TWI504041B - Power storage device - Google Patents

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TWI504041B
TWI504041B TW100112032A TW100112032A TWI504041B TW I504041 B TWI504041 B TW I504041B TW 100112032 A TW100112032 A TW 100112032A TW 100112032 A TW100112032 A TW 100112032A TW I504041 B TWI504041 B TW I504041B
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Katsuhiko Hieda
Tomotaka Shinoda
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Jsr Corp
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Description

蓄電裝置
本發明係關於蓄電裝置。
將具備正極及負極之蓄電單元，與電解質同時收容並封閉於外裝體內部之構造的封閉型蓄電池係大家所熟知。封閉型蓄電池之蓄電單元，係採用介由分離器交互層合正極及負極之形態、及介由分離器捲回正極及負極之形態。此種蓄電單元時，藉由使層合數及捲繞數之增多，可以追求封閉型蓄電池之高能量化、及大容量化。
上記之封閉型蓄電池，若於短時間之期間重複進行充放電，有時會蓄積熱而成為高溫，有時該高溫化會導致性能的劣化。尤其是，近年來，隨著對封閉型蓄電池之高能量化的要求，發熱量也增大。
針對此種問題，例如，日本特開2009-272048號公報所揭示之技術，係將以層合薄膜做為電池容器使用之封閉型二次電池固定於金屬製之散熱板來提高散熱性。
然而，隨著能量及蓄電容量之增大，充放電所伴隨之發熱量也增大，同時，也導致蓄電池之大型化，因為熱容易蓄積於蓄電池內部，故必須進行比目前更有效率之散熱。
本發明之數種形態的目的之一，就是提供散熱性良好之蓄電裝置。
本發明係用以解決上述課題之至少一部分者，並可以下述形態及適用例來實現。
[適用例1]
本發明之蓄電裝置之一形態，係含有：將具有正極、負極、及電解質之蓄電單元收容於外裝體之蓄電池；配設於前述蓄電池之前述外裝體之外表面的散熱板；以及用以收容前述蓄電池及前述散熱板之框體；且，前述散熱板，接觸前述框體之內面。
[適用例2]
係如適用例1所記載之蓄電裝置，其中，層合著複數前述蓄電池及前述散熱板，複數之前述蓄電池可進行電性連結。
[適用例3]
係如適用例2所記載之蓄電裝置，其中，交互層合著前述蓄電池及前述散熱板，介由前述蓄電池相鄰之前述散熱板之中，一方之前述散熱板，可以接觸前述框體之第1內面，另一方之前述散熱板，可以接觸與前述框體之前述第1內面不同之第2內面。
[適用例4]
係如適用例2所記載之蓄電裝置，其中，複數之前述蓄電池之中，依序層合著第1蓄電池、第2蓄電池、第3蓄電池、及第4蓄電池，於前述第1蓄電池與前述第2蓄電池之間、及前述第3蓄電池與前述第4蓄電池之間，配置有前述散熱板，前述第2蓄電池與前述第3蓄電池，介由空隙而互相隔離。
[適用例5]
係如適用例1至4之任一例所記載之的蓄電裝置，其中，更含有連結於前述框體之內面之第1固定構件及第2固定構件，前述蓄電池，為前述第1固定構件及前述第2固定構件所夾持而固定。
[適用例6]
係如適用例5所記載之蓄電裝置，其中，前述外裝體，係由接合第1外裝膜及第2外裝膜而構成，前述第1外裝膜及前述第2外裝膜，含有：因前述外裝體收容著前述蓄電單元所導致之凸出所形成的扁平外面；及連結於前述扁平外面而對前述扁平外面呈傾斜之傾斜外面；且，前述第1固定構件，係從前述第1外裝膜之前述扁平外面配設至前述傾斜外面為止，前述第2固定構件，係從前述第2外裝膜之前述扁平外面配設至前述傾斜外面為止。
[適用例7]
係如適用例6所記載之蓄電裝置，其中，前述散熱板，係配設於前述第1外裝膜之前述扁平外面、及前述第2外裝膜之前述扁平外面，前述第1固定構件、與配設於前述第1外裝膜之前述扁平外面之前述散熱板，未重疊，前述第2固定構件、與配設於前述第2外裝膜之前述扁平外面之前述散熱板，未重疊。
[適用例8]
係如適用例6所記載之蓄電裝置，其中，前述散熱板，係配設於前述第1外裝膜之前述扁平外面、及前述第2外裝膜之前述扁平外面，前述第1固定構件、與配設於前述第1外裝膜之前述扁平外面之前述散熱板，重疊，前述第2固定構件、與配設於前述第2外裝膜之前述扁平外面之前述散熱板，重疊。
[適用例9]
係如適用例5所記載之蓄電裝置，其中，前述第1固定構件之厚度及前述第2固定構件之厚度，大於前述散熱板之厚度。
[適用例10]
係如適用例1所記載之蓄電裝置，其中，前述框體之材質，係鋁。
[適用例11]
係如適用例1所記載之蓄電裝置，其中，更含有：配設於前述外裝體而電性連結於前述正極之正極端子；及配設於前述外裝體而電性連結於前述負極之負極端子；且，前述散熱板，未重疊於前述正極端子及前述負極端子。
[適用例12]
係如適用例1所記載之蓄電裝置，其中，前述蓄電單元，係鋰離子電容。
依據本發明之蓄電裝置，散熱板，係接觸於框體之內面。藉此，本發明之蓄電裝置，使蓄電池所發生之熱介由散熱板傳導至框體，而從框體進行散熱。所以，本發明之蓄電裝置，可以具有高散熱性。
以下，參照圖式，針對本發明之良好實施形態進行說明。
1、蓄電裝置
首先，針對本實施形態之蓄電裝置進行說明。第1圖，係本實施形態之蓄電裝置600的模式透視圖。第2圖，係本實施形態之蓄電裝置600的模式圖。第3圖，係本實施形態之蓄電裝置600的模式圖，係從第2圖之III方向觀察之圖。此外，第2圖及第3圖，係透射觀察第1圖之框體602的圖。
蓄電裝置600，如第1圖～第3圖所示，係含有框體602、蓄電池10、配設於蓄電池10之正極瑞子20及負極端子22、散熱板30、以及外部端子604、606。
蓄電池10及散熱板30，係被收容於框體602內。蓄電池10及散熱板30之數，並無特別限制，然而，第2圖之例時，係配設著4個蓄電池10及5個散熱板30。蓄電池10及散熱板30，係交互層合地配置。更具體而言，依序配設著蓄電池10a、蓄電池10b、蓄電池10c、蓄電池10d，並以夾持各蓄電池之方式來配置散熱板30。
第2圖所示之例時，係串聯著複數之蓄電池10串聯。藉此，蓄電裝置600，可以增大輸出電壓。更具體而言，蓄電池10a之負極端子22、及蓄電池10b之正極端子20係電性連結，蓄電池10b之負極端子22、及蓄電池10c之正極端子20係電性連結，蓄電池10c之負極端子22、及蓄電池10d之正極端子20也是電性連結。正極端子20及負極端子22之間的電性連結，例如，係利用導電性之配線608來實施。此外，並未圖示，然而，複數蓄電池10亦可以為併聯。藉由併聯，可以增大輸出電流。
此外，第2圖所示之例時，係配設有4個蓄電池10，其數目並無特別限制，例如，可配設1個蓄電池10，亦可配設4個以上之蓄電池10，可以依據目的之輸出電壓及輸出電流而適時的來設定其數量。
框體602，於其內部，只要可收容蓄電池10、端子20、22、及散熱板30，其形狀並無特別限制，第1圖所示之例時，係四角柱(矩形體)。框體602之材質，例如，鋁。藉此，蓄電池10所發生之熱，可介由散熱板30而從框體602進行散熱(詳細如後面所述)。
框體602，亦可形成有空冷部610及排氣部612。第1圖所示之例時，空冷部610係形成於框體602之底面(下面)，排氣部612則形成於框體602之上面(與底面相對之面)。空冷部610，應以可對複數散熱板30之全部進行冷卻之方式來配置。此外，第1圖所示之例時，空冷部610及排氣部612，係分別各形成有2個，然而，其數目並無特別限制。更具體而言，空冷部610，係用以將空氣傳送至散熱板30或熱連結於散熱板30之熱沉(未圖示)之風扇，排氣部612，係用以將空氣排出至框體602外之貫通孔。藉此，可以冷卻散熱板30或熱連結於散熱板30之熱沉，而提高散熱性。
外部端子604、606，係從框體602之內側延伸至外側為止之方式來配設。第2圖所示之例時，外部端子604，係藉由配線608而電性連結於蓄電池10a之正極端子20。此外，外部端子606，係藉由配線608而電性連結於蓄電池10d之負極端子22。外部端子604、606之材質，例如，為鋁、銅、鎳。
散熱板30，如第3圖所示，接觸於框體602之內面(側面)603。第3圖所示之例時，散熱板30，係接觸於框體602之2個內面603。藉此，將蓄電池10所發生之熱，介由散熱板30傳導至框體602，並從框體602進行散熱。例如，可藉由冷卻框體602而提高進一步提高散熱性。亦即，散熱板30，亦具有將蓄電池10(蓄電單元18)所發生之熱傳導至框體602之熱管的機能。所以，蓄電裝置600，可以具有高散熱性。
其次，針對蓄電池10、端子20、22、散熱板30之構成進行更詳細之說明。第4圖，係本實施形態之蓄電裝置600之一部分的模式平面圖。第5圖，係本實施形態之蓄電裝置600之一部分的模式圖，係從第4圖之V方向觀察時之圖。第4圖及第5圖，為了方便，只圖示著1個蓄電池10、配設於該蓄電池10之一組正極端子20及負極端子22、以及配設於該蓄電池10之1個散熱板30。
蓄電池10，如第4圖及第5圖所示，可以具有外裝體12及蓄電單元18。
外裝體12，於其內部收容著蓄電單元18。蓄電單元18，可以說是藉由外裝體12來進行封閉。外裝體12，具有第1外裝膜14及第2外裝膜16。例如，亦可以熱壓接合第1外裝膜14及第2外裝膜16來構成外裝體12。
第1外裝膜14，可以具有外裝體12之內側面之扁平內面14a。第2外裝膜16，可以具有外裝體12之內側面之扁平內面16a。扁平內面14a、16a，亦可接觸收容於外裝體12內之蓄電單元18。扁平內面14a、16a，係由因為收容蓄電單元18所造成之外裝體12之凸出所形成之面。亦即，扁平內面14a、16a之平面形狀，亦可以由蓄電單元18所導致之外裝體12之凸出來決定。扁平內面14a、16a之平面形狀，以矩形為佳，亦可以為正方形或長方形。第4圖所示之例時，扁平內面14a、16a之平面形狀為長方形。
第1外裝膜14，係外裝體12之外表面，可以為具有與第1外裝膜14之扁平內面14a為相反側之面的扁平外面14b。第2外裝膜16，係外裝體12之外表面，可以為具有與第2外裝膜16之扁平內面16a為相反側之面的扁平外面16b。扁平外面14b、16b之平面形狀，也可以為分別與扁平內面14a、16a之平面形狀相同。扁平外面14b、16b，可謂是因收容蓄電單元18之外裝體12之凸出所形成之面。
外裝膜14、16，例如，使用層合薄膜。層合薄膜，例如，由金屬層、及夾持該金屬層之第1樹脂層及第2樹脂層所構成。金屬層之材質，例如，鋁。第1樹脂層之材質，例如，聚對苯二甲酸乙酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醯胺系樹脂。第2樹脂層之材質，例如，乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂(EVA)、或聚乙烯、聚丙烯等之烯烴系樹脂。
藉由使用此種薄膜狀之外裝膜14、16，例如，相較於使用由金屬等所構成之硬質外裝體(金屬罐等)時，可以追求蓄電池10之小型化及輕量化。
蓄電單元18，被收容於外裝體12內。蓄電單元18，具有正極、負極、及電解質。此外，蓄電單元18，亦可具有用以隔離正極及負極之分離器。正極、負極、及分離器，可以具有薄片狀之形狀。蓄電單元18，亦可以為將介由分離器而配置之正極及負極捲回之捲回型構造。此外，蓄電單元18，亦可以為介由分離器交互層合正極及負極之層合型構造。蓄電單元18，具体而言，可以鋰離子電容、鋰離子電池、雙電層電容為例。此外，針對用以構成蓄電單元18之正極、負極、電解質、及分離器之詳細說明，如後面所述。
蓄電池10之厚度T，應為4mm以上、20mm以下。蓄電池之厚度若為前述範圍，例如，內建於蓄電池之蓄電單元為層合型構造時，可以增加正極及負極之層合數。此外，內建於蓄電池之蓄電單元為捲回型構造時，可以增加正極及負極之捲繞數。結果，容易實現本發明意圖之能量容量較大之蓄電裝置的構成。
為了增大能量容量而使蓄電單元大型化，導致蓄電池之厚度大於4mm時，因充放電而於蓄電單元之內部所發生之熱蓄積於蓄電池內部之傾向變高，而難以有效地對外部進行散熱。結果，蓄電池內部之溫度呈現隨著氣體發生的程度而上昇之傾向。然而，即使為了得到大能量而增加蓄電池10之厚度時，藉由具備如本專利申請之具備接觸於框體602之內面603的散熱板30，可以有效率地進行散熱。例如，蓄電池10之厚度T為8mm之鋰離子電容時，亦可以確保1000F以上之蓄電單元18的能量容量。此時，與從蓄電單元18之大發熱量無關，本發明之蓄電裝置600時，可以藉由散熱板30及框體602，有效率地將蓄電池10內部所發生之熱散熱至外部。
此外，蓄電池10之厚度T，蓄電單元18為捲回型構造時，例如，係收容於外裝體12內之狀態之蓄電池10的厚度。此外，蓄電單元18為層合型構造時，例如，係收容於外裝體12內之狀態之蓄電池10之層合方向的大小(長度)。如上面所述，蓄電單元18，亦可接觸外裝膜14、16之扁平內面14a、16a。所以，蓄電池10之厚度T，只要為扁平外面14b與扁平外面16b之間的距離即可。
正極端子20及負極端子22，如第5圖所示，係通過外裝體12來配設。正極端子20及負極端子22，係在保持外裝體12之密閉性之狀態，從外裝體12之內側延伸至外側為止。正極端子20及負極端子22之配置，並無特別限制。第4圖及第5圖所示之例時，正極端子20係從外裝體12之左側端部(一方側之端部)延伸而出，負極端子22係從外裝體12之右側端部(另一方側之端部)延伸而出。正極端子20，電性連結於蓄電單元18之正極。負極端子22，電性連結於蓄電單元18之負極。正極端子20之材質，例如，鋁。負極端子22之材質，例如，銅、鎳。
散熱板30，如第5圖所示，係配設於外裝體12之外表面。第5圖所示之例時，散熱板30，係以接觸扁平外面14b來配設。圖上未標示，然而，散熱板30，亦可以接觸扁平外面16b來配設。散熱板30，亦可以覆蓋扁平外面14b或扁平外面16b之全面來配設。藉此，可以提高散熱性。
如第4圖所示，從平面觀察時(例如，從散熱板30之厚度方向觀察時)，外裝體12，例如，係配置於散熱板30之外周之內側。亦即，平面觀察時，散熱板30之面積，大於外裝體12之面積。藉此，可以增加散熱板30之表面積，而可提高散熱性。此外，正極端子20及負極端子22，從平面觀察時，係以從散熱板30之外周朝外側突出之方式配置。藉此，可以使端子20、22及外部配線(未圖示)之連結較為容易，而容易從正極端子20得到電流。
散熱板30之材質，從熱傳導性之觀點而言，例如，以鋁、鐵、銅、或以該等金屬之任一為主要成份之合金。該等金屬當中，以輕量化之觀點而言，又以鋁為佳。
散熱板30之形狀，並無特別限制，然而，第4圖及第5圖所示之例時，係平板狀。並未圖示，然而，散熱板30，於其表面亦可具有凹凸。藉此，可以增加散熱板30之表面積，而可提高散熱性。
散熱板30之厚度，以10μm以上、300μm以下為佳，50μm以上、200μm以下更佳。
散熱板30，可以進行蓄電單元18所發生之熱的散熱。此外，散熱板30，可以將蓄電單元18所發生之熱均一地擴散至蓄電單元18整體，而抑制局部的昇溫。例如，蓄電單元18之中央部之發熱量大於端部之發熱量時，可藉由散熱板30而使其發熱均一化。
將散熱板30設置於外裝體12之方法，並無特別限制，然而，使用將散熱板30之表面與外裝體12之外表面進行接著之方法。更具體而言，例如，可以為使用熱壓性樹脂(乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂、烯烴系樹脂等)或接著劑(熱熔型接著劑、濕氣硬化型接著劑、壓敏性接著劑等)之熱傳導性高之接著劑的接著方法。此外，藉由將氮化硼等無機系填料及環氧樹脂等有機系填料混合接著劑，可以進一步提高熱傳導性。所以，本發明時，於散熱板30與外裝體12之間介設此種接合劑之構成，亦包含於以使散熱板30接觸外裝體12之外表面來配設之構成例。此外，亦可進行散熱板30及外裝體12之熱熔，亦可以為利用冲壓法之壓接。此外，亦可利用適當治具(未圖示)，來使散熱板30與外裝體12接觸。此外，使用接著劑時，為了提高散熱性，亦可以使接著劑不存在於接著面以外而只有接著面存在著接著劑。
其次，針對蓄電池10之內部構造進行說明。第6圖，係本實施形態之蓄電裝置600之一部分的剖面圖，係第5圖所示之蓄電池10之(外裝體12之)內部構造的模式剖面圖。此外，第6圖時，為了方便，省略了散熱板30之圖示。
蓄電單元18，如第6圖所示，具有收容著外裝體12之電極層合體5及電解液(未圖示)。
電極層合體5，係浸漬於電解液。電極層合體5，可以含有正極1、負極2、分離器4。正極1、負極2、及分離器4，係具有薄片狀之形狀。圖示之例時，電極層合體5，係從第2外裝膜16之扁平內面16a依序層合著負極2、正極1、負極2、正極1、負極2，且於極與極之間、及極與外裝體之間，介設著分離器4來構成。電極層合體5時，正極1及負極2係分別併聯。
此外，正極1及負極2之數目，並無特別限制。此外，電極層合體5之形態，並未受限於圖示之例，例如，使正極、負極、及分離器重疊來形成層合薄片，並捲回該層合薄片之捲回構造體亦可。
正極1，如第6圖所示，具有正極集電體1a、及正極活物質層1b。正極集電體1a及正極活物質層1b，係使用蓄電裝置之眾所皆知的材料。正極集電體1a之材質，例如，鋁、鎳、鈦。正極集電體1a，亦可以為由前述材料所構成之多孔性金屬箔。正極集電體1a之厚度，並無特別限制，然而，例如，為20μm以上、50μm以下。正極集電體1a，係介由正極導線6連結於正極端子20。
正極活物質層1b，係形成於正極集電體1a。正極活物質層1b，如第6圖所示，可以形成於正極集電體1a之兩面形成，亦可只形成於單面。正極活物質層1b之厚度，並無特別限制，例如，為60μm以上、90μm以下。
正極活物質層1b，例如，藉由使粉末狀正極活物質、導電助劑，及黏著劑(binder)分散於水系溶劑之有機溶劑中來調整成漿體再將該漿體塗佈於正極集電體表面並進行乾燥來形成。
蓄電單元18為鋰離子電容或雙電層電容時，正極活物質係可逆地負載著如六氟磷酸鹽(PF6 -)及四氟硼酸鹽(BF4 -)之陰離子的物質。更具體而言，正極活物質，例如，活性碳、芳香族系縮合聚合物之熱處理物的多並苯系物質(PAS)。
蓄電單元18為鋰離子電池時，正極活物質，係可逆地包藏著鋰離子之物質。更具體而言，正極活物質，例如，係鋰鎳系氧化物、鋰鈷系氧化物、鋰錳系氧化物、磷酸鐵系化合物、及其之混合物。
此外，「鋰鎳系氧化物」係指，以鋰(Li)及鎳(Ni)為構成金屬元素之氧化物，除了主要之(第1)過渡金屬元素為Ni之氧化物以外，尚包含含有以少於Ni之比例(原子數比)含有Li及Ni以外之至少1種金屬元素(亦即，Li及Ni以外之過渡金屬元素及典型金屬元素之至少一方)之組成的氧化物。該金屬元素，例如，為Co、AI、Mn、Cr、Fe、V、Mg、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La、Ce。該等金屬元素，可以單獨使用，亦可以使用2種類以上。以上，對於鋰鈷系氧化物及鋰錳系氧化物亦相同。
導電助劑，例如，使用碳黑(乙炔黑等)等之碳材料、鎳粉末等之金屬粉末。
黏著劑，例如，可以使用甲纖維素(MC)、羧甲纖維素(CMC)、乙纖維素(EC)等之纖維素類、聚乙烯醇、聚丙烯酸鹽、聚氧化烯(例如，聚氧化乙烯)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)等之氟系聚合物、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBR)等有機聚合物。
負極2，如第6圖所示，具有負極集電體2a、及負極活物質層2b。負極集電體2a及負極活物質層2b，可以使用蓄電裝置之眾所皆知的材料。負極集電體2a之材質，例如，銅、鎳、鈦。負極集電體2a，亦可以為由前述材料所構成之多孔性金屬箔。負極集電體2a之厚度，並無特別限制，然而，例如，為20μm以上、50μm以下。負極集電體2a，介由負極導線7連結於負極端子22。
負極活物質層2b，形成於負極集電體2a。負極活物質層2b，如第6圖所示，可以形成於負極集電體2a之兩面，亦可形成於單面。負極活物質層2b之厚度，並無特別限制，然而，例如，60μm以上、90μm以下。
負極活物質層2b，例如，使粉末狀之負極活物質、導電助劑、及黏著劑(binder)分散於水系溶劑或有機溶劑中來調整成漿體再將該漿體塗佈於負極集電體之表面並進行乾燥來形成。
蓄電單元18為鋰離子電容或鋰離子電池時，負極活物質，可逆地包藏著鋰離子之物質。更具體而言，負極活物質，例如，係天然石墨、介穩相球狀碳(Mesocarbon Microbeads、MCMB)高序石墨(highly oriented pyrolytic graphite、HOPG)、硬碳、軟碳。
蓄電單元18為雙電層電容時，負極活物質，例如，為可逆地負載著鋰離子之物質。更具體而言，負極活物質，例如，活性碳。
此外，導電助劑及黏著劑，可以使用正極說明所列舉之材料。
分離器4，可以使用對電解質、正極活物質、及負極活物質具有耐久性之多孔性材料。分離器4，可以使用蓄電裝置之眾所皆知的材料。更具體而言，分離器4，可以使用由纖維素、人造絲、聚乙烯、聚丙烯、醯胺樹脂、胺-亞胺、聚苯硫、聚醯亞胺等所構成之不織布、及多孔質之薄膜等。分離器4之厚度，並無特別限制，然而，例如，20μm以上、50μm以下。分離器4，可以使正極1及負極2互相隔離。此外，分離器4，可以浸潤電解質。此外，蓄電單元18之電解質使用固體狀之電解質時等，因為未使用分離器4亦不會發生正極1與負極2之短路，故可以不使用分離器4。
電解質，例如，為無水電解質。無水電解質，例如，可以為以非水系有機溶劑為主要成份之液狀非水電解液，亦可以凝膠狀之固體狀電解質。例如，可以使用於含有從碳酸丙烯酯、碳酸伸乙酯、1,2-二甲氧乙烷、1,2-二乙氧乙烷、γ-丁酸內酯、四氫呋喃、1,3-二噁戊烷、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙基甲基碳酸鹽、乙酸甲酯、甲酸甲酯等之非水系有機溶劑選擇之任一種溶劑或二種以上之溶劑的混合溶劑，溶解著LiPF6 、LiBF4 、LiClO4 、LiCF3 SO3 、LiC4 F9 SO3 、LiN(CF3 SO2 )2 、LiC(CF3 SO2 )3 等鋰鹽之一種或二種以上之組成的電解質等。電解質之鋰鹽的濃度，例如，為0.5mol/L以上、3mol/L以下。
依據本實施形態之蓄電裝置600，散熱板30，係接觸於框體602之內面603。藉此，蓄電裝置600，蓄電池10所發生之熱，介由散熱板30，傳導至框體602，而從框體602進行散熱。所以，蓄電裝置600，可以具有高散熱性。
此外，因為本實施形態之蓄電裝置600具有高散熱性，特別適合使用於蓄電池10為高容量之隨著充放電而發熱量較大之鋰離子電容。
2、變形例
其次，參照圖式，針對本實施形態之變形例之蓄電裝置進行說明。以下，本實施形態之變形例之蓄電裝置時，對於具有與本實施形態之蓄電裝置600之構成構件相同之機能的構件，賦予同一符號並省略其詳細說明。
2.1、第1變形例之蓄電裝置
首先，參照圖式，針對本實施形態之第1變形例之蓄電裝置進行說明。第7圖，係本實施形態之第1變形例之蓄電裝置300之一部分的模式平面圖。第8圖，係本實施形態之第1變形例之蓄電裝置300之一部分的模式圖，係從第7圖之VIII方向觀察時之圖。此外，第7圖係對應於第4圖，第8圖係對應於第5圖。
蓄電裝置600之例，如第4圖所示之平面視時，外裝體12，係配置於散熱板30之外周之內側，散熱板30之一部分與端子20、22之一部分為重疊。相對於此，蓄電裝置300，於第7圖所示之平面視時，散熱板30與端子20、22未重疊。亦即，散熱板30，平面視時，端子20、22係互相隔離。
例如，因為蓄電池之重複充放電，而使蓄電池之溫度上昇，進而使蓄電池內部之溫度上昇至材料之耐熱限界以上時，有時因電解質等分解而產生氣體。其次，該氣體導致蓄電池之內部壓力上昇，進而導致蓄電池變形。此外，散熱板有時會隨著蓄電池之變形而變形。散熱板變形而使散熱板與端子接觸時，有時會導致正極端子與負極端子之間發生短路。然而，依據蓄電裝置300，即使散熱板30發生變形，可以防止散熱板30與端子20、22之接觸。
2.2、第2變形例之蓄電裝置
其次，參照圖式，針對本實施形態之第2變形例之蓄電裝置進行說明。第9圖，係本實施形態之第2變形例之蓄電裝置400的模式平面圖。第10圖，係本實施形態之第2變形例之蓄電裝置400的模式圖，係從第9圖之X方向觀察時之圖。此外，第9圖係對應於第4圖，第10圖係對應於第5圖。
蓄電裝置100之例時，如第4圖及第5圖所示，正極端子20係從外裝體12之一方側之端部延伸而出，負極端子22則係從外裝體12之另一方側之端部延伸而出。相對於此，蓄電裝置400，如第9圖及第10圖所示，端子20、22，皆從一方側之端部(例如，右側之端部)延伸而出。
此外，散熱板30及端子20、22，於第9圖所示之平面視時，亦可以未重疊。藉此，可以防止散熱板30及端子20、22之接觸。
2.3、第3變形例之蓄電裝置
其次，參照圖式，針對本實施形態之第3變形例之蓄電裝置進行說明。第11圖，係本實施形態之第3變形例之蓄電裝置700的模式圖，對應於第2圖。第12圖，係本實施形態之第3變形例之蓄電裝置700的模式圖，係從第11圖之XII方向觀察時之圖。
蓄電裝置700時，如第11圖所示，散熱板30，係接觸於互相同之框體602之內面603(例如，上面或下面)。亦即，介由蓄電池10，相鄰之散熱板30當中，一方之散熱板30，係接觸框體602之第1內面603a(例如，上面)，另一方之散熱板30，則係接觸與框體602之第1內面603a不同之第2內面603b(例如，下面)。第11圖所示之例時，為蓄電池10a及蓄電池10b所夾之散熱板30、及為蓄電池10c及蓄電池10d所夾之散熱板30，係接觸第1內面603a。為蓄電池10b及蓄電池10c所夾之散熱板30、及兩端之散熱板30，係接觸第2內面603b。藉此，熱不會集中於框體602之一部分而使熱分散至整體，故可有效地進行散熱。
此外，散熱板30，如第12圖所示，亦可接觸於框體602之內面(側面)。亦即，散熱板30，亦可接觸於框體602之3個內面603。藉此，可以使熱均一地傳導至框體602。
此外，並未圖示，然而，散熱板30，亦可連結著操控單元等之冷卻機構。藉由此種形態，亦可提高蓄電裝置700之散熱性。
2.4、第4變形例之蓄電裝置
其次，參照圖式，針對本實施形態之第4變形例之蓄電裝置進行說明。第13圖，係本實施形態之第4變形例之蓄電裝置800的模式圖，係對應於第2圖。第14圖，係本實施形態之第4變形例之蓄電裝置800的模式圖，係從第13圖之XIV方向觀察時之圖。
蓄電裝置600之例時，如第2圖所示，依序配設著蓄電池10a、蓄電池10b、蓄電池10c、蓄電池10d，並以夾持各蓄電池之方式配置著散熱板30。相對於此，蓄電裝置800時，如第13圖所示，散熱板30，只配設於蓄電池10a與蓄電池10b之間、及蓄電池10c與蓄電池10d之間。蓄電裝置800時，蓄電池10b及蓄電池10c，係介由空隙而以互相隔離之方式來配設。
依據蓄電裝置800，例如，相較於蓄電裝置600之例，蓄電池10內發生氣體時，蓄電池10，因為蓄電池10之間存在著空隙而容易變形(膨脹)。所以，蓄電裝置800，可以具有高信賴性。蓄電池內即使發生氣體，而蓄電池不會發生變形時，有蓄電池之內部壓力大幅上昇而發生故障的可能性。
2.5、第5變形例之蓄電裝置
其次，參照圖式，針對本實施形態之第5變形例之蓄電裝置進行說明。第15圖，係本實施形態之第5變形例之蓄電裝置900的模式圖，對應於第2圖。第16圖，係本實施形態之第5變形例之蓄電裝置900的模式圖，係從第15圖之XVI方向觀察時之圖。第17圖，係本實施形態之第5變形例之蓄電裝置900之一部分的模式圖。第18圖，係本實施形態之第8變形例之蓄電裝置900之一部分的模式透視圖。此外，第17圖時，為了方便，只圖示了1個蓄電池10、配設於該蓄電池10之端子20、22、配設於該蓄電池10之散熱板30、及配設於該蓄電池10之固定構件40。此外，第18圖時，為了方便，只圖示了1個蓄電池10、配設於該蓄電池10之端子20、22、及配設於該蓄電池10之固定構件40。
蓄電裝置900，如第15圖～第18圖所示，具有固定構件40。固定構件40，例如，避開散熱板30而配設於外裝體12之外表面。亦即，固定構件40及散熱板30，並未重疊。第17圖所示之例時，散熱板30，配設於扁平外面14b、16b之中央部。固定構件40，係以避開扁平外面14b之中央部，而以從扁平外面14b至相對於與扁平外面14b為連續之扁平外面14b為傾斜之傾斜外面14c為止之方式來配設。固定構件40，係以避開扁平外面16b之中央部，而以扁平外面16b至相對於與扁平外面16b為連續之扁平外面16b為傾斜之傾斜外面16c為止之方式來配設。圖示之例時，固定構件40，係針對1個蓄電池10配設著4個。
例如，如第17圖所示，可以第1外裝膜14側之固定構件40(第1固定構件40a)、及第2外裝膜16側之固定構件40(第2固定構件40b)來夾持蓄電池10，而將蓄電池10固定於框體602內。更具體而言，第1固定構件40a，係從第1外裝膜14之扁平外面14b配設至傾斜外面14c為止。第2固定構件40b，係從第2外裝膜16之扁平外面16b配設至傾斜外面16c為止。固定構件40，如第18圖所示，具有凸出部42。凸出部42內，可以收容因為收容著蓄電單元18之外裝體12(蓄電池10)而凸出之部分(扁平外面14b、16b等)。藉此，可以安定地固定蓄電池10。
固定構件40及外裝體12之設置方法，例如，可以利用以熱壓性樹脂(乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂、烯烴系樹脂等)及接著劑(熱熔型接著劑、濕氣硬化型接著劑、壓敏性接著劑等)之熱傳導性高之接著劑來進行接著之方法。此外，亦可以將氮化硼等之無機系填料及環氧樹脂等之有機系填料混合至接著劑。
固定構件40，可以連結於框體602之內面603，而將蓄電池10固定於框體602內。固定構件40之材質，例如，鋁、鐵、銅、或以該等金屬之任一為主要成份之合金。
固定構件40及框體602之連結方法，並無特別限制，然而，例如，可以利用螺絲螺合於固定構件40之螺孔44(參照第18圖)，來將其固定於框體602之內面603，也可利用熔接固定，亦可利用固定構件40及外裝體12之設置方法所列舉之接著劑來實施。
固定構件40之剛性，亦可大於散熱板30之剛性。藉此，可以安定地固定蓄電池10。例如，如第19圖所示，藉由使固定構件40之厚度大於散熱板30之厚度，來使固定構件40之剛性大於散熱板30之剛性。此外，第15圖所示之例時，相鄰之蓄電池10彼此共用1個散熱板30，然而，第19圖所示之例時，1個蓄電池10配設著2個散熱板30。
此外，第15圖及第19圖所示之例時，配設有4個蓄電池10，然而，其數目並無特別限制，例如，可以配設1個蓄電池10，亦可配設4個以上之蓄電池10，可以依據其目的之輸出電壓及輸出電流來適度設定其數目。
依據蓄電裝置900，利用固定構件40，可以安定地將蓄電池10固定於框體602內。所以，蓄電裝置900，可以具有高信賴性。
此外，蓄電裝置900時，藉由使固定構件40之厚度大於散熱板30之厚度，可以使固定構件40之剛性大於散熱板30之剛性。藉此，即使於蓄電池10內，因為發生氣體而使蓄電池10變形時，利用剛性較大之固定構件40可以維持蓄電池10之安定固定，散熱板30，因為剛性較小，故可追隨蓄電池10之變形。例如，剛性較大之散熱板，無法追隨蓄電池之變形，有時會導致蓄電池與散熱板之接觸不夠充份。甚至導致散熱板從蓄電池剝離。所以，有時會導致散熱性降低。依據蓄電裝置900，可以消除此種問題，而維持蓄電池10之安定固定，故可具有高散熱性。此外，第15圖及第17圖所示之例時，因為固定構件40及散熱板30並未重疊，固定構件40不會妨礙散熱板30之變形，散熱板30，可以追隨蓄電池10之變形。
此外，本發明時，「剛性」係指，對物體施加外力而變形時，物體抵抗該變形之程度。亦即，剛性愈小，則物體愈容易變形(容易彎曲)。
此外，蓄電裝置900，如第20圖所示，於固定構件40與蓄電池10之間，亦可存在有散熱板30。亦即，固定構件40之一部分及散熱板30之一部分也可以重疊。藉此，可以更確實地抑制散熱板從蓄電池剝離。
2.6、第6變形例之蓄電裝置
其次，參照圖式，針對本實施形態之第6變形例之蓄電裝置進行說明。第21圖，係本實施形態之第6變形例之蓄電裝置1000的模式圖，係對應於第15圖。以下，主要係針對本實施形態之第6變形例之蓄電裝置1000與本實施形態之第5變形例之蓄電裝置900之差異處進行說明。
蓄電裝置900之例時，如第15圖所示，針對1個蓄電池10配設有4個固定構件40。相對於此，蓄電裝置1000時，如第21圖所示，針對1個蓄電池10配設有2個固定構件40。更具體而言，係夾著散熱板30來配設2個蓄電池10，此外，夾著蓄電池10來配設2個固定構件40。
依據蓄電裝置1000，例如，相較於蓄電裝置900之例，蓄電池10內發生氣體時，蓄電池10較容易變形(膨脹)。即使蓄電池內發生氣體，而蓄電池無法變形時，蓄電池之內部壓力將大幅上昇，有時會發生故障。
本發明，並未受限於上述實施形態，可以進行各種變形。例如，亦可適度地進行各實施形態及各變形例的組合。此外，例如，本發明，係包含與實施形態所說明之構成為實質相同之構成(例如，機能、方法及結果相同之構成、或目的及效果相同之構成)在內。此外，本發明，包含置換實施形態所說明之構成之非本質之構成在內。此外，本發明，係包含具有與實施形態所說明之構成相同之作用效果的構成、或可達成相同目的之構成在內。此外，本發明，係包含於實施形態所說明之構成附加公知技術之構成在內。
1．．．正極
2．．．負極
4．．．分離器
5．．．電極層合體
6．．．正極導線
7．．．負極導線
10．．．蓄電池
12．．．外裝體
14．．．第1外裝膜
16．．．第2外裝膜
18．．．蓄電單元
20．．．正極端子
22．．．負極端子
30．．．散熱板
40．．．固定構件
42．．．凸出部
44．．．螺孔
300．．．蓄電裝置
400．．．蓄電裝置
600～1000．．．蓄電裝置
602．．．框體
603．．．內面
604．．．外部端子
606．．．外部端子
608．．．配線
610．．．空冷部
612．．．排氣部
第1圖係本實施形態之蓄電裝置的模式透視圖。
第2圖係本實施形態之蓄電裝置的模式圖。
第3圖係本實施形態之蓄電裝置的模式圖。
第4圖係本實施形態之蓄電裝置之一部分的模式圖。
第5圖係本實施形態之蓄電裝置之一部分的模式圖。
第6圖係本實施形態之蓄電裝置之一部分的模式圖。
第7圖係本實施形態之第1變形例之蓄電裝置之一部分的模式圖。
第8圖係本實施形態之第1變形例之蓄電裝置之一部分的模式圖。
第9圖係本實施形態之第2變形例之蓄電裝置之一部分的模式圖。
第10圖係本實施形態之第2變形例之蓄電裝置之一部分的模式圖。
第11圖係本實施形態之第3變形例之蓄電裝置的模式圖。
第12圖係本實施形態之第3變形例之蓄電裝置的模式圖。
第13圖係本實施形態之第4變形例之蓄電裝置的模式圖。
第14圖係本實施形態之第4變形例之蓄電裝置的模式圖。
第15圖係本實施形態之第5變形例之蓄電裝置的模式圖。
第16圖係本實施形態之第5變形例之蓄電裝置的模式圖。
第17圖係本實施形態之第5變形例之蓄電裝置之一部分的模式圖。
第18圖係本實施形態之第5變形例之蓄電裝置之一部分的模式透視圖。
第19圖係本實施形態之第5變形例之蓄電裝置的模式圖。
第20圖係本實施形態之第5變形例之蓄電裝置的模式圖。
第21圖係本實施形態之第6變形例之蓄電裝置的模式圖。
10．．．蓄電池
20．．．正極端子
22．．．負極端子
30．．．散熱板
600．．．蓄電裝置
602．．．框體
603．．．內面
604．．．外部端子

Claims (13)

  1. 一種蓄電裝置，含有：蓄電池，外裝體收容著具有正極、負極、及電解質之蓄電單元；散熱板，配設於前述蓄電池之前述外裝體外表面；以及框體，用以收容前述蓄電池及前述散熱板；且前述散熱板，接觸前述框體之內面，層合著複數之前述蓄電池及前述散熱板，複數之前述蓄電池，係進行電性連結，複數前述蓄電池之中，依序層合著第1蓄電池、第2蓄電池、第3蓄電池、及第4蓄電池，於前述第1蓄電池與前述第2蓄電池之間、及前述第3蓄電池與前述第4蓄電池之間，配置有前述散熱板，前述第2蓄電池與前述第3蓄電池，介由空隙而互相隔離。
  2. 一種蓄電裝置，含有：蓄電池，外裝體收容著具有正極、負極、及電解質之蓄電單元；散熱板，配設於前述蓄電池之前述外裝體外表面；以及框體，用以收容前述蓄電池及前述散熱板；且前述散熱板，接觸前述框體之內面，更含有連結於前述框體之內面之第1固定構件及第2 固定構件，前述蓄電池，為前述第1固定構件及前述第2固定構件所夾持而固定，前述第1固定構件之厚度及前述第2固定構件之厚度，大於前述散熱板之厚度。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之蓄電裝置，其中層合著複數之前述蓄電池及前述散熱板，複數之前述蓄電池，係進行電性連結。
  4. 如申請專利範圍第1或3項所記載之蓄電裝置，其中，交互層合著前述蓄電池及前述散熱板，介由前述蓄電池相鄰之前述散熱板之中，一方之前述散熱板，接觸前述框體之第1內面，另一方之前述散熱板，係接觸與前述框體之前述第1內面不同之第2內面。
  5. 如申請專利範圍第3項所記載之蓄電裝置，其中複數前述蓄電池之中，依序層合著第1蓄電池、第2蓄電池、第3蓄電池、及第4蓄電池，於前述第1蓄電池與前述第2蓄電池之間、及前述第3蓄電池與前述第4蓄電池之間，配置有前述散熱板，前述第2蓄電池與前述第3蓄電池，介由空隙而互相隔離。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之蓄電裝置，其中更含有連結於前述框體之內面之第1固定構件及第2 固定構件，前述蓄電池，為前述第1固定構件及前述第2固定構件所夾持而固定。
  7. 如申請專利範圍第2或6項所記載之蓄電裝置，其中前述外裝體，係由接合第1外裝膜及第2外裝膜而構成，前述第1外裝膜及前述第2外裝膜，含有：因前述外裝體收容著前述蓄電單元所導致之凸出所形成的扁平外面；及連結於前述扁平外面而對前述扁平外面呈傾斜之傾斜外面；且前述第1固定構件，係從前述第1外裝膜之前述扁平外面配設至前述傾斜外面為止，前述第2固定構件，係從前述第2外裝膜之前述扁平外面配設至前述傾斜外面為止。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之蓄電裝置，其中前述散熱板，係配設於前述第1外裝膜之前述扁平外面、及前述第2外裝膜之前述扁平外面，前述第1固定構件、與配設於前述第1外裝膜之前述扁平外面之前述散熱板未重疊，前述第2固定構件、與配設於前述第2外裝膜之前述扁平外面之前述散熱板未重疊。
  9. 如申請專利範圍第7項所記載之蓄電裝置，其中 前述散熱板，係配設於前述第1外裝膜之前述扁平外面、及前述第2外裝膜之前述扁平外面，前述第1固定構件、與配設於前述第1外裝膜之前述扁平外面之前述散熱板重疊，前述第2固定構件、與配設於前述第2外裝膜之前述扁平外面之前述散熱板重疊。
  10. 如申請專利範圍第6項所記載之蓄電裝置，其中前述第1固定構件之厚度及前述第2固定構件之厚度，大於前述散熱板之厚度。
  11. 如申請專利範圍第1~3、5、6、8~10項所記載之蓄電裝置，其中前述框體之材質為鋁。
  12. 如申請專利範圍第1~3、5、6、8~10項所記載之蓄電裝置，其中更含有：正極端子，配設於前述外裝體而電性連結於前述正極；及負極端子，配設於前述外裝體而電性連結於前述負極；且前述散熱板，未重疊於前述正極端子及前述負極端子。
  13. 如申請專利範圍第1~3、5、6、8~10項所記載之蓄電裝置，其中前述蓄電單元，係鋰離子電容。
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