CN102203981B - 电池模组和使用它的电池组 - Google Patents

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Abstract

在将多个电池排列而收纳在壳体(20)内的电池模组(100)中，电池在电池的电极部(16)具有将在电池内产生的气体向电池外排出的开放部(17)，壳体(20)通过抵接在电池的电极部(16)周围的电池盒(5)而配设的配线基板(30)，被划分为收容多个电池的收纳部(54)、和将从电极部(16)的开放部(17)排出的气体向壳体(20)外排气的排气室(24)，电池的电极部(16)与形成于配线基板(30)的连接体(32)连接，电极部(16)的开放部(17)经由形成于配线基板(30)的贯通孔(36)连通到排气室(24)。

Description

电池模组和使用它的电池组
技术领域
本发明涉及即使在电池中发生发热等的不良状况也不给其他电池带来影响、特别是具备多个电池的电池模组和使用它的电池组。
背景技术
近年来，从节约资源及节能的观点出发，对能够反复使用的镍氢、镍镉及锂离子等的二次电池的需求提高。其中，锂离子二次电池具有虽然为轻量、但电动势较高、高能量密度的特征。因此，作为便携电话或数字照相机、摄像机、笔记本型计算机等各种种类的便携型电子设备或移动体通信设备的驱动用电源的需求扩大。
另一方面，为了降低化石燃料的使用量及削减CO2的排出量，作为汽车等的马达驱动用的电源，对电池组的期待增大。为了得到希望的电压及容量，将由1个以上的电池构成的电池模组搭载多个而构成该电池组。
在上述电池模组的开发中，为了将储存规定的电力的电池模组收纳到汽车等有限的空间中，电池模组的小型化成为大的课题。
所以，在由多个电池构成的成组电池(电池模组)中，公开了将各电池间的连接及检测电压或温度等的配线用形成在印刷基板上的图案配线连接的结构(例如参照专利文献1)。同样，公开了将多个电源模组收纳在保持盒(holder case)中、经由端板(end plate)连结的电源装置(电池组)(例如参照专利文献2)。并且，通过在端板上设置将各电源模组间连接的传感器导线及电源导线，实现了连接不良的减少和小型化。
此外，随着收纳在电池模组中的电池的高容量化不断进展，根据使用的形态，有电池自身发热而变为高温的情况。因此，电池自身的安全性、以及将它们集合的电池模组的安全性变得更为重要。即，电池通过因过充电、过放电或者内部短路外部短路而产生的气体而发生内压的上升，根据情况，电池的外装盒有可能破裂。所以，一般在电池上设置用于气体排放的通气机构或安全阀等，将内部的气体释放。此时，有通过向被排出的气体的引火等而发生冒烟甚至着火的情况，在可靠性及安全性方面存在课题。
所以，公开了通过将多个电池收纳在盒内的电池室中、在与各电池的安全阀对置的分隔壁上设置开口部、从而在异常状态时将从电池喷射的气体经由排气室从排出口排出的结构的电源装置(电池模组)(例如参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-208118号公报
专利文献2：日本特开2000-223166号公报
专利文献3：日本特开2007-27011号公报
发明概要
发明所要解决的技术问题
但是，专利文献1及专利文献2所示的电池模组在1个电池异常地发热而安全阀动作的情况下，不能抑制发热的电池的热量及向喷出的气体的引火带来的对周围电池的影响，有各电池连锁性劣化的课题。即，在搭载多个电池的电池模组中，如何抑制发生了异常的电池的影响向周围的电池的扩大而使其局限于最小限度成为课题。
此外，专利文献3所示的电池模组是在盒的分隔壁上对置于电池的安全阀而设置开口部、使喷出的气体不充满到电池室内而排出到外部的结构。但是，虽然公开了内置在树脂中的电路基板，但对于与电池的连接方法等并没有任何公开或暗示。因此，在将电池的安全阀侧的面用连接端子连接的情况下，怎样保持与分隔壁的气密是不清楚的。此外，有电池的安全阀与分隔壁的开放部之间的对位较困难、如果用凹部定位则在电池间产生空间而不能小型化的课题。此外，由于将电池及电路基板用树脂固定而内置，所以在电池模组的小型化方面存在课题。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而做出的，目的是提供一种能够实现小型、薄型化、并且能够将发生了不良状况的电池的异常发热带来的对周围的电池的影响抑制在最小限度的电池模组和使用它的电池组。
解决技术问题所采用的手段
为了达到上述目的，本发明的电池模组，是将多个电池排列而收纳在壳体内的电池模组，采用以下的结构：电池在电池的电极部具有将在电池内产生的气体向电池外排出的开放部；壳体通过与电池的电极部周围的电池盒抵接而配设的配线基板，被划分为收容多个电池的收纳部、和将从电极部的开放部排出的气体向壳体外排气的排气室；电池的电极部与形成于配线基板的连接体连接；电极部的开放部经由形成于配线基板的贯通孔连通到排气室。
通过该结构，通过使配线基板与电池的电极部周围的电池盒抵接、并且使电极部的开放部经由形成于配线基板的贯通孔连通到排气室，能够将通过电池的通气机构的开放而喷出的气体的排出空间限制在贯通孔内。因此，将从电极部的开放部排出的气体经由贯通孔向排气室排出，并向壳体外排出，所以能够防止气体向邻接的电池的侵入。此外，通过配线基板能够将电源配线及控制配线等的引绕所需要的空间大幅地削减。结果，能够实现与电池相同程度的高度的薄型、小型、安全性高的可靠性良好的电池模组。
此外，本发明的电池组串联连接及/或并联连接有多个上述电池模组。通过该结构，能够根据用途而实现具备任意的电压及容量的电池组。
发明效果
根据本发明，能够实现一种电池模组及电池组，该电池模组及电池组能够实现小型、薄型化、并且能够将发生了不良状况的电池的异常发热带来的对周围的电池的影响抑制在最小限度。
附图说明
图1是构成本发明的实施方式1的电池模组的电池的剖视图。
图2(a)是本发明的实施方式1的电池模组的立体图，图2(b)是图2(a)的2B-2B线剖视图，图2(c)是图2(b)的2C部的放大剖视图。
图3是本发明的实施方式1的电池模组的分解立体图。
图4(a)是说明在本发明的实施方式1的电池模组中、在电池模组内的1个电池中发生了异常发热等的情况下喷出的气体的排气的状况的剖视图，图4(b)是图4(a)的4B部的放大剖视图。
图5是说明本发明的实施方式1的电池模组的另一例的分解立体图。
图6是说明本发明的实施方式1的盖体的另一例的立体图。
图7是说明本发明的实施方式1的壳体的另一例的分解立体图。
图8是说明本发明的实施方式1的壳体的再另一例的分解立体图。
图9是说明本发明的实施方式1的配线基板的另一例的部分放大剖视图。
图10是构成本发明的实施方式2的电池模组的电池的剖视图。
图11(a)是本发明的实施方式2的电池模组的立体图，图11(b)是图11(a)的11B-11B线剖视图，图11(c)是图11(b)的11C部的放大剖视图。
图12是本发明的实施方式2的电池模组的分解立体图。
图13(a)是说明在本发明的实施方式2的电池模组中、在电池模组内的1个电池中发生了异常发热等的情况下喷出的气体的排气的状况的剖视图，图13(b)是图13(a)的13B部的放大剖视图。
图14(a)是本发明的实施方式2的电池模组的另一例的立体图，图14(b)是图14(a)的14B-14B线剖视图，图14(c)是图14(b)的14C部的放大剖视图。
图15(a)是本发明的实施方式3的电池组的组装立体图，图15(b)是本发明的实施方式3的电池组的另一例的组装立体图。
图16是说明本发明的其他实施方式的电池模组的分解立体图。
图17是说明构成本发明的各实施方式的电池模组的其他电池的形状的剖视图。
图18(a)是使用图17的电池的本发明的各实施方式的电池模组的剖视图，图18(b)是图18(a)的18B部的放大剖视图。
具体实施方式
有关本发明的电池模组，是将多个电池排列而收纳在壳体内的电池模组，采用以下的结构：电池在电池的电极部具有将在电池内产生的气体向电池外排出的开放部；壳体通过抵接在电池的电极部周围的电池盒而配设的配线基板，被划分为收容多个电池的收纳部、和将从电极部的开放部排出的气体向壳体外排气的排气室；电池的电极部与形成于配线基板的连接体连接；电极部的开放部经由形成于配线基板的贯通孔连通到排气室。
通过该结构，通过使配线基板与电池的电极部周围的电池盒抵接、并且使电极部的开放部经由形成于配线基板的贯通孔而连通到排气室，能够将通过电池的通气机构的开放而喷出的气体的排出空间限制在贯通孔内。因此，将从电极部的开放部排出的气体经由贯通孔向排气室排出，并向壳体外排出，所以能够防止气体向邻接的电池的侵入。此外，通过配线基板能够将电源配线及控制配线等的引绕所需要的空间大幅地削减。结果，能够实现与电池相同程度的高度的薄型、小型、安全性高的可靠性良好的电池模组。
这里，优选的是，电池的电极部***配线基板的贯通孔。由此，能够将从电极部的开放部排出的气体经由贯通孔高效率地排出到壳体外。
此外，优选的是，配线基板具有耐热性部件与弹性部件的层叠构造，弹性部件的下表面与电池盒抵接。由此，能够使配线基板与电池盒密接，所以能够进一步提高收纳部的密闭状态。
此外，优选的是，连接体形成在配线基板的上表面，配线基板的下表面与电池盒抵接。由此，能够将***配线基板的贯通孔的电极部容易地连接到连接体。
此外，优选的是，电极部的高度与配线基板的厚度大致相同。由此，能够更容易将***配线基板的贯通孔的电极部连接到连接体。
此外，优选的是，形成于配线基板的贯通孔的与电池盒抵接的一侧的大小比连接体侧的大小要小。由此，能够将从电极部的开放部排出的气体高效率地排出到壳体外。
此外，优选的是，电极部的开放部设在该电极部的上表面，连接于电极部的连接体至少在形成有开放部的部位形成有贯通孔。由此，能够将从电极部的开放部排出的气体经由贯通孔直接排出到排气室中，所以能够高效率地排出到壳体外。
此外，优选的是，连接于电极部的连接体跨越形成于配线基板的多个贯通孔而形成。由此，在贯通孔中，能够容易地将电极部连接到连接体。
此外，优选的是，电极部的开放部设在电极部的侧面，在形成于配线基板的贯通孔与电极部之间设有间隙。由此，将从电极部的开放部排出的气体经由上述间隙排出到上述排气室中，所以能够高效率地排出到壳体外。
此外，优选的是，多个电池通过连接于各电池的电极部的连接体并联连接。由此，能够将容量较大的电池模组紧凑地形成。
此外，优选的是，收纳部通过配线基板成为密闭状态。由此，能够将从电极部的开放部排出的气体不给其他电池带来影响地经由贯通孔及排气室向壳体外可靠地排出。另外，“密闭状态”并不一定意味着完全密闭的状态，也包括没有带来影响的程度的气体从排气室回到收纳部那样的密闭状态。
此外，优选的是，壳体由对表面实施了绝缘加工的金属材料构成。由此，能够防止通过喷出的高温的气体使壳体熔融而产生孔等而从该孔供给氧而造成引火等，能够经由排气室可靠地将气体排气。
此外，优选的是，壳体具有收纳部和盖体；在收纳部，设有分别收纳电池的隔壁部；在盖体，在与壳体的隔壁部对置的位置设有肋板部。由此，能够大幅地抑制向邻接的电池的传热及放热，并且能够用隔壁部和肋板部可靠地夹持配线基板而进一步提高收容部与排气室的密闭性。
此外，也可以是，壳体具有收纳部和盖体，在盖体与配线基板之间，还具备保持配线基板的支撑部件。由此，能够进一步提高收容部与排气室的密闭性。
本发明的电池组串联连接及/或并联连接有多个上述电池模组。通过该结构，能够根据用途而实现具备任意的电压及容量的电池组。
以下，关于本发明的实施方式，参照附图，对于相同的部分赋予相同的标号而进行说明。另外，本发明只要基于本说明书中记载的基本的特征，则并不限定于以下记载的内容。此外，以下，作为电池，以圆筒型的锂离子等的非水电解质二次电池(以下记作“电池”)为例进行说明，但当然并不限定于此。
(实施方式1)
图1是构成本发明的实施方式1的电池模组的电池的剖视图。另外，以下以将多个电池并联连接的电池模组为例进行说明，但作为电池模组也可以串联连接。
如图1所示，圆筒型的电池具有将具备例如铝制的正极导线8的正极1、和对置于该正极1的、在一端具备例如铜制的负极导线9的负极2经由分隔部(separator)3卷绕成的电极群4。并且，在电极群4的上下安装绝缘板10a、10b而***到电池盒5中，将正极导线8的另一个端部焊接到封口板6，将负极导线9的另一个端部焊接到电池盒5的底部。进而，具有将传导锂离子的非水电解质(未图示)注入到电池盒5内、经由垫片7将电池盒5的开放端部、构成一个电极部的正极帽16、PTC元件等的电流切断部件18及封口板6敛缝的结构。并且，正极1由正极集电体1a和含有正极活性物质的正极层1b构成。
此时，正极帽16从电池盒5的开放端部的上表面5A突出设置，在正极帽16的侧面设有开放部17，该开放部17用来通过因电极群4的不良状况带来的安全阀等的通气机构19的开放而将产生的气体排出。另外，正极帽16的从上表面5A的突出量例如是后述的配线基板的厚度左右。此外，以下以将正极帽16从电池盒5的上表面5A突出设置的例子进行说明，但也可以是设在与电池盒5的上表面5A大致同一面上的电池。
这里，正极层1b作为正极活性物质而包括例如LiCoO2或LiNiO2、Li2MnO4、或者它们的混合或复合化合物等的含锂复合氧化物。此外，正极层1b还包括导电剂和粘结剂。作为导电剂，包括例如天然石墨或人造石墨的石墨类、乙炔黑、科琴黑(ketjen black)、槽法炭黑(channel black)、炉黑(furnace black)、灯黑(lamp black)、热炭黑(thermal black)等的炭黑类，此外，作为粘结剂，包括例如PVDF、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、芳纶树脂(aramid resin)、聚酰胺、聚酰亚胺等。
此外，作为在正极1中使用的正极集电体1a，可以使用铝(Al)、碳(C)、导电性树脂等。
在非水电解质中，可以适用在有机溶媒中溶解了溶质的电解质溶液、包括它们并以高分子而非流动化的所谓的聚合物电解质层。作为非水电解质的溶质，可以使用LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCF3SO3 、LiN(CF3CO2)、LiN(CF3SO2)2等。进而，作为有机溶媒，可以使用例如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯(EMC)等。
此外，负极2的负极集电体11可以使用不锈钢、镍、铜、钛等的金属箔、碳或导电性树脂的薄膜等。
并且，作为负极2的负极层15，可以使用如石墨等的碳材料、硅(Si)或锌(Sn)等那样可逆地吸纳及释放锂离子的理论容量密度超过833mAh/cm3的负极活性物质。
以下，使用图2到图5对本发明的实施方式1的电池模组详细地说明。
图2(a)是本发明的实施方式1的电池模组的立体图，图2(b)是图2(a)的2B-2B线剖视图，图2(c)是图2(b)的2C部的放大剖视图。图3是本发明的实施方式1的电池模组的分解立体图。
如图2(a)和图3所示，电池模组100具有由例如聚碳酸酯树脂等的绝缘性树脂材料构成的壳体50、以及与其嵌合的盖体20。
并且，如图2(b)和图3所示，在壳体50的内部中，收纳有将沿相同方向排列了多个电池的正极帽16的电池单元40用配线基板30的连接体32、34电气地并联连接而构成的多个电池。并且，经由从并联地连接作为电池的一个电极部(负极侧)的底部的连接板33的一部分延伸的延伸部33A，与设在配线基板30的连接体34连接。
此外，如图2(c)所示，从电池盒5突出的正极帽16内插在配线基板30的对应于各电池而设置的贯通孔36中，与配线基板30的连接体32连接。此时，配线基板30与电池盒5抵接而密接，贯通孔36具有间隙36A，以使不将设在正极帽16的侧面的开放部17堵塞。通过该间隙36A，形成将在电池中发生不良状况、从正极帽16的开放部17喷出的气体排出的空间。
并且，如图2(b)和图3所示，将喷出的气体经由配线基板30的连接体32与贯通孔36之间的间隙36A、并经由盖体20的排气室24的空间，从与外部连通的开口部26排出。
以下，使用附图对构成电池模组100的各构成要素进行说明。
首先，壳体50如图3所示，在与盖体20嵌合的一侧具备开口端，具有从开口端侧收纳多个电池的收纳部54。此时，在电池为例如外径18mm、高度65mm的情况下，收纳部54的高度为对65mm加上连接板33的厚度的程度。
此外，盖体20如图2(b)和图3所示，具备由外周壁22形成的排气室24和设在外周壁22的一部分的开口部26。
此外，如图2(c)所示，配线基板30具有由例如玻璃-环氧基板或聚酰亚胺构成的耐热性部件30a、和例如具有橡胶弹性的弹性部件30b的至少两层的层叠构造。并且，由于弹性部件30b弹性变形而与电池盒5的上表面5A密接抵接，所以能够确保较高的气密性。另外，在能够确保较高的气密性的情况下，并不特别需要做成层叠构造的配线基板30。并且，配线基板30具有与***在贯通孔36中的各电池的正极帽16连接的连接体32、和与将各电池的另一个电极(例如负极)并联连接的连接板33的延伸部33A连接的连接体34，连接体32以不将贯通孔36完全堵塞的方式跨越贯通孔36而设置。另外，连接体32及连接板33由例如镍板或Cu板、Al板、导线等构成，例如经由焊料而与由铜箔等形成的连接体34连接。此外，正极帽16与连接体32、负极与连接板33通过例如电焊接或点焊接等连接。
由此，能够将构成电池模组的各电池经由配线基板连接，所以能够将电源配线及控制配线等的引绕所需要的空间大幅削减。此外，各电池的正极帽的开放部收纳在配线基板的贯通孔中。结果，在异常时，从电池喷出的气体不能侵入到邻接的电池盒中，所以即使气体通过引火而着火，也能够防止火焰的侵入、可靠地阻止其影响。
以下，对在本实施方式的电池模组100中、在并联连接的电池模组内的1个电池中发生了异常发热等的情况下的电池模组100的作用效果，使用图4进行说明。
图4(a)是说明在本实施方式的电池模组100中、在电池模组内的1个电池中发生了异常发热等的情况下喷出的气体的排气的状况的剖视图，图4(b)是图4(a)的4B部的放大剖视图。
首先，如图4(b)所示，电池模组100的1个电池异常地发热，通过在电池盒内产生的气体的气压的上升，作为通气机构的例如安全阀动作，从电池盒喷出气体45。并且，喷出的气体45被从正极帽16的开放部17向内插正极帽16的贯通孔36的间隙36A喷出。
接着，如图4(a)所示，气体45不充满间隙36A，而从配线基板30的没有被连接体32堵塞的贯通孔36之间排气到盖体20的排气室24中。并且，最终从设在盖体20的开口部26排出到电池模组100的外部。
此时，在从电池模组100的发生不良状况的电池急剧地喷出气体45的情况下，一般通过引火等而着火的危险性变高。
但是，根据本发明的上述结构的电池模组100，贯通孔36内的间隙36A内的氧量被限制，而且没有被从外部供给氧，所以对气体引火的可能性变得极低。结果，从配线基板30的贯通孔36以气体45的状态排气。因此，不发生因气体的引火造成的爆发性的膨胀，所以完全不会有电池模组破裂的情况。
根据本实施方式，至少通过配线基板和壳体将电池模组以密闭状态收纳在壳体的收纳部内，从不良状况的电池喷出的气体能够从配线基板的贯通孔的间隙以气体的状态排出到电池模组的外部。结果，能够实现不发生因向气体的引火而造成的着火或冒烟等的安全性良好的电池模组。
此外，能够至少通过配线基板和壳体将构成电池模组的电池以密闭状态收纳到壳体的收纳部内，所以不需要将电池分别收纳。结果，能够容易地使电池模组小型化。并且，能够通过配线基板大幅地削减电源配线及控制配线等的引绕所需要的空间。结果，能够实现更小型、安全性较高的可靠性良好的电池模组。
另外，在本实施方式中，以由聚碳酸酯树脂等的绝缘性材料构成盖体20的例子进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以为铝等金属材料、或将其用绝缘性树脂覆盖的结构。由此，能够提高机械强度，并使盖体更薄型而将电池模组进一步小型化。此外，通过金属材料的较高的热传导性而提高喷出的气体的冷却性，能够得到更不易发生引火等的可靠性较高的电池模组。进而，能够防止喷出的高温的气体带来的盖体的熔融下的孔的发生，能够防止因从孔的氧的供给而带来的引火等，经由排气室可靠地将气体排气。
此外，在本实施方式中，以通过壳体50与盖体20的嵌合、用盖体20的外周壁22和壳体50及各电池盒5的上表面5A保持配线基板30的构造为例进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以如图5的电池模组的分解立体图所示，在盖体20与配线基板30之间夹着支撑配线基板30的支撑部件65。此时，支撑部件65至少由支撑配线基板30的外周部的外周框66、和设在与壳体50及各电池盒5的上表面5A的抵接位置对置的位置的支撑部68构成。此时，在支撑部件65的支撑部68使盖体20的排气室的空间变窄的情况下，也可以在支撑部68的一部分设置凹部或孔等，以使得连通到盖体20的开口部。由此，能够通过壳体50及各电池盒5的上表面5A和支撑部件65的支撑部68将配线基板30可靠地固定。结果，能够抑制喷出的气体的压力造成的配线基板的变形、更有效地抑制向邻接的电池的电池盒的热及气体的侵入，能够实现进一步提高了可靠性及安全性的电池模组。
此外，也可以代替设置上述支撑部件65而如图6所示，在盖体20的排气室24中、在与壳体50及各电池盒5的上表面5A对置的位置设置具有开口孔28A的肋板部28。由此，能够用壳体及各电池盒5的上表面5A和盖体20的肋板部28将配线基板30固定，并且使电池模组更小型或薄型。
此外，在本实施方式中，以在配线基板形成有连接体等的电源配线的例子进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以将检测各电池的电压的电压检测配线、检测温度的温度检测配线设于配线基板。此时，能够对温度检测配线连接例如热敏电阻等的温度检测元件，使温度检测元件与各电池接触而检测温度。由此，能够独立地检测并控制多个电池的电压及温度。结果，能够考虑到电池的特性不均匀及时间变化等而进行控制，所以能够进一步提高可靠性及安全性。另外，能够使电压检测配线及温度检测配线的配线基板上的图案宽度比电源配线的图案宽度大幅变窄。这是因为，电源配线因为流过较大的电流，所以需要降低配线电阻带来的功率损失，但电压检测配线及温度检测配线能够以微小的电流进行检测。因此，能够将电源配线、多对电压检测配线和温度检测配线高效率地配置而形成于配线基板，所以能够大幅地削减配线所需要的空间。
此外，在本实施方式中，以在壳体的一侧具有开口端的例子进行了说明，但并不限定于此。例如如图7所示，作为壳体50，也可以由收纳多个电池的在两端具有开口端的框体50A、和将其一个开口端堵塞的封闭部件50B构成。由此，能够提高各电池与配线基板及连接板之间的连接等的组装性及作业性，实现生产性良好的电池模组。进而，也可以代替图7所示的框体50A而如图8所示那样做成分别收纳各电池的具有隔壁部52的框体50C。由此，能够通过隔壁部52进一步抑制不良状况电池的异常发热的向邻接的电池的传热及放热，所以能够实现可靠性及安全性更好的电池模组。
此外，在本实施方式中，作为形成于配线基板的贯通孔的形状，以在厚度方向上是相同形状的情况为例进行了说明，但并不限定于此。例如，如图9所示，也可以使与电池盒的上表面密接的贯通孔的大小比连接体32侧的贯通孔的大小要小。由此，能够提高从电池的正极帽的开放部喷出的气体的向盖体的排气室的排出效率(降低排出阻力)。进而，能够将与电池盒的上表面的密接面积扩大，大幅地抑制气体向电池盒侧的侵入，提高可靠性及安全性。
(实施方式2)
图10是构成本发明的实施方式2的电池模组的电池的剖视图。
如图10所示，与实施方式1的电池的不同点在于，在作为电池的电极部的正极帽16的上表面设置开放部77而构成电池。另外，电池以外的构成要素与实施方式1是同样的，所以有省略说明的情况。
以下，使用图11和图12对使用本实施方式的电池构成的电池模组详细地说明。
图11(a)是本发明的实施方式2的电池模组的立体图，图11(b)是图11(a)的11B-11B线剖视图，图11(c)是图11(b)的11C部的放大剖视图。图12是本发明的实施方式2的电池模组的分解立体图。
如图11(a)和图12所示，电池模组200具有由绝缘性树脂材料或将表面用树脂覆盖而实施了绝缘加工的金属材料构成的壳体50、以及与其嵌合的盖体20。
并且，如图11(b)和图12所示，在壳体50的收纳部54中，收纳有将多个电池的正极帽沿相同的方向排列、用配线基板30的连接体32电气地并联连接而构成的多个电池。并且，经由从并联地连接作为电池的一个电极部(负极侧)的底部的连接板33的一部分延伸的延伸部33A，与设在配线基板30的连接体34连接。
此外，如图11(c)所示，从电池盒5突出的正极帽16内插在配线基板30的对应于各电池而设置的贯通孔36中，与配线基板30的连接体32连接。并且，配线基板30与电池盒5抵接而密接，贯通孔36在与正极帽16之间具有间隙36A。此时，连接体32在与开放部77对应的位置具有贯通孔32a，以使得不将形成在正极帽16的上表面的开放部77堵塞，通过该贯通孔32a将在电池中发生不良状况、从正极帽16的开放部77喷出的气体排出。
并且，如图11(b)和图12所示那样，将喷出的气体从配线基板30的连接体32的贯通孔32a经由盖体20的排气室(未图示)从与外部连通的开口部26排出。
以下，利用附图，对构成电池模组200的各构成要素进行说明。另外，电池模组200的壳体50及盖体20的结构与实施方式1是同样的，所以省略说明，主要说明不同的配线基板。
如图11(c)和图12所示，配线基板30具有例如由玻璃-环氧基板或聚酰亚胺构成的耐热性部件30a、例如具有橡胶弹性的弹性部件30b的至少两层的层叠构造。并且，弹性部件30b弹性变形而与电池盒5的上表面5A密接并抵接，确保较高的气密性。
此外，配线基板30具有与***在贯通孔36中的电池模组的各电池的正极帽16连接的连接体32、和与将各电池的另一个电极(例如负极)并联连接的连接板33的延伸部33A连接的连接体34，在连接体32设有贯通孔32a，以不将正极帽16的开放部77堵塞。
由此，能够将电池模组的各电池经由配线基板连接，所以能够大幅地削减电源配线及控制配线等的引绕所需要的空间。此外，各电池的正极帽的开放部经由连接体32的贯通孔32a直接与盖体20的排气室24通气。因此，从异常状态的电池喷出的气体不会直接对配线基板30喷出，所以能够大幅地抑制配线基板30的变形。结果，即使气体通过引火而着火，也能够大幅地降低气体及火焰等向邻接的电池盒的侵入。
以下，对于在本实施方式的电池模组200中、在并联连接的电池模组内的1个电池发生了异常发热等的情况下的电池模组200的作用效果，使用图13进行说明。
图13(a)是说明在本实施方式的电池模组200中、在电池模组内的1个电池中发生了异常发热等的情况下喷出的气体的排气的状况的剖视图，图13(b)是图13(a)的13B部的放大剖视图。
首先，如图13(b)所示，电池模组200的1个电池异常地发热，通过在电池盒内产生的气体的气压的上升，作为通气机构的例如安全阀动作，从电池盒5喷出气体45。
并且，如图13(a)所示，将喷出的气体45从正极帽16的开放部77经由连接体32的贯通孔32a向盖体20的排气室24喷出。并且，最终从设在盖体20的开口部26向电池模组200的外部排出。
根据本发明的电池模组200，从配线基板30的连接体32的贯通孔32a以气体45的状态排气。因此，不发生因气体的引火造成的爆发性的膨胀，所以完全不会有电池模组破裂的情况。
根据本实施方式，至少通过配线基板和壳体将多个电池以密闭状态收纳在壳体的收纳部内，能够将从不良状况的电池喷出的气体从配线基板的连接体的贯通孔经由盖体的排气室以气体的状态向电池模组的外部排出。结果，能够实现不发生因向气体的引火造成的着火或冒烟等的安全性良好的电池模组。
此外，由于能够至少通过配线基板和壳体将多个电池以密闭状态收纳在壳体的收纳部内，所以不需要将电池分别收纳。结果，能够容易使电池模组小型化。进而，能够通过配线基板大幅地削减电源配线及控制配线等的引绕所需要的空间。结果，能够实现更小型、安全性高的可靠性良好的电池模组。
另外，在本实施方式中，对在***电池的正极帽16的配线基板的贯通孔36中、在与正极帽16之间具有间隙36A的结构为例进行了说明，但并不限定于此。例如，如图14所示，也可以做成与正极帽16大致相同形状的贯通孔。由此，各电池的开放部77与连接体的贯通孔32a的定位较容易，并且能够抑制因位置偏差造成的贯通孔32a的开口面积的不均匀。结果，能够实现可靠性和安全性更好的电池模组。
此外，当然能够将在实施方式1中使用图5到图8说明的结构应用到实施方式2的电池模组中，能够得到同样的效果。
(实施方式3)
以下，对本发明的实施方式3的电池组使用图15详细地说明。
图15是本发明的实施方式3的电池组的组装立体图。
图15(a)是将上述各实施方式的电池模组并列放置4个而配置、用连接部件450连接而构成电池组400的结构。此外，图15(b)是将上述各实施方式的电池模组并列放置两个、并且将其纵向重叠两级、用连接部件550连接而构成电池组500的结构。此时，通过连接部件将各电池模组并联连接或串联连接、或组合串联连接和并联连接而经由连接部件连接，构成电池组。
根据本实施方式，通过根据用途并考虑配置空间而任意地组合，能够容易地实现将具有需要的电压及电容量的通用性较高的电池组。
此外，根据本实施方式，与上述各实施方式同样，即使在某个电池模组中发生不良状况，喷出的气体也不会引火，能够以气体的状态向外部排气。结果，不会发生因气体的引火造成的爆发性的膨胀，所以能够实现完全不会有电池模组破裂的情况的、安全且可靠性良好的电池组。
(其他实施方式)
以下，利用图16对本发明的电池模组的其他实施方式进行说明。
图16是说明本发明的其他实施方式的电池模组600的分解立体图。此时，与上述实施方式的不同点在于，电池模组600将多个并联连接的电池单元640二维配置并串联连接而一体收纳。另外，在图16中，以将11个并联的电池单元640以7组串联连接而构成的电池模组600为例进行说明。例如，在由容量2500mAh、平均电压3.6V的锂离子电池构成的情况下，能够得到具有25.2V(3.6V×7)、27.5Ah(2.5Ah×11)的容量的集合电池单元645。
即，如图16所示，电池模组600由具有收纳部664的壳体660、收纳在收纳部664中的多个由11并联、7组串联构成的集合电池单元645、将集合电池单元640串并联连接的配线基板630和连接板650、和与将它们以密闭状态收纳的壳体660嵌合的盖体620构成。
并且，在配线基板630，在与集合电池单元645的各电池的正极帽对应的位置具有贯通孔636，以不将各贯通孔636完全堵塞的方式设有将集合电池单元640并联连接的连接体632。并且，配线基板630与上述各实施方式同样，与电池盒的上表面密接抵接而配置。
此外，对于连接板650而言，将各电池单元640的作为一个电极部的负极部并联连接，并且，经由设在与邻接的电池单元640的连接体632连接的连接板650的一部分的延伸部650A与配线基板630的连接部635连接，将各电池单元640串联连接。
此外，在盖体620设有经由排气室(未图示)将喷出的气体向外部排出的开口部(未图示)。此时，开口部既可以对应于各电池单元640独立设置，也可以一体化而设置。
根据上述实施方式，能够得到与实施方式1、2同样的效果，并且通过将壳体一体化，能够实现更小型化的电池模组。
另外，在各实施方式中，以作为电极部的正极帽16从电池盒5的上表面5A突出的电池形状为例进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以如以下使用图17和图18说明那样、用与电池盒5的上表面5A大致同面地设有正极帽16的电池构成电池模组。
图17是说明构成本发明的各实施方式的电池模组的其他电池的形状的剖视图。图18(a)是使用图17的电池的本发明的各实施方式的电池模组的剖视图，图18(b)是图18(a)的18B部的放大剖视图。
即，如图18所示，与上述各实施方式的不同点在于，与电池盒5的上表面5A大致同面地设置的正极帽16与在对应于正极帽16的位置设有贯通孔36的配线基板30的、向下方向具有凸状部32C的形状的连接体32连接。其他结构与各实施方式是同样的，所以省略说明。
由此，能够得到与上述各实施方式同样的效果。此外，能够与电池的电极部的正极帽的位置关系无关而实现薄型且小型的电池模组300。另外，当然能够采用在各实施方式中说明的其他例子。
此外，在各实施方式中，关于检测并控制电池模组的充放电、温度或电压的控制电路并没有特别说明及图示，但当然也可以将控制电路设在电池模组的外部或内部中。
此外，在各实施方式中，作为电池模组以圆筒型的电池为例进行了说明，但并不限定于此。例如也可以是方型的电池。
此外，在各实施方式中，当然能够相互采用其结构。
工业实用性
本发明作为汽车、自行车或电动工具等的、特别是混合动力汽车或电气汽车等需要高容量、高电压、并且要求较高的可靠性和安全性的电池模组及电池组具有实用性。
标号说明
1  正极
1a 正极集电体
1b 正极层
2 负极
3 分隔部
4 电极群
5 电池盒
5A 上表面
6 封口板
7 垫片
8 正极导线
9 负极导线
10a、10b 绝缘板
11 负极集电体
15 负极层
16 正极帽(电极部)
17、77 开放部
18 电流切断部件
19 通气机构
20、620盖体
22 外周壁
24 排气室
26 开口部
28 肋板部
28A 开口孔
30、630 配线基板
30a 耐热性部件
30b 弹性部件
32、34、632 连接体
32a 贯通孔
32C 凸状部
33、650 连接板
33A、650A 延伸部
36、636 贯通孔
36A 间隙
40、640 电池单元
45 气体
50、660 壳体
50A、50C 框体
50B 封闭部件
52 隔壁部
54、664 收纳部
65 支撑部件
66 外周框
68 支撑部
100、200、300、600 电池模组
400、500 电池组
450、550 连接部件
635 连接部
645 集合电池单元

Claims (17)

1.一种电池模组，将多个电池排列而收纳在壳体内，其特征在于，
上述电池在该电池的电极部具有将在上述电池内产生的气体向电池外排出的开放部；
上述壳体通过与上述电池的电极部周围的电池盒抵接而配设的配线基板而被划分为，收容上述多个电池的收纳部、和将从上述电极部的开放部排出的气体向上述壳体外排气的排气室；
上述电池的电极部与形成于上述配线基板的连接体连接；
上述电极部的开放部经由形成于上述配线基板的贯通孔而连通到上述排气室。
2.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
上述电池的电极部***上述配线基板的贯通孔。
3.如权利要求2所述的电池模组，其特征在于，
上述配线基板具有耐热性部件与弹性部件的层叠构造，该弹性部件的下表面与上述电池盒抵接。
4.如权利要求2所述的电池模组，其特征在于，
上述连接体形成于上述配线基板的上表面，上述配线基板的下表面与上述电池盒抵接。
5.如权利要求4所述的电池模组，其特征在于，
上述电极部的高度与上述配线基板的厚度相同。
6.如权利要求4所述的电池模组，其特征在于，
形成于上述配线基板的上述贯通孔，与上述电池盒抵接的一侧的大小比上述连接体侧的大小要小。
7.如权利要求2所述的电池模组，其特征在于，
上述电极部的开放部设在该电极部的上表面；
连接于上述电极部的上述连接体至少在形成有上述开放部的部位形成有贯通孔。
8.如权利要求7所述的电池模组，其特征在于，
将从上述电极部的开放部排出的气体经由上述贯通孔排出到上述排气室。
9.如权利要求2所述的电池模组，其特征在于，
连接于上述电极部的上述连接体跨越在上述配线基板形成的多个贯通孔而形成。
10.如权利要求2所述的电池模组，其特征在于，
上述电极部的开放部设在该电极部的侧面；
在上述电极部与形成于上述配线基板的贯通孔之间设有间隙。
11.如权利要求10所述的电池模组，其特征在于，
将从上述电极部的开放部排出的气体经由上述间隙排出到上述排气室。
12.如权利要求2所述的电池模组，其特征在于，
上述多个电池通过连接于各电池的电极部的上述连接体并联连接。
13.如权利要求2所述的电池模组，其特征在于，
上述收纳部通过上述配线基板成为密闭状态。
14.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
上述壳体由对表面实施了绝缘加工的金属材料构成。
15.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
上述壳体具有收纳部和盖体；
在上述收纳部，设有分别收纳上述电池的隔壁部；
在上述盖体，在与上述壳体的上述隔壁部对置的位置设有肋板部。
16.如权利要求1所述的电池模组，其特征在于，
上述壳体具有收纳部和盖体；
在上述盖体与上述配线基板之间，还具备保持上述配线基板的支撑部件。
17.一种电池组，排列有多个如权利要求1～16中任一项所述的电池模组，其特征在于，
各电池模组串联连接及/或并联连接。
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