DE102004054821B4

DE102004054821B4 - Batteriemodul

Info

Publication number: DE102004054821B4
Application number: DE102004054821.8A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Yamada; Kazuo Togashi; Toru Ishii; Takayuki Yamahira; Fumihiko Suzuki
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-11-14
Filing date: 2004-11-12
Publication date: 2021-01-07
Anticipated expiration: 2024-11-13
Also published as: TWI303500B; US7556885B2; KR101103764B1; US20050136324A1; TW200527738A; CN1332470C; DE102004054821A1; KR20050046636A; CN1617379A

Abstract

Batteriemodul mit einem Batterieelement einer Polymerbatterie, wobei:- das Batterieelement in einem konkaven Teil enthalten ist, der in einem ersten Laminatmaterial (1A) ausgebildet ist und mit einem zweiten Laminatmaterial (1B) auf solche Weise abgedeckt ist, dass es in einem offenen Zustand des zweiten Laminatmaterials (1B) in dieses eingesetzt wurde, woraufhin dieses geschlossen wurde und die beiden Enden desselben miteinander verbunden wurden;- das Batteriemodul so geformt ist, dass es über einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt verfügt, bei dem sich die beiden Seitenwände nach außen erstrecken, wobei das erste Laminatmaterial (1A) eine Weichaluminiumschicht (16A) umfasst, die getempertes Aluminium nach 3003-O JIS H 4160 oder 3004-O JIS H 4160 in einer Dicke im Bereich von 30 µm bis 130 µm aufweist, und wobei das zweite Laminatmaterial (1B) eine harte Aluminiummetallschicht (16B) umfasst, die ungetempertes Aluminium nach 3003-O JIS H 4160 oder 3004-O JIS H 4160 in einer Dicke im Bereich von 30 µm bis 130 µm aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul, das z. B. bei einer Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterie verwendet wird.
In jüngerer Zeit erfuhren tragbare elektronische Geräte, wie Laptops, Mobiltelefone und PDAs (persönliche digitale Assistenten) eine weite Verbreitung, wobei als Spannungsquelle für diese überwiegend Lithiumionenbatterien verwendet werden, die die Vorteile einer hohen Spannung, einer hohen Energiedichte und eines geringen Gewichts zeigen.
Ferner wurden Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterien in die praktische Anwendung überführt, bei denen der Nachteil eines Ausleckens einer Flüssigkeit vermieden ist, wie er auftreten kann, wenn ein Elektrolyt in flüssigem Zustand verwendet wird, wobei die moderneren Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterien als Elektrolyt einen Gelpolymerfilm in Form eines mit einer nichtwässrigen Elektrolytlösung imprägnierten Polymers oder einen Elektrolyt in festem Zustand enthalten.
Eine Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterie verfügt über einen Aufbau mit einer Zelle mit einem Batterieelement mit positiver Elektrode, negativer Elektrode und einem Polymerelektrolyt, wobei Anschlüsse zur positiven und negativen Elektrode führen, und das Batterieelement ist durch ein äußeres Gehäusematerial, z. B. ein Aluminiumlaminat, abgedeckt. Ferner sind die Zelle und eine Leiterplatte mit einem an ihr angebrachten Schaltungsteil gemeinsam in einem kastenförmigen Kunststoffformgehäuse aus einem oberen und einem unteren Gehäuseteil enthalten. Eine Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterie mit einem derartigen Aufbau ist z. B. in JP 2002-8606 A beschrieben.
In dieser Beschreibung wird ein Bauteil mit einer positiven Streifenelektrode, einer negativen Streifenelektrode und einem Polymerelektrolyt und/oder einer Trennwand zwischen diesen, die alle aufeinander geschichtet sind und in der Längsrichtung spiralförmig aufgewickelt sind, wobei Anschlüsse zur positiven und negativen Elektrode führen, als „Batterieelement“ bezeichnet. Ein durch einen äußeren Abdeckfilm abgedecktes Batterieelement wird als „Zelle“ bezeichnet. Eine Zelle mit einer zusätzlich erforderlichen Schaltung, wie einer Schutzschaltung, wird als „Batteriemodul“ bezeichnet.
Bei einem Batteriemodul mit herkömmlichem Aufbau, bei dem das Batterieelement im Formgehäuse enthalten ist, verfügt dies über eine Wanddicke von ungefähr 0,3 bis 0,4 mm, und demgemäß verfügt das Batteriemodul, unter Berücksichtigung der Dicke eines doppelseitigen Klebebands, zum Befestigen der Komponenten sowie der Toleranz über eine Dicke der Zelle von ungefähr 0,8 bis 1 mm. Ferner benötigen das obere und das untere Formgehäuseteil eine Form in der Umfangsrichtung, die dazu geeignet ist, sie durch Ultraschallschweißen miteinander zu verbinden, weswegen sie über eine Wanddicke von ungefähr 0,7 mm verfügen müssen, so dass das Batteriemodul unvermeidlicherweise eine Kapazität aufweist, die auf das 1,3- bis 1,4-fache derjenigen der Zelle erhöht ist.
Entgegenhaltung (1) offenbart eine Lithiumbatterie umfassend eine Verpackung und ein Lithiumbatteriemodul, das darin verpackt ist. Die Verpackung wird aus einem Laminatmaterial gebildet. Dieses Laminatmaterial weist eine äußere Schicht, eine Barriereschicht und eine innere Schicht oder eine äußere Schicht, eine Barriereschicht, eine Zwischenschicht und eine innere Schicht auf. Die äußere Schicht wird aus einem formbaren Grundmaterial, die Barriereschicht aus einem undurchlässigen Grundmaterial mit Barriereeigenschaften, die Zwischenschicht aus einem formbaren Grundmaterial und die innere Schicht aus einem Wärmeadhäsionsmaterial hergestellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Batteriemodul zu schaffen, bei dem eine Zunahme der Kapazität vermieden ist, ohne dass dafür mechanische Festigkeit und die Sicherheit geopfert wären.
Diese Aufgabe ist durch die Batteriemodule gemäß den beigefügten unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 gelöst.
Gemäß der Erfindung kann die Zelle im Modul maximiert werden, und demgemäß kann eine hohe Energiedichte des Moduls erzielt werden, wodurch der herkömmliche Nachteil überwunden ist, dass dann, wenn die Zelle in einem äußeren, abdeckenden Formgehäuse platziert wird, zwischen diesem und der in ihm enthaltenen Zelle ein Zwischenraum gebildet wird, so dass die volumenbezogene Energiedichte des Batteriemoduls verringert ist.
Bei der Erfindung kann das Batteriemodul seine Stabilität, seine Rissbildungsfestigkeit und zufriedenstellende Festigkeit gegen das Eindringen eines Reißnagels und dergleichen aufrecht erhalten, da das Batterieelement über eine Außenseite verfügt, die mit einem harten Laminatfilm aus Metall bedeckt ist, also ohne Verwendung eines Rahmens oder dergleichen im seitlichen Teil des Moduls.
Bei der Erfindung ist lediglich zum Halten einer Leiterplatte ein Rahmen erforderlich, und die Anzahl der Teile, einschließlich eines äußeren, abdeckenden Formgehäuses, kann verringert werden, wodurch die Kosten beträchtlich gesenkt werden.
Im Unterschied zu einer herkömmlichen Zelle ist bei der Zelle gemäß der Erfindung die Stabilität verbessert.
Bei der Erfindung können die Herstellung des Zellenteils sowie diejenige des Modulteils durch aufeinanderfolgende Schritte erfolgen, so dass die zur Herstellung benötigte Zeit verkürzt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.

1A bis 1D sind schematische Ansichten einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls, bei dem die Erfindung angewandt ist, aus verschiedenen Richtungen;
2A bis 2C sind schematische Ansichten zum Veranschaulichen des Zustands einer Zelle bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Batterieelements der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls;
4 ist eine perspektivische Ansicht der Zelle bei der Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls;
5 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen der Schichtstruktur eines Laminatmaterials 1A bei der Ausführungsform; und
6A bis 6C sind schematische Ansichten einer Zelle bei einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls.

Die 1 zeigt in verschiedenen Ansichten den Aufbau eines Batteriemoduls für eine Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterie, bei dem die Erfindung angewandt ist. Es sind ein erstes und ein zweites Laminatmaterial 1A bzw. 1B vorhanden, die ein Batterieelement bedecken, um eine Zelle zu bilden. Das Batterieelement entspricht einer Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterie, und es verfügt z. B. über die Form einer Platte mit einer langen Seite von 49 mm, einer kurzen Seite von 40 mm und einer Dicke von 4,4 mm.
Die Laminatmaterialien 1A und 1B bilden, wie unten beschrieben, einen Film mit dreischichtiger Struktur mit einer Verbindungsschicht und einer an den beiden Flächen einer Metallschicht ausgebildeten Oberflächen-Schutzschicht. Die Oberflächen-Schutzschicht aus dem Laminatmaterial 1B liegt vollständig auf der Außenseite der Zelle vor. Die 1B veranschaulicht einen Zustand, in dem ein Batterieelement 14 dadurch freigelegt ist, dass die Laminatmaterialien 1A, 1B entlang einer Linie P aufgeschnitten und abgenommen sind.
Aus dem Batterieelement treten Zuleitungsanschlüsse 2 und 3 aus, die mit der positiven, bzw. negativen Elektrode des Batterieelements verbunden sind. Die Zuleitungsanschlüsse 2, 3 und eine Schutzschaltung werden durch Widerstandsschweißen, Ultraschallschweißen oder dergleichen miteinander verbunden. Wie es in der 1A dargestellt ist, ist eine Leiterplatte 6, auf der die Schutzschaltung montiert ist, und die mit dem Batterieelement verbunden ist, in einen Teil zwischen einer oberen Abdeckung 4 und einem Leiterplattenhalter 5 eingesetzt, um einen einstückigen Block zu bilden. Die Schutzschaltung für die Leiterplatte 6 verfügt über ein Temperaturschutzelement, wie ein PTC(positiver Temperaturkoeffizient)-Element oder einen Thermistor, das den Strompfad der Zelle unterbricht, wenn die Schaltung eine hohe Temperatur erreicht.
Beim Zusammenbau wird zunächst ein Kleber oder dergleichen an der Seite der Randfläche, an der die Zuleitungsanschlüsse 2 und 3 austreten (nachfolgend wird diese Seite häufiger als „Oberseite“ bezeichnet), eingefüllt, und dann wird der einstückige Block aus der oberen Abdeckung 4, dem Leiterplattenhalter 5 und der Leiterplatte 6 in diese Seite eingesetzt. Dann werden ein Teil der Zelle, durch den die Verbindungsschicht des Laminatmaterials 1B freiliegt, und eine obere Abdeckung aus einem Harz, z. B. Polypropylen (PP), durch Wärme miteinander verbunden, um dadurch die Verbindungsfestigkeit zu erhöhen.
Dann wird zunächst ein Kleber an der entgegengesetzten Seite der Randfläche, aus der die Zuleitungen des Zellenteils austreten (nachfolgend wird diese Seite als „Unterseite“ bezeichnet), eingefüllt, und in diese Seite wird eine hintere Abdeckung 7 (siehe die 1C) aus einem Harz eingesetzt. Abschließend wird ein äußerer, abdeckender Aufkleber 8 ( 1D) aus einem PET(Polyethylenterephthalat)-Film, auf dem Aluminium (A1) abgeschieden ist, und der einen Kleber trägt, auf das sich ergebende Erzeugnis aufgebracht.
Nun wird eine Ausführungsform des Zellenteils unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform werden zwei Arten von Laminatmaterialien 1A und 1B verwendet. Um das Batterieelement aufzunehmen, wird das Laminatmaterial 1A durch einen Ziehvorgang unter Verwendung einer Ziehform zu einer vorbestimmten Form vorbearbeitet. Das Batterieelement wird in einem durch den Ziehvorgang hergestellten konkaven Teil aufgenommen. An der Außenseite wird an einer Position, die dem Boden des konkaven Teils entspricht, eine Wärmebondfolie 12 angebracht.
In der 3 ist ein Batterieelement 14 dargestellt, das über eine positive Streifenelektrode, eine negative Streifenelektrode sowie einen Polymerelektrolyt und/oder eine Trennwand verfügt, die zwischen diesen Elektroden angeordnet ist, wobei diese Teile alle aufeinander geschichtet sind und in der Längsrichtung spiralförmig aufgewickelt sind, wobei die Zuleitungsanschlüsse 2 und 3 aus der positiven bzw. negativen Elektrode austreten.
Die positive Elektrode besteht aus einer aktiven Positivelektrode-Materialschicht, die auf einem streifenförmigen Positivelektrode-Stromsammler ausgebildet ist, und ferner einer Polymerelektrolytschicht, die auf der aktiven Positivelektrode-Materialschicht ausgebildet ist. Die negative Elektrode besteht aus einer aktiven Negativelektrode-Materialschicht, die auf einem streifenförmigen Negativelektrode-Stromsammler ausgebildet ist, und ferner einer Polymerelektrolytschicht, die auf der aktiven Negativelektrode-Materialschicht ausgebildet ist. Die Zuleitungsanschlüsse 2 und 3 sind mit dem Positivelektrode-Stromsammler bzw. dem Negativelektrode-Stromsammler verbunden. Als aktives Positivelektrode-Material, aktives Negativelektrode-Material und Polymerelektrolyt können bereits vorgeschlagene Materialien verwendet werden.
In der positiven Elektrode kann als aktives Positivelektrode-Material 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 Positivelektrode-Material ein Lithium enthaltendes Mischoxid verwendet werden, das hauptsächlich aus Li_xMO₂ besteht (wobei M mindestens ein Übergangsmetall repräsentiert und x im Allgemeinen 0,05 bis 1,10 beträgt, wobei x abhängig vom Ladungs- oder Entladungszustand der Batterie variiert) als Übergangsmetall M, das das Lithium enthaltende Mischoxid bildet, ist Co, Ni oder Mn bevorzugt.
Zu speziellen Beispielen von Lithiumionen enthaltenden Mischoxiden gehören LiCoO₂, LiNiO₂, LiNi_yCo_1-yO₂ (mit 0<y<1) und LiMn₂O₄. Diese Lithium enthaltenden Mischoxide können hohe Spannungen und hervorragende Energiedichte zeigen. Alternativ kann als aktives Positivelektrode-Material ein Metallsulfid oder Metalloxid ohne Lithium verwendet werden, wie TiS₂, MoS₂, NbSe₂ oder V₂O₅. In der positiven Elektrode können mehrere dieser aktiven Positivelektrode-Materialien in Kombination verwendet werden. Ferner kann, wenn die positive Elektrode unter Verwendung des oben genannten aktiven Positivelektrode-Materials hergestellt wird, ein elektrischer Leiter, ein Bindemittel oder dergleichen zugesetzt werden.
Als Material für die Negativelektrode kann ein solches verwendet werden, bei dem eine Ein- und Auslagerung von Lithium erfolgen kann. Zum Beispiel kann ein kohlenstoffreiches Material verwendet werden, wie nicht graphitierbarer Kohlenstoff oder ein Graphitmaterial. Genauer gesagt, kann ein kohlenstoffreiches Material wie pyrolytischer Kohlenstoff, Koks, Pechkoks, Nadelkoks, Petroleumkoks, Graphit, glasartiger Kohlenstoff, ein gebranntes Erzeugnis einer organischen Polymerverbindung (erhalten durch Verkohlen eines Phenolharzes, eines Furanharzes oder dergleichen durch Brennen desselben bei geeigneter Temperatur), Kohlefaser oder Aktivkohle verwendet werden. Ferner kann als Material, bei dem eine Ein- und Auslagerung von Lithium erfolgen kann, ein Polymer wie Polyacetylen 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 Polymerelektrolyt aus einem Polymer mit eingelagertem Gelelektrolyt wird durch Mischen eines Polymermaterials, einer Elektrolytlösung und eines Elektrolytsalzes erhalten. Das Polymermaterial ist mit der Elektrolytlösung verträglich, und es wird ein Silicongel, ein Acrylgel, ein Acrylonitrilgel, ein durch Polyphosphazen modifiziertes Polymer, ein Polyethylenoxid, ein Polypropylenoxid oder ein Verbundpolymer, ein vernetztes Polymer oder ein modifiziertes Polymer hiervon oder ein Fluorpolymermaterial wie Poly(Vinylidenfluorid), Poly(Vinylidenfluorid-Co-Tetrafluorpropylen) oder Poly(Vinylidenfluorid-Co-Trifluorethylen) oder ein Gemisch hiervon verwendet.
Die Elektrolytlösungskomponente ist im oben genannten Polymermaterial dispergierbar, und als protonenfreies Lösungsmittel wird z. B. Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Butylencarbonat (BC) oder dergleichen verwendet. Als Elektrolytsalz wird ein mit dem Lösungsmittel verträgliches verwendet, 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 speziell Lithiumhexafluorphosphat oder Lithiumtetrafluorborat mit solcher Konzentration verwendet, dass es in der Elektrolytlösung gelöst werden kann.
Bei dieser Ausführungsform fungieren die Laminatmaterialien 1A und 1B als äußeres Abdeckmaterial für das oben genannte Batterieelement. Bei einer herkömmlichen Lithiumionen-Polymer-Sekundärbatterie wurde lediglich ein Laminatmaterial in Form einer Einzelschicht verwendet, wohingegen bei dieser Ausführungsform eine Schichtstruktur mit zwei Laminatmaterialien 1A und 1B verwendet wird.
Die 5 zeigt einen Schichtaufbau des Laminatmaterials 1A. Als Laminatmaterial 1A wird ein solches verwendet, das für einen Ziehvorgang geeignet ist und das für die Ausbildung eines konkaven Teils in ihm geeignet ist, in den das Batterieelement eingesetzt wird. Das Laminatmaterial 1A soll weicher als das Laminatmaterial 1B sein. Das Laminatmaterial 1A weist von seiner Innenseite her (der Seite in Kontakt mit dem Laminatmaterial 1B) eine Polypropylen(PP)-Schicht 15A als Verbindungsschicht, eine Weichaluminiumschicht 16A als Metallschicht sowie eine Nylon- oder PET(Polyethylenterephthalat)-Schicht 17A als Oberflächen-Schutzschicht auf.
Die Polypropylenschicht 15A verhindert, dass der Polymerelektrolyt seine Eigenschaften ändert. Als Polypropylenschicht 15A wird Gusspolypropylen (CPP) oder dergleichen verwendet. Zum Beispiel wird die Polypropylen(PP)-Schicht 15A mit einer Dicke von ungefähr 30 µm hergestellt.
Die Weichaluminiumschicht 16A verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in das Batterieelement. Als Weichaluminiumschicht 16A wird getempertes Aluminium (3003-O JIS H 4160 oder 3004-O JIS H 4160) mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 30 bis 130 µm verwendet. Die Nylon- oder PET-Schicht 17A schützt die Oberfläche; dabei weist sie eine Dicke von ungefähr 10 bis 30 µm auf.
Andererseits ist das Laminatmaterial 1B ein hartes Laminatmaterial, das seine Form beibehalten kann, wenn es gebogen wird, und das gegen eine Verformung durch externe Kräfte beständig ist. Das Laminatmaterial 1B verfügt über eine Polypropylenschicht als Verbindungsschicht, eine harte Aluminiummetallschicht und eine Nylon- oder PET-Schicht als Oberflächen-Schutzschicht.
Die Polypropylenschicht und die Nylon- oder PET-Schicht im Laminatmaterial 1B sind den entsprechenden Schichten im Laminatmaterial 1A ähnlich. Als harte Aluminiummetallschicht wird ungetempertes Aluminium (3003-O JIS H 4160 oder 3004-O JIS H 4160) mit einer Dicke im Bereich von ungefähr 30 bis 130 µm verwendet. Die Dicke jeder Schicht in den Laminatmaterialien 1A und 1B wird unter Berücksichtigung der Gesamtdicke geeignet ausgewählt.
Nun wird ein Verfahren zum Herstellen des Zellenteils bei einer Ausführungsform beschrieben. Das Laminatmaterial 1A wird vorab einem Tiefziehvorgang unterzogen, um später das Batterieelement 14 aufzunehmen. Dabei wird das Batterieelement 14 in einem im Laminatmaterial 1A hergestellten konkaven Teil aufgenommen. In der 2A ist die Außenseite des Bodens des konkaven Teils dargestellt, und es ist erkennbar, dass die Öffnung des konkaven Teils dem Boden entgegen liegt.
Als Nächstes wird das Laminatmaterial 1B so auf das Laminatmaterial 1A aufgeschichtet, dass es die Öffnung des konkaven Teils bedeckt und die jeweiligen Polypropylenschichten der Laminatmaterialien 1A und 1B einander zugewandt sind. In diesem Fall sind die Positionen der Laminatmaterialien 1A und 1B verschoben, wie es aus der 2A erkennbar ist. Das Laminatmaterial 1A verfügt über eine obere lange Seite 21 und eine untere lange Seite 22 derselben Länge sowie eine linke kurze Seite 23 und eine rechte kurze Seite 24 derselben Länge. In ähnlicher Weise verfügt das Laminatmaterial 1B über eine obere lange Seite 31 und eine untere lange Seite 32 derselben Länge sowie eine linke kurze Seite 33 und eine rechte kurze Seite 34 derselben Länge. Die Links-Rechts-Beziehung für die Position ist aus der Zeichnung erkennbar.
Die oberen langen Seiten 21 und 31 sowie die unteren langen Seiten 22 und 32 verfügen im Wesentlichen über dieselbe Länge. Die Länge der langen Seiten wird so bestimmt, dass die kurzen Seiten der einzelnen Laminatmaterialien (die kurzen Seiten 23 und 24 sowie die kurzen Seiten 33 und 34) in einem Zustand, in dem das Laminatmaterial den Teil zum Aufnehmen des Batterieelements bedeckt, miteinander in Kontakt stehen oder die Kantenflächen der kurzen Seiten einander unter Einhaltung eines kleinen Zwischenraums gegenüber stehen.
In der oberen langen Seite 31 des Laminatmaterials 1B ist an der Erstreckung der Seitenwand des Teils zum Aufnehmen des Batterieelements ein Paar von Kerben ausgebildet. Die unteren langen Seiten 22 und 32 verfügen im Wesentlichen über dieselbe Länge. Die kurzen Seiten 23, 24 des Laminatmaterials 1A sind geringfügig kürzer als die kurzen Seiten 33, 34 des Laminatmaterials 1B. Daher liegt, wenn die Laminatmaterialien 1A und 1B aufeinander geschichtet sind, nur das Laminatmaterial 1B nahe der Kante entlang der oberen langen Seite vor. Wenn die obere Abdeckung aus einem Harz, wie oben angegeben, angebracht wird, wird die Polypropylenschicht des Laminatmaterials 1B durch Wärme mit der Oberfläche der oberen Abdeckung verbunden. Die Verbindungsschicht des Laminatmaterials 1B kann nahe der unteren Randfläche frei liegen.
Wie es in der 2A dargestellt ist, ist der konkave Teil des Laminatmaterials 1A zum Aufnehmen des Batterieelements an einer Position ausgebildet, die gegenüber dem Zentrum leicht nach rechts verschoben ist. Das Laminatmaterial 1B ist so auf das Laminatmaterial 1A aufgeschichtet, dass es geringfügig nach rechts verschoben ist. Daher sind, nachdem die Laminatmaterialien 1A und 1B aufeinander geschichtet sind, ein linker Bereich, in dem nur das Laminatmaterial 1A vorliegt, und ein rechter Bereich, in dem nur das Laminatmaterial 1B vorliegt, gebildet, wie es in der 2A dargestellt ist. Der Grund dafür, dass das Laminatmaterial auf diese Weise verschoben ist, liegt darin, dass die Polymerschicht des einen Laminatmaterials nahe dem Saum der Laminatmaterialien 1A und 1B mit dem anderen Laminatmaterial verbunden ist.
Dann wird das Elektrodenelement in die in der 2A dargestellte Anordnung eingesetzt, und vier Seiten des Umfangs der Öffnung des konkaven Abschnitts werden abgedichtet, während der Druck verringert wird. In diesem Fall kann der gesamte Abschnitt, in dem die Polypropylenschichten aufeinander geschichtet sind, durch Wärme verbunden werden. Dann wird das abgedichtete Batterieelement in einer Ziehform platziert, und es wird durch diese so geformt, dass es im Schnitt im Wesentlichen halbkreisförmig ist, wobei sich die Randflächen 11A und 11B auf beiden Seiten nach außen erstrecken, wie es aus den 4 und 6B erkennbar ist. Wie die 1B, so zeigt auch die 6A einen Zustand, in dem das Batterieelement 14 dadurch frei gelegt ist, dass die Laminatmaterialien 1A, 1B entlang einer Linie P aufgeschnitten und entfernt sind.
Als Nächstes wird, wie es in der 2A dargestellt ist, eine Wärmebondfolie 12 mit vorbestimmter Form an der Außenseite des Bodens des konkaven Teils eingeführt. Die Wärmebondfolie 12 ist ein Hilfselement zum Verbinden der Nylon- oder PET-Schicht 17A des Laminatmaterials 1A miteinander, d. h. zum Verbinden des Nylons mit dem Nylon oder des PET mit dem PET durch Erwärmen auf eine hohe Temperatur. Vorzugsweise wird, unter Berücksichtigung der Gesamtdicke, eine Wärmebondfolie mit einer Dicke von ungefähr 10 bis 60 µm und eine Schmelztemperatur von ungefähr 100°C verwendet. Die Wärmebondfolie 12 verfügt vorzugsweise über eine solche Schmelztemperatur, dass sie das Batterieelement nicht thermisch nachteilig beeinflusst.
Dann werden die kurzen Seiten 23, 24 sowie 33, 34 der Laminatmaterialien 1A und 1B im in der 2A dargestellten offenen Zustand nach innen umgebogen, damit das Laminatmaterial den konkaven Teil bedeckt, der das Batterieelement aufnimmt, und sie werden durch Erwärmen von außen miteinander verbunden, um so den geschlossenen Zustand zu fixieren. Die 4 und 6 zeigen einen Zustand, in dem die Laminatmaterialien durch Verschweißen verschlossen sind.
Wie es in den 4 und 6 dargestellt ist, ist außerhalb der Laminatmaterialien ein Saum L1 gebildet, an dem die kurzen Seiten 33 und 34 des Laminatmaterials 1B miteinander in Kontakt stehen oder die Randflächen der kurzen Seiten einander unter Einhaltung eines kleinen Zwischenraums gegenüber stehen, und innerhalb des Laminatmaterials 1B ist ein Saum L2 gebildet, an dem die kurzen Seiten 23 und 24 des Laminatmaterials 1A miteinander in Kontakt stehen oder die Randflächen der kurzen Seiten einander unter Einhaltung eines kleinen Zwischenraums gegenüber stehen.
Die 6C zeigt einen Schnitt eines Teils der Säume L1 und L2. Unter der Wärmebondfolie 12 ist die Nylon- oder PET-Schicht 17A des Laminatmaterials 1A positioniert, was jedoch nicht dargestellt ist. Wenn die Laminatmaterialien 1A und 1B nach innen umgebogen und geschlossen werden, befinden sie sich mit der Oberseite nach unten über der Wärmebondfolie 12, d. h, das Laminatmaterial 1A ist unter derselben positioniert, während das Laminatmaterial 1B über derselben positioniert ist. In der 6C kennzeichnet die Bezugszahl 15B die Polypropylenschicht des Laminatmaterials 1B, die Bezugszahl 16B kennzeichnet eine harte Aluminiummetallschicht und die Bezugszahl 17B kennzeichnet eine Nylon- oder PET-Schicht.
Wie es in der 6C dargestellt ist, ist die Nylon- oder PET-Schicht 17A des Laminatmaterials 1A über der Wärmebondfolie 12 in Kontakt mit dieser positioniert. Daher ist ein Aufbau gebildet, bei dem die Wärmebondfolie 12 zwischen den Nylon- oder PET-Schichten 17A angeordnet ist, und demgemäß können die Nylon- oder PET-Schichten durch Erwärmen von außen miteinander verbunden werden. Ferner stehen die jeweiligen Polypropylenschichten 16A und 16B der Laminatmaterialien 1A und 1B einander gegenüber, wobei sie sich einander berühren, und daher können sie durch Erwärmen von außen miteinander verbunden werden.
Demgemäß kann ein Batteriemodul, bei dem das harte Laminatmaterial 1B als äußeres Abdeckmaterial dient, ohne Verwendung eines kastenförmigen Gehäuses aus Harz und ohne Anbringen eines Rahmens aus Harz an den beiden Seiten des Batteriemoduls hergestellt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern die Ausführungsform kann auf verschiedene Weisen geändert oder modifiziert werden, solange der erfindungsgemäße Effekt nicht verlorengeht. Zum Beispiel muss das Laminatmaterial 1A innerhalb des Batteriemoduls nicht frei liegen, und demgemäß wird die Oberflächen-Schutzschicht weggelassen, und es kann ein Schichtaufbau verwendet werden, bei dem Polypropylen(PP)-Schichten als Verbindungsschichten auf beiden Flächen der Weichaluminiumschicht 16A angebracht sind (siehe die 5). In diesem Fall stehen die Verbindungsschichten des Laminatmaterials 1A gegenüber, und daher kann die Wärmebondfolie 12 weggelassen werden. Ferner kann statt eines Verbindungsvorgangs durch Wärme ein Klebstoff verwendet werden.
Ferner kann bei der Erfindung eine Konstruktion verwendet werden, bei der die Laminatmaterialien 1A und 1B nach innen gebogen sind, um im oberen und unteren Teil eine Öffnung auszubilden, wobei eine Leiterplatte an einen aus der Öffnung austretenden Zuleitungsanschluss geschweißt ist, wobei die Leiterplatte durch einen Leiterplattenhalter gehalten wird, der in einem anderen Schritt gesondert hergestellt wird, wobei der Leiterplattenhalter ferner in die Öffnung eingeführt wird, während der Zuleitungsanschluss umgebogen wird.

Claims

Batteriemodul mit einem Batterieelement einer Polymerbatterie, wobei: - das Batterieelement in einem konkaven Teil enthalten ist, der in einem ersten Laminatmaterial (1A) ausgebildet ist und mit einem zweiten Laminatmaterial (1B) auf solche Weise abgedeckt ist, dass es in einem offenen Zustand des zweiten Laminatmaterials (1B) in dieses eingesetzt wurde, woraufhin dieses geschlossen wurde und die beiden Enden desselben miteinander verbunden wurden; - das Batteriemodul so geformt ist, dass es über einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt verfügt, bei dem sich die beiden Seitenwände nach außen erstrecken, wobei das erste Laminatmaterial (1A) eine Weichaluminiumschicht (16A) umfasst, die getempertes Aluminium nach 3003-O JIS H 4160 oder 3004-O JIS H 4160 in einer Dicke im Bereich von 30 µm bis 130 µm aufweist, und wobei das zweite Laminatmaterial (1B) eine harte Aluminiummetallschicht (16B) umfasst, die ungetempertes Aluminium nach 3003-O JIS H 4160 oder 3004-O JIS H 4160 in einer Dicke im Bereich von 30 µm bis 130 µm aufweist.
Batteriemodul mit einem Batterieelement einer Polymerbatterie, wobei: - ein äußeres Abdeckmaterial des Batteriemoduls über ein erstes und ein zweites Laminatmaterial (1A, 1B) mit im Wesentlichen derselben Größe verfügt; - das Batterieelement in einem im ersten Laminatmaterial (1A) ausgebildeten konkaven Teil aufgenommen ist; - das erste und das zweite Laminatmaterial (1A, 1B) so aufeinander geschichtet sind, dass das zweite Laminatmaterial (1B) eine Öffnung des konkaven Teils abdeckt, um den Umfang der Öffnung dicht zu verschließen; - beide Enden des ersten und des zweiten Laminatmaterials (1A, 1B) außerhalb des Bodens des konkaven Teils des ersten Laminatmaterials (1A) miteinander verbunden sind; und - das Batteriemodul so geformt ist, dass es über einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt verfügt, bei dem sich die beiden Seitenwände nach außen erstrecken, wobei das erste Laminatmaterial (1A) eine Weichaluminiumschicht (16A)aufweist, die getempertes Aluminium nach 3003-O JIS H 4160 oder 3004-O JIS H 4160 in einer Dicke im Bereich von 30 µm bis 130 µm aufweist, und wobei das zweite Laminatmaterial (1B) eine harte Aluminiummetallschicht (16B) umfasst, die ungetempertes Aluminium nach 3003-O JIS H 4160 oder 3004-O JIS H 4160 in einer Dicke im Bereich von 30 µm bis 130 µm aufweist.
Batteriemodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Positionen des ersten und des zweiten Laminatmaterials (1A,1B) gegeneinander verschoben sind.
Batteriemodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - das erste und das zweite Laminatmaterial (1A, 1B) jeweils über eine Verbindungsschicht (15A, 15B), die Metallschichten (16A, 16B) und eine Oberflächen-Schutzschicht (17A, 17B) verfügen, die aufeinander geschichtet sind; und - die jeweiligen Verbindungsschichten (15A, 15B) des ersten und des zweiten Laminatmaterials (1A, 1B) so aufeinander geschichtet sind, dass sie einander zugewandt sind.
Batteriemodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsschicht (15A, 15B) eine Wärmeadhäsionsschicht ist und die jeweiligen Oberflächen-Schutzschichten des ersten Laminatmaterials (1A) über eine Wärmebondfolie an der Außenseite mit dem Boden des konkaven Teils verbunden sind.
Batteriemodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Laminatmaterial (1A) über die Verbindungsschicht (15A), die Metallschicht (16A) und die Oberflächen-Schutzschicht (17A) verfügt, die aufeinander geschichtet sind; - das zweite Laminatmaterial (1B) über die Verbindungsschicht (15B), die Metallschicht (16B) und die Oberflächen-Schutzschicht (17B) verfügt, die aufeinander geschichtet sind; und - die jeweiligen Verbindungsschichten (15A, 15B) des ersten und des zweiten Laminatmaterials (1A, 1B) so aufeinander geschichtet sind, dass sie einander zugewandt sind.