电池模块的漏液检查方法以及电池模块的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电池模块的漏液检查方法以及电池模块。在作为电池模块(1)的阶段能够短时间且可靠地检查薄膜外壳电池(21)的漏液。将扁平的薄膜外壳电池(21)层叠多个并收容到壳体(11)内而成的电池模块(1)在长度方向的一端具有狭缝，在此插入气体传感器(3)。位于长度方向的另一端的端子部(12)具有与壳体(11)内连通的螺栓孔，在此连接鼓风机(2)。通过鼓风机(2)向壳体(11)内强制地送入空气，通过气体传感器(3)周围而流出，因此能够根据气体传感器(3)的输出来快速地判断是否存在漏液。
【专利说明】电池模块的漏液检查方法以及电池模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检查扁平的薄膜外壳电池的电解液的漏液的漏液检查方法，特别是涉及一种将多个薄膜外壳电池收容于壳体内并在作为电池模块的阶段检查壳体内的薄膜外壳电池的漏液的漏液检查方法，以及涉及一种适于该漏液检查方法的电池模块。
【背景技术】
[0002]公知一种扁平的薄膜外壳电池，该扁平的薄膜外壳电池利用层压薄膜气密地密封将成为正极和负极的多个电极板经由隔片层叠而成的电池元件，并且在内部填充了电解液。层压薄膜至少具备金属层和热熔接层，在电池元件的外周侧对两个层压薄膜进行加热而使相互熔接，由此密封薄膜外壳电池的周缘部。
[0003]这种薄膜外壳电池通常作为将多个(例如四个左右)薄膜外壳电池收容到例如由金属板构成的壳体内的电池模块而被处理。而且，该电池模块还能够单独使用，但是，例如根据所需的电压、用途，作为堆叠而组合多个，并且收容于包装盒内例如用作电动汽车用的电池盒。
[0004]在这种薄膜外壳电池中，当层压薄膜的密封不充分时，填充到内部的电解液产生泄露。
[0005]在专利文献I中公开了以下技术:在进行锂离子电池的熟化的熟化装置中设置能够检测电解液的气体成分的气体传感器，检测在熟化工序中容易产生的漏液。
[0006]专利文献1:日本特开2000-188135号公报
【发明内容】
_7] 发明要解决的问题
[0008]然而，在将多个薄膜外壳电池收容到壳体内的状态下检查漏液时不适合使用上述以往的方法。即，在专利文献I的方法中，由于作为熟化工序而长期放置，因此能够确保足够的检查时间，但是仅为了漏液检查而长期保管被组装为电池模块的状态下的电池并不现实。
[0009]因而，本发明的目的在于提供一种能够在短时间内检查在电池模块的状态下收容于内部的薄膜外壳电池是否存在漏液的漏液检查方法。
[0010]用于解决问题的方案
[0011 ] 本发明是一种薄膜外壳电池的漏液检查方法，用于在将扁平的薄膜外壳电池层叠多个并收容到壳体内而成的电池模块中检查上述薄膜外壳电池的漏液，该方法的特征在于，
[0012]与设置于上述壳体的第一开口部相面对地配置气体传感器，
[0013]通过设置于上述壳体的其它位置的第二开口部向上述壳体内强制地导入空气，
[0014]根据上述气体传感器的输出来判断上述薄膜外壳电池是否存在漏液。
[0015]在优选的一个方式中，使用鼓风机通过上述第二开口部将空气加压输送到壳体内。或者在另一个方式中，利用负压通过上述第一开口部来吸引壳体内的空气。
[0016]这样，如果设为在电池模块的壳体内强制地生成气流的状态，则假设在壳体内的某一个薄膜外壳电池中存在液状或者气体状的漏液的情况下，由该电解液的漏液引起的气体成分随着气流流向第一开口部。也就是说，如果假设存在漏液，则气体成分可靠且迅速地流经气体传感器周围，能够在短时间内检查电池模块内部的薄膜外壳电池是否存在漏液。
[0017]上述第一开口部和第二开口部例如分别被配置在壳体的相互对置的壁面，以使从成为空气入口的第二开口部流向成为空气出口的第一开口部的空气流横穿薄膜外壳电池的周围地流动。此外，各开口部、尤其是成为空气入口的第二开口部不一定必须是一个开口部，能够由多个孔等构成。另外，也可以设置多个第一开口部，在各个第一开口部设置气体传感器，并根据各气体传感器的输出来判断漏液。
[0018]期望将上述第一开口部和上述第二开口部配置在上述壳体的两个侧面、详细地说配置在沿着上述薄膜外壳电池的主面而相互对置的两个侧面，使空气在上述壳体内在沿着上述薄膜外壳电池的主面的方向上流通。如果设为这种结构，则在相邻的薄膜外壳电池之间在沿着其主面的方向上空气顺畅地流动，因此即使在某个部位产生漏液，气体传感器也能够可靠地进行检测。
[0019]另外，作为适于这种漏液检查方法的电池模块，将扁平的薄膜外壳电池层叠多个并收容于壳体内而成，该电池模块的特征在于，在上述壳体形成以下部分:
[0020]气体传感器用的第一开口部，该气体传感器用于检查上述薄膜外壳电池的漏液；以及
[0021]第二开口部，其用于强制地使空气通过上述壳体内向上述第一开口部流通，
[0022]其中，上述第一开口部和上述第二开口部被配置在沿着上述薄膜外壳电池的主面而相互对置的两个侧面，以使空气在上述壳体内在沿着上述薄膜外壳电池的主面的方向上流通。
[0023]发明的效果
[0024]根据本发明，强制地使空气在壳体内流通，根据配置于成为该空气流的出口的第一开口部的气体传感器的输出来判断是否存在漏液，因此即使在组装为电池模块的状态下，也能够在短时间内可靠地检测出薄膜外壳电池的漏液。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是表示本发明所涉及的漏液检查方法的一个实施例的说明图。
[0026]图2是该漏液检查方法的处理的流程图。
[0027]图3是用于该实施例的电池模块的立体图。
[0028]图4是表示电池模块的相反侧的端部的立体图。
[0029]图5是薄膜外壳电池的立体图。
[0030]图6是与隔离件一起表示多个薄膜外壳电池的分解立体图。
[0031]图7是表示四个电池元件的连接的电路图。
[0032]图8是沿着电池模块的中央部的纵截面图。
[0033]图9是偏于电池模块的侧方的位置处的纵截面图。
[0034]图1O是使用了负压泵的实施例的说明图。[0035]图11是变更了开口部的位置的实施例的说明图。
[0036]附图标记说明
[0037]1:电池模块；2:鼓风机；3:气体传感器；4:控制器。
【具体实施方式】
[0038]下面，根据附图来详细地说明本发明的一个实施例。
[0039]图1是表示本发明的漏液检查方法的一个实施例的说明图，相互对置地配置鼓风机2和气体传感器3，该鼓风机2在制造线上的漏液检查台上对成为检查对象的电池模块I强制地导入空气，该气体传感器3检测由电解液的漏液引起的气体成分。上述鼓风机2和气体传感器3与控制器4相连接，该控制器4执行漏液检查。该控制器4具备显示漏液检查结果的显示器5，并且具备在检测出漏液时发出声音警报的通知器6。
[0040]如图3所示，上述电池模块I是在由金属板构成的扁平的矩形壳体11内例如层叠并收容四个图5示出的扁平的薄膜外壳电池21而成的，在成为长度方向的一端部的短边侧的侧面Ila并排地设置有三个端子部12。另外，如图4所示，在成为长度方向的另一端部的另一个短边侧的侧面Ilb的中央，以打开开口的方式形成有沿着四个薄膜外壳电池21的层叠方向的贯穿壳体11的整个高度的矩形狭缝13。该狭缝13相当于权利要求中的“第一开口部”，图1所示的气体传感器3被配置为其前端探头通过该狭缝13而面对壳体11内部的状态。
[0041]上述端子部12以矩形的突出状从壳体11的侧面Ila突出的方式而形成，在各自的中央部形成有用于与未图示的母线相连接的螺栓孔14。该螺栓孔14以到达壳体11的内部空间的方式贯穿突出状的端子部12而形成，因而该螺栓孔14与壳体11的内部空间连通。该三个螺栓孔14相当于权利要求中的“第二开口部”。图1所示的鼓风机2的喷出口经由分支成三个的分支管15与各螺栓孔14相连接。
[0042]此外，如图7所示，各电池模块I所包含的四个薄膜外壳电池21形成将两个两个地并联连接的薄膜外壳电池进行串联连接的配置，关于上述三个端子部12，外侧的两个分别与图7示出的两端的端子a、b对应，并且中央的端子部12与中间端子c对应。该中央的端子部12即中间端子c被用于各薄膜外壳电池21的电压的监视器。
[0043]收容在电池模块I的壳体11内的薄膜外壳电池21例如是锂离子二次电池。如图5所示，将分别呈矩形的正极板和负极板经由隔片交替地层叠多个而设为电池元件，将该电池元件夹持在成为外壳薄膜的层压薄膜22之间，并且对该层压薄膜22的周缘进行加热熔接而成为气密地密封的扁平的结构，在矩形的一个短边，从层压薄膜22向外引出正极片23和负极片24。
[0044]上述层压薄膜22是至少包含内侧的热熔接层、中间的金属层、外侧的保护层的多层结构的薄膜，例如热熔接层由聚丙烯(PP)构成，金属层由铝箔构成，保护层由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成。在一个方式中，将呈矩形的两个层压薄膜22配置在上述电池元件的两侧，对其四个边进行热熔接，由此构成薄膜外壳电池21。由此，在四个边分别形成平坦的薄壁熔接部22a。作为其它方式，也可以将一个层压薄膜22折成两个，在其内侧夹持上述电池元件之后，对其余的三个边进行热熔接，由此构成密封的薄膜外壳电池21。
[0045]此外，以保留用于填充电解液的注入口的形状来进行层压薄膜22的基于热熔接的密封，在将电解液填充到内部之后，对注入口部分进行密封。电解液包含六氟磷酸锂(LiPF6)等锂盐，以及，碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯基酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙基酯、碳酸甲基丙基酯等非水溶剂。
[0046]作为用于检测这种电解液的漏液的气体传感器3，是对随着电解液的液状或者气体状的泄露而产生的气体成分起感应的气体传感器即可,根据作为检查对象的电解液来适当地选择，例如能够使用对由于锂盐的分解而产生的氟化氢进行检测的氟化氢传感器、对非水溶剂的有机成分进行检测的臭气传感器等。
[0047]具有上述结构的薄膜外壳电池21如图6所示那样隔着分别配置在长度方向的两端部的隔离件25依次层叠，并且以最下面和最上面分别附加绝缘片28 (参照图8)的状态收容于壳体11内。此外，各薄膜外壳电池21的正极片23和负极片24与壳体11端部的端子部12相连接，使得成为如图7所示的电路。上述隔离件25使用绝缘性的合成树脂材料以沿着薄膜外壳电池21的短边的形状成型，两端具有圆筒形的柱状部26，在层叠方向上相邻的两个隔离件25的柱状部26相互嵌合且抵接，由此隔离件25之间的间隔以及相邻的两个薄膜外壳电池21的间隔得到确保。而且，在两端的柱状部26之间，一个隔离件25以及与该隔离件25相邻的隔离件25在层叠方向上相互分离，残留了空气能够流通的间隙。
[0048]图8和图9是示意性地示出包含这种隔离件25的壳体11内部结构的说明图，均为在沿着壳体11的长度方向的平面上将电池模块I作为截面的图，图9示出了沿着通过柱状部26的平面的截面，图8示出了沿着通过隔离件25的中心的平面的截面。
[0049]如图9所示，在沿着柱状部26的截面上全部隔离件25的柱状部26如上述那样在层叠方向上连续。与此相对地，在沿着图8所示的隔离件25中心的截面上，如上所述那样在各隔离件25之间保留间隙27。
[0050]另一方面，如果关注薄膜外壳电池21的厚度(即层叠方向的尺寸)，则各薄膜外壳电池21的中央部最鼓，越向周边越薄，因此在沿着图8所示的隔离件25中心的截面上，成为相邻的薄膜外壳电池21之间在中央部相互接触的状态，并且成为薄膜外壳电池21的中央部还隔着绝缘片28实质上压接到壳体11的上下的内壁面(底面和顶面)的状态。与此相对地，在沿着图9所示的柱状部26的截面上，各薄膜外壳电池21的厚度稍微减小，因此在相邻的薄膜外壳电池21之间产生一些间隙29。
[0051]鼓风机2的成为空气入口的三个螺栓孔14位于图8、图9所示的壳体11的一个侧面11a，配置有气体传感器3的成为空气出口的狭缝13位于另一个侧面11b，这两个侧面IlaUlb沿着薄膜外壳电池21的主面(正极板等所沿着的基本的平面)相互对置。因而，从一个侧面Ila的一侧流入的空气通过隔离件25之间的间隙27横穿隔离件25，并且通过各薄膜外壳电池21之间产生的间隙29而在沿着薄膜外壳电池21的主面的方向上流动。而且，通过相反侧的隔离件25的间隙27流向成为出口的狭缝13。因此，空气在层叠收容了多个薄膜外壳电池21的壳体11内较顺畅地流动。另外，即使在各薄膜外壳电池21的哪个部位存在漏液，所产生的气体成分也会与空气流可靠地接触，从而能够利用处于空气的出口的气体传感器3进行检测。
[0052]图2是示出通过图1所示的控制器4执行的漏液检查的处理的流程的流程图。
[0053]该漏液检查例如在自动化的生产线中进行，当完成的电池模块I通过输送线被移送至漏液检查台时，分支管15的前端分别被插入端子部12的螺栓孔14，并且气体传感器3的前端探头被插入相反侧的狭缝13。而且，在该状态下开始进行图2的处理，在步骤I中打开鼓风机2，并且在步骤2中开始计时器的计时。并且在步骤3中读入气体传感器3的输出。
[0054]通过鼓风机2的作用，空气(外部空气)经由三个螺栓孔14被强制地导入壳体11内。如上所述，该空气在沿着各薄膜外壳电池21的主面的方向上流动。也就是说，在壳体11内沿着其长度方向流动，从在与端子部12相反侧的侧面Ilb开口的狭缝13向外部流出。因而，如果假设在某个薄膜外壳电池21中存在漏液，则由电解液引起的气体成分随着气流而快速地作用于气体传感器3，并被该气体传感器3检测。
[0055]在步骤4中，判断在规定时间以内气体传感器3的输出是否超出规定的阈值，如果没有检测到超出阈值的输出，则进入步骤5，通过显示器5显示不存在漏液的意思。万一在检测到超出阈值的输出时，进入步骤6，通过显示器5显示是漏液的意思，同时通过通知器6发出警报以通知给作业人员。此外，在自动化生产线的情况下，期望构成为自动排除判断为漏液的电池模块I。作为步骤4的规定时间，几秒左右、最长几十秒钟左右的等级就足够了。
[0056]在步骤5、6之后，在步骤7中关闭鼓风机2，并且使计时器初始化并结束一系列处理。
[0057]这样，根据本实施例，能够在组装为电池模块I的状态下，短时间内高效且可靠地检查薄膜外壳电池21是否存在漏液。因而，能够在更接近最终的出厂阶段的阶段进行漏液检查，例如还能够可靠地检测在将薄膜外壳电池21组装为电池模块I时新产生的漏液等。
[0058]此外，在上述实施例中，通过鼓风机2强制地将外部空气送入壳体11内，但是相反也可以构成为通过负压从壳体11内抽出空气。图10是表示利用负压进行吸引的一个实施例的图，覆盖壳体11端部的狭缝13的橡胶套31被安装于气体传感器3前端部，负压泵32与该橡胶套31相连接。因而，当将气体传感器3前端部插入狭缝13内时，狭缝13同时被橡胶套31覆盖，伴随负压泵32的动作来吸引壳体11内的空气。因此，外部空气从相当于第二开口部的上述螺栓孔14被导入壳体11内，与上述实施例同样地在壳体11内在沿着薄膜外壳电池21的主面的方向上流动，通过气体传感器3周围。如果假设在某一个薄膜外壳电池21中存在漏液，则与上述实施例同样地，能够根据气体传感器3的输出快速地进行检测。
[0059]此外，在该实施例的情况下，第二开口部仅对外部空气开口即可，因此例如还能够代替螺栓孔14将壳体11的现有的孔、间隙用作第二开口部。
[0060]如上述各实施例那样，在其中一个短边上配置第一开口部，在另一个短边上配置第二开口部，以使空气沿着细长的壳体11的长度方向流动，但优选使空气在整个壳体11内流通，但是本发明并不限定于此，只要空气能够可靠地流经薄膜外壳电池21周围并通过气体传感器3，也可以是任意的配置。另外，第一开口部和第二开口部的形状也是任意的。
[0061]在图11中，作为一个实施例，在成为细长的壳体11的长边的一个侧面设置气体传感器3用的第一开口部，通过鼓风机2强制地从设置于与该第一开口部相对置的另一侧面的第二开口部送入空气。即使是这种结构，也能够充分进行漏液检查。此外，也可以根据需要并排地配置多个第一开口部和气体传感器3。
[0062]但是，图8、图9示出的绝缘片28妨碍在壳体11的底面和顶面设置第一开口部和第二开口部而使空气在薄膜外壳电池21的层叠方向上流通，并且如图8、图9所示，与流通方向正交地存在多个薄膜外壳电池21，因此通气阻力变大通常是不理想的。
【权利要求】
1.一种薄膜外壳电池的漏液检查方法，用于在将扁平的薄膜外壳电池层叠多个并收容到壳体内而成的电池模块中检查上述薄膜外壳电池的漏液，该方法的特征在于， 与设置于上述壳体的第一开口部相面对地配置气体传感器， 通过设置于上述壳体的其它位置的第二开口部向上述壳体内强制地导入空气， 根据上述气体传感器的输出来判断上述薄膜外壳电池是否存在漏液。
2.根据权利要求1所述的薄膜外壳电池的漏液检查方法，其特征在于， 在上述壳体，将上述第一开口部和上述第二开口部配置在沿着上述薄膜外壳电池的主面而相互对置的两个侧面，使空气在上述壳体内在沿着上述薄膜外壳电池的主面的方向上流通。
3.根据权利要求1或者2所述的薄膜外壳电池的漏液检查方法，其特征在于， 使用鼓风机通过上述第二开口部将空气加压输送到壳体内。
4.根据权利要求1或者2所述的薄膜外壳电池的漏液检查方法，其特征在于， 通过上述第一开口部利用负压来吸引壳体内的空气。
5.一种电池模块，将扁平的薄膜外壳电池层叠多个并收容于壳体内而成，该电池模块的特征在于，在上述壳体形成以下部分: 气体传感器用的第一开口部，该气体传感器用于检查上述薄膜外壳电池的漏液；以及 第二开口部，其用于强制地使空气通过上述壳体内向上述第一开口部流通， 其中，上述第一开口部和上述第二开口部被配置在沿着上述薄膜外壳电池的主面而相互对置的两个侧面，以使空气在上述壳体内在沿着上述薄膜外壳电池的主面的方向上流通。
【文档编号】H01M2/02GK103900767SQ201310739201
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2012年12月26日
【发明者】矢岛久道 申请人:汽车能源供应公司