专利名称：电池模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及将并联连接多个电池单体而成的多组组电池再进行串联连接而成的电池模块。具体是关于对组电池的连接方法进行了改良的电池模块。
背景技术：
电池除了作为电气设备及电子设备的驱动电源以外，还开始作为输送设备、工作设备、电力存储设备等的电源使用。用于输送设备、工作设备、电力存储设备的用途的电池中，要求瞬间或持续的高输出。连接多个电池单体而成的组电池和进一步连接这样的组电池而成的电池模块满足这样的要求。例如，专利文献1公开了并联连接多个电池单体并从引线端子取出电力的组电池。在该组电池中，使温度上升倾向大的电池单体与引线端子之间的连接电阻比温度上升倾向小的电池单体与引线端子之间的连接电阻大。而且，专利文献1记载了，在并联连接多个单体而成的组电池中，通过抑制电池单体温度的偏差，能够降低电池单体间的容量的偏差。另外，专利文献2公开了一种二次电池系统，其具有将连接多个单位电池而成的电池模块并联连接而成的二次电池主体；以使各电池模块的内部电阻相等的方式控制各电池模块的温度的控制装置。专利文献1及专利文献2公开的技术的目的都是抑制电池单体或电池模块间产生的温度的偏差。专利文献1 日本特开2004-31255号公报专利文献2 日本特开2008-109841号公报在将并联连接多个电池单体而成的多组的组电池再串联连接组装而成的电池模块中，位于特定区域的电池单体因局部温度上升而劣化。本发明人对该现象如下理解。图13是将多个筒状电池单体1排列了 7个而并联连接而成的组电池10排列6组而串联连接而成的电池模块200的示意立体图。组电池10的各筒状电池单体1的正极⑴彼此通过正极集电板21连接，负极㈠ 彼此通过负极集电板22连接。而且，组电池10通过多个导电板111串联连接。正极引线 (正极端子)12被连接在组电池IOa的附近的正极集电板21上，负极引线(负极端子)13 被连接在组电池IOf的附近的负极集电板22上。在对电池模块200充放电的情况下，充放电电流优先通过正极引线12与负极引线 13之间的最短距离(A侧)。另一方面，例如B侧那样，在从正极引线12与负极端子13之间的最短距离远离的区域中，存在充放电电流相对地不易流动的倾向。因此，多个筒状电池单体1中的处于接近正极引线12与负极引线13之间的最短距离的位置的例如筒状电池单体la，由于充放电电流优先通过，所以容易局部地温度上升。 另一方面，从正极引线12与负极引线13之间的最短距离远离的例如筒状电池单体lg，由于充放电电流相对不易通过，所以温度不易上升。而且，筒状电池单体Ia局部地温度上升，相对较早劣化。另一方面，筒状电池单体Ig比较难以发生温度上升。多个筒状电池单体之间的劣化度存在差异的情况下，劣化了的筒状电池单体的电阻变高而产生的焦耳热进一步变多。由此，已开始早期劣化的筒状电池单体的劣化逐渐被促进。电池模块的寿命受到多个筒状电池单体中的寿命短的筒状电池单体影响。因此，存在如下问题，特定的筒状电池单体的寿命将尽的情况下，即使其他的筒状电池单体处于良好状态，电池模块的寿命也将尽。
发明内容
本发明的目的是提供通过抑制构成电池模块的电池单体间的劣化发展的偏差而延长寿命的电池模块。本发明的一方案是将并联连接多个电池单体而成的多组的组电池再串联连接而成，其中，具有正极端子及负极端子，所述组电池彼此由多个导电板连接，在接近假想线的位置上配置的所述导电板的充放电电流方向的电阻值高，在其他位置上配置的所述导电板的电阻值低，所述假想线连结所述正极端子和所述负极端子。本发明的目的、特征、方案及优点通过以下的详细说明及添加的附图更加明了。发明的效果本发明的电池模块是通过电池单体间的劣化的发展被均勻化而延长寿命化。
图1是第1实施方式的电池模块100的立体示意图。
图2是电池模块100的侧视示意图。
图3是电池模块100的俯视示意图。
图4是电池模块100的仰视示意图。
图5是第2实施方式的电池模块110的立体示意图。
图6是电池模块110的仰视示意图。
图7是第3实施方式的电池模块120的立体示意图。
图8是电池模块120的仰视示意图。
图9是第4实施方式的电池模块130的立体示意图。
图10是电池模块130的仰视示意图。
图11是第5实施方式的电池模块140的立体示意图。
图12是电池模块140的仰视示意图。
图13是电池模块200的立体示意图。
具体实施例方式[第1实施方式]图1是表示本发明的第1实施方式的电池模块100的结构的立体示意图。另外， 图2是电池模块100的前表面的主视示意图，图3是俯视图，图4是仰视图。电池模块100是将6组的组电池10 (10a、10b、10c、10d、10e、10f)通过多个导电板 2(2a,2b,2c)串联连接而成的电池模块。
各组电池10由通过正极集电板21及负极集电板22并联连接而成的以直线状配置的7个筒状电池单体1 (la、lb、lc、Id、le、lf、Ig)构成。筒状电池单体1是在长度方向的一端部具有正极(+)且在另一端部具有负极(_) 的圆筒型电池。组电池10中，7个筒状电池单体1的正极(+)彼此、及负极(_)彼此配置在同一侧，在直立状态下以直线状排列。通过这样配置筒状电池单体1，从电池模块能够紧凑化这点来说是优选的。优选以直线状排列的多个筒状电池单体1被层叠(laminated)，或者安装在框体中而被固定。组电池10的7个筒状电池单体1的正极⑴彼此通过正极集电板21连接，负极 (-)彼此通过负极集电板22连接。连接使用例如焊接。正极集电板21及负极集电板22由导电材料形成。作为导电材料的具体例可以列举不锈钢、钛、铝、铝合金、镍、铜、铜合金等的金属材料。筒状电池单体1可以是二次电池或一次电池的任意一种。作为二次电池的具体例可以列举锂离子二次电池、镍氢二次电池、碱性二次蓄电池、铅蓄电池、镍镉二次电池等。另外，作为一次电池的具体例可以列举锰干电池、碱性干电池、锂一次电池、氧化银电池等。在它们中，优选二次电池，尤其优选锂离子二次电池。如图2所示，组电池IOa IOf是交替地配置正极⑴和负极㈠。由此，通过导电板串联连接组电池IOa IOf变得容易。另外，能够使导电板小型化。其结果，能够减小电池模块100的外形尺寸。由此，能够使将电池模块100作为电源使用的设备的种类多样化。在各图中，以组电池IOa的列为第一列，以组电池IOf的列为第六列。另夕卜，以筒状电池单体Ia的行为第一行，以筒状电池单体Ig的行为第六行。如图1及图2所示，第一列、第三列及第五列的组电池10a、10C、10e中，正极集电板21位于上方，负极集电板22位于下方。另夕卜，第二列、第四列及第六列的组电池10b、10d、10f中，正极集电板21位于下方， 负极集电板22位于上方。正极引线(正极端子)12是在正极侧终端即第一列的组电池IOa的第一行的筒状电池单体Ia的附近与正极集电板21连接。由此，从正极引线12到筒状电池单体Ia的电流路径变得比从正极引线12到其他的筒状电池单体的电流路径短。另外，负极引线(负极端子)13是在负极侧终端即第六列的组电池IOf的第一行的筒状电池单体la’的附近与负极集电板22连接。由此，从负极引线13到筒状电池单体la’的电流路径变得比从负极引线13到其他的筒状电池单体的电流路径短。正极引线12或负极引线13由导电材料形成。作为导电材料的具体例可以列举铝、 铝合金、不锈钢、钛、铁、镍、铜、铜合金等的金属材料。如图1 图4所示，相邻的组电池10是通过利用多个导电板加、213、2(3连接正极集电板21与负极集电板22而被串联连接。导电板是由导电材料形成的金属片。作为导电材料的具体例可以列举不锈钢、铁、钛、铝、铝合金、镍、铜、铜合金、导电性树脂等。在电池模块100中，利用厚度相同且垂直于电流方向的面的宽度不同的3种导电板加、213、2(3连接相邻的正极集电板21和负极集电板22。导电板的俯视形状的面积及与电流正交的面的宽度中，导电板加最小，导电板2c最大。由此，正极集电板21与负极集电板 22之间的电阻在配置有导电板加的路径上最大，在配置有导电板2c的路径上最小。
图1、3、4所示的点划线是连结正极引线12和负极引线13的假想线。在电池模块 100中，沿假想线的电流路径成为电流的最短路径。在电池模块100中，在接近假想线的位置的路径中，配置有与正极集电板21及负极集电板22的接触面积最小且与电流正交的面的截面积最小的导电板加。另外，在最远离假想线的位置的路径中，与正极集电板21及负极集电板22的接触面积最大，另外，配置有与电流正交的面的截面积最大的导电板2c。另外，在它们中间的路径中，配置有接触面积及与电流正交的面的截面积是中等的导电板2b。从正极引线向负极引线流动的电流容易在更短的路径中流动。具体地，电流存在更容易从正极引线通过接近连结负极引线的假想线的路径流动的倾向。在电池模块100 中，在接近假想线的路径中，配置有与正极集电板21及负极集电板22的接触面积及正交的面的截面积最小的导电板加，由此接近假想线的路径的电阻比其他的路径的电阻大。由此， 在接近假想线的路径中电流过多流动被抑制。另外，在电池模块100中，越远离假想线的路径，导电板2的接触面积及与电流正交的面的截面积越大。越远离假想线，导电板2的接触面积及正交的面的截面积越大，电阻值越小，由此在电流不易流动的路径中，电流变得容易流动。其结果，多个筒状电池单体1间流动的电流量被均质化，施加在所有的筒状电池单体 1上的负担被均质化，各筒状电池单体1的寿命的偏差被抑制。其结果，实现电池模块100 的长寿命化。将导电板2连接在正极集电板21或负极集电板22的方法没有特别限定。具体地， 可以列举例如焊接、导电性粘接剂的粘接、螺纹部件等接合部件的接合等。另外，也可以在正极集电板21或负极集电板22的表面的规定位置形成凹部，将导电板2嵌入该凹部进行连接。电池模块1通常被收容在由树脂材料、橡胶材料、陶瓷材料、金属材料构成的框体或层叠片(laminate sheet)的外装体等而被使用。组电池10由7个筒状电池单体构成，但筒状电池单体的数量不限于7个，根据用途可以适当调整。另外，电池模块100是由6组的组电池串联连接而成，但组电池的数量不限于6组，根据用途可以适当调整。而且，电池单体1是圆筒型的筒状电池单体，但形状没有特别限定，也可以使用方型电池或扁平状电池。另外，电池模块100是交替地配置组电池10的正极集电板21和负极集电板22而成的，但不限于此。例如，也可以将组电池10的正极集电板21彼此及负极集电板22彼此分别配置在同一侧。[第2实施方式]参照图5 图6说明本发明的电池模块的其他方式的电池模块110。图5是表示电池模块110的结构的立体示意图。另外，图6是电池模块110的仰视示意图。此外，关于与第1实施方式中利用图1 图4说明的要素同样的要素，使用相同的附图标记。电池模块110变更了正极引线及负极引线的连接位置，并且，替换了导电板的种类，除此以外与电池模块100相同。在电池模块110中，正极引线112是在位于正极侧终端即第一列的组电池IOa的中央的、第四行的筒状电池单体Id的附近，与正极集电板21连接。由此，从正极引线112到筒状电池单体Id的电流路径变得比从正极引线112到其他的筒状电池单体的电流路径短。 另外，负极引线113是在负极侧终端即第六列的组电池IOf的、第四行的筒状电池单体Id’的附近，与负极集电板22连接。由此，从负极引线113到筒状电池单体Id’的电流路径变得比从负极引线113到其他的筒状电池单体的电流路径短。如图5及图6所示，相邻的组电池10通过利用多个导电板3a、北连接正极集电板 21和负极集电板22而被串联连接。在电池模块110中，利用厚度相同且垂直于电流方向的面的宽度不同的两种导电板3a、!3b连接相邻的正极集电板21和负极集电板22。导电板3a的俯视形状的面积及与电流正交的面的宽度比导电板北小。由此，配置有导电板3a的路径的电阻变得比配置有导电板: 的路径的电阻高。图5及图6所示的点划线是连结正极引线112和负极引线113的假想线。电池模块110是相对于假想线对称地配置导电板3a、3b。在最接近假想线的路径中，与集电板的接触面积小，另外，配置有与电流正交的面的截面积小的导电板3a。另外，在远离假想线的路径中，配置有与集电板的接触面积大且与电流正交的面的截面积大的导电板北。电流容易通过图5及图6所示的接近假想线的路径流动。因此，在接近假想线的路径中，配置导电板3a，由此接近假想线的路径的电阻变得比其他的路径的电阻大，电流过度流动被抑制。另外，在电池模块110中，在远离假想线的路径中，配置有导电板北。在远离假想线的路径中，配置与集电板的接触面积大且与电流正交的面的截面积大的导电板北， 由此在电流不易流动的较远路径中电流变得容易流动。其结果，多个筒状电池单体1间流动的电流量被均质化，施加在所有的筒状电池单体1的负担被均质化，各筒状电池单体1的寿命的偏差被抑制。其结果，实现电池模块110的长寿命化。[第3实施方式]参照图7及图8说明本发明的电池模块的其他方式的电池模块120。图7是电池模块120的立体示意图，图8是仰视示意图。此外，关于与第1实施方式中利用图1 图4 说明的要素同样的要素，使用相同的附图标记。电池模块120变更了正极引线及负极引线的连接位置，并且，替换了导电板的种类，除此以外，与电池模块100相同。在电池模块120中，正极引线212是在位于正极侧终端即第一列的组电池IOa的终端的、第七行的筒状电池单体Ig的附近，与正极集电板21连接。由此，从正极引线212 到筒状电池单体Ig的电流路径变得比从正极引线212到其他的筒状电池单体的电流路径短。另外，负极引线213是在负极侧终端即第六列的组电池IOf的第1行的筒状电池单体 la’的附近，与负极集电板22连接。由此，从负极引线213到筒状电池单体la’的电流路径变得比从负极引线213到其他的筒状电池单体的电流路径短。如图7及图8所示，相邻的组电池10是通过利用多个导电板^、4b、k连接正极集电板21和负极集电板22而被串联连接。在电池模块120中，利用厚度相同且垂直于电流方向的面的宽度不同的3种导电板^、4b、k连接相邻的正极集电板21和负极集电板22。导电板^、4b、k的俯视形状的面积及与电流正交的面的宽度中，导电板如最小，导电板4c最大。由此，配置有导电板如的路径的电阻变得比配置有导电板4b、4c的路径的电阻高。图7及图8所示的点划线是连结正极引线212和负极引线213的假想线。电池模块120是相对于假想线对称地配置导电板如、仙、如。在最接近假想线的路径中，配置有与集电板的接触面积小且与电流正交的面的截面积小的导电板如。另外，在最远离假想线的路径中，配置有与集电板的接触面积最大且与电流正交的面的截面积最大的导电板4c。另外，在它们之间，配置有接触面积及与电流正交的面的截面积中等的导电板4b。电流容易通过图7及图8所示的接近假想线的路径流动。因此，在对照假想线地设置的路径中，在接近假想线的路径中，配置导电板4a，由此该路径的电阻变得比其他的路径大，电流过度流动被抑制。另外，在电池模块120中，在远离假想线的两个路径中，配置导电板4c。在远离假想线的路径中，配置有与集电板的接触面积大且与电流正交的面的截面积大的导电板4c，由此在电流不易流动的远的路径中，电流变得容易流动。其结果，多个筒状电池单体1间流动的电流量被均质化，施加在所有的筒状电池单体1上的负担被均质化， 各筒状电池单体1的寿命的偏差被抑制。其结果，实现电池模块120的长寿命化。[第4实施方式]参照图9 图10说明本发明的电池模块的其他方式的电池模块130。图9是电池模块130的立体示意图，图10是仰视示意图。此外，关于与第1实施方式中利用图1 图 4说明的要素同样的要素，使用相同的附图标记。电池模块130除了替换了导电板的种类以外，与电池模块100相同。在电池模块130中，正极引线312是在正极侧终端即第一列的组电池IOa的第一行的筒状电池单体Ia的附近，与正极集电板21连接。由此，从正极引线312到筒状电池单体Ia的电流路径变得比从正极引线312到其他的筒状电池单体的电流路径短。另外，负极引线313是在负极侧终端即第六列的组电池IOf的第一行的筒状电池单体la’的附近，与负极集电板22连接。由此，从负极引线313到筒状电池单体la’的电流路径变得比从负极引线313到其他的筒状电池单体的电流路径短。如图9及图10所示，相邻的组电池是通过利用多个导电板如、513、5(3连接正极集电板21和负极集电板22而被串联连接。在电池模块130中，利用仅厚度不同的3种导电板fe、5b、5c连接相邻的正极集电板21和负极集电板22。导电板fe、5b、5c俯视形状相同。另外，对于厚度，导电板fe最薄， 导电板5c最厚。由此，配置了导电板fe的路径的电阻变得比配置了导电板的路径的电阻高。图9、图10所示的点划线是穿过正极引线312和负极引线313的假想线。电池模块130的电流的最短路径是假想线上的路径。在电池模块130中，在接近假想线的位置的路径中，配置有厚度最薄即与电流正交的面的截面积最小的导电板fe。另外，在最远离假想线的位置的路径中，配置有厚度最厚即与电流正交的面的截面积最大的导电板5c。另外，在它们中间的路径中，配置有厚度中等的导电板恥。从正极引线向负极端子流动的电流容易通过最短路径流动。因此，在接近假想线的路径中，配置厚度最薄即与电流正交的面的截面积最小的导电板fe，由此最短路径的电阻变得比其他的路径的电阻大，电流过度流动被抑制。另外，在电池模块130中，越远离假想线，配置的导电板的厚度越大。越远离假想线，导电板的厚度越大地形成，由此在电流不易流动的远的路径中，电流变得容易流动。其结果，多个筒状电池单体1间流动的电流量被均质化，施加在所有的筒状电池单体1上的负担被均质化，各筒状电池单体1的寿命的偏差被抑制。其结果，实现电池模块130的长寿命化。
[第5实施方式]参照图11 图12说明本发明的电池模块的其他方式的电池模块140。图11是电池模块140的立体示意图，图12是电池模块140的仰视示意图。此外，关于与第1实施方式中利用图1 图4说明的要素同样的要素，使用相同的附图标记。电池模块140除了替换了导电板的种类以外，与电池模块100相同。在电池模块140中，正极引线412是在正极侧终端即第一列的组电池IOa的第一行的筒状电池单体Ia的附近，与正极集电板21连接。由此，从正极引线412到筒状电池单体Ia的电流路径变得比从正极引线412到其他的筒状电池单体的电流路径短。另外，负极引线413是在负极侧终端即第六列的组电池IOf的第一行的筒状电池单体la’的附近，与负极集电板22连接。由此，从负极引线413到筒状电池单体la’的电流路径变得比从负极引线413到其他的筒状电池单体的电流路径短。如图11及图12所示，相邻的组电池通过利用多个导电板6a、6b、6c连接正极集电板21和负极集电板22而被串联连接。在电池模块140中，利用由仅电阻率相互不同的导电材料形成的3种导电板6a、 6b、6c连接相邻的正极集电板21和负极集电板22。导电板6a、6b、6c的形状相同，仅电阻率值相互不同。电阻率值中，导电板6a最高，导电板6c最低。由此，配置有导电板6a的路径的电阻变得比配置有导电板6b、6c的路径的电阻高。图11、图12所示的点划线是穿过正极引线412和负极引线413的假想线。电池模块140的电流的最短路径是假想线上的路径。在电池模块140中，在接近假想线的位置的路径中，配置有电阻率值最高的导电板6a。另外，在最远离假想线的路径中，配置有电阻率值最低的导电板6c。另外，在它们中间的路径中，配置有电阻率值中等的导电板6b。从正极引线向负极端子流动的电流容易通过最短路径流动。因此，在接近假想线的路径中，配置电阻率值最高的导电板6a，由此最短路径的电阻变得比其他的路径的电阻大，电流过度流动被抑制。另外，在电池模块140中，越远离假想线配置的导电板的电阻率值越小地形成。越远离假想线，导电板的电阻率值越小，由此在电流不易流动的远的路径中，电流变得容易流动。其结果，多个筒状电池单体1间流动的电流量被均质化，施加在所有的筒状电池单体1上的负担被均质化，各筒状电池单体1的寿命被均质化。其结果，实现电池模块140的长寿命化。以上，本实施方式中说明的电池模块中，在多个筒状电池单体中流动的充放电电流被均质化。其结果，筒状电池单体间的劣化的偏差减少，寿命变长。工业实用性本发明的电池模块被用于电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池汽车、可外接充电式混合动力电动汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV)等的输送设备、电动工具、清扫机、机器人等的工作设备、电力存储设备等。另外，本发明的电池模块能够作为电子设备及电子设备的电源使用，尤其作为便携用电子设备的电源使用。在便携用电子设备中可以列举个人计算机、便携电话、无线设备、便携信息终端、便携游戏机、摄像机等。附图标记的说明1 (la、lb、lc、ld、le、lf、lg)筒状电池单体2 (2a,2b,2c)导电板
3 (3a、3b)导电板4 Ga、4b、4c)导电板5 (5a、5b、5c)导电板6 (6a、6b、6c)导电板111导电板10 (10a、10b、10c、10d、10e、10f)组电池12、112、212、312、412 正极引线13、113、213、313、413 负极引线21正极集电板22负极集电板100、110、120、130、140、200 电池模块
权利要求
1.一种电池模块，是将并联连接多个电池单体而成的多组的组电池再串联连接而成， 其特征在于，具有正极端子及负极端子， 所述组电池彼此由多个导电板连接，在接近假想线的位置上配置的所述导电板的充放电电流方向的电阻值高，在其他位置上配置的所述导电板的电阻值低，所述假想线连结所述正极端子和所述负极端子。
2.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，越远离所述假想线，所配置的所述导电板的充放电电流方向的电阻值越低。
3.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于， 所述电池单体是筒状电池单体，所述组电池的多个筒状电池单体的正极由正极集电板连接，负极由负极集电板连接， 所述正极端子与所述正极集电板之一连接，所述负极端子与所述负极集电板之一连接。
4.如权利要求3所述的电池模块，其特征在于，所述组电池是将多个所述筒状电池单体在直立的状态下以直线状排列而并联连接而成。
5.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，越远离所述假想线，所配置的所述导电板的垂直于充放电电流方向的截面的截面积越大。
6.如权利要求5所述的电池模块，其特征在于， 所述导电板的厚度相同，越远离所述假想线，所配置的所述导电板的俯视形状的面积越大。
7.如权利要求5所述的电池模块，其特征在于， 所述导电板的俯视形状的面积相同，越远离所述假想线，所配置的所述导电板的厚度越大。
8.如权利要求5所述的电池模块，其特征在于， 所述导电板的形状相同，越远离所述假想线，所配置的所述导电板的电阻率值越小。
全文摘要
本发明的目的是提供通过使电池单体间的劣化的发展均匀化而延长寿命的电池模块。电池模块是将并联连接多个电池单体而成的多组的组电池再串联连接而成，其中，具有正极端子及负极端子，组电池彼此由多个导电板连接，在接近假想线的位置上配置的导电板的充放电电流方向的电阻值高，在其他位置上配置的导电板的电阻值低，假想线连结正极端子和负极端子。
文档编号H01M2/20GK102257655SQ201080003628
公开日2011年11月23日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年1月28日
发明者朝仓淳, 汤浅真一 申请人:松下电器产业株式会社