CN101540386A - 电化学装置 - Google Patents
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Abstract
一种电化学装置,具备:第1框体(F1),第2框体(F2),以及具有包装体(1B)的层压型电化学元件(1),其中包装体(1B)包裹素体(1A);第1框体(F1)和第2框体(F2)之间夹着包装体(1B)的周边部(1BP1,1BP2);在第1框体(F1)及第2框体(F2)的任意一方上设置有爪部件(FN),在另一方上设置有嵌套爪部件(FN)的凹部(FR),第1框体(F1)及第2框体(F2)的相对位置关系被固定。
Description
技术区域
本发明涉及具有层压型电化学元件的电化学装置。
背景技术
一直以来,就层压型电化学元件而言,已知有层压型电池或者双电层电容器。例如,专利文献1(日本特开平11-167930号公报)公开了层压型电池。层压型电池具备:具有层叠结构的电池要素、将电池要素封装在内部的层压薄片(薄膜状包装)、以及用于可以使电池要素和外部电连接而从电池要素向层压薄片的外部引出的自动带焊型端子(电极)。此外,也有提议将多个层压型电池装入箱内保护(参照专利文献2:日本特开2006-339032号公报)。
发明内容
但是,层压型电化学元件的机械强度很低,在对单体处理时有可能被损坏。
鉴于这些问题,本发明旨在提供具备层压型电化学元件且可以抑制其破损的电化学装置。
为了解决上述问题,本发明所涉及的电化学装置的特征在于,具备第1框体、第2框体、以及具有包装体的层压型电化学元件,其中包装体包裹素体;第1框体和第2框体之间夹着包装体的周边部,且第1框体和第2框体的相对位置关系被固定。
利用该电化学装置,由于第1框体和第2框体之间夹着包装体的周边部,它们的位置关系被固定,可以利用框体保护层压型电化学元件,抑制其破损。
此外,优选在第1及第2框体的任意一方上设置有爪部件,在另一方上设置有嵌套爪部件的凹部,第1框体和第2框体的相对位置关系被固定。由此,由于只须将爪部件嵌套在凹部内就可以固定第1框体和第2框体,因此具有容易制造的优点,此外,由于简易的固定结构,因此具有分量轻的优点。
优选第1框体具有分别沿着平行的2个轴延伸的第1及第2表面,第1及第2表面,分别以包围各所述轴的方式分别弯曲;第2框体具有分别与第1及第2表面相对的第3及第4表面,包装体的周边部的一部分介于第1表面和第3表面之间,包装体的周边部的另一部分介于第2表面和第4表面之间。
包装体的周边部,通过被第1及第3表面、第2及第4表面夹住,从而以分别包围1个轴的方式弯曲,利用框体夹住周边部时有如下优点:由于框体使得周边部弯曲,因此很难破损;由于沿着1个轴弯曲,因此包装体自身的与上述轴垂直方向上的强度也一并被提高。
此外,优选第1框体具备向厚度方向突出一对凸部,包装体的一端紧密接触双方凸部的侧面,从包装体的另一端延伸的箔状薄片型电极,经由凸部之间的空间,与固定在第1框体上的输出端子电极电连接。
由于薄片型电极为箔状,因此能够吸收由包装体的热膨胀或者热收缩引起的位置变动,从而能够抑制由这些热变形引起的薄片型电极的物理上的断开,但因为电极为箔状且可挠性地变形,因此很难决定位置。本发明的装置,通过包装体的一端紧密接触凸部的侧面,从而包装体的位置被决定,此外,从包装体延伸的箔状的薄片型电极准确地位于它们之间,从而能够将薄片型电极与输出端子电极正确地连接。
根据本发明的电化学装置,能够抑制层压型电化学元件的破损。
附图说明
图1是分解示意第1实施方式的电化学装置的立体图。
图2是图1所示的电化学装置分解时的II-II箭头截面示意图。
图3是图1所示的电化学装置组装后的II-II箭头截面示意图。
图4是变形例所涉及的框体结构的截面图。
图5是分解示意第2实施方式的电化学装置的立体图。
图6是图1或图5所示的电化学装置的VI-VI箭头截面示意图。
图7是变形例所涉及的输出端子附近的结构的截面图。
图8是变形例所涉及的框体结构的截面图。
具体实施方式
下面,参照附图,对本发明所涉及的电化学装置的最佳实施方式进行说明。另外,在图的说明中,对相同或者同等要素标记同一符号,省略重复的说明。
图1是分解示意第1实施方式的电化学装置的立体图。
该电化学装置10具备:树脂制成的第1框体F1及第2框体F2,以及具有包装体1B的层压型电化学元件1,其中包装体1B包裹素体1A。包装体1B的外形是四边形,箔状的薄片型电极T1,T2从构成包装体1B的一边的一端T延伸。本例的电化学装置10,是锂离子型的二次电池。
参照图6看出,配置在包装体1B内部的素体1A具有正极1P、负极1M以及隔板1S。隔板1S由使离子和电解质透过的多孔体组成,在包装体1B的内部填充有电解液1L。包装体1B为使四边形的上部薄膜1BU和四边形的下部膜1BL重叠、粘结其四边的周边部而成的物体。包装体1B由铝层压膜形成。在一枚铝层压膜中,一对树脂膜夹着铝箔。在正极1P和负极1M上分别电连接有正极用薄片型端子电极T1(参照图1)以及负极用薄片型端子电极T2,它们被引出至包装体1B的外部。
回到图1进行说明,在第1框体F1和第2框体F2之间,夹着包装体1B的周边部1BP1,1BP2。这些周边部1BP1,1BP2沿Y轴延伸。换言之,周边部1BP1,1BP2分别沿着与Y轴平行的2个轴延伸。
由于电化学元件1内包含有素体1A,因此具有厚度比周边部厚的中央部1C和围着中央部1C的周边部1BP1,1BP2,1BP3,1BP4。在第1框体F1的中央,设置有配置在包装体1B的中央部1C的下部的四边形的开口OP1。在第2框体F2的中央,设置有配置在包装体1B的中央部1C上部的四边形的开口OP2。开口OP1,OP2的各边沿X轴或Y轴延伸。
各框体F1,F2具有分别向X轴方向或Y轴方向延伸的部分F1X,F1Y,F2X,F2Y,各框体F1,F2的形状为环状的四边形。在第2框体F2的向Y轴方向延伸的一对部分F2Y的下面与第1框体F1的向Y轴方向延伸的一对部分F1Y的上面之间,分别夹着包装体1B的周边部在Y轴方向上延伸的周边区域1BP1,1BP2。
此外,在位于在第2框体F2向Y轴方向延伸的一对部分F2Y的X轴方向的两端的外表面上,分别设置有沿Z轴方向、向第1框体F1方向延伸的一对爪部件FN。在第1框体F1上,设置有嵌套爪部件FN的凹部FR,由此使第1框体F1和第2框体F2的相对位置关系被固定。爪部件FN和凹部FR的位置关系,并不限定于上述关系,也可以与上述相反,分别在第1框体F1及第2框体F2上设置,设置的位置也可以是部分F1X,F2X,爪部件FN及凹部FR的数量也可以分别是3个以上。
由此具有如下优点:由于只须将爪部件FN嵌套于凹部FR内就可以固定第1框体F1和第2框体F2,因此容易制造;此外,由于简易的固定结构,因此分量轻。
此外,利用该电化学装置10,由于在第1框体F1和第2框体F2之间,夹着包装体1B的周边部、它们的位置关系被固定,因此可以利用框体F1,F2保护层压型电化学元件1,防止其破损。
第1框体F1具有设置在一侧端向且向+Z轴方向突出的一对凸部PJ1,PJ2。包装体1B的一端T与凸部PJ1,PJ2的+Y轴方向侧的侧面紧密接触,从而决定其位置。在第1框体F1的凸部PJ1和凸部PJ2之间的区域中,设置有沿X轴延伸的沟GR,在沟GR内嵌有电极部件EB的突起条EB1。
电极部件EB由将正输出端子电极EL1、负输出端子电极EL2、以及介于它们之间的绝缘部件IB一体固定而成,在其下表面形成有沿X轴方向延伸的上述突起条EB1,此外,在电极部件EB的上表面上,形成沿X轴方向延伸的突起条EB2,薄片型电极T1,T2的-Y轴方向的前端被设置为与突起条EB2的+Y轴方向的侧面接触。
沿第1框体F1的Y轴方向的一对部分F1Y,分别具有在+Z轴方向上直立设置且沿Y轴方向延伸的凸条(凸部)QY1,QY2。凸条QY1,QY2,分别嵌入设置在第2框体F2的下表面的凹沟(凹部)UY1,UY2内,夹着包装体1B的周边部。
接着,详细说明夹着包装体周边部的结构。
图2是图1所示的电化学装置分解时的II-II箭头截面图,图3是图1所示的电化学装置组装后的II-II箭头截面图。
电化学装置10的形状相对于通过其重心的YZ平面CL对称。在第1框体F1的一对部分F1Y上表面与第2框体F2的一对部分F2Y的下表面之间,分别夹着包装体1B的周边部的部分1BP1,1BP2,这些周边部分1BP1,1BP2分别以包围Y轴的方式弯曲,向+Z轴方向折曲。周边部分1BP1,1BP2在+Z轴方向上延伸的部分位于凹沟UY1,UY2内,夹在凸条QY1,QY2的内侧面和凹沟UY1,UY2的侧面之间。在此,电化学元件1的Z轴方向的厚度比组合后的框体整体的厚度稍厚。
图4是变形例所涉及的框体结构的截面图。
在图3中,爪部件FN位于第1框体F1的X轴方向的外表面的外侧,然而在本例中,在第1框体F1的X轴方向的两端的外表面上,设置有向内侧凹陷的平台面STP,以使凹沟UY1,UY2被收纳于外侧的侧壁上。由此,爪部件FN的外表面、凹沟UY1,UY2的侧壁外表面、第1框体F1的X轴方向的两端的外表面的位置一致,成为被合理调整的形状,因此方便使用,且在一定程度上可以使其小型化。
图5是分解示意第2实施方式的电化学装置的立体图。
在本实施方式中,从层压型电化学元件1延伸的薄片型电极T1,T2的位置不同。即,薄片型电极T1从包装体1B的+Y轴方向的一端T延伸,薄片型电极T2从-Y轴方向的一端T延伸。薄片型电极T2通过位于-Y轴方向侧的凸部PJ1,PJ2之间的区域,与金属材料制成的电极部件(输出端子电极)EB电连接。薄片型电极T1通过位于+Y轴方向侧的凸部PJ1,PJ2之间的区域,与金属材料制成的电极部件EB电连接。
电极部件EB的结构,除其全部由导电材料制成以外,与图1所示的部件相同,此外,相对于通过电化学装置的重心的XZ平面,该元件的结构对称。其中,其它的结构,与第1实施方式中说明的结构相同。特别是,VI-VI箭头截面的结构,与图1及图5的结构相同。VI-VI箭头截面的结构,相对于通过装置的重心的YZ平面对称。先说明相关部分的结构。
图6是图1或图5所示的电化学装置的VI-VI箭头截面图。在此,必要时请参照图1或图5。如前所述,第1框体F1具有向厚度方向(+Z轴方向)突出的一对凸部PJ1,PJ2,包装体1B的一端T紧密接触两边凸部PJ1,PJ2的侧面,从包装体1B的一端T延伸的箔状薄片型电极T2(T1),经由凸部PJ1,PJ2之间的空间,与固定在第1框体F1的电极部件EB(EL2,EL1)电连接。
由于薄片型电极T2(T1)为箔状,因此能够吸收包装体1B的热膨胀或者热收缩引起的位置变动,从而可以抑制由这些热变形导致的薄片型电极T2(T1)的物理断开,但因为电极为箔状且可挠性地变形,因此很难决定位置。在该装置中,由于包装体1B的一端T紧密接触凸部PJ2(PJ1)的侧面,因此包装体1B的位置被决定,进而由于从包装体1B延伸的箔状的薄片型电极T2(T1)准确地位于其间,从而能够使薄片型电极T2(T1)与电极部件EB(EL2,EL1)正确连接。在此,这些薄片型电极与输出端子电极的电连接,可以使用超声波焊接,也可以使用焊料等进行连接。
其中在本例中,位于图面的上侧的第2框体F2的-Y轴方向的端部侧的部分F2X也紧密接触凸部PJ1,PJ2的侧面,因此容易决定第1及第2框体F1,F2的位置。此外,薄片型电极T2(T1)的表面露出。利用该结构,可以在框体组合后进行薄片型电极T2(T1)的电连接,具有,例如减少框体材料的成本的优点。
图7是变形例所涉及的输出端子附近的结构的截面图。
在本例中,第2框体F2位于薄片型电极T2(T1)的上部,具有保护薄片型电极的功能。
第2框体F2的-Y轴方向的端部侧的部分F2X,比上述的F2X厚,并覆盖薄片型电极T2(T1)及电极部件EB。部分F2X与凸部PJ2(PJ1)相对的部分凹陷、且紧密接触凸部PJ2(PJ1)的侧面也可以。此外,电极部件EB突出于框体F1,F2的-Y轴方向的端部的外侧,在YZ平面内构成T字型,具有露出于外部的露出部HH。在露出部HH上容易电连接外部。
图8是变形例所涉及的框体结构的截面图。
所上所述,由于该装置相对于通过重心的YZ平面对称,因此只就一面的构成进行说明。第1框体F1具有分别沿平行的2个轴Y*(仅一方有图示)延伸的第1表面S1及第2表面S2(参照图2),第1表面S1及第2表面S2以分别包围各自的轴Y*的方式分别弯曲。
此外,第2框体F2具有与第1表面S1及第2表面S2分别相对的第3表面S3及第4表面S4(参照图2),包装体1B的周边部的一部分1BP2介于第1表面S1和第3表面S3之间,包装体1B的周边部的另一部分1BP1介于第2表面S2和第4表面S4之间(参照图2)。
包装体1B的周边部,通过被第1表面S1及第3表面S3、第2表面S2及第4表面S4夹住,从而以分别包围1个轴Y*(Y轴)的方式弯曲。在本例中,周边部的弯曲部具有适宜的曲率半径。利用该结构具有如下优点:由框体F1,F2夹住周边部时,由于框体F1,F2使得周边部弯曲,因此不易破损;由于沿着1个轴弯曲,因此包装体自身与Y*轴垂直方向上的强度也一并被提高。
在此,开口OP1,OP2的内侧面被设定为越靠近周边部1BP2(1BP2)开口尺寸变得越大,在XZ截面内倾斜。该情况下,当电化学元件1由于重力或处理时候受到的力而要在Z轴方向上移动时,碰到由该开口OP1,OP2的内侧面确定的倾斜面,使进一步的移动被限制。即,倾斜面抑制了伴随电化学元件1的移动产生的、周边部1BP2(1BP2)与中央部1C之间的边界部BD的劣化。另外,由于外部结构相同,上述框体也适用于层压型的双电层电容器。
Claims (4)
1.一种电化学装置,其特征在于,
具备:
第1框体;
第2框体;以及
具有包装体的层压型电化学元件,所述包装体包裹素体,
在所述第1框体和所述第2框体之间夹着所述包装体的周边部,且
所述第1框体及所述第2框体的相对位置关系被固定。
2.如权利要求1所述的电化学装置,其特征在于,
在所述第1及第2框体的任意一方上设置有爪部件,在另一方上设置有嵌套所述爪部件的凹部,
所述第1框体及所述第2框体的相对位置关系被固定。
3.如权利要求1所述的电化学装置,其特征在于,
所述第1框体具有分别沿着平行的2个轴延伸的第1及第2表面,
所述第1及第2表面分别以包围各所述轴的方式分别弯曲,
所述第2框体具有分别与所述第1及第2表面相对的第3及第4表面,
所述包装体的周边部的一部分介于所述第1表面和所述第3表面之间,
所述包装体的周边部的另一部分介于所述第2表面和所述第4表面之间。
4.如权利要求1所述的电化学装置,其特征在于,
所述第1框体具备向厚度方向突出的一对凸部,所述包装体的一端紧密接触于所述凸部双方的侧面,
从所述包装体的所述一端延伸的箔状的薄片型电极,经由所述凸部之间的空间,与固定在所述第1框体上的输出端子电极电连接。
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