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CN102696131A - 电池模组及电池包 - Google Patents

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CN102696131A CN2011800042193A CN201180004219A CN102696131A CN 102696131 A CN102696131 A CN 102696131A CN 2011800042193 A CN2011800042193 A CN 2011800042193A CN 201180004219 A CN201180004219 A CN 201180004219A CN 102696131 A CN102696131 A CN 102696131A
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

将多个单电池(10)配列而构成的电池模组(100)具备：收容单电池(10)的支架(20)、在单电池(10)的正极端子(11)侧与正极端子(11)电连接的正极集电板(30)、在单电池(10)的负极端子(12)侧与负极端子(12)电连接的负极集电板(40)。支架(20)具有多个收容部(21)，单电池(10)收容于收容部(21)中，在正极集电板(30)与单电池(10)之间，配设由弹性部件构成的间隔物(50)，间隔物(50)进一步具有向单电池(10)的负极端子(12)侧延伸而成的延伸部(51)，延伸部(51)的负极端子(12)侧端部与负极集电板(40)抵接。

Description

电池模组及电池包
技术领域
本发明涉及具备有多个单电池的电池模组(module)、及将电池模组多个配列而构成的电池包。
背景技术
将多个电池收容于壳中而能够输出规定的电压及容量的电池包被广泛用作各种设备、车辆等的电源。其中，开始采用如下这样的技术：将使通用的电池并联、串联连接而输出规定的电压及容量的组电池模组化，并对该电池模组进行各种组合，从而使其能够对应多种多样的用途。该模组化技术由于通过使收容于电池模组中的电池高性能化而能够实现电池模组本身小型化、轻量化，因此有以下各种优点：提高组装电池包时的作业性，并且提高向车辆等被限制的空间搭载时的自由度等。
但是，在将多个电池收容于壳内时，从安全性的观点出发，需要防止电池间短路或来源于外部的振动的影响。与此相对，已知有如下的技术：将电池的正极侧及负极侧分别嵌入到形成在支撑体上的孔中，从而防止电池间短路或来源于外部的振动的影响(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-111248号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在为了提高电池模组的能量密度而将多个电池高密度地收容于壳中的情况下，在从外部向壳施加冲击时，对电池的冲击的影响变大。另外，在配列多个电池模组构成电池包时，有时从所有方向对电池模组施加冲击。
本发明是鉴于所述问题而进行的，其主要目的在于，提供即使从所有方向施加冲击也能够缓和对电池的冲击的电池模组。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明采用如下的构成：在将多个电池(以下将用于电池模组的电池称为“单电池”)收容于支架(holder)中而成的电池模组中，在一个电极的集电板与单电池之间，配设由弹性部件构成的间隔物(spacer)，并且从间隔物的规定部位向单电池的另一个电极端子侧延伸出的延伸部与另一个电极的集电板抵接。
根据这样的构成，从单电池的一个电极方向施加的冲击、及从单电池的侧面方向施加的冲击被间隔物、及延伸部的弹性应变缓和，并且从单电池的另一个电极方向施加的冲击能够通过由于与另一个电极的集电板抵接的延伸部的弹性应变引起的冲击吸收分别缓和对单电池施加的冲击。由此，即使从所有方向施加冲击也可以实现能够缓和对单电池的冲击并且安全性高的电池模组。
发明的效果
根据本发明，能够实现即使在所有方向施加冲击也能够缓和对单电池的冲击并且安全性高的电池模组。
附图说明
图1是示意地表示用于本发明的电池模组的单电池的构成的剖面图。
图2是示意地表示本发明的一个实施方式中的电池模组的构成的剖面图。
图3(a)～(e)是表示本发明的一个实施方式中的电池模组的内部构成的立体分解图，(f)是组装状态的电池模组的立体图。
图4是表示说明本发明的效果的电池模组的构成的剖面图。
图5是表示说明本发明的效果的电池模组的构成的剖面图。
图6(a)～(d)是例示本发明的一个实施方式中的间隔物的构成的立体图。
图7是表示间隔物的延伸部端部与负极集电板的抵接方法的一个例子的局部剖面图。
图8(a)、(b)是示意地表示本发明所涉及的将电池模组多个配列而构成的电池包的构成的剖面图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。而且，本发明不限于以下的实施方式。另外，在不脱离发挥本发明的效果的范围的范围内，可以进行适当变更。进而，还可以与其他实施方式组合。
图1是示意地表示用于本发明的电池模组的单电池10的构成的剖面图。而且，本发明中的单电池10的种类没有特别限定，例如可以使用锂离子电池、镍氢电池等二次电池。另外，不限于圆筒形电池，还可以是方形电池。
如图1所示，在单电池10中，电池壳7的开口部经由垫圈9被封口板8密封。隔着隔膜3卷绕正极板1和负极板2而构成的电极组4与非水电解质一起收容于电池壳7内。正极板1经由正极引线5与兼作正极端子的封口板8连接。另外，负极板2经由负极引线6与兼作负极端子的电池壳7的底部连接。而且，在封口板8中，形成有开放部8a，在单电池10中产生异常气体时，异常气体从开放部8a向电池壳7外排出。
图2是示意地表示本发明的一个实施方式中的电池模组100的构成的剖面图。另外，图3(a)～(e)是表示电池模组100的内部构成的立体分解图，图3(f)是组装状态的电池模组100的立体图。
如图2所示，在电池模组100中，将多个单电池10的极性朝同一方向对齐地配列并收容于壳60中。多个单电池10收容于如图2(d)所示那样的支架20中，各单电池10收容于形成在支架20上的收容部中。
这里，支架20优选由具有导热性的材料例如铝等构成。由此，能够使在单电池10中产生的热迅速地向支架20侧散热，因此能够有效地抑制单电池10的温度上升。另外，在单电池10中，优选其外周面与支架20的收容部21的内周面抵接并收容于收容部21中。由此，能够使在单电池10中产生的热更迅速地向支架20侧散热。
在多个单电池10的正极端子11侧，配设与正极端子11电连接的正极集电板30，并且在负极端子12侧，配设与负极端子12电连接的负极集电板40。而且，在如本实施方式那样将多个单电池10的极性朝同一方向对齐地配列时，如图3(a)所示，用由导电性的平板构成的正极汇流条来构成正极集电板30，从而能够容易地进行并联连接。同样地，如图3(e)所示，用由导电性的平板构成的负极汇流条来构成负极集电板40，从而能够容易地进行并联连接。而且，在本发明中，单电池10间的电连接关系没有特别限制，也可以串联电连接。另外，正极集电板30及负极集电板40还可以例如通过形成有将单电池10间电连接的配线图案的电路基板来构成。
另外，如图3(a)所示，在正极集电板30上设置插入各单电池10的正极端子11的贯通孔，从而能够使从单电池10排出的异常气体如图2所示经由被壳60与正极集电板30隔离出的排气室70从设置在壳60上的排出口61向壳60外排出。
本发明中的电池模组100的特征在于，如图2及图3(b)所示，在正极集电板30与单电池10之间，配设由弹性部件构成的平板状的间隔物50，并且在间隔物50上，进一步设置由其端部向单电池10的负极端子12侧延伸而成的平板状的延伸部51，延伸部51的负极端子12侧端部与负极集电板40的端部抵接。
以下，参照图4及图5对通过这样的构成得到的效果进行说明。这里，图4及图5是表示本实施方式中的电池模组100的构成的剖面图，与图2所示的电池模组100的构成相同。
如图4所示，从单电池10的负极端子12侧对电池模组100施加如图中箭头所示那样的冲击F时，该冲击F经由壳60的底部施加到负极集电板40上。此时，冲击F分散而成的力f1经由负极集电板40施加到各单电池10上。然而，负极集电板40由于在其端部与间隔物50的延伸部51的端部51a抵接，因此冲击F的大部分被由弹性部件构成的间隔物50的延伸部51的弹性应变吸收。因此，分散施加到各单电池10的力f1被缓和。
另外，多个单电池10的负极端子12经由引线或者保险丝(未图示)与负极集电体40连接，但即使从负极端子12侧施加冲击F，由于该冲击F被间隔物50的延伸部51吸收，因此也能够防止引线或者保险丝的变形或断线。
接着，如图5所示，从单电池10的正极端子11侧对电池模组100施加如图中箭头所示那样的冲击F1时，该冲击F1经由壳60的顶部施加到正极集电板30上。然而，由于在正极集电板30与单电池10之间配设有由弹性部件构成的平板状的间隔物50，因此冲击F1的大部分被间隔物50的弹性应变缓和。因此，对各单电池10仅施加冲击F1被大幅缓和后的力。
另外，如图5所示，从单电池10的侧面侧对电池模组100施加如图中箭头所示那样的冲击F2时，该冲击F2经由壳60的侧面施加到间隔物50的延伸部51上。因此，冲击F2的大部分被间隔物50的延伸部51的弹性应变缓和，所以对各单电池10仅施加冲击F2被大幅缓和后的力。
这样，本发明中的电池模组100设为如下构成：如图2及图3所示，在正极集电板30与单电池10之间，配设由弹性部件构成的间隔物50，并且从其端部向单电池10的负极端子12侧延伸而成的延伸部51的端部与负极集电板40抵接，从而即使从所有方向施加冲击，也能够缓和对单电池的冲击。由此，能够实现安全性高的电池模组。
这里，“抵接”是指即使从外部施加冲击也能够以维持相互位置关系的程度固定延伸部51的端部与负极集电板的状态，包括例如互相用螺栓等连接、或者用粘结剂固定的状态。
本发明中的间隔物50只要是弹性部件，则对其材料没有特别限制，用于间隔物50的材料的弹性特性(例如弹性模量等)可以在可发挥缓和从外部施加的冲击的效果的范围内适当决定。间隔物50优选由树脂构成，例如可以使用聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯醚、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、硅酮等。
另外，本发明中的间隔物50(也包含延伸部51)只要是具有规定的宽度的平板状，则其形状没有特别的限制。例如，将间隔物50的宽度设为与正极集电板30及负极集电板40的宽度大致相同，从而能够进一步提高从外部施加的冲击的缓和效果。
另外，如图3(b)所示，在间隔物50上与正极集电板30同样地设置插入各单电池10的正极端子11的贯通孔52，从而能够使从单电池10排出的异常气体经由排气室70从排出口61向壳60外排出。
图6(a)～(d)是例示本实施方式中的间隔物50的构成的立体图。
图6(a)所示的间隔物50与图3(b)所示的构成相同，间隔物50具有从其两端部向单电池10的负极端子12侧延伸而成的互相平行的一对延伸部51、51。并且，一对延伸部51、51的负极端子12侧的各端部51a、51a与负极集电板40的两端部分别抵接。
图6(b)所示的间隔物50是仅从其一端部延伸有延伸部51而成的。即使此时，由于即使从单电池10的负极端子12侧施加如图4的箭头所示那样的冲击F，延伸部51的负极端子12侧的端部51a也与负极集电板40的端部抵接，因此也不会丧失由延伸部51的弹性应变引起的对冲击F的吸收效果。
图6(c)所示的间隔物50具有从间隔物50的宽度方向的两端部向单电池10的负极端子12侧延伸而成的互相平行的一对延伸部51、51。此时，一对延伸部51、51的负极端子12侧的端部沿负极集电板40的长度方向与负极集电板40抵接。
在图6(d)所示的间隔物50中，图6(a)所示的一对延伸部51、51不从间隔物50的两端部而从其内侧的部位向单电池10的负极端子12侧延伸。即，只要一对延伸部51、51不与最外侧的单电池10接触，则可以从间隔物50的任意部位向电池10的负极端子12侧延伸。
图7是表示间隔物50的延伸部51的负极端子12侧端部51a与负极集电板40的抵接方法的一个例子的局部剖面图。
如图7所示，在延伸部51的端部51a与负极集电板40上形成螺丝孔(或者螺栓孔)，通过螺丝80a能够连接延伸部51的端部51a与负极集电板40。而且，如果在间隔物50的端部51b与正极集电板30上也形成螺丝孔(或者螺栓孔)，则通过螺丝80b也能够连接间隔物50的端部与正极集电板30。另外，螺栓孔还可以用铆螺母等其他的部件构成。
图8(a)、(b)是示意地表示将本发明所涉及的电池模组100多个配列而构成的电池包200的构成的剖面图。而且，为了便于说明，电池模组100中仅表示出间隔物50及其延伸部51。而且，间隔物50使用图6(b)所示的构成。
在图8(a)所示的电池包200中，配置在下段的电池模组100中，单电池10的正极端子11朝向上方的位置，使间隔物50的延伸部51朝同一方向对齐地配列。另外，配置在上段的电池模组100中，单电池10的正极端子11朝向下方的位置，使间隔物50的延伸部51朝同一方向对齐地配列。并且，配列在上下段的电池模组100收容于包壳110中。
即使从上面、下面、及侧面对这样的电池包200施加如图8(a)的箭头所示那样的冲击F，也能够如上述那样通过配设在电池模组100内的间隔物50及其延伸部51缓和对单电池10施加的冲击。由此，由于电池包200即使配置在任意方向也能够缓和对构成电池模组100的单电池10的冲击，因此能够实现安全性高的电池包200。
图8(b)所示的电池包200是将图8(a)所示的电池包200中的上下段的电池模组100上下相反地重叠而成的。此时，同样地即使从上面、下面、及侧面施加如图8(b)的箭头所示那样的冲击F，也能够如上述那样通过配设在电池模组100内的间隔物50及其延伸部51缓和对单电池10施加的冲击。
以上，通过优选的实施方式对本发明进行了说明，但这些记载并不是限定事项，当然可以进行各种改变。
例如，在上述的实施方式中，设为在正极集电板30与单电池10之间配设由弹性部件构成的平板状的间隔物50，间隔物50进一步具有向单电池10的负极端子12侧延伸而成的平板状的延伸部51，延伸部51的负极端子侧端部51a与负极集电板40抵接，但也可以设为在负极集电板40与单电池10之间配设由弹性部件构成的平板状的间隔物50，间隔物50进一步具有向单电池10的正极端子11侧延伸而成的平板状的延伸部，延伸部的正极端子侧端部与正极集电板30抵接。
即，本发明中的电池模组形成以下的构成：在多个单电池的第1电极的端子侧，具备与该第1电极的端子电连接的第1电极的集电板，在多个单电池的第2电极的端子侧，具备与该第2电极的端子电连接的第2电极的集电板，在第1电极的集电板与所述单电池之间，配设由弹性部件构成的间隔物，间隔物具有向单电池的第2电极的端子侧延伸而成的延伸部，延伸部的第2电极的端子侧端部与第2电极的集电板抵接。
另外，在上述实施方式中，间隔物50具有从其两端部向单电池10的负极端子12侧延伸而成的互相平行的一对延伸部51，一对延伸部51的负极端子侧的各端部51a与负极集电板40分别抵接，但也可以设为间隔物50具有从其两端部向单电池10的正极端子11侧延伸而成的互相平行的一对延伸部，一对延伸部的正极端子侧的各端部与正极集电板30分别抵接。
产业上的可利用性
本发明作为汽车、电动自行车或者电动游乐场设备等的驱动用电源是有用的。
符号说明
1正极板
2负极板
3隔膜
4电极组
5正极引线
6负极引线
7电池壳
8封口板
8a开放部
9垫圈
10单电池
11正极端子
12负极端子
20支架
21收容部
30正极集电板
40负极集电板
50间隔物
51延伸部
51a延伸部的端部
60壳
61排出口
70排气室
80a、80b螺丝
100电池模组
110包壳
200电池包

Claims (14)

1.一种电池模组，其是将多个单电池配列而构成的，其具备：
具有收容所述多个单电池的收容部的支架、
在所述多个单电池的第1电极的端子侧与该第1电极的端子电连接的第1电极的集电板、
在所述多个单电池的第2电极的端子侧与该第2电极的端子电连接的第2电极的集电板，
在所述第1电极的集电板与所述单电池之间，配设由弹性部件构成的间隔物，
所述间隔物进一步具有向所述单电池的第2电极的端子侧延伸而成的延伸部，
所述延伸部的所述第2电极的端子侧端部与所述第2电极的集电板抵接。
2.如权利要求1所述的电池模组，其中，所述间隔物具有使从所述多个单电池排出的异常气体排出的贯通孔。
3.如权利要求2所述的电池模组，其中，所述第1电极的集电板及所述间隔物将排出所述异常气体的排气室与所述收容部隔离。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电池模组，其中，所述单电池的第2电极的端子经由引线或者保险丝与所述第2电极的集电板连接。
5.如权利要求1至3中任一项所述的电池模组，其中，所述第1电极为正极，所述第2电极为负极。
6.如权利要求1至3中任一项所述的电池模组，其中，所述间隔物具有向所述单电池的第2电极的端子侧延伸而成的互相平行的一对延伸部，
所述一对延伸部的所述第2电极的端子侧的各端部与所述第2电极的集电板分别抵接。
7.如权利要求1至3中任一项所述的电池模组，其中，所述延伸部从所述间隔物的端部向所述单电池的第2电极的端子侧延伸。
8.如权利要求1至7中任一项所述的电池模组，其中，所述多个单电池的极性朝同一方向对齐地配列，
所述第1电极的集电板与所述多个单电池的第1电极的端子并联电连接，
所述第2电极的集电板与所述多个单电池的第2电极的端子并联电连接。
9.如权利要求1至8中任一项所述的电池模组，其中，所述单电池的外周面与所述支架的收容部的内周面抵接并收容于该收容部中。
10.如权利要求1至9中任一项所述的电池模组，其中，所述间隔物由树脂构成。
11.如权利要求10所述的电池模组，其中，所述间隔物由选自由聚苯乙烯、聚丙烯、聚苯醚、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸丁二醇酯、及硅酮组成的组中的至少一种材料构成。
12.如权利要求1至11中任一项所述的电池模组，其中，所述支架由导热性材料构成。
13.如权利要求1至12中任一项所述的电池模组，其中，所述第1电极的集电板及所述第2电极的集电板由金属制的第1电极的汇流条及第2电极的汇流条构成。
14.一种电池包，其是将权利要求1至13中任一项所述的电池模组多个配列而构成的，
所述电池模组的所述间隔物的延伸部朝同一方向对齐地配列。
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