CN111180622B

CN111180622B - 电池组

Info

Publication number: CN111180622B
Application number: CN201911085642.5A
Authority: CN
Inventors: 岛崎里香
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2023-01-13
Anticipated expiration: 2039-11-08
Also published as: US11522238B2; JP2020080219A; US20200153058A1; JP7161673B2; CN111180622A

Abstract

本发明提供一种排列的多个电池单元的温度的不均变小的电池组。在此提出的电池组具备多个电池单元、多个散热部件及约束单元。多个电池单元具有分别相对的一对平面部，并且以在相邻的电池单元中平面部相对的方式排列。散热部件沿着多个电池单元排列的方向间断地配置在相邻的电池单元之间，且在配置的部位从相邻的电池单元的所述平面部伸出。约束单元具备对在夹着散热部件的状态下排列的多个电池单元的两端进行约束的一对约束部件和支承约束部件的支承部件。

Description

电池组

技术领域

本发明涉及电池组。

背景技术

在日本特开2013-045578号公报中，公开了在相邻的电池单元间具有冷却板并具有向各冷却板供给制冷剂的连接配管的电池组，公开了将连接配管设为柔性的配管。

在日本特开2009-026703号公报中公开了在电池组的层叠方向上，配置于层叠端的端板构成为能够变更层叠方向的厚度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-045578号公报

专利文献2：日本特开2009-026703号公报

发明内容

发明所要解决的课题

可是，电池组在层叠方向上容易局部地蓄积热，有时层叠的电池单元的温度会不均。

用于解决课题的技术方案

在此提出的电池组具备多个电池单元、多个散热部件及约束单元。多个电池单元具有分别相对的一对平面部，并且以在相邻的电池单元中平面部相对的方式排列。散热部件沿着多个电池单元排列的方向间断地配置在相邻的电池单元之间，且在配置的部位从相邻的电池单元的平面部伸出。约束单元具备对在夹着散热部件的状态下排列的多个电池单元的两端进行约束的一对约束部件和支承约束部件的支承部件。根据该电池组，通过沿着多个电池单元排列的方向间断地配置的散热部件，将排列的多个电池单元的温度的不均抑制得较小。

在此，配置散热部件的间隔也可以沿着多个电池单元排列的方向在中间部比两端窄。另外，散热部件的热容量也可以沿着多个电池单元排列的方向在中间部比两端大。

也可以是，散热部件在配置该散热部件的部位具有分别与相邻的电池单元的平面部抵靠的一对板和配置于该一对板之间的弹性体。在该情况下，也可以是，一对板中的一方的板相对于约束部件固定地配置，另一方的板相对于约束部件能够相对移动地配置。

另外，也可以是，散热部件在与电池单元的平面部抵靠的面具有收纳电池单元的平面部的凹部。

也可以是，电池单元是电极体由层压膜覆盖的层压型电池单元。例如，电池单元也可以是全固体电池。

附图说明

图1是示意地示出在此提出的电池组10的侧视图。

图2是示意地示出电池组10的俯视图。

图3是电池单元11的主视图。

图4是散热部件13的主视图。

图5是示出夹着一实施方式的散热部件13的相邻的电池单元11的俯视图。

图6是示意地示出另一实施方式的电池组10A的侧视图。

具体实施方式

以下，对在此提出的电池组的一个实施方式进行说明。在此说明的实施方式当然并不意图特别限定本发明。本发明只要没有特别提及，就不限定于在此说明的实施方式。

图1是示意地示出在此提出的电池组10的侧视图。图2是示意地示出电池组10的俯视图。如图1及图2所示，在此提出的电池组10具备多个电池单元11、多个散热部件13以及约束单元14。在图2中，用双点划线示出约束单元14的一部分。

<电池单元11>

多个电池单元11具有分别相对的一对平面部，并且以在相邻的电池单元中平面部相对的方式排列。电池单元11是构成电池组的单电池。在本说明书中，“电池”是指一般能够取出电能的蓄电设备的用语，是包括一次电池及二次电池的概念。“二次电池”一般是指能够反复充放电的蓄电设备，除了锂离子二次电池、镍氢电池、镍镉电池等所谓的蓄电池(即化学电池)以外，还包含双电层电容器等电容器(即物理电池)。

图3是电池单元11的主视图。在该实施方式中，电池单元11是电极体20由层压膜覆盖的层压型电池单元。在图3中，以层压膜的一部分断裂且电极体20部分露出的形态进行图示。电池单元11是全固体电池。全固体电池例如电解质由固体电解质构成。全固体电池为了使通过固体电解质的电荷载体的移动顺畅并将电阻抑制得较低，需要对电极体20施加所需的压力，充分确保电极活性物质材料与固体电解质的接触。另一方面，充电时的膨胀、放电时的收缩也大。另外，电池单元11在充电时或放电时会发热。在电池组10中，优选将组装于电池组10的多个电池单元11的温度的不均抑制得较小。

在该实施方式中，电池单元11是由层压膜30覆盖电极体20的整周的层压型电池单元。如图3所示，电池单元11具备平面部31、正极端子32及负极端子33。

平面部31是收容有电池单元11的电极体20的部位。在该实施方式中，电池单元11构成全固体电池。电极体20在一部分省略图示，例如具有正极集电体、作为含正极活性物质的固体电解质层的正极层32a、固体电解质层34、作为含负极活性物质的固体电解质层的负极层33a、以及负极集电体层叠而成的层叠构造。在该实施方式中，电极体20的最外周由固体电解质层34覆盖。

在该实施方式中，如图3所示，电池单元11的平面部31分别为大致矩形，是覆盖大致矩形的扁平的电极体的部位。层压膜以覆盖平面部31的周围的方式进行密封。

在收容于平面部31的电极体20中，在电极体20中层叠的正极集电体(省略图示)、层叠于正极集电体的正极层32a、以覆盖正极层的方式层叠的固体电解质层34、层叠于固体电解质层34的负极层33a、负极集电体(省略图示)分别为大致矩形。在图3中，正极集电体、负极集电体及固体电解质层分别被省略图示。

正极层32a是包含正极活性物质的固体电解质的层。负极层33a是包含负极活性物质的固体电解质的层。固体电解质层34是不含活性物质的固体电解质的层。负极层33a及固体电解质层34比正极层32a大一圈，在层叠方向上覆盖正极层32a。

在正极集电体设置有正极端子32。在负极集电体设置有负极端子33。正极端子32从收容有电极体的层压膜的内部向层压膜的一侧伸出。负极端子33从收容有电极体的层压膜的内部向层压膜的相反侧伸出。在该实施方式中，在收容有电极体的平面部31的一侧设置有正极端子32，在相反侧设置有负极端子33。

这样，在本实施方式中，在平面部31的相对的一对边中的一方的边侧设置有正极端子32，在另一方的边侧设置有负极端子33。多个电池单元11中的相邻的电池单元11的朝向以正极端子32和负极端子33配置于同一侧的方式交替地一致。

在相邻的电池单元11串联连接的情况下，相邻的电池单元11的正极端子32和负极端子33配置于同一侧。换言之，相邻的电池单元11的朝向交替地一致。在相邻的电池单元11并联连接的情况下，虽然省略图示，但相邻的电池单元11的朝向以相邻的电池单元11的正极端子32配置于同一侧且负极端子33配置于同一侧的方式一致。换言之，相邻的电池单元11在同一方向上一致。

在此，提出了各种层压型电池中的层压膜、用于构成全固体电池的正极活性物质、负极活性物质、固体电解质等，没有特别限定。此外，在本实施方式中，电池单元11的平面部31为大致矩形，但只要没有特别提及，则电池单元11的平面部31不需要为大致矩形。另外，作为其它变形例，正极端子32和负极端子33也可以在层压膜的一侧从收容有电极体20的层压膜的内部向同一方向伸出。这样，只要没有特别提及，正极端子32和负极端子33从收容有电极体20的层压膜的内部伸出的位置就不限定于上述实施方式。

<散热部件13>

散热部件13沿着多个电池单元11排列的方向间断地配置在相邻的电池单元11之间。例如，在将多个电池单元11中相邻的电池单元11设为一组的情况下，可以沿着多个电池单元11排列的方向间断地配置在电池单元组(一组的电池单元)11A之间。散热部件13在该配置的部位从相邻的电池单元的平面部伸出。

图4是散热部件13的主视图。例如，在图4中，与散热部件13重叠的电池单元11用双点划线表示。图5是示出夹着一实施方式的散热部件13的相邻的电池单元11的俯视图。如后所述，图5中图示的散热部件13具有收容单元11的平面部31的凹部13a。另外，在图5中示出了散热部件13局部剖开的剖面。散热部件13在具有所需的热传导率并且实现轻量化的材料的观点上，例如可以是铝或铝合金制。散热部件13夹在电池单元11之间，并且从电池单元11的平面部31伸出。散热部件13的从电池单元11的平面部伸出的部分与空气接触而与空气进行热交换。另外，散热部件13在与电池单元11接触的部位与电池单元11进行热交换。由此，从电池单元11夺取热，通过与空气的热交换而散热。因此，通过在电池组10的周围形成空气的流动，电池单元11的热通过散热部件13高效地散热。

如图4及图5所示，散热部件13为板状，在与电池单元的平面部抵靠的面上具有收容单元11的平面部31的凹部13a。在该实施方式中，在散热部件13的两面具有凹部13a。由于在散热部件13的两面具有凹部13a，因此即使在相邻的电池单元11之间夹设散热部件13的情况下，也能够将因夹设散热部件13而引起的体积增大抑制得较小。

如图5所示，散热部件13可以在不与电池单元11的正极端子32和负极端子33干涉的位置从电池单元11伸出。散热部件13从电池单元11伸出的部位13b容易与空气接触，容易有助于散热。在此，散热部件13的凹部13a的深度可以比电池单元11的平面部31隆起的高度小。凹部13a的宽度可以大于平面部31的宽度。另外，在电池单元11的正极端子32与负极端子33之间，散热部件13的宽度可以比层压膜30的宽度小。另外，凹部13a中的散热部件13的壁厚例如可以为0.5mm以上。这样，散热部件13的凹部13a可以是比电池单元11的隆起的平面部31的高度稍浅且在宽度方向上稍微可靠地收容的尺寸。另外，散热部件13虽然与层压膜30抵靠，但也可以是不与正极端子32、负极端子33接触的形状。在该实施方式中，如图4及图5所示，在相邻的电池单元11的正极端子32与负极端子33之间，散热部件13的宽度在与层压膜30抵靠的部位，采用在层压膜30的内侧的尺寸。另外，从电池单元11伸出的部位13b在不与正极端子32、负极端子33接触的位置从层压膜30伸出。

该散热部件13通过这样地具有较多从电池单元11伸出的部位，能够进行与空气的热交换，能够从电池单元11高效地散热。另一方面，较多地配置散热部件13成为在多个电池单元11排列的方向上电池组10尺寸增大的原因，另外，成为电池组10的重量变重的原因。在该观点中，散热部件13特别优选配置在电池组10的热容易蓄积的部位。例如，考虑到电池组10与其它部件的配置、电池组10周围的空气的流动等，也可以在特别是电池组10的热容易蓄积的部位组装散热部件13。例如，在排列的多个电池单元大致均匀地发热的情况下，散热部件13可以沿着多个电池单元11排列的方向间断地配置在相邻的电池单元11之间。通过散热部件13沿着多个电池单元11排列的方向间断地配置，从而在配置散热部件13的部位温度稳定。即，排列的多个电池单元11容易间断地散热。因此，排列的多个电池单元11的温度的不均被抑制得较小。

另外，在该情况下，存在沿着多个电池单元11排列的方向在中间部比两端容易蓄积热的倾向。因此，配置散热部件13的间隔可以沿着多个电池单元11排列的方向在中间部比两端窄。根据该方式，在沿着多个电池单元11排列的方向的中间部容易散热，排列的多个电池单元11的温度的不均被抑制得较小。另外，也可以代替该方式或者组合，散热部件13的热容量沿着多个电池单元11排列的方向在中间部比两端大。根据该结构，热也容易在沿着多个电池单元11排列的方向的中间部散热，排列的多个电池单元11的温度的不均被抑制得较小。

例如，在图1所示的方式中，沿着多个电池单元11排列的方向，从两端到最初的散热部件13为止排列的电池单元11的数量分别为10。排列到下一个散热部件13的电池单元11的数量分别为8。在中间部，排列在散热部件13之间的电池单元的数量为6。此外，电池单元11的数量、散热部件13的数量等并不限定于图1，能够适当变更。

另外，排列在散热部件13之间的电池单元11的数量可以是用电池单元并联连接的数量(并联数)除尽的数量。由此，在并联连接的电池单元11之间不夹着散热部件13，因此成为电池单元11间的连接相同的构造。因此，电池单元11间的连接变得容易。例如，在将2个电池单元11并联连接且将并联连接的电池单元组串联连接的情况下，排列在散热部件13之间的电池单元11的数量可以是10、8、6等2的倍数。例如，在将3个电池单元11并联连接且将并联连接的电池单元组串联连接的情况下，排列在散热部件13之间的电池单元11的数量可以是12、9、6等3的倍数。

<约束单元14>

约束单元14具备一对约束部件14a、14b和支承约束部件14a、14b的支承部件14c。在该实施方式中，一对约束部件14a、14b是对在夹着散热部件13的状态下排列的多个电池单元11的两端进行约束的部件。该约束部件14a、14b也称为端板。在本实施方式中，支承部件14c是架设于一对约束部件14a、14b的金属制的带，也被称为约束带。

接着，说明散热部件13的变形例。

图6是示意地示出另一实施方式的电池组10A的侧视图。

如图6所示，散热部件13也可以具有分别与相邻的电池单元11的平面部31抵靠的一对板41、42和配置于该一对板41、42之间的弹性体43。

此外，如上所述，在电池组10中配置散热部件13的部位例如可以沿着多个电池单元11排列的方向，在相邻的电池单元11之间间断地配置。另外，在本实施方式中，如图6所示，在约束部件14a、14b上也经由弹性体43安装有散热部件13的板41、42。弹性体43可以是金属弹簧，但在作用有超过弹性范围的力的情况下被破坏。在该观点中，在所作用的力较大的情况下，能够采用具有所需机械强度的树脂弹簧或橡胶等非金属弹簧。

这样，散热部件13具有分别与相邻的电池单元11的平面部31抵靠的一对板41、42和配置在该一对板41、42之间的弹性体43。根据该结构，散热部件13的一对板41、42的间隔随着电池单元11的膨胀收缩而变化。由此，能够使所需的约束力作用于电池单元11。由此，特别是即使在电池单元11为全固体电池的情况下，也能够确保固体电解质与活性物质的接触，将电阻抑制得较低。

一对板41、42中的一方的板(例如，板41)可以相对于约束单元14的约束部件14a、14b固定地配置。在该情况下，另一方的板(例如，板42)可以相对于约束部件14a、14b能够相对移动地配置。根据该结构，多个电池单元11整体上的位移得到抑制。固定地配置的板41例如可以固定于约束单元14的一部分(例如，支承部件14c(约束带))。

另外，在使所需的约束力作用于电池单元11的观点上，如图6所示，也可以在约束部件14a、14b同与该约束部件14a、14b相邻的电池单元之间还设置有与电池单元抵靠的板44、以及配置于该板44与约束部件14a、14b之间的弹性体45。此时，板44也能够起到作为散热部件13的功能。

以上，对在此提出的电池组进行了各种说明。只要没有特别提及，在此列举的电池组的实施方式等并不限定本发明。

附图标记说明

10、10A 电池组

11 电池单元

11A 电池单元组(一组的电池单元)

13 散热部件

13a 凹部

13b 从电池单元11露出的部位13b

14 约束单元

14a、14b 约束部件

14c 支承部件

20 电极体

30 层压膜

31 平面部

32 正极端子

32a 正极层

33 负极端子

33a 负极层

34 固体电解质层

41、42 板

43 弹性体

44 板

45 弹性体

Claims

1.一种电池组，所述电池组具备：

多个电池单元；

多个散热部件；以及

约束单元，

所述多个电池单元分别具有相对的一对平面部，并且以在相邻的电池单元中平面部相对的方式排列，

所述散热部件沿着所述多个电池单元排列的方向间断地配置在所述相邻的电池单元之间，且在该配置的部位从相邻的电池单元的所述平面部伸出，

所述约束单元具备对在夹着所述散热部件的状态下排列的所述多个电池单元的两端进行约束的一对约束部件和支承所述约束部件的支承部件，

所述散热部件在与电池单元的平面部抵靠的面具有向面内凹入而收纳所述电池单元的平面部的凹部，

所述散热部件在配置该散热部件的部位具有分别与相邻的电池单元的平面部抵靠的一对板和配置于该一对板之间的弹性体，

所述一对板中的一方的板相对于所述约束部件固定地配置，另一方的板相对于所述约束部件能够相对移动地配置。

2.根据权利要求1所述的电池组，其中，

配置所述散热部件的间隔沿着所述多个电池单元排列的方向在中间部比两端窄。

3.根据权利要求1所述的电池组，其中，

所述散热部件的热容量沿着所述多个电池单元排列的方向在中间部比两端大。

4.根据权利要求2所述的电池组，其中，

5.根据权利要求1~4中任一项所述的电池组，其中，

所述电池单元是电极体由层压膜覆盖的层压型电池单元。

6.根据权利要求5所述的电池组，其中，

所述电池单元是全固体电池。

7.根据权利要求1~4中任一项所述的电池组，其中，

所述散热部件在不与所述多个电池单元的电极端子干涉的位置从电池单元伸出。