АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ Российский патент 2018 года по МПК H01M2/10 H01M2/18 H01M10/52 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к аккумуляторной батарее.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Что касается обычных аккумуляторных батарей, например, в опубликованной японской патентной заявке 2012-59380 раскрыта батарея из аккумуляторных элементов, изготовленная с целью уменьшения объема, и имеющая конструкцию, включающую в себя слои потоков, через которые проходят потоки газа, а также охлаждающие слои, через которые проходит хладагент, при этом они независимы друг от друга с тем, чтобы уменьшить высоту каждого из слоев потока и охлаждающих слоев (JP 2012-59380 А). Батарея из аккумуляторных элементов, раскрытая в публикации JP 2012-59380, включает в себя пару сепараторов, разделяющих охлаждающие слои, используемые для протекания хладагента через аккумуляторные элементы, и электропроводящий деформационно-поглощающий элемент, который находится в проводящем контакте с данными сепараторами, а также поглощает деформацию за счет увеличения в объеме аккумуляторных элементов.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Как раскрыто в публикации японской патентной заявки №2012-59380, известна аккумуляторная батарея, включающая в себя гибкие перегородки, каждая из которых расположена между каждыми двумя из многослойных аккумуляторных элементов. В такой аккумуляторной батарее необходимо прикладывать заданную нагрузку или большую, которая необходима для пакетирования в единое целое множества аккумуляторных элементов, разделенных перегородками.

[0004] При этом в указанной выше аккумуляторной батарее создается движение расширения-сжатия в объеме аккумуляторных элементов из-за изменения СЗ (состояние зарядки) во время зарядки и разрядки, либо из-за изменения температуры. Перегородки имеют другую функцию по гашению этого движения расширения-сжатия в объеме аккумуляторных элементов. Кроме того, в соответствии с расширением в объеме аккумуляторных элементов нагрузка, приложенная от перегородок к аккумуляторным элементам, частично увеличивается. В этом случае в аккумуляторных элементах происходит изменение внутреннего сопротивления, что может негативно повлиять на соответствующие характеристики аккумуляторной батареи.

[0005] Настоящее изобретение обеспечивает создание аккумуляторной батареи, позволяющей обеспечить надлежащие характеристики аккумуляторной батареи, даже при расширении в объеме аккумуляторных элементов или когда заданная нагрузка или большая приложена от перегородок к аккумуляторным элементам.

[0006] Аккумуляторная батарея согласно одному из объектов данного изобретения включает в себя: первый аккумуляторный элемент; второй аккумуляторный элемент, размещенный последовательно с первым аккумуляторным элементом; и перегородку, имеющую волнообразную форму в поперечном разрезе, выполненную с выступающими профилями, которые поочередно выступают в направлении упомянутого первого аккумуляторного элемента и упомянутого второго аккумуляторного элемента, и помещенную между первым аккумуляторным элементом и вторым аккумуляторным элементом. Перегородка включает в себя: первый выступ, который выполнен с возможностью выступать в направлении упомянутого первого аккумуляторного элемента и находиться в контакте с упомянутым первым аккумуляторным элементом; второй выступ, расположенный на расстоянии от упомянутого первого выступа, который выполнен с возможностью выступать в направлении второго аккумуляторного элемента и находиться в контакте со вторым аккумуляторным элементом; третий выступ, который расположен рядом с первым выступом в числе множества упомянутых выступающих профилей, образующих перегородку, и расположен между первым выступом и вторым выступом, выполнен с возможностью выступать в направлении упомянутого второго аккумуляторного элемента, а также выполнен с возможностью находиться в контакте со вторым аккумуляторным элементом; первый наклонный участок, который выполнен с возможностью простираться в диагональном направлении по отношению к направлению последовательного размещения упомянутого первого аккумуляторного элемента и упомянутого второго аккумуляторного элемента, при этом упомянутый первый наклонный участок выполнен с возможностью соединения упомянутого первого выступа с упомянутым третьим выступом; четвертый выступ, который расположен рядом со вторым выступом в числе множества выступающих профилей, образующих перегородку, и расположен между первым выступом и вторым выступом, выполнен с возможностью выступать в направлении первого аккумуляторного элемента и находится в контакте с первым аккумуляторным элементом; второй наклонный участок, который выполнен с возможностью простираться в диагональном направлении по отношению к направлению последовательного размещения упомянутых первого аккумуляторного элемента и второго аккумуляторного элемента, при этом упомянутый второй наклонный участок выполнен с возможностью соединения упомянутого второго выступа с упомянутым четвертым выступом; а также пятый выступ и шестой выступ, каждый из которых расположен между третьим выступом и четвертым выступом, при этом пятый выступ и шестой выступ могут выступать в направлении первого аккумуляторного элемента и второго аккумуляторного элемента соответственно, и выполнены с возможностью расположения без соприкосновения с первым аккумуляторным элементом и вторым аккумуляторным элементом. Когда первый аккумуляторный элемент и второй аккумуляторный элемент расширяются в объеме, пятый выступ и шестой выступ входят в контакт с первым аккумуляторным элементом и вторым аккумуляторным элементом соответственно.

[0007] В соответствии с конфигурированной выше аккумуляторной батареей каждый первый наклонный участок должен генерировать силу в таком направлении, чтобы вызвать прогибание между каждым первым выступом и каждым третьим выступом; и каждый второй наклонный участок должен генерировать силу в направлении, вызывающем прогибание между каждым вторым выступом и каждым четвертым выступом, тем самым прикладывая заданную нагрузку или большую от перегородки на первый аккумуляторный элемент и второй аккумуляторный элемент. Когда первые аккумуляторные элементы и вторые аккумуляторные элементы расширяются в объеме, могут увеличиться точки контакта между перегородкой и первыми аккумуляторными элементами и вторыми аккумуляторными элементами, тем самым распределяя нагрузку, приложенную от перегородки к первому аккумуляторному элементу и второму аккумуляторному элементу. С помощью этого можно создать аккумуляторную батарею, способную обеспечить соответствующие характеристики аккумуляторной батареи, даже при расширении в объеме аккумуляторных элементов.

[0008] Объект настоящего изобретения может быть выполнен, как описано ниже. Первый наклонный участок проходит прямолинейно между первым выступом и третьим выступом. Второй наклонный участок проходит прямолинейно между вторым выступом и четвертым выступом.

[0009] В соответствии с описанной выше конфигурацией аккумуляторной батареи сила, приложенная от первого аккумуляторного элемента к первому выступу, может быть эффективнее преобразована в силу, действующую в направлении от третьего выступа по направлению к четвертому выступу, а сила, приложенная от второго аккумуляторного элемента ко второму выступу, может быть более эффективно преобразована в силу, действующую в направлении от четвертого выступа к третьему выступу.

[0010] Объект настоящего изобретения может быть выполнен, как показано ниже. Площадь контакта между первым выступом и первым аккумуляторным элементом больше, чем площадь контакта между третьим выступом и вторым аккумуляторным элементом. Площадь контакта между вторым выступом и вторым аккумуляторным элементом больше, чем площадь контакта между четвертым выступом и первым аккумуляторным элементом.

[0011] В соответствии с конфигурированной выше аккумуляторной батареей предсказуемость деформации перегородки увеличивается, что позволяет гибко управлять точками контакта между перегородкой, а также первым аккумуляторным элементом и вторым аккумуляторным элементом.

[0012] Объект настоящего изобретения может быть выполнен, как показано ниже. Перегородка включает в себя множество конфигураций упомянутых первого выступа, второго выступа, третьего выступа, четвертого выступа, пятого выступа, шестого выступа, первого наклонного участка и второго наклонного участка.

[0013] В соответствии с конфигурированной выше аккумуляторной батареей можно получить какой-либо одно из указанных выше предпочтительных эффектов в более широком диапазоне между перегородкой, а также первым аккумуляторным элементом и вторым аккумуляторным элементом.

[0014] Как указывалось выше, в соответствии с данным изобретением, можно обеспечить создание аккумуляторной батареи, способной обеспечить соответствующие характеристики аккумуляторной батареи, даже при расширении в объеме аккумуляторных элементов, либо, когда заданная нагрузка или большая приложена от перегородки к аккумуляторным элементам.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0015] Особенности, преимущества, а также техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы, и где:

На фиг. 1 представлено изображение аккумуляторной батареи в разобранном виде согласно варианту осуществления по настоящему изобретению;

На фиг. 2 представлена часть аккумуляторной батареи в поперечном разрезе по линии II-II на фиг. 1;

На фиг. 3 представлено увеличенное изображение перегородки в поперечном разрезе, участок которой выделен двойной штрихпунктирной линией III на фиг. 2;

На фиг. 4 представлен вид упомянутой перегородки в поперечном разрезе при увеличении в объеме аккумуляторных элементов; и

На фиг. 5 представлен вид в поперечном разрезе, поясняющий эксплуатационные свойства, проявляющиеся у аккумуляторной батареи на фиг. 1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0016] Вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на чертежи. Одинаковые или эквивалентные элементы на чертежах, приведенных ниже, будут обозначены одинаковыми ссылочными позициями.

[0017] На фиг. 1 представлено изображение аккумуляторной батареи в разобранном виде согласно варианту осуществления по настоящему изобретению. На фиг. 2 представлена часть аккумуляторной батареи в поперечном разрезе по линии II-II на фиг. 1. Со ссылкой на фиг. 1 и на фиг. 2, аккумуляторная батарея 10 в настоящем варианте осуществления установлена на гибридном транспортном средстве или электрическом транспортном средстве, которое содержит двигатель внутреннего сгорания, например, бензиновый двигатель и дизельный двигатель, а также мотор-генератор, на который электрическая мощность поступает от аккумуляторной батареи, в качестве его источника питания.

[0018] Общая конфигурация аккумуляторной батареи 10 будет описана далее. Аккумуляторная батарея 10 представляет собой литий-ионный аккумулятор. Аккумуляторная батарея 10 содержит запараллеленные аккумуляторные элементы 21, перегородки 41 и корпус 14.

[0019] Запараллеленные аккумуляторные элементы 21 последовательно размещены в одном направлении, как обозначено стрелкой 101 (далее, направление, показанное стрелкой 101, также упоминается как «направление последовательного размещения аккумуляторных элементов 21»). Каждый аккумуляторный элемент 21 имеет форму тонкой пластины, по сути, прямоугольного параллелепипеда. Запараллеленные аккумуляторные элементы 21 размещены последовательно таким образом, что каждая боковая поверхность 25d, имеющая наибольшую площадь из всех плоскостей боковых поверхностей каждого аккумуляторного элемента 21, обращена к поверхности другого соседнего аккумуляторного элемента 21.

[0020] Каждый аккумуляторный элемент 21 включает в себя тело электрода 23, корпус элемента 25, контактный вывод 27 положительного электрода и контактный вывод 28 отрицательного электрода.

[0021] Корпус элемента 25 имеет, по существу, форму прямоугольного параллелепипеда и определяет внешний вид аккумуляторного элемента 21. В каждом случае корпус элемента 25 выполнен из металла, такого как алюминий. Тело электрода 23 помещено в электролитический раствор внутри корпуса элемента 25. Тело электрода 23 выполнено из листа положительного электрода и листа отрицательного электрода, перекрывающего лист положительного электрода через сепаратор. Тело электрода 23 может быть намоточного типа, сформированное многослойной намоткой листа положительного электрода, сепаратора и листа отрицательного электрода, или может быть пакетированного типа, сформированное пакетной укладкой одних на другие листов положительного электрода, сепараторов и листов отрицательного электрода.

[0022] Вывод 27 положительного электрода и вывод 28 отрицательного электрода крепятся на верхней поверхности 25а корпуса элемента 25. Вывод 27 положительного электрода и вывод 28 отрицательного электрода электрически соединены с телом электрода 23 внутри корпуса элемента 25. Вывод 27 положительного электрода и вывод 28 отрицательного электрода последовательно соединяют несколько аккумуляторных элементов 21.

[0023] Перегородка 41 выполнена между каждыми двумя соседними аккумуляторными элементами 21. Каждая перегородка 41 выполнена из электрически изолирующего материала. Перегородка 41 выполнена из пластика. Перегородка 41 включает в себя, в качестве составных элементов, рамный участок 43p и рамный участок 43q, пластинчатый участок 45p и пластинчатый участок 45q, а также волнообразный участок 46.

[0024] Рамный участок 43p и рамный участок 43q расположены так, чтобы они в паре охватывали боковую поверхность 25b и боковую поверхность 25c корпуса элемента 25a, соответственно. Пластинчатый участок 45p расположен на переднем конце, проходящем от рамного участка 43p в сторону полости между каждыми двумя соседними аккумуляторными элементами 21. Пластинчатый участок 45q расположен на переднем конце, проходящем от рамного участка 43q в сторону полости между каждыми двумя соседними аккумуляторными элементами 21. Пластинчатый участок 45р и пластинчатый участок 45q проходят в пластинчатой форме между каждым аккумуляторным элементом 21 (аккумуляторный элемент 21А) и каждым аккумуляторным элементом 21 (аккумуляторный элемент 21В), примыкающим к вышеупомянутому аккумуляторному элементу 21.

[0025] Волнообразный участок 46 расположен между каждым пластинчатым участком 45р и каждым пластинчатым участком 45q. Каждый волнообразный участок 46 имеет волнообразную форму в поперечном сечении. Каждый волнообразный участок 46 имеет волнообразную форму в поперечном сечении, образованную многократным чередованием выступающего профиля, выступающего в сторону аккумуляторного элемента 21А, и выступающего профиля, выступающего в направлении аккумуляторного элемента 21В. Волнообразный участок 46 пролегает в волнообразной форме в направлении, перпендикулярном направлению последовательного размещения аккумуляторных элементов 21 (в направлении, указанном стрелкой 102 на фиг. 1 и на фиг. 2) в целом (далее, направление, в котором волнообразный участок 46 пролегает в волнообразной форме в целом, также упоминается как «направление пролегания волнообразного участка 46»).

[0026] Внутри корпуса элемента 25, соответственно образованы полость 121, где тело электрода 23 расположено без соприкосновения с внутренней поверхностью корпуса элемента 25, и полость 122, где тело электрода 23 находится в плотном контакте с внутренней поверхностью корпуса элемента 25. В направлении последовательного размещения аккумуляторных элементов 21, пластинчатый участок 45р и пластинчатый участок 45q расположены в соответствующих положениях, где эти участки проектируются в полости 121. В направлении последовательного размещения аккумуляторных элементов 21, волнообразный участок 46 расположен в положении, где этот участок проектируется в полости 122.

[0027] Канал 26 потока охлаждающего воздуха, через который поступает охлаждающий воздух, образуется между каждыми двумя соседними аккумуляторными элементами 21 при размещении между ними перегородки 41 (волнообразный участок 46). На фиг. 2 представлена аккумуляторная батарея 10 в поперечном сечении, перпендикулярном направлению потока охлаждающего воздуха в канале 26 потока охлаждающего воздуха. Волнообразный участок 46 имеет однообразную форму поперечного сечения в направлении потока охлаждающего воздуха в канале 26 потока охлаждающего воздуха.

[0028] Корпус 14 имеет форму, по существу, прямоугольного параллелепипеда. Многослойный элемент, образованный из множества аккумуляторных элементов 21 и перегородок 41, каждая из которых расположена между каждыми двумя соседними аккумуляторными элементами 21, расположен в корпусе 14. В данной конфигурации множество аккумуляторных элементов 21 выполнено как единое целое в пакете внутри корпуса 14.

[0029] На фиг. 2 показано поперечное сечение многослойного элемента, образованного из множества аккумуляторных элементов 21 и перегородок 41 в состоянии, когда они помещены в корпус 14.

[0030] Далее будет подробно описана форма волнообразного участка 46 каждой перегородки 41. На фиг. 3 представлено увеличенное изображение перегородки в поперечном разрезе, участок которой выделен двойной штрихпунктирной линией III на фиг. 2.

[0031] Как видно на фиг. 3, перегородка 41 (волнообразный участок 46) включает в себя, в качестве составных элементов, первые выступы 51, вторые выступы 52, третьи выступы 53, четвертые выступы 54, пятые выступы 55, шестые выступы 56, первые наклонные участки 61 и вторые наклонные участки 62. Каждый из выступов с первых 51 по шестые 56 выполнен в виде выступающего профиля, выступающего в направлении аккумуляторного элемента 21А или аккумуляторного элемента 21В.

[0032] Первые выступы 51 выступают в направлении аккумуляторного элемента 21А. Первые выступы 51 находятся в контакте с аккумуляторным элементом 21А. Первые выступы 51 находятся в контакте с аккумуляторным элементом 21А в верхних его концах, выступающих в направлении аккумуляторного элемента 21А.

[0033] Вторые выступы 52 расположены в соответствующих положениях, пространственно отдаленных от первых выступов 51 в продольном направлении волнообразного участка 46. Вторые выступы 52 не всегда находятся рядом с первыми выступам 51. Вторые выступы 52 выступают в сторону аккумуляторного элемента 21B. Вторые выступы 52 находятся в контакте с аккумуляторным элементом 21B. Вторые выступы 52 находятся в контакте с аккумуляторным элементом 21В на верхних его концах, выступающих в направлении аккумуляторного элемента 21B.

[0034] Каждый третий выступ 53 расположен между каждым первым выступом 51 и каждым вторым выступом 52. Каждый третий выступ 53 выполнен так, что всегда находится рядом с первым выступом 51. Каждый из первых выступов 51 и каждый из третьих выступов 53 расположены рядом друг с другом в числе множества выступающих профилей, включенных в каждую перегородку 41 (волнообразный участок 46). Третьи выступы 53 выступают в сторону аккумуляторного элемента 21В. Третьи выступы 53 находятся в контакте с аккумуляторным элементом 21В. Третьи выступы 53 находятся в контакте с аккумуляторным элементом 21В на его верхних концах, выступающих к аккумуляторному элементу 21В. Третьи выступы 53 изогнуты на верхних концах, выступающих в сторону аккумуляторного элемента 21В.

[0035] Каждый первый наклонный участок 61 расположен таким образом, чтобы соединять каждый первый выступ 51 и каждый третий выступ 53. Каждый первый наклонный участок 61 пролегает наклонно по отношению к направлению последовательного размещения аккумуляторных элементов 21. В частности, в настоящем варианте осуществления каждый первый наклонный участок 61 проходит прямолинейно между каждым первым выступом 51 и каждым третьим выступом 53.

[0036] Каждый четвертый выступ 54 расположен между каждым первым выступом 51 и каждым вторым выступом 52. Каждый четвертый выступ 54 выполнен так, что всегда находится рядом со вторым выступом 52. Каждый из вторых выступов 52 и каждый из четвертых выступы 54 расположены рядом друг с другом в числе множества выступающих профилей, включенных в каждую перегородку 41 (волнообразный участок 46). Четвертые выступы 54 выступают в сторону аккумуляторного элемента 21А. Четвертые выступы 54 находятся в контакте с аккумуляторным элементом 21А. Четвертые выступы 54 находятся в контакте с аккумуляторным элементом 21А на его верхних концах, выступающих в направлении аккумуляторного элемента 21А. Четвертые выступы 54 изогнуты на верхних концах, выступающих в сторону аккумуляторного элемента 21А.

[0037] Каждый второй наклонный участок 62 расположен таким образом, что соединяет каждый второй выступ 52 и каждый четвертый выступ 54. Каждый второй наклонный участок 62 наклонно пролегает по отношению к направлению последовательного размещения аккумуляторных элементов 21. В частности, в настоящем варианте осуществления каждый второй наклонный участок 62 проходит прямолинейно между каждым вторым выступом 52 и каждым четвертым выступом 54.

[0038] Каждый первый наклонный участок 61 может наклонно пролегать по отношению к направлению последовательного размещения аккумуляторных элементов 21 таким образом, чтобы изгибаться между каждым первым выступом 51 и каждым третьим выступом 53. Каждый второй наклонный участок 62 может наклонно пролегать по отношению к направлению последовательного размещения аккумуляторных элементов 21 таким образом, чтобы изгибаться между каждым вторым выступом 52 и каждым четвертым выступом 54.

[0039] Каждый пятый выступ 55 расположен между каждым третьим выступом 53 и каждым четвертым выступом 54. Каждый пятый выступ 55 выполнен так, что всегда находится рядом с каждым третьим выступом 53. Каждый пятый выступ 55 выполнен так, что всегда находится рядом с каждым шестым выступом 56. Каждый пятый выступ 55 расположен между каждым третьим выступом 53 и каждым шестым выступом 56. Пятые выступы 55 выступают в сторону аккумуляторного элемента 21A. Пятые выступы 55 расположены так, чтобы не быть в контакте с аккумуляторным элементом 21A. Верхние концы пятых выступов 55, выступающие в сторону аккумуляторного элемента 21A, пространственно отдалены от аккумуляторного элемента 21A. Пятые выступы 55 изогнуты на верхних концах, выступающих в сторону аккумуляторного элемента 21A.

[0040] Каждый шестой выступ 56 расположен между каждым третьим выступом 53 и каждым четвертым выступом 54. Каждый шестой выступ 56 выполнен так, что всегда находится рядом с каждым четвертым выступом 54. Каждый шестой выступ 56 расположен между каждым четвертым выступом 54 и каждым пятым выступом 55. Шестые выступы 56 выступают в сторону аккумуляторного элемента 21B. Шестые выступы 56 выполнены так, чтобы не быть в контакте с аккумуляторным элементом 21B. Верхние концы шестых выступов 56, выступающие в сторону аккумуляторного элемента 21В, пространственно отдалены от аккумуляторного элемента 21B. Шестые выступы 56 изогнуты на верхних концах, выступающих в сторону аккумуляторного элемента 21B.

[0041] Площадь контакта между каждым первым выступом 51 и аккумуляторным элементом 21А больше, чем площадь контакта между каждым третьим выступом 53 и аккумуляторным элементом 21B. Площадь контакта между каждым вторым выступом 52 и аккумуляторным элементом 21B больше, чем площадь контакта между каждым четвертым выступом 54 и аккумуляторным элементом 21A.

[0042] Расстояние зазора между каждым пятым выступом 55 и аккумуляторным элементом 21А может быть одинаковым или отличаться от зазора между каждым шестым выступом 56 и аккумуляторным элементом 21В.

[0043] Перегородка 41 (волнообразный участок 46) включает в себя множество выступов с первых 51 по шестые выступы 56, а также наклонные участки с первых 61 по вторые наклонные участки 62. Более конкретно, третьи выступы 53 расположены по обеим сторонам каждого первого выступа 51 через соответствующие первые наклонные участки 61; при этом четвертые выступы 54 расположены по обеим сторонам каждого второго выступа 52 через соответствующие вторые наклонные участки 62. Каждый пятый выступ 55 и каждый шестой выступ 56 расположены между каждым третьим выступом 53 и каждым четвертым выступом 54. Волнистая форма волнообразного участка 46 симметрична в продольном направлении волнообразному участку 46 относительно контактной точки между каждым первым выступом 51 и аккумуляторным элементом 21А или по отношению к точке контакта между каждым вторым выступом 52 и аккумуляторным элементом 21B.

[0044] На фиг. 4 представлен вид упомянутой перегородки в поперечном разрезе при увеличении в объеме аккумуляторных элементов. Как видно на фиг. 4, когда аккумуляторные элементы 21 увеличиваются в объеме, расстояние между аккумуляторным элементом 21А и аккумуляторным элементом 21B становится меньше, при этом перегородка 41 деформируется. В это время пятые выступы 55 входят в контакт с аккумуляторным элементом 21A, а шестые выступы 56 входят в контакт с аккумуляторным элементом 21B.

[0045] На фиг. 5 представлен вид в поперечном разрезе, поясняющий эксплуатационные свойства, проявляющиеся у аккумуляторной батареи на фиг. 1. Далее будут описаны эксплуатационные свойства, проявляющиеся у аккумуляторной батареи на фиг. 1.

[0046] Как видно на фигурах с фиг. 3 по фиг. 5, существуют различия по толщине среди аккумуляторных элементов 21 из-за производственных допусков. В качестве одной из функций перегородки 41, упомянутая перегородка 41 поглощает допуск по толщине в аккумуляторных элементах 21 таким образом, чтобы пакетировать множество аккумуляторных элементов 21 постоянной длины в направлении последовательного размещения множества аккумуляторных элементов 21 (пакетирование стандартного размера). Движение расширения-сжатия в объеме аккумуляторных элементов 21 возникает за счет изменения СЗ (состояние зарядки) во время зарядки и при изменении температуры. В качестве другой функции перегородка 41 поглощает изменение размерности во время расширения-сжатия в объеме аккумуляторных элементов 21.

[0047] При этом чтобы поддерживать производительные характеристики аккумуляторной батареи, установлен верхний предел значения нагрузки, прилагаемой от каждой перегородки 41 на аккумуляторные элементы 21. При упомянутой выше стандартном пакетировании, чтобы получить уменьшение размера аккумуляторной батареи 10, требуется уменьшить интенсивность передачи нагрузки от перегородки 41 (снизить интенсивность загрузки). С другой стороны, для того, чтобы разместить последовательно как единое целое множество аккумуляторных элементов 21, требуется приложить заранее заданную нагрузку или большую от каждой перегородки 41 к аккумуляторным элементам 21. В соответствии с расширением в объеме аккумуляторных элементов 21 нагрузка, прилагаемая от каждой перегородки 41 на аккумуляторные элементы 21, частично возрастает. В этом случае расстояние между каждым положительным электродом и каждым отрицательным электродом становится неравномерным, что становится фактором, вызывающим изменение внутреннего сопротивления. Соответственно, когда аккумуляторные элементы 21 увеличиваются в объеме, необходимо распределять нагрузку, прилагаемую от перегородки 41 на аккумуляторные элементы 21.

[0048] Чтобы справиться с этим, в аккумуляторной батарее 10 согласно настоящему варианту осуществления используется механизм 110 преобразования нагрузки для преобразования направления силы, прикладываемой от аккумуляторных элементов 21 на каждую перегородку 41 таким образом, чтобы упруго деформировать каждый пружинный участок 115, тем самым реализуя снижение интенсивности загрузки каждой перегородки 41.

[0049] Более конкретно, в каждой перегородке 41 механизм 110 преобразования нагрузки реализуется через первые выступы 51, первые наклонные участки 61, а также через третьи выступы 53; и, подобным же образом, механизм 110 преобразования нагрузки реализуется через вторые выступы 52, вторые наклонные участки 62, а также через четвертые выступы 54. Пружинные участки 115 реализуются через пятые выступы 55 и шестые выступы 56.

[0050] При такой конфигурации сила в направлении последовательного размещения аккумуляторных элементов 21 (сила, показанная стрелкой 131 на фиг. 5) приложена от аккумуляторного элемента 21А к первым выступам 51; а сила в направлении последовательного размещения аккумуляторных элементов 21, которая представляет собой противоположное направление направлению силы, приложенной от аккумуляторного элемента 21 А к первым выступам 51 (сила, показанная стрелками 132 на фиг. 5), приложена от аккумуляторного элемента 21В ко вторым выступам 52.

[0051] В это время на каждом первом наклонном участке 61 образуется напряжение в направлении, вызывающем прогибание между каждым первым выступом 51 и каждым третьим выступом 53, и, соответственно, часть силы, приложенной к каждому первому выступу 51, преобразуется в каждом первом наклонном участке 61 в силу, действующую в направлении от каждого третьего выступа 53 к каждому четвертому выступу 54 (сила, показанная стрелками 133 на фиг. 5). На каждом втором наклонном участке 62 возникает напряжение в направлении, вызывающем прогибание между каждым вторым выступом 52 и каждым четвертым выступом 54, и, таким образом, часть силы, приложенной к каждому второму выступу 52, преобразуется на каждом втором наклонном участке 62 в силу, действующую в направлении от каждого четвертого выступа 54 к каждому третьему выступу 53 (сила, показанная стрелками 134 на фиг. 5).

[0052] Каждый третий выступ 53 смещается в направлении к каждому четвертому выступу 54 при сопротивлении силе трения между третьим выступом 53 и аккумуляторным элементом 21B; и каждый четвертый выступ 54 смещается в направлении к каждому третьему выступу 53 при сопротивлении силе трения между четвертым выступом 54 и аккумуляторным элементом 21A. В соответствии со смещениями четвертых выступов 54 и третьих выступов 53 пятые выступы 55 и шестые выступы 56 упруго деформируются. Благодаря этому часть силы, приложенной от аккумуляторных элементов 21 к перегородке 41, поглощается, тем самым реализуя снижение интенсивности нагрузки на перегородку 41. Каждый первый наклонный участок 61 приводит к формированию силы в направлении, вызывающем прогибание между каждым первым выступом 51 и каждым третьим выступом 53; и каждый второй наклонный участок 62 приводит к формированию силы в направлении, вызывающем прогибание между каждым вторым выступом 52 и каждым четвертым выступом 54, таким образом, прикладывая заранее заданную нагрузку или большую, необходимую для пакетирования в единое целое множества аккумуляторных элементов 21 от перегородки 41 на аккумуляторный элемент 21А и аккумуляторный элемент 21B.

[0053] Пружинные участки 115 упруго деформируются под воздействием силы в продольном направлении пролегания волнообразного участка 46, идущей от механизма 110 преобразования нагрузки. Перегородка 41 включает в себя пятые выступы 55 и шесты выступы е 56 как наименьшие составляющие элементы, образующие пружинные участки 115.

[0054] Это означает, что выступы, которые расположены между каждым третьим выступом 53 и каждым четвертым выступом 54, не ограничены двумя выступами: пятым выступ 55 и шестым выступом 56, и между ними также может быть расположено больше выступов. В этом случае могут быть предусмотрены выступы, имеющие разную высоту друг от друга. Пружинный участок 115 может не всегда быть образован только множеством выступов, которые выступают в направлении аккумуляторных элементов 21. Например, каждые два соседних выступа могут быть соединены друг с другом посредством участка, проходящего в продольном направлении пролегания волнообразного участка 46.

[0055] При этом считается, что все выступы между соответствующими первыми выступами 51 и соответствующими вторыми выступами 52 (то есть, выступы с третьих 53 по шестые 56 перегородки 41 на фиг. 5) расположены таким образом, чтобы не быть в контакте с аккумуляторными элементами 21, даже когда реализовано приложение силы от аккумуляторных элементов 21 к первым выступам 51 и вторым выступам 52, невозможно создать напряжение в направлении, вызывающем прогибание между каждым первым наклонным участком 61 и каждым вторым наклонным участком 62. Соответственно, волнообразный участок 46 деформируется таким образом, чтобы проходить в продольном направлении пролегания волнообразного участка 46. В этом случае в перегородке 41 возникают те проблемы, что достаточная сила реакции, необходимая для пакетирования в единое целое множества аккумуляторных элементов 21, не могут быть достигнута, или невозможно надлежащим образом управлять точками контакта между аккумуляторными элементами 21 и перегородкой 41.

[0056] В настоящем варианте осуществления направление силы, воздействующей на перегородку 41, преобразуется на первых наклонных участках 61 и вторых наклонных участках 62, которые имеют относительно высокую жесткость, причем эта сила принимается пятыми выступами 55 и шестыми выступами 56, которые имеют относительно меньшую жесткость, тем самым реализуя снижение интенсивности нагрузки на перегородку 41. Из приведенной выше точки зрения с помощью конфигурации, при которой каждый первый наклонный участок 61 проходит прямолинейно между каждым первым выступом 51 и каждым третьим выступом 53, а каждый второй наклонный участок 62 проходит прямолинейно между каждым вторым выступом 52 и каждым четвертым выступом 54, жесткость первых наклонных участков 61 и вторых наклонных участков 62 может быть повышена. Соответственно, можно повысить эффективность преобразования направления силы в механизме 110 преобразования нагрузки.

[0057] В настоящем варианте осуществления, когда аккумуляторные элементы 21 увеличиваются в объеме, пятые выступы 55 и шестые выступы 56 входят в контакт с аккумуляторным элементом 21А и аккумуляторным элементом 21B, соответственно.

[0058] В соответствии с данной конфигурацией число точек контакта между перегородкой 41 и аккумуляторными элементами 21 возрастает, распределяя, таким образом, нагрузку, прикладываемую от перегородки 41 на аккумуляторные элементы 21. Соответственно, можно предотвратить изменение внутреннего сопротивления в аккумуляторных элементах 21. Кроме того, можно распределить внутреннее напряжение в перегородке 41 с тем, чтобы увеличить допустимую нагрузку и упростить перегородку 41 (использовать более дешевые материалы и с меньшей толщиной и т.д.).

[0059] В частности, в настоящем варианте осуществления количество точек контакта между перегородкой 41 и аккумуляторными элементами 21 увеличивается в тот момент, когда величина увеличения в объеме аккумуляторных элементов 21 возрастает, и, таким образом, сила реакции от перегородки 41 к аккумуляторным элементам 21 увеличивается. После того, как пятые выступы 55 и шестые выступы 56 входят в контакт с аккумуляторным элементом 21А и аккумуляторным элементом 21B, соответственно, перегородка 41 труднее поддается дополнительному деформированию, и, таким образом, можно ограничить чрезмерное увеличение в объеме аккумуляторных элементов 21.

[0060] Предпочтительно предотвращать изменение положений точек контакта между аккумуляторным элементом 21А и первыми выступами 51, а также положений точек контакта между аккумуляторным элементом 21B и вторыми выступами 52 из-за деформации каждой перегородки 41. В этом случае предсказуемость деформации перегородки 41 возрастает, так что становится легче управлять положениями точек контакта между аккумуляторными элементами 21 и перегородкой 41, достигая тем самым нужных характеристик аккумуляторной батареи.

[0061] В настоящем варианте осуществления за счет конфигурации установки площади контакта между каждым первым выступом 51 и аккумуляторным элементом 21A, которая должна быть больше, чем площадь контакта между каждым третьим выступом 53 и аккумуляторным элементом 21B, и установки площади контакта между каждым вторым выступом 52 и аккумуляторным элементом 21B, которая должна быть больше, чем каждая площадь контакта между каждым четвертым выступом 54 и аккумуляторным элементом 21A, становится легче достичь того, чтобы третьи выступы 53 перемещались в направлении к четвертым выступам 54, при этом положения первых выступов 51 фиксированы, а четвертые выступы 54 перемещались в направлении к третьим выступам 53, при этом положения вторых выступов 52 фиксированы.

[0062] Вышеупомянутая структура аккумуляторной батареи 10 в данном варианте осуществления настоящего изобретения будет суммирована далее. Аккумуляторная батарея 10 в настоящем варианте осуществления включает в себя: аккумуляторные элементы 21А в качестве первых аккумуляторных элементов; аккумуляторные элементы 21B, последовательно размещенные относительно аккумуляторных элементов 21A, в качестве вторых аккумуляторных элементов; и перегородки 41, каждая из которых имеет волнообразную форму в поперечном сечении, образованную периодически чередующимися выступающими профилями, выступающими в направлении каждого аккумуляторного элемента 21A, и выступающими профилями, выступающими в направлении каждого аккумуляторного элемента 21B, и расположена между каждым аккумуляторным элементом 21А и каждым аккумуляторным элементом 21B. Каждая перегородка 41 включает в себя: первые выступы 51, выступающие в сторону каждого аккумуляторного элемента 21А и находящиеся в контакте с аккумуляторным элементом 21A; вторые выступы 52, находящиеся в положениях отдаленных от первых выступов 51, выступающих в сторону каждого аккумуляторного элемента 21B, и находящихся в контакте с аккумуляторным элементом 21B; третьи выступы 53, каждый из которых расположен рядом с каждым первым выступом 51 в числе множества выступающих профилей, образующих перегородку 41, расположен между каждым первым выступом 51 и каждым вторым выступом 52, выступает к аккумуляторному элементу 21B и находится в контакте с аккумуляторным элементом 21B; первые наклонные участки 61, каждый из которых пролегает в наклонном направлении по отношению к последовательно размещенным аккумуляторному элементу 21А и аккумуляторному элементу 21B, и соединяет каждый первый выступ 51 и каждый третий выступ 53; четвертые выступы 54, каждый из которых находится рядом со вторым выступом 52 в числе множества выступающих профилей, образующих перегородку 41, расположена между каждым первым выступом 51 и каждым вторым выступом 52, выступает к аккумуляторному элементу 21А и находится в контакте с аккумуляторным элементом 21A; вторые наклонные участки 62, каждый из которых пролегает в наклонном направлении по отношению к направлению последовательного размещения аккумуляторного элемента 21А и аккумуляторного элемента 21B, и соединяет каждый второй выступ 52 и каждый четвертый выступ 54; и пятые выступы 55 и шестые выступы 56, каждый из которых расположен между каждым третьим выступом 53 и каждым четвертым выступом 54, а пятые выступы 55 и шестые выступы 56 выступают к аккумуляторному элементу 21А и аккумуляторному элементу 21B, соответственно, и не находятся в контакте с аккумуляторным элементом 21А и аккумуляторным элементом 21B. Когда аккумуляторный элемент 21A и аккумуляторный элемент 21B увеличиваются в объеме, пятые выступы 55 и шестые выступы 56 входят в контакт с аккумуляторным элементом 21A и аккумуляторным элементом 21B, соответственно.

[0063] В соответствии с вышеописанной конфигурацией аккумуляторной батареей 10 в варианте осуществления настоящего изобретения можно применять предварительно заданную нагрузку или большую, необходимую для пакетирования в единое целое множества аккумуляторных элементов 21, от перегородки 41 на аккумуляторные элементы 21, а также реализовать снижение интенсивности нагрузки на перегородку 41. Реализуя уменьшение интенсивности нагрузки на перегородку 41 можно достичь снижения размерности аккумуляторной батареи 10 стандартной пакетной укладки из множества аккумуляторных элементов 21. Нагрузка на последовательно размещенные аккумуляторные элементы 21 снижается из-за уменьшения интенсивности загрузки каждой перегородки 41, что упрощает компоновку и технологичность оборудования, необходимых для пакетирования множества аккумуляторных элементов 21. Соответственно, можно снизить стоимость изготовления аккумуляторной батареи 10.

[0064] В такой перегородке 41, когда аккумуляторные элементы 21 увеличиваются в объеме, можно увеличить точки контакта между перегородкой 41 и аккумуляторными элементами 21, тем самым распределяя нагрузку, приложенную от перегородки 41 к аккумуляторным элементам 21. Благодаря этому можно реализовать аккумуляторную батарею 10, позволяющую обеспечить соответствующие характеристики аккумуляторной батареи, даже когда аккумуляторные элементы 21 увеличились в объеме.

[0065] В настоящем варианте осуществления было описано, что настоящее изобретение применяется к ионно-литиевой аккумуляторной батарее, хотя настоящее изобретение не ограничивается этим и может также быть применено к никель-водородной аккумуляторной батарее и аккумуляторному элементу.

[0066] Следует понимать, что данный вариант осуществления настоящего изобретения является иллюстрирующим и не ограничивается этими объектами. Предполагается, что объем настоящего изобретения определяется формулой изобретения, а не приведенными выше пояснениями, и включает в себя эквиваленты формулы изобретения, а также все модификации в пределах объема изобретения.

[0067] Настоящее изобретение в основном применяется к аккумуляторной батарее, в которой множество аккумуляторных элементов собраны в пакетную укладку как единое целое через перегородки, которые обладают гибкостью и расположены между многослойными аккумуляторными элементами.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к изготовлению аккумуляторной батареи, включающей гибкие перегородки, каждая из которых расположена между элементами многослойной аккумуляторной батареи. Перегородка включает в себя: первый выступ, замкнутый на аккумуляторный элемент; второй выступ, замкнутый на аккумуляторный элемент; третий выступ рядом с упомянутым первым выступом и замкнутый на аккумуляторный элемент; первый наклонный участок, соединяющий первый выступ с третьим выступом; четвертый выступ рядом со вторым выступом и замкнутый на аккумуляторный элемент; второй наклонный участок, соединяющий второй выступ с четвертым выступом; а также пятый выступ и шестой выступ, не находящиеся в контакте с аккумуляторными элементами между третьим выступом и четвертым выступом. Когда аккумуляторные элементы расширяются в объеме, пятый и шестые выступы входят в контакт с аккумуляторными элементами. Повышение надежности работы аккумуляторной батареи при расширении в объеме аккумуляторных элементов и эффективное распределение нагрузки вдоль выступов перегородки является техническим результатом изобретения. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Аккумуляторная батарея, содержащая:

первый аккумуляторный элемент;

второй аккумуляторный элемент, размещенный последовательно с упомянутым первым аккумуляторным элементом; и

перегородку, имеющую волнообразную форму в поперечном сечении, выполненную с выступающими профилями, которые поочередно выступают в направлении упомянутого первого аккумуляторного элемента и упомянутого второго аккумуляторного элемента,

упомянутая перегородка помещена между упомянутым первым аккумуляторным элементом и упомянутым вторым аккумуляторным элементом,

при этом упомянутая перегородка включает в себя:

первый выступ, который выполнен с возможностью выступать в направлении упомянутого первого аккумуляторного элемента, при этом упомянутый первый выступ выполнен с возможностью находиться в контакте с упомянутым первым аккумуляторным элементом;

второй выступ, который расположен на расстоянии от упомянутого первого выступа, упомянутый второй выступ выполнен с возможностью выступать в направлении упомянутого второго аккумуляторного элемента, при этом упомянутый второй выступ выполнен с возможностью находиться в контакте с упомянутым вторым аккумуляторным элементом;

третий выступ, который расположен рядом с упомянутым первым выступом в числе множества упомянутых выступающих профилей, образующих упомянутую перегородку, упомянутый третий выступ расположен между упомянутым первым выступом и упомянутым вторым выступом, при этом упомянутый третий выступ выполнен с возможностью выступать в направлении упомянутого второго аккумуляторного элемента, при этом упомянутый третий выступ выполнен с возможностью находиться в контакте с упомянутым вторым аккумуляторным элементом;

первый наклонный участок, выполненный с возможностью простираться в диагональном направлении по отношению к направлению последовательного размещения упомянутого первого аккумуляторного элемента и упомянутого второго аккумуляторного элемента, при этом упомянутый первый наклонный участок выполнен с возможностью соединения упомянутого первого выступа с упомянутым третьим выступом;

четвертый выступ, который расположен рядом с упомянутым вторым выступом в числе множества упомянутых выступающих профилей, образующих упомянутую перегородку, упомянутый четвертый выступ расположен между упомянутым первым выступом и упомянутым вторым выступом, при этом упомянутый четвертый выступ выполнен с возможностью выступать в направлении упомянутого первого аккумуляторного элемента, при этом упомянутый четвертый выступ выполнен с возможностью находиться в контакте с упомянутым первым аккумуляторным элементом;

второй наклонный участок, выполненный с возможностью простираться в диагональном направлении по отношению к направлению последовательного размещения упомянутого первого аккумуляторного элемента и упомянутого второго аккумуляторного элемента, при этом упомянутый второй наклонный участок выполнен с возможностью соединения упомянутого второго выступа с упомянутым четвертым выступом;

пятый выступ, который расположен между упомянутым третьим выступом и упомянутым четвертым выступом, упомянутый пятый выступ выполнен с возможностью выступать в направлении упомянутого первого аккумуляторного элемента, при этом упомянутый пятый выступ выполнен с возможностью расположения без соприкосновения с упомянутым первым аккумуляторным элементом; и

шестой выступ, который расположен между упомянутым третьим выступом и упомянутым четвертым выступом, упомянутый шестой выступ выполнен с возможностью выступать в направлении упомянутого второго аккумуляторного элемента, при этом упомянутый шестой выступ выполнен с возможностью расположения без соприкосновения с упомянутым вторым аккумуляторным элементом,

упомянутую перегородку, выполненную с возможностью, когда упомянутый первый аккумуляторный элемент и упомянутый второй аккумуляторный элемент увеличиваются в размерах, упомянутый пятый выступ входит в контакт с упомянутым первым аккумуляторным элементом, а упомянутый шестой выступ входит в контакт с упомянутым вторым аккумуляторным элементом.

2. Аккумуляторная батарея по п. 1, отличающаяся тем, что

упомянутый первый наклонный участок проходит прямолинейно между упомянутым первым выступом и упомянутым третьим выступом, а упомянутый второй наклонной участок проходит прямолинейно между упомянутым вторым выступом и упомянутым четвертым выступом.

3. Аккумуляторная батарея по п. 1 или п. 2, отличающаяся тем, что

площадь контакта между упомянутым первым выступом и упомянутым первым аккумуляторным элементом больше, чем площадь контакта между упомянутым третьим выступом и упомянутым вторым аккумуляторным элементом, а площадь контакта между упомянутым вторым выступом и упомянутым вторым аккумуляторным элементом больше, чем площадь контакта между упомянутым четвертым выступом и упомянутым первым аккумуляторным элементом.

4. Аккумуляторная батарея по п. 1 или п. 2, отличающаяся тем, что

упомянутая перегородка включает в себя множество конфигураций упомянутого первого выступа, упомянутого второго выступа, упомянутого третьего выступа, упомянутого четвертого выступа, упомянутого пятого выступа, упомянутого шестого выступа, упомянутого первого наклонного участка и упомянутого второго наклонного участка.