[發明專利]電池組件及其制造方法和具有電池組件的車輛

有效

• 申請號: 201010293691.0
• 申請日: 2007-09-18
• 公開（公告）號: CN101944630A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 黑田明;武田幸大
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;H01G9/06;H01G9/26;H01M10/00;H01M10/0587
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 馬江立;柴智敏

本申請是2007年9月18日在中國專利局提交的名稱為“電池組件及其制造方法和具有電池組件的車輛”的專利申請200780011429.9的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種電池組件，其中多個能夠充電和放電的單電池(二次電池)串聯連接，還涉及一種制造該電池組件的方法，以及具有該電池組件的車輛。更具體地，本發明涉及構成適于安裝在車輛上的電池組件的(單)電池的構造。

背景技術

提供有將多個單電池串聯連接而構成的電池組件，其使用質輕的具有高能量密度的鋰離子電池或其它二次電池或蓄電裝置如電容器作為(單)電池。已發現，使用這類電池組件作為能提供高功率的電源，更具體地，作為安裝在車輛上的電源或用于個人電腦和便攜式終端的電源越來越重要。特別地，希望將其中有多個具有高能量密度的輕質鋰離子電池形式的電池串聯連接的電池組件用作安裝在車輛上的高功率電源。作為安裝在構成電池組件的各個電池中的電極體，使用將長的片狀正極集電體、長的片狀負極集電體和長的片狀隔板卷繞成扁平形狀而形成的卷繞電極體。例如，日本專利申請11-167929號公報(JP-A-11-167929)、日本專利申請2000-285953號公報(JP-A-2000-285953)和日本專利申請2002-8708號公報(JP-A-2002-8708)公開了具有這種扁平形狀卷繞電極體的二次電池(單電池)。

同時，當安裝在車輛如汽車上時，電池組件被安裝在有限的空間內，并且被認為使用在有振動產生的狀態下；因此，電池組件被組裝成使得大量電池被布置成列并處于受限狀態。當電池被保持在受限狀態下時，有大的載荷施加在構成電池組件的各個電池上。因此，希望構成電池組件的電池即使在有這樣的大載荷施加于電池上的情況下也具有良好的充放電特性和輸出特性并且具有長的使用壽命。

發明內容

本發明的目的是提供一種包括多個串聯連接的電池的電池組件，更具體地，提供一種包括多個能實現長的使用壽命同時確保良好的充放電特性和高輸出特性的電池(電極體)的電池組件。本發明的另一個目的是提供一種具有上述電池組件的車輛如汽車。

本發明的第一方面涉及這樣一種電池組件，所述電池組件由多個能夠充電和放電的電池串聯連接而構成。每個所述電池包括將片狀正極集電體和片狀負極集電體與片狀隔板進行卷繞而形成的扁平形狀卷繞電極體。至少兩個彼此相鄰的所述電池布置成使包含在相應電池中的所述卷繞電極體的平表面彼此相對，并被保持在限制載荷沿所述電池的布置方向施加到所述卷繞電極體上的受限狀態下。在上述至少兩個電池中的每一個所包含的所述卷繞電極體中，所述片狀正極集電體(或正極集電體板片)的位于所述卷繞電極體的外側的后緣和所述片狀負極集電體(或負極集電體板片)的位于所述卷繞電極體的外側的后緣均位于所述卷繞電極體的實質接收所述限制載荷的部分的外側。

在本說明書中，術語“(單)電池”是指串聯連接以構成電池組件的各個蓄電裝置，并且若非特別限定，所述蓄電裝置包括各種成分的電池以及電容器。術語“二次電池”一般是指能反復充電的可再充電電池，包括所謂的蓄電池，例如鋰離子電池和鎳金屬氫化物(NiMH)電池。構成鋰離子電池的蓄電裝置是上述“電池”的典型示例，并且由多個這樣的電池構成的鋰離子電池組件是本文公開的“電池組件”的典型示例。

上述正極和負極集電體板片的后緣可導致在卷繞電極體的外表面上形成一個或多個臺階部。如果這些臺階部形成在卷繞電極體的實質接收限制載荷的部分(典型地，卷繞電極體的扁平外表面所包含的任何部分)中，則由于限制載荷而施加在卷繞電極體上的壓力(表面壓力)在臺階部(板片后緣位于此)和臺階部周圍的其它部分之間會有所不同。載荷壓力(表面壓力)的不均勻會導致在卷繞電極體內部的壓力施加程度的不均勻，這又導致電池構成成分如電解質在卷繞電極體內的不均勻或不均一的分布，從而使得電池的循環壽命性能(與由于反復充放電而引起的容量變化相關的特性)惡化。在根據本發明第一方面的電池組件中，正極和負極集電體板片的后緣均位于卷繞電極體的實質接收限制載荷的部分的外側。因此，限制載荷壓力(表面壓力)能均勻地或均一地施加在卷繞電極體上。因此，如此構造的電池組件避免了上述問題，并且獲得了優異的循環壽命性能和長的使用壽命。