CN115053393A - 蓄电模块 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种蓄电模块，具备多个蓄电装置和将蓄电装置各自的电极端子彼此连接的汇流条，蓄电装置具有形成有开口部的外装罐、和设置电极端子且插入于外装罐的开口部的板状的封口体，电极端子具有容纳部，该容纳部包括沿着与封口体插入外装罐的方向大致正交的方向形成的贯通孔或凹部，汇流条具有压入于容纳部的压入部。

Description

蓄电模块
技术领域
本公开涉及蓄电模块。
背景技术
为了获得给定的能量容量，已知使用由汇流条将多个蓄电装置电连接的蓄电模块。例如，在专利文献1公开的蓄电模块中，具备将多个蓄电装置各自的电极端子彼此连接的汇流条，在将汇流条安装于电极端子时，通过焊接将汇流条与电极端子接合。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-161075号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述蓄电模块中，在将汇流条安装于电极端子时，若通过焊接来接合，则在制作蓄电模块的过程之中，难以将蓄电装置和汇流条分解而对蓄电模块进行重新组装。
本公开的目的在于，提供能够重新组装的蓄电模块。
用于解决课题的手段
作为本公开的一个方式的蓄电模块是具备多个蓄电装置和将蓄电装置各自的电极端子彼此连接的汇流条的蓄电模块，蓄电装置具有形成有开口部的外装罐、和设置电极端子且插入于外装罐的开口部的板状的封口体，电极端子具有容纳部，该容纳部包括沿着与封口体插入外装罐的方向大致正交的方向形成的贯通孔或凹部，汇流条具有在将汇流条安装于电极端子时被压入于容纳部的压入部。
发明效果
根据本公开的一个方式，与通过焊接将汇流条和电极端子接合而得到的蓄电模块相比，容易从电极端子拆卸汇流条。此外，通过在电极端子压入汇流条的压入部，能够降低汇流条与电极端子之间的连接电阻。进而，通过使上述压入部向电极端子的容纳部压入的方向与封口体向外装罐插入的方向不同，能够抑制在将压入部向容纳部压入时在封口体与壳体的接合部产生的机械性压力。
附图说明
图1是作为实施方式的一个例子的蓄电模块的立体图。
图2是图1的AA剖视图。
图3是作为实施方式的一个例子的电极端子的立体图。
图4是图3的CC剖视图。
图5是作为实施方式的一个例子的汇流条的立体图。
图6是图1的BB剖视图。
图7是作为实施方式的一个例子的固定构件的立体图。
图8是作为实施方式的另一个例子的剖视图。
具体实施方式
以下，使用附图对本公开的实施方式进行说明。以下说明的形状、材料以及个数是例示，能够根据蓄电模块的规格适当变更。以下，在所有附图中对等同的要素标注相同的符号而进行说明。
以下，为了便于说明，将向外装罐的开口部插入封口体的方向设为上下方向，将与上下方向大致正交且形成电极端子的收纳部的方向设为宽度方向，将与上下方向以及宽度方向大致正交且在蓄电模块中蓄电装置排列的方向设为纵深方向，从而进行说明。
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是示出蓄电模块10的立体图。
蓄电模块10例如利用于电动汽车或混合动力车的驱动电源或系统电力的错峰用的固定设置用蓄电系统。如图1所示，蓄电模块10具备沿着纵深方向排列配置的多个蓄电装置20、将蓄电装置20的正极端子31彼此或负极端子32(图2参照)彼此分别连接的汇流条40、以及将正极端子31和汇流条40或负极端子32和汇流条40互相连结的固定构件50。
使用图2对作为实施方式的一个例子的蓄电装置20进行说明。图2是图1的AA剖视图。
蓄电装置20是非水电解质二次电池，合适的一个例子为锂离子电池。另外，蓄电装置20也可以是镍氢电池、双电荷层电容器等。如图2所示，蓄电装置20具备将正极板和负极板隔着隔离件而层叠的电极体21、容纳有电极体21以及电解液的外装罐22、和从上下方向的上方插入外装罐22的开口部22A而封堵开口部的封口体23。
通过将大致矩形的片状的正极板、负极板以及隔离件层叠而构成电极体21。在层叠的正极板、负极板、隔离件中，可以通过在使用固定带约束的隔离件的与正极板或负极板对置的面涂敷粘接剂，从而向隔离件粘接固定正极板或负极板。此外，电极体21被容纳于具有底部且上端开口的大致长方体状的绝缘支架24。电极体21以正极板和负极板被层叠的层叠方向与外装罐22的纵深方向平行的方式配置于外装罐22内。另外，电极体21也可以将带状的正极板和带状的负极板在隔着带状的隔离件的状态下卷绕而形成卷绕体，将该卷绕体压平而做成扁平卷绕体。此时，电极体21的层叠方向也可以是扁平卷绕体的厚度方向。
正极板例如具有由厚度15μm的铝箔构成的芯体、形成在芯体的表面和背面的电极层、芯体中未形成电极层的芯体露出部、和作为芯体露出部的一部分且从芯体露出部的上端伸出地形成的正极引线25。
正极的电极层例如包括活性物质、导电剂和粘结剂。分别能够使用锂镍钴锰复合氧化物作为正极的活性物质，使用聚偏氟乙烯(PVdF)作为粘结剂，使用碳材料作为导电剂，以及使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为分散剂。在形成电极层时，制作包含这些活性物质、导电剂、粘结剂、分散剂的浆料。将该浆料涂敷于正极的芯体的两面。然后，通过使其干燥来去除浆料中的分散剂，在芯体上形成电极层。之后，压缩电极层以使得成为给定厚度。将如此获得的正极板切断成给定的形状。
负极板例如具有由厚度8μm的铜箔构成的芯体、形成在芯体的表面和背面的电极层、芯体中未形成电极层的芯体露出部、和作为芯体露出部的一部分且从芯体露出部的上端伸出地形成的负极引线26。
负极的电极层例如包含活性物质、导电剂、粘结剂、增粘剂。分别能够使用石墨作为负极的活性物质，使用丁苯橡胶(SBR)作为粘结剂，使用羧甲基纤维素(CMC)作为增粘剂、以及使用水作为分散剂。在形成电极层时，制作包含这些活性物质、导电剂、粘结剂、增粘剂的浆料。将该浆料涂敷于负极的芯体的两面。然后，通过使其干燥来去除浆料中的分散剂，在芯体上形成电极层。之后，压缩电极层以使得成为给定厚度。将通过如此获得的负极板切断成给定的形状。
作为隔离件，例如能够使用树脂制的隔离件，作为树脂，能够使用聚烯烃、聚乙烯、聚丙烯。
正极引线25经由集电构件27与设置在封口体23的正极端子31电连接。正极引线25以与构成电极体21的正极板的片数相应的量设置。多个正极引线25以在伸出方向的前端侧被捆束的状态分别与集电构件27接合。在将正极引线25向集电构件27接合时，能够进行超声波焊接、电阻焊接、激光焊接、冷压接等来接合。
负极引线26经由集电构件28与设置在封口体23的负极端子32电连接。负极引线26以与构成电极体21的负极板的片数相应的量设置。多个负极引线26以在伸出方向的前端侧被捆束的状态分别接合于集电构件28。在分别将负极引线26向集电构件28接合时，能够进行超声波焊接、电阻焊接、激光焊接、冷压接等来接合。
正极的集电构件27例如由铝制的板材构成。集电构件27在一端与正极引线25连接，在另一端与正极端子31连接。绝缘构件33介于集电构件27和封口体23之间。
正极端子31和集电构件27也可以经由电流切断装置(CID)电连接。该CID是能够在蓄电装置20异常时在外装罐22内部产生气体，当外装罐22内超过给定的压力时断开集电构件27与正极端子31的电连接的安全装置。CID例如具有与集电构件27的另一端连接且在受到外装罐22内的压力时向远离集电构件27的方向变形的翻转板、和将翻转板和正极端子31电连接的导电盖。导电盖是开口部位于下侧(电极体21侧)且上表面位于上侧(封口体23侧)的盘状的导电构件。在上表面形成有连接孔，插入正极端子31。
负极的集电构件28例如由铜制的板材构成。集电构件28在一端与负极引线26连接，在另一端与负极端子32连接。绝缘构件34介于集电构件28和封口体23之间。
外装罐22例如是方形壳体，形成有底部22B、从底部22B的周缘竖立设置的方筒状的侧壁部，并在与底部22B相反侧(上下方向的上侧)的端部形成有开口部22A。外装罐22例如由铝等金属构成。例如能够对铝材进行拉深加工而形成外装罐22。
在封口体23，正极端子31和负极端子32沿着封口体23的长边方向(宽度方向)分离地配置。正极端子31以及负极端子32向上下方向的上方突出并从封口体23的顶面突出地设置。例如对铝制的板进行加工而形成封口体23。封口体23位于外装罐22的开口部22A上，封口体23能够通过在外装罐22的开口端例如使用激光等进行焊接而形成接合部，从而对外装罐22内进行密封。
封口体23也可以具有用于将电解液向外装罐22内注液的注液孔。也可以在封口体23设置封堵该注液孔的注液栓。此外，封口体23也可以设置有压力调整阀36，压力调整阀36通过由线状的多个沟槽包围而构成，在外装罐22内超过给定的压力时上述沟槽裂开，将外装罐22内的气体向外部排气。此外，优选在封口体23的顶面沿着周缘而形成环状的沟槽。通过该结构，在对封口体23和外装罐22的开口部22A进行焊接接合时，能够使封口体23的周缘高效地熔融。
正极端子31贯通封口体23的端子孔而被设置，一端向外装罐22的外部突出，另一端被容纳于外装罐22内。在正极端子31，另一端插入于设置在导电盖的上表面的连接孔，正极端子31的另一端通过以沿着径向扩展的方式被铆接而被固定于导电盖。正极端子31例如由铝制的柱体或简体构成。
负极端子32贯通封口体23的端子孔而被设置，一端向外装罐22的外部露出，另一端被容纳于外装罐22内。负极端子32例如可以由复合材料构成，该复合材料在外装罐22内与集电构件28连接的另一端由铜材构成，向外装罐22的外部露出的一端由铝构成。负极端子32通过在另一端以沿着径方向扩展的方式被铆接而与集电构件28一起被固定于封口体23。
以下，在对正极端子31以及负极端子32中共同的特征进行说明的情况下，仅作为电极端子30来进行说明。
使用图3至图5，对作为本实施方式的一个例子的电极端子30进行说明。图3是示出电极端子30的立体图，图4是图3的CC剖视图。
如图3所示，电极端子30向蓄电装置20的上下方向的上侧突出地设置。此外，电极端子30具有容纳部30A，容纳部30A包括沿着宽度方向形成的贯通孔、凹部。如图4所示，与容纳部30A延伸的方向(蓄电装置的宽度方向，或者在是有底的容纳部的情况下为将容纳部的开口部和底部连结的方向，若容纳部是贯通孔则是将两端的开口部连结的方向)垂直的剖面形状可以是矩形。此外，容纳部30A的与上下方向垂直的剖面形状可以是矩形。容纳部30A的与上下方向垂直的剖面形状也可以是以宽度方向的外侧(压入部40A的插入侧)的开口端成为宽幅的方式形成。由此，能够容易地将压入部40A压入。此外，容纳部30A的与上下方向垂直的剖面形状也可以是尖端较细的形状，例如可以是梯形或三角形。
如图5所示，电极端子30例如包括形成为平板状的基部30B和形成为圆柱状的端子部30C。作为电极端子30的制造方法可以是，通过例如切削加工或铸造等在端子部30C的底面部形成凹部等，通过焊接将端子部30C的底面部和基部30B接合，将由凹部和基部30B划定的凹部、贯通孔作为容纳部30A。在该电极端子30中，向端子部30C形成容纳部30A的加工变得容易。焊接例如优选对多个部位进行点焊。另外，在电极端子30中，也可以对于端子部30C和基部30B成为一体的导电构件通过切削加工等而形成容纳部30A。此外，在端子部30C中，也可以在基部30B侧的外周面形成下部凸缘部(未图示)，通过焊接等将该下部凸缘部和基部30B接合。
使用图5以及图6，对作为本实施方式的一个例子的汇流条40进行说明。图5是示出汇流条40的立体图。图6是图1的BB剖视图。
汇流条40是用于正极端子31或负极端子32彼此的电连接的导体。如图5所示，对具有导电性的长条状的金属板进行折弯加工而形成汇流条40。汇流条40能够从多个蓄电装置20的宽度方向的外侧相对于电极端子30进行拆装。汇流条40具有压入于电极端子30的容纳部30A的压入部40A和将相邻的压入部40A彼此连接的连接部40B。
如图5所示，在将汇流条40安装于电极端子30之前(将压入部40A压入容纳部30A之前)，可以是形成压入部40A的金属板以从上下方向观察时成为大致V字状的方式被折回而形成压入部40A。在将汇流条40安装于电极端子30时，将压入部40A朝向容纳部30A内压入。
压入是指，将压入部40A朝向宽度方向以给定以上的压力向容纳部30A按压进去。为了将压入部40A压入容纳部30A，优选压入部40A的压入前的纵深方向的大小大于容纳部30A的纵深方向的大小。压入于容纳部30A的压入部40A被容纳部30A的沿着纵深方向对置的一对内表面夹着。此时，构成压入部的一对金属板通过纵深方向上的可挠性(或弹性、弹簧特性)而对上述一对内表面发挥反作用力。由此，压入部40A和容纳部30A的一对内表面互相按压。因此，压入部40A和容纳部30A的连接电阻被降低。
由此，在将汇流条40安装于电极端子30时，通过压入而朝向宽度方向作用给定以上的荷重，但能够抑制荷重作用在上下方向(封口体23插入外装罐22的方向)上。因此，能够抑制由外装罐22和封口体23的焊接对接合部施加机械性压力。
此外，汇流条40能够相对于电极端子30拆装，因而在蓄电模块10的制造工序中，能够实现向电极端子30安装汇流条40的作业的返工。进而，在废弃蓄电模块10时，能够对汇流条40进行再利用。
连接部40B是如上述那样将相邻的压入部40A彼此连接的部分。在连接部40B的与压入部40A接近的一侧形成有将固定构件50的插入部50B插入的孔部40C。孔部40C优选形成为矩形。
如图6所示，在将汇流条40安装于电极端子30之后(将压入部40A压入容纳部30A之后)，以形成压入部40A的金属板彼此被闭合的状态压入于容纳部30A。在该状态下，通过形成压入部40A的金属板彼此要从闭合的状态回到V字状的复原力，从而形成压入部40A的金属板与该金属板所对置的容纳部30A的内侧面可靠地抵接。由此，能够充分地确保容纳部30A与压入部40A的接触面积。
另外，压入部40A的宽度方向的大小不特别限定，但优选与电极端子30的端子部30C的直径大致相同。此外，压入部40A的上下方向的大小优选小于电极端子30的容纳部30A的上下方向的大小。
使用图6以及图7对作为本实施方式的一个例子的固定构件50进行说明。图7是示出固定构件50的立体图。
固定构件50是对电极端子30和汇流条40进行固定的构件。通过固定构件50，能够抑制汇流条40从电极端子30脱落。固定构件50可以由具有弹性(或可挠性)的绝缘性材料形成，还可以由金属材料构成。如图6以及图7所示，固定构件50具有嵌合于电极端子30的端子部30C的侧周面的嵌合部50A和用于插入于形成在汇流条40的孔部40C的插入部50B。
嵌合部50A例如是从上下方向观察弯曲为形成大致圆环状的带状的构件。从嵌合部50A的上下方向观察的大致圆环状的直径优选小于电极端子30的直径。在将固定构件50安装于电极端子30时，优选从上方将嵌合部50A嵌合于端子部30C。嵌合部50A优选与端子部30C的侧周面的大致整周抵接，但也可以是仅与端子部30C的侧周面的一部分抵接的结构。在该情况下，嵌合部50A从上下方向观察例如形成为大致U字状。此外，也可以不是如图6、7那样的带状的嵌合部50A，而是将块体的周缘的一部分切除而形成的凹陷。此时，在嵌合部50A也可以没有可挠性、弹性，而是通过使将固定构件50和汇流条40连接固定时由嵌合部50A和汇流条40划定的空洞的内侧尺寸小于电极端子的外侧尺寸来牢固地固定。此外，即便嵌合部50A是带状也可以通过上述空洞的内侧尺寸与电极的端子的外侧尺寸的差异来进行固定。此外，在使用固定构件50的情况下，也可以是，在电极端子30的外周面，在比嵌合部50A靠上方的位置设置凸缘部，在从蓄电装置的上方观察时，该凸缘部与嵌合部50A重叠。通过该结构，嵌合部50A配置于该凸缘部与电极端子30的基部30B之间。因此，嵌合部50A能够通过电极端子抑制沿着上下方向位移。而且，通过固定构件50能够抑制汇流条40沿着上下方向位移。
插入部50B形成在固定构件50的宽度方向的外侧的端面。插入部50B包括形成在上下方向的上侧的上插入部和形成在上下方向的下侧的下插入部。上插入部和下插入部相互设置有间隙地形成。上插入部具有在上插入部的前端侧形成为朝向上方突出的上卡止部50C。下插入部具有在下插入部的前端侧形成为朝向下方突出的下卡止部50D。另外，插入部50B只要能维持连接强度则也可以仅是上插入部以及下插入部之中的一方。
在将固定构件50安装于汇流条40时，将插入部50B插入于汇流条40的孔部40C，使上卡止部50C以及下卡止部50D分别与孔部40C的宽度方向的外侧的开口边缘部卡止，从而将固定构件50固定于汇流条40。由此，由固定构件50将电极端子30和汇流条40固定，特别是在蓄电模块10振动的情况下，能够抑制汇流条40的宽度方向(容纳部30A延伸的方向)的位移。而且，能够抑制汇流条40从电极端子30脱落。
此外，如图8所示，在容纳部30A由贯通孔构成的情况下，可以针对一个电极端子30使用一对汇流条40来进行连接。在该情况下，可以从容纳部30A的两端的开口将各汇流条40的压入部40A插入。通过该结构，与针对一个电极端子30使用一个汇流条的结构相比，在总压入深度相同的情况下，能够降低一个汇流条的压入深度。因此，一个汇流条40的压入部40A与容纳部30A接触的面积减小。因此，压入部40A的1个部位的摩擦电阻减小，能够降低汇流条40的1次压入的作业负担。此外，也可以如图8那样，一对汇流条40的连接部40B相互由约束构件等捆束。通过该结构，能够抑制固定于电极端子30的汇流条40向宽度方向位移。
根据蓄电模块10，通过沿着宽度方向将汇流条40的压入部40A压入电极端子30的容纳部30A，能够抑制荷重作用在上下方向(封口体23插入外装罐22的方向)上。因此，能够抑制在外装罐22与封口体23的接合部产生的机械性压力。
此外，根据蓄电模块10，由于压入部40A被压入于容纳部30A，因而形成压入部40A的金属板与该金属板所对置的容纳部30A的内侧面可靠地抵接。由此，能够充分地确保容纳部30A与压入部40A的接触面积。其结果，能够降低容纳部30A与压入部40A的接触电阻，能够降低在汇流条40通入大电流的情况下的发热量。
进而，根据蓄电模块10，由固定构件50将电极端子30和汇流条40互相连结，特别是在蓄电模块10振动的情况下，能够避免汇流条40从电极端子30脱落。
另外，本发明不限定于上述的实施方式以及其变形例，当然能够在记载于本申请的专利请求的范围的事项的范围内进行各种变更、改良。
符号说明
10：蓄电模块，20：蓄电装置，21：电极体，22：外装罐，22A：开口部，22B：底部，23：封口体，24：绝缘支架，25：正极引线，26：负极引线，27：集电构件，28：集电构件，30：电极端子，30A：容纳部，30B：基部，30C：端子部，31：正极端子，32：负极端子，33：绝缘构件，34：绝缘构件，36：压力调整阀，40：汇流条，40A：压入部，40B：连接部，40C：孔部，50：固定构件，50A：嵌合部，50B：插入部，50C：上卡止部，50D：下卡止部。

Claims (7)

1.一种蓄电模块，具备多个蓄电装置和将所述蓄电装置各自的电极端子彼此连接的汇流条，
所述蓄电装置具有形成有开口部的外装罐、和设置所述电极端子且插入于所述外装罐的所述开口部的板状的封口体，
所述电极端子具有容纳部，该容纳部包括沿着与所述封口体插入所述外装罐的方向大致正交的方向形成的贯通孔或凹部，
所述汇流条具有压入于所述容纳部的压入部。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，
所述容纳部沿着与多个所述蓄电装置排列的方向交叉的方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电模块，其中，
所述压入部通过将长条状的金属板折弯而形成，在所述压入部压入所述容纳部之前形成为大致V字状，与所述容纳部的相互对置的内表面抵接。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的蓄电模块，其中，
所述蓄电模块还具备将所述电极端子和所述汇流条固定的至少1个固定构件。
5.根据权利要求4所述的蓄电模块，其中，
所述固定构件被配置为包围所述电极端子的外周面。
6.根据权利要求4或5所述的蓄电模块，其中，
通过将形成在所述固定构件的插入部插入于形成在所述汇流条的孔部，并使形成在所述插入部的前端侧的卡止部卡止于所述孔部的开口边缘，从而所述固定构件被固定于所述汇流条。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的蓄电模块，其中，
在所述电极端子的外周面，在比所述固定构件靠上方的部分形成凸缘部，所述凸缘部在从上方观察所述蓄电装置时与所述固定构件重叠。
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