專利名稱：蓄電元件及蓄電裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及蓄電元件及蓄電裝置。
背景技術：
目前，作為電池組件(蓄電裝置)，已知有專利文獻I所記載的結構。該電池組件由多個單電池(蓄電元件)排列并電連接而形成，單電池在殼體內收納有發電單元。單電池在充電或放電時，發電單元產生熱量。如果該熱量積蓄在單電池內，單電池的溫度升高，則存在電池性能下降的隱患。而且在電池組的情況下，還存在因發熱使各單電池出現溫度差異、電池性能下降的程度也出現差異的問題。于是，在現有技術中，在殼體的外側配置用來冷卻單電池的冷卻裝置，使冷卻劑在冷卻裝置的內部流通。通過殼體的外表面與冷卻裝置接觸，在充電或放電時由發電單元產生的熱量向殼體傳導，再從該殼體向冷卻裝置傳導。由此降低殼體內部的溫度，所以能夠抑制電池性能的下降。專利文獻I :(日本)特開2000-348781號公報然而，發電單元在充電時存在膨脹的隱患，因此，在發電單元與殼體的內表面接觸的部分，存在由膨脹的發電單元擠壓殼體而導致殼體膨脹的問題。在殼體發生了膨脹的情況下，會出現在已膨脹的殼體與冷卻裝置之間形成間隙的情況。在該間隙中存在空氣層。由于該空氣層的導熱率相對較小，所以存在在冷卻裝置與殼體之間形成間隙的區域，不能從殼體向冷卻裝置充分傳導熱量的問題。由此，會出現單電池的局部溫度升高的問題。特別是如果反復充電、放電，則殼體反復膨脹、收縮。為此，殼體與冷卻裝置之間更容易形成間隙，因此，十分需要均勻地冷卻單電池。

發明內容
本發明是基于上述問題而完成的，其目的在于提供能夠抑制蓄電元件局部成為高溫的蓄電元件及蓄電裝置。本發明提供一種蓄電元件，包括具有多個壁部的殼體；在與所述多個壁部中的至少一個壁部分離的狀態下，收納在所述殼體內的蓄電元件；與所述多個壁部中和所述蓄電元件分離的壁部的外表面相接觸的導熱部件。而且，本發明提供一種蓄電裝置，其由多個所述蓄電元件排列并電連接而構成。蓄電單元在充電時存在膨脹的隱患，因此，在蓄電單元與殼體的內表面接觸的部分，存在由膨脹的蓄電單元擠壓殼體而導致殼體膨脹的問題。根據本發明，在殼體的內表面中，與蓄電單元分離的壁面與導熱部件接觸。由此， 即使蓄電單元膨脹，也因為與導熱部件接觸的殼體的壁面與蓄電單元分離，所以能夠防止被膨脹的蓄電單元擠壓。其結果是，即使蓄電單元發生了膨脹，也能夠維持殼體的外表面與導熱部件接觸的狀態。
另外，殼體的壁部內表面與蓄電單元分離的結構包括殼體的壁部內表面與蓄電單元之間形成間隙的情況，而且也包括由于殼體的壁部內表面與蓄電單元之間存在緩沖材料而使殼體與蓄電單元不直接接觸的結構。作為本發明的實施方式，優選以下的方式，即所述導熱部件優選兼為冷卻部件。根據上述方式，首先，蓄電單元所產生的熱量從殼體向導熱部件傳導。因為該導熱部件兼為冷卻部件，所以向導熱部件傳導的熱量通過冷卻部件被冷卻。由此，能夠有效地冷卻殼體。優選具有與所述導熱部件接觸的冷卻部件。首先，蓄電單元所產生的熱量從殼體向導熱部件傳導，接著，向導熱部件傳導的熱量向與該導熱部件接觸的冷卻部件傳導，通過冷卻部件被冷卻。由此，能夠有效地冷卻殼體。優選冷卻劑在所述冷卻部件的內部流通，所述冷卻部件的外表面由金屬形成。根據上述實施方式，因為冷卻部件的外表面由比較堅硬的金屬形成，所以對于來自外部的壓力，難以發生變形。因此，即使由于殼體膨脹而直接、或者經由導熱部件擠壓冷卻部件，也能夠抑制冷卻部件的變形。其結果是，能夠抑制冷卻劑的流通通路發生變形，所以能夠防止流通于冷卻部件內部的冷卻劑產生壓力損失。由此能夠抑制冷卻部件的冷卻效率的降低。優選冷卻劑在所述冷卻部件的內部流通，并且所述冷卻劑為液體。通過將液體作為冷卻劑使用，與將空氣作為冷卻劑的、所謂空氣冷卻方式相比，能夠取得冷卻效率不會被外界空氣溫度所左右的良好效果。而且，在進行空氣冷卻的情況下，存在隨著空氣的流入而致使異物進入冷卻部件內部的問題。與此相對，根據上述實施方式，由于冷卻劑為液體，所以能夠抑制異物進入冷卻部件的內部。在所述蓄電元件搭載于具有散熱器的車輛上的情況下，恰好能夠使用冷卻液作為所述冷卻劑。根據上述實施方式，在能夠使用車輛所使用的冷卻液的情況下，不需要另外準備在冷卻部件中流通的冷卻劑。另外，冷卻液也可以含有乙二醇等防凍液。優選所述殼體為長方體狀，所述殼體具有形成有與所述蓄電單元電連接的電極端子的端子面、位于與所述端子面相反一側的底面、長側面、及短側面，所述導熱部件與所述底面及所述短側面這兩個面或其中一個面熱接觸。因為長側面的面積相對較大，所以當殼體內部的壓力升高時，與短側面相比，長側面的變形大。因此，通過使導熱部件與不同于長側面的底面及短側面這兩個面或其中一個面接觸，能夠牢固地維持殼體的外表面與導熱部件接觸的狀態。另一方面，在形成有電極端子的端子面上，有時不能充分地確保在與電極端子絕緣的狀態來安裝導熱部件及冷卻部件的空間。因此，如果要在端子面上安裝導熱部件，則存在不能確保殼體的外表面與導熱部件之間的足夠的接觸面積的問題。根據上述實施方式， 通過將導熱部件與底面或短側面接觸，能夠確保殼體的外表面與導熱部件之間的足夠的接觸面積。優選所述導熱部件可彈性變形，并且由導熱率高于空氣的材料形成。
如果蓄電單元充電，則蓄電單元有時會發生膨脹。這樣，通過已膨脹的蓄電單元的擠壓，導致殼體膨脹。這樣，與殼體的外表面接觸的導熱部件被殼體的外表面擠壓。根據本實施方式，因為導熱部件可彈性變形，所以由于殼體外表面的擠壓，導熱部件發生彈性變形。由此，可維持殼體的外表面與導熱部件的外表面相接觸的狀態。其結果是，在充電或放電時蓄電單元所產生的熱量從殼體向導熱部件傳導，因而能夠抑制單電池局部成為高溫。另一方面，在放電時蓄電單元收縮，隨之殼體也收縮。根據本實施方式，因為導熱部件可彈性變形，所以隨著收縮的殼體外表面，導熱部件變形恢復。由此，殼體的外表面與導熱部件的外表面可維持接觸的狀態。其結果是，即使反復進行充電、放電，殼體反復膨脹、 收縮，殼體的外表面、導熱部件的外表面也能維持接觸的狀態。由此，即使殼體反復膨脹、收縮，也由于充電或放電時蓄電單元所產生的熱量能夠確實地從殼體向導熱部件傳導，因此能夠抑制蓄電元件局部成為高溫。所述殼體內也可以形成為填充含有有機溶劑的電解質的結構。在電解質含有有機溶劑的情況下，如果在比較高的溫度下使用蓄電元件，則存在有機溶劑分解而產生氣體的問題。這樣,隨著殼體內部壓力的升高、充放電周期數的增加， 存在殼體逐步膨脹的問題。即使在上述情況下，由于導熱部件是由可彈性變形的材料形成， 能夠隨著殼體的膨脹而發生變形。其結果是能夠維持殼體的外表面與導熱部件的外表面相接觸的狀態。由此，即使充放電的周期數增加，也能夠確實地抑制蓄電元件的局部成為高溫。優選所述導熱部件由絕緣材料形成。由于在蓄電單元中會產生電壓，所以在蓄電單元與殼體之間將產生電壓。因此，在殼體與冷卻部件之間也產生電壓。在上述方式中，因為配置在殼體與冷卻部件之間的導熱部件由絕緣材料形成，所以能夠抑制電流在殼體與冷卻部件之間流動。其結果是能夠抑制殼體或冷卻部件因電流而被腐蝕的情況。根據本發明，能夠防止蓄電元件局部成為高溫。


圖I是表示本發明的實施方式1-1的單電池的分解立體圖2是表示單電池的側面圖3是表示單電池的俯視圖4是圖3中IV-IV線的剖面圖5是圖2中V-V線的剖面圖6是表示本發明的實施方式1-2的單電池的分解立體圖7是表示單電池的側面圖8是圖7中VIII-VIII線的剖面圖9是表示本發明的實施方式1-3的單電池的分解立體圖10是表不電池組的側面圖11是表示本發明的實施方式1-4的電池組搭載在車輛上的狀態的示意圖
圖12是表示電池組的側面圖13是表示本發明的實施方式1-5的電池組的俯視圖14是表示充放電周期數與單電池表面溫度之間關系的示意圖；圖15是表示其他實施方式1-(6)的單電池的主要部分的放大圖；圖16是實施方式2-1的單電池的立體圖；圖17是單電池的俯視圖；圖18是單電池的側面圖；圖19是圖18的B-B線的剖面圖；圖20是圖17的A-A線的剖面圖；圖21是變形例2-1的單電池的立體圖；圖22是單電池的俯視圖；圖23是單電池的側面圖；圖24是圖23的D-D線的剖面圖；圖25是圖22的C-C線的剖面圖；圖26是表不搭載有實施方式2-2的電池組的車輛的不意圖；圖27是電池組的側面圖；圖28是在實施例中所說明的單電池2A的立體29是在實施例中所說明的單電池2A的側面30是在實施例中所說明的單電池2B的立體31是在實施例中所說明的單電池2B的側面32是比較例2-2的單電池的立體33是比較例2-2的單電池的側面34是比較例2-3的單電池的立體35是比較例2-3的單電池的側面36是在其他實施方式2-(I)中所說明的電池組的側面圖。附圖標記說明10單電池(蓄電元件)；11殼體；12發電單元(蓄電單元)；16電極端子；17端子面；18底面；19長側面；20短側面；21，31，41，51，61導熱部件；22，32，42，52，62冷卻部件；53車輛；54散熱器；56，66電池組(蓄電裝置)；110，130，140單電池(蓄電元件)；111 電池殼體(殼體)；111A端子面；IllB長側面(面積最大的面)；111C短側面；IllD底面； 112電極端子；113發電單元(蓄電單元)；120，160冷卻部件；125，165熱傳導部件(導熱材料)；150，170電池組(蓄電裝置)；EV電動汽車；R散熱器。
具體實施例方式<實施方式1-1>目前，作為電池組(電池組件)，已知有(日本)特開2000-348781號公報所記載的結構，該電池組件由多個單電池排列并電連接而形成。單電池在殼體內收納發電單元，在殼體上形成與發電單元電連接的正極和負極。單電池在充電或放電時，發電單元產生熱量。如果該熱量積蓄在單電池內，單電池的溫度升高，則促進電池性能的下降。而且在電池組的情況下，還存在因發熱使各單電池出現溫度差異、電池性能降低的程度也出現差異的問題。
于是，在現有技術中，在殼體的外側配置用來冷卻單電池的冷卻裝置，使冷卻劑在冷卻裝置的內部流通。通過殼體的外表面與冷卻裝置接觸，在充電或放電時發電單元產生的熱量向殼體傳導，再從該殼體向冷卻裝置傳導。由此降低殼體內部的溫度，因此能夠抑制電池性能的下降。然而，例如在因充電時極板膨脹而導致殼體發生膨脹的情況下，存在在已膨脹的殼體與冷卻裝置之間形成間隙的問題。在該間隙中存在空氣層。由于該空氣層導熱率相對較小，所以存在在冷卻裝置與殼體之間形成間隙的區域，不能從殼體向冷卻裝置充分傳導熱量的問題。由此會出現單電池的局部溫度升高的隱患。特別是如果反復充電、放電，則殼體反復膨脹、收縮。為此，殼體與冷卻裝置之間更容易形成間隙，所以，十分需要均勻地冷卻單電池。本說明書中公開的發明是基于上述問題而完成的，其目的在于提供能夠抑制局部成為高溫的蓄電元件及蓄電裝置。本說明書所公開的發明是提供一種蓄電元件，其具有殼體；收納在所述殼體內的蓄電單元；設置在所述殼體上、與所述蓄電單元電連接的電極端子；配置在所述殼體的外側的冷卻部件；配置在所述殼體與所述冷卻部件之間，并且與所述殼體的外表面及所述冷卻部件的外表面相接觸的導熱部件。所述導熱部件可彈性變形，并且由導熱率高于空氣的材料形成。而且，本說明書所公開的發明是提供一種蓄電裝置，其由多個所述蓄電元件排列并電連接而構成。如果蓄電元件充電，則蓄電單元有時會膨脹。這樣，由于已膨脹的蓄電單元的擠壓而導致殼體發生膨脹。這樣，與殼體的外表面接觸的導熱部件在夾在殼體的外表面與冷卻部件的外表面之間的狀態下，被殼體的外表面擠壓。根據本說明書所公開的發明，因為導熱部件可進行彈性變形，所以由于殼體外表面的擠壓，導熱部件發生彈性變形。由此，可維持殼體的外表面與導熱部件的外表面相接觸的狀態，并且在導熱部件的外表面與冷卻部件的外表面之間也能維持接觸狀態。其結果是，在充電或放電時蓄電單元所產生的熱量向殼體、 導熱部件及冷卻部件傳導，所以能夠抑制蓄電元件局部成為高溫。另一方面，在放電時蓄電單元收縮，隨之殼體也收縮。根據本說明書所公開的發明，因為導熱部件可彈性變形，能夠跟隨收縮的殼體外表面而變形恢復。由此，殼體的外表面與導熱部件的外表面能夠維持接觸的狀態。其結果是，即使反復進行充電、放電，殼體反復膨脹、收縮，殼體的外表面、導熱部件的外表面、及冷卻部件的外表面也能維持接觸的狀態。由此，即使殼體反復膨脹、收縮，由于充電或放電時蓄電單元所產生的熱量確實能夠經由導熱部件，從殼體向冷卻部件傳導，因此能夠抑制蓄電元件局部變成高溫。作為本說明書所公開的發明的實施方式，優選以下的方式。優選冷卻劑在所述冷卻部件的內部流通，所述冷卻部件的外表面由金屬形成。根據上述方式，因為冷卻部件的外表面由比較堅硬的金屬形成，所以對于來自外部的壓力，難以發生變形。因此，即使由于殼體膨脹，而經由導熱部件擠壓冷卻部件，也能夠抑制冷卻部件發生變形。其結果是，因為能夠抑制冷卻劑的流通通路發生變形，所以能夠抑制在冷卻部件內部進行流通的冷卻劑產生壓力損失，由此能夠抑制冷卻部件的冷卻效率降低。
優選冷卻劑在所述冷卻部件的內部流通，所述冷卻劑為液體。通過將液體作為冷卻劑使用，與將空氣作為冷卻劑的、所謂空氣冷卻方式相比，能夠取得冷卻效率不會被外界空氣溫度所左右的良好效果。而且，在進行空氣冷卻的情況下，存在隨著空氣的流入而致使異物進入冷卻部件內部的問題。與此相對，根據上述實施方式，由于冷卻劑為液體，所以能夠抑制異物進入冷卻部件的內部。在所述蓄電元件搭載于具有散熱器的車輛上的情況下，恰好能夠使用冷卻液作為所述冷卻劑。根據上述實施方式，在能夠使用車輛所使用的冷卻液的情況下，不需要另外準備在冷卻部件中流通的冷卻劑。另外，冷卻液也可以含有乙二醇等防凍液。優選所述殼體為長方體狀，所述殼體的壁面具有形成有所述電極端子的端子面、 位于與所述端子面相反一側的底面、長側面、及短側面，所述導熱部件與所述底面及所述短側面這兩個面或其中一個面熱接觸。因為長側面的面積相對較大,所以當殼體內部的壓力升高時,與短側面相比,長側面的變形大。因此，通過使導熱部件與不同于長側面的底面及短側面這兩個面或其中一個面接觸，能夠牢固地維持殼體的外表面與導熱部件接觸的狀態。另一方面，在形成有電極端子的端子面上，有時不能充分地確保在與電極端子絕緣的狀態下安裝導熱部件及冷卻部件的空間。因此，如果要在端子面上安裝導熱部件，則存在不能確保殼體的外表面與導熱部件之間的足夠的接觸面積的問題。根據上述實施方式， 通過將導熱部件與底面或短側面接觸，能夠確保殼體的外表面與導熱部件之間的足夠的接觸面積。優選所述導熱部件與所述殼體的壁面中所述殼體的內表面中與所述蓄電單元分離的壁面接觸。蓄電單元在充電時存在膨脹的隱患，因此，在蓄電單元與殼體的內表面接觸的部分，存在由于膨脹的蓄電單元擠壓殼體而導致殼體膨脹的問題。于是，根據上述實施方式，使殼體的內表面中與蓄電單元分離的壁面與導熱部件接觸。由此，即使蓄電單元發生膨脹，也因為與導熱部件接觸的殼體的壁面與蓄電單元分離，所以能夠防止被已膨脹的蓄電單元擠壓。其結果是，即使蓄電單元發生了膨脹，也能夠牢固地維持殼體的外表面與導熱部件相接觸的狀態。優選所述導熱部件由絕緣材料形成。由于在蓄電單元中會產生電壓，所以在蓄電單元與殼體之間將產生電壓。因此，在殼體與冷卻部件之間也產生電壓。在上述方式中，因為配置在殼體與冷卻部件之間的導熱部件由絕緣材料形成，所以能夠抑制電流在殼體與冷卻部件之間流動。其結果是能夠抑制殼體或冷卻部件因電流而被腐蝕的情況。根據本說明書所公開的發明，能夠抑制蓄電元件局部變成高溫。參照圖I至圖5說明本發明的實施方式1-1。本實施方式的單電池(蓄電元件)10 在殼體11內收納發電單元(蓄電單元)12。在以下的說明中，將圖2的上方作為上方、將圖 2的下方作為下方進行說明。如圖4所示，殼體11具有多個壁部，為扁平的大致長方體狀。殼體11具有形成
8有在上方開口的開口部13的殼體主體14，及安裝在殼主體14上的、蓋住殼體11的開口部 13的蓋部件15。殼體主體14為金屬制，可以根據需要使用鋁、鋁合金、不銹鋼等任意的金屬。在蓋部件15上，在圖4的靠近左右兩端部的位置上，形成向上方突出的、與發電單元12電連接的兩個電極端子16，16。電極端子16由正極端子和負極端子構成，雖然未詳細地進行圖示，但正極端子與發電單元12的正極極板電連接，負極端子與發電單元12的負極極板電連接。如圖5所示，發電單元12由將正極板與負極板隔著分離膜層積而成的層積體卷繞而成。在本實施方式中，兩個發電單元12，12收納在一個殼體11內。如圖I所示，殼體11的外表面具有形成有電極端子16的端子面17(圖I中的上表面)、位于與端子面17相反一側的底面18(圖I中的下表面)、面積相對較大的長側面 19、及面積相對較小的短側面20。由端子面17、底面18、長側面19及端側面20構成殼體 11的壁部。如圖5所示，在殼體11內，發電單元12以其卷繞軸線朝向與短側面20交叉的方向的姿態被收納。兩個發電單元12，12在與殼體11的長側面19交叉的方向上排列而被收納。而且發電單元12以與殼體11的內表面中與底面18及端子面17分離的姿勢，被收納在殼體11內。另外，發電單元12與殼體11的內表面分離也包括發電單元12與殼體11的內表面之間存在緩沖部件的情況。在殼體11的內部填充含有有機溶劑的電解質(未圖示)，作為有機溶劑，可以使用例如碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸亞丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、Y-丁內酯、Y-戊內酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、四氫吡喃、二甲氧基乙烷、二甲氧基甲烷、磷酸亞乙基甲基酯、磷酸乙基亞乙基酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯等。這些有機溶劑可以只選擇一種使用，也可以兩種以上組合使用。作為電解質的溶質，可以舉出LiC104、LiPF6, LiBF4等無機鋰鹽、LiCF3SO3^ LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3CF2SO2)2及LiC(CF3SO2)3等含氟有機鋰鹽等。這些溶質可以只選擇一種使用，也可以兩種以上組合使用。在殼體11的底面18上，以與殼體11的底面18接觸的狀態配置合成樹脂制的導熱部件。導熱部件21可彈性變形，并且由絕緣的合成樹脂形成。而且，導熱部件21由導熱率高于空氣的材料形成。在本實施方式中，使用導熱率為O. 2W/m *k 5. OW/m *k的材料。 導熱部件21根據需要可以使用66尼龍等聚酰胺、丙烯酸樹脂、有機硅樹脂、聚酯樹脂、聚烯烴樹脂等任意的合成樹脂。本實施方式的導熱部件21形成為厚度為Imm的片狀，導熱部件21為大致長方形， 形成為比殼體11的底面18稍小的形狀。在本實施方式中，雖然導熱部件21的厚度為1mm， 但不限于此，可以根據需要形成為任意的厚度。在導熱部件21的下面配置冷卻部件22，導熱部件21的下表面與冷卻部件22的上表面接觸。冷卻部件22為大致長方體狀，形成為比導熱部件21稍大的形狀。至少冷卻部件 22的外表面由銅、銅合金、不銹鋼、鋁、鋁合金等金屬形成，在本實施方式中使用銅形成冷卻部件的外表面。如圖4所示，在冷卻部件22的內部形成使冷卻劑(未圖示)流通的流通通路23。在冷卻部件22上形成與流通通路23連通且向流通通路23內流入冷卻劑的流入口 24、及向流通通路23外流出冷卻劑的流出口 25。流入口 24或流出口 25經由未圖示的管道55與未圖示的泵連接，冷卻劑按照管道55、流入口 24、流通通路23、流出口 25、管道55的順序流通。在本實施方式中，作為冷卻劑，可以使用水、有機溶劑、油等液體。作為冷卻劑，例如也可以根據需要使用水、礦物油、烷基苯、聚丁烯、烷基萘、烷基二苯基乙烷、硅油、乙二醇等任意的液體。導熱部件21也可以由具有粘性的材料形成，或者也可以在導熱部件21的表面形成粘合劑層。或者，導熱部件21也可以經由粘合劑層與殼體11的底面18及冷卻部件22 的外表面接合。通過上述結構，導熱部件21能夠與殼體11的底面18及冷卻部件22牢固地接觸。接著，說明本實施方式的作用、效果。在本實施方式的單電池10中，在殼體11的底面18與冷卻部件22的上表面之間配置導熱部件21，該導熱部件21與殼體11的外表面接觸，并且也與冷卻部件22的外表面接觸。而且，導熱部件21可彈性變形，并且由導熱率高于空氣的合成樹脂形成。當對單電池10充電時，則發電單元12有時會膨脹。這樣，由于已膨脹的發電單元 12的擠壓而導致殼體11也發生膨脹。這樣，與殼體11的外表面接觸的導熱部件21在被夾在殼體11的外表面與冷卻部件22的外表面之間的狀態,被殼體11的外表面擠壓。因為該導熱部件21可彈性變形，所以由于殼體11的外表面的擠壓，導熱部件21發生彈性變形。 由此，能夠維持殼體11的外表面與導熱部件21的外表面相接觸的狀態，并且也能夠維持導熱部件21的外表面與冷卻部件22的外表面之間相接觸的狀態。其結果是，在充電或放電時發電單元12所產生的熱量向殼體11、導熱部件21及冷卻部件22傳導，所以能夠抑制單電池10局部成為高溫。另一方面，在放電時發電單元12收縮，隨之殼體11也收縮。此時，因為導熱部件 21可彈性變形,所以隨著殼體11的外面的收縮導熱部件的變形恢復。由此，能夠維持殼體 11的外表面與導熱部件21的外表面相接觸的狀態。其結果是，即使反復進行充電及放電， 殼體11反復膨脹及收縮，也能維持殼體11的外表面、導熱部件21的外表面、及冷卻部件22 的外表面相互接觸的狀態。由此，即使殼體11反復膨脹及收縮，也由于充電或放電時發電單元12所產生的熱量確實能夠經由導熱部件21從殼體11向冷卻部件22傳導，因此能夠抑制單電池10局部變成高溫。而且在本實施方式中，因為冷卻部件22的外表面由比較堅硬的金屬形成，所以對于來自外部的壓力難以發生變形。因此，即使由于殼體11膨脹，經由導熱部件21擠壓冷卻部件22，也能夠抑制冷卻部件22發生變形。其結果是，因為能夠抑制冷卻劑的流通通路23 發生變形，所以能夠抑制在冷卻部件22內部流通的冷卻劑產生壓力損失。由此能夠抑制冷卻部件22的冷卻效率的降低。還有，在本實施方式中，使用液體作為冷卻劑，由此，與將空氣作為冷卻劑的所謂空氣冷卻方式相比，能夠取得冷卻效率不會被外界空氣溫度所左右的良好效果。并且，在進行空氣冷卻的情況下，存在隨著空氣的流入而致使異物進入冷卻部件 22內部的問題。與此相對，根據上述實施方式，由于冷卻劑為液體，所以能夠抑制異物進入冷卻部件22的內部。還有，在本實施方式中，所述殼體11內填充含有有機溶劑的電解質。在上述電解質含有有機溶劑的情況下，如果在比較高的溫度下使用單電池，則存在有機溶劑分解而產生氣體的問題。這樣,隨著殼體11內部壓力的升高、及充放電周期數的增加,存在殼體11 逐步膨脹的問題。即使在上述情況下，由于導熱部件21由可彈性變形的材料形成，所以能夠隨著殼體11的膨脹而變形。其結果是能夠維持殼體11的外表面、導熱部件21的外表面及冷卻部件22的外表面相接觸的狀態。由此，即使充放電的周期數增加，也能夠確實地抑制單電池10局部變成高溫。而且，在本實施方式中，導熱部件21與底面18接觸。因為殼體11的長側面19的面積相對較大，所以當殼體11內部的壓力升高時，與底面18及短側面20相比，長側面19 的變形較大。因此，通過使導熱部件21與不同于長側面19的底面18接觸，能夠牢固地維持殼體11的外表面與導熱部件21相接觸的狀態。另一方面，在形成有電極端子16的端子面17上，有時不能充分確保在與電極端子 16絕緣的狀態下安裝導熱部件21及冷卻部件22的空間。因此，當在端子面17上安裝導熱部件21時，則存在不能確保殼體11的外表面與導熱部件21之間的足夠的接觸面積的問題。根據上述實施方式，通過使導熱部件21與底面18接觸，能夠確保殼體11的外表面與導熱部件21之間的足夠的接觸面積。還有，上述發電單元12在充電時存在膨脹的問題，因此，在發電單元12與殼體11 的內表面接觸的部分，存在由于膨脹的發電單元12擠壓殼體11而導致殼體11膨脹的問題。于是在本實施方式中，導熱部件21形成為與底面18接觸的結構，該底面18是殼體11的壁面中與發電單元12的間隔相對較大的壁面。由此，使殼體11的壁面中與發電單元12的間隔相對較大的壁面和導熱部件21接觸。由此，即使發電單元12發生了膨脹，也因為與導熱部件21接觸的殼體11的壁面和發電單元12分離，所以能夠抑制因膨脹的發電單元12而被擠壓的情況。其結果是，即使發電單元12發生了膨脹，也能夠牢固地維持殼體 11的外表面與導熱部件21相接觸的狀態。還有，由于在發電單元12中會產生電壓，所以在發電單元12與殼體11之間將產生電壓。因此，在殼體11與冷卻部件22之間也產生電壓。這樣，因為在殼體11與冷卻部件22之間流有電流，所以存在殼體11或冷卻部件22被腐蝕的問題。于是在本實施方式中， 導熱部件21由絕緣材料形成，由此能夠抑制電流在殼體11與冷卻部件22之間流動。其結果是能夠抑制殼體11或冷卻部件22因電流而被腐蝕的情況。〈實施方式1_2>接著，參照圖6至圖8說明本發明的實施方式1-2。在本實施方式中，形成為殼體 11的短側面20與導熱部件31接觸的結構。導熱部件31為大致長方形狀，形成為比殼體 11的短側面20稍小的形狀。在導熱部件31上的、與殼體11的短側面20相反的另一側面上配置冷卻部件32。 導熱部件31與殼體11的短側面20、冷卻部件32這雙方接觸。對于上述以外的結構，因為與實施方式1-1大致相同，所以對于同一部件使用同一附圖標記，省略重復的說明。
接著，說明本實施方式的作用、效果。如圖7所示，在本實施方式中，導熱部件31 與不同于面積相對較大的長側面19的短側面20接觸，由此能夠牢固地維持殼體11的外表面與導熱部件31接觸的狀態。而且如圖8所示，在本實施方式中，發電單元12以其卷繞軸線朝向與短側面20交叉的方向的姿態被收納在殼體11內。在反復充電及放電的情況下，發電單元12在其卷繞軸線的徑向外側方向上反復膨脹及收縮。但是，發電單元12在其軸向上變形量相對較小， 因此，在本實施方式中，即使發電單兀12膨脹,對于位于發電單兀12的軸向外側的殼體11 的短側面20，發電單元12難以施加擠壓力。由于導熱部件31與殼體11的短側面20接觸， 所以，即使發電單元12發生了膨脹，也能夠牢固地維持殼體11的外表面與導熱部件31相接觸的狀態。〈實施方式1_3>接著，參照圖9及圖10說明本發明的實施方式1-3。在本實施方式中，形成為殼體 11的長側面19與導熱部件41接觸的結構，導熱部件41為大致長方形狀，形成為比殼體11 的長側面19稍小的形狀(參照圖9)。在導熱部件41上的、與殼體11的長側面19相反的另一側面上配置冷卻部件42。 導熱部件41與殼體11的長側面19和冷卻部件42這雙方接觸(參照圖10)。對于上述部分以外的結構，因為與實施方式1-1大致相同，所以對于同一部件使用同一標記，省略重復說明。在本實施方式中，長側面19與導熱部件41接觸，并且導熱部件41與冷卻部件42 接觸。由此，在充電及放電時發電單元12所產生的熱量從面積相對較大的長側面19向導熱部件41傳導，再從該導熱部件41向冷卻部件42傳導。殼體11的長側面19成為殼體11 中面積最大的面。因為長側面19是殼體11中面積最大的面,所以能夠有效地冷卻發電單元12。另外，如上所述，因為長側面19是殼體11中面積最大的面,所以在殼體11因其內部壓力升高而發生膨脹的情況下，長側面19成為最容易變形的面。鑒于這一點，在本實施方式中，形成為該長側面19與可彈性變形的導熱部件41接觸的結構。由此，即使長側面19 發生了變形，也會由于導熱部件41發生彈性變形而跟隨長側面19發生變形。其結果是，能夠維持長側面19與導熱部件41相接觸的狀態，所以能夠抑制單電池10局部成為高溫。〈實施方式1_4>接著，參照圖11及圖12說明本發明的實施方式1-4。如圖12所示，本實施方式的電池組(蓄電裝置)56由多個單電池10排列并電連接而構成，各單電池10串聯或并聯連接，多個單電池10通過固定帶(〃 > K )等公知的方法，以排列的狀態被固定。而且，如圖11所示，本實施方式的電池組56搭載在電動汽車、混合動力汽車等車輛53上，作為電源而使用。在車輛53上配置散熱器54，散熱器54與冷卻部件52通過管道55連接，在散熱器54、管道55及冷卻部件52的內部流通有冷卻液(未圖示)。作為冷卻液，可以根據需要使用水、乙二醇等防凍液、或水與防凍液的混合液等任意的液體。如圖12所示，電池組56將多個單電池10以其長側面19彼此相向的姿態排列而形成，多個單電池10經由一個導熱部件51，載置在一個冷卻部件52的上面。對于單電池10的上述以外的結構，因為與實施方式1-1大致相同，所以對于同一部件使用同一附圖標記，省略重復說明。根據本實施方式，因為能夠將車輛53上所使用的冷卻液作為冷卻劑，所以不需要另外準備在冷卻部件52中流通的冷卻劑。另外，在本實施方式中，雖然形成為在一個導熱部件51的上面載置多個單電池10 的結構，但也可以形成為在各導熱部件51的上面載置各單電池10的結構。〈實施方式1_5>接著，參照圖13說明本發明的實施方式1-5。如圖13所示，本實施方式的電池組 66是將多個單電池10以其長側面19彼此相向的姿勢排列而形成的。多個單電池10被一對導熱部件61，61夾在當中，導熱部件61與各單電池10的短側面20接觸。在各導熱部件21中與單電池10相反一側的面上分別配置冷卻部件62，作為整體， 多個單電池10形成在一對冷卻部件62，62之間、處于經由一對導熱部件61，61而被冷卻部件62，62夾在當中的狀態。對于上述以外的結構，因為與實施方式1-4大致相同，所以對于同一部件使用同一附圖標記，省略重復說明。〈實驗例〉接著，對于表示本實施方式的單電池的冷卻效果的實驗例進行說明。在本實施方式中，作為單電池，使用Lithium Energy Japan株式會社制的LEV50 (電池容量50Ah)。(電池1A)作為電池1A，使用在單電池的底面配置導熱部件、在導熱部件的底面配置冷卻部件的電池。作為導熱部件，使用住友3M株式會社制的5580H(厚度為I. 0mm、導熱率為3W/ m · k)。冷卻部件使用銅制部件，使用水作為冷卻劑。(電池1B)作為電池1B，使用在單電池的長側面配置導熱部件、在導熱部件中與殼體相反一側的面上配置冷卻部件的電池。其他結構與電池IA相同。(比較例)作為比較例，使用不配置導熱部件及冷卻部件的電池作為單電池。(實驗流程)在40°C的環境溫度下，針對單電池1A、單電池IB及比較例進行實驗。對于單電池 IA及單電池1B，作為冷卻劑，使溫度為35°C、流速為2. 5L/min的水在冷卻部件的內部流通。 對于比較例，沒有冷卻部件進行冷卻。針對單電池1A、電池1B、及比較例進行周期性充放電，測量殼體外表面的溫度變化。殼體外表面的溫度通過安裝在殼體長側面的熱電偶進行測量。熱電偶安裝在殼體長側面的大致中央(對角線交點附近)的位置上。在以下條件下對電池1A、電池1B、比較例進行充放電。對于充放電，進行了 100% 額定容量的充放電。充電為恒流(ICA)、恒壓(4. IV)、四個小時充電時間，放電為恒流 (ICA)、放電截止電壓(2. 75V)，以此為一個周期。重復上述周期，測量在規定周期數下的電池1A、電池IB及比較例的殼體外表面的溫度，結果如表I及圖14所示。表I
權利要求
1.一種蓄電元件，其特征在于，包括具有多個壁部的殼體；在與所述多個壁部中至少一個壁部分離的狀態下收納于所述殼體內的蓄電單元；與所述多個壁部中和所述蓄電單元分離的壁部的外表面相接觸的導熱部件。
2.如權利要求I所述的蓄電元件，其特征在于，所述導熱部件兼為冷卻部件。
3.如權利要求I所述的蓄電元件，其特征在于，具有與所述導熱部件接觸的冷卻部件。
4.如權利要求2或3所述的蓄電元件，其特征在于，在所述冷卻部件的內部流通有冷卻劑，所述冷卻部件的外表面由金屬構成。
5.如權利要求2至4中的任一項所述的蓄電元件，其特征在于，在所述冷卻部件的內部流通有冷卻劑，所述冷卻劑為液體。
6.如權利要求4或5所述的蓄電兀件,其特征在于，所述殼體搭載在具有散熱器的車輛上，所述冷卻劑為冷卻液。
7.如權利要求I至6中的任一項所述的蓄電元件，其特征在于，所述殼體形成為長方體狀，所述殼體具有形成有與所述蓄電單元電連接的電極端子的端子面，位于與所述端子面相反一側的底面，長側面，及短側面；所述導熱部件與所述底面及所述短側面這兩個面或其中的一個面熱接觸。
8.如權利要求I至7中的任一項所述的蓄電元件，其特征在于，所述導熱部件可彈性變形，并且由導熱率高于空氣的材料形成。
9.如權利要求I至8中的任一項所述的蓄電元件，其特征在于，在所述殼體內填充含有有機溶劑的電解質。
10.如權利要求I至9中的任一項所述的蓄電元件，其特征在于，所述導熱部件由絕緣材料形成。
11.一種蓄電裝置，其特征在于，由多個如權利要求I至10中的任一項所述的所述蓄電元件排列并電連接而形成。
全文摘要
本發明提供一種蓄電元件及蓄電裝置，其能夠抑制局部成為高溫。單電池(10)具有在殼體(11)內、在與殼體(11)的底面(18)的內表面分離的狀態下被收納的發電單元(12)，以及與殼體(11)的底面(18)的外表面接觸的導熱部件(21)。由此，因為熱量能夠從殼體(11)的底面(18)的外表面向導熱部件(21)傳導，所以能夠抑制單電池(10)局部成為高溫。
文檔編號H01M10/42GK102593549SQ20121000394
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月6日 優先權日2011年1月7日
發明者根本圣治, 田才博志 申請人:鋰能源日本有限公司