電池模塊以及燃料電池組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]公知有通過(guò)層疊多個(gè)電池而形成一個(gè)電池模塊的技術(shù)(例如專利文獻(xiàn)I?4)。通過(guò)層疊多個(gè)電池模塊并以規(guī)定的載荷從層疊方向的兩側(cè)夾持而形成燃料電池組。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2010 - 282940號(hào)公報(bào)
[0004]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2010 - 080222號(hào)公報(bào)
[0005]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2010 - 067453號(hào)公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)2010 - 272474號(hào)公報(bào)
[0007]構(gòu)成電池模塊的各電池具備:膜電極氣體擴(kuò)散層接合體(也稱為“電極體”)、一對(duì)隔板、墊圈等框架部件。電極體由膜電極接合體和一對(duì)氣體擴(kuò)散層構(gòu)成。一對(duì)隔板以?shī)A著電極體的方式配置?？蚣懿考?shí)現(xiàn)隔板間的絕緣，并且配置于電極體的周緣部，防止反應(yīng)氣體等流體向外部漏出。
[0008]當(dāng)在層疊多個(gè)電池模塊后從兩側(cè)利用端板進(jìn)行夾持來(lái)制作燃料電池組的情況下，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生以下記載的問(wèn)題。電池模塊的各電池所具備的氣體擴(kuò)散層被設(shè)計(jì)得較厚。在該氣體擴(kuò)散層的周緣部固定有框架部件。因此，作為燃料電池組被夾持前的各電池模塊容易變形為在配置有氣體擴(kuò)散層的中央?yún)^(qū)域向外側(cè)膨脹的所謂的大鼓狀。通過(guò)電池模塊過(guò)度變形為大鼓狀，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種不良情況。例如，存在電池模塊的密封性降低的情況。而且，例如，存在因應(yīng)力集中等原因而在電池模塊的各構(gòu)成要素產(chǎn)生龜裂的情況。
[0009]在專利文獻(xiàn)I?3中，公開(kāi)了用于減少由電池模塊變形而產(chǎn)生的不良情況的技術(shù)。例如，在專利文獻(xiàn)I中，在墊圈與隔板接觸的面，設(shè)置墊圈與隔板不粘接的非粘接區(qū)域。由此，提高墊圈的變形追隨性。然而，在專利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，作為密封部件需要使用橡膠等彈性部件。為了對(duì)橡膠進(jìn)行成型，需要在高溫環(huán)境下處理很長(zhǎng)時(shí)間，因此存在電池模塊的制造成本升高的情況。另外，在作為密封部件使用厚橡膠的情況下，電池模塊成為柔軟的構(gòu)造，在層疊多個(gè)電池模塊時(shí)，存在從設(shè)計(jì)的位置偏離、或產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的情況。在專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，墊圈也使用彈性部件，存在產(chǎn)生與上述專利文獻(xiàn)I相同問(wèn)題的情況。
[0010]另外，在專利文獻(xiàn)3、4中，為了改變鄰接的隔板間的間隔而設(shè)置了橡膠。然而，在構(gòu)成要素中需要新使用橡膠，存在電池模塊、燃料電池組的制造成本升高的情況。另外，在專利文獻(xiàn)3中，配置于電極體的周緣部的墊圈與隔板粘接，因此存在鄰接的隔板的間隔受到墊圈的伸長(zhǎng)的限定的顧慮。
[0011]如上所述，在層疊多個(gè)單電池而形成為一體的電池模塊中，希望通過(guò)簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)抑制電池模塊過(guò)度變形為大鼓狀。另外，在電池模塊中，希望實(shí)現(xiàn)省資源化、制造的容易化、使用便利性的提高等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，能夠通過(guò)以下的方式實(shí)現(xiàn)。
[0013](I)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供一種電池模塊。該電池模塊具備層疊的多個(gè)單電池。上述單電池具有電極體，該電極體具有膜電極接合體、以及配置于上述膜電極接合體的兩面的一對(duì)氣體擴(kuò)散層；框架，該框架以包圍上述電極體的方式配置于上述電極體的周緣部；第一隔板和第二隔板，上述第一隔板和第二隔板以從兩側(cè)夾著上述電極體和上述框架的方式粘接于上述框架，上述第一隔板配置于上述膜電極接合體的一方側(cè)，上述第二隔板配置于上述膜電極接合體的另一方側(cè)；第一粘接區(qū)域，該第一粘接區(qū)域是上述第一隔板與上述框架被粘接在一起的區(qū)域；第二粘接區(qū)域，該第二粘接區(qū)域是上述第二隔板與上述框架被粘接在一起的區(qū)域；以及第三粘接區(qū)域，該第三粘接區(qū)域是相鄰的上述單電池的上述隔板彼此被粘接在一起的區(qū)域，對(duì)于上述多個(gè)單電池中的至少一個(gè)單電池，當(dāng)沿著上述多個(gè)單電池的層疊方向觀察時(shí)，上述單電池所具有的上述第一粘接區(qū)域?第三粘接區(qū)域中的至少一個(gè)粘接區(qū)域形成于與上述單電池所具有的另外的粘接區(qū)域不重疊的位置，根據(jù)該方式的電池模塊，即便在相對(duì)于電池模塊而沿氣體擴(kuò)散層膨脹的方向作用有力的情況下，也能夠使隔板或者框架的一部分在層疊方向彎曲。由此，能夠使框架所位于的周緣區(qū)域的變形追隨于氣體擴(kuò)散層所位于的中央?yún)^(qū)域的變形。即，通過(guò)使用將第一粘接區(qū)域?第三粘接區(qū)域中的至少一個(gè)粘接區(qū)域形成于與另外的粘接區(qū)域不重疊的位置的簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，能夠抑制電池模塊過(guò)度變形為大鼓狀這一情況。
[0014](2)在上述方式的電池模塊中，也可以形成為:上述至少一個(gè)單電池具有第一粘接模式，在上述第一粘接模式中，當(dāng)沿著上述層疊方向觀察時(shí)，上述第一粘接區(qū)域與上述第二粘接區(qū)域形成于互不重疊的位置。根據(jù)該方式的電池模塊，在形成有第一粘接模式的區(qū)域中，能夠使框架的一部分在層疊方向彎曲。
[0015](3)在上述方式的電池模塊中，也可以形成為:上述至少一個(gè)單電池具有第二粘接模式，在上述第二粘接模式中，當(dāng)沿著上述層疊方向觀察時(shí)，在上述第一隔板與上述第二隔板的至少任一方中，形成于一方的面的上述第三粘接區(qū)域與形成于另一方的面的上述第一粘接區(qū)域和上述第二粘接區(qū)域中的任一粘接區(qū)域形成于互不重疊的位置。根據(jù)該方式的電池模塊，在形成有第二粘接模式的區(qū)域中，能夠使隔板的一部分在層疊方向彎曲。
[0016]這里，電池模塊可以僅具有第一粘接模式和第二粘接模式中的任一個(gè)模式，也可以具有第一粘接模式和第二粘接模式雙方。
[0017](4)在上述方式的電池模塊中，第一隔板和第二隔板可以是金屬板。根據(jù)該方式的電池模塊，能夠容易地使第一隔板和第二隔板彎曲。
[0018](5)在上述方式的電池模塊中，上述第一隔板和上述第二隔板可以是包含碳粒子和樹(shù)脂的部件。根據(jù)該方式的電池模塊，能夠利用包含碳粒子的部件形成第一隔板和第二隔板。
[0019](6)根據(jù)本發(fā)明的其它方式，提供一種燃料電池組。該燃料電池組具備多個(gè)上述電池模塊，上述多個(gè)電池模塊在上述層疊方向?qū)盈B。根據(jù)該方式的燃料電池組，能夠提供具備抑制了過(guò)度變形為大鼓狀的電池模塊的燃料電池組。
[0020]本發(fā)明能夠通過(guò)上述以外的各種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如，能夠通過(guò)電池模塊的制造方法、燃料電池組的制造方法、搭載有具備電池模塊的燃料電池組的車輛等方式實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是示出第一實(shí)施方式中的燃料電池系統(tǒng)的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
[0022]圖2是電池模塊的立體圖。
[0023]圖3是電池模塊的主視圖。
[0024]圖4是單電池的分解立體圖。
[0025]圖5是用于說(shuō)明第一粘接模式以及效果的圖。
[0026]圖6是用于說(shuō)明第二粘接模式以及效果的圖。
[0027]圖7是用于說(shuō)明比較例的圖。
[0028]圖8是用于說(shuō)明第二實(shí)施方式的圖。
[0029]圖9是用于說(shuō)明第三實(shí)施方式的圖。
[0030]圖10是用于說(shuō)明第四實(shí)施方式的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]接下來(lái)，按照以下的順序說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0032]A?D.各種實(shí)施方式:
[0033]E.變形例:
[0034]A.第一實(shí)施方式:
[0035]A-1.燃料電池系統(tǒng)5的結(jié)構(gòu):
[0036]圖1是示出第一實(shí)施方式中的燃料電池系統(tǒng)5的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。燃料電池系統(tǒng)5具備燃料電池組200、貯存向燃料電池組200供給的氫的儲(chǔ)氫罐50、用于向燃料電池組200供給壓縮空氣的空氣壓縮機(jī)40、以及進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)5整體的控制的控制部26。
[0037]燃料電池組200具備多個(gè)電池模塊7、端板21、絕緣板22、以及集電板23。各電池模塊7形成為層疊多個(gè)單電池10且相鄰的單電池10彼此粘接的結(jié)構(gòu)。電池模塊7層疊有10?50個(gè)單電池10。在層疊方向(Z軸方向)的兩側(cè)，分別從電池模塊7側(cè)向外側(cè)依次配置有集電板23、絕緣板22以及端板21。2張端板21之間借助拉桿24以及螺母25而以規(guī)定的緊固力被緊固。由此，在各電池模塊7，從層疊方向的兩側(cè)施加有規(guī)定的載荷。在螺母25中的至少一方設(shè)置有用于使螺母25旋轉(zhuǎn)而調(diào)整緊固力的驅(qū)動(dòng)部27。
[0038]單電池10分別作為燃料電池發(fā)揮功能從而進(jìn)行發(fā)電。作為單電池10，能夠使用各種燃料電池。在本實(shí)施方式中，作為單電池10使用固體高分子型燃料電池。單電池10借助燃料氣體(氫)與氧化劑氣體(空氣中所含的氧)之間的電化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行發(fā)電。此夕卜，在本實(shí)施方式中，各單電池10的結(jié)構(gòu)、規(guī)格彼此相同。單電池10以及電池模塊7的具體結(jié)構(gòu)后述。
[0039]貯存于儲(chǔ)氫罐50的作為燃料氣體的氫在被減壓閥51減壓后在氫氣供給路53中流通。流通的氫由設(shè)置于氫氣供給路53的壓力調(diào)整閥52調(diào)整為規(guī)定的壓力，并被供給至燃料電池組200。被供給至燃料電池組200的含有氫的氣體(陽(yáng)極供給氣體)經(jīng)由形成于燃料電池組200的內(nèi)部的陽(yáng)極氣體供給歧管(未圖示)而被供給至各單電池10，并在各單電池10的發(fā)電中被利用。含有在各單電池10中沒(méi)有被利用的氫的氣體(陽(yáng)極廢氣)經(jīng)由形成于燃料電池組200的內(nèi)部的陽(yáng)極氣體排出歧管(未圖示)而被聚集。而且，陽(yáng)極廢氣經(jīng)由陽(yáng)極廢氣路54被排出至燃料電池組200的外部。此外，燃料電池系統(tǒng)5可以形成為使陽(yáng)極廢氣向供給側(cè)再循環(huán)的結(jié)構(gòu)。
[0040]空氣壓縮機(jī)40對(duì)從外部取入的作為氧化劑氣體的空氣進(jìn)行加壓。被加壓后的空氣經(jīng)由氧化氣體供給路41而被供給至燃料電池組200。被供給至燃料電池組200后的包含氧的空氣(陰極供給氣體)經(jīng)由陰極氣體供給歧管(未圖示)被供給至各單電池10，在各單電池10的發(fā)電中被利用。在各單電池10中沒(méi)有被利用的空氣(陰極廢氣)經(jīng)由陰極氣體排出歧管(未圖示)而被聚集，并經(jīng)由陰極廢氣路48被排出至燃料電池組2