专利名称：二次电池组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有在扁平方型的外壳封入卷绕状的电极体而成的二次电池的二次电池组件。更加详细来说，涉及以局部压迫各二次电池的外面中的最大面积的侧面(以下称为被压迫面(受压面))的状态约束二次电池的二次电池组件。
背景技术：
存在隔着隔板地卷绕或层叠正负的电极板且与电解液一起封入外装壳体而成的二次电池。在这样的二次电池中，已知通过反复进行充放电在内部产生气体，有时会引起内压的变化和外装壳体的变形等。若是这样，则特别是会使该二次电池的劣化进一步恶化， 因此不优选。因此，特别是在扁平形状的二次电池中，实行与外装壳体的被压迫面接触地配置压迫约束板等来防止变形。另外，还可使用排列多个二次电池且从其外侧由约束板约束整体的电池组。例如在专利文献1中公开了如下电池组层叠扁平型的二次电池，用约束板夹着其整体，并且用带绑紧。由此，对涂布在电极板的活性物质施加压力，防止其剥离。或者，还公开了如下电池组在层叠的各二次电池之间也配置约束用的板，连接各板，对各二次电池施加表面压力(例如参照专利文献2。)。不论哪一种情况，都是通过维持二次电池的侧面的平面性，实现表面压力的均勻化。专利文献1 日本特开2003-323874号公报专利文献2 日本特开2005-259500号公报
发明内容
但是，搭载在例如汽车等的二次电池，大多采用反复进行在大电流下的充放电 (称为高倍率(m > -卜，大电流))那样的使用方式。若采用那样的使用方式，则在具有卷绕状的电极体的二次电池中，特别是在靠卷绕轴方向的中央，与比其靠外侧相比，内压容易变高。因此，如上述的以往的电池组那样，若选择维持外装壳体的扁平的形状那样的约束的方式，则在该面的中央部，成为比其两外侧的部位表面压力高的状态。即，在该约束方法中，并不一定使表面压力均勻化。即，在以高倍率使用的二次电池的情况下以维持平面形状的方式进行约束，有不能保持表面压力均勻这样的问题。本发明是为了解决上述的以往的技术所具有的问题而做成的。即，其课题是提供一种在以高倍率使用的二次电池中可以保持表面压力均勻且可以抑制二次电池的劣化的进行的二次电池组件。以解决该课题为目的而开发的本发明的一方式的二次电池组件具有将卷绕状的电极体封入扁平的方型的壳体而成的二次电池、与二次电池的外表面中的最大面积的侧面 (以下称为被压迫面)局部接触的接触部件、和约束二次电池和接触部件的约束部件，通过约束部件的约束，接触部件局部压迫被压迫面，其中，接触部件具有与被压迫面接触的离散设置的多个接触部和将多个接触部彼此相互连接的连接部，接触部朝向被压迫面从连接部突出形成，并具有如下的形状或配置在与卷绕状的电极体的从卷绕轴方向的中央偏离的部位对应的两方的偏置区域较强力地压迫被压迫面，在与卷绕状的电极体的靠卷绕轴方向的中央的部位对应的两方的偏置区域之间的中央领域较弱地压迫被压迫面。根据上述的一方式的二次电池组件，通过接触部件局部压迫二次电池的被压迫面。而且，接触部件是通过连接部连接离散地设置的多个接触部的接触部件。因此，各接触部向二次电池接触的位置成为分别被预先决定的位置。而且，通过预先适当设定各接触部的配置和突出的高度等，可以设定在该部位的向被压迫面的压迫强度。在此，选择接触部的形状或配置，使得向被压迫面的压迫力在偏置区域(靠边区域)变为比中央区域强。因此， 可以使二次电池的内压均勻化。由此，即便在以高倍率(〃 4 > -卜)使用的二次电池中， 也可以保持表面压力均勻，可以抑制二次电池的劣化的进行。而且，本发明的一方式，优选是在偏置区域的接触部的突出高度比在中央区域的接触部的突出高度高。若是这样，则可以使向被压迫面的压迫力在偏置区域变为比中央区域强。或者，本发明的一方式，优选是在偏置区域的接触部的面积占有率比在中央区域的接触部的面积占有率大。即便是这样，也可以使向被压迫面的压迫力在偏置区域变为比中央区域强。另外，本发明的一方式，作为接触部，优选是具有沿卷绕状的电极体的卷绕轴方向跨着两侧的偏置区域连续形成的接触部。若做成这样的形状，则对于使冷却风沿卷绕轴方向流通的二次电池组件来说是合适的。此外，本发明的一方式，作为接触部，优选是还具有仅形成在两侧的偏置区域而没有形成在它们之间的中央区域的接触部。或者，本发明的一方式，作为接触部，也可做成具有与卷绕状的电极体的卷绕轴方向交叉的方向的粗细在偏置区域形成为比中央区域粗的接触部。或者，本发明的一方式，作为接触部，优选是具有在与卷绕状的电极体的卷绕轴方向交叉的方向形成为长的形状的接触部。即便做成这样的形状，也可以调整向被压迫面的压迫力。特别是对于使冷却风沿与卷绕轴方向交叉的方向流通的来说是合适的。此外，本发明的一方式，优选是配置在偏置区域的接触部形成为比配置在中央区域的接触部长。或者，本发明的一方式，也可做成配置在偏置区域的接触部彼此的间隔比配置在中央区域的接触部彼此的间隔窄。另外，本发明的一方式，作为接触部，也可做成具有突出成柱状的接触部。即便做成这样的形状，也可以调整向被压迫面的压迫力。此外，本发明的一方式，优选是，各个接触部的向被压迫面的接触面积在偏置区域比中央区域大。另外，本发明的一方式，也可做成配置在偏置区域的接触部彼此的间隔比配置在中央区域的接触部彼此的间隔窄。根据本发明的上述方式的二次电池组件，在以高倍率使用的二次电池中，可以保持表面压力均勻，可以抑制二次电池的劣化的进行。
图1是表示本方式所涉及的电池组的侧视图。图2是表示本方式的单电池的内部的说明图。图3是表示接触部件的立体图。图4是表示接触部件的梳齿的形状的侧视图。图5是表示对于单电池的压迫压力的分布的说明图。图6是表示新品(新电池的初始状态)时的表面压力分布的曲线图。图7是表示在使用途中的表面压力分布的曲线图。图8是表示在耐久后的表面压力分布的曲线图。图9是表示通过循环试验得到的内部电阻值的变化的曲线图。图10是表示接触部件的梳齿的形状的另一例子的侧视图。图11是表示接触部件的梳齿的配置的另一例子的主视图。图12是表示接触部件的梳齿的配置的另一例子的主视图。图13是表示接触部件的梳齿的配置的另一例子的主视图(a)和侧视图(b)。图14是表示接触部件的梳齿的配置的另一例子的主视图。图15是表示接触部件的梳齿的配置的另一例子的主视图。图16是表示接触部件的梳齿的配置的另一例子的主视图(a)和侧视图(b)。图17是表示接触部件的梳齿的配置的另一例子的主视图。图18是表示接触部件的梳齿的配置的另一例子的主视图。附图标记说明1 电池组；11 单电池；Ila 被压迫面；12、51、52、53、54、55、56、57、58、59 接触部件；13 约束部件；21 壳体；23 电极体；31 :连接部；32 :梳齿部；41 偏置区域(片寄y 領域)；42:中央区域。
具体实施例方式以下，参照附图，对具体实现本发明的最佳的方式进行详细说明。本方式为在层叠多个锂离子二次电池并将它们相互连接的电池组中适用本发明的方式。本方式的电池组1，如图1所示，具有多个单电池11、多个接触部件12和2个约束部件13。交互层叠单电池11和接触部件12，在其整体的两侧配置有约束部件13。两侧的约束部件13通过分别固定约束带14的两端部相互被约束。由此，约束部件13从两侧压迫位于它们之间的多个单电池11等。在本方式中，该电池组1相当于二次电池组件。本方式的各单电池11，如图2所示，为将卷绕型的电极体23与电解液一起封入扁平的方型的壳体21的内部的卷绕型的锂离子二次电池。本方式的电极体23在与卷绕轴垂直的方向被压溃而被做成扁平形状。此外，电极体23在卷绕轴的两端侧分别连接有正负的电极端子25。两极的电极端子25与突出到壳体21的图中上面的外部端子沈连接。单电池11中的图中右手前面和作为其背面的左后面为与除它们之外的面相比大面积的被压迫面 11a。
本方式的接触部件12，如图1所示，配置在单电池11彼此之间。另外，还配置在单电池11和约束部件13之间。各接触部件12，如图3所示，具有板状的连接部31和从该连接部31向图中右手前方突出形成的梳齿部32。在本方式中，仅在连接部31的一面侧相互平行地形成有梳齿部32。而且，本方式的接触部件12的各梳齿部32的顶面33，如图3所示，形成平缓的曲面。即，若在图3中从上方观察该接触部件12，则如图4所示，梳齿部32 的顶面33弯曲成在中央成为凹状。在本方式的电池组1中，接触部件12配置成各梳齿部32与单电池11的电极体23 的卷绕轴平行。即，成为在图2中所示的朝向的单电池11之间夹入图3所示的朝向的接触部件12。其结果，接触部件12的各梳齿部32的顶面33与单电池11的被压迫面Ila接触。 而且，各梳齿部32，如上述那样顶面33弯曲，因此突出高度并非恒定。因此，在电池组1中的由接触部件12带来的向被压迫面Ila的压迫力随着其面内的部位不同而不同。更加具体来说，接触部件12，如图4所示，两侧的偏置部3 从连接部31的突出幅度wa大，中央部32b，突出幅度wb小。因此，在本方式的电池组1中，接触部件12，在偏置部32a比中央部32b强力地压迫被压迫面11a。因此，各单电池11的被压迫面11a，在与从卷绕轴方向的中央偏离的部位对应的偏置区域41 (参照图5)，和与靠中央的部位对应的中央区域42相比受到较大的压迫力。已知通过这样压迫，可以使单电池11的表面压力均勻化。另外，在该图5、表示后述的实验结果的图6 图8中，在中央区域42和偏置区域 41之间设置间隙来表示。但是，在设定中央区域42和偏置区域41时，并不一定非要设置这样的间隙不可。也可以将这些区域设置成中央区域42和偏置区域41接触。另外，在图中左右的偏置区域41，其区域面积的大小、形状和压迫力的大小也可不一定相等。另一方面，在偏置区域41和被压迫面Ila的外周之间具有一些间隙。这是因为本方式的壳体21为金属制的大致长方体的容器。即，壳体21中的作为面与面的交叉部位的端部R(参照图幻为使金属板大致直角弯曲的部位。因此，壳体21的端部R刚性相当高， 没有必要通过接触部件12进行压迫。因此，在本方式中，决定各部件的配置使得梳齿部32 不与端部R接触。如图5所示，端部R，就卷绕轴方向来说比偏置区域41更靠两端侧，并不包含在偏置区域41。接触部件12中，连接部31被设为与被压迫面Ila大致相当的大小。而且，在连接部31的面内，形成有梳齿部32的范围为包括两侧的偏置区域41和中央区域42且不包括端部R的范围。例如，如图3所示，为连接部31中的除了外周附近的内侧。另外，使用电池组1时，通常，使冷却风等沿与该梳齿部32平行的方向通过，可以防止单电池11的过热。本发明者为了知道以往的单电池11中的内压的变化状况，首先，进行了以下的循环试验。而且，测定由耐久(耐久)的进行所导致的内部电阻值的增加率，并且，调查内压的分布状况的变化。该循环试验的试验条件如下。在25°C的环境下，实行MC、10秒的放电和2C、120秒的充电的矩形波脉冲循环。根据各循环的放电第10秒的电压下降，计算出电池的内部电阻值。图9中示出了通过循环试验得出的电池的内部电阻值的增加率和循环次数的关系。该图的横轴为循环数，纵轴表示从新品时开始的内部电阻值的增加率。另外，测定在图 9中A、B、C的各时刻的表面压力分布。图6 图8中示出该结果。在此，沿卷绕轴在被压迫面Ila的整个范围测定在单电池11的被压迫面Ila中的在图1中上下方向的中央附近的位置的表面压力。而且，表面压力的变动幅度的变迁为与电池的内部电阻值的大小的变迁大致相同的倾向。在内部电阻值示出峰值时，表面压力的变动的幅度也示出峰值。由此，可以确认 在表面压力分布和单电池11的内部电阻值的增加率之间存在一定的相关关系。另外，C点的单电池11为耐久了相当长时间但还可以使用的单电池。在图6 图8中，其横轴方向的中央部分相当于在图5中设为中央区域42的范围。 如这些图所示，相当于中央区域42的范围的表面压力随着耐久的进行而逐渐变大。而且， 随着中央区域42的表面压力变大，在其两侧的偏置区域41，逐渐变为大的负压。即中央区域42的表面压力和偏置区域41的表面压力的差虽然在新品时几乎没有，但随着耐久的进行而变大。经过耐久了的单电池11，中央区域42变为大的正压，偏置区域41变为大的负压。 但是，偏置区域41的表面压力分布在正极侧和负极侧没有变为对称。与中央区域42的表面压力的差，与正极侧相比较在负极侧相当大。另外，在端部R(参照图2)，即便是内部的压力变化了，也几乎不会成为表面压力而表现出来。因此，在图6 图8所示的各曲线图中，不论哪一个都是在正极侧和负极侧的作为与端部R对应的范围的端部S的测定值大致为零。根据该测定的结果，可知随着从新品开始的充放电的反复进行，表面压力的变动逐渐变大。即，在将各单电池11如以往那样约束以维持扁平形状的情况下，不能维持表面压力均勻。另一方面，已知在本方式那样的二次电池中，随着耐久的进行，发生在电极面内的盐浓度不均勻。通常，在正极端子附近盐浓度变高，在中央部盐浓度变低。而且，在负极端子附近大多变为它们中间的盐浓度。该盐浓度不均勻也成为单电池11的内部电阻值的上升的一个原因。本发明者着眼于该盐浓度不均勻的分布和表面压力的分布的倾向相似。而且，本发明者发现了 不是通过维持扁平形状，而是通过使用本方式的接触部件 12，可以抑制表面压力的变动。即，如图3所示，将梳齿部32的中央部32b设为比偏置部 32a小。由此，进行压迫使得单电池11的被压迫面1 Ia中的向中央区域42的压迫力比向偏置区域41的压迫力小。于是，其结果，可以抑制耐久后的表面压力的变动，可以对盐浓度不均勻的进展和内部电阻值的增加都进行抑制。即，可以以横向延长图9的结果的方式使达到峰值来得更晚。在本方式中，为了使向单电池11的被压迫面Ila的压迫力随着地方的不同而不同，如图3和图4所示地设置接触部件12的梳齿部32的形状。即，使各梳齿部32的顶面 33的位置在中央成为凹状。该梳齿部32的顶面33形成的形状例如也可基于使如图7或图8所示的表面压力分布的形状反转的来形成。若这样做，则可以特别有效地使在该阶段的表面压力均勻化。至此，为了使在中央区域42的压迫力比在偏置区域41的压迫力小，制成为图3和图4所示的形状的梳齿部32。但是，接触部件12的形状不限于此。只要接触部件12的在中央区域42的突出高度比在偏置区域41的突出高度小即可。另外，或者，也可以通过在偏置区域41和中央区域42对由接触部件12向被压迫面Ila的接触面积的面积占有率上设置大小，来抑制表面压力分布。即，将在中央区域42的面积占有率设置为比偏置区域41的面积占有率小。
以下，对梳齿部的其他形状的例子进行说明。例如，配置在单电池11彼此之间的接触部件51，如图10所示，也可做成在连接部31的两面侧形成有梳齿部32。但是，对于配置在约束部件13和单电池11之间的接触部件而言，优选是，仅做成单面，使平面侧与约束部件13抵接。在这种情况下，也可以根据以下所述的内容适当选择变更梳齿部的部分的形状。首先，作为沿卷绕轴方向长的形状的梳齿，例如，可以制成为如图11所示的接触部件52和/或如图12所示的接触部件53。接触部件52为在长的梳齿之间添加有仅形成在偏置区域41的短的梳齿的接触部件。在短的梳齿彼此之间的中央区域42没有设置梳齿。 另外，接触部件53为偏置区域41的梳齿的顶面的宽度53a比中央区域42的梳齿的顶面的宽度5 大的接触部件。另外，在该图中，表示为台阶形状，但当然也可以是平稳变化的形状。另外，或者，如图13 图15所示，也可制成为与单电池11的卷绕轴交叉的方向 (图中的纵向)的梳齿。这些适用于使冷却风沿图中纵向流动的情况。只要使各梳齿与冷却风的风向相匹配地进行配置即可。在例如图13所示的接触部件讨中，如其侧视图所示， 梳齿的突出高度随着图中左右方向即卷绕的轴向的部位不同而不同。另外，如图14的接触部件55所示，也可以通过设置梳齿彼此的间隔的宽窄来设定在面积占有率上的差。另外，如图15的接触部件56所示，也可以将梳齿的长度设为在中央区域42和偏置区域41不同。在该图中，图示了在中央区域42纵向排列短的2个梳齿，但也可以设为1个，也可以分为3个以上。此外，如图16 图18所示，也可设为具有柱状的突出部的接触部件。例如，如图 16所示，也可制成为纵横排列有相同的粗细的突出部57a的接触部件57。若为这样的接触部件，则不论冷却风的风向如何都可使用。在这种情况下，如图中的侧视图所示，只要使突出部57a的突出幅度随着卷绕的轴方向的地方不同而不同即可。S卩，可以在中央区域42配置低的突出部而在偏置区域41配置高的突出部。或者，也可如图17的接触部件58所示，将突出部配置成在中央区域42少而在偏置区域41变密。或者，也可如图18所示，为做成为使突出部的粗细不同的接触部件59。这样，通过将中央区域42的突出部形成得细，偏置区域41的突出部形成得粗，也可以做成随着区域不同而突出部的占有面积率不同的结构。如以上详细说明的那样，根据本方式的电池组1，与单电池11的被压迫面Ila接触地配置有接触部件12。在接触部件12中的被压迫面Ila侧形成有梳齿部32。梳齿部32 为沿单电池11的卷绕的轴方向形成的突出部位，其突出高度随着地方的不同而不同。艮口， 在卷绕的轴方向的中央区域42，与偏置区域41相比较，突出高度小。由此，抑制向中央部的表面压力的集中，实现表面压力的均勻化，并且可以抑制内部电阻值的增加，因此可以抑制单电池11的劣化的进行。另外，本方式只不过是例示，不对本发明做任何限定。因此，本发明当然可以在不脱离其要旨的范围内进行各种改良、变形。例如，在上述的方式中，例示了层叠有多个单电池11的电池组，但并不一定非要求为多个。本申请的发明也可适用于通过由接触部件12从1个单电池11的两侧夹持该1个单电池11而成的二次电池组件。另外，或者，也可在连接部31中的没有形成梳齿部的一侧的面，形成与单电池11 的壳体21的端部抵接的程度的突出部，在接触部件12和单电池11之间形成间隙。或者， 也可在梳齿部以外的部位，在连接部31形成贯通孔。若这样做，则通过该间隙或贯通孔，对梳齿部的背里面侧的单电池11也可以吹冷却风。另外，本发明不限于锂离子二次电池，可广泛适用于非水电解液系的二次电池。而且，不限于罐壳体(缶* - 7 )，对于使用层压壳体(，$彳、-卜* - 7 )电池，只要是压迫使用就可适用。
权利要求
1. 一种二次电池组件，具有将卷绕状的电极体封入扁平的方型的壳体而成的二次电池、与所述二次电池的外表面中的最大面积的侧面(以下称为被压迫面)局部接触的接触部件、和约束所述二次电池和所述接触部件的约束部件，通过所述约束部件的约束，所述接触部件局部压迫所述被压迫面，其特征在于， 所述接触部件具有多个接触部，其与所述被压迫面接触，且离散地设置；和连接部，其将所述多个接触部彼此相互连接； 所述接触部朝向所述被压迫面从所述连接部突出地形成；且具有如下的形状或配置在与所述卷绕状的电极体的从卷绕轴方向的中央偏离的部位对应的两方的偏置区域较强力地压迫所述被压迫面，在与所述卷绕状的电极体的靠卷绕轴方向的中央的部位对应的、所述两方的偏置区域之间的中央领域较弱地压迫所述被压迫
2.根据权利要求1所述的二次电池组件，其特征在于，在所述偏置区域的所述接触部的突出高度比在所述中央区域的所述接触部的突出高度高。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池组件，其特征在于，在所述偏置区域的所述接触部的面积占有率比在所述中央区域的所述接触部的面积占有率大。
4.根据权利要求2或3所述的二次电池组件，其特征在于，作为所述接触部，具有沿所述卷绕状的电极体的卷绕轴方向横跨两侧的所述偏置区域连续形成的接触部。
5.根据权利要求4所述的二次电池组件，其特征在于，作为所述接触部，还具有仅形成在两侧的所述偏置区域而没有形成在它们之间的所述中央区域的接触部。
6.根据权利要求4所述的二次电池组件，其特征在于，作为所述接触部，具有与所述卷绕状的电极体的卷绕轴方向交叉的方向的粗细在所述偏置区域形成为比所述中央区域粗的接触部。
7.根据权利要求2或3所述的二次电池组件，其特征在于，作为所述接触部，具有在与所述卷绕状的电极体的卷绕轴方向交叉的方向形成为长的形状的接触部。
8.根据权利要求7所述的二次电池组件，其特征在于，配置在所述偏置区域的所述接触部形成为比配置在所述中央区域的接触部长。
9.根据权利要求7所述的二次电池组件，其特征在于，配置在所述偏置区域的所述接触部彼此的间隔比配置在所述中央区域的所述接触部彼此的间隔窄。
10.根据权利要求2或3所述的二次电池组件，其特征在于，作为所述接触部，具有突出成柱状的接触部。
11.根据权利要求10所述的二次电池组件，其特征在于，各个所述接触部的向所述被压迫面的接触面积在所述偏置区域比所述中央区域大。
12.根据权利要求10所述的二次电池组件，其特征在于，配置在所述偏置区域的所述接触部彼此的间隔比配置在所述中央区域的所述接触部彼此的间隔窄。
全文摘要
本发明涉及一种二次电池组件，其具有将卷绕状的电极体封入扁平的方型的壳体而成的二次电池、与二次电池的外面中的最大面积的侧面(以下称为被压迫面)局部接触的接触部件、和约束二次电池和接触部件的约束部件，通过约束部件的约束，接触部件局部压迫被压迫面，其中，接触部件具有与被压迫面接触的离散设置的多个接触部和将多个接触部彼此相互连接的连接部，接触部朝向被压迫面从连接部突出形成，为如下的形状或配置在与卷绕状的电极体的从卷绕轴方向的中央偏离的部位对应的两方的偏置区域较强力地压迫被压迫面，在与卷绕状的电极体的靠卷绕轴方向的中央的部位对应的两方的偏置区域之间的中央领域较弱地压迫被压迫面。
文档编号H01M2/10GK102439755SQ20108000253
公开日2012年5月2日 申请日期2010年6月16日 优先权日2010年6月16日
发明者小幡裕之 申请人:丰田自动车株式会社