明。在电池排列体41A、41B的每一个中,电池1分别经由1个汇流条53与相邻的电池1的每一个电连接。
在通过汇流条53电连接的2个电池1的每一个中,汇流条53与一对电极端子27中对应的一方即对象端子接触。在两个电池1的每一个中,通过焊接等将汇流条53连接于对象端子。2个电池1的对象端子在第二方向上相对于电池模块40的中央位置配置在同一侧。即,2个电池1的对象端子在电池1各自的横向上相对于电池1的各个电极组10位于同一侧。汇流条53对2个电池1的对象端子(第一对象端子)之间进行中继。而且,在电池排列体41A、41B的每一个中,汇流条53在2个电池1的对象端子之间沿着排列方向(电池模块40的第一方向)、即沿着电池1各自的纵向延伸设置。
另外,在一个例子中,也可以通过1个汇流条53将3个以上的电池1电连接。在该情况下,在3个以上的电池1的每一个中,汇流条53与一对电极端子27的对应的一个电极端子即对象端子(第一对象端子)接触,汇流条53与对象端子连接。并且,3个以上的电池1的对象端子在第二方向上相对于电池模块40的中央位置(电池1的各个电极组10)配置在同一侧。而且,在电池排列体41A、41B各自中,汇流条53在3个以上的电池1的对象端子之间沿着排列方向、即沿着电池1各自的纵向延伸设置。
图13表示汇流条53向某1个电池1的对象端子(27中对应的一方)的连接状态。如图13所示,在通过1个汇流条53被电连接的2个以上的电池1的每一个中,汇流条53相对于凸缘13和第二外包装部件6的突出部分的突出端而位于内周侧(内侧)。即,在通过1个汇流条53被电连接的电池1的每一个中,汇流条53位于周壁4(侧壁9中对应的一方)与外包装部3(电池1)的外周端E之间。因此,在各个电池1中,汇流条53在横向上不突出到比外包装部3的外周端E靠外周侧(外侧)。而且,在电池排列体41A、41B的每一个中,汇流条53均在第二方向上相对于电池1的各个外包装部3的外周端E而言不突出到外周侧(外侧)。
另外,在图5等的实施方式中,通过1个汇流条53,相邻的2个电池1被电串联连接。因此,由1个汇流条53连接的2个对象端子,一个对象端子为正极端子,另一个对象端子为负极端子。另外,在另一例中,在电池排列体41A、41B的任一个中,2个以上的电池1也可以使用2个汇流条53来电并联连接。在该情况下,在第二方向上,相对于电池模块40的中央位置在一侧,2个以上的电池1的正极端子彼此通过2个汇流条53中的一个汇流条而连接。而且,在第二方向上,相对于电池模块40的中央位置在另一侧,2个以上的电池1的负极端子彼此通过2个汇流条53中的另一个汇流条而连接。
另外,在图5等实施方式的电池模块40中设置有模块端子51、52。这里,例如,模块端子51是正极侧的模块端子,模块端子52是负极侧的模块端子。在电池模块40中,电池排列体41A、41B在第一方向和第二方向上相当于彼此不偏移或者几乎不偏移地配置。模块端子51、52在第一方向上相对于电池排列体41A、41B位于同一侧。另外,模块端子51、52在第二方向上相对于彼此分离地配置。并且,模块端子52在第二方向上相对于电池模块40的中央位置配置在与模块端子51相反一侧。另外,电池1各自的电极组10在第二方向上位于模块端子51、52之间。
在电池排列体41A中,在第一方向(排列方向)上在距模块端子51、52近的一侧的端部配置电池1γ,在第一方向上在距模块端子51、52远的一侧的端部配置电池1α。另外,在电池排列体41B中,在第一方向(排列方向)上在距模块端子51、52近的一侧的端部配置电池1δ,在第一方向上在距模块端子51、52远的一侧的端部配置电池1β。
在电池1γ中,汇流条57与一对电极端子27中不连接汇流条53的一个电极端子接触。并且,汇流条57与电池1γ的电极端子27中对应的一方连接。电池1γ经由汇流条57与负极侧的模块端子52电连接。汇流条57从电池1γ的电极端子27中对应的一方到模块端子52以大致L字状地延伸设置。即,汇流条57从电池1γ的电极端子27中对应的一方起在第一方向上朝向外侧而延伸设置,并沿着电池1γ的一对侧壁9中对应的一方延伸设置。并且,在第一方向上与电池1γ的外侧相邻的区域中,汇流条57沿着第二方向延伸设置,沿着电池1γ的一对侧壁8中对应的一方而朝向模块端子52延伸设置。
在电池1δ中,汇流条56与一对电极端子27中不连接汇流条53的一个电极端子接触。并且,汇流条56与电池1δ的电极端子27中对应的一方连接。电池1δ经由汇流条56与正极侧的模块端子51电连接。汇流条56从电池1δ的电极端子27中对应的一方起在第一方向上朝向外侧而延伸设置,并沿着电池1δ的一对侧壁9中对应的一方延伸设置。
在电池1α中,汇流条(第二汇流条)55与一对电极端子27中不连接汇流条53的一个电极端子即对象端子接触。并且,汇流条55与电池1α的电极端子27中对应的一方即对象端子连接。另外,在电池1β中,汇流条55与一对电极端子27中不连接汇流条53的一个电极端子即对象端子接触。并且,汇流条55与电池1β的电极端子27中对应的一方即对象端子连接。因此,在电池排列体41A的多个电池1中的对应的1个电池(1α)、以及电池排列体41B的多个电池1中的对应的1个电池(1β)的每一个电池中,汇流条55与一对电极端子27中的一个电极端子即对象端子(第二对象端子)接触。由此,电池排列体41A、41B之间通过汇流条55电连接。
通过汇流条55连接的2个电池1α、1β的对象端子在第二方向上相对于电池模块40的中央位置配置在同一侧。即,2个电池1α、1β的对象端子在电池1α、1β各自的横向上相对于电池1α、1β各自的电极组10而言位于同一侧。汇流条55对2个电池1α、1β的对象端子(第二对象端子)之间进行中继。并且,汇流条55在2个电池1α、1β的对象端子之间沿着第三方向延伸设置。即,汇流条55沿着与电池排列体41A、41B中的电池1的排列方向(电池模块40的第一方向)交叉的方向延伸设置。并且,汇流条55在2个电池1α、1β的对象端子(第二对象端子)之间跨越基板42(超过基板42)延伸设置。
在本实施方式中,通过汇流条53、55~57的每一个,多个电池1如上述那样被电连接。在图5等的实施方式中,形成电池排列体41A、41B的多个(10个)电池1通过汇流条53、55~57在模块端子51、52之间电串联连接。此外,在电池模块40中,电池1的各个外包装部3(外包装部件5、6)不与汇流条53、55~57中的任一个接触。
另外,在图5等的实施方式中,在基板42的设置面45设置印刷布线基板71。印刷布线基板71在第一方向上位于相对于电池排列体41A、41B而言模块端子51、52所在的一侧。另外,印刷布线基板71在第二方向上位于模块端子51、52之间。
另外,图14表示基板42的结构。如图14所示,基板42具备由金属形成的板状的母材68。在电池模块40中,母材68以厚度方向与第三方向一致或大致一致的状态配置。另外,在基板42中,在母材68的两面形成绝缘层69。绝缘层69例如由树脂等形成,具有电绝缘性。在母材68的两面分别遍及整体或大致整体地形成绝缘层69。绝缘层69通过在母材68的表面蒸镀或涂敷绝缘材料等而形成。另外,也可以通过在母材68的表面粘接绝缘片等来形成绝缘层69。在图5等的实施方式中,设置电池排列体41A的设置面45以及设置电池排列体41B的设置面46由绝缘层69形成。因此,电池1分别适当地与母材68绝缘。
图15是说明电池排列体41A向基板42的设置面45的设置的图。如图15所示,在电池排列体41A的设置中,首先,将卡合突起62的每一个卡合于卡合孔63中的对应的1个等,将绝缘部件43的每一个安装于设置面45。此时,绝缘部件43的每一个以与设置面45进行面接触、并且在第一方向以及第二方向上相对于基板42被定位的状态被固定于设置面45。然后,将第二外包装部件6(顶壁15)与基板42对置的第二电池1B的每一个安装于绝缘部件43的对应的1个以上以及设置面45。此时,第二电池1B的每一个以第二外包装部件6的外表面与设置面45面接触、并且在第一方向及第二方向上相对于基板42被定位的状态被固定于绝缘部件43的对应的1个以上及设置面45。
另外,多个绝缘部件43以第一方向上的间隔(间距)比电池1各自的纵向上的尺寸稍小的状态被固定于设置面45。即,在绝缘部件43固定于设置面45的状态下,与电池1各自中的一对侧壁8的外表面之间的纵向上的尺寸相比,绝缘部件43的第一方向上的间隔稍微变小。并且,在绝缘部件43以及第二电池1B安装于设置面45的状态下,将底壁7与基板42对置的第一电池1A分别安装于绝缘部件43的对应的1个以上以及设置面45。此时,第一电池1A分别以底壁7的外表面与设置面45进行面接触、且在第一方向及第二方向上相对于基板42被定位的状态下,固定于绝缘部件43的对应的1个以上及设置面45。
如上所述,多个绝缘部件43在第一方向上的间隔比电池1各自的在纵向上的尺寸稍小。因此,通过将第一电池1A安装于设置面45,电池1分别从相邻的电池1的每一个在纵向上向内侧受到按压力。另外,电池排列体41B也与电池排列体41A向设置面45的安装同样地安装于设置面46。
在上述实施方式等的电池模块40的电池排列体41A、41B的每一个中,电池1分别在其与在排列方向上相邻的电池1各自之间夹着绝缘部件43。因此,能够有效地防止相对于彼此相邻的电池1经由汇流条53以外而电导通。由此,在电池排列体41A、41B的每一个中,短路等的发生有效地得以防止。
另外,在上述的实施方式等中,设置电池排列体41A的设置面45以及设置电池排列体41B的设置面46由绝缘层69形成。因此,在电池排列体41A、41B的每一个中,短路等的发生更有效地得以防止。另外,电池排列体41A、41B之间经由母材68短路等情况也有效地得以防止。因此,在电池模块40中,形成有效地防止短路等的绝缘结构。
另外,在第一电池1A的每一个中,第二外包装部件6(顶壁15)相对于内部空洞11位于基板42所在的一侧的相反侧,第二外包装部件6的外表面在第三方向上朝向外侧。而且,在第二电池1B的每一个中,底壁7相对于内部空洞11位于基板42所在的一侧的相反侧,底壁7的外表面在第三方向上朝向外侧。如上所述,实施方式等的电池1各自的外包装部3形成为在高度方向上的尺寸小的扁平形状。而且,在各个电池1中,底壁7以及第二外包装部件6(顶壁15)各自的外表面的面积比侧壁8、9各自的外表面的面积大。由于是如上述那样的结构,因此,在各个电池1中,从底壁7以及顶壁15分别向外部的散热性比从侧壁8、9分别向外部的散热性高。
在实施方式等的电池模块40中,电池1分别以底壁7的外表面或顶壁15的外表面在第三方向上朝向外侧的状态配置。因此,在电池模块40中,在电池1的每一个电池中产生的热通过底壁7或者第二外包装部件6(顶壁15)向外部散热。在电池1的每一个中,从散热性高的底壁7或第二外包装部件6向外部散热,因此在电池模块40中,产生的热被适当地散热。因此,电池模块40被适当地冷却。另外,由于电池1分别以底壁7的外表面或顶壁15的外表面在第三方向上朝向外侧的状态配置,因此能够容易地实现将电池模块40整体均匀地冷却的结构。
另外,在电池排列体41A、41B的每一个中,第一电池1A与第二电池1B相邻配置,第一电池1A及第二电池1B在排列方向上交替排列。电池模块40所使用的电池1分别为,相对于周壁4而言凸缘13以及第二外包装部件6向外周侧突出。在实施方式等中,如上所述那样排列电池1,因此即使使用如上述那样的结构的电池1,在电池排列体41A、41B的每一个中,也能够减小在排列方向上的尺寸。电池排列体41A、41B各自的排列方向的尺寸变小,由此电池排列体41A、41B的体积变小。由此,电池排列体41A、41B各自的体积能量密度被确保得较高,电池模块40的体积能量密度被确保得较高。
另外,电池1在横向上的尺寸大且在高度方向上的尺寸小,因此如上所述,容易弯曲成在高度方向上的挠曲量沿着横向变化的状态。在实施方式等的电池排列体41A、41B的每一个中,电池1分别以纵向沿着排列方向的状态配置。而且,在电池1的各个中,相对于相邻的电池1的每一个,侧壁8中对应的一方隔着绝缘部件43而对置,侧壁(第一侧壁)8中对应的一方与相邻的绝缘部件43的每一个结合。如上所述,电池排列体41A、41B分别被组装,因此形成强度高的电池排列体41A、41B。由此,在电池排列体41A、41B的每一个中,由共振等引起的电池1各自的变形得以抑制。
另外,在电池模块40中,电池1的每一个,以从相邻的电池1的每一个在纵向上向内侧受到按压力的状态被固定于相邻的绝缘部件43的每一个。因此,在电池排列体41A、41B的每一个中,通过来自相邻的电池1的每一个的按压力,由此电池1各自的振动得以抑制。由此,电池1各自的变形更有效地得以抑制。进而,即使在存在电池1的制造上的公差的情况下,也能够从相邻的电池1的每一个在纵向上向内侧受到按压力而被压缩,从而吸收制造上的公差。
另外,在组装电池模块40时,利用固化时间长的2液混合型粘接剂将电池1固定,从而能够在到固化为止的时间内使电池1在基板42上滑动并固定于适当的位置。由此,除了组装变得容易之外,固定位置也变得更准确。
另外,在电池1的每一个中,汇流条53中的对应的1个以上汇流条在周壁4与外包装部3(电池1)的外周端E之间通过地延伸设置。因此,在电池排列体41A、41B的每一个中,汇流条53均在第二方向上相对于电池1的各个外包装部3的外周端E不向外周侧(外侧)突出。在电池排列体41A、41B的每一个中,汇流条53均相对于电池1各自的外周端E位于内周侧,因此在电池排列体41A、41B的每一个中,空间损失被削减。由此,能够使电池排列体41A、41B分别进一步小型化,能够进一步提高电池排列体41A、41B各自的体积能量密度。
另外,在某变形例中,仅设置1个与电池排列体41A、41B同样的电池排列体。在该情况下,基板42的单面成为设置电池排列体的设置面。在本变形例中也是,与电池排列体41A、41B分别同样地,在电池排列体中排列多个电池1。
[电池组]
接着,对使用上述的实施方式等的电池模块的电池组进行说明。图16表示使用图5等实施方式的电池模块40的电池组70的一例。在图16等的实施方式中,在电池模块40中,多个电池1电串联连接。电池1经由上述的汇流条53、55等而相对于彼此电连接。另外,在另一例中,在电池模块40中,多个电池1也可以电并联连接。另外,在另一例中,在电池模块40中,也可以形成电池1被串联连接的串联连接、以及电池1被连接的并联连接这两者。
另外,在电池组70的电池模块40中,多个电池1中的对应的1个电池(1δ)的正极端子(27中对应的一方),经由汇流条(正极侧引线)56与正极侧的模块端子51连接。并且,在多个电池1中与连接汇流条56的电池(1δ)不同的对应的1个电池(1γ)中,负极端子(27的对应的1个),经由汇流条(负极侧引线)57与负极侧的模块端子52连接。
在电池组70中设置有上述的印刷布线基板71。在印刷布线基板71上搭载有保护电路72、作为温度检测器的热敏电阻73以及通电用的外部端子75。此外,在电池组70中,通过绝缘部件(未图示),防止印刷布线基板84上的电气路径与电池模块40的布线之间的不必要的连接。正极侧的模块端子51经由在印刷布线基板71形成的布线76等与保护电路72连接,负极侧的模块端子52经由在印刷布线基板71形成的布线77等与保护电路72连接。
作为温度检测器的热敏电阻73对形成电池模块40的多个电池1的每一个检测温度。并且,热敏电阻73将关于温度的检测信号输出至保护电路72。
电池组70具有电流检测功能及电压检测功能。在电池组70中,可以检测对电池模块40的输入电流以及来自电池模块40的输出电流,也可以检测在形成电池模块40的多个电池1中的任一个电池流过的电流。另外,在电池组70中,可以检测电池模块40电池1各自的电压,也可以检测对电池模块40整体施加的电压。在电池组70中,电池模块40与保护电路72之间经由布线74而连接。在保护电路72中,经由布线74输出关于电流的检测信号以及关于电压的检测信号。
另外,在某实施例中,代替检测电池1各自的电压,对于形成电池模块40的电池1的每一个,检测正极电位或负极电位。在该情况下,在电池模块40中设置有作为参考电极的锂电极等。并且,以参考电极中的电位为基准,检测电池1各自的正极电位或负极电位。
外部端子75与电池组70的外部的设备连接。外部端子75用于向外部输出来自电池模块40的电流和/或向电池模块40输入电流。在将电池组70的电池模块40作为电源使用时,电流通过通电用的外部端子75向电池组70的外部供给。另外,在对电池模块40进行充电时,充电电流通过通电用的外部端子75被供给到电池模块40。电池模块40的充电电流例如包括汽车等的动力的再生能量等。另外,保护电路72能够经由正布线78以及负布线79与外部端子75连接。
保护电路72具有能够将电池模块40与外部端子75之间的电连接切断的功能。在保护电路72中,作为连接切断部,设置继电器或熔丝等。另外,保护电路72具有对电池模块40的充放电进行控制的功能。保护电路72基于与上述的电流、电压及温度等中的任一个有关的检测结果,控制电池模块40的充放电。
例如,在热敏电阻73的检测温度为规定温度以上的情况下,保护电路72判断为成为规定的条件。另外,在电池模块40中检测到过充电、过放电以及过电流等中的任一个的情况下,保护电路72判断为电池模块40成为了规定的条件。而且,在判断为电池模块40成为上述的规定的条件的情况下,保护电路72能够切断保护电路72与通电用的外部端子75之间的导通。保护电路72与通电用的外部端子75之间的导通被切断,由此来自电池模块40的电流向外部的输出、以及向电池模块40的电流的输入停止。由此,能够有效地防止在电池模块40中持续产生过电流等。
此外,在某实施例中,也可以将在使用电池组70(电池模块40)作为电源的装置中形成的电路用作保护电路。另外,在电池组70中,也可以设置多个电池模块40,并将电池模块40彼此在电气上串联和/或并联连接。
[电池组的用途]
上述的具备电池模块40的电池组70的结构等根据用途而适当变更。作为电池组70的用途,优选为要求大电流下的充放电的装置等。作为具体的电池组70的用途,列举出数码相机的电源用、车辆的车载用以及固定用电源等。在该情况下,作为供包含电池模块40的电池组70搭载的车辆,列举出两轮至四轮的混合动力电动汽车、两轮至四轮的电动汽车、助力自行车以及铁道用车辆等。
上述的具备实施方式的电池模块40的电池组70,如上述那样、的体积能量密度高。因此,电池组70(电池模块40)也适合作为铅电池的代替电源而用于车辆用的起动装置电源,并且也适合作为搭载于混合动力车的车载用电源以及固定用电源。
图17表示向车辆80的应用例作为上述电池组70的某应用例。在图17所示的一例中,车辆80具备车辆主体81和电池组70。在图17所示的一例中,车辆80是四轮的汽车。另外,车辆80也可以搭载多个电池组70。
在图17的一例中,电池组70搭载于位于车辆主体81的前方的发动机室内。另外,电池组70例如也可以搭载于车辆主体81的后方或座位之下。特别是,具备上述的电池模块40的电池组70,即使是座位之下的狭窄的空间也能够配置。如上所述,电池组70能够用作车辆80的电源。另外,电池组70能够回收车辆80的动力的再生能量。
根据这些至少一个实施方式或实施例,多个电池分别以纵向沿着排列方向的状态配置。而且,多个电池具备底壁与基板的设置面对置的第一电池、和第二外包装部件与基板的设置面对置的第二电池,在电池排列体中,第一电池和第二电池相邻配置。由此,能够提供在电池各自中产生的热被适当地散热并且体积能量密度被确保得高的电池模块。
对本发明的几个实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而提示的,并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施,在不脱离发明的主旨的范围内,能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨内,并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。
Claims (15)
1.一种电池模块,具备:
电池排列体,具备沿排列方向排列的多个电池;以及
基板,具备供所述电池排列体设置的设置面,
多个所述电池分别具备:电极组,具备正极和负极;以及外包装部,由金属形成,并且规定用于收纳所述电极组的内部空洞,
多个所述电池各自的所述外包装部具备第一外包装部件及第二外包装部件,所述第一外包装部件具备底壁、将所述内部空洞的外周侧包围的周壁、以及从所述周壁中的与所述底壁相反一侧的端部向所述外周侧突出的凸缘,所述第二外包装部件在高度方向上从与所述底壁相反一侧安装于所述凸缘,
在多个所述电池的每一个电池的所述外包装部及所述内部空洞的每一个中,所述高度方向上的尺寸小于与所述高度方向交叉的纵向上的尺寸,并且所述纵向上的所述尺寸小于与所述高度方向及所述纵向这两者交叉的横向上的尺寸,
多个所述电池分别以所述纵向沿着所述排列方向的状态配置,
多个所述电池具备:第一电池,所述底壁与所述基板的所述设置面对置;以及第二电池,所述第二外包装部件与所述基板的所述设置面对置,
在所述电池排列体中,所述第一电池与所述第二电池相邻配置。
2.根据权利要求1所述的电池模块,其中,
所述第一外包装部件的周壁具备:一对第一侧壁,在所述纵向上隔着所述内部空洞而对置;以及一对第二侧壁,在所述横向上隔着所述内部空洞而对置,
在所述电池排列体中,所述电池的每一个电池相对于相邻的各个所述电池而言,所述第一侧壁中对应的一方对置。
3.根据权利要求2所述的电池模块,其中,
多个所述电池的每一个电池具备一对电极端子,所述一对电极端子安装于所述外包装部的外表面,
在多个所述电池的每一个电池中,所述电极组在所述横向上配置于一对所述电极端子之间,一对所述电极端子分别配置于在周向上一对所述第二侧壁中对应的一方被延伸设置的范围内。
4.根据权利要求3所述的电池模块,其中,
还包括汇流条,所述汇流条将所述电池排列体中多个所述电池中的2个以上的电池之间电连接,
在通过所述汇流条而电连接的2个以上的所述电池的每一个电池中,所述汇流条与一对所述电极端子中对应的一方即对象端子接触,
所述汇流条在2个以上的所述对象端子之间沿着所述电池的所述排列方向而延伸设置。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电池模块,其中,
在多个所述电池的每一个电池中,所述底壁以及所述第二外包装部件各自的外表面的面积大于一对所述第一侧壁各自的外表面的面积,一对所述第一侧壁各自的所述外表面的所述面积大于一对所述第二侧壁各自的外表面的面积。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的电池模块,其中,
在多个所述电池的每一个电池中,一对所述第一侧壁的每一个第一侧壁在所述横向上的尺寸大于一对所述第二侧壁的每一个第二侧壁在所述纵向上的尺寸。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池模块,其中,
所述电池排列体具备具有电绝缘性的绝缘部件,
在所述电池排列体中,所述电池的每一个电池在其与相邻的各个所述电池之间夹着所述绝缘部件。
8.根据权利要求7中任一项所述的电池模块,其中,
所述绝缘部件相对于所述基板被固定,
多个所述电池的每一个电池,以所述周壁从相邻的各个所述电池受到在所述纵向上向内侧的按压力的状态相对于所述绝缘部件被固定,并相对于所述基板被定位。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池模块,其中,
在多个所述电池的每一个电池中,
所述电极组的所述正极具备正极集电体及担载于所述正极集电体的表面的正极活性物质含有层,并且所述正极集电体具备正极集电极耳,所述正极集电极耳为未担载所述正极活性物质含有层的部分,且在所述内部空洞中相对于所述负极向所述横向的一侧突出,
所述电极组的所述负极具备负极集电体及担载于所述负极集电体的表面的负极活性物质含有层,并且所述负极集电体具备负极集电极耳,所述负极集电极耳为未担载所述负极活性物质含有层的部分,且在所述内部空洞中相对于所述正极在所述横向上向与所述正极集电极耳突出的一侧相反一侧突出。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池模块,其中,
所述基板具备由金属形成的母材及具有电绝缘性且形成于所述母材的表面的绝缘层,
所述基板的所述设置面由所述绝缘层形成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电池模块,其中,
具备多个所述电池排列体,
所述基板的所述设置面具备第一设置面和朝向与所述第一设置面相反一侧的第二设置面,
多个所述电池排列体具备在所述第一设置面设置的第一电池排列体和在所述第二设置面设置的第二电池排列体。
12.根据权利要求11所述的电池模块,其中,
所述第一电池排列体中的多个所述电池的排列方向与所述第二电池排列体中的多个所述电池的排列方向一致。
13.一种电池组,具备权利要求1至12中任一项所述的电池模块。
14.根据权利要求13所述的电池组,其中,还具备:
与所述电池模块电连接的外部端子;以及
保护电路。
15.一种车辆,具备权利要求13或14所述的电池组。
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