DE112022000848T5

DE112022000848T5 - Energiespeichervorrichtung

Info

Publication number: DE112022000848T5
Application number: DE112022000848.2T
Authority: DE
Inventors: Kazuya Okabe; Ryoichi Okuyama
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2022-01-21
Publication date: 2023-12-07
Also published as: WO2022163520A1; CN116762201A; JPWO2022163520A1

Abstract

eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer Vielzahl von Platten gebildet ist; und ein rechteckiges Parallelepipedgehäuse, das die Elektrodenanordnung aufnimmt. Das Gehäuse ist durch Schweißen konstruiert: eines Deckels, der aus einem Paar kurzer Seitenflächen des Gehäuses, die einander in einer Wicklungsachsenrichtung zugewandt sind, und einer anderen einen Fläche des Gehäuses gebildet ist; und eines Gehäusekörpers, der aus drei Flächen, mit Ausnahme des Paars kurzer Seitenflächen und anderen einen Fläche, des Gehäuses gebildet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiespeichervorrichtung mit einer Elektrodenanordnung.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise ist eine Energiespeichervorrichtung mit einem rechteckigen Gehäuse bekannt, das eine Elektrodenanordnung aufnimmt, die durch Wickeln von Platten gebildet ist (siehe z. B. Patentdokument 1).
STAND DER TECHNIK DOKUMENT
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: JP-A-2010-73580
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
In den letzten Jahren wurde untersucht, eine Elektrodenanordnung zu verwenden, die in der Wicklungsachsenrichtung länger gemacht wird, aber wenn eine solche Elektrodenanordnung verwendet wird, ist es schwierig, die Elektrodenanordnung während des Zusammenbaus in einem Gehäuse unterzubringen, und die Last auf die Elektrodenanordnung kann zunehmen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Energiespeichervorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Last auf eine Elektrodenanordnung während des Zusammenbaus zu reduzieren.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Um die obige Aufgabe zu lösen, umfasst eine Energiespeichervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer Vielzahl von Platten gebildet ist; und ein Gehäuse mit einer rechteckigen Parallelepipedform, das die Elektrodenanordnung aufnimmt. Das Gehäuse ist durch Schweißen eines Deckels und eines Gehäusekörpers konstruiert, wobei der Deckel aus einem Paar kurzer Seitenflächen des Gehäuses gebildet ist, wobei das Paar kurzer Seitenflächen einander in einer Wicklungsachsenrichtung der Elektrodenanordnung zugewandt ist, und aus einer anderen einen Fläche des Gehäuses gebildet ist, und der Gehäusekörper aus drei Flächen, mit Ausnahme des Paars kurzer Seitenflächen und anderen einen Fläche, des Gehäuses gebildet ist.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Energiespeichervorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Last auf eine Elektrodenanordnung während des Zusammenbaus zu reduzieren.
KURZEBSCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Erscheinungsbild einer Energiespeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die jede Komponente der Energiespeichervorrichtung gemäß der Ausführungsform in einem Explosionszustand veranschaulicht.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Elektrodenanordnung gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Verbindungsstruktur eines Gehäusekörpers und eines Deckels gemäß der Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Gehäuse gemäß dem Modifikationsbeispiel 1 der Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Gehäuse gemäß dem Modifikationsbeispiel 2 der Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Gehäuse gemäß dem Modifikationsbeispiel 3 der Ausführungsform veranschaulicht.

VORGEHENSWEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine Energiespeichervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer Vielzahl von Platten gebildet ist; und ein Gehäuse mit einer rechteckigen Parallelepipedform, das die Elektrodenanordnung aufnimmt. Das Gehäuse ist durch Schweißen eines Deckels und eines Gehäusekörpers konstruiert, wobei der Deckel aus einem Paar kurzer Seitenflächen des Gehäuses gebildet ist, wobei das Paar kurzer Seitenflächen einander in einer Wicklungsachsenrichtung der Elektrodenanordnung zugewandt ist, und aus einer anderen einen Fläche des Gehäuses gebildet ist, und der Gehäusekörper aus drei Flächen, mit Ausnahme des Paars kurzer Seitenflächen und anderen einen Fläche, des Gehäuses gebildet ist.
Demgemäß ist der Deckel aus dem Paar kurzer Seitenflächen und der anderen einen Fläche des Gehäuses gebildet, so dass der Raum zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen in einem Zustand vor dem Zusammenbau offen ist. Daher kann die Elektrodenanordnung, die in der Wicklungsachsenrichtung lang ist, leicht zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen angeordnet werden. Daher ist es möglich, die Last auf die Elektrodenanordnung während des Zusammenbaus zu reduzieren.
Ein Elektrodenanschluss kann auf jeder des Paars kurzer Seitenflächen vorgesehen sein.
Demgemäß ist es in dem Gehäuse, das mit dem Elektrodenanschluss auf jeder des Paars kurzer Seitenflächen versehen ist, auch möglich, die Last auf die Elektrodenanordnung während des Zusammenbaus zu reduzieren.
Der Deckel kann die obere Fläche des Gehäuses als die andere eine Fläche bilden und der Gehäusekörper kann ein Paar langer Seitenflächen und eine untere Fläche des Gehäuses als drei Flächen mit Ausnahme der anderen einen Fläche bilden.
Demgemäß ist der Deckel aus dem Paar kurzer Seitenflächen und der oberen Fläche des Gehäuses gebildet, wodurch jeder der Räume, die in den Seiten des Paars langer Seitenflächen angeordnet sind, zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen offen ist. Das heißt, wenn die Elektrodenanordnung zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen angeordnet ist, können ein Ansatz und ein Stromkollektor von einer Seite der langen Seitenfläche oder der anderen Seite der langen Seitenfläche miteinander verbunden werden. Dies ermöglicht einen größeren Freiheitsgrad beim Verbinden des Ansatzes und des Stromkollektors.
Die Elektrodenanordnung kann einen Körper umfassen, der in der Wicklungsachsenrichtung lang ist; und einen Ansatz, der von jeder der beiden Endflächen des Körpers in der Wicklungsachsenrichtung vorsteht.
Demgemäß ist es in der Energiespeichervorrichtung, die die Elektrodenanordnung mit den Ansätzen umfasst, die jeweils von beiden Endflächen in der Wicklungsachsenrichtung vorstehen, auch möglich, die Last auf die Elektrodenanordnung während des Zusammenbaus zu verhindern.
Ein positiver Elektrodenansatz und ein negativer Elektrodenansatz können als die Ansätze auf jeder von beiden Endflächen des Körpers vorgesehen sein, und auf jeder des Paars kurzer Seitenflächen des Deckels, sind ein positiver Elektrodenanschluss und ein positiver Stromkollektor entsprechend dem positiven Elektrodenansatz vorgesehen, und ein negativer Elektrodenanschluss und ein negativer Stromkollektor entsprechend dem negativen Elektrodenansatz können vorgesehen sein.
Demgemäß ist der Stromkollektor mit jedem Ansatz der Elektrodenanordnung verbunden. Wenn jedoch die Elektrodenanordnung größer wird und mehr Strom führt, wird der Stromkollektor entsprechend dicker. Der dicke Stromkollektor ist schwierig zu verformen. Selbst wenn beispielsweise versucht wird, die Elektrodenanordnung in dem Gehäuse unterzubringen, nachdem der Stromkollektor mit dem Ansatz verbunden ist, besteht die Möglichkeit, dass der Stromkollektor nicht glatt in dem Gehäuse untergebracht werden kann, weil der Stromkollektor schwierig zu verformen ist. Hier sind im vorliegenden Aspekt der positive Elektrodenanschluss und der positive Stromkollektor und der negative Elektrodenanschluss und der negative Stromkollektor auf jeder des Paars kurzer Seitenflächen des Deckels vorgesehen, so dass die jeweiligen Ansätze mit ihren jeweiligen Stromkollektoren verbunden werden können, nachdem die Elektrodenanordnung zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen angeordnet ist. Dementsprechend kann die Einfachheit des Zusammenbaus der Energiespeichervorrichtung verbessert werden, und darüber hinaus kann auch die Last auf die Elektrodenanordnung während des Zusammenbaus reduziert werden.
Der positive Elektrodenansatz und der negative Elektrodenansatz, die an einer Endfläche von beiden Endflächen des Körpers vorgesehen sind, und der positive Elektrodenansatz und der negative Elektrodenansatz, die an einer anderen Endfläche von beiden Endflächen des Körpers vorgesehen sind, können umgekehrt angeordnet sein.
Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat festgestellt, dass, wenn die Anordnung des positiven Elektrodenansatzes und des negativen Elektrodenansatzes zwischen der einen Endfläche und der anderen Endfläche des Körpers der Elektrodenanordnung umgekehrt ist, der Widerstand der Elektrodenanordnung während des Ladens/Entladens im Vergleich dazu, wenn die Anordnung des positiven Elektrodenansatzes und des negativen Elektrodenansatzes nicht umgekehrt ist, reduziert ist. Das heißt, wenn der positive Elektrodenansatz und der negative Elektrodenansatz, die an der einen Endfläche vorgesehen sind, und der positive Elektrodenansatz und der negative Elektrodenansatz, die an der anderen Endfläche vorgesehen sind, umgekehrt in dem Körper der Elektrodenanordnung angeordnet sind, ist es möglich, den Widerstand der Elektrodenanordnung während des Ladens/Entladens zu reduzieren. Dies ist für eine Elektrodenanordnung geeignet, die in der Wicklungsachsenrichtung lang ist und dazu neigt, einen hohen Widerstand aufzuweisen.
Der Deckel kann einen Verstärkungsabschnitt aufweisen, der zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen überbrückt ist.
Dementsprechend ist der Verstärkungsabschnitt, der zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen überbrückt ist, an dem Deckel vorgesehen, wodurch es möglich ist, die Festigkeit des Deckels zu verbessern. Dies stabilisiert die Form des Deckels während des Zusammenbaus und kann somit die Einfachheit des Zusammenbaus mit dem Gehäusekörper verbessern.
Der Verstärkungsabschnitt kann kontinuierlich mit jedem eines Paars von Enden einer oberen Fläche des Gehäuses versehen sein, wobei das Paar von Enden entlang der Wicklungsachsenrichtung ist.
Dementsprechend ist der Verstärkungsabschnitt kontinuierlich mit jedem des Paars von Enden der oberen Fläche des Deckels vorgesehen, wodurch es möglich ist, die Form des Deckels weiter zu stabilisieren.
Gestufte Verbindungsflächen, die überlagert sind, um miteinander zusammengebaut zu werden, sind auf jedem des Gehäusekörpers und des Deckels gebildet.
Wenn Laserschweißen durchgeführt wird, kann ein Laserstrahl das Gehäuse durchdringen, um die Elektrodenanordnung zu beschädigen. Um dies zu verhindern, sind die gestuften Verbindungsflächen, die überlagert sind, um miteinander zusammengebaut zu werden, jeweils auf jedem des Gehäusekörpers und des Deckels gebildet, und die Grenze der Stufen kann mit einem Laserstrahl bestrahlt werden. Daher ist der Gehäusekörper vor dem Laserstrahl vorhanden, so dass der Laserstrahl weniger wahrscheinlich das Innere des Gehäuses durchdringt, und eine Beschädigung der Elektrodenanordnung kann verhindert werden.
Nachstehend wird eine Energiespeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (einschließlich ihrer Modifikationsbeispiele) unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass jede der nachstehend beschriebenen Ausführungsform und ihre Modifikationen ein umfassendes oder spezifisches Beispiel ist. Zahlenwerte, Formen, Materialien, Komponenten, Platzierungspositionen und Verbindungsformen der Komponenten, Herstellungsschritte, eine Abfolge der Herstellungsschritte und dergleichen, die in der folgenden Ausführungsform gezeigt sind, sind nur Beispiele und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken. In den Zeichnungen sind Abmessungen und dergleichen nicht strikt dargestellt. In den Zeichnungen sind die gleichen oder ähnliche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen ist eine Richtung entlang der Wickelachse einer Elektrodenanordnung, die Erstreckungsrichtung der Elektrodenanordnung oder die entgegengesetzte Richtung der kurzen Seitenflächen eines Gehäuses als die X-Achsenrichtung definiert. Die entgegengesetzte Richtung der langen Seitenflächen des Gehäuses oder die Dickenrichtung des Gehäuses ist als die Y-Achsenrichtung definiert. Die Richtung, in der die untere Fläche des Gehäusekörpers des Gehäuses und die obere Fläche des Deckels ausgerichtet sind, oder die vertikale Richtung ist als die Z-Achsenrichtung definiert. Die X-Achsenrichtung, die Y-Achsenrichtung und die Z-Achsenrichtung sind Richtungen, die einander schneiden (in der vorliegenden Ausführungsform orthogonal). Obwohl die Z-Achsenrichtung je nach Art der Verwendung nicht die vertikale Richtung sein kann, wird der Einfachheit der Beschreibung halber ein Beispiel für einen Fall gegeben, in dem die Wickelachse der Elektrodenanordnung entlang der horizontalen Richtung liegt, wenn die Energiespeichervorrichtung verwendet wird, das heißt, einen Fall, in dem die X-Achsenrichtung und die Y-Achsenrichtung entlang der horizontalen Richtung liegen und die Z-Achsenrichtung die vertikale Richtung ist.
In der folgenden Beschreibung gibt zum Beispiel eine positive X-Achsenrichtung eine Pfeilrichtung der X-Achse an und eine negative X-Achsenrichtung gibt eine Richtung an, die der positiven X-Achsenrichtung entgegengesetzt ist. Dasselbe gilt für die Y-Achsenrichtung und die Z-Achsenrichtung. Ferner umfassen Ausdrücke, die relative Richtungen oder Stellungen angeben, wie zum Beispiel parallel und orthogonal, strikt Fälle, in denen die Richtungen oder Stellungen nicht dieselben sind. Zum Beispiel bedeutet, dass zwei Richtungen orthogonal zueinander sind, nicht nur, dass die zwei Richtungen vollständig orthogonal zueinander sind, sondern auch, dass die zwei Richtungen im Wesentlichen orthogonal zueinander sind, das heißt, die zwei Richtungen umfassen eine Differenz von zum Beispiel etwa einigen Prozent.
(Ausführungsform)
[1. Allgemeine Beschreibung der Energiespeichervorrichtung]
Zunächst wird eine allgemeine Beschreibung einer Energiespeichervorrichtung 10 in der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 und 2 gegeben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild der Energiespeichervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die jeweilige Komponenten der Energiespeichervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Explosionszustand veranschaulicht.
Die Energiespeichervorrichtung 10 ist eine Sekundärbatterie (Batteriezelle), die in der Lage ist, Elektrizität zu speichern und abzugeben, und ist insbesondere eine Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt, wie etwa eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie. Die Energiespeichervorrichtung 10 wird beispielsweise als eine Batterie oder dergleichen zum Antreiben oder Starten eines Motors eines sich bewegenden Körpers, wie etwa eines Automobils, eines Motorrads, eines Wasserfahrzeugs, eines Schiffs, eines Schneemobils, einer landwirtschaftlichen Maschine, einer Baumaschine oder eines Schienenfahrzeugs für elektrische Schienen, verwendet. Beispiele für das Automobil umfassen ein Elektrofahrzeug (EV), ein Hybridelektrofahrzeug (HEV), ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (PHEV) und ein Benzinfahrzeug. Beispiele für das Schienenfahrzeug für elektrische Schienen umfassen einen Zug, eine Einschienenbahn, einen Linearmotorwagen und einen Hybridzug, der sowohl mit einem Dieselmotor als auch einem Elektromotor versehen ist. Die Energiespeichervorrichtung 10 kann auch als eine stationäre Batterie oder dergleichen verwendet werden, die für den Heimgebrauch, den Geschäftsgebrauch oder dergleichen verwendet wird.
Es sei angemerkt, dass die Energiespeichervorrichtung 10 nicht auf die Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt beschränkt ist, sondern eine Sekundärbatterie außer der Sekundärbatterie mit nichtwässrigem Elektrolyt sein kann oder ein Kondensator sein kann. Die Energiespeichervorrichtung 10 kann keine Sekundärbatterie sein, sondern kann eine Primärbatterie sein, die gespeicherte Elektrizität verwenden kann, ohne durch einen Benutzer mit Elektrizität geladen zu werden.
Wie in 1 und 2 veranschaulicht, umfasst die Energiespeichervorrichtung 10 ein Gehäuse 100, zwei Paare von Elektrodenanschlüssen 300 und zwei Paare von äußeren Dichtungen 400. Zwei Paare von inneren Dichtungen 500, zwei Paare von Stromkollektoren 600 und eine Elektrodenanordnung 700 sind in dem Gehäuse 100 untergebracht. Insbesondere ist ein Paar von (positivelektrodenseitigen und negativelektrodenseitigen) Elementen an einer Endfläche des Gehäuses 100 in der positiven X-Achsenrichtung angeordnet, und das verbleibende Paar von (positivelektrodenseitigen und negativelektrodenseitigen) Elementen ist an der anderen Endfläche des Gehäuses 100 in der negativen X-Achsenrichtung angeordnet. Insbesondere ist an der einen Endfläche des Gehäuses 100 in der positiven X-Achsenrichtung jedes Element auf der Positivelektrodenseite in der positiven Z-Achsenrichtung angeordnet, und jedes Element auf der Negativelektrodenseite ist in der negativen Z-Achsenrichtung angeordnet. An der anderen Endfläche des Gehäuses 100 in der negativen X-Achsenrichtung ist jedes Element auf der Negativelektrodenseite in der positiven Z-Achsenrichtung angeordnet, und jedes Element auf der Positivelektrodenseite ist in der negativen Z-Achsenrichtung angeordnet. Das heißt, die Elemente auf der Positivelektrodenseite und die Elemente auf der Negativelektrodenseite sind in der X-Achsenrichtung betrachtet zwischen der einen Endfläche und der anderen Endfläche des Gehäuses 100 umgekehrt (vertikal umgekehrt) angeordnet.
Das Gehäuse 100 ist mit einer Elektrolytlösung (nichtwässrigem Elektrolyt) gefüllt, die nicht dargestellt ist. Die Art der Elektrolytlösung ist nicht besonders beschränkt, solange die Elektrolytlösung die Leistung der Energiespeichervorrichtung 10 nicht beeinträchtigt, und verschiedene Elektrolytlösungen können ausgewählt werden. Zusätzlich zu den vorstehenden Bestandteilen kann ein Abstandshalter, der auf der Seite, der Unterseite oder dergleichen der Elektrodenanordnung 700 angeordnet ist, ein Isolierfilm, der die Elektrodenanordnung 700 und dergleichen umschließt, oder dergleichen angeordnet sein.
Das Gehäuse 100 ist ein rechteckiges Parallelepipedgehäuse (prismatisch oder kastenförmig), das in der X-Achsenrichtung lang ist. In dem Gehäuse 100 sind beide Endflächen, die einander in der X-Achsenrichtung zugewandt sind, kurze Seitenflächen 101, und beide Endflächen, die einander in der Y-Achsenrichtung zugewandt sind, lange Seitenflächen 102. Das Paar kurzer Seitenflächen 101 ist die eine Endfläche und die andere Endfläche des Gehäuses in der X-Achsenrichtung, wo jedes Element auf der Positivelektrodenseite und jedes Element auf der Negativelektrodenseite, die vorstehend beschrieben sind, bereitgestellt sind. Ferner ist in dem Gehäuse 100 von beiden Endflächen, die einander in der Z-Achsenrichtung zugewandt sind, die Endfläche in der positiven Z-Achsenrichtung eine obere Fläche 103, und die Endfläche in der negativen Z-Achsenrichtung ist eine untere Fläche 104.
Das Gehäuse 100 umfasst einen Gehäusekörper 110 und einen Deckel 120, und der Gehäusekörper 110 und der Deckel 120 sind zusammengebaut, um eine rechteckige Parallelepipedform zu bilden. Der Gehäusekörper 110 ist aus dem Paar langer Seitenflächen 102 und der unteren Fläche 104 gebildet. Der Deckel 120 ist aus dem Paar kurzer Seitenflächen 101 und der oberen Fläche 103 gebildet.
Insbesondere ist der Gehäusekörper 110 ein im Wesentlichen U-förmiges Blech, dessen obere Seite in der X-Achsenrichtung betrachtet offen ist. Der Gehäusekörper 110 umfasst flache und rechteckige lange Seitenwände, die das Paar langer Seitenflächen 102 an beiden Enden in der Y-Achsenrichtung bilden, und umfasst eine flache und rechteckige untere Wand, die die untere Fläche 104 an dem Ende in der negativen Z-Achsenrichtung bildet.
Der Deckel 120 ist ein im Wesentlichen U-förmiges Blech, dessen untere Seite in der Y-Achsenrichtung betrachtet offen ist. Der Deckel 120 umfasst flache und rechteckige kurze Seitenwände, die das Paar kurzer Seitenflächen 101 an beiden Enden in der X-Achsenrichtung bilden, und umfasst eine flache und rechteckige obere Wand, die die obere Fläche 103 an dem Ende in der positiven Z-Achsenrichtung bildet.
Mit einer solchen Konfiguration weist das Gehäuse 100 eine Struktur auf, bei der nach dem Aufnehmen der Elektrodenanordnung 700 und dergleichen in den Gehäusekörper 110 der Gehäusekörper 110 und der Deckel 120 durch Schweißen oder dergleichen verbunden werden, um das Innere abzudichten. Das Material des Gehäuses 100 (Gehäusekörper 110 und Deckel 120) ist nicht besonders beschränkt, sondern ist vorzugsweise schweißbares Metall, wie etwa Edelstahl, Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Eisen oder eine plattierte Stahlplatte.
Obwohl nicht dargestellt, sind ein Elektrolytlösungs-Füllabschnitt und ein Gasabgabeventil in dem Deckel 120 ausgebildet. Das Gasabgabeventil ist ein Sicherheitsventil, das Druck im Inneren des Gehäuses 100 abgibt, wenn der Druck übermäßig zunimmt. Der Elektrolytlösungs-Füllabschnitt ist ein Teil zum Füllen des Inneren des Gehäuses 100 mit einer Elektrolytlösung zum Zeitpunkt der Herstellung der Energiespeichervorrichtung 10.
Der Elektrodenanschluss 300 ist ein Anschlusselement (positiver Elektrodenanschluss 310 und negativer Elektrodenanschluss 320), das elektrisch mit der Elektrodenanordnung 700 durch den Stromkollektor 600 verbunden ist. Das heißt, der Elektrodenanschluss 300 ist ein Metallelement zum Einführen der in der Elektrodenanordnung 700 gespeicherten Elektrizität in den Außenraum der Energiespeichervorrichtung 10 und zum Einführen der Elektrizität in den Innenraum der Energiespeichervorrichtung 10, um die Elektrizität in der Elektrodenanordnung 700 zu speichern. Das Material des Elektrodenanschlusses 300 ist nicht besonders beschränkt, aber zum Beispiel ist der Elektrodenanschluss 300 (positiver Elektrodenanschluss 310 und negativer Elektrodenanschluss 320) aus einem leitfähigen Element, wie etwa Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung, gebildet. Der Elektrodenanschluss 300 ist mit dem Stromkollektor 600 durch Stauchen, Schweißen oder dergleichen in Verbindung (verbunden) und ist an dem Deckel 120 befestigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Elektrodenanschluss 300 mit der Welle 330 versehen, und die Welle 330 ist mit dem Stromkollektor 600 in Verbindung (verbunden), indem sie gestaucht wird, während sie die äußere Dichtung 400, die innere Dichtung 500 und den Stromkollektor 600 durchdringt.
Die Stromkollektoren 600 sind leitfähige Stromsammelelemente (positiver Stromkollektor 610 und negativer Stromkollektor 620), die als ein Paar auf jeder Seite der Elektrodenanordnung 700 in der X-Achsenrichtung angeordnet sind. Der Stromkollektor 600 ist mit der Elektrodenanordnung 700 und dem Elektrodenanschluss 300 in Verbindung (verbunden) und verbindet die Elektrodenanordnung 700 und den Elektrodenanschluss 300 elektrisch. Insbesondere umfasst der Stromkollektor 600 integral eine erste Verbindung 630 und eine zweite Verbindung 640. Die erste Verbindung 630 ist mit einem Ansatz 720 der Elektrodenanordnung 700, der später beschrieben wird, durch Schweißen, Stauchen oder dergleichen in Verbindung (verbunden). Die zweite Verbindung 640 ist mit dem Elektrodenanschluss 300 durch Schweißen, Stauchen oder dergleichen in Verbindung (verbunden) und ist an dem Deckel 120 befestigt, wie oben beschrieben. Jede der ersten Verbindung 630 und der zweiten Verbindung 640 ist ein flaches Teil und wird durch Biegen eines Blechs gebildet. Das Material des Stromkollektors 600 ist nicht besonders beschränkt, aber zum Beispiel ist der positive Stromkollektor 610 aus einem leitfähigen Element, wie etwa Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, ähnlich einem positiven Elektrodensubstrat 741 der Elektrodenanordnung 700, das später beschrieben wird, gebildet, und der negative Stromkollektor 620 ist aus einem leitfähigen Element, wie etwa Kupfer oder einer Kupferlegierung, ähnlich einem negativen Elektrodensubstrat 751 der Elektrodenanordnung 700, das später beschrieben wird, gebildet.
Die äußere Dichtung 400 ist ein plattenförmiges rechteckiges isolierendes Dichtungselement, das zwischen dem Deckel 120 des Gehäuses 100 und dem Elektrodenanschluss 300 angeordnet ist und zwischen dem Deckel 120 und dem Elektrodenanschluss 300 isoliert und abdichtet. Die innere Dichtung 500 ist ein plattenförmiges rechteckiges isolierendes Dichtungselement, das zwischen dem Deckel 120 und dem Stromkollektor 600 angeordnet ist und zwischen dem Deckel 120 und dem Stromkollektor 600 isoliert und abdichtet. Die äußere Dichtung 400 und die innere Dichtung 500 sind zum Beispiel aus einem Harz mit elektrischen Isolationseigenschaften wie Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polystyrol (PS), einem Polyphenylensulfidharz (PPS), Polyphenylenether (PPE (einschließlich modifiziertem PPE)), Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyetheretherketon (PEEK), Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether (PFA), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyethersulfon (PES), einem ABS-Harz oder einem Verbundmaterial davon gebildet.
Die Elektrodenanordnung 700 ist ein Energiespeicherelement (Stromerzeugungselement), das durch Wickeln von Platten gebildet ist und in der Lage ist, Elektrizität zu speichern. Die Elektrodenanordnung 700 weist eine lange Form auf, die sich in der X-Achsenrichtung erstreckt, und weist eine ovale Form in der X-Achsenrichtung betrachtet auf. Die Elektrodenanordnung 700 weist eine Form auf, die sich in der X-Achsenrichtung erstreckt, mit einer Länge in der X-Achsenrichtung von zum Beispiel 300 mm oder mehr, insbesondere etwa 500 mm bis 1500 mm. Somit weist die Elektrodenanordnung 700 eine Länge in der X-Achsenrichtung auf, die größer als eine Länge in der Z-Achsenrichtung ist. Die Elektrodenanordnung 700 umfasst einen Körper 710 und eine Vielzahl von Ansätzen 720, die von dem Körper 710 vorstehen, und der Ansatz 720 ist mit dem Stromkollektor 600 in Verbindung (verbunden), wie oben beschrieben. Die Vielzahl von Ansätzen 720 steht als ein Paar von jeder der beiden Endflächen des Körpers 710 in der X-Achsenrichtung vor. Zum Beispiel ist an einer Endfläche des Körpers 710 in der positiven X-Achsenrichtung ein positiver Elektrodenansatz 721 am Ende in der positiven Z-Achsenrichtung vorgesehen, und ein negativer Elektrodenansatz 722 ist am Ende in der negativen Z-Achsenrichtung vorgesehen. Andererseits ist an der anderen Endfläche des Körpers 710 in der negativen X-Achsenrichtung der negative Elektrodenansatz 722 am Ende in der positiven Z-Achsenrichtung vorgesehen, und der positive Elektrodenansatz 721 ist am Ende in der negativen Z-Achsenrichtung vorgesehen. Das heißt, die positiven Elektrodenansätze 721 und die negativen Elektrodenansätze 722 sind in der X-Achsenrichtung betrachtet zwischen der einen Endfläche und der anderen Endfläche des Körpers 710 umgekehrt (vertikal umgekehrt) angeordnet. Eine solche Konfiguration der Elektrodenanordnung 700 wird nachfolgend ausführlich beschrieben.
[2 Beschreibung der Konfiguration der Elektrodenanordnung 700]
3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration der Elektrodenanordnung 700 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Insbesondere veranschaulicht 3 die Konfiguration der Elektrodenanordnung 700 mit dem Wickeln von Platten in einem teilweise entfalteten Zustand.
Wie in 3 veranschaulicht, umfasst die Elektrodenanordnung 700 eine positive Elektrodenplatte 740, eine negative Elektrodenplatte 750 und Separatoren 761, 762.
Die positive Elektrodenplatte 740 ist eine Elektrodenplatte, in der eine positive aktive Materialschicht 742 auf einer Oberfläche des positiven Elektrodensubstrats 741 gebildet ist, die eine lange streifenförmige Metallfolie aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder dergleichen ist. Die negative Elektrodenplatte 750 ist eine Elektrodenplatte, in der eine negative aktive Materialschicht 752 auf einer Oberfläche des negativen Elektrodensubstrats 751 gebildet ist, die eine lange streifenförmige Metallfolie aus Kupfer, einer Kupferlegierung oder dergleichen ist. Als das positive Elektrodensubstrat 741 und das negative Elektrodensubstrat 751 können beliebige bekannte Materialien, wie etwa Nickel, Eisen, Edelstahl, Titan, gebrannter Kohlenstoff, ein leitfähiges Polymer, ein leitfähiges Glas oder eine Al-Cd-Legierung, geeignet verwendet werden, solange die Materialien gegen eine Oxidations-Reduktions-Reaktion während des Ladens/Entladens stabil sind. Als das positive aktive Material, das für die positive aktive Materialschicht 742 verwendet wird, und das negative aktive Material, das für die negative aktive Materialschicht 752 verwendet wird, können bekannte Materialien geeignet verwendet werden, solange die Materialien ein positives aktives Material und ein negatives aktives Material sind, die in der Lage sind, Lithiumionen einzuschließen und abzugeben.
Beispielsweise ist es als das positive aktive Material möglich, eine Polyanionverbindung, wie etwa LiMPO₄, LiMSiO₄ oder LiMBO₃ (M stellt ein oder mehrere Übergangsmetallelemente dar, die aus Fe, Ni, Mn, Co und dergleichen ausgewählt sind), Lithiumtitanat, ein Lithiummanganoxid vom Spinelltyp, wie etwa LiMn₂O₄ oder LiMn_1,5Ni_0,5O₄, ein Lithiumübergangsmetalloxid, wie etwa LiMO₂ (M stellt ein oder mehrere Übergangsmetallelemente dar, die aus Fe, Ni, Mn, Co und dergleichen ausgewählt sind) oder dergleichen zu verwenden. Beispiele für das negative aktive Material umfassen Lithiummetall, eine Lithiumlegierung (lithiummetallhaltige Legierungen, wie etwa Lithium-Silizium, Lithium-Aluminium, Lithium-Blei, Lithium-Zinn, Lithium-Aluminium-Zinn, Lithium-Gallium und Wood-Legierung), eine Legierung, die in der Lage ist, Lithium einzuschließen und abzugeben, ein Kohlenstoffmaterial (z. B. Graphit, nicht graphitisierbarer Kohlenstoff, graphitisierbarer Kohlenstoff, niedertemperaturkalzinierter Kohlenstoff, amorpher Kohlenstoff usw.), ein Siliziumoxid, ein Metalloxid, ein Lithiummetalloxid (Li₄Ti₅O₁₂ usw.), eine Polyphosphorsäureverbindung und eine Verbindung aus einem Übergangsmetall und einem Element der Gruppe 14 bis 16, wie etwa Co₃O₄ und Fe₂P, die allgemein als eine negative Umwandlungselektrode bezeichnet wird.
Die Separatoren 761, 762 sind mikroporöse Bleche, die aus Harz hergestellt sind. Als Material der Separatoren 761, 762 kann jedes bekannte Material geeignet verwendet werden, solange die Leistung der Energiespeichervorrichtung 10 nicht beeinträchtigt wird. Zum Beispiel kann als Separatoren 761, 762 ein Gewebe, das in einem organischen Lösungsmittel unlöslich ist, ein Vliesstoff, eine mikroporöse Kunstharzmembran, die aus einem Polyolefinharz wie Polyethylen hergestellt ist, oder dergleichen verwendet werden.
Die Elektrodenanordnung 700 wird durch abwechselndes Stapeln und Wickeln der positiven Elektrodenplatte 740, der negativen Elektrodenplatte 750 und der Separatoren 761, 762 gebildet. Das heißt, die Elektrodenanordnung 700 wird durch Stapeln und Wickeln der negativen Elektrodenplatte 750, des Separators 761, der positiven Elektrodenplatte 740 und des Separators 762 in dieser Reihenfolge gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Elektrodenanordnung 700 eine Elektrodenanordnung vom Wickeltyp (sogenannter vertikaler Wickeltyp), die durch Wickeln der positiven Elektrodenplatte 740, der negativen Elektrodenplatte 750 und dergleichen um eine Wickelachse L, die sich in der X-Achsenrichtung erstreckt, gebildet wird. Die Wickelachse L ist eine virtuelle Achse, die eine zentrale Welle ist, wenn die positive Elektrodenplatte 740, die negative Elektrodenplatte 750 und dergleichen gewickelt werden, und in der vorliegenden Ausführungsform ist die Wickelachse L eine gerade Linie, die durch die Mitte der Elektrodenanordnung 700 verläuft und parallel zu der X-Achsenrichtung ist.
An beiden Endkanten der positiven Elektrodenplatte 740 in der Wicklungsachsenrichtung ist eine Vielzahl von vorstehenden Stücken 743, die nach außen vorstehen, in der Draufsicht auf die positive Elektrodenplatte 740 versetzt angeordnet. Gleichermaßen ist an beiden Endkanten der negativen Elektrodenplatte 750 in der Wicklungsachsenrichtung eine Vielzahl von vorstehenden Stücken 753, die nach außen vorstehen, in der Draufsicht auf die negative Elektrodenplatte 750 versetzt angeordnet. In dem Zustand nach dem Stapeln sind jedes vorstehende Stück 743 der positiven Elektrodenplatte 740 und jedes vorstehende Stück 753 der negativen Elektrodenplatte 750 abwechselnd und wiederholt in der Längsrichtung der positiven Elektrodenplatte 740 bzw. der negativen Elektrodenplatte 750 ausgerichtet. Jedes der vorstehenden Stücke 743, 753 ist ein Abschnitt, in dem die aktive Materialschicht, die das aktive Material enthält, nicht gebildet ist und die Substratschicht freigelegt ist (nicht gebildeter Abschnitt der aktiven Materialschicht).
Wenn die positive Elektrodenplatte 740 und die negative Elektrodenplatte 750 und die Separatoren 761, 762 gewickelt werden, sind die jeweiligen vorstehenden Stücke 743 der positiven Elektrodenplatte 740 an der einen Endfläche bzw. der anderen Endfläche des Körpers 710 überlagert und die jeweiligen vorstehenden Stücke 753 der negativen Elektrodenplatte 750 sind an der einen Endfläche bzw. der anderen Endfläche des Körpers 710 überlagert. Ein Abschnitt, in dem die vorstehenden Stücke 743 der positiven Elektrodenplatte 740 einander überlagert sind, ist der positive Elektrodenansatz 721. Das heißt, der positive Elektrodenansatz 721 ist ein Teil, der durch Stapeln der Vielzahl von Stücken (vorstehenden Stücken 743) einer Platte (positive Elektrodenplatte 740) mit der gleichen Polarität aus der Vielzahl von Platten (positive Elektrodenplatte 740 und negative Elektrodenplatte 750) gebildet wird.
Gleichermaßen ist ein Abschnitt, in dem die vorstehenden Stücke 753 der negativen Elektrodenplatte 750 einander überlagert sind, der negative Elektrodenansatz 722. Das heißt, der negative Elektrodenansatz 722 ist ein Teil, der durch Stapeln der Vielzahl von Stücken (vorstehenden Stücken 753) einer Platte (negative Elektrodenplatte 750) mit der gleichen Polarität aus der Vielzahl von Platten (positive Elektrodenplatte 740 und negative Elektrodenplatte 750) gebildet wird.
Das heißt, die Elektrodenanordnung 700 umfasst: den Körper 710, der den Körper der Elektrodenanordnung 700 bildet; und die Vielzahl von Ansätzen 720 (positiver Elektrodenansatz 721 und negativer Elektrodenansatz 722), die von einem Paar von jeder von beiden Endflächen des Körpers 710 in der X-Achsenrichtung vorstehen.
Der Körper 710 ist ein langer säulenförmiger Teil (gebildeter Abschnitt der aktiven Materialschicht), der durch Wickeln der Abschnitte der positiven Elektrodenplatte 740 und der negativen Elektrodenplatte 750, in denen die positive aktive Materialschicht 742 und die negative aktive Materialschicht 752 gebildet (beschichtet) sind, und der Separatoren 761, 762 gebildet wird. Dadurch umfasst der Körper 710 ein Paar gekrümmter Abschnitte 711 auf beiden Seiten in der Z-Achsenrichtung und umfasst flache Abschnitte 712, die als Ganzes flach sind, zwischen dem Paar gekrümmter Abschnitte 711. Es kann gesagt werden, dass das Paar gekrümmter Abschnitte 711 so angeordnet ist, dass es den flachen Abschnitt 712 in der Z-Achsenrichtung sandwichartig einschließt.
Die gekrümmten Abschnitte 711 sind gekrümmte Teile, die in einer halbkreisförmigen Bogenform gekrümmt sind, um in der Z-Achsenrichtung in der X-Achsenrichtung betrachtet vorzustehen, und sich in der X-Achsenrichtung erstrecken, und sind so angeordnet, dass sie der unteren Wand des Gehäusekörpers 110 und der oberen Wand des Deckels 120 zugewandt sind. Das heißt, das Paar gekrümmter Abschnitte 711 sind Teile, die gekrümmt sind, um auf beiden Seiten in der Z-Achsenrichtung in Richtung der unteren Wand des Gehäusekörpers 110 und der oberen Wand des Deckels 120 in der X-Achsenrichtung betrachtet vorzustehen. Der flache Abschnitt 712 ist ein rechteckiger und flacher Teil, der die Enden des Paars gekrümmter Abschnitte 711 miteinander verbindet und sich parallel zu der XZ-Ebene erstreckt, die in der Y-Achsenrichtung ausgerichtet ist, und ist so angeordnet, dass er den langen Seitenwänden auf beiden Seiten in der Y-Achsenrichtung des Gehäusekörpers 110 zugewandt ist. Es sei angemerkt, dass die gekrümmte Form des gekrümmten Abschnitts 711 nicht auf die halbkreisförmige Bogenform beschränkt ist, sondern ein Teil einer elliptischen Form oder dergleichen sein kann und auf beliebige Weise gekrümmt sein kann. Die Außenfläche des flachen Abschnitts 712, die der Y-Achsenrichtung zugewandt ist, ist nicht auf eine flache Fläche beschränkt, und die Außenfläche kann leicht vertieft oder leicht gewölbt sein. Die jeweiligen Ansätze 720 sind von den gekrümmten Abschnitten 711 auf beiden Endflächen des Körpers 710 beabstandet und stehen von Positionen vor, die mit dem flachen Abschnitt 712 kontinuierlich sind.
[3] Zusammenbau von Elektrodenanordnung und Gehäuse]
Als nächstes wird der Zusammenbau der Elektrodenanordnung und des Gehäuses beschrieben. Zuerst, wie in 2 veranschaulicht, werden in dem Deckel 120 das Paar von Elektrodenanschlüssen 300 (positiver Elektrodenanschluss 310 und negativer Elektrodenanschluss 320), das Paar von Stromkollektoren 600 (positiver Stromkollektor 610 und negativer Stromkollektor 620), das Paar von äußeren Dichtungen 400 und das Paar von inneren Dichtungen 500 im Voraus an den jeweiligen kurzen Seitenwänden befestigt, die das Paar kurzer Seitenflächen 101 bilden.
Danach wird die Elektrodenanordnung 700 zwischen den kurzen Seitenwänden des Deckels 120 angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Deckel 120 aus dem Paar kurzer Seitenflächen 101 und der oberen Fläche 103 des Gehäuses 100 gebildet, und jeder der Räume, die in den Seiten des Paars langer Seitenflächen 102 angeordnet sind, ist zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen 101 offen. Es reicht aus, die Elektrodenanordnung 700 zwischen den kurzen Seitenwänden von dem offenen Abschnitt aus zu platzieren, so dass auch die Last auf die Elektrodenanordnung 700 reduziert wird.
Nach dem Platzieren werden die jeweiligen Elektrodenansätze 720 der Elektrodenanordnung 700 und die jeweiligen Stromkollektoren 600 miteinander verbunden, wodurch der Deckel 120 und die Elektrodenanordnung 700 integriert werden, um eine zusammengebaute Einheit zu bilden. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Elektrodenanordnung 700 zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen 101 angeordnet ist, können der Ansatz 720 und der Stromkollektor 600 von einer Seite der langen Seitenfläche 102 oder der anderen Seite der langen Seitenfläche 102 miteinander verbunden werden. Das heißt, der Freiheitsgrad beim Verbinden des Ansatzes 720 und des Stromkollektors 600 wird verbessert.
Als nächstes wird in dem Gehäusekörper 110 die zusammengebaute Einheit des Deckels 120 und der Elektrodenanordnung 700 an dem Gehäusekörper 110 zusammengebaut, sodass die Elektrodenanordnung 700 zwischen den langen Seitenwänden untergebracht ist, die das Paar langer Seitenflächen 102 bilden. Nach dem Zusammenbauen werden der Gehäusekörper 110 und der Deckel 120 durch Schweißen verbunden. Wenn zum Beispiel der Gehäusekörper 110 und der Deckel 120 durch Laserschweißen verbunden werden, werden der Gehäusekörper 110 und der Deckel 120 vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet. Wenn zum Beispiel Aluminium eine höhere Wärmeableitung aufweist als Edelstahl (SUS), ist es möglich, die Wärmemenge zu reduzieren, die in dem Gehäusekörper 110 und dem Deckel 120 während des Schweißens gespeichert wird. Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, zu verhindern, dass die Elektrodenanordnung 700 durch Wärme beeinflusst wird, die während des Schweißens erzeugt wird.
Wenn Laserschweißen durchgeführt wird, kann ein Laserstrahl das Gehäuse durchdringen, um die Elektrodenanordnung 700 zu beschädigen. Um dies zu verhindern, ist es ausreichend, eine Stufe auf jeder der Verbindungsflächen des Gehäusekörpers 110 und des Deckels 120 zu bilden und die Grenze der Stufe mit einem Laserstrahl zu bestrahlen.
4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die die Verbindungsstruktur des Gehäusekörpers 110 und des Deckels 120 gemäß der Ausführungsform veranschaulicht. Eine Verbindungsfläche 111 des Gehäusekörpers 110 ist in einer gestuften Form gebildet. In ähnlicher Weise ist eine Verbindungsfläche 121 des Deckels 120 in einer gestuften Form gebildet. Nachdem die Verbindungsfläche 111 des Gehäusekörpers 110 und die Verbindungsfläche 121 des Deckels 120 überlagert sind, so dass ihre Stufen miteinander zusammengebaut sind, wird ein Laserstrahl L1 von der Außenseite des Gehäuses 100 in Richtung der Grenze zwischen den Verbindungsflächen 111, 121 emittiert. In diesem Fall ist der Gehäusekörper 110 vor dem Laserstrahl L1 vorhanden, so dass der Laserstrahl L1 weniger wahrscheinlich das Innere des Gehäuses 100 durchdringt. Es sei angemerkt, dass die Verbindungsfläche 111 des Gehäusekörpers 110 und die Verbindungsfläche 121 des Deckels 120 nicht in einer gestuften Form gebildet sein können.
[4 Beschreibung der Wirkungen]
Wie oben beschrieben, umfasst die Energiespeichervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Elektrodenanordnung 700, die durch Wickeln der Vielzahl von Platten (positiven Elektrodenplatten 740 und negativen Elektrodenplatten 750) gebildet ist, und das rechteckige Parallelepipedgehäuse 100, das die Elektrodenanordnung 700 aufnimmt. Die Elektrodenanordnung 700 umfasst den Körper 710, der in der Wicklungsachsenrichtung (X-Achsenrichtung) lang ist, und die Vielzahl von Ansätzen 720, die als ein Paar von jeder von beiden Endflächen des Körpers 710 in der Wicklungsachsenrichtung vorstehen. Das Gehäuse 100 ist durch Schweißen konstruiert: des Deckels 120, der aus dem Paar kurzer Seitenflächen 101 des Gehäuses gebildet ist, des Paars kurzer Seitenflächen, die einander in der Wicklungsachsenrichtung zugewandt sind, und der anderen einen Fläche (obere Fläche 103) des Gehäuses 100; und des Gehäusekörpers 110, der aus drei Flächen, mit Ausnahme des Paars kurzer Seitenflächen 101 und der anderen einen Fläche, des Gehäuses 100 gebildet ist.
Demgemäß ist der Deckel 120 aus dem Paar kurzer Seitenflächen 101 und der anderen einen Fläche des Gehäuses 100 gebildet, so dass der Raum zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen 101 in einem Zustand vor dem Zusammenbau offen ist. Daher kann die Elektrodenanordnung 700, die in der Wicklungsachsenrichtung lang ist, leicht zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen 101 angeordnet werden. Daher ist es möglich, die Last auf die Elektrodenanordnung 700 während des Zusammenbaus zu reduzieren.
Der positive Elektrodenansatz 721 und der negative Elektrodenansatz 722 sind als das Paar der Ansätze 720 an jeder von beiden Endflächen des Körpers 710 vorgesehen. Auf jeder des Paars kurzer Seitenflächen 101 des Deckels 120 sind der positive Elektrodenanschluss 310 und der positive Stromkollektor 610 entsprechend dem positiven Elektrodenansatz 721 vorgesehen, und der negative Elektrodenanschluss 320 und der negative Stromkollektor 620 sind entsprechend dem negativen Elektrodenansatz 722 vorgesehen.
Demgemäß ist der Stromkollektor 600 mit jedem Ansatz 720 der Elektrodenanordnung 700 verbunden. Wenn jedoch die Elektrodenanordnung 700 größer wird und mehr Strom führt, wird der Stromkollektor 600 entsprechend dicker. Der dicke Stromkollektor 600 ist schwierig zu verformen. Selbst wenn beispielsweise versucht wird, die Elektrodenanordnung 700 in dem Gehäuse 100 unterzubringen, nachdem der Stromkollektor 600 mit dem Ansatz 720 verbunden ist, besteht die Möglichkeit, dass der Stromkollektor 600 nicht glatt in dem Gehäuse 100 untergebracht werden kann, weil der Stromkollektor 600 schwierig zu verformen ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind der positive Elektrodenanschluss 310 und der positive Stromkollektor 610 und der negative Elektrodenanschluss 320 und der negative Stromkollektor 620 auf jeder des Paars kurzer Seitenflächen 101 des Deckels 120 vorgesehen, so dass die jeweiligen Ansätze 720 mit den jeweiligen Stromkollektoren 600 verbunden werden können, nachdem die Elektrodenanordnung 700 zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen 101 angeordnet ist. Dementsprechend kann die Einfachheit des Zusammenbaus der Energiespeichervorrichtung 10 verbessert werden, und darüber hinaus kann auch die Last auf die Elektrodenanordnung 700 während des Zusammenbaus reduziert werden.
Der Deckel 120 ist aus der oberen Fläche 103 des Gehäuses 100 als der anderen einen Fläche gebildet und der Gehäusekörper 110 ist aus dem Paar langer Seitenflächen 102 und der unteren Fläche 104 des Gehäuses 100 als drei Flächen mit Ausnahme der anderen einen Fläche gebildet. Daher ist jeder der Räume, die in den Seiten des Paars langer Seitenflächen 102 angeordnet sind, zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen 101 im Deckel 120 offen. Das heißt, wenn die Elektrodenanordnung 700 zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen 101 angeordnet ist, können der Ansatz 720 und der Stromkollektor 600 von einer Seite der langen Seitenfläche 102 oder der anderen Seite der langen Seitenfläche 102 miteinander verbunden werden. Dies ermöglicht einen größeren Freiheitsgrad beim Verbinden des Ansatzes 720 und des Stromkollektors 600.
Von beiden Endflächen des Körpers 710 sind der positive Elektrodenansatz 721 und der negative Elektrodenansatz 722, die an der einen Endfläche vorgesehen sind, und der positive Elektrodenansatz 721 und der negative Elektrodenansatz 722, die an der anderen Endfläche vorgesehen sind, umgekehrt angeordnet.
Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat festgestellt, dass, wenn die positiven Elektrodenansätze 721 und die negativen Elektrodenansätze 722 zwischen der einen Endfläche und der anderen Endfläche des Körpers 710 der Elektrodenanordnung 700 umgekehrt sind, der Widerstand der Elektrodenanordnung 700 während des Ladens/Entladens im Vergleich dazu, wenn der positive Elektrodenansatz und der negative Elektrodenansatz nicht umgekehrt sind, reduziert ist. Das heißt, wenn der positive Elektrodenansatz 721 und der negative Elektrodenansatz 722, die an der einen Endfläche des Körpers 710 der Elektrodenanordnung 700 vorgesehen sind, und der positive Elektrodenansatz 721 und der negative Elektrodenansatz 722, die an der anderen Endfläche des Körpers 710 der Elektrodenanordnung 700 vorgesehen sind, umgekehrt in dem Körper 710 der Elektrodenanordnung 700 angeordnet sind, ist es möglich, den Widerstand der Elektrodenanordnung 700 während des Ladens/Entladens zu reduzieren. Dies ist für die Elektrodenanordnung 700 geeignet, die in der Wicklungsachsenrichtung lang ist und dazu neigt, einen hohen Widerstand aufzuweisen.
[5 Beschreibung der Modifikationsbeispiele]
Jedes Modifikationsbeispiel der vorstehenden Ausführungsform wird nachstehend beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Abschnitte wie in der vorstehenden Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung kann weggelassen werden.
(Modifikationsbeispiel 1)
Als Nächstes wird das Modifikationsbeispiel 1 der vorstehenden Ausführungsform beschrieben. 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Gehäuse 100a gemäß dem Modifikationsbeispiel 1 der Ausführungsform veranschaulicht. In der vorstehenden Ausführungsform wurde der Fall, in dem die obere Fläche 103 und die untere Fläche 104 des Gehäuses 100 eben sind, beispielhaft dargestellt. Es reicht jedoch aus, dass das Gehäuse insgesamt eine im Wesentlichen rechteckige Parallelepipedform aufweist. Beispielsweise können, wie in 5 veranschaulicht, eine obere Fläche 103a und eine untere Fläche 104a des Gehäuses 100a gekrümmt sein. Insbesondere ist die untere Fläche 104a des Gehäusekörpers 110a gekrümmt, um in der negativen Z-Achsenrichtung in der X-Achsenrichtung betrachtet konvex zu sein. Die obere Fläche 103a des Deckels 120a ist gekrümmt, um in der positiven Z-Achsenrichtung in der X-Achsenrichtung betrachtet konvex zu sein. Das untere Ende jeder der kurzen Seitenwände des Deckels 120a ist gekrümmt, um der Krümmung der unteren Fläche 104a des Gehäusekörpers 110a zu entsprechen. Bei der Energiespeichervorrichtung, die ein solches Gehäuse 100a umfasst, ist es auch möglich, im Wesentlichen die gleichen Wirkungen wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zu erzielen.
(Modifikationsbeispiel 2)
Als Nächstes wird das Modifikationsbeispiel 2 der vorstehenden Ausführungsform beschrieben. 6 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Gehäuse 100b gemäß dem Modifikationsbeispiel 2 der Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 5 veranschaulicht, ist ein Deckel 120b des Gehäuses 100b mit einem Verstärkungsabschnitt 109b versehen, der zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen 101 überbrückt ist. Insbesondere ist in dem Deckel 120b ein Paar von Verstärkungsabschnitten 109b ausgebildet, das mit beiden Enden der oberen Fläche 103 in der Y-Achsenrichtung kontinuierlich ist (ein Verstärkungsabschnitt 109b ist in 6 veranschaulicht). Der eine Verstärkungsabschnitt 109b ist ein rechteckiger und flacher Teil, der sich in der negativen Z-Achsenrichtung von der Endkante der oberen Fläche 103 in der negativen Y-Achsenrichtung erstreckt. Der andere Verstärkungsabschnitt 109b ist ein rechteckiger und flacher Teil, der sich in der negativen Z-Achsenrichtung von der Endkante der oberen Fläche 103 in der positiven Y-Achsenrichtung erstreckt. Jeder der Verstärkungsabschnitte 109b erstreckt sich in der X-Achsenrichtung und ist zwischen den Enden des Paars kurzer Seitenflächen 101 in der positiven Z-Achsenrichtung überbrückt. Jeder der Verstärkungsabschnitte 109b ist an die Endkante der langen Seitenwand des Gehäusekörpers 110 in der positiven Z-Achsenrichtung geschweißt. Das heißt, jeder der Verstärkungsabschnitte 109b bildet nach dem Schweißen einen Teil der langen Seitenfläche 102 des Gehäuses 100b.
Auf diese Weise ist der Verstärkungsabschnitt 109b, der zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen 101 überbrückt ist, an dem Deckel 120b vorgesehen, wodurch es möglich ist, die Festigkeit des Deckels 120b zu verbessern. Dies stabilisiert die Form des Deckels 120b während des Zusammenbaus und kann somit die Einfachheit des Zusammenbaus mit dem Gehäusekörper 110 verbessern.
Im vorliegenden Modifikationsbeispiel wurde der Fall, in dem das Paar von Verstärkungsabschnitten 109b vorgesehen ist, beispielhaft dargestellt, aber nur ein Verstärkungsabschnitt 109b kann vorgesehen sein. Das heißt, der Verstärkungsabschnitt kann von nur einem Ende der oberen Fläche in der Y-Achsenrichtung kontinuierlich sein.
(Modifikationsbeispiel 3)
Als Nächstes wird das Modifikationsbeispiel 3 der obigen Ausführungsform beschrieben. 7 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Gehäuse 100c gemäß dem Modifikationsbeispiel 3 der Ausführungsform veranschaulicht. Im Gehäuse 100 gemäß der vorstehenden Ausführungsform wurde der Fall, in dem der Deckel 120 das Paar kurzer Seitenflächen 101 und die obere Fläche 103 bildet und der Gehäusekörper 110 das Paar langer Seitenflächen 102 und die untere Fläche 104 bildet, beispielhaft dargestellt. Im Gehäuse 100c gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel bildet ein Deckel 120c das Paar kurzer Seitenflächen 101 und eine lange Seitenfläche 102 und der Gehäusekörper 110c bildet die andere lange Seitenfläche 102, die obere Fläche 103 und die untere Fläche 104. Alternativ kann der Deckel das Paar kurzer Seitenflächen 101 und die untere Fläche 104 bilden und der Gehäusekörper kann das Paar langer Seitenflächen 102 und die obere Fläche 103 bilden.
In beiden Fällen ist der Raum zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen 101 in einem Zustand vor dem Zusammenbau offen und daher kann die Elektrodenanordnung 700, die in der Wicklungsachsenrichtung lang ist, leicht zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen 101 angeordnet werden. Daher ist es möglich, die Last auf die Elektrodenanordnung 700 während des Zusammenbaus zu reduzieren.
(andere Modifikationsbeispiele)
Die Energiespeichervorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (einschließlich ihrer Modifikationen, die nachstehend gelten) wurde vorstehend beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt. Die hier offenbarte Ausführungsform ist in jeder Hinsicht ein Beispiel und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst alle Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Schutzumfangs, die den Ansprüchen entsprechen.
Zum Beispiel wurde in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Fall beschrieben, in dem die positiven Elektrodenansätze 721 und die negativen Elektrodenansätze 722 der einen Endfläche des Körpers 710 der Elektrodenanordnung 700 in der X-Achsenrichtung betrachtet zu den positiven Elektrodenansätzen 721 und den negativen Elektrodenansätzen 722 der anderen Endfläche des Körpers 710 der Elektrodenanordnung 700 umgekehrt (vertikal umgekehrt) angeordnet sind. Die positiven Elektrodenansätze und die negativen Elektrodenansätze können jedoch nicht umgekehrt sein.
Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung umfasst auch Formen, die durch beliebiges Kombinieren der in der vorstehenden Ausführungsform enthaltenen Komponenten und ihrer Modifikationen konstruiert sind.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Energiespeichervorrichtung, wie etwa eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, angewendet werden.
BESCHREIBUNG DER BEZUGSZEICHEN

10: Energiespeichervorrichtung
100, 100a, 100b, 100c: Gehäuse
101: kurze Seitenfläche
102: lange Seitenfläche
103, 103a: obere Fläche
104, 104a: untere Fläche
109b: Verstärkungsabschnitt
110, 110a, 110c: Gehäusekörper
111, 121: Verbindungsfläche
120, 120a, 120b, 120c: Deckel
300: Elektrodenanschluss
310: positiver Elektrodenanschluss
320: negativer Elektrodenanschluss
330: Welle
400: äußere Dichtung
500: innere Dichtung
600: Stromkollektor
610: positiver Stromkollektor
620: negativer Stromkollektor
630: erste Verbindung
640: zweite Verbindung
700: Elektrodenanordnung
710: Körper
711: gekrümmter Abschnitt
712: flacher Abschnitt
720: Ansatz
721: positiver Elektrodenansatz
722: negativer Elektrodenansatz
740: positive Elektrodenplatte
741: positives Elektrodensubstrat
742: positives aktives Material
743, 753: vorstehendes Stück
750: negative Elektrodenplatte
751: negatives Elektrodensubstrat
752: negative aktive Materialschicht
761, 762: Separator

Claims

Energiespeichervorrichtung, umfassend: eine Elektrodenanordnung, die durch Wickeln einer Vielzahl von Platten gebildet ist; und ein Gehäuse mit einer rechteckigen Parallelepipedform, das die Elektrodenanordnung aufnimmt, wobei das Gehäuse durch Schweißen eines Deckels und eines Gehäusekörpers konstruiert ist, der Deckel aus einem Paar kurzer Seitenflächen des Gehäuses gebildet ist, wobei das Paar kurzer Seitenflächen einander in einer Wicklungsachsenrichtung der Elektrodenanordnung zugewandt ist, und aus einer anderen Fläche des Gehäuses gebildet ist, und der Gehäusekörper aus drei Flächen, mit Ausnahme des Paars kurzer Seitenflächen und anderen einen Fläche, des Gehäuses gebildet ist.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Elektrodenanschluss auf jeder des Paars kurzer Seitenflächen vorgesehen ist.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Deckel aus einer oberen Fläche des Gehäuses als der anderen einen Fläche gebildet ist und der Gehäusekörper aus einem Paar langer Seitenflächen des Gehäuses und einer unteren Fläche des Gehäuses als drei Flächen mit Ausnahme der anderen einen Fläche gebildet ist.
Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Elektrodenanordnung umfasst: einen Körper, der in der Wicklungsachsenrichtung lang ist; und einen Ansatz, der von jeder der beiden Endflächen des Körpers in der Wicklungsachsenrichtung vorsteht.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 4, wobei ein positiver Elektrodenansatz und ein negativer Elektrodenansatz als die Ansätze an jeder von beiden Endflächen des Körpers vorgesehen sind, und auf jeder des Paars kurzer Seitenflächen des Deckels, ein positiver Elektrodenanschluss und ein positiver Stromkollektor entsprechend dem positiven Elektrodenansatz vorgesehen sind, und ein negativer Elektrodenanschluss und ein negativer Stromkollektor entsprechend dem negativen Elektrodenansatz vorgesehen sind.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der positive Elektrodenansatz und der negative Elektrodenansatz, die an einer Endfläche von beiden Endflächen des Körpers vorgesehen sind, und der positive Elektrodenansatz und der negative Elektrodenansatz, die an einer anderen Endfläche der beiden Endflächen des Körpers vorgesehen sind, umgekehrt angeordnet sind.
Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Deckel einen Verstärkungsabschnitt aufweist, der zwischen dem Paar kurzer Seitenflächen überbrückt ist.
Energiespeichervorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Verstärkungsabschnitt kontinuierlich mit jedem eines Paars von Enden einer oberen Fläche des Gehäuses versehen ist, wobei das Paar von Enden entlang der Wicklungsachsenrichtung ist.
Energiespeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei gestufte Verbindungsflächen, die überlagert sind, um miteinander zusammengebaut zu werden, auf jedem des Gehäusekörpers und des Deckels gebildet sind.