CN1619858A - 电池及相关方法 - Google Patents

Abstract

电池具有沿堆叠方向叠堆的多个单元电池、多个具有导电率的导电元件、和多个具有绝缘特性的绝缘元件。多个导电元件和多个绝缘元件交替地设置在电池的堆叠方向上，分别具有输出端子的多个单元电池夹在其间，使得多个单元电池在堆叠方向上电连接。

Description

电池及相关方法

技术领域

本发明涉及电池及相关方法，并且更尤其涉及具有高电能密度、结构小而轻并可以作为提供大能量的电源的电池，及其相关的方法。

背景技术

在近几年，随着对环保意识的持续关注，从使用石油燃料的发动机到使用电能的电动机，机动车使用的能源已经发生了重大转变。因为这个原因，电池作为发动机能源的技术已经快速地发展。

希望机动车安置这样的电池，该电池结构小而轻并且在频繁循环下具有充电和放电大容量电能、和优异的防震性能以及散热性能。

日本专利申请特开No.2000-195480(参见段号0014-0029和附图1、2和4)公开了一种电池。具体而言，该电池的结构包括串联、并联、混联电连接的多个扁平形单元电池和加压元件，其中该扁平形单元电池以给定间隔设置在单元电池的厚度方向上，该加压元件位于堆叠体的单元电池之间，从而通过外壳元件紧固多个单元电池而在堆叠体两侧加压单元电池。通过这种结构，企图使单元电池具有所希望的散热性能，从而提供具有改进了的循环特性和比率特性的电池。

发明内容

根据本发明者提出的上述研究，由于这种电池包括扁平形电池作为单元电池，该电池具有比由不同于扁平形电池的其它电池形成的电池更大的能量密度，并且可以形成为具有同样电能容量的小型化电池。因为这个原因，鉴于具有高能量密度的小型化结构，扁平形电池构成的电池适于作为用于在机动车上安装的电池。

然而，根据发明者提出的进一步精确分析，由于该电池包括为了在电源存储体系中使用而开发的电池，所以考虑为了将电池用于需要生产效率、小尺寸且轻重量、抗震能力和高可靠性的机动车，存在对这种结构进行进一步研究所需要的空间。

尤其是，为了实现具有满足各种需求的结构的电池而提出新的需要：例如一种结构，可以提供高生产率，并且其中单元电池包括尽可能少量的元件部分以提供重量最小化，从而提供最大体积效率；一种结构，其中即使在频繁反复循环下充电和放电时，电池也可以阻止因电池内部产生气体而导致的容量衰退的发生和电池寿命的降低；一种结构，即使一直处于震动之中也具有可以稳定工作的抗震能力；和一种结构，即使在高密度设置的单元电池中也能够有效地散热。

通过发明人进行的上述研究已经完成了本发明，并且本发明的目的是提供一种电池，该电池的结构具有高能量密度和小尺寸且轻重量，从而最适宜作为提供大能量的电源。

而且，根据发明人进行的研究，考虑到由于串联组装多个单元电池以形成电池，并且在组装过程中，随着串联单元电池的数量的增加，串联的单元电池具有增加的端电压，因此需要注意操作，因而存在改进工作能力的空间。

因而，本发明的另一个目的是提供制造电池的方法，其中在电池的制造过程中没有输出高电压。

为了达到上述目的，在本发明的一个方面中，电池包括：在堆叠方向上堆叠的多个单元电池、多个具有导电率的导电元件；以及多个具有绝缘特性的绝缘元件，多个导电元件和多个绝缘元件交替地设置在堆叠方向上，分别具有输出端子的多个单元电池夹在其间，由此多个单元电池在堆叠方向上电连接。

与此同时，在本发明的另一个方面中，制造电池的方法包括：在堆叠方向上堆叠多个单元电池，使得多个导电元件和多个绝缘元件交替地设置在电池的堆叠方向上，分别具有输出端子的多个单元电池夹在其间，同时多个导电元件具有临时绝缘元件；临时紧固多个导电元件；将临时绝缘元件从多个导电元件中去除；以及通过在多个单元电池的输出端子之间施加压力以将临时绝缘元件从导电元件上去除，充分紧固多个单元电池。

本发明的其他和进一步的特征、优点和益处将从下面结合附图的描述中变得更加清楚。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的电池的透视图；

图2为当前提交实施例的电池的单元电池的透视图；

图3为图1中示出的电池沿A-A线的横截面图；

图4A为当前提交实施例的电池的外层散热器的透视图；

图4B为当前提交实施例的电池的内层散热器的透视图；

图5A为说明当前提交实施例的电池的加压单元的整个结构的视图；

图5B为说明当前提交实施例的电池的弹簧座(spring retainer)的结构的视图；

图6A为沿图1线B-B的横截面图和说明图1示出的电池的加压单元的初始状态的视图；

图6B为沿图1线B-B的横截面图和说明加压单元设置在外层散热器之间时的状态的视图；

图6C为当前提交的实施例电池的加压单元的弹簧座的插杆(inserter)的平面图；

图7为当前提交实施例的电池的分解透视图；

图8为根据本发明第二实施例的电池的分解透视图；

图9为根据本发明第三实施例的电池的分解透视图；

图10为说明当前提交实施例的电池的框架上设置单元电池的状态的透视图；

图11为说明当前提交的实施例中组装过程中电池的透视图；

图12为当前提交实施例的电池的透视图；

图13为说明当前提交实施例的电池的电路结构的示意图；

图14为根据本发明第四实施例的电池的透视图；

图15A为说明当前提交实施例的电池的一个单元电池的透视图；

图15B为说明当前提交实施例的电池的另一个单元电池的透视图；

图16为沿图14线C-C的横截面图；

图17为沿图14线D-D的横截面图；

图18为说明当前提交实施例的电池的组装过程的流程图；

图19为用于说明当前提交实施例的电池的组成过程的分解透视图；

图20为用于说明在图19示出的状态之后的组装过程的分解透视图；

图21为说明在当前提交的实施例中设置绝缘垫圈和具有绝缘膜的导电垫圈的状态的典型视图；

图22A为说明在当前提交的实施例中具有绝缘膜的导电垫圈的一个例子的平面图；

图22B为沿图22A线F-F的横截面图；

图22C说明在当前提交的实施例中具有绝缘膜的导电垫圈的另一个例子的平面图；

图22D为沿图22C线G-G的横截面图；

图22E为说明在当前提交的实施例中具有绝缘膜的导电垫圈的另一个例子的平面图；

图22F为沿图22E线H-H的横截面图；

图23A为说明在当前提交的实施例中具有临时绝缘体的导电垫圈的一个例子的平面图；

图23B为沿图23A线I-I的横截面图，其示出了在紧固定位之前的状态；

图23C为沿图23A线I-I的横截面图，其示出了在紧固定位之后的另一个状态；

图24A为说明在当前提交的实施例中具有临时绝缘体的导电垫圈的另一个例子的平面图；

图24B为沿图24A线J-J的横截面图，其示出了在紧固定位之后的状态；

图24C为沿图24A线J-J的横截面图，其示出了在紧固定位之前的另一个状态；

图25A为说明在当前提交的实旋例中具有临时绝缘体的导电垫圈的另一个例子的平面图；

图25B为沿图25A线K-K的横截面图，其示出了在紧固定位之前的状态；

图25C为沿图25A线K-K的横截面图，其示出了在紧固定位随后的另一个状态；

图26为说明在当前提交的实施例中具有临时绝缘体的导电垫圈的另一个例子的平面图；

图27为在当前提交的实施例中紧固定位销之后，图26中示出的具有临时绝缘体的导电垫圈的状态的视图；

图28为说明在当前提交的实施例中设置绝缘垫圈和具有绝缘膜的导电垫圈的状态的另一个例子的典型视图。

具体实施方式

此后，将参考适当的附图描述根据本发明各种实施例的电池及相关方法。顺便提及，贯穿几个视图，x-、y-和z-轴形成三轴直角坐标体系。

(第一实施例)

现在，将参考图1-7详细描述根据本发明第一实施例的电池及其相关方法。

首先，对当前提交实施例的电池的示意性结构进行描述。

图1为当前提交实施例的电池BA的透视图；图2为形成这个电池的单元电池的透视图；以及图3为沿图1线A-A的横截面图。

如图1-3中所示，当前提交的实施例中电池BA的示意性结构包括多个扁平形电池1(此后只称为单元电池)的堆叠体、堆叠在单元电池1上的散热器2a，2b、置于单元电池1之间和单元电池1和散热器2a，2b之间的大摩擦板(high friction sheets)3、和保持机构4，其中通过保持机构4在堆叠方向上(沿着z方向)对多个堆叠单元电池1加压，从而使该多个单元电池整体容纳在其中。

单元电池1串联在堆叠方向上。即，从各自单元电池1上伸出的两个电极片10，12串联以排除使导电垫圈50和绝缘垫圈51交替设置而引起的短路。

此后，详细描述电池BA及其元件，必要时还参考其他附图。

<单元电池>

单元电池1，在当前提交的实施例中形成为扁平形，内部包括由正极板、负极板和隔板按这种次序堆叠组成的发电元件。单元电池1形成二次电池，例如使用凝胶聚合物电解质的锂离子二次电池。

关于单元电池1，具有三层结构的层压膜用作外壳并且形成为包括置于由聚酰胺树脂制得的树脂膜之间的铝箔的三层。两个层压膜中，一个薄片是通过在层压膜的另一个薄片上层压、在各自边缘通过热焊接维持薄片形状而形成为扁平形。发电元件密封在薄板状的层压膜中。当进行这个过程时，虽然将层压膜引入冲模中，但是层压膜的最外层是由具有小表面摩擦系数的树脂膜形成，因此层压膜不会受到由层压膜和冲模之间的摩擦引起的反作用。顺便提及，关于电池BA，单元电池1在与胶囊包裹的发电元件的堆叠方向相同的方向堆叠。

单元电池1具有正极片10和负极片12作为形成从与堆叠方向垂直的方向伸出的输出端子的片。正极片10和负极片12引出到外壳外侧。分别在正极片10和负极片12中形成孔11，13，表面都经过绝缘处理的绝缘体销52插入孔11，13中。

正如通过参考图3所理解的，交替堆叠单元电池1，使得具有正极性和负极性的电极片交替地设置在堆叠方向上，也就是，交替堆叠正极片10和负极片12。通过绝缘体销52交替设置导电垫圈50和绝缘垫圈51，从而夹住正极片10和负极片12。尤其是，绝缘垫圈51置于正极片10和层叠在其上的负极片12之间，并且导电垫圈50置于负极片12和层叠在其上的正极片10之间。当注意相同层上的垫圈时，通过当前提交的实施例，绝缘垫圈51放置在正极片10上，以及导电垫圈50放置在负极片12上。顺便提及，虽然导电垫圈50和绝缘垫圈51分别位于保持在最上层的单元电池1的正极片10和负极片12上，但是根据设置电极片的顺序，如果根据情况省略这些组成部分也没关系。

导电垫圈50可以由导电金属形成，例如铜或铝，从而使一个在另一个上保持接触的正极片10和负极片12电连接。另一方面，绝缘垫圈51由绝缘金属形成，例如陶瓷，从而使一个在另一个上保持接触的正极片10和负极片12绝缘。导电垫圈50和绝缘垫圈51可用作避免单元电池1的正极片10和负极片12之间直接接触的空间。

因此，由于在堆叠方向上交替设置正极片10和负极片12，电池BA内部具有电路，通过该电路电连接单元电池1以使电流从堆叠结构的上层流到堆叠结构的下层。顺便提及，当希望使电流从堆叠结构的下层流到堆叠结构的上层时，反向地设置导电垫圈50和绝缘垫圈51就可以。

对绝缘销52进行绝缘处理，包括覆盖在金属棒表面上的热收缩管、涂覆到金属表面上的树脂、在金属表面上形成涂覆或防护。螺母53a，53b紧固在绝缘体销52的顶部和底部。这使单元电池1的电极片10、12被牢固地置于导电垫圈50和绝缘垫圈51之间，由此使电极片10，12以可靠方式彼此导电或电绝缘。

这里，导电垫圈50和绝缘垫圈51优选具有尽可能小的表面粗糙度。如果表面粗糙度大，当通过螺母53a，53b在垫圈两侧紧固导电垫圈50和绝缘垫圈51时，引起导电垫圈50和绝缘垫圈51的表面疲劳，并且紧固力发生衰退，从而使电极片10，12和导电垫圈50之间的电阻增大，导致电极片10，12之间的电连接可靠性衰退。

顺便提及，根据在电池内部形成的电路，其中电流从上层向下层流动，电源端子(未示出)可以放置在螺母53a与导电垫圈50之间和螺母53b与绝缘垫圈51b之间，从而可以引出电流，同时使控制器(未示出)可以检测电池BA的电压。而且，当结合图1中示出的多个单元电池1时，当然使用这种电源端子。

<散热器>

图4A为外层散热器2a的透视图，以及图4B为内层散热器2b的透视图。

如图4A和4B中所示，形成当前提交的实施例部分的散热器包括外层散热器2a和内层散热器2b，并且外层散热器2a放置在堆叠结构的最外层上，同时内层散热器2b连同单元电池1设置在电池BA堆叠结构的中间。

散热器2a，2b中的任何一个都形成有多个通风通道20以使冷却剂例如空气通过那里。这些通风通道20形成在两片板材中，该两片板材的表面分别形成有多个凹槽，层压该两片板材以使各自的凹槽相互排列成行，为了由此形成各自的散热器2a，2b。这是基于对通过极薄的散热器2a，2b挖空通风通道中遇到的困难考虑的。当然，各个散热器2a，2b可以分别由整体板材形成，如果需要，其是通过挤压模塑形成。

外层散热器2a形成有切断部分21以使堆叠电池单元1的电极片10，12暴露到外侧并且具有分别形成有孔22的四个角，在两个角之间插入切断部分21。形成孔22是为了分别安装加压单元40以对在外层散热器2a之间堆叠的单元电池1施加必须的表面压力。

在内层散热器2b中没有象外层散热器2a那样的孔22。当单元电池1堆叠在电池BA中时，通过加压单元40使内层散热器2b容纳在与单元电池1接触的受压表面上。内层散热器2b以这种方式适当地设置在单元电池1之间：当堆叠四片单元电池1时，一片内层散热器2b设置在这种堆叠体上，如图3中所示。这使在单元电池1中产生的热从堆叠结构中散出。

<大摩擦板>

如图3中所示，当前提交的实施例的大摩擦板3夹置在单元电池1之间或单元电池1和散热器2a，2b之间。大摩擦板3由形成为片状结构的硅橡胶制得。硅橡胶显示出的摩擦阻力比相互或直接层压单元电池1时出现的摩擦阻力更大。因此，在单元电池1之间或在单元电池1和散热器2a，2b之间插入大摩擦板3使这些组成部分的横向移动最小。

与此同时，虽然大摩擦板3在横向移动方面显示出大的摩擦力，但是在单元电池1的堆叠方向方面上几乎没有显示出粘接。因此，关于单元电池1和散热器2，大摩擦板3没有粘接。另有说明，大摩擦板3不是使单元电池1本身或单元电池1和散热器2a，2b永远连接的那种类型，并且具有使这些元件彼此分离的特性。

<保持机构>

如图1中所示，当前提交的实施例的保持机构4包括要堆叠在电池BA最外层上的外层散热器(保持板)2a、设置在外层散热器2a之间的加压单元40、和将加压单元40安装在外层散热器2a上的螺母41。

如前所述，外层散热器2a堆叠在电池BA的最外层以用作冷却单元电池1的冷却元件。与此同时，外层散热器2a还用作支持机构4的一部分，该支持机构4分别对单元电池1和内层散热器2b施加表面压力，当将这些元件保持在固定位置中时，单元电池1在堆叠方向上堆叠在堆叠结构的中间。作为部分保持元件4，通过加压单元40，外层散热器2a在使结合的元件彼此更紧密的方向上施加力。

加压单元40插入形成在外层散热器2a中的孔22中并且通过螺母41紧固。加压单元40具有详细的结构，其在图5A到6C中示出。

图5A为说明加压单元40整个结构的视图；图5B为加压单元40的弹簧座结构的视图；图6A为沿图1线B-B的横截面图和示出加压单元40的初始状态的视图；图6B为沿图1线B-B的横截面图和示出加压单元40设置在外层散热器2a之间时的状态的视图；以及图6C为加压单元40的弹簧座43的插杆47(inserter)的平面图。

如图5A到6C中所示，加压元件40包括拉伸线圈弹簧(弹性主体)42和夹持拉伸线圈弹簧42两端的弹簧座43。

通过设置在外层散热器2a之间处于拉紧状态的拉伸线圈弹簧42，拉伸线圈弹簧42显示出拉力以在使外层散热器2a彼此更紧密的方向上产生弹力。

弹簧座43包括主体部分44、形成有螺纹螺脊的螺孔部分45，该螺纹螺脊的螺距P2大于拉伸线圈弹簧42的螺距P1、朝拉伸线圈弹簧42的中心延伸的支柱部分(abutment portion)46、和从主体部分44延伸并通过外层散热器2a插入的插杆47。

使主体部分44实现与拉伸线圈弹簧42末端的紧邻啮合，从而限定其末端的位置。而且，通过组装到电池的加压单元40，主体部分44实现与外层散热器2a的紧邻啮合，从而起到限制拉伸线圈弹簧42增加长度的作用。

螺杆部分45旋进拉伸线圈弹簧42的末端并且在内部啮合拉伸线圈弹簧42的内部，其因此紧固。如图5B中所示，螺杆部分45具有外缘表面，该表面形成有螺距为P2的螺纹螺脊。螺杆部分45的螺距P2大于拉伸线圈弹簧42的螺距P1。因此，螺杆部分45可以在如图5B箭头所示的方向拧紧，并且拧紧螺杆部分45使支柱部分46朝拉伸线圈弹簧42的中心前进。

如图5A所示，当从拉伸线圈弹簧42的两端拧紧螺杆部分45时，从两侧前进的支柱部分46实现与结合的拉伸线圈弹簧42末端啮合。在这种情况下，使拉伸线圈弹簧42从自然长度拉伸，由此在加压单元40的初始状态下提供初始拉力。

插杆47具有末端，该末端具有紧固螺母41的螺纹螺脊47a。插杆47具有头部，该头部形成有适当的驱动切口48，如图6C中所示。使负驱动器的尖安装到切口48上可以使弹簧座43锁定其旋转。

将加压单元40锁定在外层热交换器2a之间提供如图6A所示的状态。

如图6A所示，插杆47插过外层散热器2a的孔22。在这种状态下，如图6B和6C中所示，锁定一个弹簧座43的旋转，而另一个弹簧座43的插杆47在X方向上由螺母41拧紧并且紧固。然后朝向螺母41拉弹簧座43。同样地，驱动螺母41使其他剩余弹簧座43的插杆47紧固。然后，随着拉伸线圈弹簧42被夹持，将弹簧座43彼此拉开，并且在拉伸线圈弹簧42在外层散热器2a之间伸展的情况下夹持拉伸线圈弹簧42。

以这种方式，由于拉伸线圈弹簧42伸展了与外层散热器2a之间的距离一致的距离，所以变得可以获得在使拉伸线圈42缩短的方向上作用的回弹力，而不管螺母41施加的紧固回转力。通过外层散热器2a，这种回转力提供了施加给单元电池1的压力。

<组装过程>

接下来，进行对当前提交实施例的电池BA的组装过程进行描述，其中该电池BA具有上述结构。

图7为说明电池BA必要部分的分解透视图。

如图7中所示，首先，将外层散热器2a设置在最底层并且将多个单元电池1堆叠在其上。这里，对于多个单元电池1，通过绝缘体销52设置电极片10，12，使得正极片10和负极片12交替地设置在堆叠方向上。每次通过绝缘体销52设置单元电池1的电极片10，12时，也通过绝缘体销52顺序地设置导电垫圈50和绝缘垫圈51。

这里，在堆叠方向上通过绝缘体销52交替布置地设置导电垫圈50和绝缘垫圈51。对于同一单元电池1的正极片10和负极片12来说，一方面导电垫圈50设置在负极片12上，另一方面，绝缘垫圈51设置在正极片10上。即，不同类型的垫圈分别设置同一单元电池1的正极片10和负极片12上。

然后，在多个阶段中堆叠其他单元电池1，也就是，堆叠四片单元电池1，以及另一个内层散热器2b设置在堆叠的单元电池1的顶部。

随后，反复设置单元电池1和内层散热器2b一定次数后，最后，外层散热器2a设置在堆叠结构的顶部。

此后，在外层散热器2a之间设置加压单元40并且紧固螺母41直到加压单元40的拉伸线圈42在外层散热器2a之间伸展，由此如图1所示组装电池BA。

顺便提及，在堆叠期间，在单元电池1、外层散热器2a和内层散热器2b的各个表面上放置大摩擦板3。

如上所述，根据当前提交实施例的电池BA，通过绝缘体销52在堆叠方向上在单元电池1的正极片10和负极片12之间交替地设置导电垫圈50和绝缘垫圈51。因此，通过交替设置导电垫圈50和绝缘垫圈51可以容易地实现其中堆叠的单元电池1在垂直方向上顺序地连接的电路。

顺便提及，虽然已经结合其中单元电池1垂直堆叠的单片电池BA示范地示出当前提交的实施例，当然，当前提交的实施例不是限制并且都由多组单元电池1组成的多个电池可以并列连接以形成电池组，该电池组具有进一步增加的电能输出。这种情况，通过安装在电池上的汇流条将电池彼此电连接就可以。汇流条可以安装在绝缘体销52上并且由螺母53a，53b紧固。

<第二实施例>

接下来，参考图8详细地描述根据本发明第二实施例的电池及其相关方法。

图8为当前提交的电池的分解透视图。

当前提交的实施例不同于上述提出的第一实施例，因为第一实施例中采用的形状结构中绝缘体销52直接插入单元电池1的电极片10，12中，并且通过绝缘体销52交替地设置导电垫圈50和绝缘垫圈51，然而第二实施例采用的形式结构中绝缘体销52并没有直接插入电极片10，12，并且绝缘体销52插入到分别从电极片10，12伸出的汇流条(输出端子和平行连接的元件)中，并且，通过绝缘体销52交替设置导电垫圈50和绝缘垫圈51，并且第二实施例的其他结构相同。此后，重点描述这些不同点，并且与第一实施例相同的组成部分具有相同的附图标记，从而省略或简化描述。

如图8中所示，对于一组两个单元电池1来说，通过汇流条6分别连接共用正极片10和共用负极片12，从而使一组单元电池1并联。汇流条6焊接到并且连接到正极片10和负极片12上。即，通过这种结构，汇流条6构成两个单元电池1的输出端子。

此后，连接正极片10的汇流条6称作汇流条6a，连接负极片12的汇流条6称作汇流条6b。汇流条6a，6b分别形成有孔60，绝缘体销52可以插入其中。当构成电池时，当绝缘体销52插入孔60中时，堆叠一组单元电池1。这里，当堆叠单元电池1时，绝缘体销52分别插入孔60中，使得汇流条6a，6b交替堆叠在堆叠方向上。因此，通过汇流条6a，6b分别插入到绝缘条销52中，可以使每组单元电池1定位。

也通过绝缘体销52分别设置导电垫圈50和绝缘垫圈51。通过每个绝缘体销52将导电垫圈50和绝缘垫圈51在堆叠方向上一个接一个地设置在汇流条6a，6b之间。如图8中所示，通过绝缘体销52将绝缘垫圈51设置成在最低层将绝缘垫圈51设置在汇流条6a上，如图中所示，并且通过绝缘体销52将导电垫圈50设置成在汇流条6a上方将其设置在汇流条6b上。

顺便提及，为了说明单元电池1的堆叠方式，从图8中省略散热器2a，2b和大摩擦板3，当然可以理解，当形成电池时，与第一实施例中相同，外层散热器2a设置在堆叠结构的两个最外层的表面上，并且为在多个阶段中设置的单元电池1的堆叠体设置散热器2b。然后，加压单元40设置在外层散热器2a之间以给单元电池1施加压力，从而将它们保持在固定位置中。而且，在堆叠过程中，大摩擦板3用于单元电池1、外层散热器2a和内层散热器2b的各个表面。

如上所述，根据当前提交实施例的电池，通过绝缘体销52在堆叠方向上交替设置汇流条6a，6b并且通过绝缘体销52在堆叠方向上交替设置导电垫圈50和绝缘垫圈51。因此，单元电池1在与堆叠方向垂直的方向上并联并且在堆叠方向上串联。

顺便提及，参考其中两个单元电池1通过汇流条6并联的代表性结构已经描述了当前提交的实施例，当前提交的实施例并不是限制，并且如果需要，可以并联多于三个的单元电池1。

(第三实施例)

现在，参考图9-13详细地描述根据本发明第三实施例的电池及其相关方法。

图9为解释当前提交的实施例电池框架7的平面图；图10为说明框架7上设置单元电池1的状态的透视图；图11为说明组装过程中电池的透视图；图12为组装后电池BA1的透视图；图13为说明电池BA1的电路结构的示意图。顺便提及，在图11中，为了容易示出导电垫圈50和绝缘垫圈51，省略了单元电池1的电极片。

当前提交的实施例与上述提出的第一实施例的主要区别在于，第一实施例采用的形状结构中通过导电垫圈50和绝缘垫圈51本身设置单元电池1，而当前提交的实施例采用的结构形式中在燃料电池1设置在框架7上的状态下堆叠单元电池1，并且其他结构相同。此后，重点描述这些不同点，并且与第一实施例相同的组成部分具有相同的附图标记，从而省略或简化描述。

即，当前提交的实施例与第一实施例相似，因为外层散热器2a设置在堆叠结构的最外层上，但是结构不同之处在于，框架7和内层散热器2b，如图9和10所示，在堆叠结构中组合，其中为多个堆叠框架7中的每个设置内层散热器2b。而且，在当前提交的实施例中，为了在电池BA1中形成串联电路，汇流条8安装在堆叠结构上。

首先，描述框架7。

<框架>

如图9和10中所示，当前提交的实施例的框架7中，其一侧嵌入有导电垫圈50并且另一侧嵌入有绝缘垫圈51。导电垫圈50形成的厚度稍微大于框架7的厚度(在电池堆叠方向上的厚度)，而小于单元电池1的厚度(在电池堆叠方向上的厚度)。绝缘垫圈51形成的厚度也与导电垫圈50一样大于框架7的厚度，而小于单元电池1的厚度。

框架7形成有多个定位部分70，在该定位部分70上联合的单元电池1分别设置在指定位置中。定位部分70分别由切断部分形成，每个的尺寸小于每个单元电池1的外形。每个定位部分70开口到一定面积大小，因为当单元电池1设置在定位部分70上时，可以夹持单元电池1的周边，同时使单元电池1在除周边之外的区域上与设置在上层或底层的另一个单元电池1接触。单元电池1以这种方式设置在框架7上：使电极片10，12与导电垫圈50和绝缘垫圈51接触。完成定位后，导电垫圈50和绝缘垫圈51的钻孔(孔)分别与单元电池1的正极片10的孔11和单元电池1的负极片12的孔13成一直线。

框架7中形成孔71，在堆叠工作期间该孔71使加压单元40插入。在第一实施例中加压单元40在单元电池1外部的区域上设置在外层散热器2a之间，而在当前提交的实施例中，加压单元40设置在外层散热器2a之间以延伸过框架7、内层散热器2b和外层散热器2a。

在框架7上，相邻单元电池1设置成正极片10和负极片12定向在相反位置上。如图10中所示，单元电池1设置成如图10所示在前侧按顺序交替设置正极片10和负极片12。

如图11中所示，通过设置加压单元40和绝缘体销52堆叠多个框架7，多个单元电池1设置在每个框架7上。顺便提及，借助螺母使加压单元40和绝缘体销52紧固到外层散热器2a上，这并未示出，从而保持垂直。而且，根据完成组装的电池BA1，加压单元40不动地固定在外层散热器2a之间，如图12中所示，从而在使外层散热器2a紧密的方向上施加力以对每个单元电池1施加一定的表面压力。

当堆叠框架7时，单元电池1的电极片10，12交替设置在堆叠方向上。关注框架7一侧的底层中，其中电极片按照正极片10、负极片12、正极片10和负极片12这一顺序设置，而直接在底层上方的上层在同一侧具有按照负极片12、正极片10、负极片12和正极片10这样的另一种顺序设置的电极片。

而且，当堆叠框架7时，由于导电垫圈50和绝缘垫圈51嵌入在框架7中，所以如上所述，堆叠框架7使得导电垫圈50和绝缘垫圈51交替地定位在堆叠方向上。

继续地在框架7上将多个单元电池1设置成阵列，从而堆叠各个框架7，使其一个堆叠在另一个之上，如上所述，结果得到完成的电池组BA1，其中在堆叠方向上设置单元电池1串联。根据当前提交的实施例，如图11和12中所示，电池BA1具有四个单元阵列，每个包括单元电池1和这些单元的堆叠体，也就是，串联的电池单元80a、80b、80c、80d。

更尤其是，为了使电池单元80a和80c从上层到底层串联并且电池单元80b和80d从底层朝向上层串联，确定各个单元电池1电极片10，12的安装方向和导电垫圈50和绝缘垫圈51的安装方向，并且电池单元80a、80b、80c和80d串联。为了电池单元80a、80b、80c和80d按顺序串联，使用汇流条8。电池单元80a、80b通过汇流条8在最底层连接，电池单元80b、80c通过汇流条8在最上层连接，并且电池单元80c、80d通过汇流条8在最低层连接，如图11和12中所示。

因此，通过汇流条8连接的多个电池单元80a到80d，电池BA1的单元电池1整体串联。这使电极端子81，82分别与电池单元80a最上层的负极片12和电池单元80d最上层的正极片10连接，提供高电压。图13中示出在电池内部形成的得到的示意电路结构。

如上所述，根据第三实施例，单元电池1在框架7上设置成阵列，并且堆叠这种框架7，一个堆叠在另一个之上。这里，导电垫圈50嵌入到框架7的一侧中，该框架7的另一侧嵌有绝缘垫圈51，因此通过颠倒框架7的朝向堆叠框架7，使得垫圈50，51交替地设置在堆叠方向上。因此，这导致单元电池1在堆叠方向上串联的电路结构，象实施例1，2一样。

顺便提及，尽管已经结合其中电池在框架7上具有四个单元电池1阵列的代表性结构描述了当前提交的实施例。但并不限制于这种应用，并且根据情况可替换为在同一个框架7上可以具有两个或三个或多于五个单元电池1阵列。

而且，可以通过绝缘体销52设置如图11中所示的电压检测端子83。将电压检测端子83分别设置在导电垫圈50和绝缘垫圈51之间，能够检测每个单元电池1的电压。即使在电池安装到汽车上之后，也可以掌握每个单元电池1的性能。

上述结合实施例1-3讨论的电池具有如下所述的多个优点。

这种电池采用的结构中，导电垫圈50和绝缘垫圈51交替设置在某个方向上，从而使单元电池1沿堆叠方向电连接堆叠，并且不需要为了电连接而进行焊接或焊合，因此可以减少工时，同时可以容易地且可靠地形成电路以在电池内互连单元电池。尤其是，通过第三实施例的结构，由于导电垫圈50和绝缘垫圈51分别结合在框架7中，所以仅堆叠在其上单元电池设置成阵列的框架7，就提供了实现电路的能力，该电路中简化了单元电池1并且可靠地连接单元电池1。

而且，可以通过绝缘体销52设置导电垫圈50和绝缘垫圈51，从而在组装期间容易地安装导电垫圈50和绝缘垫圈51。

而且，根据实施例1和3的结构，虽然通过绝缘体销52设置单元电池1的电极片10，12，但是孔11，13的设置简化并且可靠地进行这些元件的定位，其中每个孔11，13的直径基本上等于每个绝缘体销52的外径。

而且，根据第二实施例的结构，通过汇流条6插入绝缘体销52使并联的单元电池1直接地连接，由此简化并且可靠地进行这些元件的定位。

此外，由于加压单元40对单元电池1施加了表面压力，即使单元电池1经过频繁充电和放电循环，也可以使电池容量和工作寿命避免受到由单元电池1内部产生的气体引起的负作用。

此外，通过这种电池，单元电池1堆叠而没有空隙，从而使内层散热器2b必须的数量取决于散发的热量，由此不需要对各个单元电池1施加适当的表面压力，从而提供了实现适于汽车安装的小型化且具有高能量密度的电池的能力。因此，电池具有坚固的结构而不存在空隙，从而带来增加的坚固性和优异的抗震性能。

顺便提及，根据实施例1-3的结构，通过使用导电垫圈从而在堆叠方向上实现整个单元电池中的电连接，即使部分焊接单元电池1也可以。

(第四实施例)

接下来，参考图14-27详细描述根据本发明第四实施例的电池及其方法。

图14为当前提出的实施例的电池BA2的透视图；图15A为说明这种电池的一个单元电池的透视图；图15B为说明该电池的另一个单元电池的透视图；图16为沿图14线C-C的横截面图；图17为沿图14线D-D的横截面图。

当前提交的实施例与上述第一实施例的主要区别在于，单元电池1`具有不同的结构，并且其它结构相同。此后，重点描述这些不同点，并且与第一实施例相同的组成部分具有相同的附图标记，从而省略或简化描述。

即，当前提交实施例的电池包括多个单元电池1`、与单元电池1`堆叠的散热器2a，2b、设置在单元电池1`之间和单元电池1`与散热器2之间的大摩擦板3、沿堆叠方向在两个表面上对多个单元电池1`堆叠体加压以整体支撑的保持机构4。

单元电池1`在堆叠方向上串联。单元电池1`具有两个电极片，其中一个固定在另一个单元电池1`的电极片上从而电连接和机械连接。而且，另一个电极片与再另一个连接以避免在电极片之间交替设置导电垫圈和绝缘垫圈引起的短路。

此后，将根据情况参考其它附图详细地描述电池BA2的各个组成部分。

<单元电池>

根据当前提交的实施例，如图15A和15B中所示，单元电池1`包括两种单元电池1a和单元电池1b。

单元电池1a，1b都是形成为扁平形的电池并且任何一个单元电池1`都包括多个发电元件，每个发电元件包括按顺序堆叠的正极板、负极板和隔板，没有示出其中任何一个。对于电池BA2来说，单元电池1a，1b堆叠在与内部发电元件堆叠方向相同的方向上。内部发电元件形成使用凝胶聚合物电解质的锂离子电池。

单元电池1a，1b分别使用外壳，每个外壳包括形成为三层结构的层压膜。层压膜形成为铝箔夹在由聚酰亚胺树脂制得的树脂膜之间的三层。两个层压膜中，通过按压成型使一片层压膜形成为扁平结构并且层叠到另一片上，保持片状，在周边对其热焊接。

密封在层叠的层压膜内的是发电元件，该发电元件的正极片和负极片都用作电极并且引到层压膜外边。单元电池1a，1b具有两个电极片如正极片10`，14和负极片12，16，其分别沿垂直于堆叠方向的方向伸出。

单元电池1a具有正极片10`和负极片12，其中的一个例如正极片10`形成有两个孔11`。负极片12形成有一个孔13。

单元电池1b具有带有两个突起部分15的正极片14，该突起部分15与单元电池1a正极片10`的孔11`啮合。正极片16形成有一个孔17，该孔17与单元电池的1a负极片12的孔相似。

当堆叠单元电池1a，1b时，单元电池1a的孔11`安装到单元电池1b的关联突起部分15上。随着正极片10`安装到单元电池1b的负极片14上，如图16中所示，负极片14的突起部分15从正极片10`中伸出。这使单元电池1a，1b串联时相互定位。

与此同时，通过使导电垫圈50或绝缘垫圈51夹在其它片12，16之间使定位销52伸过垫圈，从而使单元电池1a的正极片12和单元电池1b的正极片16定位且坚固地固定，如图17中所示。

通过制造电池且电池由带有临时绝缘体的导电元件构成，导电垫圈50形成组成部分的一部分，其中导电元件由导电金属如铜或铝形成，以使设置在垫圈50的顶部和底部表面上的电极片16，12电连接。绝缘垫圈51由绝缘金属如陶瓷形成以使设置在垫圈50的顶部和底部表面上的电极片16，12相互绝缘。导电垫圈50和绝缘垫圈51用作隔片以避免相邻单元电池1`的电极片12，16之间直接接触。

对于电池BA2，绝缘垫圈51夹置在一个单元电池1b的正极片16和另一个单元电池1a的放置在正极片16上方的负极片12之间。这是基于这种考虑的，因为对单元电池1a设置在单元电池1b上的一排，单元电池1b的负极片14和单元电池1a的正极片10`彼此固定以机械地连接并且电连接。如图16中所示，并且如果正极片16和放置在其上的负极片12电连接，这会引起短路。与此同时，导电垫圈50夹置在单元电池1a的负极片12和放置在其上的单元电池1b的正极片16之间。

如上所示，根据当前提交的实施例，交替设置导电垫圈50和绝缘垫圈51，从而对于单元电池1a，1b在电极片10`，14上机械地连接且电连接的排来说，在相对侧中的电极片12，16通过绝缘垫圈51彼此电绝缘，因此相反地，对于电极片10`，14没有电连接的排，电极片12，16通过导电垫圈50电连接，由此使单元电池1a和单元电池1b在堆叠方向上串联。

通过用树脂涂覆金属条表面或用树脂覆盖金属条表面而对定位销52进行绝缘处理。在定位销52的顶端和低端将螺母53a，53b紧固在定位销52上，这使得单元电池1`的电极片12，16被紧固地夹置在导电垫圈50和绝缘垫圈51之间。因此，电极片12，16以可靠的方式彼此电连接或彼此绝缘。

顺便提及，可以与第一实施例中一样，使用螺母53a，53b紧固用于将电能从电池中引出的电极端子(未示出)。

<散热器、大摩擦板和保持结构>

散热器2a，2b、大摩擦板3和保持结构4的结构与第一实施例的一样。

尤其是，散热器包括两种外层散热器2a和内层散热器2b，其与单元电池1`堆叠在电池的中间，并且任何一种散热器形成有用于冷却剂如空气流过的通风通道20。

外层散热器2a分别形成有切断部分21，以使堆叠的单元电池1`的电极片10`，12，14，16露出并且分别具有形成有孔22的四个角，在两个孔之间插入有切断部分21。内层散热器2b以这种方式设置在单元电池1`中：当堆叠四片单元电池1`时，一片内层散热器2b设置在四片的顶部，如图16和17中所示。

大摩擦板3由硅橡胶制得并且形成为板形而夹置在单元电池1`之间或单元电池1`和散热器2之间，由此避免了这些元件横向位移。

保持机构4包括堆叠在最外层上的外层散热器2a、设置在外层散热器2a之间的加压单元40、使加压单元40安装在外层散热器2a上的螺母41，并且由加压单元40的拉伸线圈弹簧(弹性体)42施加的弹力通过外层散热器2a作用在单元电池1`上以形成加压力。

<组装过程>

现在，对于具有上述结构的当前提交实施例的电池BA2，进行组装过程描述。

图18为说明组装当前提交实施例的电池BA2的基本顺序的流程图；图19为说明说明组装电池BA2基本顺序的分解透视图；以及图20为说明在图19中示出的状态随后的组装电池BA2基本顺序的分解透视图。顺便提及，参考图19将适当地理解图18的一系列步骤S1到S6，并且参考图20将适当地理解一系列步骤S7到17。

首先，如图18和19中所示，将大摩擦板3设置在外层散热器2a上(步骤S1)

接下来，将单元电池1b设置在放置在外层散热器2a上的大摩擦板3上(步骤S2)，以及将定位销52插入电极片16中，因此螺母53b通过设置在电极片16外部的导电垫圈50暂时地紧固定位销52，尤其是，通过具有绝缘膜的导电垫圈100以设置定位销(步骤S3)。顺便提及，定位销52具有形成有螺纹螺脊的两端以拧紧螺母53a，53b。

接下来，通过定位销52设置绝缘垫圈51(步骤S4)，和在单元电池1b上设置单元电池1a(步骤S5)。

接下来，单元电池1b的负极14的突起部分15安装在单元电池1a的正极片10的孔11中(步骤S6)。这使单元电池1a，1b联合起来。

接下来，在单元电池1a上设置大摩擦板3(步骤S7)。

接下来，还如图20中所示，通过定位销52将具有绝缘膜的导电垫圈100设置在单元电池1a电极片12上(步骤S8)。

这里，重复除了步骤S3的步骤S2到S8，这可以堆叠指定组数的双单元电池1a，1b(步骤S9)。

连续地，在堆叠完指定组数的双单元电池1a，1b后，在大摩擦板3上设置内层散热器2b(步骤S10)。

接下来，还将大摩擦板3设置在内层散热器2b上(步骤S11)。

这里再次重复除了步骤S3的步骤S2到S8(当在多个层中设置内层散热器2b时除了步骤S3的步骤S2到S11)，这可以堆叠指定组数的双单元电池1a，1b，一组中具有双片(步骤S12)。

因此，在重复堆叠指定数目的单元电池1a，1b和内层散热器上之后，将上部外层散热器2a设置在最上层单元电池1a的大摩擦板3上(步骤S13)。

螺母53a暂时地紧固到定位销52的顶部(步骤S14)。这里，术语“暂时地紧固”是指螺母拧紧到使多个单元电池1a，1b的电极片12和16堆叠在组装体上、不从定位销52中移开的程度。

现在，研究单元电池1a，1b之间的电连接关系。

图21为说明定位了绝缘垫圈51和具有绝缘膜的导电垫圈100的状态的典型视图。而且，在图中，省略散热器。

如图21所示，堆叠体具有定位绝缘垫圈51和带有绝缘膜101的导电垫圈100的区域，以在组装单元电池1a，1b时使所有电极片12，16保持在完全绝缘的状态中。即，绝缘垫圈51在电极片10`，14上连接的一组双片单元电池1a，1b的电极片12和16之间提供绝缘，并且具有绝缘膜101的导电垫圈100导致接触其它组单元电池的电极片12和16之间的绝缘。

而且，对具有导电膜的导电垫圈的结构进行描述。

图22A为说明具有绝缘膜的导电垫圈的一个例子的平面图，以及图22B为沿图22A线F-F的横截面图。

如图22A和22B中所示，具有绝缘膜的导电垫圈100A的结构中，与导电垫圈50相似的环形绝缘膜101与由铜或铝制得的导电垫圈50连接。这里，绝缘膜101的例子包括树脂膜，如聚乙烯膜和乙烯基膜，或纸板。

图22C是说明具有绝缘膜的导电垫圈的另一个例子的平面图；以及图22D为沿图22C线G-G的横截面图。

如图22C和222D所示，具有绝缘膜的导电垫圈100B采用的结构形式中，如图22A和22B中示出的环状绝缘膜101另外具有在环从导电垫圈50向外辐射方向上突起的拾取片(pickup tag)102。当希望去除绝缘膜101时，提供这种拾取片102使得可以除去拾取片102，这是取决于对由此可以使其简单去除的需要。

图22E为说明具有绝缘膜的导电垫圈的另一个例子的平面图；图22F为沿图22E线H-H的横截面图。

如图22E和22F中所示，具有绝缘膜的导电垫圈100C采用的结构形式中，图22C和22D中示出的绝缘膜101形成有拾取片，另外还在拾取片102相对的位置上形成有切口103。当根据需要去除绝缘膜101时，为了由此提供更容易的去除，提供这种切口103使绝缘膜101在切口103附近的区域被撕裂。当形成这种切口103时，需要注意不要使切口103附近的区域导电，即，不要使导电垫圈50的暴露比率增加。而且切口103可以替换为孔，得到相似的效果。

当然，上述拾取片、切口可以以各种形式相互结合。绝缘膜可以形成有切口或孔，而没有拾取片，或可以形成有孔和切口。或，另外地，切口和孔可以位于多个位置中。

顺便提及，在直到S14的组装中堆叠元件如单元电池1a，1b并且暂时地将螺母53a拧紧到定位销52的顶部之后，将加压单元40设置在外层散热器2a之间并且紧固螺母41直到加压单元40的线圈弹簧42伸长了指定长度，从而由此紧固加压单元40(步骤S15)。

接下来，从上述导电垫圈50中去除所有绝缘膜101(步骤S16)。在这个阶段，由于仅紧固定位销52，所以可以容易地去除绝缘膜101。

最后，定位销52两侧上的螺母53a，53b完全紧固且由给定转矩拧紧以在最后紧固电极片12，16(步骤S17)。这使导电垫圈50与电极片12和16充分接触，其夹住导电垫圈50以串联所有的单元电池1a，1b，从而提供图14中示出的电池BA2元件。

通过上述当前提交的实施例的结构，由于是在通过多个单元电池串联将绝缘膜设置在导电垫圈上这一条件下组装电池的，所以在组装期间串联的单元电池的总电压(如果一个单元电池的电压等于4伏，那么总电压近似为8伏)等于最高的两个单元电池的电压，得到可靠的电容和简单执行的组装工作。

<导电垫圈的变形形式>

此后，描述当前提交的实施例的导电垫圈的进一步变形形式。

图23A为说明具有临时绝缘体的导电垫圈的一个例子的平面图；图23B为沿图23A线I-I的横截面图，其示出了在紧固定位销之前的状态；图23C为沿图23A线I-I的横截面图，其示出了在紧固定位销之前的另一个状态。

如图23A到23C中所示，具有临时绝缘体的导电垫圈120具有绝缘环121作为绝缘体，绝缘环121的内径I稍微小于导电垫圈50的外径O，并且沿电极片之间的方向，厚度h2稍微小于导电垫圈50的厚度h1。

绝缘环121从导电垫圈50凸出，在紧固定位销之前的状态下，如图23B所示，并且电极片12和16保持在绝缘状态中。在其间，紧固定位销之后，将绝缘环121缩向导电垫圈，这归因于紧固引起的压力，如图23C中所示，并且电极片12和16保持在电连接的状态。

顺便提及，绝缘环内径I的尺寸确定为在紧固定位销和归因于施加给定位销的紧固力而使绝缘环在导电垫圈上滑动之前的状态中，提供一定摩擦力而使绝缘环不会容易地从导电垫圈上掉落。而且，绝缘环121的厚度h2小于导电垫圈50而足以不会在紧固定位销时使绝缘环从导电垫圈50上凸出。而且，绝缘环121的原料可以包括具有绝缘特性的塑料或陶瓷。

图24A为说明具有临时绝缘体的导电垫圈的另一个例子的平面图；图24B为沿图24A线J-J的横截面图，其示出了在紧固定位之前的状态；图24C为沿图24A线J-J的横截面图，其示出了在紧固定位之前的另一个状态。

如图24A到24C中所示，具有临时绝缘体的导电垫圈130包括环状导电垫圈131，该环状导电垫圈131的外部环状肩具有锥形体132，并且环状绝缘环135，具有保持与锥形体131接触以支撑锥形体的锥形支撑体133，具有小于导电垫圈131外径的内径，并且从导电垫圈131上凸出。这里，绝缘环135可以优选由相对易碎的材料如陶瓷或硬塑料制得。

绝缘环135从导电垫圈131上凸出，如图24B中所示，在紧固了定位销的状态下，电极片12和16保持为绝缘状态。与此同时，如图24C所示，当紧固定位销时，由紧固引起的压力导致了使锥形体132，133向外扩大绝缘环135的力，绝缘环135不断地破裂。因此，紧固定位销自动地使绝缘环135从导电垫圈131上去除，使电极片12和16保持在导电的状态中。顺便提及，可以改变绝缘环135，从而不是使绝缘环135破裂，当定位销紧固而使绝缘环135朝向导电垫圈131滑动时，绝缘环135的直径沿着锥形体扩大，其中绝缘环135朝向导电垫圈131滑动归因于紧固引起的力，紧固是为了由此除去绝缘特性。

图25A为说明具有临时绝缘体的导电垫圈的另一个例子的平面图；图25B为沿图25A线K-K的横截面图，其示出了在紧固定位之前的状态；图25C为沿图25A线K-K的横截面图，其示出了在紧固定位随后的另一个状态。

如图25A到25C中所示，具有临时绝缘装置的导电垫圈140包括形成有环状凹槽142的导电垫圈140，和由弹性制得并且设置在凹槽142中的绝缘环145。在正常状态中，绝缘环145形成的厚度h3大于凹槽142的深度h4，并且体积小于凹槽142的体积。

如图25B中所示，在定位销紧固之前的状态下，由这种材料制得的绝缘环145从导电垫圈141上凸出，因此电极片12和16保持在绝缘状态中。与此同时，如图25C中所示，当紧固定位销时，由紧固产生的压力使绝缘环141破裂，从而使导电垫圈141在电极片12和16之间提供导电。

图26为说明具有临时绝缘体的导电垫圈的另一个例子和示出紧固定位销之前状态的平面图；以及图27为在紧固定位销之后，图26中示出的具有临时绝缘体的导电垫圈的状态的视图。

如图26和27中所示，具有临时绝缘体的导电垫圈302采用的结构形式中，放置弹性板301从而与导电垫圈300重叠。导电垫圈300具有表面，弹性板301设置在该表面上，该表面形成有导电突起部分305。与此同时，弹性板301形成了临时绝缘体，该临时绝缘体由具有绝缘特性的材料和弹性体制得，其中该弹性体包括橡胶体系中的一种如合成橡胶或硅橡胶。

如图26中所示，在紧固定位销52之前的状态下，通过弹性板301，突起部分305对破碎不起作用，所以具有临时绝缘体的导电垫圈302保持在绝缘状态中。另一方面，在螺母53上下地紧固到定位销52上的状态中，弹性板301被压，如图27中所示，通过绝缘板使形成在导电垫圈300上的突起部分305破裂，由此使导电垫圈300与电极片16接触。

因此，在电池组装中，堆叠的单元电池电绝缘并且在所有的单元电池中没有设置串联，并且在最后步骤中螺母53上下地紧固定位销52时所有单元电池实现串联。

顺便提及，通过这种结构，可以实现以下结构，在用螺母53上下地紧固定位销52的阶段之后紧固力释放时，适当选择弹性板300的弹性使弹性板再次恢复到最初位置，从而隐藏突起部分，使突起部分附近的区域绝缘以切断堆叠的多个单元电池之间的连接。

而且，根据具有临时绝缘体的导电垫圈120，130，140，302，由于紧固定位销52自动地使电极片12和16实现导电状态，并且在上述电池组装顺序中，组装顺序不需要去除绝缘膜的步骤(步骤S16)。

<制造过程的其他形式>

最后，描述用于当前提交实施例的电池组装过程的其它形式。

图8为说明设置绝缘垫圈和具有绝缘膜的导电垫圈的状态的另一个例子的典型视图。

虽然在上述主要参考图18的电池制造过程中，使用的所有导电垫圈都包括绝缘膜，但是也可以对串联的多个单元电池设定一个导电垫圈。

即，如图28中所示，可以提供这样的结构，对指定数量的单元电池，也就是，附图中的八片单元电池使用一个具有绝缘膜的导电垫圈100。一个具有绝缘膜的导电垫圈100用于多个单元电池的原因在于，对于电压为4伏的一个单元电池，现有少于10片的多片串联单元电池提供了少于40伏的电压，从而确保工作的稳定性，并且如图所示，存在插入的用于八片单元电池的一个具有绝缘膜的导电垫圈100得到了实现这种工作可靠性的能力。

以这种方式，插入一个具有绝缘膜的导电垫圈100使串联的单元电池典型地具有小于40伏的电压，该电压确保了工作的可靠性并且降低了绝缘膜的数量，由此可以减少许多去除绝缘膜本身的工时，去除绝缘膜是由使用具有绝缘膜的导电垫圈100而另外出现的。

上面参考第四实施例讨论的电池具有以下大量优点。

根据当前提出实施例的电池，由于使用了具有临时绝缘体的导电垫圈100，120，130，140，或302，所以变得可以使在以某些且可靠的方式用于进行组装工作的制造中由连接的单元电池产生的无用电压最小化。

而且，由于具有临时绝缘体的导电垫圈100可以允许容易地去除临时绝缘体装置，所以对于组装工作来说，足以通过最少的工作而不用增加工时来制造。而且，由于具有临时绝缘体的导电垫圈120，130，140，或302对于自动去除绝缘状态是有效的，所以没有增加组装工作的工时数。

而且，如果串联的单元电池数提供大约小于40伏的输出电压，那么使用具有绝缘膜的导电垫圈可以减少去除绝缘膜花费的工时数，其中导电垫圈的片数少于串联的单元电池的数量。

而且，由于大摩擦板3设置在单元电池1`之间和单元电池1`与散热器2之间，所以即使存在施加给堆叠的各个单元电池1`和散热器2的震动，在单元电池之间也不会发生位移。因此，即使应用于汽车，也可以避免各个单元电池1`和散热器2由震动产生的位移或掉落。

此外，震动的结果并没有产生位移或掉落，可以避免损害形成在串联或并联的单元电池1′上的电池电极片。

此外，由于归因于插入的大摩擦板而没有发生位移，所以不需要增加通过用于避免位移而的保持结构4从顶部到底部按压单元电池1`堆叠体的加压力。因此，单元电池1`不需要用于抵挡强压力而具有增加了强度的外层并且单元电池1`可以形成为轻重量，结果电池整体减轻。

而且，堆叠单元电池1`时，大摩擦板3的使用使单元电池1`和大摩擦板3交替地堆叠，从而使得容易制造电池。

而且，由于大摩擦板3对于单元电池1`而言不具有粘结性，所以当单元电池1`中的一个出现故障时可以取出任何一个单元电池1`以替换。

而且，由于单元电池1`的电极片12，16具有钻孔13，17以使定位销52插入，通过钻孔插入定位销52可以使单元电池1`彼此相对简单地且可靠地定位。

而且，形成在电极片14上的凸出部分15安装到另一个电极片10的孔上，使单元电池1`彼此相对简单地且可靠地定位。此外，由于将突起部分15安装到孔上使单元电池1`以简单且可靠地方式彼此电连接，所以在堆叠工作中单元电池1`重叠的方向不会发生错误，从而使安装简化。

而且，由于保持机构4具有加压功能和冷却功能，所以当对单元电池1`施加适当的表面压力时，单元电池1`中产生的热可以被散发出去。

此外，使用安装在外层散热器2a之间的加压单元40使外层散热器2a彼此接近，从而对单元电池1`加压并且加压机构可以结合在电池内侧，使电池最小化。

而且，由于单元电池1`堆叠在与发电元件堆叠方向相同的方向上，所以可以以稳定的方式获得电流。

而且，由于单元电池1`采用扁平型电池的外形，电池的厚度可以减少。

顺便提及，尽管根据当前提交的实施例，单元电池1a的正极片10具有孔11并且单元电池1b的负极片14具有突起部分15，当前提交的实施例并不局限于这种结构。其中形成了孔和突起部分的电极片可以具有相反的极性。此外，电极可以形成有凹陷部分而代替安装突起部分15的孔11。

而且，根据当前提交的实施例，从单元电池1`的一侧伸出的电极片通过突起部分15和孔11的安装而连接，然而单元电池1`的另一侧通过绝缘垫圈51和导电垫圈50电连接，当前提交的实施例并不局限于这种结构。根据情况，单元电池1`的两侧可以通过关联的组成部分的安装或通过绝缘垫圈/导电垫圈而连接。或，可以使用超声波焊接连接电极片。

而且，尽管根据当前提交的实施例，已经示出了仅有一个在垂直方向上堆叠的电池，当前提交的实施例并不局限于这种特定结构并且由多个单元电池的堆叠体形成的多个电池可以并联，从而提供具有进一步增加的电能输出的电池组。在这种情况下，汇流条可以安装在电池中的一个和电池的另一个之间以提供电连接。汇流条可以安装在且固定在螺母53和导电垫圈50之间的定位销52上。

而且，虽然参考代表性结构已经描述了当前提交的实施例，该代表性结构中通过凹凸结构一侧上的电极片安装到另一侧上，通过使用导电垫圈50和绝缘垫圈51，两侧上的电极片可以一个堆叠在另一个上，从而形成串联电池单元电池的分隔堆叠体。在这种情况中，可以使用具有绝缘膜的导电垫圈而不会使串联单元电池的分隔堆叠体的数量提供超过40伏的输出电压。

顺便提及，根据上述当前提及的实施例，虽然大摩擦板3用作位移阻止装置，但是当前提交的实施例并不是限定性的。位移阻止装置可以由涂覆到单元电池或散热器上的粘性液体形成。这里，术语“粘性液体”是指如氨基甲酸族树脂和橡胶液体的材料。使用粘性液体作为位移阻止装置使粘性液体仅仅涂覆到单元电池的外壳表面上，从而可以简单地制造电池。

此外，可以通过粗略地机械加工单元电池的外壳表面，使位移阻止装置形成为粗的表面粗糙度。增加单元电池外壳表面的表面粗糙度的方法包括喷沙法和激光锤打法。当然，可以通过使用砂纸磨打磨。使用使单元电池的外壳表面具有粗的粗糙度的结构，使单元电池仅仅顺序堆叠，是为了由此阻止这些单元电池位移。

而且，尽管大摩擦板3仅由硅橡胶形成，但是当前提交的实施例并不构成局限。这种材料的例子可以包括由PET(聚乙烯对苯二酸酯)制得的基板，其上设置有硅橡胶。因此，提供基板改进了大摩擦板的硬度，从而得到改进了当将这些元件设置在散热器的单元电池表面上时的工作能力。

对于使用的这种基板，基板可以涂覆有粘结到单元电池或散热器上的粘结剂。在这种情况中，打摩擦板3的赤裸表面粘结到单元电池或散热器2上，但是在硅橡胶上不发生粘结。这使一个堆叠在另一个上的单元电池、或单元电池和散热器彼此分隔开。

在此结合于2003年10月10日在日本提交的专利申请No.TOKUGAN2003-351739和于2003年10月10日在日本提交的专利申请No.TOKUGAN2003-351733的整个内容作为参考。

虽然上面通过参考本发明某些实施例对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上面描述的实施例。本领域技术人员根据教导可以对上面描述的实施例进行修改和变动。参考下面的权利要求限定本发明的范围。

Claims (20)

1.电池，包括：

堆叠在堆叠方向上的多个单元电池；

多个具有导电率的导电元件；以及

多个具有绝缘特性的绝缘元件，多个导电元件和多个绝缘元件交替地在堆叠方向上设置，多个单元电池分别具有输出端子夹在其间，由此多个单元电池在堆叠方向上电连接。

2.根据权利要求1的电池，其中该多个单元电池在垂直于堆叠方向的方向上是扁平的。

3.根据权利要求1的电池，还包括在堆叠方向延伸的绝缘体销(insulatorpin)，

其中多个导电元件和多个绝缘元件具有可以插入绝缘体销的插入孔，并且多个导电元件和多个绝缘元件连同夹在其中的多个单元电池的各个输出端子通过插入孔交替地插入了绝缘体销。

4.根据权利要求3的电池，其中该多个单元电池的每个输出端子包括在垂直于堆叠方向的方向上延伸的电极片，并且该绝缘体销插入在该电极片的插入孔中。

5.根据权利要求4的电池，其中该多个单元电池以这种方式堆叠，使得在多个单元电池中，一个单元电池的电极片与在堆叠方向上与该单元电池相邻的另一个单元电池的电极片在极性上是相反的，

并且其中该多个导电元件和该多个绝缘元件在堆叠方向上交替地设置，该多个单元电池的各个电极片夹在其间，由此该多个单元电池串联地电连接。

6.根据权利要求3的电池，其中该多个单元电池包括多个成对的单元电池，数对的各个成对单元电池通过并联元件并联，而绝缘体销插入该并联元件的插入孔。

7.根据权利要求1的电池，还包括多个框架元件，借助该框架元件，多个单元电池被放置并保持在位，

其中多个框架元件在堆叠方向上堆叠，从而可以堆叠该多个单元电池，使得该多个导电元件和该多个绝缘元件结合在框架元件中。

8.根据权利要求1的电池，还包括与该多个导电元件和该多个绝缘元件连接的电压检测端子。

9.根据权利要求1的电池，还包括在堆叠方向上对该多个单元电池加压的加压机构。

10.根据权利要求1的电池，还包括从该多个单元电池中接收热量并且散发该热量的多个热量接收和散热元件，该多个热量接收和散热元件在堆叠方向上堆叠。

11.根据权利要求1的电池，还包括限制该多个单元电池，以防在与堆叠方向垂直的方向上位移的多个限制元件，该多个限制元件在堆叠方向上堆叠。

12.根据权利要求1的电池，其中该多个导电元件和该多个绝缘元件包括垫圈元件。

13.根据权利要求12的电池，其中与该多个导电元件相对应的垫圈元件包括可拆分的绝缘膜。

14.根据权利要求12的电池，其中与该多个导电元件相对应的垫圈元件包括可自由移动的绝缘元件。

15.根据权利要求12的电池，其中与该多个导电元件相对应的垫圈元件包括至少一个是可撕裂的绝缘元件。

16.根据权利要求12的电池，其中与该多个导电元件相对应的垫圈元件包括可变形的绝缘元件。

17.制造电池的方法，包括：

在堆叠方向上堆叠多个单元电池，使得多个导电元件和多个绝缘元件交替地设置在电池的堆叠方向上，多个单元电池各自具有的输出端子夹在其间，同时多个导电元件具有临时绝缘元件；

临时紧固该多个导电元件；

将该临时绝缘元件从该多个导电元件上去除；以及

通过在多个单元电池的输出端子之间施加压力以将临时绝缘元件从导电元件上去除，充分紧固该多个单元电池。

18.根据权利要求17的方法，其中通过剥离、移动、撕裂和变形中的至少一种现象去除该多个导电元件的临时绝缘元件。

19.根据权利要求17的方法，其中该多个单元电池串联堆叠，并且将该多个导电元件设置成使串联的该多个单元电池提供低于给定值的电压。

20.根据权利要求17的方法，其中通过紧固元件将该多个单元电池的输出端子紧固而施加压力，该紧固元件通过形成在输出端子中的孔插入。

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