JP7842825B2 - 電池パック - Google Patents

Description

本願は、２０２４年４月３０日に中国特許局に提出され出願番号が２０２４２０９５０３８０４の中国特許出願の優先権を主張し、以上の出願の全ての内容は、引用により本願に組み込まれている。

本願は、電池の技術分野に関し、具体的には電池パックに関する。

関連技術では、セルパワー組電池の放電端は、一般的に樹脂板で被覆されるように設計されることにより、絶縁・難燃及び剛性向上の役割を果たす。

関連技術における樹脂板と組電池の組み立てには位置決め構造を設計する必要があり、組電池の設計難易度が高くなり、且つ組付け過程で時間と労力を費やす。

本願は、電池パックであって、
収容キャビティが開けられるケーシングと、
収容キャビティに設けられる組電池と、
組電池の放電端に設けられ、チャンネル孔が設けられる補強層と、
収容キャビティに充填され、補強層及び組電池を被覆する固定粘着剤とを含む、電池パックを提供する。

本願による電池パックの有益な効果は、以下のとおりである。固定粘着剤を介して補強層及び組電池を固定し、補強層の固定構造を省くことができ、電池パックの設計難易度を低減させ、電池パックの組み立て工程を簡略化し、生産製造効率を向上させ、コストを低減させるだけではなく、固定粘着剤を介して補強層及び組電池を全方位で固定し、補強層及び組電池の固定効果を向上させることもでき、また補強層にチャンネル孔を設けることで、固定粘着剤が補強層のチャンネル孔から補強層と組電池との間のスリットに入ることができ、それにより固定粘着剤をより十分で均一に充填し、電池パックの性能をより安定させることができる。

本願の一実施形態による電池パックの第１断面での断面構造概略図である。 本願の一実施形態による電池パックの第１断面に垂直な第２断面での断面構造概略図である。 図１における補強層の平面構造概略図である。 図２におけるケーシング内へ固定粘着剤を注入する過程概略図である。 本願の他の実施形態による電池パックの断面概略図である。 本願による電池パックの作製方法のフローチャートである。

図１及び図２を参照すると、図１は、本願の一実施例による電池パック１００の第１断面での断面構造概略図、図２は、本願の一実施例による電池パック１００の第１断面に垂直な第２断面での断面構造概略図である。本願の実施例は、電池パック１００を提供し、該電池パック１００は、ケーシング１０、組電池２０、補強層３０及び固定粘着剤４０を含む。ケーシング１０には収容キャビティ１２が開けられ、組電池２０は、収容キャビティ１２に設けられ、補強層３０は、組電池２０の放電端に設けられ、補強層３０にはチャンネル孔３２が設けられ、固定粘着剤４０は、収容キャビティ１２に充填され、補強層３０及び組電池２０を被覆する。

具体的には、ケーシング１０の内部は、中空であり、少なくとも１つの開口を有する収容キャビティ１２が形成され、組電池２０は、収容キャビティ１２に直接置かれてもよく、又は固定構造を介して収容キャビティ１２に固定して設けられてもよく、組電池２０は、アレイ状に並べられる複数のセルを含み、複数のセルは、直列又は並列又は直並列により電気的に接続することができ、セルは、リチウム電池、ナトリウム電池、鉛酸蓄電池などであってもよく、電量を蓄電し及び電量を放出するために使用される。補強層３０は、組電池２０の放電端に設けられ、組電池２０の剛性を向上させることができるとともに、絶縁・難燃の役割を果たすこともできる。固定粘着剤４０は、収容キャビティ１２内に充填され、補強層３０及び組電池２０を被覆する。本願の実施例では、固定粘着剤４０を介して補強層３０及び組電池２０を固定し、補強層３０の固定構造を省くことができ、電池パック１００の設計難易度を低減させ、電池パック１００の組み立て工程を簡略化し、生産製造効率を向上させ、コストを低減させるだけではなく、固定粘着剤４０を介して補強層３０と組電池２０を全方位で固定し、補強層３０及び組電池２０の固定効果を向上させることができる。一実施形態では、補強層３０にチャンネル孔３２を設けることで、固定粘着剤４０が補強層３０のチャンネル孔３２から補強層３０と組電池２０との間のスリットに入ることができ、それにより固定粘着剤４０をより十分で均一に充填し、電池パック１００の性能をより安定させることができる。

図２を参照すると、本実施例では、ケーシング１０は、ハウジング１４及び上カバー５０を含み、上カバー５０は、収容キャビティ１２を形成するようにハウジング１４に接続され、補強層３０は、組電池２０と上カバー５０との間に設けられる。

具体的には、ハウジング１４の上方には収容キャビティ１２の開口が形成され、上カバー５０は、収容キャビティ１２を密封するように収容キャビティ１２の開口にカバーして設けられる。ケーシング１０を分割されたハウジング１４及び上カバー５０に設けることにより、収容キャビティ１２内へ固定粘着剤４０を注入しやすくなり、固定粘着剤４０の充填がより均一になるとともに、組電池２０、補強層３０の組付けが容易になる。

一実施例では、樹脂板は、加工成形する必要があるため、樹脂板を補強層３０として用いた場合、補強層３０の生産コストが高く、従って、本実施例における補強層３０は、ガラス繊維布、炭素繊維布、及びアラミドクロスのうちの少なくとも１つを用いてもよい。樹脂板の代わりにガラス繊維布などの材料を用いることにより、効果的にコストを低減させることができる。

具体的には、本実施例では、ガラス繊維布を補強層３０として選択してもよく、組み立てる時、ガラス繊維布を組電池２０の放電端に積層し、ケーシング１０の収容キャビティ１２内へ粘着剤を注入することができ、粘着剤が凝固すると、補強層３０及び組電池２０を被覆する固定粘着剤４０を形成することができる。固定粘着剤４０で被覆されたガラス繊維布は、強度が高いため、電池パック１００の剛性を向上させるものとしてよい。

他のいくつかの実施例では、異なる性能ニーズを満たすために、ガラス繊維布、炭素繊維布、及びアラミドクロスのうちのいずれかの２つの材料を補強層３０として併用してもよく、又はガラス繊維布、炭素繊維布及びアラミドクロスを補強層３０として併用してもよい。

関連技術におけるセルパッケージプロセスは、通常、発泡フォームを用いて電池パック１００のポッティングを行うため、本願の実施例は、発泡フォームを選択使用して固定粘着剤４０を作製することができ、このように、関連技術における発泡フォームポッティングプロセスを利用することができ、ひいては電池パック１００の構造設計と組み立て工程を簡略化することができる。

一実施例では、図１、図３及び図４に示すように、図３は、図１における補強層３０の平面構造概略図、図４は、図２におけるケーシング１０内へ固定粘着剤４０を注入する過程概略図である。補強層３０は、複数の横部３１及び複数の縦部３３を含み、複数の横部３１と複数の縦部３３とは、相互に交差して設けられ、２つずつの横部３１と２つずつの縦部３３は、図３における黒色の領域に示すチャンネル孔３２を形成するように囲まれる。チャンネル孔３２の設計により、固定粘着剤４０に浸透チャンネルを提供することができ、収容キャビティ１２の開口を介して収容キャビティ１２内へ固定粘着剤４０を注入する時、固定粘着剤４０は、浸透チャンネルを介してガラス繊維布の組電池２０に向かう側に入り、ガラス繊維布を含浸する効果を達成することができ、ガラス繊維布の組電池２０に向かう側に入った固定粘着剤４０は、充填後にガラス繊維布を完全に包むことができ、この時、ガラス繊維布を骨格とすることにより、電池パック１００の剛性を向上させることができ、且つ固定粘着剤４０によりガラス繊維布を組電池２０に安定的に固定することができる。

一実施例では、図３に示すように、横部３１と縦部３３とは、互いに垂直に設けられてもよい。０°と９０°方向の織布プロセスを採用し、ガラス繊維布がガラス繊維布の位置する平面に垂直な作用力を受けると、作用力は、互いに垂直な２つの方向に均一に分散することができ、応力集中を回避する。

又は、他の実施例では、横部３１と縦部３３とは、一定の角度をなして設けられてもよく、例えば横部３１と縦部３３との間の角度は、３０°、４５°、６０°又は７５°などに設定されてもよく、具体的にはニーズに応じて柔軟に設定されてもよく、本願の実施例では具体的に限定されない。

一実施例では、図３に示すように、チャンネル孔３２の幅は、Ｌミリメートルに設定されてもよく、Ｌ≧１である。具体的には、図３に示すように、横部３１と縦部３３とが互いに垂直に設けられる場合に、チャンネル孔３２の幅は、具体的には隣接する２つの横部３１の間の隙間の長さ、又は隣接する２つの縦部３３の間の隙間の長さを意味する。隣接する２つの横部３１の間の隙間の長さと隣接する２つの縦部３３の間の隙間の長さとが同じでない場合に、チャンネル孔３２の幅は、具体的には小さい方を意味する。チャンネル孔３２の幅を１ミリメートル以上に設定することにより、補強層３０の剛性を確保することができるだけでなく、固定粘着剤４０のチャンネル孔３２内での流動性を確保することもでき、固定粘着剤４０が補強層３０の組電池２０に向かう側に入りやすいようにする。

具体的な実施では、チャンネル孔３２の幅は、例えば１ミリメートル、１．２ミリメートル、１．４ミリメートル、１．６ミリメートル、１．８ミリメートル、２ミリメートル、２．５ミリメートル、３ミリメートル、４ミリメートル、５ミリメートル、６ミリメートル、７ミリメートル、８ミリメートル、９ミリメートル又は１０ミリメートルなどに設定されてもよく、ここでは一々列挙しない。

一実施例では、補強層３０の厚さは、Ｔミリメートルに設定されてもよく、１≦Ｔ≦２である。具体的には、図２に示すように、補強層３０の厚さは、具体的には補強層３０の位置する平面に垂直な、補強層３０の高さを意味する。補強層３０の厚さは、１ミリメートル以上であり、且つ２ミリメートル以下であるため、補強層３０は、厚い厚さを有することができ、このように、補強層３０は、固定粘着剤４０に包まれた後に高い強度を有することができるだけではなく、ケーシング１０の上カバー５０と組電池２０との間の隙間を充填することもできる。

具体的な実施では、補強層３０の厚さは、例えば１ミリメートル、１．１ミリメートル、１．２ミリメートル、１．３ミリメートル、１．４ミリメートル、１．５ミリメートル、１．６ミリメートル、１．７ミリメートル、１．８ミリメートル、１．９ミリメートル又は２ミリメートルなどに設定されてもよく、ここでは一々列挙しない。

一実施例では、異なる製品の設計ニーズを満たすために、例えば異なる電池パック１００が異なる剛性を有するニーズ及び異なる電池パック１００の上カバー５０と組電池２０との間の隙間が異なるニーズを満たすために、補強層３０の数は、２つ又は３つに設定されてもよく、２つ又は３つの補強層３０は、組電池２０の放電端に積み重ねて設けられ、補強層３０におけるチャンネル孔３２は、相互に連通する。このように、異なる数の補強層３０を積層することにより、補強層３０は、異なる剛性を有することができ、且つ上カバー５０と組電池２０との間の隙間を合理的に充填することができ、電池パック１００の設計難易度を簡略化し、組み立て効率を向上させる。

図２に示すように、本実施例では、電池パック１００は、２つの補強層３０を有し、２つの補強層３０は、相互に積み重ねて設けられ、且つ２つの補強層３０に設けられるチャンネル孔３２は、相互に連通するように相互に揃えられ、固定粘着剤４０がチャンネル孔３２内を流れやすいようにする。

一方、本願は、補強層３０の厚さを１ミリメートル以上、且つ２ミリメートル以下に設定することにより、補強層３０は、厚い厚さを有することができ、ひいては積層して設けられる補強層３０の数を減少させ、隣接する補強層３０の間に層間分離が生じることを回避することができる。

本願の出願者は、本実施例におけるガラス繊維布と発泡フォームとを複合した材料、及び単純の発泡フォームに対して性能テストを行い、試験の詳細は、表１を参照する。

表１

表１からわかるように、ガラス繊維布と発泡フォームとが複合した後に、それらの引張性能及び屈曲性能をいずれも大幅に向上させ、ひいては補強層の全体的な力学的性能を大幅に向上させた。

通常、補強層３０の間の摩擦は、隣接する補強層３０の間に層間分離現象が生じることを低減させることができるため、複数の補強層３０を直接に積み重ねて設けることができ、ひいては補強層３０の設計難易度を低減させ、電池パック１００の組み立てプロセスを簡略化することができる。他のいくつかの実施例では、隣接する補強層３０の間に層間分離現象が生じることを回避するために、図５に示すようにし、図５は、本願の他の実施例による電池パック１００の断面概略図である。電池パック１００は、２つ又は３つの補強層３０を接続する接続材６０をさらに含むように設けられてもよい。接続材６０の設置により、複数の補強層３０を固定して一体構造を形成することができ、隣接する補強層３０の間が相互に移動して層間分離現象が生じることを回避し、ひいては複数の補強層３０の構造安定性を向上させることができる。

そのうち、接続材６０は、補強層３０内に挿入されて隣接する補強層３０を接続するねじであってもよい。又は、接続材６０は、隣接する補強層３０の間に介在して隣接する補強層３０を接着接続する両面テープであってもよい。又は、接続材６０は、他の常用の接続構造を採用してもよく、ここでは具体的には限定しない。

引き続き図１～図５を参照するとともに、図６を合わせ、図６は、本願による電池パック１００の作製方法のフローチャートである。電池パック１００の作製方法は、以下のステップを含む。

ステップＳ１０：組電池２０をケーシング１０の収容キャビティ１２に置く。

具体的には、先ず複数のセルを直列又は並列又は直並列により電気的に接続して、組電池２０を形成し、次に組電池２０をケーシング１０の収容キャビティ１２の開口を経由して収容キャビティ１２に置き、そのうち、組電池２０の放電端は、開口に向かって置かれる。

ステップＳ２０：補強層３０を組電池２０の放電端に置く。

組電池２０を収容キャビティ１２に置いた後、補強層３０を直接組電池２０の放電端に平らに敷設する。複数の補強層３０を設ける必要がある場合に、複数の補強層３０を順に積み重ねて設けるとともに、複数の補強層３０におけるチャンネル孔３２を相互に揃えてもよい。接続材６０を採用して複数の補強層３０を接続する必要がある場合に、まず複数の補強層３０を接続材６０を介して接続した後、組電池２０の放電端に置いてもよい。

ステップＳ３０：固定粘着剤４０が補強層３０及び組電池２０を被覆するまで、収容キャビティ１２へ固定粘着剤４０を注入する。

補強層３０を組電池２０に置いた後、収容キャビティ１２の開口を介して収容キャビティ１２へ固定粘着剤４０を注入し、固定粘着剤４０の一部は、ケーシング１０と組電池２０との間の隙間を介して収容キャビティ１２内に入り、他の部分は、図４に示すようなチャンネル孔３２を介して組電池２０と補強層３０との間の隙間に入り、これにより組電池２０、補強層３０を完全に包む。

上述したように、本願の実施例は、固定粘着剤４０を介して補強層３０及び組電池２０を固定し、補強層３０の固定構造を省くことができ、電池パック１００の設計難易度を低減させ、電池パック１００の組み立て工程を簡略化し、生産製造効率を向上させ、コストを低減させるだけではなく、固定粘着剤４０を介して補強層３０及び組電池２０を全方位で固定し、補強層３０及び組電池２０の固定効果を向上させることもでき、また、補強層３０にチャンネル孔３２を設けることで、固定粘着剤４０が補強層３０のチャンネル孔３２から補強層３０と組電池２０との間のスリットに入ることができ、それにより固定粘着剤４０をより十分で均一に充填し、電池パック１００の性能をより安定させることができる。

１００、電池パック、
１０、ケーシング
１２、収容キャビティ
１４、ハウジング
２０、組電池
３０、補強層
３１、横部
３２、チャンネル孔
３３、縦部
４０、固定粘着剤
５０、上カバー
６０、接続材。

Claims (10)

1. 電池パックであって、
   収容キャビティが開けられるケーシングと、
   前記収容キャビティに設けられる組電池と、
   前記組電池の放電端に設けられ、チャンネル孔が設けられる補強層と、
   前記収容キャビティに充填され、前記補強層及び前記組電池を被覆する固定粘着剤とを含み、
   前記補強層と前記固定粘着剤とを複合した材料の引張強度が４８．４ＭＰａ、引張歪みが２１．９％であり、
   前記引張強度および引張歪みは、GB-T528に従って測定されたものであることを特徴とする電池パック。
2. 前記補強層は、ガラス繊維布、炭素繊維布、及びアラミドクロスのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の電池パック。
3. 前記補強層は、複数の横部及び複数の縦部を含み、前記複数の横部と前記複数の縦部とは、相互に交差して設けられ、２つずつの前記横部と２つずつの前記縦部は、前記チャンネル孔を形成するように囲まれる、請求項１に記載の電池パック。
4. 前記横部と前記縦部とは、互いに垂直である、請求項３に記載の電池パック。
5. 前記チャンネル孔の幅は、Ｌミリメートルであり、Ｌ≧１である、請求項３に記載の電池パック。
6. 前記補強層の厚さは、Ｔミリメートルであり、１≦Ｔ≦２である、請求項１に記載の電池パック。
7. 前記補強層の数は、２つ又は３つであり、２つ又は３つの前記補強層は、前記組電池の放電端に積み重ねて設けられ、複数の前記補強層における前記チャンネル孔は、相互に連通する、請求項６に記載の電池パック。
8. ２つ又は３つの前記補強層を接続する接続材をさらに含む、請求項７に記載の電池パック。
9. 前記固定粘着剤の材料は、発泡フォームである、請求項１～８のいずれか１項に記載の電池パック。
10. 前記ケーシングは、ハウジング及び上カバーを含み、前記上カバーは、前記ハウジングに接続されて前記収容キャビティを形成し、前記補強層は、前記組電池と前記上カバーとの間に設けられる、請求項１～８のいずれか１項に記載の電池パック。