电池组的制作方法
专利名称：电池组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由多个电池模块排列而成的电池组。
背景技术：
近年来，从节省资源或节省能源的角度考虑，将能够重复使用的二次电池用作便携式电子设备或移动通信设备等的电源。另外，从削减化石燃料的使用量或者二氧化碳的排放量等角度考虑，正在研究将这样的二次电池用作车辆或者蓄热等的电源。具体地说，正在研究将二次电池(单电池)电连接而构成电池模块，并将该电池模块用作电源。例如在专利文献I或2所示的电池模块中，排气管道与电池室隔离，因此，SP使在高温气体从单电池排出的情况下，也可以避免该高温气体与正常的单电池接触。
现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2002-151025号公报专利文献2 :日本特开2006-244981号公报
发明内容
发明所要解决的课题往往将电池模块电连接而构成电池组。在此情况下，如果使用外置的连结管而使电池模块的排气管道的排出口彼此之间相互连结，则招致电池组的能量密度的降低。本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种不会伴随着能量密度的降低而安全性优良的电池组。用于解决课题的手段本发明的电池组由多个电池模块排列而成，各电池模块被构成为多个单电池收纳于模块壳体内。各模块壳体被划分为电池室和排气室，在模块壳体上形成有排出口部和导入口部。排出口部垂直于单电池的排列方向而开口，导入口部形成在位于与形成有排出口部的壳体侧面相反侧的壳体侧面。电池模块并列配置于排出口部的开口方向，排出口部经由中空的连通构件，与处于相邻位置的电池模块的导入口部连通。在这样的电池组中，电池模块的排列方向上的电池组的长度只不过稍有延长。因此，可以抑制起因于在电池组中设置排气路径的能量密度的降低。此外，在电池模块中，单电池既可以配置成一列，也可以二维地配置。在单电池二维地配置的情况下，“单电池的排列方向”存在二个方向。在一个方向上的单电池的排列数比另一方向上的单电池的排列数多的情况下，“单电池的排列方向”为二个方向中单电池的排列数较多的方向。在一个方向上的单电池的排列数与另一方向上的单电池的排列数相同的情况下，“单电池的排列方向”可以为二个方向中的任一个。发明的效果根据本发明，可以提供一种不会伴随着能量密度的降低而安全性优良的电池组。
图I是本发明的ー实施方式的单电池的纵向剖视图。图2是表示本发明的ー实施方式的电池模块的内部结构的俯视图。图3是本发明的ー实施方式的电池组的分解立体图。图4是图3所示的IV — IV线的剖视图。图5是本发明的其它实施方式的电池组的剖视图。图6 (a)是本发明的其它实施方式的电池组的一部分的分解平面图，图6 (b)是图6 Ca)所示的VIB — VIB线的剖视图。图7是本发明的其它实施方式的电池组的一部分的分解平面图。 图8是本发明的其它实施方式的电池组的剖视图。图9 (a)以及图9 (b)分别是本发明的其它实施方式的电池组的俯视图以及剖视图。
具体实施例方式下面基于附图就本发明的实施方式进行详细的说明。此外，本发明并不局限于以下所示的实施方式。本发明的实施方式的电池组由多个电池模块排列而成，各电池模块由多个单电池排列而成。下面按照单电池、电池模块和电池组的顺序就构成等进行说明。图I是本实施方式的单电池的纵向剖视图。本实施方式的单电池I例如为锂离子二次电池，如图I所示，其构成是电池壳体3的开ロ部经由垫圈5而用封ロ板7进行密封。在电池壳体3内，与非水电解质一起收纳着电极组，电极组由正极板11和负极板13隔着隔膜15卷绕而成。正极板11经由正极引线IlL而与封ロ板7进行连接，负极板13经由负极引线13L而与电池壳体3进行连接。在封ロ板7上形成有开放部7a。开放部7a是在单电池陷入异常状态时，用于将高温气体排放到电池壳体3外的开ロ部。图2是表示本实施方式的电池模块21的内部结构的俯视图。本实施方式的电池模块21如图2所示，其构成是多个单电池I排列而收纳在铁制的模块壳体(壳体)23内。模块壳体23俯视看来经由L字状的隔板25，25而划分为2个电池室27，27和排气管道29。一个电池室27和另ー个电池室27隔着隔离板24而配置，排气管道29包围着隔着隔离板24而配置的电池室27，27三者。各电池室27由隔板25的内表面25A、隔离板24和模块壳体23的内表面形成。各电池室27收纳着单电池I。单电池I的封ロ板7配置在隔板25侧(排气管道29侧，与隔离板24相反的ー侧)，因此，一个电池室27内的单电池I的电池壳体3的底面(与开放部7a相反的ー侧)与另ー个电池室27内的单电池I的电池壳体3的底面相对置。各隔板25中，在沿单电池的排列方向延伸的部分，多个贯通孔25a相互隔开间隔地形成，单电池I的封ロ板7分别从各隔板25的贯通孔25a露出。由此，单电池I的排出ロ部7a与排气管道29连通。另外，各隔板25的贯通孔25a的周缘部分各自与单电池I的肩部4 (參照图I)抵接。因此，可以防止由单电池I排出的气体(以下有时也记为“排放气体”或者“高温气体”)逆流或流入至电池室27。因此，可以防止高温气体与正常的单电池I接触，从而可以提供一种安全性优良的电池模块21。排气管道29为由隔板25，25的外表面25B，25B和模块壳体23的内表面形成的空间，具有第I排气管道部31和第2排气管道部33。第I排气管道部31沿单电池的排列方向延伸。第2排气管道部33与第I排气管道部31连通，沿与单电池的排列方向垂直的方向即单电池I的轴方向延伸。在第2排气管道部33的长度方向的各端形成有第I排出口部(排出口部)35和第I导入口部(导入口部，参照图3等)37。各第I排出口部35为用于将排放气体向模块壳体23外排出的开口部，形成于模块壳体23的下表面，而且在与单电池的排列方向垂直的方向上开口。各第I导入口部37为在电池组51中用于导入从处于相邻位置的电池模块21的第I排出口部35排出的气体的开口部，形成于模块壳体23的上表面(处于与形成有排出口部的壳体侧面相反的一侧的位置的壳体侧面)。图3是本实施方式的电池组51的分解立体图。图4是图3所示的IV — IV线的 首1J视图。本实施方式的电池组51如图3所示，具有多个电池模块21和电池组壳体(电池组壳体由铁制的收纳构件53和铁制的盖体55构成)。多个电池模块21层叠而收纳在收纳构件53的凹部53a内，盖体55配置在最上段的电池模块21A上并堵塞凹部53a的开口。多个电池模块21排列在第I排出口部35以及第I导入口部37的开口方向,各电池模块21被配置为第I排出口部35处于比第I导入口部37更靠图3的下侧(排放气体的下游侧)的位置。因此，在电池模块的排列方向上，最上段的电池模块21A的各第I排出口部35与中段的电池模块2IB的第I导入口部37相对置，中段的电池模块2IB的各第I排出口部35与最下段的电池模块21C的第I导入口部37相对置。电池模块21的排气管道29在电池模块的排列方向相互连通而构成电池组51的排气路径。具体地说，如图3以及图4所示，最上段的电池模块2IA的各第I排出口部35经由连通构件57与中段的电池模块2IB的第I导入口部37连通，中段的电池模块2IB的各第I排出口部35经由连通构件57与最下段的电池模块21C的第I导入口部37连通。各连通构件57例如是由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT (polybutylene terephthalate))等构成的管，固定在第I排出口部35以及第I导入口部37的各周缘部。此外，最下段的电池模块21C的第I排出口部35可以与形成于电池组壳体上的排出口(未图示)连通。然而，在单电池I陷入异常状态时(例如在单电池I发生内部短路或者外部短路时)，高温气体往往从该单电池I的封口板7的开放部7a排出。下面考察例如从最上段的电池模块21A的单电池I (在图2中记为“NG”的单电池I)排出高温气体的情况。排出的气体如图2所示，从开放部7a (参照图I)逃向排气管道29的第I排气管道部31内，并沿第I排气管道部31的长度方向流动而与模块壳体23的内侧面碰撞(地点Al附近)。在该碰撞的作用下，排放气体改变流动方向而沿第2排气管道部33的长度方向逃逸，从而从第I排出口部35排出。这里，一般认为排放气体从排出方向近身侧(在图2所示的情况下为上侦D的第I排出口部35排出，但排放气体的一部分有时也可以从排出方向里侧(在图2所示的情况下为下侧)的第I排出口部35排出。从最上段的电池模块21A的第I排出口部35排出的气体如图4所示，通过连通构件57而导向中段的电池模块2IB的第I导入口部37，并从该电池模块2IB的第I排出ロ部35排出。然后，气体通过连通构件57而导向最下段的电池模块21C的第I导入口部37，并从该电池模块2IC的第I排出ロ部35排出，然后从电池组壳体上形成的排出ロ排出到电池组51外。此外，如图4所示，最上段的电池模块2IA的第I导入口部37优选用帽盖59塞住。由此，可以使排放气体的大部分沿着图4所示的箭头的方向逃逸。也就是说，可以控制排放气体通过的路径。另外，可以防止异物混入最上段的电池模块21A内。帽盖59的材料并没有特别的限定，但可以由PBT等构成。正如以上所说明的那样，在本实施方式中，可以防止起因于在电池组51上形成排气路径的能量密度的降低。详细地说，即便使用连结管等将排气管道的排出ロ相互连结，也可以在电池组上形成排气路径。但是，在此情况下，连结管等俯视看来位于模块壳体的外侦れ因此，招致电池组的死区(dead space:没有设置单电池I的空间)的扩大，因而引起能量密度的降低。 另外，也可以考虑另外形成电池组用排气管道，从而使电池模块的排出ロ与其排气管道连通。但是，在此情况下，如果电池模块的排出ロ的位置等存在偏差，则排出口和电池组用排气管道的连通变得困难。因此，招致电池组的生产率的降低。另ー方面，在本实施方式的电池组51中，多个电池模块21排列在第I排出ロ部35的开ロ方向，第I排出ロ部35经由连通构件57而与处于相邻位置的电池模块21的第I导入口部37连通。因此，连通构件57俯视看来处于比模块壳体23更靠内侧的位置。这样ー来，在本实施方式的电池组51中，电池模块的排列方向上的长度只不过与连通构件57的长度相应地延长，从而可以防止起因于在电池组上形成排气路径的能量密度的降低。此外，相邻的电池模块21，21间的连通构件57的长度在IOmm以下，例如为4mm。再者，如果在通过配置连通构件57而形成的电池模块21，21之间的间隙流过冷却介质，则可以冷却电池模块21。因此，可以有效地利用上述间隙。此外，在此情况下，优选在相邻的电池模块21，21之间设置间隔物。由此，可以确保流过冷却介质的空间。另外，可以稳定地将电池模块21配置在规定的位置。另外，在本实施方式的电池组51中，连通构件57不是从排放气体的上游侧向下游侧延伸，而是使相互相邻的电池模块21，21的第I排出ロ部35和第I导入口部37连通。因此，即使在模块壳体23的第I排出ロ部35或者第I导入口部37的位置存在偏差的情况下，也可以制作电池组51。在本实施方式的电池组51中，排放气体由于沿电池模块的排列方向逃逸，因而可以利用电池模块21的排列高度进行冷却。电池组51的排气路径的长度越长，从电池组51排出的气体的温度越低。本发明人已经确认在从单电池I排出1000°C以上的气体的情况下，如果气体从单电池I排出的电池模块(以下记为“异常的电池模块”)21的地点Al和最下段的电池模块21的第I排出ロ部35之间的距离在220mm以上，则从最下段的电池模块21的第I排出ロ部35排出的气体的温度在100°C以下。另外，本发明人还确认即使在从单电池I排出容易与空气中的氧反应的气体(反应性气体)的情况下，如果从电池组51排出时的反应性气体的温度在400°C以下，则可以防止该反应性气体和空气中的氧的激烈反应。因此，在本实施方式中，可以防止从电池组51排出的气体与空气中的氧发生激烈的反应，从而可以提供一种安全性优良的电池组51。再者，在本实施方式的各电池模块21中，第I排出口部35在与单电池的排列方向垂直的方向上开口。因此，在异常的电池模块21中，高温气体在与模块壳体23的内表面碰撞I次以上之后，从第I排出口部35排出。本发明人已经确认如果排放气体与模块壳体23的内侧面或者电池组壳体的内侧面碰撞的次数越多，则从电池组排出的气体的温度越低。因此，在本实施方式中，即便使排气管道29的全长(第I排气管道部31的长度和第2排气管道部33的长度的合计)不是那么长，也可以使从电池模块21排出的气体的温度降低至300 400°C左右。因此，不会伴随着电池模块21的能量密度的降低而可以使从电池模块21排出的气体的温度降低。例如，在用长尺寸的管构成排气管道的情况下，只要不使管的长度为2 3m，就不能使1000°C以上的排放气体的温度降低至300 400°C左右。但是，如果用本实施方式的排气管道29构成排气管道，则即使排气管道29的全长低于2m，也可以使1000°C以上的排放气体的温度降低至300 400°C左右。 也就是说，在本实施方式中，当从单电池I排出1000°C以上的气体时，从异常的电池模块21排出的气体的温度为400°C左右。因此，从电池组51排出的气体的温度在400°C以下，从而可以防止从电池组51排出的气体与空气中的氧发生激烈的反应。另外，如果异常的电池模块21的地点Al和形成于电池组壳体上的排出口之间的距离在220mm以上(例如，从构成上游侧电池模块的单电池I排出高温气体时)，则从电池组51排出的气体的温度为100°C以下。加之各模块壳体23以及电池组壳体由铁构成，因而可以高效率地冷却排放气体。另外，在本实施方式的电池组51中，可以将排气路径汇集于单侧(图3中的近身侧)。因此，如果将信号线等电气系统配置在与排气路径相反的一侧，则可以使排气路径和电气系统隔离。因此，可以防止将电气系统曝露于高温气体中。另外，在本实施方式的各电池模块21中，电池室27通过隔板25而与排气管道29隔离。因此，可以防止由单电池I排出的高温气体逆流或流入至电池室27内。因此，可以防止正常的单电池I曝露于高温气体中，因而使电池模块21的安全性得以提高。在此，就电池组51的排气路径的横断面积进行说明。随着排气路径的横断面积的减小，排放气体难以逃逸，因此，导致压力损失的发生。如果发生压力损失，则排放气体有可能产生逆流。另外，电池组51或者电池模块21有可能发生破损，并由该破损招致单电池I的破损。根据以上的情况，优选的是排气路径的横断面积较大。另一方面，如果增大排气路径的横断面积，则与排气路径的内表面接触的排放气体的比例降低。因此，排放气体难以冷却。不仅如此，如果增大排气路径的横断面积，则招致电池模块或者电池组的大型化，从而弓I起电池组的能量密度的降低。优选在考虑以上情况后决定排气路径的横断面积。本发明人认为如果排气路径的横断面积为400mm2 500mm2，则不会招致压力损失而可以谋求排放气体的冷却。也就是说，第I排气管道部31、第2排气管道部33以及连通构件57的各横断面积优选为400mm2 500mm2。如果电池组的构成例如为图5 图7所示的构成，则可以进一步增加电池组的排气路径的长度。另外，电池模块的构成即便是图8 图9所示的构成，也可以获得上述的效果。下面按顺序进行说明。图5是第I变形例的电池组151的剖视图。电池组51和电池组151在电池模块的排列方向上的排气路径的构成方面不同。下面主要就与电池组51的不同点进行说明。电池组151由电池模块121 (在没有特别规定电池组151中的电池模块的位置时，将电池模块的符号设定为“121”)排列而成。在各电池模块121的模块壳体123的壳体下表面，不仅形成有第I排出ロ部35，35，而且也形成有第2排出ロ部135，135。同样，在各模块壳体123的壳体上表面，不仅形成有第I导入口部37，37，而且也形成有第2导入口部137,137。各第I导入口部37形成于与第I排出ロ部35相反的ー侧 ，各第2导入口部137形成干与第2排出ロ部135相反的ー侧。在电池组151中，各第I排出ロ部35与处于相邻位置的电池模块121的第I导入ロ部37相对置，各第2排出ロ部135与处于相邻位置的电池模块121的第2导入口部137相对置。而且如图5所示，在最上段的电池模块121A和中段的电池模块121B中，第I排出ロ部35和第I导入口部37经由连通构件57而连通。另外，在中段的电池模块121B和最下段的电池模块121C中，第2排出ロ部135和第2导入口部137经由连通构件57而连通。此外，最上段的电池模块121A的第2排出ロ部135、第I导入口部37以及第2导入口部137，和中段的电池模块121B的第I排出ロ部35以及第2导入口部137，和最下段的电池模块121C的第I导入口部37以及第2排出ロ部135优选采用帽盖59盖住。由此，可以控制排放气体通过的路径。另外，可以防止异物等的混入。在异常的电池模块为最上段的电池模块121A的情况下，从单电池I排出的高温气体如图2所示，逃逸至地点Al，并在地点Al改变流动方向。然后，高温气体通过连通构件57而从最上段的电池模块121A的第I排出ロ部35逃向中段的电池模块121B的第I导入ロ部37。在此，中段的电池模块121B的第I排出ロ部35采用帽盖59密封，另ー方面，该电池模块121B的第2排出ロ部135则敞开。因此，排放气体通过连通构件57而从中段的电池模块121B的第2排出ロ部135逃向最下段的电池模块121C的第2导入口部137。在此，最下段的电池模块121C的第2排出ロ部135采用帽盖59密封，另ー方面，该电池模块121C的第I排出ロ部35则敞开。因此，排放气体从最下段的电池模块121C的第I排出ロ部35逃向电池组151的外部。这样ー来，电池组151的排出路径比电池组51的排出路径延长大约2し在此，长度L为第I排出ロ部35的开ロ的中心点和第2排出ロ部135的开ロ的中心点之间的距离。因此，从电池组151排出的气体的温度比从电池组51排出的气体的温度更低。另ー方面，电池组51和电池组151在总体积上几乎没有变化。从这些方面来看，电池组151与电池组51相比，几乎不会招致能量密度的降低而可以谋求安全性的提高。此外，在各电池模块121中，也可以形成第3排出ロ部、第4排出ロ部、…、第n排出口部。n的数值越大，就越可以增加电池组151的排出路径的长度。但是，n的数值增大时，密封的排出ロ部以及导入口部的个数增加，因而招致电池组的生产率的降低，进而导致电池组的成本升高。不仅如此，有时也招致模块壳体的強度降低。优选在考虑这些情况后决定n的数值。另外，长度L的大小并没有特别的限定。可以确保排气路径的长度以及模块壳体的強度等、而且考虑模块壳体的生产率来决定长度し
另外，也可以在最上段的电池模块12IA和中段的电池模块12IB中，第2排出口部135和第2导入口部137经由连通构件57而连通，而且在中段的电池模块12IB和最下段的电池模块121C中，第I排出口部35和第I导入口部37经由连通构件57而连通。图6 (a)是第2变形例的电池组251的一部分的分解平面图，图6 (b)是图6 (a)所示的VIB — VIB线的剖视图。在图6 (a)中，对于电池模块21D用实线标记内部结构，另一方面，对于电池模块21E用虚线标记内部结构的一部分。电池组51和电池组251在连通构件的构成上不同。下面主要就与电池组51的不同点进行说明。在电池组251中，连通构件253如图6 (b)所示，由2片片材状构件254，256夹持着中空部255而形成。中空部255俯视看来形成为曲线状，在中空部255的一端侧形成有2个上游侧开口部257，257，在中空部255的另一端侧形成有2个下游侧开口部259，259。各上游侧开口部257形成于连通构件253的上表面而与中空部255连通，而且与比连通构件253更位于上游侧的电池模块(上游侧的电池模块)21D的第I排出口部35连通。各下游侧开口部259形成于连通构件253的下表面而与中空部255连通，而且与比连通构件253更 位于下游侧的电池模块(下游侧的电池模块)21E的第I导入口部37连通。此外，各上游侧开口部257优选经由短尺寸的连通管(未图示)等而与上游侧的电池模块2ID的第I排出口部35连通。对于下游侧开口部259也同样。在这样的电池组251中，从上游侧的电池模块2ID的第I排出口部35排出的气体被导向上游侧开口部257，并沿着中空部255的长度方向流动，然后从下游侧开口部259向下游侧的电池模块21E的第I导入口部37排出。在此，中空部255如图6 (a)所示，俯视看来形成为曲线状，上游侧开口部257形成于中空部255的长度方向的一端侧，下游侧开口部259形成于中空部255的长度方向的另一端侧。因此，电池组251的排气路径的长度与中空部255的长度方向的长度相应地长于电池组51。因此，从电池组251排出的气体与从电池组51排出的气体相比，温度较低。从增加电池组的排气路径的长度的角度考虑，作为连通构件，优选使用连通构件253。但是，如果使用连通构件253作为连通构件，则另外需要用于连通连通构件253和电池模块21的构件。因此，有可能招致电池组的生产率的降低，或者招致电池组的成本升高。考虑到电池组的安全性、电池组的生产率以及成本，可以选择连通构件57或连通构件253中的任一个作为连通构件。例如，连通构件253优选配置在下游侧。由此，即使在从构成下游侧的电池模块21的单电池I排出高温气体的情况下，从电池组251排出的气体的温度也在100°C以下。另外，也可以在相邻的电池模块21，21之间配置偶数片的连通构件253。由此，在电池组251中，可以将第I排出口部35以及第I导入口部37配置在同一侧。因此，在电池组251中，也可以隔离气体的排气路径和布线等电气路径。此外，中空部255的平面形状并不局限于图6 Ca)所示的形状。例如，中空部255的平面形状既可以是直线形状，也可以是除图6 (a)所示的曲线形状以外的曲线形状。但是，如果中空部255的平面形状为曲线形状，则排放气体一边与中空部255的内表面碰撞，一边沿中空部255的长度方向流动。另外，在有限的空间内可以谋求中空部255的长尺寸化。从这些方面来看，中空部255的平面形状优选为曲线形状，进一步优选的是如图6 (a)所示那样蜿蜒行走。这也适用于后述的图7中的第2中空部355。
另外，上游侧开ロ部257以及下游侧开ロ部259各自的位置并不局限于图6 (a)所示的位置。如果将上游侧开ロ部257和下游侧开ロ部259形成于在中空部255的长度方向上不同的位置，则与电池组51相比，可以增加电池组251的排气路径的长度。但是，如果上游侧开ロ部257形成于中空部255的长度方向的一端，而且下游侧开ロ部259形成于中空部255的长度方向的另一端，则可以最大限度地増加电池组251的排气路径的长度。这也适用于后述的图7中的开ロ部(第I开ロ部)357以及排出端(第2开ロ部)359。另外，连通构件253的构成并不局限于图6 (b)所示的构成。例如，也可以通过在片材状构件256上形成凹凸，并将该片材状构件256与图6 (b)所示的片材状构件254粘结在一起而形成中空部255。这也适用于后述的图7中的下侧面板(面板)353。另外，片材状构件254，256的材料并没有特别的限定，例如可以由镀锌钢板等构成。作为镀锌钢板，更优选使用电镀锌钢板(SECC)。图7是第3变形例的电池组351的一部分的分解平面图。在图7中，记载着最下 段的电池模块21C的内部结构。本变形例的电池组351还具有下侧面板353。下面主要就与电池组51的不同点进行说明。下侧面板353设置在最下段的电池模块21C与收纳构件53的底面之间，由2片片材状构件(未图示)夹着第2中空部355而形成(參照图6 (b))。第2中空部355俯视看来形成为曲线状，在第2中空部355的一端侧形成有2个开ロ部357，357，在第2中空部355的另一端侧形成有排出端359。各开ロ部357形成于下侧面板353的上表面而与第2中空部355连通，而且与最下段的电池模块21C的第I排出ロ部35连通。排出端359与第2中空部355连通，而且与形成于电池组壳体上的排出ロ连通。在这样的电池组351中，从最下段的电池模块21C的各第I排出ロ部35排出的气体被导向开ロ部357，并沿着第2中空部355的长度方向流动，然后从排出端359排出。因此，电池组351的排气路径的长度与第2中空部355的长度方向的长度相应地长于电池组51。因此，从电池组351排出的气体与从电池组51排出的气体相比，温度较低。例如，即使在从构成最下段的电池模块2IC的单电池I排出高温气体的情况下，也可以使从电池组351排出的气体的温度在100°C以下。从增加电池组的排气路径的长度的角度考虑，优选设置下侧面板353，并优选下侧面板353的片数较多者。但是，如果设置下侧面板353，则另外需要用于连通下侧面板353和最下段的电池模块21C的构件。因此，有可能招致电池组的生产率的降低，或者招致电池组的成本升高。另外，如果下侧面板353的片数增加，则招致电池组的能量密度的降低。可以基于上述内容，决定是否设置下侧面板353、或者下侧面板353的片数。图8是第4变形例的电池组451的剖视图。此外，在图8中，为了简化附图，对于单电池I只记载其外形。下面主要就与电池模块21以及电池组51的不同点进行说明。在各电池模块221中，第I排出ロ部35形成于模块壳体223的壳体正面,第I导入口部37形成于模块壳体223的壳体背面。电池组451被构成为电池模块221排列在第I排出ロ部35的开ロ方向上。在这样的电池组451中，由单电池(在图8中记为“NG”的单电池)I排出的气体从开放部7a逃向第I排气管道部31，并沿着第I排气管道部31的长度方向流动，从而与模块壳体223的内侧面碰撞。在该碰撞的作用下，排放气体改变流动方向而沿第2排气管道部33的长度方向流动，从第I排出口部35排出，然后导向处于相邻位置的电池模块221的第I导入口部37。因此，电池组451可以获得与图3等所示的电池组51大致相同的效果。图9 Ca)和图9 (b)是第5变形例的电池组551的俯视图和剖视图。此外，在图9 (a)中，记载着电池模块321的内部结构。另外，在图9 (b)中，为了简化附图，对于单电池I只记载其外形。下面主要就与电池模块21以及电池组51的不同点进行说明。各电池模块321的模块壳体323被划分为I个电池室27和长尺寸的排气管道29。第I排出口部35形成于模块壳体323的壳体上表面,第I导入口部37形成于模块壳体323的壳体下表面。电池组551被构成为电池模块321排列在第I排出口部35的开口方向上。在这样的电池组551中，由单电池I排出的气体从开放部7a逃向排气管道29，并沿着排气管道29的长度方向流动，从而与模块壳体323的内侧面碰撞。在该碰撞的作用下，排放气体改变流动方向而从第I排出口部35排出，然后导向处于相邻位置的电池模块321的第I导入口部37。因此，电池组551可以获得与图3等所示的电池组51大致相同的效果。 本实施方式也可以具有以下所示的构成。图6 图9所示的各电池组也可以具有图5所示的排气路径。另外，图5以及图7 图9所示的各电池组也可以具有图6所示的连通构件253以代替连通构件57。另外，图5 图6以及图8 图9所示的各电池组也可以具有图7所示的下侧面板353。无论在何种情况下，都可以谋求电池组的排气路径的长尺寸化，因而可以进一步提高电池组的安全性。第I排出口部也可以在单电池的排列方向开口。但是，如果第I排出口部与单电池的排列方向垂直地开口，则可以增加排放气体与模块壳体的内侧面碰撞的次数。因此，可以使从异常的电池模块排出的气体的温度降低至400°C左右。模块壳体内的电池室和排气管道的配置也可以是图2以及图9所示的配置以外的配置。模块壳体内的电池室和排气管道的配置如果是图2所示的配置，则不仅可以制作图4所示的电池组，也可以制作图8所示的电池组，因而可以提供一种富于变化的电池组。在图2所示的电池模块中，第I排出口部也可以形成于第2排气管道部的长度方向中央。由此，电池模块内的排放气体的移动距离延长，因而从异常的电池模块排出的气体的温度进一步降低。在此情况下，在各模块壳体上，既可以形成2个第I排出口部，也可以形成I个第I排出口部。经由连通构件而相互连通的第I排出口部和第I导入口部既可以形成于相对置的位置(前者)，也可以形成于从相对置的位置偏离的位置(后者)。考虑到连通构件的固定的容易程度、或者连通构件的压力损失的降低等，优选的是前者。但是，如果是制造偏差程度的位置偏移，则也可以是后者。关于经由连通构件而相互连通的第2排出口部和第2导入口部，也可以说是同样。同样，在电池模块中，第I排出口部也可以形成于从与第I导入口部相对置的位置偏离的位置。考虑到并不那样地伴随着压力损失而将从第I导入口部导入的气体向第I排出口部排出，第I排出口部优选形成于与第I导入口部相对置的位置。但是，如果是制造偏差程度的位置偏移，则第I排出口部也可以形成于从与第I导入口部相对置的位置偏离的位置。对于第2排出口部，也可以说是同样。
将连通构件固定在第I排出ロ部等的周缘的方法并没有特别的限定。在连通构件由PBT等树脂构成的情况下，作为连通构件的固定方法的ー个例子，可以列举出铆合固定。第I排出ロ部的开ロ形状并不局限于图3等所示的形状，第I排出ロ部的个数并不局限于上述的个数。这些也适用于第I导入口部、第2排出ロ部、第2导入口部、上游侧开ロ部、下游侧开ロ部、开ロ部以及排出端。电池组壳体的构成并不局限于图3所示的构成。另外，模块壳体的构成并没有特别的限定，也可以形成为与图3所示的电池组壳体大致相同。也可以使用由中空的框架构成的结构体以代替电池组壳体。在此情况下,如果位于下游侧的电池模块的排出ロ部与框架的中空部连通，则不会伴随着电池组的能量密度的 降低而可以进ー步増加电池组的排气路径的长度。电池组壳体既可以由树脂构成，也可以由热传导性优良的材料(铁或铜等金属材料)构成。但是，如果电池组壳体由热传导性优良的材料构成，则可以使排放气体的热的ー部分逃向电池组壳体。因此，电池组壳体优选由热传导性优良的材料构成。再者，如果电池组壳体由铁构成，则可以谋求电池组壳体的轻量化。对于模块壳体，也可以说是同样。也可以不设置隔离板。但是，在高温气体从单电池排出吋，该单电池的温度一般认为上升至300 600°C左右。因此，如果设置隔离板，特别是设置热传导性优良的隔离板，则可以防止使单电池的异常的热向另一方的电池室内的单电池传递。基于同样的理由，多个单电池优选保持在由热传导性优良的材料(例如铝)构成的夹具上而收纳于模块壳体内。构成电池组的电池模块的个数并不局限于图3等所示的个数。另外，既可以层叠电池模块而构成电池组，也可以横向排列电池模块而构成电池组。另外，在电池组中，电池模块既可以相互并联连接，也可以相互串联连接。用于将多个电池模块相互电连接的构成并没有特别的限定。同样，构成电池模块的单电池的个数并不局限于图2等所示的个数。另外，多个单电池在模块壳体内，既可以配置成一列，也可以ニ维地配置。如果将多个单电池例如配置成交错格子状，则可以抑制因单电池个数的增加而引起的电池模块的体积增加。另外，多个单电池在模块壳体内，既可以串联连接，也可以并联连接。另外，用于将多个单电池相互电连接的构成并没有特别的限定。例如，隔板也可以兼做正极汇流条、负极汇流条或者两极的汇流条。单电池也可以是方形电池。也可以由正极板和负极板隔着隔膜层叠而构成电极组。既可以使用正极集电板以代替正极引线，也可以使用负极集电板以代替负极引线。由此,可以降低单电池的集电电阻。正极板和负极板的构成可以分别是作为二次电池(例如锂离子二次电池)的正极板和负极板的构成而公知的构成。另外，电池壳体、垫圈、封ロ板、正极引线以及负极引线的材料可以分别是作为二次电池的电池壳体、垫圈、封ロ板、正极引线以及负极引线的材料而公知的材料。开放部也可以形成于封ロ板中向电池壳体的轴方向延伸的部分。即使在此情况下，也可以构成图2等所示的电池模块，从而可以使从单电池排出的气体逃向排气管道。产业上的可利用性
正如以上所说明的那样，本发明例如在车辆用电源或者蓄热用电源等方面是有用的。符号说明I单电池21电池模块23模块壳体27电池室29排气管道31第I排气管道部 33第2排气管道部35第I排出口部(排出口部)37第I导入口部(导入口部)51电池组57连通构件135第2排出口部137第2导入口部253连通构件(板)255中空部257上游侧开口部259下游侧开口部353下侧面板(面板)355第2中空部357开口部(第I开口部)359排出端(第2开口部)
权利要求
1.一种电池组，其由多个电池模块排列而成，其中， 所述电池模块被分别构成为多个单电池排列于壳体内； 所述壳体被分别划分为用于收纳所述多个单电池的电池室和将来自所述单电池的排放气体由排出口部向所述壳体外排出的排气管道； 所述排出口部形成于所述壳体的侧面； 所述电池模块在所述排出口部的开口方向排列； 在处于与形成有所述排出口部的壳体侧面相反的一侧的位置的壳体侧面，形成有导入口部，用于导入从处于相邻位置的所述电池模块的所述排出口部排出的排放气体； 所述排出口部经由中空的连通构件而与处于相邻位置的所述电池模块的所述导入口部连通。
2.根据权利要求I所述的电池组，其中， 所述电池组按照第I电池模块、第2电池模块以及第3电池模块的顺序排列而成； 分别在所述第I电池模块、所述第2电池模块以及所述第3电池模块中， 在形成有所述排出口部的壳体侧面，形成有与所述排出口部不同的第2排出口部， 在形成有所述导入口部的壳体侧面，形成有与所述导入口部不同的第2导入口部； 所述导入口部在与所述排出口部相反的一侧形成； 所述第2导入口部在与所述第2排出口部相反的一侧形成； 所述第I电池模块的所述排出口部经由所述连通构件而与所述第2电池模块的所述导入口部连通； 所述第2电池模块的所述第2排出口部经由所述连通构件而与所述第3电池模块的所述第2导入口部连通。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述第I电池模块的所述第2排出口部、所述第2电池模块的所述第2导入口部以及所述第2电池模块的所述排出口部是密封的。
4.根据权利要求I 3的任一项所述的电池组，其中，所述连通构件为管。
5.根据权利要求I 3的任一项所述的电池组，其中， 所述连通构件为具有中空部的板； 所述中空部俯视看来形成为直线状或者曲线状； 所述中空部形成有上游侧开口部，其与处在比所述连通构件更靠所述排放气体的排出方向的上游侧的位置的电池模块的所述排出口部连通；以及下游侧开口部，其与处在比所述连通构件更靠所述排放气体的排出方向的下游侧的位置的电池模块的所述导入口部连通； 所述上游侧开口部在所述中空部的长度方向上，形成于与所述下游侧开口部不同的位置。
6.根据权利要求I 5的任一项所述的电池组，其中， 形成于面板上的第2中空部与处在所述排放气体的排出方向的下游侧的位置的下游侧电池模块的所述排出口部连通； 所述第2中空部俯视看来形成为直线状或者曲线状； 所述第2中空部形成有第I开口部，其与所述下游侧电池模块的所述排出口部连通；以及第2开口部，其排出导入至所述第I开口部的排放气体；所述第I开口部在所述第2中空部的长度方向上，形成于与所述第2开口部不同的位置。
7.根据权利要求I 6的任一项所述的电池组，其中，处在所述排放气体的排出方向的最上游的位置的电池模块的所述导入口部是密封的。
8.根据权利要求I 7的任一项所述的电池组，其中，所述排出口部在垂直于所述单电池的排列方向的方向上开口。
9.根据权利要求I 8的任一项所述的电池组，其中，所述电池模块层叠在一起。
全文摘要
在模块壳体(23)上，第1排出口部(35)和第1导入口部(37)形成于相互处在相反侧的位置的壳体侧面。多个电池模块(21)并列配置在第1排出口部(35)的开口方向上。电池模块(21)的第1排出口部(35)经由连通构件(57)而与处于相邻位置的电池模块(21)的第1导入口部(37)连结。
文档编号H01M2/10GK102770982SQ20118001008
公开日2012年11月7日 申请日期2011年11月22日 优先权日2010年11月30日
发明者下司真也, 中川贵嗣, 内藤圭亮, 安井俊介, 高崎裕史 申请人:松下电器产业株式会社
技术领域：
本发明涉及一种由多个电池模块排列而成的电池组。
背景技术：
近年来，从节省资源或节省能源的角度考虑，将能够重复使用的二次电池用作便携式电子设备或移动通信设备等的电源。另外，从削减化石燃料的使用量或者二氧化碳的排放量等角度考虑，正在研究将这样的二次电池用作车辆或者蓄热等的电源。具体地说，正在研究将二次电池(单电池)电连接而构成电池模块，并将该电池模块用作电源。例如在专利文献I或2所示的电池模块中，排气管道与电池室隔离，因此，SP使在高温气体从单电池排出的情况下，也可以避免该高温气体与正常的单电池接触。
现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2002-151025号公报专利文献2 :日本特开2006-244981号公报
发明内容
发明所要解决的课题往往将电池模块电连接而构成电池组。在此情况下，如果使用外置的连结管而使电池模块的排气管道的排出口彼此之间相互连结，则招致电池组的能量密度的降低。本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种不会伴随着能量密度的降低而安全性优良的电池组。用于解决课题的手段本发明的电池组由多个电池模块排列而成，各电池模块被构成为多个单电池收纳于模块壳体内。各模块壳体被划分为电池室和排气室，在模块壳体上形成有排出口部和导入口部。排出口部垂直于单电池的排列方向而开口，导入口部形成在位于与形成有排出口部的壳体侧面相反侧的壳体侧面。电池模块并列配置于排出口部的开口方向，排出口部经由中空的连通构件，与处于相邻位置的电池模块的导入口部连通。在这样的电池组中，电池模块的排列方向上的电池组的长度只不过稍有延长。因此，可以抑制起因于在电池组中设置排气路径的能量密度的降低。此外，在电池模块中，单电池既可以配置成一列，也可以二维地配置。在单电池二维地配置的情况下，“单电池的排列方向”存在二个方向。在一个方向上的单电池的排列数比另一方向上的单电池的排列数多的情况下，“单电池的排列方向”为二个方向中单电池的排列数较多的方向。在一个方向上的单电池的排列数与另一方向上的单电池的排列数相同的情况下，“单电池的排列方向”可以为二个方向中的任一个。发明的效果根据本发明，可以提供一种不会伴随着能量密度的降低而安全性优良的电池组。
图I是本发明的ー实施方式的单电池的纵向剖视图。图2是表示本发明的ー实施方式的电池模块的内部结构的俯视图。图3是本发明的ー实施方式的电池组的分解立体图。图4是图3所示的IV — IV线的剖视图。图5是本发明的其它实施方式的电池组的剖视图。图6 (a)是本发明的其它实施方式的电池组的一部分的分解平面图，图6 (b)是图6 Ca)所示的VIB — VIB线的剖视图。图7是本发明的其它实施方式的电池组的一部分的分解平面图。 图8是本发明的其它实施方式的电池组的剖视图。图9 (a)以及图9 (b)分别是本发明的其它实施方式的电池组的俯视图以及剖视图。
具体实施例方式下面基于附图就本发明的实施方式进行详细的说明。此外，本发明并不局限于以下所示的实施方式。本发明的实施方式的电池组由多个电池模块排列而成，各电池模块由多个单电池排列而成。下面按照单电池、电池模块和电池组的顺序就构成等进行说明。图I是本实施方式的单电池的纵向剖视图。本实施方式的单电池I例如为锂离子二次电池，如图I所示，其构成是电池壳体3的开ロ部经由垫圈5而用封ロ板7进行密封。在电池壳体3内，与非水电解质一起收纳着电极组，电极组由正极板11和负极板13隔着隔膜15卷绕而成。正极板11经由正极引线IlL而与封ロ板7进行连接，负极板13经由负极引线13L而与电池壳体3进行连接。在封ロ板7上形成有开放部7a。开放部7a是在单电池陷入异常状态时，用于将高温气体排放到电池壳体3外的开ロ部。图2是表示本实施方式的电池模块21的内部结构的俯视图。本实施方式的电池模块21如图2所示，其构成是多个单电池I排列而收纳在铁制的模块壳体(壳体)23内。模块壳体23俯视看来经由L字状的隔板25，25而划分为2个电池室27，27和排气管道29。一个电池室27和另ー个电池室27隔着隔离板24而配置，排气管道29包围着隔着隔离板24而配置的电池室27，27三者。各电池室27由隔板25的内表面25A、隔离板24和模块壳体23的内表面形成。各电池室27收纳着单电池I。单电池I的封ロ板7配置在隔板25侧(排气管道29侧，与隔离板24相反的ー侧)，因此，一个电池室27内的单电池I的电池壳体3的底面(与开放部7a相反的ー侧)与另ー个电池室27内的单电池I的电池壳体3的底面相对置。各隔板25中，在沿单电池的排列方向延伸的部分，多个贯通孔25a相互隔开间隔地形成，单电池I的封ロ板7分别从各隔板25的贯通孔25a露出。由此，单电池I的排出ロ部7a与排气管道29连通。另外，各隔板25的贯通孔25a的周缘部分各自与单电池I的肩部4 (參照图I)抵接。因此，可以防止由单电池I排出的气体(以下有时也记为“排放气体”或者“高温气体”)逆流或流入至电池室27。因此，可以防止高温气体与正常的单电池I接触，从而可以提供一种安全性优良的电池模块21。排气管道29为由隔板25，25的外表面25B，25B和模块壳体23的内表面形成的空间，具有第I排气管道部31和第2排气管道部33。第I排气管道部31沿单电池的排列方向延伸。第2排气管道部33与第I排气管道部31连通，沿与单电池的排列方向垂直的方向即单电池I的轴方向延伸。在第2排气管道部33的长度方向的各端形成有第I排出口部(排出口部)35和第I导入口部(导入口部，参照图3等)37。各第I排出口部35为用于将排放气体向模块壳体23外排出的开口部，形成于模块壳体23的下表面，而且在与单电池的排列方向垂直的方向上开口。各第I导入口部37为在电池组51中用于导入从处于相邻位置的电池模块21的第I排出口部35排出的气体的开口部，形成于模块壳体23的上表面(处于与形成有排出口部的壳体侧面相反的一侧的位置的壳体侧面)。图3是本实施方式的电池组51的分解立体图。图4是图3所示的IV — IV线的 首1J视图。本实施方式的电池组51如图3所示，具有多个电池模块21和电池组壳体(电池组壳体由铁制的收纳构件53和铁制的盖体55构成)。多个电池模块21层叠而收纳在收纳构件53的凹部53a内，盖体55配置在最上段的电池模块21A上并堵塞凹部53a的开口。多个电池模块21排列在第I排出口部35以及第I导入口部37的开口方向,各电池模块21被配置为第I排出口部35处于比第I导入口部37更靠图3的下侧(排放气体的下游侧)的位置。因此，在电池模块的排列方向上，最上段的电池模块21A的各第I排出口部35与中段的电池模块2IB的第I导入口部37相对置，中段的电池模块2IB的各第I排出口部35与最下段的电池模块21C的第I导入口部37相对置。电池模块21的排气管道29在电池模块的排列方向相互连通而构成电池组51的排气路径。具体地说，如图3以及图4所示，最上段的电池模块2IA的各第I排出口部35经由连通构件57与中段的电池模块2IB的第I导入口部37连通，中段的电池模块2IB的各第I排出口部35经由连通构件57与最下段的电池模块21C的第I导入口部37连通。各连通构件57例如是由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT (polybutylene terephthalate))等构成的管，固定在第I排出口部35以及第I导入口部37的各周缘部。此外，最下段的电池模块21C的第I排出口部35可以与形成于电池组壳体上的排出口(未图示)连通。然而，在单电池I陷入异常状态时(例如在单电池I发生内部短路或者外部短路时)，高温气体往往从该单电池I的封口板7的开放部7a排出。下面考察例如从最上段的电池模块21A的单电池I (在图2中记为“NG”的单电池I)排出高温气体的情况。排出的气体如图2所示，从开放部7a (参照图I)逃向排气管道29的第I排气管道部31内，并沿第I排气管道部31的长度方向流动而与模块壳体23的内侧面碰撞(地点Al附近)。在该碰撞的作用下，排放气体改变流动方向而沿第2排气管道部33的长度方向逃逸，从而从第I排出口部35排出。这里，一般认为排放气体从排出方向近身侧(在图2所示的情况下为上侦D的第I排出口部35排出，但排放气体的一部分有时也可以从排出方向里侧(在图2所示的情况下为下侧)的第I排出口部35排出。从最上段的电池模块21A的第I排出口部35排出的气体如图4所示，通过连通构件57而导向中段的电池模块2IB的第I导入口部37，并从该电池模块2IB的第I排出ロ部35排出。然后，气体通过连通构件57而导向最下段的电池模块21C的第I导入口部37，并从该电池模块2IC的第I排出ロ部35排出，然后从电池组壳体上形成的排出ロ排出到电池组51外。此外，如图4所示，最上段的电池模块2IA的第I导入口部37优选用帽盖59塞住。由此，可以使排放气体的大部分沿着图4所示的箭头的方向逃逸。也就是说，可以控制排放气体通过的路径。另外，可以防止异物混入最上段的电池模块21A内。帽盖59的材料并没有特别的限定，但可以由PBT等构成。正如以上所说明的那样，在本实施方式中，可以防止起因于在电池组51上形成排气路径的能量密度的降低。详细地说，即便使用连结管等将排气管道的排出ロ相互连结，也可以在电池组上形成排气路径。但是，在此情况下，连结管等俯视看来位于模块壳体的外侦れ因此，招致电池组的死区(dead space:没有设置单电池I的空间)的扩大，因而引起能量密度的降低。 另外，也可以考虑另外形成电池组用排气管道，从而使电池模块的排出ロ与其排气管道连通。但是，在此情况下，如果电池模块的排出ロ的位置等存在偏差，则排出口和电池组用排气管道的连通变得困难。因此，招致电池组的生产率的降低。另ー方面，在本实施方式的电池组51中，多个电池模块21排列在第I排出ロ部35的开ロ方向，第I排出ロ部35经由连通构件57而与处于相邻位置的电池模块21的第I导入口部37连通。因此，连通构件57俯视看来处于比模块壳体23更靠内侧的位置。这样ー来，在本实施方式的电池组51中，电池模块的排列方向上的长度只不过与连通构件57的长度相应地延长，从而可以防止起因于在电池组上形成排气路径的能量密度的降低。此外，相邻的电池模块21，21间的连通构件57的长度在IOmm以下，例如为4mm。再者，如果在通过配置连通构件57而形成的电池模块21，21之间的间隙流过冷却介质，则可以冷却电池模块21。因此，可以有效地利用上述间隙。此外，在此情况下，优选在相邻的电池模块21，21之间设置间隔物。由此，可以确保流过冷却介质的空间。另外，可以稳定地将电池模块21配置在规定的位置。另外，在本实施方式的电池组51中，连通构件57不是从排放气体的上游侧向下游侧延伸，而是使相互相邻的电池模块21，21的第I排出ロ部35和第I导入口部37连通。因此，即使在模块壳体23的第I排出ロ部35或者第I导入口部37的位置存在偏差的情况下，也可以制作电池组51。在本实施方式的电池组51中，排放气体由于沿电池模块的排列方向逃逸，因而可以利用电池模块21的排列高度进行冷却。电池组51的排气路径的长度越长，从电池组51排出的气体的温度越低。本发明人已经确认在从单电池I排出1000°C以上的气体的情况下，如果气体从单电池I排出的电池模块(以下记为“异常的电池模块”)21的地点Al和最下段的电池模块21的第I排出ロ部35之间的距离在220mm以上，则从最下段的电池模块21的第I排出ロ部35排出的气体的温度在100°C以下。另外，本发明人还确认即使在从单电池I排出容易与空气中的氧反应的气体(反应性气体)的情况下，如果从电池组51排出时的反应性气体的温度在400°C以下，则可以防止该反应性气体和空气中的氧的激烈反应。因此，在本实施方式中，可以防止从电池组51排出的气体与空气中的氧发生激烈的反应，从而可以提供一种安全性优良的电池组51。再者，在本实施方式的各电池模块21中，第I排出口部35在与单电池的排列方向垂直的方向上开口。因此，在异常的电池模块21中，高温气体在与模块壳体23的内表面碰撞I次以上之后，从第I排出口部35排出。本发明人已经确认如果排放气体与模块壳体23的内侧面或者电池组壳体的内侧面碰撞的次数越多，则从电池组排出的气体的温度越低。因此，在本实施方式中，即便使排气管道29的全长(第I排气管道部31的长度和第2排气管道部33的长度的合计)不是那么长，也可以使从电池模块21排出的气体的温度降低至300 400°C左右。因此，不会伴随着电池模块21的能量密度的降低而可以使从电池模块21排出的气体的温度降低。例如，在用长尺寸的管构成排气管道的情况下，只要不使管的长度为2 3m，就不能使1000°C以上的排放气体的温度降低至300 400°C左右。但是，如果用本实施方式的排气管道29构成排气管道，则即使排气管道29的全长低于2m，也可以使1000°C以上的排放气体的温度降低至300 400°C左右。 也就是说，在本实施方式中，当从单电池I排出1000°C以上的气体时，从异常的电池模块21排出的气体的温度为400°C左右。因此，从电池组51排出的气体的温度在400°C以下，从而可以防止从电池组51排出的气体与空气中的氧发生激烈的反应。另外，如果异常的电池模块21的地点Al和形成于电池组壳体上的排出口之间的距离在220mm以上(例如，从构成上游侧电池模块的单电池I排出高温气体时)，则从电池组51排出的气体的温度为100°C以下。加之各模块壳体23以及电池组壳体由铁构成，因而可以高效率地冷却排放气体。另外，在本实施方式的电池组51中，可以将排气路径汇集于单侧(图3中的近身侧)。因此，如果将信号线等电气系统配置在与排气路径相反的一侧，则可以使排气路径和电气系统隔离。因此，可以防止将电气系统曝露于高温气体中。另外，在本实施方式的各电池模块21中，电池室27通过隔板25而与排气管道29隔离。因此，可以防止由单电池I排出的高温气体逆流或流入至电池室27内。因此，可以防止正常的单电池I曝露于高温气体中，因而使电池模块21的安全性得以提高。在此，就电池组51的排气路径的横断面积进行说明。随着排气路径的横断面积的减小，排放气体难以逃逸，因此，导致压力损失的发生。如果发生压力损失，则排放气体有可能产生逆流。另外，电池组51或者电池模块21有可能发生破损，并由该破损招致单电池I的破损。根据以上的情况，优选的是排气路径的横断面积较大。另一方面，如果增大排气路径的横断面积，则与排气路径的内表面接触的排放气体的比例降低。因此，排放气体难以冷却。不仅如此，如果增大排气路径的横断面积，则招致电池模块或者电池组的大型化，从而弓I起电池组的能量密度的降低。优选在考虑以上情况后决定排气路径的横断面积。本发明人认为如果排气路径的横断面积为400mm2 500mm2，则不会招致压力损失而可以谋求排放气体的冷却。也就是说，第I排气管道部31、第2排气管道部33以及连通构件57的各横断面积优选为400mm2 500mm2。如果电池组的构成例如为图5 图7所示的构成，则可以进一步增加电池组的排气路径的长度。另外，电池模块的构成即便是图8 图9所示的构成，也可以获得上述的效果。下面按顺序进行说明。图5是第I变形例的电池组151的剖视图。电池组51和电池组151在电池模块的排列方向上的排气路径的构成方面不同。下面主要就与电池组51的不同点进行说明。电池组151由电池模块121 (在没有特别规定电池组151中的电池模块的位置时，将电池模块的符号设定为“121”)排列而成。在各电池模块121的模块壳体123的壳体下表面，不仅形成有第I排出ロ部35，35，而且也形成有第2排出ロ部135，135。同样，在各模块壳体123的壳体上表面，不仅形成有第I导入口部37，37，而且也形成有第2导入口部137,137。各第I导入口部37形成于与第I排出ロ部35相反的ー侧 ，各第2导入口部137形成干与第2排出ロ部135相反的ー侧。在电池组151中，各第I排出ロ部35与处于相邻位置的电池模块121的第I导入ロ部37相对置，各第2排出ロ部135与处于相邻位置的电池模块121的第2导入口部137相对置。而且如图5所示，在最上段的电池模块121A和中段的电池模块121B中，第I排出ロ部35和第I导入口部37经由连通构件57而连通。另外，在中段的电池模块121B和最下段的电池模块121C中，第2排出ロ部135和第2导入口部137经由连通构件57而连通。此外，最上段的电池模块121A的第2排出ロ部135、第I导入口部37以及第2导入口部137，和中段的电池模块121B的第I排出ロ部35以及第2导入口部137，和最下段的电池模块121C的第I导入口部37以及第2排出ロ部135优选采用帽盖59盖住。由此，可以控制排放气体通过的路径。另外，可以防止异物等的混入。在异常的电池模块为最上段的电池模块121A的情况下，从单电池I排出的高温气体如图2所示，逃逸至地点Al，并在地点Al改变流动方向。然后，高温气体通过连通构件57而从最上段的电池模块121A的第I排出ロ部35逃向中段的电池模块121B的第I导入ロ部37。在此，中段的电池模块121B的第I排出ロ部35采用帽盖59密封，另ー方面，该电池模块121B的第2排出ロ部135则敞开。因此，排放气体通过连通构件57而从中段的电池模块121B的第2排出ロ部135逃向最下段的电池模块121C的第2导入口部137。在此，最下段的电池模块121C的第2排出ロ部135采用帽盖59密封，另ー方面，该电池模块121C的第I排出ロ部35则敞开。因此，排放气体从最下段的电池模块121C的第I排出ロ部35逃向电池组151的外部。这样ー来，电池组151的排出路径比电池组51的排出路径延长大约2し在此，长度L为第I排出ロ部35的开ロ的中心点和第2排出ロ部135的开ロ的中心点之间的距离。因此，从电池组151排出的气体的温度比从电池组51排出的气体的温度更低。另ー方面，电池组51和电池组151在总体积上几乎没有变化。从这些方面来看，电池组151与电池组51相比，几乎不会招致能量密度的降低而可以谋求安全性的提高。此外，在各电池模块121中，也可以形成第3排出ロ部、第4排出ロ部、…、第n排出口部。n的数值越大，就越可以增加电池组151的排出路径的长度。但是，n的数值增大时，密封的排出ロ部以及导入口部的个数增加，因而招致电池组的生产率的降低，进而导致电池组的成本升高。不仅如此，有时也招致模块壳体的強度降低。优选在考虑这些情况后决定n的数值。另外，长度L的大小并没有特别的限定。可以确保排气路径的长度以及模块壳体的強度等、而且考虑模块壳体的生产率来决定长度し
另外，也可以在最上段的电池模块12IA和中段的电池模块12IB中，第2排出口部135和第2导入口部137经由连通构件57而连通，而且在中段的电池模块12IB和最下段的电池模块121C中，第I排出口部35和第I导入口部37经由连通构件57而连通。图6 (a)是第2变形例的电池组251的一部分的分解平面图，图6 (b)是图6 (a)所示的VIB — VIB线的剖视图。在图6 (a)中，对于电池模块21D用实线标记内部结构，另一方面，对于电池模块21E用虚线标记内部结构的一部分。电池组51和电池组251在连通构件的构成上不同。下面主要就与电池组51的不同点进行说明。在电池组251中，连通构件253如图6 (b)所示，由2片片材状构件254，256夹持着中空部255而形成。中空部255俯视看来形成为曲线状，在中空部255的一端侧形成有2个上游侧开口部257，257，在中空部255的另一端侧形成有2个下游侧开口部259，259。各上游侧开口部257形成于连通构件253的上表面而与中空部255连通，而且与比连通构件253更位于上游侧的电池模块(上游侧的电池模块)21D的第I排出口部35连通。各下游侧开口部259形成于连通构件253的下表面而与中空部255连通，而且与比连通构件253更 位于下游侧的电池模块(下游侧的电池模块)21E的第I导入口部37连通。此外，各上游侧开口部257优选经由短尺寸的连通管(未图示)等而与上游侧的电池模块2ID的第I排出口部35连通。对于下游侧开口部259也同样。在这样的电池组251中，从上游侧的电池模块2ID的第I排出口部35排出的气体被导向上游侧开口部257，并沿着中空部255的长度方向流动，然后从下游侧开口部259向下游侧的电池模块21E的第I导入口部37排出。在此，中空部255如图6 (a)所示，俯视看来形成为曲线状，上游侧开口部257形成于中空部255的长度方向的一端侧，下游侧开口部259形成于中空部255的长度方向的另一端侧。因此，电池组251的排气路径的长度与中空部255的长度方向的长度相应地长于电池组51。因此，从电池组251排出的气体与从电池组51排出的气体相比，温度较低。从增加电池组的排气路径的长度的角度考虑，作为连通构件，优选使用连通构件253。但是，如果使用连通构件253作为连通构件，则另外需要用于连通连通构件253和电池模块21的构件。因此，有可能招致电池组的生产率的降低，或者招致电池组的成本升高。考虑到电池组的安全性、电池组的生产率以及成本，可以选择连通构件57或连通构件253中的任一个作为连通构件。例如，连通构件253优选配置在下游侧。由此，即使在从构成下游侧的电池模块21的单电池I排出高温气体的情况下，从电池组251排出的气体的温度也在100°C以下。另外，也可以在相邻的电池模块21，21之间配置偶数片的连通构件253。由此，在电池组251中，可以将第I排出口部35以及第I导入口部37配置在同一侧。因此，在电池组251中，也可以隔离气体的排气路径和布线等电气路径。此外，中空部255的平面形状并不局限于图6 Ca)所示的形状。例如，中空部255的平面形状既可以是直线形状，也可以是除图6 (a)所示的曲线形状以外的曲线形状。但是，如果中空部255的平面形状为曲线形状，则排放气体一边与中空部255的内表面碰撞，一边沿中空部255的长度方向流动。另外，在有限的空间内可以谋求中空部255的长尺寸化。从这些方面来看，中空部255的平面形状优选为曲线形状，进一步优选的是如图6 (a)所示那样蜿蜒行走。这也适用于后述的图7中的第2中空部355。
另外，上游侧开ロ部257以及下游侧开ロ部259各自的位置并不局限于图6 (a)所示的位置。如果将上游侧开ロ部257和下游侧开ロ部259形成于在中空部255的长度方向上不同的位置，则与电池组51相比，可以增加电池组251的排气路径的长度。但是，如果上游侧开ロ部257形成于中空部255的长度方向的一端，而且下游侧开ロ部259形成于中空部255的长度方向的另一端，则可以最大限度地増加电池组251的排气路径的长度。这也适用于后述的图7中的开ロ部(第I开ロ部)357以及排出端(第2开ロ部)359。另外，连通构件253的构成并不局限于图6 (b)所示的构成。例如，也可以通过在片材状构件256上形成凹凸，并将该片材状构件256与图6 (b)所示的片材状构件254粘结在一起而形成中空部255。这也适用于后述的图7中的下侧面板(面板)353。另外，片材状构件254，256的材料并没有特别的限定，例如可以由镀锌钢板等构成。作为镀锌钢板，更优选使用电镀锌钢板(SECC)。图7是第3变形例的电池组351的一部分的分解平面图。在图7中，记载着最下 段的电池模块21C的内部结构。本变形例的电池组351还具有下侧面板353。下面主要就与电池组51的不同点进行说明。下侧面板353设置在最下段的电池模块21C与收纳构件53的底面之间，由2片片材状构件(未图示)夹着第2中空部355而形成(參照图6 (b))。第2中空部355俯视看来形成为曲线状，在第2中空部355的一端侧形成有2个开ロ部357，357，在第2中空部355的另一端侧形成有排出端359。各开ロ部357形成于下侧面板353的上表面而与第2中空部355连通，而且与最下段的电池模块21C的第I排出ロ部35连通。排出端359与第2中空部355连通，而且与形成于电池组壳体上的排出ロ连通。在这样的电池组351中，从最下段的电池模块21C的各第I排出ロ部35排出的气体被导向开ロ部357，并沿着第2中空部355的长度方向流动，然后从排出端359排出。因此，电池组351的排气路径的长度与第2中空部355的长度方向的长度相应地长于电池组51。因此，从电池组351排出的气体与从电池组51排出的气体相比，温度较低。例如，即使在从构成最下段的电池模块2IC的单电池I排出高温气体的情况下，也可以使从电池组351排出的气体的温度在100°C以下。从增加电池组的排气路径的长度的角度考虑，优选设置下侧面板353，并优选下侧面板353的片数较多者。但是，如果设置下侧面板353，则另外需要用于连通下侧面板353和最下段的电池模块21C的构件。因此，有可能招致电池组的生产率的降低，或者招致电池组的成本升高。另外，如果下侧面板353的片数增加，则招致电池组的能量密度的降低。可以基于上述内容，决定是否设置下侧面板353、或者下侧面板353的片数。图8是第4变形例的电池组451的剖视图。此外，在图8中，为了简化附图，对于单电池I只记载其外形。下面主要就与电池模块21以及电池组51的不同点进行说明。在各电池模块221中，第I排出ロ部35形成于模块壳体223的壳体正面,第I导入口部37形成于模块壳体223的壳体背面。电池组451被构成为电池模块221排列在第I排出ロ部35的开ロ方向上。在这样的电池组451中，由单电池(在图8中记为“NG”的单电池)I排出的气体从开放部7a逃向第I排气管道部31，并沿着第I排气管道部31的长度方向流动，从而与模块壳体223的内侧面碰撞。在该碰撞的作用下，排放气体改变流动方向而沿第2排气管道部33的长度方向流动，从第I排出口部35排出，然后导向处于相邻位置的电池模块221的第I导入口部37。因此，电池组451可以获得与图3等所示的电池组51大致相同的效果。图9 Ca)和图9 (b)是第5变形例的电池组551的俯视图和剖视图。此外，在图9 (a)中，记载着电池模块321的内部结构。另外，在图9 (b)中，为了简化附图，对于单电池I只记载其外形。下面主要就与电池模块21以及电池组51的不同点进行说明。各电池模块321的模块壳体323被划分为I个电池室27和长尺寸的排气管道29。第I排出口部35形成于模块壳体323的壳体上表面,第I导入口部37形成于模块壳体323的壳体下表面。电池组551被构成为电池模块321排列在第I排出口部35的开口方向上。在这样的电池组551中，由单电池I排出的气体从开放部7a逃向排气管道29，并沿着排气管道29的长度方向流动，从而与模块壳体323的内侧面碰撞。在该碰撞的作用下，排放气体改变流动方向而从第I排出口部35排出，然后导向处于相邻位置的电池模块321的第I导入口部37。因此，电池组551可以获得与图3等所示的电池组51大致相同的效果。 本实施方式也可以具有以下所示的构成。图6 图9所示的各电池组也可以具有图5所示的排气路径。另外，图5以及图7 图9所示的各电池组也可以具有图6所示的连通构件253以代替连通构件57。另外，图5 图6以及图8 图9所示的各电池组也可以具有图7所示的下侧面板353。无论在何种情况下，都可以谋求电池组的排气路径的长尺寸化，因而可以进一步提高电池组的安全性。第I排出口部也可以在单电池的排列方向开口。但是，如果第I排出口部与单电池的排列方向垂直地开口，则可以增加排放气体与模块壳体的内侧面碰撞的次数。因此，可以使从异常的电池模块排出的气体的温度降低至400°C左右。模块壳体内的电池室和排气管道的配置也可以是图2以及图9所示的配置以外的配置。模块壳体内的电池室和排气管道的配置如果是图2所示的配置，则不仅可以制作图4所示的电池组，也可以制作图8所示的电池组，因而可以提供一种富于变化的电池组。在图2所示的电池模块中，第I排出口部也可以形成于第2排气管道部的长度方向中央。由此，电池模块内的排放气体的移动距离延长，因而从异常的电池模块排出的气体的温度进一步降低。在此情况下，在各模块壳体上，既可以形成2个第I排出口部，也可以形成I个第I排出口部。经由连通构件而相互连通的第I排出口部和第I导入口部既可以形成于相对置的位置(前者)，也可以形成于从相对置的位置偏离的位置(后者)。考虑到连通构件的固定的容易程度、或者连通构件的压力损失的降低等，优选的是前者。但是，如果是制造偏差程度的位置偏移，则也可以是后者。关于经由连通构件而相互连通的第2排出口部和第2导入口部，也可以说是同样。同样，在电池模块中，第I排出口部也可以形成于从与第I导入口部相对置的位置偏离的位置。考虑到并不那样地伴随着压力损失而将从第I导入口部导入的气体向第I排出口部排出，第I排出口部优选形成于与第I导入口部相对置的位置。但是，如果是制造偏差程度的位置偏移，则第I排出口部也可以形成于从与第I导入口部相对置的位置偏离的位置。对于第2排出口部，也可以说是同样。
将连通构件固定在第I排出ロ部等的周缘的方法并没有特别的限定。在连通构件由PBT等树脂构成的情况下，作为连通构件的固定方法的ー个例子，可以列举出铆合固定。第I排出ロ部的开ロ形状并不局限于图3等所示的形状，第I排出ロ部的个数并不局限于上述的个数。这些也适用于第I导入口部、第2排出ロ部、第2导入口部、上游侧开ロ部、下游侧开ロ部、开ロ部以及排出端。电池组壳体的构成并不局限于图3所示的构成。另外，模块壳体的构成并没有特别的限定，也可以形成为与图3所示的电池组壳体大致相同。也可以使用由中空的框架构成的结构体以代替电池组壳体。在此情况下,如果位于下游侧的电池模块的排出ロ部与框架的中空部连通，则不会伴随着电池组的能量密度的 降低而可以进ー步増加电池组的排气路径的长度。电池组壳体既可以由树脂构成，也可以由热传导性优良的材料(铁或铜等金属材料)构成。但是，如果电池组壳体由热传导性优良的材料构成，则可以使排放气体的热的ー部分逃向电池组壳体。因此，电池组壳体优选由热传导性优良的材料构成。再者，如果电池组壳体由铁构成，则可以谋求电池组壳体的轻量化。对于模块壳体，也可以说是同样。也可以不设置隔离板。但是，在高温气体从单电池排出吋，该单电池的温度一般认为上升至300 600°C左右。因此，如果设置隔离板，特别是设置热传导性优良的隔离板，则可以防止使单电池的异常的热向另一方的电池室内的单电池传递。基于同样的理由，多个单电池优选保持在由热传导性优良的材料(例如铝)构成的夹具上而收纳于模块壳体内。构成电池组的电池模块的个数并不局限于图3等所示的个数。另外，既可以层叠电池模块而构成电池组，也可以横向排列电池模块而构成电池组。另外，在电池组中，电池模块既可以相互并联连接，也可以相互串联连接。用于将多个电池模块相互电连接的构成并没有特别的限定。同样，构成电池模块的单电池的个数并不局限于图2等所示的个数。另外，多个单电池在模块壳体内，既可以配置成一列，也可以ニ维地配置。如果将多个单电池例如配置成交错格子状，则可以抑制因单电池个数的增加而引起的电池模块的体积增加。另外，多个单电池在模块壳体内，既可以串联连接，也可以并联连接。另外，用于将多个单电池相互电连接的构成并没有特别的限定。例如，隔板也可以兼做正极汇流条、负极汇流条或者两极的汇流条。单电池也可以是方形电池。也可以由正极板和负极板隔着隔膜层叠而构成电极组。既可以使用正极集电板以代替正极引线，也可以使用负极集电板以代替负极引线。由此,可以降低单电池的集电电阻。正极板和负极板的构成可以分别是作为二次电池(例如锂离子二次电池)的正极板和负极板的构成而公知的构成。另外，电池壳体、垫圈、封ロ板、正极引线以及负极引线的材料可以分别是作为二次电池的电池壳体、垫圈、封ロ板、正极引线以及负极引线的材料而公知的材料。开放部也可以形成于封ロ板中向电池壳体的轴方向延伸的部分。即使在此情况下，也可以构成图2等所示的电池模块，从而可以使从单电池排出的气体逃向排气管道。产业上的可利用性
正如以上所说明的那样，本发明例如在车辆用电源或者蓄热用电源等方面是有用的。符号说明I单电池21电池模块23模块壳体27电池室29排气管道31第I排气管道部 33第2排气管道部35第I排出口部(排出口部)37第I导入口部(导入口部)51电池组57连通构件135第2排出口部137第2导入口部253连通构件(板)255中空部257上游侧开口部259下游侧开口部353下侧面板(面板)355第2中空部357开口部(第I开口部)359排出端(第2开口部)
权利要求
1.一种电池组，其由多个电池模块排列而成，其中， 所述电池模块被分别构成为多个单电池排列于壳体内； 所述壳体被分别划分为用于收纳所述多个单电池的电池室和将来自所述单电池的排放气体由排出口部向所述壳体外排出的排气管道； 所述排出口部形成于所述壳体的侧面； 所述电池模块在所述排出口部的开口方向排列； 在处于与形成有所述排出口部的壳体侧面相反的一侧的位置的壳体侧面，形成有导入口部，用于导入从处于相邻位置的所述电池模块的所述排出口部排出的排放气体； 所述排出口部经由中空的连通构件而与处于相邻位置的所述电池模块的所述导入口部连通。
2.根据权利要求I所述的电池组，其中， 所述电池组按照第I电池模块、第2电池模块以及第3电池模块的顺序排列而成； 分别在所述第I电池模块、所述第2电池模块以及所述第3电池模块中， 在形成有所述排出口部的壳体侧面，形成有与所述排出口部不同的第2排出口部， 在形成有所述导入口部的壳体侧面，形成有与所述导入口部不同的第2导入口部； 所述导入口部在与所述排出口部相反的一侧形成； 所述第2导入口部在与所述第2排出口部相反的一侧形成； 所述第I电池模块的所述排出口部经由所述连通构件而与所述第2电池模块的所述导入口部连通； 所述第2电池模块的所述第2排出口部经由所述连通构件而与所述第3电池模块的所述第2导入口部连通。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，所述第I电池模块的所述第2排出口部、所述第2电池模块的所述第2导入口部以及所述第2电池模块的所述排出口部是密封的。
4.根据权利要求I 3的任一项所述的电池组，其中，所述连通构件为管。
5.根据权利要求I 3的任一项所述的电池组，其中， 所述连通构件为具有中空部的板； 所述中空部俯视看来形成为直线状或者曲线状； 所述中空部形成有上游侧开口部，其与处在比所述连通构件更靠所述排放气体的排出方向的上游侧的位置的电池模块的所述排出口部连通；以及下游侧开口部，其与处在比所述连通构件更靠所述排放气体的排出方向的下游侧的位置的电池模块的所述导入口部连通； 所述上游侧开口部在所述中空部的长度方向上，形成于与所述下游侧开口部不同的位置。
6.根据权利要求I 5的任一项所述的电池组，其中， 形成于面板上的第2中空部与处在所述排放气体的排出方向的下游侧的位置的下游侧电池模块的所述排出口部连通； 所述第2中空部俯视看来形成为直线状或者曲线状； 所述第2中空部形成有第I开口部，其与所述下游侧电池模块的所述排出口部连通；以及第2开口部，其排出导入至所述第I开口部的排放气体；所述第I开口部在所述第2中空部的长度方向上，形成于与所述第2开口部不同的位置。
7.根据权利要求I 6的任一项所述的电池组，其中，处在所述排放气体的排出方向的最上游的位置的电池模块的所述导入口部是密封的。
8.根据权利要求I 7的任一项所述的电池组，其中，所述排出口部在垂直于所述单电池的排列方向的方向上开口。
9.根据权利要求I 8的任一项所述的电池组，其中，所述电池模块层叠在一起。
全文摘要
在模块壳体(23)上，第1排出口部(35)和第1导入口部(37)形成于相互处在相反侧的位置的壳体侧面。多个电池模块(21)并列配置在第1排出口部(35)的开口方向上。电池模块(21)的第1排出口部(35)经由连通构件(57)而与处于相邻位置的电池模块(21)的第1导入口部(37)连结。
文档编号H01M2/10GK102770982SQ20118001008
公开日2012年11月7日 申请日期2011年11月22日 优先权日2010年11月30日
发明者下司真也, 中川贵嗣, 内藤圭亮, 安井俊介, 高崎裕史 申请人:松下电器产业株式会社
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