TWI655802B - Method for improving heat dissipation of frame for battery pack, lead storage battery, battery pack, battery system, and battery pack, and method for improving deformation resistance of frame for battery pack - Google Patents

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Abstract

本發明的電池組用框體，當構成具備有複數個鉛蓄電池之電池組時，用作構成前述電池組的各個鉛蓄電池中的至少一個的框體，其中，將複數個電極板以積層狀態來加以收容，在電極板的積層方向上相對向之對向外壁，具備了在與鄰接的其他蓄電池的框體的外壁之間形成空洞之非接觸凹部；並且，非接觸凹部為比對向外壁的外周端部更向內側凹陷的凹形狀。

Description

電池組用框體、鉛蓄電池、電池組、蓄電池系統、電池組用框體的散熱性提升方法及電池組用框體的耐變形性提升方法
本發明關於電池組用框體、蓄電池、電池組、蓄電池系統、電池組用框體的散熱性提升方法及電池組用框體的耐變形性提升方法。
如第7圖所示，在閥控式鉛蓄電池1(以下，有時也僅稱為「蓄電池」)中，正極板2和負極板3隔著墊子狀隔片(separator)4(以下有時也僅稱為「隔片」)而交互地積層，並藉由熔接來連接同極性的電極板彼此的耳部來構成電極板群。在閥控式鉛蓄電池1中，將此電極板群收納在成為電池槽之框體10中，並利用熔接或黏結劑將具有正極端子6a、負極端子6b及排氣孔6c之蓋子6黏結在成為此電池槽之框體10上。閥控式鉛蓄電池1，是自排氣孔6c注入電解液來實行電池化成(battery jar forming)，並將控制閥(未圖示)覆蓋在排氣孔6c上來製造。
近年來，對於風力發電或太陽能發電等的利用自然能源來進行之發電設備，與其一起設置的循環用閥控式鉛蓄電池的需求增加。在此用途上被使用的蓄電池系統，具備蓄電池收納箱來收納複數個閥控式鉛蓄電池，並藉由將各蓄電池串聯或並聯而成的電池組來構成(例如，參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] (專利文獻) 專利文獻1：日本特開2014-235803號公報
[發明所欲解決的問題] 對於使用這種電池組之先前的蓄電池系統，若反覆地進行充放電，則由於各個蓄電池的發熱會引起溫度上升，可能會造成循環壽命特性惡化。因此，電池組的散熱性是重要的。在專利文獻1中揭露一種蓄電池系統，其在各個蓄電池之間配置隔板(partition plate)，前述隔板具備可進行空氣對流之空洞部，並在與框體的電極板的積層方向平行之方向的面上不形成肋部(rib)(凸部)，藉此使前述框體與前述隔板的側板能夠以面接觸的方式來配置，該框體成為蓄電池的電池槽。在專利文獻1中，使前述框體與前述隔板的側板能夠以面接觸的方式來配置，並使前述隔板具備可以進行空氣對流之空洞部，藉此提升電池組的散熱性。
又，在大型的閥控式鉛蓄電池中，一般來說，為了提高成為電池槽之框體的強度而會在框體的全部側面上設置肋部(凸部等)。上述肋部，具有抑制由於群壓所造成的框體膨脹之效果。在專利文獻1揭露的蓄電池系統中的蓄電池，在與框體的電極板的積層方向正交之面上形成有肋部，以抑制由於群壓所造成的框體膨脹。另外，群壓，是指將正極板和負極板隔著隔片而交互地積層(將這些稱為電極板群)，當自積層方向的兩端推壓時的推斥力(repulsive force)。當將電極板群(正極板、負極板、隔片)插入成為電池槽之框體時，為了抑制循環壽命惡化的一個主要原因，也就是正極活性物質的軟化現象，而必須在電極板的積層方向上壓迫電極板群，而造成隔片成為被壓潰的狀態。
但是，專利文獻1，在各個蓄電池的框體之間設置隔板來作為與框體的側板不同的構件，此隔板具備能夠進行空氣對流之空洞部，所以必須佔用在蓄電池彼此之間的空間，而可能造成電池組的體積變大。進一步，也造成電池組的構成零件數變多而不佳。
又，鉛蓄電池，當過度充電時可能會產生氣體並使得電池槽內的壓力上升。又，在鉛蓄電池中，當放電時，在正極和負極的任一個電極中，電極活性物質都會產生放電生成物(硫酸鉛(PbSO4 ))。放電生成物，相較於正極的正極活性物質也就是二氧化鉛(PbO2 )和負極的負極活性物質也就是金屬鉛(Pb)，具有更大的體積。因此，鉛蓄電池，相較於其他蓄電池(例如鋰離子電池)，在將正極和負極積層而成之電極板群的積層方向，對相對向的側壁施加的壓力大。
本發明的一形態，是鑒於上述事情而完成，其目的在於提供一種電池組用框體、蓄電池、電池組、蓄電池系統、電池組用框體的散熱性提升方法及電池組用框體的耐變形性提升方法，該電池組用框體能夠抑制電池組的體積和構成零件數的增加，並且兼顧抵抗群壓之蓄電池的框體的耐變形性和蓄電池的散熱性。
[解決問題的技術手段] 本發明的一形態，是關於如下所述。 (1)一種電池組用框體，當構成具備有複數個鉛蓄電池之電池組時，用作構成前述電池組的各個鉛蓄電池中的至少一個的框體，其中，將複數個電極板以積層狀態來加以收容，在前述電極板的積層方向上相對向之對向外壁，具備了在與鄰接的其他蓄電池的框體的外壁之間形成空洞之非接觸凹部；並且，前述非接觸凹部為比前述對向外壁的外周端部更向內側凹陷的凹形狀。 (2)如上述(1)所述之電池組用框體，其中，在前述非接觸凹部中的前述外周端部之間，沒有設置自前述對向外壁向外側突出的凸部。 (3)如上述(1)或(2)所述之電池組用框體，其中，在前述電極板的積層方向上相對向之前述對向外壁的前述非接觸凹部，沒有與鄰接的前述其他蓄電池的框體的外壁嵌合。 (4)如上述(1)至(3)中任一項所述之電池組用框體，其中，在前述電極板的積層方向上相對向之前述對向外壁的前述非接觸凹部，在與底壁平行的橫剖面上，在將前述外壁的周邊作為基準時，為以梯形狀(trapezoid)、三角形狀或U字形狀凹陷的凹形狀。 (5)如上述(1)至(4)中任一項所述之電池組用框體，其中，前述電池組用框體，具有：底壁；開口部，其對向於此底壁；及，外壁，其自前述底壁的周邊向前述開口部的周邊延伸；前述外壁，在與前述底壁平行的橫剖面上呈約略長方形，並具有成為長邊側之長邊側外壁和成為短邊側之短邊側外壁；並且，前述長邊側外壁，是在前述電極板的積層方向上相對向之前述對向外壁，並具備了在與鄰接的其他蓄電池的框體的外壁之間形成空洞之非接觸凹部。 (6)如上述(1)至(5)中任一項所述之電池組用框體，其是利用合成樹脂形成。 (7)如上述(6)所述之電池組用框體，其中，前述合成樹脂是ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，Acrylonitrile Butadiene Styrene)樹脂。 (8)一種鉛蓄電池，其具備上述(1)至(7)中任一項所述之電池組用框體。 (9)一種電池組，其以包含至少一個以上的具備上述(1)至(7)中任一項所述之電池組用框體之鉛蓄電池的方式，具備複數個蓄電池。 (10)一種電池組，其將包含上述(8)所述之鉛蓄電池之複數個鉛蓄電池，以使鄰接的鉛蓄電池的框體的非接觸凹部彼此相對向的方式配置，並進行串聯連接或並聯地連接而成。 (11)一種電池組，其將包含上述(8)所述之鉛蓄電池之複數個鉛蓄電池，以使鄰接的鉛蓄電池的框體的非接觸凹部彼此相對向的方式配置，並在鄰接的鉛蓄電池之間形成貫通的空洞。 (12)一種電池組，其將包含上述(8)所述之鉛蓄電池之複數個鉛蓄電池，使鄰接的其中一方的鉛蓄電池的框體的具有非接觸凹部之對向外壁，與前述鄰接的另一方的鉛蓄電池的框體的具有非接觸凹部之對向外壁以外的外壁，以使外壁對向接觸的方式配置，並進行串聯連接或並聯連接而成。 (13)一種電池組，其具備蓄電池用收容箱，該蓄電池用收容箱收容複數個鉛蓄電池，該複數個鉛蓄電池包含上述(8)所述之鉛蓄電池。 (14)如上述(13)所述之電池組，其中，前述蓄電池用收容箱具備開口，該開口連通至設置於在前述電極板的積層方向上相對向之對向外壁上的非接觸凹部。 (15)一種蓄電池系統，其具備：具有上述(9)至(14)中任一項所述之電池組且蓄積電力的裝置；及，供給一定規格的電力的裝置。 (16)一種電池組的散熱性提升方法，是電池組用框體的散熱性方法，當構成具備有複數個鉛蓄電池之電池組時，該電池組用框體用作構成前述電池組的各個前述鉛蓄電池中的至少一個的框體，其中，當將複數個電極板以積層狀態來加以收容時，於在前述電極板的積層方向上相對向之對向外壁上，設置了在與鄰接的其他蓄電池的框體的外壁之間形成空洞之非接觸凹部；並且，將前述非接觸凹部，作成比前述對向外壁的外周端部更向內側凹陷的凹形狀。 (17)一種電池組用框體的耐變形性提升方法，當構成具備有複數個鉛蓄電池之電池組時，該電池組用框體用作構成前述電池組的各個前述鉛蓄電池中的至少一個的框體，其中，當將複數個電極板以積層狀態來加以收容時，於在前述電極板的積層方向上相對向之對向外壁上，設置了在與鄰接的其他蓄電池的框體的外壁之間形成空洞之非接觸凹部；並且，將前述非接觸凹部，作成比前述對向外壁的外周端部更向內側凹陷的凹形狀。
[發明的效果] 依據本發明的一形態，能夠提供一種電池組用框體、蓄電池、電池組及蓄電池系統，該電池組用框體能夠抑制電池組的體積和構成零件數的增加，並且兼顧抵抗群壓之蓄電池的框體的耐變形性和蓄電池的散熱性。
＜＜第一實施形態＞＞：電池組用框體 針對本發明的電池組用框體的實施形態，雖然使用第2圖(a)～第2圖(c)、第3圖、第4圖及第5圖來進行說明，但是本發明的電池組用框體、蓄電池、電池組及蓄電池系統，並不受限於以下的實施形態。
如第2圖(a)～第2圖(c)、第3圖、第4圖及第5圖所示，本實施形態的電池組用框體10，當構成具備有複數個蓄電池1之電池組(未圖示)時，用作構成前述電池組的各個蓄電池1中的至少一個的框體10，其中，將複數個電極板2、3以積層狀態來加以收容，在前述電極板2、3的積層方向22上相對向之對向外壁13A、13B，具備了在與鄰接的其他蓄電池1的框體的外壁20(未圖示)之間形成空洞(未圖示)之非接觸凹部。
在本實施形態中，蓄電池1是指可以充電和放電之電池，也就是鉛電池。又，在本實施形態中，當僅提到蓄電池1時，就是單電池(一個蓄電池)。相對於此，電池組，是指連接有複數個蓄電池1而構成之蓄電池的集合體。
蓄電池1的框體10，是收容電極板2、3並儲存電解液之電池槽。電池組用框體10，當構成具備有複數個蓄電池1之電池組時，用作構成電池組的各個蓄電池1中的至少一個的電池組用框體。在本實施形態中，有時將電池組用框體10簡稱為框體10。當構成具備有複數個蓄電池1之電池組時，在統整地構成複數個蓄電池1時，一般來說是使用蓄電池收容箱。蓄電池收容箱是收容複數個蓄電池1之容器，該複數個蓄電池1包含具備有電池組用框體10之蓄電池1。
電極板2、3，在蓄電池1中，是作為正極而發揮機能之正極板2或作為負極而發揮機能之負極板3。作為電極板2、3，如後述，舉例有糊式電極板(paste type electrode plate)、包覆式電極板(cladding type electrode plate)等。在本實施形態中，電極板也就是正極板2和負極板3，隔著用來防止兩電極板2、3之間的短路之隔片4，並在交互地積層的狀態下，被收容在電池組用框體10中。
電極板2、3的積層方向22，是正極板2和負極板3隔著隔片4來積層的方向。積層方向22，是與電極板2、3的電極面正交之方向。對向外壁13A、13B，是電池組用框體10的外壁20當中，在電極板2、3的積層方向22上相對向之外壁。對向外壁13A、13B，是以覆蓋電極板2、3的電極面的方式配置之框體10的外壁。
在框體10的外壁20上具備的非接觸凹部21，當構成具備有複數個蓄電池1之電池組時，在與鄰接的其他蓄電池1的框體10的外壁20之間形成空洞。將具有非接觸凹部21之外壁20，稱為凹狀外壁(未圖示)。當構成電池組時，將複數個蓄電池1收納在蓄電池收納箱(未圖示)中並將這些蓄電池1連接時，此非接觸凹部21不僅在鄰接的蓄電池之間，也在與蓄電池收納箱等的其他構件之間形成空洞。此處，空洞(未圖示)，是指與包含其他蓄電池1和蓄電池收納箱之電池組的任一個構件都沒有接觸之空間。
亦即，在本實施形態的框體10的對向外壁13A、13B上設置的非接觸凹部21，是藉由向框體10的內側(內部)凹陷的凹形狀而形成的部位。非接觸凹部21，相較於連接對向外壁13A的外周端部13AX與外周端部13AY之直線、及連接對向外壁13B的外周端部13BX與外周端部13BY之直線，不具有在積層方向22上更向外側突出的部位。在本實施形態中，非接觸凹部21不具有向外側突出的凸部。具體來說，非接觸凹部21，在外周端部13AX與外周端部13AY之間、及在外周端部13BX與外周端部13BY之間，不具有自對向外壁13A、13B向外側突出的凸部。亦即，非接觸凹部21，是由直線或曲線的連續面所形成。因此，非接觸凹部21，不相當於如專利文獻1所揭露的當在框體10的外壁20上設置凸狀的肋部時的於肋部之間所形成的凹陷。
在本實施形態的框體10的對向外壁13A、13B上設置的非接觸凹部21，是在與鄰接的其他蓄電池1的框體的外壁20之間形成空洞之凹部。藉由非接觸凹部21形成的空洞(未圖示)，是與包含其他蓄電池1之電池組的任一個構件都沒有接觸的空間。因此，非接觸凹部21，不相當於為了使蓄電池1並排並使框體10的外壁20彼此嵌合而在框體10的外壁20上形成的凹陷。
作為本實施形態的框體10上設置的非接觸凹部21的例子，其框體10的橫剖面形狀(與底壁11平行之方向的剖面)，舉例有如第2圖(a)和第3圖所示的梯形狀、如第2圖(b)和第4圖所示的三角形狀、如第2圖(c)和第5圖所示的U字形狀。本發明的電池組用框體10，不受限於上述的第2圖(a)~第2圖(c)、第3圖、第4圖或第5圖所示的構造，只要於在電極板2、3的積層方向上相對向之對向外壁13A、13B上具有非接觸凹部21，此非接觸凹部與其他蓄電池1的框體10所具有的凸部等沒有嵌合即可，非接觸凹部21的形狀、底壁11和開口部12的形狀、側壁14A、14B的形狀、數量等沒有特別限定。
框體10的角部(稜角部，corner)，自應力難以集中在角部，當輸送時等的情況不易由於衝突而造成框體的破損的觀點來看，較佳是帶有圓弧。
作為在框體10的電極板2、3的積層方向上相對向之對向外壁13A、13B的非接觸凹部21的形狀，特佳是在電極板2、3的積層方向上相對向之對向外壁被彎曲並形成U字狀之凹形狀。框體10的對向外壁13A、13B彎曲成U字形狀，藉此更提升抵抗群壓之強度。即便當要使框體10得到與先前相同的強度時，也能夠減少框體10的材料的使用量而具有可以輕量化的優勢。
框體10的具有非接觸凹部21之凹狀外壁，也可以僅是對向外壁13A、13B的其中一方的面。但是，較佳是對向外壁13A、13B在電極板2、3的積層方向上相對向，且具有互相對向的面，其對向外壁13A、13B的兩面都是各自具有非接觸凹部21之凹狀外壁。
框體10的材料並沒有特別限定，例如，較佳是容易成形的合成樹脂，自容易得到充分強度的觀點來看，特佳是ABS樹脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合成樹脂)。
框體10的製作方法並沒有特別限定，自生產性優異的觀點來看，例如，也可以是射出成型。
(作用和效果) 本實施形態的電池組用框體10，其於在電極板2、3的積層方向上相對向之對向外壁13A、13B上具有非接觸凹部21。非接觸凹部21，在與鄰接的其他蓄電池1的框體10的外壁20之間，形成有與電池組的任一個構件都沒有接觸的空間之空洞。例如，當將複數個使用了本實施形態的框體10之蓄電池1，收納在電池組製作用的蓄電池用收納箱中時，使框體10的凹狀外壁相對向並重疊，而在鄰接的蓄電池之間形成空洞。又，例如，當將複數個使用了本實施形態的框體10之蓄電池1，收納在電池組製作用的蓄電池用收納箱中時，使框體10的凹狀外壁相對向於蓄電池用收納箱內面，而在已收納的各蓄電池1與蓄電池收納箱內面之間形成空洞。因此，本實施形態的框體10的非接觸凹部21，與以框體10的外壁彼此嵌合的方式設置的凹凸形狀不同，在凹陷內具有與電池組的任一個構件都沒有接觸的部位，所以能夠確保空洞，該空洞成為空氣的通道而用以散熱的空間。藉此，自框體10將熱量傳遞至此空洞的空間中包含的空氣，藉由此空氣在空洞中移動而可以進行散熱。
本實施形態的非接觸凹部21，與具有突出至外側之凸部的先前技術(專利文獻1)的肋部不同，是藉由向框體10的內側凹陷的凹形狀而形成的部位。因此，在框體10中，能夠抑制單個蓄電池1的體積的增加。
非接觸凹部21，能夠作為框體10自身的形狀，並與框體10一體地成形。因此，即便當組合複數個蓄電池1並構成電池組時，也能夠確保蓄電池1彼此之間的用以散熱的空間，所以電池組彼此之間不需要設置先前的隔板。這樣一來，本實施形態的框體10，不需要用以提升散熱性之別的零件而能夠減少構成零件數量。
進一步，本實施形態的框體10，因為在對向外壁13A、13B上設置有非接觸凹部21，所以相較於先前的僅具有平板狀的外壁20之框體10，具有更優異的強度。非接觸凹部21，被設置於在電極板2、3的積層方向上相對向之對向外壁13A、13B上，所以具有抵抗在電極板2、3的積層方向上產生的群壓之耐變形性。
如以上所述，本實施形態的電池組用框體10，具備了於在電極板2、3的積層方向上相對向之對向外壁13A、13B上設置的上述非接觸凹部21。藉此，能夠提供一種電池組用框體10，其抑制電池組的體積和構成零件數的增加，並且兼顧抵抗群壓之蓄電池1的框體10的耐變形性和蓄電池1的散熱性。
在電極板2、3的積層方向上相對向之對向外壁13A、13B的非接觸凹部21，相較於前述對向外壁13A、13B的外周端部，是更向框體10的內側(內部)凹陷的凹形狀。例如，如第2圖(a)、第3圖(b)及第4圖(b)所示，非接觸凹部21，相較於對向外壁13A的外周端部(寬度方向兩端部)13AX、13AY以及對向外壁13B的外周端部(寬度方向兩端部)13BX、13BY，是更向框體10的內側(內部)凹陷的凹形狀。也就是說，對向外壁13A、13B，不具有向外側突出的凸部，所以能夠抑制單個蓄電池1的體積的增加。因此，在本實施形態的框體10上設置的非接觸凹部21，不相當於如專利文獻1所揭露的當在框體10的外壁20上設置凸狀的肋部時的於肋部之間形成的凹陷。
在電極板2、3的積層方向上相對向之對向外壁13A、13B的非接觸凹部21，沒有與鄰接的其他蓄電池1的框體10的外壁20嵌合。也就是說，非接觸凹部21，在藉由此非接觸凹部21形成的凹陷內，不具有與包含其他蓄電池1之電池組的任一個構件接觸的部位。因此，在非接觸凹部21內，能夠確保空洞，該空洞成為空氣的通道而用以散熱的空間。藉此，自框體10將熱量傳遞至此空洞的空間中包含的空氣，藉由此空氣在空洞中移動而可以進行散熱。因此，在本實施形態的框體10上設置的非接觸凹部21，不相當於為了使蓄電池1並排並使框體10的外壁彼此嵌合而形成在框體10的外壁上的凹凸形狀。
在電極板2、3的積層方向上相對向之對向外壁13A、13B的非接觸凹部21，較佳是在平行於底壁11之橫剖面上，將外壁20的周邊(連接外周端部13AX與外周端部13AY之直線或連接外周端部13BX與外周端部13BY之直線)作為基準時，為以梯形狀、三角形狀或U字形狀凹陷的凹形狀。
在第2圖(a)、第2圖(b)及第2圖(c)中，概略地表示具有本實施形態的非接觸凹部21之電池組用框體10的橫剖面(平行於底壁11之橫剖面，以下相同)。在第2圖(d)中，概略地表示不具有非接觸凹部21之先前的電池組用框體10的橫剖面。在第2圖(a)中，表示凹狀外壁的非接觸凹部21的橫剖面，是一種梯形狀態樣之電池組用框體10的橫剖面。在第2圖(b)中，表示凹狀外壁的非接觸凹部21的橫剖面，是一種三角形狀態樣之電池組用框體10的橫剖面。在第2圖(c)中，表示凹狀外壁的非接觸凹部21的橫剖面，是一種U字形狀態樣之電池組用框體10的橫剖面。在第2圖(d)中，表示在電極板2、3的積層方向上相對向之對向外壁13A、13B是平板，沒有設置非接觸凹部21，橫剖面是直線形狀態樣之電池組用框體10。
在第3圖中，表示當凹狀外壁的非接觸凹部21是如第2圖(a)所示的梯形狀時的外壁20、電池組用框體10的形狀和尺寸(單位：mm)的一例。第3圖(a)是具有梯形狀的橫剖面之框體10的一態樣的平面圖，第3圖(b)是正面圖，第3圖(c)是側面圖，第3圖(d)是立體圖。在表示範圍之箭頭上附加的數字是尺寸(單位：mm)，R表示曲率半徑(單位：mm)。也就是說，第3圖(a)所示的框體10的橫剖面的長邊(相當於寬度)是170mm，短邊(相當於縱深)是106mm，外壁厚度是5mm，角部也就是外周端部13AX、13AY、13BX及13BY的圓弧的曲率半徑(R)是6mm。直到梯形狀的凹形狀的底部之傾斜，具有該傾斜之部分的尺寸是10mm，凹形狀的深度是5mm。又，如第3圖(b)所示的框體10的正面圖的縱向(相當於高度)是312mm，外壁20與底壁11的角部也就是邊11a的圓弧的曲率半徑(R)是6mm。
如第3圖所示的態樣的框體10，具有：底壁11，其具有4邊(11a、11a’、11b及11b’)；開口部12，其位於底壁11的上方，並具有4邊(12a、12a’、12b及12b’)；以及，外壁20，其設置成以自底壁11的周邊延長直到開口部12的周邊。
底壁11的一對邊11a、11a’互相對向，其他的一對邊11b、11b’也互相對向。邊11a和邊11a’，當將蓄電池用電極板收納在框體10中時，各自都是在電極板2、3的積層方向上相對向之邊，任一個都具有梯形狀的凹形狀。
同樣地，開口部12的一對邊12a、12a’互相對向，其他的一對邊12b、12b’也互相對向。邊12a和邊12a’，當將蓄電池用的電極板2、3收納在框體10中時，各自都是在電極板2、3的積層方向上相對向之邊，任一個都具有梯形狀的凹形狀。
外壁20，是由互相對向的一對的對向外壁(13A、13B)及互相對向的一對的側壁(14A、14B)所構成。對向外壁13A，是設置成自底壁11的邊11a延伸直到開口部12的邊12a之壁，對向外壁13B，是設置成自底壁11的邊11a’延伸直到開口部12的邊12a’之壁。這些如第3圖所示的對向外壁13A和13B的任一個，當將蓄電池用的電極板2、3收納在框體10中時，在電極板2、3的積層方向上相對向，並形成具有非接觸凹部21之凹狀外壁。凹狀外壁也就是對向外壁13A、13B的任一個，都具有自底壁11連通直到開口部12的橫剖面是梯形狀的非接觸凹部21。
側壁14A，是設置成自底壁11的邊11b直到開口部12的邊12b之平板狀的壁，側壁14B，是設置成自底壁11的邊11b’直到開口部12的邊12b’之平板狀的壁。
在框體10的角部上，亦即在外壁20與底壁11的角部也就是邊11a、11a’、11b及11b’以及鄰接的外壁(對向外壁13A與側壁14A和14B，對向外壁13B與側壁14B和14A)的角部也就是外端周部13AX、13AY、13BX及13BY上，施予圓弧(R)。
在第4圖中，表示當凹狀外壁的非接觸凹部21是如第2圖(b)所示的三角形狀時的外壁20、電池組用框體10的形狀和尺寸(單位：mm)的一例。第4圖(a)是具有三角形狀的橫剖面之框體10的一態樣的平面圖，第4圖(b)是正面圖，第4圖(c)是側面圖，第4圖(d)是立體圖。在表示範圍之箭頭上附加的數字是尺寸(單位：mm)，R表示曲率半徑(單位：mm)。也就是說，第4圖(a)所示的框體10的橫剖面的長邊(相當於寬度)是170mm，短邊(相當於縱深)是106mm，外壁厚度是5mm，角部也就是外周端部13AX、13AY、13BX及13BY的圓弧的曲率半徑(R)是6mm。又，雖然省略圖示，但是凹形狀的深度是5mm。又，如第4圖(b)所示的框體10的正面圖的縱向(相當於高度)是312mm，外壁20與底壁11的角部也就是邊11a的圓弧的曲率半徑(R)是6mm。
在第4圖所示的態樣中，底壁的邊11a和邊11a’，亦即當將蓄電池用的電極板2、3收納在框體10中時的在電極板2、3的積層方向上相對向之邊，任一個都具有三角形狀的凹形狀。開口部12的邊12a和邊12a’，亦即當將蓄電池用的電極板2、3收納在框體10中時的在電極板2、3的積層方向上相對向之邊，任一個也都具有三角形狀的凹形狀。凹狀外壁也就是對向外壁13A和對向外壁13B，任一個也都具有自底壁11連通直到開口部12的橫剖面是三角形狀的非接觸凹部21。
在第5圖中，表示當凹狀外壁的非接觸凹部21是如第2(c)圖所示的U字形狀的橫剖面時的外壁20、電池組用框體10的形狀和尺寸(單位：mm)的一例。第5圖(a)是具有U字形狀的橫剖面之框體10的一態樣的平面圖，第5圖(b)是正面圖，第5圖(c)是側面圖，第5圖(d)是立體圖。在表示範圍之箭頭上附加的數字是尺寸(單位：mm)，R表示曲率半徑(單位：mm)。也就是說，第5圖(a)所示的框體10的橫剖面的長邊(相當於寬度)是170mm，短邊(相當於縱深)是106mm，外壁厚度是5mm，角部也就是外周端部13AX、13AY、13BX及13BY的圓弧的曲率半徑(R)是6mm。又，凹形狀的深度是4.25mm。又，雖然在第5圖(b)中省略圖示，但是與第3圖(b)和第4圖(b)同樣，框體10的正面圖的縱向(相當於高度)是312mm，外壁20與底壁11的角部也就是邊11a的圓弧的曲率半徑(R)是6mm。
在第5圖所示的態樣中，底壁的邊11a和邊11a’，亦即當將蓄電池用的電極板2、3收納在框體10中時的在電極板2、3的積層方向上相對向之邊，任一個都具有U字形狀的凹形狀。開口部12的邊12a和邊12a’，亦即當將蓄電池用的電極板2、3收納在框體10中時的在電極板2、3的積層方向上相對向之邊，任一個也都具有U字形狀的凹形狀。再者，凹狀外壁也就是對向外壁13A和對向外壁13B，任一個也都具有自底壁11連通直到開口部12的橫剖面是U字形狀的非接觸凹部21。
第6圖是表示先前例之比較例之圖。在第6圖中，表示不具備設置有非接觸凹部21之外壁20，對向外壁13A、13B的橫剖面是如第2圖(d)的直線形狀之框體10的外壁20，電池組用框體10的形狀和尺寸(單位：mm)的一例。第6圖(a)是具有圖案4(第2圖(d))的橫剖面之框體的一態樣的平面圖，第6圖(b)是正面圖，第6圖(c)是側面圖，第6圖(d)是立體圖。在第6圖所示的框體10中，當蓄電池用的電極板2、3收納在框體10中時的相對於電極板2、3的積層方向之對向外壁13A和對向外壁13B是平板狀的壁，不具有非接觸凹部21。在表示範圍之箭頭上給予的數字是尺寸(單位：mm)，R表示曲率半徑(單位：mm)。也就是說，第6圖(a)所示的框體10的橫剖面的長邊(相當於寬度)是170mm，短邊(相當於縱深)是106mm，外壁厚度是5mm，角部也就是外周端部13AX、13AY、13BX及13BY的圓弧的曲率半徑(R)是6mm。又，如第6圖(b)所示的框體10的正面圖的縱向(相當於高度)是312mm，外壁20與底壁11的角部也就是邊11a的圓弧的曲率半徑(R)是6mm。
較佳是電池組用框體10，具有：底壁11；開口部12，其對向於此底壁11；及，外壁20，其自底壁11的周邊向前述開口部12的周邊延伸；其中，外壁20，在與底壁11平行的橫剖面上呈約略長方形，並具有成為長邊側之長邊側外壁和成為短邊側之短邊側外壁；前述長邊側外壁是在電極板2、3的積層方向上相對向之對向外壁13A、13B，並具備了在與鄰接的其他蓄電池1的框體10的外壁20之間形成空洞(未圖示)之非接觸凹部21。相較於短邊側外壁，長邊側外壁具有較大的面積。因此，雖然電池組用框體10，抵抗群壓的強度有變弱的傾向，但是藉由非接觸凹部21的配置而形成的凹形狀來補強，即便長邊側外壁受到來自框體10的內部之群壓也不容易變形。
較佳是電池組用框體10，是利用合成樹脂形成。在鉛蓄電池中，如後述，可以使用將稀釋硫酸(dilute sulfuric acid)利用純水(purified water)進行稀釋而成的電解液。此時，如果利用金屬來形成框體，則電解液可能會腐蝕框體。在本實施形態中，因為利用合成樹脂來形成電池組用框體10，所以即便使用硫酸電解液作成的電解液，也能夠確保耐腐蝕性。
<<第二實施形態>>：蓄電池
上述第一實施形態的電池組用框體10，例如，能夠適用於蓄電池1的框體10(電池槽)。以下，作為第二實施形態，針對具備上述第一實施形態的電池組用框體10之蓄電池1的一例進行說明。
如第1圖所示，本實施形態的蓄電池1，具備上述第一實施形態的電池組用框體10。作為本實施形態的蓄電池1，例如，具備：電極板群，其使正極板2和負極板3隔著墊子狀隔片4而交互地積層，且同極性的電極板彼此連結來構成；電池組用框體10，其收納前述電極板群和電解液；以及，蓋子6，其具有連接至前述電極板群的正極板2之正極端子6a、連接至前述電極板群的負極板3之負極端子6b、及排氣孔6c，並覆蓋前述電池組用框體10的開口部12；其中，例如，前述電極板群，具有使外壁(對向外壁13A、13B)對向地配置的構成，該外壁在電極板2、3的積層方向上具有框體10的非接觸凹部21。
作為本實施形態的蓄電池1，例如，液式鉛蓄電池(孔型，vent type)和閥控式(密封型，seal type)鉛蓄電池。當使用液式鉛蓄電池時，通常，在上述蓋子6的排氣孔6c上安裝有用以防止電解液的飛散等之過濾器(filter)(未圖示)。當使用閥控式鉛蓄電池時，在上述蓋子6的排氣孔6c上安裝控制閥(未圖示)，控制閥通常被密封，僅當內壓異常上升時，為了放出氣體而被打開。內壓，是指作為蓄電池1的充電反應的副反應之水的電解所產生的氣體，此時在成為電池槽之框體10中造成的壓力上升。雖然成為使氣體自排氣孔6c排出的機構，但是當過度充電時，氣體排出趕不上氣體產生，會使得成為電池槽之框體10內的壓力上升而產生內壓。
[閥控式鉛蓄電池] 上述第一實施形態的電池組用框體10，特別適用於閥控式鉛蓄電池。以下，作為第二實施形態的蓄電池1，針對使用上述第一實施形態的電池組用框體10之閥控式鉛蓄電池的一例進行說明。
[正極板和負極板] 正極板2和負極板3，其將活性物質保持在格子中。使用該正極板2和負極板3之糊式電極板，其將糊狀活性物質保持在鑄造格子或擴充(expanding)格子中。正極板2和負極板3，主要是使鉛合金製的芯通過玻璃纖維編織成的管子中並填充活性物質來作為正極板使用，也可以使用包覆式電極板。
格子的材質，主原料是鉛，能夠在鉛中添加錫、鈣、銻等，特佳是使用鈣和錫。藉由添加鈣，能夠減少自體放電的比率，但是此時的問題是容易引起集電體的腐蝕，能夠藉由錫的添加來抑制此問題。
糊式電極板，能夠比包覆式電極板更容易製造。糊狀活性物質的調製，例如以捏揉(knead)含有一氧化鉛之鉛粉、水、硫酸等(有時也會配合正極、負極的特性來添加切斷纖維(cut fiber)、碳粉末、木質素(lignin)、硫酸鋇、鉛丹(red lead))的方式製作，但是不特別受限於此。
[隔片] 隔片4，存在於正極板2與負極板3之間，並防止正極與負極的短路。具體的隔片，例如能夠是聚乙烯、玻璃不織布、聚丙烯等材料所構成的多孔質片、及這些材料所構成的纖維的混織物等，但是不特別受限於此。
[電解液] 電解液，例如是將稀釋硫酸利用純化水來稀釋，並調和成質量百分比濃度是約30質量百分比前後的電解液，也能夠考慮到電池容量和壽命等來調整成適當濃度的電解液。配合蓄電池所要求的特性，也可以加入硫酸鎂、矽膠(silica gel)等的添加劑。
[蓄電池的製造方法] 本實施形態的蓄電池1，例如能夠如下述來製作。
如第1圖所示，針對將糊狀活性物質保持在鉛或鉛合金製的格子中之糊式正極板2和糊式負極板3，使該糊式正極板2和該糊式負極板3隔著隔片4而交互地積層，並熔接同極性的電極板彼此的耳部來製作電極板群。將此電極板群，配置在成為電池槽之框體10內，該框體10以對向的方式配置外壁20，該外壁20在電極板2、3的積層方向上具有的框體10的非接觸凹部21。在框體10上安裝有蓋子6，並將電解液注入框體10內後，進行蓄電池的化成。又，此製造方法也適用於使用包覆式電極板之蓄電池1，該包覆式電極板是以在護套管(cladding tube)中填充鉛粉的方式製造。
＜＜第三實施形態＞＞電池組 上述第二實施形態的蓄電池1，適用於電池組用的單電池，藉由構成具備複數個蓄電池1之電池組，能夠得到一種電池組，該電池組即便當發熱時也具有優異的散熱性，並也具有優異的抵抗群壓的耐變形性。以下，作為第三實施形態，針對具備上述第二實施形態的蓄電池1之電池組的一例進行說明。
本實施形態的電池組(未圖示)，是以至少包含1個以上的上述第二實施形態的蓄電池1(亦即，具備上述第一實施形態的電池組用框體10之上述第二實施形態的蓄電池1)的方式，具備複數個蓄電池1之電池組。具有第二實施形態的蓄電池1，藉此蓄電池1的框體10的非接觸凹部21，在與鄰接的蓄電池1的框體10的外壁20之間形成空洞，所以能夠確保用以散熱的空間。
本實施形態的電池組，是將包含第二實施形態的蓄電池1之複數個蓄電池1(單電池)，以使鄰接的蓄電池1的框體10的非接觸凹部21彼此相對向的方式配置，並進行串聯連接或並聯連接。在鄰接的蓄電池1的框體10的非接觸凹部21彼此重疊並對向處，形成有使非接觸凹部21的凹形狀相對而成的形狀的空洞。藉由此空洞來確保用以散熱的空間。
較佳是將包含第二實施形態的蓄電池1之複數個蓄電池1，以使鄰接的蓄電池1的框體10的非接觸凹部21彼此相對向的方式配置，並在鄰接的蓄電池1之間形成貫通的空洞。作為以非接觸凹部21彼此相對向的方式配置的方法，例如，如第2圖(a)、第3圖(a)及第4圖(a)所示，可以使具有非接觸凹部21之對向外壁13A、13B的寬度方向的兩端部也就是外周端部13AX和13BX以及13BX和13BY，接觸至鄰接的其他蓄電池1的具有非接觸凹部21之對向外壁13A、13B的寬度方向的兩端部也就是外周端部13AX和13BX以及13BX和13BY。藉此，貫通電池組整體之貫通空洞被形成，貫通空洞內的空氣的移動變得容易，所以能夠提高散熱效果。
也可以將包含第二實施形態的蓄電池1之複數個蓄電池1，配置成以使鄰接的一方的蓄電池1的框體10的具有非接觸凹部21之對向外壁13A、13B，對向接觸至前述鄰接的另一方的蓄電池1的框體10的具有非接觸凹部21之對向外壁以外的外壁(例如，第3圖～第5圖所示的側壁14A、14B)，並進行串聯連接或並聯連接。此時，在具有非接觸凹部21之凹狀外壁(對向外壁13A、13B)與平坦的外壁(例如，第3圖～第5圖所示的側壁14A、14B)的對向處，一方的蓄電池1的非接觸凹部21的凹形狀的空洞被形成，並且由此空洞來確保用以散熱的空間。
針對包含第二實施形態的蓄電池1之複數個蓄電池1，也可以具備蓄電池用收容箱(未圖示)，用以收容其中的複數個蓄電池1。又，在蓄電池收納箱內的複數個蓄電池1的配置沒有特別限制，但是，例如，較佳是將複數個蓄電池1，以相鄰的蓄電池1的框體10的非接觸凹部21彼此相對向的方式重疊地配置，以形成相鄰的蓄電池1之間的空洞，例如貫通空洞。又，也可以將複數個蓄電池1，以使相鄰的蓄電池1的框體10的凹狀外壁以外的外壁(例如，第3圖～第5圖所示的側壁14A、14B)彼此相對向接觸的方式配置。
較佳是蓄電池收容箱，具備與非接觸凹部21連通的開口(未圖示)，該非接觸凹部21設置於在電極板2、3的積層方向上相對向之對向外壁13A、13B上。
＜＜第四實施形態＞＞：蓄電池系統 上述第三實施形態的電池組，能夠適用於各種各樣的蓄電池系統(未圖示)中。此處，作為第四實施形態，針對具備上述第三實施形態的電池組之蓄電池系統的一例進行說明。蓄電池系統，是一種不斷電電源裝置，其即便當輸入電源被遮斷時(斷電時)，也能夠在一定時間，使連接的機器不停電而持續地供給電力；或是，一種電源裝置，其以風力和太陽能發電的發電中的調峰作業(peak-shaving)和電力的變動緩和這樣的電力平均化為目的。
本實施形態的蓄電池系統，具備：具有上述第三實施形態的電池組且蓄積電力的裝置；及，供給一定規格(一般來說，是與商用電源同樣的規格)的電力的裝置。
[實施例] 以下，記載本發明的電池組用框體10的實施例，但是本發明不受限於這些實施例。
作為具有非接觸凹部21之框體10的外壁20的橫剖面形狀，製作如第2圖(a)所示的梯形狀(實施例1)、如第2圖(b)所示的三角形狀(實施例2)、如第2圖(c)所示的U字形狀(實施例3)。又，作為不具有非接觸凹部21之框體10的外壁20的橫剖面形狀，製作如第2圖(d)所示的直線形狀(比較例1)。
在實施例1～3和比較例1所製作的框體10的詳細式樣，如表1所示。
各框體10的形狀、尺寸，如第3圖～第6圖所示。
針對框體10的外壁20的非接觸凹部21的有無和凹形狀的不同，如何影響散熱性和抵抗群壓的耐變形性進行試驗。試驗內容如表2所示，試驗結果如表3所示。
[表1]
[表2]
[表3]
[產業利用性] 本發明的電池組框體、蓄電池、電池組及蓄電池系統，也能夠適用於一種不斷電電源裝置，其即便當輸入電源被遮斷時，也能夠在一定時間，使連接的機器不停電而持續地供給電力；或是適用於一種電源裝置，其以風力和太陽能發電的發電中的調峰作業和電力的變動緩和這樣的電力平均化為目的。
1‧‧‧蓄電池(閥控式鉛蓄電池)
2‧‧‧正極板(電極板)
3‧‧‧負極板(電極板)
4‧‧‧墊子狀隔片(隔片)
6‧‧‧蓋子
6a‧‧‧正極端子
6b‧‧‧負極端子
6c‧‧‧排氣孔
10‧‧‧電池組用框體(框體)
11‧‧‧底壁
11a、11a’、11b、11b’‧‧‧底壁的邊
12‧‧‧開口部
12a、12a’、12b、12b’‧‧‧開口部的邊
13A、13B‧‧‧對向外壁
13AX、13AY、13BX、13BY‧‧‧對向外壁的外周端部
14A、14B‧‧‧側壁
20‧‧‧外壁
21‧‧‧非接觸凹部
22‧‧‧積層方向
第1圖是表示本發明的閥控式鉛蓄電池的構造的一例之立體說明圖。 第2圖(a)、第2圖(b)及第2圖(c)是表示本發明的電池組用框體的各例的橫剖面之概略圖，第2圖(d)是表示先前的電池組用框體的橫剖面之概略圖。 第3圖(a)、第3圖(b)、第3圖(c)及第3圖(d)是表示本發明的電池組用框體的一例(凹形狀是梯形狀)之概略圖。 第4圖(a)、第4圖(b)、第4圖(c)及第4圖(d)是表示本發明的電池組用框體的一例(凹形狀是三角形狀)之概略圖。 第5圖(a)、第5圖(b)、第5圖(c)及第5圖(d)是表示本發明的電池組用框體的一例(凹形狀是U字形狀)之概略圖。 第6圖(a)、第6圖(b)、第6圖(c)及第6圖(d)是表示先前的電池組用框體(不具有凹形狀)之概略圖。 第7圖是表示先前的閥控式鉛蓄電池的構造的一例之立體說明圖。
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Claims (16)

  1. 一種電池組用框體，當構成具備有複數個鉛蓄電池之電池組時，用作構成前述電池組的各個前述鉛蓄電池中的至少一個的框體，其中，將複數個電極板以積層狀態來加以收容，在前述電極板的積層方向上相對向之對向外壁，具備了在與鄰接的其他蓄電池的框體的外壁之間形成空洞之非接觸凹部；並且，前述非接觸凹部為具有比前述對向外壁的外周端部更向內側凹陷的凹形狀，是在與底壁平行的橫剖面上，在將前述外壁的周邊作為基準時，為以三角形狀或U字形狀凹陷的凹形狀。
  2. 如請求項1所述之電池組用框體，其中，在前述非接觸凹部中的前述外周端部之間，沒有設置自前述對向外壁向外側突出的凸部。
  3. 如請求項1或2所述之電池組用框體，其中，在前述電極板的積層方向上相對向之前述對向外壁的前述非接觸凹部，沒有與鄰接的前述其他蓄電池的框體的外壁嵌合。
  4. 如請求項1或2所述之電池組用框體，其中，前述電池組用框體，具有：底壁；開口部，其對向於此底壁；及，外壁，其自前述底壁的周邊向前述開口部的周邊延伸；前述外壁，在與前述底壁平行的橫剖面上呈約略長方 形，並具有成為長邊側之長邊側外壁和成為短邊側之短邊側外壁；並且，前述長邊側外壁，是在前述電極板的積層方向上相對向之前述對向外壁，並具備了在與鄰接的其他蓄電池的框體的外壁之間形成空洞之非接觸凹部。
  5. 如請求項1或2所述之電池組用框體，其是利用合成樹脂形成。
  6. 如請求項5所述之電池組用框體，其中，前述合成樹脂是ABS樹脂。
  7. 一種鉛蓄電池，其具備請求項1至6中任一項所述之電池組用框體。
  8. 一種電池組，其以包含至少一個以上的具備請求項1至6中任一項所述之電池組用框體之鉛蓄電池的方式，具備複數個蓄電池。
  9. 一種電池組，其將包含請求項7所述之鉛蓄電池之複數個鉛蓄電池，以使鄰接的鉛蓄電池的框體的非接觸凹部彼此相對向的方式配置，並進行串聯連接或並聯連接而成。
  10. 一種電池組，其將包含請求項7所述之鉛蓄電池之複數個鉛蓄電池，以使鄰接的鉛蓄電池的框體的非接觸凹部彼此相對向的方式配置，並在鄰接的鉛蓄電池之間形成貫通的空洞。
  11. 一種電池組，其將包含請求項7所述之鉛蓄電池之複數個鉛蓄電池，使鄰接的其中一方的鉛蓄電池 的框體的具有非接觸凹部之對向外壁，與前述鄰接的另一方的鉛蓄電池的框體的具有非接觸凹部之對向外壁以外的外壁，以使外壁對向接觸的方式配置，並進行串聯連接或並聯連接而成。
  12. 一種電池組，其具備蓄電池用收容箱，該蓄電池用收容箱收容複數個鉛蓄電池，該複數個鉛蓄電池包含請求項7所述之鉛蓄電池。
  13. 如請求項12所述之電池組，其中，前述蓄電池用收容箱具備開口，該開口連通至設置於在前述電極板的積層方向上相對向之對向外壁上的非接觸凹部。
  14. 一種蓄電池系統，其具備：具有請求項8至13中任一項所述之電池組且蓄積電力的裝置；及，供給一定規格的電力的裝置。
  15. 一種電池組的散熱性提升方法，當構成具備有複數個鉛蓄電池之電池組時，該電池組用框體用作構成前述電池組的各個前述鉛蓄電池中的至少一個的框體，其中，當將複數個電極板以積層狀態來加以收容時，於在前述電極板的積層方向上相對向之對向外壁上，設置了在與鄰接的其他蓄電池的框體的外壁之間形成空洞之非接觸凹部；並且，將前述非接觸凹部，作成比前述對向外壁的外周端部更向內側凹陷的凹形狀。
  16. 一種電池組用框體的耐變形性提升方法， 當構成具備有複數個鉛蓄電池之電池組時，該電池組用框體用作構成前述電池組的各個前述鉛蓄電池中的至少一個的框體，其中，當將複數個電極板以積層狀態來加以收容時，於在前述電極板的積層方向上相對向之對向外壁上，設置了在與鄰接的其他蓄電池的框體的外壁之間形成空洞之非接觸凹部；並且，將前述非接觸凹部，作成比前述對向外壁的外周端部更向內側凹陷的凹形狀。
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