БИПОЛЯРНЫЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 2018 года по МПК H01M10/04 H01M2/08 H01M2/14 H01M2/30 

Предпосылки создания изобретения

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к биполярному аккумулятору и, в частности, к биполярному аккумулятору, включающему в себя несколько модульных аккумуляторных элементов.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Биполярный аккумулятор, описанный в публикации японской патентной заявки №2011-151016, включает в себя многослойный электродный объект, образованный чередующейся послойной укладкой биполярных электродов и слоев электролита в несколько уровней. Биполярный электрод включает в себя токоприемники, положительные электроды, образованные на одной поверхности токоприемников, и отрицательные электроды на других их поверхностях.

[0003] Каждый слой электролита образован на каждом сепараторе, и на внешней периферии каждого сепаратора образован уплотненный участок в форме рамки. Слой электролита образован на участке каждого сепаратора, причем данный участок окружен каждым уплотнительным элементом.

[0004] Уплотнительный элемент формируют, используя форму и т.п., путем наполнения, заливки или нанесения полимера для герметизации в сепаратор или на сепаратор, или путем пропитки сепаратора полимером для герметизации. Уплотнительный элемент выполнен в сепараторе таким образом, чтобы выступать с передней поверхности и задней поверхности сепаратора. При формировании уплотнительного элемента высота (толщина) уплотнительного элемента выполнена так, чтобы быть толще, чем соответствующая толщина положительного электрода и отрицательного электрода.

[0005] После того, как биполярные электроды и сепараторы уложены послойно, на них воздействует давлением или теплом, чтобы опрессовать и деформировать, либо термически уплотнить герметизированные участки, с тем, чтобы они находились в тесном контакте с каждым герметичным токоприемником.

Сущность изобретения

[0006] В биполярном аккумуляторе, описанном в JP 2011-151016 А, уплотнительный элемент в форме рамки, образованный на каждом сепараторе, предотвращает вытекание электролитического раствора, содержащегося в каждом слое электролита, из сепаратора.

[0007] К сожалению, трудно полностью пропитать каждый сепаратор полимером в направлении толщины сепаратора, а также трудно с помощью сепаратора, пропитанного полимером, предотвратить утечку электролитического раствора за уплотнительный элемент.

[0008] Настоящее изобретение представляет собой биполярный аккумулятор, способный улучшить предотвращение утечки электролитического раствора.

[0009] Биполярный аккумулятор согласно настоящему изобретению включает в себя: первый концевой участок, второй концевой участок, многослойный объект и крепежное приспособление. Многослойный объект включает в себя множество модульных аккумуляторных элементов, которые послойно уложены между первым концевым участком и вторым концевым участком. Крепежное приспособление прижимает первый концевой участок и второй концевой участок таким образом, что крепежное приспособление скрепляет многослойный объект. Каждый из множества модульных аккумуляторных элементов включает в себя токоприемную пластину, элементарный аккумулятор и уплотнительный элемент. Токоприемная пластина содержит первую основную поверхность и вторую основную поверхность, которые расположены в направлении послойной укладки множества модульных аккумуляторных элементов. Элементарный аккумулятор содержит сепаратор, пропитанный электролитическим раствором, причем элементарный аккумулятор расположен на первой основной поверхности. Уплотнительный элемент расположен на первой основной поверхности. Уплотнительный элемент окружает периферию элементарного аккумулятора, и уплотнительный элемент находится в плотном контакте с токоприемными пластинами, примыкающими к уплотнительному элементу в направлении послойной укладки, посредством прижимного усилия от крепежного приспособления.

[0010] В соответствии с вышеуказанным биполярным аккумулятором, элементарный аккумулятор окружен уплотнительным элементом. Уплотнительный элемент находится в тесном контакте со смежными токоприемными пластинами в направлении послойной укладки посредством прижимного усилия от крепежного приспособления. Соответственно, уплотнительный элемент предотвращает утечку наружу электролитического раствора, которым пропитан сепаратор элементарного аккумулятора.

[0011] Вышеупомянутое крепежное приспособление может включать в себя: первую прижимную пластину, прижимающую первый концевой участок многослойного объекта; вторую прижимную пластину, прижимающую второй концевой участок; и множество соединительных элементов, соединяющих первую прижимную пластину и вторую прижимную пластину. Данное множество соединительных элементов может быть расположено так, что соединительные элементы множества отделены друг от друга, а многослойный объект может быть открытым наружу.

[0012] В соответствии с данным биполярным аккумулятором, прижимное усилие прикладывается к каждому уплотнительному элементу посредством прижимного усилия от первого прижимного элемента и второго прижимного элемента, так что уплотнительный элемент входит в плотный контакт с токоприемными пластинами. Кроме того, соединительные элементы расположены с интервалом между ними, так что многослойный объект подвергается воздействию наружного воздуха, чтобы, таким образом, охлаждать многослойный корпус.

[0013] Если смотреть на каждую токоприемную пластину и каждый уплотнительный элемент с позиции, отличной от направления послойной укладки, то уплотнительный элемент может быть расположен на внутренней стороне токоприемной пластины, и токоприемная пластина может включать в себя теплорассеивающий участок, который выступает наружу за уплотнительный элемент и может подвергаться воздействию наружного воздуха.

[0014] В соответствии с вышеупомянутым биполярным аккумулятором, можно рассеивать больше тепла от теплорассеивающего участка токоприемной пластины.

[0015] Вышеупомянутая токоприемная пластина может включать в себя электроизоляционный элемент, покрывающий часть токоприемной пластины, выступающий наружу дальше, чем уплотнительный элемент.

[0016] В соответствии с вышеупомянутым биполярным аккумулятором, в более наружных положениях, чем уплотнительный элемент, даже когда токоприемные пластины деформированы так, что смежные токоприемные пластины в направлении послойной укладки входят в контакт друг с другом, электроизоляционный элемент может предотвращать возникновение короткого замыкания.

[0017] Вышеупомянутое крепежное приспособление может включать в себя: первую металлическую прижимную пластину, прижимающую первый концевой участок многослойного объекта, и вторую металлическую прижимную пластину, прижимающую второй концевой участок. Биполярный аккумулятор может также включать в себя теплоизоляционный элемент, расположенный, по меньшей мере, либо между первой прижимной пластиной и первым концевым участком, либо между второй прижимной пластиной и вторым концевым участком.

[0018] В соответствии с вышеупомянутым биполярным аккумулятором, поскольку теплоизоляционные элементы расположены между прижимными пластинами и модульным аккумуляторным элементом, то они, таким образом, уменьшают вариации температуры соответствующего модульного аккумуляторного элемента, смежного соответствующим прижимным пластинам, возникающие из-за температуры прижимных пластин. Аккумуляторные характеристики, такие как свойство зарядки, свойство разрядки и емкость аккумулятора, варьируются в зависимости от температуры; таким образом, можно предотвратить то, что аккумуляторные характеристики элементарного аккумулятора, смежного прижимным пластинам, изменяются в зависимости от температуры прижимных пластин. Благодаря этому можно предотвратить колебания аккумуляторных характеристик всего биполярного аккумулятора.

[0019] Вышеупомянутый теплоизоляционный элемент может представлять собой электроизоляционный материал. В соответствии с этим биполярным аккумулятором можно обеспечить электрическую изоляцию между прижимными пластинами и многослойным объектом с помощью теплоизоляционных элементов.

[0020] Если смотреть на каждый элементарный аккумулятор с направления послойной укладки, то сепаратор может покрывать часть первой основной поверхности каждой токоприемной пластины, расположенную между местом размещения каждого элементарного аккумулятора и местом размещения уплотнительного элемента.

[0021] Согласно вышеупомянутому биполярному аккумулятору, на первой основной поверхности токоприемной пластины внутренняя часть уплотнительного элемента покрыта сепаратором. Соответственно, например, даже когда из элементарного аккумуляторна выделяется газ, а токоприемная пластина с внутренней стороны уплотнительного элемента деформируется, можно предотвратить вступление смежных токоприемных пластин в прямой контакт друг с другом в направлении послойной укладки, чтобы, таким образом, предотвратить возникновение короткого замыкания.

[0022] Уплотнительный элемент может включать в себя ступенчатый участок, на котором размещен наружный периферийный край сепаратора. Во время процесса изготовления положительных электродов или отрицательных электродов, на положительных электродах или отрицательных электродах могут образовываться иглообразные заусенцы. В соответствии с вышеуказанным биполярным аккумулятором можно предотвратить вступление в контакт каждого сепаратора с этими иглообразными заусенцами.

[0023] Вышеупомянутый многослойный объект может включать в себя первые токоприемные пластины и вторые токоприемные пластины, расположенные в направлении послойной укладки. Каждый из элементарных аккумуляторов может удерживаться между каждой из первых токоприемных пластин и каждой из вторых токоприемных пластин. Каждый элементарный аккумулятор может включать в себя положительный электрод, расположенный на первой основной поверхности каждой из первых токоприемных пластин, и отрицательный электрод, расположенный на второй основной поверхности каждой из вторых токоприемных пластин. Биполярный аккумулятор может включать в себя неровный участок, имеющий выемки и выступы, при этом выемки и выступы сформированы, по меньшей мере, либо на участке первой токоприемной пластины, на котором образован положительный электрод, либо на участке второй токоприемной пластины, на котором образован отрицательный электрод. Вышеуказанная токоприемная пластина может включать в себя положительный электрод, расположенный на первой основной поверхности токоприемной пластины, отрицательный электрод, расположенный на второй основной поверхности токоприемной пластины, а также неровный участок, имеющий выемки и выступы. Неровный участок может быть расположен, по меньшей мере, на одном из участка первой основной поверхности, на котором размещен положительный электрод, и участка второй основной поверхности, на котором размещен отрицательный электрод.

[0024] В соответствии с вышеупомянутым биполярным аккумулятором, например, можно увеличить площадь контакта, по меньшей мере, либо положительного электрода, либо отрицательного электрода с токоприемной пластиной, и способствовать уменьшению электрического сопротивления, по меньшей мере, либо положительного электрода, либо отрицательного электрода, а также их плотному контакту с токоприемной пластиной.

[0025] Вышеупомянутый многослойный объект может включать в себя первые токоприемные пластины и вторые токоприемные пластины, расположенные в направлении послойной укладки. Каждый из элементарных аккумуляторов удерживается между каждой из первых токоприемных пластин и каждой из вторых токоприемных пластин. Каждый из элементарных аккумуляторов может включать в себя положительный электрод, расположенный на первой основной поверхности каждой из первых токоприемных пластин, и отрицательный электрод, расположенный на второй основной поверхности каждой из вторых токоприемных пластин. Биполярный аккумулятор может включать в себя электропроводящую пленку, образованную, по меньшей мере, либо между первой основной поверхностью и положительным электродом каждой первой токоприемной пластины, либо между второй основной поверхностью и отрицательным электродом каждой второй токоприемной пластины. Токоприемная пластина может включать в себя положительный электрод, расположенный на первой основной поверхности токоприемной пластины, и отрицательный электрод, расположенный на второй основной поверхности токоприемной пластины, а элементарный аккумулятор может включать в себя электропроводящую пленку, расположенную, по меньшей мере, либо между первой основной поверхностью и положительным электродом, либо между второй основной поверхностью и отрицательным электродом.

[0026] В соответствии с вышеупомянутым биполярным аккумулятором, можно способствовать уменьшению контактного сопротивления и усилению плотного контакта, по меньшей мере, одного из положительных электродов и отрицательных электродов с каждой соответствующей токоприемной пластиной. В качестве вышеупомянутой электропроводящей пленки используют углеродную пленку.

[0027] Токоприемная пластина может включать в себя выемку, расположенную между местом размещения элементарного аккумулятора и уплотнительным элементом на токоприемной пластине. В выемке может сохраняться электролитический раствор. Сепаратор может контактировать с электролитическим раствором в выемке.

[0028] В соответствии с вышеуказанным биполярным аккумулятором, можно предотвратить истощение электролитического раствора.

[0029] В соответствии с биполярным аккумулятором настоящего изобретения, можно предотвратить утечку электролитического раствора.

Краткое описание чертежей

[0030] Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость иллюстративных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы, и на которых:

Фиг. 1 представляет собой схематичный вид, схематически изображающий транспортное средство, в котором установлен биполярный аккумулятор согласно настоящему варианту 1 осуществления;

Фиг. 2 представляет собой вид в поперечном разрезе, иллюстрирующий биполярный аккумулятор;

Фиг. 3 представляет собой вид с пространственным разделением деталей биполярного аккумулятора;

Фиг. 4 представляет собой вид в перспективе, показывающий модульный аккумуляторный элемент;

Фиг. 5 представляет собой вид в плане, показывающий модульный аккумуляторный элемент;

Фиг. 6 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий биполярный аккумулятор согласно варианту 2 осуществления;

Фиг. 7 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий биполярный аккумулятор согласно сравнительному примеру;

Фиг. 8 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий биполярный аккумулятор согласно варианту 3 осуществления;

Фиг. 9 представляет собой вид в плане, показывающий модульный аккумуляторный элемент;

Фиг. 10 представляет собой вид в плане, показывающий вариант модульного аккумуляторного элемента;

Фиг. 11 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий биполярный аккумулятор согласно варианту 4 осуществления;

Фиг. 12 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий конфигурацию ступенчатого участка и его периферии;

Фиг. 13 представляет собой вид в плане, показывающий уплотнительный элемент и токоприемную пластину;

Фиг. 14 представляет собой вид в плане, показывающий уплотнительный элемент, токоприемную пластину и сепаратор;

Фиг. 15 представляет собой вид в разрезе, показывающий конфигурацию каждого модульного аккумуляторного элемента и его периферии;

Фиг. 16 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий часть биполярного аккумулятора согласно варианту 5 осуществления;

Фиг. 17 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий конфигурацию неровного участка поверхности каждой токоприемной пластины и ее периферии;

Фиг. 18 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий токоприемную пластину, не имеющую неровной поверхности;

Фиг. 19 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий часть биполярного аккумулятора в соответствии с настоящим вариантом 5 осуществления;

Фиг. 20 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий часть биполярного аккумулятора согласно настоящему варианту 6 осуществления;

Фиг. 21 представляет собой вид в частичном поперечном разрезе, показывающий вариацию биполярного аккумулятора; и

Фиг. 22 представляет собой вид в перспективе, иллюстрирующий биполярный аккумулятор.

Подробное описание вариантов осуществления

[0031] Со ссылкой на фиг. 1 - фиг. 22, будет описан биполярный аккумулятор в соответствии с каждым вариантом осуществления. На фиг. 1 - фиг. 22, полностью одинаковые, или по существу одинаковые конфигурации будут обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и их перекрывающееся описание может быть опущено. Фиг. 1 представляет собой схематический вид, схематически показывающий транспортное средство 2, в котором установлены биполярные аккумуляторы 1 согласно настоящему варианту 1 осуществления. Как показано на фиг. 1, транспортное средство 2 включает в себя аккумуляторный блок 3.

[0032] Аккумуляторный блок 3 включает в себя кожух 4 аккумулятора, в котором размещены несколько биполярных аккумуляторов 1, и вентилятор 5, подающий охлаждающий воздух в кожух 4 аккумулятора.

[0033] Фиг. 2 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий биполярный аккумулятор 1, а фиг. 3 представляет собой вид в перспективе с пространственным разделением деталей биполярного аккумулятора 1. Как показано на фиг. 2, биполярный аккумулятор 1 включает в себя многослойный объект 11, образованный путем послойной укладки нескольких модульных аккумуляторных элементов 10 в направлении D1 послойной укладки, и крепежный приспособление 12 для скрепления многослойного объекта 11 в направлении D1 послойной укладки.

[0034] Многослойный объект 11 включает в себя концевую поверхность (первый концевой участок) 13 и концевую поверхность (второй концевой участок) 14, которые расположены в направлении D1 послойной укладки.

[0035] Крепежное приспособление 12 включает в себя металлическую прижимную пластину (первую прижимную пластину) 20, прижимающую концевую поверхность 13, металлическую прижимную пластину (вторую прижимную пластину) 21, прижимающую концевую поверхность 14, и множество соединительных элементов 23, соединяющих прижимную пластину 20 и прижимную пластину 21.

[0036] Прижимная пластина 20 выполнена с несколькими сквозными отверстиями 24, и прижимная пластина 21 также образована с несколькими сквозными отверстиями 25.

[0037] Каждый соединительный элемент 23 включает в себя соединительный вал 26, расположенный между прижимной пластиной 20 и прижимной пластиной 21, болт 27, соединяющий один конец соединительного вала 26 с прижимной пластиной 20, болт 28, соединяющий другой конец соединительного вала 26 с прижимной пластиной 21, и электроизоляционные элементы 29, 30.

[0038] Электроизоляционный элемент 29 выполнен со сквозным отверстием, в которое вставлен вальный участок болта 27. Электроизоляционный элемент 29 включает в себя цилиндрический участок 31 цилиндрической формы для вставки в сквозное отверстие 24 и фланцевый участок 32, образованный на нижнем конце цилиндрического участка 31. Фланцевый участок 32 расположен на нижней поверхности прижимной пластины 20.

[0039] Электроизоляционный элемент 29 является элементом для электрической изоляции прижимной пластины 20 от болта 27, при этом фланцевый участок 32 электрически изолирует прижимную пластину 20 от головной части болта 27, а цилиндрический участок 31 электрически изолирует прижимную пластину 20 от вального участка болта 27.

[0040] Электроизоляционный элемент 30 выполнен таким же, что и электроизоляционный элемент 29, при этом электроизоляционный элемент 30 включает в себя цилиндрический участок 33, который вставляется в сквозное отверстие 25, и фланцевый участок 34, расположенный на верхней поверхности прижимной пластины 21. Электроизоляционный элемент 30 электрически изолирует прижимную пластину 21 от болта 28.

[0041] Один конец соединительного вала 26 выполнен с резьбовым участком с охватывающей резьбой, свинчиваемым с вальным участком болта 27, а другой конец соединительного вала 26 выполнен с резьбовым участком с охватывающей резьбой, свинчиваемым с вальным участком болта 28.

[0042] Болты 27, 28 свинчиваются с соединительным валом 26, и болты 27, 28 затем затягиваются так, что прижимные пластины 20, 21 прижимают концевые поверхности 13, 14 многослойного объекта 11.

[0043] Прижимные пластины 20, 21 соединены с каждым соединительным валом 26 через расположенные между ними электроизоляционные элементы 29, 30, при этом электроизоляционные элементы 29, 30 электрически изолируют прижимные пластины 20, 21 от болтов 27, 28 соответственно. Таким образом, соединительные валы 26 не контактируют с прижимными пластинами 20, 21, так что соединительные валы 26 электрически изолированы от прижимных пластин 20, 21. Прижимная пластина 20 и прижимная пластина 21 электрически соединены с многослойным объектом 11, тогда как соединительные валы 26 электрически изолированы от прижимных пластин 20, 21; поэтому предотвращается короткое замыкание между прижимной пластиной 20 и прижимной пластиной 21. Таким образом, прижимная пластина 20 и прижимная пластина 21 могут использоваться в качестве токоприемных клемм.

[0044] При этом, как показано на фиг. 3, соединительные валы 26 расположены так, чтобы окружать периферию многослойного объекта 11 с интервалом между ними. Соответственно, охлаждающий воздух из вентилятора 5 проходит между соединительными валами 26 для достижения многослойного объекта 11, таким образом, охлаждая многослойный объект 11.

[0045] В частности, многослойный объект 11 подвергается воздействию наружного воздуха, чтобы непосредственно рассеивать тепло многослойного объекта 11 в наружный воздух.

[0046] Конфигурация крепежного приспособления 12 не ограничивается вышеупомянутой конфигурацией. Например, вместо соединительных элементов 23 могут быть использованы крепежные ленты для крепления прижимных пластин 20, 21 или эластичные элементы, такие как пружины, для такого поджимания прижимных пластин 20, 21, чтобы прижимные пластины 20, 21 приближались друг к другу. Электроизоляционные элементы 29, 30 могут быть опущены, и в качестве болтов 27, 28 могут быть использованы болты, выполненные из полимерного материала.

[0047] На фиг. 2, биполярный аккумулятор 1 образован многослойно уложенными токоприемными пластинами 40, каждая из которых имеет отрицательный электрод 45 на своей нижней поверхности 36 и положительный электрод 43 на своей верхней поверхности 35, а также уплотнительными элементами 42 и сепараторами 44, расположенными на каждой токоприемной пластине 40, вместе уложенными в данном порядке, с последующим скреплением многослойного объекта 11 с помощью крепежного приспособления 12. Так называемый биполярный электрод образован токоприемными пластинами 40, отрицательными электродами 45, образованными на нижних поверхностях 36 токоприемных пластин 40 и положительными электродами 43, образованными на верхних поверхностях 35 токоприемных пластин 40. С помощью послойной укладки, описанной выше, образуется каждый модульный аккумуляторный элемент 10, который включает в себя: токоприемную пластину 40, включающую в себя верхнюю поверхность 35 (первую основную поверхность) и нижнюю поверхность 36 (вторую основную поверхность), которые расположены в направлении D1 послойной укладки; элементарный аккумулятор 41, расположенный на верхней поверхности 35 токоприемной пластины 40; и уплотнительный элемент 42, образованный на верхней поверхности 35 так, чтобы окружать периферию элементарного аккумулятора 41. Каждый модульный аккумуляторный элемент 10 дополнительно включает в себя уплотнительные элементы 53, 54, образованные на соответствующих внешних окружных поверхностях уплотнительных элементов 42, и гидрофобные изоляционные пленки 55, 56, образованные на соответствующих внутренних сторонах уплотнительных элементов 42.

[0048] Токоприемные пластины 40 выполнены из металлических пластин, таких как никелевые пластины и никелированные стальные пластины. Толщина каждой токоприемной пластины 40 составляет, например, от 50 до 700 мкм. Таким образом, каждая токоприемная пластина 40 имеет заданную толщину, и, соответственно, даже если несколько токоприемных пластин 40 расположены с интервалом между ними, предотвращается деформация наружного периферийного края каждой токоприемной пластины 40.

[0049] Каждый элементарный аккумулятор 41 включает в себя сепаратор 44, содержащий: верхнюю поверхность (третью основную поверхность) 46 и нижнюю поверхность (четвертую основную поверхность) 47, которые расположены в направлении D1 послойной укладки; отрицательный электрод 45, расположенный на верхней поверхности 46; и положительный электрод 43, расположенный на нижней поверхности 47. Элементарный аккумулятор 41G модульного аккумуляторного элемента 10G, показанный на фиг. 2, удерживается между токоприемной пластиной 40G и токоприемной пластиной 40Н, которые примыкают друг к другу в направлении послойной укладки. Положительный электрод 43 элементарного аккумулятора 41G образован на верхней поверхности 35 токоприемной пластины 40G, а отрицательный электрод 45 элементарного аккумулятора 41G образован на нижней поверхности 36 токоприемной пластины 40Н. Сепаратор 44 элементарного аккумулятора 41G расположен между положительным электродом 43 и отрицательным электродом 45.

[0050] Положительный электрод 43 содержит активный материал положительного электрода, составляющий приблизительно от 80 до 99% массы. Активным материалом положительного электрода является гидроксид никеля (Ni(ОН)2). При зарядке гидроксид никеля меняется на оксигидроксид никеля (NiOOH). При разрядке оксигидроксид никеля превращается обратно в гидроксид никеля. То есть положительный электрод 43 содержит, по меньшей мере, либо гидроксид никеля, либо оксигидроксид никеля.

[0051] Положительный электрод 43 может содержать электропроводящий материал и связующее, отличное от активного материала положительного электрода. Положительный электрод 43 может содержать, например, электропроводящий материал, составляющий приблизительно от 0,5 до 10% массы. Электропроводящим материалом может быть, например, оксид кобальта (СоО), гидроксид кобальта (Со (ОН) 2) и т.п. Положительный электрод 43 может содержать, например, связующее, составляющее приблизительно от 0,5 до 10% массы. Связующим может быть, например, карбоксиметилцеллюлоза (CMC), стирол-бутадиеновый каучук (SBR), политетрафторэтилен (PTFE) и т.п.

[0052] Отрицательный электрод 45 содержит водородопоглощающий сплав. Водородопоглощающий сплав представляет собой активный материал отрицательного электрода. Водородопоглощающим сплавом может быть, например, сплав типа АВ5 и т.п. Примером сплава типа АВ5 может быть, например, LaNi5, MmNi5 («Mm» обозначает смесь редкоземельных металлов, называемую «мишметалл»). Отрицательный электрод 45 может представлять собой брикет из водородопоглощающего сплава, либо может содержать материал основы, на который нанесен водородопоглощающий сплав. Например, материалом основы может быть, например, штамповочный металл и т.п.

[0053] Для создания положительного электрода 43 или отрицательного электрода 45 может использоваться подложка активного материала. Положительный электрод 43 или отрицательный электрод 45 могут быть образованы путем соединения подложки активного материала с верхней поверхностью 35 и нижней поверхностью 36 каждой токоприемной пластины 40 посредством сварки, сварки под давлением и т.п., а также, например, путем заполнения подложки активного материала пастой активного материала положительного электрода или пастой активного материала отрицательного электрода. Примером подложки активного материала может быть, например, штамповочный металл, металлическая сетка и т.п.

[0054] Сепаратор 44 представляет собой нетканый материал, изготовленный из полиолефина и т.п., например. Сепаратор 44 пропитывают электролитическим раствором. Электролитический раствор представляет собой раствор гидроксида калия (КОН) и т.п., например.

[0055] Следует отметить, что биполярный аккумулятор 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления представляет собой водный аккумулятор. Водный аккумулятор представляет собой аккумулятор, содержащий водный раствор в качестве электролитического раствора, и аккумулятор, содержащий щелочной электролитический раствор, в качестве электролитического раствора, входит в категорию водных аккумуляторов.

[0056] Фиг. 4 представляет собой вид в перспективе, показывающий каждый модульный аккумуляторный элемент 10. Как показано на фиг. 4, сепаратор 44 является самым большим в элементарном аккумуляторе 41, весь наружный периферийный край сепаратора 44 выступает наружу за наружные периферийные края положительного электрода 43 и отрицательного электрода 45.

[0057] Уплотнительный элемент 42 выполнен в виде замкнутого контура, которая окружает периферию элементарного аккумулятора 41. Уплотнительный элемент 42 включает в себя: полимерную рамку 50 в форме замкнутого контура, полимерная рамка 51 в форме замкнутого контура, расположенная с внутренней стороны полимерной рамки 50, и манжету 52, расположенную между полимерной рамкой 50 и полимерной рамкой 51.

[0058] Манжета 52 выполнена из полимера, имеющего долговременную высокую воздухонепроницаемость и отличную термостойкость, химическую стойкость и электрическую изоляцию, и выполнена из полиариленсульфидной смолы, термопластичного эластомера или смолы, содержащей полиарилсульфидную смолу и т.п., например.

[0059] Как показано на фиг. 2, каждый уплотнительный элемент 42 плотно удерживается между двумя смежными токоприемными пластинами 40 в направлении D1 послойной укладки посредством прижимного усилия, прилагаемого крепежным приспособлением 12 к многослойному объекту 11. Высота манжеты 52 снижена до уровня, который ниже, чем ее высота в естественном состоянии, с помощью прижимного усилия, приложенного к двум смежным токоприемным пластинам 40, и каждая манжета 52 находится в плотном контакте со смежными токоприемными пластинами 40 в направлении D1 послойной укладки.

[0060] Поскольку каждая манжета 52 находится в плотном контакте с каждой соответствующей токоприемной пластиной 40, предотвращается утечка наружу электролитического раствора каждого элементарного аккумулятора 41. Конфигурация уплотнительного элемента 42 не ограничивается конфигурацией, включающей в себя полимерные рамки 50, 51 и манжету 52. Например, в качестве уплотнительного элемента 42 может использоваться манжета 52 или может быть использован уплотнительный материал, отличный от манжеты 52.

[0061] Кроме того, каждый модульный аккумуляторный элемент 10 включает в себя уплотнительные элементы 53, 54, образованные на внешних окружных поверхностях полимерной рамки 50. Каждая полимерная рамка 50 удерживается между двумя смежными токоприемными пластинами 40G, 40Н в направлении D1 послойной укладки, а уплотнительный элемент 53 выполнен в виде замкнутого контура таким образом, чтобы заполнить угол, образованный одной стороной токоприемной пластины 40G и полимерной рамкой 50. Уплотнительный элемент 54 выполнен таким образом, чтобы заполнить угол, образованный другой стороной токоприемной пластины 40Н и полимерной рамкой 50. Эта конфигурация способствует усилению герметизации электролитического раствора.

[0062] На фиг. 5 показан вид в плане, показывающий каждый модульный аккумуляторный элемент 10. В частности, это вид сверху на токоприемную пластину 40, уплотнительный элемент 42 и прочие, если смотреть из положения, находящегося в удалении от них в направлении D1 послойной укладки. На этой фиг. 5, отрицательный электрод 45 не показан.

[0063] Как показано на фиг. 5, каждый модульный аккумуляторный элемент 10 включает в себя гидрофобную изоляционную пленку 55, образованную на верхней поверхности 35 таким образом, чтобы окружать периферию элементарного аккумулятора 41.

[0064] Гидрофобная изоляционная пленка 55 образована из гидрофобного материала и образована, например, из предпочтительного гидрофобного материала, такого как фторполимер или аналогичный материал. Например, гидрофобная изоляционная пленка 55 образована из материала, обеспечивающего то, что угол контакта электролитического раствора и гидрофобной изоляционной пленки 55 является равным 90° или более.

[0065] Наружный периферийный край гидрофобной изоляционной пленки 55 расположен дальше наружу, чем наружная периферийная кромка сепаратора 44, при этом наружная периферийная кромка сепаратора 44 расположена на гидрофобной изоляционной пленке 55.

[0066] Соответственно, даже если электролитический раствор имеет тенденцию выходить из наружного периферийного края сепаратора 44 на гидрофобную изоляционную пленку 55, гидрофобная изоляционная пленка 55, имеющая гидрофобное свойство, отталкивает электролитический раствор. В результате электролитическому раствору, которым пропитан сепаратор 44, становится трудно просачиваться из сепаратора 44, что предотвращает достижение электролитическим раствором уплотнительного элемента 42. Соответственно, можно предотвратить утечку электролитического раствора наружу.

[0067] Следует отметить, что не всегда важно, чтобы наружный периферийный край сепаратора 44 находился в контакте с гидрофобной изоляционной пленкой 55, а гидрофобная изоляционная пленка 55 может находиться вне сепаратора 44, если смотреть на виде в плане.

[0068] Каждый модульный аккумуляторный элемент 10, как показано на фиг. 2, включает в себя гидрофобную изоляционную пленку 56, которая образована на нижней поверхности 36 каждой токоприемной пластины 40 таким образом, чтобы окружать периферию элементарного аккумулятора 41.

[0069] Выполненный вышеуказанным образом биполярный аккумулятор 1 образован путем поочередной послойной укладки токоприемных пластин 40, каждая из которых имеет отрицательный электрод 45, образованный на ее нижней поверхности 36, и положительный электрод 43, образованный на ее верхней поверхности 35, и уплотнительных элементов 42, один за другим уложенных на верхней поверхности прижимной пластины 20, с последующим скреплением многослойного объекта 11 с помощью крепежного приспособления 12. В это время необходимо расположить каждую токоприемную пластину 40 в заданном положении. По этой причине в биполярном аккумуляторе 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления 1, как показано на фиг. 5, на внешнем периферийном краю каждой токоприемной пластины 40 образован вырез 57. Когда токоприемные пластины 40 уложены друг на друга, соответствующие токоприемные пластины 40 уложены одна на другой так, что вырезы 57 накладываются друг на друга. Вырезы 57 функционируют как маркировка, и, таким образом, вместо выреза 57 можно использовать круглое отверстие или прямоугольное отверстие, и в качестве формы выреза можно использовать различные другие формы.

[0070] Как упомянуто выше, биполярный аккумулятор 1 в соответствии с настоящим вариантом осуществления 1 включает в себя элементарные аккумуляторы 41 на верхних поверхностях 35 соответствующих токоприемных пластин 40 и уплотнительные элементы 42, окружающие периферии соответствующих элементарных аккумуляторов 41, и каждый из уплотнительных элементов 42 удерживается между каждыми двумя смежными токоприемными пластинами 40 посредством прижимного усилия от крепежного приспособления 12, чтобы, тем самым, предотвратить утечку электролитического раствора.

[0071] Кроме того, крепежное приспособление 12 не закрывает многослойный объект 11, так что окружные поверхности многослойного объекта 11 подвергаются воздействию наружного воздуха, и многослойный объект 11 может охлаждаться непосредственно охлаждающим воздухом или т.п. В настоящем варианте 2 осуществления будет описана конфигурация для размещения теплоизоляционных элементов между многослойным объектом и прижимными пластинами, чтобы уменьшить изменение температуры элементарных аккумуляторов в самом верхнем положении и в самом нижнем положении, чтобы, таким образом, стабилизировать электрические характеристики биполярного аккумулятора.

[0072] Фиг. 6 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий биполярный аккумулятор 1А согласно варианту 2 осуществления. Как показано на фиг. 6, биполярный аккумулятор 1А включает в себя многослойный объект 11, теплоизоляционный элемент 70, расположенный между многослойным объектом 11 и прижимной пластиной 20, и теплоизоляционный элемент 71, расположенный между многослойным объектом 11 и прижимной пластиной 21.

[0073] Многослойный объект 11 включает в себя: модульный аккумуляторный элемент 10А, смежный с прижимной пластиной 20; модульный аккумуляторный элемент 10 В, смежный с прижимной пластиной 21; и модульные аккумуляторные элементы ЮС, 10D, 10Е, которые расположены вблизи средней части многослойного объекта 11 в направлении D1 послойной укладки.

[0074] Теплоизоляционный элемент 70 расположен между концевой поверхностью 13 многослойного объекта 11 и прижимной пластиной 20. Теплоизоляционный элемент 71 расположен между концевой поверхностью 14 многослойного объекта 11 и прижимной пластиной 21.

[0075] Каждый из теплоизоляционных элементов 70, 71 выполнен из полиуретана, полиэтилена, фенольной смолы, вспененного стирола, стекловолокна, целлюлозного волокна, минеральной ваты и т.п., а также образован материалом, обладающим свойством теплоизоляции и электроизоляции. Каждый из теплоизоляционных элементов 70, 71 может быть выполнен из металлической пластины, описанного выше теплоизоляционного элемента и теплоизоляционного элемента, имеющего свойство электроизоляции. В этом случае металлические пластины расположены на прижимных пластинах 20, 21, а теплоизоляционные элементы расположены на стороне многослойного объекта 11.

[0076] Теплоизоляционный элемент 70 электрически изолирует прижимную пластину 20 от модульного аккумуляторного элемента 10А, а теплоизоляционный элемент 71 электрически изолирует прижимную пластину 21 от модульного аккумуляторного элемента 10 В. Многослойный объект 11 и крепежное приспособление 12 электрически изолированы друг от друга теплоизоляционными элементами 70, 71. Соответственно, биполярный аккумулятор 1А не включает в себя электроизоляционные элементы 29, 30, которые предусмотрены в биполярном аккумуляторе 1 в соответствии с вышеупомянутым вариантом осуществления.

[0077] Фиг. 7 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий биполярный аккумулятор 1В согласно сравнительному примеру. В биполярном аккумуляторе 1В, показанном на фиг. 7, каждый из соединительных валов 26 выполнен из электроизоляционного материала, и биполярный аккумулятор 1В не снабжен теплоизоляционным элементом 70 и теплоизоляционным элементом 71. При выполнении в этом биполярном аккумуляторе 1В зарядки и разрядки, каждый элементарный аккумулятор 41 генерирует тепло, и, соответственно, температура каждого модульного аккумуляторного элемента 10 увеличивается.

[0078] В это время модульные аккумуляторные элементы 10D, 10Е, смежные с модульным аккумуляторным элементом 10С, также генерируют тепло; таким образом, температура модульного аккумуляторного элемента ЮС может стать такой же, что и температура модульных аккумуляторных элементов 10D, 10Е. В результате модульные аккумуляторные элементы 10, расположенные в средней части многослойного объекта 11 и вблизи нее в направлении D1 послойной укладки, вряд ли испытают изменение температуры между ними.

[0079] Аккумуляторные характеристики, такие как характеристики заряда, характеристики разряда и аккумуляторная емкость каждого модульного аккумуляторного элемента 10, изменяются в зависимости от температуры; поэтому модульные аккумуляторные элементы 10, расположенные вблизи средней части многослойного объекта 11, вряд ли испытают изменение аккумуляторных характеристик.

[0080] Тем временем температуры модульных аккумуляторных элементов 10А, 10В с большей вероятностью будут изменяться в зависимости от температуры металлических прижимных пластин 20, 21, а температуры прижимных пластин 20, 21 с большей вероятностью будут меняться в зависимости от температуры окружающей среды. В результате модульные аккумуляторные элементы 10А, 10В более склонны к изменению своей температуры, а значит, модульные аккумуляторные элементы 10А, 10В также более склонны к изменению своих электрических характеристик. Соответственно, электрические характеристики биполярного аккумулятора 1В более подвержены влиянию окружающей среды.

[0081] Между тем, в биполярном аккумуляторе 1А согласно варианту 2 осуществления, как показано на фиг. 6, теплоизоляционный элемент 70 расположен между прижимной пластиной 20 и модульным аккумуляторным элементом 10А, чтобы уменьшить воздействие на модульный аккумуляторный элемент 10А от прижимной пластины 20. Аналогичным образом, теплоизоляционный элемент 71 расположен между прижимной пластиной 21 и модульным аккумуляторным элементом 10В, чтобы уменьшить воздействие на модульный аккумуляторный элемент 10В от прижимной пластины 21.

[0082] Благодаря этому можно предотвратить изменение электрических характеристик модульных аккумуляторных элементов 10А, 10В, чтобы, таким образом, предотвратить изменение электрических характеристик биполярного аккумулятора 1В.

[0083] В приведенном выше примере поясняется случай, когда предусмотрены оба теплоизоляционных элемента 70, 71, однако, может быть предусмотрен один из теплоизоляционных элементов 70, 71. В этом случае предусматривается электроизоляционный элемент 29 или электроизоляционный элемент 30. В настоящем варианте осуществления 3 будет описана конфигурация, в которой для содействия усилению рассеивания тепла многослойного объекта 11, каждая из токоприемных пластин 40 выполнена с теплорассеивающим участком, сильно выступающим из уплотнительного элемента 42, чтобы способствовать усилению рассеивания тепла многослойного объекта 11.

23

[0084] Фиг. 8 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий биполярный аккумулятор 1С согласно варианту осуществления 3. Как показано на фиг. 8, наружный периферийный край каждой токоприемной пластины 40 выполнен таким образом, чтобы выступать дальше наружу, чем каждый уплотнительный элемент 42. Участок, выступающий из каждой токоприемной пластины 40 дальше наружу, чем уплотнительный элемент 42, легко охлаждается охлаждающим воздухом от вентилятора 5, что предотвращает повышение температуры каждого модульного аккумуляторного элемента 10.

[0085] На фиг. 9 показан вид в плане, показывающий каждый модульный аккумуляторный элемент 10. В частности, это вид в плане на каждый модульный аккумуляторный элемент 10, если смотреть из положения, отдаленного от него в направлении D1 послойной укладки.

[0086] Как показано на фиг. 9, уплотнительный элемент 42 расположен на внутренней стороне токоприемной пластины 40, и часть токоприемной пластины 40 выполнена так, что она сильно выступает наружу от наружного периферийного края уплотнительного элемента 42.

[0087] Уплотнительный элемент 42 имеет, по существу, прямоугольную форму. Наружный периферийный край уплотнительного элемента 42 включает в себя боковую поверхность 60 и боковую поверхность 61, которые расположены в направлении X, а также боковую поверхность 62 и боковую поверхность 63, которые расположены в направлении Y.

[0088] Токоприемная пластина 40 включает в себя ближние участки 64, 65, проходящие вдоль боковых поверхностей 62, 63, теплорассеивающие участки 66, 67, сильно выступающие наружу от боковых поверхностей 60, 61 и изоляционные пленки 68, 69, покрывающие теплорассеивающие участки 66, 67.

[0089] Соответствующие интервалы между наружными периферийными краями теплорассеивающих участков 66, 67 и боковыми поверхностями 60, 61 больше, чем соответствующие интервалы между наружными периферийными краями ближних участков 64, 65 и боковыми поверхностями 62, 63, а соответствующие открытые области теплорассеивающих участков 66, 67 больше, чем соответствующие открытые области ближних участков 64, 65. Соответственно, можно предпочтительно рассеивать тепло от теплорассеивающих участков 66, 67.

[0090] Как показано на фиг. 10, весь наружный периферийный край каждой токоприемной пластины 40 может быть выполнен с возможностью выступания из уплотнительного элемента 42.

[0091] Как показано на фиг. 9, изоляционные пленки 68, 69 выполнены таким образом, чтобы покрывать передние поверхности теплорассеивающих участков 66, 67, так что взаимная электрическая изоляция между смежными теплорассеивающими участками 66, 67 в направлении D1 послойной укладки может быть обеспечена даже тогда, когда эти теплорассеивающие участки 66, 67 вступают в контакт друг с другом. Образование изоляционной пленки 68 не ограничивается случаем нанесения изоляционной пленки 68 целиком на всю поверхность теплорассеивающих участков 66, 67, и изоляционная пленка 68 может быть образована на наружном периферийном крае токоприемной пластины 40 или наружных периферийных краях теплорассеивающих участков 66, 67 и, например, их периферии.

[0092] При условии, что изоляционные пленки 68, 69 образованы на участках токоприемной пластины 40, где токоприемная пластина 40 входит в контакт с другой токоприемной пластиной 40, смежной в направлении D1 послойной укладки, когда теплорассеивающие участки 66, 67 деформированы, можно обеспечить электрическую изоляцию между смежными токоприемными пластинами 40.

[0093] Изоляционная пленка 68 может быть образована различными способами, такими как нанесение изоляционной ленты, а также смазкой, термическим распылением или покрытием изоляционным материалом или наплавлением полимера. В варианте 4 осуществления описана конфигурация предотвращения короткого замыкания между смежными токоприемными пластинами 40 в направлении D1 послойной укладки внутри каждого уплотнительного элемента 42.

[0094] Фиг. 11 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий биполярный аккумулятор 1D согласно варианту 4 осуществления. Как показано на фиг. 11, ступенчатый участок 80 образован на внутренней окружной поверхности каждого уплотнительного элемента 42, так что наружный периферийный край каждого сепаратора 44 расположен на этом ступенчатом участке 80.

[0095] Фиг. 12 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий конфигурацию ступенчатого участка 80 и его периферии. Как показано на фиг. 12, полимерная рамка 51 включает в себя: рамочный участок 81, проходящий вдоль внутренней окружной поверхности манжеты 52; и ступенчатый участок 80, образованный на внутренней окружной поверхности рамочного участка 81.

[0096] Ступенчатый участок 80 расположен на верхней поверхности 35 токоприемной пластины 40, а наружный периферийный край сепаратора 44 расположен на ступенчатом участке 80, чтобы предотвратить контакт сепаратора 44 с положительным электродом 43.

[0097] Если каждый положительный электрод 43 образован с помощью подложки активного материала, то при обрезке подложки активного материала на окружной поверхности положительного электрода 43 могут образоваться игольчатые заусенцы. Если сепаратор 44 входит в контакт с заусенцами, заусенцы могут прорваться через этот сепаратор 44.

[0098] Однако в биполярном аккумуляторе 1D каждый сепаратор 44 размещается на каждом соответствующем ступенчатом участке 80, что предотвращает контакт сепаратора 44 с заусенцами.

[0099] Фиг. 13 представляет собой вид в плане, показывающий положительный электрод 43, уплотнительный элемент 42 и токоприемную пластину 40. На этой фиг. 13, отрицательный электрод 45 и сепаратор 44 не показаны. На фиг. 13, ступенчатый участок 80 выполнен в виде замкнутого контура. При этом участок, на котором расположен положительный электрод 43, представляет собой место размещения элементарного аккумулятора 41. Участок на верхней поверхности 35 каждой токоприемной пластины 40, расположенный между наружным периферийным краем положительного электрода 43 и внутренним периферийным краем уплотнительного элемента 42, открыт.

[0100] Фиг. 14 представляет собой вид в плане, показывающий сепаратор 44, положительный электрод 43, уплотнительный элемент 42 и токоприемную пластину 40. Как показано на этой фиг. 14, наружный периферийный край сепаратора 44 расположен на ступенчатом участке 80, и участок на верхней поверхности 35 токоприемной пластины 40, расположенный между положительным электродом 43 и уплотнительным элементом 42, покрыт сепаратором 44.

[0101] Фиг. 15 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий конфигурацию модульного аккумуляторного элемента 10А и его периферии. Как показано на фиг. 15, модульный аккумуляторный элемент 10G расположен на стороне верхней поверхности модульного аккумуляторного элемента 10А.

[0102] Когда электролитический раствор модульного аккумуляторного элемента 10G разлагается, может генерироваться газ; и, например, во время перезарядки в качестве побочной реакции электрода вызывается электролиз воды, содержащейся в электролитическом растворе, таким образом, может генерироваться газ (водород).

[0103] Поскольку утечка газа (водорода) наружу предотвращается с помощью уплотнительного элемента 42 модульного аккумуляторного элемента 10G, и внутреннее давление внутри модульного аккумуляторного элемента 10G увеличивается, то токоприемная пластина 40G деформируется до выпучивания, так что токоприемная пластина 40G и токоприемная пластина 40А могут приблизиться друг к другу.

[0104] В частности, на токоприемной пластине 40G, участок, расположенный между уплотнительным элементом 42G и положительным электродом 43G, не опирается на элементарный аккумулятор 41А, и, таким образом, этот участок может деформироваться и выпучиваться вниз.

[0105] С другой стороны, сепаратор 44А модульного аккумуляторного элемента 10А расположен так, чтобы покрывать верхнюю поверхность 35 токоприемной пластины 40А, находящуюся между положительным электродом 43А и уплотнительным элементом 42.

[0106] Соответственно, даже если токоприемная пластина 40G деформируется вышеуказанным образом, сепаратор 44А предотвращает то, что токоприемная пластина 40G тока и токоприемная пластина 40А войдут в прямой контакт друг с другом, предотвращая тем самым возникновение короткого замыкания между токоприемной пластиной 40А и токоприемной пластиной 40G.

[0107] Таким образом, в биполярном аккумуляторе 1D в соответствии с настоящим вариантом 4 осуществления, даже если внутреннее давление внутри каждого модульного аккумуляторного элемента 10 увеличивается, то может быть предотвращено вхождение токоприемных пластин 40 смежных модульных аккумуляторных элементов 10 в контакт друг с другом в направлении D1 послойной укладки во избежание короткого замыкания. В настоящем варианте 5 осуществления будет описана конфигурация, которая, несмотря на возникновение такого явления, как деформация токоприемной пластины 40, способствующего разделению положительного электрода 43 и отрицательного электрода 45 с токоприемной пластиной 40, обеспечивает плотный контакт положительного электрода 43 и отрицательного электрода 45 с токоприемными пластинами 40.

[0108] Фиг. 16 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий часть биполярного аккумулятора 1Е в соответствии с вариантом 5 осуществления. Как показано на фиг. 16, неровный участок 82G поверхности образован на верхней поверхности 35 токоприемной пластины 40G, а неровный участок 83G поверхности образован на нижней поверхности 36.

[0109] Неровный участок 82G поверхности образован с положительным электродом 43G, а неровный участок 83G поверхности образован с отрицательным электродом 4 5А.

[ОНО] Фиг. 17 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий конфигурацию неровных участков 82G, 83G поверхностей токоприемной пластины 40G и ее периферии; а фиг. 18 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий токоприемную пластину 40Н, не имеющую неровных участков 82G, 83G.

[0111] На фиг. 17 и фиг. 18, неровные участки 82G, 83G поверхностей включают в себя многочисленные выемки и выступы, а высота H1 каждого выступа неровного участка 82G поверхности выше, чем высота Н2 каждого выступа неровного участка 83G поверхности.

[0112] Так как неровный участок 82G поверхности снабжен множеством выемок и выступов, площадь контакта между положительным электродом 43G и неровным участком 82G поверхности больше, чем площадь контакта между токоприемной пластиной 40Н и положительным электродом 43G. Аналогичным образом, площадь контакта между неровным участком 83G поверхности и отрицательным электродом 45А больше, чем площадь контакта между токоприемной пластиной 40Н и отрицательным электродом 45А. В результате прочность сцепления между положительным электродом 43G и неровным участком 82G поверхности больше, чем прочность сцепления между токоприемной пластиной 40Н и положительным электродом 43G; а прочность сцепления между неровным участком 83G поверхности и отрицательным электродом 45А больше, чем прочность сцепления между токоприемной пластиной 40Н и отрицательным электродом 45А.

[0113] Благодаря этому, даже если токоприемная пластина 40G становится деформированной и т.п., может быть предотвращено отделение положительного электрода 43G и отрицательного электрода 45G от токоприемной пластины 40G. Чтобы усилить плотный контакт между положительным электродом 43G и токоприемной пластиной 40G, а также плотный контакт между отрицательным электродом 45А и токоприемной пластиной 40G, материал положительного электрода и материал отрицательного электрода могут подвергаться термическому распылению, либо материал положительного электрода может быть спечен таким образом, чтобы усилить плотный контакт.

[0114] Выступы неровного участка 82G поверхности входят в положительный электрод 43, расстояние токоприемки между положительным электродом 43G и токоприемной пластиной 40G меньше, чем расстояние токоприемки между токоприемной пластиной 40Н и положительным электродом 43G; таким образом, электрическое сопротивление положительного электрода 43G может быть уменьшено. Аналогичным образом, электрическое сопротивление отрицательного электрода 45А может быть уменьшено неровным участком 83G поверхности.

[0115] При этом, положительный электрод 43G содержит гидроксид никеля в качестве активного материала положительного электрода. Гидроксид никеля имеет сравнительно низкую электропроводность. Соответственно, если никелевый положительный электрод становится толще, электрическое сопротивление в направлении толщины увеличивается; соответственно, не представляется возможным получить нужные эксплуатационные характеристики аккумулятора.

[0116] В биполярном аккумуляторе согласно варианту 5 осуществления, высота H1 каждого выступа неровного участка 82G поверхности выше, чем высота Н2 каждого выступа неровного участка 83G поверхности, так что положительный электрод 43G частично имеет меньшую толщину, за счет чего достигается снижение электрического сопротивления положительного электрода 43G.

[0117] Вышеупомянутые неровные участки 82G, 83G поверхности могут быть образованы, например, посредством прессовой обработки, такой как тиснение, физической обработкой поверхности, такой как дробеструйная обработка, химической обработкой поверхности, такой как травление, обработкой гальванопокрытием, такой как дисперсионное гальванопокрытие и т.д.

[0118] В примере, показанном на фиг. 17, описан пример обеспечения как неровного участка 82G поверхности, так и неровного участка 83G поверхности, однако, вместо этого может быть предусмотрен либо неровный участок 82G поверхности, либо неровный участок 83G поверхности.

[0119] Фиг. 19 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий часть биполярного аккумулятора 1F в соответствии с настоящим вариантом 5 осуществления. Как показано на фиг. 19, на верхней поверхности 35 токоприемной пластины 40G образован электропроводящий слой 84, а положительный электрод 43G образован на этом электропроводящем слое 84. Аналогичным образом, на нижней поверхности 36 образован электропроводящий слой 85, а отрицательный электрод 45А образован на этом электропроводящем слое 85.

[0120] Электропроводящие слои 84, 85 выполнены из электропроводящего углерода, и могут быть использованы углеродная сажа, CNT (углеродные нанотрубки или материал, включая углеродные нанотрубки и фуллерен) и т.п. Электропроводящие слои 84, 85 образованы, например, путем смешивания сажи или CNT со связующим веществом и водой, и нанесения данной субстанции на поверхность токоприемной пластины 40G посредством трафаретной печати и т.п.

[0121] Электрическое сопротивление положительного электрода 43G является высоким, так что контактное сопротивление между положительным электродом 43G и токоприемной пластиной 40G может быть высоким. С другой стороны, путем формирования электропроводящего слоя 84 между положительным электродом 43G и токоприемной пластиной 40G можно уменьшить контактное сопротивление между положительным электродом 43G и токоприемной пластиной 40G. Кроме того, путем приведения положительного электрода 43G и токоприемной пластины 40G в сцепление друг с другом через электропроводящий слой 84, можно способствовать усилению плотного контакта положительного электрода 43.

[0122] Аналогичным образом, посредством электропроводящего слоя 85 можно уменьшить контактное сопротивление между отрицательным электродом 45А и токоприемной пластиной 40G, поскольку становится возможным обеспечить усиление плотного контакта отрицательного электрода 45А. В водном аккумуляторе, таком как, например, никель-водородный аккумулятор, во время зарядки в качестве побочной реакции электрода происходит электролиз воды, содержащейся в электролитическом растворе, при этом электролитический раствор может быть истощен. В варианте 6 осуществления будет описан биполярный аккумулятор, способствующий предотвращению истощения электролитического раствора.

[0123] Фиг. 20 представляет собой вид в поперечном разрезе, показывающий часть биполярного аккумулятора 1G в соответствии с настоящим вариантом 6 осуществления. Как показано на этой фиг. 20, на верхней поверхности 35G токоприемной пластины 40G модульного аккумуляторного элемента 10G образована выемка 90G. Выемка 90G расположена между местом размещения элементарного аккумулятора 41G (контактного участка между положительным электродом 43G и верхней поверхностью 35G) и уплотнительным элементом 42G. Электролитический раствор 91G сохраняется в выемке 90G.

[0124] Электролитический раствор 91G может сохраняться в выемке 90G, например, в состоянии, в котором удерживающий жидкость материал, такой как гелевая полимерная губка, пропитывается электролитическим раствором 91G.

[0125] Наружный периферийный край сепаратора 44G расположен на ступенчатом участке 80. Сепаратор 44G включает в себя изогнутый участок 92, который изогнут так, чтобы выступать между положительным электродом 43G и отрицательным электродом 45G, затем заходить в выемку 90G, а затем направляться к ступенчатому участку 80. Вершина изогнутого участка 92 погружена в электролитический раствор 91G.

[0126] Даже если электролитический раствор, которым пропитан сепаратор 44G, разлагается, то электролитический раствор 91G в выемке 90G подается в сепаратор 44G, что предотвращает истощение электролитического раствора в сепараторе 44G.

[0127] Путем конфигурирования других модульных аккумуляторных элементов 10 таким же образом, как и модульного аккумуляторного элемента 10G, можно предотвратить возникновение истощения электролитического раствора в биполярном аккумуляторе 1G.

[0128] Фиг. 21 представляет собой вид в частичном поперечном разрезе, показывающий вариант биполярного аккумулятора 1G. Как показано на фиг. 21, наружный периферийный край сепаратора 44G может быть термически приварен в выемке 90G.

[0129] В вышеупомянутых вариантах 1-6 осуществления был описан случай, в котором форма в плане каждого модульного аккумуляторного элемента 10 представляет собой прямоугольную форму, однако, форма каждого модульного аккумуляторного элемента 10 может быть выполнена в форме круга, такой как форма биполярного аккумулятора 1H с фиг. 22, при этом могут использоваться и другие различные формы.

[0130] Как упомянуто выше, было приведено описание вариантов 1-6 осуществления, однако, конфигурации, описанные в соответствующих вариантах 1-6 осуществления, могут быть объединены друг с другом.

[0131] Например, теплоизоляционные элементы 70, 71, описанные в варианте 2 осуществления, могут быть объединены с биполярным аккумулятором 1 варианта 1 осуществления. Кроме того, конфигурация теплорассеивающих участков 66, 67 и конфигурация изоляционной пленки 68, описанные в варианте 3 осуществления, могут быть объединены с конфигурацией биполярного аккумулятора 1 или 1А.

[0132] Форма сепаратора 44 и конфигурация ступенчатого участка 80, описанные в варианте 4 осуществления, могут быть применены к конфигурации биполярного аккумулятора 1, 1А или 1С.

[0133] Конфигурация неровных участков 82G, 83G поверхности и конфигурация электропроводящего слоя 84, описанные в варианте 5 осуществления, могут быть применены к конфигурациям биполярных аккумуляторов 1-1D.

[0134] Конфигурация выемки 90G и других элементов, описанная в варианте 6 осуществления, может быть применена к конфигурациям биполярных аккумуляторов с 1 по 1Е.

[0135] Варианты осуществления, описанные выше, являются просто примерами во всех аспектах и не должны рассматриваться как ограничительные. Полагается, что объем настоящего изобретения определяется не описанием, представленным выше, а приведенной ниже формулой изобретения и включает в себя значения, эквивалентные объему формулы изобретения и всем изменениям в пределах объема изобретения.

[0136] Биполярный аккумулятор, описанный в настоящем описании, может быть применен, например, на электрическом транспортном средстве или транспортном средстве на топливных элементах, например, гибридном транспортном средстве и электрическом транспортном средстве.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к биполярному аккумулятору, включающему в себя несколько модульных аккумуляторных элементов. Каждый из множества модульных аккумуляторных элементов включает в себя токоприемную пластину, включающую в себя первую основную поверхность и вторую основную поверхность, которые расположены в направлении послойной укладки множества отдельных аккумуляторных элементов. Элементарный аккумулятор включает в себя сепаратор, пропитанный электролитическим раствором, при этом элементарный аккумулятор расположен на первой основной поверхности, причем уплотнительный элемент окружает периферию элементарного аккумулятора, и также уплотнительный элемент находится в плотном контакте с токоприемными пластинами, примыкающими к уплотнительному элементу в направлении послойной укладки, посредством прижимающего усилия от крепежного приспособления. Повышение надежности работы биполярного аккумулятора за счет предотвращения возникновения короткого замыкания, а также уменьшение электрического сопротивления за счет увеличение площади контакта, по меньшей мере, либо положительного электрода, либо отрицательного электрода с токопроводящей пластиной, является техническим результатом изобретения. 12 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Биполярный аккумулятор, содержащий:

первый концевой участок;

второй концевой участок;

многослойный объект, включающий в себя множество модульных аккумуляторных элементов, при этом множество модульных аккумуляторных элементов послойно уложено между первым концевым участком и вторым концевым участком; и

крепежное приспособление, прижимающее первый концевой участок и второй концевой участок таким образом, что крепежное приспособление скрепляет многослойный объект,

каждый из множества модульных аккумуляторных элементов включает в себя

токоприемную пластину, содержащую первую основную поверхность и вторую основную поверхность, которые расположены в направлении послойной укладки множества модульных аккумуляторных элементов,

элементарный аккумулятор, содержащий сепаратор, пропитанный электролитическим раствором, причем элементарный аккумулятор расположен на первой основной поверхности,

уплотнительный элемент, расположенный на первой основной поверхности, при этом уплотнительный элемент окружает периферию элементарного аккумулятора, и уплотнительный элемент находится в плотном контакте с токоприемными пластинами, примыкающими к уплотнительному элементу в направлении послойной укладки, посредством прижимного усилия от крепежного приспособления.

2. Биполярный аккумулятор по п. 1, в котором

крепежное приспособление включает в себя

первую прижимную пластину, прижимающую первый концевой участок многослойного объекта;

вторую прижимную пластину, прижимающую второй концевой участок; и

множество соединительных элементов, соединяющих первую прижимную пластину и вторую прижимную пластину, при этом множество соединительных элементов расположено так, что соединительные элементы множества отделены друг от друга, и

многослойный объект является открытым наружу.

3. Биполярный аккумулятор по п. 2, в котором,

если смотреть на токоприемную пластину и уплотнительный элемент с направления послойной укладки,

уплотнительный элемент расположен внутри области токоприемной пластины, и

токоприемная пластина включает в себя теплорассеивающий участок, выступающий наружу за уплотнительный элемент.

4. Биполярный аккумулятор по п. 3, в котором

токоприемная пластина включает в себя электроизоляционный элемент, покрывающий участок токоприемной пластины, выступающий наружу дальше, чем уплотнительный элемент.

5. Биполярный аккумулятор по п. 1 или 2, в котором

крепежное приспособление включает в себя

первую прижимную пластину, прижимающую первый концевой участок многослойного объекта,

вторую прижимную пластину, прижимающую второй концевой участок, и теплоизоляционный элемент, расположенный, по меньшей мере, либо между первой прижимной пластиной и первым концевым участком, либо между второй прижимной пластиной и вторым концевым участком.

6. Биполярный аккумулятор по п. 5, в котором

теплоизоляционный элемент представляет собой электроизоляционный материал.

7. Биполярный аккумулятор по п. 1 или 2, в котором

если смотреть на элементарный аккумулятор с направления послойной укладки,

сепаратор покрывает часть первой основной поверхности, расположенную между местом размещения каждого элементарного аккумулятора и местом размещения уплотнительного элемента.

8. Биполярный аккумулятор по п. 1 или 2, в котором

уплотнительный элемент включает в себя ступенчатый участок, на котором расположен наружный периферийный край сепаратора.

9. Биполярный аккумулятор по п. 1 или 2, в котором

многослойный объект включает в себя первые токоприемные пластины и вторые токоприемные пластины, расположенные в направлении послойной укладки,

каждый из элементарных аккумуляторов удерживается между каждой из первых токоприемных пластин и каждой из вторых токоприемных пластин,

каждый элементарный аккумулятор включает в себя положительный электрод, расположенный на первой основной поверхности каждой из первых токоприемных пластин, и отрицательный электрод, расположенный на второй основной поверхности каждой из вторых токоприемных пластин, и каждый из элементарных аккумуляторов включает в себя неровный участок, имеющий выемки и выступы, при этом неровный участок расположен, по меньшей мере, на одном из участков каждой из первых токоприемных пластин, на которых размещен положительный электрод, и участке каждой из вторых токоприемных пластин, на которых размещен отрицательный электрод.

10. Биполярный аккумулятор по п. 1 или 2, в котором

токоприемная пластина включает в себя

положительный электрод, расположенный на первой основной поверхности токоприемной пластины,

отрицательный электрод, расположенный на второй основной поверхности токоприемной пластины, и

неровный участок, имеющий выемки и выступы, при этом неровный участок расположен, по меньшей мере, на одном из участков либо первой основной поверхности, в которой размещен положительный электрод, либо участке второй основной поверхности, в которой размещен отрицательный электрод.

11. Биполярный аккумулятор по п. 1 или 2, в котором

многослойный объект включает в себя первые токоприемные пластины и вторые токоприемные пластины, расположенные в направлении послойной укладки,

каждый из элементарных аккумуляторов удерживается между каждой из первых токоприемных пластин и каждой из вторых токоприемных пластин, каждый из элементарных аккумуляторов включает в себя положительный электрод, расположенный на первой основной поверхности каждой из первых токоприемных пластин, и отрицательный электрод, расположенный на второй основной поверхности каждой из вторых токоприемных пластин, и каждый из элементарных аккумуляторов включает в себя каждую из электропроводящих пленок, расположенных, по меньшей мере, либо между первой основной поверхностью и положительным электродом каждой из первых токоприемных пластин, либо между второй основной поверхностью и отрицательным электродом каждой из вторых токоприемных пластин.

12. Биполярный аккумулятор по п. 1 или 2, в котором

токоприемная пластина включает в себя

положительный электрод, расположенный на первой основной поверхности токоприемной пластины, и

отрицательный электрод, расположенный на второй основной поверхности токоприемной пластины, и

элементарный аккумулятор включает в себя электропроводящую пленку, расположенную, по меньшей мере, либо между первой основной поверхностью и положительным электродом, либо между второй основной поверхностью и отрицательным электродом.

13. Биполярный аккумулятор по п. 1 или 2, в котором

токоприемные пластины включают в себя выемку, при этом выемка расположена между местом размещения элементарного аккумулятора и уплотнительным элементом на токоприемной пластине,

электролитический раствор находится в выемке, и

сепаратор находится в контакте с электролитическим раствором в выемке.