电池组的制作方法

1.本发明涉及将具有排出阀的电池收纳于壳体而成的电池组，特别是，涉及最适合将壳体的一部分设为金属制的构造的电池组。


背景技术：

2.开发了在壳体的一部分设置金属板而实现高阻燃性的电池组。(参照专利文献1)
3.该电池组由上壳体和下壳体构成壳体，将上壳体和下壳体的主要部分设为金属板，将上壳体和下壳体的周壁设为树脂壳体，相互接合。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2006
‑
185756号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.将壳体的主要部分设为金属板的以往的电池组能够使壳体有阻燃性并牢固。然而，在将如锂离子二次电池那样设置排出阀的电池配置于壳体内的电池组中，安全地排出来自开阀的排出阀的释放气体是重要的。在将主要部分设为金属板的强韧的壳体的电池组中，在喷出高温/高压的释放气体的状态下无法保障安全性。这是因为，若壳体因高温/高压的释放气体而破裂，则电解液的气化后的高温的气体暂时向外部释放，会产生释放的高温的气体在壳体外起火等弊端。
9.本发明是以进一步防止以上的弊端为目的而开发的，本发明的目的之一在于提供一种电池组，其在使壳体为强韧的构造的同时，能够抑制因高温/高压的释放气体而向壳体外释放火焰，从而能够安全地使用。
10.用于解决课题的手段
11.本发明的某个方式所涉及的电池组具备：多个电池1，其具有若内压变得高于设定压力就开阀的排出阀；以及壳体2，其收纳电池1。壳体2是塑料制的树脂壳体3与金属板4的一体构造，树脂壳体3具有用金属板4闭塞的散热开口5，金属板4在闭塞树脂壳体3的散热开口5的闭塞区域6具有多个排烟孔7。
12.发明效果
13.以上的电池组特征在于，能够使壳体成为强韧的构造，而且能够抑制因高温/高压的释放气体而向壳体外释放火焰，从而安全地使用。
附图说明
14.图1是本发明的一实施方式所涉及的电池组的立体图。
15.图2是图1所示的电池组的分解立体图。
16.图3是图1所示的电池组的一部分放大iii
‑
iii线剖视图。
17.图4是图1所示的电池组的一部分放大iv
‑
iv线剖视图。
18.图5是图3所示的电池组的放大剖视图。
19.图6是图4所示的电池组的放大剖视图。
20.图7是表示图1所示的电池组的标签部分的放大俯视图。
具体实施方式
21.以下，基于附图对本发明进行详细地说明。另外，在以下的说明中，根据需要而使用表示特定的方向、位置的用语(例如，“上”、“下”、以及包括这些用语的其他用语)，但这些用语的使用是为了使参照附图的发明的理解变得容易，并不根据这些用语的含义来限制本发明的技术范围。此外，多个附图中出现的相同附图标记的部分表示相同或同等的部分或者构件。
22.进而，以下所示的实施方式表示本发明的技术思想的具体例，并不将本发明限定于以下。此外，以下所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特定的记载，则并不是将本发明的范围仅限定于此的意思。此外，在一个实施方式、实施例中说明的内容也能够应用于其他实施方式、实施例。此外，附图所示的构件的大小、位置关系等为了明确说明而存在夸张的情况。
23.本发明的第一发明的电池组具备：多个电池，其具有若内压变得高于设定压力则开阀的排出阀；以及壳体，其收纳电池，壳体是塑料制的树脂壳体与金属板的一体构造，树脂壳体具有用金属板进行闭塞的散热开口，金属板在闭塞树脂壳体的散热开口的闭塞区域具有多个排烟孔。
24.以上的电池组将壳体设为树脂壳体与金属板的一体构造而成为强韧的构造，进而使从电池的排出阀喷出的高温/高压的释放气体穿过设置于金属板将树脂壳体的散热开口闭塞的闭塞区域的排烟孔而向外部排气。金属板的闭塞区域吸收所穿过的释放气体的热能，使温度降低而向壳体的外部排气。该电池组将从电池喷出的释放气体在金属板的闭塞区域冷却而排气到壳体外，因此抑制释放气体在壳体外成为火焰而喷出。将树脂壳体的散热开口闭塞而使两面在树脂壳体的两面露出的金属板的闭塞区域，将内表面设为优选与壳体内的热传导的状态，将外表面设为优选与树脂壳体外部的热传导的状态。配置成该状态的金属板的闭塞区域在壳体内电池热失控而喷出高温的释放气体从而使内部温度上升时，高效地吸收释放气体的热能，进而将吸收的热能高效地向树脂壳体的外表面散热。特别是，喷射到壳体内的高温的释放气体沿着金属板的闭塞区域内表面流动，进而，在排烟孔高速地流动而向金属板高效地传导热能。金属板吸收释放气体的能量而使温度上升，使温度上升并将吸收的热能从闭塞区域表面高效地散热。
25.进而，以上的电池组将金属板与树脂壳体连结为一体构造，将树脂壳体的散热开口用具有排烟孔的金属板闭塞。闭塞树脂壳体的散热开口的金属板与树脂壳体的塑料相比热传导特性极其优异。顺便说一下，作为最适合于树脂壳体的塑料的聚碳酸酯的热导率约为0.2w/(m
·
k)，最适合于金属板的铝的热导率约为200w/(m
·
k)，大到1000倍。因此，将树脂壳体的散热开口用具有排烟孔的金属板闭塞，将高温的释放气体从金属板的闭塞区域的排烟孔排气，这样的构造是用热传导特性极其优异的金属板将释放气体的热能极其高效地吸收并进行排气。因此，能够高效地抑制向壳体内喷出的高温/高压的释放气体向壳体外排
气而成为火焰，从而能够提高安全性。进而，以上的电池组由于将高温的释放气体从设于金属板的闭塞区域的排烟孔排气至外部，因此释放气体的热能不会损伤排烟孔、其附近，还能实现能将释放气体安全且防止火焰地排气到外部。
26.在本发明的第二发明的电池组中，金属板外嵌成形于树脂壳体而紧贴成一体构造。
27.以上的电池组能特征在于，够将金属板与树脂壳体无间隙地连结为一体构造，进而，由于能够使金属板与树脂壳体紧贴，因此能够使壳体变薄、增强。
28.本发明的第三发明的电池组中，壳体由第一壳体和第二壳体构成，第一壳体和第二壳体将金属板的外周部设为热塑性树脂的树脂壳体，将第一壳体的树脂壳体和第二壳体的树脂壳体连结。
29.以上的电池组由于在金属板的外周部设置树脂壳体，将树脂壳体连结而能够使壳体成为封闭构造，因此能够利用塑料将第一壳体与第二壳体的连结部成形为最适于连结的形状来制作。因此，特征在于，能够简单且容易并且可靠地连结第一壳体和第二壳体。
30.本发明的第四发明的电池组中，树脂壳体具有沿着金属板的外周缘设置的树脂周壁，第一壳体和第二壳体将树脂周壁热结合而使内部成为封闭构造。
31.以上的电池组由于将树脂周壁热结合而将第一壳体和第二壳体连结为封闭构造，因此能够将树脂周壁连结成不漏气。因此，能够抑制喷射到壳体内的释放气体从周壁连结部泄漏，能够将释放气体集中在设置于金属板的排烟孔进行排气。由于释放气体集中在金属板的排烟孔中而被排出，因此能够将释放气体的热能高效地向金属板散热，能够安全地将释放气体排出到壳体外，以使释放气体不产生火焰。
32.本发明的第五发明的电池组中，树脂壳体在树脂周壁的连结部埋设使热塑性树脂熔融而进行热结合的发热线，利用发热线的发热对树脂周壁进行热熔敷。
33.以上的电池组由于能够利用发热线将树脂周壁热熔融而连结，因此能够防止从连结部的气体泄漏而可靠地连结第一壳体与第二壳体。进而，特征在于，将第一壳体和第二壳体的树脂周壁牢固、可靠地连结，来有效地防止壳体的连结部由于高温/高压的释放气体而破损，能够将释放气体集中到金属板的排烟孔进行排气，从而确保高的安全性。
34.本发明的第六发明的电池组中，金属板是在表面板部的外周设置有金属周壁的金属制的压制板，将金属周壁埋设于树脂周壁。
35.以上的电池组将金属板设为设置有表面板部和金属周壁的金属制的压制板，将金属周壁层叠于树脂周壁，因此能够使壳体整体成为极其结实的构造。因此，该电池组的特征在于，壳体不会因喷射到内部的高温/高压的释放气体而破损，并且能够防止壳体因落下等冲击而破损。
36.本发明的第七发明的电池组中，通过树脂周壁的连结部将第一壳体与第二壳体的金属周壁相互层叠。
37.以上的电池组特征在于，由于在树脂周壁的连结部将第一壳体和第二壳体的金属周壁层叠，因此，具有能够使周壁的连结部极其牢固，能够更可靠地防止由释放气体引起的连结部的损伤、落下等冲击造成的壳体的破损。
38.本发明的第八发明的电池组中，第一壳体具有闭塞树脂壳体的散热开口的闭塞区域，第二壳体在树脂壳体的底面板部的内表面露出金属板而层叠。
39.以上的电池组的特征在于，利用在第二壳体的底面板部的内表面露出的金属板，能够高效地吸收内部的热能，进行散热。
40.本发明的第九发明的电池组中，第二壳体将被分割为绝缘状态的多个金属板固定于树脂壳体的内表面，将被分割为绝缘状态的金属板配置于具有电位差的电池的对置位置。
41.以上的电池组特征在于，将第二壳体的金属板分割成多部分，将被分割的金属板绝缘地配置，与被分割的金属板对置地配置具有电位差的电池，因此，能够一边利用对置配置的金属板高效地冷却具有电位差的电池，一边防止由金属板造成具有电位差的电池的短路。
42.本发明的第十发明的电池组中，第一壳体的金属板将闭塞区域整体的50％以上设为排气区域，在排气区域设置多个排烟孔，排烟孔的开口面积为5mm2以下，将全部排烟孔的开口面积相加后的总开口面积为排气区域整体的10％以上。
43.以上的电池组特征在于，由于开口开口面积为5mm2以下的多个排烟孔，以使得将闭塞区域整体的50％以上作为排气区域，在该排气区域，总开口面积成为排气区域整体的10％以上，因此，能够在较宽的闭塞区域设置大量小的排烟孔，利用金属板高效地吸收释放气体的热能，进而利用小的开口面积的排烟孔使释放气体的能量衰减并向外部排气。其原因在于，能量因穿过小的排烟孔的释放气体的压力损失而衰减。
44.本发明的第一十发明的电池组中，将多个排烟孔的总开口面积设为闭塞区域面积的5％以上。
45.以上的电池组的特征在于，由于将多个排烟孔的总开口面积设为闭塞区域面积的5％以上，因此从大量排烟孔将释放气体向外部排气，能够降低释放气体的能量而进行排气。
46.本发明的第十二发明的电池组中，第一壳体在金属板的闭塞区域的内侧将多个电池配置成多列，在电池与金属板之间设置排烟间隙。
47.以上的电池组由于在金属板的闭塞区域的内表面隔着排烟间隙将多个电池并排配置成多列，因此能够一边使电池与金属板绝缘，一边利用金属板高效地吸收各个电池的热能。
48.本发明的第十三发明的电池组中，特征在于，电池为圆筒形电池，多个圆筒形电池直线状并排而构成直线状的电池组件，直线状的电池组件与金属板的闭塞区域对置配置。
49.以上的电池组的特征在于，将多个圆筒形电池配置在壳体内，能够利用金属板高效地冷却各个圆筒形电池。
50.本发明的第十四发明的电池组中，将构成电池组件的各电池串联连接，将第二壳体的金属板分割，将被分割的金属板的边界部配置于以直线状连结的电池的连结部的对置位置。
51.以上的电池组特征在于，由于在被分割的金属板的边界部的对置位置配置直线状连结的电池的连结部，因此，能够利用被分割的金属板高效率地冷却配置成直线状的圆筒形电池，并且在直线状连结的电池中存在电位差的状态下，防止由金属板造成电池的短路。
52.本发明的第十五发明的电池组中，具备附着于闭塞区域的表面的具有挠性的绝缘片的标签。
53.以上的电池组特征在于，由于金属板利用标签将从树脂壳体露出的闭塞区域的排烟孔闭塞，因此能够防止异物从排烟孔侵入，或者防止用户插通异物而安全地使用。此外，能够利用标签将金属板的表面绝缘，从而进一步安全地使用。进而，由于由挠性的绝缘片构成的标签闭塞排烟孔，因此壳体内的压力上升，进而在该状态下被加热至释放气体，因而从金属板剥离而使排烟孔开口，将释放气体向外部排气。
54.本发明的第十六发明的电池组中，标签由附着于闭塞区域的表面的附着区域和未附着于闭塞区域的表面的非附着区域构成，非附着区域与排烟孔连通地设置。
55.以上的电池组的特征在于，在直到标签从释放气体剥离为止的时间，能够进一步提高金属板对释放气体的热能的吸收效果。其原因在于，从电池喷出的释放气体穿过排烟孔而流向金属板的表面，进而流向金属板表面的释放气体在金属板与标签之间的非附着区域中高速流动而将热能高效地热传导至金属板。特别是，具有挠性的绝缘片的标签通过高速流动的高温的释放气体将非附着区域扩开，从而增加释放气体的流量，提高对金属板的散热效果，降低释放气体的温度。
56.本发明的第十七发明的电池组中，标签的非附着区域将相邻的排烟孔连通。
57.在以上的电池组中，由于非附着区域将相邻的排烟孔连通，因此路径较长，能够使释放气体在较长的路径的非附着区域高速流动，从而更高效地冷却释放气体。在标签的非附着区域流动的释放气体在壳体内的压力上升而标签被剥离的状态下，将释放气体从排烟孔排出到壳体外。
58.进而，本发明的第十八发明的电池组中，将电池设为非水系电解液二次电池。
59.(实施方式1)
60.图1的立体图和图2的分解立体图所示的电池组具备：多个电池1，其具有若内压变得高于设定压力则开阀的排出阀；以及壳体2，其收纳电池1。壳体2是塑料制的树脂壳体3与金属板4的一体构造。树脂壳体3具有用金属板4闭塞的散热开口5，金属板4在闭塞树脂壳体3的散热开口5的闭塞区域6设置多个排烟孔7。金属板4将树脂壳体3外嵌成形(outsert molding)，紧贴于树脂壳体3而连结为一体构造。
61.壳体2由第一壳体2a和第二壳体2b构成，第一壳体2a和第二壳体2b将金属板4的外周部设为热塑性树脂的树脂壳体3，并将第一壳体2a的树脂壳体3和第二壳体2b的树脂壳体3连结。树脂壳体3具有沿着金属板4的外周缘设置的树脂周壁3b，第一壳体2a和第二壳体2b将树脂周壁3b热结合而使内部成为封闭构造。
62.第一壳体2a和第二壳体2b将树脂壳体3的树脂周壁3b热结合。树脂周壁3b将开口端面热熔融而连结。树脂壳体3是聚碳酸酯等热塑性树脂。但是，树脂壳体3并不确定为聚碳酸酯，例如能够使用聚酰胺、聚偏二氯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂。
63.树脂壳体3在开口面积的一方沿着树脂周壁3b埋设发热线13。发热线13在使第一壳体2a与第二壳体2b的开口端面相互紧密接触的状态下被通电而发热，使树脂周壁3b热熔融而熔敷。图3～图5的剖视图表示热熔敷的树脂周壁3b的连结部。这些图中所示的连结部在一方的树脂周壁3b上，在长度方向上设置嵌合槽3a，在另一方的树脂周壁3b上设置被嵌合槽3a引导的嵌合凸部3b，并在嵌合槽3a的底部配置发热线13。该树脂周壁3b在将嵌合凸部3b插入嵌合槽3a而使相互紧密接触的状态下，对发热线13通电，使发热线13附近的树脂热熔融而将一对树脂周壁3b热熔敷。
64.金属板4适合铝(包括铝合金)。由于铝轻且热传导特性优异，因此能够实现轻量化而提高电池1的散热效率。但是，金属板4也能够使用铝以外的金属，例如铜、镍、锌、铁、进而这些等的合金等。金属板4厚而能够增大吸收的热能，但由于厚的金属板4变重，因此考虑用途而设定为最佳的厚度。例如，金属板4的厚度设为0.2mm～1mm，能够实现轻量化，并且能够实现所需的散热特性。
65.金属板4是沿着平面状的表面板部4a的外周设置金属周壁4b的形状的金属成形板。金属周壁4b埋设于树脂周壁3b而与树脂壳体3连结。第一壳体2a和第二壳体2b在将树脂周壁3b层叠在金属周壁4b的两面的状态下，将金属周壁4b埋设于树脂周壁3b。金属周壁4b在第一壳体2a与第二壳体2b的树脂周壁3b的连结状态下，使端缘部成为包裹状态。将金属周壁4b以包裹状态埋设于树脂周壁3b的连结部的壳体2能够使树脂周壁3b的连结部成为充分的强度。进而，在包裹部中，由于第一壳体2a与第二壳体2b的金属周壁4b相互接近，因此能够从第一壳体2a的金属周壁4b向第二壳体2b的金属周壁4b进行热传导，从而能够提高第一壳体2a的金属板4的散热效率。
66.第一壳体2a利用金属板4x闭塞树脂壳体3的散热开口5。金属板4x在闭塞树脂壳体3的散热开口5的闭塞区域6设置多个排烟孔7。金属板4x的闭塞区域6将设置排烟孔7的区域作为排气区域6a，在排气区域6a设置排烟孔7。闭塞区域6扩大设置排烟孔7的排气区域6a的面积，能够更高效地冷却释放气体。排气区域6a设置大量排烟孔7。金属板4x例如将闭塞区域6整体的50％以上设为排气区域6a，在排气区域6a设置大量排烟孔7。图中的排烟孔7为圆形，但排烟孔7不一定必须为圆形，可以为椭圆形、多边形、狭缝等各种形状。排烟孔7例如将开口面积设为5mm2以下，将全部的排烟孔7的开口面积相加后的总开口面积设为排气区域6a整体的10％以上。更优选排烟孔7的开口面积为4mm2以下，排气区域6a为闭塞区域6整体的60％以上，排烟孔7的总开口面积为排气区域6a整体的15％以上。小的排烟孔7由于使所穿过的释放气体的压力损失变大，因此设为增多个数而能够使释放气体迅速地穿过的构造。
67.第二壳体2b在树脂壳体3的底面板部3a的内表面露出金属板4y而层叠。图3～图5的第二壳体将金属板4y外嵌成形并固定，使其在树脂壳体3的内侧露出。露出于第二壳体2b的内表面的金属板4y形成为与使表面绝缘的电池1接触而高效地吸收电池1的热能的构造。电池1用热收缩管等覆盖表面，或者设置绝缘覆膜而绝缘。第二壳体2b的金属板4y被分割成多部分，相互绝缘而固定于树脂壳体3的内表面。分割配置的金属板4y与具有电位差的电池1对置配置。该构造能够使金属板4y与具有电位差的电池1接触而高效地将其冷却。被分割的金属板4y相互绝缘地配置，与具有电位差的电池1接触，因此各个金属板4y与具有电位差的电池1接触，但由于相互被分割成绝缘状态而配置，因此金属板4y不会使电池1短路，此外，不会与配置于电池1之间的导电性的零件、例如电连接电池1的金属板的引线板11等接触而使短路。
68.图2的电池组100的电池1是圆筒形电池。进而电池1是锂离子二次电池等非水系电解液二次电池。该电池组100能够使能够轻量化从而增大能充放电的容量。但是，电池组并不将电池确定为锂离子二次电池等非水系电解液二次电池，也能够使用从开阀的排出阀喷出释放气体的其他电池。
69.该图的电池组100将3个圆筒形电池1并排成直线状而做出直线状的电池组件10。
排列成直线状的电池1经由引线板11串联连接。电池组件10以平行姿势并排配置成2列。将3个电池1配置成直线状的电池组100将金属板4y分割成3片，使各个金属板4y与电池1接触而散热。第二壳体2b的金属板4y使表面板部4a的两侧的与金属周壁4b的边界部分弯曲成沿着电池1的表面的形状，扩大电池1的接触面积，高效地对电池1进行散热。
70.第一壳体2a与金属板4x的闭塞区域6对置配置，配置2列电池组件10，将来自各个电池1的释放气体从排烟孔7向外部排气。图3～图5所示的第一壳体2a在金属板4x的闭塞区域6的内侧将多个电池1配置成多列，在电池1与金属板4x之间设置排烟间隙12。图中所示的第一壳体2a在电池1与金属板4x之间设置间隙而形成排烟间隙12。该电池组通过形成于电池1与金属板4x之间的排烟间隙12将电池1与金属板4x绝缘，并且做出使从电池1的排出阀排出的释放气体朝向金属板4x的排烟孔7穿过的排烟管。图5以及图6中的箭头表示设置于电池1的封口板的排出阀开口、从电池1排出的释放气体从排烟孔7排出的路径。
71.第一壳体2a在金属板4x的闭塞区域6的表面附着标签8。标签8能够防止异物从排烟孔7侵入，此外，能够防止用户插通异物，从而提高安全性。标签8是挠性的绝缘片，被释放气体按压而变形。标签8隔着粘接层9粘接于金属板4x的表面。粘接层9优选为粘合层。粘接层9被释放气体加热，被按压而将标签8从金属板4x的表面剥离。标签8的外形与金属板4x的闭塞区域6的外形相等，附着于闭塞区域6整个面，将全部的排烟孔7闭塞。标签8覆盖闭塞区域6的整个面，但不将整个面粘接于闭塞区域6表面。如图6和图7所示，标签8设置粘接于由粘接层9粘接的闭塞区域6的附着区域8a和未附着的非附着区域8b。非附着区域8b与排烟孔7连通地设置，进而将相邻的排烟孔7连通，与多个排烟孔7连通。与排烟孔7连结的非附着区域8b流入穿过了排烟孔7的释放气体。流入非附着区域8b的高温/高压的释放气体使标签8变形而使标签8与金属板4x的间隙14扩开，进而使大量的释放气体流动。在非附着区域8b流动的释放气体在金属板4x的表面高速流动而向金属板4x散热热能。流入长的非附着区域8b并将热能传导至金属板4x的释放气体增强标签8的内表面的按压力而将标签8从金属板4x剥离。长的非附着区域8b能够提高从释放气体向金属板4x的散热效率。如图7所示，非附着区域8b作为锯齿状、波浪形而使实质路径变长，能够提高释放气体的散热效率。
72.产业上的可利用性
73.本发明能够有效地用于将释放气体安全地排气的电池组中。
74.‑
附图标记说明
‑
75.100
…
电池组
[0076]1…
电池
[0077]2…
壳体
[0078]
2a
…
第一壳体
[0079]
2b
…
第二壳体
[0080]3…
树脂壳体
[0081]
3a
…
底面板部
[0082]
3b
…
树脂周壁
[0083]
3a
…
嵌合槽
[0084]
3b
…
嵌合凸部
[0085]
4、4x、4y
…
金属板
[0086]
4a
…
表面板部
[0087]
4b
…
金属周壁
[0088]5…
散热开口
[0089]6…
闭塞区域
[0090]
6a
…
排气区域
[0091]7…
排烟孔
[0092]8…
标签
[0093]
8a
…
附着区域
[0094]
8b
…
非附着区域
[0095]9…
粘接层
[0096]
10
…
电池组件
[0097]
11
…
引线板
[0098]
12
…
排烟间隙
[0099]
13
…
发热线
[0100]
14
…
间隙