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CN114171854A - 电池模块 - Google Patents

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CN114171854A CN202111064815.2A CN202111064815A CN114171854A CN 114171854 A CN114171854 A CN 114171854A CN 202111064815 A CN202111064815 A CN 202111064815A CN 114171854 A CN114171854 A CN 114171854A
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Abstract

电池模块(1)具备：具有正极集电体(12)、第1正极活性物质层(14)和第2正极活性物质层(16)的正极构件(10)；具有负极集电体(22)、第1负极活性物质层(24)和第2负极活性物质层(26)的负极构件(20)；以及隔膜(30)。正极集电体(12)具有正极折返部(12a)。负极集电体(22)具有负极折返部(22a)。第1负极活性物质层(24)与第1正极活性物质层(14)一起构成第1电极(E1)。第2负极活性物质层(26)与第2正极活性物质层(16)一起构成与第1电极(E1)并联连接的第2电极(E2)。隔膜(30)具有第1中介部(31)和第2中介部(32)。

Description

电池模块
技术领域
本公开涉及电池模块。
背景技术
例如，日本特开2020-24827号公报公开了一种双极电池，其具备电极层叠体和包围电极层叠体的框体，电极层叠体是多个双极电极隔着隔膜层叠而成的。双极电极具有：集电体、形成于集电体的一面且由正极活性物质构成的正极、以及形成于集电体的另一面且由负极活性物质构成的负极。
发明内容
日本特开2020-24827号公报所记载的双极电池中，难以在预定的搭载面积内同时实现容量的增大和输出的提高。例如，在上述双极电池中，通过增加双极电极的层叠数(增加厚度)，虽然容量增大，但因内阻的增大而使输出降低。另一方面，通过减小各活性物质层的厚度来降低电阻，因此虽然输出提高，但容量降低。
本公开的目的是提供一种电池模块，其能够在预定的搭载面积实现容量的增加和输出的提高。
本公开一方式的电池模块，是多个电极彼此并联地连接而成的，具备正极构件、负极构件和隔膜，所述正极构件具有正极集电体、设在所述正极集电体上的第1正极活性物质层、以及设在所述正极集电体上的第2正极活性物质层，所述负极构件具有负极集电体、设在所述负极集电体上的第1负极活性物质层、以及设在所述负极集电体上的第2负极活性物质层，所述隔膜配置在所述正极构件与所述负极构件之间，所述正极集电体具有正极折返部，所述正极折返部是以所述第1正极活性物质层和所述第2正极活性物质层在所述第1正极活性物质层的厚度方向上并列的方式使该正极集电体折返而得到的，所述负极集电体具有负极折返部，所述负极折返部是以所述第1负极活性物质层和所述第2负极活性物质层在所述第1负极活性物质层的厚度方向上并列的方式使该负极集电体折返而得到的，所述第1负极活性物质层通过与所述第1正极活性物质层相对地配置而与所述第1正极活性物质层一起构成第1电极，所述第2负极活性物质层通过与所述第2正极活性物质层相对地配置而与所述第2正极活性物质层一起构成与所述第1电极并联连接的第2电极，所述隔膜具有第1中介部和第2中介部，所述第1中介部介于所述第1正极活性物质层与所述第1负极活性物质层之间，所述第2中介部介于所述第2正极活性物质层与所述第2负极活性物质层之间。
本发明的上述和其他目的、特征、方式和优点将从结合附图理解的本发明的以下详细描述中变得清楚。
附图说明
图1是概略地表示本公开第1实施方式的电池模块的结构的截面图。
图2是概略地表示正极构件和负极构件的结构的截面图。
图3是概略地表示正极构件和负极构件的层叠工序的图。
图4是表示在正极构件上配置框构件的工序的立体图。
图5是表示在正极构件上配置框构件的工序的立体图。
图6是表示在正极构件上配置框构件的工序的立体图。
图7是表示在正极构件上配置了隔膜的状态的立体图。
图8是表示在隔膜上配置负极构件的工序的立体图。
图9是表示隔膜和正极构件被折返的状态的立体图。
图10是表示隔膜和负极构件被折返的状态的立体图。
图11是概略地表示比较例的电路结构的图。
图12是概略地表示比较例的电路结构的图。
图13是概略地表示本公开第2实施方式的电池模块的正极构件和负极构件的结构的截面图。
具体实施方式
参照附图说明本公开的实施方式。再者，以下参照的附图中，对相同或相当的构件附带相同的编号。
(第1实施方式)
图1是概略地表示本公开第1实施方式的电池模块的结构的截面图。图2是概略地表示正极构件和负极构件的结构的截面图。该电池模块1例如被搭载于车辆底板的下表面。
如图1和图2所示，电池模块1具备：正极构件10、负极构件20、隔膜30、框构件40、正极集电板51、负极集电板52、绝缘构件60、束缚板70和束缚构件80。该电池模块1中，多个电极彼此并联地连接。再者，图1中，省略了隔膜30、框构件40的图示。
如图2所示，正极构件10具有正极集电体12、第1正极活性物质层14和第2正极活性物质层16。正极构件10具有沿图2的纸面深度方向伸长的形状。
正极集电体12形成为薄膜状。本实施方式中，正极集电体12由铝箔构成。正极集电体12具有第1主面12S1和第1主面12S1相反侧的第2主面12S2。
第1正极活性物质层14设在正极集电体12上。本实施方式中，第1正极活性物质层14设在正极集电体12的第1主面12S1上。第1正极活性物质层14通过在第1主面12S1上涂布正极活性物质而形成。
第2正极活性物质层16设在正极集电体12上。本实施方式中，第2正极活性物质层16设在正极集电体12的第2主面12S2中的、在第1正极活性物质层14的厚度方向上不与第1正极活性物质层14重叠的部位。第2正极活性物质层16通过在第2主面12S2上涂布正极活性物质而形成。第2正极活性物质层16的厚度设定为与第1正极活性物质层14的厚度相同。
如图2所示，正极集电体12具有正极折返部12a。正极折返部12a是以第1正极活性物质层14和第2正极活性物质层16在第1正极活性物质层14的厚度方向上并列的方式使正极集电体12折返而得到的部位。
正极集电板51与正极集电体12的第2主面12S2中的、在厚度方向上与第1正极活性物质层14重叠的部位连接。
负极构件20具有负极集电体22、第1负极活性物质层24和第2负极活性物质层26。负极构件20具有沿图2的纸面深度方向伸长的形状。
负极集电体22形成为薄膜状。本实施方式中，负极集电体22由铜箔构成。负极集电体22具有第1主面22S1和第1主面22S1相反侧的第2主面22S2。
第1负极活性物质层24设在负极集电体22上。本实施方式中，第1负极活性物质层24设在负极集电体22的第1主面22S1上。第1负极活性物质层24通过在第1主面22S1上涂布负极活性物质而形成。第1负极活性物质层24的厚度设定为与第1正极活性物质层14的厚度相同。第1负极活性物质层24通过配置成与第1正极活性物质层14相对，来与第1正极活性物质层14一起构成了第1电极E1。
第2负极活性物质层26设在负极集电体22上。本实施方式中，第2负极活性物质层26设在负极集电体22的第2主面22S2中的、在第1负极活性物质层24的厚度方向上不与第1负极活性物质层24重叠的部位。第2负极活性物质层26通过在第2主面22S2上涂布负极活性物质而形成。第2负极活性物质层26的厚度设定为与第1负极活性物质层24的厚度相同。第2负极活性物质层26通过与第2正极活性物质层16相对配置，来与第2正极活性物质层16一起构成了与所述第1电极E1并联连接的第2电极E2。
如图2所示，负极集电体22具有负极折返部22a。负极折返部22a是以第1负极活性物质层24和第2负极活性物质层26在第1负极活性物质层24的厚度方向上并列的方式使负极集电体22折返而得到的部位。
负极集电板52与负极集电体22的第1主面22S1中的厚度方向上与第2负极活性物质层26重叠的部位连接。
如图1所示，正极集电板51和负极集电板52隔着绝缘构件60被束缚板70从各电极E1、E2的层叠方向的两侧束缚。束缚构件80紧固束缚板70。本实施方式中，作为束缚构件80使用了螺栓。
隔膜30配置在正极构件10与负极构件20之间。隔膜30形成为片状。隔膜30由多孔质膜、无纺布等形成。隔膜30具有第1中介部31、第2中介部32和连结部33。
第1中介部31介于第1正极活性物质层14与第1负极活性物质层24之间。
第2中介部32介于第2正极活性物质层16与第2负极活性物质层26之间。
连结部33将第1中介部31和第2中介部32连结。连结部33以在第1电极E1和第2电极E2之间通过的方式配置。具体而言，连结部33在负极集电体22的第2主面22S2和正极集电体12的第1主面12S1之间通过，并且将第1中介部31和第2中介部32连结。
框构件40由合成树脂等的绝缘体构成。框构件40形成为环形。框构件40具有第1框架部41和第2框架部42。
第1框架部41配置在与第1正极活性物质层14和第1负极活性物质层24彼此相对的方向(各电极的层叠方向)正交的正交方向上的一侧。第1框架部41具有沿着与所述层叠方向和所述正交方向两者正交的方向延伸的形状。
第2框部42配置在所述正交方向上的另一侧。第2框架部42与第1框架部41相对。第2框架部42具有沿着与所述层叠方向和所述正交方向两者正交的方向延伸的形状。
如图2所示，正极集电体12的一端部12b固定在第1框部41上。为了检测电压，在该一端部12b上连接有由Ni等构成的板91和基板(例如柔性印刷基板)92。正极折返部12a被固定在第2框架部42上。
负极集电体22的一端部22b被固定在第2框部42上。负极折返部22a被固定在第1框架部41上。
隔膜30的一端部30a固定在第1框部41上。更详细而言，所述一端部30a固定在第1框部41中的正极集电体12的一端部12b与负极折返部22a之间的部位。隔膜30的另一端部30b固定在第2框部42上。更详细而言，所述另一端部30b固定在第2框部42中的正极折返部12a与负极集电体22的一端部22b之间的部位。
接着，参照图3，对正极构件10和负极构件20的层叠工序进行说明。
首先，第1正极活性物质层14和第1负极活性物质层24隔着第1中介部31彼此相对地配置。由此，由第1正极活性物质层14和第1负极活性物质层24构成第1电极E1。
然后，如图3中箭头AR31所示，以隔膜30与负极集电体22的第2主面22S2相对的方式折返该隔膜30，同时，以第2正极活性物质层16在所述厚度方向上与第1正极活性物质层14重叠的方式折返正极集电体12。
然后，如图3中箭头AR32所示，以隔膜30与第2正极活性物质层16相对的方式折返该隔膜30，同时，以第2负极活性物质层26隔着第2中介部32与第2正极活性物质层16相对的方式折返负极集电体22。由此，由第2正极活性物质层16和第2负极活性物质层26构成第2电极E2。
接着，参照图4～图10，更详细地说明正极构件10和负极构件20的层叠工序。再者，图4～图10中，省略了框构件40的一部分。
首先，如图4所示，在正极集电体12的第1主面12S1中的第1正极活性物质层14的周围载置框构件40的一部分。再者，正极集电体12具有用于避免与框构件40干涉的切口12c。
接着，如图5中箭头AR51所示，弯折正极集电体12，同时，如箭头AR52所示，第1框部41与框构件40中的第1框部41以外的部位连接。由此，框构件40成为环状。
然后，如图6中箭头AR61所示，正极集电体12以重叠到第1框部41上的方式弯折，然后如图7所示，在正极构件10上载置隔膜30。
并且，如图8中箭头AR81所示，以第1负极活性物质层24隔着第1中介部31与第1正极活性物质层14相对的方式载置负极构件20。由此，由第1正极活性物质层14和第1负极活性物质层24构成第1电极E1。
然后，如图8中箭头AR82所示，以隔膜30层叠在第2负极活性物质层26上的方式折返隔膜30，同时，以第2正极活性物质层16与第1负极活性物质层24重叠的方式折返正极集电体12。
接着，如图9中箭头AR91所示，以第2中介部32重叠在第2正极活性物质层16上的方式折返隔膜30，同时，以第2负极活性物质层26隔着第2中介部32与第2正极活性物质层16相对的方式折返负极集电体22。由此，由第2正极活性物质层16和第2负极活性物质层26构成第2电极E2。
如上所述，本实施方式的电池模块1中，由第1正极活性物质层14和第1负极活性物质层24构成的第1电极E1、与由第2正极活性物质层16和第2负极活性物质层26构成的第2电极E2彼此并联连接，因此，与各电极E1、E2串联连接的情况相比，输出提高。此外，第1电极E1和第2电极E2中，由于第1正极活性物质层14和第2正极活性物质层16在彼此相对的方向上层叠，搭载面积的扩大被抑制。因而，该电池模块1中，能够在预定的搭载面积内实现容量的增大和输出的提高。
在此，参照图11和图12，对本实施方式的比较例的结构进行说明。
图11是以往结构的双极电池并联连接时的电路图。这样，在双极电池101、102并联连接的情况下，由于各双极电池101、102中的通电电阻差，有时在应该彼此成为等电位的部分间产生例如10％左右的电位差。因此，该比较例的结构中，在电池的外侧需要循环电流用的专用布线103。
另外，如图12所示，还需要用于检测专用布线103的断线的熔丝104和电压检测单元105。因此，电池模块的结构变得复杂，成本也增加。
与此相对，本实施方式中，充分确保了正极集电体12和负极集电体22的面积，所以不需要设置熔丝等。因此，避免了电池模块1的结构复杂化。
(第2实施方式)
接着，参照图13，对本公开第2实施方式的电池模块1的正极构件10和负极构件20的结构进行说明。再者，第2实施方式中，仅对与第1实施方式不同的部分进行说明，与第1实施方式相同的结构、作用及效果不重复说明。
本实施方式中，正极活性物质层和负极活性物质层层叠了3层。即，本实施方式的电池模块1具有3个电极E1～E3。
正极构件10还具有第3正极活性物质层18，负极构件20还具有第3负极活性物质层28。第3正极活性物质层18和第3负极活性物质层28构成了第3电极E3。
各正极活性物质层14、16、18设在正极集电体12的第1主面12S1上。第1负极活性物质层24设在负极集电体22的第1主面22S1上，第2负极活性物质层26和第3负极活性物质层28设在负极集电体22的第2主面22S2上。
再者，图13中，为了说明，在正极集电体12中的支持第2正极活性物质层16的部位12e和与该部位12e相对的部位12f之间形成间隙，在正极集电体12中的支持第3正极活性物质层18的部位12g和与该部位12g相对的部位12h之间形成间隙，在负极集电体22中的支持第2负极活性物质层26的部位22e和与该部位22e相对的部位22f之间形成间隙。不过，实际上，部位12e和部位12f彼此接触，部位12g和部位12h彼此接触，部位22e和部位22f彼此接触。
隔膜30具有介于第3正极活性物质层18与第3负极活性物质层28之间的第3中介部34、以及将第2中介部32和第3中介部34连结的其他连结部35。
再者，在正极活性物质层和负极活性物质层层叠4层以上的情况下，也与图13所示结构同样地层叠。
本领域技术人员能够理解，上述例示的实施方式包括以下方式的具体例。
上述实施方式的电池模块是多个电极彼此并联地连接而成的，具备正极构件、负极构件和隔膜，所述正极构件具有正极集电体、设在所述正极集电体上的第1正极活性物质层、以及设在所述正极集电体上的第2正极活性物质层，所述负极构件具有负极集电体、设在所述负极集电体上的第1负极活性物质层、以及设在所述负极集电体上的第2负极活性物质层，所述隔膜配置在所述正极构件与所述负极构件之间，所述正极集电体具有正极折返部，所述正极折返部是以所述第1正极活性物质层和所述第2正极活性物质层在所述第1正极活性物质层的厚度方向上并列的方式使该正极集电体折返而得到的，所述负极集电体具有负极折返部，所述负极折返部是以所述第1负极活性物质层和所述第2负极活性物质层在所述第1负极活性物质层的厚度方向上并列的方式使该负极集电体折返而得到的，所述第1负极活性物质层通过与所述第1正极活性物质层相对地配置而与所述第1正极活性物质层一起构成第1电极，所述第2负极活性物质层通过与所述第2正极活性物质层相对地配置而与所述第2正极活性物质层一起构成与所述第1电极并联连接的第2电极，所述隔膜具有第1中介部和第2中介部，所述第1中介部介于所述第1正极活性物质层与所述第1负极活性物质层之间，所述第2中介部介于所述第2正极活性物质层与所述第2负极活性物质层之间。
该电池模块中，由第1正极活性物质层和第1负极活性物质层构成的第1电极与由第2正极活性物质层和第2负极活性物质层构成的第2电极以彼此并联的方式连接，因此与各电极串联连接的情况相比，输出提高。此外，由于第1电极和第2电极在第1正极活性物质层和第2正极活性物质层彼此相对的方向上层叠，所以搭载面积的扩大被抑制。因而，该电池模块中，能够在预定的搭载面积内同时实现容量的增大和输出的提高。
另外，电池模块优选还具备由绝缘体构成的框构件。
该情况下，优选所述正极折返部固定在所述框构件上。
根据这种方式，正极构件相对于框构件的相对位移被抑制。
另外，优选所述负极折返部固定在所述框构件上。
根据这种方式，负极构件相对于框构件的相对位移被抑制。
另外，优选所述隔膜的端部固定在所述框构件上。
根据这种方式，隔膜相对于框构件的相对位移被抑制。
另外，可以是：所述正极集电体具有第1主面和第2主面，所述第1正极活性物质层设在所述正极集电体的所述第1主面上，所述第2正极活性物质层设在所述正极集电体的所述第2主面中的、在所述正极集电体的厚度方向上不与所述第1正极活性物质层重叠的部位，所述负极集电体具有第1主面和第2主面，所述第1负极活性物质层设在所述负极集电体的所述第1主面上，所述第2负极活性物质层设在所述负极集电体的所述第2主面中的、在所述负极集电体的厚度方向上不与所述第1负极活性物质层重叠的部位。
另外，优选的是：所述隔膜还具有在所述第1电极和所述第2电极之间通过并且将所述第1中介部与所述第2中介部连结的连结部。
根据这种方式，与第1中介部和第2中介部彼此个别地形成的情况相比，隔膜的处理变得容易。
虽然对本发明的实施方式进行了说明，但应该认为在此公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围由请求保护的范围所表示，意图包括与请求保护的范围均等的含义和范围内的所有变更。

Claims (7)

1.一种电池模块，是多个电极彼此并联地连接而成的，具备正极构件、负极构件和隔膜，
所述正极构件具有正极集电体、设在所述正极集电体上的第1正极活性物质层、以及设在所述正极集电体上的第2正极活性物质层，
所述负极构件具有负极集电体、设在所述负极集电体上的第1负极活性物质层、以及设在所述负极集电体上的第2负极活性物质层，
所述隔膜配置在所述正极构件与所述负极构件之间，
所述正极集电体具有正极折返部，所述正极折返部是以所述第1正极活性物质层和所述第2正极活性物质层在所述第1正极活性物质层的厚度方向上并列的方式使该正极集电体折返而得到的，
所述负极集电体具有负极折返部，所述负极折返部是以所述第1负极活性物质层和所述第2负极活性物质层在所述第1负极活性物质层的厚度方向上并列的方式使该负极集电体折返而得到的，
所述第1负极活性物质层通过与所述第1正极活性物质层相对地配置而与所述第1正极活性物质层一起构成第1电极，
所述第2负极活性物质层通过与所述第2正极活性物质层相对地配置而与所述第2正极活性物质层一起构成与所述第1电极并联连接的第2电极，
所述隔膜具有第1中介部和第2中介部，
所述第1中介部介于所述第1正极活性物质层与所述第1负极活性物质层之间，
所述第2中介部介于所述第2正极活性物质层与所述第2负极活性物质层之间。
2.根据权利要求1所述的电池模块，还具备由绝缘体构成的框构件。
3.根据权利要求2所述的电池模块，所述正极折返部被固定在所述框构件上。
4.根据权利要求2或3所述的电池模块，所述负极折返部被固定在所述框构件上。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的电池模块，所述隔膜的端部被固定在所述框构件上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池模块，
所述正极集电体具有第1主面和第2主面，
所述第1正极活性物质层设在所述正极集电体的所述第1主面上，
所述第2正极活性物质层设在所述正极集电体的所述第2主面中的、在所述正极集电体的厚度方向上不与所述第1正极活性物质层重叠的部位，
所述负极集电体具有第1主面和第2主面，
所述第1负极活性物质层设在所述负极集电体的所述第1主面上，
所述第2负极活性物质层设在所述负极集电体的所述第2主面中的、在所述负极集电体的厚度方向上不与所述第1负极活性物质层重叠的部位。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池模块，所述隔膜还具有在所述第1电极和所述第2电极之间通过并且将所述第1中介部与所述第2中介部连结的连结部。
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