CN115149173A - 蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蓄电装置，该蓄电装置(10)具备包括多个蓄电单元的蓄电模块和配置于蓄电单元之间的限制单元，限制单元包括第1平板(532)及第2平板(534)、和配置于第1平板(532)与第2平板(534)之间的波纹板(520)，波纹板(520)具有多个第1弯曲部(532)和多个第2弯曲部(534)，多个第1弯曲部(532)的各第1弯曲部(532)以在层叠方向(H)上的一方侧凸的方式弯曲，多个第2弯曲部(534)的各第2弯曲部(534)以在层叠方向(H)上的另一方侧凸的方式弯曲，各第1弯曲部(532)及各第2弯曲部(534)以交替排列的方式配置。

Description

蓄电装置
技术领域
本公开涉及蓄电装置。
背景技术
以往已知有在层压膜内收容有电极体的电池单元。例如，日本特开2019－139844号公报所记载的电池单元具备电极体、收容电极体的层压壳体、及端子。
电极体包括多个电极片、和分隔件，各电极片包括集电箔和形成于集电箔的电极活性物质层。在集电箔形成有未形成有电极活性物质的延伸部。延伸部在层压壳体内连接于端子。端子以从层压壳体向外部突出的方式形成。
发明内容
蓄电装置具备上述的蓄电单元层叠而得到的蓄电模块、和收容蓄电模块的收容壳体。
在此，在蓄电装置进行充放电时，蓄电模块以在层叠方向上膨胀的方式变形。其结果，从蓄电模块对收容壳体施加载荷，收容壳体有可能变形。
而且，在蓄电装置搭载于车辆等时，存在由于车辆的行驶等而对蓄电装置施加振动的情况。在蓄电装置振动时，收容壳体内的蓄电模块进行振动，蓄电模块有可能共振。
另一方面，在蓄电装置进行充放电时，蓄电模块内的温度变高。特别是，在层叠的多个蓄电单元中的、配置于从收容壳体离开的位置的蓄电单元中，散热性低。其结果，多个蓄电单元中的、从收容壳体离开的蓄电单元的温度容易变高。
本公开是鉴于上述那样的课题而完成的，其目的是提供能够降低在充放电时从蓄电模块施加于收容壳体的载荷而抑制蓄电装置的振动、并且实现了蓄电模块的散热性的提高的蓄电装置。
蓄电装置具备包括在层叠方向上层叠的多个蓄电单元的蓄电模块、收容蓄电模块的收容壳体、及配置于蓄电单元之间的限制单元，限制单元包括在层叠方向上隔开间隔地配置的第1平板及第2平板、和配置于第1平板与第2平板之间的波纹板，波纹板具有多个第1弯曲部和多个第2弯曲部，多个第1弯曲部的各第1弯曲部具有以在层叠方向上的一方侧凸的方式弯曲并且在与层叠方向交叉的交叉方向上延伸的形状，多个第2弯曲部的各第2弯曲部具有以在层叠方向上的另一方侧凸的方式弯曲并且在交叉方向上延伸的形状，各第1弯曲部及各第2弯曲部以沿着与层叠方向及交叉方向双方交叉的方向交替排列的方式配置。
上述多个蓄电单元的各蓄电单元包括电极体和连接于电极体的集电板，蓄电装置还具备以从收容壳体的内壁到达集电板的方式设置于收容壳体内的填充部，限制单元以到达填充部的方式形成。上述第1平板和波纹板在第1弯曲部的顶部处接触，第2平板和波纹板在第2弯曲部的顶部处接触。
上述限制单元包括收容第1平板、第2平板及波纹板的收容体、和收容于收容体内的膨胀性材料。
本公开的上述及其他目的、特征、方面及优点将从与附图相关联地理解的关于本公开的以下的详细说明而明了。
附图说明
图1是概略地示出包括本公开的第1实施方式的蓄电装置的电池组的结构的立体图。
图2是图1中的II-II线处的剖视图。
图3是概略地示出蓄电模块的结构的分解立体图。
图4是示出限制单元500的分解立体图。
图5是示出限制单元500的第1变形例的限制单元500A的剖视图。
图6是示出限制单元500的第2变形例的限制单元500B的剖视图。
图7是示出限制单元500的第3变形例的限制单元500C的剖视图。
具体实施方式
参照附图对本公开的实施方式进行说明。此外，在以下参照的附图中，对相同或与其相当的构件标注相同的附图标记。
图1是概略地示出包括本公开的实施方式的蓄电装置的电池组的结构的立体图。图2是图1中的II-II线处的剖视图。该电池组1例如搭载于电动汽车等电动车。
如图1及图2所示，电池组1具备蓄电装置10和冷却装置20。冷却装置20是冷却蓄电装置10的装置。冷却装置20以与蓄电装置10的侧部接触的方式配置。如图1所示，冷却装置20构成为在其内部流冷却介质(水等)C。此外，在图1中，示出了将冷却装置20的一部分剖切了的状态。
如图1所示，蓄电装置10具有一对外部端子11、12。一方的外部端子11是正极端子，另一方的外部端子12是负极端子。如图2所示，蓄电装置10具备蓄电模块100、壳体200、绝缘片300、填充部400、401、及限制单元500。
图3是概略地示出蓄电模块的结构的分解立体图。如图2及图3所示，蓄电模块100包括至少一个蓄电单元101。在本实施方式中，蓄电模块100包括多个蓄电单元101A、101B、101C。多个蓄电单元101A、101B、101C在层叠方向H(一方向)上层叠。此外，蓄电单元101B在层叠方向H上位于蓄电模块100的中央的位置。此外，在图2及图3中，示出了3个蓄电单元101，但蓄电单元101的数量没有特别限定。作为蓄电单元101，例如，可举出锂离子电池。
蓄电单元101是所谓的层压型单元电池。如图2所示，蓄电单元101具有多个电极体110、一对集电板120、层压膜130、粘接构件140、及电解液(图示省略)。
各电极体110包括在层叠方向H上层叠的多个正极片、多个分隔件、及多个负极片。在正极片与负极片之间配置有分隔件。
正极片包括铝箔和形成于铝箔的表背面的正极合剂层。在铝箔形成有未形成正极合剂层的未涂布部。
负极片包括铜箔和形成于铜箔的表背面的负极合剂层。在铜箔形成有未形成负极合剂层的未涂布部。
一方的集电板120在宽度方向W上以与电极体110相邻的方式配置。另一方的集电板120配置于相对于电极体110而与一方的集电板120相反的一侧。在一方的集电板120连接有各正极片的未涂布部，在另一方的集电板120连接有各负极片的未涂布部。
层压膜130覆盖多个电极体110及集电板120的一部分。在层压膜130内填充有电解液(图示省略)。
如图2及图3所示，层压膜130的外周缘部形成为长方形形状。层压膜130在长边方向L上长且在宽度方向W上短。长边方向L及宽度方向W是与层叠方向H交叉(正交)的方向，长边方向L及宽度方向W互相交叉(正交)。此外，长边方向L及宽度方向W在水平方向上延伸。集电板120具有从层压膜130突出的突出部122。突出部122从层压膜130的长边向外部突出。各突出部122以将多个蓄电单元101电串联连接的方式由汇流条102连接。
如图3所示，在配置于层叠方向H上的一方侧的端部处的蓄电单元101C的突出部122，连接有具有外部端子11的汇流条13，在配置于层叠方向H上的另一方侧的端部处的蓄电单元101A的突出部122，连接有具有外部端子12的汇流条14。
粘接构件140是将层压膜130与集电板120粘接的构件。粘接构件140由具有绝缘性的材料(树脂等)构成。粘接构件140具有从层压膜130突出的形状。也就是说，粘接构件140覆盖突出部122的一部分。
壳体200收容蓄电模块100。壳体200由金属(铝等)构成。如图1所示，壳体200具有壳体主体210和封闭板220、221。
壳体主体210至少在长边方向L上开口。在本实施方式中，壳体主体210形成为具有在与各蓄电单元101的层叠方向H正交的方向上延伸的中心轴的四方筒状。在壳体主体210设置有注入口h(参照图2)。壳体主体210包括顶板30、底板31、及侧壁32、33。侧壁32及侧壁33在宽度方向W上隔开间隔地配置。
封闭板220、221以封闭壳体主体210的开口的方式焊接于壳体主体210。封闭板220、221形成为平板状。
冷却装置20以与壳体主体210的侧壁32、33接触的方式设置。换言之，冷却装置20以在与蓄电单元101的层叠方向正交的方向上与壳体200接触的方式设置。
绝缘片300覆盖壳体主体210的内表面及封闭板220的内表面。如图2所示，绝缘片300也可以覆盖壳体主体210的上表面及下表面。
填充部400、401由具有绝缘性的材料构成。填充部400、401优选由具有热传导性及弹性的材料构成。填充部400、401通过壳体200的注入口h来向壳体200内注入所述材料(在本实施方式中为绝缘构件)而形成。
填充部400以从侧壁32到达蓄电模块100的方式形成，填充部401以从侧壁33到达蓄电模块100的方式形成。填充部400及填充部401覆盖突出部122的顶端。填充部400、401与粘接构件140一起覆盖突出部122的整个区域。此外，填充部400、401也可以覆盖粘接构件140及层压膜130的端部。
填充部400及填充部401优选覆盖汇流条102、13、14的整个区域。填充部400优选与设置于壳体主体210的内表面处的绝缘片300、和设置于封闭板220的内表面处的绝缘片300接触。
限制单元500配置于壳体200内。限制单元500配置于蓄电单元101之间。在图2所示的例子中，配置于蓄电单元101B与蓄电单元101C之间。此外，也可以在蓄电单元101A与蓄电单元101B之间也配置限制单元500。
限制单元500限制各蓄电单元101的层叠方向H上的蓄电模块100相对于壳体200的相对移位。限制单元500在各蓄电单元101以第1速度相对于壳体200相对移位了时示出第1弹性模量，在各蓄电单元101欲以第2速度相对于壳体200相对移位时示出比第1弹性模量大的第2弹性模量。
第1速度是在蓄电模块100的各蓄电单元101膨胀时的各蓄电单元101相对于壳体200的相对速度。第2速度是各蓄电单元101相对于壳体200的相对速度且是比第1速度大的速度。第2速度例如是在蓄电装置10或电池组1振动时的各蓄电单元101相对于壳体200的相对速度。
图4是示出限制单元500的分解立体图。限制单元500包括平板510、平板520及波纹板530。
平板510及平板520在层叠方向H上隔开间隔地配置，波纹板530配置于平板510与平板520之间。平板510、520及波纹板530的长边方向L的长度形成为比宽度方向W的长度长。
在波纹板530形成有弯曲部532及弯曲部534。
弯曲部532以朝向层叠方向H的一方侧(上侧)凸的方式形成。弯曲部532以在长边方向L上延伸的方式形成。弯曲部534以朝向层叠方向H的另一方侧(下侧)凸的方式形成。弯曲部534以在长边方向L上延伸的方式形成。
弯曲部532形成有多个，弯曲部534也形成有多个。弯曲部532及弯曲部534在宽度方向W上交替配置。
在此，在波纹板530中，将通过层叠方向H及宽度方向W的平面中的截面惯性矩设为截面惯性矩I1。并且，将与波纹板530相同板厚且未形成有弯曲部532及弯曲部534的平板设为比较平板，将比较平板的截面惯性矩设为截面惯性矩I2。
截面惯性矩I1比截面惯性矩I2大。因此，例如，将长边方向L上的一端设为固定端，在对另一端施加载荷而使其变形时，波纹板530相比于比较平板不易变形。由此，限制单元500在如上述那样振动时的刚性高。
平板510配置于波纹板530的上表面，平板510与弯曲部532接触。平板520配置于波纹板530的下表面，平板520与弯曲部534接触。
平板510与波纹板530之间的间隙及平板520与波纹板530之间的间隙是空气。
平板510、520及波纹板530由金属材料形成。平板510、520及波纹板530的热传导率为10W/mK以上。
返回到图2，平板510配置于蓄电单元101B的下表面，平板520配置于蓄电单元101C的上表面。
并且，在宽度方向W上，限制单元500的一方的端部进入到填充部400，限制单元500的另一方的端部进入到填充部401。
在如上述那样构成的蓄电装置10中进行充放电时，蓄电模块100以在层叠方向H上膨胀的方式变形。
此时，在层叠方向H上，平板510及平板520以互相接近的方式移位。并且，波纹板530以弯曲部532、弯曲部534的膨胀变小的方式进行变形。伴随于弯曲部532、534的变形而波纹板530以在宽度方向W上延伸的方式变形。
此时，伴随于波纹板530的变形，平板510、520与弯曲部532、534的接触部位进行接触的同时移动。平板510、520形成为平板面状，因此，能够降低平板510、520与弯曲部532、534的接触部位的摩擦阻力。由此，能够使得限制单元500良好地变形。
填充部400、401由弹性变形的材料形成，伴随于波纹板530的变形，填充部400、401也变形。
这样，即使由于充放电而蓄电模块100以在层叠方向H上膨胀的方式变形，限制单元500也会以在层叠方向H上收缩的方式变形。通过限制单元500以收缩的方式变形，能够降低从蓄电模块100施加于壳体200的载荷，能够抑制壳体200变形。
在电池组1搭载于车辆的情况下，存在由于车辆行驶而对蓄电装置10施加振动的情况。
例如，蓄电装置10的底板31的四角被固定于前面板等。壳体200在长边方向L上长尺寸地形成。因此，在蓄电装置10进行振动时，将长边方向L的两端设为固定端，将长边方向L的中央设为腹部而蓄电装置10容易振动。
此时，截面惯性矩I1大，因此，波纹板530及限制单元500如上述那样不易变形。由此，能够抑制壳体200、蓄电模块100及蓄电装置10的变形及振动。
在蓄电装置10进行充放电时，蓄电模块100的温度上升。蓄电单元101A、101C在蓄电模块100中位于层叠方向H的端部。因此，蓄电单元101A、101C的热容易向壳体200直接散热。
另一方面，蓄电单元101B在层叠方向H上位于蓄电模块100的中央的位置，蓄电单元101B的热难以向壳体200直接散热。
蓄电单元101B与限制单元500的平板510接触。蓄电单元101B的热被向平板510传递。在宽度方向W上，平板510的两端到达填充部400、401。因此，传递到平板510的热通过填充部400、401和侧壁32、33而向冷却装置20散热。此外，蓄电单元101C的热也同样地通过平板520、填充部400、401及侧壁32、33而向冷却装置20散热。
在此，平板510与波纹板530的接触部分是弯曲部532的上端部(顶部)，接触面积小。同样，平板520及波纹板530的接触部分是弯曲部534的下端部(顶部)，接触面积小。
因此，能够抑制传递到平板510的热通过波纹板530而向平板520传递、传递到平板520的热通过波纹板530而向平板510传递。由此，例如，即使蓄电单元101B成为高温，也能够抑制蓄电单元101B的热向蓄电单元101C传递。
此外，在蓄电单元101B成为了高温时，即使从平板510传递到波纹板530，由于波纹板530的端部到达填充部400、401，因此波纹板530的热主要向填充部400、401传递。由此，能够抑制向平板520传递。
而且，平板510、520与波纹板530之间是空气。由于空气的热传导率低，因此能够抑制平板510与平板520之间的热传递。
图5是示出限制单元500的第1变形例的限制单元500A的剖视图。限制单元500A包括平板510、平板520、波纹板530及低刚性材料531。低刚性材料531填充于平板510与波纹板530之间、以及平板520与波纹板530之间。低刚性材料531是树脂等能够弹性变形的材料。此外，低刚性材料531的热传导率比平板510、平板520及波纹板530的热传导率低。由此，能够抑制在平板510与平板520之间进行热传递。
图6是示出限制单元500的第2变形例的限制单元500B的剖视图。限制单元500B包括平板510、平板520、波纹板530、膨胀性材料535及收容袋536。
平板510、520、波纹板530及膨胀性材料535被收容于收容袋536内。膨胀性材料535的热传导率例如优选为比0W/mK大且为1W/mK以下。
膨胀性材料535在膨胀性材料535的变形速度快的情况下示出高刚性，在膨胀性材料535的变形速度慢的情况下示出低刚性。
因此，在由于充放电而蓄电模块100以在层叠方向H上膨胀的方式变形时，膨胀性材料535伴随于蓄电模块100的变形而变形。
因此，在限制单元500B中也是，即使由于充放电而蓄电模块100变形，也能够抑制对壳体200施加大的载荷。
并且，在对蓄电装置10施加振动时，蓄电装置10的振动速度比在充放电时蓄电模块100变形的速度快。因此，膨胀性材料535的刚性高，膨胀性材料535不易变形。由此，限制单元500B不易变形，能够抑制蓄电装置10的振动。
图7是示出限制单元500的第3变形例的限制单元500C的剖视图。
限制单元500C包括平板510、平板520及波纹板530C。在宽度方向W上，波纹板530C的两端连接于壳体200。由此，容易使传递到波纹板530C的热向壳体200散热，实现了限制单元500C的散热效率的提高。此外，在波纹板530C形成有供汇流条102***的贯通孔。
此外，限制单元500、500B、500C也可以配置于各蓄电单元101之间。此外，在本公开中，对在各蓄电单元收容有电解液的例子进行了说明，但在作为各蓄电单元而采用了固体电池的例子中，也能够适用本公开的技术。
对本公开的实施方式进行了说明，但应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而非限制性的内容。本公开的范围由权利要求书表示，意图包括与权利要求书均等的含义及范围内的所有变更。

Claims (4)

1.一种蓄电装置，具备：
包括在层叠方向上层叠的多个蓄电单元的蓄电模块；
***述蓄电模块的收容壳体；及
配置于所述蓄电单元之间的限制单元，
所述限制单元包括：
在所述层叠方向上隔开间隔地配置的第1平板及第2平板；和
配置于所述第1平板与所述第2平板之间的波纹板，
所述波纹板具有多个第1弯曲部和多个第2弯曲部，
所述多个第1弯曲部的各第1弯曲部具有以在所述层叠方向上的一方侧凸的方式弯曲并且在与所述层叠方向交叉的交叉方向上延伸的形状，
所述多个第2弯曲部的各第2弯曲部具有以在所述层叠方向上的另一方侧凸的方式弯曲并且在所述交叉方向上延伸的形状，
所述各第1弯曲部及所述各第2弯曲部以沿着与所述层叠方向及所述交叉方向双方交叉的方向交替排列的方式配置。
2.根据权利要求1所述的蓄电装置，
所述多个蓄电单元的各蓄电单元包括电极体和连接于所述电极体的集电板，
所述蓄电装置还具备以从所述收容壳体的内壁到达所述集电板的方式设置于所述收容壳体内的填充部，
所述限制单元以到达所述填充部的方式形成。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电装置，
所述第1平板和所述波纹板在所述第1弯曲部的顶部处接触，
所述第2平板和所述波纹板在所述第2弯曲部的顶部处接触。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的蓄电装置，
所述限制单元包括***述第1平板、所述第2平板及所述波纹板的收容体、和收容于所述收容体内的膨胀性材料。
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