電池單體、電池單元以及電池堆的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電池單體、電池單元以及電池堆，該電池堆(10)構(gòu)成為，即使將多個電池單體(30)層疊，也不易發(fā)生連接錯誤。電池堆(10)使用方形的電池單體(30A、30B)。電池單體(30A、30B)具有：電池殼體(32)，其具有由彼此正交的第1方向和第2方向規(guī)定的基準面(32a)、從基準面(32a)的端部向與第1方向以及第2方向成直角的第3方向延伸設(shè)置的端子支撐面(32b)；以及正極端子(34p)以及負極端子(34n)，它們凸出設(shè)置在端子支撐面(32b)上，在第1方向上隔著規(guī)定距離而配置。正極端子(34p)以及負極端子(34n)配置在從端子支撐面(32b)的中心沿第1方向的距離不同的位置上。
【專利說明】電池單體、電池單元以及電池堆

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電池單體、電池單元以及電池堆。

【背景技術(shù)】
[0002]當前，作為這種電池堆，已知專利文獻I的技術(shù)。圖11是從上方觀察電池堆100的圖，圖12是從圖11的箭頭AR方向觀察的圖。在圖11及圖12中，電池堆100是通過將結(jié)構(gòu)不同的電池單體102和電池單體112依次層疊而構(gòu)成的。即，電池單體102在殼體的端面上具有正極端子104p和負極端子104η。正極端子104ρ以及負極端子104η形成為，在向圖示的上方凸出后向水平方向彎曲的L字形。另一方面，電池單體112在殼體的端面具有正極端子114ρ和負極端子114η。正極端子114ρ以及負極端子114η是在向圖示的上方凸出后向水平方向彎曲的L字形。電池單體112的正極端子114ρ向與電池單體102的正極端子104ρ相反的方向彎曲。電池單體112的負極端子114η向與電池單體102的負極端子104η相反的方向彎曲。另外，通過將電池單體102的負極端子104η和電池單體112的正極端子114ρ的重合部位利用螺栓120緊固，從而將電池單體102和電池單體112電連接，并且機械地連接。
[0003]專利文獻1:日本專利5159112號
[0004]但是，現(xiàn)有的電池堆100中的電池單體102和電池單體112構(gòu)成為，正極端子104ρ、114ρ以及負極端子104η、114η的彎曲方向不同。如上所述，由于電池單體102、112使用正極端子和負極端子為不同形狀的2種類型，所以存在下述課題，S卩，必須將重合的電池單體交替地配置，從而作業(yè)麻煩，另外，容易錯誤地連接。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明就是為了解決上述課題中的至少一部分而提出的，能夠作為以下的方式而實現(xiàn)。
[0006](I)根據(jù)本發(fā)明的一個方式，提供方形的電池單體。電池單體的特征在于，具有:電池殼體，其具有由彼此正交的第I方向和第2方向規(guī)定的基準面、從該基準面的端部向與第I方向以及第2方向成直角的第3方向延伸設(shè)置的端子支撐面；以及正極端子以及負極端子，它們凸出設(shè)置在所述端子支撐面上，在所述第I方向上隔著規(guī)定距離而配置，所述正極端子以及負極端子配置在從所述端子支撐面的中心沿所述第I方向的距離不同的位置上。
[0007]在本方式的電池中，通過將相同形式的電池層疊，從而能夠?qū)⒍鄠€電池直接連接。與在現(xiàn)有技術(shù)中說明的將不同結(jié)構(gòu)的電池彼此以不同方式配置的結(jié)構(gòu)相比，不易發(fā)生配線錯誤。
[0008](2)在其他方式中，所述正極端子以及所述負極端子具有:基部，其從所述端子支撐面向所述第2方向凸出；以及連接部，其從該基部的前端部向所述第3方向中的相同的方向延伸。
[0009](3)在其他方式中，一對所述電池單體配置為，一個電池單體的基準面和另一個電池單體的基準面相對，所述一個電池單體的正極端子和所述另一個電池單體的負極端子不重合，所述一個電池單體的正極端子和所述另一個電池單體的負極端子，經(jīng)由配置在所述第I方向上的內(nèi)部連結(jié)板連接。在其他方式中，電池單元通過使用相同結(jié)構(gòu)的電池單體，相對于一個電池單體，使另一個電池單體旋轉(zhuǎn)180度，使電池殼體的基準面相對，利用內(nèi)部連結(jié)機構(gòu)一體化，從而能夠?qū)?個電池單體電連接并機械地連結(jié)，能夠使組裝作業(yè)簡化。
[0010](4)在其他方式的電池單元中，具有緊固部件，其將所述內(nèi)部連結(jié)板和所述正極端子緊固，并且將所述內(nèi)部連結(jié)板和所述負極端子緊固。
[0011](5)在其他方式中，具有:絕緣部件，其配置在所述一個電池單體的所述基準面和所述另一個電池單體的所述基準面之間；以及固定部，其安裝在所述絕緣部件的上部，將所述內(nèi)部連結(jié)板固定。
[0012]在本方式中，絕緣部件能夠提高電池單元的電池之間的絕緣性，并且能夠牢固地支撐將正極端子和負極端子連結(jié)的內(nèi)部連結(jié)板。
[0013](6)在使用其他方式所涉及的電池單元的電池堆中，具有:單元集合體，其包含沿所述第3方向?qū)盈B而成的多個電池單元；以及外部連結(jié)板，其將一個電池單元的正極端子中的沒有利用所述內(nèi)部連結(jié)板連接的正極端子，與其他電池單元的負極端子(34η)中的沒有利用所述內(nèi)部連結(jié)板￠2)連接的負極端子連接。在本方式中，為了對層疊多個電池單元而成的電池堆進行組裝，將多個電池單元向第3方向?qū)盈B而構(gòu)成單元集合體。并且，在相鄰的電池單元的正極端子以及負極端子中，經(jīng)由外部連結(jié)板將沒有利用內(nèi)部連結(jié)板連接的正極端子和負極端子連結(jié)，由此組裝成電池堆。通過將多個電池單元組裝為一體，并且將各個電池單元的正極端子和負極端子電連接，從而還能夠同時進行電池單元的機械連結(jié)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是表示保持有本發(fā)明的一個實施例所涉及的多個電池的電池堆的斜視圖。
[0015]圖2是表示圖1的電池堆的俯視圖。
[0016]圖3是表示電池單元的斜視圖。
[0017]圖4是表示電池單元的俯視圖。
[0018]圖5是電池單元的側(cè)視圖。
[0019]圖6是表示將電池單元分解的斜視圖。
[0020]圖7是對電池單元的組裝作業(yè)進行說明的說明圖。
[0021]圖8是對繼圖7之后的組裝作業(yè)進行說明的說明圖。
[0022]圖9是對繼圖8之后的組裝作業(yè)進行說明的說明圖。
[0023]圖10是對電池單元的電連接路徑進行說明的說明圖。
[0024]圖11是從上方觀察現(xiàn)有技術(shù)所涉及的電池堆的圖。
[0025]圖12是從圖11的箭頭AR方向觀察的圖。
[0026]標號的說明
[0027]10…電池堆
[0028]12…支撐板
[0029]12a…安裝部
[0030]13…連結(jié)部件
[0031]20…電池單元
[0032]20U…單元集合體
[0033]30A、30B …電池
[0034]30…電池
[0035]32…電池殼體
[0036]32a…基準面
[0037]32b…端子支撐面
[0038]32c …孔
[0039]34a…基部
[0040]34b…連接部
[0041]34η…負極端子
[0042]34ρ…正極端子
[0043]40…絕緣部件
[0044]40Α…第I絕緣部件
[0045]40Β…第2絕緣部件
[0046]42…絕緣板
[0047]42a…冷卻路徑
[0048]50…連結(jié)固定機構(gòu)
[0049]60…內(nèi)部連結(jié)機構(gòu)
[0050]61…固定部
[0051]61a…安裝孔
[0052]62…內(nèi)部連結(jié)板
[0053]62a…第I連接部
[0054]62b…第2連接部
[0055]62c…連結(jié)部
[0056]63…螺母
[0057]64…緊固部件
[0058]70…外部連結(jié)機構(gòu)
[0059]71…固定部
[0060]71a…安裝孔
[0061]72…外部連結(jié)板
[0062]72a…第I連接部
[0063]72b…第2連接部
[0064]72c…連結(jié)部
[0065]73…螺母
[0066]74…緊固部件

【具體實施方式】
[0067](I)電池堆的概略結(jié)構(gòu)
[0068]圖1是表示保持有本發(fā)明的一個實施例所涉及的多個電池單體的電池堆的斜視圖，圖2是表示圖1的電池堆的俯視圖。電池堆10具有將由2個電池單體構(gòu)成的電池單元20層疊多個而形成的結(jié)構(gòu)。電池單體30是扁平且方型的通用電池，例如，可以使用作為汽車用電源使用的鋰離子電池。
[0069]在圖1中示出彼此正交的XYZ軸。X方向相當于第I方向，Y方向相當于第2方向，Z方向相當于第3方向。在Z方向上排列電池單元20。在這里，在表示沿Z方向排列的特定的電池單元20及其結(jié)構(gòu)部件的情況下，標注(η — I)、(η)、(η+1)...的下標而表示。
[0070]電池堆10具有將多個電池單元20組合而形成的單元集合體20U，在單元集合體20U的兩側(cè)分別配置有支撐板12。在支撐板12的兩側(cè)部形成有安裝部12a。通過在安裝部12a的部位處經(jīng)由連結(jié)部件13連結(jié)兩側(cè)的支撐板12，從而將多個電池單元20 —體地組裝。
[0071](2)電池堆10的各部分的結(jié)構(gòu)
[0072]圖3是表示電池單元20的斜視圖，圖4是表示電池單元20的俯視圖，圖5是表示2個電池單元20的側(cè)視圖。電池單元20具有:2個電池單體30A、30B ;第I絕緣部件40A ；第2絕緣部件40B ;以及連結(jié)固定機構(gòu)50。
[0073]圖6是表示將電池單元20分解的斜視圖。在圖6中，電池單元20具有2個電池單體30A、30B。在這里，電池單體30A、30B使用相同結(jié)構(gòu)的電池，但以一個電池單體30B的朝向旋轉(zhuǎn)180度的狀態(tài)配置。各個電池單體30A、30B具有電池殼體32。通過將電池殼體32由鋁、鐵等金屬材料形成，從而阻擋從外部向內(nèi)部浸透的水蒸氣。
[0074]電池殼體32是由側(cè)面和端面圍成的扁平的方形形狀。在這里，電池殼體32的方形形狀除了立方體之外，還包含對其端部進行倒角后的形狀，只要實質(zhì)上能夠以相同的寬度層疊的形狀即可。電池殼體32的側(cè)面中的I個，作為由彼此正交的X方向和Y方向規(guī)定的基準面32a而表示。電池單體30A、30B各自的基準面32a以相對的方式配置。電池殼體32的端面中的I個成為從基準面32a的上端向Z方向延伸設(shè)置的端子支撐面32b。在端子支撐面32b上形成有正極端子34p以及負極端子34η。
[0075]正極端子34ρ以及負極端子34η是相同的L字形，具有從端子支撐面32b向Y方向凸出的基部34a、以及從基部34a的前端部向Z方向彎折的連接部34b。如電池單體30A所示，正極端子34p以及負極端子34η以從端子支撐面32b的中心軸CL，沿X方向的距離不同的距離Lp、Ln(Lp > Ln)分別配置。端子支撐面32b的中心軸CL可以作為穿過端子支撐面32b的重心(即中心)，與基準面32a平行且與電池殼體32的層疊方向(在本實施例中為Z軸方向)垂直的軸。Lp、Ln是指中心軸CL至正極端子34p或者負極端子34η的中心的距離。電池單體30Α、30Β的正極端子34ρ和負極端子34η配置為，在通過使電池單體30Β以中心軸CL為中心旋轉(zhuǎn)180度，從而使電池單體30Α、30Β各自的基準面32a相對時，彼此不重合(參照圖4)。另外，在端子支撐面32b的中央部，形成有用于釋放在電池單體30A、30B內(nèi)產(chǎn)生的氣體的氣體釋放孔32c。
[0076]在圖5中，在電池單體30A和電池單體30B之間配置有第I絕緣部件40A。第I絕緣部件40A配置在電池單體30A的基準面32a和電池單體30B的基準面32a之間。第I絕緣部件40A具有絕緣板42，該絕緣板42的形狀與對電池單體30A和電池單體30B之間進行絕緣的電池單元20的側(cè)面大致相同。在絕緣板42的側(cè)面形成有用于對電池單體30A、30B進行冷卻的多個冷卻路徑42a。冷卻路徑42a與Y方向平行地形成(圖6)。作為第I絕緣部件40A，可以使用聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸(PBT)等。第2絕緣部件40B配置在相鄰的電池單元20之間，是與第I絕緣部件40A相同的結(jié)構(gòu)。
[0077]在圖6中，連結(jié)固定機構(gòu)50具有內(nèi)部連結(jié)機構(gòu)60和外部連結(jié)機構(gòu)70。內(nèi)部連結(jié)機構(gòu)60是在電池單元20內(nèi)將電池單體30A和電池單體30B電連接并機械地連結(jié)的機構(gòu)。內(nèi)部連結(jié)機構(gòu)60具有固定部61、內(nèi)部連結(jié)板62、螺母63、緊固部件64。固定部61是用于對內(nèi)部連結(jié)板62進行支撐的部件，與絕緣板42的上端部一體形成。在固定部61的上表面上，沿X方向配置有2個安裝孔61a。各個安裝孔61a沿Y方向形成，嵌合安裝螺母63，各個安裝孔61a形成為六邊形，以阻止螺母63旋轉(zhuǎn)。在螺母63的孔內(nèi)形成有與緊固部件64緊固的螺紋。內(nèi)部連結(jié)板62是長條的金屬制的板材，具有第I連接部62a和第2連接部62b，在它們之間利用連結(jié)部62c連結(jié)一體。在第I連接部62a和第2連接部62b上分別形成有貫穿孔。此外，對于內(nèi)部連結(jié)機構(gòu)60的連結(jié)作業(yè)，在后面記述。
[0078]外部連結(jié)機構(gòu)70是將電池單元20 (η 一 I)、20 (η)...電連接并機械地連結(jié)的機構(gòu)(參照圖1、圖2)。外部連結(jié)機構(gòu)70具有固定部71、外部連結(jié)板72、螺母73、以及作為螺栓的緊固部件74。固定部71是用于對外部連結(jié)板72進行支撐的部件，與絕緣板42的上端部一體形成。在固定部71的上表面上，沿X方向配置2個安裝孔71a。各個安裝孔71a沿Y方向形成，嵌合安裝螺母73，各個安裝孔71a形成為六邊形，以阻止螺母73旋轉(zhuǎn)。在螺母73的孔內(nèi)形成與緊固部件74緊固的螺紋。外部連結(jié)板72是金屬制的板材，具有第I連接部72a和第2連接部72b，將它們利用連結(jié)部72c連結(jié)。在第I連接部72a和第2連接部72b上形成有貫穿孔。此外，對于外部連結(jié)機構(gòu)70的連結(jié)作業(yè)，在后面記述。
[0079](3)電池單元20以及電池堆10的組裝作業(yè)
[0080]圖7及圖8是對電池單元20的組裝作業(yè)進行說明的說明圖。在圖7中，首先，在形成于第I絕緣部件40A的上部的固定部61的安裝孔61a中分別嵌合螺母63，并且在固定部71的安裝孔71a中分別嵌合螺母73。然后，使電池單體30A的基準面32a與第I絕緣部件40A的一個側(cè)面對齊。然后，使電池單體30B相對于電池單體30A以中心軸CL為中心旋轉(zhuǎn)180度，使電池單體30B的基準面32a與第I絕緣部件40A的另一個側(cè)面對齊(圖8的狀態(tài))。然后，如圖8所示，在電池單體30A的負極端子34η、電池單體30Β的正極端子34ρ上載置內(nèi)部連結(jié)板62。通過利用緊固部件64進行緊固，將內(nèi)部連結(jié)板62固定在固定部61上，并且將電池單體30Α的負極端子34η和電池單體30Β的正極端子34ρ電連接(圖9的狀態(tài))。由此，電池單元20 —體化。
[0081]下面，根據(jù)圖9，以將2個電池單元20(η — 1)、20(η)組裝的情況，對組裝多個電池單元20的作業(yè)進行說明。在預先組裝的多個電池單元20 (η -1) ,20 (η)之間放入第2絕緣部件40Β，使電池單元20 (η - 1)、20(η)對齊。然后，將外部連結(jié)板72 (η)的第I連接部72a載置于電池單元20 (η)的正極端子34ρ上，另外，將第2連接部72b載置于電池單元20(n-1)的負極端子34η上。在該狀態(tài)下，利用緊固部件74對外部連結(jié)板72 (η)進行緊固。由此，電池單元20(η— 1)、20(η)被電連接的同時，被機械連結(jié)。相同地，利用外部連結(jié)板72將其他電池單元20的正極端子34ρ和負極端子34η依次連接。由此，得到圖1及圖2所示的電池堆10。
[0082](4)電池單元20的電連接路徑
[0083]圖10是對電池單元20的電連接路徑進行說明的說明圖。在圖10中，以電池單元20 (η)的電連接路徑為中心，對與電池單元20(η — I) >20 (η+1)之間的電連接路徑進行說明。此外，在圖10中，電池單元20(η)的電連接路徑示出主要的路徑，省略一部分的部件而記載。
[0084]與電池單元20 (η — I)的負極端子連接的外部連結(jié)板72 (η)，利用其第I連接部72a與電池單元20 (η)的電池單體30Α的正極端子34ρ連接。正極端子34ρ經(jīng)過電池單體30Α的內(nèi)部路徑、負極端子34η，與內(nèi)部連結(jié)板62連接。進而，內(nèi)部連結(jié)板62經(jīng)過電池單體30Β的正極端子34ρ、電池單體30Β的內(nèi)部路徑、負極端子34η，與外部連結(jié)板72 (η+1)的第2連接部72b連接。進而，外部連結(jié)板72 (η+1)的第I連接部72a與相鄰的電池單元20 (η+1)的正極端子連接。如上所述，電池單元20的各個電池單體30Α、30Β經(jīng)由內(nèi)部連結(jié)板62串聯(lián)連接。并且，多個電池單元20經(jīng)由外部連結(jié)板72串聯(lián)連接。
[0085](5)電池堆10的作用.效果
[0086](5) 一 I如圖1、圖7及圖8所示，電池單元20使用相同結(jié)構(gòu)的電池單體30Α、30Β，相對于一個電池單體30Α，使另一個電池單體30Β旋轉(zhuǎn)180度，使電池殼體32的基準面32a相對，利用內(nèi)部連結(jié)機構(gòu)60 —體化，由此，能夠?qū)?個電池單體30A、30B電連接并機械地連結(jié)，從而能夠使組裝作業(yè)簡化。而且，由于使用相同結(jié)構(gòu)的電池單體30A、30B，所以與現(xiàn)有技術(shù)中說明的將不同結(jié)構(gòu)的電池彼此以不同方式配置的結(jié)構(gòu)相比，不易產(chǎn)生配線錯誤。
[0087](5) — 2如圖6所示，電池單體30的正極端子34p和負極端子34η在電池殼體32的端子支撐面32b上配置在不同的位置，即，正極端子34p相距端子支撐面32b的中心的距離為Lp，負極端子34η相距端子支撐面32b的中心的距離為Ln (Lp > Ln)。因此，容易識別出是電池單體30的正極端子34p還是負極端子34η，不易產(chǎn)生配線錯誤。
[0088](5) 一 3如圖9所示，在組裝多個電池單元20時，通過將多個電池單元20以相同的配置層疊，并利用外部連結(jié)機構(gòu)70 —體化，從而能夠?qū)⑾噜彽碾姵貑卧?0在電連接的同時機械地連結(jié)，能夠使組裝作業(yè)簡化。而且，由于使用相同結(jié)構(gòu)的電池單元20，所以不易產(chǎn)生配線錯誤。
[0089]本發(fā)明并不限于上述的實施方式、實施例、變形例，可以在不脫離其主旨的范圍內(nèi)，以各種的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。在上述實施例中，內(nèi)部連結(jié)機構(gòu)60的固定部61以及外部連結(jié)機構(gòu)70的固定部71，除了與絕緣部件40 —體地形成之外，只要是能夠?qū)?nèi)部連結(jié)板62以及外部連結(jié)板72進行定位的結(jié)構(gòu)即可，也可以不是一體的。
[0090]在上述實施例中，絕緣部件40的冷卻路徑42a作為空氣的冷卻通路而構(gòu)成，但并不限于此，也可以構(gòu)成為使液體冷媒等冷卻介質(zhì)流過。另外，如上述實施例所示，冷卻路徑42a除了形成在絕緣板42的一個面上之外，也可以形成在兩面上。
【權(quán)利要求】
1.一種電池單體，該電池單體是方形的， 其特征在于，具有: 電池殼體(32)，其具有由彼此正交的第I方向⑴和第2方向⑴規(guī)定的基準面(32a)、從該基準面(32a)的端部向與第I方向⑴以及第2方向⑴成直角的第3方向(Z)延伸設(shè)置的端子支撐面(32b);以及 正極端子(34p)以及負極端子(34η)，它們凸出設(shè)置在所述端子支撐面(32b)上，在所述第I方向(X)上隔著規(guī)定距離而配置， 所述正極端子(34p)以及負極端子(34η)配置在從所述端子支撐面(32b)的中心沿所述第I方向(X)的距離不同的位置上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池單體，其中， 所述正極端子(34p)以及所述負極端子(34η)具有:基部(34a)，其從所述端子支撐面(32b)向所述第2方向(Y)凸出；以及連接部(34b)，其從該基部(34a)的前端部向所述第3方向(Z)中的相同的方向延伸。
3.—種電池單元，其使用多個權(quán)利要求1或2所述的電池單體， 在該電池單元中， 一對所述電池單體配置為，一個電池單體的基準面(32a)和另一個電池單體的基準面(32a)相對，所述一個電池單體的正極端子(34p)和所述另一個電池單體的負極端子(34η)不重合， 所述一個電池單體的正極端子(34ρ)和所述另一個電池單體的負極端子(34η)，經(jīng)由配置在所述第I方向(X)上的內(nèi)部連結(jié)板￠2)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池單元，其具有: 緊固部件(64)，其將所述內(nèi)部連結(jié)板￠2)和所述正極端子(34p)緊固，并且將所述內(nèi)部連結(jié)板￠2)和所述負極端子(34η)緊固。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電池單元，其具有: 絕緣部件(40)，其配置在所述一個電池單體的所述基準面(32a)和所述另一個電池單體的所述基準面(32a)之間；以及固定部(61)，其安裝在所述絕緣部件(40)的上部，將所述內(nèi)部連結(jié)板(62)固定。
6.一種電池堆，其使用權(quán)利要求3所述的電池單元， 在該電池單元中具有: 單元集合體(20U)，其包含沿所述第3方向(Z)層疊的多個電池單元(20);以及 外部連結(jié)板(72)，其將一個電池單元(20)的正極端子(34p)中的沒有利用所述內(nèi)部連結(jié)板(62)連接的正極端子(34p)，與其他電池單元(20)的負極端子(34η)中的沒有利用所述內(nèi)部連結(jié)板￠2)連接的負極端子(34η)連接。
【文檔編號】H01M2/30GK104241584SQ201410269716
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月18日
【發(fā)明者】辰己善亮, 橫井孝明, 內(nèi)田安則, 片山順多 申請人:豐田合成株式會社