电池模块以及电池单元的制作方法
电池模块以及电池单元的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种电池要素的简便的封装方法。电池模块(10)在绝缘性的中间框体(50)的框内组装电池要素(20)，隔着中间框体(50)利用正极侧板(32)和负极侧板(34)包围该电池要素(20)，而收容电池要素(20)。在此基础上，电池模块(10)利用绝缘性的外周缘框体(40)，在包含正极侧板(32)和负极侧板(34)的外周端面以及中间框体(50)的外周端面在内的整个板外周，以框状包覆正极侧板(32)和负极侧板(34)的外周缘板部位(32a、34a)。
【专利说明】电池模块以及电池单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种收容有电池要素的电池模块以及电池单元。
【背景技术】
[0002]在电池模块中，例如要求相对于外部空气而将电池要素封装而收容，提出了各种方案。例如提出了下述技术方案，即，在利用电池壳体收容电池要素的基础上，在电池要素的整个外周使树脂构成材料彼此接合并熔接或粘接(专利文献I)。
[0003]专利文献1:日本专利3805275号公报
【发明内容】
[0004]电池要素存在各种类型，例如在充放电类型的电池要素中，在充电中或者放电时产生惰性气体，导致电池模块的内压上升。担心与上述内压上升相伴，使气体从树脂构成材料彼此之间的接合部位泄漏。因此，为了能够避免气体泄漏，必须可靠地且小心地进行树脂构成材料彼此之间的接合部位处的熔接及粘接，因而麻烦。另外，如果对树脂构成材料彼此之间的接合部位施加振动或冲击等意料之外的负载，则可能在树脂构成材料彼此之间的接合处产生间隙，因此，从处理的角度出发也非常麻烦。
[0005]基于上述课题，本发明的目的在于，提供一种电池要素的简便的封装方法。
[0006]为了实现上述目的的至少一部分，本发明可以作为以下的应用例而实施。
[0007]〔应用例1:电池模块〕
[0008]主旨是，一种电池模块，其收容电池要素，
[0009]该电池模块具有:
[0010]绝缘性的框体，其形成为包围所述电池要素的框形状，在框内组装所述电池要素；
[0011]导电性的第1、第2板，它们隔着所述框体包围组装在该框体的框内的所述电池要素；以及
[0012]绝缘性的外周缘框体，其在包含所述第1、第2板的外周端面和所述框体的外周端面在内的整个板外周，以框状包覆该第1、第2板的外周缘板部位。
[0013]在该应用例I的电池模块中，在封装电池要素时只要进行下述动作即可，即，利用第1、第2板对组装在绝缘性框体的框内的电池要素进行包围并收容，利用绝缘性的外周缘框体在第1、第2板的外周缘板部位的整个板外周以框状进行包覆。另外，利用绝缘性的外周缘框体实现的整个板外周的框状包覆，包含第1、第2板的外周端面和框体的外周端面，不包含树脂构成材料彼此之间的接合。其结果，根据应用例I的电池模块，可以简便地封装电池要素。
[0014]上述应用例I的电池模块可以设为下述方式。例如，可以使在框内已组装有上述电池要素的上述框体和上述第1、第2板一体化。即，可以得到框体和第1、第2板成为一体的部件组装品，这样，在利用绝缘性的外周缘框体在整个板外周进行框状包覆的工序中，只要对框体和第1、第2板成为一体的部件组装品进行处理即可，变得简便。
[0015]另外，可以通过使用绝缘性树脂的嵌入成型，形成上述外周缘框体，这样，可以容易地形成在整个板外周构成框状包覆的绝缘性外周缘框体。在此情况下，也可以使上述第
1、第2板的上述外周缘板部位和上述外周缘框体接合。
[0016]另外，在利用上述框体对上述电池要素所具有的正负的集电箔进行保持的基础上，使上述第I板与该已保持的正负的集电箔中的一个集电箔导通，使上述第2板与正负的集电箔中的另一个集电箔导通。另外，可以将上述第1、第2板形成为，其板外表面与上述外周缘框体相比位于外侧。这样，可以将电池模块中成为最外表面的第1、第2板的板外表面，作为与其他电池模块进行电气连接部位。因此，仅对电池模块进行层叠，就能够确保电池模块间的电气连接，比较简便。
[0017]另外，可以将上述第1、第2板作为金属制的板，与上述正负的集电箔焊接。这样，可以可靠地确保第1、第2板和正负的集电箔之间的导通。
[0018]另外，将上述第1、第2板形成为从已组装在上述框体中的上述电池要素侧凸出的凸形状，在上述电池要素侧形成凹部，并在此基础上，可以利用该凹部包围上述框体的框内的上述电池要素。这样，由于是凸形状，所以可以确保第1、第2板的强度，因此，电池模块单体的强度提高，并且在对电池模块进行层叠并沿层叠方向约束的情况下，也可以承受该约束力。
[0019]另外，可以将上述框体设为在相对的框部位处被分割的2个分割品。这样，可以简便地将电池要素组装至框内，除此之外，可以在不设置框体的状态下利用第1、第2板包围电池要素后，在2个分割品的框体的框内组装电池要素。
[0020]另外，可以使上述外周缘框体具有定位卡合部，该定位卡合部在对电池模块进行层叠时与相邻的电池模块的上述外周缘框体卡合而进行定位。这样，电池模块的层叠变得简便。
[0021]另外，可以在上述第1、第2板的板外表面上设置凸起，使该凸起与在对电池模块进行层叠时相邻的电池模块的上述凸起，在凸起顶部上表面处接合。这样，在对电池模块进行层叠时相邻的电池模块之间的导通，可以经由在凸起顶部上表面处接合的凸起而确保。另外，如果对层叠的电池模块上施加约束力，则由于凸起顶部上表面这样的窄小的面的抵接而使得接触面压力提闻，因此，可以提闻在对电池|旲块进行层置时相邻的电池|旲块之间的导通可靠性。如果将这样的凸起在第1、第2板的板外表面上分散地配置，则更优选。
[0022]〔应用例2:电池单元〕
[0023]主旨是，一种电池单元，其具有多个电池模块，
[0024]在该电池单元中，
[0025]对上述任一项所述的电池模块进行层叠，向该层叠的电池模块施加沿层叠方向的约束力。
[0026]上述应用例2的电池单元，可以通过仅对电池模块进行层叠并施加约束力而构成。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是表示作为本发明的一个实施例的电池模块10的外观的斜视图。[0028]图2是在从沿图1中的2 — 2线的剖面观察的基础上，将要部放大表示的说明图。
[0029]图3是沿图1中的3 — 3线的概略剖面图。
[0030]图4是包含电池要素20在内的部件组装品12的分解斜视图。
[0031]图5是将实施例的电池单元100的概略结构剖开示出的说明图。
[0032]图6是表示本实施例的电池模块10和电池单元100的制造步骤的工序图。
[0033]图7是表示电池要素20和正极侧板32的一体化的情况的说明图。
[0034]图8是表示电池要素20和负极侧板34的一体化的情况的说明图。
[0035]图9是表示中间框体50的一体化的情况的说明图。
[0036]图10是表示部件组装品12的外观的斜视图。
[0037]图11是将部件组装品12与模具一起表示的说明图。
[0038]图12是使用变形例的中间框体50的部件组装品12的分解斜视图。
[0039]图13是用于说明在使用该变形例的中间框体50的情况下的效果的说明图。
[0040]图14是在使用其它变形例的中间框体50的情况下对部件组装品12的组装情况进行说明的说明图。
[0041 ] 图15是表示第2实施例的电池模块IOA的外观的斜视图。
[0042]图16是在从沿图15中的16 — 16线的剖面观察的基础上，表示相邻的电池模块IOA的说明图。
[0043]图17是表示具有凸起35的变形例的电池模块IOB的外观的斜视图。
[0044]图18是在从沿图17中的18 — 18线的剖面观察的基础上，将要部放大表示的说明图。
[0045]图19是将嵌入成型的情况与模具一起说明的说明图。
[0046]图20是表示其它变形例的电池模块IOC的外观的斜视图。
[0047]图21是在从沿图20中的21 — 21线的剖面观察的基础上，表示相邻的电池模块IOC的说明图。
[0048]图22是将嵌入成型的情况与模具一起说明的说明图。
【具体实施方式】
[0049]下面，针对本发明的实施方式，基于【专利附图】
【附图说明】实施例。图1是表示作为本发明的一个实施例的电池模块10的外观的斜视图，图2是在从沿图1中的2 — 2线的剖面观察的基础上，将要部放大表示的说明图，图3是沿图1中的3 — 3线的概略剖面图，图4是包含电池要素20在内的部件组装品12的分解斜视图。
[0050]如上述各图所示，电池模块10具有电池要素20、正极侧板32、负极侧板34、外周缘框体40、以及中间框体50。电池要素20例如是作为锂2次电池而负责充放电的电池单位，形成为扁平且方形，并设置为从一个端部使正极集电箔22凸出，从另一个端部使负极集电箔24凸出。此外，该电池要素20通常将正负的电极用金属薄膜隔着电解质进行卷绕而构成，但由于与本发明的主旨无关，所以省略其说明。
[0051]中间框体50是绝缘性的树脂成型品，如图4所示，形成为在相对的框部位处分割为图中的左右的左方侧框体50L和右方侧框体50R这2个分割品。另外，该中间框体50通过将上述左右的框体在其开口侧端面上接合而形成框形状，在框内包围电池要素20。对于中间框体50，在图4中将位于上下的框部位设为宽幅，将该宽幅的框部位作为集电箔保持部位52。集电箔保持部位52形成为在框内侧具有台阶，在该台阶部处，对已组装至中间框体50的框内的电池要素20的正极集电箔22和负极集电箔24进行保持。在此情况下，集电箔保持部位52的台阶如图2所示，设为与上述的正负极集电箔的厚度相同，因此，中间框体50将正极集电箔22以及负极集电箔24保持在集电箔保持部位52中，成为所谓同一面的状态。另外，由于集电箔保持部位52设为，在左方侧框体50L和右方侧框体50R的开口侧端面处接合的状态下与上述的正负极集电箔的宽度大致相同，所以中间框体50以使正极集电箔22以及负极集电箔24嵌入集电箔保持部位52中的方式进行保持。换言之，中间框体50通过使正负极的集电箔向集电箔保持部位52嵌入,从而与电池要素20成为一体。对于其详细内容，在后面记述。
[0052]正极侧板32是与电池要素20的正极集电箔22相同的金属钢板，例如是铝钢板的冲压成型品，将板中央设为从电池要素20侧凸出的凸部，将其周围设为平板状的外周缘板部位32a。负极侧板34是与电池要素20的负极集电箔24相同的金属钢板，例如是铜钢板的冲压成型品，将板中央作为从电池要素20侧凸出的凸部，将其周围作为平板状的外周缘板部位34a。在该正负极侧的两个板中，将与其凸部的背面侧对应的凹部作为电池要素20的收容区域,将组装在中间框体50的框内的电池要素20，隔着中间框体50而包围。另外，在图2所示的焊接区域WF中，将正极侧板32的外周缘板部位32a，焊接在电池要素20的正极集电箔22上。在图2所示的焊接区域WF中，将负极侧板34的外周缘板部位34a，焊接在电池要素20的负极集电箔24上。经过该焊接，正极侧板32以及负极侧板34与电池要素20成为一体，并且，能够可靠地确保正极侧板32和正极集电箔22、以及负极侧板34和负极集电箔24之间的电气导通。
[0053]外周缘框体40如后述所示，使用绝缘性树脂通过嵌入成型而形成，如图1所示，在整个模块外周包覆电池模块10的外周缘。而且，如图2和图3的剖面图所示，外周缘框体40将正极侧板32和负极侧板34的外周端面、以及外周缘框体40的外周端面包含在内，在整个板外周以框状包覆隔着中间框体50相对的正极侧板32和负极侧板34的外周缘板部位32a以及外周缘板部位34a。如图2所示，外周缘框体40在与正极侧板32的凸部外表面以及负极侧板34的凸部外表面之间确保间隙40c。因此，在电池模块10中，使正极侧板32的凸部外表面以及负极侧板34的凸部外表面，与外周缘框体40相比位于外侧。
[0054]图5是将实施例的电池单元100的概略结构剖开示出的说明图。如图所示，该电池单元100形成为将多个上述的电池模块10层叠的堆叠构造，在堆叠体两端具有集电用模块80。由于在电池模块10中，如上述所示使正极侧板32的凸部外表面以及负极侧板34的凸部外表面与外周缘框体40相比位于外侧，所以仅通过以相同的朝向层叠电池模块10，就能使相邻的电池模块彼此的正极侧板32和负极侧板34分别抵接。因此，只要将电池模块10层叠，就可以在电池单元100中，在将电池模块10电气地串联连接的基础上，确保电池模块间的电气连接，比较简便。
[0055]集电用模块80在中央具有集电用金属板82和外部连接用端子84，使集电用金属板82与堆叠体两端的电池模块10中的正极侧板32或者负极侧板34抵接。因此，电池单元100能够经过集电用模块80的外部连接用端子84向电动机等外部负载放电，或经过外部连接用端子84从外部电源进行充电。[0056]除此之外，电池单元100在以堆叠构造层叠的电池模块10的两端配置集电用模块80的基础上，利用紧固带90对电池模块10以及集电用模块80进行紧固。作为紧固带90，在图5中示出在电池单元100的外周具有间隙，但通过利用未图示的紧固固定夹具进行紧固，从而对已层叠的各个电池模块10施加在图中示出的约束力f。因此，在电池单元100中，维持上述相邻的电池模块彼此之间的正负极板的抵接以及集电用模块80的抵接，还确保电气连接。即，仅通过在两端配置集电用模块80，在其之间层叠电池模块10，并在此基础上利用紧固带90进行紧固，就能够容易地形成电池单元100。
[0057]下面，对上述的电池模块10和电池单元100的制造步骤进行说明。图6是表示本实施例的电池模块10和电池单元100的制造步骤的工序图，图7是表示电池要素20和正极侧板32的一体化的情况的说明图，图8是表示电池要素20和负极侧板34的一体化的情况的说明图，图9是表示中间框体50的一体化的情况的说明图，图10是表示部件组装品12的外观的斜视图。
[0058]如图6所示，首先，准备构成部件组装品12的部件，具体地说，准备电池要素20和正极侧板32、负极侧板34以及中间框体50(步骤S100)。然后，将电池要素20的一个集电箔，例如正极集电箔22焊接至正极侧板32的外周缘板部位32a(步骤S110)。该情况如图7所示，向正极侧板32的凹部放入电池要素20的主体部，在将外周缘板部位32a和正极集电箔22接合的焊接区域WF中，利用未图示的焊接电极，将正极集电箔22焊接(例如，点焊接)在外周缘板部位32a上。由此，正极侧板32在外周缘板部位32a与电池要素20成为一体。
[0059]然后，将电池要素20的另一个集电箔，例如负极集电箔24焊接在负极侧板34的外周缘板部位34a上(步骤S120)。该情况如图8所示，首先,使放入至正极侧板32的凹部的电池要素20倾斜，以使负极集电箔24侧与正极侧板32分离。由此，在负极集电箔24侧，确保通过未图示的焊接电极进行的焊接作业区域。然后，在该状态下，将负极侧板34设置为其凹部覆盖电池要素20的主体，在将外周缘板部位34a和负极集电箔24接合的焊接区域WF中，利用焊接电极将负极集电箔24焊接在外周缘板部位34a上。由此，除了正极侧板32之外，负极侧板34也与电池要素20成为一体，如图9所示，电池要素20倾斜地位于正极侧板32和负极侧板34之间。
[0060]然后，将构成中间框体50的左方侧框体50L和右方侧框体50R，如图9所示，从电池要素20的两侧插入，使上述左右的框体在其开口侧端面处接合，在该状态下，将正极侧板32和负极侧板34向中间框体50按压(步骤S130)。经过该按压，电池要素20以正极集电箔22和负极集电箔24从电池要素主体笔直地延伸的状态，组装至中间框体50的框内，隔着该中间框体50被正极侧板32和负极侧板34包围。电池要素20维持上述的正负集电箔笔直地延伸的状态。因此，通过步骤S130得到的图10的部件组装品12，是将电池要素20组装在框内，将中间框体50、正极侧板32、负极侧板34 —体化而得到的，在此后的工序中，只要对部件组装品12进行处理即可。此外，左方侧框体50L和右方侧框体50R在开口侧端面处接合的状态，通过上述的按压而维持，但也可以将开口侧端面粘接，或在开口侧端面上设置凹凸的嵌合部而进行嵌合固定。对于该情况下的左右框体的开口侧端面粘接，由于在后述的工序中形成外周缘框体40，所以只要简易地粘接即可。另外，在本实施例中，由于向中间框体50的集电箔保持部位52中嵌入正极集电箔22以及负极集电箔24，所以与上述的步骤S130中的利用按压实现的一体化相对应，中间框体50和电池要素20的一体化也变得可靠。
[0061]如果这样得到部件组装品12，则将该部件组装品12设置在模具中(步骤S140)。图11是将部件组装品12与模具一起表示的说明图。如图所示，模具是左右组合模具，具有左方模具140L和右方模具140R。左方模具140L和右方模具140R形成腔室140K，该腔室140K在组装品的整个外周包围部件组装品12的外周缘。更详细地说，腔室140K包含正极侧板32和负极侧板34的外周端面、以及外周缘框体40的外周端面在内，在整个板外周以框状包围部件组装品12中隔着中间框体50相对的正极侧板32和负极侧板34的外周缘板部位32a以及外周缘板部位34a。另外，左右的模具利用从上述的腔室140K的内周侧肩部的模具面凸出的肩部位凸起142，对正极侧板32的外周缘板部位32a和中间框体50、以及负极侧板34的外周缘板部位34a和中间框体50进行按压，而保持部件组装品12。在这样结束部件组装品12的模具设置后，将绝缘性的树脂向腔室140K射出，对部件组装品12进行嵌入成型(步骤S150)。由此，在腔室140K中形成外周缘框体40，该外周缘框体40仿形腔室140K，包含正极侧板32和负极侧板34的外周端面、以及外周缘框体40的外周端面在内，在整个板外周以框状包覆隔着中间框体50相对的正极侧板32和负极侧板34的外周缘板部位32a以及外周缘板部位34a。
[0062]在射出树脂后，对树脂进行养护冷却，直至冷却硬化为止，然后进行脱模(步骤S160)，从而可以得到图1所示的电池模块10。然后，将该电池模块10以图5所示方式进行层叠，并利用紧固带90进行紧固(步骤S170)，得到图5的电池单元100。
[0063]如以上说明所示，在本实施例的电池模块10中，利用正极侧板32和负极侧板34将组装在绝缘性的外周缘框体40的框内的电池要素20包围，利用2个板以及中间框体50收容电池要素20。在此基础上，经过此后的嵌入成型，形成在整个板外周将正极侧板32和负极侧板34的外周缘板部位32a、34a以框状包覆的外周缘框体40。该外周缘框体40在包含正极侧板32和负极侧板34的外周端面、以及中间框体50的外周端面的基础上，包覆至外周缘板部位32a、34a的板表面，将电池要素20封装。因此，根据本实施例的电池模块10，在封装电池要素20时，只要仅进行上述的电池要素的收容和外周缘框体40的嵌入成型即可，因此简便。而且，外周缘框体40在包含正极侧板32和负极侧板34的外周端面、以及中间框体50的外周端面的基础上，包覆至外周缘板部位32a、34a的板表面，在这样包覆时，不需要树脂构成材料彼此之间的粘接或熔接，因此，能够实现工序简化，与此相伴的成本也降低。而且，由于通过嵌入成型而形成外周缘框体40，所以可以容易地形成以上述方式进行板包覆的外周缘框体40。
[0064]在外周缘框体40的嵌入成型时，如下述所示，还能够实现正极侧板32、负极侧板34以及外周缘框体40的接合，详细地说，能够实现正负极板的外周缘板部位32a、34a的表面和外周缘框体40的内表面之间的接合。首先，在正负极板的外周缘板部位32a、34a中，在其表面赋予羧基、氨基、羟基等极性官能基。这样的极性官能基的赋予，能够利用由在放电气体中产生的等离子体生成的基，使有机物活性化，利用该活性化有机物向外周缘板部位32a、34a的表面赋予极性官能基。对于外周缘框体40形成用的绝缘性树脂，调配包含与上述极性官能基彼此作用的粘接性官能基、例如环氧基在内的粘接性改性剂。另外，如上述所示将部件组装品12设置在左右的模具上(参照图11)，将已调配有上述粘接性改性剂的绝缘性树脂向腔室140K射出，对部件组装品12进行嵌入成型。这样，在使金属制的正极侧板32以及负极侧板34和作为树脂材料的外周缘框体40接合的基础上，能够利用极性官能基和粘接性官能基之间的彼此作用而将它们粘接，可以提高利用外周缘框体40实现的封装的可靠性。
[0065]另外，在本实施例中，在得到包含外周缘框体40在内的作为完成品的电池模块10时，形成已将电池要素20组装至框体中而中间框体50和正极侧板32、负极侧板34为一体的部件组装品12。因此，在此后的用于形成外周缘框体40的处理及半成品的搬运和保管等中，只要对该部件组装品12进行处理即可，因此简便。
[0066]另外，在本实施例的电池模块10中，在将正极侧板32和负极侧板34这两个板的中央形成向外侧凸出的凸形状的基础上，利用该凸形状部对中间框体50的框内的电池要素20进行包围。因此，通过形成凸形状而可以提高正极侧板32和负极侧板34这两个板的强度，因此，除了提高作为电池模块10单体的强度之外，作为对电池模块10进行层叠并在层叠方向上约束而形成的电池单元100，还可以确保承受其约束力的强度。
[0067]另外，在本实施例的电池模块10中，将用于组装电池要素20的中间框体50设为，在相对的框部位处分割为左方侧框体50L和右方侧框体50R这2个分割品。因此，除了可以简便地向框内组装电池要素20之外，即使如图9所示，首先利用正极侧板32和负极侧板34包围电池要素20后，也可以将电池要素20容易地组装至中间框体50的框内。
[0068]在这里，对左方侧框体50L和右方侧框体50R的开口侧端面处的接合进行说明。由于中间框体50的左方侧框体50L和右方侧框体50R在开口侧端面处接合，所以该接合部位相当于树脂构成材料彼此之间的接合部位，在部件组装品12乃至电池模块10中，从中间框体50的框内向框外周面延伸。但是，本实施例的电池模块10，利用外周缘框体40包含正极侧板32和负极侧板34的外周端面、以及中间框体50的外周端面的基础上，包覆至外周缘板部位32a、34a的板表面为止。因此，虽说上述的接合部位是树脂构成材料彼此之间的接合部位，但在假设没有进行粘接等的情况下，在中间框体50的外周端面侧也由外周缘框体40覆盖，因此，能够避免与电池模块10的内压上升相伴的气体泄漏，并且，还能够避免从外部向内部浸入气体或液体。因此，在组装电池要素20的基础上将左方侧框体50L和右方侧框体50R在开口侧端面处接合时，只要能够利用正极侧板32和负极侧板34确保作为部件组装品12的一体化即可，不需要对该接合部位进行粘接或熔接，在假设进行粘接的情况下，只要能够进行简单的粘接即可。
[0069]下面，对变形例进行说明。图12是使用变形例的中间框体50的部件组装品12的分解斜视图。如图所示，构成中间框体50的左方侧框体50L和右方侧框体50R，在开口侧端面具有切口 54和舌片部55。舌片部55形成为，如果左方侧框体50L和右方侧框体50R在该开口侧端面处接合，则舌片部55与切口 54重合。图13是用于说明使用本变形例的中间框体50的情况下的效果的说明图。
[0070]如果将使用上述的变形例的中间框体50的部件组装品12向图11所示的模具中设置，则在舌片部55与切口 54重合的状态下，中间框体50在腔室140K内被包围。如果向该腔室140K中射出外周缘框体40形成用的树脂(溶融树脂)，则该树脂的热量从中间框体50的端面部位向中间框体50的内部传递。在此情况下，由于舌片部55是小容积的部位，所以受到树脂的热量而溶融，熔接在切口 54上。因此，在本变形例中，可以利用舌片部55的熔接而堵塞左方侧框体50L和右方侧框体50R的开口侧端面，因此，与利用外周缘框体40实现的电池模块整个外周缘的框状包覆相互作用，可以提高避免与电池模块10的内压上升相伴的气体泄漏的有效性、以及避免从电池模块10的外部向内部浸入气体或液体的有效性。
[0071]图14是在使用其它变形例的中间框体50的情况下对部件组装品12的组装情况进行说明的说明图。在本变形例中，中间框体50不分割为左右框体，最初就是框体。在使用该中间框体50的情况下，首先，如上述所示在电池要素20的正极集电箔22上焊接固定正极侧板32的外周缘板部位32a，然后，使电池要素20倾斜，使该倾斜的电池要素20位于中间框体50的框内(图14(A))。然后，在电池要素20的负极集电箔24上焊接固定负极侧板34的外周缘板部位34a (图14(B))，使中间框体50移动至其集电箔保持部位52对正极集电箔22和负极集电箔24进行保持(图14(C))，使电池要素20与负极侧板34 —起回到正极侧板32侧。这样，可以得到在最初就是框状的中间框体50的框内组装有电池要素20的基础上，正极侧板32和负极侧板34成为一体的部件组装品12。
[0072]图15是表示第2实施例的电池模块IOA的外观的斜视图，图16是在从沿图15中的16 - 16线的剖面观察的基础上，表示相邻的电池模块IOA的说明图。
[0073]该电池模块IOA在正极侧板32和负极侧板34的凸部外表面上具有凸起35。该凸起35分散地配置在上述的凸部外表面上，如图16所示，通过冲压等压出形成在正极侧板32和负极侧板34的凸部顶部上表面上，是正负极板的一部分。另外，在对电池模块IOA进行层叠时相邻的电池模块IOA中，该凸起35在凸起顶部上表面处接合。因此，根据本实施例的电池模块10A，如图16乃至图5所示，能够在对电池模块10进行层叠而形成的电池单元100中，经由在凸起顶部上表面出接合的凸起35，确保相邻的电池模块IOA的导通。并且，在电池单元100中，利用紧固带90向电池模块IOA施加约束力f，因此，通过凸起顶部上表面这样的窄小面的抵接而提高接触面压力，可以以高可靠性导通相邻的电池模块10A。另外，在本实施例中，由于使凸起35在正极侧板32和负极侧板34的凸部外表面上分散地存在，所以通过确保各个凸起35处的导通，可以进一步提高相邻的电池模块IOA之间的导通可靠性，因此优选。除此之外，电池模块IOA通过与相邻的电池模块IOA在各个凸起35处抵接，从而在相邻的电池模块IOA中的正极侧板32和负极侧板34之间形成间隙。因此，如果例如向相邻的电池模块IOA之间导入干燥冷风，则可以实现从正极侧板32和负极侧板34的散热，可以抑制已收容在电池模块IOA中的电池要素20的温度上升。
[0074]图17是表示具有凸起35的变形例的电池模块IOB的外观的斜视图，图18是在从沿图17中的18 — 18线的剖面观察的基础上，将要部放大表示的说明图，图19是将嵌入成型的情况与模具一起说明的说明图。
[0075]如图所示，本变形例的电池模块IOB在正极侧板32和负极侧板34的凸部外表面上具有凸起35，并在此基础上利用树脂包覆层44包覆正极侧板32和负极侧板34的凸部外表面。树脂包覆层44形成为，与在整个模块外周包围电池模块IOB的外周缘的上述外周缘框体40相连，仅使凸起35的凸起顶部上表面露出。因此，在对电池模块IOB进行层叠而形成的电池单元100中，利用凸起35确保相邻的电池模块IOB的导通，同时，在相邻的电池模块IOB中的正极侧板32和负极侧板34之间形成间隙，在此基础上，利用树脂包覆层44包覆该正极侧板32和负极侧板34的外表面以及凸起35的周壁面。因此，在例如通过向相邻的电池模块IOB之间供给冷风而抑制电池要素20的温度上升的情况下，即使假设在冷风中混入有水蒸气，也不会使水蒸气附着在正极侧板32和负极侧板34的外表面、及凸起35的周壁面的原本由外周缘框体40包覆的部位内部。水蒸气的附着可能导致金属的腐蚀，但根据上述变形例的电池模块10B，可以避免水蒸气的附着，因此，对于正极侧板32及负极侧板34乃至正极集电箔22等也能防止其腐蚀，抗老化性高。
[0076]具有树脂包覆层44的电池模块10B，可以使用图19所示的模具制造。即，通过在具有与腔室140K相连的中央部位腔室144K的左方模具140L和右方模具140R中，设置具有凸起35的部件组装品12B并进行嵌入成型，可以容易地得到。在此情况下，中央部位腔室144K与凸起35的分散间距相对应而具有包围凸起35的周壁面的凹部。
[0077]图20是表示其它变形例的电池模块IOC的外观的斜视图，图21是在从沿图20中的21 - 21线的剖面观察的基础上，表示相邻的电池模块IOC的说明图，图22是将嵌入成型的情况与模具一起说明的说明图。
[0078]如图所示，本变形例的电池模块IOC在外周缘框体40的一侧表面上具有凸条47，在其背面侧表面上，具有与该凸条47的前端部嵌合的凹条48 (参照图21)。凸条47具有与负极侧板34的凸部外表面相比向外侧延伸的凸出高度，如图22所示，作为在右方模具140R的腔室140K中形成的凹条反转而得到的凸条，在外周缘框体40嵌入成型时与外周缘框体40 一体形成。对于凹条48也相同，作为在左方模具140L的腔室140K中形成的凸条反转而得到的凹条，在外周缘框体40嵌入成型时与外周缘框体40 —体形成。
[0079]在 本变形例的电池模块IOC中，如图21所示对电池模块IOC进行层叠的情况下，使某个电池模块10所具有的凸条47的前端进入相邻的电池模块IOC的凹条48，并嵌合。因此，如图5所示，在对电池模块IOC进行层叠而制造电池单元100的情况下，能够进行相邻的电池模块IOC的定位，因此，电池模块层叠变得简便。
[0080]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内，可以以各种方式实施。例如，在上述实施例中，相对于正极集电箔22和负极集电箔24，焊接外周缘板部位32a、外周缘板部位34a，但也可以利用压胶、冲压、超声波焊接等方法，向集电箔上接合、固定外周缘板。
[0081]另外，对于中间框体50，沿图4中的左右分割为2部分，但也可以在相对的上下的框部位处沿上下分割为2部分。
[0082]除此之外，在正极侧板32和负极侧板34的凸部外表面上设置凸起35的基础上，利用树脂包覆层44对它们进行包覆的电池模块IOB中，与外周缘框体40相连地形成树脂包覆层44，但并不限于此。例如，将正极侧板32和负极侧板34这两个板自身，作为在一个表面上具有树脂包覆层的所谓树脂层压钢板，冲压成型凸起35，对于凸起顶部上表面，去除树脂包覆层。也可以在此基础上，利用由该树脂层压钢板构成的正极侧板32和负极侧板34，隔着中间框体50而包围电池要素20(参照图9~图10)，并使用图11的模具，形成外周缘框体40。
[0083]标号的说明
[0084]10U0A ~10C...电池模块
[0085]12、12B…部件组装品
[0086]20…电池要素[0087]22…正极集电箔
[0088]24…负极集电箔
[0089]32…正极侧板
[0090]32a…外周缘板部位
[0091]34…负极侧板
[0092]34a…外周缘板部位
[0093]35…凸起
[0094]40…外周缘框体
[0095]40c…间隙
[0096]44…树脂包覆层
[0097]47…凸条
[0098]48…凹条
[0099]50…中间框体
[0100]50L…左方侧框体
`[0101]50R…右方侧框体
`[0102]52…集电箔保持部位
[0103]54 …切口
[0104]55...舌片部
[0105]80…集电用模块
[0106]82…集电用金属板
[0107]84…外部连接用端子
[0108]90…紧固带
[0109]100…电池单元
[0110]140K …腔室
[0111]140L...左方模具
[0112]140R…右方模具
[0113]142…肩部位凸起
[0114]144K…中央部位腔室
[0115]WF…焊接区域
【权利要求】
1.一种电池模块，其收容电池要素， 该电池模块具有: 绝缘性的框体，其形成为包围所述电池要素的框形状，在框内组装所述电池要素； 导电性的第1、第2板，它们隔着所述框体包围组装在该框体的框内的所述电池要素；以及 绝缘性的外周缘框体，其在包含所述第1、第2板的外周端面和所述框体的外周端面在内的整个板外周，以框状包覆该第1、第2板的外周缘板部位。
2.根据权利要求1所述的电池模块， 在框内已组装有所述电池要素的所述框体和所述第1、第2板被一体化。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块， 所述外周缘框体通过使用绝缘性的树脂的嵌入成型而形成。
4.根据权利要求3所述的电池模块， 所述第1、第2板的所述外周缘板部位和所述外周缘框体接合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块， 所述框体对所述电池要素所具有的正负的集电箔进行保持， 所述第I板与由所述框体保持的所述正负的集电箔中的一个集电箔导通， 所述第2板与由所述框体保持的所述正负的集电箔中的另一个集电箔导通， 所述第1、第2板的板外表面与所述外周缘框体相比位于外侧。
6.根据权利要求5所述的电池模块， 所述第1、第2板是金属制的板，与所述正负的集电箔焊接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池模块， 所述第1、第2板形成为从已组装在所述框体中的所述电池要素侧凸出的凸形状，在所述电池要素侧形成凹部，利用该凹部包围所述框体的框内的所述电池要素。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池模块， 所述框体是在相对的框部位处被分割的2个分割品。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池模块， 所述外周缘框体具有定位卡合部，该定位卡合部与在对电池模块进行层叠时相邻的电池模块的所述外周缘框体卡合而进行定位。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池模块， 在所述第1、第2板的板外表面上具有凸起，该凸起与在对电池模块进行层叠时相邻的电池模块的所述凸起，在凸起顶部上表面处接合。
11.一种电池单元，其具有多个电池模块， 在该电池单元中， 对权利要求1至10中任一项所述的电池模块进行层叠，并向该层叠的电池模块施加沿层叠方向的约束力。
【文档编号】H01M2/26GK103890996SQ201280052036
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年9月25日 优先权日:2011年10月26日
【发明者】草场幸助, 内田安则, 木村健治 申请人:丰田合成株式会社, 丰田自动车株式会社
【专利摘要】本发明提供一种电池要素的简便的封装方法。电池模块(10)在绝缘性的中间框体(50)的框内组装电池要素(20)，隔着中间框体(50)利用正极侧板(32)和负极侧板(34)包围该电池要素(20)，而收容电池要素(20)。在此基础上，电池模块(10)利用绝缘性的外周缘框体(40)，在包含正极侧板(32)和负极侧板(34)的外周端面以及中间框体(50)的外周端面在内的整个板外周，以框状包覆正极侧板(32)和负极侧板(34)的外周缘板部位(32a、34a)。
【专利说明】电池模块以及电池单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种收容有电池要素的电池模块以及电池单元。
【背景技术】
[0002]在电池模块中，例如要求相对于外部空气而将电池要素封装而收容，提出了各种方案。例如提出了下述技术方案，即，在利用电池壳体收容电池要素的基础上，在电池要素的整个外周使树脂构成材料彼此接合并熔接或粘接(专利文献I)。
[0003]专利文献1:日本专利3805275号公报
【发明内容】
[0004]电池要素存在各种类型，例如在充放电类型的电池要素中，在充电中或者放电时产生惰性气体，导致电池模块的内压上升。担心与上述内压上升相伴，使气体从树脂构成材料彼此之间的接合部位泄漏。因此，为了能够避免气体泄漏，必须可靠地且小心地进行树脂构成材料彼此之间的接合部位处的熔接及粘接，因而麻烦。另外，如果对树脂构成材料彼此之间的接合部位施加振动或冲击等意料之外的负载，则可能在树脂构成材料彼此之间的接合处产生间隙，因此，从处理的角度出发也非常麻烦。
[0005]基于上述课题，本发明的目的在于，提供一种电池要素的简便的封装方法。
[0006]为了实现上述目的的至少一部分，本发明可以作为以下的应用例而实施。
[0007]〔应用例1:电池模块〕
[0008]主旨是，一种电池模块，其收容电池要素，
[0009]该电池模块具有:
[0010]绝缘性的框体，其形成为包围所述电池要素的框形状，在框内组装所述电池要素；
[0011]导电性的第1、第2板，它们隔着所述框体包围组装在该框体的框内的所述电池要素；以及
[0012]绝缘性的外周缘框体，其在包含所述第1、第2板的外周端面和所述框体的外周端面在内的整个板外周，以框状包覆该第1、第2板的外周缘板部位。
[0013]在该应用例I的电池模块中，在封装电池要素时只要进行下述动作即可，即，利用第1、第2板对组装在绝缘性框体的框内的电池要素进行包围并收容，利用绝缘性的外周缘框体在第1、第2板的外周缘板部位的整个板外周以框状进行包覆。另外，利用绝缘性的外周缘框体实现的整个板外周的框状包覆，包含第1、第2板的外周端面和框体的外周端面，不包含树脂构成材料彼此之间的接合。其结果，根据应用例I的电池模块，可以简便地封装电池要素。
[0014]上述应用例I的电池模块可以设为下述方式。例如，可以使在框内已组装有上述电池要素的上述框体和上述第1、第2板一体化。即，可以得到框体和第1、第2板成为一体的部件组装品，这样，在利用绝缘性的外周缘框体在整个板外周进行框状包覆的工序中，只要对框体和第1、第2板成为一体的部件组装品进行处理即可，变得简便。
[0015]另外，可以通过使用绝缘性树脂的嵌入成型，形成上述外周缘框体，这样，可以容易地形成在整个板外周构成框状包覆的绝缘性外周缘框体。在此情况下，也可以使上述第
1、第2板的上述外周缘板部位和上述外周缘框体接合。
[0016]另外，在利用上述框体对上述电池要素所具有的正负的集电箔进行保持的基础上，使上述第I板与该已保持的正负的集电箔中的一个集电箔导通，使上述第2板与正负的集电箔中的另一个集电箔导通。另外，可以将上述第1、第2板形成为，其板外表面与上述外周缘框体相比位于外侧。这样，可以将电池模块中成为最外表面的第1、第2板的板外表面，作为与其他电池模块进行电气连接部位。因此，仅对电池模块进行层叠，就能够确保电池模块间的电气连接，比较简便。
[0017]另外，可以将上述第1、第2板作为金属制的板，与上述正负的集电箔焊接。这样，可以可靠地确保第1、第2板和正负的集电箔之间的导通。
[0018]另外，将上述第1、第2板形成为从已组装在上述框体中的上述电池要素侧凸出的凸形状，在上述电池要素侧形成凹部，并在此基础上，可以利用该凹部包围上述框体的框内的上述电池要素。这样，由于是凸形状，所以可以确保第1、第2板的强度，因此，电池模块单体的强度提高，并且在对电池模块进行层叠并沿层叠方向约束的情况下，也可以承受该约束力。
[0019]另外，可以将上述框体设为在相对的框部位处被分割的2个分割品。这样，可以简便地将电池要素组装至框内，除此之外，可以在不设置框体的状态下利用第1、第2板包围电池要素后，在2个分割品的框体的框内组装电池要素。
[0020]另外，可以使上述外周缘框体具有定位卡合部，该定位卡合部在对电池模块进行层叠时与相邻的电池模块的上述外周缘框体卡合而进行定位。这样，电池模块的层叠变得简便。
[0021]另外，可以在上述第1、第2板的板外表面上设置凸起，使该凸起与在对电池模块进行层叠时相邻的电池模块的上述凸起，在凸起顶部上表面处接合。这样，在对电池模块进行层叠时相邻的电池模块之间的导通，可以经由在凸起顶部上表面处接合的凸起而确保。另外，如果对层叠的电池模块上施加约束力，则由于凸起顶部上表面这样的窄小的面的抵接而使得接触面压力提闻，因此，可以提闻在对电池|旲块进行层置时相邻的电池|旲块之间的导通可靠性。如果将这样的凸起在第1、第2板的板外表面上分散地配置，则更优选。
[0022]〔应用例2:电池单元〕
[0023]主旨是，一种电池单元，其具有多个电池模块，
[0024]在该电池单元中，
[0025]对上述任一项所述的电池模块进行层叠，向该层叠的电池模块施加沿层叠方向的约束力。
[0026]上述应用例2的电池单元，可以通过仅对电池模块进行层叠并施加约束力而构成。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是表示作为本发明的一个实施例的电池模块10的外观的斜视图。[0028]图2是在从沿图1中的2 — 2线的剖面观察的基础上，将要部放大表示的说明图。
[0029]图3是沿图1中的3 — 3线的概略剖面图。
[0030]图4是包含电池要素20在内的部件组装品12的分解斜视图。
[0031]图5是将实施例的电池单元100的概略结构剖开示出的说明图。
[0032]图6是表示本实施例的电池模块10和电池单元100的制造步骤的工序图。
[0033]图7是表示电池要素20和正极侧板32的一体化的情况的说明图。
[0034]图8是表示电池要素20和负极侧板34的一体化的情况的说明图。
[0035]图9是表示中间框体50的一体化的情况的说明图。
[0036]图10是表示部件组装品12的外观的斜视图。
[0037]图11是将部件组装品12与模具一起表示的说明图。
[0038]图12是使用变形例的中间框体50的部件组装品12的分解斜视图。
[0039]图13是用于说明在使用该变形例的中间框体50的情况下的效果的说明图。
[0040]图14是在使用其它变形例的中间框体50的情况下对部件组装品12的组装情况进行说明的说明图。
[0041 ] 图15是表示第2实施例的电池模块IOA的外观的斜视图。
[0042]图16是在从沿图15中的16 — 16线的剖面观察的基础上，表示相邻的电池模块IOA的说明图。
[0043]图17是表示具有凸起35的变形例的电池模块IOB的外观的斜视图。
[0044]图18是在从沿图17中的18 — 18线的剖面观察的基础上，将要部放大表示的说明图。
[0045]图19是将嵌入成型的情况与模具一起说明的说明图。
[0046]图20是表示其它变形例的电池模块IOC的外观的斜视图。
[0047]图21是在从沿图20中的21 — 21线的剖面观察的基础上，表示相邻的电池模块IOC的说明图。
[0048]图22是将嵌入成型的情况与模具一起说明的说明图。
【具体实施方式】
[0049]下面，针对本发明的实施方式，基于【专利附图】
【附图说明】实施例。图1是表示作为本发明的一个实施例的电池模块10的外观的斜视图，图2是在从沿图1中的2 — 2线的剖面观察的基础上，将要部放大表示的说明图，图3是沿图1中的3 — 3线的概略剖面图，图4是包含电池要素20在内的部件组装品12的分解斜视图。
[0050]如上述各图所示，电池模块10具有电池要素20、正极侧板32、负极侧板34、外周缘框体40、以及中间框体50。电池要素20例如是作为锂2次电池而负责充放电的电池单位，形成为扁平且方形，并设置为从一个端部使正极集电箔22凸出，从另一个端部使负极集电箔24凸出。此外，该电池要素20通常将正负的电极用金属薄膜隔着电解质进行卷绕而构成，但由于与本发明的主旨无关，所以省略其说明。
[0051]中间框体50是绝缘性的树脂成型品，如图4所示，形成为在相对的框部位处分割为图中的左右的左方侧框体50L和右方侧框体50R这2个分割品。另外，该中间框体50通过将上述左右的框体在其开口侧端面上接合而形成框形状，在框内包围电池要素20。对于中间框体50，在图4中将位于上下的框部位设为宽幅，将该宽幅的框部位作为集电箔保持部位52。集电箔保持部位52形成为在框内侧具有台阶，在该台阶部处，对已组装至中间框体50的框内的电池要素20的正极集电箔22和负极集电箔24进行保持。在此情况下，集电箔保持部位52的台阶如图2所示，设为与上述的正负极集电箔的厚度相同，因此，中间框体50将正极集电箔22以及负极集电箔24保持在集电箔保持部位52中，成为所谓同一面的状态。另外，由于集电箔保持部位52设为，在左方侧框体50L和右方侧框体50R的开口侧端面处接合的状态下与上述的正负极集电箔的宽度大致相同，所以中间框体50以使正极集电箔22以及负极集电箔24嵌入集电箔保持部位52中的方式进行保持。换言之，中间框体50通过使正负极的集电箔向集电箔保持部位52嵌入,从而与电池要素20成为一体。对于其详细内容，在后面记述。
[0052]正极侧板32是与电池要素20的正极集电箔22相同的金属钢板，例如是铝钢板的冲压成型品，将板中央设为从电池要素20侧凸出的凸部，将其周围设为平板状的外周缘板部位32a。负极侧板34是与电池要素20的负极集电箔24相同的金属钢板，例如是铜钢板的冲压成型品，将板中央作为从电池要素20侧凸出的凸部，将其周围作为平板状的外周缘板部位34a。在该正负极侧的两个板中，将与其凸部的背面侧对应的凹部作为电池要素20的收容区域,将组装在中间框体50的框内的电池要素20，隔着中间框体50而包围。另外，在图2所示的焊接区域WF中，将正极侧板32的外周缘板部位32a，焊接在电池要素20的正极集电箔22上。在图2所示的焊接区域WF中，将负极侧板34的外周缘板部位34a，焊接在电池要素20的负极集电箔24上。经过该焊接，正极侧板32以及负极侧板34与电池要素20成为一体，并且，能够可靠地确保正极侧板32和正极集电箔22、以及负极侧板34和负极集电箔24之间的电气导通。
[0053]外周缘框体40如后述所示，使用绝缘性树脂通过嵌入成型而形成，如图1所示，在整个模块外周包覆电池模块10的外周缘。而且，如图2和图3的剖面图所示，外周缘框体40将正极侧板32和负极侧板34的外周端面、以及外周缘框体40的外周端面包含在内，在整个板外周以框状包覆隔着中间框体50相对的正极侧板32和负极侧板34的外周缘板部位32a以及外周缘板部位34a。如图2所示，外周缘框体40在与正极侧板32的凸部外表面以及负极侧板34的凸部外表面之间确保间隙40c。因此，在电池模块10中，使正极侧板32的凸部外表面以及负极侧板34的凸部外表面，与外周缘框体40相比位于外侧。
[0054]图5是将实施例的电池单元100的概略结构剖开示出的说明图。如图所示，该电池单元100形成为将多个上述的电池模块10层叠的堆叠构造，在堆叠体两端具有集电用模块80。由于在电池模块10中，如上述所示使正极侧板32的凸部外表面以及负极侧板34的凸部外表面与外周缘框体40相比位于外侧，所以仅通过以相同的朝向层叠电池模块10，就能使相邻的电池模块彼此的正极侧板32和负极侧板34分别抵接。因此，只要将电池模块10层叠，就可以在电池单元100中，在将电池模块10电气地串联连接的基础上，确保电池模块间的电气连接，比较简便。
[0055]集电用模块80在中央具有集电用金属板82和外部连接用端子84，使集电用金属板82与堆叠体两端的电池模块10中的正极侧板32或者负极侧板34抵接。因此，电池单元100能够经过集电用模块80的外部连接用端子84向电动机等外部负载放电，或经过外部连接用端子84从外部电源进行充电。[0056]除此之外，电池单元100在以堆叠构造层叠的电池模块10的两端配置集电用模块80的基础上，利用紧固带90对电池模块10以及集电用模块80进行紧固。作为紧固带90，在图5中示出在电池单元100的外周具有间隙，但通过利用未图示的紧固固定夹具进行紧固，从而对已层叠的各个电池模块10施加在图中示出的约束力f。因此，在电池单元100中，维持上述相邻的电池模块彼此之间的正负极板的抵接以及集电用模块80的抵接，还确保电气连接。即，仅通过在两端配置集电用模块80，在其之间层叠电池模块10，并在此基础上利用紧固带90进行紧固，就能够容易地形成电池单元100。
[0057]下面，对上述的电池模块10和电池单元100的制造步骤进行说明。图6是表示本实施例的电池模块10和电池单元100的制造步骤的工序图，图7是表示电池要素20和正极侧板32的一体化的情况的说明图，图8是表示电池要素20和负极侧板34的一体化的情况的说明图，图9是表示中间框体50的一体化的情况的说明图，图10是表示部件组装品12的外观的斜视图。
[0058]如图6所示，首先，准备构成部件组装品12的部件，具体地说，准备电池要素20和正极侧板32、负极侧板34以及中间框体50(步骤S100)。然后，将电池要素20的一个集电箔，例如正极集电箔22焊接至正极侧板32的外周缘板部位32a(步骤S110)。该情况如图7所示，向正极侧板32的凹部放入电池要素20的主体部，在将外周缘板部位32a和正极集电箔22接合的焊接区域WF中，利用未图示的焊接电极，将正极集电箔22焊接(例如，点焊接)在外周缘板部位32a上。由此，正极侧板32在外周缘板部位32a与电池要素20成为一体。
[0059]然后，将电池要素20的另一个集电箔，例如负极集电箔24焊接在负极侧板34的外周缘板部位34a上(步骤S120)。该情况如图8所示，首先,使放入至正极侧板32的凹部的电池要素20倾斜，以使负极集电箔24侧与正极侧板32分离。由此，在负极集电箔24侧，确保通过未图示的焊接电极进行的焊接作业区域。然后，在该状态下，将负极侧板34设置为其凹部覆盖电池要素20的主体，在将外周缘板部位34a和负极集电箔24接合的焊接区域WF中，利用焊接电极将负极集电箔24焊接在外周缘板部位34a上。由此，除了正极侧板32之外，负极侧板34也与电池要素20成为一体，如图9所示，电池要素20倾斜地位于正极侧板32和负极侧板34之间。
[0060]然后，将构成中间框体50的左方侧框体50L和右方侧框体50R，如图9所示，从电池要素20的两侧插入，使上述左右的框体在其开口侧端面处接合，在该状态下，将正极侧板32和负极侧板34向中间框体50按压(步骤S130)。经过该按压，电池要素20以正极集电箔22和负极集电箔24从电池要素主体笔直地延伸的状态，组装至中间框体50的框内，隔着该中间框体50被正极侧板32和负极侧板34包围。电池要素20维持上述的正负集电箔笔直地延伸的状态。因此，通过步骤S130得到的图10的部件组装品12，是将电池要素20组装在框内，将中间框体50、正极侧板32、负极侧板34 —体化而得到的，在此后的工序中，只要对部件组装品12进行处理即可。此外，左方侧框体50L和右方侧框体50R在开口侧端面处接合的状态，通过上述的按压而维持，但也可以将开口侧端面粘接，或在开口侧端面上设置凹凸的嵌合部而进行嵌合固定。对于该情况下的左右框体的开口侧端面粘接，由于在后述的工序中形成外周缘框体40，所以只要简易地粘接即可。另外，在本实施例中，由于向中间框体50的集电箔保持部位52中嵌入正极集电箔22以及负极集电箔24，所以与上述的步骤S130中的利用按压实现的一体化相对应，中间框体50和电池要素20的一体化也变得可靠。
[0061]如果这样得到部件组装品12，则将该部件组装品12设置在模具中(步骤S140)。图11是将部件组装品12与模具一起表示的说明图。如图所示，模具是左右组合模具，具有左方模具140L和右方模具140R。左方模具140L和右方模具140R形成腔室140K，该腔室140K在组装品的整个外周包围部件组装品12的外周缘。更详细地说，腔室140K包含正极侧板32和负极侧板34的外周端面、以及外周缘框体40的外周端面在内，在整个板外周以框状包围部件组装品12中隔着中间框体50相对的正极侧板32和负极侧板34的外周缘板部位32a以及外周缘板部位34a。另外，左右的模具利用从上述的腔室140K的内周侧肩部的模具面凸出的肩部位凸起142，对正极侧板32的外周缘板部位32a和中间框体50、以及负极侧板34的外周缘板部位34a和中间框体50进行按压，而保持部件组装品12。在这样结束部件组装品12的模具设置后，将绝缘性的树脂向腔室140K射出，对部件组装品12进行嵌入成型(步骤S150)。由此，在腔室140K中形成外周缘框体40，该外周缘框体40仿形腔室140K，包含正极侧板32和负极侧板34的外周端面、以及外周缘框体40的外周端面在内，在整个板外周以框状包覆隔着中间框体50相对的正极侧板32和负极侧板34的外周缘板部位32a以及外周缘板部位34a。
[0062]在射出树脂后，对树脂进行养护冷却，直至冷却硬化为止，然后进行脱模(步骤S160)，从而可以得到图1所示的电池模块10。然后，将该电池模块10以图5所示方式进行层叠，并利用紧固带90进行紧固(步骤S170)，得到图5的电池单元100。
[0063]如以上说明所示，在本实施例的电池模块10中，利用正极侧板32和负极侧板34将组装在绝缘性的外周缘框体40的框内的电池要素20包围，利用2个板以及中间框体50收容电池要素20。在此基础上，经过此后的嵌入成型，形成在整个板外周将正极侧板32和负极侧板34的外周缘板部位32a、34a以框状包覆的外周缘框体40。该外周缘框体40在包含正极侧板32和负极侧板34的外周端面、以及中间框体50的外周端面的基础上，包覆至外周缘板部位32a、34a的板表面，将电池要素20封装。因此，根据本实施例的电池模块10，在封装电池要素20时，只要仅进行上述的电池要素的收容和外周缘框体40的嵌入成型即可，因此简便。而且，外周缘框体40在包含正极侧板32和负极侧板34的外周端面、以及中间框体50的外周端面的基础上，包覆至外周缘板部位32a、34a的板表面，在这样包覆时，不需要树脂构成材料彼此之间的粘接或熔接，因此，能够实现工序简化，与此相伴的成本也降低。而且，由于通过嵌入成型而形成外周缘框体40，所以可以容易地形成以上述方式进行板包覆的外周缘框体40。
[0064]在外周缘框体40的嵌入成型时，如下述所示，还能够实现正极侧板32、负极侧板34以及外周缘框体40的接合，详细地说，能够实现正负极板的外周缘板部位32a、34a的表面和外周缘框体40的内表面之间的接合。首先，在正负极板的外周缘板部位32a、34a中，在其表面赋予羧基、氨基、羟基等极性官能基。这样的极性官能基的赋予，能够利用由在放电气体中产生的等离子体生成的基，使有机物活性化，利用该活性化有机物向外周缘板部位32a、34a的表面赋予极性官能基。对于外周缘框体40形成用的绝缘性树脂，调配包含与上述极性官能基彼此作用的粘接性官能基、例如环氧基在内的粘接性改性剂。另外，如上述所示将部件组装品12设置在左右的模具上(参照图11)，将已调配有上述粘接性改性剂的绝缘性树脂向腔室140K射出，对部件组装品12进行嵌入成型。这样，在使金属制的正极侧板32以及负极侧板34和作为树脂材料的外周缘框体40接合的基础上，能够利用极性官能基和粘接性官能基之间的彼此作用而将它们粘接，可以提高利用外周缘框体40实现的封装的可靠性。
[0065]另外，在本实施例中，在得到包含外周缘框体40在内的作为完成品的电池模块10时，形成已将电池要素20组装至框体中而中间框体50和正极侧板32、负极侧板34为一体的部件组装品12。因此，在此后的用于形成外周缘框体40的处理及半成品的搬运和保管等中，只要对该部件组装品12进行处理即可，因此简便。
[0066]另外，在本实施例的电池模块10中，在将正极侧板32和负极侧板34这两个板的中央形成向外侧凸出的凸形状的基础上，利用该凸形状部对中间框体50的框内的电池要素20进行包围。因此，通过形成凸形状而可以提高正极侧板32和负极侧板34这两个板的强度，因此，除了提高作为电池模块10单体的强度之外，作为对电池模块10进行层叠并在层叠方向上约束而形成的电池单元100，还可以确保承受其约束力的强度。
[0067]另外，在本实施例的电池模块10中，将用于组装电池要素20的中间框体50设为，在相对的框部位处分割为左方侧框体50L和右方侧框体50R这2个分割品。因此，除了可以简便地向框内组装电池要素20之外，即使如图9所示，首先利用正极侧板32和负极侧板34包围电池要素20后，也可以将电池要素20容易地组装至中间框体50的框内。
[0068]在这里，对左方侧框体50L和右方侧框体50R的开口侧端面处的接合进行说明。由于中间框体50的左方侧框体50L和右方侧框体50R在开口侧端面处接合，所以该接合部位相当于树脂构成材料彼此之间的接合部位，在部件组装品12乃至电池模块10中，从中间框体50的框内向框外周面延伸。但是，本实施例的电池模块10，利用外周缘框体40包含正极侧板32和负极侧板34的外周端面、以及中间框体50的外周端面的基础上，包覆至外周缘板部位32a、34a的板表面为止。因此，虽说上述的接合部位是树脂构成材料彼此之间的接合部位，但在假设没有进行粘接等的情况下，在中间框体50的外周端面侧也由外周缘框体40覆盖，因此，能够避免与电池模块10的内压上升相伴的气体泄漏，并且，还能够避免从外部向内部浸入气体或液体。因此，在组装电池要素20的基础上将左方侧框体50L和右方侧框体50R在开口侧端面处接合时，只要能够利用正极侧板32和负极侧板34确保作为部件组装品12的一体化即可，不需要对该接合部位进行粘接或熔接，在假设进行粘接的情况下，只要能够进行简单的粘接即可。
[0069]下面，对变形例进行说明。图12是使用变形例的中间框体50的部件组装品12的分解斜视图。如图所示，构成中间框体50的左方侧框体50L和右方侧框体50R，在开口侧端面具有切口 54和舌片部55。舌片部55形成为，如果左方侧框体50L和右方侧框体50R在该开口侧端面处接合，则舌片部55与切口 54重合。图13是用于说明使用本变形例的中间框体50的情况下的效果的说明图。
[0070]如果将使用上述的变形例的中间框体50的部件组装品12向图11所示的模具中设置，则在舌片部55与切口 54重合的状态下，中间框体50在腔室140K内被包围。如果向该腔室140K中射出外周缘框体40形成用的树脂(溶融树脂)，则该树脂的热量从中间框体50的端面部位向中间框体50的内部传递。在此情况下，由于舌片部55是小容积的部位，所以受到树脂的热量而溶融，熔接在切口 54上。因此，在本变形例中，可以利用舌片部55的熔接而堵塞左方侧框体50L和右方侧框体50R的开口侧端面，因此，与利用外周缘框体40实现的电池模块整个外周缘的框状包覆相互作用，可以提高避免与电池模块10的内压上升相伴的气体泄漏的有效性、以及避免从电池模块10的外部向内部浸入气体或液体的有效性。
[0071]图14是在使用其它变形例的中间框体50的情况下对部件组装品12的组装情况进行说明的说明图。在本变形例中，中间框体50不分割为左右框体，最初就是框体。在使用该中间框体50的情况下，首先，如上述所示在电池要素20的正极集电箔22上焊接固定正极侧板32的外周缘板部位32a，然后，使电池要素20倾斜，使该倾斜的电池要素20位于中间框体50的框内(图14(A))。然后，在电池要素20的负极集电箔24上焊接固定负极侧板34的外周缘板部位34a (图14(B))，使中间框体50移动至其集电箔保持部位52对正极集电箔22和负极集电箔24进行保持(图14(C))，使电池要素20与负极侧板34 —起回到正极侧板32侧。这样，可以得到在最初就是框状的中间框体50的框内组装有电池要素20的基础上，正极侧板32和负极侧板34成为一体的部件组装品12。
[0072]图15是表示第2实施例的电池模块IOA的外观的斜视图，图16是在从沿图15中的16 - 16线的剖面观察的基础上，表示相邻的电池模块IOA的说明图。
[0073]该电池模块IOA在正极侧板32和负极侧板34的凸部外表面上具有凸起35。该凸起35分散地配置在上述的凸部外表面上，如图16所示，通过冲压等压出形成在正极侧板32和负极侧板34的凸部顶部上表面上，是正负极板的一部分。另外，在对电池模块IOA进行层叠时相邻的电池模块IOA中，该凸起35在凸起顶部上表面处接合。因此，根据本实施例的电池模块10A，如图16乃至图5所示，能够在对电池模块10进行层叠而形成的电池单元100中，经由在凸起顶部上表面出接合的凸起35，确保相邻的电池模块IOA的导通。并且，在电池单元100中，利用紧固带90向电池模块IOA施加约束力f，因此，通过凸起顶部上表面这样的窄小面的抵接而提高接触面压力，可以以高可靠性导通相邻的电池模块10A。另外，在本实施例中，由于使凸起35在正极侧板32和负极侧板34的凸部外表面上分散地存在，所以通过确保各个凸起35处的导通，可以进一步提高相邻的电池模块IOA之间的导通可靠性，因此优选。除此之外，电池模块IOA通过与相邻的电池模块IOA在各个凸起35处抵接，从而在相邻的电池模块IOA中的正极侧板32和负极侧板34之间形成间隙。因此，如果例如向相邻的电池模块IOA之间导入干燥冷风，则可以实现从正极侧板32和负极侧板34的散热，可以抑制已收容在电池模块IOA中的电池要素20的温度上升。
[0074]图17是表示具有凸起35的变形例的电池模块IOB的外观的斜视图，图18是在从沿图17中的18 — 18线的剖面观察的基础上，将要部放大表示的说明图，图19是将嵌入成型的情况与模具一起说明的说明图。
[0075]如图所示，本变形例的电池模块IOB在正极侧板32和负极侧板34的凸部外表面上具有凸起35，并在此基础上利用树脂包覆层44包覆正极侧板32和负极侧板34的凸部外表面。树脂包覆层44形成为，与在整个模块外周包围电池模块IOB的外周缘的上述外周缘框体40相连，仅使凸起35的凸起顶部上表面露出。因此，在对电池模块IOB进行层叠而形成的电池单元100中，利用凸起35确保相邻的电池模块IOB的导通，同时，在相邻的电池模块IOB中的正极侧板32和负极侧板34之间形成间隙，在此基础上，利用树脂包覆层44包覆该正极侧板32和负极侧板34的外表面以及凸起35的周壁面。因此，在例如通过向相邻的电池模块IOB之间供给冷风而抑制电池要素20的温度上升的情况下，即使假设在冷风中混入有水蒸气，也不会使水蒸气附着在正极侧板32和负极侧板34的外表面、及凸起35的周壁面的原本由外周缘框体40包覆的部位内部。水蒸气的附着可能导致金属的腐蚀，但根据上述变形例的电池模块10B，可以避免水蒸气的附着，因此，对于正极侧板32及负极侧板34乃至正极集电箔22等也能防止其腐蚀，抗老化性高。
[0076]具有树脂包覆层44的电池模块10B，可以使用图19所示的模具制造。即，通过在具有与腔室140K相连的中央部位腔室144K的左方模具140L和右方模具140R中，设置具有凸起35的部件组装品12B并进行嵌入成型，可以容易地得到。在此情况下，中央部位腔室144K与凸起35的分散间距相对应而具有包围凸起35的周壁面的凹部。
[0077]图20是表示其它变形例的电池模块IOC的外观的斜视图，图21是在从沿图20中的21 - 21线的剖面观察的基础上，表示相邻的电池模块IOC的说明图，图22是将嵌入成型的情况与模具一起说明的说明图。
[0078]如图所示，本变形例的电池模块IOC在外周缘框体40的一侧表面上具有凸条47，在其背面侧表面上，具有与该凸条47的前端部嵌合的凹条48 (参照图21)。凸条47具有与负极侧板34的凸部外表面相比向外侧延伸的凸出高度，如图22所示，作为在右方模具140R的腔室140K中形成的凹条反转而得到的凸条，在外周缘框体40嵌入成型时与外周缘框体40 一体形成。对于凹条48也相同，作为在左方模具140L的腔室140K中形成的凸条反转而得到的凹条，在外周缘框体40嵌入成型时与外周缘框体40 —体形成。
[0079]在 本变形例的电池模块IOC中，如图21所示对电池模块IOC进行层叠的情况下，使某个电池模块10所具有的凸条47的前端进入相邻的电池模块IOC的凹条48，并嵌合。因此，如图5所示，在对电池模块IOC进行层叠而制造电池单元100的情况下，能够进行相邻的电池模块IOC的定位，因此，电池模块层叠变得简便。
[0080]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内，可以以各种方式实施。例如，在上述实施例中，相对于正极集电箔22和负极集电箔24，焊接外周缘板部位32a、外周缘板部位34a，但也可以利用压胶、冲压、超声波焊接等方法，向集电箔上接合、固定外周缘板。
[0081]另外，对于中间框体50，沿图4中的左右分割为2部分，但也可以在相对的上下的框部位处沿上下分割为2部分。
[0082]除此之外，在正极侧板32和负极侧板34的凸部外表面上设置凸起35的基础上，利用树脂包覆层44对它们进行包覆的电池模块IOB中，与外周缘框体40相连地形成树脂包覆层44，但并不限于此。例如，将正极侧板32和负极侧板34这两个板自身，作为在一个表面上具有树脂包覆层的所谓树脂层压钢板，冲压成型凸起35，对于凸起顶部上表面，去除树脂包覆层。也可以在此基础上，利用由该树脂层压钢板构成的正极侧板32和负极侧板34，隔着中间框体50而包围电池要素20(参照图9~图10)，并使用图11的模具，形成外周缘框体40。
[0083]标号的说明
[0084]10U0A ~10C...电池模块
[0085]12、12B…部件组装品
[0086]20…电池要素[0087]22…正极集电箔
[0088]24…负极集电箔
[0089]32…正极侧板
[0090]32a…外周缘板部位
[0091]34…负极侧板
[0092]34a…外周缘板部位
[0093]35…凸起
[0094]40…外周缘框体
[0095]40c…间隙
[0096]44…树脂包覆层
[0097]47…凸条
[0098]48…凹条
[0099]50…中间框体
[0100]50L…左方侧框体
`[0101]50R…右方侧框体
`[0102]52…集电箔保持部位
[0103]54 …切口
[0104]55...舌片部
[0105]80…集电用模块
[0106]82…集电用金属板
[0107]84…外部连接用端子
[0108]90…紧固带
[0109]100…电池单元
[0110]140K …腔室
[0111]140L...左方模具
[0112]140R…右方模具
[0113]142…肩部位凸起
[0114]144K…中央部位腔室
[0115]WF…焊接区域
【权利要求】
1.一种电池模块，其收容电池要素， 该电池模块具有: 绝缘性的框体，其形成为包围所述电池要素的框形状，在框内组装所述电池要素； 导电性的第1、第2板，它们隔着所述框体包围组装在该框体的框内的所述电池要素；以及 绝缘性的外周缘框体，其在包含所述第1、第2板的外周端面和所述框体的外周端面在内的整个板外周，以框状包覆该第1、第2板的外周缘板部位。
2.根据权利要求1所述的电池模块， 在框内已组装有所述电池要素的所述框体和所述第1、第2板被一体化。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块， 所述外周缘框体通过使用绝缘性的树脂的嵌入成型而形成。
4.根据权利要求3所述的电池模块， 所述第1、第2板的所述外周缘板部位和所述外周缘框体接合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块， 所述框体对所述电池要素所具有的正负的集电箔进行保持， 所述第I板与由所述框体保持的所述正负的集电箔中的一个集电箔导通， 所述第2板与由所述框体保持的所述正负的集电箔中的另一个集电箔导通， 所述第1、第2板的板外表面与所述外周缘框体相比位于外侧。
6.根据权利要求5所述的电池模块， 所述第1、第2板是金属制的板，与所述正负的集电箔焊接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池模块， 所述第1、第2板形成为从已组装在所述框体中的所述电池要素侧凸出的凸形状，在所述电池要素侧形成凹部，利用该凹部包围所述框体的框内的所述电池要素。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池模块， 所述框体是在相对的框部位处被分割的2个分割品。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池模块， 所述外周缘框体具有定位卡合部，该定位卡合部与在对电池模块进行层叠时相邻的电池模块的所述外周缘框体卡合而进行定位。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池模块， 在所述第1、第2板的板外表面上具有凸起，该凸起与在对电池模块进行层叠时相邻的电池模块的所述凸起，在凸起顶部上表面处接合。
11.一种电池单元，其具有多个电池模块， 在该电池单元中， 对权利要求1至10中任一项所述的电池模块进行层叠，并向该层叠的电池模块施加沿层叠方向的约束力。
【文档编号】H01M2/26GK103890996SQ201280052036
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年9月25日 优先权日:2011年10月26日
【发明者】草场幸助, 内田安则, 木村健治 申请人:丰田合成株式会社, 丰田自动车株式会社
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