DE102004054807B4

DE102004054807B4 - Gekapselte Batterie und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE102004054807B4
Application number: DE102004054807.2A
Authority: DE
Inventors: Fumihiko Suzuki; Takayuki Aita; Hiroaki Kanno; Kouji Watanabe
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2024-11-13
Also published as: JP3922281B2; DE102004054807A1; KR20050046600A; TW200525801A; TWI278137B; JP2005166644A; CN1316648C; KR101024294B1; CN1655380A; US7262956B2; US20050181242A1

Abstract

Batteriemodul mit:- einem Batterieelement für eine Sekundärbatterie;- einem harten Laminatmaterial als Außengehäuse mit zwei Enden zum Aufnehmen des Batterieelements, und mit einer ersten und einer zweiten Öffnung an den beiden Enden, wobei das harte Laminatmaterial über einen Aufbau verfügt, bei dem das harte Laminatmaterial auf ein inneres weiches Laminatmaterial aufgeschichtet ist, wobei das innere weiche Laminatmaterial von der in Kontakt mit dem harten Laminatmaterial stehenden Fläche her aus einer Verbindungsschicht, einer weichen Aluminiummetallschicht und einer Polypropylen-Schicht aufeinandergeschichtet ist;- einer ersten und einer zweiten Abdeckung, die durch einen Harzformvorgang hergestellt wurden und an der ersten bzw. zweiten Öffnung angebracht sind; und- einer Leiterplatte, die mit einer Zuleitung des Batterieelements verbunden ist, die in der an der ersten Öffnung angebrachten ersten Abdeckung untergebracht ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul (gekapselte Batterie), wie es z.B. in einer Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterie verwendet wird, sowie Verfahren zum Herstellen eines derartigen Batteriemoduls.
Einschlägige Technik
In den letzten Jahren wurden tragbare elektronische Geräte, wie Laptop-PCs, tragbare Telefone sowie PDAs (persönliche digitale Assistenten) in weitem Umfang am Markt eingeführt, und als Spannungsquelle für derartige Geräte wird in weitem Umfang eine Lithiumionenbatterie verwendet, die Vorteile wie die Bereitstellung einer hohen Spannung, hohe Energiedichte und geringes Gewicht z
Ferner wurden Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterien der praktischen Verwendung zugeführt, um das Problem eines Ausleckens von Flüssigkeit zu lösen, wie es auftreten kann, wenn ein Elektrolyt in flüssigem Zustand verwendet wird. Beispiele derartiger Batterien sind Lithiumionen-Polymer- Sekundärbatterien, die als Elektrolyt einen gelierten Polymerfilm mit einem Polymer, das mit einer nichtwässrigen Elektrolytlösung imprägniert ist, oder einen Elektrolyt in festem Zustand enthält.
Eine Polymer-Lithiumionen-Batterie verfügt über eine Konstruktion mit einer Zelle mit einem Batterieelement mit einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und einem Polymer-Elektrolyt, wobei die positive Elektrode und die negative Elektrode jeweils elektrisch mit Zuleitungen verbunden sind, und die mit einem Gehäusefilm, z.B. einem Aluminiumlaminat, abgedeckt ist. Ferner sind die Zelle und eine Leiterplatte mit darauf angebrachtem Schaltungsteil gemeinsam in einem kastenförmigen Kunststoff-Formgehäuse mit einem oberen und einem unteren Gehäuse untergebracht.
Z.B. verfügt die japanische Patentoffenlegung Nr. JP 2002 - 260 608 A über die Beschreibung eines Beispiels einer Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterie mit dem obigen Aufbau.
Die WO 03/069 696 A1 beschreibt eine wiederaufladbare Batterie und ein Leitersubstrat, die über Anschlussplatten verbunden sind und durch eine primäre Form zusammengehalten werden, die durch Einfüllen eines Harzes ausgebildet wird, wonach eine zweite Form an der Außenoberfläche durch Einfüllen eines Harzes an den erforderlichen Stellen gebildet wird. Ferner liegt eine Ummantelung um die Peripherie vor, so dass ein Batteriemodul ausgebildet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Herkömmlicherweise wurden Zuleitungen, die mit der positiven Elektrode und der negativen Elektrode eines Batterieelements verbunden werden, durch Widerstandsschweißen an eine Leiterplatte gebondet, und sie wurden in einem Kunststoff-Formgehäuse, gemeinsam mit dem Batterieelement untergebracht.
In der vorliegenden Beschreibung wird eine streifenförmige positive Elektrode, eine streifenförmige negative Elektrode und ein Polymer-Elektrolyt und/oder eine zwischen der positiven und der negativen Elektrode angeordnete Trennwand, die aufeinandergeschichtet sind und in der Längsrichtung spiralförmig aufgewunden sind, wobei die positive Elektrode und die negative Elektrode jeweils elektrisch mit Zuleitungsanschlüssen verbunden sind, als „Batterieelement“ bezeichnet. Ein Batterieelement, das mit einer Außenabdeckung (Gehäuse) abgedeckt ist, wird als „Zelle“ bezeichnet. Eine Zelle, die ferner über eine Leiterplatte mit darauf montierter Schaltung, wie einer Schutzschaltung, verfügt, wird als „Batteriemodul“ bezeichnet.
Der herkömmliche Aufbau einer Batterie unter Verwendung eines kastenförmigen Formgehäuses zeigt den Nachteil, dass die Dicke erhöht ist. Die herkömmliche Zelle wurde verbessert, um die vorhandenen Probleme zu lösen, und es erfolgten Untersuchungen an einer Zelle, die in ihrer Dickenrichtung weder mit einem oberen noch einem unteren Formgehäuse abgedeckt ist, oder an einer Zelle unter Verwendung einer dünnen Metallplatte als Gehäuse. Bei diesen Zellen wird eine Harzform von beiden Randflächen der Zelle her in die Abdeckung eingesetzt. Beim herkömmlichen Batteriemodul werden die Bauteile desselben nach der Fertigstellung der Zelle zusammengebaut. Außerdem sind die Zusammenbaulinien für die Zelle und das Batteriemodul voneinander getrennt.
Die 15 zeigt eine Ansicht zum Erläutern, wie eine Leiterplatte beim herkömmlichen Batteriemodul angebracht wird. Beim Batteriemodul mit herkömmlichem Aufbau wurde die Leiterplatte in einem durch einen Gehäusefilm gebildeten Aufnahmeraum untergebracht, wobei Zuleitungen umgebogen wurden, die mit der positiven Elektrode bzw. der negativen Elektrode des Batterieelements verbunden waren.
In der 15 kennzeichnet die Bezugszahl 21 eine Leiterplatte. Auf der Leiterplatte 21 ist eine Schutzschaltung mit einem Schutzelement, wie einem PTC, einer Sicherung oder einem Thermistor oder dergleichen montiert. Außerdem wird eine Zuleitung 22 des Batterieelements durch Widerstandsschweißen mit der Leiterplatte 21 verbunden. Die Leiterplatte 21 wird in der Uhrzeigerrichtung um 90 Grad verdreht und in einer Öffnung an der Randfläche an der Oberseite eines Gehäuses 23 zum Aufnehmen der Zelle angeordnet und dann in einem speziellen Formwerkzeug platziert und einem integrierten Harzform-Gießvorgang unterzogen.
Jedoch werden beim herkömmlichen Batteriemodul mit dem obigen Aufbau Zuleitungen durch eine Spanneinrichtung oder von Hand umgebogen und in den Gehäusefilm eingeschlossen, und daher tritt ein Problem dahingehend auf, dass die Biegeform der Zuleitungen nicht stabil ist. Außerdem sind ein Formwerkzeug zum integrierten Gießen sowie eine spezielle Spritzgießmaschine zum integralen Gießen erforderlich, und ferner tritt ein Problem dahingehend auf, dass die durch den Harzgießvorgang hervorgerufene Temperaturerhöhung die IC- Teile oder Lötabschnitte an der Leiterplatte nachteilig beeinflusst.
Beim herkömmlichen Batteriemodul werden die Bestandteile desselben zusammengebaut, nachdem die Zelle fertiggestellt wurde. Außerdem sind die Zusammenbaulinien für die Zelle und das Batteriemodul voneinander getrennt. Daher bestand ein Problem dahingehend, dass der Produktionsprozess für das Batteriemodul kompliziert war. Andererseits ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Zelle fertiggestellt wird und dann diese und ein Harzgussteil einem integrierten Gießvorgang unterzogen werden, wobei jedoch dieses Verfahren Probleme dahingehend zeigt, dass die während des Harzgießvorgangs hervorgerufene Temperaturerhöhung die IC-Teile oder Lötabschnitte an der Leiterplatte nachteilig beeinflusst und die Abmessungsgenauigkeit des Batteriemoduls schlecht ist.
Demgemäß wurde die Erfindung erdacht, die darauf abzielt, ein Batteriemodul und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen zu schaffen, die nicht nur dahingehend von Vorteil sind, dass die Umbiegung der Zuleitungen stabilisiert ist, sondern auch dahingehend, dass kein integraler Formvorgang erforderlich ist und demgemäß ein nachteiliger Einfluss durch eine Temperaturerhöhung während eines Gießvorgangs vermieden wird.
Ferner besteht eine andere Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls zu schaffen, das nicht nur dahingehend von Vorteil ist, dass der Herstellprozess für das Batteriemodul vereinfacht werden kann, sondern auch dahingehend, dass das Verfahren keinen integralen Formvorgang erfordert und demgemäß frei von Problemen ist, die durch einen solchen hervorgerufen werden.
Ferner ist es durch Einsetzen einer kompakten Heißschmelz-Gießmaschine, die in einer Herstelllinie vom Zellentyp angeordnet werden kann, möglich, ein Batteriemodul und ein Batteriemodul-Herstellverfahren zu schaffen, bei denen die Herstelllinie vereinfacht werden kann und eine Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit verhindert werden kann.
Noch ferner kann unter Verwendung einer Heißschmelzmasse (Polyamidharz), das durch Harzformung bei niedriger Temperatur geformt werden kann, ein nachteiliger Einfluss auf die Leiterplatte durch die Temperatur während des Formvorgangs vermieden werden.
Dies wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Gegenstände erreicht.
Die erste Ausführungsform der Erfindung wurde angesichts der hier angegebenen Probleme erdacht, und ist auf Folgendes gerichtet: ein Batteriemodul nach Anspruch 1 mit einem Batterieelement für eine Sekundärbatterie; einem Außengehäuse zum Aufnehmen des Batterieelements, und mit einer ersten und einer zweiten Öffnung an den beiden Enden; einer ersten und einer zweiten Abdeckung, die durch einen Harzformvorgang hergestellt wurden und an der ersten bzw. zweiten Öffnung angebracht sind; und einer Leiterplatte, die mit einer Zuleitung des Batterieelements verbunden ist, die in der an der ersten Öffnung angebrachten ersten Abdeckung untergebracht ist.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist auf ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls nach Anspruch 8 mit einem Batterieelement für eine Sekundärbatterie gerichtet, und es umfasst
Folgendes: einen Plattenanschließprozess zum Verbinden einer Leiterplatte mit einer Zuleitung des Batterieelements, das in einem Außengehäuse untergebracht ist, das an den beiden Enden über eine erste und eine zweite Öffnung verfügt; einen Anbauprozess für eine obere Abdeckung zum Bedecken der Zuleitung mit einer oberen Abdeckung, die durch einen Harzformvorgang hergestellt wurde, in einer Richtung orthogonal in Bezug auf eine ebene Fläche der Leiterplatte; einen Abdeckungs-Eingreifprozess, bei dem die obere Abdeckung mit einem Halter in Eingriff gebracht wird, während die Leiterplatte durch den Halter von der offenen Seite der oberen Abdeckung her gehalten wird; einen Abdeckungs-Anbauprozess zum Einsetzen der oberen Abdeckung und des Halters durch die erste Öffnung in einen Innenraum des Außengehäuses durch Verdrehen der oberen Abdeckung und des Halters, die miteinander in Eingriff stehen, um im Wesentlichen 90°, während die Zuleitung umgebogen wird; einen Anbauprozess für eine hintere Abdeckung, bei dem eine hintere Abdeckung durch die zweite Öffnung in den Innenraum des Außengehäuses eingesetzt wird; und einen Verbindungsprozess zum Verbinden der oberen Abdeckung und der hinteren Abdeckung mit dem Außengehäuse.
Die dritte Ausführungsform der Erfindung ist auf ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls nach Anspruch 9 mit einem Batterieelement für eine Sekundärbatterie gerichtet, und es umfasst Folgendes: einen Plattenanschließprozess zum Verbinden einer Leiterplatte mit einer Zuleitung des Batterieelements, das in einem Außengehäuse untergebracht ist, das an den beiden Enden über eine erste und eine zweite Öffnung verfügt; einen Anbauprozess für eine obere Abdeckung zum Bedecken der Zuleitung mit einer oberen Abdeckung, die durch einen Harzformvorgang hergestellt wurde, in einer Richtung orthogonal in Bezug auf eine ebene Fläche der Leiterplatte; einen Abdeckungs-Eingreifprozess, bei dem die obere Abdeckung mit einem Halter in Eingriff gebracht wird, während die Leiterplatte durch den Halter von der offenen Seite der oberen Abdeckung her gehalten wird; einen Abdeckungs-Anbauprozess zum Einsetzen der oberen Abdeckung und des Halters durch die erste Öffnung in einen Innenraum des Außengehäuses durch Verdrehen der oberen Abdeckung und des Halters, die miteinander in Eingriff stehen, um im Wesentlichen 90°, während die Zuleitung umgebogen wird; einen Anbauprozess für eine hintere Abdeckung, bei dem eine hintere Abdeckung durch die zweite Öffnung in den Innenraum des Außengehäuses eingesetzt wird; einen ersten Verbindungsprozess zum Verbinden der oberen Abdeckung mit dem Außengehäuse; und einen zweiten Verbindungsprozess zum Verbinden der oberen Abdeckung mit dem Außengehäuse unter Verwendung eines Klebers oder einer Heißschmelzmasse.
Die vierte Ausführungsform der Erfindung ist auf ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls nach Anspruch 10 mit einem Batterieelement für eine Sekundärbatterie gerichtet, und es umfasst Folgendes: einen Plattenanschließprozess zum Verbinden einer Leiterplatte mit einer Zuleitung des Batterieelements, das in einem Außengehäuse untergebracht ist, das an den beiden Enden über eine erste und eine zweite Öffnung verfügt; einen Anbauprozess für eine obere Abdeckung zum Bedecken der Zuleitung mit einer oberen Abdeckung, die durch einen Harzformvorgang hergestellt wurde, in einer Richtung orthogonal in Bezug auf eine ebene Fläche der Leiterplatte; einen Abdeckungs-Eingreifprozess, bei dem die obere Abdeckung mit einem Halter in Eingriff gebracht wird, während die Leiterplatte durch den Halter von der offenen Seite der oberen Abdeckung her gehalten wird; einen Abdeckungs-Anbauprozess zum Einsetzen der oberen Abdeckung und des Halters durch die erste Öffnung in einen Innenraum des Außengehäuses durch Verdrehen der oberen Abdeckung und des Halters, die miteinander in Eingriff stehen, um im Wesentlichen 90°, während die Zuleitung umgebogen wird; einen Anbauprozess für eine hintere Abdeckung, bei dem eine hintere Abdeckung durch die zweite Öffnung in den Innenraum des Außengehäuses eingesetzt wird; einen Verbindungsprozess des Verbindens der oberen Abdeckung mit dem Außengehäuse; und einen Einsetzprozess des Einsetzens einer hinteren Abdeckung, die aus einem Harz oder einer Heißschmelzmasse hergestellt wurde, von der zweiten Öffnung in einen Innenraum des Außengehäuses.
Die fünfte Ausführungsform der Erfindung ist auf ein Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls nach Anspruch 12 mit einem Batterieelement für eine Sekundärbatterie gerichtet, und es umfasst Folgendes: einen Unterbringungsprozess zum Unterbringen des Batterieelements in einem Laminatmaterial; einen Plattenanschließprozess zum Verbinden einer Leiterplatte mit einer Zuleitung des Batterieelements; einen Platteneinbauprozess zum Einbauen der Leiterplatte in eine erste Abdeckung; einen Abdeckungs-Montageprozess zum Montieren, an dem Laminatmaterial in einem offenen Zustand, der ersten Abdeckung mit der darin eingebauten Leiterplatte sowie einer zweiten Abdeckung, die an einem anderen Ende des Batterieelements angeordnet ist; und einen Verbindungsprozess, bei dem die erste und die zweite Abdeckung und das Batterieelement durch das Laminatmaterial umgeben werden und Endabschnitte des Laminatmaterials miteinander verbunden werden, und auch die Innenfläche des Laminatmaterials mit den Umfangsflächen der ersten und der zweiten Abdeckung verbunden wird.
Gemäß der Erfindung ist die Harzformabdeckung, die an eine Leiterplatte anzupassen ist, ein geformter Gegenstand, der getrennt in einem anderen Schritt hergestellt wird, weswegen die Leiterplatte nicht durch Wärme beeinflusst ist, wozu es kommt, wenn das Harzgussteil und die Zelle gemeinsam einem integralen Formvorgang unterzogen werden, so dass die Zuverlässigkeit verbessert ist.
Außerdem kann die Abmessungsgenauigkeit der Harzformabdeckung verbessert werden. Ferner können die Herstelllinie für die Zelle und diejenige für das Batteriemodul vereint werden, um so die Herstelleffizienz zu verbessern.
Gemäß der Erfindung können die Harzformabdeckung und das Gehäuse sicher miteinander verbunden werden, so dass verhindert werden kann dass der Rand des Gehäuses abgestreift wird. Ferner können sie durch Wärmebonden, Wärmepressen durch eine Wärmebondfolie, Bonden unter Verwendung eines Klebers oder dergleichen miteinander verbunden werden, und demgemäß ist nur eine billige Anlage für die Verbindungsherstellung erforderlich, so dass die Herstellkosten für das Batteriemodul gesenkt werden können.
Gemäß der Erfindung werden die Bauteile des Batteriemoduls in einem Zustand zusammengebaut, in dem das Laminatmaterial offen ist, was es ermöglicht, den Zusammenbau der Bauteile des Batteriemoduls zu erleichtern.
Bei der Erfindung wird das Laminatmaterial entsprechend der Form der Harzformabdeckung umgebogen, so dass die umgebogene Form des Laminatmaterials stabilisiert werden kann.
Bei der Erfindung werden die Teile zusammengebaut, während der Harzhalter festgehalten wird, und daher kann verhindert werden, dass die Leiterplatte direkt mit der Hand berührt wird.
Bei der Erfindung können die Zuleitungen stabil umgebogen werden, ohne dass Spanneinrichtungen verwendet werden.
Bei der Erfindung wird eine Beeinträchtigung der mechanischen Festigkeit dadurch vermieden, dass ein kompakter Heißschmelz-Formvorgang eingeführt wird, der in einer Herstelllinie vom Zellentyp angebracht werden kann.
Bei der Erfindung wird ein nachteiliger Effekt auf die Leiterplatte durch die Temperatur dadurch vermieden, dass eine Heißschmelzmasse verwendet wird, die bei niedriger Temperatur geformt werden kann.
Figurenliste
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der derzeit bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher werden.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zustands, gemäß dem eine Leiterplatte an einer Zuleitung einer Zelle angebracht ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 zeigt perspektivische Ansichten zum Erläutern, wie eine obere Abdeckung angebracht wird, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3 zeigt perspektivische Ansichten zum Erläutern, wie ein Halter angebracht wird, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
4 zeigt perspektivische Ansichten eines detaillierten Teils der oberen Abdeckung und des Halters, die aneinander angebracht sind, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
5 zeigt perspektivische Ansichten zum Erläutern, wie die Zuleitungen umgebogen werden, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
6 zeigt perspektivische Ansichten zum Erläutern des Vorgangs des Einsetzens der oberen Abdeckung und des Halters in eine Öffnung in der Randfläche der Zelle, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
7 zeigt Schnittansichten zum detaillierten Erläutern, wie die Zuleitungen umgebogen werden, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
8 zeigt eine Schnittansicht eines Zustands, bei dem die obere Abdeckung und der Halter in eine Öffnung in der Randfläche der Zelle eingesetzt sind, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
9 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Erläutern, wie eine untere Abdeckung eingesetzt wird, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
10 zeigt eine perspektivische Ansicht zum Erläutern einer Wärmebondbehandlung, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
11 zeigt eine perspektivische Ansicht, die die obere Abdeckung und den Halter zeigt, die in der Zelle untergebracht sind;
12 zeigt eine Draufsicht der unteren Abdeckung;
13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zustands, bei dem eine Abdeckung auf einem Gehäuse-Laminatfilm in offenem Zustand angeordnet ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Zustands, bei dem der Gehäuse-Laminatfilm umgefaltet und geschlossen ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
15 zeigt eine Schnittansicht zum Erläutern eines herkömmlichen Batteriemoduls nach dem Stand der Technik.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird die erste Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entsprechend der Zusammenbaureihenfolge beschrieben. In der 1 kennzeichnet die Bezugszahl 1 eine Zelle für eine Batterie, z.B. einer Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterie. Die Zelle 1 als Beispiel verfügt über ein Batterieelement, das mit einem harten Laminatmaterial als Gehäuse abgedeckt ist.
Das Batterieelement verfügt über eine streifenförmige positive Elektrode, eine streifenförmige negative Elektrode sowie einen Polymer-Elektrolyt und/oder eine Trennwand, die zwischen der positiven und der negativen Elektrode angeordnet ist, die aufeinander geschichtet sind und in der Längsrichtung spiralförmig zusammen aufgewickelt sind, wobei die positive Elektrode und die negative Elektrode elektrisch mit Zuleitungsanschlüssen 2 bzw. 3 verbunden sind.
Die positive Elektrode verfügt über eine aktive Kathodenmaterialschicht, die auf einem streifenförmigen Kathodenstromkollektor ausgebildet ist sowie ferner eine Polymer-Elektrolytschicht, die auf der aktiven Kathodenmaterialschicht ausgebildet ist. Die negative Elektrode verfügt über eine aktive Anodenmaterialschicht, die auf einem streifenförmigen Anodenstromkollektor ausgebildet ist, sowie ferner eine PolymerElektrolytschicht, die auf der aktiven Anodenmaterialschicht ausgebildet ist. Die Zuleitungsanschlüsse 2 und 3 sind mit dem Kathodenstromkollektor bzw. dem Anodenstromkollektor verbunden. Als aktives Kathodenmaterial, aktives Anodenmaterial und Polymer-Elektrolyt können die bereits vorgeschlagenen Materialien verwendet werden.
In der positiven Elektrode kann als aktives Kathodenmaterial ein Metalloxid, ein Metallsulfid oder ein spezielles Polymer abhängig vom Typ der gewünschten Batterie verwendet werden. Wenn z.B. eine Lithiumionenbatterie aufgebaut wird, kann als aktives Kathodenmaterial ein lithiumhaltiges Mischoxid verwendet werden, das hauptsächlich aus Li_xMO₂ besteht (wobei M mindestens ein Übergangsmetall repräsentiert und x im Allgemeinen 0,05 bis 1,10 repräsentiert, was abhängig vom Ladungs- oder Entladungszustand der Batterie variiert). Als Übergangsmetall M, das das lithiumhaltige Mischoxid aufbaut, ist Co, Ni oder Mn bevorzugt.
Zu speziellen Beispielen lithiumionen-haltiger Mischoxide gehören LiCoO2, LiNiO₂, LiNi_yCo_1-yO₂ (mit 0<y<1) und LiMn₂O_4. Diese lithiumhaltigen Mischoxide können eine hohe Spannung und eine hervorragende Energiedichte zeigen. Alternativ kann als aktives Kathodenmaterial ein Metallsulfid oder -oxid ohne Lithium verwendet werden, wie TiS₂, Mos₂, NbSe₂ oder V₂O₅. In der positiven Elektrode können mehrere dieser aktiven Kathodenmaterialien in Kombination verwendet werden. Ferner kann, wenn die positive Elektrode unter Verwendung des o.g. aktiven Kathodenmaterials hergestellt wird, ein elektrischer Leiter, ein Bindemittel oder dergleichen zugesetzt werden.
Als Material für die negative Elektrode kann ein Material verwendet werden, bei dem eine Ein- und Auslagerung von Lithium möglich ist. Z.B. kann ein kohleartiges Material, wie ein nicht graphitierbares Kohlematerial oder ein Graphitmaterial verwendet werden. Genauer gesagt, kann ein kohleartiges Material, wie pyrolytischer Kohlenstoff, Koks (Teerkoks, Nadelkoks, Petroleumkoks), Graphit, glasartiger Kohlenstoff, ein gebranntes Erzeugnis aus einer organischen Polymerverbindung (durch Verkohlung eines Phenolharzes, eines Furanharzes oder dergleichen durch Brennen desselben bei einer geeigneten Temperatur erhalten), Kohlefaser oder Aktivkohle verwendet werden. Ferner kann als Material, bei dem eine Ein- und Auslagerung von Lithium erfolgen kann, ein Polymer, wie Polyacethylen oder Polypyrrol, oder ein Oxid, wie SnO₂, verwendet werden. Wenn die negative Elektrode aus dem obigen Material hergestellt wird, kann ein Bindemittel oder dergleichen zugesetzt werden.
Der Polymer-Elektrolyt verfügt über ein Polymer, in das ein gelierter Elektrode eingebracht ist, der durch Vermischen eines Polymermaterials, einer Elektrolytlösung und eines Elektrolytsalzes erhalten wurde. Das Polymermaterial verfügt über eine solche Eigenschaft, dass es mit der Elektrolytlösung verträglich ist, und es wird ein Silikongel, ein Acrylgel, ein Acrylonitrilgel, ein mit Phosphazen modifiziertes Polymer, Polyethylenoxid, Polypropylenoxid oder ein Mischpolymer, ein vernetztes Polymer oder ein modifiziertes Polymer hiervon, oder ein Fluorpolymer, ein Polymermaterial wie Poly(Vinylidenfluorid), Poly(Vinylidenfluorid-co-Tetrafluorosafluoropropylen) oder Poly(Vinylidenfluorid-co-Trifluorethylen) oder ein Gemisch hiervon verwendet.
Die Elektrolytlösungskomponente ist im o.g. Polymermaterial diespergierbar, und als protonenfreies Lösungsmittel wird z.B. Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Butylencarbonat (BC) oder dergleichen verwendet. Als Elektrolytsalz wird ein solches verwendet, das mit dem Lösungsmittel verträglich ist, und es besteht aus einer Kombination eines Kations und eines Anions. Als Kation wird ein Alkalimetall oder ein Erdalkalimetall verwendet. Als Anion wird Cl@, Br@, I@, SCN@, ClO4@, BF₄, PF₆, CF₃SO₃ oder dergleichen verwendet. Als Elektrolytsalz wird insbesondere Lithiumhexafluorphosphat oder Lithiumtetrafluorborat mit einer solchen Konzentration verwendet, dass es in der Elektrolytlösung gelöst werden kann.
Das harte Laminatmaterial verfügt über einen Aufbau, bei dem es auf ein inneres, weiches Laminatmaterial aufgeschichtet ist. Der Grund, weswegen das weiche Laminatmaterial verwendet wird, besteht darin, dass ein konkaver Teil zum Aufnehmen des Batterieelements in diesem durch einen Ziehvorgang hergestellt wird. Das innere, weiche Laminatmaterial ist von der Innenseite her (der Seite in Kontakt mit dem harten Laminatmaterial), aus einer Polypropylen(PP)-Schicht als Verbindungsschicht, einer weichen Aluminiummetallschicht sowie einer Polypropylen(PP)-Schicht aufeinandergeschichtet.
Die Polypropylenschicht erzielt einen Wärmebondeffekt, und sie verhindert, dass der Polymer-Elektrolyt seine Eigenschaften ändert. Als Polypropylenschicht wird gegossenes Polypropylen (CPP) oder dergleichen verwendet. Z.B. wird eine Polypropylen(PP)-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 30 µm hergestellt. Die Polypropylen(PP)-Schicht verfügt über eine Schmelztemperatur, bei der Wärme, wie sie während des Wärmebondvorgangs auf die Zelle wirkt, dieselbe nicht nachteilig beeinflusst.
Die weiche Aluminiummetallschicht verhindert, dass Feuchtigkeit in das Batterieelement eindringt. Als weiche Aluminiummetallschicht 16A wird getempertes Aluminium (3003-O JIS H 4160) oder (3004-O JIS H 4160) oder dergleichen mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 30 bis 130 µm verwendet.
Das harte Laminatmaterial, wie es an der Außenseite auftritt, ist so hart, dass es seine Form beibehalten kann, wenn es umgebogen ist und es gegen eine Verformung durch eine äußere Kraft beständig ist. Das harte Laminatmaterial verfügt über eine Polypropylenschicht als Verbindungsschicht, eine harte Aluminiummetallschicht und eine Nylonschicht oder PET-Schicht als Oberflächenschutzschicht. Die Nylonschicht oder die PET-Schicht schützt die Oberfläche. Die Nylonschicht oder die PET-Schicht verfügt über eine Dicke von ungefähr 10 bis 30 µm.
Die Zuleitungen 2 und 3, die mit der positiven bzw. negativen Elektrode verbunden sind, sind von einer Randfläche (der Oberseite) der Zelle 1 ein her eingeführt. Mit den Zuleitungen 2 und 3 wird eine Leiterplatte 4 durch Widerstandschweißen, Ultraschallschweißen oder dergleichen verbunden. Auf der Leiterplatte 4 ist eine Schutzschaltung mit einem Temperaturschutzelement, wie eine Sicherung, ein PTC oder ein Thermistor, ein ID-Widerstand zum Identifizieren des Batteriemoduls und dergleichen montiert. Auf der Leiterplatte 4 sind mehrere, z.B. drei, Kontaktabschnitte 5 ausgebildet. Bei der o.g. Schutzschaltung wird auch eine solche angewandt, die über einen IC verfügt, der eine Überwachung der Sekundärbatterie ausführt und einen FET (Feldeffekttransistor) steuert, und auch mit einem den Lade-/Entladevorgang steuernden FET.
Der PTC ist in Reihe zum Batterieelement geschaltet, und sein Widerstand steigt schnell an, um im Wesentlichen den Strom in der Batterie auszuschalten, wenn die Temperatur derselben höher als eine vorbestimmte Temperatur ist. Die Sicherung oder der Thermistor ist ebenfalls in Reihe zum Batterieelement geschaltet, und er schaltet den Strom in der Batterie ab, wenn die Temperatur derselben höher als eine vorbestimmte Temperatur ist. Außerdem verhindert, da dann, wenn die Anschlussspannung der Sekundärbatterie 4,3 bis 4,4 V/Sekundärbatterie überschreitet, die Gefahr eine Wärmeerzeugung und eines Feuers besteht, die Schutzschaltung mit einem IC, der die Sekundärbatterie überwacht und den FET ansteuert, und auch für den Lade-/Entladevorgang durch den FET, den Ladevorgang durch Ausschalten des denselben steuernden FET, wenn 4,3 bis 4,4 V/Sekundärbatterie überschritten werden. Die Anschlussspannung der Sekundärbatterie wird bis auf eine den Entladevorgang verhindernde Spannung herunter überentladen, und wenn sich ihre Spannung zu 0 V herausstellt, gelangt sie intern in einen Kurzschlusszustand, so dass es unmöglich wird, sie wieder zu laden. Demgemäß wird ein Entladen dadurch verhindert, dass die Spannung der Sekundärbatterie überwacht wird und der den Entladevorgang steuernde FET ausgeschaltet wird, der über eine Spannung unter der die Entladung verhindernden Spannung verfügt.
In der 2 kennzeichnet die Bezugszahl 6 eine obere Abdeckung aus einem Harzformgegenstand, der gesondert in einem anderen Schritt durch Spritzgießen oder dergleichen hergestellt wird. Die obere Abdeckung 6 wird an der Leiterplatte 4 angebracht, um diese abzudecken. Innerhalb der oberen Abdeckung 6 ist ein Halteabschnitt zum horizontalen Halten der Leiterplatte 4 vorhanden. Ferner sind in der Oberseite der oberen Abdeckung 6 an Positionen, die Kontaktabschnitten 5 entsprechen, drei Öffnungen 7 ausgebildet. Die Kontaktabschnitte 5 werden durch die Öffnungen 7 freigelegt. Die Breite der oberen Abdeckung 6 wird so ausgewählt, dass sie geringfügig kleiner als die Innenabmessung der Höhe der Öffnung in der Randfläche an der Oberseite der Zelle 1 ist.
Als Nächstes wird, wie es in der 3 dargestellt ist, ein Halter 11 an der oberen Abdeckung 6 befestigt. Der Halter 11 besteht aus einem Harzformgegenstand, der gesondert in einem anderen Schritt durch Spritzgießen oder dergleichen hergestellt wird. An den beiden Enden und im mittleren Teil des Halters 11 sind jeweilige Rippen 12a, 12b, 12c ausgebildet, die zur oberen Abdeckung 6 hin vorstehen. Die Randflächen der Rippen 12a, 12b und 12c dienen als Ebenen, die die Leiterplatte 4 in der oberen Abdeckung 6 aufnehmen, so dass die Leiterplatte 4 sicher gehalten wird.
Der Halter 11 wird von unten her an die obere Abdeckung 6 angesetzt. Bei dieser Ausführungsform werden sie, wie es in der vergrößerten Ansicht der 4 dargestellt ist, durch mechanische Eingriffsmittel aneinander befestigt. Genauer gesagt, ist ein Eingriffsloch 8 in der oberen Abdeckung 6 ausgebildet, und ein an einem Randabschnitt der Rippe 12c des Halters 11 ausgebildeter Haken 13 ist in das Loch 8 eingesetzt, so dass die obere Abdeckung 6 und der Halter 11 aneinander befestigt sind. An der Rippe 12a ist an einem anderen Ende des Halters 11 ein nicht dargestellter ähnlicher Haken ausgebildet, der in ein Loch in der oberen Abdeckung 6 eingesetzt ist, so dass die obere Abdeckung 6 und der Halter 11 aneinander befestigt sind.
Dann werden die obere Abdeckung 6 und der Halter 11, die aneinander befestigt sind, in der Uhrzeigerrichtung um 90°, wie es durch einen Pfeil R in der 5 dargestellt ist, von Hand oder durch eine Spanneinrichtung verdreht, so dass die horizontal positionierte Leiterplatte 4 auf vertikal umgedreht ist. In diesem Fall ist die Leiterplatte 4 zwischen der oberen Abdeckung 6 und dem Halter 11 angeordnet, so dass sie nicht freiliegt, weswegen die Abdeckung und der Halter verdreht werden können, ohne dass die Leiterplatte 4 berührt wird.
Als Nächstes werden, wie es in der 6 dargestellt ist, während die Zuleitungen 2 und 3 umgebogen werden, die obere Abdeckung 6 und der Halter 11 gemeinsam zur Öffnung in der Randfläche der Zelle 1 (in der durch einen Pfeil S gekennzeichneten Richtung) bewegt. Wie oben angegeben, ist die Breite W der oberen Abdeckung 6 geringfügig kleiner als die Innenabmessung der Öffnung, und demgemäß können die obere Abdeckung 6 und der Halter 11 mit der dazwischen angeordneten Leiterplatte 4 in einem Raum untergebracht werden, der durch das harte Laminatmaterial nahe der Randfläche der Zelle 1 ausgebildet ist.
Die 7 ist eine teilvergrößerte Ansicht der oberen Abdeckung 6 und des Halters 11, die gemeinsam in der durch den Pfeil R gekennzeichneten Richtung verdreht sind, wie es oben beschrieben ist. Die 8 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem die obere Abdeckung 6 und der Halter 11 in einem Behältnisraum untergebracht sind, der durch das harte Laminatmaterial für die Zelle 1 gebildet ist. Die obere Abdeckung 6 ist in die Öffnung in der Randfläche der Zelle 1 eingesetzt, und die Umfangsfläche der oberen Abdeckung 6 und die Innenseite des harten Laminatmaterials stehen in engem Kontakt miteinander.
Die Zuleitungen 2, 3 werden entlang den Konturen der Seitenwände und der Unterseite des Halters 11 umgebogen. Unter Berücksichtigung des Anschweißens der Zuleitungen an die Leiterplatte sowie der Länge des Verlaufs des Umfangs des Halters 11 wird die Länge jeder der Zuleitungen 2, 3 so ausgewählt, dass die Biegeform derselben stabil sein kann. Wie es in der 8 dargestellt ist, werden die Zuleitungen 2, 3 im Zwischenraum zwischen dem Inneren des harten Laminatmaterials und den beiden Seitenwänden und der Unterseite des Halters 11 positioniert. Daher ist es, wenn die Zuleitungen 2, 3 umgebogen werden, nicht erforderlich, dieselben mit der Hand zu berühren. Ferner werden die Zuleitungen 2, 3 entlang dem Verlauf des Umfangs des Halters 11 umgebogen, und daher wird die Biegeform der Zuleitungen stabilisiert, wobei diese ferner in einem Zustand stabilisiert werden kann, in dem die Zuleitungen in der Zelle 1 untergebracht sind.
Ferner wird, wie es in der 9 dargestellt ist, eine untere Abdeckung 15 in eine Öffnung eingesetzt, die durch das harte Laminatmaterial an der Randfläche auf der Unterseite der Zelle 1 ausgebildet ist. Die untere Abdeckung 15 verschließt die Öffnung an der Unterseite.
Dann wird das gesamte Stück durch eine Spanneinrichtung unter Druck gesetzt, um einen Wärmebondvorgang zu realisieren, wie es in der 10 dargestellt ist. Genauer gesagt, wird ein Teil der Zelle 1 nahe dem Ende an der Oberseite zwischen Heizblöcken 16a und 16b aus einem Metall, wie Kupfer, eingebettet, um die Umfangsfläche der oberen Abdeckung 6 durch Wärme mit einer Polypropylenschicht zu verbinden, die die Innenfläche des Laminatmaterials bildet. In ähnlicher Weise wird ein Teil der Zelle 1 nahe dem Ende der Unterseite zwischen Heizblöcken 17a und 17b eingebettet, um die Umfangsfläche der unteren Abdeckung 15 durch Wärme mit einer Polypropylenschicht zu verbinden, die die Innenseite des Laminatmaterials bildet.
So wird das Batteriemodul gemäß einer Ausführungsform durch die obigen Schritte hergestellt.
Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die 11 ist eine perspektivische Darstellung, das die obere Abdeckung 36 und den Halter 11 zeigt, die gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der Zelle 1 untergebracht sind. Das Batteriemodul gemäß dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird durch einen Prozess hergestellt, bei dem eine Heißschmelzmasse eingegossen wird, wobei die Gruppe aus der oberen Abdeckung 36 und dem Halter 11, die in der Zelle 31 untergebracht sind, in ein nicht dargestelltes Formwerkzeug eingesetzt wird, wie es in der 11 dargestellt ist. Wie es in der 11 dargestellt ist, sind in der oberen Abdeckung 36 z.B. zwei Löcher vorhanden. Das Loch 35a ist zum Eingießen der Heißschmelzmasse vorhanden. Das andere Loch 35b ist vorhanden, um während des Formvorgangs ein Gas auszulassen. Die Größe der Löcher beträgt z.B. 0,8 bis 1,5 mm∅.
Wenn die Heißschmelzmasse eingegossen wird, wird, da der Komponentenraum, wie er in der 8 dargestellt ist, mit dieser aufgefüllt wird, die mechanische Festigkeit des Substrathalters und der ersten Abdeckung verbessert. Obwohl keine Einschränkung hierauf besteht, ist eine geeignete Heißschmelzmasse eine solche z.B. einer Polyamidgruppe.
Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Ein Prozess bis zum Wärmehaftvorgang, wie es in der 10 dargestellt ist, ist ein Prozess, der dem bei den o.g. bevorzugten Ausführungsformen ähnlich ist, jedoch mit der Ausnahme des Einsetzens einer unteren Abdeckung 15 in eine Öffnung, die ein hartes Laminatmaterial in einem Endabschnitt an der Unterseite der Zelle 1 bildet, wie es in der 9 dargestellt ist. Dann wird die volle Länge durch eine Spanneinrichtung unter Druck gesetzt, und der Wärmehaftvorgang wird auf die oben beschriebene Weise ausgeführt, wie es in der 10 dargestellt ist. In diesem Fall wird bei der dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Wärmehaftvorgang nicht an der Unterseite ausgeführt.
Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung wird die Unterseite ohne Wärmestauvorgang verbunden. Bei der o.g. bevorzugten Ausführungsform wird zwar eine durch einen Harzgießvorgang hergestellte untere Abdeckung verwendet, jedoch wird diese dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, um die Öffnung am Boden der Unterseite zu schließen, unter Verwendung einer Heißschmelzmasse hergestellt, die von der Seite der oberen Abdeckung her eingegossen wird. Die mechanische Festigkeit kann verbessert werden, da zwischen einem Zellenelement kein Raum verbleibt, wenn ein Gießvorgang unter Verwendung einer Heißschmelzmasse verwendet wird.
Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die 12 ist eine Draufsicht der unteren Abdeckung, wie sie für die vierte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Ein Prozess bis zum Erzielen der Wärmehaftung, wie es in der 10 dargestellt ist, ist ähnlich wie bei den obigen bevorzugten Ausführungsformen, wie es in der 9 dargestellt ist. Diese vierte Ausführungsform der Erfindung verwendet eine untere Abdeckung, die durch einen Harzformungsvorgang hergestellt wird, wie bei herkömmlichen Prozessen. Wie es in der 12 dargestellt ist, ist in dieser unteren Abdeckung ein Loch 39 zum Eingießen eines Harzes vorhanden. Dieses Loch 39 verfügt z.B. über 0,8 bis 1,5 mm ∅. Die Verbindung wird dadurch bewerkstelligt, dass durch dieses Loch 39 ein Harz (Heißschmelzmasse) eingegossen wird und so dafür gesorgt wird, dass der enthaltene Raum mit Harz aufgefüllt wird. Die mechanische Festigkeit des Batteriemoduls ist verbessert, da der zwischen dem Zellenabschnitt und der unteren Abdeckung gebildete Raum durch das eingefüllte Harz aufgefüllt ist. Außerdem besteht für das Loch zum Einfüllen des Harzes keine Einschränkung auf einen Ort.
Nachfolgend wird eine fünfte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der 13 kennzeichnet die Bezugszahl 24 eine Zelle für eine Batterie, z.B. eine Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterie. Als Beispiel ist die Zelle 24 dünn und rechteckig, und sie verfügt über ein Batterieelement, das mit einem relativ weichen, inneren Laminatfilmmaterial bedeckt ist. Genauer gesagt, ist im Inneren Laminatfilm durch Ziehen ein konkaver Abschnitt zum Aufnehmen des Batterieelements ausgebildet, und das Batterieelement wird in diesen konkaven Abschnitt eingesetzt, und dann werden Elektroden-Zuleitungen elektrisch mit ihm verbunden, und der Umfang der Öffnung des konkaven Abschnitts wird durch Wärmebonden oder dergleichen dicht verschlossen, um so die Zelle 24 herzustellen.
Die Zelle 24 wird durch einen harten Gehäuse-Laminatfilm 40 abgedeckt und in diesen eingewickelt. Der Gehäuse-Laminatfilm 40 wird so um die Zelle 24 gewickelt, dass die Randfläche derselben an der Seite, von der aus die Zuleitungen eingeführt werden (als „Oberseite“ bezeichnet) und die Randfläche an der entgegengesetzten Seite (als „Unterseite“ bezeichnet) freiliegen. Wie es in der 12 dargestellt ist, werden eine Abdeckung an der Oberseite und eine Abdeckung an der Unterseite angebaut, bevor die Abdeckung durch den Gehäuse-Laminatfilm 40 um die Zelle herum erfolgt, und dann wird dieser umgelegt. Der Gehäuse-Laminatfilm 40 verfügt über Seiten 41a und 41b, die die Öffnungen in den beiden Randflächen bilden, sowie Seiten 42a und 42b rechtwinklig zu diesen Seiten.
Die Abdeckung an der Oberseite verfügt, wie oben beschrieben, über eine obere Abdeckung 29 und einen Halter 32, die aneinander befestigt sind. Die Abdeckung an der Oberseite und die untere Abdeckung 35 werden durch einen Harzformvorgang gesondert in verschiedenen Schritten hergestellt.
Darüber hinaus kann eine Unterseite unter Verwendung einer Heißschmelzmasse hergestellt werden, wie oben angegeben. Ferner kann die Unterseite unter Verbindung einer unteren Abdeckung, die mit dem Harzeinfüllloch 39 versehen ist und in einem anderen Prozess durch einen Harzherstellvorgang hergestellt wurde, und durch Einfüllen einer Heißschmelzmasse durch das Loch, um so den Raum mit Harz aufzufüllen, angeschlossen werden.
Die Abdeckung 29, 32 an der Oberseite sowie die untere Abdeckung 35 werden angebracht, und dann wird, während die Positionen derselben mittels einer Spanneinrichtung beibehalten werden, der Gehäuse-Laminatfilm 40 so umgelegt, dass die Seiten 42a und 42b entweder in Kontakt miteinander stehen oder einander unter Einhaltung eines kleinen Zwischenraums zugewandt sind. Der umgelegte Gehäuse-Laminatfilm 40 wird durch Wärme mit dem inneren Laminatfilm verbunden.
Anschließend an den Wärmebondvorgang für den Gehäuse-Laminatfilm 40 wird die Innenseite des Randbereichs entlang der Seite 41a durch Wärme mit der Umfangsfläche der oberen Abdeckung 29 verbunden, und die Innenseite des Endbereichs entlang der Seite 41b wird durch Wärme mit der Umfangsfläche der unteren Abdeckung 35 verbunden. Die 14 zeigt das so fertiggestellte Batteriemodul. Um die Verbindung durch Wärme zu erzielen, werden die Fläche des inneren Laminatfilms und die Fläche des Gehäuse-Laminatfilms, die einander zugewandt sind, einzeln aus einer Bondschicht hergestellt, die durch Wärme angebondet werden kann. Die Bondschicht und die Umfangsfläche der durch einen Harzgießvorgang hergestellten Abdeckung können durch Wärme miteinander verbunden werden.
Wie oben beschrieben, verfügt das Batterieelement bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung über eine streifenförmige positive Elektrode, eine streifenförmige negative Elektrode und einen Polymer-Elektrolyten und/oder eine Trennwand, die zwischen der positiven und der negativen Elektrode angeordnet ist, die aufeinandergeschichtet sind und spiralförmig in einer Längsrichtung zusammen aufgewickelt sind, wobei die positive Elektrode und die negative Elektrode jeweils elektrisch mit Zuleitungsanschlüssen verbunden sind. Die Materialien für die positive Elektrode und die negative Elektrode, den Polymer-Elektrolyten, die Bestandteile der Elektrolytlösung, das Gehäuse, die Abdeckung an der Oberseite und den PTC sind ähnlich wie diejenigen bei der ersten bevorzugten Ausführungsform.

Claims

Batteriemodul mit: - einem Batterieelement für eine Sekundärbatterie; - einem harten Laminatmaterial als Außengehäuse mit zwei Enden zum Aufnehmen des Batterieelements, und mit einer ersten und einer zweiten Öffnung an den beiden Enden, wobei das harte Laminatmaterial über einen Aufbau verfügt, bei dem das harte Laminatmaterial auf ein inneres weiches Laminatmaterial aufgeschichtet ist, wobei das innere weiche Laminatmaterial von der in Kontakt mit dem harten Laminatmaterial stehenden Fläche her aus einer Verbindungsschicht, einer weichen Aluminiummetallschicht und einer Polypropylen-Schicht aufeinandergeschichtet ist; - einer ersten und einer zweiten Abdeckung, die durch einen Harzformvorgang hergestellt wurden und an der ersten bzw. zweiten Öffnung angebracht sind; und - einer Leiterplatte, die mit einer Zuleitung des Batterieelements verbunden ist, die in der an der ersten Öffnung angebrachten ersten Abdeckung untergebracht ist.
Batteriemodul nach Anspruch 1, bei dem die erste Abdeckung über eine obere Abdeckung und einen Halter, die durch mechanische Eingriffsmittel oder einen Verbindungsvorgang miteinander in Eingriff gebracht sind, verfügt; wobei - die Leiterplatte von einer offenen Seite der oberen Abdeckung her in diese eingesetzt ist; und - der Halter von der offenen Seite der oberen Abdeckung her mit dieser in Eingriff steht und die Leiterplatte durch eine Haltfläche des Halters gehalten wird.
Batteriemodul nach Anspruch 1, bei dem ein Raum zwischen dem Batterieelement und der ersten Abdeckung durch eine Heißschmelzmasse aufgefüllt ist.
Batteriemodul nach Anspruch 2, bei dem die obere Abdeckung und der Halter, die miteinander in Eingriff stehen, im Wesentlichen um 90° verdreht sind und durch die erste Öffnung, unter Verbiegung der Zuleitung, in den Innenraum des Außengehäuses eingesetzt sind.
Batteriemodul nach Anspruch 4, bei dem die Zuleitung innerhalb des Außengehäuses entlang dem Verlauf des Umfangs des in das Außengehäuse eingesetzten Halters umgebogen ist.
Batteriemodul nach Anspruch 4, bei dem die Umfangsfläche der oberen Abdeckung, die in das Außengehäuse eingesetzt ist, mit der Innenfläche desselben verbunden ist.
Batteriemodul nach Anspruch 4, bei dem die Umfangsfläche der oberen Abdeckung, die in das Außengehäuse eingesetzt ist, und eine Verbindungsschicht, die die Innenfläche des Außengehäuses bildet, durch Wärmebonden miteinander verbunden sind.
Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls mit einem Batterieelement für eine Sekundärbatterie, umfassend: - einen Plattenanschließprozess zum Verbinden einer Leiterplatte mit einer Zuleitung des Batterieelements, das in einem harten Laminatmaterial als Außengehäuse untergebracht ist, das an den beiden Enden über eine erste und eine zweite Öffnung verfügt, wobei das harte Laminatmaterial über einen Aufbau verfügt, bei dem das harte Laminatmaterial auf ein inneres weiches Laminatmaterial aufgeschichtet ist, wobei das innere weiche Laminatmaterial von der in Kontakt mit dem harten Laminatmaterial stehenden Fläche her aus einer Verbindungsschicht, einer weichen Aluminiummetallschicht und einer Polypropylen-Schicht aufeinandergeschichtet ist; - einen Anbauprozess für eine obere Abdeckung zum Bedecken der Zuleitung mit einer oberen Abdeckung, die durch einen Harzformvorgang hergestellt wurde, in einer Richtung orthogonal in Bezug auf eine ebene Fläche der Leiterplatte; - einen Abdeckungs-Eingreifprozess, bei dem die obere Abdeckung mit einem Halter in Eingriff gebracht wird, während die Leiterplatte durch den Halter von der offenen Seite der oberen Abdeckung her gehalten wird; - einen Abdeckungs-Anbauprozess zum Einsetzen der oberen Abdeckung und des Halters durch die erste Öffnung in einen Innenraum des Außengehäuses durch Verdrehen der oberen Abdeckung und des Halters, die miteinander in Eingriff stehen, um im Wesentlichen 90°, während die Zuleitung umgebogen wird; - einen Anbauprozess für eine hintere Abdeckung, bei dem eine hintere Abdeckung durch die zweite Öffnung in den Innenraum des Außengehäuses eingesetzt wird; und - einen Verbindungsprozess zum Verbinden der oberen Abdeckung und der hinteren Abdeckung mit dem Außengehäuse.
Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls mit einem Batterieelement für eine Sekundärbatterie, umfassend: - einen Plattenanschließprozess zum Verbinden einer Leiterplatte mit einer Zuleitung des Batterieelements, das in einem harten Laminatmaterial als Außengehäuse untergebracht ist, das an den beiden Enden über eine erste und eine zweite Öffnung verfügt, wobei das harte Laminatmaterial über einen Aufbau verfügt, bei dem das harte Laminatmaterial auf ein inneres weiches Laminatmaterial aufgeschichtet ist, wobei das innere weiche Laminatmaterial von der in Kontakt mit dem harten Laminatmaterial stehenden Fläche her aus einer Verbindungsschicht, einer weichen Aluminiummetallschicht und einer Polypropylen-Schicht aufeinandergeschichtet ist; - einen Anbauprozess für eine obere Abdeckung zum Bedecken der Zuleitung mit einer oberen Abdeckung, die durch einen Harzformvorgang hergestellt wurde, in einer Richtung orthogonal in Bezug auf eine ebene Fläche der Leiterplatte; - einen Abdeckungs-Eingreifprozess, bei dem die obere Abdeckung mit einem Halter in Eingriff gebracht wird, während die Leiterplatte durch den Halter von der offenen Seite der oberen Abdeckung her gehalten wird; - einen Abdeckungs-Anbauprozess zum Einsetzen der oberen Abdeckung und des Halters durch die erste Öffnung in einen Innenraum des Außengehäuses durch Verdrehen der oberen Abdeckung und des Halters, die miteinander in Eingriff stehen, um im Wesentlichen 90°, während die Zuleitung umgebogen wird; - einen Anbauprozess für eine hintere Abdeckung, bei dem eine hintere Abdeckung durch die zweite Öffnung in den Innenraum des Außengehäuses eingesetzt wird; - einen ersten Verbindungsprozess zum Verbinden der oberen Abdeckung mit dem Außengehäuse; und - einen zweiten Verbindungsprozess zum Verbinden der oberen Abdeckung mit dem Außengehäuse unter Verwendung eines Klebers oder einer Heißschmelzmasse.
Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls mit einem Batterieelement für eine Sekundärbatterie, umfassend: - einen Plattenanschließprozess zum Verbinden einer Leiterplatte mit einer Zuleitung des Batterieelements, das in einem harten Laminatmaterial als Außengehäuse untergebracht ist, das an den beiden Enden über eine erste und eine zweite Öffnung verfügt, wobei das harte Laminatmaterial über einen Aufbau verfügt, bei dem das harte Laminatmaterial auf ein inneres weiches Laminatmaterial aufgeschichtet ist, wobei das innere weiche Laminatmaterial von der in Kontakt mit dem harten Laminatmaterial stehenden Fläche her aus einer Verbindungsschicht, einer weichen Aluminiummetallschicht und einer Polypropylen-Schicht aufeinandergeschichtet ist; - einen Anbauprozess für eine obere Abdeckung zum Bedecken der Zuleitung mit einer oberen Abdeckung, die durch einen Harzformvorgang hergestellt wurde, in einer Richtung orthogonal in Bezug auf eine ebene Fläche der Leiterplatte; - einen Abdeckungs-Eingreifprozess, bei dem die obere Abdeckung mit einem Halter in Eingriff gebracht wird, während die Leiterplatte durch den Halter von der offenen Seite der oberen Abdeckung her gehalten wird; - einen Abdeckungs-Anbauprozess zum Einsetzen der oberen Abdeckung und des Halters durch die erste Öffnung in einen Innenraum des Außengehäuses durch Verdrehen der oberen Abdeckung und des Halters, die miteinander in Eingriff stehen, um im Wesentlichen 90°, während die Zuleitung umgebogen wird; - einen Anbauprozess für eine hintere Abdeckung, bei dem eine hintere Abdeckung durch die zweite Öffnung in den Innenraum des Außengehäuses eingesetzt wird; - einen Verbindungsprozess des Verbindens der oberen Abdeckung mit dem Außengehäuse; und - einen Einsetzprozess des Einsetzens einer hinteren Abdeckung, die aus einem Harz oder einer Heißschmelzmasse hergestellt wurde, von der zweiten Öffnung in einen Innenraum des Außengehäuses.
Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der Abdeckungs-Anbauprozess ferner das Umbiegen der Zuleitung entlang dem Verlauf eines Umfangs des in das Außengehäuse eingesetzten Halters beinhaltet.
Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls mit einem Batterieelement für eine Sekundärbatterie, umfassend: - einen Unterbringungsprozess zum Unterbringen des Batterieelements in einem weichen inneren Laminatmaterial; - einen Plattenanschließprozess zum Verbinden einer Leiterplatte mit einer Zuleitung des Batterieelements; - einen Platteneinbauprozess zum Einbauen der Leiterplatte in eine erste Abdeckung; - einen Abdeckungs-Montageprozess zum Montieren, an einem harten Laminatmaterial in einem offenen Zustand, der ersten Abdeckung mit der darin eingebauten Leiterplatte sowie einer zweiten Abdeckung, die an einem anderen Ende des Batterieelements angeordnet ist; und - einen Verbindungsprozess, bei dem die erste und die zweite Abdeckung und das Batterieelement durch das harte Laminatmaterial umgeben werden und Endabschnitte des harten Laminatmaterials miteinander verbunden werden, und auch die Innenfläche des harten Laminatmaterials mit den Umfangsflächen der ersten und der zweiten Abdeckung verbunden wird.
Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls nach Anspruch 12, bei dem die erste Abdeckung ferner über eine obere Abdeckung und einen Halter, die jeweils durch einen Harzformungsvorgang hergestellt wurden, verfügt, bei dem der Platten-Einbauprozess ferner Folgendes beinhaltet: - einen Anbauprozess für die obere Abdeckung, bei dem die Leiterplatte in einer orthogonalen Richtung zu einer ebenen Fläche der Leiterplatte mit der oberen Abdeckung abgedeckt wird; - einen Abdeckungs-Eingreifprozess, bei dem die obere Abdeckung mit dem Halter in Eingriff gebracht wird, während die Leiterplatte von einer offenen Seite der oberen Abdeckung her durch den Halter gehalten wird; und - einen Verdrehprozess, bei dem die obere Abdeckung und der Halter, die miteinander in Eingriff stehen, im Wesentlichen um 90° verdreht werden.
Verfahren zum Herstellen eines Batteriemoduls nach Anspruch 12, bei dem das Laminatmaterial über eine Verbindungsschicht, eine Metallschicht und eine Oberflächenschutzschicht verfügt, die sukzessive aufeinandergestapelt sind, wobei die Metallschicht ausreichend hart dafür ist, ihre Form beizubehalten, und sie gegen eine durch eine äußere Kraft hervorgerufene Verformung beständig ist.