蓄电装置发明专利

专利名称：蓄电装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210314030.4

专利申请（专利权）人：丰田自动车株式会社
权利人地址：日本爱知县

专利发明（设计）人：加藤真史,松本瑞穗,中山博之,前田大辉

专利摘要：本发明涉及蓄电装置，该蓄电装置具备包括蓄电单元(30、31、32)的蓄电模块、收容壳体及板部(28、29)，蓄电单元(30、31、32)包括外装体和收容于外装体内的电极体及电解液，板部(28、29)包括固定部位(84、85、115)和波纹板部(82、83、111、112、113、114)，在从在层叠方向(H)上从板部(28、29)离开的位置俯视板部(28、29)时，波纹板部(82、83、111、112、113、114)形成为，在被从层叠方向(H)施加按压力时以朝向电极体的中央延伸的方式变形。

主权利要求：
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；
收容所述蓄电模块的收容壳体；及
配置于所述蓄电单元之间、和所述收容壳体与所述蓄电单元之间中的至少任一方的板部，所述蓄电单元包括外装体、和收容于所述外装体内的电极体及电解液，所述板部包括形成为环状的固定部位、连接于所述固定部位的多个连接部位，以及连接于所述固定部位的至少1个波纹板部，在从在所述层叠方向上从所述板部离开的位置俯视所述板部时，所述波纹板部形成为，在被从所述层叠方向施加按压力时，以朝向所述电极体的中央延伸的方式变形，所述板部通过所述固定部位及所述多个连接部位形成有第1开口部、第2开口部、第3开口部及第4开口部，所述板部包括第1波纹板部、第2波纹板部、第3波纹板部及第4波纹板部，若将通过所述电极体的中央且在所述层叠方向上延伸的假想线设为中央假想线，则所述第1波纹板部、所述第2波纹板部、所述第3波纹板部及所述第4波纹板部以包围所述中央假想线的周围的方式配置，所述第1波纹板部、所述第2波纹板部、所述第3波纹板部及所述第4波纹板部形成为，以随着接近所述中央假想线，与接近所述中央假想线的方向交叉的宽度方向的长度变小，所述第1波纹板部、所述第2波纹板部、所述第3波纹板部及所述第4波纹板部形成有沿所述宽度方向延伸的多个凸部。 说明书 : 蓄电装置技术领域[0001] 本公开涉及蓄电装置。背景技术[0002] 以往，关于具备将多个蓄电单元层叠而得到的蓄电模块的蓄电装置提出了各种方案。日本特开2013－229266号公报所记载的蓄电装置具备蓄电模块、一对汇流条模块、及收容壳体。[0003] 蓄电模块包括在上下方向上层叠的多个蓄电单元。收容壳体包括配置于蓄电模块的两侧处的侧壁、和配置于上下表面的端板。[0004] 蓄电单元包括层压膜、和收容于层压膜内的电极体及电解液。发明内容[0005] 在如上述那样构成的蓄电装置中，在进行充放电时蓄电模块以在上下方向上膨胀的方式变形。[0006] 此时，有可能对收容壳体施加有大的载荷而收容壳体变形。另外，在蓄电装置搭载于车辆的状态下，存在由于车辆行驶而蓄电装置振动的情况。[0007] 发明人等为了解决上述那样的课题，研究了将波纹板等介入构件(夹设构件)配置于蓄电模块与收容壳体之间等。在波纹板形成有从波纹板的一端延伸到另一端的多个凹凸部。[0008] 在该结构中，例如，波纹板的截面二次矩比平板的截面二次矩大，因此不易弯曲变形。因此，即使对蓄电装置施加有振动，也能够抑制蓄电装置大幅振动。[0009] 在从波纹板的上下方向承受载荷时，以凹凸部的突出高度变小的方式变形。因此，在蓄电模块由于充放电而以在上下方向上膨胀的方式变形了时，波纹板的凹凸部变形，能够抑制对收容壳体施加大的载荷。[0010] 但是，在以凹凸部的突出高度变小的方式变形时，凸部在与蓄电单元接触的同时进行移动。由此，在蓄电单元内，含浸于电极体内的电解液被从电极体挤出。[0011] 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并抑制蓄电装置的振动、并且能够抑制从电极体挤出电解液的蓄电装置。[0012] 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、和收容壳体与蓄电单元之间中的至少任一方的板部，上述蓄电单元包括外装体、和收容于外装体内的电极体及电解液，板部包括固定部位、和连接于固定部位的至少1个波纹板部，在从在层叠方向上从板部离开的位置俯视板部时，波纹板部形成为，由于被从层叠方向施加按压力而以朝向电极体的中央延伸的方式变形。上述波纹板部包括第1波纹板部、和配置于相对于蓄电单元的中央而与第1波纹板部相反的一侧的第2波纹板部。[0013] 在俯视上述波纹板部的状态下，在将波纹板部朝向电极体的中央移动的方向设为第1方向、将与第1方向交叉的方向设为第2方向时，在所述波纹板部形成有在所述第2方向上延伸的凸部。[0014] 本发明的上述及其他目的、特征、方面及优点将从与附图相关联地理解的关于本发明的以下的详细说明而明了。附图说明[0015] 图1是示意性地示出本实施方式的蓄电装置1等的立体图。[0016] 图2是图1的II‑II线处的剖视图。[0017] 图3是示意性地示出蓄电模块20及板部28、29等的立体图。[0018] 图4是示出蓄电单元30的立体图。[0019] 图5是示出蓄电单元30的一部分的剖视图。[0020] 图6是示出波纹板部82的剖视图。[0021] 图7是示出作为参考例的平板16的剖视图。[0022] 图8是从在层叠方向H上从板部28离开的位置俯视板部28及蓄电单元30时的俯视图。[0023] 图9是示出蓄电装置1A的剖视图。[0024] 图10是示出板部128及蓄电单元30的俯视图。具体实施方式[0025] 使用图1～图10对本实施方式的蓄电装置进行说明。对于图1～图10所示的结构中的、相同或实质上相同的结构，标注相同的附图标记并省略重复的说明。[0026] (实施方式1)[0027] 图1是示意性地示出本实施方式的蓄电装置1等的立体图。电池组100具备蓄电装置1和冷却装置5、6。蓄电装置1具备收容壳体2、正极外部端子3及负极外部端子4。[0028] 收容壳体2形成为大致长方体形状。收容壳体2包括顶板10、底板11、侧壁12、13、及端壁14、15。侧壁12及侧壁13在宽度方向W上排列，侧壁12及侧壁13以在长边方向L上延伸的方式形成。端壁14及端壁15在长边方向L上排列，端壁14及端壁15以在宽度方向W上延伸的方式形成。[0029] 正极外部端子3及负极外部端子4设置于顶板10的上表面。正极外部端子3及负极外部端子4在宽度方向W上隔开间隔地配置。[0030] 冷却装置5配置于侧壁12，冷却装置6配置于侧壁13。在冷却装置5及冷却装置6内流冷却液C。此外，在图1中，关于冷却装置5及冷却装置6，对其一部分进行剖视，省略了一部分。[0031] 图2是图1的II‑II线处的剖视图。蓄电装置1包括蓄电模块20、与蓄电模块20连接的汇流条21、22、绝缘构件25、26、绝缘膜27、及板部28、29。[0032] 板部28配置于蓄电模块20与顶板10之间。板部29配置于蓄电模块20与底板11之间。[0033] 图3是示意性地示出蓄电模块20及板部28、29等的立体图。蓄电模块20包括在层叠方向H上层叠的多个蓄电单元30、31、32、和多个连接构件33、34。此外，长边方向L是与层叠方向H交叉的方向。宽度方向W是与长边方向L交叉并且与层叠方向H交叉的方向。此外，长边方向L及宽度方向W与层叠方向H正交，长边方向L与宽度方向W正交。[0034] 蓄电单元31、32与蓄电单元30实质上为相同的结构，因此对蓄电单元30进行说明。[0035] 图4是示出蓄电单元30的立体图，图5是示出蓄电单元30的一部分的剖视图。蓄电单元30包括电极体35、外装体36、正极集电板37及负极集电板38。[0036] 外装体36由铝层压膜等形成。外装体36将电极体35和未图示的电解液收容于内部。[0037] 外装体36包括上侧膜39A及下侧膜39B。上侧膜39A以将电极体35从上方进行覆盖的方式配置，下侧膜39B以将电极体35从下方进行覆盖的方式设置。[0038] 此外，上侧膜39A的外周缘部和下侧膜39B的外周缘部利用未图示的粘接剂粘接。[0039] 电极体35形成为长方体形状。电极体35包括在层叠方向H上层叠的多个正极片42、多个分隔件43、及多个负极片44。此外，在正极片42与负极片44之间配置有分隔件43。[0040] 正极片42包括铝箔45和形成于铝箔45的表背面的正极合剂层。负极片44包括铜箔46和形成于铜箔46的表背面的负极合剂层。[0041] 铝箔45被向电极体35的一方的侧面47侧引出，铜箔46被向电极体35的另一方的侧面48侧引出。此外，侧面47及侧面48在宽度方向W上排列，并以在长边方向L上延伸的方式形成。[0042] 正极集电板37由铝等形成。正极集电板37配置于侧面47侧，在正极集电板37焊接有多个铝箔45。[0043] 在正极集电板37的上表面形成有粘接剂52，粘接剂52将上侧膜39A与正极集电板37粘接。在正极集电板37的下表面形成有粘接剂53，粘接剂53将下侧膜39B与正极集电板37粘接。此外，粘接剂52、53在宽度方向W上延伸至外装体36的外侧。[0044] 正极集电板37在宽度方向W上比外装体36及粘接剂52、53向外侧突出。正极集电板37包括从外装体36及粘接剂52、53露出的露出部50。[0045] 负极集电板38由铜等形成。负极集电板38配置于侧面48侧，在负极集电板38焊接有多个铜箔46。[0046] 在负极集电板38的上表面形成有粘接剂54，粘接剂54将负极集电板38及上侧膜39A粘接。在负极集电板38的下表面形成有粘接剂55，粘接剂55将负极集电板38及下侧膜39B粘接。此外，粘接剂54、55在宽度方向W上延伸至外装体36的外侧。[0047] 负极集电板38在宽度方向W上从外装体36及粘接剂54、55向外部突出，负极集电板38包括从外装体36及粘接剂54、55露出的露出部51。[0048] 在此，在图4及图5中，假想线L1是通过电极体35的中央P1并在层叠方向H上延伸的假想线。[0049] 返回到图2，蓄电单元31包括正极集电板60、负极集电板61及外装体62，在外装体62内收容有电极体及电解液。正极集电板60与正极集电板37同样地包括露出部63。负极集电板61与负极集电板38同样地包括露出部64。[0050] 蓄电单元32包括正极集电板70、负极集电板71及外装体72，在外装体72内收容有电极体及电解液。正极集电板70与正极集电板37同样地包括露出部73。负极集电板71与负极集电板38同样地包括露出部74。[0051] 并且，正极集电板37、负极集电板61及正极集电板70在层叠方向H上排列，负极集电板38、正极集电板60及负极集电板71在层叠方向H上排列。[0052] 连接构件33以将正极集电板37的露出部50与负极集电板61的露出部64连接的方式配置。连接构件34以将正极集电板60的露出部63与负极集电板71的露出部74连接的方式设置。[0053] 汇流条21焊接于负极集电板38的露出部51的上表面。汇流条22焊接于正极集电板70的露出部73的下表面。汇流条21连接于图1所示的负极外部端子4，汇流条22连接于正极外部端子3。[0054] 在图3中，板部29与板部28同样地形成。因此，主要对板部28进行说明。[0055] 板部28包括框部80和波纹板部82、83，利用框部80形成开口部81。框部80形成为环状。框部80包括固定部位84、85和连接部位86、87。[0056] 固定部位84配置于宽度方向W的一端侧，并且以在长边方向L上延伸的方式形成。固定部位85配置于宽度方向W的另一端侧，并且以在长边方向L上延伸的方式形成。[0057] 波纹板部82配置于开口部81内并且连接于固定部位84。波纹板部83配置于开口部81内，并且连接于固定部位85。并且，波纹板部82及波纹板部83在宽度方向W上隔开间隔地配置。[0058] 此外，假想线L1通过波纹板部82与波纹板部83之间。波纹板部82及波纹板部83以将假想线L1夹在之间的方式配置，波纹板部83相对于假想线L1配置于与波纹板部82相反的一侧。[0059] 在波纹板部82形成有多个凸部88A、89A。凸部88A以向层叠方向H的一方侧突出的方式形成，凸部89A以向层叠方向H的另一方侧突出的方式形成。此外，在图示的例子中，凸部88A以向上方突出的方式形成，凸部89A以向下方突出的方式形成。[0060] 凸部88A形成为朝向上方鼓起那样弯曲面状，凸部89A以朝向下方鼓起的方式形成为弯曲面状。[0061] 凸部88A及凸部89A以在长边方向L上延伸的方式形成，凸部88A及凸部89A在宽度方向W上交替配置。凸部88A、凸部89A以在长边方向L上从波纹板部82的一方边延伸到另一方边的方式形成。[0062] 波纹板部83与波纹板部82同样地形成。在波纹板部83形成有在长边方向L上延伸的多个凸部88B、89B。凸部88B朝向层叠方向H的一方侧突出，凸部89B朝向层叠方向H的另一方侧突出。凸部88B及凸部89B在宽度方向W上交替排列。凸部88B、89B形成为弯曲面状。[0063] 蓄电装置1包括将固定部位84按压于蓄电单元30的按压构件75、和将固定部位85按压于蓄电单元30的按压构件76。按压构件75、76由能够弹性变形的树脂等绝缘材料形成。按压构件75、76配置于收容壳体2的顶板10与固定部位84、85之间，将固定部位84、85按压固定于蓄电单元30的上表面。[0064] 板部29包括框部90和波纹板部92、93，利用框部90形成开口部91。框部90包括固定部位94、95和连接部位96、97。蓄电装置1包括将固定部位94按压固定于蓄电单元30的按压构件77、和将固定部位95按压固定于蓄电单元30的按压构件78。按压构件77、78由能够弹性变形的树脂等绝缘材料形成。[0065] 在波纹板部92形成有多个在长边方向L上延伸的凸部98A、99A，凸部98A及凸部99A在宽度方向W上交替配置。在波纹板部93形成有多个在长边方向L上延伸的凸部98B、99B，凸部98B、99B在宽度方向W上交替配置。[0066] 图6是示出波纹板部82的剖视图。图7是示出作为参考例的平板16的剖视图。平板16的板厚与波纹板部82的板厚相同。平板16通过将波纹板部82在宽度方向W上拉伸而形成。[0067] 图6及图7所示的截面是通过层叠方向H及宽度方向W的平面中的剖视图。在该截面中，在将波纹板部82的截面二次矩设为截面二次矩I1、将平板16的截面二次矩设为截面二次矩I2时，截面二次矩I1比截面二次矩I2大。[0068] 因此，例如，在波纹板部82及平板16中，将长边方向L的一端设为固定端，设为对另一端施加了载荷。此时，波纹板部82的截面二次矩I1比平板16的截面二次矩I2大，因此波纹板部82不易弯曲，刚性高。此外，对波纹板部82进行了说明，但由于波纹板部83也与波纹板部82同样地形成，因此波纹板部83也不易弯曲。[0069] 这样，波纹板部82及波纹板部83不易弯曲，因此板部28也不易弯曲。由于板部29与板部28同样地形成，因此板部29也同样地不易弯曲。[0070] 此外，在图2中，由于板部29与板部28同样地形成，因此板部29也与板部28同样地不易弯曲。[0071] 在图2中，绝缘构件25以从侧壁12到达蓄电模块20的方式填充。此外，正极集电板37的露出部50、负极集电板61的露出部64、连接构件33、及汇流条22的至少一部分位于绝缘构件25内。[0072] 绝缘构件26以从侧壁13到达蓄电模块20的方式填充。此外，汇流条21的至少一部分、负极集电板38的露出部51、正极集电板60的露出部63、及负极集电板71的露出部74位于绝缘构件26内。[0073] 如上述那样构成的电池组100例如搭载于电动车辆。存在由于车辆行驶等而对蓄电装置1施加有振动的情况。另一方面，如上所述，板部28及板部29不易弯曲，因此能够抑制蓄电装置1振动。[0074] 在蓄电装置1进行充放电时，蓄电模块20以在层叠方向H上膨胀的方式变形。此时，形成于波纹板部82的凸部88A、89A、和形成于波纹板部83的凸部88B、89B以突出高度变小的方式变形。[0075] 同样，形成于板部29的凸部98A、99A、98B、99B也以突出高度变低的方式变形。[0076] 这样，通过各凸部变形，从而即使蓄电模块20以在层叠方向H上膨胀的方式变形，也能够降低施加于收容壳体2的载荷。并且，能够抑制收容壳体2的变形。[0077] 图8是示出从在层叠方向H上从板部28离开的位置俯视板部28及蓄电单元30时的俯视图。[0078] 通过如上述那样各凸部88A、89A变形，从而波纹板部82以延伸的方式变形，波纹板部82以接近假想线L1(电极体35的中央)的方式变形。[0079] 在此，凸部89A与蓄电单元30的上表面接触，在将外装体36夹在之间的状态下按压电极体35的上表面。并且，在波纹板部82以朝向假想线L1延伸的方式变形时，各凸部89A及蓄电单元30的接触位置也朝向假想线L1移动。由此，含浸于电极体35内的电解液也被向电极体35的中央侧压回。[0080] 同样，通过波纹板部83以朝向假想线L1延伸的方式变形，从而电极体35内的电解液也被向电极体35的中央侧压回。[0081] 由此，在电极体35内，电解液从电极体35的外周侧向中央侧移动，由此能够维持在电极体35内保持有电解液的状态。[0082] 一般来说，在反复充放电时，电极体35反复在层叠方向H上膨胀和返回到原来的厚度。由此，存在电极体35内的电解液从电极体35的外周面漏出的情况。另一方面，在蓄电装置1中，能够使移动到电极体35的外周侧的电解液向中央侧返回，能够维持在电极体35内保持有电解液的状态。[0083] 返回到图2，板部29与板部28同样地构成，因此，通过蓄电模块20以膨胀的方式进行变形，能够将蓄电单元32内的电极体内的电解液向电极体的中央侧压回。[0084] 在蓄电装置1进行充放电时，蓄电模块20的温度变高。此时，绝缘构件25以覆盖露出部50、64、73、连接构件33、及汇流条22的至少一部分的方式形成。由于露出部50、64、73、连接构件33及汇流条22由金属材料形成，因此蓄电模块20内的热被向绝缘构件25良好地散热。传递到绝缘构件25的热通过侧壁12而向冷却装置5散热。[0085] 绝缘构件26以覆盖汇流条21的至少一部分、露出部51、63、74及连接构件34的方式形成。由于汇流条21、露出部51、63、74及连接构件34由金属材料形成，因此蓄电模块20内的热被向绝缘构件26良好地散热。传递到绝缘构件26的热通过侧壁13而向冷却装置6散热。这样，能够良好地冷却蓄电模块20。[0086] (实施方式2)[0087] 使用图9等对蓄电装置1A进行说明。此外，蓄电装置1A的板部128、129以外的结构与蓄电装置1实质上相同。图9是示出蓄电装置1A的剖视图。板部128配置于蓄电单元30与顶板10之间，板部129配置于蓄电单元32与底板11之间。[0088] 图10是示出板部128及蓄电单元30的俯视图。板部128包括框部110和波纹板部111、112、113、114。[0089] 框部110形成有呈环状形成的固定部位115、和多个连接部位116、117。在框部110形成有多个开口部120、121、122、123。[0090] 各波纹板部111、112、113、114连接于框部110，波纹板部111、112、113、114以包围假想线L1的周围的方式配置。此外，波纹板部111及波纹板部112互相隔开间隔地配置，假想线L1位于波纹板部111与波纹板部112之间。同样，波纹板部113及波纹板部114互相隔开间隔地配置，假想线L1位于波纹板部113与波纹板部114之间。[0091] 在此，将从波纹板部111朝向假想线L1的方向设为方向D1，将与方向D1及层叠方向H正交的方向设为方向D2。此外，方向D1也与层叠方向H正交。[0092] 波纹板部111以随着去向假想线L1而宽度变小的方式形成。在波纹板部111形成有多个凸部130、131。凸部130以向层叠方向H的一方侧突出的方式形成，具体而言，以向上方突出的方式形成。并且，凸部131以朝向下方侧突出的方式形成。[0093] 各凸部130、131以在方向D2上延伸的方式形成。凸部130及凸部131在方向D1上交替配置。此外，波纹板部112、113、114与波纹板部111同样地形成。[0094] 即，在波纹板部112、113、114，也交替形成有朝向上方突出的凸部和朝向下方延伸的凸部。在各波纹板部111、112、113、114形成有多个凸部，因此不易弯曲。因此，在对蓄电装置1A施加了振动时，能够抑制蓄电装置1A大幅变形。[0095] 并且，在蓄电模块20由于进行充放电而以在层叠方向H上膨胀的方式变形了时，波纹板部111的各凸部130、131以突出高度变低的方式变形。伴随于此，波纹板部111以朝向假想线L1延伸的方式变形。同样，波纹板部112、113、114也以朝向假想线L1延伸的方式变形。[0096] 由此，在蓄电单元30内的电极体中，能够将电解液向电极体的中央压回。[0097] 此外，板部129与板部128同样地形成。由此，在对蓄电装置1A施加了振动时，能够抑制蓄电装置1A大幅振动。另外，能够将蓄电单元32内的电极体内的电解液向电极体的中央压回。[0098] 此外，在上述的实施方式1、2中，对在蓄电模块20与收容壳体2之间配置板部的例子进行了说明，但也可以配置于蓄电单元30、31、32之间。[0099] 对本发明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。本发明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。

专利地区：日本

专利申请日期：2022-03-28

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN115149175B