CN114270608A - 蓄电模块 - Google Patents
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Abstract
提供能够提高保持架的可靠性并且使得小型化、轻型化的蓄电模块。蓄电模块(10)具备:排列的多个圆筒型的蓄电装置(50);和上保持架(20),保持多个蓄电装置(50)的上方的端部并且形成包含热塑性树脂的多个容纳部(20A),上保持架(20)具有在相邻的蓄电装置(50)彼此之间对相邻的蓄电装置(50)彼此进行支承并且包含热固化性树脂的上支承构件(25),热固化性树脂相比于热塑性树脂,具有即使加热也难以变形或者熔融的性质。
Description
技术领域
本公开涉及具备排列的多个圆筒型的蓄电装置的蓄电模块。
背景技术
以往,具备排列的多个蓄电装置的蓄电模块被广泛知晓。例如,在专利文献1中,公开了通过保持架来分别保持排列的多个圆筒型电池的上下端部的蓄电模块。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2018/003468号
发明内容
-发明要解决的课题-
在具备多个圆筒型电池的蓄电模块中,在一个蓄电装置热失控时,若保持架软化或者熔融,则热失控的蓄电装置与相邻的蓄电装置接近或者接触,燃烧风险提高。在专利文献1的蓄电模块中,通过热固化性树脂来形成保持架,尝试热失控时的课题的解决,但固化性树脂相比于例如热塑性树脂,加工较难,成型时容易大型化,此外,热固化性树脂相比于其他树脂,比重较大,因此蓄电模块容易变重。
本公开的目的在于,提供一种能够提高可靠性并且能够使保持架小型化、轻型化的蓄电模块。
-解决课题的手段-
作为本公开的一方式的蓄电模块具备:排列的多个圆筒型的蓄电装置;和第1保持架,保持多个蓄电装置的一侧的端部并且形成包含第1材料的多个第1容纳部,第1保持架具有在相邻的蓄电装置彼此之间对相邻的蓄电装置彼此进行支承并且包含第2材料的第1支承构件,第2材料相比于第1材料,具有即使加热也难以变形或者熔融的性质。
-发明效果-
根据本公开的一方式,能够提供能够使保持架小型化、轻型化并且可靠性优良的蓄电模块。
附图说明
图1是表示作为实施方式的一个例子的蓄电模块的侧视图。
图2是表示上保持架的俯视图。
图3是表示上保持架的侧视图。
图4是表示作为实施方式的另一个例子的蓄电模块的侧视图。
图5是表示对上支承构件进行表示的槽部的侧视图。
图6是表示下保持架的俯视图。
图7是表示下保持架的侧视图。
图8是表示下保持架的槽部的侧视图。
图9是表示作为实施方式的另一个例子的下保持架的侧视图。
图10是表示下支承构件的侧视图。
图11是表示作为实施方式的另一个例子的蓄电模块的侧视图。
图12是从下侧观察下保持架的立体图。
图13是从下侧观察容纳于下保持架的热传导材料的仰视图。
图14是为了说明蓄电模块的制造过程而从下侧观察蓄电模块的立体图。
图15是从下侧观察作为实施方式的另一个例子的蓄电模块的下保持架的仰视图。
图16是为了说明现有的蓄电模块的制造过程而从下侧观察蓄电模块的立体图。
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而适当变更。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,对作为实施方式的一个例子的蓄电模块10进行说明。图1是表示蓄电模块10的侧视图。另外,图1是后述的图2中的A1-A1剖视图。
蓄电模块10主要被用作为动力用的电源。蓄电模块10例如被用作为电动工具、电动助力自行车、电动摩托、电动轮椅、电动三轮车或者电动推车等通过电机驱动的电动设备的电源。但是,蓄电模块10的用途并不被特定,也可以被用作为电动设备以外的电气设备、例如清洁器、收音机、照明装置、数字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。
蓄电模块10具备:多个圆筒型的蓄电装置50、分别保持多个蓄电装置50的上端部的作为第1保持架的上保持架20、分别保持多个蓄电装置50的下端部的作为第2保持架的下保持架30。后面对上保持架20以及下保持架30详细进行叙述。
蓄电装置50使用圆筒形的锂离子二次电池。蓄电装置50具有:例如带状的正极与带状的负极以隔着带状的隔板的状态进行卷绕的电极组;将电极组与电解液一起容纳的圆筒状的外装罐;将外装罐的开口在绝缘的状态下密封的封口体;将正极与封口体电连接的箔状的正极引线;将负极与外装罐电连接的负极引线。在封口体的外周与外装罐的开口的内周面之间,配置绝缘性的密封垫。
在外装罐的外周面,在开口部侧形成环状的槽部。该槽部在对应的外装罐的内周面形成环状的突部。密封垫以及封口体在外装罐内,被配置在该环状的突部上。进一步地,外装罐的开口端被铆接,以使得在内周侧配置有密封垫的状态下倒向外装罐的内侧。利用被铆接的开口端和凸部,封口体隔着密封垫而在上下方向(蓄电装置50的高度方向)被夹着,从而外装罐的开口被密封。
在封口体,也可以设置电流切断机构(CID)、在外装罐内达到规定的压力以上的情况下断裂的排气阀。此外,在电极组与外装罐的底部之间、电极组与凸部(槽部)之间,也可以设置用于将电极组与外装罐绝缘的绝缘板。在设置绝缘板的情况下,正极引线也可以穿过形成于绝缘板的贯通孔而延伸。负极引线也可以穿过形成于绝缘板的贯通孔,也可以迂回绝缘板而延伸。
蓄电装置50的作为第1端子的正极端子形成于封口体的顶面,作为第2端子的负极端子向外装罐的上端部(被铆接的开口端)配置。另外,也可以将电极组连接为使得外装罐作为正极端子而发挥功能,封口体作为负极端子而发挥功能。
蓄电装置50在蓄电模块10内在考虑了安全性的基础上被最密地填充,相邻的蓄电装置50彼此几乎接近排列。在蓄电装置50中,例如,被排列为在俯视下,6个蓄电装置50包围一个蓄电装置50的周围。另外,蓄电装置50除了锂离子二次电池,也可以是镍氢电池、电容器。
蓄电装置50被载置于热传导材料40之上。热传导材料40使用作为双液固化材料的硅中包含氧化金属(例如,氧化铝、氧化锌)、氮化金属(例如,氮化铝、氮化硼)、氮氧化金属(例如,氮氧化铝)等的材料。绝缘层60也可以是包含热传导填料的硅片。热交换构件70举例水冷配管、风冷散热片、制冷剂冷却配管、板式加热器、片式加热器等。
使用图2以及图3,对上保持架20进行说明。图2是表示上保持架20的俯视图。图3是图2的A1-A1剖视图的一部分。另外,在图2以及图3中,为了容易理解说明,省略上支承构件25的图示。
上保持架20具有详细后述的上支承构件25(参照图5)。上保持架20包含第1材料。作为第1材料,使用热塑性树脂。热塑性树脂是若加热到玻璃转移点、或者熔点则变得柔软、若再次冷却则变得坚固的树脂。作为具体例,被大致分类为通用塑料和工程塑料,举例聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、ABS等。
作为第1材料的热塑性树脂中,例如包含吸热填料以及热传导性填料的至少一者,优选包含吸热填料以及热传导性填料这两者。吸热填料在热分解时发挥吸热作用,作为具体例,举例氢氧化铝、碳酸氢钠等。作为热传导性填料,示例氧化金属(例如,氧化铝、氧化锌)、氮化金属(例如,氮化铝、氮化硼)、氮氧化金属(例如,氮氧化铝)等。
如图2以及图3所示,上保持架20具有各蓄电装置50的上端部分别被容纳的多个容纳部20A。在容纳部20A,形成开口部20C、伸出部30B、隔壁部20E、空隙部20V、连接孔20F、槽部20G。
开口部20C是使蓄电装置50的上端部的一部分露出的部分。开口部20C例如形成为圆形状。在该开口部20C,也可以插通在上保持架20的顶面上配置的集电板(未图示)的正极引线部,并且该正极引线与蓄电装置50的正极端子接合。
伸出部20D向蓄电装置50的上端面上伸出,以使得包围开口部20C。伸出部20D在开口部20C的周围,与蓄电装置50的上端面的周缘部对置配置。伸出部20D也可以接近于蓄电装置50的上端面而形成,与蓄电装置50的上端面(例如被铆接的外装罐的开口端)接触。隔壁部20E沿着蓄电装置50的外周面形成。隔壁部20E也可以接近于蓄电装置50的外周面而形成,与外周面接触。
连接孔20F在各蓄电装置50中,与空隙部20V相同地,在周向排列形成。连接孔20F使外装罐的开口端的一部分从上保持架20露出。在该连接孔20F,也可以从集电板插通负极引线部,与作为负极端子的外装罐的开口端接合。连接孔20F在一个蓄电装置50F的周向,被配置于相邻的空隙部20V之间,并且形成为包含在该周向距相邻的蓄电装置50最远的部位。通过该结构,对集电板的负极引线部与其他蓄电装置50电连接进行抑制。另外,在负极端子形成于外装罐的底部的情况下,连接孔20F也可以不存在。
空隙部20V是详细后述的第2材料被填充的空间。填充于空隙部20V的第2材料固化并形成为上支承构件25。空隙部20V形成于相互相邻的容纳部20A彼此之间。更加详细地,沿着将相互相邻的容纳部20A的中心线连结的轴线而形成。通过这样配置空隙部20V,可限制热失控的蓄电装置50向距热失控的蓄电装置50最近的蓄电装置50接近,能够通过第2材料来抑制。此外,空隙部20V相对于一个蓄电装置50,在周向排列配置于多个部位。
空隙部20V包含:伸出部20D的一部分被切口的水平空隙部、隔壁部20E的上端部被切口而形成并与水平空隙部连通的铅垂空隙部。在上保持架20的顶面,形成划分空隙部20V并且填充有构成上支承构件25的第2材料的注入口。另外,该注入口不是必须形成于上保持架20的顶面,也可以形成于上保持架20的侧面。此外,注入口的开口面积不是必须与水平空隙部的剖面积相同,也可以注入口的开口面积比上述剖面积小。
水平空隙部的沿着切断线的方向的长度比相邻的开口部20C的间隙小,并且比相邻的蓄电装置50彼此的间隙大。在水平空隙部的水平面,与轴线垂直的方向的长度设为相邻的蓄电装置50彼此的间隙程度。铅垂空隙部的铅垂方向的长度设为相邻的蓄电装置50彼此的间隙程度。
使用图4,对作为实施方式的另一个例子的蓄电装置50进行说明。图4是设为另一实施方式的蓄电装置50的情况下的图2的B1-B1剖视图。
在蓄电装置50中,上端部的一部分的直径比蓄电装置50的其他部分的直径小。作为这种蓄电装置50的结构,例如在外装罐中,考虑加工为使得比槽部更靠开口端侧的直径小于比槽部更靠底部侧的直径。由该直径较小的部分的外周面与隔壁部20E形成的空间R1与空隙部20V连通形成。由此,填充于空隙部20V的热固化性树脂流入空间R1。流入空间R1的热固化性树脂作为将蓄电装置50与上保持架20粘结固定的粘结剂而发挥作用。
另外,在蓄电装置50的外装罐,在比槽部更靠开口端侧和底部侧使直径相同,即使将被槽部和隔壁部20E划分的空间与空隙部20V连通,相比于仅通过上支承构件25的蓄电装置50的空隙部20V内的上支承构件25来支承蓄电装置50的结构,支承功能也得到提高,但比槽部更靠开口端侧的直径小于底部侧的直径的情况下,蓄电装置50的高度方向上的第2材料向蓄电装置50接触的量更容易增加。另外,也可以在后述的蓄电装置50(特别是外装罐的底部)的另一端侧的下保持架30中容纳的部分,设置直径比剩余部小的部位,也可以得到同样的效果。
使用图5,对上支承构件25进行说明。图5是设置有上支承构件25的上保持架20的图2中的A1-A1剖视图。
上支承构件25在相邻的蓄电装置50彼此之间,对相邻的蓄电装置50彼此进行支承。上支承构件25是从上述的上保持架20的注入口向空隙部20V填充第2材料而形成的。
上支承构件25由即使比第1材料更加热也难以变形或者熔融的第2材料形成。作为第2材料,使用热固化性树脂。热固化性树脂是具有即使暴露于600℃以上的高温也不熔融的架桥构造的树脂,例如即使暴露于800℃~1000℃的高温也不熔融而碳化来维持上支承构件25的形状。作为具体例,举例聚氨酯树脂、硅酮树脂、不饱和聚酯、环氧树脂、三聚氰胺树脂或者酚醛树脂等的热固化性树脂。
上支承构件25在侧面视下形成为大致T字状,包含:架设于相邻的蓄电装置50彼此的各个上端面的基部25D、立设于基部25D并插入到相邻的蓄电装置50彼此的各个外周面之间的立设部25E。
基部25D是向空隙部20V的水平空隙部填充第2材料而形成的部分。基部25D与相邻的蓄电装置50彼此的各个上端面抵接。此外,立设部25E是向空隙部20V的铅垂空隙部填充第2材料而形成的部分。立设部25E与相邻的蓄电装置50彼此的各个外周面抵接。
通过该结构,在相邻的蓄电装置50的相对的方向,对各蓄电装置50分别设置上支承构件25的结构,能够通过基部25D和立设部25E进行容易热失控的蓄电装置50与相邻的蓄电装置50的对位。进一步地,能够使为了形成上支承构件25而将第2材料向蓄电装置50的周围配置的作业简略化。此外,上支承构件25不经由构成容纳部20A的第1材料而直接抵接于蓄电装置50的情况下,蓄电装置50热失控时的对位的可靠性更高。隔壁部20E的与蓄电装置50的外周面对置的面开口。
对蓄电模块10的效果进行说明。根据蓄电模块10,由第1材料形成上保持架20,由具有即使比第1材料更加热也难以变形或者熔融的性质的第2材料构成仅上保持架20的一构件即上支承构件25,由第1构件形成下保持架30,由第2材料形成仅下保持架30的一构件即下支承构件35,从而相比于由第1材料形成上保持架20以及下保持架30的情况,更加能够小型化、轻型化。
以往,在蓄电模块中,将多余的热传导材料释放到蓄电装置彼此的间隙。换句话说,在蓄电模块中,将多余的热传导材料释放到开放空间。因此,在蓄电模块中,不能限制热传导糊膏释放的量。换句话说,不能吸收在蓄电装置与热传导片之间存在的热传导材料的量的偏差。进而,从蓄电装置向热交换构件的距离、蓄电装置与热传导材料的接触面积、或者热传导材料与热交换构件的接触面积产生偏差。因此,从蓄电装置向热交换构件的散热量产生偏差。以下,对能够抑制伴随着热传导材料的涂敷量的偏差的从蓄电装置向热交换构件的散热量的偏差的蓄电模块进行说明。
使用图6以及图7,对下保持架30进行说明。图6是表示下保持架30的俯视图。图7是图6的A2-A2剖视图。另外,在图6以及图7中,为了容易理解说明而省略下支承构件35的图示。
下保持架30具备详细后述的下支承构件35。下保持架30由第1材料形成。关于第1材料,由于与形成上保持架20的第1材料同样,因此省略说明。下保持架30具有各蓄电装置50的轴向另一端部(下端部)分别插入的多个容纳部30A。在容纳部30A,形成开口部30C、伸出部30B、隔壁部30E、空隙部30V、槽部(图示略)、凹部30H。关于槽部,详细后述。
开口部30C是从容纳部30A向下保持架30的下端面延伸的贯通孔,是蓄电装置50的热传导材料40被填充的部分。开口部30C例如形成为圆形状。伸出部30D向蓄电装置50的下端面的下方伸出,以使得包围开口部30C。伸出部30D在开口部30C的周围,与蓄电装置50的下端面的周缘部对置配置。伸出部30D也可以接近于蓄电装置50的下端面而形成,与蓄电装置50的下端面接触。隔壁部30E沿着蓄电装置50的外周面而形成。隔壁部30E也可以接近于蓄电装置50(外装罐)的外周面而形成,与外周面接触。
空隙部30V是上述的第2材料被填充的空间。填充于空隙部30V的第2材料固化并形成为下支承构件35。空隙部30V形成于相互相邻的容纳部30A彼此之间。更加详细地,沿着将相互相邻的容纳部30A的中心线连结的轴线而形成。空隙部30V包含:伸出部30D的一部分被切口的水平空隙部、隔壁部30E的下端部被切口而形成并与水平空隙部连通的铅垂空隙部。
水平空隙部的相邻的蓄电装置50排列的方向的长度比相邻的开口部30C的间隙小,并且比相邻的蓄电装置50彼此的间隙大。在水平空隙部的水平面,与轴线垂直的方向的长度设为相邻的蓄电装置50彼此的间隙程度。铅垂空隙部的铅垂方向的长度设为相邻的蓄电装置50彼此的间隙程度。
凹部30H是容纳多余的热传导材料40的部分。凹部30H形成于伸出部30D的周围。凹部30H形成为从伸出部30D的下端面升高一节的台阶状。形成于各个容纳部30A的凹部30H相互连通。此外,一部分的凹部30H形成于空隙部30V内,与空隙部30V连通。凹部30H在下保持架30的下端面,从开口部30C的周缘分离而形成。通过该结构,能够更加可靠地使容纳于凹部30H的热传导材料40分离。此外,凹部30H在下端面之中开口部的周向延伸,以使得包围开口部的周缘的整周。通过该结构,能够将在开口部30C的附近剩余的热传导材料更加可靠地容纳于凹部30H。在此,所谓形成凹部的下保持架30的下端面,是指与下保持架30中的热交换构件对置的外表面,不是必须指处于下保持架30的下端的面。
形成于空隙部30V内的凹部30H通过空隙部30V以及下支承构件35之中的至少一者被划分。通过该结构,空隙部30V作为配置下支承构件35的空间而发挥功能,并且作为凹部30H能够容纳热传导材料40。因此,下支承构件35电可以被配置为占据空隙部30V的一部分。另外,在本公开中,凹部30H在产生多余的热传导材料40时能够容纳热传导材料40,因此凹部30H中也可以不必容纳热传导材料40。
使用图8,对形成于下保持架30的槽部30G进行说明。图8是图6的B2-B2剖视图,是将下保持架30的容纳部30A和蓄电装置50的另一端侧的周缘的附近去除表示的剖面示意图。
如图8所示,槽部30G是填充于空隙部30V的第2材料流入的空间。流入槽部30G的第2材料作为将蓄电装置50与下保持架30粘结固定的粘结剂而发挥作用。槽部30G在隔壁部30E的与蓄电装置50的外周面对置的面,沿着蓄电装置50的周向形成。此外,槽部30G与空隙部30V连通而形成。
通过该结构,在向空隙部30V填充第2材料时,第2材料的一部分能够从空隙部30V进入到被该槽部30G和外装罐的外周面划分的大致环状的空隙。因此,在蓄电装置50的周向,与蓄电装置50接触的第2材料增加,作为下支承构件35,能够更加可靠地支承蓄电装置50。槽部30G的剖面形状例如设为V字形状。在本实施方式中,槽部30G形成于隔壁部30E的与蓄电装置50的外周面对置的面,但并不限定于此。例如,槽部30G也可以形成于伸出部30D的与蓄电装置50的上端面对置的面。
使用图9,对作为实施方式的另一个例子的下保持架30进行说明。图9是设为另一实施方式的下保持架30的情况下的图6的B2-B2剖视图。
在下保持架30中,形成由伸出部30D和隔壁部30E形成的角部。此外,形成蓄电装置50(或者外装罐)的下端面和外周面的角部被设为R形状。由该下保持架30的角部和蓄电装置50的R部形成的空间R2与空隙部30V连通而形成。由此,填充于空隙部30V的热固化性树脂流入空间R2。流入空间R2的热固化性树脂作为将蓄电装置50与下保持架30粘结固定的粘结剂而发挥作用。
使用图10,对下支承构件35以及热传导材料40进行说明。图10是设置有下支承构件35的下保持架30的图6中的B2-B2剖视图。
下支承构件35在相邻的蓄电装置50彼此之间对相邻的蓄电装置50彼此进行支承。下支承构件35填充形成于上述的下保持架30的空隙部30V。下支承构件35由第2材料形成。作为第2材料,使用热固化性树脂。形成下保持架30的第2材料与形成上保持架20的第2材料同样,因此省略说明。
下支承构件35在侧视下形成为大致T字状,具有:架设于相邻的蓄电装置50彼此的各个下端面的基部35D、插入相邻的蓄电装置50彼此的各个外周面之间的立设部35E。
与上支承构件25同样地,基部35D是向空隙部30V的水平空隙部填充第2材料而形成的部分。基部35D抵接于相邻的蓄电装置50彼此的各个上端面。此外,从基部35D立设的立设部35E是向空隙部30V的铅垂空隙部填充第2材料而形成的部分。立设部35E抵接于相邻的蓄电装置50彼此的各个外周面。
在下支承构件35被填充于空隙部30V而形成时,空隙部30V与槽部30G连通,因此下支承构件35也被填充于槽部30G。由此,能够将下支承构件35设为热固化性树脂的粘结剂,用于下保持架30与蓄电装置50的粘结。
热传导材料40是向下保持架30的开口部30C填充而形成的。蓄电装置50在热传导材料40被填充于开口部30C之后,在容纳部30A中被载置于热传导材料40之上。此时,多余的热传导材料40流入下保持架30的伸出部30D与绝缘层60的间隙,向凹部30H被推出并容纳于凹部30H。由此,抑制流入下保持架30的伸出部30D与绝缘层60的间隙的热传导材料40滞留于伸出部30D与绝缘层60的间隙。另外,图10的凹部30H形成于从下支承构件35的空隙部30V的开口露出的面。
因此,能够抑制蓄电装置50与绝缘层60之间的距离偏差,并抑制各蓄电装置50与热交换构件70的导热性出现偏差。此外,凹部30H也可以配置为在蓄电装置50的高度方向与蓄电装置50不重叠。通过该结构,无论在凹部30H容纳热传导材料40或不容纳热传导材料40,都能够抑制蓄电装置50的端面(或者外装罐的底部)与热交换构件70之间的导热性出现偏差。
对蓄电模块10的效果进行说明。通过蓄电模块10,能够抑制伴随着热传导材料40的涂敷量的偏差的从蓄电装置50向热交换构件70的散热量的偏差。
图16是为了说明蓄电模块210的制造过程而从下侧观察蓄电模块210的立体图,通过剖视来表示构件的一部分。
在图16中,蓄电模块210具备:对蓄电装置220的下端部220A进行保持的下保持架240、配置于下保持架240的下侧的热交换构件250、将蓄电装置220的下端部220A与热交换构件250进行热连接的热传导材料260、将蓄电装置220与热交换构件250电绝缘的绝缘层270。
在下保持架240,形成:容纳蓄电装置220的下端部220A的容纳部241、从容纳部241向下侧贯通形成的开口部242、形成于下保持架240的底面即开口部242的缘部的周壁243,热传导材料260被容纳于开口部242以及周壁243的内周侧(以下,填充部244)。作为热传导材料260,使用具有粘性的流体、即经过规定时间后固化的胶状的材料。
在蓄电模块210的制造过程中,在下保持架240的容纳部241中容纳蓄电装置220的下端部220A,在下保持架240的填充部244涂敷热传导材料260,在下保持架240与热交换构件250之间存在绝缘层270,将热交换构件250向下保持架240加压。此时,填充部244中热传导材料260被挤压而扩展,热传导材料260被无间隙地填充于填充部244。另外,向下保持架240的填充部244涂敷的热传导材料260被涂敷填充部244的容积加上多余量的量。
在上述的蓄电模块210的制造过程中,将热交换构件250向下保持架240加压时,多余的热传导材料260可能超过周壁243并从填充部244向周壁243的外周侧排出。但是,在作用于填充部244的加压力较小的情况下,多余的热传导材料260可能没有从填充部244充分排出。此外,难以对多个填充部作用均等的加压力。
因此,担心各个热传导材料260的厚度(上下方向的大小)产生偏差,各个蓄电装置220的排热距离(从蓄电装置220的下端部220A到热交换构件250的距离)产生偏差。若排热距离偏差,则蓄电装置220的排热性能变得不均匀,蓄电模块210整体的排热性能减少。
以下,对能够减少热传导材料的厚度的偏差并提高排热性能的蓄电模块110进行说明。
使用图11,对作为实施方式的另一个例子的蓄电模块110进行说明。图11是表示蓄电模块110的侧视图。
蓄电模块110主要被用作为动力用的电源。蓄电模块110例如被用作为电动汽车、电动工具、电动助力自行车、电动摩托、电动轮椅、电动三轮车、电动推车等的电机所驱动的电动设备的电源。但是,蓄电模块110的用途并不被特定,例如也可以用作为清洁器、收音机、照明装置、数字相机、摄影机等在屋内外使用的各种电气设备用的电源。
蓄电模块110具备:多个圆筒形的蓄电装置120、分别保持多个蓄电装置120的上端部的上保持架130、分别保持多个蓄电装置120的下端部120A的作为保持架的下保持架140、与下保持架140的底面对置的热交换构件150、热连接于蓄电装置120和热交换构件150的热传导材料160、将蓄电装置120与热交换构件150电绝缘的绝缘层170。
在本例中,蓄电装置120使用圆筒形的锂离子二次电池,但也可以是镍氢电池、电容器等。蓄电装置120具有:例如带状的正极与带状的负极以隔着带状的隔板的状态进行卷绕的电极组、将电极组与电解液一起容纳的圆筒状的外装罐、将外装罐的开口绝缘的状态下密封的封口体、将正极与封口体电连接的箔状的正极引线、将负极与外装罐电连接的负极引线。也可以在封口体的外周与外装罐的开口的内周面之间配置绝缘性的密封垫。
在外装罐的外周面,在开口部侧形成环状的槽部。该槽部在外装罐的内周面,形成为环状的突部。密封垫以及封口体在外装罐内,被配置于该环状的突部上。进一步地,外装罐的开口端被铆接以使得在内周侧配置有密封垫的状态下倒向外装罐的内侧。通过铆接的开口端和凸部,封口体隔着密封垫而在上下方向被夹着,从而外装罐的开口被密封。
在封口体,也可以设置电流切断机构(CID)、在外装罐内达到规定的压力以上的情况下断裂的排气阀。此外,也可以在电极组与外装罐的底部之间、电极组与凸部(槽部)之间,设置用于将电极组与外装罐绝缘的绝缘板。在设置有绝缘板的情况下,正极引线也可以穿过形成于绝缘板的贯通孔而延伸。负极引线也可以穿过形成于绝缘板的贯通孔,也可以迂回绝缘板而延伸。
蓄电装置120的正极端子形成于封口体的顶面,负极端子向外装罐的上端部(被铆接的开口端)配置。另外,也可以将电极组连接为使得外装罐作为正极端子而发挥功能,封口体作为负极端子而发挥功能。
多个蓄电装置120可以在蓄电模块110内考虑了安全性的基础上被最密地填充,相邻的蓄电装置120彼此几乎接近地排列。在蓄电装置120中,例如,在俯视下,排列为6个蓄电装置120包围一个蓄电装置120的周围。另外,多个蓄电装置120彼此也可以经由具有导电性的集电板(未图示),串联连接或者并联连接。此时,从集电板延伸的引线与蓄电装置连接的位置也可以是作为正极端子的封口体的顶面和作为负极端子的铆接的外装罐的开口端。
上保持架130如上述那样是保持多个蓄电装置120的上端部的构件。上保持架130例如由热塑性树脂形成。作为热塑性树脂,被大致分类为通用塑料和工程塑料,使用聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、ABS等。
下保持架140如上述那样是保持多个蓄电装置120的下端部120A并且容纳热传导材料160的构件。下保持架140与上保持架130同样地,由热塑性树脂形成。关于下保持架140的形状,详细后述。
热交换构件150例如是与下保持架140的底面对置配置并冷却蓄电装置120的下端部120A的构件。热交换构件150在本例中使用具有热传导性的板状的金属,但也可以是水冷配管、风冷散热片、制冷剂冷却配管、板式加热器、片式加热器等。
热传导材料160是存在于蓄电装置120与热交换构件150之间、并且将蓄电装置120与热交换构件150热连接的构件。热传导材料160是具有粘性的流体,使用在经过规定时间后固化的胶状的材料。热传导材料160在本例中使用作为双液固化材料的硅中包含氧化金属(例如,氧化铝、氧化锌)、氮化金属(例如,氮化铝、氮化硼)、氮氧化金属(例如,氮氧化铝)等的材料。
绝缘层170是存在于蓄电装置120的下端部120A与热交换构件150之间并且将蓄电装置120与热交换构件150绝缘的片状的构件。绝缘层170在本例中使用包含热传导填料的硅片,但并不限定于此。
使用图12,对下保持架140的形状进行说明。图12是从下侧观察下保持架140的立体图,通过剖视来表示构件的一部分。
如图12所示,下保持架140如上述那样保持多个蓄电装置120的下端部120A并且容纳热传导材料160(参照图13以及图14)。下保持架140具有:容纳至少一个蓄电装置120的下端部120A的至少一个容纳部141、从至少一个容纳部141向下侧贯通形成的开口部142、在下保持架140的底面形成于开口部142的缘部的至少一个周壁143。
容纳部141在下保持架140的底面形成多个,容纳蓄电装置120的下端部120A。通过在容纳部141容纳蓄电装置120的下端部120A,从而蓄电装置120的下端部120A被下保持架140保持。另外,在本实施方式中,蓄电装置120的下端部120A是外装罐的底部,但本公开的蓄电模块并不限定于该结构。例如,也可以将封口板侧设为下端部120A。
开口部142是容纳部141的底面部开口为圆状的部分。通过开口部142,使蓄电装置120的底面露出,能够将蓄电装置120与热传导材料160热连接。开口部142的直径形成为小于底面部的直径。
周壁143是在下保持架140的底面形成于开口部142的缘部的部分。通过周壁143,能够与开口部142一起,形成容纳热传导材料160的空间(后述的填充部144)。周壁143沿着开口部142向下侧形成为凸状。在周壁143,形成后述的多个切口145。
在此,将在开口部142以及周壁143的内周侧形成的空间设为填充部144。通过填充部144,能够容纳热传导材料160并使蓄电装置120的下端部120A与热交换构件150热连接。更加详细地,填充部144被蓄电装置120的底面、绝缘层170的顶板面、以及开口部142以及周壁143的内周面划分。在填充部144中,被开口部142的内周面划分的孔与周壁143的内周面的孔的形状以及大小也可以相同。通过该结构,开口部以及周壁的形成变得容易。此外,下保持架140的底面处的周壁的配置变得容易。
切口145是周壁143的一部分被切除而形成的部分。详细后述,但通过切口145,在蓄电模块110的制造时,多余的热传导材料160被排出到周壁143的外周侧。切口145形成为将周壁143的外周侧与内周侧连通。
切口145在本例中在周壁143的周向大致等间隔地形成多个。通过切口145,多余的热传导材料160在周向,向周壁143的外周侧大致均等地排出。由此,在填充部144的周向,能够减少多余的热传导材料160的排出量的偏差。在本例中,4个位置的切口145在周向以90°间隔形成,但并不限定于此。另外,切口145在本例中,在周壁143的高度方向(上下方向)延伸。并且,切口145的高度方向的大小与周壁143的高度方向的大小(周壁143的外周面的高度方向的大小)相同。通过该结构,能够容易将多余的热传导材料160向周壁143的外部按压出。但是,本公开的切口145并不限定于该结构。切口145的高度方向的大小也可以小于周壁143的高度方向的大小。该情况下,周壁143是在周向上没有缺口的环状。
使用图13,对热传导材料160的形状进行说明。图13是从下侧观察容纳于下保持架140的热传导材料160的仰视图。在图13中,热传导材料160被容纳于填充部144。热传导材料160在后述的制造过程中,填充部144的容积加上多余量的量被涂敷于填充部144。多余的热传导材料160向周壁143的外周侧、特别是周壁143的外周侧处的切口145的附近伸出形成。
使用图14,对蓄电模块110的制造过程进行说明。图14是为了说明蓄电模块110的制造过程而从下侧观察蓄电模块110的立体图,通过剖视来表示构件的一部分。
如图14所示,在蓄电模块110的制造过程中,在下保持架140中容纳蓄电装置120,在下保持架140的填充部144涂敷热传导材料160,在下保持架140与热交换构件150之间存在绝缘层170,向下保持架140对热交换构件150加压。此时,在填充部144中,热传导材料160被挤压而扩展,热传导材料160没有间隙地被填充于填充部144。另外,在本发明中,热传导材料160也可以不必没有间隙地将填充部144填充。但是,该间隙较少可提高热传导材料160的热传导性。此外,热交换构件150通过固定部(未图示)而固定于下保持架140时,周壁143的高度方向(上下方向)的前端也可以抵接于热交换构件150(在设置绝缘层170的情况下为绝缘层170)。换言之,周壁143的前端也可以与热交换构件150直接或者间接地抵接。通过该结构,蓄电装置120与热交换构件150的排热距离的调整变得容易。此外,为了与热交换构件150抵接,周壁143的前端也可以在下保持架140的底面,向最下方突出。
另外,如上述那样,涂敷于下保持架140的填充部144的热传导材料被涂敷填充部144的容积加上多余量的量。因此,在蓄电模块中,也可以热传导材料的总体积大于填充部(开口部142内的空洞以及周壁143内的空洞)的总容积。此外,在将热交换构件150向下保持架140加压的阶段,热传导材料160是具有粘性的流体的状态。
在将热交换构件150向下保持架140加压时,多余的热传导材料160超过周壁143而从填充部144向周壁143的外周侧排出。同时,多余的热传导材料160也从周壁143的切口145向周壁143的外周侧排出。
由此,多余的热传导材料160可充分地从填充部144排出,各个热传导材料160的厚度(上下方向的大小)变得没有偏差,各个蓄电装置120的排热距离(从蓄电装置120的下端部120A到热交换构件150的距离)的偏差被抑制。其结果,可抑制蓄电装置120的排热性能的偏差,可提高蓄电模块110的排热性能。
使用图15,对作为实施方式的另一个例子的蓄电模块110的下保持架140进行说明。图15是从下侧观察下保持架140的仰视图。
如图15所示,下保持架140如上述那样,具有:从容纳部141向下侧贯通形成的开口部142、在下保持架140的底面形成于开口部142的缘部的周壁143。在周壁143,形成多个切口145。
切口145如上所述是周壁143的一部分被切下而形成的部分,形成为将周壁143的外周侧与内周侧连通。在本例中,切口145也可以在周壁143的周向,除去周壁143与相邻的周壁143接近的部分而形成。换言之,意味着切口145可以在周壁143的周向,除去周壁143的与相邻的周壁143最近的部分而形成。例如,切口145形成为与周壁143的外周侧的宽幅区域连通。在此,所谓宽幅区域,是指相邻的周壁143彼此的间隔至少具有相比于最窄间隔为220%以上的间隔的区域。所谓最窄间隔,是指相邻的周壁143彼此的间隔最接近的间隔。
即使是本例的切口145,在蓄电模块110的制造过程中,在将热交换构件150向下保持架140加压时,多余的热传导材料160也容易从周壁143的切口145向周壁143的外周侧排出。此外,通过本例的切口145,多余的热传导材料160被向周壁143的外周侧的宽幅区域排出,因此难以阻碍热传导材料160向相邻的周壁143排出,多余的热传导材料160可顺畅地排出。
由此,多余的热传导材料160可充分地从填充部144排出,在各个热传导材料160的厚度(上下方向的大小)上进一步抑制偏差,在各个蓄电装置120的排热距离抑制偏差。其结果,可抑制蓄电装置120的排热性能的偏差,蓄电模块110的排热性能提高。
此外,也可以蓄电模块110具有多个蓄电装置120、多个容纳部141、多个周壁,通过固定部(未图示),热交换构件150与下保持架140被固定。在存在距该固定部较近的周壁(第1周壁)和较远的周壁(第2周壁)的情况下,也可以距固定部较近的周壁相比于距固定部较远的周壁,是切口量较小(周壁的体积较大)的结构或者没有切口的结构。通过该结构,通过从热交换构件150产生的力的偏差,处于距固定部较远的填充部的热传导材料容易被押出。另外,作为固定部中的固定手段,举例基于螺丝和螺孔的连结等但并不限定于此。
-符号说明-
10蓄电模块,20上保持架,20A容纳部,20C开口部,20D伸出部,20E隔壁部,20F连接孔,20G槽部,20V空隙部,25上支承构件(第1支承构件),25D基部,25E立设部,30下保持架,30A容纳部,30B伸出部,30C开口部,30D伸出部,30E隔壁部,30G槽部,30H凹部,30V空隙部,35下支承构件(第2支承构件),35D基部,35E立设部,40热传导材料,50蓄电装置,110蓄电模块,120蓄电装置,120A下端部,130上保持架,140下保持架,141容纳部,142开口部,143周壁,144填充部,145切口,150热交换构件,160热传导材料,1200蓄电模块,220蓄电装置,220底部,240下保持架,241开口部,242周壁,244填充部,250热交换构件,260热传导材料。
Claims (30)
1.一种蓄电模块,具备:
排列的多个圆筒型的蓄电装置;和
第1保持架,保持多个所述蓄电装置的一侧的端部并且形成包含第1材料的多个第1容纳部,
所述第1保持架具有第1支承构件,所述第1支承构件在相邻的所述蓄电装置彼此之间对相邻的所述蓄电装置彼此进行支承并且包含第2材料,
所述第2材料相比于所述第1材料,具有即使加热也难以变形或者熔融的性质。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块,其中,
所述第1支承构件抵接于相邻的所述蓄电装置彼此的各自的一侧的端面。
3.根据权利要求1或者2所述的蓄电模块,其中,
所述第1支承构件抵接于相邻的所述蓄电装置彼此的各自的外周面。
4.根据权利要求1~3的任一项所述的蓄电模块,其中,
所述第1支承构件具有:基部,架设于相邻的所述蓄电装置彼此的各自的一侧的端面;和立设部,立设于所述基部,被插入到相邻的所述蓄电装置彼此的各自的外周面之间。
5.根据权利要求1~4的任一项所述的蓄电模块,其中,
所述第1支承构件被配置于在所述第1保持架形成的空隙内,
在所述第1保持架的所述第1容纳部,在与所述蓄电装置对置的面沿着所述蓄电装置的周向形成槽部,
所述槽部与所述空隙连通,
在所述槽部内,配置所述第2材料。
6.根据权利要求5所述的蓄电模块,其中,
所述蓄电装置的一侧的端部的直径比所述蓄电装置的其他部分的直径小。
7.根据权利要求6所述的蓄电模块,其中,
所述第1保持架的所述第1容纳部的内周面与所述蓄电装置的直径较大的部位的外周面抵接。
8.根据权利要求5所述的蓄电模块,其中,
在所述第1保持架的外表面,形成与所述空隙连通的注入孔。
9.根据权利要求5所述的蓄电模块,其中,
所述空隙由所述第1保持架和相邻的所述蓄电装置的外表面形成。
10.一种蓄电模块,具备多个圆筒型的蓄电装置,
所述蓄电装置在一侧的端部配置第1端子以及第2端子,
多个所述蓄电装置被排列为所述一侧的端部在相同侧排列,
所述蓄电模块具备对多个所述蓄电装置的另一侧进行保持并且包含第1材料的第2保持架,
所述第2保持架具有第2支承构件,所述第2支承构件在相邻的所述蓄电装置彼此之间对相邻的所述蓄电装置彼此进行支承并且包含第2材料,
所述第2材料相比于所述第1材料,具有即使加热也难以变形或者溶解的性质。
11.根据权利要求10所述的蓄电模块,其中,
所述第2支承构件被配置于在所述第2保持架形成的空隙内,
在所述第2保持架,在与所述蓄电装置对置的面沿着所述蓄电装置的周向形成槽部,
所述槽部与所述空隙连通,
在所述槽部内,配置所述第2材料。
12.根据权利要求2所述的蓄电模块,其中,
多个所述蓄电装置分别具备:电极组,包含第1电极以及第2电极;圆筒状的外装罐,将所述电极组与电解质一起容纳;和封口体,将所述外装罐的开口以与所述外装罐电绝缘的状态进行密封,
所述封口体与所述第1电极电连接,
所述外装罐与所述第2电极电连接,
所述一侧的端面是所述封口体的顶面。
13.根据权利要求1所述的蓄电模块,其中,
多个所述蓄电装置在第1方向具有一侧的端部和另一侧的端部,
所述蓄电模块具备:
第2保持架,形成有对所述多个蓄电装置的另一侧的端部进行容纳的多个第2容纳部;
热交换构件,与所述第2保持架的端面对置;和
热传导材料,将所述多个蓄电装置与所述热交换构件进行热连接,
在所述第2保持架,形成从所述多个第2容纳部分别向所述端面延伸的贯通孔即多个开口部,
所述热传导材料被容纳于所述开口部内,
在所述端面,在所述开口部的周围,形成凹部。
14.根据权利要求13所述的蓄电模块,其中,
在所述凹部内容纳所述热传导材料。
15.根据权利要求13或者14所述的蓄电模块,其中,
在所述端面,所述凹部形成于与所述开口部的周缘分离的部位。
16.根据权利要求13~15的任一项所述的蓄电模块,其中,
从所述第1方向观察,所述蓄电装置的所述另一侧的端部与所述凹部不重叠。
17.根据权利要求13~16的任一项所述的蓄电模块,其中,
所述第2保持架在相邻的一对所述第2容纳部之间形成空隙部,
所述空隙部与一对所述第2容纳部内连通,
所述第2保持架具有被容纳于所述空隙部内的第2支承构件,
所述第2保持架包含所述第1材料,
所述第2支承构件包含所述第2材料,
在所述端面,所述空隙部开口,
在所述端面,所述第2支承构件从所述空隙部的开口露出。
18.根据权利要求17所述的蓄电模块,其中,
所述凹部由所述空隙部的内面和所述第2支承构件划分。
19.根据权利要求18所述的蓄电模块,其中,
所述凹部形成于所述第2支承构件的从所述空隙部的开口露出的面。
20.根据权利要求13~19的任一项所述的蓄电模块,其中,
所述凹部包围所述开口部的周缘的整周。
21.根据权利要求13~20的任一项所述的蓄电模块,其中,
所述凹部形成为从所述第2保持架的所述端面升高一节的台阶状。
22.根据权利要求13~21的任一项所述的蓄电模块,其中,
相互相邻的所述凹部彼此连通。
23.根据权利要求1所述的蓄电模块,其中,
所述蓄电模块具备:
第2保持架,形成有对至少一个所述蓄电装置的另一侧的端部进行容纳的至少一个第2容纳部;
热交换构件,与所述第2保持架的另一侧的面对置;
热传导材料,将所述至少一个蓄电装置分别与所述热交换构件进行热连接,
所述第2保持架具有:至少一个开口部,从所述第2容纳部向另一侧贯通形成;和至少一个周壁,在所述第2保持架的另一侧的面形成于所述开口部的缘部,
所述热传导材料被容纳于所述开口部以及所述周壁的内周侧,
所述周壁包含将所述周壁的外周侧与内周侧连通的切口。
24.根据权利要求23所述的蓄电模块,其中,
所述切口在所述周壁的高度方向延伸。
25.根据权利要求23或者24所述的蓄电模块,其中,
所述周壁的内周面与所述开口部的内周面相连,
所述切口的深度与所述周壁的高度相同。
26.根据权利要求23~25的任一项所述的蓄电模块,其中,
所述蓄电模块还具备:对所述热交换构件和所述第2保持架进行固定的固定部,
所述至少一个蓄电装置包含多个蓄电装置,
所述至少一个第2容纳部包含对所述多个蓄电装置分别进行容纳的多个第2容纳部,
所述至少一个周壁具有多个周壁,
所述多个周壁包含第1周壁、和比所述第1周壁更远离所述固定部的第2周壁,
所述第2周壁的切口的量比所述第1周壁的切口的量大。
27.根据权利要求23~26的任一项所述的蓄电模块,其中,
所述热传导材料的总体积比所述至少一个开口部内的容积以及所述至少一个周壁内的容积的总和大。
28.根据权利要求23~27的任一项所述的蓄电模块,其中,
所述至少一个周壁的前端与所述热交换构件直接或者间接抵接。
29.根据权利要求23~28的任一项所述的蓄电模块,其中,
所述周壁包含多个所述切口,
所述切口在所述周壁的周向大致等间隔地形成。
30.根据权利要求23~29的任一项所述的蓄电模块,其中,
所述切口未形成于在所述周壁的周向该周壁与相邻的所述周壁最接近的部分。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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