分隔件、电池模块以及电池模块的制造方法与流程

本发明涉及分隔件、电池模块以及电池模块的制造方法。

背景技术：

作为例如车辆用等的要求高输出电压的电源，已知具有串联连接了多个电池的电池层叠体的电池模块。关于这样的电池模块，在专利文献1中公开了如下电池模块，即，具备：电池层叠体；板状的散热构件，与电池层叠体的各电池热连接；以及介入层，粘接电池层叠体以及散热构件，并且将电池层叠体的热传导至散热构件。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/117681号

技术实现要素：

发明要解决的课题

在上述的电池模块中，通过配置在电池层叠体与散热构件之间的介入层吸收了制造误差等所引起的电池的尺寸偏差。而且，由此谋求了电池层叠体的冷却的均匀化。然而，在该构造中，各电池与散热构件的距离依然有偏差。因而，与使各电池和散热构件直接抵接的情况相比，各电池的冷却的程度有差异。

本发明正是鉴于这样的状况而完成的，其目的在于，提供一种用于更均匀地冷却电池层叠体的技术。

用于解决课题的手段

本发明的某个形态为分隔件。该分隔件是用于具有被层叠的多个电池的电池模块的分隔件，具备：介入部，配置在相邻的两个电池间，将该两个电池间绝缘；输入部，在电池模块的组装时被输入外力，能够通过外力而变形；以及电池按压部，与一个电池中的沿着电池的层叠方向延伸的第1面抵接，通过输入到输入部的外力来按压第1面。

本发明的另一形态为电池模块。该电池模块具备：被层叠的多个电池；多个上述形态的分隔件，配置在相邻的两个电池间，将该两个电池间绝缘；以及散热部，与多个电池中的第2面抵接来对多个电池进行散热，所述第2面背向被分隔件的电池按压部按压的第1面。

本发明的又一形态为电池模块的制造方法。该制造方法包括：将多个电池和多个上述形态的分隔件交替地层叠，将各分隔件的介入部配置在相邻的两个电池间，使电池按压部与一个电池中的沿着层叠方向延伸的第1面抵接的工序；以及将第1夹具压抵到各分隔件的输入部，将第2夹具压抵到多个电池中的背向第1面的第2面，对多个电池进行对位的工序。

根据本发明，能够更均匀地冷却电池层叠体。

附图说明

图1是表示实施方式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是用于说明从层叠方向观察时的电池、分隔件、约束构件以及散热部的装配状态的图。

图6是用于说明电池模块的制造方法的工序图。

图7是用于说明电池模块的制造方法的工序图。

图8的(a)以及图8的(b)是用于说明电池模块的制造方法的工序图。

图9是用于说明电池模块的制造方法的工序图。

图10是用于说明变形例1涉及的电池模块的制造方法的图。

图11的(a)是表示变形例2涉及的分隔件的简要构造的立体图。图11的(b)是表示变形例3涉及的分隔件的简要构造的立体图。

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。

图1是表示实施方式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。电池模块1作为主要结构而具备电池层叠体2、覆盖构件8和散热部10。

电池层叠体2具有多个电池12、多个分隔件14、一对端板4和一对约束构件6。在本实施方式中，作为一例，18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。以下，将电池12的层叠方向设为层叠方向x(在图1以及图2中由箭头x表示的方向)。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。

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。

交替地层叠的多个电池12以及多个分隔件14被一对端板4夹着。一对端板4配置为隔着分隔件14而与层叠方向x上的最外侧的电池12相互相邻。端板4例如由铝等金属构成，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。在端板4的主表面设置紧固螺丝16所螺合的螺纹孔4a(参照图6)。

一对约束构件6排列在相对于层叠方向x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之间配置由多个电池12、多个分隔件14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的主表面抵接。因此，多个电池12、多个分隔件14以及一对端板4在层叠方向x上被一对约束构件6夹着。在层叠方向x上对置的两个檐部6b，设置紧固螺丝16所插通的贯通孔6c(参照图9)。

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能够通过包含螺丝、公知卡止机构的公知固定构造(未图示)固定于电池层叠体2的上表面。此外，覆盖构件8也可以是通过两端部夹着分隔件14的上部而固定于电池层叠体2的构造。

散热部10是用于对多个电池12进行散热的构件。散热部10具有绝缘性以及热传导性。例如，散热部10是由硅系、丙烯酸系的树脂材料等构成的传热片。或者，散热部10也可以是铁、铝等的金属板与绝缘片的层叠体。在电池层叠体2搭载于散热部10的状态下，各电池12与散热部10抵接(参照图5)。由各电池12产生的热被散热部10吸热，由此各电池12被冷却。

接下来，对电池12以及分隔件14的构造详细进行说明。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n1，将相反侧设为电池12的底面n2。此外，电池12具有将上表面n1以及底面n2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n1、底面n2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n1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具有绝缘膜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。图5是用于说明从层叠方向x观察时的电池12、分隔件14、约束构件6以及散热部10的装配状态的图。另外，在图5中，省略了覆盖构件8的图示。分隔件14具有：与电池12的主表面平行地延伸的平板状的介入部14a、和从介入部14a的端部向层叠方向x延伸的壁部14b。介入部14a沿着相邻的两个电池12的对置的主表面延伸。

通过介入部14a配置在相邻的两个电池12间，从而两个电池12间被绝缘。此外，介入部14a在电池12与端板4之间延伸。由此，电池12和端板4被绝缘。在装配了分隔件14和电池12的状态下，介入部14a中的位于电池12的底面侧的端部位于比电池12的底面n2更靠电池12的上表面n1侧。即，分隔件14的下端部位于比电池12的底面n2更靠上方。

此外，由壁部14b覆盖电池12的上表面n1的一部分以及侧面。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间、电池12与端板4之间或者电池12与约束构件6之间的短路。即，通过壁部14b能够确保相互相邻的电池12间或者电池12与端板4之间的沿面距离。此外，壁部14b具有缺口32，使得电池12的底面n2露出。换言之，分隔件14在与电池12的底面n2对应的位置不具有壁部14b。由此，在将电池层叠体2搭载于散热部10时，能够使电池12的底面n2与散热部10抵接。

在覆盖电池12的上表面n1的壁部14b与覆盖电池12的侧面的壁部14b相连的区域即分隔件14的两肩部，设置一对底座部30。各底座部30与在方向y上位于输出端子22的内侧的壁部14b相比，向层叠方向x突出。各底座部30具有：朝向与电池12的上表面n1相同的方向即覆盖构件8侧的上表面30a、和与电池12的上表面n1对置的下表面30b。此外，各底座部30在上表面30a的外周具有向方向z突出的框部30c。

在底座部30的上表面30a搭载用于定位电池12的第1定位构件34。第1定位构件34例如由可弹性变形的橡胶构成，由底座部30和约束构件6的檐部6b夹着。在底座部30的下表面30b设置朝向电池12突出的电池按压部36。电池按压部36与电池12的上表面n1抵接。电池12的上表面n1是沿着层叠方向x延伸的第1面。此外，散热部10抵接的电池12的底面n2是背向第1面的第2面。

电池按压部36仅与夹着分隔件14的两个电池12中的一个电池12的上表面n1抵接。即，分隔件14构成为不限制另一个电池12相对于分隔件自身的相对位移。此外，分隔件14在与相邻的分隔件14之间不具有嵌合构造。即，构成为相互相邻的分隔件14彼此不限制相互的位移。因此，一组电池12以及分隔件14的位移不被相邻的另一组电池12以及分隔件14干扰。

此外，在覆盖电池12的上表面n1的壁部14b设置向覆盖构件8侧突出的输入部38。输入部38为窄幅的平板状，至少其前端部与电池按压部36相比在方向z上更位于从电池12分离的位置。在本实施方式中，两个输入部38在方向y上排列配置。对于输入部38，在电池模块1的组装时输入外力f1(参照图8的(a))。输入部38能够通过外力f1而变形。在本实施方式中，输入部38的刚性比介入部14a的刚性低。由此，能够通过外力f1使输入部38更可靠地变形。关于输入部38的低刚性，通过使输入部38的厚度比介入部14a的厚度薄来实现(参照图8的(b))。此外，在本实施方式的各分隔件14中，在方向y上的两个输入部28之间的区域，未设置比两个输入部38更向方向z突出的部分。

此外，输入部38在层叠方向x上相对于电池按压部36错开(还参照图8的(b))。即，输入部38配置为从电池12的上方的空间退避出。在本实施方式中，输入部38配置为从方向z观察时与介入部14a重叠。换言之，输入部38位于与介入部14a相同的平面上。

在电池12的底面上的方向y的两端部配置第2定位构件40。第2定位构件40例如由聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚丙烯(pp)等树脂构成，由电池层叠体2的底面和约束构件6的檐部6b夹着。第2定位构件40介于各电池12的底面与约束构件6的檐部6b之间，将各电池12的底面与约束构件6绝缘。电池层叠体2的各电池12通过第1定位构件34以及第2定位构件40进行相对于约束构件6的方向z的定位。

(电池模块的制造方法)

图6、图7、图8的(a)、图8的(b)以及图9是用于说明电池模块1的制造方法的工序图。首先，如图6所示，多个电池12和多个分隔件14被交替地层叠，它们被一对端板4夹着而形成了集合体3。在形成了集合体3的状态下，各分隔件14的介入部14a配置在相邻的两个电池12间。此外，电池按压部36(参照图8的(a)、图8的(b))与一个电池12的上表面n1抵接。

接下来，如图7所示，第1夹具91压抵到集合体3的上表面。此外，第2夹具92压抵到集合体3的底面。此外，第3夹具93以及第4夹具94压抵到在层叠方向x上对置的集合体的两个侧面、即各端板4的主表面。进而，第5夹具95以及第6夹具96压抵到在方向y上对置的集合体的两个侧面。

由此，如图8的(a)所示，通过第1夹具91，方向z的外力f1、换言之与电池12的上表面n1相交的方向的外力f1、或者电池12的上表面n1和底面n2排列的方向的外力f1被施加到集合体3的上表面。此外，通过第2夹具92，方向z的外力f2被施加到集合体3的底面。外力f1以及外力f2是相互对置的方向的力。此外，通过第5夹具95以及第6夹具96，方向y的外力f5、f6被施加到集合体3的侧面。外力f5以及外力f6是相互对置的方向的力。此外，通过第3夹具93以及第4夹具94，层叠方向x的外力f3、f4(参照图9)被施加到集合体3的侧面。外力f3以及外力f4是相互对置的方向的力。

第1夹具91在压抵到集合体3的状态下与各分隔件14的输入部38抵接。因此，外力f1施加于输入部38。在此，一般而言，电池12由于制造误差(公差)等而尺寸不一致的情况较多。因而，电池模块1中包含的多个电池12的至少一部分从底面n2到上表面n1的长度不同于其他电池12。该长度的最大差约为1mm以下。由于该尺寸误差，在各电池12和各分隔件14的组合中，从电池12的底面n2到分隔件14的输入部38的前端部为止的长度变得不一致。在保持该长度不一致的状态的情况下，即便将第1夹具91压抵到集合体3。也难以使全部的电池12的底面n2与第2夹具92抵接。也就是说，难以使各电池12的底面n2齐平地一致。

相对于此，输入部38能够通过外力f1而变形。因而，若在输入部38施加了外力f1，则如图8的(b)所示，根据前端部的高度位置，前端部被压扁而变形。越是前端部位于高位置的输入部38，压扁得越大。由此，各分隔件14的输入部38的前端部的高度位置与第1夹具91相适应地齐平地一致。由此，能够向全部的分隔件14输入外力f1。各分隔件14的电池按压部36通过输入到输入部38的外力f1来按压电池12的上表面n1。由此，各电池12的底面n2压抵到第2夹具92，各底面n2齐平地一致。其结果，各电池12在方向z上被对位。

另外，本实施方式的分隔件14在两个输入部38之间不具有比该两个输入部38突出的部分。因而，能够使用平板状的第1夹具91。即，尽管第1夹具91为简单的形状，也能够使第1夹具91仅与各分隔件14的输入部38抵接。由此，能够避免使用复杂形状的夹具。

输入部38在层叠方向x上相对于电池按压部36错开。即，电池按压部36相对于分隔件14中的外力f1的输入点而在层叠方向x上错开。由此，能够在电池按压部36部的上方确保用于配置第1定位构件34的空间。

此外，输入部38配置为从方向z观察时与介入部14a重叠。即，输入部38配置为从外力f1的输入方向观察时与介入部14a重叠。由此，能够将输入到输入部38的外力f1更可靠地传导至介入部14a。由于对集合体3施加了外力f3、f4，因此介入部14a被相互相邻的电池12夹着。由此，可阻碍介入部14a的方向z的位移。相对于此，通过将输入部38配置为从外力f1的输入方向观察时与介入部14a重叠，从而能够更可靠地使介入部14a在方向z上位移。即，能够将介入部14a压入相互相邻的电池12的间隙。由此，能够将电池按压部36更可靠地压抵到电池12的上表面n1。

通过由第5夹具95和第6夹具96按压集合体3，从而各电池12在方向y上被对位。此外，通过由第3夹具93和第4夹具94按压集合体3，从而各电池12在层叠方向x上被对位。另外，在第1夹具91与第2夹具92、第3夹具93与第4夹具94、第5夹具95与第6夹具96的各个组合中，也可以将一个夹具固定而仅使另一个夹具位移来对集合体3施加外力。

然后，如图9所示，在集合体3安装第1定位构件34，接下来安装一对约束构件6。此时，设为一直施加外力f3、f4的状态。集合体3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。此外，各约束构件6被对位为设置于檐部6b的贯通孔6c与端板4的螺纹孔4a重合。在该状态下，紧固螺丝16(参照图2)插通贯通孔6c，还螺合于螺纹孔4a。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在层叠方向x上被在层叠方向x上对置的两个檐部6b紧固，从而层叠方向x的位置被固定。此外，多个电池12通过在方向z上对置的两个檐部6b来固定方向z的位置。此外，多个电池12通过平面部6a来固定方向y的位置。在该状态下，在各电池12的输出端子22电连接汇流条，从而可得到电池层叠体2。然后，覆盖构件8安装于电池层叠体2的上表面，散热部10安装于电池层叠体2的底面。通过以上的工序可得到电池模块1。

如以上说明的那样，本实施方式涉及的分隔件14具备：介入部14a，配置在相邻的两个电池12间，将该两个电池12间绝缘；输入部38，在电池模块1的组装时被输入外力f1，能够通过外力f1而变形；以及电池按压部36，与一个电池12中的沿着层叠方向x延伸的第1面即上表面n1抵接，通过输入到输入部38的外力f1来按压上表面n1。通过将这样的分隔件14组入电池模块1，从而能够使各电池12中的背向第1面的第2面即底面n2齐平地一致。

由此，在电池层叠体2的底面配置了散热部10时，能够使各电池12的底面n2与散热部10抵接。其结果，各电池12与散热部10的距离变得相等，因此能够均匀地冷却电池层叠体2。由此，能够避免在电池层叠体2引起局部的热集中。此外，根据本实施方式，在电池层叠体2与散热部10之间无需设置用于掩埋电池层叠体2的底面的凹凸的介入层。即，能够使各电池12直接与散热部10抵接。由此，能够提高电池层叠体2的冷却效率。

此外，在本实施方式中，将作为对电池12的尺寸偏差进行吸收的构造的输入部38设置于分隔件14。由此，能够避免第1夹具91的构造变得复杂。此外，在第1夹具91设置了尺寸偏差的吸收构造的情况下，难以应对电池12间的间距、电池12的数量的变化，但通过在分隔件14设置该构造，还能够避免该问题。

此外，输入部38配置为在层叠方向x上相对于电池按压部36错开。由此，能够在电池12的正上方确保空间。此外，输入部38配置为从外力f1的输入方向观察时与介入部14a重叠。由此，能够使各电池12的底面n2更可靠地一致。

本发明并不限定于上述的实施方式，还能够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，施加了进一步变形的实施方式也包含于本发明的范围。通过对上述的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。

(变形例1)

图10是用于说明变形例1涉及的电池模块的制造方法的图。如图10所示，本变形例涉及的分隔件114仅输入部138的构造不同于实施方式涉及的分隔件14。平板状的输入部138相对于外力f1的输入方向，换言之相对于上表面n1的法线方向而倾斜。即，输入部138在与外力f1的输入方向相交的方向上延伸。因而，输入部138在被第1夹具91压抵时如在基端部折弯那样变形或者如整体翘曲那样变形而倾倒，使得前端部接近电池12的底面n2。由此，各分隔件14的输入部138的前端部的高度位置与第1夹具91相适应地齐平地一致。即便根据这样的构造，也能够使电池12的底面n2与散热部10抵接。其结果，能够均匀地冷却电池层叠体2。另外，也可以组合实施方式中的输入部的刚性的降低和本变形例中的输入部的倾斜。

(变形例2)

图11的(a)是表示变形例2涉及的分隔件的简要构造的立体图。本变形例涉及的分隔件214仅输入部238的配置不同于实施方式。输入部238配置在底座部30中的框部30c的上端。此外，输入部238配置为从方向z观察时与介入部14a重叠。即便根据这样的构造，也能够使电池12的底面n2与散热部10抵接。其结果，能够均匀地冷却电池层叠体2。

(变形例3)

图11的(b)是表示变形例3涉及的分隔件的简要构造的立体图。本变形例涉及的分隔件314仅输入部338的配置不同于实施方式。输入部338配置在底座部30中的框部30c的上端。此外，输入部338配置为从方向z观察时与电池按压部36重叠。即便根据这样的构造，也能够使电池12的底面n2与散热部10抵接。其结果，能够均匀地冷却电池层叠体2。

(其他)

在上述的实施方式中，电池12为方形电池，但电池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，电池12也可以不具有绝缘膜42。分隔件也可以是在方向y的中央部仅具有一个输入部的构造。在输入部为多个的情况下，有可能产生相对于各输入部准备第1夹具91的必要，但如果输入部为一个，那么仅准备一个第1夹具91即可。

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电池模块；10散热部；12电池；14、114、214、314分隔件；14a介入部；36电池按压部；38、138、238、338输入部；91第1夹具；92第2夹具。