电池模块和交通工具的制作方法

本公开涉及具有液体电池和固体电池的混合结构的电池模块和交通工具。

背景技术：

专利文献1和2中公开了一种液体电池和全固体电池交替配置的结构。

现有技术文献

专利文献1：日本专利第4075487号公报

专利文献2：日本特开2015-125919号公报

技术实现要素：

具有液体电池和全固体电池的电池模块，存在由于一个液体电池起火而使其他液体电池发生延烧(蔓延燃烧)的课题。

本公开的一方式是提供一种能够抑制液体电池延烧的电池模块。

本公开的一方式涉及的电池模块，具备作为单电池的第1液体电池、以及作为单电池的第1固体电池，所述第1固体电池的体积比所述第1液体电池大。本公开的概括或具体的方式可以通过电池模块、交通工具、装置、系统、方法或它们任意组合来实现。

根据本公开的一方式，可实现能够抑制液体电池延烧的高可靠性的电池模块。

附图说明

图1a是用平行于z-x平面的平面将实施方式1涉及的电池模块切断时的示意截面图。

图1b是用平行于x-y平面的平面将实施方式1涉及的电池模块切断时的示意截面图。

图1c是用平行于y-z平面的平面将实施方式1涉及的电池模块切断时的示意截面图。

图2a是用平行于z-x平面的平面将实施方式2涉及的电池模块切断时的示意截面图。

图2b是用平行于x-y平面的平面将实施方式2涉及的电池模块切断时的示意截面图。

图2c是用平行于y-z平面的平面将实施方式2涉及的电池模块切断时的示意截面图。

图3a是用平行于z-x平面的平面将实施方式3涉及的电池模块切断时的示意截面图。

图3b是用平行于x-y平面的平面将实施方式3涉及的电池模块切断时的示意截面图。

图3c是用平行于y-z平面的平面将实施方式3涉及的电池模块切断时的示意截面图。

图4是用平行于z-x平面的平面将实施方式3的变形例1涉及的电池模块切断时的示意截面图。

图5是用平行于z-x平面的平面将实施方式3的变形例2涉及的电池模块切断时的示意截面图。

图6是表示实施方式4涉及的交通工具的概略构成的说明图。

附图标记说明

10液体电池

20、22、22a、22b固体电池

30电池壳体

100、101、102、102a、102b、162电池模块

161电动机

160交通工具

163车轮

具体实施方式

(成为本公开基础的见解)

使用电解液或者由电解液和高分子化合物构成的凝胶状电解质的液体电池容易燃烧。因此，如果将多个液体电池相邻配置则有发生延烧的顾虑。另一方面，使用固体电解质的电池没有使用电解液和凝胶状电解质，因此难以燃烧。

专利文献1和2公开了一种液体电池和全固体电池交替配置的结构。根据这样的结构，能够提供一种即使没有针对液体电池使用的安全装置群，安全性也高的电池模块。但是，一般在电池模块中，液体电池和全固体电池被收纳于电池壳体中，在液体电池和全固体电池的周围存在空气流动的空间。那样的话，存在当一个液体电池起火的情况下，火焰顺着空气的流动越过全固体电池，使其他液体电池延烧的顾虑。

鉴于这样的课题，本公开的一方式涉及的电池模块，具备第1液体电池和第1固体电池，所述第1固体电池与所述第1液体电池接触配置，所述第1固体电池比所述第1液体电池大。

由此，即使第1液体电池起火，第1固体电池也会成为屏障，使其他液体电池难以发生延烧。也就是说，可实现可靠性高的电池模块。再者，第1液体电池可以是单电池。第1固体电池可以是体积比第1液体电池大的单电池。第1固体电池可以不与所述第1液体电池接触。例如，在第1固体电池和第1液体电池之间可以具有空间。包含第1固体电池的多个固体电池可以连续排列。包含第1液体电池的多个液体电池可以连续排列。第1固体电池可以具备无机固体电解质，并且也可以具备有机固体电解质。第1固体电池的形状不特别限定。例如，第1固体电池的形状可以是立方体，可以是长方体，并且也可以是圆筒。第1液体电池的形状不特别限定。例如，第1液体电池的形状可以是立方体，可以是长方体，并且也可以是圆筒。

另外，例如，还具备第2固体电池，所述第2固体电池与所述第1液体电池接触配置，所述第2固体电池比所述第1液体电池大，所述第1液体电池被所述第1固体电池和所述第2固体电池夹持。

由此，即使第1液体电池起火，夹持第1液体电池的第1固体电池和第2固体电池也会成为屏障，使其他液体电池难以发生延烧。也就是说，可实现可靠性高的电池模块。再者，第2固体电池可以是体积比第1液体电池大的单电池。第2固体电池可以不与所述第1液体电池接触。例如，在第2固体电池和第1液体电池之间可以具有空间。包含第2固体电池的多个固体电池可以连续排列。第2固体电池可以具备无机固体电解质，并且也可以具备有机固体电解质。第2固体电池的形状不特别限定。例如，第2固体电池的形状可以是立方体，可以是长方体，并且也可以是圆筒。

另外，例如，还具备收纳所述第1液体电池、所述第1固体电池和所述第2固体电池的电池壳体，所述第1固体电池的侧面和所述第2固体电池的侧面与所述电池壳体的内表面接触，所述第1液体电池被配置在由所述第1固体电池的主面、所述第2固体电池的主面和所述电池壳体的内表面围成的封闭空间。

由此，第1液体电池被配置在封闭空间，因此当第1液体电池起火的情况下其他液体电池难以发生延烧。也就是说，可实现可靠性高的电池模块。

另外，例如，所述第1固体电池覆盖所述第1液体电池的主面和侧面。

由此，第1液体电池的主面和侧面被难以起火的第1固体电池覆盖，因此当第1液体电池起火的情况下其他液体电池难以发生延烧。也就是说，可实现可靠性高的电池模块。

另外，例如，还具备第3固体电池，所述第1固体电池覆盖所述第1液体电池的主面，所述第3固体电池覆盖所述第1液体电池的侧面。

由此，第1液体电池的主面和侧面被难以起火的第1固体电池和第3固体电池覆盖，因此当第1液体电池起火的情况下其他液体电池难以发生延烧。也就是说，可实现可靠性高的电池模块。

另外，例如，所述第1液体电池比所述第1固体电池包含更多的电解液，所述电解液含有有机物，所述第1固体电池比所述第1液体电池包含更多的固体电解质。

由此，即使第1液体电池起火，由于包含比较多的固体电解质而难以起火的第1固体电池也会成为屏障，使其他液体电池难以发生延烧。也就是说，可实现可靠性高的电池模块。

另外，例如，所述第1固体电池不包含所述电解液。

由此，即使第1液体电池起火，由于不包含电解液而难以起火的第1固体电池也会成为屏障，使其他液体电池难以发生延烧。也就是说，可实现可靠性高的电池模块。

另外，例如，所述第1液体电池不包含所述固体电解质。

由此，当不包含固体电解质的第1液体电池起火的情况下，其他液体电池难以发生延烧。也就是说，可实现可靠性高的电池模块。

另外，例如，还具备第2液体电池，所述第1固定电池在所述第1液体电池和所述第2液体电池之间，与所述第1液体电池和所述第2液体电池接触配置。

由此，即使第1液体电池起火，第1固体电池也会成为屏障，使第2液体电池难以发生延烧。也就是说，可实现可靠性高的电池模块。再者，第2液体电池可以是单电池。第1固体电池可以不与所述第2液体电池接触。例如，在第1固体电池和第2液体电池之间可以具有空间。包含第2液体电池的多个液体电池可以连续排列。第2液体电池的形状不特别限定。例如，第2液体电池的形状可以是立方体，可以是长方体，并且也可以是圆筒。

以下，对于实施方式，参照附图进行说明。以下说明的实施方式全都表示概括或具体的例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置和连接形态、步骤、步骤的顺序等为一例，不意图限定本发明。另外，对于以下实施方式的构成要素之中、在表示最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，作为可选的构成要素加以说明。

另外，各图是示意图，不一定严格地图示。另外，各图中，对于实质相同的结构附带相同的标记，重复的说明有时省略或简化。

另外，以下实施方式中说明所用的附图中有时表示坐标轴。坐标轴中的x轴方向例如记为固体电池和液体电池的厚度方向。另外，y轴方向记为固体电池和液体电池的横向，z轴方向记为固体电池和液体电池的纵向。另外，固体电池和液体电池的平行于y-z平面的面记为主面。换句话说，主面是上表面或下表面。主面例如是最宽的一对面的一方。固体电池和液体电池的主面以外的面记为侧面。

(实施方式1)

[构成]

以下，对于实施方式1涉及的电池模块的构成，参照附图进行说明。图1a是用平行于z-x平面的平面将实施方式1涉及的电池模块切断时的示意截面图。图1b是用平行于x-y平面的平面将实施方式1涉及的电池模块切断时的示意截面图。图1c是用平行于y-z平面的平面将实施方式1涉及的电池模块切断时的示意截面图。

如图1a～图1c所示，实施方式1涉及的电池模块100具备多个液体电池10、多个固体电池20、和电池壳体30。电池模块100具备至少各1个液体电池10和固体电池20即可。电池模块100具备的液体电池10的数目和固体电池20的数目不特别限定。

液体电池10是第1液体电池和第2液体电池的一例，是比固体电池20包含更多液体电解质(电解液)的电池，所述液体电解质含有有机物。作为电解液，例如可使用在由有机物构成的溶剂中溶解电解质而成的液体。作为用作溶剂的有机物，可使用一般公知的电池电解液用的有机溶剂材料。作为电解质，使用一般公知的电池电解液用的电解质材料。再者，液体电池10可以完全不含固体电解质。液体电池10可以是单电池。

液体电池10是以x轴方向为厚度方向的平坦长方体状(矩形板状)。液体电池10的尺寸是例如z轴方向(纵向)的长度约26.5mm、x轴方向(厚度方向)的长度约1mm、y方向(横向)的长度约148mm。液体电池10可以是其他形状、大小。

固体电池20是第1固体电池和第2固体电池的一例，是比液体电池10包含更多固体电解质的电池。固体电池20是例如完全不含液体电解质的全固体电池。作为固体电解质，例如可使用一般公知的电池用的固体电解质材料。固体电解质可以是无机的，并且也可以是有机的。固体电池20可以是单电池。

固体电池20是以x轴方向为厚度方向的平坦长方体状(矩形板状)。固体电池20的尺寸是例如z轴方向(纵向)的长度约32.5mm、x轴方向(厚度方向)的长度约1mm、y方向(横向)的长度约154mm。也就是说，固体电池20的外形(体积)比液体电池10大。只要固体电池20的体积比液体电池10大，则可以是其他形状、大小。

再者，详情没有图示，但液体电池10和固体电池20各自除了包含电解质(电解液)的电解质层以外，还具备正极层和负极层。电解质层配置在正极层和负极层之间。液体电池10和固体电池20各自可以是单电池。

正极层包含能够吸藏和放出金属离子(例如锂离子)的正极活物质。作为正极活物质可使用一般公知的电池正极用的活物质材料。

负极层包含能够吸藏和放出金属离子(例如锂离子)的负极活物质。作为负极活物质可使用一般公知的电池负极用的活物质材料。

液体电池10和固体电池20各自作为电池单元实现，所述电池单元例如是由正极层、负极层和电解质层构成的层叠体密封在外装体中形成的。液体电池10和固体电池20各自具体可作为例如锂二次电池单元实现。

电池壳体30是在内部收纳多个液体电池10和多个固体电池20的中空筐体。电池壳体30是大致长方体状。电池壳体30可以由金属材料形成，也可以由树脂材料形成。

[液体电池和固体电池的配置]

在电池壳体30内，多个液体电池10和多个固体电池20以主面彼此接触的方式交替配置。也就是说，固体电池20与液体电池10接触地配置。例如，1个液体电池10被2个固体电池20夹持。1个固体电池20在2个液体电池10之间，与这2个液体电池10的两者接触配置。再者，多个液体电池10的至少一部分可以连续地排列。即，可以在2个固体电池20中插入2个以上的液体电池10，并且可以在电池的列的末端连续配置2个以上的液体电池10。另外，多个固体电池20的至少一部分可以连续排列。即，可以在2个液体电池10中插入2个以上的固体电池20，并且可以在电池的列的末端连续配置2个以上的固体电池20。另外，至少一个液体电池10可以不与固体电池20接触。在电池壳体30内可以设置支持多个液体电池10和多个固体电池20的支持构件。

在此，固体电池20的外形比液体电池10大一圈，从液体电池10的侧面到电池壳体的内表面的距离比从固体电池20的侧面到电池壳体的内表面的距离长。因此，如图1c所示，从与主面垂直的方向观察时，液体电池10以被固体电池20隐藏的方式配置。再者，从液体电池10的侧面到电池壳体30的内表面的距离以及从固体电池20的侧面到电池壳体30的内表面的距离各自为例如5mm以上。

根据以上的技术方案，由于在起火可能性高的液体电池10之间配置有起火可能性低的固体电池20，且固体电池20比液体电池10大，所以固体电池20作为防火壁发挥作用。因此，能够实现抑制了液体电池10的延烧的高可靠性的电池模块100。再者，固体电池20可以是单层结构，也可以是层叠结构。

(实施方式2)

[实施方式2涉及的液体电池和固体电池的配置]

接着，对于实施方式2涉及的电池模块进行说明。图2a是用平行于z-x平面的平面切断实施方式2涉及的电池模块时的示意截面图。图2b是用平行于x-y平面的平面切断实施方式2涉及的电池模块的x-y平面时的示意截面图。图2c是用平行于y-z平面的平面切断实施方式2涉及的电池模块时的示意截面图。再者，以下的实施方式2中，以与实施方式1的不同点为中心进行说明，省略对于已述事项的说明。

如图2a～图2c所示，实施方式2涉及的电池模块101具备多个液体电池10、多个固体电池20、以及收纳多个液体电池10和多个固体电池20的电池壳体30。电池模块101至少具备各1个液体电池10和固体电池20即可。电池模块101具备的液体电池10的数目和固体电池20的数目不特别限定。

在电池壳体30内，多个液体电池10和多个固体电池20以主面彼此接触的方式交替配置。也就是说，固体电池20与液体电池10接触配置。例如，1个液体电池10被2个固体电池20夹持。

在此，固体电池20比液体电池10大一圈，固体电池20的侧面与电池壳体30的内表面接触。再者，固体电池20可以与电池壳体30一体化。液体电池10配置在由2个固体电池的主面、和电池壳体30的内表面围成的封闭空间中。再者，在此的封闭空间是指实质上封闭的空间，并不必须是密闭的空间。

根据以上的技术方案，由于起火可能性高的液体电池10配置在由起火可能性低的固体电池20和电池壳体30形成的封闭空间中，所以在一个液体电池10起火的情况下，其他液体电池10延烧的可能性非常低。也就是说，能够实现抑制了液体电池10的延烧的高可靠性的电池模块101。再者，多个液体电池10的至少一部分可以连续排列。即，可以在2个固体电池20中插入2个以上的液体电池10，并且可以在电池的列的末端连续配置2个以上的液体电池10。该情况下，也能够抑制2个以上的液体电池10与其他液体电池10之间的延烧。另外，多个固体电池20的至少一部分可以连续排列。即，可以在2个液体电池10中插入2个以上的固体电池20，并且可以在电池的列的末端连续配置2个以上的固体电池20。另外，至少一个液体电池10可以不与固体电池20接触。在电池壳体30内，可以设置支持多个液体电池10和多个固体电池20的支持构件。再者，固体电池20可以是单层结构，也可以是层叠结构。

(实施方式3)

[实施方式3涉及的液体电池和固体电池的配置]

接着，对于实施方式3涉及的电池模块进行说明。图3a是用平行于z-x平面的平面切断实施方式3涉及的电池模块时的示意截面图。图3b是用平行于x-y平面的平面切断实施方式3涉及的电池模块时的示意截面图。图3c是用平行于y-z平面的平面切断实施方式3涉及的电池模块时的示意截面图。再者，以下的实施方式3中，以与实施方式1和2的不同点为中心进行说明，省略对于已述事项的说明。

如图3a～图3c所示，实施方式3涉及的电池模块102具备多个液体电池10、固体电池22、以及收纳多个液体电池10和固体电池22的电池壳体30。电池模块102至少具备1个液体电池10即可。电池模块102具备的液体电池10的数目不特别限定。

固体电池22形成有用于将液体电池10包在里面进行收纳的空间，多个液体电池10各自配置在空间中。该空间的形状和大小与液体电池10的外形大致相等。其结果，固体电池22与多个液体电池10各自的主面和侧面接触，并且覆盖多个液体电池10各自的主面和侧面。也就是说，液体电池10的表面全部被固体电池22覆盖。多个液体电池10被固体电池22覆盖，因此从外部无法看到多个液体电池10。再者，固体电池22的一部分介于一个液体电池10与其他液体电池10之间。

根据以上的技术方案，由于起火可能性高的液体电池10的全体被起火可能性低的固体电池22覆盖，所以一个液体电池10起火的情况下，其他液体电池10延烧的可能性非常低。也就是说，能够实现抑制了液体电池10的延烧的高可靠性的电池模块102。再者，多个液体电池10的至少一部分可以连续排列。另外，至少一个液体电池10可以不与固体电池20接触。在电池壳体30内，可以设置支持多个液体电池10和固体电池20的支持构件。固体电池20可以由多个单电池构成。再者，固体电池22可以是单层结构，也可以是层叠结构。

[实施方式3涉及的电池模块的变形例]

在电池模块102中，多个液体电池10各自的主面和侧面被1个固体电池22覆盖，但多个液体电池10各自的主面和侧面也可以被多个固体电池覆盖。图4是用平行于z-x平面的平面切断这样的实施方式3的变形例1涉及的电池模块时的示意截面图。

如图4所示，实施方式3的变形例1涉及的电池模块102a具备多个液体电池10、固体电池20、多个固体电池22a、以及收纳多个液体电池10、固体电池20和多个固体电池22a的电池壳体30。

在电池模块102a中，上述固体电池22由多个固体电池22a和固体电池20来实现。各个固体电池22a是第1固体电池和第2固体电池的一例，例如，具有与固体电池20相同的电解质。固体电池22a可以是单电池。

各个固体电池22a具有收纳液体电池10的凹部。凹部的形状和大小与液体电池10的外形大致相等。在一个固体电池22a的凹部所收纳的液体电池10的、没有与这一个固体电池22a接触的主面，与其他固体电池22a的底面接触。在x轴方向上位于x轴正向侧一端的液体电池10的没有与固体电池22a接触的主面，与长方体状的固体电池20的主面接触。

根据以上的技术方案，由于起火可能性高的液体电池10的全体被起火可能性低的固体电池20和固体电池22a的至少一方覆盖，所以一个液体电池10起火的情况下，其他液体电池10延烧的可能性非常低。也就是说，能够实现抑制了液体电池10的延烧的高可靠性的电池模块102a。再者，多个液体电池10的至少一部分可以连续排列。即，在1个固体电池22a的凹部可以收纳2个以上的液体电池10。另外，至少一个液体电池10可以不与固体电池22a接触。在电池壳体30内，可以设置支持多个液体电池10以及多个固体电池22a和固体电池20的支持构件。

另外，上述固体电池22可以通过向电池模块100追加覆盖液体电池10侧面的固体电池来实现。图5是用平行于z-x平面的平面切断这样的实施方式3的变形例2涉及的电池模块时的示意截面图。

如图5所示，实施方式3的变形例2涉及的电池模块102b具备：多个液体电池10、多个固体电池20、多个固体电池22b、以及收纳多个液体电池10、多个固体电池20和多个固体电池22b的电池壳体30。

在电池模块102b中，多个液体电池10各自的侧面被多个固体电池22b覆盖。多个固体电池22b各自是第3固体电池的一例，例如，具有与固体电池20相同的电解质。固体电池22b可以是单电池。

多个固体电池22b各自配置在2个固体电池20之间，且在一个液体电池10的侧部。固体电池22b对于1个液体电池10，以从四面将该液体电池10包围的方式与四面对应地配置4个，但也可以对于1个液体电池10配置将该液体电池10的四面包围的矩形环状的1个固体电池22b。

根据以上的技术方案，由于起火可能性高的液体电池10的全体被起火可能性低的固体电池20和固体电池22b覆盖，所以一个液体电池10起火的情况下，其他液体电池10延烧的可能性非常低。也就是说，能够实现抑制了液体电池10的延烧的高可靠性的电池模块102b。再者，多个液体电池10的至少一部分可以连续排列。即，1个固体电池22b可以覆盖2个以上的液体电池10的侧面。另外，至少一个液体电池10可以不与固体电池22b接触。在电池壳体30内，可以设置支持多个液体电池10以及多个固体电池22b和多个固体电池20的支持构件。

(实施方式4)

图6是表示实施方式4涉及的交通工具的概略构成的说明图。实施方式4的交通工具160是例如电动车。交通工具160具备电动机161、电池模块162和车轮163。电池模块162是上述实施方式和变形例中的任一个电池模块。电池模块162向电动机161供给电力，驱动电动机161。电动机161使车轮163旋转，由此交通工具160移动。交通工具160可以是混合动力车等的其他汽车。另外，交通工具160可以是电车、飞机、船等其他交通工具。

根据以上的技术方案，通过来自抑制了液体电池10的延烧的高可靠性的电池模块162的电力来驱动电动机161，所以能够使人、货物安全地移动。

(其他实施方式)

以上，对于实施方式进行了说明，但本公开不限定于这样的实施方式。此外，本领域技术人员对于上述实施方式能够想到的实施了各种变形而得到的形态、以及在不脱离本公开主旨的范围对上述实施方式1～4中说明了的构成要素和功能进行任意组合而实现的形态也包括在本公开中。

产业上的可利用性

本公开作为可靠性高的电池模块是有用的。