JP2011009402A - 蓄電ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】蓄電装置内部で生じる熱をより早く冷却を行うことができる蓄電ユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかる蓄電ユニットは、素子の両端にそれぞれ形成された集電体表出部で構成された負極端部と正極端部がそれぞれ端子板３あるいは外装ケース４と接合されて電極が引き出された蓄電装置から成る蓄電部１と、この蓄電装置の端子板の外表面または外装ケースの外底面に当接する一対の冷却プレート２１ａ、２１ｂとを備えている。
これにより、本発明にかかる蓄電ユニットは蓄電部１から冷却プレート２１ａ、２１ｂに至るまで金属部材などの高い熱伝導性を有した材料を介して放熱を行うことができるため、充放電における蓄電装置の加熱に対してより効率的に冷却を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器、ハイブリッド自動車や燃料電池車のバックアップ電源用や回生用、あるいは電力貯蔵用等に使用される蓄電ユニットに関するものである。
従来から、機器の動作中から停止に移るまでに機器から熱エネルギーなどとして不必要に消費される運動エネルギーを、電気エネルギーとして一旦蓄電素子に貯蔵し、必要な際に再利用することにより、消費されるエネルギーを低減し、効率化することが考えられてきた。
その際に、機器の動作に必要なエネルギーを必要な出力で供給することが出来る蓄電素子を用いた蓄電ユニットが必須となった。その蓄電素子の候補には、大別してキャパシタと蓄電池の２種類があった。
図６は従来の蓄電素子の一例として示した電気二重層キャパシタの各電極の取出し方法を示した正面断面図である。
素子１００は対向した帯状の正極および負極と、正極と負極との間に介在するセパレータからなる。
この正極と負極は夫々、一端辺に電極部が形成されていない引き出し電極部１０１、１０２が形成されており、この引き出し電極部１０１、１０２が互いに突出するようにずれて対向している。そして、この引き出し電極部１０１、１０２が夫々、巻回軸方向両端部を形成するように前記正極、負極、ならびにセパレータを巻回して形成されている。
この正極の引き出し電極部１０１は、金属製の端子板１０３と溶接などにより接合され、この端子板１０３から外部回路へと正極が引き出されていく。
また、負極の引き出し電極部１０２は、有底筒状の金属ケース１０４の内底面と外底面などからの溶接により接合され、金属ケース１０４の外表面から負極が外部回路へと引き出されていく。
そして、この端子板１０３の表面と金属ケース１０４は内面とが接触しないように、この間に絶縁テープ（図示なし）などを介在させている。
このように夫々の電極を取り出すことによって、端子板１０３や金属ケース１０４のような引き出し端子の役割をする部材と素子１００との接触面積を増やすことができるため、キャパシタ内部における低抵抗化を図ることができる。
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
しかし、上記電気二重層キャパシタを用いたキャパシタユニットは充放電を繰り返す際に、電気二重層キャパシタが有する内部抵抗によって生じる熱エネルギーや用途によっては搭載する電子機器から生じる熱エネルギーなどにより電気二重層キャパシタが温度上昇し、金属ケース内の溶媒分解の促進やセパレータの炭化促進などにより電気二重層キャパシタの信頼性が損なわれるという課題があった。
図７は従来の蓄電ユニットにおいてホルダーにより固定された一対の電池モジュールの冷却方式を示した上面断面図である。
図７において、上記冷却における課題に対し、上記キャパシタユニットのような蓄電ユニットを冷却する手段として従来では、蓄電ユニットを構成する複数の電池モジュールを保持するホルダー２００の各区間室の空間形状が、異なった２種類の形状を有する区間室（第１区間室２１０、第２区間室２２０）を有し、この第１区間室２１０と第２区間室２２０が隣接するように配置されると共に、互いの区間室を仕切る壁（中間仕切り２３０）の表面に中間開口２３１を形成することにより一つの空間を形成した構成であった。このホルダー２００に対して外部に設けられた送風機構（図示なし）を用いて電池モジュール２４１と各区間室との間に生じる隙間へ空気を送り込むことにより、第１区間室２１０および第２区間室２２０へ空気を流入させて保持された電池モジュール２４１および電池モジュール２４２を冷却する。
ホルダー２００内を流れる空気の流れとしては、第１区間室２１０から流入する空気に対して、ホルダー２００の外壁を構成するとともに冷却する空気が流入する入り口にあたる第１表面プレート２１１へ流入開口２１２を設けて空気を第１区間室２１０へ流入させ、上記中間開口２３１を通って第２区間室２２０へ流入し、第２区間室２２０側のホルダー２００の外壁を構成する第２表面プレート２２１に設けた排気開口２２２を通って空気が流出する構成であった。
この構成により、この蓄電ユニットはホルダー２００の中間に各電池モジュール２４１、２４２を冷却する空気が通過するダクトを形成することが不要となるため、ホルダー２００を小型化させながら効率的に電池モジュール２４１、２４２を冷却させることができた。
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献２が知られている。
特開２００６−３５１９８２号公報 特開２００６−１５６２１１号公報
しかしながら、近年は搭載する電子機器内における設置自由度を高めるために、蓄電ユニットはより過酷な温度条件である箇所へ設置することなどが求められ、それに伴い、蓄電ユニットとしてより優れた冷却手法を見出すことが必要であった。
そこで、本発明は高い温度条件下において温度維持特性に優れた蓄電ユニットを提供することを目的とする。
上記課題に対し、本発明における蓄電ユニットは金属箔から成る集電体とこの集電体上に形成された電極部から成る正極および負極を一対の電極とし、この電極の間にセパレータが介在するように巻回または積層された素子と、この素子と電解質を収容する金属から成る有底筒状の外装ケースと、この外装ケースの開口端部を絶縁した状態で封止する金属製の封口体から構成された蓄電装置と、この蓄電装置を冷却する冷媒を備えた冷却手段とから少なくとも成り、上記一対の電極に形成されたそれぞれの電極部は、集電体の少なくとも一端辺上に電極部が形成されない集電体表出部が設けられるように形成され、上記素子はこれら集電体表出部が互いに逆方向に突出するように上記一対の電極が対向し、前記一方の電極に形成された集電体表出部は前記封口体の内面と接合され、前記他方の電極に形成された集電体表出部は前記外装ケースの内底面と接合され、前記封口体の外表面および前記外装ケースの外底面のうち少なくとも一方と前記冷却手段が絶縁された状態で直接的にまたは間接的に当接することを特徴としている。
この構成により本発明の蓄電ユニットは、正極および負極の少なくとも一端辺上に形成した集電体表出部がそれぞれ、封口体の内底面や外装ケースの内底面と接合されているため、上記素子と封口体および外装ケースとの接触面積を広げることが可能となる。
そして、封口体の外表面および外装ケースの外底面の少なくとも一方に絶縁された状態で冷却手段を当接させることにより、接触面積が広がったこの接合箇所を通って素子から熱が伝熱するため、素子から外部へ行われる放熱をより促進させることができる。
そしてさらに、素子から冷却手段までの距離を縮めると共に、素子から冷却手段に至るまで、一貫して熱伝導性に優れた金属部材内を通って熱を伝達させることができるため、素子および冷却手段間の更なる伝熱性向上を図ることが可能となる。
本発明における実施例１のキャパシタユニットを示した分解斜視図 本発明における実施例１のキャパシタユニットに用いられるキャパシタとその接続部材を示した正面断面図 本発明における実施例１のキャパシタユニットを示した斜視図 （ａ）本発明における実施例１のキャパシタユニットに用いられる冷却プレート内部を流れる水の所定の時刻における温度分布を示した上面図、（ｂ）同キャパシタユニットに用いられる冷却プレート内部を流れる水の所定の時刻における温度分布を示した正面図 本発明における実施例２のキャパシタユニットに用いられる冷却プレートの内部構造を示すために水路進行方向に対して垂直に切断した断面斜視図 従来の蓄電ユニットに用いられたキャパシタの構造を示した正面断面図 従来の蓄電ユニットの一例である電池モジュールを用いた蓄電ユニットの電池モジュールおよびホルダーの関係およびホルダー内を流れる空気の流路を示した断面図
以下に図面を用いながら実施例１および請求項１〜６、８、９に記載の発明の説明を行うが、本発明は下記の内容に限定されない。
図１は本実施例における蓄電ユニットの一例である電気二重層キャパシタによって構成されたキャパシタユニットの分解斜視図である。
図１において本実施例におけるキャパシタユニットは、並列に隣接するように配置された円筒状の複数の電気二重層キャパシタから構成された蓄電部１と、この蓄電部１を電気的に接続する金属板から成る接続部材２０と、蓄電部１を冷却する一対の冷却プレート２１ａ、２１ｂと、一対の絶縁シート２２ａ、２２ｂから成る。
図２は本実施例のキャパシタユニットに用いられる電気二重層キャパシタの構成を示した正面断面図である。
図２において、蓄電部１を構成する単体の電気二重層キャパシタ１ａは素子２とこの素子２および電解液（図示なし）を収容する有底筒状の外装ケース４とこの外装ケース４の開口端部を絶縁体である封口部材５を介在させて封止する金属製の封口体である端子板３から構成される。
素子２はアルミニウム箔から成る集電体の表裏面に活性炭を主とした電極部が形成された負極と、アルミニウム箔から成る集電体の表裏面に活性炭を主とした電極部が形成された正極と、正極と負極とを対向させてその間に介在するセパレータとから成る。
この素子２の負極と正極は、集電体の一端辺に電極部が形成されずに集電体が表出した負極端部２ａ、正極端部２ｂがそれぞれ形成されている。
この負極と正極を負極端部２ａ、正極端部２ｂが互いに逆方向に突出するようにずれて対向し、対向する負極と正極との間にセパレータが介在している。
なお、このセパレータの材料として、セルロース系の紙、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミドなどが挙げられるがこれらに限定されない。
これら負極と正極とセパレータとを負極端部２ａと正極端部２ｂが逆方向に突出するように巻回して素子２が構成されている。
このように素子２を巻回状にして作製することにより、巻回状である素子２の巻回軸方向両端は、突出した負極端部２ａ、正極端部２ｂが密集した状態でそれぞれ構成されている。
端子板３はアルミニウム製であり、この端子板３は、素子２の正極端部２ｂと対向している。そして、正極端部２ｂと端子板３の素子２と対向する面とが溶接などによって接合され、互いに電気的に接続されている。
外装ケース４は例えば有底円筒状のアルミニウム製のケースである。そして、この外装ケース４の内底面は素子２の負極端部２ａと対向すると共に、負極端部２ａと外装ケース４の内底面とが溶接などにより接合され、互いに電気的に接続されている。
なお、外装ケース４はアルミニウムの他にアルミニウム合金であってもよい。
また、図２において外装ケース４は、端子板３を用いて開口部を封止することで、素子２と電解液を収容している。この電解液を構成する溶媒として、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）などのうち少なくとも一つを用いた溶媒に、電解質として例えばテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＡＢＦ４）や、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＭＡＢＦ４）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＥＭＩＢＦ４）、１−エチル−２、３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＥＤＭＩＢＦ４）、１、２、３−トリメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＴＭＩＢＦ４）及び１、３−ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＤＭＩＢＦ４）などのうち少なくとも一つを用いることができるが、特に溶媒、電解質を限定するものではない。
封口部材５は外装ケース４の開口部と端子板３との間に圧入され、端子板３と共に外装ケース４の開口部を封止している。
また、封口部材５は外装ケース４と端子板３との間に介在し、封口部材５に絶縁性に優れた材料を用いることにより、正極または負極の極性を帯びた端子板３と外装ケース４を絶縁している。
さらに、この封口部材５に対して、封口部材５の固定と封止強度の向上を目的に、外装ケース４は封口部材５当接箇所へ外装ケース４の外周面から内周面に向かって絞り加工を行っている（絞り加工部４ａ）。さらに、外装ケース４の開口端部を外装ケース４の外側から内側へ向かってカーリング加工をすることによりかしめている（カーリング加工部４ｂ）。このカーリング加工部４ｂを形成することにより、外装ケース４の開口端部に封口部材５は握着され、さらに封止強度が高められる。
この封口部材５には例えばブチルゴムなどを用いるが、端子板３および外装ケース４とを絶縁できる材料であれば特に限定されない。
また、図１において上記電気二重層キャパシタ１ａに並列に隣接された電気二重層キャパシタ１ｂは、電気二重層キャパシタ１ａに対して端子板３が逆方向に配置されるように隣接する。
このように、本実施例におけるキャパシタユニットを構成する蓄電部１は、それぞれの端子板３が互いに逆方向に配置された電気二重層キャパシタが並列に隣接した構成である。
上記蓄電部１を構成する電気二重層キャパシタどうしを金属板である接続部材２０で電気的に接続しているが、上記電気二重層キャパシタ１ａを含んだ隣接する２個１組の電気二重層キャパシタ１ａ、１ｂにおいて、接続部材２０は電気二重層キャパシタ１ａの端子板３の外表面および他方の電気二重層キャパシタ１ｂの外装ケース４の外底面と当接し、接合されている。
本実施例におけるキャパシタユニットはこの２個１組の電気二重層キャパシタ１ａ、１ｂが複数組設けられて構成されている。
図１において、これら接続部材２０が接合された蓄電部１に対して本実施例におけるキャパシタユニットは冷却プレート２１ａ、２１ｂが蓄電部１を構成する電気二重層キャパシタの高さ方向の両端側に対向するように配置され、蓄電部１に接合された各接続部材２０の外表面と絶縁シート２２ａ、２２ｂを介して当接している。
この構成により、本実施例におけるキャパシタユニットは、蓄電部１を構成する各電気二重層キャパシタが巻回状の素子において形成された負極端部２ａおよび正極端部２ｂが端子板３および外装ケース４と接合されているため、各電極を引き出す端子の役割を担う端子板３および外装ケース４と素子２が大きな接触面積により接合させることができ、端子板３および外装ケース４と素子２との間における伝熱特性を向上させることができる。
また、これに蓄電部１の各電気二重層キャパシタの端子板３および外装ケース４と接続する接続部材２０と絶縁シート２２ａ、２２ｂを介して冷却プレート２１ａ、２１ｂが当接することにより、各電気二重層キャパシタの素子２から、端子板３または外装ケース４と接続部材２０を通って冷却プレート２１ａ、２１ｂへ熱をより早く伝達させることができる。
本発明は従来の蓄電ユニットの冷却手法の主な技術思想であった、冷媒と蓄電装置との接触面積を得るために筒状またはブロック状の蓄電装置に対してこの蓄電装置の側面を冷媒と積極的に接触させ冷却するという冷却手法を改め、新たな冷却手法の検討を行った。
これは、従来のような蓄電装置の側面に冷媒を接触させる構成については、確かに冷媒と蓄電装置の側面との接触面積を大きく確保することができるが、蓄電装置の内部においては素子から生じる熱エネルギーを、ケースに収容された電解液や素子内に含まれるセパレータなどを介してケースへ伝えることが必要となり、これら電解液やセパレータは各部材の熱伝導率および熱伝達率のどちらも金属どうしのものより低い場合が多いためである。
従来の蓄電装置に用いられる素子から冷媒に至るまでの伝熱経路における熱伝導および熱伝達と各部材どうしの接触具合を考慮すると伝熱経路として伝熱特性が不十分であった。
上記従来の冷却手法の抱える課題に対して、本発明は素子２から冷媒までの伝熱速度をいかにして高めるかという考えに基づいて導き出されたものである。
そして、素子２から冷媒に至るまでの伝熱経路において絶縁シート２２ａ、２２ｂを除いてできる限り金属材料内を熱伝導または熱伝達させることにより伝熱特性を高めた本実施例におけるキャパシタユニットを一例とする本発明の蓄電ユニットの構成に至ったものである。
さらに、本実施例における蓄電ユニットが有する負極端部２ａおよび正極端部２ｂ、端子板３、外装ケース４、接続部材２０が、それぞれ接合されており、その接合方法として例えばレーザー溶接などを用いるため、接合された各部材を一体の金属部材として考えることもでき、伝熱経路として熱伝導および熱伝達が優れている。
また、本実施例の蓄電ユニットでは、冷却プレート２１ａ、２１ｂが蓄電部１に接合された接続部材２０の外表面と絶縁シート２２ａ、２２ｂを介して当接している構成であるが、より蓄電部１からの放熱特性を向上させるために、熱伝導性に優れた絶縁シート２２ａ、２２ｂを用いる。絶縁シート２２ａ、２２ｂを構成する絶縁材料として、例えばシリコン・ウレタン・テフロン（登録商標）・ＰＥＴ・ＰＰＳ・ゴム系等を用いることが好ましい。
図３は本実施例のキャパシタユニットの斜視図である。
図４（ａ）は同キャパシタユニットに用いられる冷却プレートの温度分布を示した上面図であり、（ｂ）は同キャパシタユニットに用いられる冷却プレートの温度分布を示した正面図である。
図３において、本実施例において冷却プレート２１ａ、２１ｂは例えば内部には冷媒として水（図示なし）が収容されると共に、上記蓄電部１の各電気二重層キャパシタの配置方向に長手方向を有した長方形管で構成されている。この冷却プレート２１ａ、２１ｂに収容されている水は例えばキャパシタユニットとは別にこの水を蓄積するタンク（図示なし）を用意し、水はこのタンクから供給される構成が好ましく、上記冷却プレート２１ａ、２１ｂの内部に充填すると共に、冷却プレート２１ａ、２１ｂの内部を一方向へ流れ最終的には上記タンクへ水が循環して戻り、必要に応じてタンク内で水が冷却される構成が好ましい。
この水を収容した冷却プレート２１ａ、２１ｂを用いて蓄電部１を冷却する上で、さらに蓄電部１をより効率的に冷却するために、蓄電部１を挟むように配置された冷却プレート２１ａ、２１ｂ内に収容された水が流れる方向は、互いに逆方向へ流れることが好ましい。
これは、冷却プレート２１ａ、２１ｂ内を流れる水の方向がどちらも同じ方向であった場合、冷却プレート２１ａ、２１ｂにおいて水の移動開始地点近傍に配置された蓄電部１の電気二重層キャパシタを十分に冷却することができるが、冷却プレート２１ａ、２１ｂにおいて移動終着地点近傍に配置された電気二重層キャパシタはこの移動終着地点に到達するまでに移動する水が各電気二重層キャパシタから吸収した熱エネルギーにより温められ、冷却が不十分になってしまう恐れがあるためである。
さらに、蓄電部１を構成する各電気二重層キャパシタの冷却特性が不均一になるため、電気二重層キャパシタ間における内部抵抗増大などの劣化速度が不均一になり、信頼性が電気二重層キャパシタごとに異なってくるという課題が生じる。
図４（ａ）、（ｂ）において上記課題に対して、冷却プレート２１ａ、２１ｂ内の水の流れる方向をそれぞれ逆方向とすることにより、各電気二重層キャパシタに当接する少なくとも一方の冷却プレート内を移動する水は移動開始地点により近い水が移動することとなるため、水と電気二重層キャパシタとの温度差からより効率的に冷却ができると共に、各電気二重層キャパシタの冷却特性をより均等にすることが可能となる。
なお、本実施例では、蓄電部１に金属板から成る接続部材２０を並べて配設しているため、複数の接続部材２０により形成される平面に合わせると共に、低背化を目的としてプレート状の冷却手段を用いて冷却を行ったが、特に限定されず、ヒートパイプなどで冷却を行ってもよい。
さらに、本発明における実施例１のキャパシタユニットに用いられる蓄電部１は各電気二重層キャパシタを端子板３が逆方向を向くように隣接させて直列接続させたが、これに限定されず、隣接する電気二重層キャパシタのそれぞれの端子板３が同じ方向を向くように配置され、それぞれの端子板３が帯びる電気的極性が逆となるように構成し、直列に接続された構成であってもよい。また、本発明の蓄電ユニットに用いられる蓄電部１は直列接続したものだけに限定されず、並列接続されたものであってもよい。
そして、図３などにおいて、配設された複数の電気二重層キャパシタを電気的に接続する複数の接続部材２０において、その一端を電気二重層キャパシタと接続すると共に、他端を外部回路または電子部品など（図示なし）と接続する接続部材２０ａ、２０ｂは上記他端を上記電気二重層キャパシタの高さ方向および冷却プレート２１ａ、２１ｂの流路方向に対して垂直に表出することが好ましい。この構成により、外部回路または電子部品と余分な導線など（図示なし）を引き回す必要なく低抵抗化させて接続させることができる。さらに、接続する外部回路などを冷却プレート２１ａ、２１ｂの外表面上に設けることによって、冷却プレート２１ａ、２１ｂにより、蓄電部１と同時にその外部回路または電子部品も冷却することができる。
また、本実施例におけるキャパシタユニットに用いられる素子２は端子板３および外装ケース４に直接接合されているが、これに限定されず、素子２の負極端部２ａ、正極端部２ｂへ予め金属板である中間体（図示なし）を接続させ、この中間体と端子板３や金属ケース４を接合させることにより、中間体を素子２に接合させた際に、素子２および中間体と接合具合や平滑性を確認することができ、電気二重層キャパシタの作製において信頼性が向上する。
なお、本発明の蓄電ユニットを本実施例では電気二重層キャパシタを用いたキャパシタユニットを使って説明したが、本発明における蓄電ユニットは上記構成に限定されることはなく、蓄電部がリチウムイオンを含んだ電解質を用いた電気化学キャパシタや、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などの蓄電池であっても、電池内の素子の構成が本実施例の電気二重層キャパシタのように、両端に集電体表出部を備え、この一対の集電体表出部がケースおよびこのケースを封止する蓋体と接合されると共に、電気的に接続されたものであれば、本実施例のように電池の高さ方向両端から優先して放熱を行うことができるため、本発明の蓄電ユニットとして用いることができる。
また、本実施例では、素子２が巻回状であったが、箔状である正極および負極が対向すると共に積層され、それぞれに形成された集電体表出部が逆方向に突出するよう構成されたものを用いてもよい。この場合、外装ケースは上記実施例１のような有底円筒状ではなく、角筒状である方が好ましい。
そして、本実施例では電解液を用いたキャパシタユニットの構成を説明したが、電解液に限定されず、固体電解質や、電解液に少量のバインダを含ませたゲル状電解質であってもよい。
さらに、本実施例では、説明を行うために図１〜４に示される蓄電部１にこの蓄電部１を構成する複数の電気二重層キャパシタが一列に並列したものを用いたが、この構成に限定されず、上記複数の電気二重層キャパシタが複数列により構成されたものなどであっても各電気二重層キャパシタの素子の両端側に一対の冷却プレートが配設されている構成であれば用いることができる。
以下に図面を用いながら本発明における実施例２および請求項７に記載の発明について説明を行うが、本発明は下記の内容に限定されない。なお、本発明における実施例１と同じ構成要素を用いているものについては同じ符号を付与して説明を行う。
図５は本実施例のキャパシタユニットに用いられる冷却プレート２１ｃの一部を抜粋すると共に、この冷却プレート２１ｃの内部を示した断面斜視図である。
本実施例のキャパシタユニットに用いられる冷却プレート２１ｃはその内部に所定の厚みの仕切り壁３０が設けられ、冷媒である水が通る水路３１が複数形成された構成となっている。
このように仕切り壁３０が冷却プレート２１ｃ内部に形成されることにより、実施例１の仕切り壁３０が設けられていない冷却プレート２１ａ、２１ｂと比べて、仕切り壁３０が冷媒である水と接触することにより、冷却プレート２１ｃと水との接触面積を増加させることができるため、冷却プレート２１ｃと水との間における熱伝達率を高めることができる。
これにより、蓄電部１から伝わる熱をより効率的に冷媒へ吸収することができる。
以上のように、本発明における蓄電ユニットは素子を構成する電極の一端辺が端子板および外装ケースに接合されることによりそれぞれの電極を外部へ取り出す構成の蓄電装置をより効率的に冷却するために、これら複数の蓄電装置を電気的に接続する接続部材を、素子から電極を引き出した外装ケースの外底面および端子板の外表面の少なくとも一方に接続させると共に、この接続部材の外表面上に水を収容した冷却プレートなどを用いて冷却を行った。
これにより、蓄電装置の内部で生じる熱を、素子から広い接触面積により接合された端子板または外装ケースへ伝熱し、端子板または外装ケースから当接する冷却手段へと放熱することができる。蓄電装置の内部から冷却プレートに至る伝熱経路をより熱伝導性および熱伝達性が優れた部材を用いて構成し、より短い距離、広い接触面積で冷媒へ伝えることができるため、より早くに蓄電装置を冷却することができ、蓄電ユニットとして信頼性向上を図ることができる。
本発明にかかる蓄電ユニットは、素子の両端に形成された集電体表出部がそれぞれ端子板あるいは外装ケースと接合されて電極が引き出された蓄電装置と、この蓄電装置の端子板の外表面または外装ケースの外底面に当接する冷却手段とを備えている。これにより、本発明にかかる蓄電ユニットは蓄電ユニット内部から冷却手段に至るまでの伝熱経路を金属部材などの高い熱伝導性を有した部材を介して放熱を行うことができるため、充放電における蓄電装置の発熱に対してより効率的に冷却を行うことができるため、より多くの熱を放つ電子機器や車載用蓄電装置として利用することが期待される。
１ 蓄電部
１ａ、１ｂ 電気二重層キャパシタ
２ 素子
２ａ 負極端部
２ｂ 正極端部
３ 端子板
４ 外装ケース
４ａ 絞り加工部
４ｂ カーリング加工部
５ 封口部材
２０、２０ａ、２０ｂ 接続部材
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 冷却プレート
２２ａ、２２ｂ 絶縁シート
３０ 仕切り壁
３１ 水路

Claims (9)

  1. 金属箔から成る集電体と、この集電体上に形成された電極部から成る正極および負極を一対の電極とし、この電極の間にセパレータが介在するように巻回または積層された素子と、この素子と電解質を収容する金属から成る有底筒状の外装ケースと、この外装ケースの開口端部を絶縁した状態で封止する金属製の封口体から構成された蓄電装置と、
    この蓄電装置を冷却する冷媒を備えた冷却手段とを少なくとも備え、
    前記一対の電極に形成されたそれぞれの電極部は、前記集電体の少なくとも一端辺上に電極部が形成されない集電体表出部が設けられるように形成され、前記素子はこれら集電体表出部が互いに逆方向に突出するように前記一対の電極が対向し、前記一方の電極に形成された集電体表出部は前記封口体の内面と接合され、前記他方の電極に形成された集電体表出部は前記外装ケースの内底面と接合され、前記封口体の外表面および前記外装ケースの外底面のうち少なくとも一方と前記冷却手段が絶縁された状態で直接的にまたは間接的に当接した蓄電ユニット。
  2. 複数の前記蓄電装置と、前記複数の蓄電装置を電気的に接続させる金属板から成る複数の接続部材と、前記冷却手段とを少なくとも備え、前記複数の蓄電装置のうち少なくとも一つの蓄電装置は、その外装ケースの外底面または封口体の外表面と前記接続部材が当接して電気的に接続すると共に、前記冷却手段は絶縁された状態で前記接続部材を介して前記外装ケースの外底面または前記封口体の外表面と当接した請求項１に記載の蓄電ユニット。
  3. 並列に隣接するように配置された前記複数の蓄電装置と、これらの蓄電装置を電気的に接続する複数の前記接続部材と、一対の冷却部からなる前記冷却手段とから少なくとも成り、前記複数の蓄電装置のうち隣接する少なくとも一対の蓄電装置がそれぞれの封口体の外表面が同じ方向に表出するように配置されると共に、互いの外装ケースおよび封口体が有する極性が逆の極性であり、この一対の蓄電装置の外装ケースの外底面どうしまたは封口体の外表面どうしを前記接続部材により電気的に接続すると共に、前記冷却手段である一対の冷却部が前記複数の蓄電装置を挟んで対向するように配置されると共に、前記接続部材と絶縁された状態で当接した請求項２に記載の蓄電ユニット。
  4. 並列に隣接するように配置された前記複数の蓄電装置と、これらの蓄電装置を電気的に接続する前記複数の接続部材と、一対の冷却部からなる前記冷却手段とから少なくとも成り、前記複数の蓄電装置のうち隣接する少なくとも一対の蓄電装置がそれぞれの封口体が逆方向になるように配置されると共に、互いの外装ケースおよび封口体が有する極性が同じ極性であり、この一対の蓄電装置のうち一方の蓄電装置の外装ケースの外底面と他方の蓄電装置の封口体の外表面が前記接続部材により電気的に接続すると共に、前記冷却手段である一対の冷却部は前記複数の蓄電装置を挟んで対向するように配置されると共に、前記接続部材と絶縁された状態で当接した請求項２に記載の蓄電ユニット。
  5. 前記一対の冷却部からなる冷却手段は、前記冷却部内を前記複数の蓄電装置により構成された両端に対して平行方向へ移動する冷媒をそれぞれ含むとともに、これらの冷媒が、前記それぞれの冷却部において、互いに逆方向に移動する請求項３または４に記載の蓄電ユニット。
  6. 前記冷却手段の少なくとも一方の冷却部は金属管とこの金属管内を移動する前記冷媒からなり、この金属管の内部には内部空間を区切る壁部が形成された請求項３または４に記載の蓄電ユニット。
  7. 正極および負極に形成された一対の集電体表出部のうち少なくとも一方が金属板である中間体と接合され、この中間体の素子と接合された面の裏面が封口体または外装ケースと接合された請求項１に記載の蓄電ユニット。
  8. 前記一方の集電体表出部と接合された封口体において、前記外装ケースの開口部と当接する箇所に絶縁体を介在させ、この絶縁体と前記封口体により、前記外装ケースの開口部が封止された請求項１に記載の蓄電ユニット。
  9. 前記並列に隣接した複数の蓄電装置において、その両端に配設された蓄電装置に一端が接続された前記接続部材の他端が、前記並列に隣接された複数の蓄電装置の隣接方向およびそれぞれの蓄電装置の高さ方向に対して略垂直に表出した請求項３または４いずれか一つに記載の蓄電ユニット。
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