CN111033810B - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

电池模块具备由多个圆筒形电池构成的电池组、正极集电构件以及负极集电构件。负极集电构件具有：基板，配置在圆筒形电池的封口体侧，使得覆盖电池组；以及集电销，从基板向电池组的方向突出。集电销沿着各该电池的轴向***圆筒形电池彼此的间隙，并按压相邻的至少两个圆筒形电池的外装罐的侧面。

Description

电池模块
技术领域
本公开涉及电池模块。
背景技术
以往，已知包含以将封口体朝向相同的方向的状态配置的多个圆筒形电池的电池模块。在电池模块中，为了将各电池并联或者串联连接，应用各种集电构件以及电池间连接构造。例如，在专利文献1中公开了一种使用与作为外部端子发挥功能的电池的外装罐侧面焊接的连接板托架来将各电池串联连接的电池间连接构造。此外，还已知将集电构件与外装罐的肩部焊接的连接构造。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-252351号公报
发明内容
然而，在电池模块中，要求一种能够容易地连接电池之间并且能够确保电池之间的良好的电连接的电池间连接构造。在专利文献1公开的连接构造中，假定能够实现电池之间的良好的电连接，但需要将连接板托架与外装罐的侧面焊接，在生产性(连接的容易性)上存在改善的余地。此外，在将集电构件与外装罐的肩部焊接的连接构造的情况下，存在尺寸制约严格、焊接困难的课题。
作为本公开的一个方式的电池模块是一种具备由多个圆筒形电池构成的电池组的电池模块，该多个圆筒形电池分别具有收容发电要素的有底圆筒形状的外装罐、以及对所述外装罐的开口进行封堵的封口体，且以将所述封口体朝向相同的方向的状态进行配置，其特征在于，
具备：第一集电构件，与作为所述多个圆筒形电池的第一外部端子发挥功能的所述封口体分别电连接；以及
第二集电构件，与作为所述多个圆筒形电池的第二外部端子发挥功能的所述外装罐分别电连接，
所述第二集电构件具有：基板，配置在所述封口体侧，使得覆盖所述电池组；以及至少一个集电销，从所述基板向所述电池组的方向突出，
至少一个所述集电销沿着各该电池的轴向***所述圆筒形电池彼此的间隙，并按压相邻的至少两个所述圆筒形电池的所述外装罐的侧面。
根据本公开的一个方式，能够提供一种在具备多个圆筒形电池的电池模块中，能够容易地连接电池之间并且能够确保电池之间的良好的电连接的电池间连接构造。根据作为本公开的一个方式的电池模块，例如提高了生产性，确保了电池之间的良好的电连接。
附图说明
图1是作为实施方式的一个例子的电池模块的立体图。
图2是作为实施方式的一个例子的电池模块的分解立体图。
图3是示出将作为实施方式的一个例子的负极集电构件安装于电池组的状态的立体图。
图4是示出将作为实施方式的一个例子的负极集电构件安装于电池组的状态的仰视图。
图5是图1中的AA线剖视图。
图6是示出负极销的变形例的图。
图7是作为实施方式的另一个例子的电池模块的分解立体图。
具体实施方式
以下，对本公开的实施方式的一个例子进行详细说明。但是，本公开的电池模块不限于以下说明的实施方式。在实施方式的说明中参照的附图是示意性地记载的附图，因此附图中描绘的构成要素的尺寸比率等应参考以下的说明来进行判断。在本说明书中，“大致＊＊”的记载的意图在于，若以“大致平行”为例进行说明，则包括完全平行的状态以及被认为实质上平行的状态这两者。以下，为了便于说明，将沿着圆筒形电池的轴向的方向设为“上下方向”，将电池的封口体侧设为“上”。
图1是作为实施方式的一个例子的电池模块10的立体图。图2是电池模块10的分解立体图。如图1以及图2所例示，电池模块10具备由多个圆筒形电池11构成的电池组16。在电池模块10中，构成电池组16的各圆筒形电池11并联连接。各圆筒形电池11分别具有：有底筒状的外装罐12，收容发电要素；以及封口体13，对外装罐12的开口进行封堵。各圆筒形电池11以将封口体13朝向相同的方向且各自的轴向为大致平行的状态进行配置。
电池模块10具备：正极集电构件20，分别与作为圆筒形电池11的第一外部端子发挥功能的封口体13电连接；以及负极集电构件30，分别与作为圆筒形电池11的第二外部端子发挥功能的外装罐12电连接。此外，电池模块10具备介于正极集电构件20和负极集电构件30之间的绝缘板40。在本实施方式中，以第一外部端子为正极外部端子且第二外部端子为负极外部端子进行说明，但是第一外部端子也可以为负极外部端子，第二外部端子也可以为正极外部端子。
电池模块10可以具备保持各圆筒形电池11的电池保持架50。电池保持架50具有分别收容各圆筒形电池11的收容部51。收容部51可以是能够插通圆筒形电池11的贯通孔，也可以是能够***圆筒形电池11的凹部。电池保持架50固定各圆筒形电池11的配置，维持电池组16的样态。在本实施方式中，在电池组16的上端部安装有集电构件，在电池组16的下端部安装有电池保持架50。即，电池模块10具有电池组16被集电构件和电池保持架50从上下夹持的构造。
图1以及图2所例示的电池保持架50是仅保持各圆筒形电池11的下端部的板状构件，但电池保持架的形状不特别限定。电池保持架例如可以是从各圆筒形电池11的下端部到上端部附近保持各电池的块状构件。此外，电池保持架50可以由树脂材料构成，也可以由铝等金属材料构成。金属制的电池保持架50还作为对各圆筒形电池11的热进行发散的散热构件发挥功能。但是，在使用金属制的电池保持架50的情况下，优选设置防止与外装罐12的电连接的绝缘膜等绝缘构件。
另外，可以将冷媒导入电池保持架50内使具有冷却器的功能，也可以在圆筒形电池11彼此的间隙、电池组16的下面等另外设置冷却管、冷却板等冷却器。在电池模块10中，由于仅在各圆筒形电池11的上端部安装有集电构件，因此能够确保例如能够在电池组16的下面、圆筒形电池11彼此的间隙等安装冷却器或者流动冷却风的空间。
圆筒形电池11具有由外装罐12和封口体13构成的电池壳14。外装罐12是金属制的有底筒状容器，并作为负极外部端子发挥功能。在外装罐12中，收容有发电要素，该发电要素包括例如具有缠绕构造的电极体和非水电解质。封口体13是对外装罐12的开口进行封堵的金属制的圆板状构件，并作为正极外部端子发挥功能。封口体13具有安全阀，该安全阀例如在由于电池的异常发热等而使内压上升时打开。在外装罐12和封口体13之间，为了防止两构件的电连接，设有垫圈等绝缘构件15。
在本实施方式中，电池壳14的上端角部(肩部)以及设有封口体13的电池壳14的上表面的周缘部由外装罐12构成。在电池壳14的上表面的除了周缘部以外的部分，形成有外装罐12的开口，并隔着绝缘构件15设有对该开口进行封堵的封口体13。
电池组16是作为多个单电池的圆筒形电池11的集合体，通过使各自的封口体13的朝向一致，并使轴向为大致平行的状态来配置各电池而构成。此外，优选各圆筒形电池11的上表面以及下表面分别位于大致同一平面上。在本实施方式中，由七个圆筒形电池11构成电池组16。多个圆筒形电池11包括一个第一电池11A和配置在第一电池11A的周围的六个第二电池11B。在此，第一电池11A仅是指被其他的圆筒形电池11(第二电池11B)包围周围的电池。一般地，对各圆筒形电池11(第一电池11A以及第二电池11B)使用同种的电池。
如图2所示，多个第二电池11B在第一电池11A的周围配置在同一圆周上。更详细地，各第二电池11B配置为，各第二电池11B的中心轴大致位于以第一电池11A的中心轴为圆心的同一圆周上。各第二电池11B与第一电池11A之间隔开大致恒定的间隙，并在第二电池11B彼此之间隔开大致恒定的间隙来配置在第一电池11A的周围。
另外，构成电池组16的圆筒形电池11的数量、配置等不特别限定。例如，被其他的圆筒形电池11包围周围的第一电池11A可以存在多个，也可以由配置为锯齿状的八个以上的圆筒形电池11来构成电池组。
如上所述，电池模块10具备配置在电池组16之上的正极集电构件20、负极集电构件30以及介于集电构件之间的绝缘板40。正极集电构件20隔着绝缘板40层叠在负极集电构件30的与电池组16的相反侧的面(上表面)上。即，电池模块10的集电构件具有从电池组16侧依次重叠有负极集电构件30、绝缘板40以及正极集电构件20的层叠构造。正极集电构件20、负极集电构件30以及绝缘板40可以通过粘结剂等相互接合。另外，也能够将正极集电构件20配置在比负极集电构件30更靠近电池组16侧。
正极集电构件20具有基板21，该基板21配置在封口体13侧使得覆盖电池组16。基板21例如是金属制的板状构件，具有分别使各圆筒形电池11的封口体13露出的多个开口部22。在由于圆筒形电池11的异常发热而内压上升的情况下，假定封口体13或者封口体13的安全阀断裂而喷出气体，但是通过在基板21上设置开口部22能够确保该气体的喷出路径。开口部22形成在与各圆筒形电池11的封口体13在上下方向上重叠的位置。开口部22例如具有比封口体13大的直径。
正极集电构件20具有从开口部22的缘部向开口部22的中心侧延伸突出的引线部23。引线部23例如逐一地设置在各开口部22的缘部。各引线部23穿过绝缘板40的开口部42、负极集电构件30的开口部32与作为正极外部端子发挥功能的各圆筒形电池11的封口体13连接。未图示的导电构件安装在经由多个引线部23与各圆筒形电池11电连接的基板21上，与电源、负载等连接(对于负极集电构件30也相同)。
负极集电构件30具有：基板31，配置在封口体13侧使得覆盖电池组16；以及至少一个集电销34，从基板31向电池组16的方向突出。稍后详细描述，集电销34与作为负极外部端子发挥功能的外装罐12的侧面电连接。基板31与基板21同样地是金属制的板状构件，并具有使各圆筒形电池11的封口体13分别露出的多个开口部32。开口部32形成在与各圆筒形电池11的封口体13以及正极集电构件20的开口部22在上下方向上重叠的位置。开口部32例如具有比封口体13大的直径，具有与开口部22大致相同的直径。
绝缘板40具有防止正极集电构件20和负极集电构件30的电连接的功能。绝缘板40例如由树脂构成，具有分别使各圆筒形电池11的封口体13露出的多个开口部42。开口部42形成在与各圆筒形电池11的封口体13、正极集电构件20的开口部22以及负极集电构件30的开口部32在上下方向上重叠的位置。开口部32例如具有与开口部22、32大致相同的直径。
以下，适当参照图2～图5对负极集电构件30以及使用该集电构件的电池间连接构造进行进一步详细说明。
负极集电构件30的基板31配置在电池组16上，使得覆盖电池组16。但是，负极集电构件30以开口部32与封口体13在上下方向上重叠的状态配置，使得封口体13从开口部32露出。在本实施方式中，基板31与各电池壳14的上表面当中、由外装罐12构成的上表面周缘部抵接。而且，在基板31的上表面上，依次层叠有绝缘板40以及正极集电构件20。正极集电构件20例如通过将各引线部23分别与各圆筒形电池11的封口体13焊接来并联连接各电池的正极。
如上所述，负极集电构件30具有从基板31向电池组16的方向突出的集电销34。负极集电构件30使用集电销34并联连接各电池的负极。集电销34沿着该各电池的轴向***圆筒形电池11彼此的间隙，并按压相邻的至少两个圆筒形电池11的外装罐12的侧面。通过集电销34牢固地与外装罐12的侧面抵接，确保了负极集电构件30和作为负极外部端子的外装罐12的良好的电连接。
根据负极集电构件30，能够通过将集电销34***圆筒形电池11彼此的间隙这样的简便的方法来容易地连接电池之间。通过使用集电销34，从而不需要将集电构件与外装罐12的侧面焊接，也能够提高生产性，并且减小圆筒形电池11彼此的间隙。如果能够减小该间隙，则能够增大电池模块10的体积能量密度。
如图2所例示，集电销34在基板31的下表面上竖立设置有多个(六个)。集电销34的数量例如比构成电池组16的筒形电池11的数量少一个。集电销34的长度具有在基板31与电池壳14的上表面抵接的状态下，至少集电销34的前端部与外装罐12的侧面抵接的长度。集电销34的长度例如为圆筒形电池11的轴向长度的3％～20％，优选为5％～15％。如果集电销34的长度在该范围内，则集电销34的安装容易，并且能够确保良好的电连接。
集电销34为牢固地与外装罐12的侧面抵接并能够实现与外装罐12的良好的电连接的形状即可。集电销34具有例如在与长度方向正交的方向(以下，有时称为横向)上能够弹性变形的弹簧构造。在本实施方式中，通过将从基板31分别突出的三张矩形状的大致平板配置为三棱柱状，从而形成具有弹簧构造的集电销34。在该情况下，即使由于集电销34在横向上收缩，而圆筒形电池11彼此的间隙比集电销34的横向长度窄，也能够将该销***该间隙。由于***该间隙的集电销34想要在横向上扩展，因此按压力(作用力)作用于外装罐12的侧面的方向。例如能够将所谓香蕉端子那样的构造应用于集电销34。
如图3所例示，基板31具有插通集电销34的销插通孔33。销插通孔33是具有集电销34能够插通的尺寸、形状的贯通孔，且形成为与集电销34数目相同。在图3所示的例子中，在使第一电池11A的封口体13露出的开口部32的周围，六个销插通孔33在同一圆周上以大致等间隔形成。集电销34以***到形成在基板31上的销插通孔33的状态来安装在基板31上。集电销34例如可以压入销插通孔33，通过与销插通孔33的周缘卡合来固定在基板31上。
如图4以及图5所例示，在第一电池11A的周围，在同一圆周上设有多个集电销34。更详细地，优选设置各集电销34，使得各集电销34的中心轴大致位于以第一电池11A的中心轴为圆心的同一圆周上。换言之，在至少一个开口部32的周围，在同一圆周上设有多个集电销34。在本实施方式中，在使第一电池11A的封口体13露出的开口部32的周围，在以该开口部32的中心为圆心的同一圆周上，以大致等间隔设有六个集电销34。
多个集电销34的形状、尺寸可以相互不同，但是优选相互大致相同。优选各集电销34以均衡的力对电连接的全部的外装罐12的侧面进行按压。另外，在集电销34或者外装罐12的侧面的集电销34抵接的部分，可以设有导电性粘结剂等导电材料。
在本实施方式中，各集电销34***相邻的三个圆筒形电池11的间隙，按压该各电池的外装罐12的侧面。在电池模块10中，在由六个第二电池11B包围的第一电池11A的周围，存在六个由三个圆筒形电池11(第一电池11A和两个第二电池11B)包围的间隙。六个集电销34分别***该六个间隙，集电销34分别与第一电池11A和两个第二电池11B合计为三个的外装罐12的侧面抵接。优选各集电销34以均衡的力对三个外装罐12的侧面进行按压。
图6是示出作为集电销的另一个例子的集电销34x的剖视图。在图6所例示的集电销34x中，在销的上端部形成有比销插通孔33大的伸出部35。通过设置伸出部35，在将集电销34x***销插通孔33时，伸出部35钩挂在基板31的上表面，因此能够可靠地防止集电销34x的脱落。另外，也可以在伸出部35设置嵌入基板31的爪部。此外，伸出部35可以跨过其他的集电销34x而形成，也可以连结多个集电销34x彼此。
根据具备上述结构的电池模块10，通过将集电销34、34x***圆筒形电池11彼此的间隙这样的简便的方法，能够容易地构筑电池间的电连接构造。而且，集电销34、34x牢固地与作为外部端子发挥功能的外装罐12的侧面抵接并按压侧面，因此确保了电池之间的良好的电连接。根据负极集电构件30，不需要焊接，也能够减小圆筒形电池11彼此的间隙。
另外，如图7所例示，在电池组16和负极集电构件30之间可以设有绝缘板45。绝缘板45具有防止各圆筒形电池11的正极外部端子和负极集电构件30的接触的功能。绝缘板45例如在电池壳14的大致整个上表面为正极外部端子(封口体13)的情况下使用。绝缘板45具有分别使各封口体13露出的开口部47。在图7所示的例子中，开口部47的直径比圆筒形电池11的直径小，开口部47的周缘部构成为覆盖各圆筒形电池11的上表面周缘部。例如，各圆筒形电池11的上端部***开口部47，绝缘板45也作为保持架发挥功能。
附图标记说明
10 电池模块
11 圆筒形电池
11A 第一电池
11B 第二电池
12 外装罐
13 封口体
14 电池壳
15 绝缘构件
16 电池组
20 正极集电构件
21、31 基板
22、32、42、47 开口部
23 引线部
30 负极集电构件
33 销插通孔
34 集电销
40、45 绝缘板
50 电池保持架
51 收容部。

Claims (6)

1.一种电池模块，具备由多个圆筒形电池构成的电池组，该多个圆筒形电池分别具有收容发电要素的有底圆筒形状的外装罐、以及对所述外装罐的开口进行封堵的封口体，且以将所述封口体朝向相同的方向的状态进行配置，其中，
具备：第一集电构件，与作为所述多个圆筒形电池的第一外部端子发挥功能的所述封口体分别电连接；以及
第二集电构件，与作为所述多个圆筒形电池的第二外部端子发挥功能的所述外装罐分别电连接，
所述第二集电构件具有：基板，配置在所述封口体侧，使得覆盖所述电池组；以及至少一个集电销，从所述基板向所述电池组的方向突出，
至少一个所述集电销沿着各该电池的轴向***所述圆筒形电池彼此的间隙，并按压相邻的至少两个所述圆筒形电池的所述外装罐的侧面。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
至少一个所述集电销***相邻的三个所述圆筒形电池的间隙，按压各该电池的所述外装罐的侧面。
3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，
所述多个圆筒形电池包括至少一个第一电池、以及在所述第一电池的周围配置在同一圆周上的多个第二电池，
在所述第一电池的周围，在同一圆周上设有多个所述集电销。
4.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，
所述基板具有分别使所述多个圆筒形电池的所述封口体露出的多个开口部，
在至少一个所述开口部的周围，在同一圆周上设有多个所述集电销。
5.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，
所述基板具有插通所述集电销的至少一个销插通孔。
6.根据权利要求1或2所述的电池模块，其中，
所述第一集电构件隔着绝缘板层叠在所述第二集电构件的与所述电池组的相反侧的面上。
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