CN111095668A - 电池单体以及电池模块 - Google Patents

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Abstract

电池单体具有扁平状的电池主体、隔热部以及散热部。隔热部在俯视观察与电池主体的至少一部分重叠。散热部沿着电池主体的侧面的至少一部分设置。

Description

电池单体以及电池模块
技术领域
本发明涉及蓄电池。
背景技术
蓄电池在各种用途中利用。例如蓄电池为了驱动带电动机的自行车、小型的飞行物体(无人机等)等机械而利用。
作为与蓄电池相关的现有技术，例如有专利文献1、专利文献2。专利文献1公开了抑制向层压薄膜的粘贴部分的应力集中的层压型二次电池。专利文献2公开了通过将载置于框体的薄膜外装电池多个层叠而构成的电池模块。专利文献3公开了使单电池单体层叠的电池组装置。在专利文献3的电池组装置中，在相互对置的单电池单体分别设置散热用的热传导构件。进而，为了防止在单电池单体间传导热，在热传导构件之间设置隔热层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2005-317312号公报
专利文献2：国际公开第2014/196331号
专利文献3：JP特开2012-084347号公报
发明内容
发明要解决的课题
蓄电池有时在低温环境下不正常动作。为此，低温环境下使用的蓄电池需要用于防止低温的外部大气的影响的隔热。另一方面，还对蓄电池谋求将在其内部产生的热散热到外部。本发明的发明者开发了能在低温环境下使用的新的蓄电池。
本发明鉴于上述的课题而提出，其目的之一在于，提供能在低温环境下使用的新的蓄电池。
用于解决课题的手段
本发明的电池单体具有：1)扁平状的电池主体；2)俯视观察下与所述电池主体的至少一部分重叠的隔热部；和3)沿着所述电池主体的侧面的至少一部分设置的散热部。
本发明的电池模块，层叠多个本发明的电池单体而成。
发明的效果
根据本发明，提供能在低温环境下使用的新的蓄电池。
附图说明
上述的目的以及其他目的、特征以及优点通过以下叙述的适合的实施方式、以及附随于其的以下的附图而进一步明确。
图1是表示实施方式1所涉及的电池单体的一例的立体图。
图2是例示收容于框体的电池单体的图。
图3是例示隔热部设于电池单体的上表面侧和下表面侧双方的情形的图。
图4是例示密封件的密封的变形的图。
图5是例示与电池主体重叠且不与密封件的周边部重叠而设的隔热部的图。
图6是例示袋状的密封件的图。
图7是例示实施方式2所涉及的电池模块的立体图。
图8是实施方式2所涉及的电池模块的YZ俯视图。
图9是例示在各电池单体的上表面设有隔热部的情形的图。
图10是由利用框体层叠的电池单体构成的电池模块的立体图。
图11是利用框体层叠的电池单体的AB截面图。
图12是例示收容于外壳的电池模块的图。
图13是例示在周边部的一部分向下折弯的状态下收容于外壳的电池模块的图。
具体实施方式
以下使用附图来说明本发明的实施方式。另外，在全部附图中对同样的构成要素标注同样的附图标记，适宜省略说明。另外，除了特别说明的情况以外，框图中的各方块不是硬件单位的结构，而表征功能单位的结构。
图1是表示实施方式1所涉及的电池单体的一例的立体图。电池单体100在其内部具有扁平状的电池主体110。例如电池主体110的形状是长方体。但电池主体110的形状不需要是严格的长方体，例如可以是长方体的各边、顶点被倒棱倒角过的形状。
另外，电池主体110的形状是扁平状，即从上表面、下表面俯视观察的电池主体110的面(图1中XY俯视观察下的电池主体110的面)的边的长度比电池主体110的厚度(图1中的Z方向的大小)大即可，并不限定于长方体。从上表面、下表面俯视观察的电池主体110的面的形状能是任意的形状(例如椭圆形等)。另外，电池主体110的上表面和下表面的大小也可以不相同。
电池单体100是锂离子电池等2次电池的单体，具有由密封件140将电池主体110密封的结构。密封件140是将电池主体110密封的构件。例如密封件140是层压薄膜。在该情况下，电池主体110被密封件140层压密封。例如电池主体110在构成密封件140的2片薄膜之间被密封。并且该薄膜遍及电池主体110的全周与电池主体110相比更向外侧超出。以下将如此地比电池主体110更向外侧超出的部分称作密封件140的周边部(附图标记142)。换言之，周边部142是密封件140当中位于电池主体110的侧面的周边的部分。另外，周边部142是构成密封件140的2片薄膜不隔着电池主体110对置的部分。
电池单体100还具有隔热部120、散热部、电极160。隔热部120至少由比密封件140热传导率低的构件构成。
隔热部120设为在其内部具有多个空隙的构件比较优选。多个空隙可以相互独立。另外，也可以至少2个空隙相互相连。在内部具有多个空隙的隔热部120例如由丁腈系合成橡胶等多孔质材料形成。但隔热部120也可以由多孔质材料以外的材料(例如聚氨酯)形成。
隔热部120的热传导率设为0.02W/mK以上比较优选。另外，隔热部120的热传导率设为0.05W/mK以下比较优选。
隔热部120设置成XY俯视观察下与电池主体110的至少一部分重叠。从隔热的观点出发，隔热部120在XY俯视观察下具有与电池主体110大致相同的面积且设置成与电池主体110的大致全域重叠比较优选。
隔热部120的厚度设为2mm以上比较优选。另外，隔热部120的厚度设为3mm以下比较优选。另外，隔热部120的厚度可以均匀，也可以不均匀。例如在使用电池单体100时电池单体100内的温度分布变得不均匀的情况下，配合该温度分布使隔热部120的厚度不均匀比较优选。具体地，使与比较高温的电池单体100内的区域在俯视观察下重叠的隔热部120的区域的厚度比较薄。另一方面，使与比较低温的电池单体100内的区域重叠的隔热部120的区域的厚度比较厚。
例如使俯视观察下隔热部120的中心部的厚度比其他部分薄。这是因为，在后述那样周边部142作为散热部发挥功能的情况下，由于周边部142的散热的效果从而电池单体100当中距周边部142近的部分(距隔热部120的中心部远的部分)与距周边部142远的部分(距隔热部120的中心部近的部分)相比，温度更易于变低。此外，例如也可以在运用前进行电池单体100的测试来预先掌握电池单体100内的温度分布，根据该温度分布来决定隔热部120的厚度的分布。
隔热部120的平面形状并不限定于图1所示的长方形，能设为任意的形状。另外，隔热部120也可以俯视观察下具有多个开口部。
隔热部120可以直接安装于密封件140，也可以经由其他构件安装于密封件140。在前者的情况下，例如隔热部120熔敷在密封件140。在后者的情况下，例如隔热部120用双面胶带等粘着材料安装于密封件140。
散热部是具有将从电池主体110产生的热向电池单体100的外部散热的作用的构件。例如散热部由空气、金属等形成。散热部的热传导率设为0.4W/mK以上比较优选。另外，散热部的热传导率设为0.6W/mK以下比较优选。特别地，散热部的热传导率设为0.5W/mK比较优选。
散热部沿着电池主体110的侧面的至少一部分而设。例如遍及电池主体110的侧面全周来设置散热部。
在图1中，散热部由密封件140构成。具体地，密封件140具有位于电池主体110的侧面的周边的周边部142，该周边部142作为散热部发挥功能。另外，散热部可以是周边部142的一部分，也可以是全部。作为散热部发挥功能的周边部142具有YX俯视观察下电池单体100整体的面积的20％以上的面积比较优选。
在密封件140由层压薄膜构成、周边部142作为散热部发挥功能的情况下，层压薄膜包含金属材料(例如铝)比较优选。例如层压薄膜具有将用于热压接的树脂层和用于散热的金属层的层叠的结构。金属层的厚度设为层压薄膜整体的20％以上比较优选。另外，金属层的厚度设为层压薄膜整体的50％以下比较优选。
散热部可以由密封件140的周边部142以外的结构构成。例如可以将电池单体100收容于框体，该框体的一部分作为散热部发挥功能。框体例如由树脂等热传导率高的构件形成比较优选。
图2是例示收容于框体的电池单体100的图。在图2中，框体10形成为保持电极160。另外，框体10形成为遍及全周对周边部142进行保持。但框体10不一定非要遍及全周保持周边部142，也可以形成为仅保持周边部142的一部分。框体10优选轻量。具体地，每单位体积的重量为1g程度比较优选。
另外，在到此为止的说明中，是将用密封件将电池主体密封的结构(图2中的电池单体100)称作电池单体，但也可以将用密封件将电池主体密封的结构和收容其的框体(图2中的电池单体100以及框体10)合起来称作电池单体。以下为了说明方便，与到此为止的说明同样，不含框体地将用密封件将电池主体密封的结构称作电池单体。
电极160是与电池主体110连接的电极，被引出到密封件140的外侧。另外在图1中，在XY俯视观察下，在电池单体100的1个短边并排设有2个电极160。但设置电极160的位置任意。例如可以在电池单体100的1个长边并排设置2个电极160，也可以在对置的2个短边分别各设置1个电极160，还可以在对置的2个长边分别各设置1个电极160。
<作用、效果>
在本实施方式的电池单体100中，在俯视观察下位于与电池主体110的至少一部分重叠的位置设置隔热部120。通过该隔热部120，能减少低温的外部大气给电池主体110带来的影响。因而能使电池单体100的低温特性提升。
另外，在本实施方式的电池单体100中，沿着电池主体110的侧面的至少一部分设置散热部。由于通过该散热部将由电池主体110产生的热释放到外部，因此能防止电池主体110成为高温。
进而在电池单体100中，隔热部120和散热部设于分开的位置。如此一来，能防止隔热部120和散热部相互干涉而隔热或散热的效率降低。
<电池单体100的其他变形>
图1的隔热部120设于电池单体100的上表面侧(-Z侧)。但隔热部120也可以设于电池单体100的下表面侧(+Z侧)，还可以设于电池单体100的上表面侧和下表面侧双方。
图3是例示隔热部120设于电池单体100的上表面侧和下表面侧双方的情形的图。设于上表面侧的隔热部120和设于下表面侧的隔热部120可以是相同大小，也可以是不同大小。另外这些隔热部120可以配置成俯视观察下至少一部分重叠，也可以配制成俯视观察不重叠。
在图1中，密封件140将电池主体110密封，使得YZ俯视观察下比电极160更凸出的部分存在于电池主体110的上表面侧和下表面侧双方。但密封件140也可以将电池主体110密封，使得YZ俯视观察下比电极160更凸出的部分仅存在于电池主体110的上表面侧和下表面侧的任意一方。
图4是例示密封件140的密封的变形的图。在图4(a)中，YZ俯视观察下比电极160更凸出的部分仅存在于电池主体110的上表面侧。另一方面，在图4(b)中，YZ俯视观察下比电极160更凸出的部分仅存在于电池主体110的下表面侧。
在如图4那样YZ俯视观察下比电极160更凸出的部分仅存在于电池主体110的上表面侧和上表面侧的任意一方的情况下，也是隔热部120既可以设于电池主体110的上表面侧和下表面侧的任意一方，也可以设于双方。
在此，隔热部120设于YZ俯视观察下不比电极160更凸出一侧。图5是例示YZ俯视观察下在不比电极160更凸出一侧设置隔热部120的情形的图。在该情形中，还能在俯视观察下与周边部142重叠的位置设置隔热部120。但由于兼顾隔热和散热，因此隔热部120设置成与电池主体110重叠且不与密封件140的周边部重叠比较优选(参考图5)。另外，从隔热的观点出发，隔热部120设置成与电池主体110的大致全域重叠比较优选。
密封件140并不限定于前述那样由2片薄膜构成。例如密封件140可以由袋状的薄膜构成。图6是例示袋状的密封件140的图。密封件140在入电池单体100前的状态下，4边中仅1边打开。然后通过从该开口部分插入电池单体100，将该开口部分密封(例如层压密封，来形成密封了电池单体100的电池单体100。
[实施方式2]
图7是例示实施方式2所涉及的电池模块200的立体图。电池模块200是通过层叠多个电池单体100而构成的电池组的。
图8是实施方式2所涉及的电池模块200的YZ俯视图。在图8的各电池单体100中，与图3所示的电池单体100同样，在上表面侧和下表面侧双方设置隔热部120。进而在图8中，将相邻的2个电池单体100隔着粘着件150(以下称作粘着件)层叠。粘着件例如是双面胶带。
如实施方式1中叙述的那样，隔热部120可以仅设于电池单体100的上表面侧和下表面侧的任意一方。在仅在电池单体100的上表面侧以及下表面侧的任意一方设置隔热部120的情况下，优选多个电池单体100都在相同侧具有隔热部120。图9是例示了在各电池单体100的上表面设置隔热部120的情形的图。图9的电池单体100在隔热部120仅设于上侧这点上与图3所示的电池单体100不同。通过如此地在各电池单体100的相同侧的面设置隔热部120，隔热部120必定位于相邻的2个电池单体100之间。因而能防止在相邻的2个电池单体100之间传导热。
在此，维持让多个电池单体100层叠的状态的方法并不限定于利用粘着件150来将电池单体100彼此固定的方法。例如在相邻的电池单体100分别在相互对置的面具有隔热部120的情况下，也可以使相互对置的隔热部120的面卡合。在该情况下，对隔热部120的面进行加工，使得相互对置的隔热部120的面卡合。例如在隔热部120设置凹凸形状，加工成一方的隔热部120中凸的部分嵌在另一方的隔热部120中凹的部分。另外，在使得面彼此相互卡合的加工中，能采用其他各种加工。其他例如可以通过将构成电池模块200的多个电池单体100用带等捆绑来维持层叠电池单体100的状态。
电池单体100可以利用框体10层叠。图10是由利用框体10层叠的电池单体100构成的电池模块200的立体图。另外，图11是图10的AB截面图。
在利用框体10的情况下，例如通过在相邻的2个框体10中使一方的框体10的一部分和另一方的框体10的一部分卡合(例如一方的框体10的一部分握持另一方的框体10的一部分)，能维持将多个框体10层叠的状态。此外例如也可以通过在相邻的2个框体10之间设置粘着件150来维持将它们层叠的状态。另外，也可以用带等捆绑电池模块200来维持将框体10层叠的状态。
电池模块200可以收容于外壳中。图12是例示收容于外壳的电池模块200的图。图12中被收容于外壳20的电池模块200是图8中例示的电池模块。从散热的观点出发，在外壳20设置让空气通过的孔比较优选。该孔在外壳20的各面均匀地设置得尽可能多比较优选。
在收容于外壳20时，可以成为密封件140的周边部142的一部分折弯的状态。图13是例示在周边部142的一部分折弯的状态下收容于外壳20的电池模块200的图。图13中收容于外壳20的电池模块200是图8中例示的电池模块。如此一来，能减小外壳20的大小(电池模块200的大小)。
以上参考附图叙述了本发明的实施方式，但它们是本发明的例示，还能采用上述以外的各种结构。
本申请主张以在2017年9月22日申请的日本申请特愿2017-182241号为基础的优先权，将其公开的全部引入于此。

Claims (9)

1.一种电池单体，其特征在于，具有：
扁平状的电池主体；
俯视观察下与所述电池主体的至少一部分重叠的隔热部；和
沿着所述电池主体的侧面的至少一部分设置的散热部。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，
所述电池单体具有：将所述电池主体密封的密封件，
所述密封件具有位于所述电池主体的侧面的周边的周边部，
所述散热部是所述周边部的至少一部分。
3.根据权利要求1或2所述的电池单体，其特征在于，
所述电池单体具有：将所述电池主体密封的密封件；和框体，
所述密封件具有位于所述电池主体的侧面的周边的周边部，
所述框体保持所述周边部，
所述散热部是所述框体。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池单体，其特征在于，
所述散热部的热传导率是0.4W/mK以上且0.6W/mK以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池单体，其特征在于，
所述隔热部的热传导率为0.02W/mK以上且0.05W/mK以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电池单体，其特征在于，
所述隔热部具有多个空隙。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池单体，其特征在于，
所述隔热部设于所述电池主体的上表面侧以及下表面侧双方。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电池单体，其特征在于，
所述电池单体具有：将所述电池主体密封以使在所述电池主体的上表面侧和下表面侧双方存在凸出的部分。
9.一种电池模块，其特征在于，将权利要求1～8中任一项所述的电池单体层叠多个而成。
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