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CN106663773A - 电极构件及集电板、电池组 - Google Patents

电极构件及集电板、电池组 Download PDF

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CN106663773A CN201580039010.9A CN201580039010A CN106663773A CN 106663773 A CN106663773 A CN 106663773A CN 201580039010 A CN201580039010 A CN 201580039010A CN 106663773 A CN106663773 A CN 106663773A
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Abstract

电极构件具备：由金属薄板构成的基板部、与电池的电极端子连接的连接部、和使基板部与连接部电连接的保险丝。在与电池的长边方向垂直的平面上，保险丝的长度比连接部的宽度大。

Description

电极构件及集电板、电池组
技术领域
本发明涉及电极构件及集电板、电池组。
背景技术
作为电动汽车等的电机驱动用电源、或者作为家庭用或工业用电源，使用有一种将多个电池并联或串联连接而增大充电容量和输出电压的电池模组。在电池模组中，多个电池的电极端子与公共的集电板连接。在多个电池中的一个电池流过过剩的电流的情况下，电池模组自身可能会发生短路。为了防止短路，设有用于阻断集电板和电池的保险丝。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2012/164884号
发明内容
在专利文献1中，对金属板、与电池连接的连接部、保险丝部、和具有绝缘性树脂膜的保险丝板进行了记载。引用文献1的保险丝部由微细的金属配线构成，为了防止因振动而切断保险丝部，在保险丝部上粘贴有绝缘性树脂膜。但是，因采用绝缘性树脂膜，部件数量会增加，工时也会增加。
本发明的电极构件具备：由金属薄板构成的基板部、与电池的电极端子连接的连接部、和使基板部和连接部电连接的保险丝。在与电池的长边方向垂直的平面上，保险丝的长度比连接部的宽度大。
本发明的电极构件是对确保保险丝的长度，吸收振动有利的结构。
附图说明
图1是表示实施方式一的电池组的外观的立体图。
图2是电池组的分解立体图。
图3是电池的剖视图。
图4是从上面来观察实施方式一的电极构件的、电池组的部分放大图。
图5是电极构件的顶视图。
图6是电极构件的立体图。
图7是实施方式一的图4的A-A剖视图，是从图4的箭头A的方向来观察的剖视图。
图8是从上面来观察实施方式二的电极构件的、电池组的部分放大图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式的示例具体地进行说明。在所参照的各图中，有时会省略对实质上相同的结构的重复说明。
1.实施方式一
使用图1～图7，对实施方式一进行说明。图1是实施方式一的电池组100的立体图。图2是电池组100的分解立体图。图3是电池12的剖视图。图4是从上面来观察实施方式一的电极构件19的、电池组100的部分放大图。图5是电极构件19的顶视图。图6是电极构件19的立体图。图7是图4的A-A剖视图，其为从图4的箭头A的方向来观察的剖视图。在图1中，作为相互垂直的3个轴方向，规定了长度方向X、宽度方向Y、和高度方向Z。长度方向X及宽度方向Y表示电池12的二维配置的配置方向，在本公开中，将电池组100的尺寸较大的方向设为了长度方向X，将尺寸较小的方向设为了宽度方向Y。高度方向为电池12的长边方向，在实施方式一中，将电池12的负极端子侧设为了正方向。3个轴方向在实施方式一的其它附图中也相同。
多个电池12并联连接，构成电池组100。多个电池12保持在一个电池座13的保持部上。在实施方式一中，对一个电池座13保持21个电池12。电池座13使各电池12的正极端子侧在一侧对齐，使各电池12的负极端子侧在另一侧对齐，保持电池12。
电池座13为了实现多个电池12的均热化，由导热性良好的材料成形。电池座13例如通过对以铝为主材料的金属进行挤压成型而成形。电池座13为了保持多个电池12，设有多个贯通孔作为保持部。在实施方式一中，多个贯通孔呈交错型配置。保持在电池座13上的电池12也呈交错型配置。
电池12是可充放电的二次电池。作为二次电池，假定是圆柱状锂离子电池。除此之外，也可以使用镍氢电池、碱性电池、钠电池等。电池12具有电极组4。电极组4通过将正极1和与正极1对置的负极8隔着隔板2进行卷绕而形成。正极1由集电体1A和包含正极活性物质的正极层1B构成。负极8由集电体8A和包含负极活性物质的负极层8B构成。正极1上例如连接有铝制的导线1C，负极8上例如连接有铜制的导线8C。由于导线8C与壳体5的内底面连接，因此壳体5的外底面具有作为负极端子5A的功能。
电极组4以上下安装了绝缘板7A、7B的状态插入壳体5。导线1C的端部焊接在封口板6A上，导线8C的端部焊接在壳体5的底部。在壳体5内注入有传导锂离子的非水电解质(未图示)。
壳体5的开放端部隔着垫片6B铆接在正极端子6C、PTC元件等电流阻断构件6F及封口板6A上。在正极端子6C上设有用于排出因电极组4的不良而开放安全阀等排气机构6E时放出的气体的排气孔6D。
此外，在用于排出气体的机构设在负极端子5A侧的情况下，不需要排气机构6E及排气孔6D。
在电池组100中，在正极端子6C侧配置有正极集电板14，在负极端子5A侧配置有负极集电板16。正极集电板14及负极集电板16由导电性的板材构成。正极集电板14经由导线端子等与正极端子6C连接。负极集电板16经由电极构件19与负极端子5A连接。通过正极集电板14和负极集电板16，包含在一个电池组中的多个电池12电并联连接。
正极侧绝缘部件18配置在电池座13与正极集电板14之间，将它们之间电绝缘。负极侧绝缘部件20配置在电池座13与负极集电板16之间，将它们之间电绝缘。在正极侧绝缘部件18与正极集电板14之间配置绝缘性的加固部件22。加固部件22例如由玻璃环氧树脂形成。
正极侧绝缘部件18和负极侧绝缘部件20中与电池12的电极对应的部分开口。正极集电板14经由正极侧绝缘部件18的开口的部分与正极端子6C电连接。负极集电板16经由负极侧绝缘部件20的开口的部分与负极端子5A电连接。
参照图4～图7，对电极构件19进行说明。
如图4所示，电极构件19形成在负极集电板16的开口部，在作为电池组100组装时，成为露出到外部的状态。另外，电极构件19经由负极侧绝缘部件20的开口与负极端子5A的表面接触。
电极构件19在构成负极集电板16的具有导电性的金属薄板中配置在与各电池12对应的位置。电极构件19通过对构成负极集电板16的金属薄板进行例如冲孔加工、压延加工、弯曲加工，与负极集电板16一体地形成。
电极构件19具备：由具有导电性的金属薄板构成的基板部21、与负极端子5A的表面连接的连接部23、经由弯折部31使基板部21与连接部23之间电连接的保险丝25、使连接部23与保险丝25电连接的弯折部31、和设在连接部23上的把手33。
通过对构成负极集电板16的金属薄板进行冲孔加工、压延加工、弯曲加工，形成电极构件19。在对金属薄板进行压延加工时，向负Z方向按压金属薄板，电极构件19的厚度比负极集电板16的厚度薄。电极构件19的厚度也是保险丝25的厚度。
基板部21设在负极集电板16与保险丝25之间。在基板部21与负极集电板16的边界上，金属薄板的Z方向的厚度较薄的部分包含在基板部21中。在基板部21与保险丝25的边界上，XY平面上金属薄板的宽度较细的部分包含在保险丝25中。
图4中的基板部21在与保险丝25的边界部分形成有在负极集电板16侧成为凹形状的切口部27。在没有设置切口部27，例如，由基板部21和保险丝25形成的角度成直角的情况下，可能会因振动而在直角部分出现裂缝。通过设置切口部27，能够抑制电极构件19因振动而出现裂缝。
保险丝25将基板部21与连接部23电连接。保险丝25在图4中为电极构件19的线宽较细的部分。线宽是指保险丝25的宽度。保险丝25由多个保险丝部分构成。多个保险丝部分为第一保险丝部25a、第二保险丝部25b、和第三保险丝部25c。在第一保险丝部25a与第二保险丝部25b的边界部分及第二保险丝25b与第三保险丝部25c的边界部分上设有屈曲部29。
保险丝25具有在对负极端子5A流入和流出的电流值超过规定的阈值时会因发热而熔断，将该电池12从负极集电板16电隔离的功能。保险丝25的熔断电流由保险丝25的长度、宽度和厚度规定。由于还能够将宽度和厚度称之为保险丝25的截面积，因此，可以说成是，保险丝的熔断电流可以由保险丝25的长度和截面积规定。保险丝25的长度是指从基板部21与保险丝25的边界至第一保险丝部25a与第二保险丝部25b的边界为止的长度、从第一保险丝部25a与第二保险丝部25b的边界至第二保险丝部25b与第三保险丝部25c的边界为止的长度、从第二保险丝部25b与第三保险丝部25c的边界至保险丝25与弯折部31的边界为止的长度相加所得的长度。保险丝25的宽度是指在XY平面上与保险丝25的长度部分垂直的部分的宽度。保险丝25的厚度是指保险丝25的Z方向的厚度。
在此，若能够增大保险丝25的截面积，则能够加强保险丝25对振动的强度。若使保险丝25变长，则能够通过保险丝25的长度吸收电池12的长边方向(Z方向)的振动引起的应力。在本实施方式的情况下，将保险丝25从基板部21延伸的方向设为X方向，由于与直线朝向连接部23的方向不同而在包围连接部23的周围的方向上，因此，成为对加长保险丝25有利的结构。
保险丝25中，保险丝25的长度越长越能够使保险丝25的熔断电流变小，保险丝25的长度越短越需要大的熔断电流。另外，保险丝25中，保险丝25的截面积越小越能够使保险丝25的熔断电流变小，保险丝25的截面积越大越需要大的熔断电流。
因此，若加长保险丝25，则即使保险丝25的截面积变大，也能够以小的熔断电流熔断保险丝25。
关于保险丝25的长度，在保险丝25的长度比连接部23的宽度大的情况下，保险丝25能够通过保险丝25的长度吸收电池12的长边方向的振动引起的应力。关于保险丝25的长度，更优选的是，第一保险丝部25a或第二保险丝部25b、第三保险丝部25c的至少一边的长度比连接部23的宽度大。连接部23的宽度是指连接部23在XY平面上的宽度。
保险丝25在其长度的中心附近熔断。在长度的中心附近配置有屈曲部29的情况下，能够在屈曲部29使保险丝25熔断。在本实施方式的情况下，能够在配置在第一保险丝部25a与第二保险丝部25b的边界部分的屈曲部29使保险丝25熔断。
弯折部31使连接部23和保险丝25连结并电连接。连接部23与负极端子5A接触，保险丝25及基板部21配置在从负极端子5A向正Z方向离开的位置上。弯折部31为了使连接部23与保险丝25连接而在Z方向上弯折。通过弯折部31弯折，在作为电池组100组装负极集电板16时，与电极构件19一体构成的负极集电板16经由形成在负极侧绝缘板9上的开口与负极端子5A电连接。
弯折部31的宽度为弯折部31的X方向的大小。优选的是，弯折部31的宽度比保险丝25的宽度宽。由于弯折部31的宽度比保险丝25的宽度宽，因此，弯折部31具有作为保持负极端子5A与保险丝25的距离的支柱的功能。另外，在弯折部31的宽度比保险丝25的宽度窄的情况下，在弯折部31与负极端子5A接触时，使弯折部31熔断的程度的熔断电流流过弯折部31，可能会产生电极构件19的意外的切断。
从连接部23来看，把手33沿正Z方向折曲。在通过例如焊接等连接部23被接合在负极端子5A的表面上时，通过抓握把手33，对接合的状态进行确认。此外，作为确认接合状态的方法，在采用其它方法的情况下，不需要设置把手33。
对形成电极构件19的负极集电板16的开口部的形状进行说明。XY平面上的负极集电板16的开口部的形状为：在与屈曲部29对置的部位开口为向从屈曲部29离开的方向呈凸形。另外，负极集电板16的开口部的形状也是：在与弯折部31的角31a对置的部位开口为向从角31a离开的方向呈凸形。这是为了确保保险丝25与负极集电板16之间的绝缘距离。
2.实施方式二
在实施方式一中，对电极构件19形成在负极集电板16侧并与负极端子5A电连接的实施例进行了说明。在实施方式二中，对电极构件19形成在正极集电板14侧并与正极端子6C电连接的实施例进行说明。
图8是从上面来观察实施方式二的电极构件的、电池组的部分放大图。在实施方式二中，正极集电板14经由电极构件19与正极端子6C连接。负极端子5A和负极集电板经由导线端子等连接。在实施方式二的电池中，优选使用用于排出气体的机构设在负极端子5A侧的电池。关于实施方式二的其它结构，与实施方式一相同。
在图8中，正极端子6C为虚线的内侧部分。连接部23与正极端子6C连接。电极构件19配置为屈曲部29不与正极端子6C重叠。由于屈曲部29配置为不与正极端子6C重叠，因此，保险丝25在屈曲部29熔断时，能够抑制断线的部分与正极端子6C接触。
3.关于其它事项
在实施方式一及实施方式二中，对具备两处的屈曲部29的电极构件19进行了说明，但屈曲部29的数量不限于两处。
在实施方式一及实施方式二中，第一保险丝部25a和第二保险丝部25b所形成的屈曲部29的角度及第二保险丝部25b和第三保险丝部25c所形成的屈曲部29的角度为直角，但屈曲部的角度不限于直角。
在实施方式一及实施方式二中，使用了使电极构件和集电板(正极集电板或负极集电板)一体形成的结构，也可以使用使构成电极构件的金属薄板和构成集电板的金属薄板分别形成，通过焊接等使这些金属薄板一体化的电极构件和集电板。
产业上的可利用性
本公开的电极构件对构成电动汽车等的电机驱动用电源、和备用电源等的电池组是有用的。
符号说明
1 正极
1A和8A 集电体
1B 正极层
1C和8C 导线
2 隔板
4 电极组
5 壳体
5A 负极端子
6A 封口板
6B 垫片
6C 正极端子
6D 排气孔
6E 排气机构
6F 电流阻断构件
7A和7B 绝缘板
8 负极
8B 负极层
12 电池
13 电池座
14 正极集电板
16 负极集电板
18 正极侧绝缘部件
19 电极构件
20 负极侧绝缘部件
21 基板部
22 加固部件
23 连接部
25 保险丝
27 切口部
29 屈曲部
31 弯折部
33 把手
100 电池组

Claims (6)

1.一种电极构件，具备：
基板部，其由金属薄板构成；
连接部，其与电池的电极端子连接；和
保险丝，其使所述基板部与所述连接部电连接，
在与所述电池的长边方向垂直的平面上，所述保险丝的长度比所述连接部的宽度大。
2.根据权利要求1所述的电极构件，所述保险丝具备屈曲部，
所述保险丝由以所述屈曲部为边界的多个保险丝部分构成，
在与所述电池的长边方向垂直的平面上，所述多个保险丝部分中至少一处的长度比所述连接部的宽度大。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电极构件，所述保险丝经由弯折部与所述连接部电连接，
所述弯折部从配置所述保险丝的面向所述电池的长边方向弯折，
在与所述电池的长边方向垂直的平面上，所述弯折部的宽度比所述保险丝的宽度宽。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电极构件，所述连接部具备把手，
所述把手从配置所述连接部的面向所述电池的长边方向弯折。
5.一种与权利要求2所述的电极构件一体构成的集电板，所述电极构件与使多个电池电连接的集电板一体地构成，
所述电极构件配置在形成在所述集电板上的开口部，
在与所述电池的长边方向垂直的平面上，所述开口部的形状为：在与所述屈曲部对置的部分开口为向从所述屈曲部离开的方向呈凸形状。
6.一种具备权利要求2所述的电极构件的电池组，所述电池组具备多个电池、和保持所述多个电池的电池座，
所述多个电池的正极端子通过正极集电板电连接，
所述电极构件配置在所述正极集电板的开口部，
所述连接部与所述电池的正极端子连接，
所述屈曲部配置为不与所述正极端子重叠。
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