CN116134569A - 蓄电模块 - Google Patents

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村津地郎
荻野洋岳
高崎裕史
平野达也
永田惠督
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Abstract

具备：至少一个圆筒形的蓄电装置(20)；和上保持架(30)，对蓄电装置的上端侧进行保持，在蓄电装置的上端部，配置正极端子(26)以及负极端子(25C)，负极端子在蓄电装置的径向，被配置于比正极端子更靠外侧的位置，还具备从径向的外侧连接于负极端子的负极引线(50)，上保持架具有在径向位于比负极引线的至少一部分更靠内侧的位置的限制部(34)。

Description

蓄电模块
技术领域
本公开涉及蓄电模块。
背景技术
以往，蓄电模块作为具备多个蓄电装置的电源而公知。例如，专利文献1中公开的蓄电模块具备多个圆筒形电池。在该圆筒形电池中，封口体构成为正极端子并且外装罐构成为负极端子，在外装罐的肩部(被铆接的开口端部)接合负极引线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2019/058938号
发明内容
-发明要解决的课题-
在上述的蓄电模块中，在外装罐的肩部焊接负极引线时，负极引线向外装罐的径向内侧突出的情况下，担心不能确保负极引线与封口体的绝缘距离。另一方面，为了确保负极引线与封口体的绝缘距离，缩小负极引线与外装罐的接合区域的径向长度的情况下，难以确保用于接合的充分的接合区域。
本公开的目的在于，提供一种能够确保蓄电装置的正极与负极引线的绝缘距离、并且能够确保蓄电装置的负极与负极引线的接合区域的蓄电模块。
-解决课题的手段-
作为本公开的一方式的蓄电模块具备：至少一个圆筒形的蓄电装置；和对蓄电装置的一侧进行保持的保持架，在蓄电装置的一侧的端部，配置第1端子以及第2端子，第2端子在蓄电装置的径向，被配置于比第1端子更靠外侧的位置，还具备从径向的外侧连接于第2端子的引线，保持架具有在径向位于比引线的至少一部分更靠内侧的位置的限制部。
-发明效果-
根据本公开的一方式，能够抑制蓄电装置的正极与负极引线的接触。
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剖视图。
图2是将图1的A部提取进行表示的详细图。
图3是从下侧观察上保持架的平面图。
图4是将图3的B部提取进行表示的详细图(俯视图)。
图5是从图4的B部的下侧观察的立体图。
图6是从上侧观察上保持架的收容部和负极引线的立体图。
图7是上保持架的侧剖视图。
图8是从上侧观察作为实施方式的另一个例子的蓄电模块的上保持架的立体图。
图9是图7的CC剖视图。
图10是表示作为实施方式的另一个例子的蓄电模块的负极引线的俯视图。
图11是图10的立体图。
具体实施方式
以下，使用附图来说明本公开的实施方式。以下说明的形状、材料以及个数是示例，能够根据蓄电模块的规格来适当变更。
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的侧剖视图。以下，针对蓄电模块10以及蓄电装置20，将作为保持架的上保持架30保持蓄电装置20的一侧说明为上下方向的上侧。但是，上保持架30侧也可以是蓄电模块10的下侧。
蓄电模块10主要被用作为动力用的电源。蓄电模块10例如被用作为电动汽车、电动工具、电动辅助汽车、电动自行车、电动轮椅、电动三轮车、电动卡车等的通过电机而被驱动的电动设备的电源。其中，蓄电模块10的用途并不被限定，例如，也可以被用作为清洁器、无线机、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的电源。
在图1中，蓄电模块10具备：多个圆筒形的蓄电装置20、作为分别保持多个蓄电装置20的上端侧的保持架的上保持架30、分别保持多个蓄电装置20的下端侧的下保持架40、形成与蓄电装置20的第1端子(正极端子)连接的正极引线的第1集电体(未图示)、作为与蓄电装置20的第2端子(负极端子)连接的引线而形成负极引线50(参照图2)的第2集电体(未图示)。关于上保持架30以及负极引线50，详细后述。
使用图2，对蓄电装置20进行说明。图2是图1的A部的详细图。以下，根据蓄电装置20的圆筒形状的径向以及周向来说明各构件。
蓄电装置20使用圆筒形的锂离子二次电池。蓄电装置20并不限定于锂离子二次电池，也可以是镍氢电池、电容器等。
详细后述，但蓄电装置20在上端部配置作为第1端子的正极端子以及作为第2端子的负极端子，负极端子被配置于比正极端子更靠径向外侧的位置。更具体地说，正极端子构成于后述的封口体26的顶面。此外，负极端子构成于后述的外装罐25的被铆接的开口端部(以下，肩部25C)。
蓄电装置20具有：例如带状的正极21和带状的负极22在隔着带状的隔离件23的状态下卷绕的电极组24、将电极组24与电解液共同收容的圆筒状的外装罐25、将外装罐25的开口在绝缘的状态下密封的封口体26、将正极21与封口体26电连接的箔状的正极接片27、将负极22与外装罐25电连接的负极接片(未图示)。在封口体26的外周与外装罐25的开口的内周面之间，配置绝缘性的衬垫28。
在外装罐25的外周面，在开口侧形成环状的槽部25A。该槽部25A在对应的外装罐25的内周面形成环状的凸部25B。衬垫28以及封口体26在外装罐25内，被配置于该环状的凸部25B上。进一步地，外装罐25的肩部25C在内周侧配置衬垫28的状态下被铆接为向外装罐25的内侧倾倒。通过被铆接的肩部25C和凸部25B，封口体26经由衬垫28而在上下方向被夹着，从而外装罐25的开口被密封。另外，肩部25C不需要是上述的结构。例如也可以在封口体26的中央部具有端子板，具有在与该端子板绝缘的状态下被配置于封口体26的最外周的导电性的接合部，通过将开口端部与该接合部焊接接合来将外装罐25的开口密封。此时，负极引线50也可以与接合部的顶面连接。
也可以在封口体26，设置电流切断机构(CID)、在外装罐25内达到规定的压力以上的情况下破裂的排气阀。此外，也可以在电极组24与凸部25B之间设置用于将电极组24与外装罐25绝缘的绝缘板29。在设置绝缘板29的情况下，正极接片27也可以穿过形成于绝缘板29的贯通孔并延伸。进一步地，也可以在电极组24与外装罐25的底部之间设置用于将电极组24与外装罐25绝缘的绝缘板。负极接片即使穿过形成于绝缘板的贯通孔，也可以绕回绝缘板并延伸。
在蓄电装置20中，如上述那样，正极端子构成于封口体26的顶面，接合于与正极集电箔连接的正极引线。此外，在蓄电装置20中，如上述那样，负极端子构成于外装罐25的被铆接的肩部25C，与负极集电箔连接的负极接片接合于外装罐25的底部。负极引线50从蓄电装置20的径向外侧与外装罐25的肩部25C接合。
使用图3至图7，对上保持架30进行说明。图3是从下侧观察上保持架30的平面图。图4是将图3的B部提取进行表示的详细图(平面图)。图5是从下方观察图4的B部的立体图。图6是从上侧观察上保持架30的收容部31的立体图。图7是上保持架30的侧剖视图。
上保持架30是对多个蓄电装置20的上端侧进行保持的构件。上保持架30通过热塑性树脂而形成。作为热塑性树脂，大类分为通用塑料和工程设计塑料，使用聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、ABS等。也可以在上保持架30的顶面，第1集电体以及第2集电体在上保持架30的顶面扩展的方向并排配置。第1集电体具有多个正极引线，将多个蓄电装置20电连接，第2集电体具有负极引线，与上述多个蓄电装置20的负极端子连接，将上述多个蓄电装置20电连接。此外，第1集电体以及第2集电体也可以隔着绝缘板而相互层叠。
在图3中，在上保持架30的底面，形成收容各个蓄电装置20的上端侧的多个收容部31。通过在收容部31嵌合蓄电装置20的上端侧，蓄电装置20的上端侧被保持于上保持架30。
在图4至图7中，收容部31作为凹部，形成于上保持架30的底面，所述凹部包含：具有与蓄电装置20的上端面对置的底面的顶棚部31A、具有与蓄电装置20的侧周面对置的内周面的壁部31B。
在收容部31的周围，形成：使蓄电装置20的封口体26的顶面在上保持架30的上表面露出的开口部32、使蓄电装置20的外装罐25的肩部25C从上保持架30的上表面露出的切口部33、在蓄电装置20的径向位于比负极引线50的至少一部分更靠内侧的位置的限制部34。
开口部32是收容部31的顶棚部31A被圆状地开口的部分。开口部32的直径形成为比壁部31B的内径小。通过开口部32，蓄电装置20的封口体26的顶面从上保持架30的上表面露出。因此，能够经由开口部32来使封口体26的顶面与正极引线接合。此外，顶棚部31A的底部也可以与蓄电装置20抵接。
切口部33是开口部32的缘部的一部分被切口而形成的部分。通过切口部33，蓄电装置20的外装罐25的肩部25C的一部分能够从上保持架30的上表面露出。优选在上保持架30的上表面中的切口部33的缘部，形成越朝向蓄电装置20的径向的内侧越下降的倾斜部。由此，能够减少将负极引线50弯曲并与肩部25C抵接时向负极引线施加的压力。因此，能够使将负极引线50与外装罐25的肩部25C接合时的接合具或者夹具等接近于负极引线50，提高作业性。此外，限制部34的顶面也可以处于比上保持架30中的形成切口部33的区域的顶面低的位置。通过该结构，能够更加容易地将负极引线50收容于切口部33内。
限制部34是如上述那样在蓄电装置20的径向位于比负极引线50的至少一部分更靠内侧的位置的部分。换言之，限制部34是进行限制以使得负极引线50不向上述径向的规定位置内侧移动的部分。所谓规定位置，优选是蓄电装置20的外装罐25的肩部25C的径向的内端位置(外装罐25的开口端位置)。但是，在本发明中，通过上述限制部34，也可以不是负极引线50的全部位于肩部25C(封口体的顶面之外)。也可以负极引线50的一部分与封口体的顶面不抵接地重叠。此外，当然包含负极引线50收容于通过限制部34和切口部33而形成的窗的结构。
限制部34形成为：位于切口部33的径向内侧，并且架设于切口部33的周向两侧的表面(与顶棚部31A中的切口部33的两端连接的部分)。也可以在限制部34的外侧面34A与负极引线50相互抵接或者在蓄电装置20的径向稍微分离的状态下，负极引线50与外装罐25的肩部25C接合。
通过限制部34，限制为负极引线50位于比径向的规定位置更靠外侧的位置，从而能够确保蓄电装置20的封口体26的顶面(正极端子)与负极引线50的绝缘距离。此外，在导电性的异物从上保持架30的外部侵入的情况下，能够减少该异物等导致的封口体26的顶面与负极引线50的短路风险。
进一步地，通过限制部34，能够确保与封口体26的顶面的绝缘距离，因此不需要考虑与封口体26的顶面的绝缘距离而减少负极引线50的径向长度，能够使负极引线50的径向长度充分大。由此，能够确保负极引线50与蓄电装置20的外装罐25的肩部25C(负极端子)的接合区域。
限制部34具有从上表面向外侧面34A形成并在蓄电装置的20的径向下落从而越向外侧越降低的倾斜部34B。通过倾斜部34B，在为了将负极引线50与外装罐25的肩部25C接合而使负极引线50向肩部25C抵接时，容易使用接合具或者夹具等来将负极引线50收容于切口部33内。
此外，限制部34具有底面34C，底面34C也可以与蓄电装置20抵接。由此，能够防止负极引线50或者异物潜入限制部34的下方、即蓄电装置20与限制部34的间隙。此外，底面34C也可以与肩部25C抵接。通过该结构，在蓄电装置20中，从切口部33内露出的区域仅仅是肩部25C。因此，相比于限制部34在蓄电装置20的径向位于比肩部25C更靠内侧的结构，能够进一步抑制负极引线50的短路。
在图4至图7中，在收容部31的壁部31B，形成将蓄电装置20的侧周面向形成限制部34的一侧按压的按压部35、支承蓄电装置20的侧周面的支承部36。
通过按压部35以及支承部36，在上保持架30的收容部31中，将蓄电装置20向径向的形成支承部36的一侧压入，能够吸收上保持架30以及蓄电装置20的径向的尺寸偏差、以及上保持架30与蓄电装置20的相对位置偏移，能够使蓄电装置20偏向存在于按压部35按压方向。因此，能够抑制由于蓄电装置20、上保持架30的尺寸公差、组装公差导致肩部25C未充分地从由切口部33以及限制部34划分的窗露出。并且，能够抑制上述露出量不充分导致的肩部25C与负极引线50的接合不良。另外，即使没有支承部36而仅存在按压部35，相比于没有按压部35的结构，也能够抑制肩部25C从切口部33的露出量的偏差。
按压部35是在周向上与限制部34对置的位置，将蓄电装置20的外装罐25的侧周面向在周向上形成限制部34的一侧按压的部分。通过按压部35，蓄电装置20被向在径向上形成限制部34以及支承部36的一侧按压。因此，按压部35和限制部34也可以夹着蓄电装置20而配置于相互相反的一侧。但是，若产生向限制部34按压的力，则按压部35也可以不必处于相对于上保持架30的中心轴对称的位置。
按压部35从在收容部31的壁部31B的缘部所形成的凹部35A的顶棚面向下方延伸突出而形成。因此，按压部35位于凹部35A内或者与凹部35A相邻。通过上述那样的结构，容易将形成于上保持架30的按压部一体成型。此外，也可以在上保持架30的上表面，在俯视该上保持架30时位于与按压部35最相邻的位置形成贯通孔。通过该贯通孔，在使用金属模来将按压部35成型时，容易一体成型。在按压部35的前端部具有向蓄电装置20的径向的内侧突出的凸部35B。凸部35B在俯视下向比收容部31的壁部31B更靠径向内侧突出形成。此外，按压部35也可以对一个收容部31设置多个。
支承部36是在周向上与限制部34大致相同的位置，对蓄电装置20的外装罐25的侧周面进行支承的部分。支承部36形成为在收容部31的壁部31B沿着上下方向的槽形状。在支承部36，通过收容部31的壁部31B的槽形状的开口缘部与蓄电装置20的侧周面抵接来支承蓄电装置20的外装罐25的侧周面。此时，也可以在壁部31B中与蓄电装置20对置的内周面和蓄电装置20的侧周面的曲率不同。通过该曲率的不同，蓄电装置20中的向支承部36收容的部分能够更加可靠地向开口缘部抵接。作为使曲率不同的方法，例如举例使壁部31B的内周面的直径与蓄电装置20的侧周面的直径不同。
支承部36并不限定于沿着上下方向的槽形状。例如，也可以形成为从收容部31的壁部31B向内侧突出形成并且沿着上下方向形成的2根肋等的突起部。该情况下，通过各个突起部与蓄电装置20的侧周面抵接来支承蓄电装置20的外装罐25的侧周面。此外，支承部36也可以在壁部31B被设置多个位置。此外，也可以不在蓄电装置的周向位于大致相同的位置。也可以在上述周向相互分离。
使用图8以及图9，对作为实施方式的另一个例子的蓄电模块10的上保持架60进行说明。图8是从上侧观察上保持架60的收容部61的立体图。图9是图7的DD剖视图。在图9中，省略表示蓄电装置20的形状。
如上述那样，上保持架30是保持多个蓄电装置20的上端侧的构件。在上保持架60中，限制部64以外的部分是与上述的上保持架30同样的结构，因此以下仅对限制部64进行说明。具体地说，形成于上保持架60的收容部61、开口部62、切口部63、按压部65、支承部66是与形成于上述的上保持架30的收容部31、开口部32、切口部33、按压部35、支承部36同样的结构。
限制部64位于在蓄电装置20的径向比负极引线50的至少一部分更靠内侧的位置。换言之，限制部64进行限制以使得负极引线50在上述径向不向比规定位置更靠内侧的位置移动。所谓规定位置，优选是蓄电装置20的外装罐25的肩部25C的径向的内端位置(外装罐25的开口端位置)。
在图8以及图9中，限制部64从在切口部63的径向内侧形成切口部63的一个顶棚部61A延伸突出而形成。换言之，限制部64作为以前端部为自由端的悬臂而形成于切口部63。优选限制部64的前端部与另一个顶棚部61A的间隙比限制部64的长度小。
也可以在限制部64的外侧面64A与负极引线50的前端部50A(参照图6)相互抵接或者在蓄电装置20的径向稍微分离的状态下，负极引线50与外装罐25的肩部25C接合。
通过限制部64，与上述的限制部34同样地，能够确保蓄电装置20的封口体26的顶面(正极)与负极引线50的绝缘距离，能够确保负极引线50与蓄电装置20的外装罐25的肩部25C(负极)的接合区域。
限制部64具有从上表面向外侧面64A形成的倾斜部64B。由此，容易使用将负极引线50与外装罐25的肩部25C接合时的接合具或者夹具等来使负极引线50容易地收容于切口部33内。
此外，限制部64具有向前端侧向下方倾斜的底面64C。限制部64形成为限制部64的前端侧的底面64C的上下方向的位置位于比顶棚部61A的上下方向的位置更靠下方的位置。由此，限制部64与蓄电装置20的顶面积极地抵接。因此，能够通过限制部64来抑制负极引线50向限制部64与蓄电装置20之间潜入。
例如，在由于蓄电装置20或者上保持架60的形状的尺寸公差、或者组装公差所导致的蓄电装置20与上保持架60的相对位置偏移，从而在蓄电装置20与上保持架60的顶棚部61A之间产生间隙的情况下，由于限制部64的前端侧的底面64C的上下方向的位置位于比顶棚部61A的上下方向的位置更靠下方的位置，因此限制部64的底面64C与蓄电装置20抵接，从而能够防止负极引线50向限制部64的下方潜入。
另一方面，在蓄电装置20与上保持架60的顶棚部61A之间未产生间隙的情况下，由于限制部64从一个顶棚部61A延伸突出而形成，因此成为限制部64的前端侧向上方稍微弯曲的状态，限制部64的底面64C与蓄电装置20抵接从而能够防止负极引线50向限制部64的下方潜入。另外，在限制部64中，前端部侧的底面64C向下方突出。但是，也可以限制部64的根部侧的底面64C向下方突出。此外，若限制部64弯曲，则也可以不偏向前端侧、根部侧，而限制部64的底面64C的整体突出。此外，若限制部64弯曲，则也可以不是如限制部64那样为悬臂状，而是支承两端的形状。
使用图10以及图11，对作为实施方式的另一个例子的蓄电模块10的负极引线70进行说明。图10是表示负极引线70的俯视图。图11是图10的立体图。
负极引线70如上述那样是从上保持架30的切口部33来观察的蓄电装置20的外装罐25的肩部25C(负极端子)所连接的部分。负极引线70能够应用于具有上保持架30的蓄电模块10或者具有上保持架60的蓄电模块10的任一者，但是以下对应用于具有上保持架30的蓄电模块10的例子进行说明。
在图10以及图11中，负极引线70具有：与蓄电装置20的外装罐25的肩部25C(负极端子)接合的接合部71、将接合部71与第2集电体的主体(未图示)连接的连接部72。接合部71包含在蓄电装置20的周向(广义上为与径向相交的方向)的两端部立设形成的壁部71A。壁部71A例如通过折弯加工而形成。壁部71A也可以将另外的构件与连接部72的周向的两端部接合。此外，壁部71A的上下方向的大小也可以在上保持架60的顶面，比从切口部33突出的高度低。另外，壁部71A的上下方向的大小即使比蓄电装置20与限制部64之间的间隙小，相比于没有壁部71A的接合部，也能够减少进入上述间隙的可能性。此外，该壁部71A的上下方向的大小若比上述间隙大，则能够更加显著地减少向上述间隙进入的可能性。
例如，即使在由于蓄电装置20或者上保持架30的形状的尺寸公差、或者蓄电装置20与上保持架30的组装公差所导致的相对位置偏移，从而在蓄电装置20与上保持架30的顶棚部31A之间产生间隙的情况下，由于通过壁部71A而负极引线70的上下方向的大小(高度)变大，因此能够阻碍负极引线70潜入上述间隙。
另一方面，也考虑对接合部71的前端部(径向的内端侧)进行折弯加工来在接合部71的前端部形成壁部，但在通过冲裁加工而从一片金属箔制作包含正极引线的正极集电箔和包含负极引线70的负极集电箔的情况下，在冲裁前的金属箔中负极引线70的接合部71的前端部与正极引线的前端部接近的情况较多。在上述那样的情况下，可能难以在接合部71的前端部形成壁部。
因此，通过对接合部71的周向(广义上为与径向相交的方向)的至少一端进行折弯加工来形成壁部71A，能够防止负极引线70向限制部34的下方潜入。
另外，本发明并不限定于上述的实施方式以及其变形例，当然能够在本申请的权利要求所述的事项的范围内进行各种变更、改善。
-符号说明-
10蓄电模块，20蓄电装置，21正极，22负极，23隔离件，24电极组，25外装罐，25A槽部，25B凸部，25C肩部，26封口体，27正极接片，28衬垫，29绝缘板，30上保持架，31收容部，31A顶棚部，31B壁部，32开口部，33切口部，34限制部，34A外侧面，34B倾斜部，34C底面，35按压部，35A凹部，35B凸部，36支承部，40下保持架，50负极引线，50A前端部，60上保持架，61A顶棚部，63切口部，64限制部，64A外侧面，64B倾斜部，64C底面，70负极引线，71接合部，71A壁部，72连接部。

Claims (11)

1.一种蓄电模块，具备：
至少一个圆筒形的蓄电装置；和
保持架，对所述蓄电装置的一侧进行保持，
在所述蓄电装置的一侧的端部，配置第1端子以及第2端子，
所述第2端子在所述蓄电装置的径向，被配置于比所述第1端子更靠外侧的位置，
所述蓄电模块还具备从所述径向的外侧连接于所述第2端子的引线，
所述保持架具有：限制部，在所述径向位于比所述引线的至少一部分更靠内侧的位置。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块，其中，
所述保持架具有：开口部，使所述第1端子露出；和切口部，形成于所述开口部的周围，使所述第2端子露出，
所述限制部在所述切口部内被支承两端而形成。
3.根据权利要求1或者2所述的蓄电模块，其中，
所述保持架具有：按压部，将所述蓄电装置的侧周面向设置所述限制部的一侧按压。
4.根据权利要求3所述的蓄电模块，其中，
所述按压部包含与所述蓄电装置的侧周面抵接的凸部。
5.根据权利要求3或者4所述的蓄电模块，其中，
所述按压部位于在所述保持架的收容所述蓄电装置的收容部的壁部所形成的凹部内或者与所述凹部相邻。
6.根据权利要求3至5的任一项所述的蓄电模块，其中，
所述保持架具有对所述蓄电装置的侧周面进行支承的支承部。
7.根据权利要求6所述的蓄电模块，其中，
所述支承部是在所述保持架的与所述蓄电装置的侧周面对置的面所形成的槽部。
8.根据权利要求1至7的任一项所述的蓄电模块，其中，
所述限制部的底部与所述第2端子抵接。
9.根据权利要求1至8的任一项所述的蓄电模块，其中，
所述蓄电模块具有从所述限制部的顶面向外侧面延伸的倾斜部。
10.根据权利要求2所述的蓄电模块，其中，
所述限制部的顶面处于比所述保持架的切口部的顶面低的位置。
11.根据权利要求1至10的任一项所述的蓄电模块，其中，
所述蓄电装置具备：
电极体，包含第1电极和第2电极；
外装罐，将所述电极体与电解质一起收容，并且具有圆筒状的筒部，该筒部的一端被开口；和
封口体，与绝缘性的衬垫一起堵塞所述外装罐的开口的一端，
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，
所述外装罐的一端部向所述外装罐的径向且向内侧弯曲并经由所述衬垫而与所述封口体的外周缘抵接，
所述第1端子是所述封口体，
所述第2端子是所述外装罐的一端部。
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