电池块以及电池模块的制作方法

本公开涉及电池块以及电池模块。

背景技术：

以往，已知有将包含多个圆筒形电池的电池块彼此电连接而构成的电池模块(例如，参照专利文献1)。专利文献1所公开的电池模块具有在圆筒形电池的轴向上层叠有两层电池块的构造。另外，还已知在沿圆筒形电池的列的方向上排列两个以上的电池块而构成的电池模块。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-11956号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，在将沿圆筒形电池的列的方向排列的两个以上的电池块电连接而构建电池模块的情况下，使电池块彼此的间隔变窄来提高电池模块的容量密度是重要课题。

用于解决课题的手段

作为本公开的一个方式的电池块具备：多个圆筒形电池；电池保持架，收纳配置成锯齿状的多个圆筒形电池；正极集电板，与各圆筒形电池的正极端子电连接；和负极集电板，夹着各圆筒形电池而与正极集电板对置配置，与各圆筒形电池的负极端子电连接，正极集电板以及负极集电板的至少一者具有汇流条部，该汇流条部沿圆筒形电池的轴向延伸，并与其他电池块的集电板电连接，电池保持架具有中多个圆筒形电池的列，在多个圆筒形电池的列中，相邻的列的各圆筒形电池彼此配置成锯齿状，从电池保持架的端部至最近的圆筒形电池的距离根据圆筒形电池的锯齿状的配置而不同，在电池保持架的端部，在从电池保持架的端部至最近的圆筒形电池的距离近的两列的两个圆筒形电池的间隙形成有收纳汇流条部的凹部。

发明效果

根据本公开的一个方式的电池块，能够减小与相邻配置的其他电池块的间隔，从而能够提供容量密度高的电池模块。

附图说明

图1是从正面侧斜上方观察作为实施方式的一个例子的电池块以及电池模块的立体图。

图2是从背面侧斜下方观察作为实施方式的一个例子的电池块以及电池模块的立体图。

图3是作为实施方式的一个例子的电池块以及电池模块的俯视图。

图4是作为实施方式的一个例子的电池块以及电池模块的仰视图。

图5是图3以及图4的aa线剖视图。

图6是作为实施方式的又一个例子的电池模块的剖视图。

图7是表示作为实施方式的一个例子的金属制保持架的图。

具体实施方式

如上所述，在将沿圆筒形电池的列的方向排列的多个电池块电连接而构成的电池模块中，使电池块彼此的间隔变窄而提高容量密度是重要的。为了应对这样的课题，在作为本公开的一个方式的电池块的电池保持架中，在配置成锯齿状的圆筒形电池的间隙形成有收纳集电板的汇流条部的凹部。通过具备该凹部，汇流条部不会从电池保持架的端大幅度伸出，能够防止由于汇流条部的原因而导致两个电池块的间隔扩大。换句话说，电池块彼此的间隔变小，电池模块的容量密度提高。

汇流条部例如是将集电板折弯而形成的，通过设置上述凹部，能够使折弯的程度变缓。在不存在凹部的情况下，为了尽可能减小汇流条部的伸出长度，集电板被急剧地折弯，但在这种情况下，应力容易集中于折弯部，集电板的耐久性降低。即，通过设置凹部而使集电板较缓地折弯，从而应力的集中被缓和，连接构造的耐久性提高。另外，若在集电板中流动的电流量增加，则通常使用厚度大的集电板，但该集电板难以折弯成直角。通过设置凹部，能够将厚度大的集电板较缓地折弯来使用。

此外，上述凹部利用在电池保持架的端部未配置圆筒形电池的空间而形成。因此，根据本公开的一个方式的电池块，能够在不减少圆筒形电池的搭载个数的情况下减小电池块彼此的间隔。

以下，对实施方式的一个例子进行详细地说明。另外，本公开所涉及的电池块以及电池模块不限于以下说明的实施方式。由于在实施方式的说明中参照的附图是示意性地记载的，因此，应参考以下的说明来判断在附图中描绘的结构要素的尺寸等。

以下，为了方便说明，将沿着圆筒形电池的列的方向作为电池块等的“纵向”，将圆筒形电池的列排列的方向作为电池块等的“横向”。将沿着圆筒形电池的轴向的方向作为电池块等的“上下方向”，将正极集电板侧作为“上”，将负极集电板侧作为“下”。此外，将形成收纳正极侧汇流条部的第一凹部的电池块的纵向一侧(正面侧)作为“前”，将形成有收纳负极侧汇流条部的第二凹部的电池块的纵向另一侧(背面侧)作为“后”。

图1以及图2是将作为实施方式的一个例子的两个电池块11电连接而构成的电池模块10的立体图。如图1以及图2所例示的那样，构成电池模块10的电池块11具备多个圆筒形电池12和收纳配置成锯齿状的多个圆筒形电池12的电池保持架13。电池块11还具备：正极集电板14，与各圆筒形电池12的正极端子电连接；和负极集电板15，隔着各圆筒形电池12与正极集电板14对置配置且与各圆筒形电池12的负极端子电连接。电池块11是将多个圆筒形电池12收纳于电池保持架13并进行并联连接而成的电池组单元。

详细内容后述，正极集电板14以及负极集电板15的至少一者具有汇流条部，该汇流条部沿圆筒形电池12的轴向延伸并与其他电池块的集电板电连接。而且，在电池保持架13的端部，在从电池保持架13的端部到最近的圆筒形电池12的距离近的两列的两个圆筒形电池12的间隙形成有收纳汇流条部的凹部。在本实施方式中，在正极集电板14以及负极集电板15上分别设置有汇流条部41、46。在凹部中，包括收纳汇流条部41(正极侧汇流条部)的凹部23(第一凹部)和收纳汇流条部46(负极侧汇流条部)的凹部28(第二凹部)。

电池模块10通过将沿圆筒形电池12的列的纵向排列的两个电池块11串联连接而构成。在电池模块10中，电池块11a的后表面和电池块11b的前表面对置配置。两个电池块11例如是相同的电池块，相互的形状、尺寸相同，并搭载相同数量的圆筒形电池12。以下，为了方便说明，将一个电池块11作为“电池块11a(第一电池块)”，将另一个电池块11作为“电池块11b(第二电池块)”。如后所述，电池模块10通过将电池块11a的汇流条部46a和电池块11b的汇流条部41b连接而构成。另外，电池模块10也可以通过将三个以上的电池块11电连接而构成。

电池块11还具备正极导线板16和负极导线板17。正极导线板16介于电池保持架13的上壁部21与正极集电板14之间而与各圆筒形电池12的正极端子电连接。负极导线板17介于电池保持架13的下壁部26与负极集电板15之间而与各圆筒形电池12的负极端子电连接。即，正极集电板14经由正极导线板16与各圆筒形电池12的正极端子电连接，负极集电板15经由负极导线板17与各圆筒形电池12的负极端子电连接。

圆筒形电池12具备金属制的电池壳体和收纳在该壳体内的发电要素。发电要素包括例如具有卷绕构造的电极体和非水电解质。电池壳体包括分别形成于轴向两端的大致正圆形状的正极侧端面12a以及负极侧端面12b、沿轴向的曲面即侧面12c，具有在轴向上比径向长的大致圆柱形状。电池壳体由收纳发电要素的有底圆筒形状的壳体主体和堵塞壳体主体的开口部的封口体构成。在壳体主体与封口体之间一般设置有垫片。

在本实施方式中，封口体的上表面成为正极侧端面12a，壳体主体的下表面成为负极侧端面12b。封口体具有例如包含阀体的层叠构造，作为圆筒形电池12的正极端子发挥功能。此外，壳体主体作为圆筒形电池12的负极端子发挥功能。正极导线板16与正极侧端面12a连接，负极导线板17与负极侧端面12b连接。

电池保持架13具有能够收纳多个圆筒形电池12的内部空间。电池保持架13也可以说是收纳多个圆筒形电池12的电池壳体。电池保持架13具有在纵向以及横向上比上下方向长的大致长方体形状。电池保持架13的上下方向长度例如比圆筒形电池12的轴向长度稍长。电池保持架13的纵向长度根据圆筒形电池12的列的长度等来设定，横向长度根据后述的收纳部组30的数量等来设定。

电池保持架13例如是树脂制的保持架。构成电池保持架13的树脂优选为固化型树脂、且即使暴露于例如600℃以上的高温也不会熔融的具有交联构造的树脂。作为具体例子，可列举不饱和聚酯、环氧树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂等热固化性树脂。固化型树脂中可以含有绝缘性的金属氧化物、金属氮化物等导热性填料、热分解时发挥吸热作用的氢氧化铝等吸热填料等。

电池保持架13具有形成为锯齿状的多个电池收纳部31。电池保持架13的相邻的列的各圆筒形电池12彼此配置成锯齿状，具有从电池保持架13的端部到最近的圆筒形电池12的距离因圆筒形电池12的锯齿状的配置而不同的多个圆筒形电池12的列。在本实施方式中，具有两个以上的收纳部组30，该收纳部组30是以多个圆筒形电池12配置成锯齿状的方式形成为三列的电池收纳部31的组，三个收纳部组30沿电池保持架13的横向排列设置。在各收纳部组30之间形成有比构成各收纳部组30的各电池收纳部31的空隙宽的间隙。

各收纳部组30构成为，在三列的电池收纳部31的列中，构成中央的列34的电池收纳部31的数量比构成两端的列35的电池收纳部31的数量多一个。列34、35均在纵向上笔直地排列形成有多个电池收纳部31。构成列34的电池收纳部31和构成列35的电池收纳部31在纵向各错开半个间距而配置成锯齿状。即，列34与列35相比，从电池保持架13的端部到最近的圆筒形电池12的距离短了圆筒形电池12彼此的间隔的半间距的量。

在本实施方式中，列34由八个电池收纳部31形成，列35由七个电池收纳部31形成。而且，列34从列35的两端分别向前方以及后方突出电池收纳部31的大致一半的长度。这样，由于列35的长度比列34的长度短，因此，在电池保持架13的纵向端部，在两个收纳部组30之间未配置圆筒形电池12的空间形成得比其他部分宽。详细内容后述，在电池保持架13上，在列35的部分即列34与相邻的其他列34之间形成有利用该空间来收纳汇流条部的凹部23、28。

以下，进一步参照图3～图5，对电池保持架13、正极集电板14、负极集电板15以及电池块11a、11b的连接构造进行更详细地说明。图3是电池模块10的俯视图，图4是电池模块10的仰视图，图5是图3以及图4的aa线剖视图。

如图1～图5所例示的那样，电池保持架13具有上保持架20和下保持架25，将该各保持架连结而构成。上保持架20以及下保持架25是分别形成有多个圆筒形电池12的收纳部32、33(参照图5)的托盘状构件。收纳部32、33是插入圆筒形电池12的轴向端部的筒状的凹部，形成为锯齿状。在上保持架20与下保持架25连结时，收纳部32、33在上下方向上重叠，由此形成电池收纳部31。上保持架20与下保持架25的纵向长度、横向长度，上下方向长度例如分别相互大致相同。

上保持架20与各圆筒形电池12的正极侧端面12a的周缘部以及侧面12c的上端部紧密接触，保持各圆筒形电池12的上端部。上保持架20具有俯视大致四边形状的上壁部21和相对于上壁部21大致垂直地形成的侧壁部22。在由侧壁部22围起的上保持架20的内侧形成有多个收纳部32，圆筒形电池12的上端部插入收纳部32。

在上壁部21形成有使正极侧端面12a的一部分露出的开口21a。正极导线板16经由开口21a与正极侧端面12a连接。此外，在圆筒形电池12的阀体断裂而排出气体的情况下，气体通过开口21a排出。开口21a例如具有大致正圆形状，形成为锯齿状。开口21a对所有的收纳部32形成。此外，在上壁部21形成有供用于固定正极集电板14的螺钉36插通的螺孔(未图示)。该螺孔例如形成在各收纳部组30之间。

下保持架25与各圆筒形电池12的负极侧端面12b的周缘部以及侧面12c的下端部紧密接触，保持各圆筒形电池12的下端部。下保持架25具有俯视大致四边形状的下壁部26和相对于下壁部26大致垂直地形成的侧壁部27。在由下壁部26围起的下保持架25的内侧形成有多个收纳部33，圆筒形电池12的下端部插入收纳部33。在下壁部26，与上保持架20的上壁部21同样地形成有使负极侧端面12b的一部分露出的开口26a、供螺钉36插通的螺孔。开口26a例如具有大致半圆形状，对所有的收纳部33形成。

在上保持架20以及下保持架25的各侧壁部设置有连结部38。例如，通过在将圆筒形电池12的下端部插入收纳部33的下保持架25上覆盖上保持架20并利用连结部38对两保持架进行螺纹固定，从而形成在内部收纳了多个圆筒形电池12的电池保持架13。上壁部21的开口21a被圆筒形电池12的正极侧端面12a堵塞，下壁部26的开口26a被圆筒形电池12的负极侧端面12b堵塞，此外，侧壁部22、27的前端部彼此相互无空隙地抵接。由此，收纳有圆筒形电池12的电池保持架13的内部成为封闭的空间。

正极集电板14安装于上保持架20。正极集电板14具有形成有多个开口42的基部40和从基部40的纵向一端部(前端部)延伸突出的汇流条部41。开口42形成在与上保持架20的开口21a重叠的位置。基部40设置为使用螺钉36固定在上保持架20的上壁部21，覆盖上壁部21的大致整个区域。

汇流条部41是将正极集电板14折弯而形成的。汇流条部41在与基部40的交界位置即根部向下方折弯，在中途向前方折弯。汇流条部41的根部侧部分相对于基部40大致垂直地延伸，汇流条部41的前端侧部分与基部40大致平行地延伸。汇流条部41的上下方向长度比上保持架20的上下方向长度短。此外，汇流条部41被设为不从电池保持架13的端向前方伸出而收纳于凹部23的纵向长度。

在正极集电板14设置有两个汇流条部41。两个汇流条部41具有相互相同的形状、相同的尺寸，均从基部40的前端部延伸突出。各汇流条部41分别设置于分别构成各收纳部组30的两个电池收纳部31之间、更详细而言为分别构成各列34的两个电池收纳部31之间、换言之为两个列34的圆筒形电池12的间隙。即，各汇流条部41的横向长度比这两个电池收纳部31的间隔短。

在本实施方式中，汇流条部41可以是一个，但通过设置多个汇流条部41，能够提高正极集电板14的容许电力量(对汇流条部46也同样)。另外，与设置一个横向较长的汇流条部相比，设置分成两个的汇流条部能够提高例如圆筒形电池12的搭载效率，此外，连接构造的耐久性提高。

负极集电板15安装于下保持架25。负极集电板15具有形成有多个开口47的基部45和从基部45的纵向另一端部(后端部)延伸突出的汇流条部46。汇流条部41、46相互设置在电池保持架13的纵向相反侧。由此，能够在纵向上串联连接多个电池块11。开口47形成在与下保持架25的开口26a重叠的位置。基部45被设置成使用螺钉36固定于下保持架25的下壁部26，覆盖下壁部26的大致整个区域。

汇流条部46是将负极集电板15折弯而形成的。汇流条部46在与基部45的交界位置即根部向上方折弯，在中途向后方折弯。汇流条部46的根部侧部分相对于基部45大致垂直地延伸，汇流条部46的前端侧部分与基部45大致平行地延伸。汇流条部46的上下方向长度比下保持架25的上下方向长度长，如后所述，汇流条部46的一部分收纳在形成于上保持架20的上保持架侧凹部24。汇流条部46的上下方向长度比汇流条部41的上下方向长度长，但若考虑构件的搬运、管理等，则例如设为小于汇流条部41的上下方向长度的3倍。此外，汇流条部46的前端侧部分从电池保持架13的端向后方突出。

在负极集电板15上设有两个汇流条部46。两个汇流条部46具有相互相同的形状、相同的尺寸，均从基部45的后端部延伸突出。各汇流条部46分别设置于分别构成各收纳部组30的两个电池收纳部31之间、更详细而言为分别位于各列34的端的两个电池收纳部31之间、换言之为两个列34的圆筒形电池12的间隙。各汇流条部46的横向长度比这两个电池收纳部31的间隔短，例如与汇流条部41的横向长度相同。

如上所述，在电池保持架13上，在两个圆筒形电池12的间隙分别形成有收纳正极集电板14的汇流条部41的凹部23和收纳负极集电板15的凹部28。凹部23形成于电池保持架13的前端部，凹部28形成于电池保持架13的后端部。凹部23在电池保持架13的前端部形成在分别构成各收纳部组30的两个电池收纳部31之间。更详细而言，形成于分别构成各收纳部组30的中央的列34的两个电池收纳部31的间隙。关于凹部28，在电池保持架13的后端部，也形成于分别构成各收纳部组30的中央的列34的两个电池收纳部31的间隙。

在本实施方式中，在电池保持架13的横向上形成有三个收纳部组30，因此，在横向上隔开间隔地形成两个凹部23、28。在两个收纳部组30之间未配置圆筒形电池12的空间形成得比其他部分大，因此，利用该空间，能够不使圆筒形电池12的搭载个数减少地形成凹部23、28。

凹部23是形成于上保持架20的前端部的凹陷，从该保持架的上端形成至上下方向中央部。凹部23的侧壁部沿上下方向形成，凹部23的下壁部形成为与上保持架20的上壁部21大致平行。

凹部23收纳汇流条部41的整体。凹部23在纵、横、上下方向上分别以汇流条部41的尺寸以上的大小形成。汇流条部41配置成沿着凹部23的侧壁部以及下壁部，其整体收纳于凹部23内。在凹部23的下壁部形成有螺孔37。在螺孔37安装有对汇流条部41、46进行固定的螺钉36。在形成有供螺钉36插通的贯通孔43的汇流条部41的前端侧部分，贯通孔43配置成与螺孔37在上下方向上重叠并沿着凹部23的下壁部。

凹部28是形成于上保持架20以及下保持架25的后端部的凹陷，从下保持架25的下端形成至上保持架20的上下方向中央部。凹部28由形成于上保持架20的上保持架侧凹部24和遍及下保持架25的上下方向全长而形成的下保持架侧凹部29构成。上保持架侧凹部24与下保持架侧凹部29在上下方向排列并连续。

凹部28收纳汇流条部46的一部分。凹部28收纳汇流条部46的沿上下方向延伸的部分的整体，并收纳汇流条部46的向后方延伸的部分的一部分。凹部28在横向和上下方向上分别以汇流条部46的尺寸以上的大小形成。另一方面，凹部28的纵向长度比汇流条部46的纵向长度短。形成有供螺钉36插通的贯通孔48的汇流条部46的前端侧部分从凹部28伸出，从电池保持架13的端向后方突出。

凹部23和凹部28被形成为在纵向上重叠。即，凹部23、28被设为在纵向上相互重叠的上下方向长度。在凹部23的上下方向长度确定的情况下，凹部28形成为其上端位于比凹部23的下端靠上的位置。在电池模块10中，电池块11a的凹部28a的上部与电池块11b的凹部23b的下部在纵向重叠地对置。因此，能够将从电池块11a的凹部28a伸出并向后方突出的汇流条部46a的前端侧部分插入电池块11b的凹部23b内。

在电池模块10中，如上所述，电池块11b的汇流条部41b与电池块11a的汇流条部46a连接。电池块11a的汇流条部46a重叠在汇流条部41b上，使得贯通孔48与贯通孔43在上下方向上重叠。而且，通过将螺钉36插通贯通孔43、48并安装于螺孔37，汇流条部41b与汇流条部46a电连接，形成电池块11a、11b的连接构造。

换句话说，电池块11a的汇流条部46a向电池块11b侧延伸突出，与电池块11b的汇流条部46b在该块的凹部23b内连接。形成电池块11a的后表面的电池保持架13a的侧壁部可以与形成电池块11b的前表面的电池保持架13b的侧壁部接触，但在本实施方式中，考虑到部件公差而稍微分离。另外，汇流条部41b与汇流条部46a可以不是螺纹固定而是焊接。

如上所述，连接电池块11a、11b而构成的电池模块10由于电池块彼此的间隔小，因此具有高的容量密度。在电池保持架13中，多个圆筒形电池12被高效地收纳为锯齿状，并且，利用未配置圆筒形电池12的空间而不减少圆筒形电池12的搭载个数地形成有凹部23、28。汇流条部41、46分别收纳于凹部23、28，因此，不会从电池保持架13的端大幅伸出，能够防止因汇流条部41、46的原因而导致两个电池块11的间隔扩大。此外，通过设置凹部23、28，能够使汇流条部41、46的折弯的程度变缓，因此应力的集中被缓和，连接构造的耐久性提高。

另外，上述的实施方式能够在不损害本公开的目的的范围内适当地进行设计变更。例如，也可以使正极侧汇流条部的上下方向长度比负极侧汇流条部的上下方向长度长。此外，也可以构成为第一电池块的正极侧汇流条部向第二电池块侧延伸突出，与第二电池块的负极侧汇流条部在该块的第二凹部内连接。此外，也可以使用如图6所例示的集电板来构成电池模块，也可以使用如图7例示的金属制保持架50。

图6是作为实施方式的另一个例子的电池模块10x的剖视图。在图6中，对与电池模块10相同的结构要素使用相同的符号。图6所例示的电池模块10x与电池模块10的不同点在于，在正极集电板14x不设置汇流条部，仅在负极集电板15x设置汇流条部46x。汇流条部46x例如与负极集电板15的情况同样地在横向上排列设置两个。但是，汇流条部46x的上下方向长度比圆筒形电池12的轴向长度长。在电池模块10x中，电池块11xa的汇流条部46xa向电池块11xb侧延伸突出而重叠在正极集电板14xb上，与正极集电板14xb连接。正极集电板14xb与汇流条部46xa可以被焊接，也可以被螺纹固定。

如上所述，电池模块10x不具有正极侧汇流条部，因此，在电池保持架13x的上保持架20x不形成第一凹部。作为凹部，在下保持架25x形成收纳汇流条部46x的凹部28x(第二凹部)。凹部28x由上保持架侧凹部24x和下保持架侧凹部29构成，例如遍及电池保持架13x的上下方向全长而形成。汇流条部46xa的沿上下方向延伸的部分收纳于凹部28xa，因此，能够缩小电池块11xa、11xb的间隔而提高模块的容量密度。

图7是作为实施方式的一个例子的金属制保持架50的立体图。如图7所例示的那样，金属制保持架50是具有以相邻的列的各圆筒形电池(未图示)彼此配置成锯齿状的方式形成为三列的多个电池收纳部51的块状的构件。为了实现例如通常动作时的各圆筒形电池12的均热化，金属制保持架50由导热性高的材料构成。若考虑轻型性、加工性等，一般使用以铝为主要成分的金属材料。

金属制保持架50构成为，在三列的电池收纳部51的列中，构成中央的列52的电池收纳部51的数量比构成两端的列53的电池收纳部51数量多一个。列52、53均在纵向上笔直地排列形成有多个电池收纳部51。构成列52的电池收纳部51和构成列53的电池收纳部51在纵向各错开半个间距而配置为锯齿状。

在使用金属制保持架50的电池块中，金属制保持架50收纳在树脂制的电池保持架内。作为电池保持架，能够使用具有与电池保持架13相同外观的保持架，但在该保持架的内部，代替收纳部32、33而形成有能够插入金属制保持架50的收纳部。电池保持架例如收纳两个以上的金属制保持架50。在这种情况下，收纳汇流条部的凹部在电池保持架的纵向端部形成于分别构成各金属制保持架50的两个电池收纳部51之间。

符号说明

10：电池模块；11、11a、11b：电池块；12：圆筒形电池；12a：正极侧端面；12b：负极侧端面；12c：侧面；13、13a、13b：电池保持架；14、14a、14b：正极集电板；15、15a、15b负极集电板；16：正极导线板；17：负极导线板；20：上保持架(第一保持架)，21：上壁部，21a、26a：开口；22、27：侧壁部；23、23a、23b：凹部(第一凹部)；24：上保持架侧凹部；25：下保持架(第二保持架)；26：下壁部；28、28a、28b凹部(第二凹部)；29：下保持架侧凹部；30：收纳部组；31：电池收纳部；32、33收纳部；34、35：列；36：螺钉；37：螺孔；38：连结部；40、45：基部；41、41a、41b：汇流条部(正极侧汇流条部)；42、47：开口；43、48：贯通孔；46、46a、46b：汇流条部(负极侧汇流条部)；50：金属制保持架；51：电池收纳部；52、53：列。