CN113906618A - 蓄电模块 - Google Patents

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Abstract

蓄电模块具备：至少一个圆筒型的蓄电装置；和下保持架，对蓄电装置的下端部进行保持，在蓄电装置的与保持部对置的面和保持部的与蓄电装置对置的面之中的一方，形成至少一个凹部，在另一方，形成与凹部嵌合的至少一个凸部。

Description

蓄电模块
技术领域
本公开涉及具备至少一个蓄电装置的蓄电模块。
背景技术
以往，具备至少一个蓄电装置的蓄电模块被广泛已知。例如，在专利文献1中，公开了一种在多个蓄电装置彼此之间填充树脂并成形的蓄电模块。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利5512446号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
具备多个蓄电装置的蓄电模块可能被用作为动力用的电源。被用作为动力用的电源的蓄电模块被用在发生长时间振动的环境下，蓄电装置的固定的可靠性的确保成为课题。
本公开的目的在于，提供一种能够在保持架内牢固地固定蓄电装置的蓄电模块。
-解决课题的手段-
作为本公开的一方式的蓄电模块具备：至少一个圆筒型的蓄电装置；和第1保持架，对蓄电装置的一端进行保持，在蓄电装置的与第1保持架对置的面和第1保持架的与蓄电装置对置的面之中的一方，形成至少一个凹部，在另一方，形成与凹部嵌合的至少一个凸部。
-发明效应-
通过本公开的一方式，能够提供能够在保持架内牢固地固定蓄电装置的蓄电模块。
附图说明
图1是表示实施方式1的蓄电模块的示意图。
图2是表示在实施方式1的蓄电装置的底部形成的凸部的一个例子的立体图。
图3是表示实施方式1的蓄电装置的高温气体的排气作用的示意图。
图4是表示在实施方式1的蓄电装置的底部形成的凸部的另一个例子的立体图。
图5是表示实施方式2的蓄电模块的示意图。
图6是表示实施方式3的蓄电模块的示意图。
图7是表示实施方式4的蓄电模块的示意图。
具体实施方式
以下，使用附图来对本公开的实施方式进行说明。以下说明的形状、材料以及个数是用于说明的示例，能够根据蓄电模块的规格来适当变更。以下，在全部的附图中，对同等的要素赋予相同的符号来进行说明。
使用图1，对实施方式1的蓄电模块10进行说明。图1是表示蓄电模块10的示意图。
蓄电模块10主要用作为动力用的电源。蓄电模块10例如被用作为电动工具、电动汽车、电动助力自行车、电动自行车、电动轮椅、电动三轮车或者电动推车等的通过电机来驱动的电动设备的电源。但是，蓄电模块10的用途并不限定，也可以用作为电动设备以外的电气设备、例如清洁器、无线机、照明装置、数码相机或者摄影机等的在屋内外使用的各种电气设备用的电源。
实施方式1的蓄电模块10具备：多个圆筒型的蓄电装置50、作为分别保持多个蓄电装置50的下端部的第1保持架的下保持架11、作为分别保持多个蓄电装置50的上端部的第2保持架的上保持架12。此外，在蓄电装置50与下保持架11之间，设置保持部13。另外，也可能在第1保持架包含保持部13。
蓄电装置50使用圆筒形的锂离子二次电池。另外，蓄电装置50也可以是镍氢蓄电地、电容器。多个蓄电装置50在蓄电模块10内被最密地填充，相邻的蓄电装置50彼此几乎接近地排列。蓄电装置50具有：包含正极以及负极的电极体55、具有圆筒状的筒部、形成于筒部的下端的底部51B、形成于上端部的开口部的作为壳体的外装罐51、将外装罐51的开口部在与外装罐51绝缘的状态下密封的封口体52。在蓄电装置50中，电极体的正极与封口体52电连接，负极与外装罐51电连接。在蓄电装置50中，封口体52的顶板构成为正极端子。此外，在蓄电装置50中，外装罐51构成为负极端子。
上保持架12分别保持多个蓄电装置50的上端部。在上保持架12的下表面部，形成容纳蓄电装置50的上端部的容纳部。上保持架12包含绝缘材料即热塑性树脂或者热固化性树脂等。也可以是如下结构：在上保持架12的容纳部，形成开口部，正极端子以及负极端子露出。
在上保持架12的上方，配置与正极端子连接的正极集电构件61。此外，在上保持架12的上方，配置与负极端子连接的负极集电构件62。正极集电构件61以及负极集电构件62使用导电以及热传导良好的材质，优选使用将表面进行了镍等的镀敷的铁板、镍板、铜板或者铝板等的金属板。另外，正极集电构件61与负极集电构件62如图1那样相互重叠地配置，但并不限定于该结构。例如，也可以在上保持架12上以规定的间隔排列多个集电构件，各集电构件相对于多个蓄电装置50并联连接或者串联连接。
下保持架11分别保持多个蓄电装置50的下端部。在下保持架11的上表面部，形成容纳蓄电装置50的下端部的容纳部。下保持架11包含绝缘材料即热塑性树脂或者热固化性树脂等。在下保持架11的容纳部与蓄电装置50的下端部之间，设置保持部13。
保持部13被填充于蓄电装置50与下保持架11之间。保持部13优选使用环氧系粘结剂或者硅酮系的弹性粘结剂等。所谓环氧系粘结剂，是指使用了具有环氧基(环氧乙烷环)的树脂的粘结剂。环氧系粘结剂一般为2液系的粘结剂，主要成分是包含环氧基的物质，作为固化剂也可以采用含有环氧基的胺、醚、酯的形式，通过混合2液而开始的化学反应而成为环氧系粘结剂。另一方面，所谓弹性粘结剂，是指固化后的固化物为橡胶状的弹性体的粘结剂。
此外，灌封材料也能够用作为保持部13。灌封材料优选使用使作为主剂的多元醇与固化剂的异氰酸酯这两个液体进行化学反应的透明的聚氨酯树脂。作为保护材料B，并不限定于聚氨酯(Polyurethane)树脂，也可以使用氨基甲酸乙酯(Urethane)树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、UV固化树脂等。特别是在将灌封材料等制作蓄电模块后具有刚性的材料用于保持部的情况下，也可以仅将保持部用作为下保持架。
在构成蓄电装置50的外装罐51中，在与保持部13对置的面，形成凹形状或者凸形状。在图1中示例的外装罐51中，在外装罐51的底部51B形成凸部51C。
在保持部13中，在外装罐51的与底部51B对置的部分，形成凹形状或者凸形状。在外装罐51形成凸形状的情况下，在保持部13形成凹形状。在外装罐51形成凹形状的情况下，在保持部13形成凸形状。形成于外装罐51的凸形状或者凹形状与形成于保持部13的凸形状或者凹形状分别形成为相互嵌合。在下保持架11的与保持部13相对的面，也可以与外装罐51同样地设置凸形状或者凹形状来提高保持部13向下保持架11的固定强度。此时，外装罐51的凸部或者凹部与下保持架11的凸形状或者凹形状也可以不相对。也可以在外装罐51形成凸形状并在下保持架11也形成凸形状。
使用图2，对凸部51C的一个例子进行说明。图2是表示形成凸部51C的外装罐51的底部51B的立体图。
如上所述，在蓄电装置50中，在外装罐51的底部51B形成凸部51C。图2中示例的凸部51C的侧周面形成为非圆环状。具体地说，凸部51C在俯视下是大致圆形状、和从大致圆形状的外侧以120°间隔突出的长圆形状一体化的形状。另外，如上所述，在保持部13中，在外装罐51的与底部51B对置的面，形成与图2中示例的凸部51C嵌合的凹部13C。另外，凸部51C的下端面也可以是多边形。
对凸部51C以及凹部13C的效应进行说明。通过凸部51C以及凹部13C，针对保持部13，凸部51C以及凹部13C作为锚定效应而发挥作用。所谓锚定效应，是指在固定中通过保持部13像树根那样进入材料表面的凹凸而固化，从而固定力提高的效应。这是由于：外装罐51与保持部13的接触面积增加由此通过摩擦等使固定力提高，凸部51C与凹部13C成为蓄电装置50要在保持部13(以及下保持架11)内转动时楔子。由此，外装罐51的底部51B与保持部13(以及下保持架11)的位置限制变得容易。换句话说，能够使蓄电装置50与保持部13更加牢固。特别是在将蓄电装置50浸渍于具有粘性的材料之后，使该具有粘性的材料固化而成型保持部13(未设置保持部13的情况下，与外装罐51直接抵接的下保持架11)的情况下，难以在成型的保持部13与外装罐51之间配置固定粘结剂等蓄电装置50的构件。因此，能够通过简便的作业来提高下保持架11(包含保持部13)内的蓄电装置50的固定力。
在外装罐51的底部51B形成的凸部51C与在保持部13形成且与凸部51C卡止的凹部13C，特别是针对下保持架11中的蓄电装置50的旋转方向的振动，作为锚定效应而发挥作用。本公开的形成于外装罐51的凸部(或者凹部)也可以通过在其外侧周面(凹部的情况为内侧周面)进一步形成凸部或者凹部，提高相对于保持部13(以及下保持架11)在高度方向的对位的可靠性。
例如，也可以在外装罐51的侧周面，在与保持部13对置的部分形成凸形状。该情况下，在保持部13，在与外装罐51的侧周面对置的部分，形成凹形状。此外，该情况下，外装罐51的凸形状与保持部13的凹形状也嵌合。由此，在外装罐51的侧周面形成的凸部与在保持部13形成并与凸部嵌合的凹部特别是针对下保持架11中的蓄电装置50的上下方向的振动，作为锚定效应而发挥作用。
使用图3，对蓄电装置50的高温气体的排气作用进行说明。图3是表示通过切断线BB而将使用了图2的外装罐51的蓄电装置50切断的截面的示意图。
在蓄电装置50的内部，容纳电极体55和电解液。电极体55包含：正极56、负极57、介于正极56以及负极57之间的隔板58，具有正极56与负极57隔着隔板58卷绕而成的卷绕构造。此外，在电极体55的下方，配置绝缘板59。
蓄电装置50在异常时，例如若正极56与负极57短路则在短路部流过非常大的电流并发热，接下来，正极56或者负极57与电解液反应，产生高温气体。
如上所述，在蓄电装置50中，在外装罐51的底部51B形成凸部51C。图3中示例的底部51B的内表面的与凸部51C对应的位置形成为凹陷。此外，图3中示例的底部51B的凸部51C沿着底部51B的径向延长。
在图3中示例的蓄电装置50中，相比于将实心的凸部形成于外装罐51的蓄电装置50，在外装罐51内产生的高温气体通过在凸部51C的内表面侧形成的空间R1，从形成于电极体55的轴部分的空间向外装罐51的上部排出。高温气体将封口体52的一部分断裂而向外部释放。由此，在异常时，在蓄电装置50的内部产生了高温气体的情况下，高温气体从蓄电装置50顺畅排气。此时，若形成空间R1的凸部51C如图2、图3那样，具有与外装罐51的底部51B的中心重叠的区域，则排气的效率进一步提高。认为这些效果在外装罐51的底部形成具有向保持部13的锚定效应的凹部、该凹部形成为向底部的径向延伸的情况下也能够得到同样的效果。
使用图4，对凸部51C的另一个例子进行说明。图4是表示形成凸部51C的外装罐51的底部51B的立体图。
凸部51C形成多根(图示中，例如为4根)。凸部51C是大致圆柱形状。此外，凸部51C在底部51B，配置于不与外装罐51的中心轴P重叠的位置。另外，如上所述，在保持部13，在与外装罐51的底部51B对置的面，形成多根与凸部51C嵌合的凹部13C(未图示)。
通过上述那样的另一个例子的凸部51C以及凹部13C，针对保持部13，凸部51C以及凹部13C作为锚定效应而发挥作用。由此，能够使外装罐51的底部51B与下保持架11的对位变得容易。换句话说，能够使蓄电装置50与保持部13以及下保持架11的固定变得牢固。
使用图5，对实施方式2的蓄电模块20进行说明。图5是表示蓄电模块20的示意图。
实施方式2的蓄电模块20具备：多个圆筒型的蓄电装置50；作为对多个蓄电装置50的下端部分别进行保持的第1保持架的下保持架21；和作为对多个蓄电装置50的上端部分别进行保持的第2保持架的上保持架22。针对蓄电装置50，是与上述的实施方式1的蓄电装置50同样的结构，因此省略说明。
上保持架22使灌封材料固化而成型，分别保持多个蓄电装置50的上端部。在上保持架22的下表面部，形成蓄电装置50的上端部被嵌合的容纳部22A。在容纳部22A中，将与蓄电装置50的封口体52对置的部分设为薄壁部22B。薄壁部22B的厚度比容纳部22A的其他部分充分小地形成。优选薄壁部22B例如为2mm以下。
另外，在将该薄壁部22B形成于上保持架22的情况下，在制作上保持架22时，在与蓄电装置50的封口体52对置的位置隔着规定的间隔配置有棒材的状态下填充灌封材料并使其固化之后，去除棒材，从而形成具有上述间隔的尺寸的厚度的薄壁部22B。另外，在上保持架22的上部配置正极集电构件61、负极集电构件62的情况下，将这些集电构件与多个蓄电装置50接合后制作上保持架22。
通过薄壁部22B，在蓄电装置50处于通常状态的情况下，能够覆盖蓄电装置50，因此能够实现蓄电装置50与模块外的绝缘。此外，能够抑制异物向容纳部以及蓄电装置内的进入。此外，在封口体52设置排气阀并且蓄电装置50陷入异常状态的情况下，该排气阀动作时通过从排气阀释放的高温气体的喷出力，破坏该薄壁部22B，能够向蓄电模块外排气。
使用图6，对实施方式3的蓄电模块30进行说明。图6是表示蓄电模块30的示意图。
实施方式3的蓄电模块30具备：多个圆筒型的蓄电装置50；作为分别对多个蓄电装置50的下端部进行保持的第1保持架的下保持架31；和作为分别对多个蓄电装置50的上端部进行保持的第2保持架的上保持架32。此外，在蓄电模块30中，在相邻的蓄电装置50彼此的间隙，作为灌封加工，填充保护材料B。
蓄电装置50具有：作为具有圆筒状的筒部、在筒部的下端形成的底部51B、在上端部形成的开口部的壳体的外装罐51；将开口部密封的封口体52。外装罐51具有例如通过从外侧对侧面部进行转造加工而形成的支承封口体52的切槽部51A。切槽部51A优选沿着外装罐51的周方向环状地形成，在其上表面支承封口体52。在切槽部51A中，流入向相邻的蓄电装置50彼此的间隙填充的保护材料B。
灌封加工中使用的保护材料B优选使用使作为主剂的多元醇与固化剂的异氰酸酯这两个液体进行化学反应而得到的透明的聚氨酯树脂。作为保护材料B，并不限定于聚氨酯树脂，也可以使用氨基甲酸乙酯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂等。
对实施方式3的蓄电模块30的效果进行说明。根据蓄电模块30，能够牢固地固定蓄电装置50。即，保护材料B作为粘结材料而向空间R2以及切槽部51A流入并作为锚定效应而发挥作用。由此，能够使蓄电装置50牢固地固定于上保持架32。
使用图7，对实施方式4的蓄电模块40进行说明。图7是表示蓄电模块40的俯视剖视图。
实施方式4的蓄电模块40具备：多个(图7的示例中为3个)圆筒型的蓄电装置50；作为对多个蓄电装置50的下端部分别进行保持的第1保持架的下保持架(未图示)；作为对多个蓄电装置50的上端部分别进行保持的第2保持架的上保持架42(未图示)。此外，在蓄电模块40中，作为灌封加工，向相邻的蓄电装置50彼此的间隙填充保护材料B。关于蓄电装置50以及保护材料B，是与上述的实施方式1的蓄电装置50同样的结构，因此省略说明。
在上保持架42，形成嵌合有蓄电装置50的上端部的容纳部42A。在容纳部42A，形成使封口体52的一部分露出的开口部42C、使蓄电装置50的侧周面露出的切口部42D。切口部42D设置于俯视下不介于相邻的一对电池之间的位置。
在相邻的蓄电装置50彼此的间隙，在切口部42D的下方，未填充保护材料B的空隙BV沿着蓄电装置50的侧周面而在铅垂方向形成。空隙BV与切口部42D连通形成。作为空隙BV的形成方法，例如可以在填充保护材料B时向形成空隙BV的部分插入棒状的夹具，在保护材料B固化后取出夹具而形成。
在蓄电装置50中，可能发生外装罐51破裂而高温气体释放的热失控。根据蓄电模块40，即使在一个蓄电装置50发生热失控的情况下，高温气体也会破坏从热容量低且脆的切口部42D露出的外装罐51的外周面而朝向外部，因此能够抑制高温气体对与发生了热失控的一个蓄电装置50相邻的蓄电装置50带来的不良影响。
另外，本发明并不限定于上述的实施方式及其变形例，当然在本申请的权利要求书所述的事项的范围内能够进行各种变更、改良。
-符号说明-
10蓄电模块，11下保持架，13C凹部，12上保持架，13保持部，50蓄电装置，51外装罐，51A切槽部，51B底部，51C凸部，52封口体，55电极体，56正极，57负极，58隔板，59绝缘板，61正极集电构件，62负极集电构件。

Claims (12)

1.一种蓄电模块，具备：
至少一个圆筒型的蓄电装置；和
第1保持架，对所述蓄电装置的一端部进行保持，
在所述蓄电装置的与所述第1保持架对置的面和所述第1保持架的与所述蓄电装置对置的面之中的一方，形成至少一个凹部，在另一方形成与所述凹部嵌合的至少一个凸部。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，
所述蓄电装置具备：壳体，具有圆筒状的筒部、设置于所述筒部的一端部的底部、和设置于另一端的开口部；和封口构件，对所述开口部进行密封，
所述第1保持架覆盖所述筒部的外周面以及所述底部。
3.根据权利要求2所述的蓄电模块，其中，
在所述底部，形成所述凸部。
4.根据权利要求3所述的蓄电模块，其中，
所述凸部的侧周面是非圆环状。
5.根据权利要求3所述的蓄电模块，其中，
所述底部的内表面的与所述凸部对应的位置凹陷，
所述凸部向所述底部的径向延伸。
6.根据权利要求3所述的蓄电模块，其中，
在所述底部，形成多个所述凸部。
7.根据权利要求6所述的蓄电模块，其中，
所述凸部在所述底部被配置于不与所述壳体的中心轴重叠的位置。
8.根据权利要求2所述的蓄电模块，其中，
所述蓄电模块还具备：第2保持架，覆盖所述封口构件，在所述蓄电装置的延伸方向上位于与所述第1保持架相反的一侧，
所述第2保持架的与所述封口构件对置的部分的至少一部分是薄壁。
9.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，
在所述蓄电装置彼此的间隙，保护材料被填充之后固化，
在所述蓄电装置的上端部，沿着周方向形成槽，
所述保护材料流入所述槽并固化。
10.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，
在所述蓄电装置彼此的间隙，保护材料被填充之后固化，
在所述保护材料，形成使所述蓄电装置的侧周面露出的切口部，
所述切口部形成在不介于相邻的所述蓄电装置彼此之间的位置。
11.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，
在所述第1保持架，形成使所述蓄电装置的侧周面露出的切口部，
所述切口部形成在不介于相邻的所述蓄电装置彼此之间的位置。
12.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，
所述第1保持架是将多个所述蓄电装置浸渍于具有粘性的材料并使所述材料固化而得到的。
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