电池模块的制作方法
【专利摘要】本发明的电池模块(10)具有电池要素(20)和收纳电池要素(20)的收纳单元(30)。收纳单元(30)具有导电性的正极侧板(32)和负极侧板(34)，由正极侧板(32)和负极侧板(34)构成收纳电池要素(20)的收纳部(35)，并且构成接合端部(40)，该接合端部(40)是收纳部(35)的周缘部，在正极侧板(32)的外周缘部位(32b)以及负极侧板(34)的外周缘部位(34b)之间插入绝缘片(46)而将两个外周缘部位(32b、34d)接合。接合端部(40)具有：卷封部(45)，其通过将两个外缘端部重叠后卷入而压接·接合而成；和外周缘框体(50)，其以包围卷封部(45)的方式使用绝缘性树脂而嵌入成型。
【专利说明】电池模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种收容有电池要素的电池模块。
【背景技术】
[0002]在电池模块中，已知利用电池壳体封装电池要素的技术(专利文献I)。作为电池壳体,在壳主体部件中收纳电池要素,并且用盖体覆盖壳主体部件的开口，通过将该壳主体部件以及盖子的周缘部卷边而防止电解液等的泄漏。
[0003]在电池模块中，特别是在使用方形薄型的壳主体部件的情况下，在方形的直线部中容易变形而容易导致密封性下降。为了解决上述课题，在专利文献I中，通过在直线部上形成凹口(肋部)，提高了其机械强度，但是根据凹口的配置、形成，其效果也有很大不同，存在不容易以简单的结构得到优异的密封性的课题。
[0004]专利文献1:日本特开2002-124219号公报
【发明内容】
[0005]本发明鉴于上述课题，其目的在于，提供一种能够以简单的结构得到优异密封性的电池模块。
[0006]为了实现上述目的的至少一部分，本发明能够作为以下的适用例实施。
[0007][适用例I]
[0008]适用例I是一种电池模块，其具有电池要素和收纳该电池要素的收纳单元的电池模块，其中，
[0009]上述收纳单元具有导电性的正极侧板和负极侧板，由上述正极侧板和上述负极侧板构成收纳上述电池要素的收纳部，并且构成接合端部，该接合端部是上述收纳部的周缘部，在上述正极侧板的外周缘部位以及上述负极侧板的外周缘部位之间插入绝缘片而将两个外周缘部位接合，
[0010]上述接合端部具有:卷封部，其通过将上述两个外周缘部位重叠后卷入而压接.接合而成；以及外周缘框体，其以包围该卷封部的方式，使用绝缘性树脂嵌入成型。
[0011]在适用例I所涉及的电池模块中，电池要素收纳在收纳单元中，并且，将电池要素的电力经由收纳单元向外部输出。收纳单元将电池要素收纳在由正极侧板和负极侧板构成的收纳部中。另外，收纳单元通过接合端部被封装，该接合端部是收纳部的周缘部，形成在正极侧板和负极侧板的外周缘部位。接合端部具有卷封部和外周缘框体。卷封部通过将正极侧板以及负极侧板的外周缘部位重叠后卷入而压接.接合。而且，外周缘框体通过嵌入成型将卷封部包围。外周缘框体覆盖卷封部而对其进行加强以及保护，从而能够以较大的力量防止卷封部被打开，并且得到高密封性。
[0012][适用例2]
[0013]在适用例2中，上述接合端部能够构成为在上述卷封部和外周缘框体接触的部分插入有粘接层。通过该结构，在卷封部和外周缘框体之间插入有粘接层，从而能够以更大力防止卷封部被打开。
[0014][适用例3、4]
[0015]在适用例3中，可构成为，如果将上述正极侧板与上述负极侧板相对的方向设为dl，则上述卷封部的前端部弯折为，上述外周缘部位向上述方向dl延伸。在适用例4中，可构成为，如果将上述正极侧板与上述负极侧板相对的方向设为dl,将相对于上述方向dl成直角的方向设为d2，则上述卷封部的前端部为上述正极侧板和上述负极侧板的外缘部，且弯折为从该外缘部向上述方向d2延伸。通过上述结构，即使电池模块的收纳单元的内压增大，外周缘框体也不会对卷封部的前端部施加打开方向的力，密封性优异。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是表示作为本发明的一个实施例的电池模块的外观的斜视图。
[0017]图2是沿着图1的电池模块的2-2线的剖面图。
[0018]图3是沿着图1的电池模块的3-3线的剖面图。
[0019]图4是表示电池模块的组装前的状态的斜视图。
[0020]图5是表示图2的电池模块的上部的剖面图。
[0021 ]图6是表示图2的电池模块的下部的剖面图。
[0022]图7是说明电池模块的组装工序的说明图。
[0023]图8是说明电池模块的组装工序的说明图。
[0024]图9是说明接着图8的电池模块的组装工序的说明图。
[0025]图10是说明接着图9的电池模块的组装工序的说明图。
[0026]图11是说明接着图10的电池模块的组装工序的说明图。
[0027]图12是说明卷封工序的说明图。
[0028]图13是说明电池模块的注塑工序的说明图。
[0029]图14是说明电池模块的作用的说明图。
[0030]图15是表示其他实施例涉及的电池模块的端部的剖面图。
【具体实施方式】
[0031](I)电池模块10的结构
[0032]以下，对于本发明的实施方式，基于【专利附图】
【附图说明】其实施例。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。电池模块10具有电池要素20和收纳单元30。
[0033]图2为沿着图1的电池模块10的2-2线的剖面图，图3为沿着电池模块10的3_3的剖面图，图4为表示电池模块10的组装前的状态的斜视图。在图2中，例如电池要素20是作为锂二次电池而承担充放电的电池单元，在正负的电极用金属薄膜之间插入电介质并卷绕而构成。电池要素20具有:扁平方形的电池要素主体21 ;正极集电箔22，其从电池要素主体21的一端部凸出；以及负极集电箔24，其从另一端部凸出。正极集电箔22由铝形成，负极集电箔24由铜形成。
[0034]收纳单元30例如具有:正极侧板32，其由铝板的冲压成型品构成；以及负极侧板34，其由铜构成。正极侧板32以及负极侧板34，在中央部分别具有凹部，通过使各自凹部相对而构成将电池要素20收纳在内的收纳部35。
[0035]图5是表示图2的电池模块10的上部的剖面图，图6是表示图2的电池模块10的下部的剖面图。在图5中，收纳单元30在收纳部35的周缘部具有接合端部40。接合端部40在正极侧板32的外周缘部位32b和负极侧板34的外周缘部位34b的整个范围内设置，在外周缘部位32b与外周缘部位34b之间插入中间框体42而将正极集电箔22与外周缘部位32b电连接。另外，如图6所示，负极集电箔24也与正极集电箔22同样地，与其外周缘部位34b电连接。如图4所示，在负极侧板34的外周缘部位34b上，形成有收纳凹槽34c，在收纳凹槽34c中收纳中间框体42。中间框体42是绝缘性的树脂成型品，是由左右分割而成左侧框体42L和右侧框体42R构成的分割件，通过使上述框体相对而构成在框内包围电池要素20的框体。在中间框体42中形成具有台阶部的集电箔保持部位43。集电箔保持部位43的台阶部将正极集电箔22向外周缘部位32b按压(图5)，将负极集电箔24向外周缘部位34b按压(图6)。
[0036]如图5以及图6所示，接合端部40具有:卷封部45，其将正极侧板32和负极侧板34的端部接合；和外周缘框体50，其通过树脂成型而成，以使得对卷封部45进行模塑。卷封部45通过在外周缘部位32b和外周缘部位34b之间插入绝缘片46后，将外周缘部位32b、34b重叠并卷入，从而构成压接.接合的二重卷封。如后所述，二重卷封是通过利用通用的制罐方法而形成的。外周缘框体50将卷封部45作为嵌入部件，通过使用了绝缘性树脂的嵌入成型而构成。
[0037](2)电池模块10的制造方法
[0038]下面，对上述电池模块10的制造方法进行说明。图7是说明电池模块10的组装工序的说明图。首先，在步骤SlOO中，准备构成电池模块10的各部件，即电池要素20、正极侧板32、负极侧板34、中间框体42以及绝缘片46。然后，在步骤SllO中，如图8所示，在正极侧板32的外周缘部位32b上载置绝缘片46，进而使电池要素20的电池要素主体21进入正极侧板32的正极板主体32a的凹部中，通过未图示的焊接电极将正极集电箔22焊接(例如点焊)至外周缘部位32b的焊接区域WF。由此，正极侧板32在外周缘部位32b上与电池元素20成为一体。
[0039]然后，在步骤S120中，如图9所示，使进入正极侧板32的凹槽中的电池要素20倾斜，使得负极集电箔24侧从正极侧板32分离后，设置负极侧板34，以使得其凹槽覆盖电池要素20的电池要素主体21，通过焊接电极将负极集电箔24焊接于外周缘部位34b的焊接区域WF。由此，负极侧板34与电池要素20成为一体，电池要素主体21收纳在收纳部35中(参照图2)。
[0040]然后在步骤S130中，如图10所示，将构成中间框体42的左侧框体42L以及右侧框体42R，分别插入正极集电箔22与外周缘部位32b之间、以及负极集电箔24(参照图6)与外周缘部位34b之间，并且将中间框体42与负极侧板34的收纳凹槽34c对齐位置，使左侧框体42L以及右侧框体42R在其开口侧端面处接合。在该状态下，利用正极侧板32和负极侧板34按压中间框体42。由此，电池要素20被正极侧板32和负极侧板34收纳，并且得到将中间框体42以及绝缘片46组装而成的子组件12A。(图11)
[0041]然后，在步骤S140中，进行卷封工序。图12是说明卷封工序的说明图。卷封工序利用封罐时通用的二重卷封方法进行。即，在图12中，将子组件12A的外周缘部位32b、34b设置于卷边压头90上，利用卷边滚轮92将外周缘部位32b、34b向卷边压头90侧按压并使外周缘部位32b、34b旋转，在子组件12A的整周上进行弯曲成型。在上述情况下，如图12(A)、(B)所示，使用卷边压头90和卷边滚轮92A、92B，依次阶段性地进行外周缘部位32b、34b的折返加工，从而能够在图(C)的子组件12B上形成卷封部45。
[0042]然后，在步骤S150中，将子组件12B设置于模具中。图13是将子组件12和模具一起示出的说明图。如图所示，模具为左右相对模具，具有左侧模具100L和右侧模具100R。左侧模具100L和右侧模具100R，形成空腔100K。空腔100K包围子组件12的外周缘。左右的模具，利用从空腔100K的模具面凸出的肩部位凸起102，按压正极侧板32的外周缘部位32b、中间框体42以及负极侧板34的外周缘部位34b，而保持子组件12。这样子组件12B的模具设置完成。在接下来的步骤S160中，向空腔100K注塑绝缘性的树脂，将子组件12嵌入成型。由此，在空腔100K内形成外周缘框体50。注塑树脂后，直至树脂冷却硬化为止冷却固化，之后进行拆模(步骤S170)，从而能够得到图1所示的电池模块10。
[0043](3)实施例的作用.效果
[0044]通过上述实施例的结构，实现下述效果。
[0045](3)-1如图14所示，收纳单元30通过接合端部40被封装，该接合端部40是收纳部35的周缘部，形成在正极侧板32以及负极侧板34的外周缘部位32b、34b上。接合端部40通过卷封部45进行封装，该卷封部45是由将正极侧板32以及负极侧板34的外周缘部位32b、34b重叠卷入后压接?接合的二重卷封构成的。并且，接合端部40利用将卷封部45嵌入成型而包围的外周缘框体50，将卷封部45密封，并且，相对于外力对卷封部45进行加强及保护。由此，即使电池模块10的收纳部35的内压上升较大，接合端部40通过卷封部45以及外周缘框体50也能够以较大的力防止正极侧板32以及负极侧板34的端部被打开，实现较高的密封性。
[0046](3)-2如图14所示，卷封部45的外周缘部位34b弯折为，其前端部34d朝向与正极侧板32和负极侧板34的相对方向dl相同的方向。因此，在经由外周缘框体50施加使正极侧板32与负极侧板34张开的外力的情况下，由于在前端部34b不会受到使其张开这样的力F1，所以密封性优异。
[0047](3)-3如图13所示，外周缘框体50在将电池要素20收纳在收纳部35中的状态下，将卷封部45作为嵌入部件，在其周围注塑成型而形成，所以其制造也比较容易。
[0048](4)其他的实施例
[0049]本发明不仅限于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式实施，例如还能够进行如下的变形。
[0050](4)-1图15是表示其他实施例涉及的电池模块1B的端部的剖面图。本实施例的特征在于接合端部40B的卷封部45B的结构。S卩，卷封部45B通过将正极侧板32B以及负极侧板34B的外周缘部位32Bb、34Bb 二重卷封而构成。另外，如果将上述正极侧板32B和上述负极侧板34B相对的方向设为dl,相对于上述方向dl成直角的方向设为d2,贝U前端部34Bd朝向外侧。因此，即使电池模块1B的收纳单元30B的内压增大，外周缘框体50B也不会对卷封部45B的前端部34Bd施加打开的方向的力F1，密封性优异。
[0051](4)-2本实施例的接合端部的特征在于，将卷封部和外周缘框体以化学方式粘接，而具有粘接力强化的粘接层的结构。为了得到该结构，采用以下工序。对正负极板的外周缘部位的表面，赋予羧基或氨基，羟基等极性官能基。即，利用由在放电气体中产生的等离子生成的根基，使有机物活化，利用其活化有机物对外周缘部位的表面赋予极性官能基。然后，通过对外周缘部位进行二重卷封而形成卷封部。另外，在进行形成外周缘框体的注塑成型时，在外周缘框体形成用的绝缘性树脂中，调配含有与上述极性官能基相互作用的粘接性官能基、例如环氧基的粘接性改性剂。由此，卷封部与外周缘框体能够通过极性官能基和粘接性官能基的相互作用而粘接，能够提高通过外周缘框体的封装的可靠性。在本实施例中，粘接层优选在将子组件设置于图12的模具之前，涂敷在卷封部上。
[0052](4)-3上述实施例中，对纽扣电池等单个的电池模块进行了说明，但不限定于此，也可以适用于将多个电池模块层叠而构成的电池单元。
[0053](4)-4上述实施例中，对如图4所示将中间框体42构成为分割件的例子进行了说明，但不限于此，也可以是以包围电池要素整周的方式一体形成的结构。在该情况下，可以将图7的步骤S120和步骤S130的工序颠倒，即，在将中间框体设置于电池要素上之后，进行将板焊接的工序。
[0054]标号的说明
[0055]10…电池模块
[0056]1B…电池模块
[0057]12…子组件
[0058]12A…子组件
[0059]12B…子组件
[0060]20…电池要素
[0061]21…电池要素主体
[0062]22…正极集电箔
[0063]24…负极集电箔
[0064]3O…收纳单元
[0065]30B…收纳单元
[0066]32b、34b…外周缘部位
[0067]32...正极侧板
[0068]32a…正极板主体
[0069]32Bb、34Bb…外周缘部位
[0070]34...负极侧板
[0071]34c…收纳凹槽
[0072]34d…前端部
[0073]34Bd…前端部
[0074]35…收纳部
[0075]40…接合端部
[0076]40B…接合端部
[0077]42…中间框体
[0078]42L…左侧框体
[0079]42R…右侧框体
[0080]43…集电箔保持部位
[0081]45…卷封部
[0082]45B…卷封部
[0083]46…绝缘片
[0084]50…外周缘框体
[0085]50B…外周缘框体
[0086]90…卷边压头
[0087]90、92Α、92Β …卷边滚轮
[0088]100K …空腔
[0089]100L…左侧模具
[0090]100R...右侧模具
[0091]102…肩部位凸起
[0092]WF…焊接区域
【权利要求】
1.一种电池模块，其具有电池要素(20)和收纳该电池要素(20)的收纳单元(30)的电池模块，其中， 上述收纳单元(30)具有导电性的正极侧板(32)和负极侧板(34)，由上述正极侧板(32)和上述负极侧板(34)构成收纳上述电池要素(20)的收纳部(35)，并且构成接合端部(40)，该接合端部(40)是上述收纳部(35)的周缘部，在上述正极侧板(32)的外周缘部位(32b)以及上述负极侧板(34)的外周缘部位(34b)之间插入绝缘片(46)而将两个外周缘部位(32b,34b)接合， 上述接合端部(40)具有:卷封部(45)，其通过将上述两个外周缘部位(32b、34b)重叠后卷入而压接.接合而成；以及外周缘框体(50)，其以包围该卷封部(45)的方式，使用绝缘性树脂嵌入成型而成。
2.根据权利要求1所述的电池模块,其中， 上述接合端部(40)在上述卷封部(45)和外周缘框体(50)接触的部分插入有粘接层。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中， 如果将上述正极侧板(32)与上述负极侧板(34)相对的方向设为dl，则上述卷封部(45)的前端部(34d)弯折为，使上述外周缘部位(32b、34d)向上述方向dl延伸。
4.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中， 如果将上述正极侧板(32)与上述负极侧板(34)相对的方向设为dl，相对于上述方向dl成直角的方向设为d2，则上述卷封部(45B)的前端部(34Bd)为上述正极侧板(32B)和负极侧板(34B)的外缘部，且弯折为从该外缘部向上述方向d2延伸。
【文档编号】H01M2/10GK104272490SQ201280068141
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2012年9月13日 优先权日:2012年1月26日
【发明者】岩田康生, 内田安则, 太田忠伸, 竹田慎一 申请人:丰田合成株式会社