專利名稱：燃料電池、燃料電池組及燃料電池組的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池、燃料電池組以及燃料電池組的制造方法(以良 好的精度組裝燃料電池組的組裝方法)。
背景技術(shù)：
日本專利No. 3427915 (JP-B-3427915 )記載了 一種組裝方法，其中在 燃料電池的構(gòu)成部件和粘接片(密封板)的表面中形成多個用作定位基準(zhǔn) 的孔。通過將定位頂銷插入所述孔內(nèi)以適當(dāng)?shù)囟ㄎ蝗剂想姵貥?gòu)成部件，來 組裝燃料電池和燃料電池組。然而，日本專利No. 3427915 (JP-B-3427915)中記載的用于燃料電池 和燃料電池組的定位方法存在以下問題。在組裝電池組時，定位軸(下文中稱為"軸")被插入定位基準(zhǔn)孔內(nèi)。 如果在所述軸與定位基準(zhǔn)孔之間的間隙很小，則組裝精度更好；然而會產(chǎn) 生各種問題。例如，在組裝單體燃料電池期間以及在組裝燃料電池組期間 難以將所述軸插入。另外，如果多個構(gòu)成部件的多個孔間距離的變化量大 于或等于預(yù)定的間隙(余隙)，則所述構(gòu)成部件、粘接片等中的一個或多 個不對齊(misaligned)而從電池組中突出。因此，難以組裝單體燃料電 池并將單體燃料電池封裝成燃料電池組，或者由于當(dāng)在封裝成電池組后要發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種包括燃料電池構(gòu)成部件和密封部件的燃料電池，一 種通過堆疊這種燃料電池而形成的燃料電池組， 一種允許容易地插入和/ 或抽出軸的燃料電池組制造方法，所述方法不允許構(gòu)成部件中的一個或多 個不對齊或突出，并提供高組裝精度。本發(fā)明的第一方面涉及一種燃料電池，所述燃料電池包括多個燃料電 池構(gòu)成部件，其中，每個構(gòu)成部件都包括是孔的第一定位部，并且所述構(gòu) 成部件中的至少 一個包括設(shè)置在構(gòu)成部件的外緣部上的第二定位部。在上述方面中，所述多個構(gòu)成部件可包括至少一個隔板，并且所述第 二定位部可設(shè)置在各隔板的外緣部上。在上述方面中，所述燃料電池可還包括粘接相鄰的構(gòu)成部件的至少一 個密封部件，并且所述第一定位部可設(shè)置在所述密封部件中。在上述方面中，所述第一定位部可用于在組裝燃料電池時進(jìn)行定位， 而所述第二定位部可用于在組裝燃料電池組時進(jìn)行定位。在上述方面中，所述第一定位部可不被緊固部件貫穿。在上述方面中，所述燃料電池構(gòu)成部件可包括至少一個壓制的金屬隔 板和至少一個樹脂框架，在所述第二定位部中，所述至少一個樹脂框架可 具有凹陷部，所述凹陷部向所述至少一個壓制的金屬隔板的外緣部的內(nèi)側(cè) 凹陷，并且所述至少一個壓制的金屬隔板的外緣部可定位在所述樹脂框架 的凹陷部的外緣部的外側(cè)，并且可構(gòu)成所迷第二定位部。在上述方面中，所述燃料電池構(gòu)成部件可包括至少一個壓制的金屬隔 板和至少一個樹脂框架，并且至少在所述第二定位部中，所述壓制的金屬 隔板的外緣部可定位在所述樹脂框架的外緣的外側(cè)。在上述方面中，所述至少 一個樹脂框架的凹陷部可包括在組裝燃料電 池組時與定位夾具相接合的切口部。才艮據(jù)第一方面，因?yàn)楸景l(fā)明的燃料電池的燃料電池構(gòu)成部件和密封部第一定位部，以及形成在隔板外部上的第二定位部，所以通過由在第二定 位位置處的基準(zhǔn)座支承電池組，本發(fā)明的燃料電池能夠防止所述軸在封裝 成燃料電池組時彎曲以及所導(dǎo)致的定位精度下降_ —如果僅通過使用第一 定位部進(jìn)行定位則所述情況很可能發(fā)生。因此，提高了組裝精度。例如，
如果沿橫向方向堆疊電池，則插入第一定位部中的軸可能彎曲，通過由在 第二定位位置處的基準(zhǔn)座支承電池組可防止電池組彎曲。本發(fā)明的第二方面涉及一種燃料電池，該燃料電池包括構(gòu)成所述燃料 電池的多個構(gòu)成部件，和粘接相鄰的構(gòu)成部件的至少一個粘接片，其中， 所述構(gòu)成部件在該構(gòu)成部件與所述至少一個粘接片相接觸的位置處具有突 出的引導(dǎo)件。根據(jù)第二方面，能夠容易地相對于第 一定位部插入和/或抽出夾具同時 保持良好的組裝精度，并且能夠在組裝期間防止燃料電池構(gòu)成部件和密封 部件(包括粘接片)不對齊或突出。本發(fā)明的第三方面涉及一種通過堆疊多個燃料電池而組裝成的燃料電 池組，所述燃料電池包括燃料電池構(gòu)成部件和密封部件，其中，所述構(gòu)成 部件和密封部件均具有第 一定位部，并且構(gòu)成部件中的至少 一個包括設(shè)置 在外緣部上的第二定位部。在上述方面中，所述多個構(gòu)成部件可包括至少一個隔板，并且所述第 二定位部可設(shè)置在各隔板的外緣部上。根據(jù)上述的第三方面，燃料電池組包括由形成于各燃料電池的各燃料 電池構(gòu)成部件和密封部件的表面內(nèi)的定位部構(gòu)成的第一定位部，并且還包 括形成在構(gòu)成燃料電池構(gòu)成部件的隔板外表面上的笫二定位部。因此，可 以使用第一定位部以良好的精度組裝各單體電池，并且可以使用第二定位 部或使用第一定位部和第二定位部以良好的精度組裝電池組。結(jié)果，在保 持良好組裝精度的同時，能夠容易相對于第 一定位部插入和/或抽出夾具。本發(fā)明的第四方面涉及燃料電池組的制造方法，該方法包括使用第 一定位部來組裝燃料電池，所述第一定位部形成于構(gòu)成燃料電池的各構(gòu)成 部件和粘接相鄰的構(gòu)成部件的至少一個密封部件內(nèi)；以及通過使用第二定 位部堆疊多個燃料電池來組裝燃料電池組，所述第二定位部形成在構(gòu)成所 述構(gòu)成部件的至少一個隔板的外緣部上。在上述方面中，所述燃料電池組可包括多個燃料電池組體部，并且所 述燃料電池組體部可共用端板。另外，當(dāng)組裝電池組時，燃料電池組體部、
端板以及構(gòu)成燃料電池組的端子和絕緣體可通過放置與所述第二定位部相 接觸的接觸式夾具進(jìn)行定位?；蛘?，所述燃料電池組可包括多個燃料電池組體部，并且所述燃料電 池組體部可共用端板。另外，當(dāng)組裝電池組時，可使用所述第二定位部來 堆疊燃料電池，然后可將插入式夾具插入所述第一定位部，并且可在施加 緊固載荷后將所述插入式夾具移出。在上述方面中，可將插入式夾具插入所述第一定位部中，并且可通過 在所述第二定位部處使用與所述插入式夾具相比具有更大剛度的堆疊式夾 具，來組裝燃料電池組。在上述方面中，可將插入式夾具插入所述第一定位部中，并且可通過 在所述笫二定位部處使用總長度比所述插入式夾具短的堆疊式夾具，來組 裝燃料電池組。根據(jù)上述的第四方面，制造方法包括通過使用由是形成于各燃料電池 構(gòu)成部件和密封部件的表面內(nèi)的孔的定位部構(gòu)成的第一定位部來組裝燃料 電池的第 一步驟，以及通過使用形成在構(gòu)成燃料電池構(gòu)成部件的隔板的外 表面上的第二定位部堆疊多個燃料電池來組裝燃料電池組第二步驟。因此， 在第 一步驟中，通過使用第 一定位部可以以良好的精度組裝各單體電池。 在第二步驟中，通過使用第二定位部可以以良好的精度組裝燃料電池組。


由以下參照附圖對示例性實(shí)施例的說明，本發(fā)明的上述的和/或其它的 目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清晰，附圖中相同的標(biāo)號用于表示相同的元件，其中圖1A是構(gòu)成本發(fā)明的燃料電池的第一結(jié)構(gòu)的金屬隔板的正視圖； 圖1B是構(gòu)成本發(fā)明的燃料電池的第一結(jié)構(gòu)的樹脂框架的正視圖； 圖1C是構(gòu)成本發(fā)明的燃料電池的第一結(jié)構(gòu)的粘接片的正視圖； 圖2A是構(gòu)成本發(fā)明的燃料電池的第二結(jié)構(gòu)的樹脂框架的正視圖； 圖2B是設(shè)置于構(gòu)成本發(fā)明的燃料電池的第二結(jié)構(gòu)的樹脂框架上的突
出的引導(dǎo)件以及該突出的引導(dǎo)件的附近區(qū)域的正視圖； 圖2C是沿圖2C的線A-A，的剖面圖；圖2D是設(shè)置于構(gòu)成本發(fā)明的燃料電池的第二結(jié)構(gòu)且粘接片施加于其 上的樹脂框架上的突出的引導(dǎo)件以及該突出的引導(dǎo)件的附近區(qū)域的正視 圖；圖3A是本發(fā)明的燃料電池的第三結(jié)構(gòu)以及定位軸和具有本發(fā)明的燃 料電池組的第一定位部的單體電池的透視圖；圖3B是本發(fā)明的燃料電池的第三結(jié)構(gòu)以及定位夾具和具有本發(fā)明的 燃料電池組的第二定位部的電池組和燃料電池的透視圖；圖4是本發(fā)明的燃料電池的第一結(jié)構(gòu)和第三結(jié)構(gòu)的以及本發(fā)明的燃料 電池組的第 一定位部和定位軸的示例的正視圖；圖5是本發(fā)明的燃料電池的第一結(jié)構(gòu)和第三結(jié)構(gòu)的以及本發(fā)明的燃料 電池組的第 一定位部和定位軸的另 一示例的正視圖；圖6是本發(fā)明的燃料電池的第三結(jié)構(gòu)的以及本發(fā)明的燃料電池組的第 二定位部的示例的正浮見圖；圖7是本發(fā)明的燃料電池的第三結(jié)構(gòu)的以及本發(fā)明的燃料電池組的第 二定位部的另一示例的正視圖；圖8是本發(fā)明的燃料電池的第三結(jié)構(gòu)以及包括形成于樹脂框架中的凹 陷部的第二定位部和定位夾具的正視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的燃料電池組制造方法組裝燃料電池組的俯視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的燃料電池組制造方法組裝燃料電池組的正視圖；圖11是可應(yīng)用本發(fā)明的燃料電池、燃料電池組和燃料電池組制造方法 的固體聚合物電解質(zhì)燃料電池的側(cè)視圖；圖12是圖ll所示的燃料電池的一部分的剖面圖。
具體實(shí)施方式
在以下說明中，將根據(jù)示例性實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。下面，將參照圖1至圖12說明本發(fā)明的燃料電池、燃料電池組和燃料 電池組的制造方法(組裝方法)。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池10是，例如固體聚合物電解質(zhì)燃料電池，并用作移動體(例如機(jī)動車輛)和固定應(yīng)用(例如家用用途)等中的燃料電池。如圖12所示，各單體的固體聚合物電解質(zhì)燃料電池10 (下文中稱為 "單體電池")通過將MEA 11 (膜電極組件，其中陽極形成于電解質(zhì)膜 的一個表面上，而陰極形成于該電解質(zhì)膜的另一個表面上)夾持在隔板12 等之間(如果隔板12是壓制的金屬隔板，則將各MEA 11夾持在壓制的金 屬隔板12與樹脂框架13的組合件之間)而構(gòu)成。如圖11所示，燃料電池 組14通過堆疊燃料電池10，在位于終端的燃料電池的各端部依次設(shè)置端 子15、絕緣體16和端板17,在一端在絕緣體16和端板17之間i殳置壓力 板18，并將張緊板19或在電池堆疊方向上伸出燃料電池組外的緊固螺栓 固定在端板17上，然后向燃料電池組施加緊固載荷而構(gòu)成。在各隔板12中形成有流體通道20和流體歧管21。更具體地，流體通 道20包括形成于各MEA的陽極側(cè)隔板12中且用于將燃料氣體(例如氫 氣)供給至陽極的燃料氣體通道、形成于各MEA的陰極側(cè)隔板12中且用 于將氧化氣體(例如空氣)供給至陰極的氧化氣體通道、以及形成于燃料 氣體通道和氧化氣體通道的背面上的冷卻劑(冷卻水)通道。流體歧管21 包括形成于各隔板12中的燃料氣體歧管、氧化氣體歧管以及冷卻劑歧管。 燃料氣體歧管與燃料氣體通道相連通，氧化氣體歧管與氧化氣體通道相連 通，冷卻劑歧管與冷卻劑通il^目連通。這樣，燃料氣體、氧化氣體和冷卻 劑相互間以及相對于外界(大氣)密封。為實(shí)現(xiàn)上述密封，在各MEA與隔板之間設(shè)置有密封粘接件(密封部 件)22。密封粘接件可以是預(yù)先形成為片狀的粘接件(下文中稱為"粘接 片22")。各粘接片22可由例如熱熔型粘接件或帶有可剝型保護(hù)紙片的 膠粘片等構(gòu)成。在以下說明中，密封粘接件22是粘接片22。然而，密封 粘接件22可以是在施用后硬化的液態(tài)襯墊。隔板12、樹脂框架13、 MEA11等可視為本發(fā)明中的構(gòu)成燃料電池的 構(gòu)成部件。在各構(gòu)成部件之間的間隙等由粘接片22等密封。
關(guān)于燃料電池10的組裝，首先組裝單體電池，然后堆疊單體電池并將 其緊固在一起以形成燃料電池組14。在組裝單體電池和燃料電池組時，需 要準(zhǔn)確定位構(gòu)成部件、粘接片22等。還希望可操作性良好。在使用粘接片22的情況下，如果向工件(隔板等)施加粘接片22時 沒有定位基準(zhǔn)，則很難定位工件，因此可能會出現(xiàn)諸如密封差等嚴(yán)重缺陷。 如果使用具有保護(hù)紙片的膠粘片作為粘接片22,必須在不產(chǎn)生氣泡或抬起 (lift)的情況下使膠粘片緊密地施加到整個密封表面上，因?yàn)闅馀莼蛱?這樣的缺陷難以在之后修正。因此，如果出現(xiàn)定位錯誤，則很難^f務(wù)正這種 錯誤。下面將說明旨在確保高組裝精度及良好可操作性的燃料電池、燃料電 池組以及燃料電池組制造方法的示例性實(shí)施例。下面將說明實(shí)施例中的燃料電池的第一結(jié)構(gòu)。如圖1C和圖4所示， 為了實(shí)現(xiàn)良好的組裝精度和良好的組裝可操作性，本發(fā)明的燃料電池10 包括燃料電池構(gòu)成部件(隔板12、樹脂框架13等)和粘接片22 (例如預(yù) 先形成為密封線形狀的粘接片)。粘接片是密封部件的一種。根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施例不限于粘接片。也可使用涂覆型的粘接件作為密封部件。構(gòu)成部 件(隔板12、樹脂框架13等)和粘接片22中的各個在其表面上具有多個 第一定位部30 (31、 32)。各第一定位部31限制在組裝燃料電池時穿過 該第一定位部插入的夾具41 (例如定位軸41 )在構(gòu)成部件的平面方向(即， 平行于燃料電池構(gòu)成部件的平面的方向)上的移位。也就是說，在定位部 31與夾具41之間的間隙小到使得它們不能相對移動。另一個第一定位部 32允許在組裝燃料電池時穿過該第一定位部32插入的夾具42 (例如定位 軸42)在兩定位部31、 32的連線方向A上移位(見圖4)。在以下對實(shí) 施例的說明中，夾具41 (定位軸41)和夾具42 (定位軸42 )將稱為"軸 41"和"軸42"。定位部32限制軸42在垂直于方向A的方向B上的移 位(見圖4)。在兩定位部31、 32處，軸41、 42相對于燃料電池構(gòu)成部 件(隔板12、樹脂框架13等)和粘接片22在垂直于構(gòu)成部件和粘接片22 的平面的方向上可相對移位。希望第一定位部31、 32設(shè)置在不影響燃料電
池的性能的位置處，例如在歧管與燃料電池構(gòu)成部件之間的位置。在圖1A至1C中，第一定位部30具有孔，并包括主定位孔31和副定 位孔32。如上所述，在主定位孔31與在定位時穿過主定位孔31插入的軸 41之間的間隙，以及在副定位孔32與在定位時穿過副定位孔32插入的軸 42之間的間隙，在主定位孔31與副定位孔32的連線方向A上互不相同。 也就是說，在主定位孔31與副定位孔32的連線方向A上，在副定位孔32 與軸42之間的間隙大于在主定位孔31與軸41之間的間隙。在圖4所示的 示例中，主定位孔31的形狀大致為圓形，副定位孔32的形狀大致為橢圓 形(其形狀是通過用兩條平行的直線連接兩個相互面對的半圓而形成的長 形孔)，而軸41、 42直徑相等。在上述說明中，為使孔31、 32與軸41、 42之間的間隙互不相同，使 主定位孔31和副定位孔32在方向A上的尺寸互不相同?；蛘?，也可使在 定位時插入主定位孔31的軸41的截面形狀與在定位時插入副定位孔32 的軸42的截面形狀互不相同。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可容易地相對于第一定位部30插入和/或抽出軸41、 42，同時保持良好的組裝精度，并且能夠防止燃料電池構(gòu)成部件12、 13 和粘接片22在組裝期間不對齊和突出。如果如圖4所示，主定位孔31的形狀大致為正圓形，并且副定位孔 32的形狀大致為橢圓形，則改進(jìn)了組裝的可操作性，并避免了由于軸41、 42與隔板12的熱膨脹不同而導(dǎo)致的軸41、 42與孔31、 32之間的干涉。另外，如果如圖5所示，在定位時插入主定位孔31的軸41的截面形 狀與在定位時插入副定位孔32的軸42的截面形狀互不相同，則改進(jìn)了組 裝的可操作性，并避免了由于軸41、 42與隔板12的熱膨脹不同而導(dǎo)致的 軸41、 42與孔31、 32之間的干涉。下面將說明實(shí)施例的燃料電池的第二結(jié)構(gòu)。對于用于定位的第一定位 部30，孔31、 32和軸41、 42可由圖2所示的突出的引導(dǎo)件33代替。在 圖2所示的示例中，隔板12或樹脂框架13設(shè)置有形成于當(dāng)放置粘接片時 鄰近于粘接片相對兩端的位置處的突出的引導(dǎo)件33，該突出的引導(dǎo)件33
具有"L"形形狀。粘接片22設(shè)置成與突出的引導(dǎo)件33相對齊。這樣， 改進(jìn)了可操作性和組裝性能。各粘接片22與L形引導(dǎo)件33相接觸，從而限制各粘接片22在粘接 片22的長邊方向上和粘接片22的短邊方向上的移動。因此，減小了粘接 片22從隔板12或樹脂框架13的位置偏離。下面將說明實(shí)施例的燃料電池的第三結(jié)構(gòu)。如圖3A至7所示，除上 述的燃料電池第一結(jié)構(gòu)外，燃料電池10還具有其中在隔板12的外緣部上 形成有第二定位部50的結(jié)構(gòu)。盡管已知通過使用第一定位部(定位軸)來堆疊燃料電池構(gòu)成部件的 技術(shù)以及通過使用形成在構(gòu)成部件的外緣部上的第二定位部來堆疊燃料電 池構(gòu)成部件的技術(shù)，但尚未能充分地考慮根據(jù)給定的條件等來適當(dāng)?shù)睾瓦x 擇性地使用所述堆疊技術(shù)。在本發(fā)明中，組合了上述兩種堆疊技術(shù)。具體地，當(dāng)將燃料電池構(gòu)成 部件封裝成模塊(電池)時，使用第一定位部。然后，當(dāng)堆疊封裝成模塊 的電池模塊(燃料電池)時，使用第二定位部。在本實(shí)施例中，"封裝成 模塊，，是指將包含于燃料電池組中的在兩相對端部設(shè)置有輸出端子的一些 構(gòu)成部件集成為一個單體。例如"封裝成模塊"表示集成夾持有MEA的 一對隔板，或者也可以是將隔板與多個構(gòu)成部件集成在一起。當(dāng)將燃料電池構(gòu)成部件封裝成模塊(電池)時，要求高精度。特別地, 剛度低的隔板容易撓曲。在這種情況下，僅使用僅在諸如隔板等構(gòu)成部件 的外緣部上設(shè)置定位基準(zhǔn)的第二定位部不能得到足夠高的組裝精度。另一 方面，使用第一定位部允許在各構(gòu)成部件的基本上在所有面內(nèi)方向上高精 度地定位所述構(gòu)成部件。然而，在使用形成于各電池中的孔作為定位部來組裝燃料電池的情況 下，需要插入所述孔中的軸作為用于堆疊燃料電池的定位夾具。如果將所 述軸留在電池組內(nèi)，則軸需要由電絕緣材料制成。然而，如果所述軸由陶 瓷材料制成，則不能容易地確保良好的尺寸精度，并且在與保持邊緣干涉 時會出現(xiàn)磨損碎屑，并且在緊固電池組后需要切割所述軸，因?yàn)樵诰o固時 電池組的長度縮小。如果要將所述軸拉出，則必須提供充分的間隙以避免 在拉出所述軸時隔板變形以及便利于移出所述軸。另外，如果由于將電池 模塊封裝成電池組而使待堆疊的電池的數(shù)量增加，則需要相應(yīng)地增長定位 夾具(軸、引導(dǎo)件等)。然而，夾具越長，就越可能相對于堆疊方向彎曲， 致使得到的燃料電池組傾斜。如果為使夾具不彎曲而增大夾具的截面積， 則必須設(shè)計(jì)增大的供夾具插入的定位孔，這需要相應(yīng)地增加燃料電池的尺 寸。另一方面，如果定位部僅設(shè)置在燃料電池構(gòu)成部件的外緣部上，則當(dāng) 模塊封裝件(電池封裝件)被封裝成電池組時，如果隔板由于該隔板的成 型過程而扭曲或膨脹，則外部的形狀不穩(wěn)定。因此，如果基于外部基準(zhǔn)封 裝成模塊，則不可能確保陽極側(cè)隔板和陰極側(cè)隔板等的定位精度。因此， 可能出現(xiàn)諸如由接觸電阻增加、通道隔斷、可操作性差等而引起的性能惡 化之類的缺陷。在燃料電池的第三結(jié)構(gòu)中，燃料電池構(gòu)成部件12、 13和粘接片22中 的各個均包括具有形成于構(gòu)成部件或粘接件內(nèi)的定位孔的第一定位部30， 和形成于構(gòu)成燃料電池構(gòu)成部件的隔板12的外緣部上的第二定位部50。 第一定位部30與上文中結(jié)合燃料電池的第一結(jié)構(gòu)說明的第一定位部實(shí)質(zhì) 上相同或相似。粘接片是一種密封部件。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例不限于粘接 片。也可使用涂覆式粘接件作為密封部件。第一定位部30用于在組裝電池時進(jìn)行定位，而第二定位部50用于在 組裝電池組時進(jìn)行定位。這樣，由于使用了兩種定位部，特別是，當(dāng)將燃 料電池封裝成電池組時，能夠得到不傾斜的燃料電池組。另外，因?yàn)榈诙?定位部50用于在燃料電池構(gòu)成部件的外緣部上進(jìn)行定位，所以即使第二定 位部50的截面積增加，也不會要求增加燃料電池的尺寸。第一定位部30包括定位孔，所述孔是不被緊固部件(例如緊固螺松等) 貫穿的定位專用孔。利用上述結(jié)構(gòu)，即使隔板(例如壓制的金屬隔板)由于難以成形和剛 度低而很難基于外部基準(zhǔn)來封裝成單體電池或模塊，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)允許使
用基于孔基準(zhǔn)的封裝，也能夠以良好的精度將該隔板封裝成電池或4莫塊。 因此，應(yīng)當(dāng)會改進(jìn)電池性能并改進(jìn)耐久性。另外，因?yàn)樵诮M裝電池組時使 用了外部基準(zhǔn)，所以能夠避免孔和軸的變形一一這種變形在以孔和軸為基 準(zhǔn)進(jìn)行定位時出現(xiàn)問題，并且消除了或減少了諸如在組裝最后切割或拉出 軸之類的難處理的操作，從而改進(jìn)了性能和生產(chǎn)性。第二定位部50形成于隔板12的外緣部附近的兩個位置處。隔板12的外表面用作定位構(gòu)成部件的基準(zhǔn)，從而阻止粘接片、樹脂框 架等突出到隔板12的外表面的外側(cè)。因此，隔板的端面總是位于最外側(cè)。 上述的結(jié)構(gòu)可以是，例如圖6或圖7所示的結(jié)構(gòu)。如圖6所示，所述結(jié)構(gòu)包括壓制的金屬隔板12和樹脂框架13作為燃 料電池構(gòu)成部件。關(guān)于第二定位部50，樹脂框架13具有均從壓制的金屬 隔板12的邊緣凹陷的凹陷部51。壓制的金屬隔板12的邊緣部的位于樹脂 框架13的各凹陷部51的邊緣外側(cè)的部分構(gòu)成第二定位部50。因?yàn)榈诙ㄎ徊?0形成為部分地沿著各隔板12的側(cè)邊，所以增加了 各隔板12的剛度，從而防止了各隔板端部的變形。在注塑成型樹脂框架13、集成有MEA的襯墊等的情況下，通過將對 應(yīng)于第二定位部50的位置設(shè)定在用于成型的開口位置并且通過形成槽口 等切除該位置，可得到上述的形狀。這改進(jìn)了開口部的設(shè)計(jì)的自由度，并 便利于在注塑成型之后的修整操作?；蛘撸舍娪脠D7所示的結(jié)構(gòu)而不是圖6所示的結(jié)構(gòu)。如圖7所示， 所述結(jié)構(gòu)包括壓制的金屬隔板12和樹脂框架13。至少在各第二定位部50 中(在圖7中，沿隔板的整個外緣)，壓制的金屬隔板12的外表面被定位 到樹脂框架13的外表面的外側(cè)。如果燃料電池10包括由形成于各燃料電池構(gòu)成部件12、 13和粘接片 22的表面內(nèi)的定位孔構(gòu)成的第一定位部30，以及形成在構(gòu)成燃料電池構(gòu)成 部件的隔板12的外部上的第二定位部50，則通過用在第二定位位置處設(shè) 置的基準(zhǔn)座支承電池組，防止了軸在組裝電池組時的彎曲以及由此導(dǎo)致的 定位精度的下降。因此，改進(jìn)了組裝精度。如圖8所示，各樹脂框架13的凹陷部51可由在組裝電池組時與定位 夾具61相接合的切口部形成。在圖8所示的示例中，如果橫向組裝電池(沿 水平方向進(jìn)行堆疊)，則L形夾具61在左右兩側(cè)和底側(cè)限制電池，因此 允許省去經(jīng)由孔和軸進(jìn)行的定位。在橫向組裝中，電池組體部的重量使穿 過孔插入的軸彎曲，因此;f艮難移出軸。然而，當(dāng)僅^f吏用L形夾具61進(jìn)4亍 定位時，不存在抽出軸的問題。例如，如果沿橫向方向(水平方向)堆疊電池IO，則穿過第一定位部 30插入的夾具(軸)可能會彎曲，而通過用在第二定位位置50處的基準(zhǔn) 座(定位夾具)61支承電池IO，可防止電池組和軸的彎曲。因此，能夠容 易地移出軸。下面將說明才艮據(jù)本實(shí)施例的燃料電池組的結(jié)構(gòu)。如圖3至7所示，本 發(fā)明中的燃料電池組14通過堆疊如上所述的第三結(jié)構(gòu)的燃料電池而形成。燃料電池組14通過堆疊多個均包括燃料電池構(gòu)成部件12、 13和粘接 片22的燃料電池10組裝而成。各燃料電池10包括由形成于各燃料電池構(gòu) 成部件12、 13和粘接片22的表面內(nèi)的定位孔構(gòu)成的第一定位部30，以及 形成在構(gòu)成燃料電池構(gòu)成部件的隔板的外表面上的第二定位部50。在本發(fā)明的燃料電池組14中，通過使用第一定位部30以良好的精度 組裝各單體電池10，通過使用第二定位部50或通過使用第一定位部30和 第二定位部50以良好的精度組裝電池組14。因此，在保持良好的組裝精 度的同時，能夠相對于第一定位部30容易地插入和/或抽出軸41、 42。如上所述，如果沿橫向方向(水平方向)堆疊電池IO，則插入第一定 位部30中的軸41、 42可能會彎曲。然而，因?yàn)橛迷诘诙ㄎ徊?0處的堆 疊式夾具61支承電池組，所以可防止電池組和軸的彎曲并且能夠容易地移 出軸。下面將說明根據(jù)本實(shí)施例的燃料電池組的制造方法。 該制造方法包括通過使用由形成于各燃料電池構(gòu)成部件12、 13和粘接 片22的表面內(nèi)的定位孔構(gòu)成的第一定位部30來組裝燃料電池的第一步驟，.第二定位部50堆疊多個燃料電池來組裝燃料電池組的第二步驟。參照圖9和10，下面說明燃料電池組14的制造方法，燃料電池組14裝電池組時，燃料電池組體部、端子15、絕緣體16和端板17通過使第二 定位部50與堆疊式夾具61相接觸來進(jìn)行定位。在圖9中，沿垂直方向堆 疊電池，左側(cè)的電池組體部通過使該體部與左上角處的堆疊式夾具61相接 觸來進(jìn)行定位，右側(cè)的電池組體部通過使該體部與右上角處的堆疊式夾具 61相接觸來進(jìn)行定位。從節(jié)省空間的布置結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，可使兩電池組 體部之間的距離盡可能地小，并且在兩電池組體部之間的小空間內(nèi)不設(shè)置 基準(zhǔn)座(定位夾具)61。在堆疊所有電池后，將定位軸41、 42插入圓孔31和長形孔32中。如 果定位軸41、 42不能插入所述孔31、 32中，則可從側(cè)面推動電池組14， 以使定位軸41、 42被容易地插入孔31、 32中。在經(jīng)由加壓夾具向電池組 14施加緊固載荷之后，可將軸41、 42拉出，從而完成堆疊過程。軸41、 42可貫穿穿過或不穿過底側(cè)的端板。在軸41、 42不貫穿穿過底側(cè)的端板 的結(jié)構(gòu)中，底側(cè)的端板設(shè)置有供軸41、 42的底端部插入的埋頭孔。插入軸41、 42是為了防止左側(cè)電池組體部在方向A和B上偏離，以 及防止右側(cè)電池組體部在方向A和B上偏離。插入軸41、 42確保了各電 池之間的偏離量為零或盡可能地小。根據(jù)本發(fā)明的燃料電池組的制造方法，該方法包括使用第一定位部30 來組裝燃料電池10的第一步驟，和通過使用形成在構(gòu)成燃料電池構(gòu)成部件 的隔板的外表面上的第二定位部50堆疊多個燃料電池來組裝燃料電池組 14的第二步驟。因此，在第一步驟中，可通過^f吏用第一定位部30以良好 的精度組裝各單體電池10。在第二步驟中，可通過使用第二定位部50以 良好的精度組裝燃料電池組14。在組裝燃料電池組后可移出軸41、 42和堆疊式夾具61。如果將軸41、 42或堆疊式夾具61留在燃料電池或燃料電池組中，則如果發(fā)生電池組的 彎曲將可能會導(dǎo)致軸41、 42或堆疊式夾具61分別相對于相應(yīng)的定位部或
燃料電池構(gòu)成部件滑動，外力會〗吏構(gòu)成部件在堆疊方向上相互分離。在將燃料電池封裝成電池組時可移出軸41、 42。如果在堆疊燃料電池 時在各燃料電池之間發(fā)生堆疊偏離，則可能出現(xiàn)不能移出軸41 、 42的情況。 與軸41、 42相比堆疊式夾具61可具有較高的彎曲剛度和較短的總長度。圖9和10所示的示例實(shí)現(xiàn)了以下優(yōu)點(diǎn)通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置定位，即使是 其中兩個燃料電池組體部共用端板的電池組也能夠以減小的偏離量來進(jìn)行 組裝。第一定位部30和第二定位部50可使用相同的模具沖壓而成。這樣， 提高了定位精度。雖然參照示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不 限于所述的實(shí)施例或結(jié)構(gòu)。恰恰相反，本發(fā)明意圖涵蓋各種不同的^"改和 等同的布置。另外，雖然以各種組合和構(gòu)型示出了示例性實(shí)施例的各種要 素，但包括更多、更少或僅一個要素的其它組合和構(gòu)型也落在本發(fā)明的精 碎申和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種燃料電池，其特征在于包括構(gòu)成所述燃料電池的多個構(gòu)成部件，其中，每個所述構(gòu)成部件都包括是孔的第一定位部，并且所述構(gòu)成部件中的至少一個包括設(shè)置在外緣部上的第二定位部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池，其中， 所述構(gòu)成部件包括至少一個隔板，并且所述第二定位部設(shè)置在所述至少 一個隔板的外緣部上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池，其特征在于還包括粘接相 鄰的構(gòu)成部件的至少一個密封部件，其中，所述第一定位部也形成于密封部件中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池，其中，所述第一定位部用 于在組裝所述燃料電池時進(jìn)行定位，而所述第二定位部用于在組裝燃料電 池組時進(jìn)行定位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池，其中，所述第一定位孔不 被緊固部件貫穿。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池，其中，所述燃料電池構(gòu)成 部件包括至少 一個壓制的金屬隔板和至少 一個樹脂框架，所述第二定位部 形成為所述至少一個樹脂框架內(nèi)的凹陷部，所述凹陷部向所述至少一個壓 制的金屬隔板的外緣部的內(nèi)側(cè)凹陷，并且所述至少一個壓制的金屬隔板的 外緣部定位在所述樹脂框架的凹陷部的外緣部的外側(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池，其中，所述燃料電池構(gòu)成 部件包括至少一個壓制的金屬隔板和至少一個樹脂框架，并且至少在所述 第二定位部中，所述壓制的金屬隔板的外緣部定位在所述樹脂框架的外緣 的夕卜側(cè)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池，其中，所述至少一個樹脂框架 的凹陷部包括在組裝燃料電池組時與定位夾具相接合的切口部。
9. 一種燃料電池，其特征在于包括 構(gòu)成所述燃料電池的多個構(gòu)成部件；和 粘接相鄰的構(gòu)成部件的至少一個粘接片，其中，所述構(gòu)成部件在與所述至少一個粘接片相接觸的位置處具有突 出的引導(dǎo)件。
10. —種通過堆疊多個燃料電池而組裝成的燃料電池組，所述燃料電 池包括燃料電池構(gòu)成部件和至少一個密封部件，所述燃料電池組的特征在 于，所述構(gòu)成部件和所述至少一個密封部件均具有是孔的第一定位部，并 且所述構(gòu)成部件中的至少 一個在外緣部上設(shè)置有第二定位部。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池，其中， 所述構(gòu)成部件包括至少一個隔板，并且所述第二定位部設(shè)置在所述至少 一個隔板的外緣部上。
12. —種燃料電池組的制造方法，其特征在于包括 使用第一定位部來組裝燃料電池，所述第一定位部是形成于構(gòu)成所述燃料電池的各構(gòu)成部件和粘接相鄰的構(gòu)成部件的至少一個密封部件內(nèi)的 孔；以及通過使用第二定位部堆疊多個燃料電池來組裝燃料電池組，所述第二 定位部形成在構(gòu)成所述構(gòu)成部件的至少一個隔板的外緣部上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池組的制造方法，其中，所述燃料電池組包括多個燃料電池組體部，并且所述燃料電池 組體部共用端板，以及其中，當(dāng)組裝電池組時，所述燃料電池組體部、所述端板以及構(gòu)成所 述燃料電池組的端子和絕緣體通過放置與所述第二定位部相接觸的接觸式 夾具進(jìn)行定位。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池組的制造方法，其中，所述燃料電池組包括多個燃料電池組體部，并且所述燃料電池 組體部共用端板，以及其中，當(dāng)組裝所述燃料電池組時，使用所述第二定位部來堆疊燃料電池，然后將插入式夾具插入所述第一定位部，并且在施加緊固載荷后將所 述插入式夾具移出。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池組的制造方法， 其中，將插入式夾具插入所述第一定位部中，并且其中，通過在所述第二定位部處使用與所述插入式夾具相比具有更大 剛度的堆疊式夾具，來組裝所述燃料電池組。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池組的制造方法， 其中，將插入式夾具插入所述第一定位部中，并且其中，通過在所述第二定位部處使用總長度比所述插入式夾具短的堆 疊式夾具，來組裝所述燃料電池組。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃料電池、燃料電池組及燃料電池組的制造方法。燃料電池具有構(gòu)成所述燃料電池的多個構(gòu)成部件(12，13)。構(gòu)成部件(12，13)具有第一定位部(31，32)和設(shè)置在外緣部上用于在堆疊期間進(jìn)行定位的第二定位部(61)。
文檔編號H01M8/02GK101401246SQ200780008512
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日
發(fā)明者堀田裕, 林友和, 白濱淳一 申請人:豐田自動車株式會社