CN102498533A - 蓄电模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蓄电模块。在使用多个蓄电单元构成的蓄电模块中,各蓄电单元包括:蓄电部,其用于存储电荷;多面形状的容器,其具有相对的两个面,且用于收容蓄电部;一对电极端子,其用于存取蓄电部的电荷,电极端子包括:正极端子,其从上述容器的端部向外部突出而成,且具有接合面,该接合面形成在与容器的相对的两个面中的一个面大致相同的平面上,且用于与邻接的另一蓄电单元的电极端子相接合;以及负极端子,其从上述容器的端部向外部突出而成,其具有接合面,该接合面形成在与上述两个面中的另一个面大致相同的平面上,且具有用于与邻接的另一蓄电单元的电极端子相接合。
Description
技术领域
本发明涉及层叠有多个蓄电单元的蓄电模块。
背景技术
日本国特许厅所发行的下述的专利文献1~8提出有使用锂电池、双电层电容器来作为能够重复进行充放电的蓄电单元的专利。
参照图33及图34说明蓄电单元的一例。蓄电单元100包括:蓄电部111,其用于存储电荷;容器112,其用于收容蓄电部111。
蓄电部111包括正极体、负极体、以及介于正极体与负极体之间的隔离膜。蓄电部111构成为方形的层叠体。正极体及负极体由电极层和集电层构成,该电极层用于存储电荷,该集电层用于存取电荷。正极体及负极体是如下方式进行电连接的,即、将集电层的同极彼此分别捆束,在捆束部接合极性相对应的电极端子113从而实现电连接。
电极端子113由金属板形成为短条状。电极端子113的一端部位于容器112的内部。电极端子113的一端部与集电层的同极彼此的捆束部相接合。电极端子113的另一端侧直接向容器112的外部引出。容器112由层压膜、即包含金属制的中间层的层叠结构的树脂膜形成。容器112以使各电极端子113的前端侧的一部分向外部突出的方式收容并密封蓄电部111。
容器112例如由一对容器构件构成。组合一对容器构件时,能划分出用于收容蓄电部111的室。蓄电部111被收容在容器的室的内部,电极端子113的前端侧从围绕室的凸缘处向外部突出。如图34所示,通过热熔接而密封凸缘112a彼此之间,容器112以如下方式收容并密封蓄电部111,即,使各电极端子113的前端侧的一部分沿着容器112的密封面、即、沿着容器112的厚度的大致中央向外部突出的方式。在图中,附图标记A表示容器112的前表面,附图标记B表示容器112的左侧面,附图标记C表示容器112的上表面。
专利文献1:日本特开昭60-117542号
专利文献2:日本特开2006-294985号
专利文献3:日本特开2003-272966号
专利文献4:日本特开2001-313233号
专利文献5:日本特开2005-190885号
专利文献6:日本特开平10-108361号
专利文献7:日本特开2002-151365号
专利文献8:日本专利第3986545号
在上述的蓄电单元100中,每个蓄电单元100充满电时的平均电压为3V~5V左右。在大多情况下,将多个蓄电单元100串联而用作电压提高到所需电压的蓄电模块。
图35表示由多个蓄电单元100构成的蓄电模块M100S。将多个蓄电单元100排列成沿着容器112的厚度方向、即蓄电部111的层叠方向重叠的集合体,利用焊接等将相邻的蓄电单元100之间的电极端子113相互固定而被电连接。
但是,在蓄电模块M100S是各蓄电单元100的电极端子113沿着容器112的密封面、即沿着容器的厚度的大致中央向外部引出的配置结构。因此,为了接合蓄电单元100间的电极端子113,需要预先将各电极端子113弯折成适于接合的形状。因此,存在进行各个蓄电单元100之间的电连接的作业耗时耗力的可能性。
另外,在蓄电模块M100S中,为了与相邻的蓄电单元100的电极端子113相接合,电极端子113的长度较长。因此,电极端子113的电阻、发热损耗较大,从而也要考虑减小这些电阻、发热损耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现减小各端子的电阻且也能够高效地处理端子彼此的接合的蓄电模块。
为了达成以上的目的,本发明提供一种蓄电模块,其使用多个蓄电单元构成,各蓄电单元包括:蓄电部,其用于存储电荷;多面形状的容器,其具有相对的两个面,且用于收容上述蓄电部;一对电极端子,其用于存取上述蓄电部的电荷,上述电极端子包括:正极端子,其从上述容器的端部向外部突出而成,且具有接合面,该接合面形成在与上述容器的相对的两个面中的一个面大致相同的平面上,且用于与邻接的另一蓄电单元的电极端子相接合;以及负极端子,其从上述容器的端部向外部突出而成,其具有接合面,该接合面形成在与上述两个面中的另一个面大致相同的平面上,且用于与邻接的另一蓄电单元的电极端子相接合。
对于本发明的详细内容,与其他的特征及优点同样地,在说明书中的以下的记载中进行说明并表示在附图中。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的蓄电模块中的蓄电单元的立体图。
图2是蓄电单元的侧视图。
图3是蓄电单元的俯视图。
图4是蓄电单元的沿着图3的IV-IV的纵剖视图。
图5A是例示蓄电部的正极侧引线的长度的图表。
图5B是例示蓄电部的负极侧引线的长度的图表。
图5C是例示正极侧引线的长度与负极侧引线的长度之和的图表。
图6是用多个蓄电单元构成的蓄电模块的立体图。
图7是从图6的箭头方向观察的蓄电模块的侧视图。
图8是蓄电模块的俯视图。
图9是蓄电模块的电路结构图。
图10是本发明的第2实施方式的蓄电模块的立体图。
图11是蓄电模块的侧视图。
图12是蓄电模块的俯视图。
图13是用于说明蓄电模块的组装状态的图。
图14是用于说明蓄电模块的组装工序的图。
图15是蓄电单元的沿着图13的XV-XV的纵剖视图。
图16是蓄电模块的电路结构图。
图17是表示蓄电单元的变形例的立体图。
图18是表示蓄电单元的其他的变形例的立体图。
图19是本发明的第3实施方式的蓄电模块的立体图。
图20是蓄电模块的侧视图。
图21是蓄电模块的俯视图。
图22是蓄电模块的沿着图21的XXII-XXII的纵剖视图。
图23是本发明的第4实施方式的蓄电模块中的蓄电单元的立体图。
图24是本发明的第5实施方式的蓄电模块的主视图。
图25是蓄电模块的侧视图。
图26是蓄电模块的俯视图。
图27是蓄电模块的电路结构图。
图28是本发明的第6的实施方式的蓄电模块的主视图。
图29是蓄电模块的侧视图。
图30是蓄电模块的俯视图。
图31是蓄电模块的电路结构图。
图32是表示蓄电模块的变形例的立体图。
图33是现有技术的蓄电单元的立体图。
图34是蓄电单元的沿着图33的XXXIV-XXXIV的纵剖视图。
图35是用多个现有技术的蓄电单元构成的蓄电模块的立体图。
具体实施方式
首先,说明本发明的第1实施方式的蓄电模块M10S。图6所示的蓄电模块M10S由图1~图4所示的蓄电单元10的层叠体构成。
蓄电单元10由双电层电容器构成。如图4所示,蓄电单元10包括:蓄电部11,其用于存储电荷;容器12,其用于收容蓄电部11;以及电极端子13,其用于存取蓄电部11的电荷。
蓄电部11是包括正极体、负极体、以及介于正极体与负极体之间的隔离膜的方形的层叠体。正极体及负极体具有:电极层,其用于存储电荷,该电极层即是极化电极;以及集电层,其用于存取电荷,该集电层即是集电极。如图4所示,在正极体及负极体中,分别捆束集电层的同极彼此的引线14,在捆束部分别连接极性相对应的电极端子13。
容器12对应于蓄电部11的外形形成为长方体状的方形。在容器12的内部划分有用于一起收容蓄电部11和电解液的室。
一对电极端子13包括:正极端子13a,其在与容器12的相对的两个面中的一个面大致相同的平面上具有接合面15a;负极端子13b,其在与容器12的相对的两个面中的另一个面大致相同的平面上具有接合面15b。
正极端子13a及负极端子13b分别由金属板形成为短条状。在正极端子13a及负极端子13b中,位于容器12内部的室中的一个端部13c与集电层的同极彼此的引线14的捆束部利用焊接等相互固定。在正极端子13a及负极端子13b中,突出到容器12的外部的另一端部13d分别构成电连接用的接合面15a及接合面15b。
容器12为长方体,因此,容器12的相对的两个面是前表面A与背面这两个面、左侧面B与右侧面这两个面、及上表面C与下表面这两个面,这三个组合。右侧面与左侧面B是指在从背面看前表面A的状态下的称呼。在容器12中,正极端子13a及负极端子13b向上方突出。因此,容器12的相对的两个面是指除了上表面C与下表面这两个面之外的、前表面A与背面这两个面、或者左侧面与右侧面这两组面中的任意一组相对的两个面。
在本实施方式中,考虑到与下述的蓄电模块M10S及蓄电模块M10SP中的蓄电单元10的排列方向之间的关系,容器12的相对的两个面是指前表面A与背面这两个面。
正极端子13a从前表面A的上边中的靠右侧面侧的位置向容器12的上方突出,并在与容器12的前表面A大致相同的平面上形成电连接用的接合面15a。另一方面,负极端子13b从容器12的背面的上边中的靠左侧面B侧的位置向容器12的上方突出,并在与容器12的背面大致相同的平面上形成电连接用的接合面15b。
如图4所示,容器12由框体12a和一对膜体12b构成。
框体12a是利用具有热熔接性及电绝缘性的树脂形成的,并且框体12a对应于方形的蓄电部11的外形形成为四边形。框体12a形成为具有上边部、下边部、右边部、以及左边部这四个边部的框状,由四个边部围成的区域在前后方向上开口。
膜体12b为层压膜,该层压模形成为与框体12a的前后表面大致相同的形状相同的大小的片状。膜体12b具有由金属制的中间层和多层树脂层构成的层叠结构。在膜体12b中,向框体12a的内侧露出的表面的层由具有热熔接性的电绝缘材质的树脂形成。
电极端子13具有:向框体12a的内侧突出的一端部13c、向框体12a的外侧突出的另一端部13d、以及固定于框体12a的一边部的中间部13e。电极端子13的中间部13e利用下述的热封处理所提供的热熔接树脂与框体12a及膜体12b一体化,从而电极端子13以被固定的方式支承于容器12的规定位置。
在热封处理过程中,首先,在框体12a的上边部的前表面重叠一个电极端子13的中间部13e,在该电极端子13的中间部13e上覆盖膜体12b。然后,利用热封机(heat sealer)从框体12a的前表面侧对膜体12b的周缘部进行加压并加热。而且,在框体12a的上边部的背面重叠另一个电极端子13的中间部13e,在该电极端子13的中间部13e上覆盖膜体12b。然后,利用热封机从框体12a的背面侧对膜体12b的周缘部进行加压并加热。
在利用热封机进行加压及加热时,膜体12b的热熔接性树脂与框体12a的热熔接性树脂熔化。然后,在散热后热熔接性树脂凝固,由此,无间隙地对膜体12b与框体12a之间进行密封。另外,电极端子13的中间部13e被包入到凝固的热熔接性树脂中,其周围被无间隙地密封。也能够使用一对热封机将膜体12b同时热熔接在上边部的前表面及背面这两个面上。
向容器12注入电解液是以如下方式进行的,即,在热封处理过程中,剩有一部分未进行热熔接的未处理部分,从未处理部分向容器的内部填充电解液。在注入电解液之后利用热封处理将未处理部分密封。
利用以上的工序能够简单、容易且有效地制造具有正极端子13a及负极端子13b的蓄电单元10。蓄电单元10具有用于将容器12的内压抑制到规定的水平以下的未图示的排气阀。
接着,主要参照图5A~图5C,说明蓄电部11中的正极侧引线的长度与负极侧引线的长度之间的关系。
蓄电部11的正极体彼此的集电层的引线14的捆束部与配置在容器12的前表面A侧的正极端子13a的一端部相接合。蓄电部11的负极体彼此的集电层的引线14的捆束部与配置在容器12的背面侧的负极端子13b的一端部13c相接合。因此,在构成蓄电部11的单位单元中,在正极侧的集电层的引线14中长度最长的单位单元上,负极侧的集电层的引线14的长度最短,上述单位单元是由正极体、负极体、以及隔离膜作为一组构成的最小单位。
即,在各单位单元中,正极侧的集电层的引线长度与负极侧的集电层的引线长度之和不会因蓄电部11的层叠位置不同而变化,而是均等化。因而,通过将正极端子13a及负极端子13b配置在蓄电部11的层叠方向的两端,能够谋求各单位单元的内部电阻的均等化。
图5A表示各单位单元的正极侧的引线L1~L7的长度。图5B表示各单位单元的负极侧的引线L1′~L7′的长度。图5C表示L1+L1′的长度~L7+L7′的长度。数字1~7表示单位单元的层叠顺序、即层叠位置。
在由多个蓄电单元10形成的蓄电模块M10S及蓄电模块M10SP中,需要正极端子13a与负极端子13b的配置不同的两个种类的蓄电单元10A及蓄电单元10B。
接着,参照图6~图9说明蓄电模块M10S,该蓄电模块M10S是将多个蓄电单元10A与蓄电单元10B沿着蓄电部11的层叠方向排列成一列并串联而成的。
在蓄电单元10A中,与图1~图4所示的蓄电单元10同样地配置有正极端子13a及负极端子13b。在蓄电单元10B中,正极端子13a从容器12的背面的上边中的靠左侧面B侧的位置向容器12的上方突出。另外,负极端子13b从容器的前表面A的上边中的靠右侧面侧的位置向容器12的上方突出。蓄电单元10B除了正极端子13a及负极端子13b的配置与蓄电单元10A不同之外,其他与蓄电单元10A同样。
如图6所示,在蓄电模块M10S中,以蓄电单元10A、蓄电单元10B、蓄电单元10A的方式交替地排列。
如图7及图8所示,在蓄电单元10A与蓄电单元10B之间,蓄电单元10B的正极端子13a与蓄电单元10A的负极端子13b在相同的位置重叠。同样,蓄电单元10B的负极端子13b与蓄电单元10A的正极端子13a在相同的位置重叠。
另外,在蓄电单元10B与另一个蓄电单元10A之间,蓄电单元10B的正极端子13a与蓄电单元10A的负极端子13b在相同的位置重叠。同样,蓄电单元10B的负极端子13b与蓄电单元10A的正极端子13a在相同的位置重叠。
在排列成一列的多个蓄电单元10A及蓄电单元10B中,蓄电单元10A的负极端子13b与蓄电单元10B的正极端子13a电连接,蓄电单元10B的负极端子13b与另一个蓄电单元10A的正极端子13a电连接。即,如图9所示,多个蓄电单元10以串联的方式电连接。
蓄电单元10包括:正极端子13a,其具有与容器12的前表面A和背面中的一个面在大致相同的平面上的接合面15a;以及负极端子13b,其具有与容器12的前表面A和背面中的另一个面在大致相同的平面上的接合面15b。因此,将多个蓄电单元10A与蓄电单元10B交替地层叠时,正极端子13a的接合面15a与负极端子13b的接合面15b相邻接而重叠。
因此,在蓄电单元10中,与图33~图35所示的现有的蓄电单元100不同,不需要为了将电极端子13彼此接合及电连接而将正极端子13a和负极端子13b弯折。因此,在蓄电单元10之间,能够简单且容易地电连接电极端子13彼此。换言之,通过使用蓄电单元10,能够简单且容易、有效地组装蓄电模块M10S。
另外,在各个蓄电单元10中,不需要弯折电极端子13,因此,能够使各电极端子13的从容器12突出的部分的长度缩短。结果,能够缩小在图7中用记号H表示的蓄电模块M10S的高度。因此,能够提高蓄电模块M10S的每个单位体积的蓄电容量。另外,由于电极端子13变短,因此能够减小电极端子13的电阻,能够减小伴随充放电的发热量。
此时,在互相邻接的蓄电单元10A和蓄电单元10B中,正极端子13a及负极端子13b以蓄电单元10A与蓄电单元10B的接触面为基准面对称地形成。由此,即使在进一步层叠蓄电单元10A与蓄电单元10B的情况下,正极电极13a及负极电极13b的位置也不会错位。因此,能够仅利用蓄电单元10A与蓄电单元10B这两个种类的蓄电单元来形成蓄电模块M10S。
在图33~图35所示的现有的蓄电单元100的情况下,电极端子113中的从容器112突出的部分的长度是以下三个长度之和,即,以大致垂直于蓄电部111的层叠方向的方式从容器112突出的部分的长度、以大致平行于蓄电部111的层叠方向的方式延伸的部分的长度、以及用于形成电极端子113之间的接合面的部分的长度。在采用本发明的蓄电单元10的情况下,电极端子13中的从容器12突出的部分的长度大体上仅有用于形成电极端子13之间的接合面的部分的长度就可以。
接着,参照图10~图16说明本发明的第2实施方式的蓄电模块M10SP。
在蓄电模块M10SP中,与第1实施方式相同的多个蓄电单元10A和蓄电单元10B以蓄电单元10A、蓄电单元10A、蓄电单元10B、蓄电单元10B、蓄电单元10A、蓄电单元10A的方式依次排列。邻接的一对蓄电单元10A形成蓄电单元组10AG,邻接的一对蓄电单元10B形成蓄电单元组10BG。
在蓄电单元组10AG中的邻接的一对蓄电单元10A之间、在蓄电单元组10BG中的邻接的一对蓄电单元10B之间,分别使用汇流条(bus bar)16a或者汇流条16b以并联的方式进行电连接。邻接的蓄电单元组10AG与蓄电单元组10BG之间利用正极端子13a与负极端子13b之间的直接接触以串联的方式电连接。
在蓄电单元组10AG中的邻接的一对蓄电单元10A之间及在蓄电单元组10BG中的邻接的一对蓄电单元10B之间分别借助汇流条16a、利用焊接等将正极端子13a彼此电连接。同样,借助汇流条16b、利用焊接等将负极端子13b彼此电连接。
在蓄电单元组10AG和蓄电单元组10BG之间,蓄电单元组10AG中的电极端子13与蓄电单元组10BG中的电极端子13在容器12彼此重叠的面中、在彼此相同的位置重叠,上述容器12彼此重叠的面是蓄电单元10A与蓄电单元10B的邻接面。
另外,如图11及图12所示,蓄电单元10B的负极端子13b与邻接于蓄电单元10B的蓄电单元10A的正极端子13a之间利用焊接等电连接。图16是蓄电模块M10SP的电路结构图。
这样,即使在将多个蓄电单元10以串联、并联的方式连接的蓄电模块M10SP中,由于蓄电单元10包括具有接合面15a的正极端子13a和具有接合面15b的负极端子13b,因此,能够简单且容易、有效地进行蓄电单元10之间的接合及电连接。
另外,在各个蓄电单元10中,不需要为了将电极端子13彼此接合及电连接而弯折电极端子13,因此能够缩短各电极端子13中的从容器12突出的部分的长度。结果,能够缩小图11中用附图标记h表示的蓄电模块M10SP的高度。由此,提高蓄电模块M10SP的每个单位体积的蓄电容量。
另外,通过缩短电极端子13,能够减小电极端子13的电阻,能够大幅度地削减伴随充放电的发热量。
此时,在互相邻接的蓄电单元组10AG和蓄电单元组10BG中,正极端子13a及负极端子13b以蓄电单元组10AG与蓄电单元组10BG的接触面为基准面对称地形成。由此,即使在进一步层叠蓄电单元组10AG与蓄电单元组10BG的情况下,正极电极13a及负极电极13b的位置也不会错位。由此,能够仅利用蓄电单元10A与蓄电单元10B这两个种类的蓄电单元来形成蓄电模块M10SP。
接着,参照图17及图18说明蓄电单元的变形例。
在图17及图18所示的蓄电单元20及蓄电单元30中,与图1~图4所示的蓄电单元10的功能相同的部位标注相同的附图标记。
在图17所示的蓄电单元20中,作为成一对的电极端子13,包括:正极端子13a,其在与容器12的前表面A大致相同的平面上具有接合面15a;以及负极端子13b,其在与背面大致相同的平面上具有接合面15b。通过以将容器12的背面与其他的容器12的前表面A重叠的方式进行层叠而构成蓄电模块。
正极端子13a从容器12的前表面A的上边中的靠容器12的右侧面侧的位置向容器12的上方突出,并在与容器12的前表面A大致相同的平面上具有电连接用的接合面15a。另一方面,负极端子13b从容器12的背面的上边中的靠容器12的右侧面侧的位置向容器12的上方突出,并在与容器12的背面大致相同的平面上具有电连接用的接合面15b。
蓄电单元20是通过将正极端子13a与负极端子13b在蓄电部11的层叠方向的两端以相面对的方式配置而形成的。将多个蓄电单元20以前表面A与背面相接触的方式层叠时,蓄电单元20之间的异极彼此的电极端子13相邻接。能够利用焊接等简单、容易且有效地电连接这些电极端子13。
这样,在使用多个蓄电单元20以串联的方式电连接的蓄电模块中,蓄电单元20仅为图示的一个种类即可。在蓄电单元20之间,不需要为了进行接合并电连接而弯折电极端子13,能够取得与蓄电单元10及蓄电模块M10S的情况同样的效果。
在图18所示的蓄电单元30中,作为一对电极端子13,包括:正极端子13a,其在与容器12的相对的两个面中的一个面大致相同的平面上具有接合面15a;以及负极端子13b,其在与容器12的相对的两个面中的另一个面大致相同的平面上具有接合面15b。考虑到与蓄电模块中的蓄电单元30的排列方向之间的关系,容器12中的相对的两个面是前表面A和背面这两个面。
正极端子13a从容器12的前表面A的左边中的靠上表面C侧的位置向容器12的右方突出,且在与容器12的前表面A大致相同的平面上形成电连接用的接合面15a。另一方面,负极端子13b从容器12的背面的右边中的靠下表面侧的位置向容器12的左方突出,且在与背面大致相同的平面上形成电连接用的接合面15b。
在蓄电单元30中,为了形成与蓄电模块M10S、M10SP同样的电路,与蓄电单元10同样,使用一对电极端子13的配置不同的两个种类的蓄电单元30A及蓄电单元30B。
如图18所示,在蓄电单元30A中,一对电极端子13以如上所述的方式配置。在蓄电单元30B中,正极端子13a从容器12的前表面A的左边中的靠下表面侧的位置向容器12的左方突出。
另一方面,蓄电单元30B的负极端子13b从容器12的背面的右边中的靠上表面C侧的位置向容器12的右方突出。将多个蓄电单元30A及蓄电单元30B以与蓄电单元10的情况相同的方式进行排列,以串联或者串并联(混联)的方式接合,由此,能够简单且容易地、有效地构成蓄电模块。
也可以将蓄电单元30的正极端子13a及负极端子13b配置为如图中的单点划线所示,即、配置为从容器12的前表面及背面的左边及右边的中央向容器12的侧方突出的方式。在以如上的方式配置的情况下,在蓄电模块的组装工序中,通过将蓄电单元30的表背面、即容器12的前后表面交替地翻转并进行排列,相邻接的蓄电单元30之间的电极端子13在相同的位置重叠。由此,蓄电单元30可以只有一个种类。
接着,参照图19~图22,说明本发明的第3实施方式的蓄电模块M40S。
在图19~图22所示的蓄电模块M40S的蓄电单元40中,对与图1~图4所示的蓄电单元10的功能相同的部位标注相同的附图标记。
在蓄电单元40中,作为一对电极端子13,包括:正极端子13a,其在与容器12的相对的两个面中的一个面大致相同的平面上具有接合面15a;以及负极端子13b,其在与容器12的相对的两个面中的另一个面大致相同的平面上具有接合面15b。考虑到与蓄电模块M40S的蓄电单元40的排列方向之间的关系,容器12的相对的两个面是前表面A和背面这两个面。
正极端子13a从容器12的前表面A的上边中的靠右侧面侧的位置向容器12的上表面C的前部突出,并在与容器12的前表面A大致相同的平面上形成电连接用的接合面15a。另一方面,负极端子13b从背面的上边中的靠左侧面B侧的位置向容器12的上表面C的后部突出,并在与背面大致相同的平面上形成电连接用的接合面15b。
容器12与上述的蓄电单元10同样,由框体和膜体构成。如图22所示,各电极端子13由头部17和脚部18构成,在成形框体时嵌件成形电极端子13。
头部17向框体的上表面、即容器12的上表面C突出。头部17利用位于容器12的前表面A侧的头部17的前端面在与容器12的前表面A大致相同的平面上形成接合面15a。另一方面,头部17利用位于容器12的背面侧的头部的后端面在与容器12的背面大致相同的平面上形成接合面15b。
脚部18包括基端部和顶端部,该基端部埋设于框体,该顶端部向框体的内侧突出而成。如图22所示,顶端部与蓄电部的集电层的引线14的捆束部利用焊接等相互固定。
多个蓄电单元40为了构成蓄电模块M40S,与蓄电单元10同样地具有一对电极端子13的配置不同的两个种类的蓄电单元40A及蓄电单元40B。
在蓄电单元40A中,正极端子13a的头部17从容器12的前表面A的上边中的靠右侧面侧的位置向容器12的上表面C的前部突出,且利用头部17的前端面在与容器12的前表面A大致相同的平面上形成电连接用的接合面15a。另一方面,负极端子13b的头部17从容器12的背面的上边中的靠左侧面B侧的位置向容器12的上表面C的后部突出,且利用头部17的后端面在与容器12的背面大致相同的平面上形成电连接用的接合面15b。
在蓄电单元40B中,正极端子13a的头部17从容器12的前表面A的上边中的靠左侧面B侧的位置向容器12的上表面C的前部突出,且利用头部17的前端面在与容器12的前表面A大致相同的平面上形成电连接用的接合面15a。另一方面,负极端子13b的头部17从容器12的背面的上边中的靠右侧面侧的位置向容器12的上表面C的后部突出,利用头部17的后端面在与容器12的背面大致相同的平面上形成电连接用的接合面15b。
如图19所示,在蓄电模块M40S中,以蓄电单元40A、蓄电单元40B、蓄电单元40A的方式交替地排列。
如图19及图21所示,在一侧蓄电单元40A与蓄电单元40B之间,蓄电单元40A的负极端子13b与蓄电单元40B的正极端子13a在相同的位置重叠。同样,蓄电单元40A的正极端子13a与蓄电单元40B的负极端子13b也在相同的位置重叠。
另外,在蓄电单元40B与另一侧蓄电单元40A之间,蓄电单元40B的负极端子13b与蓄电单元40A的正极端子13a在相同的位置重叠。同样,蓄电单元40B的正极端子13a与蓄电单元40A的负极端子13b也在相同的位置重叠。
在排列成一列的多个蓄电单元40A及蓄电单元40B中,蓄电单元40A的负极端子13b与蓄电单元40B的正极端子13a借助接合面15b及接合面15a利用焊接等进行电连接。另外,蓄电单元40B的负极端子13b与另一侧蓄电单元40A的正极端子13a借助接合面15b及接合面15a利用焊接等进行电连接。即,多个蓄电单元40以串联的方式进行电连接。
蓄电单元40包括:正极端子13a,其在与容器12的相对的两个面中的一个面大致相同的平面上具有接合面15a;以及负极端子13b,其在与容器12的相对的两个面中的另一个面大致相同的平面上具有接合面15b。因此,在将多个蓄电单元40以如下的方式进行排列的情况下,即、以容器12沿着相对于与正极端子13a的接合面15a及负极端子13b的接合面15b成为大致相同的平面的两个面的方向彼此重叠的方式,在蓄电单元40之间,电极端子13的异极彼此相邻接。
因此,与图33~图35所示的以往的蓄电单元110不同,在蓄电单元40中,不需要为了将电极端子13电连接而弯折电极端子13,从而能够简单且容易地电连接蓄电单元40A与蓄电单元40B之间的电极端子13彼此。换言之,通过使用蓄电单元40,能够简单且容易地、有效地组装蓄电模块M40S。
另外,即使在蓄电单元40中,各电极端子13的头部17形成为蓄电单元40的板状的电极端子13的突出部分平铺在容器12的上表面C上的形状,且仅向容器12的上表面C突出了头部17的厚度。因此,能够缩小蓄电单元40及蓄电模块的占有体积。由此,与图33~图35所示的以往的蓄电单元110相比,能够减小电阻,能够减小伴随充放电的发热量。
接着,参照图23说明本发明的第4实施方式的蓄电单元50及蓄电模块。
在图23中,蓄电单元50由双电层电容器构成。蓄电单元50包括:蓄电部,其用于存储电荷;容器12,其用于收容蓄电部;以及电极端子13,其用于存取蓄电部的电荷。电极端子13包括正极端子13a、负极端子13b。
蓄电部包括正极体、负极体、以及介于正极体与负极体之间的隔离膜,蓄电部构成为方形的层叠体。正极体及负极体包括极化电极和集电极,极化电极是用于存储电荷的电极层,集电极是用于存取电荷的集电层。在蓄电单元50中,集电极的同极彼此的引线被捆束,在该捆束部连接有极性相对应的电极端子13。
容器12对应于蓄电部的外形形成为方形、即长方体。在容器12的内部设有用于一起收容蓄电部与电解液的室。
一对电极端子13包括:正极端子13a,其在与容器12的相对的两个面中的一个面大致相同的平面上具有接合面15a;以及负极端子13b,其在与容器12的相对的两个面中的另一个面大致相同的平面上具有接合面15b。
正极端子13a及负极端子13b分别由金属板形成为短条状。正极端子13a及负极端子13b上,位于容器12的内部的一个端部13c与集电层的引线的捆束部利用焊接等相互固定。在正极端子13a中,突出到容器12的外部的另一端部13d构成电连接用的接合面15a,以及负极端子13b中,突出到容器12的外部的另一端部13d构成电连接用的接合面15b。
由于容器12为长方体,因此,容器12的相对的两个面是前表面A与背面这两个面、左侧面B与右侧面这两个面、及上表面C与下表面这两个面。但是,电极端子13向上表面C突出,因此,容器12的相对的两个面是除了上表面C与下表面这两个面之外的、前表面A与背面这两个面、或者左侧面B与右侧面这两个面中的任意一组的两个面。
在本实施方式中,考虑到与蓄电模块中的蓄电单元50的排列方向之间的关系,容器12的相对的两个面是指容器12的左侧面B与右侧面这两个面。
正极端子13a从作为容器12的上表面C的长度方向的左右方向的右端部中央向容器12的上方突出,且在与容器12的右侧面大致相同的平面上形成电连接用的接合面15a。另一方面,负极端子13b从作为容器12的上表面C的长度方向的左右方向的左端部中央向容器12的上方突出,且在与容器12的左侧面大致相同的平面上形成电连接用的接合面15b。
容器12与以上的各实施方式同样地由框体12a和一对膜体12b形成。
框体12a由具有热熔接性及电绝缘性的树脂形成,且该框体12a对应方形的蓄电部的外形而形成为四边形。框体12a形成为具有上边部、下边部、右边部、左边部这四个边部的框状,且由四个边部围成的区域在前后方向上开口。
膜体12b为层压膜,该层压膜形成为与框体12a的前后表面大致相同的形状相同的大小的片状。膜体12b具有由金属制的中间层和多层树脂层构成的层叠结构。在膜体12b中,向框体12a的内侧露出的表面的层由具有热熔接性的电绝缘材质的树脂形成。
电极端子13具有向框体12a的内侧突出的一端部13c、向框体12a的外侧突出的另一端部13d、以及埋设于框体12a的中间部13e。电极端子13以其中间部13e介于框体12a的规定位置的方式嵌件成形。
向框体12a的内侧突出的各电极端子13的端部与蓄电部的集电层的引线的捆束部利用焊接等相互固定并电连接。接着,使膜体12b与框体12a的前后表面重叠,利用热封处理,使膜体12b的周缘部与框体12a的前后表面分别热熔接。
向容器12注入电解液是以如下方式进行的,即,在热封处理过程中,剩有一部分未进行热熔接的未处理部分,从未处理部分向容器12的内部填充电解液。在注入电解液之后利用热封处理将未处理部分密封。
利用以上的工序,能够简单、容易且有效地制造具有正极端子13a及负极端子13b的蓄电单元50。蓄电单元50具有用于将容器12的内压抑制到规定水平以下的未图示的排气阀。
多个蓄电单元50在容器12的左右表面重叠地排列成一列的情况下,在相邻接的蓄电单元50之间,彼此的正极端子13a及负极端子13b在相同的位置重叠。因此,与以往的蓄电单元110不同,不需要为了电连接电极端子13而弯折电极端子13,能够利用焊接等简单且容易地电连接蓄电单元50间的电极端子13彼此。换言之,通过使用蓄电单元50,能够简单且容易地、有效地组装蓄电模块。
另外,在各个蓄电单元50中,由于不需要弯折正极端子13a及负极端子13b,因此,能够缩短各电极端子13的从容器12突出的部分的长度。由此,能够减小电极端子13的电阻。
接着,参照图24~图27说明本发明的第5实施方式的蓄电模块M60S。蓄电模块M60S由蓄电单元60的层叠体构成。
在图24~图27所示的蓄电单元60中,与图23所示的蓄电单元50的功能相同的部位标注相同的附图标记。
在用于构成蓄电模块M60S的蓄电单元60中,与以上的实施方式相比,将正极端子13a及负极端子13b的板厚设定得较厚。在蓄电单元60中,对应于设定加厚的电极端子13的板厚的量,将正极端子13a及负极端子13b从容器12的突出量设定得较小。其他的部位与图23所示的蓄电单元50同样地构成,能够取得同样的效果。
另外,与图23所示的蓄电单元50相比,蓄电单元60的占有体积也与正极端子13a及负极端子13b从容器12的突出量设定减少的量相应地变小。由此,能够小型化蓄电模块M60S。蓄电单元60具有用于将内压抑制到规定水平以下的排气阀19。
在各个蓄电单元60中,正极端子13a从作为容器12的上表面C的长度方向的左右方向的右端部中央向容器12的上方引出,且在右侧端面在与容器12的右侧面大致相同的平面上形成电连接用的接合面15a。另一方面,负极端子13b从作为容器12的上表面C的长度方向的左右方向的左端部中央向容器12的上方引出,且在左侧端面在与容器12的左侧面B大致相同的平面上形成电连接用的接合面15b。
多个蓄电单元60沿着容器12的左右方向排列成一列,在相同的位置重叠的负极端子13b与正极端子13a之间,借助接合面15a及接合面15b利用焊接等进行电连接。即,如图27所示,多个蓄电单元40以串联的方式电连接。
接着,参照图28~图31说明本发明的第6的实施方式的蓄电模块M70SP。蓄电模块M70SP由蓄电单元70的层叠体构成。
在图28~图31所示的蓄电单元70中,与图23所示的蓄电单元50的功能相同的部位标注相同的附图标记。
在蓄电单元70中,正极端子13a从容器12的上表面C的右端部的前表面A侧向容器12的上方突出,正极端子13a形成有电连接用的接合面15a和电连接用的接合面15c,该接合面15a在与容器的右侧面大致相同的平面上,该接合面15c在与容器12的前表面A大致相同的平面上。另一方面,负极端子13b从容器12的上表面C的左端部的前表面A侧向容器12的上方突出,负极端子13b形成有电连接用的接合面15b和电连接用的接合面15d,该接合面15b在与容器12的左侧面B大致相同的平面上,该接合面15d在与容器12的前表面A大致相同的平面上的。
在蓄电模块M70SP中,蓄电单元70具有在容器12的前表面A侧配置有一对电极端子13的蓄电单元70A、在容器的背面侧配置有一对电极端子13的蓄电单元70B这两个种类的蓄电单元。
如上所述,蓄电单元70A在容器12的前表面A侧具有一对电极端子13。
在蓄电单元70B中,正极端子13a从容器12的上表面C的右端部的背面侧向容器12的上方突出。正极端子13a形成有电连接用的接合面15a和电连接用的接合面15c,该接合面15a在与容器12的右侧面大致相同的平面上,该接合面15c在与容器12的背面大致相同的平面上。另一方面,负极端子13b从容器12的上表面C的左端部的背面侧向容器12的上方突出。负极端子13b形成有电连接用的接合面15b和电连接用的接合面15d,该接合面15b在与容器12的左侧面B大致相同的平面上,该接合面15d在与容器12的背面大致相同的平面上。
在将多个蓄电单元70A沿着作为容器12的左右方向的容器12的上表面C的长度方向排列时,容器12彼此邻接。在邻接的容器12中,在相同的位置重叠的负极端子13b与正极端子13a之间,借助接合面15a及接合面15b利用焊接等进行电连接。
另外,在将多个蓄电单元70B沿着作为容器12的左右方向的容器12的上表面C的长度方向排列时,容器12彼此邻接。在邻接的容器12中,在相同的位置重叠的负极端子13b与正极端子13a之间,借助接合面15a及接合面15b利用焊接等进行电连接。
多个蓄电单元70A及蓄电单元70B具有三个蓄电单元70A串联而成的列和三个蓄电单元70B串联而成的列。蓄电单元70A的列和蓄电单元70B的列沿着容器12的前后方向、即容器12的上表面C的短边方向排列。
在沿着前后方向邻接的容器12之间,在相同的位置重叠的正极端子13a与负极端子13b之间,借助接合面15c及接合面15d利用焊接等进行电连接。即,在多个蓄电单元70中,沿着容器12的前后方向邻接的蓄电单元70A与蓄电单元70B之间分别以并联的方式电连接。
如图30所示,以相面对的方式邻接的蓄电单元70A与蓄电单元70B形成蓄电单元组70G。在沿着容器12的左右方向邻接的各个蓄电单元组70G彼此之间,一侧蓄电单元组70G的正极端子13a与另一侧蓄电单元组70G的负极端子13b相互在相同的位置重叠。蓄电单元组70G彼此分别以串联的方式电连接。
蓄电单元70在容器12的相对的两个面、在本实施方式中为容器12的左侧面B与右侧面这两个面中的一个面上,在与容器12的前表面A或者背面大致相同的平面上具有接合面,该接和面与在与容器12的左侧面B大致相同的平面上具有接合面15a的正极端子13a相对应。而且,蓄电单元70在与容器12的前表面A或者背面大致相同的平面上具有接合面,该接合面与在与另一个面大致相同的平面上具有接合面15b的负极端子13b相对应。因此,能够利用多个蓄电单元70,在完全不使用用于以串并联的方式电连接蓄电单元70彼此的汇流条的情况下,组装蓄电模块M70SP。
如图28及图29所示,蓄电单元70间的电连接使用连接板117。在沿着容器12的左右方向及前后方向相邻接的四个蓄电单元70A及蓄电单元70B中,在沿着容器12的左右方向邻接的一对蓄电单元70A之间、或者一对蓄电单元70B之间,连接板117横跨在负极端子13b与正极端子13a之间而与负极端子13b、正极端子13a重叠。通过从容器12的前后方向点焊连接板117,简单且有效地以串并联的方式电连接沿着容器12的前后方向及左右方向相邻接的四个电极端子13。
另外,在位于作为图中的左端的列的一端的蓄电单元70A与蓄电单元70B之间的正极端子13a彼此之间、及位于作为图中的右端的列的另一端的蓄电单元70A与蓄电单元70B之间的负极端子13b彼此之间不使用连接板117。上述的正极端子13a彼此之间、负极端子13b彼此之间是利用点焊从容器12的前后方向直接电连接的。
这样,使用连接板117在电极端子13之间进行点焊,从而能够简单、有效且精确地电连接多个蓄电单元70。因而,能够简单、有效且精确地组装蓄电模块M70SP。
在以上说明的各实施方式中,容器12的外形形成为长方体、即六面体。但是,本发明的电极端子13的配置结构并不限定于此,即使容器12为长方体以外的多面体也能适用。
例如,如图32所示,蓄电单元80的容器12也可以形成为上面及下面呈八边形、外周面呈八面体。在蓄电模块M80S中,容器12具有沿着蓄电单元70的排列方向相对的两个面。因此,以在与相对的两个面中的一个面大致相同的平面上具有接合面15a的方式配置正极端子13a,以在与相对的两个面中的另一个面大致相同的平面上具有接合面15b的方式配置负极端子13b。
在本发明的蓄电模块中,蓄电单元的个数、排列方向也并不限定于图示的例。
本发明并不限定于上述的实施方式,能够在其保护范围内进行各种变形、变更,显然,这些变形、变更也属于本发明保护范围。
在以上的说明中,通过引用编入了申请日为2009年9月16日的日本国的特愿2009-214288的内容。
产业上的可利用性
本发明的电极端子的配置结构并不限定只适用于双电层电容器、锂电池,可以广泛地适用于能够重复进行充放电的各种蓄电单元。
包括本发明的实施方式的排他的性质或者特征,以权利要求表示。
Claims (6)
1.一种蓄电模块,其使用多个蓄电单元构成,其特征在于,
各蓄电单元包括:
蓄电部,其用于存储电荷;
多面形状的容器,其具有相对的两个面,且用于收容上述蓄电部;
一对电极端子,其用于存取上述蓄电部的电荷,
上述电极端子包括:
正极端子,其从上述容器的端部向外部突出而成,且具有接合面,该接合面形成在与上述容器的相对的两个面中的一个面大致相同的平面上,且用于与邻接的另一蓄电单元的电极端子相接合;以及,
负极端子,其从上述容器的端部向外部突出而成,其具有接合面,该接合面形成在与上述两个面中的另一个面大致相同的平面上,且用于与邻接的另一蓄电单元的电极端子相接合。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块,其中,
在将多个上述蓄电单元借助上述容器的上述两个面沿着一个方向层叠时,相邻接的蓄电单元之间的上述电极端子在相同的位置相互重叠。
3.根据权利要求2所述的蓄电模块,其中,
相互邻接的上述蓄电单元彼此的上述电极端子形成为以上述蓄电单元彼此的接触面为基准呈面对称。
4.根据权利要求1所述的蓄电模块,其中,
该蓄电模块包括由多个上述蓄电单元构成的蓄电单元组,
在将各组的多个上述蓄电单元沿着一个方向层叠时,相邻接的各蓄电单元组之间的上述电极端子在相同的位置相互重叠。
5.权利要求4所述的蓄电模块,其中,
相互邻接的上述蓄电单元组彼此的上述电极端子形成为以上述蓄电单元组彼此的接触面为基准呈面对称。
6.根据权利要求1所述的蓄电模块,其中,
上述蓄电单元的容器包括:
框体,其包围上述蓄电部;
膜体,其用于密封上述框体的在内侧开口的前后表面,
上述电极端子包括:
突出至上述框体的内侧的一端部;
向上述框体的外侧突出的另一端部;
无间隙地介装于上述框体与上述膜体之间的中间部。
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