電池模組和使用它的電池組的製作方法

2023-06-25 08:16:06

專利名稱：電池模組和使用它的電池組的製作方法
技術領域：
本發明涉及將多個電池排列而收納在殼體內的電池模組和使用它的電池組。
背景技術：
近年來，從節約資源及節能的觀點出發，對能夠反覆使用的鎳氫、鎳鎘及鋰離子等的二次電池的需求提高。其中，鋰離子二次電池具有雖然為輕量、但電動勢較高、高能量密度的特徵。因此，作為便攜電話或數位照相機、攝像機、筆記本型計算機等各種種類的便攜型電子設備或移動體通信設備的驅動用電源的需求擴大。另一方面，為了降低化石燃料的使用量及削減CO2的排出量，作為汽車等的馬達驅動用的電源，對電池組的期待增大。為了得到希望的電壓及容量，將由1個以上的電池構成的電池模組搭載多個而構成該電池組。在上述電池模組的開發中，為了將儲存規定的電力的電池模組收納到汽車等有限的空間中，電池模組的小型化成為大的課題。所以，在由多個電池構成的成組電池(電池模組)中，公開了將各電池間的連接及檢測電壓或溫度等的配線用形成在印刷基板上的圖案配線連接的結構(例如參照專利文獻1)。同樣，公開了將多個電源模組收納在保持盒(holder case)中、經由端板(end plate)連結的電源裝置(電池組)(例如參照專利文獻2)。並且，通過在端板上設置將各電源模組間連接的傳感器導線及電源導線，實現了連接不良的減少和小型化。此外，隨著收納在電池模組中的電池的高容量化不斷進展，根據使用的形態，有電池自身發熱而變為高溫的情況。因此，電池自身的安全性、以及將它們集合的電池模組的安全性變得更為重要。即，電池通過因過充電、過放電或者內部短路外部短路而產生的氣體而發生內壓的上升，根據情況，電池的外裝盒有可能破裂。所以，一般在電池上設置用於氣體排放的通氣機構或安全閥等，將內部的氣體釋放。此時，有通過向被排出的氣體的引火等而發生冒煙甚至著火的情況，在可靠性及安全性方面存在課題。所以，公開了通過將多個電池收納在盒內的電池室中、在與各電池的安全閥對置的分隔壁上設置開口部、從而在異常狀態時將從電池噴射的氣體經由排氣室從排出口排出的結構的電源裝置(電池模組)(例如參照專利文獻3)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2000-208118號公報專利文獻2 日本特開2000-223166號公報專利文獻3 日本特開2007-27011號公報
發明概要發明所要解決的技術問題但是，專利文獻1及專利文獻2所示的電池模組在1個電池異常地發熱而安全閥動作的情況下，不能抑制發熱的電池的熱量及向噴出的氣體的引火帶來的對周圍電池的影響，有各電池連鎖性劣化的課題。特別地，在搭載多個電池的電池模組中，如何抑制發生了異常的電池的影響向周圍的電池的擴大而使其局限於最小限度成為課題。此外，專利文獻3所示的電池模組是在盒的分隔壁上對置於電池的安全閥而設置開口部、使噴出的氣體不充滿到電池室內而排出到外部的結構。但是，雖然公開了內置在樹脂中的電路基板，但對於與電池的連接方法等並沒有任何公開或暗示。因此，在將電池的安全閥側的面用連接體連接的情況下，怎樣保持與分隔壁的氣密是不清楚的。此外，有電池的安全閥與分割壁的開放部之間的對位較困難、如果用凹部定位則在電池間產生空間而不能小型化的課題。此外，由於將電池及電路基板用樹脂固定而內置，所以在電池模組的小型化方面存在課題。進而，在使像這樣地使用許多電池的電池模組作為電源以大功率運轉(充放電) 的情況下，伴隨著充放電的發熱也較大，為了安全地驅動電池模組而需要將各電池冷卻。

發明內容
本發明是解決上述課題的，目的是提供一種能夠實現小型、薄型化、並且能夠將發生了不良狀況的電池的異常發熱帶來的對周圍的電池的影響抑制在最小限度、並且具有用來將多個電池冷卻的構造的電池模組。解決技術問題所採用的手段為了達到上述目的，有關本發明的電池模組採用以下的結構，具備多個電池；殼體，排列收納多個電池；冷卻管，在殼體內沿著多個電池設置，內部具有冷媒；冷卻管由當電池上升到規定的溫度以上時熔化的材料構成。通過這樣的結構，通過沿著多個電池設置的冷卻管，使向電池的接觸面積變大，能夠使冷卻效果變大。並且，當在電池中發生異常而發熱時，冷卻管熔化而從內部流出的冷媒能夠通過潛熱效應迅速地將電池冷卻。結果，在通常運轉時能夠抑制充放電帶來的溫度上升，並且在萬一電池著火的情況等電池變為異常高溫時迅速地將電池冷卻，能夠抑制對其他電池的熱影響。這裡，優選的是，電池在電極部具有將在電池內產生的氣體向電池外排出的開放部，殼體被抵接在電池的電極部周圍的電池盒而配設的平板劃分為收納多個電池的收納部、和將從電極部的開放部排出的氣體排氣到殼體外的排氣室，電極部的開放部經由形成於平板的貫通孔連通到排氣室。由此，能夠將通過電池的通氣機構的開放而噴出的氣體的排出空間限制在貫通孔內。因此，將從電極部的開放部排出的氣體經由貫通孔向排氣室排出，並向殼體外排出，所以能夠防止氣體向連接的電池的侵入。結果，能夠實現與電池相同程度的高度的薄型、小型、安全性高的可靠性良好的電池模組。此外，本發明的電池組串聯連接及/或並聯連接有多個上述電池模組。通過該結構，能夠根據用途而實現具備任意的電壓及容量的電池組。發明效果根據本發明，能夠實現一種電池模組，該電池模組能夠實現小型、薄型化、並且能夠將發生了不良狀況的電池的異常發熱帶來的對周圍的電池的影響抑制在最小限度、並且能夠進行內部的電池的溫度控制。


圖1是構成本發明的一實施方式的電池模組的電池的剖視圖。圖2(a)是本發明的一實施方式的電池模組的外觀立體圖，圖2(b)是圖2(a)的 2B-2B線剖視圖，圖2(c)是圖2(b)的2C部的放大剖視圖。圖3是本發明的一實施方式的電池模組的分解立體圖。圖4(a)是說明在本發明的一實施方式的電池模組中、在1個電池中發生了異常發熱等的情況下噴出的氣體的排氣的狀況的剖視圖，圖4(b)是圖4(a)的4B部的放大剖視圖。圖5是本發明的其他實施方式的電池模組的分解立體圖。圖6是本發明的其他實施方式的殼體的立體圖。圖7是本發明的其他實施方式的殼體的分解立體圖。圖8是本發明的其他實施方式的殼體的分解立體圖。圖9是本發明的其他實施方式的配線基板的部分放大剖視圖。圖10是本發明的其他實施方式的冷卻管的立體圖。圖11是構成本發明的其他實施方式的電池模組的電池的剖視圖。圖12(a)是使用圖11的電池的本發明的其他實施方式的電池模組的剖視圖，圖 12(b)是圖12(a)的12B部的放大剖視圖。圖13(a)及圖13(b)是本發明的一實施方式的電池組的組裝立體圖。
具體實施例方式本發明的電池模組具備多個電池；殼體，排列收納多個電池；冷卻管，在殼體內沿著多個電池設置，內部具有冷媒；冷卻管由當電池上升到規定的溫度以上時熔化的材料構成。通過這樣的結構，通過沿著多個電池設置的冷卻管，使向電池的接觸面積變大，能夠使冷卻效果變大。並且，當在電池中發生異常而發熱時，冷卻管熔化而從內部流出的冷媒能夠通過潛熱效應迅速地將電池冷卻。結果，在通常運轉時能夠抑制充放電帶來的溫度上升，並且在萬一電池著火的情況等電池變為異常高溫時迅速地將電池冷卻，能夠抑制對其他電池的熱影響。這裡，優選的是，電池在電極部具有將在電池內產生的氣體向電池外排出的開放部，殼體被抵接在電池的電極部周圍的電池盒而配設的平板劃分為收納多個電池的收納部、和將從電極部的開放部排出的氣體排氣到殼體外的排氣室，電極部的開放部經由形成於平板的貫通孔連通到排氣室。由此，能夠將通過電池的通氣機構的開放而噴出的氣體的排出空間限制在貫通孔內。因此，將從電極部的開放部排出的氣體經由貫通孔向排氣室排出，並向殼體外排出，所以能夠防止氣體向鄰接的電池的侵入。結果，能夠實現與電池相同程度的高度的薄型、小型、安全性高的可靠性良好的電池模組。此外，優選的是，冷卻管由具有中空部的樹脂成形體構成，多個電池與中空部的內壁密接而被固定。由此，能夠進一步提高冷卻管的冷卻效果，並且能夠將收納在收納部中的多個電池通過冷卻管容易地固定。
此外，優選的是，冷卻管由在金屬膜的兩面設有樹脂層的層疊構造構成。由此，將在冷卻管中流動的冷媒穩定地保持，能夠實現持續長期間具有較高的安全性的電池模組。此外，優選的是，冷卻管是片狀。由此，能夠使冷卻管以較大的面積與構成電池模組的各電池接觸，所以能夠高效率地將電池冷卻。這裡，優選的是，平板由配線基板構成，電池的電極部與形成於配線基板的連接體連接。由此，能夠將電源配線及控制配線等的引繞所需要的空間通過配線基板大幅地削減。此外，優選的是，電池的電極部插入平板的貫通孔。由此，能夠將從電極部的開放部排出的氣體經由貫通孔高效率地排出到殼體外。此外，收納部通過平板成為密閉狀態。由此，能夠不對其他電池帶來影響地將從電極部的開放部排出的氣體經由貫通孔及排氣室向殼體外可靠地排出。另外，「密閉狀態」並不一定意味著完全密閉的狀態，也包括沒有帶來影響的程度的氣體從排氣室回到收納部那樣的密閉狀態。本發明的電池組串聯連接及/或並聯連接有多個上述電池模組。通過該結構，能夠根據用途而實現具備任意的電壓及容量的電池組。以下，關於本發明的實施方式，參照附圖，對於相同的部分賦予相同的標號而進行說明。另外，本發明只要基於本說明書中記載的基本的特徵，則並不限定於以下記載的內容。此外，以下，作為電池，以圓筒型的鋰離子等的非水電解質二次電池(以下記作「電池」) 為例進行說明，但當然並不限定於此。圖1是構成本發明的一實施方式的電池模組的電池的剖視圖。另外，以下以將多個電池並聯連接的電池模組為例進行說明，但作為電池模組也可以串聯連接。如圖1所示，圓筒型的電池具有將具備例如鋁製的正極導線8的正極1、和對置於該正極1的、在一端具備例如銅製的負極導線9的負極2經由分隔部(S印arator) 3卷繞成的電極群4。並且，在電極群4的上下安裝絕緣板10a、10b而插入到電池盒5中，將正極導線8的另一個端部焊接到封口板6，將負極導線9的另一個端部焊接到電池盒5的底部。進而，具有將傳導鋰離子的非水電解質(未圖示)注入到電池盒5內、經由墊片7將電池盒5 的開放端部、構成一個電極部的正極帽16、PTC元件等的電流切斷部件18及封口板6斂縫的結構。並且，正極1由正極集電體Ia和含有正極活性物質的正極層Ib構成。此時，正極帽16從電池盒5的開放端部的上表面5A突出設置，在正極帽16的側面設有開放部17，該開放部17用來通過因電極群4的不良狀況帶來的安全閥等的通氣機構 19的開放而將產生的氣體排出。另外，正極帽16的從上表面5A的突出量例如是後述的配線基板的厚度左右。此外，以下以將正極帽16從電池盒5的上表面5A突出設置為例子進行說明，但也可以是設在與電池盒5的上表面5A大致同一面的電池。這裡，正極層Ib作為正極活性物質而包括例如LiCc^2或LiNi02、Li2Mn04、或者它們的混合或複合化合物等的含鋰複合氧化物。此外，正極層Ib還包括導電劑和粘結劑。 作為導電劑，包括例如天然石墨或人造石墨的石墨類、乙炔黑、科琴黑(ketjen black)、槽法炭黑(channel black)、爐黑(furnace black)、燈黑(lamp black)、熱炭黑(thermal black)等的炭黑類，此外，作為粘結劑，包括例如PVDF、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、芳綸樹脂(aramid resin)、聚醯胺、聚醯亞胺等。此外，作為在正極1中使用的正極集電體la，可以使用鋁(Al)、碳(C)、導電性樹脂。在非水電解質中，可以適用在有機溶媒中溶解了溶質的電解質溶液、包括它們並以高分子而非流動化的所謂的聚合物電解質層。作為非水電解質的溶質，可以使用LiPF6、 LiBF4, LiClO4, LiAlCl4, LiSbF6, LiSCN、LiCF3S03、LiN (CF3CO2)、LiN (CF3SO2) 2 等。並且，作為有機溶媒，可以使用例如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯(EMC)等。此外，負極2的負極集電體11可以使用不鏽鋼、鎳、銅、鈦等的金屬箔、碳或導電性樹脂的薄膜等。並且，作為負極2的負極層15，可以使用如石墨等的碳材料、矽(Si)或鋅(Sn)等那樣可逆地吸納及釋放鋰離子的理論容量密度超過833mAh/cm3的負極活性物質。以下，使用圖2到圖5對本發明的一實施方式的電池模組詳細地說明。圖2(a)是本發明的一實施方式的電池模組的外觀立體圖，圖2(b)是圖2(a)的 2B-2B線剖視圖，圖2(c)是圖2(b)的2C部的放大剖視圖。圖3是本發明的一實施方式的電池模組的分解立體圖。如圖2 (a)和圖3所示，電池模組100具有由例如聚碳酸酯樹脂等的絕緣性樹脂材料構成的殼體50、以及與其嵌合的蓋體20。並且，如圖2(b)和圖3所示，在殼體50的內部中，收納有將多個電池的正極帽16 沿相同方向排列並用配線基板30的連接體32、34電氣地並聯連接而構成的電池單元40。 並且，經由從並聯地連接作為電池的一個電極部(負極側)的底部的連接板33的一部分延伸的延伸部33A，與設在配線基板30的連接體34連接。此外，如圖2(c)所示，從電池盒5突出的正極帽16內插在配線基板30的對應於各電池而設置的貫通孔36中，與配線基板30的連接體32連接。此時，配線基板30與電池盒5抵接而密接，貫通孔36具有間隙36A，以使不將設在正極帽16的側面的開放部17堵塞。通過該間隙36A，形成將在電池中發生不良狀況、從正極帽16的開放部17噴出的氣體排出的空間。並且，如圖2(b)和圖3所示，將噴出的氣體經由配線基板30的連接體32與貫通孔36之間的間隙36A、並經由殼體50的排氣室M的空間，從與外部連通的開口部沈排出。此外，如圖2(b)、圖3所示，沿著構成電池模組100的各電池而配置有冷卻管70。 並且，如圖2 (a)、圖3所示，在殼體50設有冷卻管插入口 71。另外，在圖2 (a)、圖3中，例示了將冷卻管70曲折(zigzag)地配置在各電池之間的結構，但本發明並不限定於該結構。 例如也可以沿著將電池單元40的電池整齊排列的方向配置，以使其接觸在單面或兩面上。以下，使用附圖對構成電池模組100的各構成要素進行說明。首先，殼體50如圖3所示，在與蓋體20嵌合的一側具備開口端，具有從開口端側收納多個電池的收納部討。此時，在電池為例如外徑18mm、高度65mm的情況下，收納部M 的高度為對65mm加上連接板33的厚度的程度。此外，蓋體20如圖2(b)和圖3所示，具備通過外周壁22形成的排氣室M和設在外周壁22的一部分的開口部26。此外，如圖2 (C)所示，配線基板30具有由例如玻璃-環氧基板或聚醯亞胺構成的耐熱性部件30a、和例如具有橡膠彈性的彈性部件30b的至少兩層的層疊構造。並且，由於彈性部件30b彈性變形而與電池盒5的上表面5A密接抵接，所以能夠確保較高的氣密性。 另外，在能夠確保較高的氣密性的情況下，並不特別需要做成層疊構造的配線基板30。並且，配線基板30具有與插入在貫通孔36中的各電池的正極帽16連接的連接體32、和與將各電池的另一個電極(例如負極)並聯連接的連接板33的延伸部33A連接的連接體34，連接體32以不將貫通孔36完全堵塞的方式而設置。另外，連接體32及連接板33由例如鎳板或Cu板、Al板、導線等構成，例如經由焊料而與由銅箔等形成的連接體34連接。此外， 正極帽16與連接體32、負極與連接板33通過例如電焊接或點焊接等連接。由此，能夠將構成電池模組的多個電池經由配線基板而連接，所以能夠將電源配線及控制配線等的引繞所需要的空間大幅削減。此外，各電池的正極帽的開放部收納在配線基板的貫通孔中。結果，在異常時，從電池噴出的氣體不能侵入到鄰接的電池中，所以即使氣體通過引火而著火，也能夠防止火焰的侵入、可靠地阻止其影響。冷卻管70由能夠變形的材料形成。因此，能夠使與各電池的接觸面積變大。在冷卻管70的內部填充有水等冷媒，但為了使冷卻效果更大，也可以使冷媒在冷卻管70內流
ο以下，對在本實施方式的電池模組100中、在並聯連接的多個電池中的1個電池中發生了異常發熱等的情況下的電池模組100的作用效果，使用圖4進行說明。圖4(a)是說明在本實施方式的電池模組100中、在多個電池中的1個電池中發生了異常發熱等的情況下噴出的氣體的排氣的狀況的剖視圖，圖4(b)是圖4(a)的4B部的放大剖視圖。首先，如圖4(b)所示，1個電池異常地發熱，由於在電池內產生的氣體的氣壓的上升，通氣機構(例如安全閥)動作，從電池噴出氣體45。並且，噴出的氣體45被從正極帽 16的開放部17向內插正極帽16的貫通孔36的間隙36A噴出。接著，如圖4(a)所示，氣體45不充滿間隙36A，而從配線基板30的沒有被連接體 32堵塞的貫通孔36之間排氣到蓋體20的排氣室M中。並且，最終從設在蓋體20的開口部26排出到電池模組100的外部。此時，在從發生不良狀況的電池急劇地噴出氣體45的情況下，一般通過引火等而著火的危險性變高。但是，根據本發明的上述結構的電池模組100，貫通孔36內的間隙36A內的氧量被限制，而且沒有被從外部供給氧，所以對氣體引火的可能性變得極低。結果，從配線基板30 的貫通孔36以氣體45的狀態排氣。因此，不發生因氣體的引火造成的爆發性的膨脹，所以完全不會有電池模組破裂的情況。根據本實施方式，至少通過配線基板和殼體將構成電池模組的多個電池以密閉狀態收納在殼體的收納部內，從不良狀況的電池噴出的氣體能夠從配線基板的貫通孔的間隙以氣體的狀態排出到電池模組的外部。結果，能夠實現不發生因向氣體的引火造成的著火或冒煙等的安全性良好的電池模組。此外，能夠至少通過配線基板和殼體將構成電池模組的多個電池以密閉狀態收納到殼體的收納部內，所以不需要將電池分別收納。結果，能夠容易地使電池模組小型化。並且，能夠通過配線基板大幅地削減電源配線及控制配線等的引繞所需要的空間。結果，能夠實現更小型、安全性較高的可靠性良好的電池模組。
另外，在本實施方式中，通過配線基板30將殼體50劃分為收納多個電池的收納部 M、和將從電極部16的開放部17排出的氣體向殼體50外排氣的排氣室M，但並不限定於此，也可以通過沒有形成連接體33的平板而劃分收納部M和排氣室24。另外，在本實施方式中，對由聚碳酸酯樹脂等絕緣性材料構成蓋體20的例子進行了說明，但並不限定於此。例如，也可以為鋁等金屬材料、或將其用絕緣性樹脂覆蓋的結構。 由此，能夠提高機械強度，並使蓋體更薄型而將電池模組進一步小型化。此外，通過金屬材料的較高的熱傳導性而提高噴出的氣體的冷卻性，能夠得到更不易發生引火等的可靠性較高的電池模組。進而，能夠防止噴出的高溫的氣體帶來的蓋體的熔融下的孔的發生，能夠防止因從孔的氧的供給而帶來的引火等，經由排氣室可靠地將氣體排氣。此外，冷卻管70優選的是由在金屬膜的兩面設有樹脂層的層疊構造來構成。由此，將在冷卻管70中流動的冷媒穩定地保持，能夠實現持續長期間具有較高的安全性的電池模組。此外，冷卻管優選的是片狀。由此，能夠使冷卻管70以較大的面積接觸構成電池模組100的各電池，所以能夠高效率地將電池冷卻。並且，構成冷卻管70的材料優選的是在電池異常發熱時的熱下熔化的材料。通過該結構，當在電池中發生異常而發熱(300°C以上)時，冷卻管70熔化而內部的冷媒流出。 流出的冷媒由於潛熱效應而能夠迅速地將電池冷卻。由此，在通常運轉時能夠抑制充放電帶來的溫度上升，並且當在萬一電池著火的情況等電池成為異常高溫時，能夠迅速地將電池冷卻、抑制對其他電池的熱影響。作為這樣的材料，可以舉出將在鋁箔的兩面層壓了改性聚乙烯(熔點60 120°C )等的片做成袋狀的材料。如果考慮到在異常時熔化而膜破裂的情況，則鋁箔的厚度優選的是90μπι 120 μ m的範圍。此外，在本實施方式中，以通過殼體50與蓋體20的嵌合而用蓋體20的外周壁22 和殼體50及各電池盒5的上表面5A保持配線基板30的構造為例進行了說明，但並不限定於此。例如，也可以如圖5的電池模組的分解立體圖所示，在蓋體20與配線基板30之間夾著支撐配線基板30的支撐部件65。另外，在圖5中沒有圖示冷卻管70。此時，支撐部件65至少由支撐配線基板30的外周部的外周框66、和設在與殼體 50及各電池盒5的上表面5A的抵接位置對置的位置的支撐部68構成。此時，在支撐部件 65的支撐部68使蓋體20的排氣室的空間變窄的情況下，也可以在支撐部68的一部分設置凹部或孔等，以使得連通到蓋體20的開口部。由此，能夠通過殼體50及各電池盒5的上表面5A和支撐部件65的支撐部68將配線基板30可靠地固定。結果，能夠抑制噴出的氣體的壓力造成的配線基板的變形、更有效地抑制向鄰接的電池的電池主體的熱及氣體的侵入，能夠實現進一步提高了可靠性及安全性的電池模組。此外，也可以代替設置上述支撐部件65而如圖6所示，在蓋體20的排氣室M中、 在與殼體50及各電池盒5的上表面5A對置的位置，設置具有開口孔28k的肋板部28。另外，在圖6中沒有圖示冷卻管70。由此，能夠用殼體及各電池盒5的上表面5A和蓋體20的肋板部觀將配線基板30固定，並且使電池模組更小型或薄型。此外，在本實施方式中，以在配線基板形成有連接體等的電源配線的例子進行了說明，但並不限定於此。例如，也可以將檢測各電池的電壓的電壓檢測配線、檢測溫度的溫度檢測配線設於配線基板。此時，能夠對溫度檢測配線連接例如熱敏電阻等的溫度檢測元件，使溫度檢測元件與各電池接觸而檢測溫度。由此，能夠獨立地檢測並控制多個電池的電壓及溫度。結果，能夠考慮到電池的特性不均勻及時間變化等而進行控制，所以能夠進一步提高可靠性及安全性。另外，能夠使電壓檢測配線及溫度檢測配線的配線基板上的圖案寬度比電源配線的圖案寬度大幅變窄。這是因為，電源配線因為流過較大的電流，所以需要降低配線電阻帶來的功率損失，但電壓檢測配線及溫度檢測配線能夠以微小的電流進行檢測。因此，能夠將電源配線、多對電壓檢測配線和溫度檢測配線高效率地配置而形成於配線基板，所以能夠大幅地削減配線所需要的空間。此外，在本實施方式中，以在殼體的一側具有開口端的例子進行了說明，但並不限定於此。例如如圖7所示，作為殼體50，也可以由收納多個電池的在兩端具有開口端的框體50A、和將其一個開口端堵塞的封閉部件50B構成。在此情況下也沒有圖示冷卻管插入口 71。由此，能夠提高構成電池模組的多個電池與配線基板及連接板之間的連接等的組裝性及作業性，實現生產性良好的電池模組。進而，也可以代替圖7所示的框體50A而如圖 8所示那樣做成分別收納各電池的具有隔壁部52的框體50C。由此，能夠通過隔壁部52進一步抑制不良狀況電池的異常發熱的向鄰接的電池的傳熱及放熱，所以能夠實現可靠性及安全性更好的電池模組。此外，在本實施方式中，作為形成於配線基板的貫通孔的形狀，以在厚度方向上是相同形狀的情況為例進行了說明，但並不限定於此。例如，如圖9所示，也可以使與電池盒的上表面密接的貫通孔的大小比連接體32側的貫通孔的大小要小。由此，能夠提高從電池的正極帽的開放部噴出的氣體的向蓋體的排氣室的排出效率(降低排出阻力)。進而，能夠將與電池主體的上表面的密接面積擴大，大幅地抑制氣體向電池主體側的侵入，提高可靠性及安全性。另外，在本實施方式中，關於檢測並控制電池模組的充放電、溫度或電壓的控制電路並沒有特別說明及圖示，但當然可以將控制電路設在電池模組的外部或內部。此外，也可以設置向冷卻管70供給或循環冷媒的裝置。此外，在本實施方式中，作為構成電池模組的電池，以圓筒型的電池為例進行了說明，但並不限定於此。例如也可以是方型的電池。此外，在本實施方式中，以將多個電池並聯連接的電池模組為例進行了說明，但也可以通過串聯連接構成。通過採用使正極帽16配置為位於相同側、並與鄰接的電池串聯連接的連接構造，能夠得到關於排氣路徑的效果。此外，冷卻管70帶來的效果在將各電池配置為使正極帽16交錯的情況下也能夠發揮。此外，在本實施方式中，以將由在金屬膜的兩面設有樹脂層的可變形的層疊構造構成的冷卻管設置在內置有電池的殼體中的例子進行了說明，但並不限定於此。例如，如圖10所示，冷卻管70A也可以由具有中空部的樹脂成形體構成。在此情況下，構成電池模組的多個電池能夠與中空部的內壁密接而固定，能夠進一步提高冷卻效果。具體而言，冷卻管70A可以由聚丙烯(PP，熔點130 170°C )等的、通過吹塑成形或氣動成形而成形的規定的形狀的樹脂成型品形成。在此情況下，如圖10所示，例如可以形成上下兩個部件80A、 80B、將其界面通過例如振動熔接、雷射熔接、超音波熔接或熱絲(hot wire)熔接等進行密封、密閉而形成冷卻管70A。此外，也可以通過一體成型一起形成，由此，通過將冷卻管兼用作殼體，能夠實現小型化。此外，在做成與殼體相同大小的情況下，能夠使填充或循環到冷卻管中的冷媒的量變多，所以冷卻性能提高。另一方面，在使冷媒的量與冷卻管70相同的情況下，能夠使電池模組小型化。進而，通過由樹脂成型品構成的冷卻管，組裝性及作業性提高，能夠實現生產性良好的電池模組。另外，上述實施方式中，以作為電極部的正極帽16從電池盒5的上表面5A突出的電池形狀為例進行了說明，但並不限定於此。例如，如使用圖11和圖12說明那樣，也可以由與電池盒5的上表面5A大致同面地設有正極帽16的電池構成電池模組。圖11是說明構成本發明的其他實施方式的電池模組的電池的形狀的剖視圖。圖 12(a)是使用圖11的電池的本發明的其他實施方式的電池模組的剖視圖，圖12(b)是圖 12(a)的12B部的放大剖視圖。如圖12所示，與上述實施方式的不同點在於與電池盒5的上表面5A大致同面地設置的正極帽16與在對應於正極帽16的位置設有貫通孔36的配線基板30的、向下方向具有凸狀部32C的形狀的連接體32連接。另外，其他結構與上述實施方式是同樣的，所以省略說明。由此，能夠得到與上述實施方式同樣的效果。此外，能夠與電池的電極部的正極帽的位置關係無關而實現薄型且小型的電池模組200。另外，當然能夠採用在上述實施方式中說明的其他例子。接著，使用圖13對本發明的一實施方式的電池組進行說明。圖13(a)、圖13(b)是本發明的一實施方式的電池組的組裝立體圖。圖13(a)是將上述實施方式的電池模組並列放置4個而配置、用連接部件450連接而構成電池組400 的結構。此外，圖13(b)是將上述實施方式的電池模組並列放置兩個、並且將其縱向重疊兩級、用連接部件550連接而構成電池組500的結構。此時，通過連接部件將各電池模組並聯連接或串聯連接、或組合串聯連接和並聯連接而經由連接部件連接，構成電池組。根據本實施方式，通過根據用途並考慮配置空間而任意地組合，能夠容易地實現具有需要的電壓及電容量的通用性較高的電池組。此外，根據本實施方式，即使在某個電池模組中發生不良狀況，噴出的氣體也不會引火，能夠以氣體的狀態向外部排氣。結果，不會發生因氣體的引火造成的爆發性的膨脹， 所以能夠實現完全不會有電池模組破裂的情況的、安全且可靠性良好的電池組。工業實用性本發明作為汽車、自行車或電動工具等的、特別是混合動力汽車或電氣汽車等需要高容量、高電壓、並且要求較高的可靠性和安全性的電池模組具有實用性。標號說明1 正極Ia正極集電體Ib正極層2 負極3分隔部4電極群
5電池主體
5A上表面
6封口板
7墊片
8正極導線
9負極導線
IOaUOb絕緣板
11負極集電體
15負極層
16正極帽(電極部)
17開放部
18電流切斷部件
19通氣機構
20蓋體
22外周壁
24排氣室
沈開口部
28肋板部
28A開口孔
30配線基板(平板)
30a耐熱性部件
30b彈性部件
32、34連接體
32C凸狀部
33連接板
33A延伸部
36貫通孔
36A間隙
40電池單元
45氣體
50殼體
50A、50C 框體
50B封閉部件
52隔壁部
54收納部
65支撐部件
66外周框
68支撐部
70、70A冷卻管
71冷卻1,插入口
80A、80B部件
100,200電池模組
400,500電池組
450、550連接部件
權利要求
1.一種電池模組，其特徵在於， 具備多個電池；殼體，排列收納上述多個電池；以及冷卻管，在上述殼體內沿著上述多個電池設置，內部具有冷媒； 上述冷卻管由當上述電池上升到規定的溫度以上時熔化的材料構成。
2.如權利要求1所述的電池模組，其特徵在於，上述電池在該電池的電極部具有將在上述電池內產生的氣體向電池外排出的開放部；上述殼體通過與上述電池的電極部周圍的電池盒抵接而配設的平板被劃分為，收納上述多個電池的收納部、和將從上述電極部的開放部排出的氣體排氣到上述殼體外的排氣室，上述電極部的開放部經由形成於上述平板的貫通孔而連通到上述排氣室。
3.如權利要求1所述的電池模組，其特徵在於， 上述冷卻管由具有中空部的樹脂成形體構成；上述多個電池與上述中空部的內壁密接而被固定。
4.如權利要求1所述的電池模組，其特徵在於，上述冷卻管由在金屬膜的兩面設有樹脂層的層疊構造構成。
5.如權利要求1所述的電池模組，其特徵在於， 上述冷卻管是片狀。
6.如權利要求2所述的電池模組，其特徵在於， 上述平板由配線基板構成；上述電池的電極部與形成於上述配線基板的連接體連接。
7.如權利要求2所述的電池模組，其特徵在於， 上述電池的電極部插入上述平板的貫通孔。
8.如權利要求2所述的電池模組，其特徵在於， 上述收納部通過上述平板成為密閉狀態。
9.一種電池組，排列有多個如權利要求1 8中任一項所述的電池模組，其特徵在於， 各電池模組串聯連接及/或並聯連接。
全文摘要
電池模組具備多個電池、排列收納多個電池的殼體(50)、和在殼體(50)內沿著多個電池設置、在內部中具有冷媒的冷卻管(70)，冷卻管(70)由當電池上升到規定的溫度以上時熔化的材料構成。
文檔編號H01M10/50GK102197531SQ20108000307
公開日2011年9月21日 申請日期2010年7月9日 優先權日2009年7月17日
發明者中島琢也, 安井俊介, 高崎裕史 申請人:松下電器產業株式會社