电池组件以及电池搭载设备的制作方法

专利名称：：电池组件以及电池搭载设备的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用作电池设备等的电源的电池组件，特别是涉及确保安全性的电池组件。
背景技术：
：近年来，伴随电子设备的多样化，要求高容量、高电压、高输出且安全性高的电池、电池组件。特别是作为用于提供安全的电池、电池组件的装置，一般在电池中配备用于防止电池温度上升的PTC(PositiveTemperatureCoe迅cient，正温度系数)、温度保险丝(fuse)，还有感知电池的内部压力以切断电流的保护装置等，而且在电池组件中搭载安全电路等。此外，从安全性以外的观点，公开有在电池组件内部插入绝热材料的结构。具体地说，在内置于电池组件的电池中，由于电池的温度与周围温度相同，因此，当周围的环境处于低温的情况下，存在电池的特性下降的缺点。为此，日本专利公开公报特开平5-234573号(专利文献l)以改善上述缺点为目的，提出了通过将绝热材料插入到电池组件内部，以形成电池与周围温度分离的结构，从而提供不被周围温度左右的、当使用时特性不会下降的电池组件的方法。然而，在利用绝热材料的以往技术中，以在低温环境下保持电池的温度为目的，当在室温以上的温度范围使用电池时，由于设置有绝热材料，不能正常地进行散热，电池周围的温度上升，因此，有可能引起电池特性的劣化。
发明内容本发明的目的在于提供一种即使电池周围的温度上升，也不会引起电池特性的劣化，提高异常时的安全性的电池组件。为了解决上述问题，本发明所涉及的电池组件包括电池；收纳上述电池的筐体；以及根据被施加的热，使上述电池和上述筐体之间的内部间隙相应地减少的热膨胀部。本发明所涉及的电池搭载设备搭载有上述电池组件。根据本发明，即使电池周围的温度上升，也不会引起电池特性的劣化，能够提高异常时的安全性。图1是表示本发明的一实施方式所涉及的电池组件的结构的立体图。图2是表示图1所示的电池组件的II-II线剖视图。图3是表示在实施方式的说明中使用的电池组件的结构的变形例的图。图4是表示在实施方式的说明中使用的电池组件的结构的第2变形例的图。图5是表示在实施方式的说明中使用的电池组件的结构的第3变形例的图。图6是表示图1所示的电池结构的一例的概略剖视图。图7是表示图1所示的组电池的概略结构的说明图。图8是表示钉刺试验的温度测定位置的图。图9是搭载了电池组件的笔记本型个人电脑的整体结构的立体图。图10是图9的电池组件的分解立体图。图11是图9的XI-XI线剖视图。图12是图11的XII-XII线剖视图。图13是表示搭载了电池组件的电动自行车的整体结构的侧视图。图14是图13的电池组件的分解立体图。图15是图14的XV-XV线剖视图。图16是表示搭载了电池组件的混合动力式汽车的整体结构的侧视图。图17是图16的电池组件的分解立体图。图18是图17的xvni-xvni线剖视图。具体实施例方式下面，基于本发明所涉及的实施方式。图l是本发明的一实施方式所涉及的电池组件的结构的立体图。此外，图2是图i所示的电池组件i的n-n线剖视图。另外，本发明的一实施方式所涉及的电池搭载设备是搭载图l所示的电池组件l来作为电源而使用的例如携带型个人电脑、摄像机等的电子设备、电动工具等的电力工具(powertool)、四轮车或二轮车等的车辆、及其它电池搭载设备。图1所示的电池组件具备连接多个图6中详细说明的圆筒形的电池3而构成的组电池31、用于控制充放电而确保安全性的安全控制电路(未图示)、用于在内部收纳组电池31和安全控制电路的大致呈箱状的筐体2(收纳室)。筐体2具备电池收纳部21和电池组件盖22。在筐体2的内壁，即电池收纳部21以及电池组件盖22的内壁、电池与电池之间安装有热膨胀材料4。电池收纳部21以及电池组件盖22例如采用镍、铝、钛、铜、不锈钢等作为不燃性材料的金属，或者全芳香族液晶聚酯(whollyaromaticliquidcrystallinepolyester)、聚醚砜(polyethersulfone)、芳香族聚酰胺(aromaticpolyamide)等具有耐热性的树脂，或者金属与树脂的层叠体等材料。而且，电池收纳部21的开口部被由电池组件盖22封口，从而形成大致方形箱状的筐体2。另一方面，由于电池组件l收纳在电子搭载设备的筐体内、或者安装在电子搭载设备的外壁而使用，因此，在容易地收纳、或安装到设备筐体内的角度，一般来讲，筐体2采用方形的箱状。这样，由于电池3为圆筒形，筐体2为方形，因此，当在方形的筐体2内收纳圆筒形的电池3时，因形状彼此不同，电池3和筐体2的内壁之间形成空隙。其结果，当异常发热时，经由筐体2内部的这些空隙的空气对流等，热容易移动。但是，在图l、图2所示的电池组件1中，由于在筐体2的内壁和电池3之间安装有热膨胀材料4，因此，通过在异常发热时使筐体2内的空隙减少，从而能够将异常发热的电池热隔离。如上所述地形成的电池组件l，即使在电池3因内部短路或过充电等而发热，从电池3内部喷出气体的情况下，也能够通过热膨胀材料4被热隔离，因此，能够抑制向筐体或其它电池延烧，能够减少电池组件l的损伤。此外，虽然示出了热膨胀材料4设置在筐体2的内壁和电池3之间的例子，但也可以例如图3所示，将热膨胀材料4配置成紧贴于配置在筐体2内的电池3的外周表面，并叆盖该电池3。此外，热膨胀材料采用将热分解材料作为填料(filler)与树脂一起成形的结构，除此之外，还可以通过将热膨胀材料形成为涂料状、胶带状、粘土状、或者油灰(putty)状，以使容易地向电池表面、筐体表面进行安装。特别是向电池表面的安装，由于紧贴性越高传热性就越好，因此，抑制延烧的效果会变高。另外，在上述实施方式中，虽然示出了将热膨胀材料4设置在筐体2的内壁和电池3之间的例子、以及将^^膨胀材料4安装成紧贴于配置在筐体2内的电池3的外周表面并覆盖该电池3的例子，但并不需要如上所示地安装。例如，如图4所示，作为筐体2的材料，可以使用与热膨胀材料4的复合材料，也可以如图5所示，将热膨胀材料配置在筐体的空隙。此外，热膨胀材料4只要通过使筐体2内的空隙减少，从而将高温的电池热隔离即可，其材料并不限定。作为较为理想的材料，可以利用例如住友3M株式会社(Sumitomo3MLtd.)的3MtmFireBarrier(MoldablePuttyMPP-4S)，兼备耐火性、热膨胀性、吸热性的材料，或者诸如积水化学工业株式会社(SekisuiChemicalCo.,Ltd.)的Fiblock、株式会社ACCESS(AccessCo.,Ltd.)的AcceraCoatF的热膨胀性耐火材料、或橡胶或树脂中配合了膨胀性石墨的材料，或者兼备热膨胀性和耐火性的陶瓷光纤(ceramicfiber)复合材料。通过采用如上所述的热膨胀材料4，即使在电池3因内部短路或过充电等而发热，或在电池3内部产生高温气体的情况下，热膨胀材料4膨胀，能够减少筐体2内的空隙。其结果，通过将成为高温的电池3热隔离，抑制向筐体或邻接的正常的电池延烧，从而将电池组件1的损伤限制在最小限度。此外，虽然电池组件1在筐体2内收纳了多个圆筒形的电池3，但是，电池3并不限定于圆筒形，而且，收纳于筐体2中的电池3也可以是1个。另外，在筐体2内收纳有多个电池3的电池组件1中，即使任意一个电池3因内部短路或过充电等而发热，从该电池3释放出高温气体的情况下，由于该电池3的周围被热隔离，因此，能够减少对除发热的电池3以外的电池3的损伤。图6是表示电池3的结构的一个例子的概略剖视图。图6所示的电池3是具有巻绕结构的极板群的非水电解质二次电池，例如为圆筒形18650规格的锂离子二次电池。极板群312采用将具备正极导线集流体302的正极板301和具备负极导线集流体304的负极板303介由隔膜305巻绕成漩涡状的结构。极板群312的上部安装有上部绝缘板306，下部安装有下部绝缘板307。而且，极板群312以及装有图略的非水电解液的壳体308被由垫圈(gasket)309、封口板310以及正极端子311封口。图6所示的正极板301，例如在由铝箔等金属箔形成的正极集流体302的表面大致均匀地涂敷正极活性物质而构成。正极活性物质包含含有锂的含过渡金属复合氧化物，例如，在非水电解质二次电池中使用的LiCo02、LiNi02等的含过渡金属复合氧化物。在这些含过渡金属复合氧化物中，较为理想的是，能够使用较高的充电终止电压，且将在高电压状态下添加剂吸附于其表面或分解而能形成优质的覆膜的Co的一部分置换成其它元素的含过渡金属复合氧化物。作为这样的含过渡金属复合氧化物，具体地说，例如有以一般式LiaMbNicCodOe(M为选自包含Al、Mn、Sn、In、Fe、Cu、Mg、Ti、Zn以及Mo的群中的至少一种金属，且在0〈a〈1.3、0.02《b《0.5、0.02《d/c+d《0.9、1.8<e<2.2的范围，且b+c+d二l、且0.34〈c)表示的含过渡金属复合氧化物。尤其在上述一般式中，M为选自包含Cu及Fe的群中的至少一种金属为宜。此夕卜，图6所示的负极板303例如在由铝箔等金属箔形成的负极集流体304的表面大致均匀地涂敷负极活性物质而构成。作为负极活性物质，可以采用碳素材料、含锂复合氧化物、能够与锂合金化的材料等能够将锂可逆性地吸留及释放的材料、以及金属锂。作为碳素材料，例如有焦炭、热解碳素类、天然石墨、人造石墨、中间相碳微珠(Mesocarbonmicrobead)、石墨化中间相小球体、气相成长碳素、玻璃状碳素类、碳素纤维(聚丙烯腈(polyacrykmitrile)系、沥青(pitch)系、纤维素(cellulose)系、气相成长碳素系)、无定形碳、煅烧有机物获得的碳素材料等。这些可以单独或混合两种以上使用。其中，较为理想的是，将中间相小球体(mesophasespherule)石墨化的碳素材料、天然石墨、人造石墨等的石墨材料。此外，作为能够与锂合金化的材料，例如有Si单体或Si和O的化合物(SiOx)等。这些可以单独或混合两种以上使用。通过使用如上所述的硅系的负极活性物质，能够获得更高容量的非水电解质二次电池。而且，封口板310的大致中央形成有大致圆形的槽313，当在壳体308内产生气体而内部压力超过指定的压力时，槽313断裂，从而将壳体308内的气体释放。此外，正极端子311的大致中央部设置有外部连接用凸部，该凸部设置有电极开口部314(释放口)，将因槽313断裂而释放出的气体从电极开口部314释放到电池3的外部。图7是表示组电池31的概略结构的说明图。图7所示的组电池31使用9个电池，即、将电池3以3个为一组并列配置，再将3组串联连接。连接板32和各电池3例如焊接连接。而且，各电池3上巻装有片(sheet)状的电池罐绝缘体33(参照图6)，以此实现电池3之间的绝缘。如此构成的9个电池3的电路的两端部经由连接导线34分别与两个电池组件端子24连接。如图6所示，如果通过将极板群312巻绕成漩涡状而构成电池3，则容易地增大极板面积且形成紧凑的形状。因此，一般广泛采用通过将极板群312巻绕成漩涡状来构成电池3的结构。而且，如上所述地将极板群312巻绕成漩涡状来构成电池3，电池3必然地成为圆筒形状。下面，对电池组件的变形例以及搭载了电池组件的设备进行说明。图9是表示搭载电池组件40的笔记本型个人电脑41的整体结构的立体图。图10是图9的电池组件40的分解立体图。图11是图9的XI-XI线剖视图。图12是图11的XII-XII线剖视图。如各图所示，笔记本型个人电脑41包括具有显示器42的个人电脑主体43、和安装在该个人电脑主体43的后部的电池组件40。电池组件40包括组合了6个上述电池3的组电池44、用于分隔上述电池3的电池分隔壁45、以及收纳组电池44以及电池分隔壁45的筐体46。组电池44,以串联连接的3个电池为l组，再将2组并联连接。电池分隔壁45包括配置于上述电池3的组之间的第1隔板47、配置于串联连接的电池之间的一对第2隔板48、48。各第2隔板48、48分别被安装在与第1隔板47相互垂直的方向上。具体地说，第l隔板47具有形成在其长边方向的两处的狭缝(slit)47a、47a。第2隔板48在长边方向的中央部具有狭缝48a。通过以让狭缝48a与上述各狭缝47a、47a啮合的方式，将第1隔板47和第2隔板48组合，从而形成将筐体46内部分隔成6个部分的电池分隔壁45。此外，上述第2隔板48具有隔着上述狭缝48a在其两侧形成的一对贯通孔48b、48b。这些贯通孔48b、48b用于让该电池3的正极端子311通过，以便使各电池3的正极端子311与邻接的电池3的负极端子接触。筐体46具有电池收纳部49和电池组件盖50。电池收纳部49及电池组件50分别形成为有底容器状，通过将彼此的开口端接合而组合，从而能够收纳组电池44和电池分隔壁45。在上述电池组件40中，如图12所示，电池收纳部49及电池组件盖50的内壁、和电池分隔壁45的表面分别安装有热膨胀材料4。在上述电池组件40中，即使在电池3因内部短路或过充电等而发热，从电池3内部喷出气体的情况下，由于通过热膨胀材料4被热隔离，因此，也能够抑制向筐体46或其它电池3延烧，降低电池组件40的损伤。下面，对电池组件的变形例以及搭载了该电池组件的电动辅助型的电动自行车进行说明。图13是表示搭载了电池组件51的电动自行车52的整体结构的侧视图。图14是图13的电池组件51的分解立体图。图15是图14的XV-XV线剖视图。如各图所示，电动自行车52具备自行车主体53、设置于该自行车主体53的固定器(holder)54、安装在该固定器54的电池组件51，并且，用电池组件51的电力来驱动图外的电动机。电池组件51具备组合了12个上述电池3的组电池55、用于分隔各电池的电池分隔壁56、收纳组电池55和电池分隔壁56的筐体57。组电池55以串联连接的3个电池3为1组，再将其并联连接了4组(在图14中示出了将两组分别并联连接的状态)。而且，组电池55具备分别设置在串联连接的各电池3之间的接合器(adapter)58。接合器58是用于连接电池3的正极侧的端面和邻接的电池3的负极侧的端面的部件。具体地说，接合器58具有圆盘状的底部58a和从该底部58a的周缘部在表里两侧立设的侧壁部58b，在该侧壁部58b的内侧保持电池3的端部。在上述底部58a形成有贯通孑L58c。貫通孔58c用于让该电池3的正极端子311通过，以便使各電池3的正极端子311与邻接的电池3的负极端子接触。电池分隔壁56是具有配置在上述电池3的组之间的4张隔板56a的十字型的部件。筐体57具备电池收纳部59和电池组件盖60，通过将这些电池收纳部59和电池组件盖60组合，从而作为整体构成大致为长方体的中空容器。具体地说，电池收纳部59及电池组件盖60呈从侧面观察将中空容器分隔为L字型的形状。在电池收纳部59的内部配置上述电池分隔壁56，并在由电池分隔壁56区划的室内收纳各电池3的组，通过在该电池收纳部59上安装电池组件盖60，从而组电池55及电池分隔壁56收纳于筐体57。在上述电池组件51中，虽然省略了图示，电池收纳部59及电池组件盖60的内壁、和电池分隔壁56的表面分别安装有热膨胀材料。在电池组件51中，即使在电池3因内部短路或过充电等而发热，从电池3内部喷出气体的情况下，由于通过热膨胀材料被热隔离，因此，也能够抑制向筐体57或其它电池3延烧，降低电池组件51的损伤。下面，对电池组件的变形例及搭载了该电池组件的混合动力式汽车进行说明。图16是表示搭载了电池组件61的混合动力式汽车62的整体结构的侧视图。图17是图16的电池组件6i的分解立体图。图18是图17的xvni-xvin线剖视图。混合动力式汽车62具备多个电池组件61、根据这些电池组件61的电力而驱动的电动机63、发动机64、受来自电动机63或发动机64的动力而旋转驱动的车轴65。该混合动力式汽车62将制动时等的运动能量通过电动机63再生，并充电至各电池组件61。电池组件61具备组合了15个上述电池3的组电池66、用于分隔各电池3的电池分隔壁67、以及收纳组电池66和电池分隔壁67的筐体68。组电池66以串联连接的3个电池3为1组，再将其串联连接了5组。电池分隔壁67具备如上所述的第1隔板47(参照图9)和第2隔板48。具体地说，电池分隔壁67具备4张第1隔板47和2张第2隔板48，并将筐体68的内部划分为15个室。筐体68具备电池收纳部69和电池组件盖70。电池收纳部69及电池组件盖70分别形成为有底容器状，通过将彼此的开口端接合地组合，从而能够收纳上述组电池66和电池分隔壁67。在上述电池组件61中，如图18所示，电池收纳部69及电池组件盖70的内壁、和电池分隔壁67的表面分别安装有热膨胀材料4。在电池组件61中，即使在电池3因内部短路或过充电等而发热，从电池3内部喷出气体的情况下，由于通过热膨胀材料4被热隔离，因此，也能够抑制向筐体68或其它电池3延烧，降低电池组件61的损伤。另外，在图9至图18中，虽然对笔记本型个人电脑、电动式自行车、以及混合动力式电动汽车进行了说明，但是作为搭载电池组件的设备，例如有使用单电池的手机、或音频播放器，作为使用多个电池的例子，例如有数字图片相机(digitalstillcamera)、电动式工具等电动设备或电子设备。如以上说明，根据上述实施方式，在电池3成为高温，从电池3内部排出高温气体的情况下，热膨胀材料4使筐体内的内部间隙减少。其结果，高温电池3被热隔离，对筐体或邻接的正常的电池的坏影响得到了抑制，进而能够提高电池组件的安全性。实施例图6所示的电池3按如下方法制造。作为正极板301，采用了在铝箔集流体上涂敷正极合剂的结构。作为负极板303采用了在铜箔集流体上涂敷负极合剂的结构。而且，隔膜305的厚度为25pm。对正极导线集流体302和铝箔集流体进行了激光焊接。而且，负极导线集流体(negativeleadcurrentcollector)304与铜箔集流体电阻焊接(bymeansofresistancewelding)。将负极导线集流体与金属制的有底壳体308的底部，通过电阻焊接而电连接。将正极导线集流体302从金属制的有底壳体308的开放端与具有防爆阀的封口板310的金属制的过滤器(filter)通过激光焊接而电连接。从金属制的有底壳体308的开放端注入了非水电解液。在金属制的有底壳体308的开放端设置槽来形成底座，将正极导线集流体302折弯，并且在金属制的有底壳体308的底座部安装树脂制外部垫圈(outergasket)309和封口板310，并将金属制的有底壳体308的开放端的整个周边敛缝封口。(1)正极板301的制造按以下方式制造正极板301。将作为正极合剂的钴酸锂(lithimncobaltoxide)粉末85重量份、作为导电剂的碳粉末IO重量份、及作为粘结剂的聚偏二氟乙烯(polyvinylidenefluoride,以下，简称作PVDF)的N-甲基-2-吡咯烷酮(N-Methyl-2-Pyrrolidone，以下，简称作NMP)溶液中的PVDF5重量份进行混合。将该混合物涂敷在厚度15pm的铝箔集流体上，干燥后进行压延，由此制造厚度为100imi的正极板301。(2)负极板303的制造按以下方式制造负极板303。将作为负极合剂的人造石墨粉末95重量份、及作为粘结剂的PVDF的NMP溶液中的PVDF5重量份进行混合。将该混合物涂敷到厚度lOiim的铜箔集流体上，干燥后进行压延，由此制造厚度为110pm的负极板303。(3)非水电解液的调整按以下方式调制非水电解液。作为非水溶剂，将碳酸乙二酯(ethylenecarbonate)与碳酸甲乙酯(ethylmethylcarbonate)以体积比1:1混合，将六氟磷酸锂(LiPF6)作为溶质溶解到其中，并使浓度成为lmol/L。使用15ml以此方式调制的非水电解液。(4)密闭型二次电池3的制造在正极板301与负极板303之间配置厚度25imi的隔膜305后进行巻绕，构成圆筒状的极板群312之后插入到金属制有底壳体308中进行封口，由此得到了密闭型非水电解质二次电池3。该电池是直径25mm、高度65mm的圆筒型电池，电池的设计容量是2000mAh。在完成的电池3上，将厚度80nm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneter印hthalate)制的热收縮管(tube)作为电池罐绝缘体33覆盖至顶面外缘部，以9(TC的暖风使其热收縮，制成了成品电池。(5)组电池的制造将如上构成的9个圆筒型锂离子二次电池的电池3按图7所示排列，用镍制的厚度0.2mm的连接板32进行连接。进一步，将用于使连接的电池3与电池组件端子24导通的连接导线34安装到电池3上，制作了组电池31。将该组电池31收纳于电池收纳部21中，将电池组件盖22焊接到电池收纳部的外周部。(实施例1)如图l、图2所示，将电池3排列在筐体2中，并在电池收纳部21及电池组件盖22的内壁表面、和各电池3之间配置住友3M株式会社的3MtmFireBarrier(MoWablePuttyMPP-4S)，即配置了热膨胀材料4，从而构成了实施例1的电池组件。(实施例2)如图1、图3所示，将电池3排列在筐体2中，并且将住友3M株式会社的3MTMFireBarrier(MoldablePuttyMPP-4S)紧贴于各电池3的表面，从而将该电池3的表面覆盖，制造了实施例2的电池组件。(实施例3)将作为筐体材料而使用的聚碳酸酯(polycarbcmate)70重量M和膨胀石墨粉末(AirWater株式会社(AirWaterInc.)制造的MoehenZMZ'600)30重量°/。混合，使用射出成型为与实施例1同样的形状的电池收纳部21和电池组件盖22，并如图l、图4所示地在筐体2中排列电池3，由此制造了实施例3的电池组件。(实施例4)如图1、图5所示，在电池3与筐体2的内壁之间的间隙填充住友3M株式会社的3MtmFireBarrier(MoldablePuttyMPP-4S)，由此制造了实施例4的电池组件。(实施例5)将实施例2的电池组件的热膨胀材料变更为株式会社ACCESS的AcceracoatF的电池组件作为实施例5所涉及的电池组件。(比较例1)除了使用住友3M株式会社的3MFireBarrier(MoldablePuttyMPP-4S)点以夕卜，采用与实施例1相同的结构(采用与实施例1相同的电池3的排列)，制造了比较例1的电池组件。(比较例2)如图l、图5所示，在电池3与筐体2的内壁之间的间隙，作为绝热材料填充了玻璃绒(株式会社Mag(Mag，Co.,Ltd.)制造的HypermagwoolMagRouge)，制造了比较例2的电池组件。对于在以上的实施例以及比较例中得到的各电池组件，进行了以下的评价。(6)放电试验对完成的电池组件，设充电时的最大电流为4.5A、充电终止电流为0.15A，充电至12.6V。进一步，以电流6A、终止电压9V进行放电，而且同时为了判断因放电的热影响，测定了图8中的用A、B、C、D表示的四个电池的表面温度。(7)钉刺试验对完成的电池组件，设充电时的最大电流为4.5A、充电终止电流为0.15，通常能充电至12.6V，但通过旁路(bypass)电池组件的过充电保护电路和电池的电流阻断(CID)，能恒流恒压充电至13.5V。之后，在2(TC的环境下，使用直径为2.5mm的铁制的钉子，以每秒5mm的速度对每个电池组件刺入钉以至贯穿电池3，使钉通过设置于内部的电池(图8的A)的高度方向和直径方向的中心部。观察了因刺了钉的电池成为高温，未刺钉的其它电池是否会延烧。而且同时，为了判断热影响，测定了图8中用A、B、C、D表示的四个电池的表面温度。在上述的实施例1至5以及比较例1、2中，实施放电试验和钉刺试验，并将对位置A、B、C、D测定的温度的峰值示出于下述的表l。此夕卜，在实施钉刺试验之前的状态中，各电池的温度为与周围温度相同的20°C。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表l记载的延烧是表示有无向刺钉以外的电池的延烧。如果发生延烧，由于电池内部的电解液等燃烧，电池重量会减少。通过比较钉刺试验的实施前后的各电池3的重量，来判定是否发生了延烧。即，当钉刺试验之后重量减少时，就判定为发生了延烧。如上述(表l)所示，可知通过在电池组件内配置热膨胀材料，能够相当程度上减少对其它电池的影响。艮P,在通常放电时，对实施例1至5与比较例2进行比较能够确认由于实施例的电池组件能够有效率地将因放电而产生的废热散放到电池组件之外，因此温度上升较少。与此相比，在比较例2的电池组件中，由于绝热材料不能进行散热，因此电池温度非常高。由此，在比较例2的电池组件中，由于热停滞于电池组件内，存在电池特性劣化之虞。在钉刺试验中，实施例1至5以及比较例2的电池组件中能够抑制延烧，与此相反，在比较例l的电池组件中，所有电池均延烧。这说明在实施例的电池组件中，因电池成为高温，周围的热膨胀材料4膨胀，能够将成为高温的电池热隔离，抑制了延烧。在实施例4的电池组件中，由于将热膨胀材料配置于筐体内的所有间隙，因此，在钉刺试验之后确认到了因热膨胀的筐体的变形。由该结果可知，考虑到因膨胀引起的体积的增大，在筐体内确保一定程度的间隙为宜。作为这些热膨胀材料，含有热膨胀石墨的材料最为有效，热膨胀石墨由于在膨胀时排出惰性气体，因此还具有不燃效果(flameretardanteffect)。因此，对于电池组件的延烧特别有效地发挥作用。此外，确认了在热膨胀材料中同时含有硼酸锌或聚磷酸铵等的阻燃剂(flameretardant)和磷酸系的灭火剂等，进一步提高延烧抑制效果。另外，在本实施例中，虽然使用了粘土状的热膨胀材料，但也可以将其涂料化、浆糊化而涂到筐体或单位电池(cell)，也可以进行成形或粒子化而填充到间隙。下面，对电池搭载设备的实施例进行说明。(1)正极板的制造在NiS04水溶液中加入规定比率的Co以及Al的硫酸盐，调制了饱和水溶液。边搅拌该饱和水溶液，边在该饱和溶液中慢慢地滴下氢氧化钠溶液。由此，饱和溶液被中和，其结果，能够生成三元系的氢氧化镍Nio.7Coo.2Aki(OH)2的沉淀物供沉淀法)。将生成的沉淀物过滤之后水洗，以8CTC进行干燥。所得到的氢氧化镍的平均粒径约10pm。对于所得到的Nio.7Coo.2Al(u(OH)2，在大气中以900。C进行了10个小时的热处理，得到了氧化镍Nio.7Coo.2Al(MO。此时，利用粉末X射线衍射法，对所得到的氧化镍Nio.7Coo.2Al(uO进行衍射，确认了氧化镍Ni0.7Co0.2AlaiO为单一相的氧化镍。接着，以Ni的原子数、Co的原子数、Al的原子数之和与Li的原子数等量为条件，在氧化镍Nio.7Coo.2Alo.1O中加入氢氧化锂一水合物(lithiumhydroxidemonohydrate),在干燥空气中以800。C进行了IO个小时的热处理，得到了锂镍复合氧化物LiNio.7Coo.2Al(u02。利用粉末X射线衍射法对所得到锂镍复合氧化物LiNi(uCoa2Aki02进行衍射，确认了该锂镍复合氧化物LiNio.7Coo.2Al(u02为单一相的六边形层状结构，而且确认了在该锂镍复合氧化物中Co和Al己固溶。接着，将锂镍复合氧化物粉碎后分级，制成粉末状。该粉末的平均粒径为9.5iim，按照BET法求出该粉末的比表面积，其比表面积为0.4m2/g。将所获得的锂镍复合氧化物3kg、乙炔黑(acetyleneblack)90g和PVDF溶液lkg与适量的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP，N-methylpyrrolidone)—起在行星式搅拌机中进行混炼，制作出浆糊(slmry)状的正极合剂。将该正极合剂涂敷在厚度为20pm、宽度为14150mm的铝箔上。此时，在铝箔的宽度方向上的一端形成了宽度为5mm的未涂敷部。随后，使正极合剂干燥，在铝箔上形成了正极合剂层。接着，压制成正极合剂层的厚度与铝箔的厚度合计为lOOnm之后，制造出圆筒形18650规格的锂离子二次电池用正极板A1和无凸片(tab-less)集流结构的电池用正极板。将无凸片集流结构的电池用极板切割成极板宽度为105mm且合剂涂敷部的宽度为100mm，制造出了无凸片集流结构的正极板Bl。(2)负极板的制造将人造石墨3kg、由苯乙烯-丁二烯共聚物构成的橡胶粒子(粘结剂)的水溶液(固体成份的重量为40重量％)75g、羧甲基纤维素(CMC;carboxymethylcellulose)30g和适量的水一起在行星式搅拌机中进行混炼，制出浆糊状的负极合剂。将该负极合剂涂敷在厚度为10imi且宽度为150mm的铜箔上。此时，在铜箔的宽度方向上的一端，形成了宽度为5mm的未涂敷部(露出部)。随后，使负极合剂干燥，在铜箔上形成了负极合剂层。接着，以负极合剂层的厚度与铜箔的厚度合计llOiim为条件进行压制之后，制出圆筒形18650规格的锂离子二次电池用负极板A2和无凸片集流结构的电池用负极板。将无凸片集流结构的电池用极板切割成极板的宽度为110mm且合剂涂敷部的宽度为105mm，制造出了无凸片集流结构的负极板B2。(3)圆筒型18650规格的密闭型电池的制造除了使用正极板A1和负极板A2以外，按照与实施例1中使用的圆筒电池相同的方法制出了标称容量2.4Ah的圆筒型18650规格的密闭型电池A。(4)无凸片集流结构的密闭型电池的制造在制好的正极与负极之间夹入聚乙烯制的隔膜，使正极的露出部和负极的露出部以彼此相反的方向从隔膜的端面突出。随后，将正极、负极及隔膜巻绕成圆筒形。接着，在露出部上形成了加强部件。具体而言，将非水电解液的溶剂即EC加热至5(TC使其熔融，获得液状的EC。将正极的从露出部的端面起10mm的部分浸渍到液状的EC中。随后，自然放置在室温下，使液状的EC固化。同样，将负极的从露出部的端面起10mm的部分浸渍到液状的EC中。随后，自然放置在室温下，使液状的EC固化。由此，能够在正极的露出部及负极的露出部设置加强部件，形成电极群。随后，形成了集流结构。具体而言，首先将铝制的集流板按在正极的露出部的端面上，以纵横十字状照射激光。由此，能够将铝制的集流板接合于正极的露出部的端面。另外，将镍制的集流板的圆形部按在负极的露出部的端面上，以纵横十字状照射激光。由此，能够将镍制的集流板接合于负极的露出部的端面，形成集流结构。将形成的集流结构插入经过镀镍的铁制圆筒状的壳体。随后，弯折镍制的集流板的凸片部，电阻焊接于壳体的底部。而且，将铝制的集流板的凸片部激光焊接于封口板，向壳体内注入了非水电解液。此时，非水电解液是通过以下方式调制的，即，将作为溶质的六氟磷酸锂(LiPFe)以lmol/dm3的浓度溶解到以体积比1:3的配合比混合EC和碳酸甲乙酯(EMC;ethylmethylcarbonate)而成的混合溶剂中。随后，将封口板敛缝密封于壳体。由此，制出了标称容量5Ah的无凸片集流结构的直径为32mm、高度为120mm的圆筒形的密闭型锂离子二次电池B。(实施例6)使用圆筒型18650规格的密闭型电池A，试作了能够搭载于如图9至图12所示的电池搭载设备即市场上出售的笔记本型PC的电池组件。具体而言，制造了在筐体46的内壁部分、和电池分隔壁45的两侧具有热膨胀材料(住友3M株式会社的3MTMFireBarrier(MoldablePuttyMPP'4S))的电池组件40。(实施例7)使用无凸片集流结构的密闭型电池B，试作了能够搭载于如图13至图15所示的电池搭载设备即电动自行车52的电池组件。具体而言，制造了在筐体57的内壁部分、和电池分隔壁56的两侧具有热膨胀材料(住友3M株式会社的3MtmFireBarrier(MoldablePuttyMPP-4S))的电池组件51。(比较例3)准备了在筐体的内壁部分、和电池分隔壁的两侧不具有热膨胀材料的电池组件来作为比较例3的电池组件。(比较例4)准备了在筐体的内壁部分、和电池分隔壁的两侧不具有热膨胀材料的电池组件来作为比较例4的电池组件。对于在以上的实施例以及比较例中得到的各电池组件，进行了以下的评价。(i)放电试验在环境温度2(TC中，对完成的电池搭载设备，设每单位电池的充电时的最大电流为0.7It(当电池容量为5Ah时，1It为5A)、充电终止电流为0.05It，并充电至所有电池均为4.2V。进一步，以每单位电池的电流为5It、终止电压为2.5V进行了放电。而且同时，为了判定因放电引起的热影响，测定了电池的表面温度。(ii)过充电试验在环境温度20'C中，对完成的电池搭载设备，设每单位电池的充电时的最大电流为0.7It(当电池容量为5Ah时，1It为5A)、充电终止电流为0.05It，并充电至所有电池均为4.2V。进一步，只对电池组件内的电池中的其中一单位电池，通常为4.2V的充电，但通过旁路(bypass)电池组件的过充电保护电路和单位电池的电流阻断(CID)，进行了以最大电流3It恒流恒压充电至10V的过充电试验。由此，只将电池组件内的一单位电池强制性地成为20(TC以上的高热状态，进行了确认对其它单位电池的影响的评价。在放电试验中，在实施例6和比较例3、实施例7和比较例4中，除了实施例的电池温度平均升高2至3'C以外，未观测到较大的热影响。由此可以确认能够进行与比较例大致同等的散热。此外，在过充电试验中，在比较例3和4中确认到了邻接的单位电池连锁性地成为20(TC以上的高温状态，之后确认到了电池组件的筐体及电池搭载设备中起火。这是由于来自过充电单位电池的高热引起了向邻接的单位电池以及电池组件的筐体及电池搭载设备的延烧。与此相比，在实施例6和7中，只有过充电单位电池成为了高温状态，也未观测到向邻接的单位电池及电池组件的筐体的延烧。之所以能够抑制向实施了过充电的单位电池以外的延烧，是由于热膨胀材料只在异常高温时发挥绝热效果。此次，虽然进行了只对电池组件的延烧确认试验，实际上，由于在搭载到设备主体的情况下也能够抑制电池及电池组件筐体的延烧，因此，也能够将设备主体的损伤控制在最小限度。如上所述，通过在电池组件内部采用热膨胀材料，通常使用时具有良好的废热效果，只在电池的异常发生时发挥绝热性，实现不会向邻接的单位电池或电池组件的筐体及电池搭载设备延烧的安全的电池搭载设备。另外，上述的具体实施例主要包括具有以下结构的发明。本发明所涉及的电池组件包括电池；收纳电池的筐体；以及根据被施加的热，使所述电池和所述筐体之间的内部间隙相应地减少的热膨胀部。根据本发明，在电池成为高温、从电池内部排出高温气体的情况下，热膨胀材料减少电池组件的筐体内的内部间隙。其结果，高温电池被热隔离，抑制对筐体及邻接的正常的电池的坏影响，而且能够提高电池组件的安全性。具体地说，上述热膨胀部采用覆盖上述电池的表面的至少一部分的热膨胀材料、电也分隔壁、或者让上述筐体的至少一部分使用热膨胀材料、以及让上述筐体的内壁被覆材料-的至少一部分使用热膨胀材料中的至少一种。根据此结构，通常时作为传热性良好的材料，将电池使用时产生的热有效率地散热到电池组件外部，将电池温度保持在正常的温度。而且，即使在假设电池组件内的电池成为高温状态、进而因电池温度的上升从安全阀等排出高温气体的情况下，通过在高温部分的周围进行热膨胀，吸收高温部分或高温气体的热，并且遮断氧，将燃烧控制在最小限度。此外，作为其它作用，因热膨胀材料的膨胀，每单位体积的热传导率下降，高温电池被热隔离，以此来抑制对电池或电池组件的坏影响。作为采用热膨胀材料的部分，不一定需将筐体或电池的表面全部覆盖，也可以只配置在电池之间彼此最接近的区域、电池组件内的高温的排出气体通过、接触的壁面。据此，能够节省电池组件的空间、成本。作为热膨胀材料，较为理想的是含有膨胀石墨的材料。由于膨胀石墨在膨胀时吸收热，并且产生惰性气体，因此，也作为阻然材料发挥作用，也可以作为电池组件的延烧抑制禾才料发挥效果。此外，作为热膨胀材料，较为理想的是，含有在高温分解而产生气体的材料的热膨胀材料。作为在高温分解而产生气体的材料，可举出碳酸镁、碳酸氢钠、磷酸二氢铵、氢氧化铝、N，N，一二亚硝基五亚甲基四胺(N,N'—dinitrosopentamethylenetetramine)、偶氮二甲酰胺(azodicarbonamide)、氧代双苯磺酰肼(oxybis(benzenesulfonylhydrazide))、联二脲(hydrazodicarbona迈ide)、5，5，一双(H—四氮唑)(5，5，-bis-H-tetrazole)等。将这些材料与聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯(polyurethane)等组合来作为热膨胀材料。根据上述结构的电池组件以及电池搭载设备，在电池成为高温，从电池内部排出高温气体的情况下，热膨胀材料通过在电池组件以及电池搭载设备的筐体内膨胀来填充内部空隙。其结果，高温电池被热隔离，抑制对筐体或邻接的正常电池的坏影响。进而，对电池组件及电池搭载设备的产生影响的可能性降低。产业上的可利用性本发明所涉及的电池组件，能够在不降低通常使用时的特性的情况下，即使在电池组件内的电池发生异常电池成为高温时，也能呈现高安全性，作为电子设备等的电源而有用。权利要求1.一种电池组件，其特征在于包括电池；收纳所述电池的筐体；以及根据被施加的热，使所述电池和所述筐体之间的内部间隙相应地减少的热膨胀部。2.根据权利要求l所述的电池组件，其特征在于所述热膨胀部采用覆盖所述电池表面的至少一部分的热膨胀材料。3.根据权利要求1或2所述的电池组件，其特征在于还包括设置于所述筐体内的电池分隔壁，其中，所述热膨胀部采用让所述筐体以及所述电池分隔壁的至少一部分使用热膨胀材料的结构。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池组件，其特征在于所述热膨胀部采用让所述筐体的内壁被覆材料的至少一部分使用热膨胀材料的结构。5.根据权利要求2至4中任一项所述的电池组件，其特征在于所述热膨胀材料为含有热膨胀石墨的材料。6.根据权利要求2至5中任一项所述的电池组件，其特征在于所述热膨胀材料含有膨胀时产生气体的材料。7.—种电池搭载设备，其特征在于搭载如权利要求1至6中任一项所述的电池组件。全文摘要本发明提供一种不让通常使用时的电池特性劣化，即使在电池成为高温从内部释放高温气体的情况下，也能够抑制向电池组件整体延烧，从而减少损伤的电池组件以及电池搭载设备。本发明的电池组件包括电池(3)、收纳上述电池的筐体(2)、以及根据被施加的热，使上述电池(3)和上述筐体(2)之间的内部间隙相应地减少的热膨胀部。文档编号H01M2/10GK101689617SQ200880019380公开日2010年3月31日申请日期2008年6月11日优先权日2007年6月11日发明者佐藤祐介,平川靖,西野肇申请人:松下电器产业株式会社