CN114981907B - 蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

一种蓄电装置，具备：模块层叠体，其包含层叠的多个蓄电模块；以及箱体，其构成收纳模块层叠体的第1密闭空间，箱体具有：箱体主体，其包含沿着模块层叠体中的层叠方向延伸的筒状的侧壁和将侧壁的一端封闭的板状的底壁；以及盖体，其接合到侧壁的另一端，由于第1密闭空间的内外的气压差，底壁与盖体彼此的至少一部分以相互靠近的方式发生变形，从而箱体在第1密闭空间内对模块层叠体在层叠方向上进行约束。

Description

蓄电装置
技术领域
本发明涉及蓄电装置。
背景技术
已知具备多个双极电池的蓄电装置(例如专利文献1)。在该蓄电装置中，多个双极电池夹着集电体相互层叠。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2009-117105号公报
发明内容
发明要解决的问题
在蓄电模块由双极电池构成的情况下，可以考虑在层叠方向上用规定的按压力约束层叠的多个蓄电模块。在这种情况下，约束层叠的多个蓄电模块有时很费工夫。要求更简便地约束多个蓄电模块的技术。
本公开提供一种能够容易地约束层叠有多个蓄电模块的层叠体的蓄电装置。
用于解决问题的方案
本公开的一方面的蓄电装置具备：模块层叠体，其包含至少1个蓄电模块，上述蓄电模块包含层叠的多个电极；以及箱体，其构成收纳模块层叠体的第1密闭空间，箱体具有：箱体主体，其包含沿着模块层叠体中的层叠方向延伸的筒状的侧壁和将侧壁的一端封闭的板状的底壁；以及盖体，其接合到侧壁的另一端，由于第1密闭空间的内外的气压差，底壁与盖体彼此的至少一部分以相互靠近的方式发生变形，从而箱体在第1密闭空间内对模块层叠体在电极的层叠方向上进行约束。
在上述蓄电装置中，由于第1密闭空间的内外的气压差，底壁与盖体彼此的至少一部分以相互靠近的方式发生变形，模块层叠体被该变形后的箱体约束。即，在第1密闭空间中配置有模块层叠体的状态下，仅通过在第1密闭空间的内外产生气压差，模块层叠体就会被约束。
也可以是，蓄电装置还具备配置在箱体的内壁面与模块层叠体之间的中间构件，中间构件具有能变形的封装件，上述封装件在内侧具有第2密闭空间，在第2密闭空间中至少包含有气体，第1密闭空间的气压比第2密闭空间的气压低。在该构成中，配置在箱体的内壁面与模块层叠体之间的中间构件由于第1密闭空间与第2密闭空间的气压差而以膨胀的方式发生变形。从而，中间构件能作为减振器发挥功能。
也可以是，盖体包含板状的中央部、以及形成在中央部的周缘的易变形部，易变形部的刚性比中央部的刚性小。在该构成中，能够在通过刚性小的易变形部确保箱体的变形性的同时，通过板状的中央部和板状的底壁适当地夹持模块层叠体。
也可以是，在第1密闭空间内设置有吸附气体的吸附剂。在该构成中，通过使第1密闭空间内的气体被吸附剂吸附，能够抑制第1密闭空间内的气压的变动。
也可以是，在第1密闭空间内配置有电连接到模块层叠体的电子设备。在该构成中，由于从箱体内向外引出的配线数变少，因此，容易保持箱体内的气密性。
也可以是，电子设备的层叠方向的尺寸小于底壁和盖体中的约束模块层叠体的部分之间的层叠方向的尺寸。在该构成中，当模块层叠体被赋予约束载荷时，会抑制电子设备被赋予约束载荷。
也可以是，箱体的侧壁包含与电子设备相邻的第1侧壁，第1侧壁比盖体和底壁厚。在该构成中，由于箱体中的与电子设备对应的部分不易变形，从而会减少电子设备的损伤。
也可以是，底壁的内表面具有台阶，上述台阶使设置有模块层叠体的位置比设置有电子设备的位置低。在该构成中，容易将模块层叠体和电子设备配置到规定的位置。
也可以是，在箱体的侧壁设置有在第1密闭空间的压力变为大气压以上时开口的阀。在该构成中，能够使用廉价的阀来进行箱体内的压力调整。
也可以是，设置有模块层叠体的位置的底壁的厚度比底壁的其它部分的厚度薄。在这种情况下，底壁在设置有模块层叠体的位置容易发生变形。
也可以是，在箱体设置有用于将第1密闭空间相对于大气压进行减压的减压泵。在该构成中，能够维持箱体内被减压的状态。
发明效果
根据本公开，能提供一种能够容易地约束层叠有多个蓄电模块的层叠体的蓄电装置。
附图说明
图1是示出一个例子的蓄电装置的概略截面图。
图2是图1的蓄电装置中包含的蓄电模块的概略截面图。
图3是示出在图1的蓄电装置中箱体内为大气压的状态的概略截面图。
图4是示出另一个例子的蓄电装置的概略截面图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本公开的实施方式。在附图的说明中，对于相同或同等的要素使用相同的附图标记，省略重复的说明。
图1所示的蓄电装置1例如能用作叉车、混合动力汽车、电动汽车等各种车辆的电池。蓄电装置1具备模块层叠体2、以及收纳模块层叠体2的箱体4。以下，将箱体4内的模块层叠体2的层叠方向设为Z方向，将与Z方向交叉(例如正交)的方向设为X方向，将与Z方向和X方向交叉(例如正交)的方向设为Y方向。在一个例子中，可以是X方向和Y方向为水平方向，Z方向为上下方向(竖直方向)。
模块层叠体2包含：蓄电模块11、正极集电板31、负极集电板33以及热交换器30。在一个例子中，多个(在图示例子中为2个)蓄电模块11各自被正极集电板31和负极集电板33夹着。蓄电模块11配置于夹在热交换器30之间的位置。构成模块层叠体2的各构件(蓄电模块11、正极集电板31、负极集电板33、热交换器30)彼此例如可以是以相互能分开的方式层叠。
蓄电模块11从Z方向来看例如呈大致矩形形状。如图2所示，蓄电模块包含在Z方向上层叠的多个单电池。蓄电模块11呈大致长方体形状。蓄电模块11例如是镍氢二次电池、锂离子二次电池等二次电池。蓄电模块11也可以是双电层电容器。蓄电模块11也可以是全固体电池。本实施方式的蓄电模块11是双极型的锂离子二次电池。
蓄电模块11具备层叠体14和密封构件15。层叠体14具有：电极组114，其包含多个双极电极(电极)16和多个隔离物17；正极终端电极(终端电极)18；以及负极终端电极(终端电极)19。多个双极电极16与多个隔离物17沿着Z方向交替配置。层叠体14具有与Z方向交叉的一对主面和将主面相连的外周面(侧面)。
多个双极电极16各自具备：电极体21、正极层22以及负极层23。电极体21具有与Z方向交叉的一对主面21a、21b。在电极体21的主面(一个面)21a上设置有正极层22，在电极体21的主面(另一个面)21b上设置有负极层23。因此，电极体21沿着Z方向被正极层22和负极层23夹着。
电极体21是片状的导电构件。电极体21从层叠方向来看呈大致矩形形状。电极体21例如具有将包括构成电极体21的主面21a的设置正极层22的金属箔、以及构成电极体21的主面21b的设置负极层23的金属箔在内的多个金属箔一体化而成的结构。多个金属箔是通过使多个金属箔的未设置正极层22或负极层23的面彼此相互接合或抵接而一体化的。各金属箔例如是铜箔、铝箔、钛箔或镍箔。各金属箔例如也可以是不锈钢箔(例如由JIS G4305：2015规定的SUS304、SUS316、SUS301等)、被实施了镀敷处理的钢箔(例如由JIS G3141：2005规定的冷轧钢箔(SPCC等))、或者是被实施了镀敷处理的不锈钢箔，还可以是含有从包括铜、铝、钛以及镍的组中选出的2种以上的金属的合金箔。从确保机械强度的观点出发，电极体21也可以包含铝箔。也可以在金属箔的表面被覆有铝。电极体21的厚度例如为5μm以上、70μm以下。此外，电极体21不限于将多个金属箔一体化而成的结构，例如也可以由一片金属箔构成。
正极层22是包含正极活性物质、导电助剂以及粘结剂的层状构件。正极层22呈大致矩形形状。本实施方式的正极活性物质例如是复合氧化物、金属锂以及硫等。在复合氧化物的组成中，例如包含铁、锰、钛、镍、钴和铝中的至少1种、以及锂。复合氧化物的例子可举出橄榄石型磷酸铁锂(LiFePO4)。粘结剂起到将活性物质或导电助剂束缚在电极体21的表面并维持电极中的导电网络的作用。作为粘结剂，能够例示聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、氟橡胶等含氟树脂；聚丙烯、聚乙烯等热塑性树脂；聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等酰亚胺系树脂；含有烷氧基甲硅烷基的树脂；包含丙烯酸或甲基丙烯酸等单体单元的丙烯酸系树脂；苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)；羧甲基纤维素；海藻酸钠、海藻酸铵等海藻酸盐；水溶性纤维素酯交联物；淀粉-丙烯酸接枝聚合物。这些粘结剂可单独采用或采用多个。
导电助剂例如是乙炔黑、炭黑、石墨(graphite)等。粘度调整溶剂例如是N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等。
负极层23是包含负极活性物质、导电助剂以及粘结剂的层状构件。负极层23呈大致矩形形状。本实施方式的负极活性物质例如是黑铅、人造黑铅、高取向性石墨、中间相碳微球、硬碳、软碳等碳、金属化合物、能与锂合金化的元素或其化合物、硼添加碳等。作为能与锂合金化的元素的例子，可举出硅(silicon)和锡。导电助剂和粘结剂能够使用与正极层22同样的导电助剂和粘结剂。
正极终端电极18设置在层叠体14的Z方向上的一个端部。正极终端电极18是仅在电极体21的一个主面21a设置有上述正极层(活性物质)22的电极。即，在Z方向上配置在层叠体14的一端的电极体21的主面21b上未配置负极层23。
负极终端电极19设置在层叠体14的Z方向上的另一个端部。负极终端电极19也与正极终端电极18同样地，是仅在电极体21的一个主面21b设置有负极层(活性物质)23的电极。即，在Z方向上配置在层叠体14的另一端的电极体21的主面21a上未配置正极层22。
隔离物17是将相邻的双极电极16、16之间、双极电极16与正极终端电极18之间、以及双极电极16与负极终端电极19之间分别隔开的层状构件。隔离物17从层叠方向来看呈大致矩形形状。隔离物17是防止相邻的双极电极16、16之间、双极电极16与正极终端电极18之间、以及双极电极16与负极终端电极19之间的短路的构件。隔离物17的厚度例如是1μm以上、20μm以下。
隔离物17例如是包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃系树脂的多孔膜。隔离物17也可以是包括聚丙烯、甲基纤维素等的纺织布或无纺布等。隔离物17也可以由偏氟乙烯树脂化合物加强。
密封构件15是对层叠体14中包含的多个双极电极16、多个隔离物17、正极终端电极18以及负极终端电极19进行保持的构件。密封构件15具有绝缘性。更详细地说，密封构件15通过保持各电极所具有的电极体21的间隔来保持构成双极电极16、正极终端电极18以及负极终端电极19的电极体21。密封构件15以密封层叠体14的外周面(侧面)的方式呈大致矩形框状。密封构件15能防止层叠体14内的双极电极16彼此的短路、双极电极16与正极终端电极18的短路、以及双极电极16与负极终端电极19的短路。
在形成密封构件15的材料的例子中，能包含表现出耐热性的树脂构件等。在表现出耐热性的树脂构件的例子中包含聚酰亚胺、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、改性聚苯醚(改性PPE)以及PA66等。密封构件15的厚度例如是10μm以上、20μm以下。
在被密封构件15密封的空间S收纳有电解液。电解液的例子是碳酸酯系或聚碳酸酯系的电解液。电解液中包含的支持盐例如是锂盐。锂盐例如是LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2或它们的混合物。
再次参照图1。在蓄电模块11的一个面配置有正极集电板31。在蓄电模块11的另一个面配置有负极集电板33。正极集电板31是与构成蓄电模块11的正极终端电极18相面对的。正极集电板31电连接到正极终端电极18。负极集电板33是与构成蓄电模块11的负极终端电极19相面对的。负极集电板33电连接到负极终端电极19。正极集电板31和负极集电板33作为蓄电模块11的正极端子和负极端子发挥功能。在以下的说明中，有时使用集电板35作为正极集电板31和负极集电板33的统称。
在Z方向上相互相邻的集电板35彼此之间配置有热交换器30。另外，在将Z方向设为上下方向的情况下，在配置于上端的集电板35的上部以及配置于下端的集电板35的下部配置有热交换器30。在图示例子中，在Z方向上相互相邻的正极集电板31彼此之间、配置于Z方向的上端的负极集电板33的上部、以及配置于Z方向的下端的负极集电板33的下部分别配置有热交换器30。
热交换器30经由正极集电板31或负极集电板33与相邻的蓄电模块11进行热交换。热交换器30例如是将蓄电模块11中产生的热向蓄电装置1的外部放出的散热板。热交换器30从Z方向来看呈大致矩形形状。在热交换器30的内部，例如形成有供水、油、空气等冷却用流体通过的流路(省略图示)。
在本实施方式中，在相互相邻的蓄电模块11中，相面对的终端电极(正极终端电极18、负极终端电极19)配置为同极。因此，配置在相互相邻的蓄电模块11彼此之间的一对集电板35也是同极。在图示例子中，一个蓄电模块11的正极终端电极18与另一个蓄电模块11的正极终端电极18是彼此相面对的。因此，在一对蓄电模块11彼此之间配置有一对正极集电板31。在一对蓄电模块11间，热交换器30配置在抵接于一个蓄电模块11的正极集电板31与抵接于另一个蓄电模块11的正极集电板31之间。
正极集电板31和负极集电板33例如是铜板、铝板、钛板或镍板等导电板。正极集电板31从Z方向来看与双极电极16和隔离物17重叠。正极集电板31呈大致矩形形状。正极集电板31的厚度例如是1mm以上、5mm以下。另外，负极集电板33从Z方向来看例如呈大致矩形形状。负极集电板33的厚度例如是1mm以上、5mm以下。
在一个例子的模块层叠体2中，在蓄电模块11彼此之间以相互能分开的方式层叠有相互相邻的构件(蓄电模块11、正极集电板31、负极集电板33、热交换器30)中的至少一对。在本实施方式中，蓄电模块11和与该蓄电模块11相邻的集电板35是没有通过粘接剂等相互粘接(固定)的。另外，在负极集电板33与热交换器30之间也未设置粘接剂等粘接(固定)手段。
一个例子的箱体4具有壳体(箱体主体)3和罩(盖体)5。壳体3和罩5例如可以由不锈钢等金属材料或树脂材料形成。此外，在一个例子中，为了降低气体或液体的透过率，壳体3和罩5也可以在表面或内部具有金属层。壳体3具有从Z方向来看呈大致矩形形状的有底筒状，在Z方向的一个端部(在图示例子中为上端)具有开口3a。在形成于壳体3的内侧的空间SP中能收纳模块层叠体2。图示例子的壳体3具有：侧壁3b、底壁3c以及凸边3d。一个例子的侧壁3b以在内侧形成长方体状的空间SP的方式从Z方向来看呈矩形形状。即，侧壁3b沿着模块层叠体2中的层叠方向(Z方向)延伸。在图示例子中，Z方向上的侧壁3b的长度比模块层叠体2小，但也可以比模块层叠体2大。
此外，也可以在图示例子的侧壁3b形成有压力调整部3e。在一个例子中，压力调整部3e在上下方向(Z方向)上配置在比侧壁3b的中央靠上侧。压力调整部3e例如位于比后述的中间构件45的上端靠上侧并且比凸边3d靠下侧的位置。压力调整部3e能在箱体4内产生气体并且箱体4的内压超过规定大小时，将箱体4内的气体排出到外部。一个例子的压力调整部3e是在箱体4内的压力变为大气压以上时开口的阀。
底壁3c将Z方向上的侧壁3b的另一个端部封闭。在图示例子中，在侧壁3b的下端形成有底壁3c。底壁3c连接到侧壁3b的下端。底壁3c呈在XY平面延伸的板状。凸边3d形成在Z方向上的侧壁3b的另一个端部。凸边3d从Z方向来看呈比侧壁3b的外形大的矩形形状。凸边3d以侧壁3b的上端为基端沿着XY平面朝向侧壁3b的外侧突出。
罩5是将壳体3的开口3a封闭的构件。一个例子的罩5从Z方向来看与壳体3同样地呈大致矩形形状。罩5具有与凸边3d大致相同的大小的外形。罩5包含：周缘部5a，其与凸边3d相面对；中央部5b，其构成罩5的中央，呈矩形板状；以及连接部(易变形部)5c，其连接周缘部5a与中央部5b。周缘部5a从Z方向来看呈具有与凸边3d相同的外形的矩形框状。周缘部5a的内缘从Z方向来看位于比侧壁3b的内周靠内侧的位置。在一个例子中，周缘部5a与凸边3d被熔接，从而壳体3与罩5连接。由此，在箱体4的内侧形成密闭空间(第1密闭空间)SS。
在一个例子中，密闭空间SS内的气压(内压)比密闭空间SS外的气压(外压)低。本实施方式的蓄电装置是设想在大气压下使用，因此，密闭空间SS内的气压小于大气压。例如，密闭空间SS也可以被抽真空。在一个例子中，也可以是在抽真空后的腔室内，壳体3的凸边3d与罩5的周缘部5a被熔接。此外，在图示例子中，在密闭空间SS内设置有吸附气体和水分的吸附剂7。例如，在气体和水分从蓄电模块11排出到密闭空间SS内的情况下，该气体和水分被吸附剂7吸附。吸附剂7例如可以由硅胶、活性氧化铝、活性炭等形成。
中央部5b从Z方来看具有与模块层叠体2大致相同的大小。一个例子的中央部5b与周缘部5a相比在Z方向上位于上侧。连接部5c连接中央部5b的外缘与周缘部5a的内缘。在图示例子中，连接部5c从周缘部5a的内缘到中央部5b的外缘向上倾斜。此外，也可以是中央部5b与周缘部5a相比在Z方向上位于下侧。在这种情况下，连接部5c从周缘部5a的内缘到中央部5b的外缘向下倾斜。在一个例子中，也可以是连接部5c的弹性比箱体4的其它部分大。换言之，也可以是连接部5c的刚性比箱体4的其它部分小。即，也可以是连接部5c与箱体4的其它部分相比容易因外力的影响而变形。例如也可以是连接部5c的板厚比中央部5b和周缘部5a的板厚小。此外，连接部5c的板厚是指连接部5c的正交于与Z方向交叉的面的方向(即，使Z方向以连接部5c的倾斜量进行了倾斜后的方向)上的厚度。另外，中央部5b和周缘部5a的板厚是指中央部5b和周缘部5a的正交于与Z方向交叉的面的方向(即Z方向)上的厚度。连接部5c能由于密闭空间SS的内外的气压差而以挠曲的方式发生变形。在一个例子中，密闭空间SS的内压变得比外部的气压低，因此，连接部5c能以中央部5b向Z方向的下侧移动的方式发生挠曲。
一个例子的模块层叠体2隔着中间构件40被一对中央部3f、5b夹持。在壳体3的底壁3c与模块层叠体2之间配置有中间构件41。在形成于罩5的中央部5b与模块层叠体2之间配置有中间构件43。另外，如图所示，也可以在侧壁3b与模块层叠体2之间以与模块层叠体2和侧壁3b的内表面(内壁面)这两者接触的方式配置有中间构件45。例如，中间构件45以与2个蓄电模块11接触的方式在Z方向上延伸为将一个蓄电模块11的位置和另一个蓄电模块11的位置包含在其中。
中间构件40包含：封装件40a，其在内侧形成密闭空间(第2密闭空间)SS2；以及流体40b，其封入到封装件40a的密闭空间SS2。封装件40a由能根据约束载荷而变形的柔软的材质构成。封装件40a的材质例如是树脂，作为一个例子，是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等具有绝缘性的聚烯烃系树脂等。流体40b可以是气体、液体、凝胶或它们的混合物。而且，流体40b也可以是对气体、液体、凝胶或它们的混合物混合了粉末(作为一个例子，是灭火剂)而成的流体。流体40b的材料例如能够设为在使用环境中不会冻结、气化的液体，例如油、或在冷却剂中使用的LLC(防冻液)。这样，中间构件40构成为气体包、液体包或凝胶包。
在一个例子中，流体40b包含有空气等气体。密闭空间SS的气压比密闭空间SS2的气压低。因此，由于密闭空间SS与密闭空间SS2的气压差，封装件40a与处于自然状态(无负荷状态)时相比是膨胀的。
图3示出自然状态即密闭空间SS的内压与大气压相同的状态时的蓄电装置1。如图3所示，在自然状态下，由于没有气压差的影响，连接部5c没有被施加外力。一个例子的中央部5b与图1的状态相比可以在(上下方向、Z方向)上位于上侧。另外，在自然状态下，由于没有气压差的影响，封装件40a也可以是未膨胀的。一个例子的封装件40a也可以与图1的状态相比是萎缩的。
如图1所示，形成于壳体3的底壁3c与形成于罩5的中央部5b是夹着箱体4的空间SP彼此相面对的。如上所述，由于密闭空间SS内被调整为低压，从而箱体4能以底壁3c与中央部5b的距离变小的方式变形。由此，模块层叠体2被底壁3c与中央部5b夹持，从而模块层叠体2被约束在箱体4的密闭空间SS内。在模块层叠体2被底壁3c与中央部5b夹持的状态下，例如罩5的连接部5c被施加有应力。
在以上说明的蓄电装置1中，由于密闭空间SS的内外的气压差，底壁3c与罩5彼此的至少一部分以相互靠近的方式发生变形，模块层叠体2被该变形后的箱体4约束。即，在密闭空间SS内配置有模块层叠体2的状态下，仅通过在密闭空间SS的内外产生气压差，模块层叠体2就会被箱体4约束。
另外，中间构件40具有能变形的封装件40a，封装件40a在内侧具有密闭空间SS2。在密闭空间SS2中至少包含有气体。密闭空间SS的气压可以比密闭空间SS2的气压低。在该构成中，配置在箱体4的内壁面与模块层叠体2之间的中间构件40由于密闭空间SS与密闭空间SS2的气压差而发生了膨胀。从而，中间构件40能作为减振器发挥功能。可以想到，在使用不膨胀的构件作为中间构件的情况下，当想要在箱体4的内壁面与模块层叠体2之间配置中间构件时，例如由于模块层叠体2与中间构件会相互干扰，而难以将中间构件配置到适当的位置。但是，在配置利用气压差而膨胀的中间构件40的情况下，只要是没有气压差的状态，就能够容易地配置。
另外，也可以是罩5的周缘部5a的刚性比中央部5b的刚性小。在该构成中，能够在通过刚性小的周缘部5a确保箱体4的变形性的同时，通过板状的中央部5b和板状的底壁3c适当地夹持模块层叠体2。
另外，在密闭空间SS内设置有吸附气体的吸附剂7。在该构成中，通过使密闭空间SS内的气体被吸附剂7吸附，能够抑制密闭空间SS内的气压的变动。
另外，在箱体4的壳体3设置有在箱体4内(密闭空间SS)的压力变为大气压以上时开口的压力调整部3e。在一个例子的蓄电装置1中，密闭空间SS的通常时的压力低于大气压，因此，能够使用在大气压以上时开阀的廉价的阀。
以上详细说明了本公开的一个例子，但本公开不限于上述实施方式。
例如，虽然示出了层叠有2个蓄电模块的模块层叠体，但模块层叠体也可以包含有3个以上的蓄电模块，还可以仅由1个蓄电模块构成。
另外，虽然说明了在被密封构件15密封的空间S中收纳有作为电解质的电解液的例子，但电解质也可以是固体或凝胶状。在这种情况下，密封构件只要将电极体间密封至电解质不会漏出到蓄电模块的外部的程度即可。另外，在电解质为凝胶状的情况下，电解质可以浸渍到由无纺布等形成的隔离物中呈半固体状，另外也可以是固体电解质。另外，在电解质不是电解液而是固体电解质的情况下，隔离物也可以由固体电解质构成。在隔离物由固体电解质构成的情况下，隔离物也可以呈大致矩形板状。
另外，虽然示出了模块层叠体隔着中间构件被一对按压部夹持的例子，但中间构件不一定是必要的。在未配置中间构件的情况下，模块层叠体能由构成箱体的上下一对按压部夹持。
图4是示出蓄电装置的一个例子的概略性截面图。此外，对于与上述实施方式相同或相当的要素，有时会省略重复的说明。图4所示的蓄电装置102装配到车辆100的下部。车辆100例如可以是叉车、混合动力汽车或电动汽车等。如图4所示，车辆100具备：一对纵梁(肋构件)111、地板面板(面板构件)112以及下壳体(别的面板构件)113。
一对纵梁111是成为车辆100的骨架的底盘的一部分。一对纵梁111相对于车辆100的车厢CS设置在下方。一对纵梁111在车辆100的宽度方向(左右方向、X方向)上设置在车辆100的两侧。一对纵梁111沿着车辆100的前后方向(Y方向)延伸。
地板面板112是车辆100的车身的一部分。地板面板112相对于车辆100的车厢CS设置在下方。地板面板112相对于一对纵梁111设置在下方。地板面板112是在水平方向(XY面)上延展的板状构件。地板面板112包含延伸于左右一对纵梁111之间的部分。下壳体113是独立于地板面板112的面板构件，并且是车辆100的车身的一部分。下壳体113相对于地板面板112设置在下方。下壳体113在车辆100的高度方向(Z方向)上是与地板面板112分离的。下壳体113是在水平方向上延展的板状构件。
蓄电装置102具备箱体120。在箱体120的内部空间S1配置有：模块层叠体130、中间构件160、外围设备170(电子设备)以及供应管180。模块层叠体130相对于X方向和Y方向以单个配置。也就是说，配置在箱体120内的模块层叠体130仅为1个。在从Z方向来看的情况下，模块层叠体130以与车辆100的X轴方向的中心线L重叠的方式配置在箱体120内。具体来说，一对纵梁111的X方向的中心线和内部空间S1的X方向的中心线各自与车辆100的中心线L一致。在从Z方向来看的情况下，模块层叠体130配置在内部空间S1的中央。在从Z方向来看的情况下，模块层叠体130的X方向的中心线和Y方向的中心线各自与内部空间S1的X方向的中心线和Y方向的中心线分别一致。
模块层叠体130构成为包含：多个蓄电模块140，其在Z方向上层叠；以及多个热交换器150。在此，模块层叠体130具有2个蓄电模块140和3个热交换器150。热交换器150与蓄电模块140以在热交换器150之间夹着蓄电模块140的方式在Z方向上交替配置。蓄电模块140和热交换器150的配置数量不限于图4的例子，也可以交替配置更多的蓄电模块140和热交换器150。或者也可以是，模块层叠体130由1个蓄电模块140、以及配置为夹着该蓄电模块140的热交换器150构成。
从Z方向来看的情况下的蓄电模块140的面积大于从X方向或Y方向来看的情况下的蓄电模块140的面积。从Z方向来看的情况下的蓄电模块140的面积例如是1m2以上。在从Z方向来看的情况下，蓄电模块140的面积例如比内部空间S1的面积的1/2大。在从Z方向来看的情况下，X方向上的蓄电模块140的宽度例如比一对纵梁111之间的距离的1/2或X轴方向上的内部空间S1的宽度的1/2大。在从Z方向来看的情况下，Y方向上的蓄电模块140的宽度例如比一对纵梁111之间的距离的1/2或Y方向上的内部空间S1的宽度的1/2大。
热交换器150是进行蓄电模块140的冷却的部分。热交换器150例如是在内部具有供冷却用流体通过的流路的板状构件。在从Z方向来看的情况下，热交换器150的外缘位于比蓄电模块140的外缘靠内侧的位置。流路由在面内方向贯通板状构件的贯通孔构成。流路连接有穿过壳体121的供应管180，与壳体121的外部之间进行冷却用流体的循环。作为冷却用流体，例如使用空气、水、油等。冷却用流体也可以具有电绝缘性。在冷却用流体具有导电性的情况下，优选热交换器150相对于冷却用流体是被绝缘的。
在本实施方式中，热交换器150兼具作为集电板的功能。模块层叠体130中的配置在Z方向的上端的热交换器150电连接到配置在Z方向的上侧的蓄电模块140的正极终端电极。模块层叠体130中的配置在Z方向的下端的热交换器150电连接到配置在Z方向的下侧的蓄电模块140的负极终端电极。配置在2个蓄电模块140之间的热交换器150电连接到配置在Z方向的上侧的蓄电模块140的负极终端电极以及配置在Z方向的下侧的蓄电模块140的正极终端电极。因此，模块层叠体130中的配置在Z方向的上端的热交换器150作为多个蓄电模块140的正极端子发挥功能。另外，模块层叠体130中的配置在Z方向的下端的热交换器150作为多个蓄电模块140的负极端子发挥功能。
中间构件160与中间构件40是同样的。中间构件160与模块层叠体130一起配置在箱体120内。中间构件160配置在箱体120的内表面与模块层叠体130之间。具体来说，中间构件160分别配置在模块层叠体130中的层叠方向(Z方向)的两端。中间构件160分别位于后述的壳体121的底壁121b与模块层叠体130之间、以及后述的片状构件122的平板部122a与模块层叠体130之间。在从Z方向来看的情况下，中间构件160的外缘位于比热交换器150的外缘靠外侧的位置。
外围设备170(电子设备)包含进行蓄电装置102的充放电控制、异常探测控制等的控制设备。控制设备可以包含各种电源、控制电路等，作为一个例子，可以包含CPU(CentralProcessing Unit；中央处理单元)、RAM(Random Access Memory；随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory；只读存储器)以及输入输出接口等。另外，外围设备170能包含用于使供应管180中的冷却用流体循环的泵等。在外围设备170连接有与模块层叠体130连接的端子131、132以及多个端子133。端子131电连接到模块层叠体130中的配置在Z方向的上端的热交换器150。端子132电连接到模块层叠体130中的配置在Z方向的下端的热交换器150。端子131、132是用于从模块层叠体130取出电力的电力端子。多个端子133能电连接到各蓄电模块140中包含的多个电极中的每一个电极。多个端子133例如是用于取得多个电极各自的电压的电压测量端子。外围设备170通过多个端子171与箱体120的外部电连接。从端子131、132取出的模块层叠体130的电力能从多个端子171取出至箱体120的外部。从多个端子133取得的电压或基于该电压的信息能从多个端子171取出至箱体120的外部。多个端子171的个数少于将端子131、132和多个端子133加起来的总个数。在本实施方式中，外围设备170的层叠方向的尺寸小于模块层叠体130的层叠方向的尺寸与中间构件160的层叠方向的尺寸之和。
在箱体120，可设置有减压泵124。减压泵124可以是设置有用于对内部空间S1进行减压的泵的阀。减压泵124电连接到外围设备170。即，减压泵124被外围设备170控制动作。在一个例子的蓄电装置102中，也可以是，箱体在内部空间S1被减压的状态下被密封。减压泵124通过抽吸箱体120的内部空间S1的气体而将箱体120的内压维持在相对于大气压被减压的状态。例如可以是，外围设备170包含测量箱体120内的气压的气压计。也可以是，在由外围设备170检测到箱体120内的气压的上升的情况下(内压超过规定的阈值的情况下)，外围设备170使减压泵124动作以对箱体120内进行减压。
在箱体120的内部空间S1中设置有吸附气体和水分的吸附构件125。吸附构件125例如与吸附剂7是同样的。
也可以在箱体120设置有压力释放阀126。该压力释放阀126是在箱体120的内压由于蓄电模块140劣化时或者出现异常时产生的高温的气体而上升的情况下进行工作的阀。通过压力释放阀126的工作，箱体120的内部空间S1的气体被放出到箱体120的外部，从而得以进行压力缓和以使箱体120的内压不超过规定值。压力释放阀126的种类没有特别限制，例如可以是在压力超过规定的阈值时断裂的断裂类型的阀，也可以是温度超过规定的阈值时熔融的可熔塞类型的阀。一个例子的压力释放阀126在内部空间S1的压力变为大气压以上时开口。
更详细地说明蓄电装置102。如图4所示，箱体120具有壳体121(箱体主体)和片状构件122(盖体)。壳体121例如由不锈钢等金属形成，呈长方体形状。壳体121呈在一面侧设置有开口部121d的有底箱型。在壳体121的开口部121d周围设置有凸缘121c。壳体121具有：底壁121b；以及侧壁121a，其分别竖立设置在底壁121b的四边的缘部。
侧壁121a包含与外围设备170相邻的第1侧壁121a1。此外，相邻除了包含外围设备170与第1侧壁121a1相互接触的情况之外，还包含在外围设备170与第1侧壁121a1之间形成有间隙的情况。第1侧壁121a1的板厚大于片状构件122和底壁121b的板厚。另外，在底壁121b的内表面形成有阶梯部(台阶)121e。在底壁121b，阶梯部121e包围设置有模块层叠体130的位置。阶梯部121e具有与模块层叠体130(中间构件160)相面对且包围模块层叠体130的台阶面。设置有外围设备170的位置是被阶梯部121e包围的范围的外侧。由于该阶梯部121e，设置有模块层叠体130的位置比设置有外围设备170的位置低。在底壁121b中，被阶梯部121e包围的范围的板厚比其它部分薄，即比被阶梯部121e包围的范围的外侧的板厚薄。
壳体121未配置在一对纵梁111之间的空间，而是相对于地板面板112中的与车厢CS相反的一侧的平坦面配置在下方。壳体121配置在地板面板112与下壳体113之间。在从Z方向来看的情况下，X方向上的壳体121的宽度比一对纵梁111之间的距离(一对纵梁111的彼此相对的各自的内表面之间的距离)大。X方向上的壳体121的两侧的凸缘121c隔着片状构件122和地板面板112配置在一对纵梁111的下方。
壳体121在地板面板112和一对纵梁111的下方以从一对纵梁111垂下的状态固定到一对纵梁111。具体来说，壳体121从一对纵梁111的下侧固定到一对纵梁111。壳体121是从一对纵梁111垂吊的。壳体121的凸缘121c例如通过多个螺栓(省略图示)和螺母(省略图示)等隔着片状构件122和地板面板112紧固于一对纵梁111。从而，蓄电装置102在一对纵梁111和地板面板112的下方装配于车辆100。此外，多个螺栓可以从相对于凸缘121c与纵梁111相反的一侧插入到凸缘121c和纵梁111，也可以从相对于纵梁111与凸缘121c相反的一侧插入到纵梁111和凸缘121c。
片状构件122将壳体121的开口部121d封闭。片状构件122包含有：平板部122a、弹簧部122b以及外缘部122c。平板部122a、弹簧部122b以及外缘部122c由相同材料一体地形成。平板部122a是与模块层叠体130相对的平板状的构件。平板部122a从Z方向来看具有与模块层叠体130大致相同的大小。平板部122a在水平方向上延展。平板部122a从Z方向来看呈矩形形状。弹簧部122b是与平板部122a的外缘相连的。弹簧部122b从Z方向来看呈矩形环状。外缘部122c是与弹簧部122b的外缘相连的。外缘部122c从Z方向来看呈矩形环状。弹簧部122b是通过将片状构件122中的平板部122a与外缘部122c之间的部分弯折多次而形成的。从而，片状构件122在面内方向具有弹性。弹簧部122b的弹性系数比平板部122a和外缘部122c的弹性系数小。弹簧部122b的刚性比平板部122a和外缘部122c的刚性小。
片状构件122配置在地板面板112与壳体121之间。在从Z方向来看的情况下，平板部122a的外缘位于比中间构件160的外缘靠外侧的位置。在从Z方向来看的情况下，弹簧部122b包围中间构件160。外缘部122c配置在地板面板112与壳体121的凸缘121c之间。外缘部122c通过密封部件123气密地固定到凸缘121c。从而，在箱体120中形成有将内部维持为气密的内部空间S1。
内部空间S1在制造时以被减压的状态气密地密封，并如上所述，通过减压泵124的抽吸维持在相对于大气压被减压的状态。内部空间S1的内压比壳体121的外部的大气压小。因此，从壳体121的外侧朝向内侧的力作用于壳体121。从而，被片状构件122和壳体121的底壁121b夹住的模块层叠体130在Z方向上会被约束。因此，不需要强的紧固力，就能够容易地约束模块层叠体130和地板面板112。另外，由于能够降低因片状构件122与壳体121的紧固而产生的约束载荷，因此，能够降低地板面板112所受到的应力。
片状构件122因弹簧部122b而在面内方向具有弹性。在这种情况下，由于片状构件122容易发生变形，因此，能够提高片状构件122对中间构件160的追随性以及片状构件122的缓冲吸收性。另外，在内部空间S1被减压的情况下，通过使片状构件122追随中间构件160，能够抑制壳体121的变形。从而，能够实现壳体121的薄化。另外，能够通过片状构件122来吸收振动或车辆100侧的起伏对模块层叠体130的影响。
在内部空间S1内配置有电连接到模块层叠体130的外围设备170。通过在减压后的箱体120内放入模块层叠体130的动作所需的外围设备170，从箱体120内向外引出的配线数变少。因此，容易保持箱体120内的气密性。
在层叠方向上，外围设备170的尺寸小于模块层叠体130的层叠方向的尺寸与中间构件160的层叠方向的尺寸之和。即，外围设备170的层叠方向的尺寸小于底壁121b和片状构件122中的约束模块层叠体130的部分之间的层叠方向的尺寸。在该构成中，当模块层叠体130被赋予约束载荷时，会抑制外围设备170被赋予约束载荷。从而，会抑制外围设备170的损伤。此外，在未配置中间构件160的情况下，优选外围设备170的层叠方向的尺寸小于模块层叠体130的层叠方向的尺寸。
箱体120的侧壁121a包含与外围设备170相邻的第1侧壁121a1，第1侧壁121a1比片状构件122和底壁121b厚。由于箱体120中的与外围设备170对应的部分不易变形，从而会减少外围设备170的损伤。
底壁121b的内表面121b1具有阶梯部121e，阶梯部121e使设置有模块层叠体130的位置比设置有外围设备170的位置低。在该构成中，能够将模块层叠体130和外围设备170准确地配置到规定的位置。另外，能够抑制模块层叠体130的水平方向上的位置偏移。因此，会抑制模块层叠体130与外围设备170的接触。从而，会减少蓄电模块140的损伤或短路。
设置有模块层叠体130的位置的底壁121b的厚度比底壁121b的其它部分的厚度薄。在这种情况下，底壁121b在设置有模块层叠体130的位置容易发生变形。因此，容易通过由内部空间S1的内外的压力差引起的箱体120的变形对模块层叠体130进行约束。
在箱体120设置有用于将内部空间S1相对于大气压进行减压的减压泵124。蓄电装置102能以内部空间S1内被减压的状态被封装。但是可以想到由于老化等会有如下情况：无法维持内部空间S1内的减压状态，赋予到模块层叠体130的约束载荷减小。在一个例子的蓄电装置102中，由于是通过减压泵124来维持内部空间S1内的减压状态，因此，能够维持赋予到模块层叠体130的约束载荷。
附图标记说明
1…蓄电装置，2…模块层叠体，3…壳体(箱体主体)，3b…侧壁，3c…底壁，4…箱体，5…罩(盖体)，5b…中央部，5c…连接部(易变形部)，11…蓄电模块，40…中间构件，SS…密闭空间(第1密闭空间)，SS2…密闭空间(第2密闭空间)。

Claims (37)

1.一种蓄电装置，其特征在于，
具备：
模块层叠体，其包含至少1个蓄电模块，上述蓄电模块包含层叠的多个电极；以及
箱体，其构成收纳上述模块层叠体的第1密闭空间，
上述箱体具有：箱体主体，其包含沿着上述模块层叠体中的层叠方向延伸的筒状的侧壁和将侧壁的一端封闭的板状的底壁；以及盖体，其接合到上述侧壁的另一端，
由于上述第1密闭空间的内外的气压差，上述底壁与上述盖体彼此的至少一部分以相互靠近的方式发生变形，从而上述箱体在上述第1密闭空间内对上述模块层叠体在上述电极的层叠方向上进行约束，
还具备配置在上述箱体的内壁面与上述模块层叠体之间的中间构件，
上述中间构件具有能变形的封装件，上述封装件在内侧具有第2密闭空间，
在上述第2密闭空间中包含有流体，
上述流体至少包含气体，
上述第1密闭空间的气压比上述第2密闭空间的气压小。
2.根据权利要求1所述的蓄电装置，其中，
上述盖体包含板状的中央部、以及形成在上述中央部的周缘的易变形部，
上述易变形部的刚性比上述中央部的刚性小。
3.根据权利要求2所述的蓄电装置，其中，
上述盖体包含周缘部，上述周缘部包围上述易变形部的周缘，
上述易变形部从上述周缘部的内缘到上述中央部的外缘向上倾斜。
4.根据权利要求1所述的蓄电装置，其中，
在上述第1密闭空间内设置有吸附气体的吸附剂。
5.根据权利要求2所述的蓄电装置，其中，
在上述第1密闭空间内设置有吸附气体的吸附剂。
6.根据权利要求3所述的蓄电装置，其中，
在上述第1密闭空间内设置有吸附气体的吸附剂。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的蓄电装置，其中，
在上述第1密闭空间内配置有电连接到上述模块层叠体的电子设备。
8.根据权利要求7所述的蓄电装置，其中，
上述电子设备的上述层叠方向的尺寸小于上述底壁和上述盖体中的约束上述模块层叠体的部分之间的上述层叠方向的尺寸。
9.根据权利要求7所述的蓄电装置，其中，
上述箱体的侧壁包含与上述电子设备相邻的第1侧壁，
上述第1侧壁比上述盖体和上述底壁厚。
10.根据权利要求8所述的蓄电装置，其中，
上述箱体的侧壁包含与上述电子设备相邻的第1侧壁，
上述第1侧壁比上述盖体和上述底壁厚。
11.根据权利要求7所述的蓄电装置，其中，
上述底壁的内表面具有台阶，上述台阶使设置有上述模块层叠体的位置比设置有上述电子设备的位置低。
12.根据权利要求8至10中的任意一项所述的蓄电装置，其中，
上述底壁的内表面具有台阶，上述台阶使设置有上述模块层叠体的位置比设置有上述电子设备的位置低。
13.根据权利要求7所述的蓄电装置，其中，
在上述电子设备连接有：多个第1端子，其连接到上述模块层叠体；以及多个第2端子，其连接到上述箱体的外部，
上述多个第2端子的个数少于将上述多个第1端子加起来的总个数。
14.根据权利要求8至11中的任意一项所述的蓄电装置，其中，
在上述电子设备连接有：多个第1端子，其连接到上述模块层叠体；以及多个第2端子，其连接到上述箱体的外部，
上述多个第2端子的个数少于将上述多个第1端子加起来的总个数。
15.根据权利要求12所述的蓄电装置，其中，
在上述电子设备连接有：多个第1端子，其连接到上述模块层叠体；以及多个第2端子，其连接到上述箱体的外部，
上述多个第2端子的个数少于将上述多个第1端子加起来的总个数。
16.根据权利要求1至6、8至11、13、15中的任意一项所述的蓄电装置，其中，
在上述箱体的侧壁设置有在上述第1密闭空间的压力变为大气压以上时开口的阀。
17.根据权利要求7所述的蓄电装置，其中，
在上述箱体的侧壁设置有在上述第1密闭空间的压力变为大气压以上时开口的阀。
18.根据权利要求12所述的蓄电装置，其中，
在上述箱体的侧壁设置有在上述第1密闭空间的压力变为大气压以上时开口的阀。
19.根据权利要求14所述的蓄电装置，其中，
在上述箱体的侧壁设置有在上述第1密闭空间的压力变为大气压以上时开口的阀。
20.根据权利要求1至6、8至11、13、15、17至19中的任意一项所述的蓄电装置，其中，
设置有上述模块层叠体的位置的上述底壁的厚度比上述底壁的其它部分的厚度薄。
21.根据权利要求7所述的蓄电装置，其中，
设置有上述模块层叠体的位置的上述底壁的厚度比上述底壁的其它部分的厚度薄。
22.根据权利要求12所述的蓄电装置，其中，
设置有上述模块层叠体的位置的上述底壁的厚度比上述底壁的其它部分的厚度薄。
23.根据权利要求14所述的蓄电装置，其中，
设置有上述模块层叠体的位置的上述底壁的厚度比上述底壁的其它部分的厚度薄。
24.根据权利要求16所述的蓄电装置，其中，
设置有上述模块层叠体的位置的上述底壁的厚度比上述底壁的其它部分的厚度薄。
25.根据权利要求1至6、8至11、13、15、17至19、21至24中的任意一项所述的蓄电装置，其中，
在上述箱体设置有用于将上述第1密闭空间相对于大气压进行减压的减压泵。
26.根据权利要求7所述的蓄电装置，其中，
在上述箱体设置有用于将上述第1密闭空间相对于大气压进行减压的减压泵。
27.根据权利要求12所述的蓄电装置，其中，
在上述箱体设置有用于将上述第1密闭空间相对于大气压进行减压的减压泵。
28.根据权利要求14所述的蓄电装置，其中，
在上述箱体设置有用于将上述第1密闭空间相对于大气压进行减压的减压泵。
29.根据权利要求16所述的蓄电装置，其中，
在上述箱体设置有用于将上述第1密闭空间相对于大气压进行减压的减压泵。
30.根据权利要求20所述的蓄电装置，其中，
在上述箱体设置有用于将上述第1密闭空间相对于大气压进行减压的减压泵。
31.根据权利要求1至6、8至11、13、15、17至19、21至24、26至30中的任意一项所述的蓄电装置，其中，
上述模块层叠体具有热交换器，上述热交换器包含供冷却用流体通过的流路，
上述流路连接到穿过上述箱体的供应管，
流过上述供应管的上述冷却用流体在上述热交换器与上述箱体的外部之间循环。
32.根据权利要求7所述的蓄电装置，其中，
上述模块层叠体具有热交换器，上述热交换器包含供冷却用流体通过的流路，
上述流路连接到穿过上述箱体的供应管，
流过上述供应管的上述冷却用流体在上述热交换器与上述箱体的外部之间循环。
33.根据权利要求12所述的蓄电装置，其中，
上述模块层叠体具有热交换器，上述热交换器包含供冷却用流体通过的流路，
上述流路连接到穿过上述箱体的供应管，
流过上述供应管的上述冷却用流体在上述热交换器与上述箱体的外部之间循环。
34.根据权利要求14所述的蓄电装置，其中，
上述模块层叠体具有热交换器，上述热交换器包含供冷却用流体通过的流路，
上述流路连接到穿过上述箱体的供应管，
流过上述供应管的上述冷却用流体在上述热交换器与上述箱体的外部之间循环。
35.根据权利要求16所述的蓄电装置，其中，
上述模块层叠体具有热交换器，上述热交换器包含供冷却用流体通过的流路，
上述流路连接到穿过上述箱体的供应管，
流过上述供应管的上述冷却用流体在上述热交换器与上述箱体的外部之间循环。
36.根据权利要求20所述的蓄电装置，其中，
上述模块层叠体具有热交换器，上述热交换器包含供冷却用流体通过的流路，
上述流路连接到穿过上述箱体的供应管，
流过上述供应管的上述冷却用流体在上述热交换器与上述箱体的外部之间循环。
37.根据权利要求25所述的蓄电装置，其中，
上述模块层叠体具有热交换器，上述热交换器包含供冷却用流体通过的流路，
上述流路连接到穿过上述箱体的供应管，
流过上述供应管的上述冷却用流体在上述热交换器与上述箱体的外部之间循环。
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