JP2013093225A - Storage element, electric cell, and battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電素子、単電池、および組電池に関する。 The present invention relates to a power storage element, a single battery, and an assembled battery.
従来、金属箔表面に活物質層が形成された電極板を有する発電要素が、外装体に収容されてなる、電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学装置が知られている(例えば下記特許文献1に記載)。外装体の側面における中央部には、樹脂製の樹脂板が接着により固定されている。このようにすると、複数の電気化学装置を並べて配設した場合に、隣り合う各電気化学装置の間に所定の隙間が形成されるため、各電気化学装置を冷却することができる。 Conventionally, an electrochemical device such as a battery or an electric double layer capacitor in which a power generation element having an electrode plate having an active material layer formed on the surface of a metal foil is housed in an exterior body is known (for example, the following patent document) 1). A resin plate made of resin is fixed to the center of the side surface of the exterior body by adhesion. In this case, when a plurality of electrochemical devices are arranged side by side, a predetermined gap is formed between the adjacent electrochemical devices, so that each electrochemical device can be cooled.
しかしながら、上記の電気化学装置では、発電要素が外装体に収容された後、この外装体の側面に樹脂板を固定する必要がある。なお、上記の電気化学装置は、その冷却を目的として樹脂板を用いているものの、蓄電素子の膨れを吸収すべく弾性体を用いる場合であっても、その弾性体を外装体に固定する手順は同様である。 However, in the above electrochemical device, after the power generation element is accommodated in the exterior body, it is necessary to fix the resin plate to the side surface of the exterior body. Although the above-described electrochemical device uses a resin plate for the purpose of cooling, even when an elastic body is used to absorb the swelling of the storage element, a procedure for fixing the elastic body to the exterior body Is the same.
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、蓄電素子の膨れを吸収するにあたり、発電要素が外装体に収容された後、弾性体を外装体に固定する作業を廃止することを目的とする。 The present invention has been completed based on the above-described circumstances, and eliminates the work of fixing the elastic body to the exterior body after the power generation element is accommodated in the exterior body in absorbing the swelling of the storage element. The purpose is to do.
本発明の蓄電素子は、発電要素と、発電要素を収容する外装体と、発電要素と外装体の間に収容された弾性体と、を備え、外装体には、弾性体を内部に収容して保持する凹部が形成されている構成としたところに特徴を有する。
また、本発明は、上記の蓄電素子を単電池に適用してもよいし、この単電池が複数並んで配設されてなる組電池に適用してもよい。
An electricity storage device of the present invention includes a power generation element, an exterior body that houses the power generation element, and an elastic body that is housed between the power generation element and the exterior body, and the exterior body houses the elastic body inside. It is characterized in that it has a configuration in which a concave portion to be held is formed.
In addition, the present invention may be applied to the above-described power storage element in a unit cell, or may be applied to a battery pack in which a plurality of unit cells are arranged side by side.
このような構成によると、複数の蓄電素子を並べて配設した場合に、蓄電素子の膨れを弾性体で吸収することができる。ここで、蓄電素子を製造する際には、凹部の内部に弾性体を収容して保持しておくことができるため、予め弾性体が保持された外装体に発電要素を収容するだけでよい。したがって、発電要素が外装体に収容された後、弾性体を外装体に固定する作業を廃止できる。 According to such a configuration, when a plurality of power storage elements are arranged side by side, the swelling of the power storage elements can be absorbed by the elastic body. Here, when manufacturing the electricity storage element, the elastic body can be accommodated and held in the recess, and therefore, it is only necessary to accommodate the power generation element in the exterior body in which the elastic body is previously held. Therefore, the work of fixing the elastic body to the exterior body after the power generation element is accommodated in the exterior body can be eliminated.
本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
外装体は、樹脂製のシートを袋状に成形したものであって、凹部は、外装体の一部を発電要素から遠ざかる方向に膨出させて形成されている構成としてもよい。
このような構成によると、樹脂製のシートを袋状に成形して外装体を形成する際に凹部を形成することができる。
The following configuration is preferable as an embodiment of the present invention.
The exterior body may be formed by molding a resin sheet into a bag shape, and the recess may be formed by bulging a part of the exterior body away from the power generation element.
According to such a structure, a recessed part can be formed when a resin-made sheet | seat is shape | molded in a bag shape and an exterior body is formed.
凹部はその開口部よりも内部側が広くなる形状とされ、弾性体は、凹部に収容されている構成としてもよい。
このような構成によると、凹部の内部側が開口部よりも広くなるように形成されているため、弾性体を凹部の内部に収容するだけで、弾性体を外装体に固定することができる。
The recess may have a shape whose inner side is wider than the opening, and the elastic body may be accommodated in the recess.
According to such a configuration, since the inner side of the recess is formed to be wider than the opening, the elastic body can be fixed to the exterior body only by housing the elastic body inside the recess.
弾性体は、開口部の開口縁部に対して内部側から係合する係合部を有しており、この係合部は、弾性体の周方向に延びて形成されている構成としてもよい。
このような構成によると、係合部が弾性体の周方向に延びているため、係合部を広い範囲で開口部の開口縁部に係合させることができる。したがって、外装体に対する弾性体の保持力を向上させることができる。
The elastic body has an engaging portion that engages with the opening edge of the opening from the inside, and the engaging portion may be formed to extend in the circumferential direction of the elastic body. .
According to such a configuration, since the engaging portion extends in the circumferential direction of the elastic body, the engaging portion can be engaged with the opening edge of the opening in a wide range. Therefore, the holding force of the elastic body with respect to the exterior body can be improved.
係合部は、弾性体の全周に亘って形成されている一方、開口部の開口縁部は、全周に亘って開口部の中心側に突出するように形成されている構成としてもよい。
このような構成によると、係合部および開口部の開口縁部がそれぞれ全周に亘って形成されているため、これらを全周に亘って係合させることができる。したがって、外装体に対する弾性体の保持力をより向上させることができる。
The engaging portion may be formed over the entire circumference of the elastic body, while the opening edge portion of the opening may be formed so as to protrude toward the center of the opening over the entire circumference. .
According to such a structure, since the engaging part and the opening edge part of the opening part are each formed over the perimeter, these can be engaged over a perimeter. Therefore, the holding force of the elastic body with respect to the exterior body can be further improved.
電力を入出力するための電極端子を備え、弾性体は、発電要素の外面のうち電極端子が配設された面に隣接する面に対面している構成としてもよい。
このような構成によると、複数の蓄電素子を並べて配設した場合に、電極端子が配設された面を同じ向き(例えば上向き)に設置することができるため、各蓄電素子を直列ないし並列に接続しやすくなる。
An electrode terminal for inputting and outputting electric power may be provided, and the elastic body may be configured to face a surface adjacent to the surface on which the electrode terminal is disposed, of the outer surface of the power generation element.
According to such a configuration, when a plurality of power storage elements are arranged side by side, the surfaces on which the electrode terminals are disposed can be installed in the same direction (for example, upward). It becomes easy to connect.
本発明によれば、蓄電素子の膨れを吸収するにあたり、発電要素が外装体に収容された後、弾性体を外装体に固定する作業を廃止することができる。 According to the present invention, the work of fixing the elastic body to the exterior body after the power generation element is accommodated in the exterior body can be eliminated when absorbing the swelling of the electricity storage element.
<実施形態>
本発明の実施形態を図1ないし図9の図面を参照しながら説明する。本実施形態における蓄電素子は、電気自動車やハイブリット自動車等の車両に搭載される非水電解質二次電池の一種である大型リチウムイオン電池(以下、単に単電池Bと称する)である。この単電池Bは、図9に示すように、電池本体B1と、外装体30と、スペーサ40とを備えて構成されている。この電池本体B1は、スペーサ40とともに外装体30内に収容されている。電池本体B1は、扁平型をなす発電要素10が、図8に示す角形のセルケース28に収容されてなる角型電池であり、セルケース28内には電解液が充填されている。以下、各構成部材において、図2の上側を上方、下側を下方として説明する。
<Embodiment>
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS. The storage element in the present embodiment is a large lithium ion battery (hereinafter simply referred to as a single battery B) which is a kind of non-aqueous electrolyte secondary battery mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. As shown in FIG. 9, the unit cell B includes a battery body B <b> 1, an
発電要素10は、図8に示すように、正極板と負極板の間にセパレータを挟んで重ね合わせたものを、ポリエチレン製の長方形状をなす巻芯11を中心にして巻回したものである。正極板は、帯状をなすアルミニウム箔の表面に正極活物質層が形成されたものであり、その長手方向に延びる一方の縁には、正極活物質層が形成されずにアルミニウム箔が露出した正極集電箔12が形成されている。また、負極板は、帯状をなす銅箔の表面に負極活物質層が形成されたものであり、その長手方向に延びる一方の縁には、負極活物質層が形成されずに銅箔が露出した負極集電箔13が形成されている。
As shown in FIG. 8, the
正極板と負極板は、正極集電箔12と負極集電箔13が反対側に配される向きで、かつ正極集電箔12がセパレータおよび負極板よりも外側に配され、また負極集電箔13がセパレータおよび正極板よりも外側に配されるように重ねられて巻回されている。これにより、発電要素10の幅方向における一端側(正極側)には、正極集電箔12のみが積層して突設され、他端側(負極側)には、負極集電箔13のみが積層して突設されている。
The positive electrode plate and the negative electrode plate are arranged in such a direction that the positive electrode
正極集電箔12および負極集電箔13は、それぞれ上下方向に長い長円形状に巻回されており、そのうち上下方向に直線状に延びる側面部分12A,13Aが、後述する正極集電体24または負極集電体25に溶着される溶着部とされている。正極集電箔12には、正極端子22に接続された正極集電体24が接続され、負極集電箔13には、負極端子23に接続された負極集電体25が接続されている。各集電体24,25は、それぞれ大きな電流容量が得られるように十分な厚さを有する金属板からなるものであり、正極集電体24は、例えばアルミニウム合金板からなり、負極集電体25は、例えば銅板合金板からなる。また、各端子22,23は、非導電性の蓋体21によって一体に組み付けられている。
Each of the positive electrode
正極集電体24は、正極集電箔12の各側面部分12A,12Aに接続される一対の脚部24A,24Aを備えている。一方、負極集電体25は、負極集電箔13の各側面部分13A,13Aに接続される一対の脚部25A,25Aを備えている。正極集電体24の各脚部24A,24Aは、互いの板面が対向する向きで配され、細長い形状をなして上下方向に延びている。同様に、負極集電体25の各脚部25A,25Aも、互いの板面が対向する向きで配され、細長い形状をなして上下方向に延びている。各脚部24A,25Aは、複数のクリップ27によって各集電箔12,13の各側面部分12A,13Aに密着させた状態で、超音波溶接等の溶着手段によって溶着を行うことにより、各側面部分12A,13Aに対して導通可能に接続されている。
The positive electrode
外装体30は、図9に示すように、上面側が開放された袋状の容器体31を備えて構成されている。この容器体31は、絶縁性の樹脂製のシート(例えば、絶縁チューブ)からなり、このシートは、熱によって収縮する特性を備えている。
As shown in FIG. 9, the
電力を入出力するための正極端子22および負極端子23は、蓋体21を貫通して上方に突出している。容器体31の側面32における中央部には、膨出部33が形成されている。膨出部33は、容器体31を構成する樹脂製のシートの一部を膨出させるようにしてシート真空成形したものである。例えば、図7に示すように、展開状態にあるシート状の容器体31の一方の側面32に膨出部33を予め形成しておき、各側面32,32を対向させるように折り曲げて袋状に成形するとともに、側面32の両側にそれぞれ配された各接合部36,36を熱溶着させることによって袋状の容器体31に成形される。
A
各単電池Bは、図2および図3に示すように、各側面32を対面させる向きに並んで配設されており、複数の単電池Bの各端子22,23を直列ないし並列に接続することによって組電池ABが構成されている。膨出部33は、各単電池Bの両側面32,32のいずれか一方に設けられており、各単電池Bの膨出部33が同じ向きを向くようにして各単電池Bが配設されている。したがって、隣り合う各単電池Bは、対向する各側面32,32が所定の間隔を空けて配され、かつ、膨出部33において互いに接触することになる。
As shown in FIGS. 2 and 3, each unit cell B is arranged side by side so that the side surfaces 32 face each other, and the
膨出部33は、詳細には図6に示すように、発電要素10側に開口する形態をなし、側面32の一部を発電要素10から遠ざかる方向に膨出させて形成されている。言い換えると、膨出部33は、発電要素10に近い開口部34を有し、この開口部34よりも内部側が広くなる形状(あり溝状)とされ、開口部34の開口縁部34Aが全周に亘って開口部34の中心側に突出するように形成されている。膨出部33のうち開口部34と反対側に配された奥壁35は平面状とされている。奥壁35は、図2もしくは図3に示すように、この奥壁35が設けられた容器体31に隣接する容器体31の側面32に面接触するようになっている。
As shown in detail in FIG. 6, the bulging
膨出部33の内部には、ゴム等の弾性部材からなるスペーサ40が収容されている。このスペーサ40は、略方形のブロック状をなし、膨出部33の開口部34側に配される内側面41よりも奥壁35側に配される外側面42の方が一回り大きくなるように形成されている。また、スペーサ40における内側面41と外側面42との間に全周に亘って配された周面43は、図4および図5に示すように、奥壁35側から開口部34側に向かうほどスペーサ40の軸心側(内側面41の中心と外側面42の中心とを結ぶ軸線側)に近づくように傾斜するテーパ状の傾斜面とされている。
A
スペーサ40の外側面42は、膨出部33の開口部34よりも一回り大きめに形成され、スペーサ40の内側面41は、膨出部33の開口部34よりも一回り小さめに形成されている。また、スペーサ40の外側面42が膨出部33の奥壁35に当接した状態では、スペーサ40の内側面41が膨出部33の開口部34に配されて発電要素10の側面に当接可能とされている。さらに、スペーサ40の外側面42および周面43は、膨出部33の内部形状にほぼ沿う形状とされている。したがって、スペーサ40は、膨出部33の内部にほぼ適合して収容され、周面43が開口部34の開口縁部34Aに対して内側から係合することで膨出部33の内部に保持されている。この結果、スペーサ40の内側面41は、発電要素10の外面のうち各端子22,23が配設された面(上面)に隣接する面(側面)に対面する配置で保持される。
The
本実施形態は以上のような構成であって、続いてその作用を説明する。まず、樹脂製のシートを所定の形状に打ち抜き、この打ち抜かれたシートにシート真空成形を施すことによって図7に示す膨出部33を膨出成形する。ここで、膨出部33にスペーサ40を嵌め込む。スペーサ40はゴム材であるため、弾性変形しながら開口部34を通過し、外側面42が奥壁35に当接するまでスペーサ40を押し込む。すると、スペーサ40の周面43が開口部34の開口縁部34Aに内側から係合し、スペーサ40が膨出部33の内部に収容されて保持される。
The present embodiment is configured as described above, and its operation will be described subsequently. First, a resin sheet is punched into a predetermined shape, and a sheet vacuum forming is performed on the punched sheet to bulge-mold the bulging
次に、電池本体B1を包み込むようにしてシート状の容器体31の各側面32,32を折り曲げるとともに、各接合部36を熱溶着させることにより、袋状の容器体31が成形され、図1に示す単電池Bが完成する。このような成形方法によると、容器体31を成形した後にスペーサ40を粘着テープなどで貼り付ける必要がないため、スペーサ40の取り付け作業が簡易になり、生産性を向上させることができる。また、スペーサ40を容器体31に貼り付けるにあたって、粘着テープ等を用いる必要がないため、部品コストを低減させることができる。
Next, the side surfaces 32 and 32 of the sheet-
この後、図2に示すように、複数の単電池Bが所定の間隔を空けて並設され、各端子22,23を直列ないし並列に接続することにより組電池ABが構成される。組電池ABの状態では、各膨出部33の奥壁35が、隣接する単電池Bの側面32に当接している。ここで、各単電池Bに繰り返し充放電が行われると、各単電池Bが膨れることになる。その場合であっても、各スペーサ40が膨れを吸収することになるため、単電池Bの膨張に伴う組電池ABの膨れを規制できる。
Thereafter, as shown in FIG. 2, a plurality of single cells B are arranged in parallel at a predetermined interval, and the assembled battery AB is configured by connecting the
また、単電池Bが、強い振動や衝撃を受けた場合には、比較的重量の大きい電池本体B1が、外装体30内において変位しようとする。すると、電池本体B1はスペーサ40に当接し、スペーサ40は電池本体B1に押されて膨出部33の奥壁35に当接する。したがって、単電池Bが強い振動や衝撃を受けた場合であっても、各集電体24,25が変形して各集電箔12,13に亀裂が生じる等の事態を防ぐことができるから、高い耐振動性および耐衝撃性を実現することができる。
Further, when the unit cell B is subjected to strong vibration or impact, the battery body B <b> 1 having a relatively large weight tends to be displaced in the
以上のように本実施形態では、複数の単電池Bを並べて配設した場合に、各電池本体B1の膨れをスペーサ40で吸収することができる。ここで、単電池Bを製造する際には、膨出部33の内部にスペーサ40を収容して保持しておくことができるため、予めスペーサ40が保持された外装体30に発電要素10を収容するだけでよい。したがって、発電要素10が外装体30に収容された後、スペーサ40を外装体30に固定する作業を廃止できる。
As described above, in this embodiment, when the plurality of single cells B are arranged side by side, the swelling of each battery body B1 can be absorbed by the
また、容器体31の一部を膨出させるように膨出部33を成形しているから、樹脂製のシートを袋状に成形して容器体31を形成する際に膨出部33を形成することができる。また、膨出部33の内部側が開口部34よりも広くなるように容器体31を形成したから、スペーサ40を膨出部33の内部に収容するだけで、スペーサ40を容器体31に固定することができる。また、スペーサ40の周面43および開口部34の開口縁部34Aがそれぞれ全周に亘って形成されているため、周面43と開口縁部34Aを全周に亘って係合させることができる。したがって、容器体31に対するスペーサ40の保持力をより向上させることができる。
Further, since the bulging
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態では、蓄電素子の一例として非水電解質二次電池を示したが、これに限らず、蓄電素子は、例えば、リチウムイオンキャパシタのような電気化学現象を伴うキャパシタであってもよい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1) In the above-described embodiment, a nonaqueous electrolyte secondary battery is shown as an example of a power storage element. However, the present invention is not limited to this, and the power storage element is a capacitor with an electrochemical phenomenon such as a lithium ion capacitor. Also good.
(2)上記実施形態では、電池本体B1の発電要素10は、セパレータを挟んで重ね合わせられた正極板と負極板とが巻回されて扁平形状に形成されたものとされているが、これに限らず、例えば、発電要素は、セパレータを挟んで重ね合わせられた正極板と負極板とが巻回されて円筒形状等の他の形状に形成されたものであってもよく、また、正極板と負極板とが巻回されずに積層されてなる積層型のものであってもよい。
(2) In the above embodiment, the
(3)上記実施形態では、本発明を、一の発電要素10を備えた単電池Bに適用した例を説明したが、これに限らず、本発明は、二以上の発電要素を備えた単電池にも適用することができる。
(3) In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the single battery B including one
(4)上記実施形態では、容器体31の一部を膨出させて膨出部33を形成しているものの、本発明によると、図10に示すように、容器体の一部を膨出させることなく、厚みのある容器体31の内面側に凹み37を設け、この凹み37にスペーサ40を収容してもよい。
(4) In the above embodiment, a part of the
(5)上記実施形態では、スペーサ40の周面43と開口部34の開口縁部34Aを係合させることで、スペーサ40を膨出部33の内部に保持しているものの、本発明によると、スペーサを弾性変形させながら膨出部の内部に圧入する等して膨出部の内部にスペーサを保持してもよい。この場合、膨出部は、開口部の径寸法を維持したまま内部側に凹む形態としてもよい。
(5) In the above embodiment, although the
(6)上記実施形態では、開口部34の開口縁部34Aおよびスペーサ40の周面43がそれぞれ全周に亘って形成されているものの、本発明によると、開口部の開口縁部あるいはスペーサの周面のいずれか一方を周方向に沿って間欠的に設けてもよい。
(6) In the above embodiment, although the
10…発電要素
30…外装体
33…膨出部(凹部)
34…開口部
34A…開口縁部
40…スペーサ(弾性体)
43…周面(係合部)
AB…組電池
B…単電池(蓄電素子)
DESCRIPTION OF
34 ...
43 ... peripheral surface (engagement part)
AB ... assembled battery B ... single battery (storage element)
Claims (8)
前記発電要素を収容する外装体と、
前記発電要素と前記外装体の間に収容された弾性体と、を備え、
前記外装体には、前記弾性体を内部に収容して保持する凹部が形成されている蓄電素子。 A power generation element;
An exterior body that houses the power generation element;
An elastic body housed between the power generation element and the exterior body,
The electricity storage element in which the said exterior body is formed with the recessed part which accommodates and hold | maintains the said elastic body inside.
前記弾性体は、前記発電要素の外面のうち前記電極端子が配設された面に隣接する面に対面している請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の蓄電素子。 It has electrode terminals for inputting and outputting power,
The electricity storage device according to any one of claims 1 to 5, wherein the elastic body faces a surface adjacent to a surface on which the electrode terminal is disposed, of the outer surface of the power generation element.
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