CN115395127A - 电池单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池单元，其具备通过将多个电极片沿着第一方向层叠而成的电池模块；以及重叠配置在电池模块的表面的冷却板。电极片具有：在至少一个表面上存在活性物质的涂装部；以及与涂装部相邻且在两个面上不存在活性物质的未涂装部。冷却板具有：与涂装部对置且冷却电池模块的主体板；以及沿着主体板的外缘安装且对检测与电池模块相关的信息的传感器进行保持的至少一个传感器支架。在电池单元中，在沿着第一方向观察时，电极片中的涂装部和未涂装部的交界与冷却板的抵接面中的主体板和传感器支架的交界在彼此平行地延伸的区间中不重叠。

Description

电池单元

技术领域

本说明书所公开的技术涉及具备电池模块和重叠配置在该电池模块的表面上的冷却板的电池单元，其中，电池模块通过将多个电极片层叠而成。

背景技术

具备上述结构的电池单元(例如全固体电池)的一例在日本特开2015-53261中公开。在电池模块的电极片(例如铝层压膜)的至少一个表面上局部地存在活性物质。

发明内容

在多个电极片层叠而成的电池模块中，电极片的存在活性物质的部位相较于不存在活性物质的部位而言不易发生变形。因此，应力容易集中在两部位的交界处。另外，冷却板与电池模块的表面抵接。有时在冷却板中的用于冷却电池模块的主体板的外缘安装有传感器支架，该传感器支架对检测与电池模块相关的信息的传感器进行保持。这种情况下，在冷却板的与电池模块的表面抵接的面上形成有主体板与传感器支架的交界。在该交界处，有时会因例如制造上的误差等而产生台阶。若产生在主体板与传感器支架的交界处的台阶与电池模块的表面抵接，则在容易产生应力的电池模块的存在活性物质的部位与不存在活性物质的部位的交界处，表面的电极片尤其容易受到损伤。

在本说明书中，提供能够在具有上述结构的电池单元中减少对电极片施加的损伤的技术。

本说明书所公开的电池单元具备：通过将多个电极片沿着第一方向层叠而成的电池模块；以及重叠配置在所述电池模块的表面的冷却板。所述电极片具有：在至少一个表面存在活性物质的涂装部；以及与所述涂装部相邻且具有不存在所述活性物质的两个面的未涂装部。所述冷却板具有：主体板，所述主体板与所述涂装部对置，且构成为冷却所述电池模块；以及至少一个传感器支架，所述传感器支架沿着所述主体板的外缘安装，且构成为对检测与所述电池模块相关的信息的传感器进行保持。所述冷却板的与所述电池模块抵接的抵接面包括所述主体板与所述传感器支架的交界。在本说明书所公开的电池单元中，在沿着所述第一方向观察时，所述电极片中的所述涂装部与所述未涂装部的交界以及所述冷却板的所述抵接面中的所述主体板与所述传感器支架的交界在如下区间中不重叠，所述区间是所述涂装部与所述未涂装部的交界和所述主体板与所述传感器支架的交界彼此平行地延伸的区间。

在上述的电池单元中，容易产生应力的涂装部和未涂装部的交界与容易产生台阶的主体板和传感器支架的交界在彼此平行地延伸的区间中不重叠。换言之，涂装部和未涂装部的交界与主体板和传感器支架的交界在彼此平行地延伸的区间中位置错开。其结果是，即便在主体板与传感器支架的交界处产生了台阶的情况下，该台阶也难以与涂装部和未涂装部的交界抵接。由此，向电池单元施加的应力被分散为因台阶的角与电池模块的表面抵接而产生的应力和在涂装部与未涂装部的交界处产生的应力。其结果是，本说明书所公开的电池单元能够减少对电极片施加的损伤。

本说明书所公开的技术的详情及进一步的改良将在以下的“具体实施方式”中进行说明。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明的示例性实施例的特征、优点、技术意义及工业意义，附图中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是实施例的电池单元的立体图；

图2是实施例的电池单元的分解图；

图3是沿着图2的线III-III的剖视图；

图4是图3中的由虚线IV包围的范围的放大图。

具体实施方式

在本技术的一实施方式中，也可以是，在沿着所述第一方向观察时，所述抵接面中的所述主体板与所述传感器支架的交界的至少一部分位于所述电极片的所述涂装部上。当这样构成时，传感器支架与涂装部重叠。其结果是，由于由传感器支架保持的传感器接近涂装部，因此能够提高传感器的检测精度。

在本技术的一实施方式中，也可以是，所述传感器支架具有第一传感器支架和第二传感器支架，所述第一传感器支架沿着所述主体板的第一外缘安装，所述第二传感器支架沿着所述主体板的位于所述第一外缘的相反侧的第二外缘安装。当这样构成时，能够在主体板的两侧保持多个传感器。其结果是，能够提高传感器的配置自由度。

在本技术的一实施方式中，可以在所述第一传感器支架上保持有第一传感器，所述第一传感器对与所述电池模块相关的第一信息进行检测，也可以在所述第二传感器支架上保持有第二传感器，所述第二传感器对与所述电池模块相关且不同于所述第一信息的第二信息进行检测。当这样构成时，能够检测与电池模块相关的多个信息。

在本技术的一实施方式中，所述第一传感器也可以是检测所述电极片的温度的温度传感器。当这样构成时，能够利用温度传感器来检测与电池模块的温度相关的信息。

-在本技术的一实施方式中，所述第二传感器也可以是检测所述电极片的电压的电压传感器。当这样构成时，能够利用电压传感器来检测与电池模块的电压相关的信息。

在本技术的一实施方式中，也可以是，所述主体板为金属制且所述传感器支架为树脂制。这种情况下，树脂制的传感器支架相较于金属制的主体板的冷却部而言容易发生变形。其结果是，与树脂制的传感器支架对置的未涂装部也容易发生变形。因此，本说明书所公开的技术变得更为有益。

在本技术的一实施方式中，所述电池单元也可以具备多个所述电池模块和多个冷却板，所述多个电池模块与所述多个冷却板也可以沿着所述第一方向交替地配置。多层层叠的所述电极片的未涂装部相较于单层的未涂装部而言更容易发生变形。因此，本说明书所公开的技术变得更为有益。

在本技术的一实施方式中，也可以是，多个所述冷却板中的至少一个具有所述主体板及隔板，所述隔板与所述传感器支架形状相同且沿着所述主体板的外缘安装。当这样构成时，冷却板能够取代传感器支架而具有隔板。因此，与所有的冷却板具有传感器支架的结构相比，能够削减传感器的数目。

在本技术的一实施方式中，也可以是，所述电池单元还具备按压单元，所述按压单元构成为在所述第一方向上按压所述电池模块及所述冷却板。当利用按压单元按压电池模块和冷却板时，对电池模块的表面的电极片施加的应力会变大。因此，本说明书所公开的技术变得更为有益。

实施例

参照附图来说明实施例的电池单元。首先，参照图1及图2来说明实施例的电池单元10的结构。电池单元10例如是锂离子二次电池。电池单元10具备电池模块组50和按压单元2。电池模块组50通过将多个扁平的电池模块20沿着其厚度方向层叠而构成。在电池模块组50的X轴方向正侧(即，图1的纸面左侧)设置有第一端子9u和第二端子9d。各端子9u、9d与电池单元10的周边设备(省略图示)电连接。由此，电池单元10向周边设备供给电力或者蓄积从周边设备供给来的电气。需要说明的是，以下，有时将电池模块20层叠的方向(即，图中坐标轴的Z轴方向)称为第一方向。

按压单元2是保持电池模块组50的装置。按压单元2具备第一按压板2u、第二按压板2d和八根螺栓4。在第二按压板2d上设置有朝向第一按压板2u延伸的八根柱2p。如图2所示，各螺栓4通过第一按压板2u的贯通孔而与设置在对应的柱2p上的螺纹孔螺合。由此，按压单元2将电池模块组50保持在其内部，并且在第一方向上按压电池模块组50。

如图2所示，电池模块组50通过将多个电池模块20与多个冷却板30交替地沿着第一方向层叠而构成。电池模块20具有沿着X轴方向延伸的扁平的形状。电池模块20具备涂装部24和未涂装部22。涂装部24具有沿着X轴方向延伸的矩形形状，且位于电池模块20的中央部。关于电池模块20的详细结构，参照图3、图4在后叙述。涂装部24是涂敷活性物质44(参照图4)的范围。未涂装部22位于涂装部24的周围。未涂装部22是不涂敷活性物质的范围。各电池模块20具有同样的结构。

冷却板30也与电池模块20同样地具有沿着X轴方向延伸的扁平的形状。冷却板30具备主体板34、第一传感器支架32t和第二传感器支架32v。主体板34是金属制的板，在其内部形成有流路36(参照图4)。主体板34通过使制冷剂(例如空气)在内部的流路中循环来冷却电池模块20。各冷却板30具有同样的结构。

第一传感器支架32t是沿着主体板34的X轴方向负侧(即，图2的纸面右侧)的外缘安装的树脂制的板。在第一传感器支架32t上固定温度传感器T1。温度传感器T1在第一传感器支架32t的表面(即，图2的纸面上侧的面)露出。温度传感器T1对配置于第一传感器支架32t的表面的电池模块20的温度进行检测。另外，温度传感器T1埋入在第一传感器支架32t的表面形成的凹部中。其结果是，由于温度传感器T1没有从第一传感器支架32t的表面突出，因此即便将多个冷却板30沿着第一方向层叠，也能够缩短电池模块组50的第一方向上的长度。

第二传感器支架32v位于主体板34的与第一传感器支架32t相反的一侧。第二传感器支架32v是沿着主体板34的X轴方向正侧(即，图2的纸面左侧)的外缘安装的树脂制的板。在第二传感器支架32v上固定电压传感器V1。电压传感器V1的主体板34侧的外缘与主体板34抵接。如先前所述那样，主体板34是金属制，因此具有导电性。电压传感器V1经由主体板34来检测电池模块20的电压。

在电池模块组50与第一按压板2u之间配置有第一集电板8u和第一绝缘板6u。同样，在电池模块组50与第二按压板2d之间配置有第二集电板8d和第二绝缘板6d。在第一集电板8u上连接第一端子9u。在第二集电板8d上连接第二端子9d。各集电板8u、8d收集电池模块组50产生的电气并将该电气经由各端子9u、9d向电池单元10的周边设备输出。各绝缘板6u、6d防止在电池模块组50及各集电板8u、8d与其周边的设备等之间发生短路。

参照图3来说明电池单元10的内部的结构。需要说明的是，在图3中，仅对电池模块组50的位于Z轴方向正侧(即，图3的纸面上侧)的电池模块20、冷却板30标注附图标记，省略这以外的附图标记。

如先前所述那样，按压单元2利用螺栓4(参照图1)将第一按压板2u向第二按压板2d按压。其结果是，如图3所示，电池模块组50在第一方向(即，图3的纸面上下方向)上利用按压单元2受到按压力F1。其结果是，各冷却板30成为始终被压靠于各电池模块20的状态。由此，在电池模块20中产生的电气经由与该电池模块20重叠配置的冷却板30的主体板34向与该冷却板30重叠配置的电池模块20传递。这样，各电池模块20经由重叠配置的冷却板30的主体板34串联连接。

在电池模块组50的各电池模块20、各冷却板30的厚度上可能产生制造上的误差。因此，按压力F1将各冷却板30压靠到各电池模块20上的力的强度也可能发生变化。例如，当在各电池模块20、各冷却板30的厚度增大的方向上产生了误差时，将各冷却板30压靠到各电池模块20上的力的强度会变大。另一方面，当在各电池模块20、各冷却板30的厚度减小的方向上产生了误差时，将各冷却板30压靠到各电池模块20上的力的强度会变小。这样，难以使对电池模块组50在第一方向上进行按压的力固定，因此在冷却板30与电池模块20抵接的部位可能产生比预想大的力。

参照图4来说明冷却板30与电池模块20抵接的部位的详细情况。需要说明的是，在图4中，对冷却板30的X轴方向负侧(即，安装第一传感器支架32t这侧)的外缘周边的结构进行了说明，但X轴方向正侧(即，安装第二传感器支架32v这侧)也同样。另外，各冷却板30与各电池模块20抵接的部位全部具有同样的结构。

首先，对冷却板30的详细结构进行说明。在冷却板30的主体板34的内部形成有多个流路36。在主体板34的X轴方向负侧(即，图4的纸面右侧)的外缘形成有朝向第一传感器支架32t延伸的凸部38。在第一传感器支架32t上设置有与主体板34的凸部38嵌合的槽。通过将主体板34的凸部38压入第一传感器支架32t的槽中，由此将第一传感器支架32t沿着主体板34的外周固定。

其结果是，在冷却板30的与电池模块20抵接的抵接面30d上形成主体板34与第一传感器支架32t的板侧交界34e。如先前叙述的那样，第一传感器支架32t是安装于主体板34的独立的部件。因此，由于例如制造上的误差等原因而可能在板侧交界34e处在第一传感器支架32t与主体板34之间产生间隙。另外，树脂制的第一传感器支架32t相较于金属制的主体板34而言容易在高温时膨胀。因此，有时会通过在第一传感器支架32t与主体板34之间设置空间来防止膨胀后的第一传感器支架32t与主体板34发生干涉。

因此，在板侧交界34e处容易产生沿着第一方向延伸的台阶。如先前叙述的那样，冷却板30的抵接面30d在按压单元2(参照图1)的按压力F1(参照图3)的作用下被沿着第一方向压靠到电池模块20上。因此，若在板侧交界34e处产生台阶，则该台阶的角会被压靠到电池模块20的表面上。

接着，对电池模块20的详细结构进行说明。电池模块20通过将多个电极片40沿着第一方向层叠且将多个电极片40的X轴方向(即，图4的纸面左右方向)的端部利用密封材料48密封而构成。各电极片40具备活性物质44和间隔件46。电极片40典型地为由铝构成的金属箔。在电极片40之间夹持活性物质44和间隔件46。活性物质44包括正极活性物质和负极活性物质。正极活性物质是锂过渡金属复合氧化物，负极活性物质是碳材料。间隔件46防止活性物质44的正极活性物质与负极活性物质接触。

活性物质44配置于电极片40的表面的中央部。另一方面，在电极片40的周缘部，在电极片40的任一表面上都不配置活性物质44。在电极片40的周缘部收容电解液42。电解液42典型地为有机溶剂。电池模块20通过使锂离子经由电解液42在活性物质44的正极活性物质与负极活性物质之间移动来进行充电及放电。

在存在电解液42的未涂装部22不存在活性物质44。另外，如先前叙述的那样，活性物质44由包含金属等的材料构成，因此与电解液42相比不易发生变形。因此，未涂装部22与存在活性物质44的涂装部24相比容易在第一方向上发生变形。进而，各电极片40中的活性物质44的外缘的位置以在沿着第一方向观察时对齐的方式配置。其结果是，作为涂装部24与未涂装部22的交界的电极侧交界44e容易成为电极片40发生变形的起点。例如，在利用按压单元2的压力按压电池模块20的情况下，未涂装部22以电极侧交界44e为起点而向第一方向(即，图4的纸面下方向)发生变形。其结果是，与冷却板30的抵接面30d抵接的外侧电极片40e的端部以电极侧交界44e为起点而向第一方向(即，图4的纸面下方向)弯曲。因此，在电极侧交界44e处，外侧电极片40e容易受到损伤。

在电池单元10(参照图1)中，图4所示的给定的剖面沿着Y轴方向(即，图4的纸面里外方向)延伸。即，电极侧交界44e与板侧交界34e平行地沿着Y轴方向延伸。进而，电极侧交界44e与板侧交界34e在X轴方向(即，图4的纸面左右方向)上错开。即，在电极侧交界44e与板侧交界34e平行地延伸的区间中，电极侧交界44e与板侧交界34e在沿着第一方向观察时不重叠。即，在电极侧交界44e与板侧交界34e平行地延伸的区间中，电极侧交界44e与板侧交界34e在沿着第一方向观察时位置错开。因此，外侧电极片40e容易受到损伤的电极侧交界44e与容易产生台阶的板侧交界34e抵接的区间变小。由此，产生在板侧交界34e处的台阶不易对电极侧交界44e的外侧电极片40e造成损伤。即，电池单元10能够减少对外侧电极片40e施加的损伤。

进而，如图4所示，板侧交界34e位于比电极侧交界44e靠内侧(即，图4的纸面左侧)的位置。换言之，在沿着第一方向观察时，板侧交界34e位于涂装部24上。其结果是，由第一传感器支架保持的温度传感器T1(参照图2)的位置接近涂装部24。由此，能够提高温度传感器T1检测电极片40(即，涂装部24)的温度的精度。

另外，如先前叙述的那样，第一传感器支架32t为树脂制，因此与金属制的主体板34相比，第一传感器支架32t容易在按压单元2的按压力F1的作用下发生变形。若第一传感器支架32t发生变形，则与第一传感器支架32t抵接的未涂装部22也会发生变形。即，在主体板34为金属制且第一传感器支架32t为树脂制的情况下，与采用金属制的第一传感器支架32t的情况相比，未涂装部22容易发生变形。因此，本说明书所公开的技术在采用树脂制的第一传感器支架32t的情况下尤其有益。

以上，对实施例详细进行了说明，但这些只不过是例示，并不限定权利要求书。权利要求书中记载的技术包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更所得的方案。以下，列举上述实施例的变形例。

变形例1

在上述的实施例中，在沿着第一方向观察时，板侧交界34e位于涂装部24上。在变形例1中，可以取代于此而使板侧交界34e位于未涂装部22上。

变形例2

在上述的实施例中，冷却板30具备第一传感器支架32t和第二传感器支架32v，但也可以取代于此而使变形例2的冷却板30仅具备第一传感器支架32t。这种情况下，可以由第一传感器支架32t保持温度传感器T1及电压传感器V1这两方。

变形例3

在上述的实施例中，冷却板30具备温度传感器T1及电压传感器V1这两方，但在变形例3中，例如也可以仅具备电压传感器V1。即，可以是不具备温度传感器T1的结构。

变形例4

各传感器支架32t、32v也可以为金属制。

变形例5

电池模块组50也可以不将多个电池模块20沿着第一方向层叠。即，在变形例5中，电池单元10可以仅具备一个电池模块20。

变形例6

在上述的实施例中，多个冷却板30分别具备由第一传感器支架32t保持的温度传感器T1和由第二传感器支架32v保持的电压传感器V1。在变形例6中，多个冷却板30中的至少一个也可以具有与第一传感器支架32t形状相同的隔板。这种情况下，该隔板例如取代第一传感器支架32t而沿着主体板34的外缘安装。该隔板不保持温度传感器T1。这样，通过将与第一传感器支架32t形状相同的隔板沿着主体板34的外缘安装，由此能够削减温度传感器T1的数量。另外，通过向不具备温度传感器T1的冷却板30安装与第一传感器支架32t形状相同的隔板，由此能够使冷却板30的尺寸统一。其结果是，按压单元2的按压力F1相对于多个冷却板30均匀地分散。

变形例7

在上述的实施例中，利用按压单元2对电池模块组50在第一方向上进行按压。在变形例7中，也可以取代按压单元2而例如利用树脂来密封电池模块组50。

以上，对本发明的具体例详细进行了说明，但这些只不过是例示，并不限定权利要求书。权利要求书中记载的技术包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更所得的方案。本说明书或附图中说明的技术要素是单独或者通过各种组合来发挥技术有用性的技术要素，不限定于申请时权利要求中记载的组合。另外，本说明书或附图中例示的技术是能够同时实现多个目的的技术，实现其中一个目的的技术本身也是具有技术有用性的。

Claims (10)

1.一种电池单元，其特征在于，具备：

电池模块，所述电池模块通过将多个电极片沿着第一方向层叠而成；以及

冷却板，所述冷却板重叠配置在所述电池模块的表面，

所述电极片具有：在至少一个表面存在活性物质的涂装部；以及与所述涂装部相邻且具有不存在所述活性物质的两个面的未涂装部，

所述冷却板具有：主体板，所述主体板与所述涂装部对置，且构成为冷却所述电池模块；以及至少一个传感器支架，所述传感器支架沿着所述主体板的外缘安装，且构成为对检测与所述电池模块相关的信息的传感器进行保持，

所述冷却板的与所述电池模块抵接的抵接面包括所述主体板与所述传感器支架的交界，

在沿着所述第一方向观察时，所述电极片中的所述涂装部与所述未涂装部的交界以及所述冷却板的所述抵接面中的所述主体板与所述传感器支架的交界在如下区间中不重叠，所述区间是所述涂装部与所述未涂装部的交界和所述主体板与所述传感器支架的交界彼此平行地延伸的区间。

2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，

在沿着所述第一方向观察时，所述抵接面中的所述主体板与所述传感器支架的交界的至少一部分位于所述电极片的所述涂装部上。

3.根据权利要求1或2所述的电池单元，其特征在于，

所述传感器支架具有第一传感器支架和第二传感器支架，所述第一传感器支架沿着所述主体板的第一侧的外缘安装，所述第二传感器支架沿着所述主体板的位于所述第一侧的外缘的相反侧的第二侧的外缘安装。

4.根据权利要求3所述的电池单元，其特征在于，

在所述第一传感器支架上保持有第一传感器，所述第一传感器对与所述电池模块相关的第一信息进行检测，

在所述第二传感器支架上保持有第二传感器，所述第二传感器对与所述电池模块相关且不同于所述第一信息的第二信息进行检测。

5.根据权利要求4所述的电池单元，其特征在于，

所述第一传感器是检测所述电池模块的温度的温度传感器。

6.根据权利要求4或5所述的电池单元，其特征在于，

所述第二传感器是检测所述电池模块的电压的电压传感器。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电池单元，其特征在于，

所述主体板为金属制，

所述传感器支架为树脂制。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的电池单元，其特征在于，

所述电池模块及所述冷却板设有多个，

所述电池模块与所述冷却板沿着所述第一方向交替地层叠。

9.根据权利要求8所述的电池单元，其特征在于，

多个所述冷却板中的至少一个具有所述主体板及隔板，所述隔板与所述传感器支架形状相同且沿着所述主体板的外缘安装。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的电池单元，其特征在于，

所述电池单元还具备按压单元，所述按压单元构成为在所述第一方向上按压所述电池模块及所述冷却板。

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