電力存儲(chǔ)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及容納了多個(gè)電池模塊的電力存儲(chǔ)設(shè)備，每個(gè)電池模塊通過(guò)使用諸如鋰離子電池的二次單元電池構(gòu)造。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，作為針對(duì)環(huán)境問(wèn)題的解決方案，可通過(guò)風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等獲得并且可用于家庭使用(例如孤立的房屋等)或工業(yè)使用(用于運(yùn)輸設(shè)備、構(gòu)造設(shè)備等)的清潔能源引入注目。然而，清潔能源的缺點(diǎn)在于，根據(jù)情況不同，輸出的變化變大。例如，可在太陽(yáng)照耀的白天獲得由太陽(yáng)能發(fā)電帶來(lái)的能量，但不能在日落后的黑夜獲得該能量。
[0003]為了使清潔能源的輸出穩(wěn)定，在電池中臨時(shí)存儲(chǔ)清潔能源的技術(shù)得以使用。例如，如此存儲(chǔ)在電池中的太陽(yáng)能在日落后的黑夜也變得可用。一般地，將鉛電池用作存儲(chǔ)清潔能源的電池，但是鉛電池的缺點(diǎn)是，其通常尺寸很大且能量密度很低。
[0004]因此，近年來(lái)能夠在正常溫度下進(jìn)行操作并且具有高能量密度的鋰離子二次電池引起了關(guān)注。除了高能量密度之外，鋰離子二次電池具有低阻抗，從而響應(yīng)性極佳。
[0005]為了通過(guò)使用上述鋰離子二次電池獲得將在高壓環(huán)境中使用的電力存儲(chǔ)設(shè)備，需要制備其中串聯(lián)了多個(gè)單元電池的電池模塊或?qū)⒍鄠€(gè)這種電池模塊串聯(lián)。在這種情況下，提出了用于構(gòu)造多個(gè)單元電池或多個(gè)電池模塊的組裝的多個(gè)提議。
[0006]例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1(JP2012-146588A)公開(kāi)了包括組合在一起的多個(gè)鋰離子二次電池的電池模塊。每個(gè)鋰離子二次電池呈柱形，具有一對(duì)底表面和側(cè)表面。側(cè)表面的形狀是具有圓角的矩形柱，其由一對(duì)平坦表面和一對(duì)彎曲表面構(gòu)成。在電池模塊中，鋰離子二次電池被布置為使得其中的平坦表面彼此相面對(duì)并且之間具有間隙，其中的底表面朝向同一方向。通過(guò)定位器和框式外殼將多個(gè)鋰離子二次電池固定?？蚴酵鈿ぞ哂兄Ъ?。
[0007][專(zhuān)利文獻(xiàn)I]
[0008]JP2012-146588A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0010]在電力存儲(chǔ)設(shè)備中，在單元電池或串聯(lián)了多個(gè)單元電池的電池模塊中存在個(gè)體差另IJ。因此，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用，可能出現(xiàn)使用新的單元電池或電池模塊代替舊的單元電池之一或電池模塊之一的情況。出于這種原因，電力存儲(chǔ)設(shè)備優(yōu)選地具有能夠容易使用新的單元電池或電池模塊代替舊的單元電池或電池模塊的配置。即，優(yōu)選地，容易拆卸/附接針對(duì)單元電池或電池模塊的電源線或用于監(jiān)測(cè)電池性能的信號(hào)線，以及容易將單元電池或電池模塊本身拆卸/附接。
[0011]另一方面，除了單元電池或電池模塊的可替換性之外，還要求電力存儲(chǔ)設(shè)備具有抗振動(dòng)或抗沖擊的預(yù)定強(qiáng)度。
[0012]然而，在電力存儲(chǔ)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)單元電池或電池模塊的可替換性與確?？拐駝?dòng)性/抗沖擊性是彼此對(duì)立的，很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩者。
[0013]例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)I提及了抗振動(dòng)性/抗沖擊性，但沒(méi)有提及鋰離子二次電池的可替換性。
[0014]解決問(wèn)題的方式
[0015]為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本方面的一個(gè)方面，提供了一種電力存儲(chǔ)設(shè)備，包括：底板，所述底板具有多個(gè)下導(dǎo)引部件；頂板，所述頂板在所述底板上方，并且具有與所述下導(dǎo)引部件相面對(duì)的多個(gè)上導(dǎo)引部件；第一側(cè)板和第二側(cè)板，所述第一側(cè)板和所述第二側(cè)板彼此相面對(duì)地在所述底板和所述頂板之間；后表面板，所述后表面板在所述第一側(cè)板和所述第二側(cè)板之間，并且具有多個(gè)連接器；電池模塊，所述電池模塊插入于所述下導(dǎo)引部件和所述上導(dǎo)引部件之間，并且具有與所述后表面板上的所述連接器配合的連接器；以及按壓板，所述按壓板在所述第一側(cè)板和所述第二側(cè)板之間并且固定到所述第一側(cè)板和所述第二側(cè)板，以按壓所述電池模塊。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的電力存儲(chǔ)設(shè)備中，所述按壓板不與所述底板接觸。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的電力存儲(chǔ)設(shè)備中，所述按壓板不與所述頂板接觸。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的電力存儲(chǔ)設(shè)備中，位于所述底板和所述頂板之間中部的虛擬平面穿過(guò)按壓板。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明的電力存儲(chǔ)設(shè)備中，所述按壓板由不銹鋼制成。
[0020]在根據(jù)本發(fā)明的電力存儲(chǔ)設(shè)備中，所述按壓板通過(guò)螺栓和螺母固定到所述第一側(cè)板和所述第二側(cè)板。
[0021 ] 在根據(jù)本發(fā)明的電力存儲(chǔ)設(shè)備中，所述底板具有通風(fēng)開(kāi)口。
[0022]在根據(jù)本發(fā)明的電力存儲(chǔ)設(shè)備中，所述頂板具有通風(fēng)開(kāi)口。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的電力存儲(chǔ)設(shè)備中，所述第一側(cè)板和所述第二側(cè)板均具有通風(fēng)開(kāi)
□ O
[0024]在根據(jù)本發(fā)明的電力存儲(chǔ)設(shè)備中，所述電池模塊包括多個(gè)單元電池。
[0025]在根據(jù)本發(fā)明的電力存儲(chǔ)設(shè)備中，所述單元電池是一種鋰離子二次電池具有通過(guò)借助分隔體對(duì)正電極和負(fù)電極進(jìn)行層疊獲得的電極疊層以及容納所述電極疊層和電解質(zhì)的疊層膜外部材料。
[0026]本發(fā)明的有益效果
[0027]在根據(jù)本發(fā)明的電力存儲(chǔ)設(shè)備中，在被導(dǎo)引部件導(dǎo)引的同時(shí)，電池模塊可從電力存儲(chǔ)設(shè)備拆卸或附接到電力存儲(chǔ)設(shè)備，并且可通過(guò)連接器進(jìn)行布線。此外，提供了在后表面板的連接器和電池模塊的連接器之間的配合方向按壓電池模塊的按壓板。因此，在根據(jù)本發(fā)明的電力存儲(chǔ)設(shè)備1300中，可以實(shí)現(xiàn)電池模塊的可替換性，并且可確保電力存儲(chǔ)設(shè)備的抗振動(dòng)性/抗沖擊性。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1A-1C均是示出了構(gòu)成電池模塊的單元電池100及其預(yù)備處理過(guò)程的視圖；
[0029]圖2是示出了用來(lái)形成電池模塊的單元電池容納體800的視圖；
[0030]圖3是示出了用來(lái)形成電池模塊的單元電池容納體800的視圖；
[0031]圖4A-4B均是示出了將第一連接器828安裝到單元電池容納體800的視圖；
[0032]圖5是示出了將第二連接器840安裝到連接器安裝板847的視圖；
[0033]圖6是示出了將連接器安裝板847安裝到單元電池容納體800的視圖；
[0034]圖7是安裝到單元電池容納體800的第二連接器840的前視圖；
[0035]圖8是示出了電池模塊的制造過(guò)程的視圖；
[0036]圖9是示出了電池模塊的制造過(guò)程的視圖；
[0037]圖10是示出了電池模塊的制造過(guò)程的視圖；
[0038]圖11是示出了電池模塊的制造過(guò)程的視圖；
[0039]圖12是示出了電池模塊的制造過(guò)程的視圖；
[0040]圖13是示出了電池模塊的制造過(guò)程的視圖；
[0041]圖14是示出了電池模塊的制造過(guò)程的視圖；
[0042]圖15是示出了電池模塊的制造過(guò)程的視圖；
[0043]圖16是以爆炸式示出了電池模塊的透視圖；
[0044]圖17是示出了電池模塊1000的透視圖；
[0045]圖18是示出了電池管理電路單元1100的制造過(guò)程的視圖；
[0046]圖19是示出了電池管理電路單元1100的制造過(guò)程的視圖；
[0047]圖20是示出了電池管理電路單元1100的制造過(guò)程的視圖；
[0048]圖21是示出了電池管理電路單元1100的視圖；
[0049]圖22是示出了支架部件1200的配置的透視圖；
[0050]圖23是將頂板1220和第二側(cè)板1240從支架部件1200移除的狀態(tài)的視圖；
[0051]圖24是在圖22的箭頭F所指示的方向觀看的支架部件1200的前視圖；
[0052]圖25是示出了附接電池模塊1000的視圖；
[0053]圖26A-26C均示出了電池模塊1000的第二連接器840周?chē)呐渲茫?br>[0054]圖27是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電力存儲(chǔ)設(shè)備1300的視圖；以及
[0055]圖28是示出了虛擬平面P和按壓板1260之間的位置關(guān)系的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056]以下將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
[0057]圖1是示出了構(gòu)成電池模塊的單元電池100及其預(yù)備處理過(guò)程的視圖。使用了作為電化學(xué)元件的鋰離子二次電池作為單元電池100，其中鋰離子在正負(fù)電極之間移動(dòng)以執(zhí)行充電和放電。
[0058]圖1A示出了預(yù)備處理之前的單元電池100。單元電池100的電池主體110的結(jié)構(gòu)中，通過(guò)分隔體對(duì)多個(gè)板狀正電極和多個(gè)板狀負(fù)電極進(jìn)行層疊獲得的電極疊層(未示出)和電解質(zhì)(未示出)被容納在具有矩形平面圖的疊層膜外部材料中。在電池主體110的一個(gè)端部(側(cè))和與該一個(gè)端部相面對(duì)的另一端部(側(cè))分別具有正電極外引接線片(lead-out tap) 120和負(fù)電極外引接線片130。多個(gè)板狀正電極和多個(gè)板狀負(fù)電極借助分隔體進(jìn)行層疊的方向被定義為板厚度方向。
[0059]正電極外引接線片120和負(fù)電極外引接線片130均具有平面形狀并且在疊層膜外部材料內(nèi)部分別直接地或通過(guò)接線主體連接到板狀正電極和板狀負(fù)電極。疊層膜外部材料由具有熱封樹(shù)脂層的金屬層疊膜構(gòu)成。具體地，兩個(gè)金屬疊層膜彼此相面對(duì)地與熱封樹(shù)脂層疊在一起，以形成疊層膜外部材料，而疊層膜外部材料的外圍則使用包括容納在疊層膜外部材料內(nèi)部的板狀正電極、板狀負(fù)電極和分隔體在內(nèi)的電極疊層以及電解質(zhì)進(jìn)行熱封，由此疊層膜外部材料是內(nèi)部密封的。
[0060]這里，從包括疊層膜外部材料的電池主體110引出的金屬頭(例如正電極外引接線片120或負(fù)電極外引接線片130)被稱(chēng)為“外引接線片”，在疊層膜外部材料內(nèi)，借助分隔體彼此層疊的板狀正電極或板狀負(fù)電極被稱(chēng)為“電極”。
[0061]除了以上通過(guò)借助分隔體對(duì)多個(gè)板狀正電極和多個(gè)板狀負(fù)電極進(jìn)行層疊獲得的電極疊層之外，電極疊層還包括通過(guò)對(duì)借助分隔體層疊多個(gè)板狀正電極和多個(gè)板狀負(fù)電極獲得的層疊主體進(jìn)行滾動(dòng)和壓縮而獲得的電極疊層。
[0062]通常，在如上所述的單元電池100中，鋁或鋁合金被用作正電極外引接線片120的材料；鎳(通過(guò)將鎳鍍到除鎳以外的金屬獲得的材料(鍍鎳材料(例如鍍鎳銅))或?qū)㈡嚭统囈酝饨饘侔辉谝黄鸬陌嚥牧?例如鎳銅包層))用作負(fù)電極外引接線片130的材料。在本實(shí)施例中，正電極外引接線片120由鋁制成，負(fù)電極外引接線片130由鍍鎳銅制成。
[0063]針對(duì)如此配置的單元電池100執(zhí)行形成電池模塊之前所需的預(yù)備處理。首先，如圖1B所示，在焊接部143處超聲焊接銅制附加接線片部件140，以連接到正電極外引接線片120。將描述使用這種附加接線片部件140的原因。
[0064]在形成根據(jù)本發(fā)明的電池模塊的過(guò)程中，使用螺釘將一個(gè)單元電池100的正電極外引接線片120和與所述第一個(gè)單元電池100相鄰的另一單元電池100的負(fù)電極外引接線片130機(jī)械固定到銅母線上，以用于電連接。
[0065]在所述配置中，單元電池100的含鋁正電極外引接線片120機(jī)械固定到銅母線，由于電勢(shì)差，在經(jīng)過(guò)一段預(yù)定時(shí)間之后，導(dǎo)電性會(huì)退化。
[0066]為了解決這一點(diǎn)，在根據(jù)本發(fā)明的電池模塊中，如上所述，銅制的附加接線片部件140通過(guò)焊接連結(jié)到單元電池100的正電極外引接線片120上。因此，銅制的附加接線片部件140機(jī)械地固定到母線上，以避免由于電勢(shì)差而導(dǎo)致的導(dǎo)電性退化。通過(guò)這一配置，在機(jī)械電子連接部處使用屬于相同類(lèi)型的金屬材料實(shí)現(xiàn)了電連接，從而經(jīng)過(guò)更長(zhǎng)的時(shí)間