專利名稱：蓄電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種蓄電裝置。
背景技術：
已知的蓄電裝置，例如二次電池或雙電層電容器(電容器)，被用作 混合動力車輛和電動車輛的電池。當充電和放電時，蓄電裝置產(chǎn)生的熱使 蓄電裝置的性能和壽命降低。因此，已經(jīng)提出了使用冷卻劑(氣體或液 體)來冷卻蓄電裝置(或容納蓄電裝置的殼體)的各種技術。
然而，由于蓄電裝置不斷地制成具有更大的輸出和更高的密度，例 如，多個的單電池堆疊在一起形成的組合電池或者電池組可能不能被充分 地冷卻。
艮P，盡管冷卻劑直接接觸電池組的外表面，卻不會與電池組內(nèi)側(cè)的區(qū) 域接觸，這使得很難冷卻該區(qū)域。更具體地，在多個的單電池堆疊在一起 形成的電池組中，每個單電池具有堆疊在一起的正電極體和負電極體，且 電解質(zhì)層置于正電極體和負電極體之間，朝向電池組中心的區(qū)域中的熱量 不能容易地散發(fā)，因此該區(qū)域的溫度變得高于電池組外周側(cè)的區(qū)域的溫 度。這導致電池組的中心區(qū)域和外周區(qū)域之間溫度的差異。
這樣，與單電池的堆疊方向垂直的平面中的溫度分布存在差異。如果 單電池在這個垂直于堆疊方向的平面上沒有被一致地冷卻，充電和放電性 能將不穩(wěn)定，并進而將縮短蓄電裝置的壽命。
因此，日本專利申請公開No. 2004-31281 (JP-A-2004-31281)和No. 2005-71784 (JP-A-2005-71784)中描述的相關技術在堆疊的電池上設置了 散熱片，并且執(zhí)行堆疊的電池的內(nèi)部和冷卻劑之間的熱交換。
圖9A和9B示出了相關技術的冷卻方法。典型地，通過使冷卻劑流入
4蓄電裝置，并將被加熱的冷卻劑排放到蓄電裝置外部來冷卻蓄電裝置，其
中冷卻劑通過與組成蓄電裝置的多個蓄電體進行熱交換而被加熱。圖9A 示出了橫流式冷卻方法，其中冷卻劑流入被容納在殼體中的蓄電裝置中的 流入和冷卻劑從該殼體流出的流出是橫跨蓄電裝置(即，蓄電體)(即， 蓄電裝置的相對兩側(cè))的相同方向。圖9B示出了逆流式冷卻方法，其中 冷卻劑的流入和流出在蓄電裝置(即，蓄電體)的同一側(cè)，因此流入殼體 的冷卻劑流過蓄電裝置(即，蓄電體)，然后回到入口側(cè)，從那里流出到 殼體外。
然而，朝向由多個蓄電體堆疊在一起而組成的蓄電裝置的中心的區(qū)域 中的熱量難于散發(fā)，因此，朝向中心的區(qū)域中的溫度變得高于朝向外周的 區(qū)域中的溫度。因此，朝向中心的區(qū)域中冷卻劑和蓄電體之間的換熱量不 同于朝向外周的區(qū)域中冷卻劑和蓄電體之間的換熱量。即，即使具有利用 散熱片冷卻電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，如JP-A-2004-31281和JP-A-2005-71784中的 結(jié)構(gòu)，但是仍然很難利用橫流式冷卻方法或逆流式冷卻方法來一致地冷卻 單個蓄電體。
換言之，相關技術中的橫流式冷卻方法和逆流式冷卻方法都沒有考慮 到朝向蓄電裝置中心的區(qū)域和朝向蓄電裝置外周的區(qū)域之間的溫度分布的 不同。利用這兩種方法，冷卻劑僅在一個方向流過多個流路。因此，不能 抑制蓄電裝置中與蓄電裝置堆疊方向垂直的平面上的溫度的不同。
同樣，從使冷卻劑流過整個蓄電裝置的角度看，對于相關技術中的橫 流式冷卻方法或逆流式冷卻方法，冷卻劑的流入部分和流出部分彼此分開 設置。因此每個部分需要有導管等，增加了部件的數(shù)量。具體地，至少需 要設置兩個導管，即， 一個用于冷卻劑入口側(cè)，另一個用于冷卻劑流出 側(cè)，而且這些導管占用空間。從而難于使蓄電裝置變小來使其占用更小的 空間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種蓄電裝置，其可以抑制垂直于堆疊方向的平面 中的溫度的不同。蓄電體的蓄電裝置。 該蓄電裝置還具有i )多個孔，其在蓄電體的堆疊方向上從一個端側(cè)延 伸到另一個端側(cè)，并且冷卻劑流經(jīng)該多個孔；多個孔包括設置在蓄電體的 第一區(qū)域中的第一孔和設置在第二區(qū)域中的第二孔，第二區(qū)域散熱優(yōu)于第 一區(qū)域散熱；以及ii)引導部分，其將已經(jīng)通過第一孔的冷卻劑引導到第 二孔中。
而且，引導部分可以將己經(jīng)通過第一孔的冷卻劑引導到第二孔中，使 得第一孔中的冷卻劑的流入側(cè)和第二孔中的冷卻劑的流出側(cè)在蓄電體的堆 疊方向的一個端側(cè)。
而且，蓄電裝置可以包括一對保持構(gòu)件，其在堆疊方向上保持蓄電 體；以及流入部分和流出部分，冷卻劑通過流入部分流入第一區(qū)域，冷卻 劑從第二區(qū)域通過流出部分流出到蓄電裝置的外部。流入部分和流出部分 可以設置在一對保持構(gòu)件中的一個保持構(gòu)件上，并且引導部分設置在另一 個保持構(gòu)件上。
此外，流入部分和流出部分可以設置在一個保持構(gòu)件的相同側(cè)，并且 可以在一個保持構(gòu)件的長度方向上彼此相鄰地設置。
而且， 一個保持構(gòu)件可以具有分隔部分，其將流入流入部分的冷卻劑 與從流出部分流出的冷卻劑隔離。
而且， 一個保持構(gòu)件可以在面對蓄電體的表面上具有凹入部分，并且 凹入部分被分隔部分分為對應于第一區(qū)域的部分和對應于第二區(qū)域的部 分。
此外， 一個保持構(gòu)件可以具有在蓄電體的堆疊方向上開口的開口部 分，并且開口部分被分隔部分分為對應于第一區(qū)域的部分和對應于第二區(qū) 域的部分。
而且， 一個保持構(gòu)件可以形成為內(nèi)部具有中空部分的板狀，并且中空 部分被分隔部分分為對應于第一區(qū)域的部分和對應于第二區(qū)域的部分。并 且， 一個保持構(gòu)件的面對蓄電體側(cè)的表面在與設置在蓄電體中的孔對應的 位置處可以具有多個孔。
而且，第一區(qū)域是基本上位于蓄電體的中心部分的區(qū)域，并且第二區(qū)域從兩側(cè)夾著第一區(qū)域或包圍第一區(qū)域。此外，蓄電體可以具有電解質(zhì)層 和多個電極體，多個電極體以電解質(zhì)層夾在兩個電極體之間的方式堆疊， 并且孔被設置為貫穿蓄電體以從蓄電體的一個端側(cè)延伸到蓄電體的另一個
因而，本發(fā)明可以抑制垂直于蓄電裝置的堆疊方向的平面中的溫度的 不同。


參照附圖，從以下對優(yōu)選實施例的描述中本發(fā)明的前述和其它目的、 特征和優(yōu)點將變得明顯，其中，類似的標號用來表示類似的元件，其中
圖1A和1B是根據(jù)本發(fā)明第一示例實施例的蓄電裝置的視圖，圖1A
是蓄電裝置的分解立體圖，圖1B是蓄電裝置的外部立體圖； 圖2是根據(jù)第一示例實施例的雙極性電池的外部立體圖； 圖3是根據(jù)第一示例實施例的雙極性電池的截面圖； 圖4是根據(jù)第一示例實施例的蓄電裝置的截面圖5A和5B是根據(jù)第一示例實施例的蓄電裝置的視圖，圖5A是俯視 圖，圖5B是側(cè)視圖6是根據(jù)本發(fā)明第二示例實施例的蓄電裝置的外部立體圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明第三示例實施例的蓄電裝置的分解立體圖8A和8B是蓄電裝置的上保持構(gòu)件的改進示例的視圖； 圖9A和9B是示出根據(jù)相關技術的冷卻方法的視圖。
具體實施例方式
在以下的說明和附圖中，將通過示例實施例更詳細地描述本發(fā)明。圖 1是示出根據(jù)本發(fā)明第一示例實施例的蓄電裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。在該示 例實施例中，雙極性電池將作為蓄電裝置的示例被描述，但是本發(fā)明也可 以應用于用作為蓄電裝置的雙電層電容器。
如圖1所示，該示例實施例的蓄電裝置包括雙極性電池(組合電池或 者電池組)1和在堆疊方向上保持多個單電池的一對保持構(gòu)件。該對保持
7構(gòu)件由上保持構(gòu)件20和下保持構(gòu)件30構(gòu)成，并被設置為在堆疊方向上夾 住雙極性電池l。
圖2是示意性地示出雙極性電池1的結(jié)構(gòu)的外部立體圖。圖3是示出 雙極性電池1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的截面圖。所示的截面包括形成在雙極性電池1 中的孔。
如圖2和3所示，雙極性電池1形成有多個雙極性電極(電極體)10 和固體電解質(zhì)層14，多個雙極性電極(電極體)10以固體電解質(zhì)層14夾 在相鄰的電極10之間的方式堆疊在一起。此外，可以適當?shù)卦O定堆疊的 單電池的數(shù)量。
正電極層12形成在集電器11的一側(cè)，并且負電極層13形成在集電器 ll的另一側(cè)。電極層12、 13和集電器11共同形成雙極性電極10。電極層 12、 13可以通過噴墨方法等形成在集電器11上。
此外，在位于雙極性電池1的堆疊方向(即，圖中的Z方向)的兩端 處的兩個集電器11的每個上，電極層(正電極層或負電極層)僅在一側(cè) 上被形成。此外，用于提取電流的電極片(正極片或負極片)被電連接且 機械連接到那兩個集電器ll的每個的另一側(cè)(未圖示)。
該實示例施例中的雙極性電池1還具有在堆疊方向上從一端側(cè)延伸到 另一端側(cè)的孔15 (圖2和3中僅示出一個)，其被設置在垂直于堆疊方向 的表面中(即，該表面沿著位于X-Y方向的平面(即，堆疊平面)，在下 文中被稱為"堆疊面")?？?5的兩端在雙極性電池1的兩個端面處暴 露到外部，因此孔15貫穿雙極性電池1。
孑L 15都具有大體上相同的直徑，并且(在堆疊面中)具有大致圓形 的截面形狀，而且在孔15的內(nèi)周表面上形成由聚合樹脂等制成的絕緣層 16。而且，孔15的直徑大到足以使冷卻劑通過。
這里，將描述具有這些孔15的雙極性電池1的具體制造方法。首 先，當使用噴墨方法等通過涂覆制造雙極性電池1時，可以通過不將形成 雙極性電極IO和固體電解質(zhì)層14的材料涂覆到形成孔15的部分來形成具 有孔15的雙極性電池1。更具體地，使用掩模件對這些部分進行遮罩，使 得上述材料不會涂覆到那些部分。另一方面，當首先形成雙極性電極10和固體電解質(zhì)層14，然后將它 們堆疊在一起時，可以通過在形成這些構(gòu)件的過程中形成孔15來形成雙 極性電池l。
例如，在通過擠壓成形來形成固體電解質(zhì)層14時，？L 15也可以在該 擠壓成形過程中形成。同樣，當通過切割長的金屬箔等來形成集電器11 時，可以在此時移去(即，切去)與孔15對應的部分?？梢酝ㄟ^將形成 電極層12、 13的材料涂覆到其中已經(jīng)形成孔15的集電器11來獲得雙極性 電極IO。此時，形成電極層12、 B的材料被涂覆到除了孔15以外的集電 器ll的整個表面。
上保持構(gòu)件20是板狀件，其在雙極性電池1的堆疊方向上具有厚 度，并且形成為具有與雙極性電池l相同的長度和寬度(即，在X方向和 Y方向上具有相同的尺寸)或比雙極性電池1更長更寬。在上保持構(gòu)件20 與雙極性電池l相對的表面上形成凹入部分21，其具有相對于雙極性電池 1凹入的表面。當上保持構(gòu)件20被設置在雙極性電池1的一端側(cè)時，通過 該凹入部分(即，凹入表面21)在上保持構(gòu)件20和雙極性電池1之間形 成空間。
此外，凹入部分21形成的位置對應于第一區(qū)域A以及第二區(qū)域B， 該第一區(qū)域A基本上位于雙極性電池1的中心部分，該第二區(qū)域B與該第 一區(qū)域A相鄰，即從兩側(cè)夾著第一區(qū)域A。在該示例性實施例中，對應于 第一區(qū)域A的第一凹入部分21a以及對應于第二區(qū)域B的第二凹入部分 21b、 21c被形成在上保持構(gòu)件20中。而且，第一凹入部分21a通過從凹 入部分21向蓄電裝置1突出的突出部分(即，分隔部分25)與第二凹入 部分21b和第二凹入部分21c兩者分隔。相應地，當上保持構(gòu)件20被設置 在雙極性電池1的一端側(cè)時，通過這些凹入部分和分隔部分25在上保持 構(gòu)件20和雙極性電池1之間形成各自的空間。
冷卻劑流入雙極性電池1的流入部分23以及已經(jīng)流經(jīng)雙極性電池1的 冷卻劑流出雙極性電池1的流出部分24被形成在上保持構(gòu)件20的側(cè)面。 流入部分23是使對應于第一區(qū)域A的第一凹入部分21a和冷卻劑供應導 管之間相通的開口部分。流出部分24是使對應于第二區(qū)域B的第二凹入部分21b、 21c和冷卻劑排放導管之間相通的開口部分。在該示例實施例 中，流入部分23和流出部分24被設置在上保持構(gòu)件20的同一側(cè)，并且在 上保持構(gòu)件20的長度方向上彼此平行。
下保持構(gòu)件30是板狀件，其在雙極性電池1的堆疊方向上具有厚 度，并且類似于上保持部分20，形成具有與雙極性電池l相同的長度和寬 度(即，在X方向和Y方向上具有相同的尺寸)或比雙極性電池l更長更 寬。在下保持構(gòu)件30與雙極性電池1相對的表面上形成凹入部分(引導 部分)31，其具有相對于雙極性電池1凹入的表面。當下保持構(gòu)件30被 設置在雙極性電池1的與設置上保持構(gòu)件20的端側(cè)相反的另一端側(cè)時， 通過該凹入部分31的凹入表面在下保持構(gòu)件30和蓄電裝置1之間形成空 間。
設置在下保持構(gòu)件30中的凹入部分31被形成為橫跨蓄電裝置1的第 一區(qū)域A和第二區(qū)域B延伸。對于上保持構(gòu)件20，當被設置在雙極性電 池l的一端側(cè)時，形成對應于第一區(qū)域A和第二區(qū)域B的各個空間(即， 形成的空間對應于被分隔部分25分隔的第一區(qū)域A和第二區(qū)域B)。然 而，對于下保持構(gòu)件30，當被設置在蓄電裝置1的另一端側(cè)時，空間由從 蓄電裝置1的第一區(qū)域A至第二區(qū)域B連續(xù)的凹入部分31形成，因此已 經(jīng)通過第一區(qū)域A中的孔15 (即，第一孔15a)的冷卻劑可以流過第二區(qū) 域B中的孔15 (即，第二孔15b)。
這里，將描述蓄電裝置1的第一區(qū)域A和第二區(qū)域B。第一區(qū)域A是 朝向蓄電裝置1的中心的區(qū)域，如上所述，通過充電和放電產(chǎn)生的熱量從 該區(qū)域不能容易地散發(fā)。第二區(qū)域B是圍繞中心部分的區(qū)域(即，雙極性 電池1的外周側(cè)上的區(qū)域)，通過充電和放電產(chǎn)生的熱量從該區(qū)域比從第 一區(qū)域A更容易散發(fā)，因為第二區(qū)域B比第一區(qū)域A更靠近雙極性電池1 的外周。
艮P，雙極性電池1的第二區(qū)域B具有優(yōu)于第一區(qū)域A的散熱能力， 即，第一區(qū)域A散熱不如第二區(qū)域B好。在該示例實施例中，冷卻劑的流 入部分23被設置在形成對應于第一區(qū)域A的凹入部分21a的位置，并且 冷卻劑的流出部分24被設置在形成對應于第二區(qū)域B的凹入部分21b、21c的位置。而且，凹入部分31被設置在下保持構(gòu)件30中。
如圖4所示，冷卻劑通過流入部分23流入第一區(qū)域A，在此處雙極性 電池1中心部分的熱量趨于聚積。冷卻劑然后流過形成在這部分中的孔 15a，流向下保持構(gòu)件30，即，從堆疊方向的一端側(cè)流向另一端側(cè)。從孔 15a流出進入下保持構(gòu)件30的凹入部分31中的冷卻劑繼而被凹入部分31 引導，從而流入形成在與第一區(qū)域A左側(cè)和右側(cè)相鄰的第二區(qū)域B中的孔 15b。這樣，冷卻劑流過孔15a，然后朝向上保持構(gòu)件流過孔15b， g卩，從 堆疊方向的另一端側(cè)流向一端側(cè)，然后通過流出部分24從第二區(qū)域B流 出雙極性電池1。
艮P，該示例實施例中形成在下保持構(gòu)件30中的凹入部分31將己經(jīng)通 過孔15a的冷卻劑引入孔15b，從而形成在雙極性電池1的第一區(qū)域A中 的孔15a的流入側(cè)和形成在第二區(qū)域B中的孔15b的流出側(cè)處于雙極性電 池1的一側(cè)。因此，冷卻劑流過第一區(qū)域A的孔15a的流動方向與冷卻劑 流過第二區(qū)域B中的孔15b的流動方向相反，g卩，冷卻劑以一個方向通過 孔15a并以相反的方向通過孔15b。
因此，如圖5A所示，流入第一區(qū)域A (即，孔15a)的冷卻劑在流向 下保持構(gòu)件30的同時被與第一區(qū)域A中的雙極性電池1的熱交換加熱， 并且流入第二區(qū)域B (即，孔15b)的冷卻劑在流向上保持構(gòu)件20的同時 執(zhí)行與第二區(qū)域B中的雙極性電池1的熱交換。
此時，雙極性電池1的中心部分側(cè)的第一區(qū)域A被尚未被與雙極性電 池1的熱交換所加熱的冷卻劑冷卻，同時雙極性電池1的外周部分側(cè)的第 二區(qū)域B通過與已經(jīng)被與雙極性電池1的第一區(qū)域A的熱交換所加熱的冷 卻劑的熱交換而被冷卻。即，在通過增加不能較好地散熱的第一區(qū)域A和 冷卻劑之間的換熱量來抑制雙極性電池1的中心部分側(cè)的溫度的升高的同 時，通過減小較好地散熱的第二區(qū)域B和冷卻劑之間的換熱量，可以冷卻 能夠較好地散熱的第二區(qū)域B，使得第二區(qū)域B的溫度不會變得低于第一 區(qū)域A的溫度。并且，在圖5B中，實線箭頭示出經(jīng)由流入部分23流入第 一區(qū)域A并繼而通過孔15a的冷卻劑的流動方向，同時點劃線箭頭示出從 孔15a流出進入下保持構(gòu)件30的凹入部分M繼而通過第二區(qū)域B的孔
ii15b并經(jīng)由流出部分24流出雙極性電池1的冷卻劑的流動方向。
這樣，通過使冷卻劑首先流入不能很好地散熱的第一區(qū)域并繼而流過 能夠比第一區(qū)域A更好地散熱的第二區(qū)域，該示例實施例中的雙極性電池 1可以抑制在垂直于堆疊方向的平面中的溫度分布的不同，使得雙極性電 池1呈現(xiàn)穩(wěn)定的充電和放電性能。因此，可以抑制雙極性電池1的壽命的 降低。
而且，在該示例實施例的雙極性電池1中，凹入部分(即，引導部 分)31將已經(jīng)通過孔15a的冷卻劑引導進入孔15b，從而形成在雙極性電 池1的第一區(qū)域A中的孔15a的流入側(cè)和形成在第二區(qū)域B中的孔15b的 流出側(cè)位于雙極性電池1的一端側(cè)。因此，如圖5A和5B所示，將冷卻劑 供應到流入部分23的導管Dl和排放從流出部分24流出的冷卻劑的導管 D2可以被設置在雙極性電池1的同一側(cè)，并且在垂直于堆疊方向的同一個 平面內(nèi)彼此相鄰。
因此，導管D1和導管D2可以被形成為單個導管D，減少了部件的數(shù) 量。與相關技術中的結(jié)構(gòu)(例如，其中必須在冷卻劑流入和流出側(cè)設置至 少兩個導管)相比，布置導管所需的空間更小，這意味著雙極性電池1占 用更少的空間。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二示例實施例的蓄電裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。在該 示例實施例中，如上所述的第一示例實施例中的上保持構(gòu)件20中設置的 流入部分23和流出部分24被設置在上保持構(gòu)件20的上表面。而且，第二 示例實施例的與第一示例實施例的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)將用相同的標號表示， 并且將省略對該結(jié)構(gòu)的描述。
如圖6所示，該示例實施例中的上保持構(gòu)件20a是板狀件，其在雙極 性電池1的堆疊方向上具有厚度，并且形成為具有與雙極性電池1相同的 長度和寬度或比雙極性電池1更長更寬。上保持構(gòu)件20a具有在堆疊方向 上打開的開口部分26a、 26b和26c。開口部分26a的尺寸對應于第一區(qū)域 A，并且開口部分26b和26c的尺寸對應于第二區(qū)域B。分隔部分25被設 置在開口部分26a和開口部分26b之間，以及開口部分26a和開口部分 26c之間，從而開口部分26a、 26b和26c彼此被分隔。方向上打開的開 口部分26a、 26b和26c，因此這些開口部分的開口表面可以被用作為流入 部分23和流出部分24。 g卩，通過將開口部分26a的開口表面用作為流入 部分23，以及將開口部分26b和26c用作為流出部分24，流入部分23和 流出部分24可以在雙極性電池1的同一側(cè)彼此平行地設置在堆疊方向的 基本上平行的平面中。
相應地，將冷卻劑供應到流入部分23的導管Dl和排放從流出部分24 流出的冷卻劑的導管D2可以被形成為單個導管，從而減少了部件的數(shù) 量。與相關技術中的結(jié)構(gòu)(例如，其中必須在冷卻劑流入和流出側(cè)設置至 少兩個導管)相比，布置導管所需的空間更小，這意味著雙極性電池1占 用更少的空間。
而且，在圖6中，開口部分26a、 26b和26c在堆疊方向具有相同的截 面面積，但是它們也可以被形成為在堆疊方向具有不同的截面面積。例 如，雙極性電池1側(cè)的開口表面的尺寸可以與第一區(qū)域或第二區(qū)域相同， 同時設置導管側(cè)的開口表面可以小于雙極性電池1側(cè)的開口表面。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第三示例實施例的蓄電裝置的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。 在該示例實施例中，如上所述的第一示例實施例中的上保持構(gòu)件20和下 保持構(gòu)件30具有對應于形成在雙極性電池1中的孔15的結(jié)構(gòu)。而且，第 三示例實施例的與第一示例實施例的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)將用相同的標號表 示，并且將省略對該結(jié)構(gòu)的描述。
艮P，如圖7所示，上保持構(gòu)件20b被形成為內(nèi)部中空的板狀形狀。多 個孔27 (27a和27b)形成在上保持構(gòu)件20b的面對雙極性電池1的表面 中與形成在雙極性電池1中的多個孔15對應的位置處。而且，在圖中， 對應于第一區(qū)域A形成的孔27由標號27a代表，同時對應于第二區(qū)域B 形成的孔27由標號27b表示。
而且，類似于上保持構(gòu)件20b，下保持構(gòu)件30b也可以被形成為內(nèi)部 中空的板狀形狀。同樣類似于上保持構(gòu)件20b,多個孔32 G2a和32b)形 成在下保持構(gòu)件30b的面對雙極性電池1的表面中對應于形成在雙極性電 池1中的多個孔15的位置處。而且，在圖中，對應于第一區(qū)域A形成的孔32由標號32a代表，同時對應于第二區(qū)域B形成的孔32由標號32b代 表。
這樣，在該示例實施例中，除了孔15以外的雙極性電池1的一端面 和另一端面分別抵靠在上保持構(gòu)件20b在雙極性電池1側(cè)的表面以及下保 持構(gòu)件30b在雙極性電池l側(cè)的表面上。從而，上保持構(gòu)件20b和下保持 構(gòu)件30b可以適合地和可靠地在堆疊方向上將雙極性電池1夾住(即，保 持)。
圖8A和8B是示出本發(fā)明的蓄電裝置的上保持構(gòu)件的改進示例的視圖。
通過該改進示例的上保持構(gòu)件20c和20d，流入部分23和流出部分24 沒有如第一至第三示例實施例那樣，既沒有在雙極性電池1的同一側(cè)彼此 平行地設置在與堆疊方向基本平行的平面中，也沒有被設置在雙極性電池 1的同一側(cè)、垂直于堆疊方向的平面中。而且，該改進示例的與第一示例 實施例的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)將用相同的標號表示，并且將省略對該結(jié)構(gòu)的描 述。
艮P，如圖8A和8B所示，流入部分23和流出部分24都被設置在上保 持構(gòu)件20c和20d兩者不同的表面上。因此，盡管很難如第一至第三示例 實施例那樣減小導管所需的空間以及雙極性電池1所需的空間，然而當在 本發(fā)明的雙極性電池使用這些上保持構(gòu)件20c和20d時，可以抑制垂直于 堆疊方向的平面中的雙極性電池1的溫度分布的不同。
圖8A示出了被設置在上保持構(gòu)件20c的一側(cè)面上的流入部分23和被 設置在上保持構(gòu)件20c的另一側(cè)面上的流出部分24。圖8B示出了上述的 第一和第二示例實施例的結(jié)合，其中開口部分26b、 26c被設置在上保持構(gòu) 件20d的對應于第二區(qū)域B的位置，并且流入部分23和第一凹入部分21a 被設置在對應于第一區(qū)域A的位置。
在上述的示例實施例中，凹入部分31被設置為下保持構(gòu)件30中的引 導部分，并且該凹入部分31將已經(jīng)通過第一區(qū)域A的孔15a的冷卻劑引 入第二區(qū)域的孔15b。然而，本發(fā)明并不限于此。例如，對于上述的保持 構(gòu)件20，可以設置分別對應第一區(qū)域A和第二區(qū)域B的凹入部分，在這
14些凹入部分之間提供流通的流通部分可以被設置為引導部分。而且，在第
一示例實施例中，在上保持構(gòu)件20和下保持構(gòu)件30兩者中都形成凹入部 分，但這僅僅是因為需要為保持構(gòu)件和雙極性電池的第一區(qū)域在保持構(gòu)件 側(cè)的表面之間流動的冷卻劑提供空間。在第三示例實施例的結(jié)構(gòu)中，第一 示例實施例中的凹入部分不是必需的。
而且，冷卻劑既可以是氣體冷卻劑，也可以是液體冷卻劑。用于冷卻 的液體的示例是氟化惰性流體，如3M公司的Fluorinert，、 Novec HFE (氫氟醚)或Novec，1230。而且，也可以使用除氟化惰性流體以外的其 它液體(如硅膠)。用于冷卻的氣體的示例是如空氣或氮氣的干燥氣體。
而且，雙極性電池1的電極層12和13可以包括正電極和負電極的活 性材料。此外，電極層12和13按照需要還可以包括導電輔助材料、粘合 劑、增大離子傳導性的無機固體電解質(zhì)、聚合物凝膠電解質(zhì)、聚合物電解 質(zhì)和添加劑等。
例如，對于鎳金屬氫化物電池，鎳氧化物可以被作為正電極層12的 活性材料，并且如MmNi(5-x-y-z)AlxMnyCoz (Mm:混合稀土)的貯氫合金可 以被作為負電極層13的活性材料。而且，對于鋰二次電池，鋰過渡金屬 復合氧化物可以被作為正電極層12的活性材料，并且碳可以被作為負電 極層13的活性材料。而且，乙炔黑、碳黑、石墨、碳纖維或碳納米管可 以被用作為導電劑。
而且，在上述的示例實施例中，使用了雙極性電極10，但是本發(fā)明不 限于此。例如，也可以使用正電極層形成在集電器的兩側(cè)的電極體和負電 極層形成在集電器的兩側(cè)的電極體。這種情況下，具有正電極層的電極體 和具有負電極層的電極體可以以電解質(zhì)層夾在其間的方式交替地設置(堆 疊)。
而且，集電器11例如可以由鋁箔或多種金屬(即，合金)制成。而 且，表面被鋁覆蓋的金屬(除鋁以外的)也可以被用作為集電器ll。
而且，其中多種金屬箔添加在一起的所謂的復合集電器可以被用作為 集電器ll。當使用這種復合集電器時，鋁等可以用于正極集電器的材料， 并且鎳或銅等可以用于負極集電器的材料。而且，復合集電器可以由彼此直接接觸的正極集電器和負極集電器組成，或以其間設置導電層的方式由 正極集電器和負極集電器組成。
而且，固體電解質(zhì)層14可以包括由多個粒子形成的粒子群以及用于 粘合該粒子群的粘合劑。無機固體電解質(zhì)或聚合物固體電解質(zhì)可以被用作
為固體電解質(zhì)層14。
無機固體電解質(zhì)例如可以是氮化鋰、鹵化物、含氧酸鹽或硫化磷合
物。更具體地，無機固體電解質(zhì)可以是Li3N、 Lil、 Li3N-LiI-LiOH、 LiSi04、 LiSi04-LiI-LiOH、 Li3P04 -Li4Si04、 Li2SiS3、 Li20-B203、 Li202-Si02、 Li2S-GeS4、 Li2S-P2Sj LiI-Li2S-P2S5。
而且，聚合物固體電解質(zhì)例如可以是上述電解質(zhì)以及解離該電解質(zhì)的 聚合物構(gòu)成的材料，或是其中聚合物具有離子解離基的材料。解離電解質(zhì) 的聚合物例如可以是聚環(huán)氧乙烷衍生物以及含有該衍生物的聚合物、聚環(huán) 氧丙烷衍生物以及含有該衍生物的聚合物或磷酸鹽酯聚合物。而且，無機 固體電解質(zhì)和聚合物固體電解質(zhì)也可以結(jié)合使用。
對于聚合物固體電解質(zhì)，例如可以使用聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚環(huán)氧 丙烷(PPO)或它們的共聚物。該聚合物固體電解質(zhì)含有鋰鹽以確保離子 傳導性。鋰鹽例如可以是LiBF4、 LiPF6、 LiN(S02CF3)2、 LiN(S02C2F5)2或 它們的混合物。
而且，在上述的示例實施例中，孔15的截面形狀(即，在堆疊平面 中的形狀)基本上為圓形，但是本發(fā)明并不限于此。更具體地，？L 15的 截面形狀可以是彎曲(例如，橢圓形)或者可以是多角形。
而且，在上述的示例實施例中，在雙極性電池1中僅形成孔15，但是
本發(fā)明并不限于此。
更具體地，管狀件，例如中空的環(huán)形金屬釘，可以被設置在具有絕緣 層16的孔15中。而且，可以在雙極性電池1中形成沒有絕緣層的孔，并 且被絕緣層覆蓋的中空金屬釘可以被插入這些孔中。
并且，中空的釘不限于是金屬的，例如，它們可以由其它材料制成。 即，只要能將冷卻劑引入雙極性電池1中，就可以使用任意的材料。因 此，只要具有中空結(jié)構(gòu)，材料就不受限制?？紤]到雙極性電池1的冷卻效率，具有相對較高的熱導率的金屬材料可以被用作為中空的釘?shù)牟牧稀?br> 而且，中空的釘?shù)慕孛嫘螤羁梢宰裱?5的截面形狀，或者中空的 釘?shù)慕孛嫘螤羁梢圆煌诳?5的截面形狀。然而，如果形狀不同，中空 的釘仍然必需能插入孔15中。
此外，在上述的示例實施例中，？L 15a和15b在堆疊方向上延伸，但 是本發(fā)明并不限于此。即，孔只需要延伸通過雙極性電池1。例如，孔 15a可以相對于堆疊方向傾斜，并且可以適當?shù)卦O定傾斜角。
并且，上述描述的示例實施例的情況中使用了固體電解質(zhì)層14。然 而，本發(fā)明并不限于此。即，可以使用凝膠或液態(tài)電解質(zhì)。例如，可以使 用作為分隔器并含有電解溶液的無紡織物。在這種情況下，必須使用密封 材料以防止液態(tài)電解質(zhì)等從雙極性電池1中泄漏。
而且，在上述的示例實施例中，形成在雙極性電池1中的多個孔15a 和15b都具有基本上相同的直徑。然而，這些孔的直徑也可以不同。艮P， 基本上從堆疊表面的中心部分到外周部分側(cè)，？L 15a和15b的直徑可以逐 漸變小。而且，不用使孔15a和15b的直徑不同，可以在第一區(qū)域A和第 二區(qū)域B之間使孔15a和15b的結(jié)構(gòu)密度不同。而且，這種情況下孔的結(jié) 構(gòu)密度指的是第一區(qū)域和第二區(qū)域中孔所占的面積。
如上所述，在具有堆疊結(jié)構(gòu)的雙極性電池1中，相比堆疊表面的外周 部分，熱量更容易趨于聚積在堆疊表面的中心部分。因此，中心部分側(cè)的 區(qū)域(即，第一區(qū)域)中的孔15a的結(jié)構(gòu)密度可以高于外周部分側(cè)的區(qū)域 (即，第二區(qū)域)中的孔15b的結(jié)構(gòu)密度。
雖然已經(jīng)參照示例實施例描述了本發(fā)明，但應當理解本發(fā)明不僅限于 所述的實施例和結(jié)構(gòu)。相反，本發(fā)明意在涵蓋各種變形和等同的設置。此 外，雖然以不同方式的組合和構(gòu)造示出了示例實施例的各種元件，然而這 是示例性的，包括更多、更少或只有一個單獨元件的其它組合和構(gòu)造也在 本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種蓄電裝置，其特征在于包括蓄電體，其具有堆疊的結(jié)構(gòu)；多個孔，其在所述蓄電體的堆疊方向上從一個端側(cè)延伸到另一個端側(cè)，并且冷卻劑流經(jīng)所述多個孔，所述多個孔包括第一孔和第二孔，所述第一孔設置在所述蓄電體的第一區(qū)域中，所述第二孔設置在第二區(qū)域中，所述第二區(qū)域散熱優(yōu)于所述第一區(qū)域散熱；以及引導部分，其將已經(jīng)通過所述第一孔的冷卻劑引導到所述第二孔中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電裝置，其中，所述冷卻劑從所述蓄電體 的外部流入所述第一孔中，并且從所述第二孔流到所述蓄電體的外部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄電裝置，其中，所述引導部分將已經(jīng) 通過所述第一孔的冷卻劑引導到所述第二孔中，使得所述第一孔中的所述 冷卻劑的流入側(cè)和所述第二孔中的所述冷卻劑的流出側(cè)在所述蓄電體的堆 疊方向的所述一個端側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的蓄電裝置，其特征在于還包括一對保持構(gòu)件，其在堆疊方向上保持所述蓄電體；以及 流入部分和流出部分，所述冷卻劑通過所述流入部分流入所述第一區(qū)域，所述冷卻劑從所述第二區(qū)域通過所述流出部分流出到所述蓄電裝置的外部，其中，所述流入部分和所述流出部分設置在所述一對保持構(gòu)件中的一 個保持構(gòu)件上，并且所述引導部分設置在另一個保持構(gòu)件上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電裝置，其中，所述流入部分和所述流出 部分設置在所述一個保持構(gòu)件的相同側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓄電裝置，其中，所述流入部分和所述流出 部分在所述一個保持構(gòu)件的長度方向上彼此相鄰地設置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項所述的蓄電裝置，其中，所述一個保 持構(gòu)件具有分隔部分，所述分隔部分將流入所述流入部分的冷卻劑與從所 述流出部分流出的冷卻劑隔離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電裝置，其中，所述一個保持構(gòu)件在面對 所述蓄電體的表面上具有凹入部分，并且所述凹入部分被所述分隔部分分 為對應于所述第一區(qū)域的部分和對應于所述第二區(qū)域的部分。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電裝置，其中，所述一個保持構(gòu)件具有在 所述蓄電體的堆疊方向上開口的開口部分，并且所述開口部分被所述分隔 部分分為對應于所述第一區(qū)域的部分和對應于所述第二區(qū)域的部分。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電裝置，其中，所述一個保持構(gòu)件形成 為內(nèi)部具有中空部分的板狀，并且所述中空部分被所述分隔部分分為對應 于所述第一區(qū)域的部分和對應于所述第二區(qū)域的部分。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電裝置，其中，所述一個保持構(gòu)件的面 對所述蓄電體一側(cè)的表面在與設置在所述蓄電體中的所述孔對應的位置處 具有多個孔。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的蓄電裝置，其中，所述第一 區(qū)域是基本上位于所述蓄電體的中心部分的區(qū)域，并且所述第二區(qū)域從兩 側(cè)夾著所述第一區(qū)域。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的蓄電裝置，其中，所述第二 區(qū)域是包圍所述第一區(qū)域的區(qū)域。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的蓄電裝置，其中，所述蓄電 體具有電解質(zhì)層和多個電極體，所述多個電極體以所述電解質(zhì)層夾在兩個 所述電極體之間的方式堆疊，并且所述孔設置為貫穿所述蓄電體以從所述 蓄電體的所述一個端側(cè)延伸到所述蓄電體的所述另一個端側(cè)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的蓄電裝置，其中，所述蓄電 體設置為多個，多個所述蓄電體在所述堆疊方向上被堆疊。
全文摘要
其中堆疊了多個蓄電體(10、14)的蓄電裝置(1)設置有在蓄電裝置(1)的堆疊方向上從一個端側(cè)延伸到另一個端側(cè)的多個孔(15a、15b)，并且冷卻劑流經(jīng)多個孔。蓄電裝置(1)還設置有引導部分(22)，其將已經(jīng)通過設置在蓄電裝置(1)的第一區(qū)域(A)中的第一孔(15a)的冷卻劑引導到設置在蓄電裝置(1)的第二區(qū)域(B)中的第二孔(15b)中，第二區(qū)域(B)可以比第一區(qū)域(A)更好地散熱。
文檔編號H01M10/50GK101617434SQ200880005576
公開日2009年12月30日 申請日期2008年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月20日
發(fā)明者中村好志 申請人:豐田自動車株式會社