电池组以及车辆
2019-11-22

电池组以及车辆

在用作汽车的动力源的电池组(100)中,负极集电板(21)和正极集电板(23)针对多个双极二次电池中的、在层叠方向上相邻的每两个双极二次电池而配置。负极集电板(21)(以及正极集电板(23))通过冷却介质流经其内部来执行作为散热部件的功能。由于可以不必为了冷却电池组(100)而在正极集电板(23)(或负极集电板(21))上连接冷却用突片,因此在电池组(100)中不存在从正极集电板(23)(或负极集电板(21))露出的部分。因此,能够实现电池组(100)的小型化并能够冷却电池组(100)的内部。

参照图1,电池组100包括被层叠的多个双极二次电池4。多个双极二次电池4的每一个均包括多个双极电极和多个电解质,后面将对其进行详细的说明。多个双极电极在与多个双极二次电池4的层叠方向相同的方向上被层叠。在多个双极电极的各自的第一主表面形成正极。在多个双极电极的各自的第二主表面形成负极。即,各个双极电极的两个面分别形成正极和负极。

在双极二次电池4中,多个双极电极的层叠方向上的长度(双极二次电池4的厚度)远小于与层叠方向垂直的平面的长度和宽度。举一个例子,在各个双极二次电池4中,当将多个电极板的层叠方向上的长度作为1时,所述平面的宽度和长度约为10〜15左右。通过在与各个双极二次电池4所包括的多个双极电极的层叠方向相同的方向上层叠多个双极二次电池4,能够提高电池的容量,并能够防止电池组的尺寸增大。

参照图10,双极二次电池4A和绝缘膜M被多次卷绕。双极二次电池4A和绝缘膜M具有近似矩形的薄膜形状。另一方面,散热部件2B通过金属模具等被预先成型为图9所示的形状(相对于中心轴41呈旋涡状)。通过向该散热部件2B中插入被卷绕了的双极二次电池4和绝缘膜M来制造电池组100A。

与此相对,在本实施方式中由于双极二次电池4的电解质为固体或胶状,因此不存在用于容纳电解质的容器。因此,在二次电池的内部产生的热量可以顺畅地传递给散热部件(即负极集电板21和正极集电板23)。因此,根据本实施方式,能够有效地对电池组的内部进行冷却。

优选的是,所述散热部件和所述其他的散热部件具有导电性,所述第一、第二二次电池的所述正极彼此之间或者所述第一、第二二次电池的所述负极彼此之间通过所述散热部件而电连接,所述第二、第三二次电池的所述正极彼此之间或者所述第二、第三二次电池

图3是沿图2的III-III线的电池组的截面图;

另外,正极集电板23和负极集电板21具有一定程度的强度。在本实施方式中,多个双极二次电池4的每一个均被正极集电板23和负极集电板21夹持。在使正极集电板23和负极集电板21夹持在双极二次电池4之间时,能够消除正极集电板23与双极二次电池4之间的间隙或负极集电板21与双极二次电池4之间的间隙。由此,能够确保电池组100的强度。

作为导电盐,可以使用Li(C2F5SO2)2N、LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CJ5)2、或者它们的混合物等。作为导电助剂,可以使用乙炔黑、碳黑、石墨等。

电池组100还包括多个负极集电板21和多个正极集电板23。如图1所示,多个双极二次电池4、多个负极集电板21、多个正极集电板23从电池组100的下侧向上侧按照正极集电板23、双极二次电池4、负极集电板21、双极二次电池4的顺序来进行层叠。

〔0065〕

电池组100还包括多个负极集电板21和多个正极集电板23。如图1所示,多个双极二次电池4、多个负极集电板21、多个正极集电板23从电池组100的下侧向上侧按照正极集电板23、双极二次电池4、负极集电板21、双极二次电池4的顺序来进行层叠。

图4是表示安装有本发明的电池组的汽车的实施方式的截面示意图;

图11是放大表示图10中的双点划线XI所包围的范围的截面图;

电池组以及车辆

本发明的电池组包括:用作汽车的动力源等的双极二次电池120;以及用于流过冷却介质的冷却通路。冷却通路与框体101被一体化。冷却通路包括:沿多个电池结构体的一端的电池结构体设置的、从导入口102导入冷却介质的导入通路;沿多个电池结构体中的另一端的电池结构体设置的、从排出口103排出冷却介质的排出通路;以及设置在导入通路与排出通路之间的、改变从导入通路流入的冷却介质的流动方向使冷却介质流向排出通路的方向转换部。根据本发明,冷却介质被排出到与导入侧相同的一侧。即,在导入通路中冷却介质流动的方向与排出通路中冷却介质流动的方向是彼此相反的。通过按照上述方式(所谓的逆流式)使冷却介质流动,能够实现双极二次电池120的温度分布均匀化。

但是,在根据上述方法冷却二次电池时,由于冷却介质中在冷却介质的上游侧与下游侧之间会产生温差,因此,所述平面内也会产生温差。即冷却介质的上游侧与冷却介质的下游侧相比温度更低。但是,在日本专利文献特开2004-47262号公报中并没有公开解决上述问题的方法。

此外,与图7相同,在图9中也分开表示框体141和双极二次电池120,但双极二次电池120是收存在框体141的。此外,图9中未示出双极二次电池120的外部端子110。

冷却通路与框体141被进行一体化。冷却通路通过多个壁106分割为多个通路。与第二实施方式相同,多个通路中位于冷却通路的中央的通路的宽度小于多个通路中位于冷却通路的端部的通路的宽度。

更优选的是:电池集合体还包括与正极或者负极电连接的外部端子。在框体的至少一部分表面处设置有用于将外部端子从框体的内部取出到框体的外部的取出口。 更优选的是:框体包括分别与配置在一端的电池结构体和配置在另一端的电池结构体面对的第一以及第二内壁部。电池集合体以在层叠方向上被加压的状态而被收存在框体中。在第一内壁部与电池集合体之间以及第二内壁部与电池集合体之间设置有绝缘体。

进一步优选的是:多个通路中位于冷却通路的中央部的通路的宽度小于多个通路中位于冷却通路的端部的通路的宽度。

在双极二次电池中,充放电时会在电池结构体的层叠方向上流过电流。由于在电池结构体的层叠方向上热传导距离较短,因此,能够顺畅地进行热传导。因此,在双极二次电池的层叠方向上温度分布的偏差较小。但是,在与双极电极的层叠方向相垂直的平面上会产生温度分布的偏差,平面的中央部的温度要高于平面的端部的温度。理由是由于热量在平面的端部容易放出,而与此相对热量在平面的中央部难以放出(热量容易积存)。根据第二实施方式,能够缓和上述温度分布的偏差。