CN114830413A - 蓄电装置以及蓄电模块 - Google Patents

Abstract

蓄电装置具备：电极体，正极板与负极板隔着隔离件被层叠而成；外装罐，容纳电极体以及电解液，具有筒状的侧壁部、和在侧壁部的至少一端形成的开口部；和封口板，将外装罐的开口部堵塞，形成封口板的周缘与开口部被接合的接合部，在侧壁部的进深方向上对置的一对长壁，形成在宽度方向延伸的薄壁部。

Description

蓄电装置以及蓄电模块

技术领域

本公开涉及蓄电装置以及蓄电模块。

背景技术

以往，作为蓄电装置之一，例如专利文献1那样公开了在外装罐的开口部焊接封口板的蓄电装置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-190510号公报

发明内容

-发明要解决的课题-

蓄电装置可能由于电极体的经年老化、电极体的膨胀或者收缩等各种原因而膨胀。如上述那样，若将封口板与外装罐的开口部接合的蓄电装置膨胀，则容易向外装罐的侧面的周缘施加机械应力。此时，侧壁的一端构成开口部。因此，但是向开口部与封口板的接合部也施加机械应力。若在该接合部产生过度的应力，则还担心接合部断裂。

本公开的目的在于，提供一种可靠性优良的蓄电装置以及蓄电模块。

-解决课题的手段-

作为本公开的一方式的蓄电装置具备：电极体，正极板与负极板隔着隔离件而层叠；外装罐，容纳电极体以及电解液，具有筒状的侧壁部、和在侧壁部的至少一端形成的开口部；和封口板，将外装罐的开口部堵塞，形成封口板的周缘与开口部被接合的接合部，在侧壁部的第1方向上对置的一对侧壁，形成在与第1方向正交的第2方向上延伸的薄壁部。

-发明效果-

根据本公开的一方式，由于在蓄电装置膨胀的情况下形成于外装罐的薄壁部优先变形，因此能够减少在外装罐与封口板的接合部产生的机械应力。由此，能够提高蓄电装置的可靠性。

附图说明

图1是作为实施方式的一个例子的蓄电装置的与第1方向(进深方向)垂直的剖视图。

图2是作为实施方式的一个例子的蓄电装置的主视图。

图3是图2的AA剖视图。

图4是对作为实施方式的一个例子的蓄电装置的效果进行说明的图。

图5是作为实施方式的另一个例子的蓄电装置的相当于图2的AA剖面的剖视图。

图6是作为实施方式的另一个例子的外装罐的主视图。

图7是作为实施方式的另一个例子的外装罐的相当于图2的AA剖面的剖视图。

图8是作为实施方式的一个例子的蓄电模块的与第1方向(进深方向)垂直的剖视图。

图9是对作为实施方式的一个例子的蓄电模块的效果进行说明的图。

具体实施方式

以下，使用附图来对本公开的实施方式进行说明。以下说明的形状、材料以及个数是用于说明的示例，能够根据蓄电装置或者蓄电模块的规格来适当变更。以下，在全部附图中，对同等的要素赋予相同的符号来进行说明。

使用图1，对作为实施方式的一个例子的蓄电装置10进行说明。图1是表示蓄电装置10的剖视图。

作为实施方式的一个例子的蓄电装置10是非水电解质二次电池，适当的一个例子是锂离子电池。另外，蓄电装置10也可以是镍氢电池、双电层电容器等。蓄电装置10被利用于例如电动汽车或者混合动力车的驱动电源、或者***电力的错峰用的固定用蓄电***。蓄电装置10具备：正极板与负极板隔着隔离件而层叠的电极体20、容纳电极体20以及电解液的外装罐30、堵塞外装罐30的开口部30H的封口板40。

以下，为了说明方便，将以外装罐30的封口板40侧为上侧、以与封口板40相反的一侧为下侧的方向说明为高度方向，将正极端子41与负极端子42排列的方向说明为作为第2方向的宽度方向，将与高度方向以及宽度方向正交的方向说明为作为第1方向的进深方向(参照图3)。

电极体20通过将大致矩形的片状的正极板、负极板以及隔离件层叠而构成。被层叠的正极板、负极板、隔离件也可以通过使用固定带来约束的、向隔离件的与正极板或者负极板对置的面涂敷粘结剂，来将正极板或者负极板向隔离件粘结而固定。此外，电极体20被容纳于具有底部且上端开口的大致长方体状的绝缘保持架29。电极体20被配置于外装罐30内，以使得正极板与负极板层叠的层叠方向平行于外装罐30的进深方向。另外，电极体20也可以将带状的正极板和带状的负极板隔着带状的隔离件的状态下卷绕来形成卷绕体，将该卷绕体压扁成扁平状来设为扁平卷绕体。此时，电极体20的层叠方向也可以是扁平卷绕体的厚度方向。

正极板例如具有：包含厚度15μm的铝箔的芯体、形成于芯体的表面背面的电极层、芯体中未形成电极层的芯体露出部、作为芯体露出部的一部分且从芯体露出部的上端延伸突出而形成的正极引线21。

正极的电极层例如包含活性物质、导电剂、粘结剂。作为正极的活性物质能够使用锂镍钴锰复合氧化物，作为粘结剂能够使用聚偏二氟乙烯(PVdF)，作为导电剂能够使用碳材料，作为分散介质能够使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)。在电极层的形成时，制作包含这些活性物质、导电剂、粘结剂、分散剂的浆料。将该浆料涂敷于正极的芯体的两面。然后，通过使其干燥，来去除浆料中的分散介质，在芯体上形成电极层。然后，将电极层压缩为规定厚度。将这样得到的正极板切断为规定的形状。

负极板例如具有：包含厚度8μm的铜箔的芯体、形成于芯体的表面背面的电极层、芯体中未形成电极层的芯体露出部、和作为芯体露出部的一部分且从芯体露出部的上端延伸突出而形成的负极引线22。

负极的电极层例如包含活性物质、导电剂、粘结剂、增粘剂。作为负极的活性物质能够使用石墨，作为粘结剂能够使用丁苯橡胶(SBR)，作为增粘剂能够使用羧甲基纤维素(CMC)，作为分散介质能够使用水。在电极层的形成时，制作包含这些活性物质、导电剂、粘结剂、增粘剂的浆料。将该浆料涂敷于负极的芯体的两面。并且，通过使其干燥，去除浆料中的分散介质，在芯体上形成电极层。然后，将电极层压缩为规定厚度。将这样得到的负极板切断为规定的形状。

作为隔离件，例如能够使用树脂制的隔离件，作为树脂能够使用聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯。

正极引线21经由集电构件23，与设置于封口板40的正极端子41电连接。与构成电极体20的正极板的片数相应地设置正极引线21。多个正极引线21在延伸突出方向的前端侧被收束的状态下分别与集电构件23接合。在将正极引线21向集电构件23接合时，能够进行超声波焊接、电阻焊接、激光焊接、冷压焊等来接合。

负极引线22经由集电构件24，与设置于封口板40的负极端子42电连接。与构成电极体20的负极板的片数相应地设置负极引线22。多个负极引线22在延伸突出方向的前端侧被收束的状态下分别与集电构件24接合。在将负极引线22分别向集电构件24接合时，能够进行超声波焊接、电阻焊接、激光焊接、冷压焊等来接合。

正极的集电构件23例如包含铝制的板材。集电构件23在一端与正极引线21连接，在另一端与正极端子41连接。在集电构件23与封口板40之间，存在绝缘构件25。

正极端子41与集电构件23也可以经由电流切断装置(CID)来电连接。该CID是在蓄电装置10的异常时、在外装罐30内部产生气体并且外装罐30内超过规定的压力时、能够切断集电构件23与正极端子41的电连接的安全装置。CID例如具有：反转板，与集电构件23的另一端连接，并且在受到外装罐30内的压力时，在远离集电构件23的方向变形；和导电帽，将反转板与正极端子41电连接。导电帽是在下侧(电极体20侧)设置开口部、在上侧(封口板40侧)设置上表面的皿状的导电构件。在上表面形成连接孔，***正极端子41。

负极的集电构件24例如包含铜制的板材。集电构件24在一端与负极引线22连接，在另一端与负极端子42连接。在集电构件24与封口板40之间，存在绝缘构件26。

外装罐30例如是形成有底部30B、从底部30B的周缘立设的方筒状的侧壁部、并在与底部30B相反的一侧的端部形成有开口部30H的方形壳体。外装罐30例如包含铝等金属。外装罐30例如能够对铝材进行拉深加工而形成。各筒状的侧壁部包含：在进深方向对置形成的2个长壁30X、在宽度方向对置形成的2个短壁30Y。在长壁30X，形成详细后述的薄壁部30J(参照图2以及图3)。

在封口板40，正极端子41与负极端子42在封口板40的长边方向(图1的宽度方向)被分离配置。正极端子41与负极端子42从封口板40的顶面突出。封口板40例如对铝制的板进行加工而形成。封口板40位于外装罐30的开口部30H上，封口板40例如能够使用激光等而焊接于外装罐30的开口端，来将外装罐30内密封。

封口板40也可以具有用于将电解液向外装罐30内注液的注液孔。也可以在封口板40，设置堵塞该注液孔注液栓。此外，封口板40也可以设置通过由线状的多个槽包围而构成、在外装罐30内超过规定的压力时上述槽裂开从而将外装罐30内的气体向外部排气的压力调整阀45。此外，优选在封口板40的顶面，沿着周缘而形成环状的槽。通过该结构，在将封口板40与外装罐30的开口部30H焊接接合时，能够使封口板40的周缘高效地熔融。

正极端子41贯通封口板40的端子孔而设置，一端向外装罐30的外部露出，另一端被容纳于外装罐30内。在正极端子41，通过另一端***到设置于导电帽的上表面的连接孔、正极端子41的另一端被铆接以使得在径向扩展，从而被固定于导电帽。正极端子41例如包含铝制的柱体或者简体。

负极端子42贯通封口板40的端子孔而设置，一端从外装罐30的外部露出，另一端被容纳于外装罐30内。负极端子42例如也可以包含：在外装罐30内与集电构件24连接的另一端由铜材构成、向外装罐30的外部露出的一端由铝构成的包层材料。负极端子42通过在另一端被铆接为在径向扩展，从而与集电构件24一起固定于封口板40。

使用图2以及图3，对外装罐30详细进行说明。图2是蓄电装置10的主视图。图3是图2的AA剖视图。

如图2以及图3中示例那样，在作为实施方式的一个例子的外装罐30的长壁30X，沿着宽度方向形成薄壁部30J。通过薄壁部30J，在蓄电装置10膨胀的情况下能够减少在外装罐30与封口板40的接合部产生的机械应力，详细内容在后面叙述。由此，能够提高蓄电装置10的可靠性。

薄壁部30J形成于比外装罐30与封口板40的接合部更靠下侧的位置。换言之，薄壁部30J在外装罐30的长壁30X的高度方向形成于比封口板40更靠下侧的位置。此外，薄壁部30J在外装罐30的长壁30X的高度方向形成于比容纳的电极体20更靠上侧的位置。换言之，薄壁部30J不形成于在外装罐30的长壁30X的高度方向与被容纳的电极体20相同的位置。

在此，通过将薄壁部30J形成于比封口板40更靠下侧的位置、且比电极体20更靠上侧的位置，例如在蓄电装置10膨胀从而长壁30X变形为向外侧膨胀的圆弧状的情况下，在长壁30X，能够使除了包含与封口板40的接合部的比薄壁部30J更靠上侧以外的区域优先弯曲(变形)。

此外，通过在高度方向上与容纳的电极体20相同位置不形成薄壁部30J，例如在蓄电装置10中从外部通过保持构件等按压外装罐30的长壁30X的情况下，能够使其向电极体20均匀地作用按压力。这是由于，若在按压的区域中并存薄壁部的区域和未形成薄壁部的区域，则在各区域，变形容易度不同，经由各区域而传向电极体的应力容易不同。

薄壁部30J在外装罐30的各个长壁30X的外侧面，形成为表面成为凹形状。薄壁部30J的凹形状的台阶部的立起相对于长壁30X的表面形成平缓的斜面。所谓该平缓的斜面，是指该薄壁部30J具有内底面和从该内底面立设的内侧面，该内侧面相当于上述斜面，该斜面与内底面所成的角的角度为90°以上。该角度也可以是135°以上。通过该斜面，薄壁部30J的底面与斜面连接的部分能够抑制长壁30X变形时应力集中。由此，外装罐30膨胀时，在薄壁部30J能够难以断裂。此外，详细在实施方式的其他例子中后述，但薄壁部30J也可以形成为在外装罐30的各个长壁30X的内侧面为凹形状。此外，薄壁部30J也可以形成为在外装罐30的各个长壁30X的外侧面以及内侧面的两侧为凹形状。进一步地，薄壁部30J的凹形状的台阶部的立起也可以相对于长壁30X的表面垂直。

薄壁部30J形成为薄壁部30J的宽度方向的大小小于长壁30X的宽度方向的大小。更详细地，薄壁部30J形成为在长壁30X的宽度方向未达到形成短壁30Y的角部。此外，薄壁部30J形成为薄壁部30J的宽度方向的中心位置与长壁30X的宽度方向的中心位置在宽度方向为大致相同位置。

在宽度方向，具有薄壁部30J的中央部和端部时，形成为该中央部的高度方向的大小大于端部的高度方向的大小。更详细地，薄壁部30J的开口缘的形状是从进深方向来看、薄壁部30J的上侧的台阶部(详细来讲是台阶部的开始位置以及结束位置)向上方膨胀的圆弧状，从进深方向来看、薄壁部30J的下侧的台阶部(详细来讲是台阶部的开始位置以及结束位置)向下方膨胀的圆弧状。

在此，在外装罐30中，长壁30X的宽度方向的两端部接近于外装罐30的角部，刚性较高。因此，例如在蓄电装置10膨胀的情况下，长壁30X的宽度方向的中央部比长壁30X的宽度方向的两端部更大地变形。因此，通过使薄壁部30J的宽度方向的中央部的高度方向的大小比薄壁部30J的宽度方向的两端部的高度方向的大小大，能够抑制蓄电装置10膨胀的情况下变形较大的宽度方向上的接合部向中央部的负荷。此外，认为即使不是上述高度方向的大小，而是在宽度方向，薄壁部的中央部的凹陷深度比宽度方向上的薄壁部的端部的凹陷的深度大，也能够得到同样的效果。

使用图4，对形成有薄壁部30J的蓄电装置10的效果进行说明。

担心蓄电装置10由于蓄电装置10的经年老化或者电极体20的膨胀或者收缩等各种原因而膨胀。若通过焊接而将封口板40与外装罐30的开口部30H接合的蓄电装置10膨胀，则容易向该接合部施加机械应力。若在上述接合部产生过度的应力，则还担心该接合部断裂。

如图4中示例那样，通过作为本实施方式的一个例子的蓄电装置10，在蓄电装置10膨胀的情况下，长壁30X变形为向外侧膨胀的圆弧状，以使得长壁30X的薄壁部30J较大地弯曲。另一方面，在比外装罐30的薄壁部30J更靠上部的长壁30X，变形量减少，能够减少在上述接合部产生的机械应力。进而，可抑制该接合部断裂，能够提高蓄电装置10的可靠性。

使用图5，对作为本实施方式的另一个例子的外装罐30进行说明。图5是相当于图2的AA剖面的剖视图。

如图5中示例那样，在作为本实施方式的另一个例子的外装罐30的长壁30X，沿着宽度方向形成薄壁部30K。薄壁部30K形成为在外装罐30的各个长壁30X的内侧面，表面为凹形状。薄壁部30K除了形成于外装罐30的各个长壁30X的内侧以外，与上述的薄壁部30J同样。因此，薄壁部30K起到与上述的薄壁部30J的效果大致同样的效果。

此外，通过薄壁部30K，形成为在外装罐30的各个长壁30X的内侧面，表面为凹形状，凹形状的台阶部具有平缓的斜面。由此，相比于形成有台阶部为90°的凹形状的外装罐，在蓄电装置10的制造工序中向外装罐30***电极体20时，能够防止电极体20由于凹形状的台阶部而破损。

使用图6，对作为本实施方式的另一个例子的外装罐30进行说明。图6是蓄电装置10的主视图。

如图6中示例那样，在作为本实施方式的另一个例子的外装罐30的长壁30X，沿着宽度方向而形成薄壁部30L。薄壁部30L形成为从进深方向来看、台阶部(详细来讲是台阶部的开始位置以及结束位置)为大致矩形。换言之，薄壁部L的开口缘的形状是大致矩形。薄壁部30L除了台阶部形成为矩形以外，与上述的薄壁部30J同样。通过设为上述那样的结构，起到与形成有上述的薄壁部30J的蓄电装置10的效果大致同样的效果。

使用图7，对作为本实施方式的另一个例子的外装罐30进行说明。图7是相当于蓄电装置10的图2的AA剖面的剖视图。

如图7中示例那样，在作为本实施方式的另一个例子的外装罐30的长壁30X，沿着宽度方向形成薄壁部30M。薄壁部30M的凹形状的台阶部被垂直地形成。薄壁部30M除了台阶部垂直地形成以外，与上述的薄壁部30J同样。通过设为上述那样的结构，起到与形成有上述的薄壁部30J的蓄电装置10的效果大致同样的效果。

使用图8，对具备蓄电装置10的蓄电模块100进行说明。图8是相当于图2的AA剖面的剖视图。

作为实施方式的一个例子的蓄电模块100主要被用作为动力用的电源。蓄电模块100例如被用作为电动工具、电动辅助自行车、电动摩托、电动轮椅、电动三轮车或者电动推车等通过电机而被驱动的电动设备的电源。其中，蓄电模块100的用途并不被确定，也可以用作为电动设备以外的电气设备、例如清洁器、无线机、照明装置、数码相机或者摄影机等在屋内外使用的各种电气设备用的电源。

以下，为了说明方便，基于与蓄电装置10同样的作为第1方向的进深方向、作为第2方向的宽度方向以及高度方向来进行说明。

如图8中示例那样，在蓄电模块100中，蓄电装置10沿着进深方向而被排列配置，在相邻的蓄电装置10之间设置作为保持构件的间隔件50。在蓄电装置10与间隔件50之间，设置缓冲构件60。在本实施方式的蓄电模块100中，蓄电装置10例如在上述的外装罐30的长壁30X形成薄壁部30J，但并不限定于此。蓄电装置10也可以例如在上述的外装罐30的长壁30X形成薄壁部30K。

间隔件50将相邻的蓄电装置10彼此绝缘并且调整蓄电模块100的进深方向的大小。间隔件50例如将聚丙烯，聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、noryl树脂(变性PPE)等的热塑性树脂等成形而制作，但并不特别限定。

间隔件50具有：从进深方向来看与外装罐30的长壁30X大致相同形状的板状的主体50A、保持蓄电装置10的下端部的下端保持部50B、保持蓄电装置10的上端部的上端保持部50C。更详细地，下端保持部50B对外装罐30的长壁30X的下端部、即外装罐30的底部30B的附近进行保持。此外，上端保持部50C对外装罐30的长壁30X的上端部、即外装罐30与封口板40的接合部的附近进行保持。

通过间隔件50的下端保持部50B保持长壁30X的下端部并且上端保持部50C保持长壁30X的上端部，能够在蓄电装置10膨胀的情况下抑制长壁30X的上端部以及下端部的变形，能够减少在上端部中的外装罐30与封口板40的接合部产生的机械应力。进而，消除该接合部断裂的担心，能够提高蓄电装置10的可靠性。

缓冲构件60是比间隔件50柔软的材质，例如示例天然橡胶、合成橡胶、聚氨酯橡胶、硅酮橡胶、氟橡胶等热固化性弹性体、聚苯乙烯、烯烃、聚氨酯、聚酯、聚酰胺等热塑性弹性体等。另外，这些材料也可以是使其发泡的材料，但并不特别限定。

缓冲构件60被设置于外装罐30的长壁30X与间隔件50的主体50A之间，对外装罐30的长壁30X的高度方向上的大致中央部进行保持。缓冲构件60的宽度方向的大小例如是电极体20的宽度方向的大小以上，优选是与外装罐30的长壁30X大致相同的大小。缓冲构件60的高度方向的大小例如是电极体20的高度方向的大小以上，优选比间隔件50的下端保持部50B与上端保持部50C的间隔小。通过上述大小，缓冲构件能够更加均匀地按压电极体20的正极板以及负极板的面。

在此，通过缓冲构件60对长壁30X的高度方向上的大致中央部进行保持，在蓄电装置10膨胀的情况下能够吸收长壁30X的中央部的膨胀。由此，例如相比于通过刚体来保持长壁30X的中央部的情况，能够减少相对于保持构件的反作用力，能够使蓄电模块小型化。

使用图9，对具备蓄电装置10的蓄电模块的100的效果进行说明。

如图9中示例那样，在蓄电装置10膨胀的情况下，长壁30X的中央部变形为向外侧膨胀，但通过间隔件50的上端保持部50C保持外装罐30与封口板40的接合部，能够减少在接合部产生的机械应力。进而，消除该接合部断裂的担心，能够提高蓄电装置10的可靠性。此外，通过缓冲构件60来吸收长壁30X的中央部的膨胀，例如相比于通过刚体来保持长壁30X的中央部的情况，能够减少相对于保持构件的反作用力，能够使蓄电模块小型化。

另外，本公开并不限定于上述的实施方式及其变形例，在本申请的权利要求书所述的事项的范围内当然能够进行各种变更、改善。例如，在上述实施方式中，使用对外装罐使用一个封口板的蓄电装置来进行了说明。但并不限定于该结构。例如也可以在筒状的侧壁部的两端的开口部分别接合封口板来进行密封。此时，也可以在双方的封口板的附近设置上述薄壁部。此时，也可以在封口板与电极体之间设置间隔件，以使得电极体从两封口板分离规定的距离。通过该结构，容易不按压薄壁部而仅按压电极体20。

-符号说明-

10蓄电装置，20电极体，21正极引线，22负极引线，23集电构件，24集电构件，25绝缘构件，26绝缘构件，29绝缘保持架，30外装罐，30B底部，30H开口部，30J薄壁部，30K薄壁部，30L薄壁部，30M薄壁部，30X长壁，30Y短壁，40封口板，41正极端子，42负极端子，45压力调整阀，50间隔件，50A主体，50B下端保持部，50C上端保持部，60缓冲构件，100蓄电模块。

Claims (9)

1.一种蓄电装置，具备：

电极体，正极板与负极板隔着隔离件被层叠而成；

外装罐，容纳所述电极体以及电解液，具有筒状的侧壁部、和在所述侧壁部的至少一端所形成的开口部；和

封口板，将所述外装罐的所述开口部堵塞，

形成将所述封口板的周缘与所述开口部接合的接合部，

在所述侧壁部的第1方向上对置的一对侧壁，形成在与所述第1方向正交的第2方向上延伸的薄壁部。

2.根据权利要求1所述的蓄电装置，其中，

所述薄壁部被形成于与所述封口板的所述接合部和所述电极体之间。

3.根据权利要求1或者2所述的蓄电装置，其中，

在所述第2方向上延伸的所述薄壁部中，所述第2方向的中心部的与所述第2方向垂直的方向的大小比所述薄壁部的所述第2方向的端部的与所述第2方向垂直的方向的大小大。

4.根据权利要求1至3的任一项所述的蓄电装置，其中，

所述薄壁部形成为所述外装罐的所述侧壁的外侧面为凹形状。

5.根据权利要求4所述的蓄电装置，其中，

所述凹形状的台阶部倾斜地形成。

6.根据权利要求1至5的任一项所述的蓄电装置，其中，

所述第1方向平行于所述正极板与所述负极板被层叠的方向。

7.一种蓄电模块，具备多个权利要求1至6的任一项所述的蓄电装置，

多个所述蓄电装置在所述第1方向排列配置，

在多个所述蓄电装置之中的相邻的所述蓄电装置之间设置保持构件。

8.根据权利要求7所述的蓄电模块，其中，

所述保持构件至少对与所述封口板垂直的第3方向上的所述接合部的附近进行保持。

9.根据权利要求7或者8所述的蓄电模块，其中，

所述蓄电模块在所述蓄电装置与所述保持构件之间还具备缓冲构件，

所述缓冲构件在与所述封口板垂直的第3方向上保持所述外装罐的中央部，并且所述缓冲构件是比所述保持构件柔软的材质。

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