АККУМУЛЯТОРНЫЙ КАРТРИДЖ И СОДЕРЖАЩИЙ ЕГО АККУМУЛЯТОРНЫЙ МОДУЛЬ Российский патент 2012 года по МПК H01M2/10 

Область техники

Настоящее изобретение относится к аккумуляторному картриджу и содержащему его аккумуляторному модулю, а более конкретно - к аккумуляторному картриджу с установленным в нем пластинчатым аккумуляторным элементом, причем аккумуляторный картридж включает в себя пару пластинчатых рамок, выполненных с возможностью фиксировать противоположные стороны аккумуляторного элемента на его краю в состоянии, при котором стороны аккумуляторного элемента открыты, и каждая из рамок снабжена на своей внутренней стороне, расположенной в контакте с краем аккумуляторного элемента, упругой прижимающей деталью, выполненной с возможностью прижимать край аккумуляторного элемента, и к аккумуляторному модулю, включающему в себя установленный в аккумуляторном картридже аккумуляторный элемент.

Предпосылки изобретения

По мере того как мобильные устройства все более и более развивались и увеличивался спрос на такие мобильные устройства, спрос на вторичные батареи (перезаряжаемые аккумуляторы) также резко увеличился. Среди таких вторичных батарей известна литиевая вторичная батарея, имеющая высокие плотность энергии и рабочее напряжение и превосходные характеристики сохранения емкости и срока службы, которая широко использовалась в качестве источника энергии для различных электронных изделий, а также для мобильных устройств.

По их внешней и внутренней конструкциям вторичные батареи обычно классифицируют на цилиндрическую батарею, призматическую батарею и таблеточную батарею. Особенно значительное внимание привлекли призматическая и таблеточная батареи, которые могут быть сложены стопкой с высокой интеграцией и имеют маленькое отношение ширины к длине.

Кроме того, вторичные батареи привлекли значительное внимание как источник энергии для электромобилей и гибридных электромобилей, которые были разработаны для решения таких проблем, как загрязнение воздуха, вызванное существующими транспортными средствами с бензиновыми и дизельными двигателями, использующими ископаемое топливо. В результате вторичные батареи используются во все увеличивающемся числе сфер применения вследствие их преимуществ, и ожидается, что в будущем вторичные батареи будут использоваться в еще большем числе применений и изделий.

Поскольку те сферы применения и изделия, в которых применимы вторичные батареи, увеличиваются, также увеличиваются и виды батарей с тем, чтобы батареи могли обеспечить мощности и емкости, соответствующие различным применениям и изделиям. Кроме того, имеется сильная необходимость уменьшить размер и вес батарей, применяющихся по соответствующим назначениям и в соответствующих изделиях.

Например, мобильные устройства маленького размера, такие как мобильные телефоны, личные цифровые помощники (PDAs), цифровые фото- и видеокамеры и компьютеры типа ноутбук, используют один или несколько легких аккумуляторных элементов маленького размера для каждого устройства в соответствии с уменьшением размера и веса соответствующих изделий. С другой стороны, устройства средних или крупных размеров, такие как электрические велосипеды и гибридные электромобили, используют аккумуляторный модуль (который может также называться “аккумуляторной батареей среднего или крупного размера”), имеющий множество электрически соединенных друг с другом аккумуляторных элементов, потому что для устройств средних или крупных размеров необходимы высокая мощность и большая емкость. Размер и вес аккумуляторного модуля непосредственно связаны с доступным для размещения пространством и мощностью соответствующего устройства средних или крупных размеров. По этой причине изготовители пытаются изготавливать легкие аккумуляторные модули маленького размера.

Между тем, когда аккумуляторные элементы соединены друг с другом в состоянии, при котором аккумуляторные элементы сложены стопкой с тем, чтобы увеличить емкости аккумуляторных модулей, серьезным становится рассеивание тепла из аккумуляторных элементов. В случае литиевых вторичных батарей тепло выделяется из литиевых вторичных батарей во время их заряда и разряда. Если это тепло эффективно не отводится от литиевых вторичных батарей, то оно накапливается в соответствующих литиевых вторичных батареях, приводя к ухудшению литиевых вторичных батарей, и безопасность литиевых вторичных батарей сильно понижается. В частности, для батареи, требующей высокоскоростных характеристик зарядки и разрядки, как в источнике питания для электромобилей и гибридных электромобилей, большое количество тепла выделяется из батареи тогда, когда батарея мгновенно выдает высокую мощность.

Кроме того, таблеточный аккумуляторный элемент, широко используемый в качестве единичного элемента каждого из аккумуляторных модулей, выполняют имеющим конструкцию, при которой узел электродов устанавливают в корпусе таблеточного аккумулятора, образованном из многослойных листов, и край корпуса аккумулятора термосваривают, прикладывая давление к краю корпуса аккумулятора и нагревая край корпуса аккумулятора. Однако безопасность аккумуляторного элемента такой конструкции относительно низка. Конкретнее, решение о силе герметизации аккумуляторного элемента принимают на основании силы сцепления края термосваренного корпуса аккумулятора. Когда в аккумуляторном элементе развивается высокое давление из-за ухудшения аккумуляторного элемента, вызванного долгосрочным использованием аккумуляторного элемента или неправильной работой аккумуляторного элемента, термосваренный край корпуса аккумулятора расширяется, в результате чего из аккумуляторного элемента могут просочиться газ и электролит. Так как электролит содержит горючий материал, аккумуляторный элемент может легко загореться.

Кроме того, многослойные листы, составляющие корпус аккумулятора, имеют более низкую механическую прочность, чем металлический контейнер. Кроме того, каждый из многослойных листов содержит нанесенный на его поверхность полимерный материал, обладающий низкой теплопроводностью, в результате чего трудно эффективно понижать общую температуру аккумуляторного элемента.

В связи с этим вопросом, например, публикация японской заявки на патент №2004-031281 раскрывает охлаждающую структуру аккумулятора типа с уложенными стопкой электродами, выполненную имеющей конструкцию, в которой пара многослойных пленок, каждая из которых включает в себя слой металла и слой смолы, расположена на противоположных сторонах узла электродов, изготовленного укладыванием катода и анода стопкой в состоянии, при котором между катодом и анодом расположен сепаратор, и края многослойных пленок прикреплены друг к другу (зафиксированы) в тесном контакте, при этом противоположные стороны аккумулятора типа с уложенными стопкой электродами толкает пара толкающих деталей, которые выступают дальше наружу, чем край аккумулятора типа с уложенными стопкой электродами, причем выступающие области толкающих деталей выполняют функцию теплорассеивающих деталей, которые рассеивают тепло, выделяющееся из аккумулятора типа с уложенными стопкой электродами.

Однако вышеупомянутая технология обладает проблемами, состоящими в том, что необходимо изготавливать корпус аккумуляторного элемента со сложной конструкцией и устанавливать изготовленный корпус аккумуляторного элемента в аккумулятор, что затруднительно. Кроме того, аккумуляторный элемент может подвергаться воздействию воды или воздуха, в результате чего аккумуляторный элемент может быть поврежден. Кроме того, вышеупомянутая технология ограничена структурой, в которой при укладке аккумуляторов стопкой для изготовления аккумуляторного модуля накладывают охлаждающее ребро типа воздушного охлаждения, в результате чего трудно стандартизировать фундаментальный аккумуляторный модуль.

Листы корпуса аккумулятора, каждый из которых выполнен с многослойной структурой, включающей в себя внешний покровный слой, металлический блокирующий слой и внутренний герметизирующий слой, герметизированы термосваркой. Однако концы (края реза) многослойных листов выставлены наружу (обнажены). В результате, сопротивление изоляции аккумуляторного элемента может быть понижено из-за обнаженных металлических блокирующих слоев, или же внешние влага и воздух могут проникнуть в аккумулятор через герметизированную часть.

Обнажение металлических блокирующих слоев из многослойных листов или электрическое соединение обнаженных металлических блокирующих слоев с другими областями аккумулятора может рассматриваться как повреждение (или ухудшение) сопротивления изоляции. Ухудшение сопротивления изоляции снижает характеристики безопасности и срока службы аккумулятора, что не является предпочтительным. Кроме того, влага, попавшая в аккумулятор через герметизированную часть, обнаженную с концов многослойных листов, реагирует с электролитом аккумулятора, в результате чего образуется газ и ускоряется ухудшение аккумулятора, понижая характеристики безопасности и срока службы аккумулятора, что также не является предпочтительным.

Поэтому имеется высокая потребность в технологии, которая способна фундаментально решить вышеупомянутые проблемы.

РАСКРЫТИЕ

Техническая проблема

Поэтому настоящее изобретение было создано для решения вышеупомянутых проблем и других технических проблем, которые все еще должны быть решены.

Конкретнее, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить аккумуляторный картридж, выполненный так, что край аккумуляторного элемента зафиксирован пластинчатыми рамками в состоянии, при котором стороны аккумуляторного элемента открыты, и на внутренних сторонах рамок установлены упругие прижимающие детали, тем самым позволяя устойчиво устанавливать аккумуляторный элемент с низкой механической прочностью, при этом демонстрируя высокую эффективность рассеяния тепла и сохраняя силу герметизации даже тогда, когда в аккумуляторном элементе развивается высокое давление.

Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить аккумуляторный картридж, выполненный с возможностью предотвратить проникновение внешней влаги в аккумуляторный элемент при сохранении сопротивления изоляции, тем самым улучшая характеристики безопасности и срока службы аккумуляторного элемента.

Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить аккумуляторный модуль, в котором применимы различные теплорассеивающие структуры.

Техническое решение

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения, вышеуказанные и другие задачи могут быть решены предоставлением аккумуляторного картриджа с установленным в нем пластинчатым аккумуляторным элементом, причем аккумуляторный картридж включает в себя пару пластинчатых рамок, выполненных с возможностью фиксировать противоположные стороны аккумуляторного элемента на его краю в состоянии, при котором стороны аккумуляторного элемента открыты, и каждая из рамок снабжена на своей внутренней стороне, расположенной в контакте с краем аккумуляторного элемента, упругой прижимающей деталью, выполненной с возможностью прижимать край аккумуляторного элемента.

Поэтому в аккумуляторном картридже согласно настоящему изобретению только край аккумуляторного элемента зафиксирован пластинчатыми рамками, таким образом достигая эффективного рассеивания тепла через обнаженные стороны аккумуляторного элемента. Следовательно, возможно увеличить механическую прочность аккумуляторного модуля, максимально ограничивая увеличение размера аккумуляторного модуля с использованием такого аккумуляторного картриджа. Кроме того, край аккумуляторного элемента эффективно прижат упругими прижимающими деталями, установленными на внутренних сторонах соответствующих рамок, чтобы надежно поддержать герметизированное состояние, тем самым предотвращая нарушение герметизированного состояния аккумуляторного элемента из-за внутренних условий аккумуляторного элемента, таких как возникающее в аккумуляторном элементе высокое давление, и внешних условий аккумуляторного элемента, таких как высокая температура и высокая влажность.

Аккумуляторный элемент в целом выполнен в форме пластины. Однако конструкция аккумуляторного элемента особенно не ограничена при условии, что край аккумуляторного элемента может быть зафиксирован рамками. При этой конструкции, аккумуляторный элемент может включать в себя герметизированную часть, образованную на по меньшей мере части его края, а упругая прижимающая деталь может быть установлена на каждой из рамок в положении, соответствующем по меньшей мере герметизированной части.

Предпочтительно, аккумуляторный элемент включает в себя герметизированную часть, образованную по всему краю термосваркой, а упругая прижимающая деталь установлена на каждой из рамок в форме замкнутого прямоугольника, так что упругая прижимающая деталь может соответствовать термосваренной герметизированной части.

Следовательно, относительно слабая краевая герметизированная часть эффективно сжата упругими прижимающими деталями, установленными на внутренних сторонах соответствующих рамок, таким образом поддерживая высокую герметичность при различных условиях или обстоятельствах. Кроме того, упругие прижимающие детали увеличивают силу фиксации аккумуляторного элемента к соответствующим рамкам. Поэтому нет необходимости использовать дополнительную деталь для закрепления аккумуляторного элемента.

Например, аккумуляторный элемент может иметь узел электродов, установленный в корпусе аккумулятора, образованном из многослойных листов, и эти многослойные листы могут быть термосварены так, чтобы край аккумуляторного элемента был герметизирован.

Каждый из многослойных листов может быть листом сложенного типа, включающим в себя слой смолы и слой металла. Например, каждый из многослойных листов может быть металлическим многослойным листом, включающим в себя внешний покровный слой, металлический блокирующий слой и внутренний герметизирующий слой. Внешний покровный слой может быть выполнен из материала, обладающего высокой долговечностью. Предпочтительно, внешний покровный слой выполнен из смолы полиэтилентерефталата (ПЭТ) или смолы нейлона. Металлический блокирующий слой может быть выполнен из материала, обладающего свойством блокирования влаги и воздуха. Предпочтительно, металлический блокирующий слой выполнен из алюминия. Внутренний герметизирующий слой может быть выполнен из материала, который является неактивным по отношению к электролиту и термосвариваемым при заданном диапазоне температуры. Предпочтительно, внутренний герметизирующий слой выполнен из литого полипропилена.

Обычно один аккумуляторный элемент установлен между пластинчатыми рамками. По обстоятельствам, однако, два или более аккумуляторных элемента могут быть установлены между пластинчатыми рамками.

Материал для упругих прижимающих деталей, установленных на внутренних сторонах рамок, особенно не ограничен при условии, что упругие прижимающие детали обладают высокой упругой прижимающей силой при прижатии упругих прижимающих деталей. Предпочтительно, каждая из упругих прижимающих деталей образована из упругой полимерной смолы. Такая полимерная смола может быть материалом, который способен демонстрировать высокую упругую силу, или может иметь структуру или форму, которая способна демонстрировать высокую упругую силу. Типичным примером первого может быть резина, а типичным примером последнего может быть вспененная полимерная смола.

Упругие прижимающие детали могут быть установлены на соответствующих рамках различными способами. Предпочтительно, каждая из рамок снабжена на своей внутренней стороне углублением, в котором установлена упругая прижимающая деталь, так что упругие прижимающие детали могут быть более эффективно установлены на соответствующих рамках.

Длина каждой из упругих прижимающих деталей может быть, по существу, равной или большей, чем длина для покрытия герметизированной части края, то есть длина герметизированной части. С другой стороны, каждая из упругих прижимающих деталей может иметь ширину, эквивалентную 10-80% ширины каждой из рамок. Если ширина каждой из упругих прижимающих деталей является слишком маленькой по сравнению с шириной каждой из рамок, то может не проявиться эффект, получаемый при установке упругих прижимающих деталей на рамках. С другой стороны, если ширина каждой из упругих прижимающих деталей является слишком большой по сравнению с шириной каждой из рамок, то упругие прижимающие детали, которые упруго деформируются при прижатии упругих прижимающих деталей, могут сжать принимающую узел электродов часть, или могут выступать из рамок, что не является предпочтительным. Поэтому, конечно, ширина каждой из упругих прижимающих деталей может превысить определенный выше диапазон, если вышеупомянутые проблемы не вызываются.

В предпочтительном примере ширина каждой из упругих прижимающих деталей может быть задана так, что конец герметизированной части герметизирован снаружи, то есть не обнажен наружу упругими прижимающими деталями.

При этой конструкции конец герметизированной части, то есть металлических многослойных листов, расположен между упругой прижимающей деталью одной из рамок и упругой прижимающей деталью другой рамки, когда корпус аккумулятора образован из металлических многослойных листов, каждый из которых включает в себя внешний покровный слой, металлический блокирующий слой и внутренний герметизирующий слой, как описано ранее. Следовательно, возможно предотвратить ухудшение или повреждение сопротивления изоляции и предотвратить проникновение внешней влаги в аккумулятор через обнаженный конец герметизированной части, таким образом повышая характеристики безопасности и срока службы аккумулятора.

По обстоятельствам, каждая из рамок может также быть снабжена на своей внешней стороне еще одной упругой прижимающей деталью. В случае, когда множество аккумуляторных картриджей, в каждом из которых установлен аккумуляторный элемент, сложены стопкой в состоянии, при котором между соответствующими аккумуляторными картриджами расположены теплорассеивающие детали, эти упругие прижимающие детали, установленные на внешних сторонах рамок, увеличивают структурную стабильность стопки аккумуляторных картриджей и, кроме того, позволяют эффективно зафиксировать теплорассеивающие детали в стопке аккумуляторных картриджей.

Каждая из рамок может иметь одно или более соединительных сквозных отверстий, так что соединение между рамками или соединение между картриджами выполняется легко. Через соединительные сквозные отверстия могут быть введены заданные соединительные детали, чтобы соединить рамки друг с другом или соединить сложенные стопкой картриджи друг с другом.

Рамки могут быть выполнены из различных материалов. Предпочтительно, рамки выполнены из изолирующего материала или материала, на котором осуществлена изолирующая поверхностная обработка. Типичным примером первого может быть пластмасса, а типичным примером последнего может быть металлический материал с нанесенным на его поверхность изолирующим материалом. Однако материал для рамок не ограничен вышеупомянутыми материалами.

Между тем, в случае, когда согласно назначению необходим аккумуляторный модуль с высокой мощностью и/или большой емкостью, необходимо обеспечить структуру, в которой множество аккумуляторных элементов сложено стопкой. Поэтому в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусмотрен аккумуляторный модуль, образованный складыванием стопкой двух или более аккумуляторных картриджей.

При вышеуказанной конструкции аккумуляторные картриджи имеют соединительные сквозные отверстия, через которые введены соединительные детали, чтобы соединить сложенные стопкой аккумуляторные картриджи друг с другом, как описано ранее. Следовательно, возможно легко соединить аккумуляторные картриджи друг с другом.

Кроме того, аккумуляторным модулям, составляющим аккумуляторную батарею, необходимо свойство более высокого рассеивания тепла для обеспечения безопасности. Следовательно, аккумуляторный модуль согласно настоящему изобретению может дополнительно включать в себя теплорассеивающую деталь, расположенную между аккумуляторными картриджами, тем самым достигая эффективного рассеивания тепла аккумуляторных элементов.

Теплорассеивающая деталь может быть выполнена в форме пластины, и по меньшей мере часть этой теплорассеивающей детали может быть выставлена наружу из сложенных стопкой аккумуляторных картриджей. То есть часть теплорассеивающей детали выставлена наружу из стопки аккумуляторных картриджей, в результате чего тепло, выделяющееся из аккумуляторных элементов, передается теплорассеивающей детали, расположенной между аккумуляторными картриджами, и эффективно отводится через часть теплорассеивающей детали, выставленную наружу из стопки аккумуляторных картриджей. Часть теплорассеивающей детали, расположенная между сложенными стопкой аккумуляторными картриджами, может иметь такой размер, чтобы полностью покрывать поверхность раздела между аккумуляторными картриджами. Альтернативно, часть теплорассеивающей детали, расположенная между соответствующими аккумуляторными картриджами, может иметь такой размер, чтобы частично покрывать поверхность раздела между соответствующими аккумуляторными картриджами.

Конструкция теплорассеивающей детали особенно не ограничена при условии, что теплорассеивающая деталь расположена между соответствующими аккумуляторными картриджами в состоянии, при котором часть теплорассеивающей детали выставлена наружу из аккумуляторных картриджей. Например, теплорассеивающая деталь может быть охлаждающим ребром типа воздушного охлаждения или охлаждающей пластиной типа водяного охлаждения. Следовательно, аккумуляторный модуль согласно настоящему изобретению может быть выполнен в конструкции с воздушным охлаждением или конструкции с водяным охлаждением в зависимости от необходимости.

В случае, когда упругие прижимающие детали установлены на внешние стороны рамок, составляющих аккумуляторные картриджи, расположенная между аккумуляторными картриджами теплорассеивающая деталь эффективно закреплена упругими прижимающими деталями.

Аккумуляторный модуль согласно настоящему изобретению предпочтительно используется в качестве источника питания для устройств, которые требуют высокой мощности и большой емкости и к которым прикладываются различные виды внешней силы, такие как вибрация и удар, например, источника питания для электромобилей, гибридных электромобилей или гибридных электромобилей с подзарядкой от электросети.

Краткое описание чертежей

Вышеупомянутые и другие задачи, признаки и другие преимущества настоящего изобретения будут более ясно поняты из нижеследующего подробного описания, приведенного в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых:

фиг.1 представляет собой вид в плане, типично иллюстрирующий аккумуляторный картридж согласно варианту воплощения настоящего изобретения;

фиг.2 - вид в плане, типично иллюстрирующий внутреннюю сторону пластинчатой рамки согласно варианту воплощения настоящего изобретения;

фиг.3 - вид в плане, типично иллюстрирующий пластинчатый аккумуляторный элемент;

фиг.4 - вид в плане, типично иллюстрирующий пластинчатую рамку и аккумуляторный элемент согласно варианту воплощения настоящего изобретения;

фиг.5 - вид в перспективе, иллюстрирующий аккумуляторный модуль, выполненный так, что теплорассеивающие детали расположены соответственно между аккумуляторными картриджами, один из которых показан на фиг.1; и

фиг.6 - вид в перспективе, иллюстрирующий аккумуляторный модуль, изготовленный складыванием стопкой множества аккумуляторных картриджей, один из которых показан на фиг.4.

Лучший вариант

Теперь будут подробно описаны примерные варианты воплощения настоящего изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи. Нужно отметить, однако, что объем настоящего изобретения не ограничен проиллюстрированными вариантами воплощения.

Фиг.1 представляет собой вид в плане, типично иллюстрирующий аккумуляторный картридж согласно варианту воплощения настоящего изобретения.

Обращаясь к фиг.1, аккумуляторный картридж 100 имеет установленный в нем пластинчатый аккумуляторный элемент 300, и электродные выводы 330 и 340 аккумуляторного элемента 300 выступают наружу из аккумуляторного картриджа 100.

Аккумуляторный картридж 100 включает в себя пару пластинчатых рамок 200 и 200', выполненных с возможностью фиксировать противоположные стороны аккумуляторного элемента 300 на его краю в состоянии, при котором противоположные стороны аккумуляторного элемента 300 открыты.

Соответствующие рамки 200 и 200' снабжены на своих внешних сторонах упругими прижимающими деталями 210, которые простираются в продольном направлении соответствующих рамок 200 и 200' так, чтобы упругие прижимающие детали 210 были параллельны друг другу. Кроме того, соответствующие рамки 200 и 200' снабжены на своих внутренних сторонах упругими прижимающими деталями (не показаны), выполненными с возможностью прижимать край аккумуляторного элемента 300, который будет подробно описан ниже со ссылкой на фиг.2.

Соответствующие рамки 200 и 200' снабжены на своих углах соединительными сквозными отверстиями 251, 252, 253 и 254.

Фиг.2 представляет собой вид в плане, типично иллюстрирующий внутреннюю сторону пластинчатой рамки согласно варианту воплощения настоящего изобретения.

Обращаясь к фиг.2, пластинчатая рамка 200 снабжена на своей внутренней стороне упругой прижимающей деталью 220, которая выполнена в форме замкнутого прямоугольника.

Упругая прижимающая деталь 220 установлена в углублении 230, образованном на рамке 200.

Когда рамки 200 и 200' (см. фиг.1) прижимают друг к другу в состоянии, при котором аккумуляторный элемент установлен между рамками 200 и 200', упругие прижимающие детали 220 могут прикладывать упругую прижимающую силу к краю аккумуляторного элемента.

Ширина упругой прижимающей детали 220 является меньшей, чем ширина W рамки 200. Предпочтительно, ширина упругой прижимающей детали 220 задана так, что концы многослойных листов 310 (см. фиг.3) аккумуляторного элемента герметизированы снаружи упругой прижимающей деталью 220. Поскольку концы многослойных листов 310 (см. фиг.3) не выставлены наружу, возможно предотвратить ухудшение или повреждение сопротивления изоляции и предотвратить проникновение внешней влаги в аккумуляторный элемент через концы многослойных листов.

Фиг.3 представляет собой вид в плане, типично иллюстрирующий пластинчатый аккумуляторный элемент.

Обращаясь к фиг.3, аккумуляторный элемент 300 имеет узел электродов (не показан), установленный в корпусе аккумулятора, образованном из многослойных листов 310. Герметизированная часть 320, образованная термосваркой многослойных листов 310, расположена по краю аккумуляторного элемента 300.

Каждый из многослойных листов 310 аккумуляторного элемента 300 включает в себя внешний покровный слой 311, металлический блокирующий слой 312 и внутренний герметизирующий слой 313. Края многослойных листов 310 термосварены в состоянии, при котором узел электродов (не показанный) размещен между многослойными листами 310 для изготовления аккумуляторного элемента. Для более легкого понимания увеличенный вид пунктирного круга с фиг.3 иллюстрирует форму одного из многослойных листов в разрезе перед термосваркой.

Электродные выводы 330 и 340, электрически соединенные с узлом электродов (не показано), выступают наружу из верхнего конца и нижнего конца образованного из многослойных листов 310 корпуса аккумулятора.

Фиг.4 представляет собой вид в плане, типично иллюстрирующий пластинчатую рамку и аккумуляторный элемент согласно варианту воплощения настоящего изобретения.

Обращаясь к фиг.4 вместе с фиг.1, упругая прижимающая деталь 220 установлена на внутренней стороне рамки 200, расположенной в контакте с герметизированной частью 310 аккумуляторного элемента 300. То есть упругая прижимающая деталь 220 установлена на рамке 200 в положении, соответствующем герметизированной части 310, расположенной по всему краю аккумуляторного элемента 300. Поэтому во время процесса сборки упругая прижимающая деталь 220 входит в контакт с герметизированной частью 310 аккумуляторного элемента 300. В результате герметизированная часть 310, образованная на краю аккумуляторного элемента 300, приходит в тесный контакт с упругой прижимающей деталью 220, расположенной на внутренней стороне рамки 200, тем самым достигая устойчиво смонтированного состояния и максимизируя герметичность герметизированной части 310.

Фиг.5 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий аккумуляторный модуль 400, выполненный так, что теплорассеивающие детали 500 расположены соответственно между аккумуляторными картриджами 100, один из которых показан на фиг.1.

Обращаясь к фиг.5, каждая из теплорассеивающих деталей 500 выполнена в форме пластины. Каждая из теплорассеивающих деталей 500 может быть реализована охлаждающим ребром типа воздушного охлаждения. Теплорассеивающие детали 500 расположены между соответствующими аккумуляторными картриджами 100. Теплорассеивающие детали 500 могут быть расположены на всех поверхностях раздела между соответствующими аккумуляторными картриджами 100. Альтернативно, теплорассеивающие детали 500 могут быть расположены на некоторых из поверхностей раздела между соответствующими аккумуляторными картриджами 100.

Аккумуляторный модуль 400 изготовлен складыванием стопкой аккумуляторных картриджей 100 в состоянии, при котором теплорассеивающие детали 500 расположены между соответствующими аккумуляторными картриджами 100, и вставкой соединительных деталей 451, 452, 453 и 454 через соединительные сквозные отверстия (не показаны), образованные на соответствующих аккумуляторных картриджах 100.

Упругие прижимающие детали 210, установленные на внешних сторонах рамок 200 соответствующих аккумуляторных картриджей 100, помогают теплорассеивающим деталям 500 быть устойчиво установленными и зафиксированными к соответствующим рамкам 200.

Фиг.6 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий аккумуляторный модуль, изготовленный складыванием стопкой множества аккумуляторных картриджей, один из которых показан на фиг.4.

Каждая из теплорассеивающих деталей 500 частично выставлена наружу из соответствующих аккумуляторных картриджей, в результате чего тепло, выделяющееся из аккумуляторных элементов 300 во время заряда и разряда аккумуляторных элементов 300, передается теплорассеивающим деталям 500, расположенным между соответствующими аккумуляторными картриджами 100, и затем отводится наружу, тем самым достигая высокой эффективности рассеивания тепла.

Промышленная применимость

Как очевидно из вышеприведенного описания, аккумуляторный картридж согласно настоящему изобретению выполнен так, что край аккумуляторного элемента зафиксирован пластинчатыми рамками в состоянии, при котором стороны аккумуляторного элемента открыты, а на внутренних сторонах рамок установлены упругие прижимающие детали, тем самым позволяя устойчиво устанавливать аккумуляторный элемент с низкой механической прочностью при сохранении высокой эффективности рассеивания тепла и поддержании силы герметизации даже тогда, когда в аккумуляторном элементе возникает высокое давление.

Кроме того, концы многослойных листов, составляющих корпус аккумулятора, герметизированы снаружи упругими прижимающими деталями. Следовательно, возможно предотвратить проникновение внешней влаги в аккумуляторный элемент при сохранении сопротивления изоляции, тем самым повышая характеристики безопасности и срока службы аккумуляторного элемента.

В дополнение, аккумуляторный модуль выполнен имеющим конструкцию, при которой теплорассеивающие детали расположены соответственно между аккумуляторными картриджами. Следовательно, к аккумуляторному модулю возможно применить различные конструкции охлаждения. Кроме того, возможно изготавливать аккумуляторный модуль, который вообще является компактным и гибко изменчивым по дизайну.

Хотя выше в иллюстративных целях были раскрыты примерные варианты воплощения настоящего изобретения, специалисты в данной области техники поймут, что возможны различные модификации, дополнения и замены без отступления от объема и сути изобретения, как раскрыто в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к аккумуляторному картриджу и содержащему его аккумуляторному модулю. Согласно изобретению аккумуляторный картридж с установленным в нем пластинчатым аккумуляторным элементом содержит пару пластинчатых рамок, выполненных с возможностью фиксировать противоположные стороны аккумуляторного элемента на его краю в состоянии, при котором стороны аккумуляторного элемента открыты, и каждая из рамок снабжена на своей внутренней стороне, расположенной в контакте с краем аккумуляторного элемента, упругой прижимающей деталью, выполненной с возможностью прижимать край аккумуляторного элемента. Техническим результатом является улучшение безопасности и срока службы аккумуляторного элемента. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Аккумуляторный картридж с установленным в нем пластинчатым аккумуляторным элементом, причем аккумуляторный картридж содержит пару пластинчатых рамок, выполненных с возможностью фиксировать противоположные стороны аккумуляторного элемента на его краю в состоянии, при котором стороны аккумуляторного элемента открыты, и каждая из рамок снабжена на своей внутренней стороне, расположенной в контакте с краем аккумуляторного элемента, упругой прижимающей деталью, выполненной с возможностью прижимать край аккумуляторного элемента.

2. Аккумуляторный картридж по п.1, при этом аккумуляторный элемент содержит герметизированную часть, образованную на по меньшей мере части его края, а упругая прижимающая деталь установлена на каждой из рамок в положении, соответствующем герметизированной части.

3. Аккумуляторный картридж по п.2, при этом аккумуляторный элемент содержит герметизированную часть, образованную по всему краю термосваркой, а упругая прижимающая деталь установлена на каждой из рамок в форме замкнутого прямоугольника.

4. Аккумуляторный картридж по п.1, при этом аккумуляторный элемент имеет узел электродов, установленный в корпусе аккумулятора, образованном из многослойных листов, и эти многослойные листы термосварены так, что край аккумуляторного элемента герметизирован.

5. Аккумуляторный картридж по п.4, при этом каждый из многослойных листов представляет собой металлический многослойный лист, включающий внешний покровный слой, металлический блокирующий слой и внутренний герметизирующий слой.

6. Аккумуляторный картридж по п.1, при этом упругая прижимающая деталь выполнена из полимерной смолы, обладающей высокой упругой прижимающей силой при прижатии упругой прижимающей детали.

7. Аккумуляторный картридж по п.6, при этом упругая прижимающая деталь выполнена из резины.

8. Аккумуляторный картридж по п.1, при этом каждая из рамок снабжена на своей внутренней стороне углублением, в котором установлена упругая прижимающая деталь.

9. Аккумуляторный картридж по п.1, при этом упругая прижимающая деталь имеет ширину, эквивалентную 10-80% ширины каждой из рамок.

10. Аккумуляторный картридж по п.2, при этом ширина упругой прижимающей детали задана так, что конец герметизированной части герметизирован снаружи упругой прижимающей деталью.

11. Аккумуляторный картридж по п.1, при этом каждая из рамок также снабжена на своей внешней стороне еще одной упругой прижимающей деталью.

12. Аккумуляторный картридж по п.1, при этом каждая из рамок имеет одно или более соединительных сквозных отверстий.

13. Аккумуляторный модуль, образованный складыванием стопкой двух или более аккумуляторных картриджей по любому из пп.1-12.

14. Аккумуляторный модуль по п.13, при этом аккумуляторные картриджи имеют соединительные сквозные отверстия, через которые введены соединительные детали, чтобы соединить сложенные стопкой аккумуляторные картриджи друг с другом.

15. Аккумуляторный модуль по п.13, дополнительно содержащий теплорассеивающую деталь, расположенную между аккумуляторными картриджами.

16. Аккумуляторный модуль по п.15, при этом теплорассеивающая деталь выполнена в форме пластины, и по меньшей мере часть теплорассеивающей детали выставлена наружу из сложенных стопкой аккумуляторных картриджей.

17. Аккумуляторный модуль по п.16, при этом теплорассеивающая деталь представляет собой охлаждающее ребро типа воздушного охлаждения или охлаждающую пластину типа водяного охлаждения.

18. Аккумуляторный модуль по п.13, при этом аккумуляторный модуль применяется в качестве источника питания для электромобилей, гибридных электромобилей или гибридных электромобилей с подзарядкой от электросети.