CN113574718A - 用于使相邻的电池单体绝缘的隔板和电源装置 - Google Patents

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Abstract

为了实现电源装置的小型化并抑制毛细现象引起的凝结水的吸取，本发明的一个方案的电源装置具备：多个电池单体(1)，该多个电池单体(1)分别具有扁平的长方体形状；以及多个隔板，该多个隔板分别使相邻的电池单体(1)绝缘。各个隔板包括配置在相邻的电池单体(1)之间的绝热片(24)和保持绝热片(24)的绝缘性的成形构件(22)。另外，成形构件(22)具有覆盖相邻的电池单体的下表面的下壁(26)和将绝缘片(24)保持为与该下壁(26)之间形成有间隙的状态的保持部(23)。

Description

用于使相邻的电池单体绝缘的隔板和电源装置
技术领域
本发明涉及使相邻的电池单体绝缘的隔板、具备多个电池单体和多个隔板的电源装置。
背景技术
近年来，使用推进用的电源装置的电动车辆正在普及。电动车辆已知有各种结构，例如，存在搭载有驱动用电动机的电动汽车(BEV：Battery Electric Vehicle)、除了电动机以外还搭载有发动机的混合动力汽车(HEV：Hybrid Electric Vehicle)等。在搭载于这些电动车辆的电源装置中使用多个电池单体。各个电池单体是锂离子电池、镍氢电池等能够充放电的二次电池。
比较典型的是，已知有下述专利文献1所记载的电源装置。专利文献1所公开的电源装置是将多个电池单体、多个隔板无间隙地排列并集合化而构成的。通过该结构，从而使电源装置小型化，成为较高的能量密度的电源装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018－133152号公报
发明内容
发明要解决的问题
这种电源装置使用在各种各样的环境下，因此，有时附着有凝结水。特别是，电池单体的温度变化较大，存在容易在电池单体附近产生凝结水的倾向。如上所述，专利文献1所公开的电源装置是将多个电池单体、多个隔板无间隙地排列并集合化而构成的，但严格地讲，由于尺寸公差、平面度等的影响而在电池单体与隔板之间形成有微小的间隙。因此，若在电池单体的附近产生凝结水，则有可能因毛细现象而基于微小的空间从电池单体与隔板之间将凝结水吸取上来。毛细现象是间隙越小，吸取的效果越大。
本发明是为了解决该问题而做出的，本发明的主要目的在于，提供一种具备实现电源装置的小型化并抑制毛细现象引起的凝结水的吸取的结构的电源装置。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案提供一种电源装置，其中，该电源装置具备：多个电池单体，该多个电池单体分别具有扁平的长方体形状；以及多个隔板，该多个隔板分别使相邻的电池单体绝缘。各个隔板包括配置在相邻的电池单体之间的绝热片和保持绝热片的绝缘性的成形构件。另外，成形构件具有覆盖相邻的电池单体的下表面的下壁和将绝缘片保持为与该下壁之间形成有间隙的状态的保持部。
发明的效果
根据本发明，能够实现电源装置的小型化并抑制毛细现象引起的凝结水的吸取。
附图说明
图1是本发明的一个方案的电源装置的立体图。
图2是图1的电池单体的立体图。
图3是表示图1的隔板的一个例子的立体图。
图4是表示图1的隔板的一个例子的立体图。
图5是表示图1的隔板的一个例子的立体图。
具体实施方式
(电源装置)
图1是表示本发明的一个方案的电源装置100的立体图。如图1所示，电源装置100具有多个电池单体1、多个隔板2、以及将多个电池单体1和多个隔板2集合化的约束构件3。多个电池单体1沿着一个方向进行配置。各个隔板2配置于相邻的电池单体1之间，保持相邻的电池单体1。多个隔板2具有绝缘性，防止相邻的电池单体1彼此间的短路。另外，隔板2包含绝热片，抑制相邻的电池单体彼此间的传热。多个电池单体1借助汇流条(未图示)而串联或并联地进行连接。在电源装置100中，根据并联连接的电池单体1的数量和串联连接的电池单体1的数量来确定电源装置的电压和容量。电池单体1可以采用锂离子二次电池、镍氢电池等各种二次电池。
隔板2中所包含的绝热片是厚度为0.1mm～3.0mm的片材，包括由织布、无纺布等构成的纤维材料、以及承载于纤维材料的纤维间的绝热材料。适合于本发明的实施方式的绝热片具有导热率为0.02W/(m·K)以下的特性。绝热材料优选是干凝胶、气凝胶等具有空隙构造的多孔质材料。特别是，二氧化硅气凝胶、二氧化硅干凝胶具有对空气分子的运动进行限制的纳米尺寸的空隙构造，具有优良的绝热性能。另外，相对于来自外部的按压而言二氧化硅干凝胶能够稳定地维持其构造。由于二氧化硅颗粒的熔点较高，因此二氧化硅干凝胶也具有较高的耐热性。构成纤维片的纤维能够使用各种纤维，也可以含有具有耐热性的阻燃性纤维。作为阻燃性纤维，已知有氧化丙烯酸纤维、阻燃性维尼纶纤维、聚醚酰亚胺纤维、芳香族聚酰胺纤维以及玻璃纤维等。特别是，通过使纤维片包含玻璃纤维，从而能够期待在提高耐热性的基础上提高刚度并且抑制蠕变变形。对于使用了包含阻燃性纤维的纤维片的绝热片而言，即使电池单体1发生热失控而被加热至高温也不会破损，能够稳定地阻断热能的传导从而有效地阻止热失控的诱发。
此外，优选的是将上述的绝热片中含有的纤维设为纤维直径较细的合成纤维。绝热片的绝热性起因于后述的粉体的特性，因此，能够通过将纤维直径较细的合成纤维设为基材从而使绝热材料含有大量的粉体。针对本实施方式中使用的纤维的纤维直径而言，从兼顾导热率、生产率的观点出发，优选为1μm～30μm。
另外，上述的绝热片也可以通过添加热塑性树脂而成形。添加了热塑性树脂的绝热片能够提高刚度。也能够通过对绝热片的表面进行涂层处理从而赋予各种特性。例如，能够利用由辐射率较低的氧化铝形成的涂层进行覆盖从而抑制绝热片的辐射传热的影响。在这样形成绝热片时，能够通过对添加物进行调整从而能够维持绝热性、耐热性等并且能根据所要求的性能恰当地赋予物理特性。
如图1所示，约束构件3包括配置于层叠的多个电池单体1的层叠方向上的两端的一对端板32、以及固定于一对端板32的多个束紧条34。束紧条34的端部与端板32连结。借助紧定螺钉36将束紧条34固定于端板32。
通过将预定厚度的金属板加工成预定宽度而制作束紧条34。将束紧条34的端部与端板32连结从而将一对端板32连结，从而在其间保持电池单体1。束紧条34将一对端板32固定为预定尺寸，由此能抑制在其间层叠的电池单体1的膨胀。若束紧条34伸长，则无法阻止电池单体1的膨胀，因此，通过将在电池单体1的膨胀压力下不伸长的强度的金属板例如SUS304等不锈钢板、钢板等金属板加工成具有足够的强度的宽度和厚度从而制作束紧条34。
此外，图1的束紧条34由紧定螺钉36固定于端板32，但不一定必须由螺纹结合构件进行固定。具体而言，也能够利用焊接、卡定构造等进行固定。另外，在图1的电源装置100中是在端板32的侧面固定束紧条34的结构，但端板和束紧条的固定构造无需限于所图示的结构。针对束紧条34而言其所需的功能在于对一对端板32的相对距离进行限制。只要是能够限制一对端板的位移的结构则端板32、束紧条34的结构就可以是任何结构。
(电池单体)
如图2所示，电池单体1包括长方体形状的外装罐12、以及设置有正负的电极端子16的封口体14。另外，电池单体1具有收纳于外装罐12内的电极体，在外装罐12内填充有电解液，并且电池单体1具有随着充放电、劣化而进行膨胀或收缩的特性。
外装罐12形成为具有开口的箱型形状。封口体14焊接于外装罐12并且将外装罐12的开口封闭。具体而言，通过对铝、铝合金等的金属板进行深拉加工而制作外装罐12。封口体14与外装罐12同样地由铝、铝合金等的金属板制作。该封口体14在两端部固定有正负的电极端子16。封口体14在***于外装罐12的开口部的状态下被焊接。比较典型的是，通过对封口体14的外周和外装罐12的内周的分界照射激光束从而将封口体14气密地固定于外装罐12。
此外，针对外装罐、封口体为金属的电池单体而言，金属暴露于其表面。这种电池单体有时构成为利用绝缘性的热收缩管覆盖外装罐的表面，以防止因凝结水等导致的短路。在本实施方式中，也可以根据需要采用利用热收缩管覆盖外装罐12的表面的结构。
(隔板2)
图3～图5是表示上述隔板2的一个例子的立体图。图3～图5所例示的隔板2包括：绝热片24，其配置在相邻的电池单体之间；以及绝缘性的成形构件22，其保持绝热片24。对于绝热片24，优选使用上述绝热片。成形构件22具有：下壁26，其覆盖相邻的电池单体的下表面；以及保持部23，其将绝热片24保持为与下壁26之间形成有间隙的状态。
通常，对于具有多个电池单体的电源装置而言，为了减小电源装置的尺寸，该电源装置优选是将多个电池单体、多个隔板无间隙地排列并集合化而构成的。然而，若将电池单体、隔板无间隙地排列并集合化，则在产生了凝结水等之际，存在凝结水等因毛细现象而被从电池单体与隔板之间吸取到电池单体的上表面的危险。
如上所述，图3～图5所例示的隔板2成为具有保持部23的结构，该保持部23将绝热片24保持为与下壁26之间形成有间隙的状态，在下壁26与绝热片24之间的间隙作为贮存凝结水的空间发挥功能。特别是，为了防止毛细现象引起的吸取，期望使下壁26与绝热片24之间的间隙充分大。
(隔板2A)
图3是表示图1所示的隔板2的一个例子的立体图。如图3所示，隔板2A包括绝热片24A和成形构件22A。成形构件22A具有：下壁26A，其覆盖电池单体的下表面；以及上壁28A，其覆盖电池单体的上表面。另外，如图3所示，成形构件22A也可以为还具有侧壁29A的结构，该侧壁29A覆盖在相邻的电池单体之间延伸的基部27A的侧面、电池单体的侧面。绝热片24A具有形成为能够供上壁28A贯穿的通孔25A。通过使成形构件22A的上壁28A贯穿通孔25A，从而绝热片24A被上壁28A以吊起的状态保持。被上壁28A保持的绝热片24A为与成形构件22A的下壁26A之间形成有间隙的尺寸。如此，在隔板2A中，上壁28A作为上述保持部23发挥功能。
此外，在图3的例子中，绝热片24A为具有通孔25A的结构，但不一定必须是通孔。例如，也能够是如下结构：具有有底的孔，将上壁28A贯穿于该有底的孔，由此保持绝热片24A。
(隔板2B)
图4是表示图1所示的隔板2的一个例子的立体图。如图4所示，隔板2B包括绝热片24B和成形构件22B。成形构件22B具有：下壁26B，其覆盖电池单体的下表面；以及基部27B，其在相邻的电池单体之间延伸。基部27B在相对的面形成有突起作为保持部23。另外，如图4所示，成形构件22B也可以为还具有覆盖电池单体的上表面的上壁28B、覆盖电池单体的侧面的侧壁29B的结构。绝热片24B具有形成为能够供形成于基部27B的突起贯穿的通孔25B。通过使基部27B的突起贯穿通孔25B，从而绝热片24A被基部27B以吊起的状态保持。被基部27B保持的绝热片24B为与成形构件22B的下壁26B之间形成有间隙的尺寸。
此外，在图4的例子中，绝热片24B为具有通孔25B的结构，但不一定必须是通孔。例如，也能够是如下结构：具有有底的孔，将保持部23贯穿于该有底的孔，由此保持绝热片24B。
(隔板2C)
图5是表示图1所示的隔板2的一个例子的立体图。如图5所示，隔板2C包括环状的树脂框20C、配置于树脂框20C的环内的绝热片24C、使树脂框20C和绝热片24C一体化的薄膜21C、以及成形构件22C。成形构件22C包括覆盖电池单体的下表面的下壁26C。下壁26C具有突起。另外，如图5所示，成形构件22C也可以为如下结构，即具有：基部27C，其在相邻的电池单体之间延伸；上壁28C，其覆盖电池单体1的下表面；以及侧壁29C，其覆盖电池单体1的侧面。绝热片24C与刚度比绝热片24C的刚度高的环状的树脂框20C一体化，通过保持树脂框20C，能够将绝热片24C保持于预定位置。如上所述，下壁26C设有作为保持部23发挥功能的突起，通过使该突起和树脂框20C抵接，从而在下壁26C与树脂框20C之间形成有间隙。
以上，基于实施方式对本发明进行了说明。这些实施方式为例示，并且对于本领域技术人员能够理解的是，在上述各个构成要素、各个处理过程的组合中可以存在各种变形例并且那样的变形例也在本发明的范围内。
附图标记说明
100、电源装置；1、电池单体；12、外装罐；14、封口体；16、电极端子；2、2A、2B、2C、隔板；20C、树脂框；21C、薄膜；22、22A、22B、22C、成形构件；23、保持部；24、24A、24B、24C、绝热片；25A、25B、通孔；26、26A、26B、26C、下壁；27A、27B、27C、基部；28A、28B、28C、上壁；29A、29B、29C、侧壁；3、约束构件；32、端板；34、束紧条；36、紧定螺钉。

Claims (6)

1.一种电源装置，其中，
该电源装置具备：
多个电池单体，该多个电池单体分别具有扁平的长方体形状；以及
多个隔板，该多个隔板分别使相邻的电池单体绝缘，各个隔板包括配置在相邻的电池单体之间的绝热片和保持所述绝热片的绝缘性的成形构件，且所述成形构件具有覆盖相邻的电池单体的下表面的下壁和将绝缘片保持为与该下壁之间形成有间隙的状态的保持部。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
所述绝热片具有至少一个通孔或有底孔，
所述保持部是形成为能够***所述至少一个通孔或有底孔的突起。
3.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，
所述成形构件还具有覆盖相邻的电池单体的上表面的局部的上壁，该上壁包含有所述保持部。
4.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于，
所述成形构件还具有在相邻的电池单体之间延伸的基部，在所述基部的与所述相邻的电池单体相对的一面形成有所述突起作为所述保持部。
5.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，
各个隔板还包括环状的树脂框以及在该树脂框的环内配置了所述绝热片的状态下使所述树脂框和绝热片一体化的薄膜，
所述成形构件的下壁形成有突起，通过该突起在所述下壁与所述树脂框之间形成间隙。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电源装置，其特征在于，
所述绝热片包含纤维材料和绝热材料，该绝热材料具有比所述纤维材料高的绝热性。
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