CN112993449A - 蓄电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明所要解决的问题在于提供一种蓄电池组，其能量密度和耐久性优异。为了解决上述问题，提供一种蓄电池组100，其组合有固体电池模块102及电解液系电池模块32，并将该等模块容纳在电池组内，所述固体电池模块102积层有多个含有固体电解质的固体电池单体，所述电解液系电池模块32积层有多个含有电解液的电解液系电池单体，其中，固体电池模块102以包围电解液系电池模块32的方式配置。

Description

蓄电池组
技术领域
本发明涉及一种蓄电池组。
背景技术
目前，已知一种电源系统，是将不同特性的电池组合而成。在专利文献1中，公开了一种高可靠性的车辆用电源系统，所述电源系统是对由除了铅蓄电池之外的二次电池与电容器组成的混合电源，进一步并联铅蓄电池在前述混合电源上而成。
[先前技术文献]
(专利文献)
专利文献1：国际公开2015/015743号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
对于不同特性的电池，分别具有可使用的温度范围。特别是将电解液用于电解质的电池，由于电池性能极大地受到电解液的温度影响，因此，终究需要精细的温度管理。因此，在将电解液系电池与其他电池组合时，温控系统趋于复杂化和大型化。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于在将锂离子电池与其他电池组合而成的蓄电池组中，简化温控系统并提高能量密度，并且提高耐久性。
[解决问题的技术手段]
(1)本发明提供一种蓄电池组(例如，后述的蓄电池组100)，其组合有固体电池模块(例如，后述的固体电池模块102)及电解液系电池模块(例如，后述的电解液系电池模块32)，并将该等模块容纳在电池组内，所述固体电池模块积层有多个含有固体电解质的固体电池单体，所述电解液系电池模块积层有多个含有电解液的电解液系电池单体，其中，前述固体电池模块以包围前述电解液系电池模块的方式配置。
根据(1)的发明，固体电池可使用的温度范围增大，足以冷却电解液系电池部分即可，因此，与仅由电解液系电池构成的蓄电池组相比，能够将蓄电池组中的温控系统简化并小型化。由此，能够提高蓄电池组的能量密度，并且提高耐久性。
(2)在(1)的发明中，前述固体电池模块配置在真空环境下。
根据(2)的发明，由于固体电池模块的绝热性能提高，因此，不易受到室外温度的影响。由此，在寒冷地区的启动性能得以提高，并且在热带地区的劣化受到抑制。进一步，由于可以减小温控的相关输出，因此，能够进一步简化温控系统33。
(3)在(1)或(2)的发明中，前述固体电池模块是大功率电池模块，前述电解液系电池模块是高容量电池模块。
根据(3)的发明，将配置在内部和外部的每个电池模块的功能分开，由此，在大功率时和快速充电时优先使用大功率电池模块的固体电池模块。优先使用固体电池模块，由此，电解液系电池模块的发热量减少，能够防止劣化。进一步，固体电池模块由于配置在外侧而向外部空气的散热性较高，因此，从固体电池模块向电解液系电池模块的热传递的影响也比较小。
(4)在(1)～(3)的发明中，前述蓄电池组具有：固体电池模块层(例如，后述的固体电池模块层110)，其具有第一空间(例如，后述的第一空间115)、及配置在前述第一空间内的多个前述固体电池模块；及，电解液系电池模块层(例如，后述的电解液系电池模块层130)，其具有第二空间(例如，后述的第二空间135)、及配置在前述第二空间内的前述电解液电池模块；并且，前述固体电池模块层积层并配置在前述电解液系电池模块层上，前述第一空间，内部至少具有沿前述固体电池模块层的积层方向支承前述第一空间的支承部(例如，后述的支承部106)。
根据(4)的发明，第一空间的强度提高，即使受到来自外部的冲击等也不易破损，能够防止电解液从电解液系电池模块中泄露。也就是，蓄电池组的耐久性和安全性提高。
(5)在(4)的发明中，前述支承部构成为具有固体电池。
根据(5)的发明，由于可以增大蓄电池组内的固体电池的体积，因此，蓄电池组的能量密度提高。
(发明的效果)
根据本发明，在蓄电池组中，简化温控系统并提高能量密度，并且能够提高耐久性。
附图说明
图1是示出以往的密封有空气14的蓄电池组10的图。
图2是示出具有以往的电解液系电池模块22的蓄电池组20的图。
图3是示出本发明的第一实施方式的蓄电池组100的图。
图4是示出本发明的电解液系电池模块层130的图。
图5是示出本发明的第二实施方式的蓄电池组200的图。
具体实施方式
由于要对本发明的特征与效果进行说明，因此，首先对与本发明的基本构造相同的以往的电解液系电池用蓄电池组10进行说明。
图1是示出以往的组装环境中的密封有环境空气14的电解液系电池用蓄电池组10的构造的剖面图。蓄电池组10构成为具有箱形壳体15、容纳在壳体15内的多个电解液系电池模块12、配置在电解液系电池模块12与壳体15之间的温控系统13、组装环境中的环境空气14、及其他辅助类零件11。辅助类零件11是指例如接触器、DC/DC转换器、及均衡电路等零件，会伴随电池的使用而发热。
电解液系电池模块12是将多个含有电解液的电解液系电池单体积层而构成。电解液系电池单体的种类没有特别限定，可以是层叠型单体，也可以是金属罐型单体。电解液系电池模块12由于内部密封有空气，因此，受到来自辅助类零件11的发热或室外温度的影响会导致温度变化。如果电解液变成高温，就不能获得所需的电池性能，除此之外，在高温时会导致电解液系电池本身的劣化。另外，如果在寒冷地区电解液变成低温，电池的内部电阻会增大，因此，启动缓慢，响应性降低。
图2是示出具有以往的电解液系电池模块22的蓄电池组20的图。为了将电解液系电池模块22的温度保持在一定的范围内，蓄电池组20具备温控系统23，但是，为了增大电池容量而收容多个电解液系电池模块22从而使温控系统23越充实地增大，导致蓄电池组20体积变大、重量增加并且能量密度降低。例如，在图2所示的电解液系电池用蓄电池组20中，有时会因温控系统23而导致电解液系电池模块22变大。
以下，参考附图详细说明本发明的实施方式，但本发明并不限定于以下的实施方式。
＜第一实施方式＞
本发明的第一实施方式的蓄电池组100，构成为具有多个固体电池模块层110和电解液系电池模块层130。电解液系电池模块层130配置为介于多个固体电池模块层110之间。
图3是示出本发明的第一实施方式的蓄电池组100的构造的图。在图3中，辅助类零件101的图示已省略。蓄电池组100构成为具有例如图3所示的矩形壳体105。壳体105具有内部收容有固体电池模块102的多个固体电池模块层110、及收容有电解液系电池模块32的电解液系电池模块层130。壳体105由例如金属制的箱构成。
电解液系电池模块层130具有电解液系电池模块32、温控系统33、及组装环境的环境空气34，与如图1所示的以往的蓄电池组10以相同的方式构成。
固体电池模块102构成为在内部积层有多个固体电池单体。固体电池模块层110与图1所示的以往的蓄电池组10不同，电解液系电池模块12由固体电池模块102构成。
固体电池模块102的可使用的温度范围较大，足以冷却电解液系电池模块32即可，因此，温控系统33仅配置在电解液系电池模块层130。也就是，将固体电池模块102与电解液系电池模块32组合使用，由此，与仅由电解液系电池模块12构成的蓄电池组10相比，能够将温控系统33简化并小型化。由此，提高蓄电池组100的能量密度，并且能够提高耐久性。固体电池模块层110配置在电解液系电池模块32的至少一面上即可。
进一步，壳体105的内部形成真空。在收容有电解液系电池模块12的壳体15中，从防止电解液泄露的观点来看，很难将壳体15内部形成真空。使用固体电池模块102，由此，能够将固体电池模块层110的壳体105内部构成为真空。
将固体电池模块层110的壳体105内部构成为真空，由此，绝热性能提高。由此，被多个固体电池模块层110夹持而构成的电解液系电池模块层130，也与固体电池模块层110绝热，从而不易受到室外温度的影响。因此，蓄电池组100不易受到室外温度的影响，在寒冷地区的启动性能得以提高，并且在热带地区的劣化受到抑制。进一步，由于能够降低温控的相关输出，因此，能够进一步简化温控系统33。
图4是示出本发明的电解液系电池模块层130的图。
电解液系电池模块层130也可以在壳体105与温控系统33之间具有如图4所示的绝热材料37。由此，与壳体105之间的热传递也减少，因此，温控系统更有效地发挥作用。
在壳体105之中，将涉及固体电池模块层110的部分作为第一空间115，将涉及电解液系电池模块层130的部分作为第二空间135。第一空间115在图3中沿上下方向延伸，并具有在图3中沿上下方向支承第一空间115的支承部106。由此，蓄电池组100对外部的冲击等的耐久性提高，并能够防止电解液从电解液系电池模块32中泄露。也就是，蓄电池组100的耐久性和安全性提高。防止电解液泄露，由此，例如在载有蓄电池组100的汽车中，能够防止发生侧面碰撞事故时的火势蔓延。
优选的是，支承部106在图3中也从纸面的跟前向深处的方向支承第一空间115。由此，固体电池模块层110的强度进一步提高，耐久性也提高。
支承部106构成为具有固体电池或固体电池模块102。利用固体电池本身的机械强度，可以形成支承部106。由此，由于可以增大蓄电池组100内的固体电池的体积，因此，蓄电池组100的能量密度提高。
以上，对本发明的第一实施方式进行了说明。
＜第二实施方式＞
接着，对本发明的第二实施方式进行说明。本发明的第二实施方式的蓄电池组200，与第一实施方式的蓄电池组100相比，固体电池模块202和电解液系电池模块32的配置不同。
图5是示出本发明的第二实施方式的蓄电池组200的构造的图。在图5中，壳体205与壳体215都仅示出了侧壁部分，但实际上还具有与各侧壁部分正交的顶板与底板，蓄电池组200形成为两层的箱形。另外，在壳体215的顶板或底板上，具备未图示的温控系统213。
在壳体215的内部是密闭的第二空间214，其收容有层叠单体型电解液系电池模块232和金属罐单体型电解液系电池模块242，并且内部密封有组装环境的空气。在壳体215的外侧，以包围壳体215的内部的电解液系电池模块232,242的方式配置有固体电池模块202。进一步，壳体215收容在壳体205的内部，壳体215与壳体205之间的第一空间204构成为真空。此外，在图5中，蓄电池组200具备层叠单体型电解液系电池模块232和金属罐单体型电解液系电池模块242两者，但电解液电池模块的单体的选择没有特别限定。可以组合使用，也可以仅由一种构成。
由此，将固体电池模块202与电解液系电池模块232,242组合使用，由此，与仅由电解液系电池构成的蓄电池组10相比，能够提高蓄电池组200的能量密度，并且能够提高耐久性。
进一步，第一空间204由于被放置在真空环境下，因此具有较高的绝热性。由此，在寒冷地区的启动性能得以提高，并且在热带地区的劣化受到抑制。进一步，由于能够减小温控的相关输出，因此，能够进一步简化温控系统213。
另外，在蓄电池组200中，固体电池模块202是大功率电池模块，电解液系电池模块232,242是高容量电池模块。将配置在内部和外部的每个电池模块的功能分开，在大功率时和快速充电时优先使用大功率电池模块的固体电池模块202。
优先使用固体电池模块202，由此，电解液系电池模块232,242的发热量减少，能够防止劣化。进一步，固体电池模块202由于配置在外侧而从壳体205向外部空气的散热性较高，因此，从固体电池模块202经由将它们隔开的壳体215到电解液系电池模块232,242的热传递的影响也比较小。
以上，对本发明的第二实施方式进行了说明。
本发明并不限定于上述的第一和第二实施方式，对其进行变化和改良的实施方式也包括在本发明中。作为本发明的变化例，也可以例如连结多个上述实施方式的蓄电池组100,200进行高容量化并使用。固体电池的高温耐久性较高，即使在高温的高容量电池中，也具有充足的耐久性。
作为本发明的适用位置，可以载置于例如车辆的下部。在车辆的下方侧配置高温耐久性高的固体电池模块102，由此，能够抑制因路面的热辐射造成的劣化。进一步，固体电池模块102具有真空部分而使绝热性提高，因此，能够保护电解液系电池模块32。
进一步，在车辆的侧方也将高强度的固体电池模块102配置在车辆的侧方，由此，可以保护电解液系电池模块32免受侧面碰撞事故等的冲击，防止电解液的泄露并降低火势蔓延的可能性。
附图标记
10 以往的蓄电池组
11 辅助类零件
12 电池模块
13 温控系统
14 空气
15 壳体
20 以往的电解液系电池蓄电池组
22 电解液系电池模块
23 温控系统
24 空气
25 壳体
32 电解液系电池模块
33 温控系统
34 空气
37 绝热材料
100 蓄电池组
101 辅助类零件
102 固体电池模块
104 真空区域
105 壳体
106 支承部
110 固体电池模块层
115 第一空间
130 电解液系电池模块层
135 第二空间
200 蓄电池组
202 固体电池模块
204 第一空间
205 壳体
214 第二空间
215 壳体
232 层叠单体型电解液系电池模块
242 罐单体型电解液系电池模块

Claims (6)

1.一种蓄电池组，其组合有固体电池模块及电解液系电池模块，并将该等模块容纳在电池组内，所述固体电池模块积层有多个含有固体电解质的固体电池单体，所述电解液系电池模块积层有多个含有电解液的电解液系电池单体，其中，前述固体电池模块以包围前述电解液系电池模块的方式配置。
2.根据权利要求1所述的蓄电池组，其中，前述固体电池模块配置在真空环境下。
3.根据权利要求1所述的蓄电池组，其中，前述固体电池模块是大功率电池模块，
前述电解液系电池模块是高容量电池模块。
4.根据权利要求2所述的蓄电池组，其中，前述固体电池模块是大功率电池模块，
前述电解液系电池模块是高容量电池模块。
5.根据权利要求1至4所述的蓄电池组，其中，前述蓄电池组具有：
固体电池模块层，其具有第一空间、及配置在前述第一空间内的前述固体电池模块；及，
电解液系电池模块层，其具有第二空间、及配置在前述第二空间内的前述电解液系电池模块；
并且，前述固体电池模块层积层并配置在前述电解液系电池模块层上，
前述第一空间，内部至少具有沿前述固体电池模块层的积层方向支承前述第一空间的支承部。
6.根据权利要求5所述的蓄电池组，其中，前述支承部构成为具有固体电池。
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