CN114696019A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种体积效率高的电池模块。本发明的电池模块是将多个单电池重叠并连接而成的电池模块，所述单电池具有发电元件、正极端子、以及相对于该发电元件位于与该正极端子相反一侧的负极端子，其特征在于，在各个所述单电池之间配置按顺序包含有树脂层、金属层、树脂层的层压连接层，所述层压连接层的所述金属层与相邻的一个单电池的正极端子以及另一个单电池的负极端子连接。

Description

电池模块
技术领域
本公开涉及电池模块。
背景技术
伴随着近年来个人电脑、摄像机以及移动电话等与信息相关的设备或通信设备等的急速普及，作为其电源使用的电池的开发被重视起来。另外，在汽车业界等中，电动汽车用或者混合动力车辆用的高输出且高容量的电池的开发也在发展。
在电池中，将多个外包装体采用层压膜的轻量薄型的电池连接起来的电池模块的开发也在发展。
在专利文献1中公开了一种具有多个层压形电池和将电池的电极之间连接起来的母线的电池模块。
在专利文献2中公开了一种电池外包装用层压材料，其特征在于，至少按顺序层叠有树脂膜、金属膜、以及树脂膜，在端部处，所述金属膜比所述树脂膜长。
在专利文献3中公开了一种层压电池模块，其特征在于，负极端子的弯曲部分与反向相邻的层压电池的正极端子的弯曲部分相连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-169427号公报
专利文献2：日本特开2004-095217号公报
专利文献3：日本特开2005-190885号公报
发明内容
发明所要解决的课题
对于各个层压电池被层叠并连接起来而成的电池模块，要求提高体积效率。
本公开是鉴于上述情况做出的，主要目的是提供一种体积效率高的电池模块。
用于解决课题的手段
本公开的电池模块是将多个单电池重叠并连接起来而成的电池模块，所述单电池具有发电元件、正极端子、以及相对于该发电元件位于与该正极端子相反一侧的负极端子，其特征在于，
在各个所述单电池之间配置按顺序包含有树脂层、金属层、树脂层的层压连接层，
所述层压连接层的所述金属层与相邻的一个单电池的正极端子以及另一个单电池的负极端子电连接。
在本公开的电池模块中，所述层压连接层的所述金属层也可以存在于相邻的各个所述单电池的与各个所述发电元件相对的部分的整个面上。
在本公开的电池模块中，所述层压连接层也可以在该层压连接层的平面方向的两端区域具有所述金属层与所述树脂层不接合的金属－树脂未接合部、以及所述金属层从该金属－树脂未接合部向平面方向外侧突出的金属露出部，并且，所述层压连接层在该层压连接层的平面方向的中心区域具有所述金属层与所述树脂层接合的金属－树脂接合部。
发明的效果
本公开可以提供体积效率高的电池模块。
附图说明
图1是表示过去的电池模块的一个例子的剖视示意图。
图2是表示本公开的电池模块的一个例子的剖视示意图。
图3是表示本公开的电池模块所具有的层压连接层的一个例子的剖视示意图。
图4是表示本公开的电池模块的另一个例子的剖视示意图。
图5是表示本公开的电池模块所具有的层压连接层的另一个例子的剖视示意图。
具体实施方式
本公开的电池模块是将多个单电池重叠并连接起来而成的电池模块，所述单电池具有发电元件、正极端子、以及相对于该发电元件位于与该正极端子相反一侧的负极端子，其特征在于，
在各个所述单电池之间配置按顺序包含有树脂层、金属层、树脂层的层压连接层，
所述层压连接层的所述金属层与相邻的一个单电池的正极端子以及另一个单电池的负极端子电连接。
在本实施方式中，为了便于说明，将成为最小单位的电池称作“单电池”。另外，也可以代替“单电池”，而称作“电池单元”或者“单元电池”等。
同样地，在本实施方式中，将串联(也可以串联与并联组合)地具有多个单电池的集合称作“电池模块”。另外，代替“电池模块”，也可以称作“电池组件”或者“组电池”，或者，简单地称作“电池”(多个单电池集合的电池)。
图1是表示过去的电池模块的一个例子的剖视示意图。
通过将多个单电池130层叠构成图1所示的电池模块100，所述单电池130由一对层压连接层120夹着各个发电元件110而成。利用母线133将相邻的单电池130的正极端子131与负极端子132连接起来。
发电元件110包括正极111、隔板112、负极113。
层压连接层120按顺序包含有树脂层122、金属层121、树脂层122。另外，图1所示的“···”是指单电池130的重复。
在现有技术中，将多个层压型单电池层叠而构成电池模块，所述层压型单电池由一对层压连接层夹着发电元件的两侧而构成。但是，由于在现有技术的电池模块的各个层压型单电池之间的连接结构中，在各个层压型单电池之间存在有2层层压连接层，并且，利用母线等将相邻的电池的正极与负极连接起来，因此，存在着电池模块整体的体积效率差的问题。
图2是表示本公开的电池模块的一个例子的剖视示意图。另外，图2中所示的“···”是指单电池30(30a或30b)的重复。
在具有发电元件10的各个单电池30之间隔着层压连接层20将多个所述各单电池30层叠，构成图2所示的电池模块200。层压连接层20的金属层21与相邻的一个单电池30(30a)的正极端子31及另一个单电池30(30b)的负极端子32电连接。
发电元件10包含有正极11、隔板12、负极13。
层压连接层20按顺序包含有树脂层22、金属层21、树脂层22。
图3是表示本公开的电池模块所具有的层压连接层的一个例子的剖视示意图。
图3所示的层压连接层20按顺序包含有树脂层22、金属层21、树脂层22。层压连接层20在该层压连接层20的平面方向的两端区域A具有所述金属层21与所述树脂层22不接合的金属－树脂未接合部23、以及所述金属层21从该金属－树脂未接合部23向平面方向外侧突出的金属露出部24，并且，在该层压连接层20的平面方向的中心区域B具有所述金属层21与所述树脂层22接合的金属－树脂接合部25。
从而，图2所示的电池模块200，具体地说，图3所示的层压连接层20的金属层21的金属露出部24与一个单电池30的正极端子31及另一个单电池30的负极端子32电连接。
在本公开中，存在于单电池之间的层压连接层为1层，进而，将层压连接层内的金属层作为各个单电池之间的电连接构件使用，由此，在电池模块中，可以将包含层压连接层在内的框体的体积占有率降低一半左右，进而，可以取消单元电池间连接构件(母线)。
图4是表示本公开的电池模块的另一个例子的剖视示意图。另外，在图4中，对于与图2中的结构部件相同的部分，采用相同的附图标记，省略其说明。
图5是表示本公开的电池模块所具有的层压连接层的另一个例子的剖视示意图。
图5所示的层压连接层40按顺序包含有树脂层42、金属层41、树脂层42。层压连接层40具有金属－树脂未接合部43和金属－树脂接合部45，所述金属－树脂未接合部43是在该层压连接层40的平面方向的两端区域A中所述树脂层41与所述树脂层42没有接合的部分，所述金属－树脂接合部45具有所述金属层41从该金属－树脂未接合部43向平面方向外侧突出的金属露出部44，并且，在该层压连接层40的平面方向的中心区域B中，所述金属层41与所述树脂层42被接合起来。并且，金属层41在金属－树脂未接合部43分支成两个。在金属－树脂未接合部43分支出的两个金属层41之中的一个具有金属露出部44。另外，在本公开中，在金属－树脂未接合部43分支出的两个金属层41之中的至少一个具有金属露出部44即可。
图4所示的电池模块300具有图5所示的层压连接层40。图5所示的层压连接层40的金属层41，通过在金属－树脂未接合部43分支成两个，在图4所示的电池模块300中，存在于与相邻的各个单电池30的各发电元件10(10a、10b)相对的部分的整个面中。
图4所示的电池模块300，由于通过形成与电极体(发电元件)相对的部分全部被金属层覆盖的结构，抑制水分向框体内(电池内部)透过，因此，能够抑制水分从金属层不与发电元件相对的部位向框体内透过而使得框体内的发电元件劣化。另外，如果是电池模块300，则由于水分向框体内(电池内部)的透过受到抑制，因此，即使在高湿度的环境下也能够得到良好的耐久性。
[单电池]
本公开的电池模块将多个单电池重叠并连接起来。
单电池的层叠数只要大于等于2个，则没有特别的限制，上限例如也可以为小于等于200个。
单电池具有发电元件、正极端子、相对于该发电元件位于与该正极端子(在平面方向上)相反一侧的负极端子。
发电元件通常具有正极、电解质层和负极。
正极与正极端子连接，负极与负极端子连接。
[层压连接层]
层压连接层配置在各个单电池之间。
从对电池模块进行密封的观点出发，也可以在位于单电池的层叠方向的两端的各个单电池的层叠方向外侧配置有层压连接层。
层压连接层按顺序包含有树脂层、金属层、树脂层。
树脂层包含有树脂，该树脂可以是聚乙烯、聚丙烯、以及丙烯酸树脂等。
金属层包含有金属，该金属只要具有导电性，则没有特别的限制，例如可以是铝等(Al)等。
层压连接层的金属层只要与相邻的一个单电池的正极端子及另一个单电池的负极端子电连接即可。被配置在位于单电池的层叠方向的两端的各个单电池的层叠方向外侧的层压连接层的金属层，只要与位于两端的各个单电池的正极端子或者负极端子电连接即可。
[正极]
正极包含有正极层、正极集电体。可以将正极端子连接于正极。
[正极层]
正极层包含有正极活性物质，作为任意成分，可以包含有固体电解质、导电材料、以及粘结剂等。
对于正极活性物质的种类，没有特别的限制，可以采用任何能够作为电池的活性物质使用的材料。在电池为锂二次电池的情况下，正极活性物质例如可以举出金属锂(Li)、锂合金、LiCoO2、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2、LiNixCo1-xO2(0<x<1)、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiMnO2、异种元素置换Li-Mn尖晶石、钛酸锂、锂金属磷酸盐、LiCoN、Li2SiO3、以及Li4SiO4、过渡金属氧化物、TiS2、Si、SiO2、Si合金及贮锂性金属间化合物等。异种元素置换Li-Mn尖晶石例如是LiMn1.5Ni0.5O4、LiMn1.5Al0.5O4、LiMn1.5Mg0.5O4、LiMn1.5Co0.5O4、LiMn1.5Fe0.5O4、以及LiMn1.5Zn0.5O4等。钛酸锂例如是Li4Ti5O12等。磷酸金属锂例如是LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO4、以及LiNiPO4等。过渡金属氧化物例如是V2O5、及MoO3等。贮锂性金属间化合物例如是Mg2Sn、Mg2Ge、Mg2Sb、及Cu3Sb等。
作为锂合金，可以列举出Li-Au、Li-Mg、Li-Sn、Li-Si、Li-Al、Li-B、Li-C、Li-Ca、Li-Ga、Li-Ge、Li-As、Li-Se、Li-Ru、Li-Rh、Li-Pd、Li-Ag、Li-Cd、Li-In、Li-Sb、Li-Ir、Li-Pt、Li-Hg、Li-Pb、Li-Bi、Li-Zn、Li-Tl、Li-Te、及Li-At等。作为Si合金，可以列举出与Li等金属的合金等，另外，也可以是与从由Sn、Ge及Al构成的组中选出的至少一种金属的合金。
对于正极活性物质的形状没有特别的限定，可以是颗粒状。在正极活性物质为颗粒状的情况下，正极活性物质可以是一次颗粒，也可以是二次颗粒。正极活性物质的平均粒径(D50)例如可以大于等于1nm且小于等于100μm，也可以大于等于10nm且小于等于30μm。
也可以在正极活性物质的表面形成含有Li离子传导性氧化物的涂层。这是因为可以抑制正极活性物质与固体电解质的反应的缘故。
作为锂离子传导性氧化物，例如，可以列举出LiNbO3、Li4Ti5O12、以及Li3PO4等。涂层的厚度例如大于等于0.1nm，也可以大于等于1nm。另一方面，涂层的厚度例如小于等于100nm，也可以小于等于20nm。正极活性物质的表面上的涂层的被覆率例如大于等于70％，也可以大于等于90％。
作为固体电解质，可以举例与在电解质层中所举的例子相同的电解质。
对于正极层中的固体电解质的含量没有特别的限制，但是，当以正极层的总质量作为100质量％时，例如，可以在1质量％～80质量％的范围内。
作为导电材料，可以采用公知的材料，例如，列举出碳材料、以及金属颗粒等。作为碳材料，例如，可以列举出从由乙炔黑、炉黑、VGCF(气相生长碳纤维)、碳纳米管、以及碳纳米纤维构成的组中选出的至少一种。其中，从电子传导性的观点出发，可以是从由VGCF、碳纳米管、及碳纳米纤维构成的组中选出的至少一种。作为金属颗粒，列举Ni、Cu、Fe、以及SUS等的颗粒。
对于正极层中的导电材料的含量没有特别的限制。
作为粘结剂(binder)，可以列举出丙烯腈丁二烯橡胶(ABR)、丁二烯橡胶(BR)、聚偏氟乙烯(PVdF)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)等。对于粘结剂在正极层中的含量没有特别的限制。
对于正极层的厚度没有特别的限制。
正极层可以通过以往公知的方法来形成。
例如，将正极活性物质、以及根据需要的其它成分投入到溶剂中，进行搅拌，由此制作正极层用浆料，将该正极层用浆料涂布于正极集电体等的支承体的一个面上并使之干燥，由此得到正极层。
对于溶剂，例如，可以列举出醋酸丁酯、丁酸丁酯、庚烷、以及N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等。
对于在正极集电体等的支承体的一个面上涂布正极层用浆料的方法，没有特别的限制，可以列举出刮刀法、金属掩模印刷法、静电涂布法、润浸涂布法、喷涂法、滚涂法、凹印涂布法、以及丝网印刷法等。
作为支承体，可以适当地选择采用具有自我支承性的支承体，没有特别的限制，例如，可以使用Cu及Al等的金属箔等。
另外，作为正极层的形成方法的其它方法，也可以通过对含有正极活性物质及根据需要的其它成分的正极合剂的粉末进行加压成形来形成正极层。在对正极合剂的粉末进行加压成形的情况下，通常施加大于等于1MPa且小于等于600MPa的程度的加压力。
作为加压方法，没有特别的限制，例如，可以列举出利用平板加压、以及辊压等施加压力的方法等。
[正极集电体]
作为正极集电体，可以采用能够作为电池的集电体使用的公知的金属。作为这样的金属，可以举例从由Cu、Ni、Al、V、Au、Pt、Mg、Fe、Ti、Co、Cr、Zn、Ge、以及In构成的组中选出的包含一种或者两种以上的元素的金属材料。作为正极集电体，例如，可以列举出SUS、铝、镍、铁、钛及碳等。
对于正极集电体的形态没有特别的限制，可以采取箔状及网状等各种形态。正极集电体的厚度因形状而异，但是，例如，可以在1μm～50μm的范围内，也可以在5μm～20μm的范围内。
正极集电体可以与正极端子连接，正极集电体也可以是正极端子。
[负极]
负极包含有负极集电体及负极层。负极端子也可以被连接于负极。
[负极层]
负极层至少含有负极活性物质，根据需要，含有导电材料、粘结剂、以及固体电解质等。
作为负极活性物质，可以列举出石墨、中间碳微球(MCMB)、高取向性石墨(HOPG)、硬碳、软碳、锂单体、锂合金、Si单体、Si合金、以及Li4Ti5O12等。作为锂合金及Si合金，可以使用与在正极活性物质中所举例子相同的合金。
对于负极活性物质的形状没有特别的限制，可以列举出颗粒状及板状等。在负极活性物质是颗粒状的情况下，负极活性物质可以是一次颗粒，也可以是二次颗粒。另外，负极活性物质的平均粒径(D50)例如可以大于等于1nm且小于等于100μm，也可以大于等于10nm且小于等于30μm。
对于负极活性物质的形状没有特别的限制，可以列举出颗粒状及板状等。
对于负极层中采用的导电材料、以及粘结剂，可以采用与在正极层中所举例子相同的材料。对于在负极层中采用的固体电解质，可以采用与在电解质层中所举例子相同的电解质。
对于负极层的厚度没有特别的限制，例如，可以为10～100μm。
对于负极层中的负极活性物质的含量，没有特别的限制，例如，可以为20质量％～90质量％。
[负极集电体]
对于负极集电体的材料,可以是不与Li合金化的材料，例如，可以列举出SUS、铜、以及镍等。作为负极集电体的形态，例如，可以列举出箔状及板状等。对于负极集电体的俯视时的形状，没有特别的限制，例如，可以列举出圆形、椭圆形、矩形、以及任意的多边形等。另外，负极集电体的厚度因形状而异，例如，可以在1μm～50μm的范围内，也可以在5μm～20μm的范围内。
负极集电体可以与负极端子连接，负极集电体也可以是负极端子。
[电解质层]
电解质层至少包含电解质。
对于电解质，可以采用非水系电解液、凝胶电解质、以及固体电解质等。可以仅单独使用它们中的一种，也可以组合两种以上来使用。
作为非水系电解液，通常使用含有锂盐及非水溶剂的电解液。
作为锂盐，例如，可以列举出LiPF6、LiBF4、LiClO4以及LiAsF6等无机锂盐；LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2(Li-TFSI)、LiN(SO2C2F5)2及LiC(SO2CF3)3等有机锂盐等。
作为非水溶剂，例如，可以列举出碳酸乙烯脂(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙脂(EMC)、γ-丁内酯、环丁砜、乙腈(AcN)、甲缩醛、1,2-甲缩醛(DME)、1,3-二甲氧基丙烷、二乙醚、四甘醇二甲醚(TEGDME)、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲基亚砜(DMSO)、以及它们的混合物等，从确保高介电常数、低粘度的观点出发，优选为具有高介电常数、高粘度的EC、PC、BC等环式碳酸酯化合物与具有低介电常数、低粘度的DMC、DEC、EMC等链式碳酸酯化合物的混合物，更优选为EC与DEC的混合物。
非水系电解液中的锂盐的浓度例如可以为0.3～5M。
凝胶电解质通常是将聚合物添加到非水系电解液中而凝胶化了的电解质。
作为凝胶电解质，具体地，通过将聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚氨酯、聚丙烯酸酯、及纤维素等聚合物添加到上述非水系电解液中并凝胶化而获得。
也可以采用使上述水系电解液等的电解质浸渍到电解质层中且防止正极层与负极层接触的隔板。
作为隔板的材料，只要是多孔质膜即可，没有特别的限制，例如，可以列举出聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酯、纤维素以及聚酰胺等树脂，其中，优选为聚乙烯及聚丙烯。另外，上述隔板可以是单层结构，也可以是多层结构。作为多层结构的隔板，例如，可以列举出PE/PP两层结构的隔板、或者PP/PE/PP或PE/PP/PE三层结构的隔板等。
隔板也可以是树脂无纺布、玻璃纤维无纺布等无纺布等。
电解质层也可以是固体电解质层。
固体电解质层至少含有固体电解质。
作为包含在固体电解质层中的固体电解质，可以适当地使用在固体电池中能够使用的公知的固体电解质，可以列举出氧化物系固体电解质、及硫化物系固体电解质等。
作为硫化物系固体电解质，例如，可以列举出Li2S-P2S5、Li2S-SiS2、LiX-Li2S-SiS2、LiX-Li2S-P2S5、LiX-Li2O-Li2S-P2S5、LiX-Li2S-P2O5、LiX-Li3PO4-P2S5、以及Li3PS4等。另外，上述“Li2S-P2S5”的记载是指采用含有Li2S以及P2S5的原料组成物构成的材料，对于其它的记载也一样。另外，上述LiX中的“X”表示卤族元素。在含有上述LiX的原料组成物中，也可以包含1种或者2种以上的LiX。在含有2种以上的LiX的情况下，对于2种以上的混合比率没有特别的限制。
硫化物系固体电解质中的各个元素的摩尔比可以通过调整原料中的各元素的含量来控制。另外，硫化物系固体电解质中的各元素的摩尔比或组成，例如，可以利用ICP发光分析法测定。
硫化物系固体电解质可以是硫化物玻璃，也可以是结晶化硫化物玻璃(玻璃陶瓷)，还可以是通过对原料组成物的固相反应处理而获得的结晶质材料。
硫化物系固体电解质的结晶状态，例如，可以通过对硫化物系固体电解质进行使用CuKα射线的粉末X射线衍射测定来确认。
硫化物玻璃可以通过对原料组成物(例如Li2S及P2S5的混合物)进行非晶质处理来获得。作为非晶质处理，例如可以列举机械研磨。
玻璃陶瓷例如可以通过对硫化物玻璃进行热处理来获得。
热处理温度只要是比通过硫化物玻璃的热分析测定观测到的结晶温度(Tc)高的温度即可，通常，大于等于195℃。另一方面，对于热处理温度的上限没有特别的限制。
硫化物玻璃的结晶温度(Tc)可以通过差热分析(DTA)来测定。
热处理时间只要是得到玻璃陶瓷所希望的结晶化度的时间即可，没有特别的限制，例如，在1分钟～24小时的范围内，其中，可以列举为在1分钟～10小时的范围内。
对于热处理的方法没有特别的限制，例如，可以列举出采用烧结炉的方法。
作为氧化物系固体电解质，例如，可以列举出具有包括Li元素、La元素、A元素(A是Zr、Nb、Ta及Al中的至少一种)、O元素的石榴石型结晶结构的物质等。作为氧化物系固体电解质，例如，可以是Li3+xPO4-xNx(1≤x≤3)等。
从处理性能良好的观点出发，固体电解质的形状可以为颗粒状。
另外，对于固体电解质的颗粒的平均粒径(D50)，没有特别的限制，下限可以在0.5μm以上，上限可以在2μm以下。
在本公开中，对于颗粒的平均粒径，只要没有特别声明，则为通过激光衍射·散射式粒径分布测定测定的体积基准的中值直径(D50)的值。另外，在本公开中，中值直径(D50)是在从粒径小的颗粒起依次排列的情况下，颗粒的累计体积成为整体体积的一半(50％)的直径(体积平均直径)。
可以单独使用1种固体电解质，或者使用2种以上的固体电解质。另外，在使用2种以上的固体电解质的情况下，可以将2种以上的固体电解质混合，或者也可以形成2层以上的固体电解质各自的层而形成多层结构。
对于固体电解质层中的固体电解质的比例，没有特别的限制，例如，为大于等于50质量％，也可以在大于等于60质量％且小于等于100质量％的范围内，也可以在大于等于70质量％且小于等于100质量％的范围内，还可以为100质量％。
从发现可塑性等的观点出发，也可以使固体电解质层中包含有粘结剂。作为这样的粘结剂，可以例示出作为用于正极层的粘结剂而例示的材料等。但是，为了容易谋求高输出化，从能够形成具有防止固体电解质的过度凝聚且均匀分散的固体电解质的固体电解质层等观点出发，可以使固体电解质层中含有的粘结剂小于等于5质量％。
作为形成固体电解质层的方法，可以列举出对含有固体电解质的固体电解质材料的粉末进行加压成形的方法等。在对固体电解质材料的粉末加压成形的情况下，通常，施加大于等于1Mpa且小于等于600MPa的程度的加压负荷。
作为加压方法，没有特别的限制，可以列举在正极层的形成中所例示的加压方法。
对于电解质层的厚度，没有特别的限制，通常大于等于0.1μm且小于等于1mm。
作为单电池，可以是一次电池，也可以是二次电池，其中，可以是二次电池。二次电池能够反复充放电。二次电池例如作为车载用电池是有用的。另外，单电池也可以是固体电池。固体电池可以是固体锂二次电池。
作为本公开的电池模块的制造方法，例如，首先，准备按顺序配置有正极集电体(正极端子)、正极层、固体电解质层、负极层、负极集电体(负极端子)的多个单电池。并且，可以通过在各个单电池之间配置层压连接层并对端部进行热熔接，形成本公开的电池模块。
【实施例】
(实施例1)
[正极的制作]
将作为正极活性物质的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、硫化物系固体电解质、作为粘结剂的PVdF以80:15:5的质量比进行称量，与分散介质一起混合。利用超声波均化器使所获得的混合物分散，获得正极浆料。利用由施料器进行的刮刀涂布法将所获得的正极浆料涂布到正极集电体(铝箔，厚度为15μm)上，使之干燥，获得在正极集电体上具有正极层的正极。
[负极的制作]
准备作为负极活性物质的Si、硫化物系固体电解质、以及作为粘结剂的SBR。
将它们以负极活性物质:硫化物系固体电解质:粘结剂＝50:48:2的质量比进行称量，与分散介质一起混合。利用超声波均化器使所获得的混合物分散，由此获得负极浆料。
利用由施料器进行的刮刀涂布法将所获得的负极浆料涂布到负极集电体(Cu箔，厚度为15μm)上，使之干燥，获得在负极集电体上具有负极层的负极。
[固体电解质层的制作]
作为固体电解质层，采用硫化物系固体电解质的压粉体。
[单电池的制作]
获得按顺序配置有正极集电体(正极端子)、正极层、固体电解质层、负极层、负极集电体(负极端子)的单电池。
[电池模块的制作]
准备2个单电池。准备3层层压连接层。将它们按照层压连接层、单电池、层压连接层、单电池、层压连接层的顺序进行配置，对端部进行热熔接，获得电池模块。对于层压连接层的金属层的金属－树脂未接合部，使用只与相邻的单电池之中的一个单电池的发电元件相对的结构。2个单电池以串联连接的方式连接起来。
(实施例2)
除了在上述[电池模块的制作]中，层压连接层的金属层的金属－树脂未接合部使用与相邻的单电池之中的两个单电池的发电元件相对的结构之外，利用与实施例1同样的方法制作电池模块。
(比较例1)
除了在上述[电池模块的制作]中，准备两个单电池，准备四层层压连接层，将它们按照层压连接层、单电池、层压连接层、层压连接层、单电池、层压连接层的顺序进行配置而获得电池模块之外，利用与实施例1同样的方法制作电池模块。即，除了在上述[单电池的制作]中，制作由一对层压连接层夹着单电池的两侧而成的层压型单电池，在上述[电池组件的制作]中，准备两个层压型单电池，将它们层叠，以串联连接的方式将各个端子之间用母线连接起来之外，利用与实施例1同样的方法制作电池模块。
[评价方法]
对于实施例1～实施例2以及比较例1的各个电池模块进行下面所示的耐久试验，测定容量保持率。
[耐久试验前的放电容量测定]
对在实施例1～实施例2以及比较例1中获得的各个电池模块以1MPa的约束压进行约束，在25℃下，进行在0.1C下SOC从0％到100％的充电和在0.1C下SOC从100％到0％的放电，测定各个电池模块的耐久试验前的放电容量。
[耐久试验]
在60℃、相对湿度(RH)90％的条件下，以在1C下SOC从0％到100％的充电和在1C下SOC从100％到0％的放电作为1个循环，对在实施例1～实施例2以及比较例1中获得的各个电池模块进行合计100个循环的充放电。结果示于表1中。
[耐久试验后的放电容量测定]
在25℃下，对耐久实验后的在实施例1～实施例2以及比较例1中获得的各个电池模块进行在0.1C下SOC从0％到100％的充电和在0.1C下SOC从100％到0％的放电，测定各个电池模块的耐久试验后的放电容量。
将各个电池模块的耐久试验后的放电容量除以耐久试验前的放电容量并乘以100，由此，计算出各个电池模块的容量保持率。表示当将比较例1的容量保持率作为100％时的实施例2的容量保持率的结果示于表1中。表示实施例1～2的容量保持率的结果示于表2。
【表1】
结构 容量保持率(Ref比)
比较例1 图1 100％(Ref)
实施例2 图4 202％
【表2】
结构 容量保持率
实施例1 图2 46％
实施例2 图4 93％
[评价结果]
确认实施例1～实施例2的各个电池模块作为电池能够进行充放电。
实施例2的电池模块与比较例1、实施例1的各个电池模块相比，容量保持率在2倍以上。
附图标记说明
10 放电元件(10a、10b)
11 正极
12 隔板(电解质层)
13 负极
20 层压连接层
21 金属层
22 树脂层
23 金属－树脂未接合部
24 金属露出部
25 金属－树脂接合部
30 单电池(30a)(30b)
31 正极端子
32 负极端子
40 层压连接层
41 金属层
42 树脂层
43 金属－树脂未接合部
44 金属露出部
45 金属－树脂接合部
100 电池模块
110 发电元件
111 正极
112 隔板
113 负极
120 层压连接层
121 金属层
122 树脂层
130 单电池
131 正极端子
132 负极端子
133 母线
200 电池模块
300 电池模块
A 两端区域
B 中心区域。

Claims (3)

1.一种电池模块，是将多个单电池重叠并连接起来而成的电池模块，所述单电池具有发电元件、正极端子、以及相对于该发电元件位于与该正极端子相反一侧的负极端子，其特征在于，
在各个所述单电池之间配置按顺序包含有树脂层、金属层、树脂层的层压连接层，
所述层压连接层的所述金属层与相邻的一个单电池的正极端子以及另一个单电池的负极端子电连接。
2.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，所述层压连接层的所述金属层存在于相邻的各个所述单电池的与各个所述发电元件相对的部分的整个面上。
3.如权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，所述层压连接层在该层压连接层的平面方向的两端区域具有所述金属层与所述树脂层不接合的金属－树脂未接合部、以及所述金属层从该金属－树脂未接合部向平面方向外侧突出的金属露出部，并且，所述层压连接层在该层压连接层的平面方向的中心区域具有所述金属层与所述树脂层接合的金属－树脂接合部。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031272A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Nissan Motor Co Ltd 電極積層型電池
CN105789508A (zh) * 2015-01-09 2016-07-20 昭和电工包装株式会社 蓄电器件用外装体
CN206758546U (zh) * 2017-04-25 2017-12-15 东莞市卓高电子科技有限公司 一种无极耳超薄软包电芯
CN209029428U (zh) * 2018-11-12 2019-06-25 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 一种防腐蚀的软包锂离子电池

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5177074B2 (ja) 2001-09-04 2013-04-03 日本電気株式会社 非水電解質電池
JP2004095217A (ja) 2002-08-29 2004-03-25 Nissan Motor Co Ltd 電池外装用ラミネート材、電池およびその製造方法、ならびに組電池、組電池モジュール
JP4617672B2 (ja) 2003-12-26 2011-01-26 トヨタ自動車株式会社 ラミネート電池モジュールとその製造方法
JP4978107B2 (ja) * 2006-08-10 2012-07-18 日産自動車株式会社 組電池
JP6629514B2 (ja) 2014-05-08 2020-01-15 昭和電工パッケージング株式会社 ラミネート外装材の製造方法
JP2019169427A (ja) 2018-03-26 2019-10-03 Tdk株式会社 電池モジュール
JP2020043036A (ja) 2018-09-13 2020-03-19 株式会社東芝 電池、電池パック及び車両

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031272A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Nissan Motor Co Ltd 電極積層型電池
CN105789508A (zh) * 2015-01-09 2016-07-20 昭和电工包装株式会社 蓄电器件用外装体
CN206758546U (zh) * 2017-04-25 2017-12-15 东莞市卓高电子科技有限公司 一种无极耳超薄软包电芯
CN209029428U (zh) * 2018-11-12 2019-06-25 东莞塔菲尔新能源科技有限公司 一种防腐蚀的软包锂离子电池

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