CN103563124A - 电池块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，提供如下电池块，其包括：包含相互接合或粘接的多个金属制管状部件的电池壳体；收纳于所述多个金属制管状部件各自的内部的单元电池；以及覆盖所述电池壳体的金属制管状部件的外壁面或内壁面的绝缘层。根据本发明，在电源装置中，即使电池块彼此间发生不必要的接触，也不会发生短路等。

Description

电池块及其制造方法
技术领域
本发明涉及电池块及其制造方法。
背景技术
为了得到大容量的电源装置，有时将收纳多个单元电池的电池单元(电池块)电连接多个而成为电源装置(电池包)(参照专利文献1)。通常，电池块包含多个单元电池和收纳之的收纳容器，但有时为了获得与单元电池之间的电绝缘而将收纳容器设为树脂制。但是，树脂制收纳容器的散热性低。因此，为了使单元电池在动作时产生的热放出，不使单元电池的温度上升，提出了由树脂-金属复合材料构成的收纳容器以提高收纳容器的散热性(参照专利文献2)。另外，也提出了将金属制散热板和电绝缘性材料组合了的收纳容器(参照专利文献3)。
另外，也公开了各种关联技术(例如，参照专利文献4～6)。
例如，专利文献4公开了如下的蓄电池收纳方法：在电池单元和外壳之间的环状空间通过设于外壳的侧面的通孔而无间隙地填充热传导性高的绝缘材料。根据该发明，可以将电池单元固定于外壳内。但是，因为只有电池单元和外壳之间的环状空间以绝缘材料填充，所以很难将外壳彼此牢固地固定。另外，很难防止电池块彼此接触而引起的短路等。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-133227号公报
专利文献2：日本特开2004-71168号公报
专利文献3：日本特开2006-92935号公报
专利文献4：日本特开2000-108687号公报
专利文献5：美国专利4546056号
专利文献6：美国专利5510208号
发明内容
发明要解决的问题
这样，对于电池块的收纳容器，要求了与单元电池之间的绝缘性和散热性的兼顾，提出了将金属部件和树脂部件组合而得到收纳容器。但是，未提出充分应对电池单元彼此接触而产生的问题(短路等)的电池单元的收纳容器。
也就是，在电源装置中，各电池块彼此以串联或并联的方式电连接，但是若各电池块的收纳容器的金属部件彼此间发生了不必要的接触，则会发生短路等而引起事故。例如，在电源装置受到了振动等情况下，会使收纳容器的金属部件彼此间发生不必要的接触。因此本发明的目的在于提供即使电池块彼此间发生了不必要的接触，也不会发生短路等的电池块。
解决问题的方案
本发明之一涉及以下所示的电池块。
[1]电池块，包括：电池壳体，其包含相互接合或粘接的多个金属制管状部件；单元电池，其收纳于多个金属制管状部件各自的内部；以及绝缘层，其覆盖金属制管状部件的内壁面或外壁面，其中，
至少配置于电池块的外周部的金属制管状部件在侧面具有通孔或者在侧面端部具有切口，经由通孔或切口，从形成于内壁面和单元电池之间的间隙直到外壁面配置有连续的所述绝缘层。
[2]在[1]记载的电池块的基础上，绝缘层还配置于形成在多个金属制管状部件的外壁面之间的间隙。
[3]在[1]记载的电池块的基础上，还在配置于电池块的内侧的金属制管状部件中，经由通孔或切口，从内壁面和单元电池之间形成的间隙直到外壁面连续地配置绝缘层。
[4]在[1]记载的电池块的基础上，绝缘层覆盖金属制管状部件的内壁面，单元电池和金属制管状部件不接触。
[5]在[1]记载的电池块的基础上，电池壳体还具有包围多个金属制管状部件的金属制框体。
本发明之二涉及以下所示的电池块的制造方法。
[6]电池块的制造方法，包括：准备包含相互接合或粘接的多个金属制管状部件的电池壳体的步骤；在多个金属制管状部件的内部收纳单元电池的步骤；以及利用绝缘层覆盖多个金属制管状部件的内壁面或外壁面的步骤，该方法中，至少在电池块的外周部配置在侧面具有通孔或者在侧面端部具有切口的金属制管状部件，经由通孔或切口，从形成于内壁面和单元电池之间的间隙直到外壁面配置连续的绝缘层。
[7]在[6]记载的电池块的制造方法的基础上，在130℃以下进行绝缘层的形成。
[8]在[6]记载的电池块的制造方法的基础上，在金属制管状部件的外壁面缠绕树脂膜，或者涂敷树脂并使其固化，从而形成所述绝缘层。
[9]在[6]记载的电池块的制造方法的基础上，在收纳有单元电池的金属制管状部件的内部注入树脂并使其固化，以在金属制管状部件的内壁面和单元电池之间的间隙形成绝缘层，从而形成所述绝缘层。
[10]电池块的制造方法，包括：
准备包含相互接合或粘接的多个金属制管状部件的电池壳体的步骤；
在电池壳体的外壁面或内壁面形成绝缘层的步骤；以及
在电池壳体的金属制管状部件的内部收纳单元电池的步骤。
[11]在[10]记载的电池块的制造方法的基础上，在电池壳体的外壁面或金属制管状部件的内壁面涂敷树脂并使其固化，从而形成所述绝缘层。
[12]在[10]记载的电池块的制造方法的基础上，在电池壳体的外壁面或金属制管状部件的内壁面形成绝缘性的氧化物层，从而形成所述绝缘层。
发明效果
本发明的电池块兼顾了与单元电池之间的绝缘性和散热性，且抑制了电池块彼此间的不必要的接触引起的短路的产生等。因此，包含多个本发明的电池块的电源装置即使在容易受到振动的场所等使用也具有充分的耐久性。
附图说明
图1A是第一实施方式的电池块的立体图。
图1B是第一实施方式的电池块的分解立体图。
图2A是没有框体的第一实施方式的电池块的电池壳体的俯视图。图2B是有框体的第一实施方式的电池块的电池壳体的俯视图。
图3A、图3B是表示电池块的电池壳体中的管状部件的排列例的俯视图。
图4A是具有通孔的管状部件的立体图。图4B是具有切口的管状部件的立体图。
图5A、图5B是第一实施方式的电池块的立体图。
图6是表示电池块的例子的俯视图。
图7是第二实施方式的电池块的俯视图。
图8是表示第二实施方式的电池块的例子的俯视图。
图9A、图9B、图9C是第二实施方式的电池块的制造工序图。
具体实施方式
以下，列举实施方式对本发明进行说明，但本发明并不限于以下的实施方式。图中对于具有相同功能或类似功能的部件赋予相同或类似的符号并省略其说明。但是，附图是示意性的图。因此，对于具体的尺寸等，应对照以下的说明进行判断。另外，当然附图相互间含有相互的尺寸关系和比率不同的部分。
<电池块>
(第一实施方式)
电池块具有电池壳体和多个单元电池。电池壳体具有多个管状部件，在各管状部件的中空部收纳有单元电池。电池块含有的单元电池也可以具有蓄电性能，在这种情况下，电池块作为高容量或高输出的蓄电池而发挥作用。
图1A是电池块100的立体图。图1B是电池块100的分解立体图。如图1B所示，电池块100包含电极板10、保持器20、多个管状部件30、多个单元电池40、保持器50和电极板60。
各单元电池40收纳于管状部件30。所收纳的单元电池40由保持器20及保持器50支撑。单元电池的一个电极41与电极板10连接，另一个电极42与电极板60连接。
如图1B所示，多个单元电池40分别收纳于管状部件30。多个管状部件30的集合体构成本发明的电池块中的电池壳体。优选多个管状部件30以相互接触的状态固定而被一体化。
优选，构成电池壳体的多个管状部件相互接合而一体化。更具体而言，管状部件的侧面彼此相接合而一体化。管状部件30彼此既可以被焊接或钎焊接合，也可以通过粘接剂等粘接。一个电池壳体含有的管状部件的数量只要是2以上即可，不特别限制。
如图2A所示，电池壳体既可以不具有包围一体化的多个管状部件30的框体39，也可以如图2B所示而具有框体39。框体也可以是金属制。另外，电池壳体上也可以包含用于连接电池块彼此的连接用部件、或者用于与外部部件连接的连接用部件。
管状部件30例如可以是圆形管，还可以是四边形等多边形管。管状部件的内部沿管的轴向为空腔。各管状部件30中收纳有单元电池40。单元电池40一般为圆筒状，但是也可以是角柱状。
优选多个管状部件30相互接触而一体化。对管状部件30的排列方式不特别限定。例如，在管状部件30为圆形管的情况下，可以是如图3A所示那样的最密填充排列，还可以是如图3B所示那样的正方形排列。
管状部件30也可以在管侧面具有通孔或者具有切口。图4A中表示了形成有通孔35的管状部件30-1。图4B中表示了形成有切口36的管状部件30-2。这些通孔或切口可以成为用于向管状部件内部注入树脂的注入口。
管状部件30是金属制。优选构成管状部件30的金属是热传导性高的金属，是铝、铜、黄铜、不锈钢或它们的合金等，也可以是他们的层叠体。为了使管状部件轻，优选是铝。
优选，构成管状部件30的板的厚度为0.2～0.8mm，例如约为0.4mm。由于厚度越薄越可以使电池壳体轻量化，因此是优选的，但是过薄则不能得到作为外壳的强度。
优选，电池块的电池壳体具有绝缘层。具体而言，如图5A所示具有绝缘层，该绝缘层覆盖金属制管状部件集合体的外壁面。绝缘层的配置方式不限定于这些。例如，也可以如图5B所示那样具有绝缘层，该绝缘层覆盖包围金属制管状部件集合体的框体的外周面。另外，也可以如图6所示那样，具有覆盖金属制管状部件的内壁面的绝缘层。或者，也可以如图7、图8所示那样，在金属制管状部件彼此的间隙具有绝缘层。
所谓绝缘层，典型地是包含绝缘性树脂的层。作为优选的绝缘性树脂的例子，包括聚酰亚胺、环氧树脂、聚酯、聚丙烯等聚烯烃等。另外，绝缘性树脂也可以是包含硅粉或氧化锆粉的耐热性粘接剂。另外，绝缘层也可以是金属的氧化物层。例如，如果管状部件30是铝，则将其表层氧化而形成氧化铝层即可。
图5A所示的电池块100-1具有绝缘层80-1，该绝缘层80-1覆盖构成电池壳体的多个金属制管状部件30的集合体的外壁面。另外，图5B所示的电池块100-2具有绝缘层80-2，该绝缘层80-2覆盖包围构成电池壳体的多个金属制管状部件30的集合体的框体39。金属制管状部件30中分别收纳有单元电池40。这样，通过利用绝缘层覆盖电池壳体的外周面，即使电池块彼此接触，也不会相互通电。
图6所示的电池块100-3在构成电池壳体的多个金属制管状部件30的内壁面和单元电池40之间的间隙具有绝缘层80-3。这样，由于金属制管状部件30和单元电池40被绝缘，即使电池块彼此接触，一个电池块的单元电池和另一电池块的单元电池也不会短路。
(第二实施方式)
如图7所示，第二实施方式的电池块100-4包括：(A)包含相互接合或粘接的多个金属制管状部件的电池壳体30、30-2；(B)收纳于多个金属制管状部件30、30-2各自的内部的单元电池40；(C)覆盖金属制管状部件30、30-2的内壁面或外壁面的绝缘层80-4、80-5。
如图7所示，至少配置于电池块100-4的外周部的金属制管状部件30-2在侧面端部具有切口36。经由切口36，从内壁面和单元电池之间所形成的间隙(80-4)直到外壁面配置有连续的绝缘层80-5。借助于切口36，内壁面和单元电池之间所形成的绝缘层80-4与形成于电池块100-4的外周部的绝缘层80-5形成为一体。因此，电池块彼此的绝缘可靠。通过使用绝缘层使配置于电池块的外周部的金属制管状部件彼此一体地形成，多个金属制管状部件彼此被牢固地固定。
此外，虽然在此使用了金属制管状部件30-2，但是，也可以使用图4A所示的在侧面具有通孔35的金属制管状部件30-1。
如图8所示，实施方式的电池块100-5中，也可以在形成于多个金属制管状部件的外壁面之间的间隙80-6配置绝缘层。这是因为能够将多个金属制管状部件彼此更牢固地固定。另外，在配置于电池块的内侧的金属制管状部件中，也可以以经由通孔或切口从形成于内壁面和单元电池之间的间隙直到外壁面连续的方式配置绝缘层。这是由于能够将单元电池更牢固地固定。电池壳体也可以还具有包围多个金属制管状部件的金属制框体39。
此外，优选绝缘层覆盖金属制管状部件的内壁面而不使单元电池和金属制管状部件相接触。
<电池块的制造方法>
作为电池块的制造方法，大致分为：1)在将单元电池收纳于包含多个管状部件的电池壳体后形成绝缘层的方式；和2)在包含多个管状部件的电池壳体形成绝缘层后收纳单元电池的方式。
1)在将单元电池收纳于电池壳体的管状部件后形成绝缘层的情况：
当在收纳单元电池后形成绝缘层时，为了防止单元电池内部的树脂部件的软化，优选，以130℃以下的条件，更优选以80℃以下的条件形成绝缘层。作为形成绝缘层的具体方法的例子，a)在包含多个管状部件的电池壳体的外壁面缠绕树脂膜，或者涂覆树脂并使之固化，b)在收纳有单元电池的电池壳体的管状部件的内部注入树脂并使之固化。
a)如果树脂膜具备粘接性，则直接缠绕在包含多个管状部件的电池壳体的外壁面即可，但是，通过热固化还可以得到更大的粘接力。例如，热固化型橡胶系粘接树脂通过以120℃进行热固化而使粘接力增大。
对于树脂注入，例如，注入粘接性树脂即可。所注入的粘接性树脂能够以室温固化。进而，如果进行加热(例如，约60～100℃)而使之固化，则粘接力增大，固化时间也缩短。
包含多个管状部件的电池壳体的外壁面是指多个管状部件集合体的外周面(图5A)，或者是多个管状部件集合体的框的外周面(图5B)。
b)为了有效地对收纳了单元电池的电池壳体的管状部件的内部注入树脂，优选在管状部件预先设置通孔或切口等(参照图4AB)，通过这些注入树脂。
2)在收纳单元电池之前在包含多个管状部件的电池壳体形成绝缘层的情况：
当在收纳单元电池之前形成绝缘层时，c)在包含多个管状部件的电池壳体的外壁面缠绕树脂膜或者涂敷树脂并进行加热固化即可，或者，d)在电池壳体的管状部件的内壁面涂敷树脂并使其固化即可。
并且，当在收纳单元电池之前形成绝缘层时，也可以通过使电池壳体的外周壁面氧化而形成氧化物层，来作为绝缘层。例如，如果电池壳体是铝制，则将电池壳体的外周壁面进行氧化铝膜处理而形成铝氧化物层即可。
可以使多个本发明的电池块相互电连接而作为电源装置使用。电池块彼此的电连接既可以是串联连接也可以是并联连接。而且，即使本发明的电池块彼此间发生意外的接触，也不会由此发生短路。因此，可以相互接近地配置本发明的电池块，而且，可以在承受振动的环境中使用。
使用图9A～图9C对图7的第二实施方式的电池块的制造方法进行说明。
(i)准备图9A所示那样的有底的嵌入式的金属框体39-2。另外，准备包含相互接合或粘接的多个金属制管状部件30、30-2的电池壳体。优选至少在电池块的外周部配置在侧面端部具有切口36的金属制管状部件30-2。接着，在金属框体39-2的框内配置多个金属制管状部件30、30-2。
(ii)在多个金属制管状部件30、30-2的内部配置单元电池40。
(iii)之后，利用绝缘层覆盖多个金属制管状部件30-2的内壁面或外壁面。具体而言，如图9B所示，在金属制管状部件30-2的内壁面和单元电池40之间所形成的间隙(80-4)注入绝缘性树脂。然后，对金属制管状部件30-2的从内壁面到外壁面经由图4B所示的切口36而连续的空间(80-4、80-5)填充绝缘性树脂。另外，一个金属制管状部件30-2的内部所注入的绝缘性树脂经由切口36到达配置于外周部的相邻的其他金属制管状部件30-2的内壁面和外壁面。因此，在一个工序中，能够对配置于外周部的相邻的金属制管状部件30-2的内壁面和外壁面，利用绝缘性树脂进行覆盖，该绝缘性树脂通过之后进行加热固化而成为绝缘层80-4、80-5。另外，也可以通过对金属制管状部件30-2的切口36的位置进行研究、或者预先在侧面设置通孔，如图8所示那样在配置于电池块的内侧的、直到金属制管状部件30的内壁面和单元电池40之间所形成的间隙设置绝缘层。
此外，在此，对以一个工序利用绝缘性树脂覆盖多个金属制管状部件30-2的内壁面和外壁面的涂敷方法进行了说明，但是，也可以按每个金属制管状部件30-2，涂敷成为绝缘层80-4、80-5的绝缘性树脂。
(iv)在电池块100-4的外周部配置绝缘性树脂后，对绝缘性树脂进行加热固化而形成绝缘层80-4、80-5。之后，去掉框体39-2。通过以上，制造了图7所示的实施方式的电池块100-4。
以上，根据第二实施方式的电池块的制造方法，能够简单地在电池块100-4的外周部配置绝缘性树脂80-5。
本申请主张基于同申请人在先提出的日本专利申请、即特愿2011-120469号(申请日2011年5月30日)的优先权，参照其说明书的内容作为本发明的一部分而引用在此。
工业实用性
可以使多个本发明的电池块相互电连接，而作为电源装置使用。
符号说明
10 电极板
20 保持器
30、30-1、30-2 管状部件
35 通孔
36 切口
39 框体
40 单元电池
41 电极
42 电极
50 保持器
60 电极板
80-1、80-2、80-3、80-4、80-5 绝缘层
100、100-1、100-2、100-3、100-4 电池块

Claims (12)

1.电池块，包括：
电池壳体，其包含相互接合或粘接的多个金属制管状部件；
单元电池，其收纳于所述多个金属制管状部件各自的内部；以及
绝缘层，其覆盖所述金属制管状部件的内壁面或外壁面，
至少配置于所述电池块的外周部的所述金属制管状部件在侧面具有通孔或者在侧面端部具有切口，经由所述通孔或所述切口，从形成于所述内壁面和所述单元电池之间的间隙直到所述外壁面配置有连续的所述绝缘层。
2.如权利要求1所述的电池块，
所述绝缘层还配置于形成在所述多个金属制管状部件的外壁面之间的间隙。
3.如权利要求1所述的电池块，
还在配置于所述电池块的内侧的所述金属制管状部件中，经由所述通孔或所述切口，从所述内壁面和所述单元电池之间形成的间隙直到所述外壁面连续地配置所述绝缘层。
4.如权利要求1所述的电池块，
所述绝缘层覆盖所述金属制管状部件的内壁面，
所述单元电池和所述金属制管状部件不接触。
5.如权利要求1所述的电池块，
所述电池壳体还具有包围所述多个金属制管状部件的金属制框体。
6.电池块的制造方法，包括：
准备包含相互接合或粘接的多个金属制管状部件的电池壳体的步骤；
在所述多个金属制管状部件的内部收纳单元电池的步骤；以及
利用绝缘层覆盖所述多个金属制管状部件的内壁面或外壁面的步骤，
至少在所述电池块的外周部配置金属制管状部件，该金属制管状部件在侧面具有通孔或者在侧面端部具有切口，
经由所述通孔或所述切口，从形成于所述内壁面和所述单元电池之间的间隙直到所述外壁面配置连续的所述绝缘层。
7.如权利要求6所述的电池块的制造方法，
在130℃以下进行所述绝缘层的形成。
8.如权利要求6所述的电池块的制造方法，
在所述金属制管状部件的外壁面缠绕树脂膜，或者涂敷树脂并使其固化，从而形成所述绝缘层。
9.如权利要求6所述的电池块的制造方法，
在收纳有所述单元电池的金属制管状部件的内部注入树脂并使其固化，以在所述金属制管状部件的内壁面和所述单元电池之间的间隙形成绝缘层，从而形成所述绝缘层。
10.电池块的制造方法，包括：
准备包含相互接合或粘接的多个金属制管状部件的电池壳体的步骤；
在所述电池壳体的外壁面或内壁面形成绝缘层的步骤；以及
在所述电池壳体的所述金属制管状部件的内部收纳单元电池的步骤。
11.如权利要求10所述的电池块的制造方法，
在所述电池壳体的外壁面或所述金属制管状部件的内壁面涂敷树脂并使其固化，从而形成所述绝缘层。
12.如权利要求10所述的电池块的制造方法，
在所述电池壳体的外壁面或所述金属制管状部件的内壁面形成绝缘性的氧化物层，从而形成所述绝缘层。
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