DE102021101217A1

DE102021101217A1 - Leistungsspeichervorrichtung

Info

Publication number: DE102021101217A1
Application number: DE102021101217.1A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Hamaoka; Taku Inoue; Hiromi Ueda; Kojiro TAMARU; Satoshi Morioka; Motoyoshi Okumura
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-01-24
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2021-07-29
Also published as: JP7430537B2; US20210234221A1; JP2021118072A; CN113178610A; US11552359B2

Abstract

Eine Leistungsspeichervorrichtung enthält eine Vielzahl laminierte Leistungsspeichermodule, eine leitende Platte und ein Dichtungselement. Die leitende Platte und das Dichtungselement sind zwischen den Leistungsspeichermodulen nebeneinander in einer Laminierrichtung der Leistungsspeichermodule angeordnet. Die mehreren Leistungsspeichermodule haben jeweils ein Elektrodenlaminat, eine Elektrolytlösung und einen Dichtungskörper. Das Elektrodenlaminat hat an dem einem Ende und an dem anderen Ende in der Laminierrichtung freigelegte Elektrodenabschnitte, die aus dem Dichtungskörper herausragen. Zwischen den in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodulen ist die leitende Platte zwischen den einander gegenüberliegenden freigelegten Elektrodenabschnitten angeordnet, um mit den freigelegten Elektrodenabschnitten in Kontakt zu sein, und mindestens ein Abschnitt zwischen den einander gegenüberliegenden Dichtungskörpern ist mit dem Dichtungselement gefüllt.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Leistungsspeichervorrichtung.
Als Leistungsspeichervorrichtung aus dem Stand der Technik ist eine Leistungsspeichervorrichtung bekannt, die eine Vielzahl von laminierten Leistungsspeichermodulen enthält. Als Leistungsspeichermodul aus dem Stand der Technik ist eine bipolare Batterie bekannt, die eine bipolare Elektrode hat, bei der eine positive Elektrode auf einer ersten Oberfläche einer Elektrodenplatte und eine negative Elektrode auf einer zweiten Oberfläche der Elektrodenplatte ausgebildet ist. Eine bipolare Batterie, die beispielsweise in der Druckschrift JP 2005 - 135 764 A offenbart ist, hat ein Elektrodenlaminat mit einer Vielzahl von laminierten bipolaren Elektroden und ein auf einer Seitenfläche des Elektrodenlaminats vorgesehenes Polypropylen-Zellengehäuse (Dichtungskörper). Eine Polypropylenschicht ist an dem Randbereich der bipolaren Elektrode vorgesehen, und die bipolare Elektrode und das Zellengehäuse sind durch die Polypropylenschicht durch integrales Formen fest fixiert. Daher ist es möglich, eine Elektrolytlösung zu versiegeln.
Wenn in einem Leistungsspeichermodul, wie oben beschrieben, die Elektrolytlösung eine alkalische wässrige Lösung ist, gibt es einen Fall, in dem ein sogenanntes alkalisches Kriechphänomen bewirkt, dass sich die Elektrolytlösung auf einer Elektrodenplatte jeder Elektrode ausbreitet, durch einen Spalt zwischen der Polypropylenschicht und der Elektrodenplatte hindurchgeht und auf der Seite der äußeren Oberfläche der Elektrodenplatte heraussickert. Wenn das alkalische Kriechphänomen an der äußersten Elektrode auftritt, sickert die Elektrolytlösung aus dem System. Ohne auf das alkalische Kriechphänomen beschränkt zu sein, besteht bei einem Flüssigkeitsaustritt eine Gefahr, dass ein Kurzschluss (Tracking) zwischen den laminierten Leistungsspeichermodulen auftritt.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Leistungsspeichervorrichtung bereit, die das Auftreten eines Kurzschlusses zwischen Leistungsspeichermodulen unterdrücken kann.
Eine Leistungsspeichervorrichtung der vorliegenden Offenbarung hat eine Vielzahl laminierte Leistungsspeichermodule, eine leitende Platte und ein Dichtungselement. Die leitende Platte und das Dichtungselement sind zwischen den Leistungsspeichermodulen nebeneinander liegend in einer Laminierrichtung der Leistungsspeichermodule vorgesehen. Die mehreren Leistungsspeichermodule haben jeweils ein Elektrodenlaminat, eine Elektrolytlösung und einen Dichtungskörper. Das Elektrodenlaminat hat eine Vielzahl Elektroden, die entlang der Laminierrichtung der Leistungsspeichermodule durch einen Separator laminiert sind. Die Elektrolytlösung ist in einem Innenraum untergebracht, der zwischen den nebeneinander liegenden Elektroden gebildet wird. Der Dichtungskörper umgibt eine Seitenfläche des Elektrodenlaminats entlang der Laminierrichtung und dichtet den Innenraum ab. Die mehreren Elektroden haben eine negative Endelektrode, eine positive Endelektrode und mehrere bipolare Elektroden, die zwischen der negativen Endelektrode und der positiven Endelektrode laminiert sind. Die mehreren bipolaren Elektroden haben jeweils eine Elektrodenplatte, eine positive Elektrode, die auf einer ersten Oberfläche der Elektrodenplatte vorgesehen ist, und eine negative Elektrode, die auf einer zweiten Oberfläche der Elektrodenplatte vorgesehen ist. Das Elektrodenlaminat hat freigelegte Elektrodenabschnitte, die von dem Dichtungskörper an dem einem Ende und an dem anderen Ende in der Laminierrichtung freigelegt sind. Zwischen den in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodulen ist die leitende Platte zwischen den einander gegenüberliegenden freigelegten Elektrodenabschnitten angeordnet, um mit den freigelegten Elektrodenabschnitten in Kontakt zu sein, und mindestens ein Abschnitt zwischen den einander gegenüberliegenden Dichtungskörpern ist mit dem Dichtungselement gefüllt.
In dieser Leistungsspeichervorrichtung ist zwischen den in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodulen zumindest ein Teil des Abschnitts zwischen den einander gegenüberliegenden Dichtungskörpern mit dem Dichtungselement gefüllt. Daher ist es möglich, selbst wenn die Elektrolytlösung aus dem Innenraum des Leistungsspeichermoduls austritt und zu der äußeren Umfangsfläche des Dichtungskörpers fließt, in dem mit dem Dichtungselement gefüllten Abschnitt das Eindringen der Elektrolytlösung zu unterdrücken, die sich auf der äußeren Umfangsfläche des Dichtungskörpers ausbreitet. Daher ist es möglich, das Auftreten eines Kurzschlusses zwischen den Leistungsspeichermodulen über die sich an der äußeren Umfangsfläche des Dichtungskörpers ausbreitende Elektrolytlösung zu unterdrücken.
Der Dichtungskörper kann eine äußere Umfangsfläche entlang der Laminierrichtung, ein Paar Endflächen, die der Laminierrichtung zugewandt sind, und einen Überhang aufweisen, der an der äußeren Umfangsfläche vorgesehen ist und in der Richtung einer Außenseite des Elektrodenlaminats überhängt. Die Endfläche kann einen ersten Abschnitt aufweisen, der einem Einbauort des Überhangs entspricht, und einen zweiten Abschnitt, der nicht dem Einbauort entspricht. Das Dichtungselement kann zumindest an dem zweiten Abschnitt vorgesehen sein. In diesem Fall kann an dem ersten Abschnitt, der dem überhängenden Einbauort in der Endfläche des Dichtungskörpers entspricht, das Eindringen der Elektrolytlösung unterdrückt werden, da sich die Elektrolytlösung auf dem überhängenden Teil ausbreitet und auch dann fällt, wenn die Elektrolytlösung zu der äußeren Umfangsfläche abfließt. In dem zweiten Abschnitt, der nicht dem überhängenden Einbauort entspricht, kann das Eindringen der Elektrolytlösung durch das Dichtungselement unterdrückt werden. Somit kann das Auftreten eines Kurzschlusses zwischen den Leistungsspeichermodulen über die sich an der Außenumfangsfläche des Dichtungskörpers ausbreitende Elektrolytlösung zuverlässig unterdrückt werden.
Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt können in einer Umfangsrichtung des Dichtungskörpers nebeneinander liegen. Das Dichtungselement kann auch in dem ersten Abschnitt vorgesehen sein. In diesem Fall ist es möglich, einen durch Flüssigkeitsaustritt verursachten Kurzschluss zwischen den Leistungsspeichermodulen weiter zu unterdrücken.
In der leitenden Platte kann ein Kühlungsströmungspfad gebildet werden, durch den ein Kühlungsfluid fließt. Die leitende Platte kann so angeordnet sein, dass ein Einlass und ein Auslass des Kühlungsströmungspfads dem ersten Abschnitt entsprechen. In diesem Fall kann unterdrückt werden, dass der Einlass und der Auslass des Kühlungsströmungspfads durch das Dichtungselement blockiert werden.
Das Leistungsspeichermodul kann ein Druckanpassungsventil aufweisen, das so konfiguriert ist, dass es einen Druck des Innenraums anpasst. Das Druckanpassungsventil kann an der äußeren Umfangsfläche angebracht sein, die dem zweiten Abschnitt entspricht. In diesem Fall kann das Druckanpassungsventil einfach an der äußeren Umfangsfläche angebracht sein, da der Überhang nicht an der äußeren Umfangsfläche vorgesehen ist, die dem zweiten Abschnitt entspricht.
Das Dichtungselement kann mit dem Dichtungskörper verklebt sein. In diesem Fall wird der Versatz des Dichtungselements unterdrückt.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Leistungsspeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine Seitenansicht der Leistungsspeichervorrichtung.
3 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III in der 1.
4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in der 1.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Leistungsspeichermoduls, das mit einem Dichtungselement versehen ist.
6 ist eine Draufsicht auf das Leistungsspeichermodul, das mit dem Dichtungselement versehen ist.
7 ist eine Schnittdarstellung des Leistungsspeichermoduls.

Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen wird das gleiche Bezugszeichen für das gleiche Element oder die Elemente mit der gleichen Funktion verwendet, und die Elemente werden nicht wiederholt beschrieben.
Eine Leistungsspeichervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 1 bis zu der 7 beschrieben. Die 1 ist eine perspektivische Ansicht der Leistungsspeichervorrichtung 1. Die 2 ist eine Seitenansicht der Leistungsspeichervorrichtung 1. Die 3 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III in die 1. Die 4 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in die 1. Die 5 ist eine perspektivische Ansicht eines mit einem Dichtungselement S versehenen Leistungsspeichermoduls 3. Die 6 ist eine Draufsicht auf das mit dem Dichtungselement S versehene Leistungsspeichermodul 3. Die 7 ist eine Schnittansicht des Leistungsspeichermoduls 3.
Die Leistungsspeichervorrichtung 1 ist als Batterie für eine Vielzahl von Fahrzeugen einsetzbar, z. B. für einen Gabelstapler, ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug und dergleichen. Die Leistungsspeichervorrichtung 1 hat ein Modul-Laminat 2 und ein Rückhalteelement 4. Das Modul-Laminat 2 hat eine Vielzahl von zusammenlaminierten Leistungsspeichermodulen 3. Das Rückhalteelement 4 übt in der Laminierrichtung der Leistungsspeichermodule 3 von beiden Seiten eine Rückhaltekraft auf das Modul-Laminat 2 aus. Das Leistungsspeichermodul 3 hat in der Laminierrichtung gesehen beispielsweise eine rechteckige Form. In der vorliegenden Beschreibung wird die Laminierrichtung zur Vereinfachung der Beschreibung als Z-Achsenrichtung, die Längsrichtung des Leistungsspeichermoduls 3 in der Laminierrichtung als Y-Achsenrichtung und die Querrichtung des Leistungsspeichermoduls 3 als X-Achsenrichtung definiert.
Das Modul-Laminat 2 hat eine Vielzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform sieben) Leistungsspeichermodulen 3, eine Vielzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform acht) leitfähigen Platten 5 und Dichtungselemente S. Das Leistungsspeichermodul 3 ist beispielsweise eine bipolare Batterie. Das Leistungsspeichermodul 3 ist z. B. eine Sekundärbatterie wie eine Nickel-Metallhydrid-Sekundärbatterie oder eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie. Dabei ist die Leistungsspeichervorrichtung 1 nicht auf die oben beschriebene Sekundärbatterie beschränkt und kann z. B. ein elektrischer Doppelschichtkondensator sein. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Stromspeicher 1 eine Nickel-Metallhydrid-Sekundärbatterie.
Die Vielzahl der Leistungsspeichermodule 3 ist durch die leitfähigen Platten 5 laminiert. Die in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodule 3 sind durch die leitfähigen Platten 5 elektrisch miteinander verbunden. Wie in der 3 gezeigt ist, umfassen die mehreren leitenden Platten 5 in der vorliegenden Ausführungsform mehrere leitende Platten 5A und mehrere leitende Platten 5B (leitende Elemente). Die Anzahl der leitenden Platten 5 beträgt z. B. acht, die Anzahl der leitenden Platten 5A beträgt z. B. sechs und die Anzahl der leitenden Platten 5B beträgt z. B. zwei. Die leitfähige Platte 5A ist zwischen den in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodulen 3 vorgesehen. Zwischen den in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodulen 3 ist die leitende Platte 5A zwischen den freigelegten Elektrodenabschnitten 31b der Elektrodenlaminate 31 angeordnet, die einander gegenüberliegen, um mit den freigelegten Elektrodenabschnitten 31b in Kontakt zu sein. Der freigelegte Elektrodenabschnitt 31b wird weiter unten beschrieben. Die leitfähigen Platten 5B sind außerhalb der Vielzahl der Leistungsspeichermodule 3 vorgesehen, wobei die Leistungsspeichermodule 3 an den Laminatenden in der Laminierrichtung angeordnet sind. Wie in der 1 und der 2 dargestellt ist, ist ein positiver Elektrodenanschluss 6 (Elektrodenanschluss) mit einer der leitenden Platten 5B verbunden. Ein negativer Elektrodenanschluss 7 (Elektrodenanschluss) ist mit der anderen leitenden Platte 5B verbunden. Der positive Elektrodenanschluss 6 und der negative Elektrodenanschluss 7 ragen aus den Randbereichen der leitenden Platten 5B in einer Richtung heraus, die die Laminierrichtung (Y-Achsenrichtung) schneidet. Mit der positiven Elektrodenklemme 6 und der negativen Elektrodenklemme 7 wird die Leistungsspeichervorrichtung 1 geladen und entladen.
Wie in der 3 und der 4 dargestellt ist, sind in der leitenden Platte 5A mehrere Kühlungsströmungspfade 5a ausgebildet, die zum Durchströmen eines Kühlungsfluids konfiguriert sind. Hier wird als das Kühlungsfluid beispielsweise Luft, Wasser oder Ähnliches verwendet. Der Kühlungsströmungspfad 5a erstreckt sich entlang einer Schnittrichtung (X-Achsenrichtung), die die Laminierrichtung (Z-Achsenrichtung) schneidet. Die Richtung, in der sich der Kühlungsströmungspfad 5a erstreckt (X-Achsenrichtung), liegt rechtwinkelig sowohl zu der Laminierrichtung (Z-Achsenrichtung) als auch zu einer Richtung, in der der positive Elektrodenanschluss 6 und der negative Elektrodenanschluss 7 gezeichnet sind (Y-Achsenrichtung). Die leitende Platte 5A fungiert als Wärmeableitungsplatte, die so konfiguriert ist, dass sie die von dem Leistungsspeichermodul 3 erzeugte Wärme ableitet, wenn das Kühlungsfluid in den Kühlungsströmungspfaden 5a fließt.
Die leitende Platte 5 hat in der Laminierrichtung betrachtet beispielsweise eine rechteckige Form. Ein Paar von Endabschnitten 5b und 5c des Kühlungsströmungspfades 5a sind an einem Paar von Seitenflächen der leitfähigen Platte 5 vorgesehen, die jeweils in die Richtung der X-Achse weisen. In der vorliegenden Ausführungsform ist in der Laminierrichtung gesehen die Fläche der leitfähigen Platte 5 kleiner als die Fläche des Leistungsspeichermoduls 3. Unter dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Wärmeableitungseigenschaften kann die Fläche der leitfähigen Platte 5 gleich groß wie die Fläche des Leistungsspeichermoduls 3 oder größer als die Fläche des Leistungsspeichermoduls 3 sein.
Das Dichtungselement S ist zwischen den in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodulen 3 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Dichtungselement S zusammen mit der leitfähigen Platte 5A zwischen den in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodulen 3 angeordnet. Das Dichtungselement S ist außerhalb der leitfähigen Platte 5A angeordnet. Es ist zu beachten, dass das Dichtungselement S auch zusammen mit der leitfähigen Platte 5B jeweils in der Laminierrichtung außerhalb der an den Laminatenden positionierten Leistungsspeichermodulen 3 angeordnet sein kann. Die spezifische Anordnung der Dichtungselemente S wird im Folgenden beschrieben.
Wie in der 1, der 2 und der 4 dargestellt ist, weist die Leistungsspeichervorrichtung 1 einen Einbringungskanal 21 und einen Entnahmekanal 22 auf, die jeweils so konfiguriert sind, dass das Kühlungsfluid zur Kühlung der Leistungsspeichermodule 3 fließt. Hier zeigt die 4 einen Querschnitt entlang einer Ebene, die durch den zentralen Teil einer leitenden Platte 5A in der Laminierrichtung verläuft. In die 4 sind der Einfachheit halber nur eine leitende Platte 5A, der Einbringungskanal 21 und der Entnahmekanal 22 dargestellt.
Der Einbringungskanal 21 ist so vorgesehen, dass er in jeder leitenden Platte 5A den Endabschnitten 5b auf einer Seite der einzelnen Kühlungsströmungspfade 5a gegenüberliegt und sich entlang der Y-Achsenrichtung erstreckt. Der Einbringungskanal 21 ist so konfiguriert, dass das Kühlungsfluid strömt, um das Kühlungsfluid in die Kühlungsströmungspfade 5a einzubringen. An einem Ende des Einbringungskanals 21 in der Richtung der Y-Achse ist eine Einbringungsöffnung 21a zum Einbringen des Kühlungsfluids in den Einbringungskanal 21 vorgesehen. Das aus dem Einbringungskanal 21 in die Endabschnitte 5b der Kühlungsströmungspfade 5a eingebrachte Kühlungsfluid fließt in den Kühlungsströmungspfaden 5a und wird aus den Endabschnitten 5c auf der anderen Seite der Kühlungsströmungspfade 5a abgezogen.
Der Entnahmekanal 22 ist so vorgesehen, dass er den Endabschnitten 5c der einzelnen Kühlungsströmungspfade 5a in jeder leitenden Platte 5A gegenüberliegt und sich entlang der Y-Achsenrichtung erstreckt. Der Entnahmekanal 22 ist so konfiguriert, dass er das Kühlungsfluid, das aus den Endabschnitten 5c der Kühlungsströmungspfade 5a entnommen wird, fließen lässt. An einem Ende des Entnahmekanals 22 in der Richtung der Y-Achse ist eine Entnahmeöffnung 22a zum Abgeben des Kühlungsfluids aus dem Entnahmekanal 22 nach außen vorgesehen. An die Entnahmeöffnung 22a ist z. B. ein Gebläse oder ähnliches angeschlossen, das so konfiguriert ist, dass es das Kühlungsfluid in dem Entnahmekanal 22 ansaugt.
Wie in der 1 und der 2 dargestellt ist, hat das Rückhalteelement 4 ein Paar Rückhalteplatten 8 (eine Rückhalteplatte 8A auf der Seite des negativen Elektrodenanschlusses 7 und eine Rückhalteplatte 8B auf der Seite des positiven Elektrodenanschlusses 6), die so konfiguriert sind, dass sie das Modullaminat 2 von beiden Seiten in der Laminierrichtung zwischen sich nehmen, und eine Vielzahl von (10 in der vorliegenden Ausführungsform) Kopplungselementen 9, die so konfiguriert sind, dass sie das Paar Rückhalteplatten 8 koppeln. Die Kopplungselemente 9 üben über das Paar von Rückhalteplatten 8 in der Laminierrichtung eine Rückhaltekraft auf das Modullaminat 2 aus. In der vorliegenden Ausführungsform besteht das Kopplungselement 9 aus einer Schraube 9a und einer Mutter 9b, die jeweils so konfiguriert sind, dass sie das Paar Rückhalteplatten 8 befestigen.
Die Rückhalteplatte 8 ist eine rechteckige Metallplatte mit einer Fläche, die in der Laminierrichtung gesehen etwas größer als die Fläche des Leistungsspeichermoduls 3 und der leitenden Platte 5 ist. Zwischen jeder Rückhalteplatte 8 und der leitenden Platte 5B ist beispielsweise eine Isolierfolie F, wie z.B. eine Harzfolie, angeordnet. Die Isolierfolie F isoliert die Rückhalteplatte 8 und die leitende Platte 5B voneinander. Die Isolierfolie F hat in der Laminierrichtung gesehen beispielsweise eine rechteckige Form. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Fläche der Isolierfolie F in der Laminierrichtung gesehen größer als die Fläche des Leistungsspeichermoduls 3 und der leitenden Platte 5, aber kleiner als die Fläche der Halteplatte 8.
Die Rückhalteplatte 8 hat einen zentralen Abschnitt 11, der in der Laminierrichtung gesehen das Modullaminat 2 überlappt, und Randabschnitte 10, die sich in einer Richtung (in der vorliegenden Ausführungsform in der Richtung der Y-Achse) orthogonal zur Laminierrichtung vom zentralen Abschnitt 11 aus erstrecken und das Modullaminat 2 in der Laminierrichtung gesehen nicht überlappen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Paar Randabschnitte 10 auf beiden Seiten des zentralen Abschnitts 11 in der X-Achsenrichtung vorgesehen. Das heißt, der zentrale Abschnitt 11 ist zwischen dem Paar Randabschnitte 10 eingebettet. Der Randabschnitt 10 hat eine Außenfläche 10a, die in der Laminierrichtung nach außen weist, und eine Innenfläche 10b, die in der Laminierrichtung nach innen weist. Der Mittelteil 11 hat eine Außenfläche 11a, die in der Laminierrichtung nach außen weist, und eine Innenfläche 11b, die in der Laminierrichtung nach innen weist. Die äußere Oberfläche 10a ist innerhalb der äußeren Oberfläche 11a in der Laminierrichtung positioniert. Die Innenfläche 10b ist innerhalb der Innenfläche 11b in der Laminierrichtung positioniert.
Das Paar Randabschnitte 10 sind äußere Randabschnitte, die sich in der Längsrichtung (Y-Achsenrichtung) der Rückhalteplatte 8 erstrecken. Das Paar Randabschnitte 10 ist so angeordnet, dass es in der Laminierrichtung gesehen nicht überlappt. Jeder Kantenabschnitt 10 ist mit einer Vielzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform fünf) Einführungslöchern 10c versehen, durch die die Schrauben 9a eingeführt werden. In jedem Randabschnitt 10 ist die Vielzahl der Einstecklöcher 10c so angeordnet, dass sie entlang der Längsrichtung (Y-Achsenrichtung) der Rückhalteplatte 8 voneinander getrennt sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Mehrzahl der Einstecklöcher 10c in gleichen Abständen von einem Ende zum anderen Ende des Randabschnitts 10 in Längsrichtung der Rückhalteplatte 8 angeordnet.
Der Kopfabschnitt der Schraube 9a ist an der Außenfläche 10a der Rückhalteplatte 8A angeordnet. Der distale Endabschnitt (Schraubenspitze) des Schaftabschnitts der Schraube 9a ragt aus der Außenfläche 10a der Rückhalteplatte 8B heraus. Die Mutter 9b wird an den distalen Endabschnitt der Schraube 9a geschraubt. Die Mutter 9b ist an der Außenfläche 10a der Rückhalteplatte 8B angeordnet. Daher sind die mehreren Leistungsspeichermodule 3 und die mehreren leitfähigen Platten 5 durch die Halteplatten 8A und 8B miteinander verbunden und zu einem Modul-Laminat 2 zusammengefasst. Außerdem wird auf das Modul-Laminat 2 in der Laminierrichtung eine Rückhaltekraft ausgeübt.
Die Innenflächen 10b befinden sich in der Laminierrichtung außerhalb aller leitenden Platten 5A. Das heißt, in der Richtung der X-Achse gesehen, befinden sich die inneren Oberflächen 10b unter der Vielzahl von leitfähigen Platten 5A außerhalb der leitfähigen Platten 5A, die in den äußersten Schichten in der Laminierrichtung angeordnet sind. Das heißt, weder die Einlässe (Endabschnitte 5b) noch die Auslässe (Endabschnitte 5c) der Kühlungsströmungspfade 5a in allen leitfähigen Platten 5A sind mit den Randabschnitten 10 bedeckt. Dadurch ist es möglich, das Kühlungsfluid aus dem Einbringungskanal 21 reibungslos in die Kühlungsströmungspfade 5a einzubringen und das Kühlungsfluid aus den Kühlungsströmungspfaden 5a reibungslos in den Entnahmekanal 22 abzuleiten. Daher ist es möglich, das Kühlungsfluid zuverlässig durch die Kühlungsströmungspfade 5a in den leitfähigen Platten 5A zu leiten.
Wie oben beschrieben, ragen der positive Elektrodenanschluss 6 und der negative Elektrodenanschluss 7 von den Seitenflächen (den die Y-Achsenrichtung schneidenden Seitenflächen) der leitfähigen Platten 5B entlang der lateralen Richtung (X-Achsenrichtung) hervor. Die Elektrodenanschlüsse (der positive Elektrodenanschluss 6 und der negative Elektrodenanschluss 7) sind von den Seitenflächen der leitfähigen Platten 5B hervorgezogen, die den Randabschnitten 10 nicht gegenüberliegen, wie oben beschrieben, wodurch es möglich ist, eine Störung zwischen den Elektrodenanschlüssen und den Randabschnitten 10 zuverlässig zu verhindern. Wenn der Einbringungskanal 21 und der Entnahmekanal 22 an Positionen vorgesehen sind, die der Seitenfläche des Modullaminats 2 entlang der Längsrichtung (Y-Achsenrichtung) gegenüberliegen, wie in der vorliegenden Ausführungsform, ist es ebenfalls möglich, ein Zusammenstoßen zwischen dem Elektrodenanschluss und dem Einbringungskanal 21 oder dem Entnahmekanal 22 zu verhindern.
Wie in der 1 dargestellt ist, ist der Einbringungskanal 21 in der vorliegenden Ausführungsform an einem Randabschnitt 10 (dem Randabschnitt 10 auf der Seite des einen Endabschnitts 5b des Kühlungsströmungspfads 5a) mit vier Befestigungsschrauben 18A befestigt. Der Entnahmekanal 22 ist mit vier Befestigungsschrauben 18B an dem anderen Randabschnitt 10 (dem Randabschnitt 10 auf der Seite des anderen Endabschnitts 5c des Kühlungsströmungspfads 5a) befestigt. In jedem Randabschnitt 10 sind vier Schraubenlöcher (nicht dargestellt) vorgesehen, in die die Befestigungsschrauben 18A oder 18B eingeschraubt werden. Die vier Schraubenlöcher befinden sich mit Ausnahme des Kopplungselements 9, das sich im mittleren Bereich der Halteplatte 8 in Längsrichtung befindet, in der Nähe der vier Kopplungselemente 9.
Der Einbringungskanal 21 und der Entnahmekanal 22 haben Verlängerungsabschnitte 21b bzw. Verlängerungsabschnitte 22b. Die Verlängerungsabschnitte 21b und 22b erstrecken sich entlang einer Ebene (XY-Ebene) rechtwinkelig zur Laminierrichtung, um den Schraubenlöchern in den einzelnen Randabschnitten 10 gegenüberzuliegen. In den Verlängerungsabschnitten 21b und 22b sind Durchgangslöcher ausgebildet, die den Schraubenlöchern in den Randabschnitten 10 entsprechen. Die Befestigungsschrauben 18A und 18B werden durch die Durchgangslöcher eingeführt und in die Lochabschnitte 19 eingeschraubt. Dadurch werden der Einbringungskanal 21 und der Ausführungskanal 22 an den Randabschnitten 10 befestigt.
Wie in den 5 bis 7 dargestellt ist, hat das Leistungsspeichermodul 3 das Elektrodenlaminat 31, einen Harzdichtkörper 40 und Druckanpassungsventile 52. Das Elektrodenlaminat 31 hat eine Vielzahl von Elektroden, die entlang der Laminierrichtung (Z-Achsenrichtung) der Leistungsspeichermodule 3 durch einen Separator 33 laminiert sind. Die Vielzahl der Elektroden hat eine negative Anschlusselektrode 38, eine positive Anschlusselektrode 39 und ein Laminat aus einer Vielzahl von bipolaren Elektroden 34, die zwischen der negativen Anschlusselektrode 38 und der positiven Anschlusselektrode 39 laminiert sind. Es ist zu beachten, dass in dem gezeigten Beispiel eine Stromsammelfolie 44 außerhalb der negativen Anschlusselektrode 38 und eine Stromsammelfolie 45 außerhalb der positiven Anschlusselektrode 39 angeordnet ist. In einem solchen Elektrodenlaminat 31 wird eine einzelne Zelle aus einem Paar von Elektroden gebildet, die sich durch den Separator 33 gegenüberliegen.
Die bipolare Elektrode 34 hat eine Elektrodenplatte 35 mit einer ersten Oberfläche 35a und einer zweiten Oberfläche 35b, die der ersten Oberfläche 35a gegenüberliegt, eine positive Elektrode 36, die auf der ersten Oberfläche 35a vorgesehen ist, und eine negative Elektrode 37, die auf der zweiten Oberfläche 35b vorgesehen ist. Die positive Elektrode 36 ist eine positive Elektrodenaktivmaterialschicht, die durch Aufbringen eines positiven Elektrodenaktivmaterials auf die Elektrodenplatte 35 gebildet wird. Die negative Elektrode 37 ist eine negative Elektrodenaktivmaterialschicht, die durch Aufbringen eines negativen Elektrodenaktivmaterials auf die Elektrodenplatte 35 gebildet wird. In dem Elektrodenlaminat 31 steht die positive Elektrode 36 einer bipolaren Elektrode 34 der negativen Elektrode 37 einer anderen, in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden bipolaren Elektrode 34 mit dem dazwischen liegenden Separator 33 gegenüber. In dem Elektrodenlaminat 31 steht die negative Elektrode 37 einer bipolaren Elektrode 34 der positiven Elektrode 36 einer anderen bipolaren Elektrode 34 gegenüber, die ihr in der Laminierrichtung mit dem dazwischen liegenden Separator 33 nebeneinander liegend ist. Wie oben beschrieben, sind im Elektrodenlaminat 31 die mehreren bipolaren Elektroden 34 durch die Separatoren 33 in Reihe geschichtet.
Die Elektrodenplatte 35 ist z.B. aus einem Metall wie Nickel oder einem vernickelten Stahlblech gebildet. Als Beispiel ist die Elektrodenplatte 35 eine rechteckige Nickel-Metallfolie. Ein Randabschnitt 35c der Elektrodenplatte 35 hat eine rechteckige Rahmenform und ist ein nicht aufgebrachter Bereich, auf den weder ein positives Elektrodenaktivmaterial noch ein negatives Elektrodenaktivmaterial aufgebracht ist. Beispiele für das positive Elektrodenaktivmaterial, das die positive Elektrode 36 bildet, sind Nickelhydroxid. Beispiele für das negative Elektrodenaktivmaterial, das die negative Elektrode 37 bildet, umfassen eine Wasserstoffspeicherlegierung. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Bereich, in dem die negative Elektrode 37 auf der zweiten Oberfläche 35b der Elektrodenplatte 35 ausgebildet ist, etwas größer als ein Bereich, in dem die positive Elektrode 36 auf der ersten Oberfläche 35a der Elektrodenplatte 35 ausgebildet ist.
Die negative Anschlusselektrode 38 hat die Elektrodenplatte 35 und die negative Elektrode 37, die auf der zweiten Oberfläche 35b der Elektrodenplatte 35 vorgesehen ist. Die negative Anschlusselektrode 38 ist an einem Ende des Elektrodenlaminats 31 in der Laminierrichtung so angeordnet, dass die zweite Oberfläche 35b in der Laminierrichtung der zentralen Seite des Elektrodenlaminats 31 zugewandt ist. Die erste Oberfläche 35a der Elektrodenplatte 35 der negativen Anschlusselektrode 38 bildet in der Laminierrichtung eine Außenfläche des Elektrodenlaminats 31. Die negative Elektrode 37, die an der zweiten Oberfläche 35b der Elektrodenplatte 35 der negativen Anschlusselektrode 38 vorgesehen ist, steht in der Laminierrichtung der positiven Elektrode 36 der bipolaren Elektrode 34 an einem Ende des Elektrodenlaminats 31 durch den Separator 33 gegenüber. Die negative Anschlusselektrode 38 kann elektrisch mit der leitfähigen Platte 5 verbunden werden, die neben dem Leistungsspeichermodul 3 angeordnet ist (siehe die 3), wie im Folgenden beschrieben.
Die positive Anschlusselektrode 39 hat die Elektrodenplatte 35 und die positive Elektrode 36, die auf der ersten Oberfläche 35a der Elektrodenplatte 35 vorgesehen ist. Die positive Anschlusselektrode 39 ist am anderen Ende des Elektrodenlaminats 31 in der Laminierrichtung so angeordnet, dass die erste Oberfläche 35a der zentralen Seite des Elektrodenlaminats 31 in der Laminierrichtung zugewandt ist. Die zweite Oberfläche 35b der Elektrodenplatte 35 der positiven Anschlusselektrode 39 konfiguriert die andere äußere Oberfläche des Elektrodenlaminats 31 in der Laminierrichtung. Die positive Elektrode 36, die auf der ersten Oberfläche 35a der Elektrodenplatte 35 der positiven Anschlusselektrode 39 vorgesehen ist, steht der negativen Elektrode 37 der bipolaren Elektrode 34 am anderen Ende des Elektrodenlaminats 31 in der Laminierrichtung durch den Separator 33 gegenüber. Die positive Anschlusselektrode 39 kann elektrisch mit der leitfähigen Platte 5 verbunden werden, die neben dem Leistungsspeichermodul 3 angeordnet ist (siehe die 3), wie unten beschrieben ist.
Die Stromsammelfolie 44 kann zum Beispiel die Elektrodenplatte 35 sein. In der Stromsammelfolie 44 ist weder ein positives Elektrodenaktivmaterial noch ein negatives Elektrodenaktivmaterial auf einer aus der ersten Oberfläche 35a und der zweiten Oberfläche 35b der Elektrodenplatte 35 aufgebracht. Die Stromsammelfolie 44 und die negative Anschlusselektrode 38 sind miteinander in Kontakt. In ähnlicher Weise kann die Stromsammelfolie 45 beispielsweise die Elektrodenplatte 35 sein. In der Stromsammelfolie 45 ist weder ein positives Elektrodenaktivmaterial noch ein negatives Elektrodenaktivmaterial auf einer der ersten Oberfläche 35a und der zweiten Oberfläche 35b der Elektrodenplatte 35 aufgebracht. Die Stromsammelfolie 45 und die positive Anschlusselektrode 39 sind miteinander in Kontakt. Im gezeigten Beispiel sind die Stromsammelfolie 44 und die Stromsammelfolie 45 in einer Richtung gebogen, in der sich die Stromsammelfolien einander annähern, aber die Stromsammelfolie 44 und die Stromsammelfolie 45 können auch in einer Richtung gebogen sein, in der sich die Stromsammelfolien voneinander entfernen. Beispielsweise können die Stromabnehmerfolie 44 und die Stromabnehmerfolie 45 so gebogen werden, dass sie in der Laminierrichtung weiter als die unten beschriebenen Endabschnitte eines zylindrischen Teils 32 nach außen ragen.
Der Separator 33 ist z. B. in Form einer Folie ausgebildet. Beispiele für den Separator 33 sind eine poröse Folie, die aus einem Harz auf Polyolefinbasis, wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), gebildet wird, ein Gewebe oder ein Vlies, das aus Polypropylen, Methylcellulose oder Ähnlichem gebildet wird, und Ähnliches. Der Separator 33 kann ein Separator sein, der mit einer Vinylidenfluoridharzverbindung verstärkt ist.
Das Elektrodenlaminat 31 hat elektrodenexponierte Abschnitte 31b, die von dem Dichtungskörper 40 an einem Ende und an dem anderen Ende in der Laminierrichtung (Z-Achsenrichtung) freiliegen. In der vorliegenden Ausführungsform sind die freigelegten Elektrodenabschnitte 31b die zentralen Bereiche der Stromsammelfolien 44 und 45, die aus dem Dichtungskörper 40 herausragen. Als Beispiel ist der freigelegte Elektrodenabschnitt 31b auf einer Endseite in der Laminierrichtung der zentrale Bereich der ersten Oberfläche 35a der Stromsammelfolie 44 (Elektrodenplatte 35), die aus dem Dichtungskörper 40 herausragt. Der freigelegte Elektrodenabschnitt 31b auf der anderen Endseite in der Laminierrichtung ist beispielsweise der zentrale Bereich der zweiten Oberfläche 35b der Stromsammelfolie 45 (Elektrodenplatte 35), die aus dem Dichtungskörper 40 herausragt.
Der Dichtungskörper 40 umgibt die (sich in der Laminierrichtung erstreckenden) Seitenflächen 31a entlang der Laminierrichtung (Z-Achsenrichtung) des Elektrodenlaminats 31 und dichtet den zwischen den in dem Elektrodenlaminat 31 nebeneinander liegenden Elektroden gebildeten Innenraum V ab. Der Dichtungskörper 40 hat den zylindrischen Abschnitt 32, der die Seitenflächen 31a umgibt. Der zylindrische Abschnitt 32 hat eine äußere Umfangsfläche 32a entlang der Laminierrichtung (die sich in der Laminierrichtung erstreckt) und ein Paar von Endflächen 32b, die der axialen Richtung (Z-Achsenrichtung) zugewandt sind. Der zylindrische Abschnitt 32 ist als Ganzes in einer rechteckigen Röhrenform ausgebildet. Der zylindrische Abschnitt 32 ist an den Seitenflächen 31a des Elektrodenlaminats 31 vorgesehen, um die Randabschnitte 35c der Elektrodenplatte 35 zu umgeben. Der zylindrische Abschnitt 32 hält die Randabschnitte 35c an den Seitenflächen 31a. Der zylindrische Abschnitt 32 ist z. B. aus einem alkalibeständigen Isolierharz gebildet. Beispiele für ein Material, das den zylindrischen Abschnitt 32 bildet, sind Polypropylen (PP), Polyphenylensulfid (PPS), modifizierter Polyphenylenether (modifiziertes PPE) und dergleichen.
Der zylindrische Abschnitt 32 weist eine Vielzahl von ersten Dichtungsabschnitten 41 und einen zweiten Dichtungsabschnitt 42 auf. Der erste Dichtungsabschnitt 41 ist mit dem Randabschnitt 35c der Elektrodenplatte 35 verbunden. Der erste Dichtungsabschnitt 41 ist durchgehend über den gesamten Umfang des Randabschnitts 35c an der ersten Oberfläche 35a der Elektrodenplatte 35 vorgesehen und hat in der Laminierrichtung gesehen eine rechteckige Rahmenform. In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten Dichtungsabschnitte 41 nicht nur an den Elektrodenplatten 35 in den bipolaren Elektroden 34 vorgesehen, sondern auch an den Elektrodenplatten 35 in der negativen Anschlusselektrode 38, der positiven Anschlusselektrode 39, der Stromsammelfolie 44 und der Stromsammelfolie 45. Das heißt, die bipolaren Elektroden 34, die negative Anschlusselektrode 38, die positive Anschlusselektrode 39, die Stromsammelfolie 44 und die Stromsammelfolie 45 bilden jeweils eine Elektrodeneinheit, wobei der erste Dichtungsabschnitt 41 an der Elektrodenplatte 35 vorgesehen ist. Es sollte beachtet werden, dass in der Stromsammelfolie 45 der erste Dichtungsabschnitt 41 an beiden Randabschnitten 35c auf der ersten Oberfläche 35a und auf der zweiten Oberfläche 35b der Elektrodenplatte 35 vorgesehen ist.
Der erste Dichtungsabschnitt 41 wird mit der ersten Oberfläche 35a der Elektrodenplatte 35 verschweißt, z.B. durch mindestens eines aus Ultraschallschweißen, Wärmeschweißen und dergleichen, und ist luftdicht mit dieser verbunden. Der erste Dichtungsabschnitt 41 kann z. B. eine Folie sein, die in der Laminierrichtung eine vorbestimmte Dicke aufweist. Außerdem kann der erste Dichtungsabschnitt 41, der teilweise eine Stufe aufweist, durch Laminieren einer Vielzahl von Folien mit einer vorbestimmten Dicke ausgebildet werden. Der innere Abschnitt des ersten Dichtungsabschnitts 41 befindet sich zwischen den Randabschnitten 35c der Elektrodenplatten 35, die in der Laminierrichtung aneinandergrenzen. Der äußere Abschnitt des ersten Dichtungsabschnitts 41 ragt weiter als die Kante der Elektrodenplatte 35 nach außen, und der distale Endabschnitt des ersten Dichtungsabschnitts 41 ist mit dem zweiten Dichtungsabschnitt 42 durch eine Schweißschicht 46 verbunden. Die Schweißschicht 46 wird z.B. dadurch ausgebildet, dass die distalen Endabschnitte der ersten Dichtungsabschnitte 41 durch Heizelementschweißen miteinander verbunden werden. Die ersten Dichtungsabschnitte 41, die entlang der Laminierrichtung aneinandergrenzen, können voneinander getrennt sein oder miteinander in Kontakt stehen. Außerdem können die äußeren Randabschnitte der ersten Dichtungsabschnitte 41 z. B. durch Heizelementschweißen miteinander verbunden werden.
Ein Bereich, in dem die Elektrodenplatte 35 und der erste Dichtungsabschnitt 41 einander überlappen, bildet zwischen der Elektrodenplatte 35 und dem ersten Dichtungsabschnitt 41 einen Verbindungsbereich K aus. In dem Verbindungsbereich K ist die Oberfläche der Elektrodenplatte 35 aufgeraut. Der aufgeraute Bereich kann nur der Verbindungsbereich K sein; in der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch die gesamte Oberfläche der Elektrodenplatte 35 vollständig aufgeraut. Die Aufrauhung kann z. B. durch das Ausbilden einer Vielzahl von Erhebungen durch Galvanisieren realisiert werden. Aufgrund der Vielzahl von Erhebungen tritt in der Verbindungsschnittstelle zwischen der Elektrodenplatte 35 und dem ersten Dichtungsabschnitt 41 ein Harz in geschmolzenem Zustand in Bereiche zwischen der Vielzahl von durch Aufrauen gebildeten Vorsprüngen ein, und es entsteht ein Verankerungseffekt. Daher ist es möglich, die Verbindungsfestigkeit zwischen der Elektrodenplatte 35 und dem ersten Dichtungsabschnitt 41 zu verbessern. Die beim Aufrauen gebildet Erhebungen haben jeweils eine Form, die beispielsweise von der proximalen Endseite zu der distalen Endseite hin dicker wird. Daher wird die Querschnittsform, die durch die aneinander angrenzenden Vorsprünge gebildet wird, zu einer hinterschnittenen Form, und es ist möglich, die Ankerwirkung zu verbessern.
Der zweite Dichtungsabschnitt 42 umgibt die ersten Dichtungsabschnitte 41 von außen entlang der Seitenfläche 31a und ist mit jedem der ersten Dichtungsabschnitte 41 verbunden. Der zweite Dichtungsabschnitt 42 ist an der Außenseite eines Einheitslaminats 43 vorgesehen, das aus dem Elektrodenlaminat 31 und den ersten Dichtungsabschnitten 41 besteht und die Außenwand des Leistungsspeichermoduls 3 bildet. Der zweite Dichtungsabschnitt 42 wird z. B. durch das Spritzgießen eines Harzes gebildet und erstreckt sich entlang der Laminierrichtung über die gesamte Länge des Elektrodenlaminats 31. Der zweite Dichtungsabschnitt 42 hat eine rechteckige Rohrform, die sich entlang der Laminierrichtung als Axialrichtung erstreckt. Der zweite Dichtungsabschnitt 42 ist mit den Außenflächen der ersten Dichtungsabschnitte 41 verschweißt, z. B. durch die beim Spritzgießen erzeugte Wärme.
Die ersten Abdichtungsabschnitte 41 und der zweite Abdichtungsabschnitt 42 bilden zwischen den einander nebeneinander liegenden Elektroden einen Innenraum V und dichten den Innenraum V ab. Genauer gesagt dichtet der zweite Abdichtungsabschnitt 42 zusammen mit den ersten Abdichtungsabschnitten 41 einen Raum zwischen den bipolaren Elektroden 34, die entlang der Laminierrichtung nebeneinander liegen, einen Raum zwischen der negativen Anschlusselektrode 38 und der bipolaren Elektrode 34, die entlang der Laminierrichtung nebeneinander liegen, bzw. einen Raum zwischen der positiven Anschlusselektrode 39 und der bipolaren Elektrode 34, die entlang der Laminierrichtung einander nebeneinander liegen, ab. Daher werden luftdicht unterteilte Innenräume V zwischen den nebeneinander liegenden bipolaren Elektroden 34, zwischen der negativen Anschlusselektrode 38 und der bipolaren Elektrode 34 bzw. zwischen der positiven Anschlusselektrode 39 und der bipolaren Elektrode 34 ausgebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform sind mit den zusammenlaminierten Elektroden beispielsweise 24 Innenräume V gebildet. In diesen Innenräumen V wird z. B. eine Elektrolytlösung (nicht dargestellt) untergebracht, die eine Alkalilösung wie z. B. eine wässrige Kaliumhydroxidlösung hat. Die Separatoren 33, die positiven Elektroden 36 und die negativen Elektroden 37 sind mit der Elektrolytlösung imprägniert. Die äußere Umfangsfläche 32a des zylindrischen Abschnitts 32 ist mit einer Flüssigkeitseinspritzöffnung (nicht dargestellt) zum Einspritzen der Elektrolytlösung in die Innenräume V versehen.
In der vorliegenden Ausführungsform hat der zylindrische Abschnitt 32 ein Paar lange Seitenabschnitte, die sich entlang der Y-Achsenrichtung erstrecken, und ein Paar kurze Seitenabschnitte, die sich entlang der X-Achsenrichtung erstrecken. Die Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 32 ist die Y-Achsenrichtung in den langen Seitenabschnitten und ist die X-Achsenrichtung in den kurzen Seitenabschnitten. Die äußere Umfangsfläche 32a weist in den langen Seitenabschnitten in der Richtung der X-Achse und in den kurzen Seitenabschnitten in der Richtung der Y-Achse. Die Flüssigkeitseinspritzöffnung (nicht dargestellt) zum Einspritzen der Elektrolytlösung in die Innenräume V ist an der äußeren Umfangsfläche 32a in einem der kurzen Seitenabschnitte vorgesehen.
Der Dichtungskörper 40 weist Überhänge 51 auf, die an der äußeren Umfangsfläche 32a des zylindrischen Abschnitts 32 vorgesehen sind und von der äußeren Umfangsfläche 32a in der Richtung der Außenseite des Elektrodenlaminats 31 überhängen. Der Überhang 51 steht von der äußeren Umfangsfläche 32a vor und erstreckt sich entlang der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 32. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Überhang 51 an der äußeren Umfangsfläche 32a des zylindrischen Abschnitts 32 in jedem langen Seitenabschnitt vorgesehen und erstreckt sich entlang der Umfangsrichtung (Y-Achsenrichtung) des zylindrischen Abschnitts 32.
Der Überhang 51 ist mit einer Vielzahl Rippen 53 verstärkt, die an der äußeren Umfangsfläche 32a vorgesehen sind. Die mehreren Rippen 53 sind in vorbestimmten Abständen in der Erstreckungsrichtung (Y-Achsenrichtung) des Überhangs 51 vorgesehen. Der Überhang 51 und die Rippen 53 sind z. B. aus einem alkalibeständigen Isolierharz gebildet. Der Überhang 51 und die Rippen 53 sind z. B. aus dem gleichen Material wie der zylindrische Teil 32 gebildet. Der Überhang 51 und die Rippen 53 sind einstückig mit dem zweiten Dichtungsabschnitt 42 ausgebildet, z. B. durch Spritzgießen eines Harzes.
Die Endfläche 32b des zylindrischen Abschnitts 32 hat erste Abschnitte 32A, die den Einbauorten des Überhangs 51 entsprechen, und zweite Abschnitte 32B, die nicht den Einbauorten des Überhangs 51 entsprechen. Die ersten Abschnitte 32A und die Auskragungen 51 fallen in der Position in Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 32 miteinander zusammen. Der zweite Abschnitt 32B und der Überhang 51 stimmen in der Position in Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 32 nicht miteinander überein. In der vorliegenden Ausführungsform hat die Endfläche 32b ein Paar der ersten Abschnitte 32A und ein Paar der zweiten Abschnitte 32B. Der erste Abschnitt 32A ist die Endfläche des zylindrischen Abschnitts 32 in einem Abschnitt, der beide Endabschnitte des langen Seitenabschnitts ausschließt. Der erste Abschnitt 32A hat ein Paar von Endabschnitten 32Aa in der Umfangsrichtung (Y-Achsenrichtung) des zylindrischen Abschnitts 32. Der Endabschnitt 32Aa ist ein Grenzabschnitt mit dem zweiten Abschnitt 32B im ersten Abschnitt 32A. Einer der zweiten Abschnitte 32B ist die Endfläche eines U-förmigen Abschnitts, der aus einem der kurzen Seitenabschnitte des zylindrischen Abschnitts 32 und den Endabschnitten des Paars von langen Seitenabschnitten auf einer der Seiten des kurzen Seitenabschnitts besteht. Der andere zweite Abschnitt 32B ist die Endfläche eines U-förmigen Abschnitts, der aus dem anderen kurzen Seitenabschnitt des zylindrischen Abschnitts 32 und den Endabschnitten des Paars von langen Seitenabschnitten auf der anderen Seite des kurzen Seitenabschnitts besteht. Die ersten Abschnitte 32A und die zweiten Abschnitte 32B liegen in der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 32 (Dichtungskörper 40) nebeneinander.
Die äußere Umfangsfläche 32a, die dem ersten Abschnitt 32A entspricht, liegt neben der Seitenfläche der leitfähigen Platte 5A, die mit den Einlässen (Endabschnitten 5b) und den Auslässen (Endabschnitten 5c) der Kühlungsströmungspfade 5a in der Laminierrichtung versehen ist. Das heißt, die leitende Platte 5 ist so angeordnet, dass die Einlässe und die Auslässe der Kühlungsströmungspfade 5a dem ersten Abschnitt 32A entsprechen. Die äußere Umfangsfläche 32a, die dem ersten Abschnitt 32A entspricht, und die Seitenfläche der leitfähigen Platte 5A, die mit den Einlässen und den Auslässen der Kühlungsströmungspfade 5a versehen ist, weisen in dieselbe Richtung (X-Achsenrichtung).
Der Überhang 51 ist an einem Abschnitt oberhalb der Mitte der äußeren Umfangsfläche 32a in der Laminierrichtung angebracht und neigt sich nach unten. Die Länge des Überhangs 51 in der Laminierrichtung ist kürzer als die Länge der äußeren Umfangsfläche 32a in der Laminierrichtung. Der Überhang 51 ist in der Laminierrichtung innerhalb der äußeren Umfangsfläche 32a angeordnet. Daher sind die Einlässe (Endabschnitte 5b) und die Auslässe (Endabschnitte 5c) der Kühlungsströmungspfade 5a in der leitfähigen Platte 5A nicht mit dem Überhang 51 bedeckt. Daher ist es möglich, das Kühlungsfluid in den Kühlungsströmungspfaden 5a gleichmäßig fließen zu lassen.
Das Druckanpassungsventil 52 ist an der äußeren Umfangsfläche 32a angebracht, die einem der zweiten Abschnitte 32B entspricht. Das Druckanpassungsventil 52 ist mit der Flüssigkeitseinspritzöffnung (nicht dargestellt) verbunden, die an der Außenumfangsfläche 32a vorgesehen ist, und stellt den Druck in den Innenräumen V ein. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Druckanpassungsventile 52 an der Außenumfangsfläche 32a eines der kurzen Seitenabschnitte des zylindrischen Abschnitts 32 angebracht.
Zwischen den in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodulen 3 ist zumindest ein Teil des Abschnitts zwischen den einander gegenüberliegenden Dichtungskörpern 40 mit dem Dichtungselement S ausgefüllt. Das Dichtungselement S dichtet den Bereich zwischen den zylindrischen Abschnitten 32 der in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodule 3 ab. Das Dichtungselement S ist zumindest in den gesamten zweiten Abschnitten 32B vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Dichtungselement S nicht nur in den zweiten Abschnitten 32B, sondern auch in den Endabschnitten 32Aa der ersten Abschnitte 32A vorgesehen. Das Dichtungselement S ist in Kontakt mit den zweiten Abschnitten 32B und ist auch in Kontakt mit den Endabschnitten 32Aa der ersten Abschnitte 32A.
Das Dichtungselement S erstreckt sich entlang der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 32 (die X-Achsenrichtung im kurzen Seitenabschnitt und die Y-Achsenrichtung im langen Seitenabschnitt). Das Dichtungselement S hat in der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 32 ein Paar Endabschnitte Sa. Die Endabschnitte Sa sind so vorgesehen, dass sie mit den Endabschnitten 32Aa in Kontakt stehen. Das heißt, das Dichtungselement S ist in den Endabschnitten 32Aa vorgesehen, und die Vorsprünge 51 sind an der äußeren Umfangsfläche 32a entsprechend den Endabschnitten 32Aa vorgesehen.
Bei den in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodulen 3 liegen die Endflächen 32b des zylindrischen Abschnitts 32 einander gegenüber. Das Dichtungselement S wird dazwischenliegend mit den in der Laminierrichtung einander gegenüberliegenden Endflächen 32b zusammengedrückt. Daher dichtet das Dichtungselement S den Bereich zwischen den zylindrischen Abschnitten 32 flüssigkeitsdicht ab. Das Dichtungselement S ist so vorgesehen, dass es mit den Endflächen 32b in Kontakt ist. Das Dichtungselement S ist z. B. ein Schwammdichtungselement (Schaumdichtungselement), das weicher ist als der zylindrische Abschnitt 32 und flüssigkeitsdicht ist. Daher lässt sich das Dichtungselement S leicht mit dem zylindrischen Abschnitt 32 zusammendrücken, um an der Endfläche 32b zu haften, und weist die Dichtungseigenschaft auf. Beispiele für ein Material, aus dem das Dichtungselement S gebildet ist, umfassen Ethylen-Propylen-DienKautschuk (EPDM) und dergleichen. Das Dichtungselement S wird z. B. aus einem alkalibeständigen Isolierharz gebildet.
Die 5 und die 6 zeigen einen Zustand der Leistungsspeichermodule 3 vor dem Laminieren. Beim Laminieren der Leistungsspeichermodule 3 wird das Dichtungselement S vorab an den Endflächen 32b des zylindrischen Abschnitts 32 angeordnet, wie z. B. in der 5 und der 6 gezeigt ist. Die Leistungsspeichermodule 3 werden nacheinander mit dem angeordneten Dichtungselement S laminiert, wobei das Dichtungselement S mit den Leistungsspeichermodulen 3 in der Laminierrichtung nebeneinander angeordnet ist. Das Dichtungselement S ist z. B. an den Stirnflächen 32b angeklebt. Dadurch wird der Versatz des Dichtungselements S während und nach dem Laminieren der Leistungsspeichermodule 3 unterdrückt.
Wie oben beschrieben wurde, ist in dieser Leistungsspeichervorrichtung 1 zwischen den in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodulen 3 zumindest ein Teil des Abschnitts zwischen den einander gegenüberliegenden Dichtungskörpern 40 mit dem Dichtungselement S gefüllt. Daher ist es selbst dann, wenn die Elektrolytlösung aus dem Innenraum V des Leistungsspeichermoduls 3 austritt und zu der Außenumfangsfläche 32a fließt, möglich, in dem mit dem Dichtungselement S gefüllten Abschnitt das Eindringen der Elektrolytlösung zu unterdrücken, die sich an der Außenumfangsfläche 32a ausbreitet. Daher ist es möglich, das Auftreten eines Kurzschlusses über die sich auf der äußeren Umfangsfläche 32a ausbreitende Elektrolytlösung zwischen den Leistungsspeichermodulen 3 zu unterdrücken. Außerdem wird in dem mit dem Dichtungselement S gefüllten Abschnitt das Ausfließen der Elektrolytlösung an der äußeren Umfangsfläche 32a unterdrückt. Auch bei dieser Konfiguration ist es möglich, das Auftreten eines Kurzschlusses zwischen den Leistungsspeichermodulen 3 über die sich an der Außenumfangsfläche 32a ausbreitende Elektrolytlösung zu unterdrücken. Es ist zu beachten, dass als Ursache für den Flüssigkeitsaustritt des Leistungsspeichermoduls 3 z. B. mindestens eines der Phänomene alkalisches Kriechen, Beschädigung der Elektrodenplatten 35 einschließlich der Stromsammelfolien 45 und 44 u. ä. in Frage kommt.
Die Stirnfläche 32b des Dichtungskörpers 40 hat einen ersten Abschnitt 32A, der dem Einbauort des Überhangs 51 auf der Außenumfangsfläche 32a entspricht, und einen zweiten Abschnitt 32B, der nicht dem Einbauort entspricht. Zumindest am zweiten Abschnitt 32B ist das Dichtungselement S vorgesehen. In dem ersten Abschnitt 32A kann das Eindringen der Elektrolytlösung unterdrückt werden, da sich die Elektrolytlösung auf dem Überhang 51 ausbreitet und auch dann fällt, wenn die Elektrolytlösung zu der Außenumfangsfläche 32a ausfließt. Da das Dichtungselement S im zweiten Abschnitt 32B vorgesehen ist, wird das Eindringen der Elektrolytlösung unterdrückt. Somit kann das Auftreten eines Kurzschlusses zwischen den Leistungsspeichermodulen 3 über die sich an der Außenumfangsfläche 32a ausbreitende Elektrolytlösung zuverlässig unterdrückt werden. Darüber hinaus wird im zweiten Abschnitt 32B das Abfließen der Elektrolytlösung zur Außenumfangsfläche 32a unterdrückt. Die Elektrolytlösung wird mit dem Dichtungselement S zur Seite des ersten Abschnitts 32A geführt. Die Elektrolytlösung, die von der Seite des ersten Abschnitts 32A zur äußeren Umfangsfläche 32a ausgeflossen ist, breitet sich auf dem Überhang 51 aus und fällt wie oben beschrieben ab.
Der erste Abschnitt 32A und der zweite Abschnitt 32B liegen in der Umfangsrichtung des Dichtungskörpers 40 nebeneinander, und das Dichtungselement S ist auch in dem ersten Abschnitt 32A vorgesehen. Insbesondere ist das Dichtungselement S auch an dem Endabschnitt 32Aa des ersten Abschnitts 32A vorgesehen. Da der Endabschnitt 32Aa der Grenzabschnitt mit dem zweiten Abschnitt 32B im ersten Abschnitt 32A ist, ist es wahrscheinlich, dass die Elektrolytlösung den Endabschnitt 32Aa der äußeren Umfangsfläche 32a erreicht, wo der Überhang 51 nicht vorgesehen ist. Da jedoch das Dichtungselement S im Endabschnitt 32Aa vorgesehen ist, kann das Eindringen der Elektrolytlösung unterdrückt werden. Dadurch ist es möglich, einen Kurzschluss zwischen den Leistungsspeichermodulen 3, der durch Flüssigkeitsaustritt verursacht wird, weiter zu unterdrücken. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass die Elektrolytlösung, die aus dem Endabschnitt 32Aa herausgeflossen ist, eine Stelle auf der äußeren Umfangsfläche 32a erreicht, an der der Überhang 51 nicht vorgesehen ist. Da jedoch das Dichtungselement S in dem Endabschnitt 32Aa vorgesehen ist, ist es möglich, das Ausfließen der Elektrolytlösung aus dem Endabschnitt 32Aa zur äußeren Umfangsfläche 32a und das Erreichen der äußeren Umfangsfläche 32a des zweiten Abschnitts 32B zu verhindern.
Die Vielzahl Kühlungsströmungspfade 5a, die so konfiguriert sind, dass das Kühlungsfluid fließt, sind in der leitenden Platte 5A ausgebildet, und die leitende Platte 5A ist so angeordnet, dass die Einlässe (Endabschnitte 5b) und die Auslässe (Endabschnitte 5c) der Kühlungsströmungspfade 5a dem ersten Abschnitt 32A entsprechen. Die Überhänge 51 sind an der äußeren Umfangsfläche 32a entsprechend den ersten Abschnitten 32A vorgesehen, und es ist möglich, einen Kurzschluss zwischen den Leistungsspeichermodulen 3 mit dem Überhang 51 zu unterdrücken. Da es daher nicht notwendig ist, das Dichtungselement S in den ersten Abschnitten 32A vorzusehen, wird verhindert, dass die Endabschnitte 5b und 5c der Kühlungsströmungspfade 5a durch das Dichtungselement S blockiert werden.
Die Druckanpassungsventile 52 sind an der äußeren Umfangsfläche 32a angebracht, die einem der zweiten Abschnitte 32B entspricht. Da der Überhang 51 an der äußeren Umfangsfläche 32a, die den zweiten Abschnitten 32B entspricht, nicht vorgesehen ist, ist es möglich, die Druckanpassungsventile 52 einfach an der äußeren Umfangsfläche zu befestigen. Da die Druckanpassungsventile 52 an der äußeren Umfangsfläche 32a angebracht sind, die einem der zweiten Abschnitte 32B entspricht, ist kein Platz für die Bereitstellung des Überhangs 51 vorhanden. Da es gemäß dem Dichtungselement S möglich ist, das Eindringen der Elektrolytlösung auch in einem der zweiten Abschnitte 32B zu unterdrücken, in dem kein Platz zum Bereitstellen des Überhangs 51 auf der entsprechenden Außenumfangsfläche 32a wie oben beschrieben vorhanden ist, ist es möglich, das Auftreten eines Kurzschlusses zwischen den Leistungsspeichermodulen 3 zu unterdrücken. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Druckanpassungsventile 52 nicht an dem anderen zweiten Abschnitt 32B vorgesehen. Daher ist es möglich, z. B. ein anderes Element (nicht dargestellt) anzuordnen, das mit der äußeren Umfangsfläche 32a des anderen zweiten Abschnitts 32B in Kontakt ist.
Das Dichtungselement S ist an den Endflächen 32b des zylindrischen Teils 32 angeklebt. Daher wird der Versatz des Dichtungselements S unterdrückt.
Bisher wurde die Leistungsspeichervorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann der Überhang 51 an der äußeren Umfangsfläche 32a entsprechend dem anderen zweiten Abschnitt 32B vorgesehen sein. Das Dichtungselement S ist so angeordnet, dass es mit dem zweiten Dichtungsabschnitt 42 an der Stirnfläche 32b in Kontakt ist, kann jedoch so angeordnet sein, dass es mit dem ersten Dichtungsabschnitt 41 in Kontakt ist, oder kann so angeordnet sein, dass es sowohl mit dem ersten Dichtungsabschnitt 41 als auch mit dem zweiten Dichtungsabschnitt 42 in Kontakt ist. Die Überhänge 51 können nebeneinander in zwei oder mehr Reihen in der Laminierrichtung vorgesehen sein, können jeweils von der äußeren Umfangsfläche 32a vorstehen und können sich in der Umfangsrichtung des zylindrischen Abschnitts 32 erstrecken.
Eine Leistungsspeichervorrichtung enthält eine Vielzahl laminierte Leistungsspeichermodule, eine leitende Platte und ein Dichtungselement. Die leitende Platte und das Dichtungselement sind zwischen den Leistungsspeichermodulen nebeneinander in einer Laminierrichtung der Leistungsspeichermodule angeordnet. Die mehreren Leistungsspeichermodule haben jeweils ein Elektrodenlaminat, eine Elektrolytlösung und einen Dichtungskörper. Das Elektrodenlaminat hat an dem einem Ende und an dem anderen Ende in der Laminierrichtung freigelegte Elektrodenabschnitte, die aus dem Dichtungskörper herausragen. Zwischen den in der Laminierrichtung nebeneinander liegenden Leistungsspeichermodulen ist die leitende Platte zwischen den einander gegenüberliegenden freigelegten Elektrodenabschnitten angeordnet, um mit den freigelegten Elektrodenabschnitten in Kontakt zu sein, und mindestens ein Abschnitt zwischen den einander gegenüberliegenden Dichtungskörpern ist mit dem Dichtungselement gefüllt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005135764 A [0002]

Claims

Leistungsspeichervorrichtung, mit: mehreren laminierten Leistungsspeichermodulen; einer leitenden Platte; und einem Dichtungselement, wobei die leitende Platte und das Dichtungselement zwischen den in einer Laminierrichtung der Leistungsspeichermodule nebeneinanderliegenden Leistungsspeichermodulen vorgesehen sind, die mehreren Leistungsspeichermodule jeweils ein Elektrodenlaminat mit einer Vielzahl von Elektroden, die entlang der Laminierrichtung durch einen Separator laminiert sind, eine Elektrolytlösung, die in einem Innenraum untergebracht ist, der zwischen den nebeneinanderliegenden Elektroden ausgebildet ist, und einen Dichtungskörper aufweisen, der konfiguriert ist, eine Seitenfläche des Elektrodenlaminats entlang der Laminierrichtung zu umgeben und den Innenraum abzudichten, die mehreren Elektroden eine negative Anschlusselektrode, eine positive Anschlusselektrode und mehrere bipolare Elektroden aufweisen, die zwischen der negativen Anschlusselektrode und der positiven Anschlusselektrode laminiert sind, die mehreren bipolaren Elektroden jeweils eine Elektrodenplatte, eine positive Elektrode, die auf einer ersten Oberfläche der Elektrodenplatte vorgesehen ist, und eine negative Elektrode, die auf einer zweiten Oberfläche der Elektrodenplatte vorgesehen ist, aufweisen, das Elektrodenlaminat freigelegte Elektrodenabschnitte aufweist, die von dem Dichtungskörper an dem einem Ende und an dem anderen Ende in der Laminierrichtung freigelegt sind, und zwischen den in der Laminierrichtung nebeneinanderliegenden Leistungsspeichermodulen die leitende Platte zwischen den einander gegenüberliegenden freigelegten Elektrodenabschnitten angeordnet ist, um mit den freigelegten Elektrodenabschnitten in Kontakt zu sein, und mindestens ein Abschnitt zwischen den einander gegenüberliegenden Dichtungskörpern mit dem Dichtungselement gefüllt ist.
Leistungsspeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dichtungskörper eine äußere Umfangsfläche entlang der Laminierrichtung, ein Paar Endflächen, die der Laminierrichtung zugewandt sind, und einen Überhang aufweist, der an der äußeren Umfangsfläche vorgesehen ist und zu einer Außenseite des Elektrodenlaminats hin überhängt, die Endflächen jeweils einen ersten Abschnitt aufweisen, der einem Einbauort des Überhangs entspricht, und einen zweiten Abschnitt, der nicht dem Einbauort entspricht, und das Dichtungselement mindestens an dem zweiten Abschnitt vorgesehen ist.
Leistungsspeichervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt in einer Umfangsrichtung des Dichtungskörpers nebeneinanderliegen, und das Dichtungselement auch in dem ersten Abschnitt vorgesehen ist.
Leistungsspeichervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei in der leitenden Platte ein Kühlungsströmungspfad ausgebildet ist, durch den ein Kühlungsfluid fließt, und die leitende Platte so vorgesehen ist, dass ein Einlass und ein Auslass des Kühlungsströmungspfads dem ersten Abschnitt entsprechen.
Leistungsspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Leistungsspeichermodul ein Druckanpassungsventil aufweist, das konfiguriert ist, einen Druck des Innenraums anzupassen, und das Druckanpassungsventil an der dem zweiten Abschnitt entsprechenden äußeren Umfangsfläche angebracht ist.
Leistungsspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Dichtungselement an den Dichtungskörper geklebt ist.