电池模块、电池模块的使用方法和电池单元的制造方法

技术领域

本发明涉及电池模块、电池模块的使用方法和电池单元的制造方法。

背景技术

近年来，开发了锂离子二次电池单元等非水电解质电池单元。电池单元具备正极电极、负极电极以及隔膜。例如，如专利文献1所记载的那样，隔膜通过相邻的正极电极与负极电极之间并且边折回边延伸。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-190548号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在隔膜通过相邻的正极电极与负极电极之间并且边折回边延伸的情况下，隔膜的折回部分覆盖正极电极、负极电极等电极的端部。在该情况下，存在从电极产生的气体滞留在电极中的被隔膜的折回部分覆盖的端部的附近的情况。有时正极电极与负极电极之间的电池的反应会被滞留的气体阻碍。由此，电池的容量可能降低，并且由于Li析出等而可能产生电池起火的风险。另外，存在被气体上推的金属等污染物质附着于电极的端部而析出的情况。

本发明的目的的一个例子在于，使从电极产生的气体容易从隔膜脱离。根据本说明书的描述，本发明的其他目的将变得清楚。

用于解决课题的方法

本发明的一个方式是一种电池模块，其具备收纳构件和收纳于上述收纳构件的多个电池单元；上述多个电池单元各自具有第一电极、面积比上述第一电极大的第二电极以及通过相邻的上述第一电极与上述第二电极之间并且边折回边延伸的隔膜；在上述多个电池单元的任一个中，上述隔膜的折回部分都覆盖上述第二电极的同一侧的部分。

本发明的另一方式是一种电池模块的使用方法，上述电池模块具备收容构件和收容于上述收容构件的多个电池单元，上述电池单元具有第一电极、面积比上述第一电极大的第二电极以及通过相邻的上述第一电极与上述第二电极之间并且边折回边延伸的隔膜；上述电池模块的使用方法具备如下工序：在上述多个电池单元的任一个中，在上述隔膜的折回部分都覆盖上述第二电极的同一侧的部分的状态下，使用上述电池模块。

本发明的又一方式是一种电池单元的制造方法，其具备利用包装材料包覆第一电极、面积比上述第一电极大的第二电极以及通过相邻的上述第一电极与上述第二电极之间并且边折回边延伸的隔膜的工序以及在上述隔膜的折回部分覆盖上述第二电极的上侧部分的状态下排出上述包装材料的内部的气体的工序。

发明效果

根据本发明的上述一个方式，能够使从电极产生的气体容易从隔膜排出。

附图说明

图1是实施方式的电池模块的立体图。

图2是收容于图1所示的收容构件的多个电池单元的立体图。

图3是图2所示的电池单元的俯视图。

图4是图3的A-A′截面图。

图5是比较例的电池单元的截面图。

图6是用于说明实施方式的电池单元的制造方法的一例的图。

图7是变形例的电池单元的俯视图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，在所有附图中，对相同的构成要素标注相同的附图标记，并适当省略说明。

图1是实施方式的电池模块20的立体图。图2是图1所示的收容构件200中收容的多个电池单元10的立体图。图3是图2所示的电池单元10的俯视图。图4是图3的A-A′截面图。

在图1至图4中，第一方向X表示电池单元10的长度方向。由表示第一方向X的箭头表示的方向(即第一方向X的正方向)是从后述的正极引线112朝向负极引线122的方向。由表示第一方向X的箭头表示的方向的相反方向(即第一方向X的负方向)是从负极引线122朝向正极引线112的方向。第二方向Y与第一方向X交叉，具体而言正交，表示电池单元10的厚度方向。第三方向Z与第一方向X和第二方向Y双方交叉，具体而言正交，表示电池单元10的宽度方向以及电池模块20的高度方向。由表示第三方向Z的箭头表示的方向(即第三方向Z的正方向)表示铅垂方向的上方向。由表示第三方向Z的箭头表示的方向的相反方向(即第三方向Z的负方向)表示铅垂方向的下方向。另外，在图3中，表示第二方向Y的带X白圈表示从纸面的正面朝向背面的方向为第二方向Y的正方向，从纸面的背面朝向正面的方向为第三方向Z的正方向。在图4中，表示第一方向X的带X白圈表示从纸面的正面朝向背面的方向为第一方向X的正方向，从纸面的背面朝向正面的方向为第一方向X的负方向。在后述的图5～图7中也同样。

使用图1及图2，对电池模块20进行说明。

电池模块20具备多个电池单元10和收纳构件200。多个电池单元10收纳于收纳构件200。另外，多个电池单元10沿一个方向，具体而言沿第二方向Y排列。收纳构件200例如是由金属或树脂构成的壳体。如图2所示，各电池单元10具有正极引线112、负极引线122、包装材料140和多个固定构件150。正极引线112和负极引线122设置在电池单元10的第一方向X的两侧。需要说明的是，正极引线112和负极引线122双方也可以均设置于电池单元10的第一方向X的正方向侧或负方向侧的端部。包装材料140将后述的图4所示的包含正极电极110、负极电极120和隔膜130的层叠体100与电解液一起包覆。在包装材料140中的沿第一方向X延伸的两边设置有例如绝缘胶带等固定构件150。

使用图3和图4，对电池单元10进行说明。在本实施方式中，电池单元10是锂离子二次电池。

电池单元10具有层叠体100。层叠体100包含多个正极电极110、多个负极电极120和隔膜130。在本实施方式中，正极电极110成为第一电极，负极电极120成为面积比第一电极大的第二电极。各正极电极110和各负极电极120在第二方向Y上具有厚度。需要说明的是，正极电极110或负极电极120的面积是指从第二方向Y的正方向或负方向观察正极电极110或负极电极120时的面积。

如图4所示，多个正极电极110和多个负极电极120沿着上述一个方向，具体而言沿着第二方向Y交替地排列。隔膜130通过相邻的正极电极110与负极电极120之间并且边折回边延伸。隔膜130的折回部分覆盖负极电极120的同一侧的部分。具体而言，隔膜130的折回部分覆盖负极电极120的上侧部分。

包装材料140具有从第二方向Y的正方向侧覆盖层叠体100的部分和从第二方向Y的负方向侧覆盖层叠体100的部分。包装材料140的这些部分沿着层叠体100的第一方向X的正方向侧和负方向侧这2边以及第三方向Z的正方向侧和负方向侧这2边相互贴合而形成密封部142。另外，沿着层叠体100的第三方向Z的正方向侧这1边和层叠体100的第三方向Z的负方向侧这1边设置有多个固定构件150。

图5是比较例的电池单元10K的截面图。除了以下方面以外，比较例的电池单元10K与实施方式的电池单元10同样。

电池单元10K具有层叠体100K。层叠体100K包含多个正极电极110、多个负极电极120以及隔膜130K。在电池单元10K中，隔膜130K的折回部分覆盖正极电极110的上侧部分。

在图4所示的实施方式中，对从正极电极110和负极电极120产生气体的情况进行研究。该气体例如由于充电等电池单元10的使用而产生。从正极电极110产生的气体由于浮力而在电解液内上升。正极电极110的上侧部分未被隔膜130覆盖。因此，气体不需要透过隔膜130而能够向正极电极110的上方排出。与此相对，为了使从负极电极120产生的气体向负极电极120的上方排出，需要透过由虚线包围的区域α等隔膜130中覆盖负极电极120的上侧部分的折回部分。在实施方式中，隔膜130中覆盖负极电极120的上侧部分的折回部分的第二方向Y的两侧未被正极电极110覆盖。因此，与隔膜130中覆盖负极电极120的上侧部分的折回部分的第二方向Y的两侧被正极电极110覆盖的情况相比，从负极电极120产生的气体容易透过隔膜130中覆盖负极电极120的上侧部分的折回部分，容易向隔膜130的该折回部分的上方排出。

在图5所示的比较例中，对从正极电极110和负极电极120产生气体的情况进行研究。从负极电极120产生的气体由于浮力而在电解液内上升。负极电极120的上侧部分未被隔膜130K覆盖。因此，气体不需要透过隔膜130K而能够向负极电极120的上方排出。与此相对，为了使从正极电极110产生的气体向正极电极110的上方排出，需要透过由虚线包围的区域β等隔膜130K中覆盖正极电极110的上侧部分的折回部分。然而，在比较例中，隔膜130K中覆盖正极电极110的上侧部分的折回部分的第二方向Y的两侧被负极电极120覆盖。因此，与隔膜130K中覆盖正极电极110的上侧部分的折回部分的第二方向Y的两侧未被负极电极120覆盖的情况相比，从正极电极110产生的气体难以透过隔膜130K中覆盖正极电极110的上侧部分的折回部分，难以向隔膜130K的该折回部分的上方排出。

在图5所示的比较例中，如上所述，从正极电极110产生的气体难以向隔膜130K中覆盖正极电极110的上侧部分的折回部分的上方排出。因此，在比较例中，从正极电极110产生的气体有可能滞留在正极电极110的上侧部分的附近而阻碍正极电极110与负极电极120之间的电池单元10K的反应。由此，电池单元10K的容量可能会降低，并且可能由于Li析出等而产生电池单元10K起火的风险。另外，在比较例中，金属等污染物质有可能被从正极电极110产生的气体上推而附着于正极电极110的表面并析出。与此相对，在图4所示的实施方式中，如上所述，从负极电极120产生的气体容易向隔膜130中覆盖负极电极120的上侧部分的折回部分的上方排出。因此，在实施方式中，与比较例相比，能够抑制从负极电极120产生的气体阻碍正极电极110与负极电极120之间的电池单元10的反应、金属等污染物质在负极电极120的上侧部分的表面析出。

在实施方式中，在图2所示的多个电池单元10的任一个中，都如图4所示，隔膜130的折回部分覆盖负极电极120的同一侧的部分。具体而言，在多个电池单元10的任一个中，隔膜130的折回部分都覆盖负极电极120的上侧部分。因此，在多个电池单元10的任一个中，从负极电极120产生的气体都容易从隔膜130排出。

图6是用于说明实施方式的电池单元10的制造方法的一个例子的图。

首先，利用包装材料140包覆正极电极110、负极电极120以及通过相邻的正极电极110与负极电极120之间并且边折回边延伸的隔膜130。

具体而言，包装材料140具有从第二方向Y的正方向侧覆盖层叠体100的部分和从第二方向Y的负方向侧覆盖层叠体100的部分。包装材料140的这些部分沿着层叠体100的第三方向Z的负方向侧这1边、层叠体100的第一方向X的负方向侧这1边和从该边朝向第三方向Z的正方向侧延伸的区域以及层叠体100的第一方向X的正方向侧这1边和从该边朝向第三方向Z的正方向侧延伸的区域相互贴合而形成密封部142。接着，向包装材料140的内部注入电解液。接着，在包装材料140中从层叠体100的第三方向Z的正方向侧这1边离开的部分，通过熔接等贴合而形成第一密封部142a。由此，层叠体100被包装材料140密封。

接着，在隔膜130的折回部分覆盖负极电极120的上侧部分的状态下，排出包装材料140的内部的气体。

具体而言，首先，将通过进行初始充电而在包装材料140的内部产生的气体从形成于在第三方向Z上比第一密封部142a更靠近层叠体100的附近的第一孔144a排出。第一孔144a在形成第一密封部142a之后形成。具体而言，第一孔144a在想要排出气体的时刻，例如通过初始充电而产生气体之后形成。然而，形成第一孔144a的时机并不限定于该例。接着，在包装材料140中比第一孔144a在第三方向Z上更靠近层叠体100的附近，通过熔接等贴合而形成第二密封部142b。接着，将通过进行老化而产生的在包装材料140的内部产生的气体从形成于在第三方向Z上比第二密封部142b更靠近层叠体100的附近的第二孔144b排出。第二孔144b在形成第二密封部142b之后形成。具体而言，第二孔144b在想要排出气体的时机，例如因老化而产生气体之后形成。然而，形成第二孔144b的时机并不限定于该例。接着，沿着层叠体100的第三方向Z的正方向侧这1边，通过熔接等贴合而形成第三密封部142c。接着，沿着切割线146切割包装材料140。由此，制造电池单元10。

在从第一孔144a或第二孔144b排出包装材料140的内部的气体的情况下，如使用图4说明的那样，能够使隔膜130的折回部分覆盖负极电极120的上侧部分。由此，能够使由于初始充电或老化而从负极电极120产生的气体容易从隔膜130排出。

图7是变形例的电池单元10A的俯视图。除了以下方面以外，变形例的电池单元10A与实施方式的电池单元10相同。

包装材料140A在层叠体100的第三方向Z的负方向侧折回。另外，包装材料140A中从第二方向Y的正方向以及负方向双方覆盖层叠体100的部分通过熔接等而相互贴合，沿着层叠体100中的第三方向Z的正方向侧这1边以及第一方向X的正方向和负方向侧这2边形成密封部142A。在本变形例中，也与实施方式同样，从负极电极120产生的气体容易从隔膜130排出。

在变形例的电池单元10A的制造方法中，也与使用图6说明的例子同样，能够在隔膜130的折回部分覆盖负极电极120的上侧部分的状态下，排出包装材料140的内部的气体。在这种情况下，可以在排出气体之后对电池单元10A进行辊压。通过辊压，能够将气体赶出至层叠体100的周围的剩余空间。另外，也可以经由形成于包装材料140A的孔进一步排出气体。

以上，参照附图对本发明的实施方式以及变形例进行了叙述，但这些是本发明的例示，也能够采用上述以外的各种结构。

例如，在实施方式中，负极电极120的面积大于正极电极110的面积。但是，正极电极110的面积也可以比负极电极120的面积大。在该情况下，能够使从正极电极110产生的气体容易从隔膜130排出。

另外，实施方式的电池模块20也可以在如下的状态下使用，即：在多个电池单元10的任一个中，隔膜130的折回部分覆盖负极电极120的同一侧的部分，例如负极电极120的上侧的部分。在该情况下，能够使由于电池单元10的使用而产生的气体容易从隔膜130排出。

该申请主张以2020年8月24日申请的日本申请特愿2020-140635号为基础的优先权，并将其全部公开内容并入至此。

符号说明

10 电池单体，

10A 电池单元，

10K 电池单元，

20 电池模块，

100 层叠体，

100K 层叠体，

110 正极电极，

112 正极引线，

120 负极电极，

122 负极引线，

130 隔膜，

130K 隔膜，

140 包装材料，

140A 包装材料，

142 密封部，

142A 密封部，

142a 第一密封部，

142b 第二密封部，

142c 第三密封部，

144a 第一孔，

144b 第二孔，

146 切割线，

150 固定构件，

200 收容构件，

X 第一方向，

Y 第二方向，

Z 第三方向。