[发明专利]电池组件及其制造方法和具有电池组件的车辆

说明书

本申请是2007年9月18日在中国专利局提交的名称为“电池组件及其制造方法和具有电池组件的车辆”的专利申请200780011429.9的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种电池组件，其中多个能够充电和放电的单电池(二次电池)串联连接，还涉及一种制造该电池组件的方法，以及具有该电池组件的车辆。更具体地，本发明涉及构成适于安装在车辆上的电池组件的(单)电池的构造。

背景技术

提供有将多个单电池串联连接而构成的电池组件，其使用质轻的具有高能量密度的锂离子电池或其它二次电池或蓄电装置如电容器作为(单)电池。已发现，使用这类电池组件作为能提供高功率的电源，更具体地，作为安装在车辆上的电源或用于个人电脑和便携式终端的电源越来越重要。特别地，希望将其中有多个具有高能量密度的轻质锂离子电池形式的电池串联连接的电池组件用作安装在车辆上的高功率电源。作为安装在构成电池组件的各个电池中的电极体，使用将长的片状正极集电体、长的片状负极集电体和长的片状隔板卷绕成扁平形状而形成的卷绕电极体。例如，日本专利申请11-167929号公报(JP-A-11-167929)、日本专利申请2000-285953号公报(JP-A-2000-285953)和日本专利申请2002-8708号公报(JP-A-2002-8708)公开了具有这种扁平形状卷绕电极体的二次电池(单电池)。

同时，当安装在车辆如汽车上时，电池组件被安装在有限的空间内，并且被认为使用在有振动产生的状态下；因此，电池组件被组装成使得大量电池被布置成列并处于受限状态。当电池被保持在受限状态下时，有大的载荷施加在构成电池组件的各个电池上。因此，希望构成电池组件的电池即使在有这样的大载荷施加于电池上的情况下也具有良好的充放电特性和输出特性并且具有长的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种包括多个串联连接的电池的电池组件，更具体地，提供一种包括多个能实现长的使用寿命同时确保良好的充放电特性和高输出特性的电池(电极体)的电池组件。本发明的另一个目的是提供一种具有上述电池组件的车辆如汽车。

本发明的第一方面涉及这样一种电池组件，所述电池组件由多个能够充电和放电的电池串联连接而构成。每个所述电池包括将片状正极集电体和片状负极集电体与片状隔板进行卷绕而形成的扁平形状卷绕电极体。至少两个彼此相邻的所述电池布置成使包含在相应电池中的所述卷绕电极体的平表面彼此相对，并被保持在限制载荷沿所述电池的布置方向施加到所述卷绕电极体上的受限状态下。在上述至少两个电池中的每一个所包含的所述卷绕电极体中，所述片状正极集电体(或正极集电体板片)的位于所述卷绕电极体的外侧的后缘和所述片状负极集电体(或负极集电体板片)的位于所述卷绕电极体的外侧的后缘均位于所述卷绕电极体的实质接收所述限制载荷的部分的外侧。

在本说明书中，术语“(单)电池”是指串联连接以构成电池组件的各个蓄电装置，并且若非特别限定，所述蓄电装置包括各种成分的电池以及电容器。术语“二次电池”一般是指能反复充电的可再充电电池，包括所谓的蓄电池，例如锂离子电池和镍金属氢化物(NiMH)电池。构成锂离子电池的蓄电装置是上述“电池”的典型示例，并且由多个这样的电池构成的锂离子电池组件是本文公开的“电池组件”的典型示例。

上述正极和负极集电体板片的后缘可导致在卷绕电极体的外表面上形成一个或多个台阶部。如果这些台阶部形成在卷绕电极体的实质接收限制载荷的部分(典型地，卷绕电极体的扁平外表面所包含的任何部分)中，则由于限制载荷而施加在卷绕电极体上的压力(表面压力)在台阶部(板片后缘位于此)和台阶部周围的其它部分之间会有所不同。载荷压力(表面压力)的不均匀会导致在卷绕电极体内部的压力施加程度的不均匀，这又导致电池构成成分如电解质在卷绕电极体内的不均匀或不均一的分布，从而使得电池的循环寿命性能(与由于反复充放电而引起的容量变化相关的特性)恶化。在根据本发明第一方面的电池组件中，正极和负极集电体板片的后缘均位于卷绕电极体的实质接收限制载荷的部分的外侧。因此，限制载荷压力(表面压力)能均匀地或均一地施加在卷绕电极体上。因此，如此构造的电池组件避免了上述问题，并且获得了优异的循环寿命性能和长的使用寿命。