电池模块的制作方法

本发明涉及电池模块。

背景技术：

作为例如车辆用等的要求高输出电压的电源，已知有串联连接多个电池而成的电池模块。在专利文献1公开了一种具备如下构造的蓄电装置，即，配置在电池层叠体的两端的终端构件与夹着电池层叠体和终端构件的框架通过焊接相互固定。终端构件也称为端板，框架也称为紧固构件。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-48634号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

近年来，电池模块被要求更高的输出电压。为了满足该要求，电池模块具有被层叠的电池的数量增加的倾向。然而，如果电池的数量增加，则电池的膨胀所引起的电池模块整体的尺寸变化会变大。因而，希望进一步提高电池模块的刚性。另一方面，要尽量避免为了提高电池模块的刚性使得电池模块的尺寸变大或重量增加。然而，在具备端板和紧固构件的焊接构造的电池模块中，由于用于端板和紧固构件的材料的制约，难以在不伴有大型化、重量增加的情况下谋求刚性的提高。

本发明正是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于，提供一种在抑制电池模块的大型化、重量增加的同时提高刚性的技术。

用于解决课题的手段

本发明的某个形态为电池模块。该电池模块的特征在于，具备：电池层叠体，包含被层叠的多个电池；一对端板，配置在所述电池的层叠方向上的所述电池层叠体的两端，其中，至少一个端板具有由第1金属构成的第1部分和由第2金属构成的第2部分，所述第1金属为杨氏模量比所述第2金属高的金属，所述第2金属为密度比所述第1金属小的金属；约束构件，由所述第1金属构成，在所述层叠方向上夹着所述电池层叠体和所述一对端板；和焊接部，对所述端板的所述第1部分和所述约束构件进行连接。

发明效果

根据本发明，能够在抑制电池模块的大型化、重量增加的同时提高刚性。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的电池模块的简要构造的立体图。

图2是表示拆卸了覆盖构件的状态的电池模块的立体图。

图3是表示电池的简要构造的分解立体图。

图4是表示分隔件的简要构造的立体图。

图5是示意性地表示电池模块的一部分的剖视图。

图6是示意性地表示实施方式2涉及的电池模块的一部分的剖视图。

图7是示意性地表示实施方式3涉及的电池模块的一部分的剖视图。

具体实施方式

以下，基于最佳的实施方式，参照附图来说明本发明。实施方式并不限定发明而是例示，在实施方式中记述的全部的特征及其组合不一定限于是发明的本质的内容。对于各附图所示的相同或同等的结构要素、构件、处理标注同一符号，适当省略重复的说明。此外，各图所示的各部分的比例尺、形状是为了容易说明方便起见设定的，只要没有特别提及，就不是限定性解释。此外，即便是同一构件，在各附图之间也可能存在比例尺等略有差异的情况。此外，在本说明书或权利要求中使用的“第1”、“第2”等用语也并非表示任意的顺序、重要度，只是用于区分某个结构和其他结构。

(实施方式1)

图1是表示实施方式1涉及的电池模块的简要构造的立体图。图2是表示拆卸了覆盖构件的状态的电池模块的立体图。另外，在图1以及图2中，示意性地图示了焊接部10。电池模块1作为主要的结构而具备电池层叠体2、一对端板4、一对约束构件6、覆盖构件8、和焊接部10。电池层叠体2包含多个电池12。在本实施方式中，作为一例，8个电池12通过汇流条(未图示)串联连接，形成了电池层叠体2。

各电池12例如是锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池等可充电的二次电池。电池12是所谓的方形电池。多个电池12按照相互相邻的电池12的主表面彼此对置的方式以给定的间隔层叠。另外，“层叠”意味着在任意的一个方向上排列多个构件。因此，电池12的层叠也包含在水平方向上排列多个电池12。

相邻的两个电池12被排列为一个电池12的正极的输出端子22(正极端子22a)和另一个电池12的负极的输出端子22(负极端子22b)相互相邻。以下，在无需区分输出端子22的极性的情况下，将正极端子22a和负极端子22b总称为输出端子22。相互相邻的正极端子22a和负极端子22b经由汇流条而电串联连接。汇流条例如为带状的金属板。汇流条的一端侧与一个电池12的正极端子22a电连接，汇流条的另一端侧与另一个电池12的负极端子22b电连接。另外，相邻的两个电池12也可以被排列为一个正极端子22a和另一个正极端子22a相互相邻。例如，在并联连接相邻的两个电池12的情况下，电池12被排列为相同极性的输出端子22相邻。

此外，电池层叠体2具有多个分隔件14。分隔件14也称为绝缘间隔件，例如由具有绝缘性的树脂构成。分隔件14配置在相邻的两个电池12之间，将该两个电池12间电绝缘。此外，分隔件14配置在电池12与端板4之间，将电池12与端板4之间绝缘。作为构成分隔件14的树脂，可例示聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)等热可塑性树脂。位于电池层叠体2的最外侧的分隔件14具有用于将覆盖构件8固定于电池层叠体2的紧固构件52所插通的插通孔56。

电池层叠体2被一对端板4夹着。一对端板4配置在电池12的层叠方向x(在图1以及图2中由箭头x表示的方向)上的电池层叠体2的两端。因此，各端板4被配置为与最外侧的电池12相互相邻。端板4隔着分隔件14而与电池12相互相邻，从而相对于电池12绝缘。

一对约束构件6排列在相对于多个电池12以及一对端板4的层叠方向x而垂直的方向y(在图1以及图2中由箭头y表示的方向)上。在一对约束构件6之间配置由电池层叠体2以及一对端板4构成的集合体。各约束构件6具有：与集合体的侧面平行的矩形状的平面部6a、和从平面部6a的各边的端部向集合体侧突出的檐部6b。约束构件6例如能够通过对矩形状的金属板的各边实施折弯加工而形成。在层叠方向x上对置的两个檐部6b与各端板4抵接。因此，电池层叠体2和一对端板4在层叠方向x上被一对约束构件6夹着。

在平面部6a设置使集合体的侧面露出的开口部6d。开口部6d优选配置为尽量不影响相对于层叠方向x的外力的约束构件6的刚性。由此，能够在维持约束构件6的刚性的同时谋求约束构件6的轻量化。另外，也可以根据需要在约束构件6设置多个开口部。

覆盖构件8也称为顶部覆盖件，配置为覆盖电池层叠体2中的输出端子22突出的一侧的表面。将电池层叠体2和覆盖构件8层叠的方向设为方向z(在图1以及图2中由箭头z表示的方向)。覆盖构件8为板状的构件，具有与电池层叠体2的上表面的形状一致的形状。在本实施方式中，覆盖构件8为矩形状。通过覆盖构件8，可防止结露水、尘埃等接触电池12的输出端子22、后述的阀部24、汇流条等。覆盖构件8例如由具有绝缘性的树脂构成。作为构成覆盖构件8的树脂，可例示聚丙烯(pp)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)等热可塑性树脂。覆盖构件8在与分隔件14的插通孔56对应的位置具有插通孔(未图示)。

焊接部10是用于将端板4和约束构件6相互固定的部分。在本实施方式中，在各端板4与各约束构件6的檐部6b抵接的区域配置焊接部10。

接下来，对电池12、分隔件14、端板4、端板4以及约束构件6的固定构造详细进行说明。

图3是表示电池12的简要构造的分解立体图。电池12具有扁平的长方体形状的外装罐18。在外装罐18的一面设置大致长方形状的开口，经由该开口而在外装罐18容纳电极体、电解液等。在外装罐18的开口设置对外装罐18的内部进行密封的封口板20。在封口板20，在靠长边方向的一端设置正极端子22a，在靠另一端设置负极端子22b。由封口板20和输出端子22构成了封口体。外装罐18以及封口板20由金属形成。典型地，外装罐18以及封口板20由铝、铝合金等形成。输出端子22由具有导电性的金属形成。

在本实施方式中，将设置封口体的一侧设为电池12的上表面n，将相反侧设为电池12的底面。此外，电池12具有将上表面n以及底面相连的两个主表面。该主表面是电池12具有的6个面中的面积最大的面。除了上表面n、底面以及两个主表面之外的剩余的两个面设为电池12的侧面。将电池12的上表面侧设为电池层叠体2的上表面，将电池12的底面侧设为电池层叠体2的底面。

电池12在表面具有阀部24，该阀部24用于释放在电池12内部产生的气体。在本实施方式中，电池12在上表面n具有阀部24。阀部24设置在封口板20中的一对输出端子22之间。更具体地，阀部24配置在封口板20的长边方向的大致中央。阀部24构成为在外装罐18的内压上升至给定值以上时开阀从而能够释放内部的气体。阀部24也称为安全阀或放气部。

此外，电池12具备绝缘膜42。绝缘膜42例如为收缩管，在容纳了外装罐18之后被加热。由此，绝缘膜42收缩，覆盖外装罐18的表面。通过绝缘膜42能够抑制相互相邻的电池12间的短路。

图4是表示分隔件14的简要构造的立体图。分隔件14具有：与电池12的主表面平行的平面部14a、和从平面部14a的端部向电池12的层叠方向x延伸的壁部14b。平面部14a在相互相邻的电池12的主表面间延伸，从而相互相邻的电池12彼此被绝缘。此外，平面部14a在电池12与端板4之间延伸，从而电池12和端板4被绝缘。

此外，由壁部14b覆盖电池12的上表面n、底面以及侧面。由此，能够抑制因在电池12或者端板4的表面的结露等可能产生的、相互相邻的电池12之间或者电池12与端板4之间的短路。即，通过壁部14b能够确保相互相邻的电池12之间或者电池12与端板4之间的沿面距离。尤其是，壁部14b覆盖电池12的上表面n，从而能够进一步抑制上述的短路。在本实施方式中，相互相邻的两个分隔件14中的一方的壁部14b的前端与另一方的壁部14b的前端抵接。因此，电池12容纳在由平面部14a和壁部14b形成的空间。在本实施方式中，分隔件14经由壁部14b来保持电池12。

壁部14b在与输出端子22对应的位置具有缺口26，使得输出端子22露出在外部。此外，壁部14b在与阀部24对应的位置具有开口部28，使得阀部24露出在外部。此外，壁部14b在与电池12的侧面以及底面对应的位置具有缺口32，使得电池12的侧面以及底面的一部分露出。在组装了电池模块1的状态下，壁部14b位于约束构件6与电池12之间。由此，能够防止约束构件6与电池12的接触。

此外，分隔件14在组装了电池模块1的状态下具有向覆盖构件8侧突出来支承覆盖构件8的支承部54。支承部54设置在覆盖电池12的上表面n的壁部14b。在本实施方式中，支承部54设置在缺口26中的方向y的两端部。夹着缺口26排列的一对支承部54规定了汇流条的设置位置。汇流条配置在一对支承部54之间。

图5是示意性地表示电池模块1的一部分的剖视图。在图5中，图示了与xy平面平行的剖面。此外，在图5中，省略了电池12的内部构造的图示。

各端板4具有第1部分4a和第2部分4b。第1部分4a配置在电池模块1中的层叠方向x的外侧。第2部分4b配置在层叠方向x的内侧、即电池层叠体2侧。本实施方式的第2部分4b在层叠方向x的外侧具有凹部4c。凹部4c在方向y上配置在端板4的大致中央。而且，在凹部4c内配置第1部分4a的至少一部分，更优选配置整体。第1部分4a和第2部分4b例如通过以往公知的粘接、第1部分4a向凹部4c的嵌合来相互固定。在第2部分4b中的朝向层叠方向x的内侧的表面抵接了分隔件14。在第1部分4a中的朝向层叠方向x的外侧的表面抵接了各约束构件6的檐部6b。第1部分4a的体积比第2部分4b的体积小。

第1部分4a由第1金属构成。第2部分4b由与第1金属不同的第2金属构成。此外，约束构件6由第1金属构成。第1金属为杨氏模量比第2金属高的金属，第2金属为密度比第1金属小的金属。例如，第1金属包含从由铁(fe)以及不锈钢(sus)构成的组之中选择的至少一种。此外，第2金属包含从由铝(al)、镁(mg)以及它们的合金(即，铝合金以及镁合金)构成的组之中选择的至少一种。

焊接部10对端板4的第1部分4a和约束构件6的檐部6b进行连接。焊接部10能够通过以往公知的焊接方法来形成。例如，能够在端板4的第1部分4a与约束构件6的檐部6b重叠的状态下，向重合的部分照射激光进行贯通焊接，从而形成焊接部10。具体地，在檐部6b中的背向第1部分4a的表面照射激光。激光从该表面贯通檐部6b而到达第1部分4a。由此，檐部6b的一部分和第1部分4a的一部分熔融，形成穿过檐部6b与第1部分4a的界面的焊接部10。另外，焊接部10也能够通过基于向第1部分4a与檐部6b的边界部的激光照射的角焊缝焊接、钎焊、电阻焊等来形成。

电池模块1例如按如下方式进行组装。即，首先，多个电池12和多个分隔件14交替地层叠而形成电池层叠体2。其次，电池层叠体2被一对端板4夹着而形成集合体。然后，在该集合体安装一对约束构件6。集合体的一部分进入到各约束构件6中的由4个檐部6b包围的空间。在该状态下，在约束构件6的檐部6b与端板4的第1部分4a重合的部分实施焊接处理而形成焊接部10。其结果，多个电池12和多个分隔件14被一对端板4和一对约束构件6紧固。

多个电池12在电池12的层叠方向x上被约束构件6紧固，从而进行层叠方向x的定位。此外，多个电池12的底面隔着分隔件14而与约束构件6的下侧的檐部6b抵接，上表面隔着分隔件14而与约束构件6的上侧的檐部6b抵接，侧面隔着分隔件14而与约束构件6的平面部6a抵接，从而进行方向y以及方向z的定位。在该状态下，在各电池12的输出端子22电连接汇流条。然后，覆盖构件8安装于电池层叠体2的上表面。通过以上的工序，可获得电池模块1。

如以上说明的那样，本实施方式涉及的电池模块1具备：电池层叠体2；一对端板4，配置在电池层叠体2的两端；一对约束构件6，在电池12的层叠方向x上夹着电池层叠体2和一对端板4；和焊接部10，对端板4和约束构件6进行连接。各端板4具有由第1金属构成的第1部分4a和由第2金属构成的第2部分4b。第1金属为杨氏模量比第2金属高的金属，例如包含从由fe以及sus构成的组之中选择的至少一种。第2金属为密度比第1金属小的金属，包含从由al、mg以及它们的合金构成的组之中选择的至少一种。此外，约束构件6由第1金属构成。焊接部10对各端板4的第1部分4a和各约束构件6进行连接。

约束构件6由fe、sus这样的杨氏模量高的第1金属构成，因此相对于层叠方向x的外力而具有高的刚性。由此，即便是在电池12膨胀等时对约束构件6施加了应力的情况，也能够更可靠地保持电池模块1的形状。此外，第1部分4a由与约束构件6相同或相同种类的第1金属构成。因而，能够形成对第1部分4a和约束构件6进行连接的焊接部10。通过焊接部10来固定端板4和约束构件6，从而与使用螺丝等紧固构件进行固定的情况相比，能够削减电池模块1的部件个数，此外能够小型化。

另一方面，第2部分4b为al、mg这样的密度小的金属。即，第2金属与第1金属相比为轻量。通过由第2金属构成端板4的一部分，从而能够在抑制端板4的重量增加的同时确保端板4的厚度，提高端板4的刚性。通过端板4的刚性提高，能够抑制电池12的膨胀所引起的电池模块1的尺寸变化。即，电池模块1的刚性提高。

例如，在端板4的整体由第1金属构成的情况下，若为了提高电池模块1的刚性而增厚端板4的厚度，则导致电池模块1的大幅的重量增加。在要以相同的重量提高电池模块1的刚性的情况下，例如可考虑使端板4为呈折皱状折弯了第1金属的板的形状。然而，在该情况下，端板4显著大型化，导致电池模块1的大型化。相对于此，通过由第1金属构成的第1部分4a和由第2金属构成的第2部分4b来构成端板4，从而能够在遵守采用焊接构造带来的对端板4和约束构件6的材料的组合的制约的同时，实现电池模块1的大型化、重量增加的抑制和电池模块1的刚性的提高。

由于电池模块1的刚性提高，电池模块1的尺寸变化变小。因而，在电池模块1的设置空间中，能够减少电池模块1的膨胀容许量。由此，能够减小电池模块1的设置空间。由此，能够提高相对于电池模块1的设置空间的能量密度。此外，根据本实施方式，与折皱状等的复杂形状的端板相比，能够提高端板的尺寸精度。因而，能够提高电池模块1的尺寸精度。

此外，在本实施方式中，第2部分4b具有凹部4c，第1部分4a的至少一部分配置在凹部4c内。由此，能够抑制端板4的大型化。此外，相对于第2部分4b能够更简单地定位第1部分4a。

此外，在对端板4和约束构件6进行焊接时，热有可能传导至分隔件14、电池12。为了保持电池12的性能、分隔件14的绝缘功能，希望尽量避免这样的热传导。对此，端板4由主要供焊接使用的第1部分4a和主要供刚性提高使用的第2部分4b构成。由于第1部分4a与第2部分4b的界面处的接触热阻，热不易从第1部分4a向第2部分4b传导。由此，能够抑制向分隔件14、电池12侧的焊接热的传导。此外，热易于滞留于第1部分4a，因此能够减小焊接时的输入热量。第1部分4a的体积比第2部分4b的体积小，因此必要的输入热量变得更小。进而，在抑制焊接热的传导的观点上，增厚端板4的必要性下降，因此能够实现端板4的薄型化，进而实现电池模块1的小型化。

(实施方式2)

实施方式2涉及的电池模块除了端板的构造不同这一点以外，具有与实施方式1相同的结构。以下，关于本实施方式涉及的电池模块，以与实施方式1不同的结构为中心进行说明，关于相同的结构，简单进行说明或者省略说明。图6是示意性地表示实施方式2涉及的电池模块的一部分的剖视图。在图6中，图示了与xy平面平行的剖面。此外，在图6中，省略了电池12的内部构造的图示。

本实施方式涉及的电池模块201具备一对端板204。各端板204具有第1部分204a和第2部分204b。第1部分204a配置在层叠方向x的外侧，第2部分204b配置在层叠方向x的内侧。第2部分204b在层叠方向x的外侧具有凹部204c，在凹部204c内配置第1部分204a。在第2部分204b中的朝向层叠方向x的内侧的表面抵接了分隔件14。在第1部分204a中的朝向层叠方向x的外侧的表面抵接了各约束构件6的檐部6b。第1部分204a由第1金属构成，第2部分204b由第2金属构成。第1金属和第2金属如在实施方式1中说明的那样。

各端板204具有对第1部分204a与第2部分204b之间的热传导进行抑制的热传导抑制部204d。本实施方式的热传导抑制部204d由设置在凹部204c的底面的凹凸构成。这样的凹凸例如能够通过在凹部204c的底面实施以往公知的粗糙面化处理来形成。另外，热传导抑制部204d也可以由设置在第1部分204a的朝向第2部分204b侧的表面的凹凸构成。此外，热传导抑制部204d也可以由以往公知的隔热片等构成。

通过端板204具备热传导抑制部204d，从而能够进一步抑制形成焊接部10时向分隔件14、电池12侧的热传导。此外，能够进一步减小焊接时的输入热量。

(实施方式3)

实施方式3涉及的电池模块除了端板的构造不同这一点以外，具有与实施方式1相同的结构。以下，关于本实施方式涉及的电池模块，以与实施方式1不同的结构为中心进行说明，关于相同的结构，简单进行说明或者省略说明。图7是示意性地表示实施方式3涉及的电池模块的一部分的剖视图。在图7中，图示了与xy平面平行的剖面。此外，在图7中，省略了电池12的内部构造的图示。

本实施方式涉及的电池模块301具备一对端板304。各端板304具有第1部分304a和第2部分304b。第1部分304a配置在层叠方向x的外侧，第2部分304b配置在层叠方向x的内侧。第2部分304b在层叠方向x的外侧具有凹部304c，在凹部304c内配置第1部分304a。在第2部分304b中的朝向层叠方向x的内侧的表面抵接了分隔件14。在第1部分304a中的朝向层叠方向x的外侧的表面抵接了各约束构件6的檐部6b。第1部分304a由第1金属构成，第2部分304b由第2金属构成。第1金属和第2金属如在实施方式1中说明的那样。

凹部304c的深度d1、即第2部分304b中的从朝向层叠方向x的外侧的表面到凹部304c的底面为止的距离，比第1部分304a的层叠方向x的厚度d2大。由此，在层叠方向x上，能够将第1部分304a的整体更可靠地配置在凹部304c内。此外，在层叠方向x上，第1部分304a与檐部6b的界面也配置在凹部304c内。因此，焊接部10也配置在凹部304c内。其结果，能够抑制焊接部10向层叠方向x的外侧突出导致的电池模块301的大型化。

此外，端板304还具备对第1部分304a和第2部分304b进行固定的固定构件304e。固定构件304e例如为螺丝。在第1部分304a以及第2部分304b的给定位置，例如在方向y以及方向z的大致中央设置插通孔，在该插通孔插通固定构件304e，从而第1部分304a和第2部分304b相互固定。由此，能够提高端板304的刚性。此外，第1部分304a的表面配置在凹部304c内，因此能够吸收从第1部分304a向层叠方向x的固定构件304e的突出。因而，能够抑制设置固定构件304e导致的电池模块1的大型化。另外，使凹部304c的深度d1比第1部分304a的厚度d2大的构造和固定构件304e不是必须的组合，能够分别单独采用。

本发明并不限定于上述的各实施方式，还能够组合各实施方式或者基于本领域技术人员的知识施加各种设计变更等的进一步变形，这样组合或者施加了进一步变形的实施方式也包含于本发明的范围。通过上述的各实施方式彼此的组合、以及对上述的各实施方式的变形追加而产生的新的实施方式同时具有被组合的实施方式、以及变形各自的效果。

电池12也可以不具有绝缘膜42。此外，电池12的形状没有特别限定，也可以为圆筒状等。此外，电池层叠体具备的电池12的数量也没有特别限定。此外，也可以仅一个端板4由第1部分4a和第2部分4b构成。约束构件6也可以为一个或者三个以上。

此外，以上的结构要素的任意的组合、将本发明的表现在方法、装置、系统等之间变换之后的形态作为本发明的形态也是有效的。

符号说明

1、201、301电池模块；2电池层叠体；4、204、304端板；4a、204a、304a第1部分；4b、204b、304b第2部分；4c、204c、304c凹部；6约束构件；10焊接部；12电池；204d热传导抑制部；304e固定构件。