CN116895870A - 蓄电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够提高对蓄电池的冷却加温效率的蓄电池组件。蓄电池组件具备：多个二次电池；冷却加温部件，其对所述二次电池进行冷却或者加温；以及传热构件，其配置于所述二次电池与所述冷却加温部件之间，在所述二次电池与所述传热构件之间配置有：高粘性流体，其与所述二次电池接触；以及中间构件，其与所述高粘性流体接触并保持所述高粘性流体。

Description

蓄电池组件
技术领域
本发明涉及蓄电池组件。
背景技术
基于气候相关灾害的观点，为了削减CO2，正在推进产业机械的电动化，作为其能量源在车辆等的用途中也在推进对二次电池的研究。在由这样的二次电池(蓄电池)构成的二次电池组(蓄电池组件)中，蓄电池的性能或者寿命等有时会受到温度的影响，因此有时会设置用于对蓄电池的温度进行调节的构造。专利文献1记载了具备与蓄电池和冷却板接触的热传导件的蓄电池组件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-225765号公报
发明内容
发明所要解决的问题
期望的是，在对蓄电池进行冷却加温时，有效率地使蓄电池的热或者向蓄电池的热移动。但是，因蓄电池与热传导件的接触情况，有时会导致冷却加温的效率降低，对于冷却加温构造存在改善的余地。
本发明的目的在于提供能够提高对蓄电池的冷却加温的效率的蓄电池组件。而且，进而有助于能量的效率化。
用于解决问题的方案
根据本发明，提供一种蓄电池组件，所述蓄电池组件具备：
多个二次电池；
冷却加温部件，其对所述二次电池进行冷却或者加温；以及
传热构件，其配置于所述二次电池与所述冷却加温部件之间，
在所述二次电池与所述传热构件之间配置有：高粘性流体，其与所述二次电池接触；以及中间构件，其与所述高粘性流体接触并保持所述高粘性流体。
发明的效果
根据本发明，能够提高对蓄电池的冷却加温的效率。
附图说明
图1是示意性地示出一实施方式涉及的蓄电池组件BM的剖视图。
图2是一实施方式涉及的二次电池的正视图。
图3是一实施方式涉及的二次电池的A-A线剖视图。
图4是示出一实施方式涉及的形成外装体的原材料的结构的俯视图。
图5是图4的C向视图。
图6是一实施方式涉及的设置于二次电池的冷却加温构造的概略图。
图7是一实施方式涉及的设置于二次电池的冷却加温构造的B-B线剖视图。
附图标记说明
100：蓄电池组件；200：二次电池；210：层叠体；211、212：正极层；213、214：负极层；215：正极活性物质层；216：正极集电体；217：负极活性物质层；218：负极集电体；219：电解质层；221、222：引线端子；223、224：集电端子；230：外装体；231：收容部；231a～231d：收容部的侧面；231e、231f：收容部的主面；232：积层膜；233：周缘部；233a～233d：周缘部的边；233e、233g：密封部；233h、233i：突出部；234、235：积层膜的两侧的部分；236、237：凹部；300：隔板；400：冷却加温构造；410：冷却加温部件；411：板状的构件；412：流体通路；420：传热构件；430：中间构件；440：高粘性流体；500：端面板；510：紧固螺栓；600：设置部位；610：内螺纹部；a：弯折部。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明实施方式。而且，以下的实施方式并不用于限定权利要求书涉及的发明，另外，本发明并不需要实施方式中说明的全部特征的组合。也可以是实施方式中说明的多个特征中的两个以上的特征任意地组合。另外，对同一或同样的结构标注同一附图标记，省略重复的说明。
本实施方式涉及的蓄电池组件具备：多个二次电池；冷却加温部件，其对二次电池进行冷却或者加温；以及传热构件，其配置于二次电池与冷却加温部件之间。还有，在二次电池与传热构件之间配置有：高粘性流体，其与二次电池接触；以及中间构件，其与高粘性流体接触并保持高粘性流体。由此，能够提高对蓄电池的冷却加温的效率。
(蓄电池组件BM)
图1是示意性地示出一实施方式涉及的蓄电池组件BM的剖视图。蓄电池组件100例如能够搭载于未图示的混合动力汽车或者EV等电动车辆。蓄电池组件100包括多个二次电池200、多个隔板300以及冷却加温构造400。
多个二次电池200(蓄电池)沿其厚度方向(Z方向)层叠而构成蓄电池组。二次电池200在配置成立位姿态的状态下，与具有绝缘性的隔板300交替地沿Z方向层叠。在二次电池200以及隔板300的层叠物的层叠方向的两端配置大致平板状的端面板500。在端面板500形成有能够供紧固螺栓510贯通的孔，该紧固螺栓510用于将蓄电池组件100固定于设置部位600。设置部位600例如由电动车辆的金属板构成，并且形成有供一对紧固螺栓510螺合的一对内螺纹部610。
(二次电池)
图2是一实施方式涉及的二次电池的正视图，图3是一实施方式涉及的二次电池的A-A线剖视图。图中，箭头符号X表示二次电池200的长方向(或者引线端子的延伸方向)，箭头符号Y表示二次电池200的宽度方向(或者与引线端子的延伸方向正交的方向)，箭头符号Z表示二次电池200的厚度方向(层叠体210的层叠方向)，X方向、Y方向以及Z方向相互正交。图2是从Z方向观察二次电池200时的图，另外，图2是从图1所示的二次电池200与隔板300的层叠物的层叠方向观察时的图。
二次电池200包括：作为二次电池的要素的层叠体210；引线端子221、222；集电端子223、224；以及包覆层叠体210的外装体230，并且二次电池200具有与电池组相适合的电池单体的形态。
层叠体210的整体具有长方体形状，另外，如图3所示，包括两层的正极层211、212和两层的负极层213、214，正极层和负极层具有两层的构造。但是，层叠体210的正极层和负极层也可以是一层，还可以是三层以上。在正极层211与负极层213之间以及在正极层212与负极层214之间，分别设置有固体电解质层219。
正极层211、212分别包括正极活性物质层215，另外，两个正极层211、212具有共同的正极集电体216。正极集电体216呈层状地配置于层叠体210的Z方向的中央，在正极集电体216的正面和背面层叠有各正极活性物质层215。
负极层213、214相对于正极层211、212而配置于Z方向的一方向的外侧、另一方向的外侧，以负极层213、214夹着正极层211、212的方式层叠。但是，也能够采用与本实施方式的结构相反的如下结构：以两层的正极层夹着两层的负极层的方式层叠。负极层213、214分别包括负极活性物质层217和负极集电体218。两个负极集电体218分别呈层状地形成于层叠体210的最外层。
作为构成正极活性物质层215的活性物质，例如能举出钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸金属锂等。另外，作为构成负极活性物质层217的活性物质，例如能够举出锂系材料、硅系材料等。作为锂系材料，能够举出Li金属、Li合金等。作为硅系材料能够举出Si、SiO等。作为构成负极活性物质层217的活性物质，除此之外还能够举出石墨、软碳以及硬碳等碳材料、锡系材料(S n、SnO等)、钛酸锂等。
电解质层219例如包括具有离子导电性的固体状、凝胶状或液体状的电解质，作为其物质，能够举出硫化物系固体电解质材料、氧化物系固体电解质材料、氮化物系固体电解质材料、卤化物系固体电解质材料、包括含有锂盐、锂离子传导性的离子液体在内的凝胶状材料等。正极集电体216以及负极集电体218例如由铝、铜、SUS等金属箔、金属片或者金属板形成。正极活性物质层215、负极活性物质层217、电解质层219也可以是由构成它们的物质的粒子用有机高分子化合物系的粘合剂结合而形成的。在一实施方式中，二次电池200也可以为全固体电池。
引线端子221、222连接于充电器或者电负载，由此对层叠体210进行充电或者放电。引线端子221、222的一端部位于外装体230的外部，另一端部位于外装体230的内部。在此，外装体230的内部是指由后述的外装体230的密封部形成的空间。
引线端子221的另一端部在外装体230的内部经由集电端子223而与正极集电体216连接，引线端子221形成正极用的端子。引线端子221以及集电端子223例如由具有导电性的金属片或者金属板形成。另一方面，引线端子222的另一端部在外装体230的内部经由集电端子224而与负极集电体218连接，引线端子222形成负极用的端子。引线端子222以及集电端子224例如由具有导电性的金属片或者金属板形成。
引线端子221、222的配置没有特别限定，引线端子221、222既可以配置于二次电池200的长方向(X方向)的两端，也可以配置于二次电池200的宽度方向(Y方向)的一端(配置于上部)。在一实施方式中，引线端子221、222分别配置于二次电池200的长方向(X方向)的两端，在该配置的情况下，在充电时，电流向二次电池200的长方向流动，与之相伴，虽然会发热，但由于冷却加温构造400沿着二次电池200的长方向配置，因此能提高对二次电池200的冷却效率。
图4是示出一实施方式涉及的形成外装体的原材料的结构的俯视图，图5是图4的C向视图。外装体230包覆层叠体210。在本实施方式中，将形成外装体230的原材料、例如积层膜(laminat film)232对折由此形成外装体230。积层膜232例如是由树脂层(绝缘层)覆盖金属层的正面和背面而形成的。由该积层膜232形成的外装体230具有能够追随层叠体210膨胀和收缩的可挠性。能够追随层叠体210膨胀和收缩的可挠性是能够根据对层叠体210的包覆方法、外装体230的形状、构造等来获得的。
在本实施方式中，外装体230包括：收容部231，在从Z方向观察时，该收容部231位于外装体230的中央部，用于收容层叠体210；以及收容部231的周围的周缘部233。在从Z方向观察时，周缘部233具有四个边233a～233d。
积层膜232在打开的状态下，在弯折部a的两侧的部分234、235分别形成的凹部236、237，积层膜232在折叠时重合，由此形成收容部231。收容部231包括：沿与层叠体210的层叠方向(Z方向)交叉的平面(XY平面)延伸并且相互相向的主面231e、231f；以及以将主面231e与主面231f连接的方式配置的侧面231a～231d。
积层膜232在打开的状态下，没有形成凹部236、237的部分相互重合，由此形成周缘部233。在本实施方式的情况下，周缘部233的外侧的四个边中的边233a被包含于积层膜232弯折时形成的弯折部a，收容部231中的一部位(侧面231a)包括沿着边233a的弯折部a的一部分。
在图4以及图5中，为了容易理解弯折部a，将宽度描绘得宽，但收容部231的包括弯折部a的侧面231a，如图1以及图2所示具有平坦部。换言之，收容部231的侧面中，从侧面231b～231d起，周缘部233沿面的大致法线方向延伸，与之相对，周缘部233的边233a实质上没有从侧面231a延伸出。
如图2所示，周缘部233的另外三个边233b～233d包括密封部233e～233g。通过粘接或者熔接等来使外装体230的原材料(积层膜232)接合，由此形成密封部233e～233g。在三个边233b～233d中的相互相向的边233b、233d中，分别以横穿密封部233e、233g的方式设置引线端子221、222。
(冷却加温构造)
如图1所示，在二次电池200被用于蓄电池组件100的情况下，以使二次电池200的既定的面来面向传热构件420的方式配置二次电池200。此时，为了使二次电池200的热、或者向二次电池200的热有效率地移动，可以用构件来连接二次电池200(外装体230)与传热构件420。因而，在本实施方式中，采用以下说明的二次电池200的冷却加温构造400。
如图1所示，在一实施方式中，冷却加温构造400包括：冷却加温部件410、多个传热构件420、多个中间构件430以及多个高粘性流体440。在其它实施方式中，也可以是，冷却加温构造400由冷却加温部件410、一片传热构件420、一片中间构件430以及与多个二次电池200接触的一片高粘性流体440构成。图6是一实施方式涉及的设置于二次电池的冷却加温构造的概略图。图6是从Z方向观察二次电池200以及冷却加温构造400时的图，另外，是从图1所示的二次电池200与隔板300的层叠物的层叠方向观察时的图。图7是一实施方式涉及的设置于二次电池的冷却加温构造的B-B线剖视图，并且是示出二次电池200的下部和冷却加温构造400的图。
如上所述，通过将积层膜232对折并以包含周缘部233的三个边233b～233d在内进行粘接或者熔接的方式等来使积层膜232接合，由此形成外装体230。通过该接合，形成密封部233e～233g，但与之相伴，由于积层膜232被粘接或者压接，因此密封部233e、233g以及因接合而与密封部233e、233g邻接的部位233h、233i(以下称为“突出部233h”以及“突出部233i”)相比于收容部231的弯折部a(或者收容部231的侧面231a)而朝向冷却加温部件410突出。
密封部233e、233g因接合而硬化，突出部233h、233i因折叠而硬化。在一实施方式中，如图6所示，冷却加温构造400的长度方向(x方向)的长度小于密封部233e与密封部233g之间的长度并且小于因接合而成的突出部233h与突出部233i之间的长度。由此，冷却加温构造400收敛于密封部233e与密封部233g之间并且收敛于因接合而成的突出部233h与突出部233i之间，从而提高外装体230与高粘性流体440之间的密接性。还有，冷却加温构造400收敛于密封部233e与密封部233g之间并且收敛于因接合而成的突出部233h与突出部233i之间，因此层叠体210与冷却加温构造400间的距离缩短，热阻抗减少，而且，例如能够使传热构件420薄，有助于提高冷却加温构造400的传热性并降低成本。还有，其结果是，能够使相同尺寸的蓄电池组件BM中的层叠体210在Y方向更大(或者能够使体积增加)，因此也能够有助于提高蓄电池组件B M的能量密度。
另一方面，在相比于密封部233e与密封部233g之间的长度或者相比于突出部233h与突出部233i之间的长度而冷却加温构造400的长度方向的长度长的情况下，会形成高粘性流体440无法与二次电池200的外装体230接触的部位，也就是说，在外装体230与高粘性流体440之间会形成间隙，有时传热性低的空气会残留于间隙。或者，外装体230与冷却加温构造400间的距离长(例如，数毫米以上)，即使能够用高粘性流体无间隙地填埋，有时也存在热阻抗增大的情形。
(冷却加温部件)
冷却加温部件410对二次电池200进行冷却或者加温。在本实施方式中，冷却加温部件410为散热器，使制冷剂或制热剂通过在板状的构件411形成的流体通路412。但是，冷却加温部件410例如也可以是将车辆行驶时的行驶风导入的空气冷却式的冷却构造，能够适当地使用其它公知技术。
(传热构件)
传热构件420使二次电池200的热向冷却加温部件410移动，或者使热从冷却加温部件410向二次电池200移动。传热构件420配置于二次电池200与冷却加温部件410之间。作为传热构件420，也可以使用硅胶等热传导凝胶。另外，例如，作为传热构件420，能够采用涂布后固化的粘接性的材料、呈粘土状并且能与凹凸处良好地密接的放热用的硅制的油灰片、放热用的硅制的润滑脂等。传热构件420能够对配置于密封部233e与密封部233g之间或者配置于突出部233h与突出部233i之间的中间构件430进行固定。还有，传热构件420能够抑制或者防止冷却加温部件410与中间构件430之间的间隙。
(中间构件)
中间构件430使二次电池200的热经由传热构件420向冷却加温部件410移动，或者使热从冷却加温部件410经由传热构件420向二次电池200移动。中间构件430配置于二次电池200与传热构件420之间，并与传热构件420接触。中间构件430如果是具有热传导性的构件并且能够保持后述的高粘性流体440，则没有特别限定，能使用金属制膜、包含金属的复合膜等。例如，作为中间构件430，能例示出在外装体230中使用的积层膜、铝等金属箔、金属片等。或者，中间构件430即使由热传导性低的构件构成，该构件例如如果是0.5mm以下薄膜(树脂)，也因热阻抗低而能够作为中间构件430使用。
另外，在使用热传导凝胶来作为传热构件420的情况下，由中间构件430抑制传热构件420与高粘性流体440混合，从而提高冷却加温构造400的耐久性。还有，在采用具有刚性的构件来作为中间构件430的情况下，容易载置二次电池200。
(高粘性流体)
高粘性流体440使二次电池200的热经由中间构件430和传热构件420而向冷却加温部件410移动，或者使热从冷却加温部件410经由传热构件420和中间构件430而向二次电池200移动。高粘性流体440配置于二次电池200与中间构件430之间，并与二次电池200以及中间构件430接触。作为高粘性流体440，能够使用具有热传导性的润滑脂，例如，作为润滑脂，能例示出配合了热传导性填充剂而成的矿物油、硅等。作为高粘性流体，基于减少溢出(pu mp out)现象的观点，例如能够使用ASTM(JIS)稠度等级1～6的流体。或者，高粘性流体440即使由热传导性低的构件构成，该构件例如如果是0.5mm以下的薄膜，也因热阻抗低而能够作为高粘性流体440使用。另一方面，作为高粘性流体440，在使用具有热传导性的润滑脂的情况下，也能够将其厚度例如设为超过0.5mm。
在对二次电池200进行充放电时，收容部231的侧面231a(包括弯折部a)有时会膨胀和收缩，但此时，二次电池200能够在高粘性流体440上滑动，从而能保持二次电池200与中间构件430间的密接性。另外，在二次电池200的膨胀和收缩较大的情况下，作为高粘性流体440，通过采用高粘度的润滑脂，能提高外装体230与高粘性流体440之间的密接性。
另一方面，在不设置高粘性流体440而使传热构件420追随该膨胀和收缩的情况下，需要确保传热构件420在二次电池200的宽度方向中的厚度，使得传热构件420以追随收容部231的侧面231a膨胀和收缩的方式伸缩。但是，在本实施方式中，二次电池200能够在高粘性流体440上滑动，因此不需要确保传热构件420的厚度，从而能够降低传热构件420的使用量，而且由于厚度薄，因此热阻抗也低。其结果是，能够使相同尺寸的蓄电池组件BM中的层叠体210在Y方向更大(或者能够使体积增加)，因此也能够有助于提高蓄电池组件B M的能量密度。
另外，如上所述，收容部231的包括弯折部a的侧面231a具有平坦部。使高粘性流体440与成为该平坦部的侧面231a接触，由此提高对二次电池200的冷却加温效率。即使收容部231的侧面231a具有若干凹凸，高粘性流体440也能够根据其形状进行变形，因此能将二次电池200与中间构件430之间的间隙填埋，从而抑制对二次电池200的冷却加温效率降低。
再参照图5，凹部236是相对于部分234而深度为d1的凹陷，凹部237是相对于部分235而深度为d2的凹陷。而且，在此深度d1＝深度d2，但凹部236、237的深度也可以不同。另外，凹部236与凹部237仅分离了弯折部a的宽度。
由此，收容部231的侧面231a的宽度为凹部236、237的深度d1、d2与弯折部a的宽度之和。如图7所示，传热构件420、中间构件430以及高粘性流体440中的、在二次电池200的厚度方向(Z方向)的长度被设为收容部231的侧面231a的长度以上。由此，能提高对二次电池200的冷却加温效率。
<实施方式的总结>
上述实施方式至少公开了以下的蓄电池组件。
1.上述实施方式的蓄电池组件100，具备：
多个二次电池200；
冷却加温部件410，其对所述二次电池200进行冷却或者加温；以及
传热构件420，其配置于所述二次电池200与所述冷却加温部件410之间，
在所述二次电池200与所述传热构件420之间配置有：高粘性流体440，其与所述二次电池200接触；以及中间构件430，其与所述高粘性流体440接触并保持所述高粘性流体440。
根据该实施方式，在二次电池膨胀和收缩时，二次电池能够在高粘性流体上滑动，因此能保持高粘性流体对于二次电池的密接性，能够有效率地使二次电池的热向冷却加温部件移动或者使热从冷却加温部件向二次电池移动。
2.在上述实施方式中，
所述二次电池200具备：层叠体210，其是由正极层211、212、电解质层219以及负极层213、214层叠而成的；以及外装体230，其包覆所述层叠体210，
所述外装体230具有用于收容所述层叠体210的收容部231，
所述高粘性流体440与所述收容部231接触。
根据该实施方式，二次电池的包覆层叠体的收容部与高粘性流体接触，因此能够有效率地使二次电池的热向冷却加温部件移动或者使热从冷却加温部件向二次电池移动。
3.在上述实施方式中，
形成所述外装体230的原材料在弯折部a处弯折来形成所述外装体230，所述收容部231包括所述弯折部a来作为所述收容部231的一部分，
所述外装体230在所述收容部231的周围包括周缘部233，所述周缘部233具有所述原材料接合而成的密封部位233e、233f、233g。
根据该实施方式，容易形成用于收容层叠体的收容部。
4.在上述实施方式中，
所述收容部231的包括所述弯折部a的部位具有平坦部，该平坦部与所述高粘性流体440接触。
根据该实施方式，通过与平坦部接触来提高对二次电池的冷却加温效率。
5.在上述实施方式中，
所述收容部231的所述弯折部a位于所述密封部位233e、233g之间，所述密封部位233e、233g相比于所述收容部231的所述弯折部a而朝向所述冷却加温部件410突出，在所述密封部位233e、233g之间，配置有所述高粘性流体440和所述中间构件430。
根据该实施方式，能够使外装体与高粘性流体之间的间隙减少或者消除，防止传热性低的空气存留的情形，从而能提高对二次电池的冷却加温效率。还有，能够使相同尺寸的蓄电池组件BM中层叠体在Y方向更大(或者能够使体积增加)，因此能够提高蓄电池组件BM的能量密度。
6.在上述实施方式中，
所述二次电池200具备与所述层叠体210连接的端子221、222，所述端子221、222配置于所述二次电池200的长方向的两端。
根据该实施方式，能够由冷却加温构造有效率地对因充电时的二次电池的长方向的电流而产生的发热进行冷却。
7.在上述实施方式的蓄电池组件100中，
所述二次电池200与具有绝缘性的隔板300交替地层叠。
根据该实施方式，能够有效率地使二次电池的热向冷却加温部件移动或者使热从冷却加温部件向二次电池移动。
以上，说明了发明的实施方式，发明不限制于上述的实施方式，在发明的主旨的范围内，能够进行各种变形和变更。

Claims (7)

1.一种蓄电池组件，具备：
多个二次电池；
冷却加温部件，其对所述二次电池进行冷却或者加温；以及
传热构件，其配置于所述二次电池与所述冷却加温部件之间，
在所述二次电池与所述传热构件之间配置有：高粘性流体，其与所述二次电池接触；以及中间构件，其与所述高粘性流体接触并保持所述高粘性流体。
2.根据权利要求1所述的蓄电池组件，其特征在于，
所述二次电池具备：层叠体，其是由正极层、电解质层以及负极层层叠而成的；以及外装体，其包覆所述层叠体，
所述外装体具有用于收容所述层叠体的收容部，
所述高粘性流体与所述收容部接触。
3.根据权利要求2所述的蓄电池组件，其特征在于，
形成所述外装体的原材料在弯折部处弯折来形成所述外装体，所述收容部包括所述弯折部来作为所述收容部的一部分，
所述外装体在所述收容部的周围包括周缘部，所述周缘部具有所述原材料接合而成的密封部位。
4.根据权利要求3所述的蓄电池组件，其特征在于，
所述收容部的包括所述弯折部的部位具有平坦部，该平坦部与所述高粘性流体接触。
5.根据权利要求3或者4所述的蓄电池组件，其特征在于，
所述收容部的所述弯折部位于所述密封部位之间，所述密封部位相比于所述收容部的所述弯折部而朝向所述冷却加温部件突出，在所述密封部位之间配置有所述高粘性流体和所述中间构件。
6.根据权利要求2至4中的任一项所述的蓄电池组件，其特征在于，
所述二次电池具备与所述层叠体连接的端子，所述端子配置于所述二次电池的长方向的两端。
7.根据权利要求1至4中的任一项所述的蓄电池组件，其特征在于，
所述二次电池与具有绝缘性的隔板交替地层叠。
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