DE102016104036A1

DE102016104036A1 - Batteriepackabstandhalter und Batteriepack

Info

Publication number: DE102016104036A1
Application number: DE102016104036.3A
Authority: DE
Inventors: Yuya Ishihara; Jumpei TERASHIMA; Ayumu Kamakura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2016-09-15
Anticipated expiration: 2036-03-08
Also published as: CN105977429B; US10396321B2; DE102016104036B4; US20160268573A1; KR101863431B1; CN105977429A; JP6210335B2; KR20160110167A; JP2016170917A

Abstract

Ein Batteriepackabstandhalter (140A) ist in eine erste Region und eine zweite Region unterteilt, wobei die erste Region einen Endabschnitt (142A) in einer ersten Richtung enthält und eine Hälfte einer Gesamtregion des Abstandhalters in einer zweiten Richtung von dem Endabschnitt in der ersten Richtung belegt, wobei die zweite Region einen Endabschnitt (144A) in der zweiten Richtung enthält und eine Hälfte der Gesamtregion des Abstandhalters in der ersten Richtung von dem Endabschnitt in der zweiten Richtung belegt, und wobei die zweite Region eine höhere Kompressibilität in der Einzelzellanordnungsrichtung aufweist als die erste Region.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Batteriepackabstandhalter und einen Batteriepack. Genauer betrifft die Erfindung: einen Batteriepackabstandhalter und einen Batteriepack, wobei der Batteriepackabstandhalter einen Kontakt zwischen Anschlüssen von Einzelzellen verhindern kann, die den Batteriepack bilden, wenn eine Last, die größer als eine Widerstandslast des Batteriepacks ist, von außerhalb auf den Batteriepack aufgebracht wird.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Die Bedeutung eines Batteriepacks, der durch Verbinden von mehreren Einzelzellen miteinander in Reihe oder parallel gebildet wird, als Stromquelle, beispielsweise eine fahrzeugbefestigte Stromquelle oder eine Stromquelle für einen PC, eine tragbare Vorrichtung oder ähnliches, hat zugenommen, wobei die Einzelzelle ein Speicherelement wie beispielsweise eine Sekundärbatterie (beispielsweise eine Lithiumionensekundärbatterie oder eine Nickelmetallhybridbatterie) oder ein Kondensator ist. Insbesondere wird ein Batteriepack, der durch Verbinden mehrerer Leichtbaulithiumionensekundärbatterien, die eine hohe Energiedichte haben, als Einzelzellen miteinander in Reihe, bevorzugt als eine am Fahrzeug befestigte Stromquelle mit einer hohen Ausgabe bzw. Kapazität verwendet.
Beispiele für Stand der Technik Dokumente, die eine Lithiumionensekundärbatterie (Einzelzelle) betreffen, umfassen die Veröffentlichung der japanische Patentanmeldung No. JP 2006-128120 A und die Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung No. JP 2013-98137 A . Die JP 2006-128120 A offenbart eine zylindrische Lithiumionensekundärbatterie. Die JP 2013-98137 A offenbart eine flache Lithiumionensekundärbatterie. Zudem umfassen Beispiele für Stand der Technik Dokumente, die einen Batteriepack betreffen, in welchem Lithiumionensekundärbatterien verwendet werden, die Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung No. JP 2006-48996 A und die Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung No. JP 10-112301 A . Die JP 2006-48996 A und die JP 10-112301 A offenbaren einen Batteriepack, der gebildet ist, indem eine Abstandhalteplatte (Batteriepackabstandhalter), die eine hohe Wärmeleitung aufweist, zwischen Einzelzellen angeordnet ist, welche den Batteriepack bilden, beispielsweise, um die Einzelzellen zu kühlen.
In einem Batteriepack, welcher beispielsweise in einer an einem Fahrzeug befestigten Stromquelle verwendet wird, kann eine Situation auftreten, in welcher eine hohe Last, die höher als die Widerstandslast des Batteriepacks ist, beispielsweise aufgrund eines Fahrzeugunfalls, auf den Batteriepack aufgebracht wird. Auf diese Weise kann, wenn ein Teil von Einzelzellen und Batteriepackabstandhaltern, welche den Batteriepack bilden, beschädigt oder durch eine hohe, von außerhalb auf den Batteriepack aufgebrachte Last verformt werden, ein Kontakt zwischen einem Anschluss (positiver Elektrodenanschluss oder negativer Elektrodenanschluss) von einer Einzelzelle und einem Anschluss (negativer Elektrodenanschluss oder positiver Elektrodenanschluss) von einer anderen Einzelzelle, die zu der Einzelzelle benachbart ist, hergestellt werden. Der Kontakt zwischen den Anschlüssen ist wahrscheinlich, insbesondere wenn eine hohe Last auf den Batteriepack in einer Einzelzellanordnungsrichtung von zumindest einer Außenseite aufgebracht wird.
Ein Kontakt zwischen Anschlüssen von Einzelzellen verursacht einen Kurzschluss einer Batterie, was nicht wünschenswert ist. Daher wird die Entwicklung einer Technik benötigt, die vorteilhaft einen Kontakt zwischen Anschlüssen von Einzelzellen sogar in einem Fall verhindern oder unterdrücken kann, bei dem ein Batteriepack beschädigt oder durch eine hohe Last, die höher als die Widerstandslast des Batteriepacks ist und auf den Batteriepack aufgebracht wird, verformt wird,
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung schlägt einen Batteriepackabstandhalter vor, der in einem Batteriepack verwendet wird, um einen Kontakt zwischen Elektrodenanschlüssen von Einzelzellen zu verhindern, die den Batteriepack bilden, wenn eine Last, die höher als die Widerstandlast des Batteriepacks ist, von außerhalb auf den Batteriepack aufgebracht wird. Die Erfindung schlägt auch einen Batteriepack vor, in dem Kontakt zwischen Elektrodenanschlüssen von Einzelzellen, welche den Batteriepack bilden, verhindert wird, indem der Batteriepackabstandhalter verwendet wird, wenn eine Last, die höher als die Widerstandslast des Batteriepacks ist, von außerhalb auf den Batteriepack aufgebracht wird.
Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein Batteriepackabstandhalter vorgeschlagen, der zwischen benachbarten Einzelzellen in einem Batteriepack angeordnet ist, der durch Anordnen einer Mehrzahl von Einzelzellen in einer vordefinierten Anordnungsrichtung gebildet wird. Der Batteriepackabstandhalter enthält eine erste Region und eine zweite Region. Jede der Einzelzellen enthält Anschlüsse, welche in eine Richtung hervorstehen, die senkrecht zu der Anordnungsrichtung ist. In dem ersten Aspekt des Batteriepackabstandhalters, der hier offenbart ist, wird die Richtung, in der die Anschlüsse hervorstehen, als eine erste Richtung festgelegt, eine Richtung, die zu der ersten Richtung entgegengesetzt ist, wird als eine zweite Richtung festgelegt, wobei der Batteriebackabstandhalter in der ersten Richtung und der zweiten Richtung des Batteriepackabstandhalters, der zwischen den Einzelzellen angeordnet ist, in die erste Region und die zweite Region unterteilt ist, wobei die erste Region einen Endabschnitt in der ersten Richtung enthält und eine Hälfte (1/2) von einer Gesamtregion des Batteriepackabstandhalters in der zweiten Richtung von dem Endabschnitt in der ersten Richtung belegt, wobei die zweite Region einen Endabschnitt in der zweiten Richtung enthält und eine Hälfte (1/2) der Gesamtregion des Batteriepackabstandhalters in der ersten Richtung von dem Endabschnitt in der zweiten Richtung belegt, und die zweite Region eine höhere Kompressibilität in der Anordnungsrichtung aufweist als die erste Region.
Gemäß dem Batteriepackabstandhalter (nachfolgend vereinfacht als „Abstandhalter” bzw. „Spacer” bezeichnet) mit der oben beschriebenen Konfiguration wird, wenn eine übermäßige Last, die höher als die Widerstandslast eines Batteriepacks ist, von außerhalb auf den Batteriepack derart aufgebracht wird (typischerweise in der Einzelzellanordnungsrichtung von zumindest einer Außenseite des Batteriepacks), dass zumindest ein Teil der Last auf den Abstandhalter, der zwischen den Einzelzellen angeordnet ist, aufgebracht wird, die zweite Region des Abstandhalters wahrscheinlicher komprimiert und in der Einzelzellanordnungsrichtung verformt als die erste Region. Indem der Batteriepackabstandhalter verwendet wird, wird, wenn die Last auf einen Batteriepack aufgebracht wird (typischerweise in der Einzelzellanordnungsrichtung), der Abstand zwischen den benachbarten Einzelzellen in dem Endabschnitt in der zweiten Richtung wahrscheinlicher reduziert als der Abstand zwischen den benachbarten Einzelzellen in dem Endabschnitt in der ersten Richtung (d. h., in dem Batteriepack wird wahrscheinlicher der Endabschnitt in der zweiten Richtung zusammenstürzen bzw. zusammenbrechen oder kollabieren als der Endabschnitt in der ersten Richtung). Im Ergebnis kann ein Kontakt zwischen einem Anschluss einer Einzelzelle, welche in die erste Richtung hervorsteht, und einem Anschluss einer anderen Einzelzelle, die zu der Einzelzelle benachbart ist, die in die erste Richtung hervorsteht, verhindert werden.
In einem anderen Aspekt des hier offenbarten Batteriepackabstandhalters ist der Abstandhalter in eine erste Region und eine zweite Region unterteilt, wobei die erste Region einen Endabschnitt in der ersten Richtung enthält und eine Hälfte (1/2) der Gesamtregion des Abstandhalters in der zweiten Richtung von dem Endabschnitt in der ersten Richtung belegt, wobei die zweite Region einen Endabschnitt in der zweiten Richtung enthält und eine Hälfte (1/2) der Gesamtregion des Abstandhalters in der ersten Richtung von dem Endabschnitt in der zweiten Richtung belegt, und die zweite Region eine niedrigere Widerstandslast in der Einzelzellanordnungsrichtung aufweist als die erste Region. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration wird die zweite Region des Abstandhalters wahrscheinlicher beschädigt oder deformiert als die erste Region des Abstandhalters, wenn eine übermäßige Last von außerhalb auf einen Batteriepack aufgebracht wird. Gemäß dem Abstandhalter mit der oben beschriebenen Konfiguration kann daher ein Kontakt zwischen Anschlüssen von Einzelzellen verhindert werden, wenn der Abstandhalter in einem Batteriepack verwendet wird und wenn eine übermäßige Last von außerhalb auf den Batteriepack aufgebracht wird.
Die in dieser Spezifikation beschriebene „Widerstandslast des Abstandhalters” bezieht sich auf eine Last, bei welcher- der Abstandhalter standhalten kann, ohne beschädigt oder deformiert zu werden, wenn eine Last auf den Batteriepack in der Einzelzellanordnungsrichtung aufgebracht wird. Die „Widerstandlast des Batteriepacks” bezieht sich auf eine Last, bei der zumindest ein Element (beispielsweise ein Batteriepackabstandhalter oder eine Einzelzelle), welches den Batteriepack bildet, standhalten kann, ohne beschädigt oder deformiert zu werden, wenn eine Last auf den Batteriepack aufgebracht wird.
In einem noch anderen Aspekt des Batteriepackabstandhalters, der hierin offenbart ist, hat der Endabschnitt in der zweiten Richtung eine geringere Dicke in der Einzelzellanordnungsrichtung als der Endabschnitt in der ersten Richtung. Indem der Endabschnitt in der zweiten Richtung derart gebildet wird, dass er eine geringere Dicke in der Einzelzellanordnungsrichtung als der Endabschnitt in der ersten Richtung aufweist, kann die Konfiguration, in welcher die zweite Region des Abstandhalters wahrscheinlicher als die erste Region des Abstandhalters komprimiert wird und in der Einzelzellanordnungsrichtung deformiert wird, wenn eine übermäßige Last, die höher als die Widerstandlast eines Batteriepacks ist, von außerhalb auf den Batteriepack aufgebracht wird (typischerweise in der Einzelzellanordnungsrichtung), leicht realisiert werden. In einem anderen Aspekt des Batteriepackabstandhalters, der hierin offenbart ist, kann ein keilförmiger Raum in einer Region von einem Abschnitt des Endabschnitts in der zweiten Richtung in Richtung zur Innenseite des Abstandhalters gebildet sein. In einem anderen Aspekt des Batteriepackabstandhalters, der hierin offenbart ist, kann die zweite Region aus einem Material, das eine höhere Kompressibilität aufweist und/oder einem Material, das eine niedrigere Widerstandslast als die erste Region hat, gebildet sein (d. h., der Anteil des Materials mit der höheren Kompressibilität und/oder des Materials mit einer niedrigeren Widerstandslast als die erste Region ist höher als 50 Gew% und vorzugsweise 70 Gew% oder höher bezüglich des Gesamtgewichts der Region; nachfolgend soll eben dies verwendet werden). Sogar mit der oben beschriebenen Konfiguration kann, wenn eine übermäßige Last von außerhalb auf einen Batteriepack aufgebracht wird (typischerweise in der Einzelzellanordnungsrichtung), die Konfiguration leicht realisiert werden, in welcher die zweite Region des Abstandhalters wahrscheinlicher als die erste Region des Abstandhalters komprimiert und in der Einzelzellanordnungsrichtung deformiert wird. In einem noch anderen Aspekt des Batteriepackabstandhalters, der hierin offenbart ist, kann die erste Region hauptsächlich aus Polyolefinharz gebildet sein.
In einem anderen Aspekt des Batteriepackabstandhalters kann die zweite Region hauptsächlich aus einem Elastomer gebildet sein.
Gemäß der hierin offenbarten Technik wird ein Batteriepack vorgeschlagen, der durch Anordnen einer Mehrzahl von Einzelzellen in einer vordefinierten Anordnungsrichtung gebildet wird, wobei der Batteriepack einen der hierin offenbarten Batteriepackabstandhalter enthält, der zwischen benachbarten Einzelzellen angeordnet ist. Wenn eine übermäßige Last, die höher als die Widerstandslast des Batteriepacks ist, von außerhalb auf den Batteriepack aufgebracht wird, wird gemäß des Batteriepacks die zweite Region des Abstandhalters wahrscheinlicher als die erste Region des Abstandhalter deformiert (typischerweise in der Einzelzellanordnungsrichtung deformiert und komprimiert) oder beschädigt. Wenn eine übermäßige Last auf den Batteriepack aufgebracht wird, kann daher ein Kontakt zwischen Anschlüssen benachbarter Einzelzellen verhindert werden. Zudem kann ein Kurzschluss zwischen benachbarten Einzelzellen, der durch einen Kontakt zwischen Anschlüssen der Einzelzellen verursacht wird, verhindert werden.
Der hierin offenbarte Batteriepack ist vorzugsweise ein fahrzeugbefestigter Batteriepack (beispielsweise eine Stromquelle für einen Motor eines Fahrzeugs, wie ein Automobil). In dem fahrzeugbefestigten Batteriepack wird eine Situation angenommen, in welcher eine hohe Last oder ein Aufprall von außerhalb auf den Batteriepack, beispielsweise aufgrund eine Fahrzeugunfalls, aufgebracht wird. In dem hierin offenbarten Batteriepack kann, wenn eine Last, die höher als die Widerstandslast des Batteriepacks ist, von außerhalb auf den Batteriepack aufgebracht wird, ein Kurzschluss vermieden werden, der durch Kontakt zwischen Anschlüssen der Einzelzellen verursacht wird. Daher zeigt der hierin offenbarte Batteriepack technische Bedeutung für die oben beschriebene Verwendung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Merkmale, Vorteile und die technische sowie wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen, und wobei:
1 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Konfiguration eines Batteriepacks gemäß einer Ausführungsform darstellt;
2 eine Seitenansicht ist, welche die Konfiguration des Batteriepacks gemäß der Ausführungsform darstellt;
3 eine Vorderansicht ist, die ein Konfigurationsbeispiel eines Elektrodenkörpers einer Einzelzelle darstellt;
4 eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch einen Batteriepackabstandhalter gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
5 eine Seitenansicht ist, die schematisch den Batteriepackabstandhalter gemäß der ersten Ausführungsform darstellt;
6 eine perspektivische Ansicht ist, die schematisch einen Batteriepackabstandhalter gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
7 eine Seitenansicht ist, die schematisch den Batteriepackabstandhalter gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt;
8 eine Seitenansicht ist, die schematisch einen Batteriepackabstandhalter gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
9 eine Seitenansicht ist, die schematisch einen Batteriepackabstandhalter gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt; und
10 eine Seitenansicht ist, die schematisch einen Batteriepackabstandhalter gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird ein Batteriepackabstandhalter gemäß der Erfindung auf Basis bevorzugter Ausführungsformen unter entsprechender Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Andere Inhalte, als jene, auf die in dieser Spezifikation insbesondere Bezug genommen wird, die jedoch notwendig sind, um diese Erfindung auszuführen (beispielsweise ein Verfahren zum Konstruieren eines Batteriepacks, das nicht kennzeichnend für die Erfindung ist), können als Konstruktionsinhalte auf Basis des Stands der Technik in dem einschlägigen Gebiet von einem Fachmann verstanden werden. Die Erfindung kann auf Basis der Inhalte, die in dieser Spezifikation offenbart sind, und dem allgemeinen technischen Wissen in dem einschlägigen Gebiet ausgeübt werden. In jeder Zeichnung reflektiert ein dimensionales Verhältnis (beispielsweise Länge, Breite, oder Dicke) nicht das tatsächliche bzw. aktuelle dimensionale Verhältnis.
In dieser Spezifikation ist „Einzelzelle” der Begriff für individuelle Speicherelemente, die einen Batteriepack bilden, und umfasst, solange nicht anders spezifiziert, Batterien bzw. Akkumulatoren und Kondensatoren, die verschiedene Zusammensetzungen haben. „Sekundärbatterien” bezieht sich auf alle Batterien, welche wiederholt geladen werden können, einschließlich sogenannter Speicherbatterien, wie beispielsweise eine Lithiumionensekundärbatterie oder eine Nickelmetallhybridbatterie. Ein Speicherelement, das eine Lithiumionensekundärbatterie bildet, ist ein typisches Beispiel, das in der hierin beschriebenen „Einzelzelle” enthalten ist. Ein Lithiumionensekundärbatteriemodul (Batteriepack), das mehrere Einzelzellen enthält, ist ein typisches Beispiel für einen hierin beschriebenen „Batteriepack”. Insbesondere ist die hierin offenbarte Technik vorteilhaft auf einen Batteriepack anwendbar, der durch die folgenden Schritte gebildet wird: Anordnen einer vordefinierten Anzahl (beispielsweise 3 bis 50) von Einzelzellen (beispielsweise Lithiumionensekundärbatterien), die eine flache boxenförmige Außenform haben, die Quadrat-Batterien genannt werden, in einer Richtung (Laminierungsrichtung), in welcher flache, breite Seitenflächen der Einzelzellen laminiert werden; und Verbinden der Anschlüsse der Einzelzellen in Reihe oder parallel.
1 zeigt eine Konfiguration eines Batteriepacks gemäß einer Ausführungsform. Ein Batteriepack 10 gemäß der Ausführungsform enthält mehrere wieder aufladbare Einzelzellen (hier Lithiumionensekundärbatterien) 20. Wie in dem Fall einer Einzelzelle, die in einem herkömmlichen Batteriepack aus dem Stand der Technik enthalten ist, hat die Einzelzelle 20 eine Konfiguration, in welcher nicht nur ein flach gewickelter Elektrodenkörper, der vordefinierte Batteriebestandteilmaterialien (beispielsweise bahnförmige Elektroden, in welchen positive und negative Aktivelektrodenmaterialien jeweils in positiven und negativen Elektrodenstromelektroden gehalten werden und einen Separator) enthält, sondern auch ein passender Elektrolyt in einem Gehäuse 50 aufgenommen sind, welches eine Form aufweist, die den Elektrodenkörper aufnehmen kann (hier eine flache Quaderform, d. h. eine Quadratform). Ein Material, welches das Gehäuse 50 bildet, ist nicht besonders beschränkt und kann beispielsweise aus dem gleichen Material gebildet sein, wie das, welches in einer typischen Einzelzelle verwendet wird. Aus dem Gesichtspunkt der Wärmeleitung der Einzelzelle 20 beispielsweise wird bevorzugt, dass das Gehäuse 50 aus einem Metall gebildet ist (beispielsweise Aluminium). Auf einer Oberfläche des Gehäuses 50 sind jeweils ein positiver Elektrodenanschluss 60 und ein negativer Elektrodenanschluss 62 angeordnet, die elektrisch mit einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode eines gewickelten Elektrodenkörpers 80 verbunden sind. In benachbarten Einzelzellen 20 ist der positive Elektrodenanschluss 60 einer Einzelzelle 20 elektrisch mit dem negativen Elektrodenanschluss 62 einer anderen Einzelzelle 20 über einen Konnektor 64 bzw. ein Verbindungselement 64 verbunden. Durch Verbinden der mehreren Einzelzellen 20 miteinander in Reihe wird der Batteriepack 10 gebildet, der eine gewünschte Spannung hat.
Bezug nehmend auf 3 wird die innere Struktur der Einzelzelle 20 detaillierter beschrieben. Wie in dem Fall eines gewickelten Elektrodenkörpers einer typischen Lithiumionensekundärbatterie kann der Elektrodenkörper 80 durch die folgenden Schritte gebildet werden: Laminieren einer gestreckten bahnförmigen positiven Elektrode 82 (nachfolgend als „positive Elektrodenbahn 82” bezeichnet) und einer gestreckten bahnförmigen negativen Elektrode 84 (nachfolgend als „negative Elektrodenbahn 84” bezeichnet) zusammen mit zwei gestreckten bahnförmigen Separatoren 86 (nachfolgend als „Separatorbahnen 86” bezeichnet), um ein Laminat bzw. einen Verbund zu erhalten; Wickeln des Laminats in einer Längsrichtung, um einen gewickelten Körper zu erhalten; und Quetschen des erhaltenen gewickelten Körpers von einer Seitenflächenrichtung (einer horizontalen Richtung bezüglich einer Wickelachse).
Die positive Elektrodenbahn 82 und die negative Elektrodenbahn 84 sind in einem Zustand gewickelt, in dem sie, nachdem die Positionen der gestreckten Bahnen in einer Breitenrichtung derselben geringfügig geändert wurden, laminiert sind. Im Ergebnis werden in einem Endabschnitt und dem anderen Endabschnitt des gewickelten Elektrodenkörpers 80 in einer Wickelaxialrichtung, wie in 3 dargestellt ist, jeweils ein positiver Elektrodenvorsprung (positiver Elektrodenanschlussverbindungsabschnitt) 82A und ein negativer Elektrodenvorsprung (negativer Elektrodenanschlussverbindungsabschnitt) 84A gebildet. In dem positiven Elektrodenvorsprung 82A steht ein Ende der positiven Elektrodenbahn 82 in der Breitenrichtung von einem Wickelkernabschnitt 81 nach außen vor (d. h., ein Abschnitt, wo ein positiver Elektrodenaktivmaterialschichtbildungsabschnitt der positiven Elektrodenbahn 82, ein negativer Elektrodenaktivmaterialschichtbildungsabschnitt der negativen Elektrodenbahn 84 und die Separatorbahnen 86 dicht gewickelt sind). In dem negativen Elektrodenvorsprung 84A steht ein Ende der negativen Elektrodenbahn 84 in der Breitenrichtung von dem Wickelkernabschnitt 81 nach außen vor. Ein positiver Elektrodenleitanschluss 82B und ein negativer Elektrodenleitanschluss 84B sind jeweils in dem positiven Elektrodenvorsprung 82A (d. h., ein positiver Elektrodenaktivmaterialnichtbildungsabschnitt) und dem negativen Elektrodenvorsprung 84A (d. h., ein negativer Elektrodenaktivmaterialschichtnichtbildungsabschnitt) angeordnet. Diese Leitanschlüsse 82B, 84B sind jeweils elektrisch mit dem positiven Elektrodenanschluss 60 und dem negativen Elektrodenanschluss 62 verbunden, die oben beschrieben sind.
Die Materialen und die Elemente, die den gewickelten Elektrodenkörper 80 bilden, sind nicht besonders beschränkt und können die gleichen sein, wie die eines Elektrodenkörpers einer Lithiumionensekundärbatterie aus dem Stand der Technik. Beispielsweise kann die positive Elektrodenbahn 82 durch Bilden einer positiven Elektrodenaktivmaterialschicht gebildet sein, welche ein positives Elektrodenaktivmaterial für eine Lithiumionensekundärbatterie, wie beispielsweise ein Lithiumübergangsmetallverbundoxid, auf einem gestreckten positiven Elektrodenstromkollektor (beispielsweise eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von 5 μm bis 20 μm) enthält.
Auf der anderen Seite kann die negative Elektrodenbahn 84 durch Anordnen einer negativen Elektrodenaktivmaterialschicht gebildet sein, welche ein negatives Elektrodenaktivmaterial für eine Lithiumionensekundärbatterie, wie beispielsweise Graphit oder ein Lithiumübergangsmetalloxid, auf einem gestreckten negativen Elektrodenstromkollektor (beispielsweise eine Kupferfolie mit eine Dicke von 5 μm bis 20 μm) enthält.
Als die Separatorbahn 86, die zwischen der positiven und negativen Elektrodenbahn 82, 84 verwendet wird, kann vorzugsweise beispielsweise eine poröse Separatorbahn verwendet werden, die aus einem Polyolefinharz mit einer Dicke von 5 μm bis 30 μm gebildet ist.
Der erhaltene flache gewickelte Elektrodenkörper 80 ist in dem Gehäuse 50 derart aufgenommen, dass die Wickelachse wie in 3 gezeigt seitlich liegt (d. h., ein Abschnitt des Elektrodenkörpers 80 an der Seite des positiven Elektrodenvorsprungs 82A und ein Abschnitt des Elektrodenkörpers 80 an der Seite des negativen Elektrodenvorsprungs 84A sind jeweils in einem Endabschnitt und dem anderen Endabschnitt des Gehäuses 50 in der horizontalen Richtung angeordnet), eine geeignete nicht wässrige Elektrolytlösung (nicht dargestellt) wird in das Gehäuse 50 eingespritzt, und das Gehäuse 50 wird versiegelt. Im Ergebnis wird die Einzelzelle 20 gebildet. In der Elektrolytlösung ist es beispielsweise bevorzugt, dass ein nicht wässriges Lösungsmittel (beispielsweise ein gemischtes Lösungsmittel aus Diethylkarbonat und Ethylenkarbonat) ein geeignetes Grundelektrolyt (beispielsweise ein Lithiumsalz, wie LiPF₆) in einer geeigneten Menge (beispielsweise in der Konzentration: 1 M) enthält.
2 ist eine Seitenansicht, welche die Konfiguration des Batteriepacks 10 gemäß der Ausführungsform darstellt. Wie in 1 und 2 dargestellt, ist der Batteriepack 10 gemäß der Ausführungsform in einem Zustand beschränkt, in dem eine Last auf die mehreren Einzelzellen 20 (hier werden vier Einzelzellen 20 dargestellt), welche die oben beschriebene Konfiguration haben und in einer vordefinierten Richtung angeordnet sind, in der Anordnungsrichtung aufgebracht wird. Genauer ist jede zweite der mehreren Einzelzellen 20 umgedreht, so dass die positiven Elektrodenanschlüsse 60 und die negativen Elektrodenanschlüsse 62 abwechselnd angeordnet sind und die Zellen sind in einer Richtung (Laminierungsrichtung) angeordnet, in welcher flache Oberflächen 52, welche die Seitenwände des Gehäuses 50 bilden (weite Flächen des Gehäuses 50, d. h., Flächen, welche den flachen Flächen der gewickelten Elektrodenkörper 80 entsprechen, welche in dem Gehäuse 50 angeordnet sind), einander gegenüberliegen.
In der Nähe der angeordneten Einzelzellen 20 ist ein Beschränkungselement, welches die mehreren Einzelzellen 20 gesammelt beschränkt, angeordnet. D. h., ein Paar von Beschränkungsplatten 70A, 70B ist außerhalb der Einzelzelle 20 angeordnet, die an der äußersten Seite in der Einzelzellanordnungsrichtung angeordnet ist. Ein Befestigungsbalkenmaterial 72 ist derart angebracht, dass es das Paar von Beschränkungsplatten 70A, 70B verbindet bzw. überbrückt. Durch Befestigen und Fixieren der Endabschnitte des Balkenmaterials 72 an der Beschränkungsplatte 70A über eine Schraube 74, können die Einzelzellen 20 derart beschränkt werden, dass eine vordefiniert Last (beispielsweise ein Flächendruck, der auf die flache Fläche 52 aufgebracht wird, bei etwa 10⁴ Pa bis 10⁶ Pa liegt) auf die Einzelzellen 20 in der Anordnungsrichtung aufgebracht wird. Bei einem Stand, der dem Befestigungsgrad des Balkenmaterials 72 entspricht, wird die Beschränkungslast (Flächendruck) auf die flache Fläche 52 jeder Einzelzelle 20 in der Befestigungsrichtung (d. h., der Anordnungsrichtung) aufgebracht.
Ein Batteriepackabstandhalter 140 ist hier zumindest in einer Lücke zwischen den angeordneten Einzelzellen 20 angeordnet (in dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel, Lücken zwischen den jeweiligen benachbarten Einzelzellen 20 und beiden Außenseiten in der Einzelzellanordnungsrichtung). In dem in den 1 und 2 gezeigten Batteriepackabstandhalter 140 haben Flächen, welche den benachbarten Einzelzellen 20 gegenüber liegen (nachfolgend werden Flächen des Abstandhalters 140, die den Einzelzellen 20 (flachen Flächen 52) gegenüberliegen als „gegenüberliegende Flächen” bezeichnet) eine flache Form mit keinem konvexen und konkaven Abschnitt. D. h., die Gesamtregion der gegenüberliegenden Flächen des Abstandhalters 140 kommt in engen Kontakt mit den flachen Flächen 52 der Einzelzelle 20.
Obwohl es nicht in der Zeichnung dargestellt ist, kann die gegenüberliegende Fläche des Batteriepackabstandhalters 140 eine raue Kontur haben. Beispielsweise kann zumindest eine gegenüberliegende Fläche mehrere parallele rillenförmige konkave Abschnitte oder gratförmige konvexe Abschnitte haben, die über eine Region von einem Ende zu dem anderen Ende in der horizontalen Richtung gebildet sind. Alternativ kann zumindest eine gegenüberliegende Fläche mehrere kammförmige konkave Abschnitte oder kammförmige konvexe Abschnitte haben. Indem die gegenüberliegenden Flächen des Batteriepackabstandhalters 140, welche die konkaven Abschnitte oder die konvexen Abschnitte haben, gegen die flachen Flächen 52 der benachbarten Einzelzellen 20 gedrückt werden, wird ein Weg gebildet, durch welchen ein Kühlmittel strömt. Der Batteriepackabstandhalter 140 ist zwischen den flachen Flächen 52 der Einzelzellen 20 angeordnet, und daher wird ein Kühlmittelweg gebildet, welcher dem Abstandhalter 140 zugewandt ist (typischerweise zwischen dem Abstandhalter 140 und der flachen Fläche 52 von zumindest einer der Einzelzellen 20, zwischen welchen der Abstandhalter 140 zwischengelagert ist). Daher hat der Batteriepackabstandhalter 140 die Funktion, Wärme abzuleiten, welche in den Einzelzellen 20 gebildet wird.
In der nachfolgenden Beschreibung wird eine Richtung, in welche die Anschlüsse (der positive Elektrodenanschluss 60 und der negative Elektrodenanschluss 62) hervorstehen, die in der Einzelzelle 20 enthalten sind, als eine erste Richtung bezeichnet. Eine der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung wird als eine zweite Richtung bezeichnet.
Der Batteriepackabstandhalter 140 kann in eine erste Region und eine zweite Region geteilt werden, wobei die erste Region einen Endabschnitt des Batteriepackabstandhalters in der ersten Richtung enthält, und die zweite Richtung einen Endabschnitt des Batteriepackabstandhalter 140 in der zweiten Richtung enthält. Hier belegt die erste Region des Batteriepackabstandhalter 140 eine Hälfte (1/2; Volumenverhältnis) der Gesamtregion des Abstandhalters 140 in der zweiten Richtung von dem Endabschnitt in der ersten Richtung. Die zweite Region des Batteriepackabstandhalters 140 belegt eine Hälfte (1/2; Volumenverhältnis) der Gesamtregion des Abstandhalters 140 in der ersten Richtung von dem Endabschnitt in der zweiten Richtung.
In dem hierin offenbarten Batteriepackabstandhalter 140 weist die zweite Region hierbei eine höhere Kompressibilität in der Dickenrichtung des Abstandhalters 140 (d. h., in der Einzelzellanordnungsrichtung, wenn der Abstandhalter 140 in dem Batteriepack 10 verwendet wird) als die erste Region auf. Gemäß des Batteriepackabstandhalters 140 mit der oben beschriebenen Konfiguration wird, wenn eine übermäßige Last von außerhalb derart auf den Batteriepack 10 aufgebracht wird (typischerweise in der Einzelzellanordnungsrichtung von zumindest einer Außenseite des Batteriepacks 10), dass die Last auf den Abstandhalter 140, der zwischen den Einzelzellen 20 angeordnet ist, aufgebracht wird, die zweite Region des Abstandhalters 140 wahrscheinlicher in der Einzelzellanordnungsrichtung komprimiert als die erste Region. Daher wird der Abstand zwischen den benachbarten Einzelzellen 20 in dem Endabschnitt in der zweiten Richtung wahrscheinlicher als der Abstand zwischen den benachbarten Einzelzellen 20 in dem Endabschnitt in der ersten Richtung reduziert (d. h., in dem Batteriepack 10 fällt der Endabschnitt in der zweiten Richtung wahrscheinlicher in der Einzelzellanordnungsrichtung zusammen als der Endabschnitt in der ersten Richtung). Während dem Aufbringen der Last kann demzufolge ein Kontakt zwischen einem Anschluss (positiver Elektrodenanschluss 60 oder negativer Elektrodenanschluss 62) von einer Einzelzelle 20, welcher in die erste Richtung hervorsteht, und einem Anschluss (negativer Elektrodenanschluss 62 oder positiver Elektrodenanschluss 60) einer anderen Einzelzelle 20, die zu der Einzelzelle 20 benachbart ist, die in die erste Richtung hervorsteht, verhindert werden.
In dem hierin offenbarten Batteriepackabstandhalter 140 wird es bevorzugt, dass die zweite Region eine geringere Widerstandslast als die erste Region aufweist. Gemäß dem die oben beschriebene Konfiguration aufweisenden Batteriepackabstandhalter 140 wird die zweite Region wahrscheinlicher beschädigt oder deformiert als die erste Region, wenn eine Last von außerhalb auf den Batteriepack 10 derart aufgebracht wird (typischerweise in der Einzelzellanordnungsrichtung von zumindest einer Außenseite des Batteriepacks 10), dass die Last auf den Abstandhalter 140 aufgebracht wird, der zwischen den Einzelzellen 20 angeordnet ist. Daher wird der Abstand zwischen den benachbarten Einzelzellen 20 in dem Endabschnitt in der zweiten Richtung wahrscheinlicher als der Abstand zwischen den benachbarten Einzelzellen 20 in dem Endabschnitt in der ersten Richtung reduziert (d. h., in dem Batteriepack 10 bricht der Endabschnitt in der zweiten Richtung wahrscheinlicher in der Einzelzellanordnungsrichtung zusammen als der Endabschnitt in der ersten Richtung). Demzufolge kann während dem Aufbringen der Last ein Kontakt zwischen einem Anschluss (positiver Elektrodenanschluss 60 oder negativer Elektrodenanschluss 62) einer Einzelzelle 20, welcher in die erste Richtung hervorsteht, und einem Anschluss (negativer Elektrodenanschluss 62 oder positiver Elektrodenanschluss 60) einer anderen Einzelzelle 20, die zu der Einzelzelle 20 benachbart ist, welcher in die erste Richtung hervorsteht, verhindert werden. Alternativ ist bei dem hierin offenbarten Batteriepackabstandhalter 140 bevorzugt, dass der Endabschnitt in der zweiten Richtung eine geringere Dicke in der Einzelzellanordnungsrichtung als der Endabschnitt in der ersten Richtung aufweist.
Es ist notwendig, dass der Batteriepackabstandhalter 140 während dem Zusammenbau des Batteriepacks 10 nicht durch eine aufgebrachte Beschränkungskraft deformiert oder beschädigt wird. D. h., es ist notwendig, dass die Widerstandlast des Batteriepackabstandhalters 140 höher als die Beschränkungskraft ist, die während dem Zusammenbau des Batteriepacks 10 aufgebracht wird. Daher ist es notwendig, dass die Widerstandlasten der ersten Region und der zweiten Region des Batteriepackabstandhalters 140 höher als die Beschränkungskraft sind, die während dem Zusammenbau des Batteriepacks 10 aufgebracht wird. Die Beschränkungskraft des Batteriepacks 10 kann angemessen in Abhängigkeit der Größe, Art, Verwendung und ähnlichem des Batteriepacks 10 verändert werden, und wird typischerweise in einem Bereich eingestellt, in dem der Flächendruck auf der flachen Fläche der Einzelzelle 10⁴ Pa bis 10⁶ Pa ist (beispielsweise, 5 × 10⁴ Pa bis 5 × 10⁵ Pa). In einem Fall, in dem die Beschränkungskraft des Batteriepacks 10 in dem oben beschriebenen Bereich ist, ist die Widerstandslast pro Flächeneinheit der ersten Region und der zweiten Region des Batteriepackabstandhalters 140 vorzugsweise 1 × 10⁷ Pa oder höher (beispielsweise, 2 × 10⁷ Pa oder höher; typischerweise, 3 × 10⁷ Pa oder höher).
Nachfolgend werden spezielle Ausführungsformen, welche den hierin offenbarten Batteriepackabstandhalter realisieren können, beschrieben. Die nachfolgenden Ausführungsformen zeigen Beispiele eines Batteriepacks, welcher vorzugsweise in einer Position bzw. Lage verwendet wird, in dem die erste Richtung mit einer „nach oben gerichteten Richtung” übereinstimmt (d. h., eine Richtung entgegengesetzt der Schwerkraft). In diesem Fall stimmt die zweite Richtung mit einer „nach unten gerichteten Richtung” überein (d. h., derselben Richtung wie die Richtung der Schwerkraft).
<Erste Ausführungsform>
Eine erste Ausführungsform des hierin offenbarten Batteriepackabstandhalters wird mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben. Ein Batteriepackabstandhalter 140A gemäß der Ausführungsform weist insgesamt eine flache Form auf. Wie in 4 und 5 dargestellt, ist der Abstandhalter 140A in eine obere Region 142 und eine untere Region 144 geteilt, wobei die obere Region 142 einen nach oben gerichteten Endabschnitt 142A des Abstandhalters 140A enthält und etwa 2/3 (Volumenverhältnis bzw. Volumenanteil) der Gesamtfläche des Abstandhalters 140A belegt, und die untere Region 144 einen nach unten gerichteten Endabschnitt 144A des Abstandhalters 140A enthält und etwa 1/3 (Volumenverhältnis) der Gesamtregion des Abstandhalters 140A belegt. Die die obere Region 142 und die untere Region 144 bildenden Materialien sind voneinander verschieden. D. h., in der Ausführungsform (und anderen unten beschriebenen Ausführungsformen) ist die untere Region 144 in der zweiten Region enthalten und die obere Region 142 besteht aus der ersten Region und einem Abschnitt der zweiten Region (d. h. einem Abschnitt ohne die unteren Region 144). Die Ausführungsform (und andere unten beschriebene Ausführungsformen) zeigen ein Beispiel, in dem ein Volumenverhältnis der unteren Region 144 zu dem Gesamtvolumen des Batteriepackabstandhalters etwa 1/3 ist. Das Volumenverhältnis der unteren Region 144 zu dem Gesamtvolumen des hierin offenbarten Batteriepackabstandhalters 140 ist jedoch nicht auf das obige Beispiel beschränkt. Solange sie eine Hälfte oder weniger des Gesamtvolumens des Batteriepackabstandhalters belegt, kann das Volumen der unteren Region 144 beispielsweise 1/2 (d. h., im Wesentlichen die gesamte Region der zweiten Region) oder 1/3 oder 1/4 bezüglich des Gesamtvolumens des Batteriepackabstandhalters sein.
Hierbei ist es zu bevorzugen, dass das Material, das die untere Region 144 bildet, eine höhere Kompressibilität als das Material hat, das die obere Region 142 bildet. Alternativ ist es zu bevorzugen, dass das Material, das die untere Region 144 bildet, eine geringere Federkonstante (oder E-Modul) als das Material aufweist, das die obere Region 142 bildet. Alternativ ist es zu bevorzugen, dass das Material, das die untere Region 144 bildet, hauptsächlich aus einem Material gebildet ist, das eine niedrigere Widerstandslast als das Material aufweist, das die obere Region 142 bildet.
Die Kompressibilitätswerte der zwei Arten von Materialen können hier relativ zueinander durch die folgenden Schritte verglichen werden: Vorbereiten von blockförmigen Probestücken aus den jeweiligen Materialien, welche die gleiche Form haben; Zwischenlegen jedes der Probestücke zwischen zwei parallele Bahnflächen; und Messen einer Beziehung zwischen Beanspruchung bzw. Spannung und Belastung, indem eine Druckkraft von beiden Seiten des Probestücks aufgebracht wird, bis das Probestück bricht. Im Allgemeinen können physikalische Eigenschaften eines Materials, wie beispielsweise die Druckfestigkeit als Kriterien zum Schätzen der Kompressibilität des Materials festgelegt werden.
Die Federkonstantenwerte bzw. die Federkonstanten der zwei Arten von Materialien können hier relativ zueinander durch die folgenden Schritte verglichen werden: Vorbereiten von Probestücken aus den jeweiligen Materialen, welche die gleiche Form haben; und Messen des E-Moduls von jedem der Probestücke. Im Allgemeinen können physikalische Eigenschaften eines Materials, wie beispielsweise der Zugmodul bzw. Elastizitätsmodul oder Biegemodul als Kriterien zum Schätzen der Federkonstante des Materials festgelegt werden.
Die Widerstandswerte der zwei Arten von Materialien können relativ zueinander durch die folgenden Schritte verglichen werden: Vorbereiten von blockförmigen Probestücken aus den jeweiligen Materialen, welche die gleiche Form haben; und Messen einer Beanspruchung, wenn eine Last auf jedes der Probestücke für eine relativ kurze Zeitspanne aufgebracht wird (beispielsweise wenige Minuten), um eine Dehnung zu verursachen. Im Allgemeinen können physikalische Eigenschaften eines Materials, wie beispielsweise eine Zugbruchfestigkeit, eine Zugdehnungsfestigkeit oder Biegefestigkeit als Kriterien zum Schätzen der Widerstandslast des Materials verwendet werden.
Die Materialien, welche die obere Region 142 und die untere Region 144 des Batteriepackabstandhalters 140A bilden, sind hier nicht genauer beschränkt, solange diese das oben beschriebene zu bevorzugende Verhältnis in zumindest einem aus der Kompressibilität, der Federkonstante und der Widerstandslast erfüllen. Beispielsweise können sowohl das Material, welches die obere Region 142 bildet, als auch das Material, welches die untere Region 144 bildet, Metalle sein. Alternativ kann entweder das Material, welches die obere Region 142 bildet, oder das Material, welches die untere Region 144 bildet, ein Nichtmetall sein. Alternativ können sowohl das Material, welches die obere Region 142 bildet, als auch das Material, welches die untere Region 144 bildet, ein Nichtmetall sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die obere Region 142 des Batteriepackabstandhalters 140A aus einem Nichtmetall gebildet. Beispielsweise kann die obere Region 142 des Batteriepackabstandhalters 140A aus einem Harz gebildet sein. Beispiele für das Harz, das die obere Region 142 bildet, enthalten: ein Polyolefinharz, wie beispielsweise ein Polyethylenharz (PE-Harz), ein Polypropylenharz (PP-Harz), oder Ethylen-Propylen-Coploymerharz; ein Polyesterharz, wie beispielsweise ein Polyethylen-Terephthalatharz (PET-Harz); ein Vinylchloridharz; ein Vinylacetatharz; ein Polyimidharz; ein Polyamidharz; und ein Fluoroharz.
Von diesen kann ein Harz, das ein Polyolefinharz als Hauptbestandteil enthält (beispielsweise ein Bestandteil, der in dem Harz in einer Menge von mehr als 50 Gew% enthalten ist) bevorzugt als das Harz, das die obere Region 142 bildet, verwendet werden. Der Batteriepackabstandhalter 140A mit der oben beschriebenen Zusammensetzung ist aus dem Gesichtspunkt der Recycelbarkeit und ähnlichem zu bevorzugen. Der Anteil des Polyolefinharzes in dem Harz, das die obere Region 142 bildet, ist vorzugsweise 60 Gew% oder höher und noch zu bevorzugender 75 Gew%. Das Harz kann im Wesentlichen aus nur einem Polyolefinharz bestehen. „Das Harz besteht im Wesentlichen aus nur einem Polyolefinharz” bedeutet, dass der Anteil des Polylefinharzes in dem Harz 99 Gew% oder mehr ist. Beispielsweise kann ein Harz, das ein PP-Harz enthält, vorzugsweise als das Polyolefinharz verwendet werden. In dem Harz ist der Anteil des PP-Harzes höher als 50 Gew% (vorzugsweise 60 Gew% oder höher, noch bevorzugter 75 Gew% oder höher, beispielsweise 99 Gew% oder höher).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die untere Region 144 des Batteriepackabstandhalters 140A aus einem Nichtmetall gebildet. Beispielsweise kann die untere Region 144 des Batteriepackabstandhalters 140A aus einem Harz gebildet sein. Beispiele für das Harz, das die untere Region 144 bildet, enthalten: ein Polyolefinharz, wie beispielsweise ein PE-Harz, ein PP-Harz oder ein Ethylen-Propylen-Copolymerharz; ein Polyesterharz, wie beispielsweise ein PET-Harz; ein Vinylchloridharz; ein Vinylacetatharz; ein Polyimidharz; ein Polyamidharz; und ein Fluoroharz. Alternativ kann das Material, das die untere Region 144 bildet, beispielsweise ein Harzschaum sein. Alternativ kann das Material, das die untere Region 144 bildet beispielsweise ein Elastomermaterial, wie beispielsweise Butylkautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Styren-Propylen-Kautschuk, Fluorokautschuk oder Naturkautschuk sein.
Als das Material, das die untere Region 144 bildet, kann eine Kombination aus zwei oder mehreren Arten verwendet werden, solange zumindest eine der folgenden Bedingungen erfüllst ist: die Kompressibilität des Batteriepackabstandhalters 140A steigt in Richtung zu dessen unterer Region an; die Federkonstante derselben nimmt ab; und die Widerstandslast von dieser nimmt ab.
Eine Kombination des Harzes, das die obere Region 142 bildet, und des Harzes, das die untere Region 144 bildet, ist nicht genauer beschränkt. Beispielsweise kann das Harz, das die obere Region 142 bildet, hauptsächlich aus einem PP-Harz gebildet sein und das Harz, das die untere Region 144 bildet, kann hauptsächlich aus einem PE Harz gebildet sein. Alternativ können beispielsweise sowohl das Harz, das die obere Region 142 bildet, als auch das Harz, das die untere Region 144 bildet, im Wesentlichen aus einem PP-Harz gebildet sein, und die Anteile des PP-Harzes in den jeweiligen Harzen können voneinander verschieden sein (vorzugsweise kann der Anteil des PP-Harzes in dem Harz, das die obere Region 142 bildet, höher als der Anteil des PP-Harzes in dem Harz sein, das die untere Region 144 bildet). Alternativ können beispielsweise sowohl das Harz, das die obere Region 142 bildet, als auch das Harz, das die untere Region 144 bildet, hauptsächlich aus einem Ethylen-Propylen-Copolymer Harz gebildet sein, und die Anteile einer Propyleneinheit in den jeweiligen Harzen können voneinander unterschiedlich sein (vorzugsweise ist der Anteil der Propyleneinheit in dem Harz, das die obere Region 142 bildet, höher als der Anteil der Propyleneinheit in dem Harz, das die untere Region 144 bildet).
Alternativ können beispielsweise sowohl das Harz, das die obere Region 142 bildet, als auch das Harz, das die untere Region 144 bildet, hauptsächlich aus einem PP-Harz gebildet sein und der Kristallinitätsgrad der jeweiligen Harze kann voneinander unterschiedlich sein (vorzugsweise ist der Kristallinitätsgrad des Harzes, das die obere Region 142 bildet, höher als der Kristallinitätsgrad des Harzes, das die untere Region 144 bildet). Alternativ können beispielsweise sowohl das Harz, das die obere Region 142 bildet als auch das Harz, das die untere Region 144 bildet, hauptsächlich aus einem PP-Harz gebildet sein und die Dichte der jeweiligen Harze kann voneinander verschieden sein (vorzugsweise ist die Dichte des Harzes, das die obere Region 142 bildet höher als die Dichte des Harzes, das die untere Region 144 bildet). Beispielsweise kann das Material, das die obere Region 142 bildet hauptsächlich aus einem PP-Harz gebildet sein, und das Material, das die untere Region 144 bildet, kann hauptsächlich aus einem Elastomermaterial gebildet sein. Beispielsweise kann das Material, das die obere Region 142 bildet, aus einem anderen Harz als einem Harzschaum sein, und das Material, das die untere Region 144 bildet, kann aus einem Harzschaum sein.
Das PP-Harz kann verschiedene Polymere enthalten, die Proplylene (Propylenpolymere) als einen Hauptbestandteil enthalten. Das PP-Harz kann im Wesentlichen aus einem Propylenpolymer oder zwei oder mehr Propylenpolymeren gebildet sein. Das hierin beschriebene Konzept der Propylenpoymere enthält beispielsweise die folgenden Polypropylene: ein Homopolymer aus Propylen (Homopolypropylen); beispielsweise isotaktische Polypropylene; ein Random-Copolymer (Random-Polypropylen) aus Propylen und einem anderen α-Olefin (typischerweise eine Art oder zwei oder mehr Arten, die aus Ethylenen und α-Olefinen mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen ausgewählt sind); vorzugsweise ein Random-Polypropylen, das Propylen als Basismonomer enthält (Hauptbestandmonomer, d. h., ein Bestandteil, der einen Anteil von mehr als 50 Gew% bezüglich des Gesamtgewichts des Monomers hat); beispielsweise ein Random-Polypropylen, das durch eine Random-Copolymerisation bzw. beliebige Copolymerisation zwischen 96 mol% bis 99,9 mol% von Propylen und 0,1 mol% bis 4 mol% der andern α-Olefine (vorzugsweise Ethylen und/oder Buten erzielt wird); ein Blockcoploymer (Blockpolypropylen), das ein Copolymer enthält (vorzugsweise ein Copolymer, das Propylen als Basismonomer enthält) und typischerweise zudem ein Nebenprodukt enthält, wobei das Copolymer durch Blockcopolymerisation zwischen Propylen und einem anderen α-Olefin erhalten wird (typischerweise eine Art oder zwei oder mehr Arten, die aus Ethylen und α-Olefinen mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen gewählt werden), und das Nebenprodukt ein Kautschukbestandteil ist, das Propylen und zumindest eines aus anderen α-Olefinen enthält; und beispielsweise ein Blockpolypropylen, das ein Polymer und zudem ein Nebenprodukt enthält, wobei das Polymer durch Blockcopolymerisation zwischen 90 mol% bis 99,9 mol% aus Propylen und 0,1 mol% bis 10 mol% aus dem anderen α-Olefinen erhalten wird (vorzugsweise Ethylen und/oder Buten), und das Nebenprodukt ein Kautschukbestandteil ist, der Propylen und zumindest eines aus anderen α-Olefinen enthält.
Das PP-Harz kann im Wesentlichen aus einer Art oder zwei oder mehreren Arten, die aus den oben beschriebenen Propylenpolymeren gewählt sind, oder einem thermoplastischen Olefinharz (TPO) vom Reaktormischungstyp oder Trockenmischungstyp oder thermoplastischen Elastomer (TPE) gebildet sein, wobei der Reaktormischungstyp durch Copolymerisation zwischen Propylenpolymer und einer großen Menge von Kautschukkomponenten erhalten wird, und der Trockenmischungstyp durch mechanisches Verteilender Kautschukkomponenten in dem Propylenpolymer erhalten wird. Beispielsweise kann das PP-Harz ein PP-Harz sein, welches ein Copolymer zwischen einem Monomer (Monomer, das die funktionale Gruppe enthält), das eine polymerisierbare funktionale Gruppe und eine andere funktionale Gruppe enthält, und Propylen enthält oder kann ein PP-Harz sein, das durch eine Copolymerisation zwischen der funktionalen Gruppe erhalten wird, die das Monomer und das Propylenpolymer enthält.
Bei dem Batteriepackabstandhalter mit der oben beschriebenen Konfiguration weist wahrscheinlich die untere Region des Batteriepackabstandhalters 140A eine höhere Kompressibilität in der Abstandhalterdickenrichtung (d. h., in der Einzelzellanordnungsrichtung, wenn der Batteriepackabstandhalter 140A in dem Batteriepack 10 verwendet wird) auf als die obere Region des Batteriepackabstandhalters 140A. Insbesondere in einem Fall, in dem ein Elastomer als das Material verwendet wird, das die untere Region bildet, ist die Kompressibilität der unteren Region wahrscheinlich höher als die der oberen Region. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist die Widerstandslast der unteren Region des Batteriepackabstandhalters 140A wahrscheinlich niedriger als die der oberen Region des Batteriepackabstandhalters 140A.
<Zweite Ausführungsform>
Eine andere bevorzugte Ausführungsform wird mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben werden. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Batteriepackabstandhalter 140B gemäß einer Ausführungsform darstellt, und 7 ist eine Seitenansicht, die den Batteriepackabstandhalter 140B darstellt. Wie in 6 und 7 dargestellt, ist in dem hierin offenbarten Batteriepackabstandhalter 140B ein keilförmiger Raum 110 in einer Region von einem Teil der Unterfläche (dem nach unten gerichteten Endabschnitt 144A) in Richtung zur Innenseite des Batteriepackabstandhalters 140B gebildet. Genauer ist die Breite bzw. Weite des Raums 110 in dem nach unten gerichteten Endabschnitt 144A des Batteriepackabstandhalters 140B weit und wird nach oben bzw. in der nach oben gerichteten Richtung allmählich verengt. In dem keilförmigen Raum 110, der in der unteren Region 144 des Batteriepackabstandhalters 140B gebildet ist, ist zumindest eine Feder 112 angeordnet. Die Feder 112 verbindet die Innenwände des Batteriepackabstandhalters 140B, welche den keilförmigen Raum 110 bilden, miteinander. Aufgrund der oben beschriebenen Konfiguration (d. h., aufgrund der Konfiguration, in welcher der Raum 110 gebildet ist), weist der nach unten gerichtete Endabschnitt 144A eine geringere Dicke in der Einzelzellanordnungsrichtung als der nach oben gerichtet Endabschnitt 142A auf.
Die in dem hier offenbarten Batteriepackabstandhalter 140B verwendete Art der Feder 112 ist nicht besonders beschränkt. Die Feder 112 kann beispielsweise eine Schraubenfeder, eine Scheibenfeder oder eine Plattenfeder sein. Ein Material eines anderen Abschnitts (nachfolgend als „Hauptabschnitt 114” bezeichnet) des Batteriepackabstandhalters 140B als der Feder ist nicht besonders beschränkt. Als das Material, das den Hauptabschnitt 114 bildet, können beispielsweise die gleichen Materialien verwendet werden wie die oben beschriebenen bevorzugten Beispiele für das Material, das die obere Region 142 in der Beschreibung der ersten Ausführungsform bildet.
Aufgrund einer niedrigen Last wird der Abschnitt, wo die Feder 112 angebracht ist, wahrscheinlicher in der Abstandhalterdickenrichtung komprimiert als der Hauptabschnitt 114. Gemäß dem Batteriepackabstandhalter 140B mit der oben beschriebenen Konfiguration weist daher die untere Region 144 eine höhere Kompressibilität in der Abstandhalterdickenrichtung (Einzelzellanordnungsrichtung) auf als die obere Region 142. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist die Widerstandslast der unteren Region 144 des Batteriepackabstandhalters 140B wahrscheinlich geringer als die der oberen Region 142 des Batteriepackabstandhalters 140B.
<Dritte Ausführungsform>
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform wird mit Bezug auf 8 beschrieben. 8 ist eine Seitenansicht, die schematisch einen Batteriepackabstandhalter 140C gemäß einer Ausführungsform darstellt. Der hier offenbarte Batteriepackabstandhalter 140C enthält zwei oder mehr Abschnitte (in 8, zwei Abschnitte), die aus unterschiedlichen Materialen gebildet sind. Typischerweise besteht ein Abschnitt (nachfolgend als „Hauptabschnitt 90” bezeichnet) hauptsächlich aus dem Batteriepackabstandhalter 140C und enthält zumindest zwei flache Flächen und eine Oberfläche (nach oben gerichteter Endabschnitt 142A) des Batteriepackabstandhalters 140C. Der andere Abschnitt (nachfolgend als „Innenabschnitt 92” bezeichnet) weist einen keilförmigen Abschnitt auf, welcher in einer Region von der Unterfläche (dem nach unten gerichteten Endabschnitt 144A) in Richtung zur Innenseite des Batteriepackabstandhalters 140C gebildet ist. Genauer ist die Weite bzw. Breite des Innenabschnitts 92 in dem nach unten gerichteten Endabschnitt 144A des Batteriepackabstandhalters 140C weit bzw. breit und wird nach oben allmählich verengt (reduziert).
Hier wird bevorzugt, dass ein Material, das den Innenabschnitt 92 bildet, von einem Material verschieden ist, das den Hauptabschnitt 90 bildet. Genauer wird bevorzugt, dass das Material, das den Innenabschnitt 92 bildet, eine höhere Kompressibilität als das Material aufweist, das den Hauptabschnitt 90 bildet. Alternativ wird bevorzugt, dass das Material, das den Innenabschnitt 92 bildet eine geringere Federkonstante als das Material aufweist, das den Hauptabschnitt 90 bildet. Alternativ wird bevorzugt, dass das Material, das den Innenabschnitt 92 bildet, eine niedrigere Widerstandslast als das Material aufweist, das den Hauptabschnitt 90 bildet.
In der in 8 dargestellten Ausführungsform können als das Material, das den Hauptabschnitt 90 bildet, vorzugsweise die gleichen Materialen verwendet werden wie die oben beschriebenen bevorzugten Beispiele für das Material, das die obere Region 142 in der Beschreibung der ersten Ausführungsform bildet. In der in 8 dargestellten Ausführungsform können als das Material, das den Innenabschnitt 92 bildet, vorzugsweise die gleichen Materialen verwendet werden, wie die oben beschriebenen bevorzugten Beispiele für das Material, welches die untere Region 144 in der Beschreibung der ersten Ausführungsform bildet. Bezüglich einer bevorzugten Kombination des Materials, das den Hauptabschnitt 90 bildet, und dem Material, das den Innenabschnitt 92 bildet, kann beispielsweise vorzugsweise die gleiche Kombination verwendet werden, wie die bevorzugte Kombination des Materials, das die obere Region 142 bildet und dem Material, das die untere Region 144 in der Beschreibung der ersten Ausführungsform bildet.
Gemäß des Batteriepackabstandhalters 140C mit der oben beschriebenen Konfiguration weist die untere Region 144 des Batteriepackabstandhalters 140C wahrscheinlich eine höhere Kompressibilität in der Abstandhalterdickenrichtung (Einzelzellanordnungsrichtung) auf als die obere Region 142 des Batteriepackabstandhalters 140C. Insbesondere in einem Fall, in dem ein Elastomer als das Material verwendet wird, das den Innenabschnitt 92 bildet, ist wahrscheinlich die Kompressibilität der unteren Region 144 höher als die der oberen Region 142. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist die Widerstandslast der unteren Region 144 des Batteriepackabstandhalters 140C wahrscheinlich geringer als die der oberen Region 142 des Batteriepackabstandhalters 140C.
<Vierte Ausführungsform>
Eine noch andere bevorzugte Ausführungsform wird mit Bezug auf 9 beschrieben. 9 ist eine Seitenansicht, die schematisch einen Batteriepackabstandhalter 140D gemäß einer Ausführungsform darstellt. In dem hier offenbarten Batteriepackabstandhalter 140D ist, wie in dem Fall der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform, der Raum (keilförmige Raum) 110 gebildet und die Weite von diesem ist in dem nach unten gerichteten Endabschnitt 144A des Batteriepackabstandhalters 140D weit und verengt sich allmählich nach oben. In dem keilförmigen Raum 110, der in der unteren Region 144 des Batteriepackabstandhalters 140D gebildet ist, wird eine Struktur (nachfolgend als „Überbrückungsabschnitt 96” bezeichnet) gebildet, welche die Innenwände des Batteriepackabstandhalters 140D, welche den keilförmigen Raum 110 bilden, miteinander verbindet.
Ein Material eines anderen Abschnitts (nachfolgend als „Hauptabschnitt 94” bezeichnet) des Batteriepackabstandhalters 140D als dem Überbrückungsabschnitt 96 ist nicht besonders beschränkt. Beispielsweise können vorzugsweise als das Material, das den Hauptabschnitt 94 bildet, die gleichen Materialien verwendet werden, wie die oben beschriebenen bevorzugten Beispiele für das Material, das die obere Region 142 in der Beschreibung der ersten Ausführungsform bildet. Das Material, das den Überbrückungsabschnitt 96 bildet, kann das gleiche sein wie oder verschieden sein von dem Material, das den Hauptabschnitt 94 bildet. In einem Fall, in dem das Material, das den Überbrückungsabschnitt 96 bildet, von dem Material verschieden ist, das den Hauptabschnitt 94 bildet, ist bevorzugt, dass das Material, das den Überbrückungsabschnitt 96 bildet, eine höhere Kompressibilität aufweist als das Material, das den Hauptabschnitt 94 bildet. Alternativ kann bevorzugt werden, dass das Material, das den Überbrückungsabschnitt 96 bildet, eine geringere Federkonstante als das Material aufweist, das den Hauptabschnitt 94 bildet. Alternativ kann bevorzugt werden, dass das Material, das den Überbrückungsabschnitt 96 bildet, eine niedrigere Widerstandslast als das Material aufweist, das den Hauptabschnitt 94 bildet. Beispielsweise können für das Material, das den Überbrückungsabschnitt 96 bildet, vorzugsweise die gleichen Materialien verwendet werden, wie die oben beschriebenen bevorzugten Beispiele für das Material, das die untere Region 144 in der Beschreibung der ersten Ausführungsform bildet.
Gemäß des Batteriepackabstandhalters 140D mit der oben beschriebenen Konfiguration weist die untere Region 144 des Batteriepackabstandhalters 140D wahrscheinlich eine höhere Kompressibilität in der Abstandhalterdickenrichtung (Einzelzellanordnungsrichtung) auf als die obere Region 142 des Batteriepackabstandhalters 140D. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist die Widerstandslast der unteren Region 144 des Batteriepackabstandhalters 140D wahrscheinlich niedriger als die der oberen Region 142 des Batteriepackabstandhalters 140D.
<Fünfte Ausführungsform>
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform wird mit Bezug auf 10 beschrieben. 10 ist eine Seitenansicht, die schematisch einen Batteriepackabstandhalter 140E gemäß einer Ausführungsform darstellt. Der hier offenbarte Batteriepackabstandhalter 140E enthält die obere Region 142 und die untere Region 144, welche in der Einzelzellanordnungsrichtung unterschiedliche Dicken aufweisen. Genauer ist in der gleichen Anordnungsrichtung die Dicke der unteren Region 144 geringer als die Dicke der oberen Region 142. Mit anderen Worten weist in dem Batteriepackabstandhalter 140E gemäß der Ausführungsform der nach unten gerichtete Endabschnitt 144A eine geringere Dicke in der Einzelzellanordnungsrichtung auf als der nach oben gerichtete Endabschnitt 142A.
In dem Batteriepackabstandhalter 140E können hier das die obere Region 142 bildende Material und das die untere Region 144 bildende Material die gleichen oder voneinander verschieden sein. Aus dem Gesichtspunkt der Verformbarkeit und ähnlichem ist es bevorzugt, dass in dem Batteriepackabstandhalter 140E das die obere Region 142 bildende Material und das die untere Region 144 bildende Material die gleichen sind.
Die Dicke der untere Region 144 in der Einzelzellanordnungsrichtung ist vorzugsweise 30% oder mehr, und besonders bevorzugt 40% oder mehr (beispielsweise 50% oder mehr) bezüglich der Dicke der oberen Region 142 in der Einzelzellanordnungsrichtung. Wenn die Dicke der unteren Region 144 der untere Grenzwert oder größer ist, wird wahrscheinlich eine geeignete Widerstandskraft während dem Zusammenbau des Batteriepacks aufgebracht. Auf der anderen Seite ist die Dicke der unteren Region 144 vorzugsweise 95% oder geringer, und besonders bevorzugt 90% oder geringer (beispielsweise 80% oder geringer) bezüglich der Dicke der oberen Region 142. Wenn die Dicke der unteren Region 144 der obere Grenzwert oder niedriger ist, ist die Widerstandlast der unteren Region wahrscheinlich niedriger als die der oberen Region.
In der in 10 dargestellten Ausführungsform wurde der Batteriepackabstandhalter 140E, welcher zwei Regionen enthält (die obere Region 142 und die untere Region 144), die unterschiedliche Dicken in der Einzelzellanordnungsrichtung aufweisen, als ein Beispiel beschrieben. Der hierin offenbarte Batteriepackabstandhalter kann jedoch drei oder mehr Regionen enthalten, die unterschiedliche Dicken aufweisen.
Gemäß des Batteriepackabstandhalters 140E mit der oben beschriebenen Konfiguration ist die Widerstandslast der unteren Region 144 wahrscheinlich geringer als diese der oberen Region 142.
Nachfolgend werden einige die Erfindung betreffende Beispiele beschrieben, wobei diese Beispiele nicht dazu gedacht sind, die Erfindung zu beschränken. Unter Verwendung der Batteriepackabstandhalter der ersten Ausführungsform, der zweiten Ausführungsform, der dritten Ausführungsform, der vierten Ausführungsform und der fünften Ausführungsform wurden jeweils Batteriepacks, wie sie in 1 dargestellt sind, konstruiert. Diese Batteriepacks wurden jeweils als Batteriepacks gemäß der Beispiele 1 bis 5 gewählt. Genauer wurden die Batteriepacks gemäß der jeweiligen Beispiele wie folgt konstruiert.
(Beispiel 1)
Eine Lithiumionensekundärbatterie wurde als Einzelzelle vorbereitet. Die Lithiumionensekundärbatterie weist eine Konfiguration auf, in welcher ein flach gewickelter Elektrodenkörper und eine nicht wässrige Elektrolytlösung in einem flachen quaderförmiges Aluminiumgehäuse aufgenommen wurden, wobei der flach gewickelte Elektrodenkörper enthält: bahnförmige Elektroden, in welchen positive und negative Elektrodenaktivmaterialien in positiven und negativen Elektrodenstromkollektoren gehalten werden; und einen Separator, der zwischen den Elektroden angeordnet ist. Die Größe einer flachen Fläche der Einzelzelle (d. h., eine weite Fläche bzw. Breitenfläche, welche der Einzelzellanordnungsrichtung gegenüberliegt) ist 50 mm Länge × 150 mm Weite. Die Einzelzelle enthält hier positive und negative Elektrodenanschlüsse, welche nach oben hervorstehen. Wie in 1 dargestellt, sind vier Einzelzellen derart angeordnet, dass die Richtungen, in welche die Anschlüsse hervorstehen, die gleichen sind. Zu diesem Zeitpunkt sind die Batteriepackabstandhalter (siehe 4 und 5) gemäß der ersten Ausführungsform an fünf Positionen angeordnet, einschließlich der drei Positionen zwischen den Einzelzellen und beide Außenseiten in der Einzelzellanordnungsrichtung. Durch Aufbringen einer Last (Beschränkungslast) auf die Einzelzellen unter Verwendung eines Beschränkungselements, das um die angeordneten Einzelzellen ausgebildet ist, wurden die Einzelzellen derart beschränkt, dass ein Flächendruck, der auf die flachen Flächen der Einzelzellen in der Anordnungsrichtung aufgebracht wird, bei etwa 5 × 10⁵ Pa ist. Anschließend wurde an einer Position zwischen benachbarten Einzelzellen ein positiver Elektrodenanschluss einer Einzelzelle elektrisch mit einem negativen Elektrodenanschluss der anderen Einzelzelle über einen Konnektor verbunden. Auf diese Weise wurde ein Batteriepack gemäß Beispiel 1 konstruiert.
In dem Batteriepackabstandhalter 140A gemäß der ersten Ausführungsform wurde ein Blockpolypropylen (Block PP-Harz), das 90 mol% bis 99,9 mol% eines Propylenbestandteils aufweist, als Material verwendet, das die obere Region 142 bildet. Ein PE-Harz wurde als ein Material verwendet, das die untere Region 144 bildet. In dem Batteriepackabstandhalter 140A belegt die untere Region 144 etwa 1/3 (Volumenverhältnis) der Gesamtregion des Abstandhalters 140A
(Beispiel 2)
Ein Batteriepack gemäß Beispiel 2 wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens, wie das des Batteriepacks gemäß Beispiel 1, gebildet, außer dass der verwendete Batteriepackabstandhalter zu dem Batteriepackabstandhalter 140B gemäß der zweiten Ausführungsform verändert wurde (siehe 6 und 7). In dem Batteriepackabstandhalter 140B gemäß der zweiten Ausführungsform wird ein Blockpolypropylen (Block PP-Harz), das 90 mol% bis 99,9 mol% eines Proplylenbestandteils enthält, als Material verwendet, das den Abschnitt 84 bildet, der ein anderer als die Feder ist. Als die Feder 82 wurde eine Schraubenfeder mit einem Windungsdurchmesser von 20 mm verwendet.
(Beispiel 3)
Ein Batteriepack gemäß Beispiel 3 wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens gebildet, wie das des Batteriepacks gemäß Beispiel 1, außer dass der verwendete Batteriepackabstandhalter zu dem Batteriepackabstandhalter 140C gemäß der dritten Ausführungsform verändert wurde (siehe 8). In dem Batteriepackabstandhalter 140C gemäß der dritten Ausführungsform wurde ein Blockpolypropylen (Block PP-Harz), das 90 mol% bis 99,9 mol% eines Propylenbestandteils enthält, als Material verwendet, das den Hauptabschnitt 90 bildet. Ein PE Harz wurde als ein Material verwendet, das den Innenabschnitt 92 bildet.
(Beispiel 4)
Ein Batteriepack gemäß Beispiel 4 wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens gebildet, wie das des Batteriepacks gemäß Beispiel 1, außer dass der verwendete Batteriepackabstandhalter zu dem Batteriepackabstandhalter 140D gemäß der vierten Ausführungsform verändert wurde (siehe 9). In dem Batteriepackabstandhalter 140D gemäß der vierten Ausführungsform, wurde ein Blockpolypropylen (Block PP-Harz), das 90 mol% bis zu 99,9 mol% eines Propylenbestandteils enthält, als Material verwendet, das den Hauptabschnitt 94 bildet. Ein Harz, das Styren-Butadin-Kautschuk (SBR) als einen Hauptbestandteil enthält, wurde als ein Material verwendet, das den Überbrückungsabschnitt 96 bildet.
(Beispiel 5)
Ein Batteriepack gemäß Beispiel 5 wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens konstruiert, wie das des Batteriepacks gemäß Beispiel 1, außer dass der verwendete Batteriepackabstandhalter zu dem Batteriepackabstandhalter 140E gemäß der fünften Ausführungsform verwendet wurde (siehe 10). Hier wurde ein Blockpolypropylen (Block PP-Harz), das 90 mol% bis 99,9 mol% eines Propylenbestandteils beinhaltet, als Material verwendet, das den Batteriepackabstandhalter 140E gemäß der fünften Ausführungsform bildet. Die Dicke der unteren Region 144 in der Einzelzellanordnungsrichtung war bei 70% bezüglich der Dicke der oberen Region 142.
(Vergleichsbeispiel 1)
Ein Batteriepack gemäß Vergleichsbeispiel 1 wurde unter Verwendung des gleichen Verfahrens konstruiert, wie das des Batteriepacks gemäß Beispiel 1, außer dass der verwendete Batteriepackabstandhalter zu dem Batteriepackabstandhalter gemäß des Vergleichsbeispiels 1 geändert wurde. Der Batteriepackabstandhalter gemäß Vergleichsbeispiel 1 hatte eine flache Form und wurde aus einem Blockpolypropylen (Block PP-Harz) gebildet, das 90 mol% bis 99,9 mol% eines Propylenbestandteils enthält.
<Druckprüfung>
In einer Druckprüfung wurde der Batteriepack gemäß jedes Beispiels zwischen Druckplatten (Länge 300 mm × Breite 150 mm) von beiden Außenseiten in der Einzelzellanordnungsrichtung gedrückt bzw. gepresst, und eine Last wurde auf das Zentrum in der Anordnungsrichtung aufgebracht. Die Last wurde unter Bedingungen von Druckrate: 5 mm/sec und Druckkraft (Gesamtdruck von beiden Seiten): etwa 10⁸ Pa bis 10⁹ Pa aufgebracht, bis die Länge des Batteriepacks in der Anordnungsrichtung bei etwa 90% bezüglich der Länge des Batteriepacks vor der Druckprüfung war (d. h., bis der Batteriepack um etwa 10% der Länge des Batteriepacks in der Anordnungsrichtung komprimiert war). Zu diesem Zeitpunkt wurde durch visuelle Inspektion bestimmt, welcher von dem nach oben gerichteten Endabschnitt und dem nach unten gerichteten Endabschnitt des Batteriepacks zuerst deformiert wurde.
Im Ergebnis wurde bei dem Batteriepackabstandhalter gemäß Beispiel 1 bis 5, welche eine Konfiguration haben, in welcher die zweite Region eine höhere Kompressibilität in der Einzelzellanordnungsrichtung als die erste Region aufweist, oder eine Konfiguration, in welcher die zweite Region eine niedrigere Widerstandslast als die erste Region aufweist, der nach unten gerichtete Endabschnitt (d. h., der Endabschnitt in der zweiten Richtung) wahrscheinlicher deformiert als der nach oben gerichtete Endabschnitt (d. h., der Endabschnitt in der ersten Richtung). Auf der anderen Seite war in dem Batteriepackabstandhalter gemäß dem Vergleichsbeispiel 1, das eine Konfiguration hat, in welcher die Gesamtregion des flachen Batteriepackabstandhalters aus einem Material gebildet war, die Wahrscheinlichkeit, das der nach oben gerichtete Endabschnitt zuerst verformt wird, im Wesentlichen die gleiche, wie die Wahrscheinlichkeit, dass der nach unten gerichtete Endabschnitt zuerst verformt wird. Es kann festgehalten werden, dass der Grund hierfür wie folgt lautet: In dem Batteriepackabstandhalter gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 gab es keine Verteilung der Kompressibilität in der Anordnungsrichtung und in der Widerstandslast; aufgrund eines geringen Unterschieds bei einem Verfahren eine Last auf den Batteriepack aufzubringen, wurde der Abstand zwischen den Einzelzellen in der oberen Region zuerst reduziert oder der Abstand zwischen den Einzelzellen in der unteren Region wurde zuerst reduziert.
Vorstehend wurden spezifische Beispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Diese Beispiele jedoch sind nur beispielhaft und beschränken die Ansprüche nicht. Die in den Ansprüchen beschriebene Technik der vorliegenden Anmeldung enthält verschiedene Modifikationen und Alternativen der oben beschriebenen spezifischen Beispiele.
Die Technik gemäß der Ansprüche der vorliegenden Anmeldung umfasst beispielsweise einen Batteriepackabstandhalter, der durch eine Kombination von zumindest zwei der oben beschriebenen ersten bis zur fünften Ausführungsform erhalten wird. In dem oben beschriebenen spezifischen Beispiel wird die Richtung, in welche Anschlüsse der Einzelzelle hervorstehen, als die nach oben gerichtete Richtung (entgegensetzte Richtung zu der Richtung der Schwerkraft), gewählt, aber die Ansprüche der vorliegenden Anmeldung sind nicht darauf beschränkt. Die Technik gemäß der Ansprüche der vorliegenden Anmeldung ist beispielsweise auch auf einen Batteriepack oder einen Batteriepackabstandhalter anwendbar, welcher in einer Stellung bzw. Position verwendet wird, in welcher die Anschlussvorstehrichtung als eine andere Richtung als die nach oben gerichtete Richtung eingestellt ist.
Der in 1 dargestellte Batteriepack 10 weist zum Zweck eines leichten Verständnisses der Erfindung eine einfache Konfiguration auf. Jedoch ist es für einen Fachmann offensichtlich, dass innerhalb eines Bereiches, in dem sich die Konfiguration und Effekte der Erfindung nicht verschlechtern, verschiedene Modifikationen und Ergänzungen vorgenommen werden können. In einem Fall einer Befestigung an einem Fahrzeug beispielsweise, z. B. einem Auto, kann eine Außenhülle zum Schutz für Hauptkomponenten (beispielsweise einer Gruppe von Einzelzellen) eines Batteriepacks, eine Komponenten zum Befestigen des Batteriepacks an einer vordefinierten Position im Fahrzeug, eine Komponente zum Verbinden mehrere Batteriepacks (Batteriemodule) miteinander und ähnliches vorgesehen sein. Der technische Umfang der Erfindung jedoch hängt nicht davon ab, ob die obigen Komponenten vorgesehen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-128120 A [0003, 0003]
JP 2013-98137 A [0003, 0003]
JP 2006-48996 A [0003, 0003]
JP 10-112301 A [0003, 0003]

Claims

Batteriepackabstandhalter (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E), welcher zwischen benachbarten Einzelzellen (20) in einem Batteriepack (10) angeordnet ist, der durch Anordnen einer Mehrzahl von Einzelzellen (20) in einer vordefinierten Anordnungsrichtung gebildet ist, wobei jede der Einzelzellen (20) Anschlüsse (60, 62) enthält, die in eine Richtung senkrecht zu der Anordnungsrichtung hervorstehen, wobei der Batteriepackabstandshalter (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) dadurch gekennzeichnet ist, das er aufweist, eine erste Region und eine zweite Region, wobei die Richtung, in welche die Anschlüsse (60, 62) hervorstehen, als eine erste Richtung festgelegt ist, eine Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung als eine zweite Richtung festgelegt ist, in der ersten Richtung und der zweiten Richtung des Batteriepackabstandhalters (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E), der zwischen den Einzelzellen (20) angeordnet ist, der Abstandhalter (140; 140A, 140B; 140C; 140D; 140E) in die erste Region und die zweite Region unterteilt ist, wobei die erste Region einen Endabschnitt (142A) in der ersten Richtung enthält und eine Hälfte einer Gesamtregion des Abstandshalters (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) in der zweiten Richtung von dem Endabschnitt (142A) in die erste Richtung belegt, wobei die zweite Region einen Endabschnitt (144A) in der zweiten Richtung enthält und eine Hälfte der Gesamtregion des Abstandhalters (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) in der ersten Richtung von dem Endabschnitt (144A) in der zweiten Richtung belegt, und die zweite Region eine höhere Kompressibilität in der Anordnungsrichtung als die erste Region aufweist.
Batteriepackabstandhalter (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E), der zwischen benachbarten Einzelzellen (20) in einem Batteriepack (10) angeordnet ist, der durch Anordnen eine Mehrzahl von Einzelzellen (20) in einer vordefinierten Anordnungsrichtung gebildet ist, wobei jede der Einheitszellen (20) Anschlüsse (60, 62) enthält, die in eine Richtung senkrecht zu der Anordnungsrichtung hervorstehen, wobei der Batteriepackabstandhalter (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) dadurch gekennzeichnet ist, das er aufweist, eine erste Region und eine zweite Region, wobei die Richtung, in welche die Anschlüsse (60, 62) hervorstehen, als eine erste Richtung festgelegt ist, eine Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung als eine zweite Richtung festgelegt ist, in der ersten Richtung und der zweiten Richtung des Batteriepackabstandhalters (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E), der zwischen den Einzelzellen (20) angeordnet ist, der Abstandhalter (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) in die erste Region und die zweite Region geteilt ist, wobei die erste Region einen Endabschnitt (142A) in der ersten Richtung enthält und eine Hälfte einer Gesamtregion des Abstandhalters (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) in der zweiten Richtung von dem Endabschnitt (142A) in der ersten Richtung belegt, wobei die zweite Region einen Endabschnitt (144A) in der zweiten Richtung enthält und eine Hälfte der Gesamtregion des Abstandhalters (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) in der ersten Richtung von dem Endabschnitt (144A) in der zweiten Richtung belegt, und die zweite Region eine niedrigere Widerstandlast in der Anordnungsrichtung als die erste Region aufweist.
Batteriepackabstandhalter (140; 140B; 140D; 140E), der zwischen benachbarten Einzelzellen (20) in einem Batteriepack (10) angeordnet ist, der durch Anordnen einer Mehrzahl von Einzelzellen (20) in einer vordefinierten Anordnungsrichtung gebildet ist, wobei der Batteriepackabstandhalter (140; 140B; 140D; 140E) dadurch gekennzeichnet ist, dass jede der Einzelzellen (20) Anschlüsse (60, 62) enthält, welche in eine Richtung senkrecht zu der Anordnungsrichtung hervorstehen, die Richtung, in welche die Anschlüsse (60, 62) hervorstehen, als eine erste Richtung festgelegt ist, eine Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung als eine zweite Richtung festgelegt ist, und in der ersten Richtung und der zweiten Richtung des Batteriepackabstandhalters (140; 140B; 140D; 140E), der zwischen den Einzelzellen (20) angeordnet ist, ein Endabschnitt (144A) in der zweiten Richtung eine geringere Dicke in der Anordnungsrichtung als ein Endabschnitt (142A) in der ersten Richtung aufweist.
Abstandhalter (140; 140B; 140D) nach Anspruch 3, wobei ein keilförmiger Raum (110) in einer Region von einem Abschnitt des Endabschnitts (144A) in der zweiten Richtung in Richtung zur Innenseite des Abstandhalters (140; 140B; 140D) gebildet ist.
Abstandhalter (140; 140A; 140C) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Region hauptsächlich aus einem Material, das eine höhere Kompressibilität, und/oder einem Material, das eine niedrigere Widerstandslast als die erste Region aufweist, gebildet ist.
Abstandhalter (140; 140A; 140C) nach Anspruch 3, weiter aufweisend, eine erste Region und eine zweite Region, wobei die erste Region den Endabschnitt (142A) in der ersten Richtung enthält und eine Hälfte einer Gesamtregion des Abstandhalters in der zweiten Richtung von dem Endabschnitt (142A) in der ersten Richtung belegt, die zweite Region den Endabschnitt (144A) in der zweiten Richtung enthält und eine Hälfte der Gesamtregion des Abstandhalters in der ersten Richtung von dem Endabschnitt (144A) in der zweiten Richtung belegt, die zweite Region hauptsächlich aus einem Material, das eine höhere Kompressibilität und/oder einem Material, das eine niedrigere Widerstandslast als die erste Region aufweist, gebildet ist.
Abstandhalter (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) nach einem der Ansprüche 1, 2 und 5, wobei die erste Region hauptsächlich aus einem Polyolefinharz gebildet ist.
Abstandhalter (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) nach einem der Ansprüche 3, 4 und 6, weiter aufweisend, eine erste Region und eine zweite Region, wobei die erste Region den Endabschnitt (142A) in der ersten Richtung enthält und eine Hälfte einer Gesamtregion des Abstandhalters (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) in der zweiten Richtung von dem Endabschnitt (142A) in der ersten Richtung belegt, die zweite Region den Endabschnitt (144A) in der zweiten Richtung enthält und eine Hälfte der Gesamtregion des Abstandhalters (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) in der ersten Richtung von dem Endabschnitt (144A) in der zweiten Richtung belegt, wobei die erste Region hauptsächlich aus einem Polyolefinharz gebildet ist.
Abstandhalter (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 7, wobei die zweite Region hauptsächlich aus einem Elastomer gebildet ist.
Abstandhalter (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) nach einem der Ansprüche 3, 4, 6, und 8, weiter aufweisend, eine erste Region und eine zweite Region, wobei die erste Region den Endabschnitt (142A) in der ersten Richtung enthält und eine Hälfte einer Gesamtregion des Abstandhalters (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) in der zweiten Richtung von dem Endabschnitt (142A) in der ersten Richtung belegt, die zweite Region den Endabschnitt (144A) in der zweiten Richtung enthält und eine Hälfte der Gesamtregion des Abstandhalters (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) in der ersten Richtung von dem Endabschnitt (144A) in der zweiten Richtung belegt, wobei die zweite Region hauptsächlich aus einem Elastomer gebildet ist.
Batteriepack (10), der durch Anordnen einer Mehrzahl von Einzelzellen (20) in einer vordefinierten Anordnungsrichtung gebildet ist, wobei der Batteriepack (10) dadurch gekennzeichnet ist, das er aufweist: den Batteriepackabstandhalter (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Batteriepackabstandhalter (140; 140A; 140B; 140C; 140D; 140E) zwischen benachbarten Einzelzellen (20) angeordnet ist.