蓄电模块的制作方法

1.本公开涉及蓄电模块。


背景技术：

2.包括二次电池等多个蓄电装置的蓄电模块被用于电动工具、电动助力自行车、电动自行车、混合动力电动汽车以及电动汽车等各种用途。作为保持蓄电模块内的多个蓄电装置的方法，已知有利用灌封树脂覆盖各蓄电装置的外周并进行保持的方法(专利文献1)。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2012-028244号公报


技术实现要素：

[0006]-发明所要解决的课题-[0007]
如上所述，通过使用灌封材料，能够以恒定的强度保持多个蓄电装置。然而，若配置于各蓄电装置的周围的该树脂过热则有可能产生气体。此时，若该树脂与蓄电装置一起以被密封于保持架等收纳体等的状态被收纳，则积存于收纳体的气体有可能作为使蓄电装置移动的力发挥作用。在这样的状况下，本公开的目的之一在于提供可靠性优异的蓄电模块。
[0008]-用于解决课题的手段-[0009]
本公开的一方面涉及蓄电模块。该蓄电模块包括排列的多个蓄电装置；以及保持架，具有收纳所述多个蓄电装置的收纳部，所述保持架包括第一保持架和第二保持架，所述多个蓄电装置分别包括与排列方向垂直的高度方向上的第一端部和与所述第一端部相反一侧的第二端部，所述第一端部收纳于所述第一保持架，所述第二端部收纳于所述第二保持架，在所述保持架内，在从由所述多个蓄电装置之间的空间以及所述蓄电装置与所述保持架之间的空间构成的组中选择的至少一个空间配置树脂，在所述保持架内，形成至少由所述树脂和所述保持架划分并与所述保持架的外部相通的间隙。
[0010]-发明效果-[0011]
根据本公开的蓄电模块，能够抑制树脂被密闭在保持架内。因此，在保持架内产生的气体容易被排出，作为蓄电模块的可靠性提高。
附图说明
[0012]
图1是示意性地表示本公开的蓄电模块的主要部分的立体图。
[0013]
图2是示意性地表示图1所示的主要部分的一部分的图。
[0014]
图3是示意性地表示图1所示的主要部分的另一部分的立体图。
[0015]
图4是示意性地表示图1所示的主要部分的另一部分的立体图。
[0016]
图5是示意性地表示在图1所示的蓄电模块中使用的二次电池的一例的局部分解
剖视图。
[0017]
图6是图1的线vi-vi处的剖视图。
具体实施方式
[0018]
以下，对本公开的实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，以本公开的实施方式为例进行说明，但本公开并不限定于以下说明的例子。在以下的说明中，有时例示具体的数值、材料，但只要能够得到本公开的效果，也可以应用其他数值、其他材料。
[0019]
(蓄电模块)
[0020]
本公开的蓄电模块包括排列的多个蓄电装置；以及保持架，具有收纳多个蓄电装置的收纳部。该保持架包括第一保持架和第二保持架。多个蓄电装置分别包括与排列方向垂直的高度方向上的第一端部和与第一端部相反一侧的第二端部。第一端部收纳于第一保持架，第二端部收纳于第二保持架。在保持架内，在从多个蓄电装置之间的空间以及蓄电装置与保持架之间的空间构成的组中选择的至少一个空间配置树脂。以下有时将该树脂(树脂部)称为“树脂(r)”。在保持架内，形成至少由树脂(r)和保持架划分且与保持架的外部相通的间隙。以下有时将该间隙称为“间隙(g)”。
[0021]
在本公开的蓄电模块中，在从多个蓄电装置之间的空间以及蓄电装置与保持架之间的空间构成的组中选择的至少一个空间配置有树脂(r)。因此，起到将蓄电装置与保持架一起固定的功能。
[0022]
间隙(g)与保持架的外部相通。因此，即使在由于树脂、树脂中所含的添加剂从电池成为过热状态而被过热的树脂(r)被分解等而向间隙(g)放出气体的情况下，气体也会向保持架的外部放出。因此，能够抑制保持架内的压力上升而产生电池移动等不良情况。
[0023]
此外，与将第一保持架和第二保持架之间全部用树脂(r)填充的情况相比，通过设置间隙(g)，能够减少树脂(r)的量。其结果，能够使蓄电模块轻型化。进而，通过减少树脂(r)的量，将树脂(r)配置于蓄电装置间的空间、保持架与蓄电装置之间的空间的工序也变得容易。例如，能够减少配置树脂(r)的时间、成本。
[0024]
多个蓄电装置的朝向可以全部相同，也可以不同。例如，在蓄电装置是在一方的端部存在正极端子的二次电池的情况下，可以将所有的二次电池的正极端子侧的端部收纳于第一保持架，也可以将所有的二次电池的正极端子侧的端部收纳于第二保持架。或者，也可以是所有的二次电池的正极端子侧的端部中的一部分收纳于第一保持架，剩余的正极端子侧的端部收纳于第二保持架。
[0025]
在保持架内，在多个蓄电装置之间的空间以及蓄电装置与保持架之间的空间中的至少一个空间配置树脂(r)。树脂(r)可以配置于多个蓄电装置之间的空间，也可以配置于蓄电装置与保持架之间的空间，也可以配置于这两个空间这两者。另外，“树脂(r)配置于空间”是指树脂(r)配置于该空间的至少一部分，不需要该空间的整体由树脂(r)填充。
[0026]
蓄电装置没有特别限定，可以使用任意的二次电池、电容器等。例如，也可以使用公知的非水电解质二次电池(公知的锂离子二次电池、公知的锂电池等)、公知的镍氢二次电池等。作为电容器，也可以使用对电极材料使用活性碳的双电层电容器、锂离子电容器等。一个例子的锂离子二次电池的负极包括可逆地吸藏、放出锂离子的物质作为负极活性物质。一个例子的锂二次电池的负极是在充电时析出锂金属，析出的锂金属在放电时被放
出的电极。这些二次电池的正极也可以包括含有锂的复合氧化物等作为正极活性物质。
[0027]
多个蓄电装置分别被配置为长度方向沿着一个方向。换言之，多个蓄电装置的长度方向是相互平行(包括实质上平行的情况)。在此，所谓长度方向是指与蓄电装置的外包装体的筒状部(例如圆筒状部)的中心轴平行的方向。在典型的一例中，配置多个蓄电装置，以使得多个蓄电装置的第一端部配置于假想的一个平面上。沿着蓄电装置的长度方向存在于相反一侧的两个端部分别被收纳于第一保持架和第二保持架。
[0028]
第一以及第二保持架通常使用绝缘性的树脂等形成。作为绝缘性的树脂，也可以使用作为以往的蓄电模块的保持架的材料而使用的树脂。例如为热固化性树脂、热塑性树脂。作为绝缘性的树脂的例子，包括聚碳酸酯等。第一以及第二保持架例如能够通过注塑成型等形成。另外，保持架只要能够保持与蓄电装置的绝缘即可，也可以由金属构成。
[0029]
第一保持架可以具有收纳蓄电装置的第一端部的第一收纳部，第二保持架也可以具有收纳蓄电装置的第二端部的第二收纳部。第一保持架通常具有有第一收纳部的板状部，在该第一收纳部收纳有蓄电装置的第一端部。同样地，第二保持架通常具有有第一收纳部的板状部，在该第二收纳部收纳有蓄电装置的第二端部。例如，将第一以及第二端部插入并保持于在第一以及第二保持架的板状部形成的作为收纳部的凹部(例如孔)等中。
[0030]
在配置于多个蓄电装置之间的空间、蓄电装置与保持架之间的空间的树脂(r)中，例如能够使用能够填充于这些空间且在填充后固化的树脂。树脂(r)可以是通过混合两个成分而固化的树脂。树脂(r)的例子包括聚氨酯树脂(聚氨酯)、环氧树脂、硅酮树脂等。聚氨酯树脂通过将多元醇成分(第一材料)与多异氰酸酯成分(第二材料)混合而得到。将这些成分混合之后不久为液状，但随着时间的经过，反应进行，得到固化了的聚氨酯树脂。聚氨酯树脂通过作为原料的成分的选定、添加剂的添加，能够赋予各种性质(导热性、吸热性(阻燃性)、绝缘性等)。因此，聚氨酯树脂能够用作树脂(r)。作为树脂(r)，可以使用公知的双液混合型的树脂。例如，作为树脂(r)，也可以使用在基板等的密封中使用的公知的聚氨酯树脂(二液混合型的聚氨酯树脂)。这些树脂的一部分有时被称为灌封树脂。
[0031]
通常，树脂(r)与第一保持架的内表面相接。换言之，通常，在第一保持架收纳树脂(r)。该树脂(r)的一部分也可以与第二保持架相接。或者，树脂(r)也可以被配置为不与第二保持架相接。在树脂(r)也被收纳(相接)于第二保持架的情况下，收纳于第一保持架的树脂(r)的量也可以比收纳于第二保持架的树脂(r)的量多。或者，树脂(r)在第一保持架与蓄电装置之间的间隙中所占的比例也可以比树脂(r)在第二保持架与蓄电装置之间的间隙所占的比例高。通过这样配置树脂(r)，能够特别削减树脂(r)的量。进而，根据该结构，在从树脂(r)放出气体时，能够迅速地向保持架的外部放出气体。
[0032]
蓄电装置的侧面中的与树脂(r)相接的表面的面积可以设为二次电池的侧面的面积的50～100％的范围(例如70～100％的范围、80～100％的范围)。此外，也可以将这些范围的上限设为98％以下、95％以下。
[0033]
多个蓄电装置分别可以包括有底圆筒状的外包装体。该外包装体也可以具有形成于一方的端部侧(例如第一端部侧)的环状的槽部。该情况下的蓄电装置的一例是圆筒状的二次电池。在这样的圆筒状的二次电池的例子中，包括圆筒状的锂离子二次电池、圆筒状的锂二次电池、圆筒状的镍氢二次电池。
[0034]
在本公开的蓄电模块中，树脂(r)可以与第一保持架相接，多个蓄电装置分别可以
包括有底圆筒状的外包装体，外包装体也可以具有形成于第一端部侧的环状的槽部。即，槽部也可以形成在比第二端部更靠近第一端部的位置。在该外包装体配置有包括正极和负极的电极组。在蓄电装置中，有时在外包装体形成槽部。槽部通常以配置封口体并密封外包装体的开口部等为目的而形成。在这样的蓄电装置中，封口体与电极组中的一个电极电连接而作为端子(例如正极端子)发挥功能，外包装体与电极组中的另一个电极电连接而作为端子(例如负极端子)发挥功能。在包括正极端子的封口体中，通常设置有在电池的内压上升了时放出电池内部的气体的机构。该机构也可以应用以往使用的公知的机构。
[0035]
多个蓄电装置可以配置成交错状，也可以以其他配置方式配置。通过以交错状配置，能够增多每单位体积的电池的数量。关于交错状的配置的一个例子，将在后面叙述。通常，多个蓄电装置被配置为相互不接触。
[0036]
保持架可以具有贯通孔，间隙(g)也可以经由该贯通孔与保持架的外部相通。贯通孔也可以形成于从第一保持架、第二保持架以及第一保持架与第二保持架之间选择的至少一个部分。在一个例子中，贯通孔形成于第一保持架与第二保持架之间。
[0037]
第一保持架也可以包括外侧壁，该外侧壁被配置为包围多个蓄电装置。而且，保持架的贯通孔也可以形成于由第一保持架与第二保持架之间以及外侧壁构成的组中选择的至少一个部分。在这种情况下，第一保持架也可以包括板状部(平板状的部分)和从板状部的周缘部延伸的外侧壁。在保持架的上下表面具有用于电极的引出的封口体、用于冷却的外包装体的底部。与这样的保持架的上下表面相比，保持架的侧面的其他构件覆盖保持架的可能性较低，因此能够更高效地进行排气。
[0038]
在树脂(r)中，根据需要可以添加各种其他成分(例如添加剂)。例如，树脂(r)可以包括含有通过吸热反应而分解的无机物的粒子。在这样的无机物的例子中，包括氢氧化铝以及氢氧化镁。含有这样的无机物的粒子的例子中包括含有氢氧化铝的无机填料、含有氢氧化镁的无机填料。通过使用含有这些无机物的树脂(r)，在电池成为过热状态时，能够有效地抑制电池的温度上升。
[0039]
本公开的模块根据需要包括其他的构成要素。例如，本公开的模块通常包括为了充电以及放电而分别与正极端子以及负极端子连接的正极用导电构件以及负极用导电构件。正极用导电构件和负极用导电构件可以配置在不同的一侧，也可以配置在相同的一侧。例如，也可以是，在正极端子配置于第一保持架侧的情况下，正极用导电构件配置于第一保持架侧，负极用导电构件配置于第二保持架侧。或者，也可以是，在正极端子配置于第一保持架侧的情况下，正极用导电构件以及负极用导电构件双方配置于第一保持架侧。或者，也可以是，在多个正极端子的一部分配置于第一保持架侧，剩余的正极端子配置于第二保持架侧的情况下，正极用导电构件以及负极用导电构件双方配置于第一保持架侧和第二保持架侧。这些配置的方法以及其中所使用的导电构件，由于以往已提出，因此也可以使用它们。
[0040]
本公开的模块通常包括收纳保持架的外包装壳体。通常，在外包装壳体形成有与外包装壳体的外部相通的贯通孔。树脂(r)与第二保持架之间的间隙(g)(与保持架的外部相通的间隙)能够经由外包装壳体的贯通孔与外包装壳体的外部连通。
[0041]
通常，在外包装壳体与第一保持架的板状部之间存在空间。在该空间中能够配置上述的导电构件。该空间通常与外包装壳体的外部相通，因此在电池的内压上升而从电池
放出了气体时，能够经由该空间将气体放出到外包装壳体的外部。
[0042]
以下，参照附图对本公开的蓄电模块的一例具体地进行说明。在以下说明的一例的蓄电模块的构成要素中，能够应用上述的构成要素。此外，以下说明的一个例子的蓄电模块的构成要素能够基于上述的记载进行变更。此外，以下说明的事项也可以应用于上述的实施方式。另外，在以下的附图中，为了容易观察附图，有时省略附图标记的图示。
[0043]
以下，作为一例，对包括由圆筒形的多个二次电池构成的电池组和保持该多个二次电池的保持架的蓄电模块进行说明。该一例的蓄电模块具有以下的结构。即，保持架包括具有第一收纳部的第一保持架和具有第二收纳部的第二保持架。多个二次电池分别包括第一端部和与第一端部相反一侧的第二端部。第一端部被收纳于第一收纳部，第二端部被收纳于第二收纳部。在多个二次电池之间的空间配置有树脂(r)。在树脂(r)与第二保持架之间存在与保持架的外部相通的间隙(g)。
[0044]
(实施方式1)
[0045]
图1表示实施方式1的蓄电模块100的主要部分的立体图。作为多个蓄电装置的一例，蓄电模块100包括：包括排列的多个二次电池10的电池组10g；以及收纳这些二次电池10的保持架110。保持架110包括第一保持架111和第二保持架112。在图2中示出从第一保持架111侧观察电池组10g和第二保持架112的图。在图3中示出从第二保持架112侧观察第一保持架111的立体图。在图4中示出从第一保持架111侧观察第二保持架112的立体图。将二次电池10的局部分解剖视图示于图5。在图6中示出图1的线vi-vi处的剖视图。另外，蓄电模块100包括收纳保持架110的外包装壳体和与二次电池10的正极端子以及负极端子连接的导电构件，但省略图示。
[0046]
如后所述，多个二次电池10分别包括第一端部10a和与第一端部10a相反一侧的第二端部10b。第一端部10a收纳(保持)于第一保持架111，第二端部10b收纳(保持)于第二保持架112。第一保持架111和第二保持架112通过穿过贯通孔111b以及后述的贯通孔112b的螺栓等而相互固定。另外，该贯通孔111b以及112b在电池组10g的排布方向上固定于保持架的周缘部分，但并不限定于该结构，也可以在保持架的中心部分固定。通过该结构，能够进一步扩大贯通孔110h的开口面积。
[0047]
参照图1，在保持架110的外侧壁形成有贯通孔110h。贯通孔110h形成在第一保持架111与第二保持架112之间。
[0048]
在第一保持架111形成有使多个二次电池10各自的第一端部10a侧露出的贯通孔111h。在图1所示的一个例子中，在二次电池10的第一端部10a侧存在正极端子50a。
[0049]
参照图2，多个二次电池10配置成交错状。具体而言，配置为分别包括多个二次电池10的多个行沿着与该行垂直的列方向排列。在各个行中，多个二次电池10沿着行方向大致等间隔地配置。相邻的两个行的二次电池10的位置沿着行方向偏移。隔着一个行相邻的两个行的行方向上的二次电池10的位置相同。在一个例子中，所谓交错状的配置，是指配置相同形状的六边形，以使得无间隙地填埋平面，在该六边形的顶点和六边形的中心放置了二次电池10的配置。如图2所示，在多个二次电池10之间存在空间。此外，多个二次电池10被配置为相互不接触。
[0050]
参照图3，第一保持架111包括平板状的板状部111p和从板状部111p的周缘部延伸的外侧壁(侧壁)111s。如图1所示，电池组10g被外侧壁111s包围。在外侧壁111s上，在大致
整周上形成有切口部111k。该切口部111k成为图1所示的贯通孔110h。
[0051]
在板状部111p形成有配置成交错状的多个凹部(第一收纳部)111c。在凹部111c的中央部形成有贯通孔(图1所示的贯通孔111h)。二次电池10的第一端部10a收纳于凹部111c，第一端部10a被保持于第一保持架111。
[0052]
参照图4，第二保持架112包括平板状的板状部112p。在第二保持架112(板状部112p)形成有配置成交错状的多个凹部(第二收纳部)112c。在凹部112c的中央部形成有贯通孔(图6的贯通孔112h)。二次电池10的第二端部10b收纳于凹部112c，第二端部10b保持于第二保持架112。另外，在第二保持架112形成有固定用的贯通孔112b。
[0053]
参照图5，多个圆筒形的二次电池10包括第一端部10a和与第一端部10a相反一侧的第二端部10b。第一端部10a以及第二端部10b是沿着二次电池10的长度方向ld的两个端部。另外，这些多个二次电池10的端部中的电池的朝向(例如封口体朝向哪个方向等)可以在各个电池间相同也可以不同。长度方向ld是二次电池10的高度方向。在蓄电模块100中，长度方向ld是与多个二次电池10排列的方向垂直的方向。
[0054]
在此，作为一个例子，对二次电池10为锂离子二次电池的情况进行说明。以下说明的二次电池10的构成要素没有特别限定，可以应用公知的构成要素。二次电池10包括卷绕式的电极组20和非水电解质(未图示)。电极组20包括带状的正极21、带状的负极22以及间隔件23。在正极21与负极22之间配置有间隔件23。在正极21连接有正极引线21a。负极引线22a与负极22连接。正极21包括正极集电体和配置在正极集电体上的正极活性物质层。负极22包括负极集电体和配置在负极集电体上的负极活性物质层。
[0055]
正极引线21a的一端与正极21连接，另一端与封口体50连接。封口体50包括正极端子50a。通常，封口体50包括在电池的内压上升了时作为安全阀进行动作的机构。
[0056]
负极引线22a的一端与负极22连接，另一端与外包装体60的底部连接。外包装体60作为负极端子发挥功能。外包装体60是有底圆筒状的罐。外包装体60具有形成于第一端部10a侧的环状的槽部60c。
[0057]
在电极组20的上部以及下部分别配置有树脂制的上部绝缘环81以及下部绝缘环82。外包装体60通过封口体50以及垫圈70而被封口。外包装体60、封口体50以及垫圈70构成电池外壳，在该电池壳体内配置有电极组20以及非水电解质。
[0058]
图6是图1的线vi-vi处的剖视图。另外，为了容易理解，省略右端的二次电池10的图示。此外，在图6中，省略二次电池10的槽部60c的图示。
[0059]
在第一保持架111与第二保持架112之间形成有贯通孔110h。第一保持架111(板状部111p)具有凹部111c和形成于凹部111c的中央的贯通孔111h。第二保持架112(板状部112p)具有凹部112c和形成于凹部112c的中央的贯通孔112h。充电以及放电用的导电构件经由贯通孔111h(或者贯通孔111h以及112h)与电极端子连接。
[0060]
在凹部111c配置有二次电池10的第一端部10a，在凹部112c配置有二次电池10的第二端部10b。通常，第一保持架111与二次电池10相接的部分、以及第二保持架112与二次电池相接的部分通过粘接剂等固定。
[0061]
在多个二次电池10之间的空间填充(配置)有树脂150。将二次电池10与保持架110一起保持的树脂150与第一保持架111(第一保持架111的内表面)相接。另一方面，树脂150不与第二保持架112相接。在树脂150与第二保持架112之间存在间隙g。间隙g经由贯通孔
110h与保持架110的外部的空间相通。间隙g至少由树脂150和保持架110划分。
[0062]
在使用蓄电模块100时配置蓄电模块的方向并无特别限定。例如，蓄电模块100也可以在将第二保持架112配置于下方并将第一保持架111配置于上方的状态下使用。即，也可以以二次电池10的长度方向ld沿着铅垂方向地配置蓄电模块100来使用。或者，也可以以二次电池10的长度方向ld相对于铅垂方向倾斜地配置蓄电模块100来使用。例如，也可以以二次电池10的长度方向ld沿着水平方向地配置蓄电模块100来使用。
[0063]
在蓄电模块100中存在与保持架110的外部相通的间隙g。因此，即使在由于二次电池10的发热等而从树脂150放出了气体的情况下，也能够将该气体经由间隙g放出到保持架110的外部。此外，由于在间隙g的部分未填充树脂150，因此与树脂150覆盖二次电池10整体的蓄电模块相比，能够实现蓄电模块100的轻量化。
[0064]
在不存在间隙g的情况下，树脂150的量多，因此蓄电模块变重。此外，在二次电池10成为过热状态而从树脂150放出了气体的情况下，在保持架的外部没有释放气体的路径。因此，保持架内的压力升高，有可能产生保持架的变形、二次电池10的移动等。根据本公开，能够减少产生这些问题的可能性。
[0065]
(蓄电模块100的制造方法)
[0066]
制造本公开的蓄电模块的方法没有特别限定。以下说明蓄电模块100的制造方法的一例。首先，准备制造蓄电模块100所需的构件。第一以及第二保持架111以及112例如能够通过对作为材料的树脂进行注射成型而形成。接下来，以第一保持架111的板状部111p成为下方地放置第一保持架111。接下来，将二次电池10的第一端部10a插入第一保持架111的凹部111c。此时，利用粘接剂等固定第一保持架111和第一端部10a。接下来，用固化前的树脂150填充多个二次电池10之间的空间。此时，固化前的树脂150被填充至不超过第一保持架111的切口部111k(参照图3)的位置。
[0067]
与利用树脂150填充第一保持架111与第二保持架112之间的整体的情况相比，在蓄电模块100中，填充树脂150的深度较浅且树脂150的填充量较少。因此，树脂150的填充是容易的。
[0068]
在树脂150固化后，将第一保持架111和第二保持架112组合而固定，得到保持架110。此时，将二次电池10的第二端部10b插入第二保持架112的凹部112c。然后，利用粘接剂等固定第二保持架112和第二端部10b。接下来，将用于充电以及放电的导电构件与电极端子连接。进而，将配置有导电构件的保持架110固定于外包装壳体，根据需要进行布线等。这样，得到蓄电模块100。
[0069]
产业上的可利用性
[0070]
本公开能够用于蓄电模块。
[0071]-符号说明-[0072]
10
ꢀꢀꢀ
二次电池(蓄电装置)
[0073]
10a
ꢀꢀ
第一端部
[0074]
10b
ꢀꢀ
第二端部
[0075]
10g
ꢀꢀ
电池组
[0076]
60
ꢀꢀꢀ
外包装体
[0077]
60c
ꢀꢀ
槽部
[0078]
100
ꢀꢀ
蓄电模块
[0079]
110
ꢀꢀ
保持架
[0080]
111
ꢀꢀ
第一保持架
[0081]
111c 凹部(第一收纳部)
[0082]
111h 贯通孔
[0083]
111s 外侧壁
[0084]
112
ꢀꢀ
第二保持架
[0085]
112c 凹部(第二收纳部)
[0086]
150
ꢀꢀ
树脂
[0087]gꢀꢀꢀ
间隙。