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CN101960643B - 电池组和装备有该电池组的车辆 - Google Patents

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CN101960643B CN2009801078068A CN200980107806A CN101960643B CN 101960643 B CN101960643 B CN 101960643B CN 2009801078068 A CN2009801078068 A CN 2009801078068A CN 200980107806 A CN200980107806 A CN 200980107806A CN 101960643 B CN101960643 B CN 101960643B
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Abstract

提供了一种电池组，该电池组能确保散热性能并且具有构成电池组的单电池在排列方向上的均一厚度(尺寸)。在其中多个单电池(20)按排列方向排列的电池组(100)中，在所述多个单电池(20)中至少一个单电池的单电池容器(50)中，插入有充填电极体(80A-80D)和电池容器(50)的两个侧壁(52，54)之间的间隙的一个或多个间隙充填部件(10a，10b)，并且所述一个或多个间隙充填部件(10a，10b)配置成使得电极体(80A-80D)和直接面对供冷却介质通过的通道的通道侧侧壁(52)之间的距离比电极体(80A-80D)和不直接面对所述通道的非通道侧侧壁(54)之间的距离短。

Description

电池组和装备有该电池组的车辆
技术领域
本发明涉及一种电池组，其中多个可充电/可放电的单电池(二次电池)串联连接。具体地，本发明涉及一种适于安装在车辆中的电池组，还涉及一种构成该电池组的单电池的结构，以及一种安装有该电池组的车辆。
背景技术
通过将多个单电池如锂离子电池、镍氢电池、其它二次电池或蓄电元件(如电容器)等串联连接所形成的电池组在作为用作车载电源或者个人电脑或便携式通讯终端的电源的高输出电源方面的重要性日益增长。特别地，期望通过将多个作为单电池的、重量轻但能提供高能量密度的锂离子电池串联连接所形成的电池组被有利地用作车载高输出电源。
在这种由多个单电池构成的电池组中，当电池组充电或放电时，在构成电池组的各个单电池中产生热量。因此，要求电池组必须具有散热性能以便快速释放所产生的热量并由此冷却。所提出的一种满足该要求的相关技术是在相邻单电池之间设置冷却风通路以改善电池组的散热性能的技术(例如，在日本专利申请2006-260967号公报(JP-A-2006-260967)中)。相关技术的其它示例包括在日本专利申请9-199179号公报(JP-A-199179)、日本专利申请2001-57196号公报(JP-A-2001-57196)和日本专利申请2005-116438号公报(JP-A-2005-116438)中记载的技术。
顺便提及，由于安装在车辆如机动车辆等中的电池组是在除了安装空间有限之外还用在振动环境中的前提下设置的，所以车载电池组由被排列并被约束的多个单电池(即，各单电池被彼此紧固)构成。在约束构成电池组的单电池时，对各个单电池施加相当大的载荷。
在约束过程期间施加的相当大的载荷引起电池容器本体(即，容纳电极体和电解质的外部本体)在载荷方向上弯曲或变形的问题。容器本体的扭曲成为各个单电池的将被串联连接的正电极端子和负电极端子之间的距离(尺寸)或相对位置相对于初始设计的理想值产生偏差和变动的因素，且因此是不优选的。
尽管可认为使用由难以变形的材料制成的厚壁容器来解决上述问题是合适的，但从减轻电池组重量的观点看，不希望采用由这种材料制成的厚壁容器。此外，单单防止容器变形是不够的，还需要确保电池组的充分的散热性能。
发明内容
本发明提供了这样一种电池组，其能确保散热性能，并且具有构成电池组的各单电池的均一形状，特别是在单电池利用沿预定的排列方向施加在其上的载荷被约束的状态下各单电池在排列方向上的均一厚度(尺寸)，本发明还提供了一种装备有该电池组的车辆。
本发明的第一方面在于一种电池组，在所述电池组中多个单电池按排列方向排列。所述单电池的每个都包括电极体和容器，所述电极体包括正电极和负电极，所述容器容纳所述电极体。每个所述单电池容器的在所述排列方向上并置的两个侧壁(例如，箱盒形电池容器的、构成容器的较宽面的侧壁)是直接面对供冷却介质通过的通道的通道侧侧壁和不直接面对所述通道的非通道侧侧壁。此外，在所排列的所述单电池中的至少一个单电池的所述单电池容器中，插入有充填所述电极体和所述两个侧壁之间的间隙的一个或多个间隙充填部件。各个所述容器中的所述一个或多个间隙充填部件配置成使得所述通道侧侧壁和所述电极体之间的距离比所述非通道侧侧壁和所述电极体之间的距离短。
根据如上所述地构造的电池组，在电池组的一个或多个单电池中会产生的容器中的间隙、通常是由于容纳在容器中的电极体的形状不均一所产生的间隙能被一个或多个间隙充填部件充填。这可防止一个或多个单电池的外部形状因在约束时沿排列方向施加的载荷而发生变形，且因此能实现各单电池的形状(特别是其在排列方向上的厚度)的均一。
此外，由于各个容器中的所述一个或多个间隙充填部件配置成使得通道侧侧壁和电极体之间的距离比非通道侧侧壁和电极体之间的距离短，所以在容器中产生的热量(主要是从电极体产生的热量)能在通过通道侧侧壁的方向上快速消散。也就是，能改善各个单电池的散热性能，并且能提高电池组的冷却效率。结果，例如，能实现冷却风扇的小型化，从而能降低电池组的成本。
在根据本发明第一方面的电池组中，在所排列的所述单电池中的至少一个单电池的所述单电池容器中可插入有厚度彼此相等的多个间隙充填部件作为所述一个或多个间隙充填部件，且所述多个间隙充填部件中的至少一个间隙充填部件可配置在所述通道侧侧壁和所述电极体之间，并且其它的一个或多个间隙充填部件可配置在所述非通道侧侧壁和所述电极体之间。配置在所述通道侧侧壁和所述电极体之间的所述至少一个间隙充填部件的总厚度可小于配置在所述非通道侧侧壁和所述电极体之间的所述间隙充填部件的总厚度。
这样，由于容器中的间隙被填塞且配置在各个容器中的间隙充填部件的分布偏移到一侧而使得配置在通道侧侧壁和电极体之间的所述至少一个间隙充填部件的总厚度比配置在非通道侧侧壁和电极体之间的间隙充填部件的总厚度薄，所以在各个容器中产生的热量(主要是从电极体产生的热量)能快速消散。
因此，与配置在各个容器中的间隙充填部件的总厚度保持相同而在各个容器中靠近通道侧侧壁的间隙充填部件的厚度和靠近非通道侧侧壁的间隙充填部件的厚度被调节成彼此相等的情况相比，能改善各个单电池的散热性能，并且能提高电池组的冷却效率。
此外，配置在所述通道侧侧壁和所述电极体之间的所述至少一个间隙充填部件的所述总厚度可在构成所述电池组的所述单电池的所述容器间基本上相等。根据具有该构造的电池组，电极体和最有助于从单电池容器内部散热的通道侧侧壁(即，直接面对通道的侧壁)之间的距离在各单电池间是恒定不变的，从而能使散热性能在各单电池间均一。因此，能使各单电池的老化劣化程度等一致。结果，能实现电池组的使用寿命延长。
此外，在所排列的所述单电池中的至少一个单电池的所述单电池容器中，可插入有厚度彼此不同的至少两种间隙充填部件作为所述间隙充填部件，并且在所述至少两种间隙充填部件之中，较厚的间隙充填部件可配置在所述非通道侧侧壁和所述电极体之间。
在如上所述地构造的电池组中，同样，在各个电池中通道侧侧壁和电极体之间的距离比非通道侧侧壁和电极体之间的距离相对更短，从而在各个容器中产生的热量(主要是从电极体产生的热量)能在通过通道侧侧壁的方向上快速消散。
顺便提及，在各个容器中所述一个或多个间隙充填部件可选择性地仅配置非通道侧侧壁和电极之间，而不配置在通道侧侧壁和电极体之间。
也就是说，在所排列的所述单电池中的至少一个单电池的所述单电池容器中，所述一个或多个间隙充填部件可仅配置在所述非通道侧侧壁和所述电极体之间。
根据如上所述地构造的电池组，由于在电极体和最有助于从单电池容器内部散热的通道侧侧壁(即，直接面对通道的侧壁)之间未插入间隙充填部件，所以它们之间的距离非常短，从而主要从电极体产生的热量能快速消散到电池容器的外部(具体地，到达所述通道)而不受间隙充填部件的妨碍。因此，能进一步改善各个单电池的散热性能，且因此能进一步提高电池组的冷却效率。
此外，在所排列的所述单电池之间的间隙中可配置有利用沿所述排列方向施加的载荷与所述单电池一起被约束的间隔保持板。所述间隔保持板的面对所述通道侧侧壁的面具有凹部，所述凹部构成供所述冷却介质(典型地为空气)通过的通道。
根据该构造，在间隔保持板配置在预定位置的同时，直接面对通道侧侧壁的通道能形成为上述凹部，也就是，形成为在间隔保持板和通道侧侧壁之间形成的间隙。因此，可将冷却介质导入到间隔保持板的凹部中，且能使冷却介质(典型地为空气)与通道侧侧壁接触，由此能有效地消散在单电池中产生的热量。
此外，所述一个或多个间隙充填部件每个都可形成为具有预定厚度的板片状。所述间隙充填部件中的一个或多个还可插入在所述侧壁和所述电极体之间。
通过采用一种类型的具有相同形状的间隙充填板片，能有效地充填(填塞)各单电池容器中的间隙尺寸不同的间隙。也就是说，通过准备与各个容器中的间隙尺寸对应的一定数量的间隙充填板片，并且通过调节各个容器中间隙充填板片在数量上的分布，使得配置在通道侧侧壁和电极体之间的间隙充填板片的数量少于配置在非通道侧侧壁和电极体之间的间隙充填板片的数量(或者，使得一个或多个间隙充填板片选择性地仅配置在非通道侧侧壁和电极体之间)，能容易地使得在各个容器中配置在通道侧侧壁和电极体之间的所述至少一个间隙充填板片的总厚度比配置在非通道侧侧壁和电极体之间的间隙充填板片的总厚度薄，而无需具有多种类型的各种尺寸和形状的间隙充填部件。
此外，所述多个单电池的每个都可设置有通过卷绕板片状的正电极和板片状的负电极所形成的扁平形状的卷绕电极体。所述多个单电池可排列成使得所述卷绕电极体的扁平面彼此面对，并且可利用沿所述排列方向施加的载荷被约束。然后，在所述多个单电池中的至少一个单电池中，所述一个或多个间隙充填部件可插入在所述侧壁和所述卷绕电极体的所述扁平面之间。
根据卷绕的程度或状态(例如，电极体形成材料的厚度变动，等等)，卷绕电极体的厚度可能不一致。因此，都具有这种卷绕电极体的单电池在卷绕电极体和容器侧壁之间的间隙尺寸方面可能不同。但是，在上述构造中，采用间隙充填部件可使都容纳有卷绕电极体的单电池在排列方向上的厚度均一。因此，根据上述方面的电池组，尽管该构造的单电池是卷绕型的电池，但仍能实现高的散热性能并防止在排列方向(约束方向)上产生扭曲。
本发明的第二方面在于一种安装有根据本发明第一方面的电池组的车辆。根据第二方面，构成电池组的各个单电池的散热性能得到改善，电池组的冷却效率得到提高，且电池组的使用寿命将延长。结果，能提高装备有该电池组的车辆的可靠性。
附图说明
从下面参照附图对示例性实施例的说明中可清楚看到本发明的上述和其它特征及优点，在附图中相似的附图标记用于表示相似的要素，并且其中：
图1是示意性地示出根据本发明实施例的电池组的构造的透视图；
图2是图1所示的电池组的构造的示意性侧视图；
图3是示意性地示出处于约束状态的单电池容器中的状态和单电池的周边构造的剖视图；
图4A和4B是示意性地示出能插入到根据本发明实施例的电池组的各个单电池容器中的间隙充填板片的示例的图示，图4A是正视图，图4B是侧视图；
图5是示意性地示出根据本发明另一实施例的各个单电池的容器中的状态的剖视图；
图6是示意性地示出卷绕电极体的示例的正视图；以及
图7是示意性地示出装备有根据本发明实施例的电池组的车辆(机动车辆)的侧视图。
具体实施方式
下文中将参照附图描述本发明的实施例。在下述附图中，起相同作用的部件和部位用相同的附图标记表示。此外，本发明不限于下文描述的实施例。
图1所示的电池组100由串联连接的多个可充电/可放电的单电池20构成。在图1所示的示例中，具有相同构型的四个单电池20以恒定的间隔串联排列。
每个单电池20都包括具有正电极和负电极的电极体，以及容纳该电极体和电解质的容器50。该实施例中的电极体是扁平形状的卷绕型电极体80(图6)(下文描述)。与在典型的电池组中所采用的单电池中一样，各个单电池20中的电极体由预定的电池组成部件(用于正电极和负电极的活性物质、正电极和负电极的集电体、隔板等)构成。
在该实施例中，容器50具有能够容纳扁平形状的卷绕型电极体80的形状(图中所示的示例中的箱盒形)。容器50的材料与典型的单电池中所用的材料相同即可，关于其材料没有特殊限制。但是，从减轻电池组自身重量的观点看，可采用例如由薄金属板片等或合成树脂制成的容器。
在容器50的上表面上设置有与卷绕电极体80的正电极电连接的正电极端子60和与卷绕电极体80的负电极电连接的负电极端子62。在每两个相邻的单电池20之间，单电池20之一的正电极端子60和另一单电池20的负电极端子62通过连接器64电连接。通过以这种方式使单电池20串联连接，便构造成具有期望电压的电池组100。
接下来，还将参照图2描述构成电池组100的各个单电池20的冷却机构。图2是图1所示的电池组100的构造的示意性侧视图。
在该实施例中，单电池20被约束为电池按预定方向排列并且在排列方向上被施以载荷的状态。具体地，多个单电池20以交替反转的方式配置成使得正电极端子60和负电极端子62在单电池的排列方向上交替排布，也就是，使得单电池20的正电极端子60靠近相邻单电池20的负电极端子。相邻容器50的侧壁52、54(各个容器的较宽面，即，各个容器50的面对容纳在容器50中的卷绕电极体80(下面描述)的扁平面的面)、也就是容器50的侧壁52和相邻容器50的侧壁54在单电池20的排列方向上彼此面对。
各个容器50的构成面对容器50的排列方向的上述较宽面的两个侧壁52、54是直接面对供冷却介质(典型地为空气)通过的通道46的通道侧侧壁52，和不直接面对通道46(即，不与上述通道接触)的非通道侧侧壁54。
在该实施例中，在将间隔保持板40(下文描述)配置在预定位置的同时，自动地形成允许冷却介质从在排列方向上并置的单电池20之间通过的通道46。间隔保持板40配置在按排列方向排布的单电池20之间的间隙中(在图中所示的示例中，间隔保持板40配置在所排列的单电池20之间的间隙中，以及配置在单电池在排列方向上的两个最外侧)。在各个间隔保持板40的面对相邻的通道侧侧壁(即，直接面对通道46的侧壁)52的面41上形成有构成供冷却介质(典型地为空气等)通过的通道46的凹部44。具体地，各个间隔保持板的侧面41具有凹凸形状，其中凸部42和凹部44交替形成(即，在从侧面看去的视图中类似于梳子状的凹凸形状)。通过将冷却介质导入到在凹部44和通道侧侧壁52之间形成的间隙46中，能消散在单电池20中产生的热量。
间隔保持板40可由能使间隔保持板40用作散热部件的材料构成。例如，可使用由具有良好导热性的金属或重量轻且坚硬的合成树脂如聚丙烯等制成的间隔保持板。此外，在间隔保持板40的凹凸形状的尺寸示例中，直线形地形成的各个凸部42的宽度可以为大约0.2cm，直线形地形成的各个凹部44的宽度可以为大约0.8cm，且其深度可以为大约0.2cm。但是，所述凹凸形状的尺寸可根据电池组100的使用条件等适当地变化。例如，当希望改善电池组的散热性能时，使用凹部44的宽度尺寸和/或深度尺寸大的间隔保持板即可。
顺便提及，将单电池20和间隔保持板40约束在一起的约束部件配置于在排列方向上并置的单电池20和间隔保持板40周围。也就是，一对约束板76A、76B配置于在电池排列方向上最外侧的单电池20的外侧。此外，紧固梁部件72安设成桥接两个约束板76A、76B。然后，通过利用螺钉78等将梁部件72的端部紧固和固定在约束板76A、76B上，能约束单电池20和间隔保持板40以便在排列方向上施加预定载荷。
在该实施例中，各个间隔保持板40的另一侧面45、即与凹凸形状的面41相对的面形成为平的，以便与相邻容器50的较宽侧壁54紧密接触(图2)。结果，各个容器的与相邻间隔保持板40的平面45紧密接触的侧壁54不面对(不接触)通道46。也就是，各个容器的侧壁54可被看作根据该实施例的非通道侧侧壁54。由于上述构造，间隔保持板40的平面45能挤压单电池容器50的非通道侧侧壁54。由于间隔保持板40的平面45的挤压，能利用沿单电池20的排列方向施加的预定载荷紧固和固定单电池20。
接下来，将参照图3及图4A和4B描述本实施例中各个单电池20的容器50内的构造。图3是示意性地示出处于约束状态的单电池20的容器50内的状态和单电池20的周边结构的剖视图。
单电池20的容器50容纳电极体80A至80D。该实施例中的电极体80A至80D是如上所述的扁平形状的卷绕电极体80A至80D。如图3所示，由于卷绕的程度或状态(例如，构成电极体的各种部件的(典型地，正电极或负电极的，或隔板的)厚度的变动等)，有时会导致卷绕电极体80A至80D的厚度变得不一致。这意味着单电池20的容器50中的间隙的(特别地，在各个单电池20中卷绕电极体80和两个侧壁52、54之间的间隙的)尺寸根据所采用的卷绕电极体80A至80D而变化。
在该实施例中，能利用图4A和4B所示的薄板片形的绝缘间隙充填部件10(以下简称为“间隙充填板片”)来充填或填塞各个单电池20的容器50中的间隙。也就是，如图3所示，通过根据容器50中的间隙(卷绕电极体80和两个侧壁52、54之间的间隙)的尺寸将适当数量(在该实施例中为多个)的间隙充填板片10插入到间隙中来填塞各个单电池20的容器50中的间隙(卷绕电极体80和两个侧壁52、54之间的间隙)。
具体地，可使用由厚度为1mm或更小(典型地，10至1000μm，优选为100至200μm)的聚烯烃基树脂如聚丙烯等制成的间隙充填板片10。或者，可使用通过用电绝缘树脂涂覆铝制板片的表面所获得的板片作为间隙充填板片。间隙充填板片10的材料和厚度可根据电池组100的构造条件(例如，被施加以约束单电池20的载荷的大小，或容器中间隙的尺寸)适当地改变。
在该实施例中，在各个单电池20中，间隙充填板片10中的至少一个配置在通道侧侧壁52和卷绕电极体80A至80D之间，而其它的间隙充填板片配置在非通道侧侧壁54和卷绕电极体80A至80D之间。在图3所示的示例中，在各个单电池20中，一个间隙充填板片10a配置在通道侧侧壁52和卷绕电极体80A至80D之间，而两个或更多个(在该实施例中，两个至六个)间隙充填板片10b配置在非通道侧侧壁54和卷绕电极体80A至80D之间。在该实施例中，间隙充填板片10a、10b在各个单电池20中配置成使得通道侧侧壁52和电极体80A至80D之间的距离比非通道侧侧壁54和电极体80A至80D之间的距离短。
这样，通过填塞各个容器50中的间隙且使配置在容器50中的间隙充填板片的分布向两个侧壁之一偏移(即，向非通道侧侧壁54偏移)，能使配置在通道侧侧壁52和卷绕电极体80A至80D之间的所述至少一个间隙充填板片10a(在该实施例中为一个板片)的总厚度比配置在非通道侧侧壁54和卷绕电极体80A至80D之间的间隙充填板片10b(两个至六个板片)的总厚度薄。
根据如上所述地构造的电池组100，在单电池20的容器50的一个或多个中形成的间隙、通常是由于容纳在容器50中的电极体80A至80D的非均一形状而形成的间隙能被间隙充填部件10填塞。这能防止一个或多个单电池20的外部形状因在约束时沿排列方向施加的载荷而发生变形，且因此能使单电池的形状(特别地，其在排列方向上的厚度)均一。
此外，由于容器中的间隙在配置于各个容器50中的间隙充填部件的分布向一侧偏移而使得配置在通道侧侧壁52和电极体80A至80D之间的所述至少一个间隙充填部件10a的总厚度比配置在非通道侧侧壁54和电极体80A至80D之间的间隙充填部件10b的总厚度薄的情况下被填塞，所以在各个单电池中通道侧侧壁52和电极体80A至80D之间的距离变得比非通道侧侧壁54和电极体80A至80D之间的距离短，从而在各个容器中电极体80A至80D能配置在靠近通道侧侧壁52的位置。因此，在各个容器中产生的热量(主要是从电极体80产生的热量)能在通过通道侧侧壁52的方向上(即，朝向通道46)快速消散。
因此，与在配置于各个容器中的间隙充填部件的总厚度保持相同的情况下靠近通道侧侧壁52的间隙充填部件10a的厚度和靠近非通道侧侧壁54的间隙充填部件10b的厚度被调节成彼此相等的情况相比，能改善各个单电池20的散热性能，并且能提高电池组100的冷却效率。结果，例如，能实现冷却风扇的小型化，从而能降低电池组的成本。此外，冷却风扇的小型化还能减小电池组及其周边器件的总尺寸，且因此在电池组容纳(安装)在有限空间如车辆等中的情况下是优选的。此外，由于冷却风扇的小型化有助于降低风扇工作时的噪声，其也是优选的。
在该实施例中，由于在靠近通道46的容器侧的间隙充填板片10a的数量在各单电池20间相等，所以能使各单电池20的散热性能均一。因此，能使各单电池20的老化劣化程度等均一。
在该实施例中，采用图4A和4B所示的具有相同形状的一种类型的间隙充填板片10a、10b能有效地充填(填塞)单电池容器中的、各种尺寸的间隙。
也就是，通过准备与各个容器50中的间隙尺寸对应的一定数量的间隙充填板片10，并且通过调节各个容器中间隙充填板片在数量上的分布，使得配置在通道侧侧壁52和电极体80之间的间隙充填板片10a的数量少于配置在非通道侧侧壁54和电极体80之间的间隙充填板片10b的数量，能容易地使得在各个容器中配置在通道侧侧壁52和电极体80A至80D之间的所述至少一个间隙充填板片10a的总厚度比配置在非通道侧侧壁54和电极体80A至80D之间的间隙充填板片10b的总厚度薄，而无需具有多种类型的各种尺寸和形状的间隙充填部件(例如，具有能够单独充填间隙的厚度的块状充填部件)。
顺便提及，如该实施例中所示，配置在通道侧侧壁52和电极体80A至80D之间的间隙充填部件10的总厚度可在构成电池组100的各单电池20的容器50间基本上相等(在图3所示的示例中，其总厚度为所有容器50中的一个间隙充填部件10的厚度)。
根据如上所述地构造的电池组100，电极80A至80D和最有助于从单电池容器50内部散热的通道侧侧壁52(即，直接面对通道46的侧壁52)之间的距离在各单电池20间恒定不变，从而能使散热性能在各单电池间一致。因此，能使各单电池20的老化劣化程度等相同。结果，能实现电池组100的使用寿命的延长。
顺便提及，尽管在该实施例中，利用间隔保持板40来形成供冷却介质(典型地为空气)通过的通道46，但这不是限制性的，而是通道46也能直接在容器50的通道侧侧壁52中形成。例如，可在各个容器50的通道侧侧壁52中设置凹部，并且可将冷却介质(典型地为空气)导入到凹部中。
此外，尽管在该实施例中，通过所采用的间隙充填部件(板片)10a、10b的数量(所层叠的板片的数量)来调节插入到各个容器50中的间隙充填部件(板片)10a、10b的总厚度，但其调节不限于该构造。例如，可在各个容器50中插入厚度彼此不同的至少两种间隙充填部件(典型地，板片)。例如，尽管在图3所示的实施例中，间隙充填部件(板片)在各个容器中被插入和配置成使得两个至六个间隙充填板片10b层叠在非通道侧侧壁54和卷绕电极体80A至80D之间，但这可变型如下。也就是，可在非通道侧侧壁54和卷绕电极体80A至80D之间插入和配置所形成的厚度与所述多个间隙充填板片10b的总厚度相等的一个或多个厚壁间隙充填板片(典型地为一个板片)。这样，在各个容器中在非通道侧侧壁54和电极体80A至80D之间配置有一个或多个较厚的间隙充填部件(例如，可与通过使图3中用附图标记10b示出的多个板片相互接合所获得的部件等同的一个厚壁间隙充填部件)而在通道侧侧壁52和电极体80A至80D之间配置有较薄的间隙充填部件(例如，图3中用附图标记10a示出的一个板片)的情况下，能获得与如图3所示采用多个间隙充填板片10b的情况基本上相同的效果。
或者，间隙充填部件10可仅配置在非通道侧侧壁54和电极体80A至80D之间，而不配置在通道侧侧壁52和电极体80A至80D之间。
也就是，如图5所示，在所排列的单电池20中的至少一个单电池的单电池容器50中(在所示实施例中为在排列方向上并置的全部四个单电池容器50)，用于填塞各个容器中侧壁52、54和电极体80A至80D之间的间隙的一个或多个间隙充填部件(在所示实施例中为多个间隙充填板片10b)可插入在所述间隙中，并且可仅配置在各个容器中的非通道侧侧壁54和电极体80A至80D之间(即，不配置在通道侧侧壁52和电极体80A至80D之间)。
根据如上所述地构造的电池组200，各个容器50中的电极体80A至80D与其最有助于从单电池容器50内部散热的通道侧侧壁52(即，直接面对通道46的侧壁52)彼此靠近，使得主要从电极体80A至80D产生的热量能快速消散到电池容器50的外部(具体地，消散到所述通道中)而不受间隙充填部件10的妨碍。因此，能进一步改善各个单电池20的散热性能，并且进一步提高电池组200的冷却效率。
为了确认根据该实施例的电池组的效果，本发明人进行了实验，其中利用电池组测量充电-放电过程中的电池温度，在每个所述电池组中排列有大约四个至八个锂离子二次电池(如图所示容纳在箱盒形(矩形)的电池容器中的卷绕型锂离子电池)作为单电池。具体地，准备这样的电池组，在每个所述电池组中，当单电池被并入电池组中时仅沿各个单电池容器的非通道侧侧壁(即，不面对相邻间隔保持板的通道的侧壁)插入间隙充填板片并调节所插入的间隙充填板片的总厚度(例如，图5所示的电池组)。然后，针对上述电池组，以30A充电和放电各30秒(30秒用于充电，另30秒用于放电)并重复20个循环。此外，在该实验中，使用空气(冷却风)作为冷却介质，并且将充电-放电过程中冷却风的流量设定为35m3/hr。
测量以这种方式在充电-放电过程中达到的电池温度，并确认了温度上升被抑制为最高43℃，且通过避免在各个单电池容器中在通道侧侧壁和电极体之间插入间隙充填板片改善了电池组所达到的冷却效果。
在与上述实验相同的条件下进行另一实验，该实验使用这样的电池组，在每个所述电池组中配置在各个容器中的间隙充填板片的总厚度与在上述实验中相同且通道侧侧壁侧的间隙充填板片的总厚度和非通道侧侧壁侧的间隙充填板片的总厚度被调节得彼此相等。结果发现，与在上述实验中测试的上述电池组相比，电池的温度上升至最高59℃，且电池组不能提供良好的冷却效果。这证实了尽管间隙充填板片的总厚度在容器间相同，但利用间隙充填板片填塞容器中的间隙且同时使各个容器中间隙充填板片的分布向一侧偏移所实现的冷却效果改善的优点。
在该实施例中可采用的单电池20的构造和构成各个单电池20的部件、材料等将在下文中详细描述。
根据该实施例的卷绕电极体80是扁平形状的卷绕电极体80，如图6所示，该卷绕电极体是通过如在通常的锂离子电池中的卷绕电极体中那样将板片状的正电极82(下文称为“正电极板片82”)和板片状的负电极84(下文称为“负电极板片84”)与总共两个板片状的隔板86(下文称为“隔板板片86”)层叠在一起、然后在使正电极板片82和负电极板片84在与卷绕方向垂直的方向上稍微彼此偏移的情况下卷绕所层叠的板片、再在跨越侧面的方向上挤压和压平卷绕体而制成的。
由于所层叠的板片是在使正电极板片82和负电极板片84在与卷绕电极体80的卷绕方向垂直的方向上稍微彼此偏移的情况下进行卷绕的，所以正电极板片82的端部和负电极板片84的端部从卷绕芯部81(即，正电极板片82的正电极活性物质层形成部、负电极板片84的负电极活性物质层形成部和隔板板片86被紧密卷绕的部分)伸出。正电极侧伸出部(即，正电极活性物质层的非形成部)82A和负电极侧伸出部(即，负电极活性物质层的非形成部)84A分别设置有正极引线端子82B和负极引线端子84B，且分别与正电极端子60和负电极端子62电连接。
顺便提及，构成卷绕电极体80的材料和部件与根据相关技术的锂离子电池电极体的材料和部件相同即可，关于这些材料和部件没有特别限制。例如，可通过在长形的正电极集电体上施加锂离子电池用正电极活性物质层而形成正电极板片82。对于正电极集电体，可使用适于正电极的铝箔(在该实施例中)和其它金属箔。至于正电极活性物质，可使用根据相关技术的用于锂离子电池的一种或多种物质而没有任何特殊限制。其优选示例包括LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2。
另一方面，可通过在长形的负电极集电体上施加锂离子电池用负电极活性物质层而形成负电极板片84。对于负电极集电体，可使用适于负电极的铜箔(在该实施例中)和其它金属箔。至于负电极活性物质，可使用根据相关技术的用于锂离子电池的一种或多种物质而没有任何特殊限制。其优选示例包括碳基材料如石墨碳、无定形碳等，含锂的过渡金属氧化物，过渡金属氮化物等。
此外，用在正电极板片和负电极板片82、84之间的隔板板片86的优选示例包括由多孔的聚烯烃基树脂制成的板片。例如，可使用由长度为大约2至4m(例如3.1m)、宽度为大约8至12cm(例如11cm)及厚度为大约5至30μm(例如25μm)的合成树脂(例如，聚烯烃如聚乙烯等)制成的多孔隔板板片。此外，在所用的电解质为固体电解质或凝胶体电解质的情况下，隔板有时不是必须的(在这种情况下，电解质本身能用作隔板)。此外，容纳在各个单电池的容器中的电极体不限于上述卷绕型电极体。例如，电极体也可以是通过将正电极板片和负电极板片与隔板(或也能用作隔板的固体或凝胶体电解质)交替层叠在一起所形成的层叠型电极体。
随后，将描述与卷绕电极体80一起容纳在容器50中的电解质的构造。该实施例中的电解质例如为锂盐，例如LiPF6等。在该实施例中，使用通过将适当量(例如1M的浓度)的锂盐如LiPF6等溶解在非水电解液如碳酸二乙酯和碳酸次乙酯的混合溶液(例如以1∶1的质量比)中所获得的溶液作为电解质溶液。通过将卷绕电极体80和一个或多个间隙充填板片10容纳在容器50中、并向其中注入上述电解质溶液、然后密封该容器来构成该实施例的单电池20。然后，通过按预定的排列方向排列这些单电池20、再沿排列方向约束单电池20和间隔保持板40来构成该实施例的电池组100。
根据所述实施例的电池组100、200都特别适于用作安装在车辆如机动车辆等中的电机(电动机)用电源。因此，本发明能提供一种装备有上述电池100、200的车辆1(典型地，机动车辆，或特别是装备有电动机的机动车辆，例如混合动力机动车辆，电动车辆或燃料电池机动车辆)。
尽管已参照优选实施例描述了本发明，但上述说明并不起限定作用等，而是能做出各种变型等等。
例如，在电池组安装在车辆如机动车辆中的情况下，能串联连接更多数量的单电池，且能提供用于保护电池组的主要部分(单电池组等)的外部罩盖、用于将电池组固定在车辆的预定部位的组成部件、用于将多个电池组(电池模块)彼此相互连接的组成部件等。但是，这些装备的存在与否并不会改变本发明的技术范围。
此外，单电池的种类不限于上述锂离子电池。本发明的单电池还可以是电极体构成材料或电解质不同的各种电池中的任一种，例如，采用锂金属或锂合金作为负电极的锂二次电池，镍氢电池，镍镉电池，或所谓的物理电池，如电双层电容器。
本发明意图涵盖各种变型和等同布置。此外，尽管以各种组合和构型示出了示例性实施例的各种要素，但是包括更多、更少或仅单个要素的其它组合和构型也在本发明的精神和范围内。

Claims (9)

1.一种电池组(100)，在所述电池组中多个单电池(20)按排列方向排列，其特征在于：
所述单电池(20)的每个都包括电极体(80A-80D)和容器(50)，所述电极体包括正电极和负电极，所述容器容纳所述电极体(80A-80D)；
每个所述单电池容器(50)的在所述排列方向上并置的两个侧壁(52，54)是直接面对供冷却介质通过的通道(46)的通道侧侧壁(52)和不直接面对所述通道(46)的非通道侧侧壁(54)；并且
在每个所述单电池(20)中的所述单电池容器(50)中，插入有充填所述电极体(80A-80D)和所述两个侧壁(52，54)之间的间隙的一个或多个间隙充填部件(10a，10b)，并且所述一个或多个间隙充填部件(10a，10b)配置成使得所述通道侧侧壁(52)和所述电极体(80A-80D)之间的距离比所述非通道侧侧壁(54)和所述电极体(80A-80D)之间的距离短。
2.根据权利要求1所述的电池组，其中：
在每个所述单电池(20)中的所述单电池容器(50)中插入有厚度彼此相等的多个间隙充填部件作为所述间隙充填部件(10a，10b)；
所述多个间隙充填部件(10a，10b)中的至少一个间隙充填部件(10a)配置在所述通道侧侧壁(52)和所述电极体(80A-80D)之间，并且其它的一个或多个间隙充填部件(10b)配置在所述非通道侧侧壁(54)和所述电极体(80A-80D)之间；并且
配置在所述通道侧侧壁(52)和所述电极体(80A-80D)之间的所述至少一个间隙充填部件(10a)的总厚度小于配置在所述非通道侧侧壁(54)和所述电极体(80A-80D)之间的所述间隙充填部件(10b)的总厚度。
3.根据权利要求2所述的电池组，其中，配置在所述通道侧侧壁(52)和所述电极体(80A-80D)之间的所述至少一个间隙充填部件(10a)的所述总厚度在构成所述电池组(100)的所述多个单电池(20)的所述容器(50)间基本上相等。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池组，其中：
在每个所述单电池(20)中的所述单电池容器(50)中，插入有厚度彼此不同的至少两种间隙充填部件作为所述间隙充填部件(10a，10b)；并且
在所述至少两种间隙充填部件(10a，10b)之中，较厚的间隙充填部件(10b)配置在所述非通道侧侧壁(54)和所述电极体(80A-80D)之间。
5.根据权利要求1所述的电池组，其中，在每个所述单电池(20)中的所述单电池容器(50)中，所述一个或多个间隙充填部件(10b)仅配置在所述非通道侧侧壁(54)和所述电极体(80A-80D)之间。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的电池组，其中：
在所排列的所述单电池(20)之间的间隙中配置有利用沿所述排列方向施加的载荷与所述单电池(20)一起被约束的间隔保持板(40)；并且
所述间隔保持板(40)的面对所述通道侧侧壁(52)的面具有凹部(44)，所述凹部构成供所述冷却介质通过的通道(46)。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的电池组，其中：
所述一个或多个间隙充填部件(10a，10b)每个都形成为具有预定厚度的板片状；并且
所述间隙充填部件(10a，10b)中的一个或多个插入在所述侧壁(52，54)和所述电极体(80A-80D)之间。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的电池组，其中：
所述多个单电池(20)的每个都设置有通过卷绕板片状的正电极(82)和板片状的负电极(84)所形成的扁平形状的卷绕电极体(80)；
所述多个单电池(20)排列成使得所述卷绕电极体(80)的扁平面彼此面对，并且利用沿所述排列方向施加的载荷被约束；并且
在每个所述单电池(20)中，所述一个或多个间隙充填部件(10a，10b)插入在所述侧壁(52，54)和所述卷绕电极体(80)的所述扁平面之间。
9.一种车辆，其特征在于包括根据权利要求1至8中任一项所述的电池组(100)。
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