JP2013214474A - 蓄電装置およびその構造を有する二次電池 - Google Patents
蓄電装置およびその構造を有する二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013214474A JP2013214474A JP2012085338A JP2012085338A JP2013214474A JP 2013214474 A JP2013214474 A JP 2013214474A JP 2012085338 A JP2012085338 A JP 2012085338A JP 2012085338 A JP2012085338 A JP 2012085338A JP 2013214474 A JP2013214474 A JP 2013214474A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- reactant
- case
- valve
- storage device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
【課題】通常運転時の電気抵抗を高くすることなく、過充電時に確実に電流を遮断することが可能な蓄電装置、およびその構造を有する二次電池を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する蓄電装置は、ケース内の圧力が第1圧力以上になると作動して、正極または負極の少なくともいずれか一方において、外部端子と電極シートとの間の通電経路を遮断可能な電流遮断機構と、ケース内に設けられる収容室と、収容室内に配置される、液体または固体の第1反応物と、ケース内でかつ収容室外に配置され、第1反応物と混合されて反応することによって気体を発生する、液体または固体の第2反応物と、収容室に設けられ、開放すると第1反応物が第2反応物に向かって移動する位置に設置されている弁とを備えている。弁は、ケース内の圧力が、第1圧力よりも低い第2圧力以上の場合に、開放される。
【選択図】 図1
【解決手段】本明細書が開示する蓄電装置は、ケース内の圧力が第1圧力以上になると作動して、正極または負極の少なくともいずれか一方において、外部端子と電極シートとの間の通電経路を遮断可能な電流遮断機構と、ケース内に設けられる収容室と、収容室内に配置される、液体または固体の第1反応物と、ケース内でかつ収容室外に配置され、第1反応物と混合されて反応することによって気体を発生する、液体または固体の第2反応物と、収容室に設けられ、開放すると第1反応物が第2反応物に向かって移動する位置に設置されている弁とを備えている。弁は、ケース内の圧力が、第1圧力よりも低い第2圧力以上の場合に、開放される。
【選択図】 図1
Description
本発明は、蓄電装置と、この蓄電装置の構造を有する二次電池に関する。
蓄電装置の過充電時に電極体が発熱すると、ガスが発生して、電極体を収容するケース内の圧力が上昇する。過充電時に通電経路を遮断するために、ケース内の圧力が上昇した場合に、導電部材を破断して通電経路を遮断する電流遮断機構が設置されることがある。しかしながら、過充電時に発生するガス量が、電流遮断機構を作動させるために十分でない場合がある。このような電流遮断機構をより低い圧力で作動させるためには、破断される導電部材の少なくとも一部の厚みを薄くする必要がある。しかしながら、このような導電部材は、蓄電装置の通常動作時には、電極体と外部端子との通電経路となっており、厚みを薄くすると蓄電装置の通常動作時の電気抵抗が上昇する。
このため、蓄電装置の過充電時に積極的にガスを発生させて、電流遮断機構を確実に動作させる技術が提案されている。特許文献1には、温度上昇によって不燃性ガスを発生するジカルボン酸等のガス供給体と、この不燃性ガスの発生により作動して通電経路を遮断する電流遮断機構とを備えた電池が記載されている。電流遮断機構は、一方が電極体側に面し、他方がガス供給体側に面する電流遮断板を有している。電流遮断板は、通常時においては正極または負極側の端子と電極とを電気的に接続しており、電池の過充電時等にガス供給体から不燃性ガスが発生して、ガス供給体側のガス圧力が上昇すると、電極体側との圧力差によって破断し、電池の電流を遮断する。
特許文献1では、ガス供給体は、電極体と離れた位置に設けられているため、過充電時等に電極体が発熱しても、ガス供給体の温度が上がりにくく、十分にガスを発生させられない場合がある。すなわち、過充電等の異常時に電極体が発熱しても、ガス供給体から十分なガスが発生されないため、電流遮断機構が作動しない場合がある。
本明細書が開示する蓄電装置は、正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、電極体に含浸されている電解液と、電極体を収容するケースと、ケースに設けられる正極外部端子及び負極外部端子と、ケース内の圧力が第1圧力以上になると作動して、正極外部端子と正極シートとの間の正極通電経路と、負極外部端子と負極シートとの間の負極通電経路の少なくともいずれか一方を遮断可能な電流遮断機構と、ケース内に設けられる収容室と、収容室内に配置される、液体または固体の第1反応物と、ケース内でかつ収容室外に配置され、第1反応物と混合されて反応することによって気体を発生する、液体または固体の第2反応物と、収容室に設けられ、開放すると第1反応物が第2反応物に向かって移動する位置に設置されている弁とを備えている。弁は、ケース内の圧力が、第1圧力よりも低い第2圧力以上の場合に、開放される。
上記の蓄電装置では、電流遮断機構は、ケース内の圧力が第1圧力以上になると作動して、正極通電経路と負極通電経路の少なくともいずれか一方を遮断する。弁が開放される第2圧力は、電流遮断機構が通電経路を遮断する第1圧力よりも低いから、ケース内の圧力が第1圧力未満の場合であっても、弁が開放して気体が発生してケース内の圧力が第1圧力以上に到達し、電流遮断機構が確実に作動する。また、弁は、ケース内の温度ではなくケース内の圧力に応じて開放されるので、ケース内の温度分布に関わらず確実にガスを発生させて、電流遮断機構を作動させることができる。上記の蓄電装置によれば、通常運転時の電気抵抗を高くすることなく、過充電時に確実に電流を遮断することが可能となる。
なお、第1反応物と第2反応物は、ケース内の圧力が第2圧力から第1圧力に上昇するのに必要な気体を発生させるために十分な量が配置されていることが好ましい。
弁は、ケース内の圧力が第2圧力以上の場合に破断する破断弁であってもよい。また、弁は、ケース内の圧力が第2圧力未満の場合には閉鎖し、ケース内の圧力が第2圧力以上の場合には開放される開閉弁であってもよい。
上記の蓄電装置の使用時において、弁は第2反応物の重力方向上方に配置されていることが好ましい。
第1反応物は液体であり、第2反応物は固体であってもよい。第1反応物はクエン酸水溶液であり、第2反応物は炭酸水素ナトリウムであってもよい。また、電極体は、絶縁フィルムによって覆われていてもよい。
本明細書は、また、上記の蓄電装置の構造を有する二次電池を開示する。
本発明によれば、通常運転時の電気抵抗を高くすることなく、過充電時に確実に電流を遮断することが可能な蓄電装置およびその構造を有する二次電池を提供することができる。
本明細書が開示する蓄電装置に係る技術は、例えば、二次電池、キャパシタ等の従来公知の蓄電装置に利用することができる。また、本明細書が開示する蓄電装置は、車両や電気機器等に搭載されていてもよい。
本願が開示する蓄電装置は、正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、電解液と、電極体を収容するケースと、正極外部端子及び負極外部端子と、電流遮断機構とを備えている。電解液は、電極体に含浸されている。正極外部端子及び負極外部端子は、ケースに設けられている。電流遮断機構は、ケース内の圧力が第1圧力以上になると作動して、正極外部端子と正極シートとの間の正極通電経路と、負極外部端子と負極シートとの間の負極通電経路の少なくともいずれか一方を遮断することができる。なお、例えば、電流遮断機構は、正極通電経路と負極通電経路のいずれか一方の電気的接続を遮断することによって、正極通電経路と負極通電経路を遮断する構造であってもよく、正極通電経路と負極通電経路とを短絡させることで、正極通電経路と負極通電経路を遮断する構造であってもよい。
この蓄電装置は、さらに、ケース内に設けられる収容室と、収容室内に配置される第1反応物と、ケース内でかつ収容室外に配置される第2反応物と、弁とを備えている。第1反応物と第2反応物は、固体または液体である。第2反応物は、第1反応物と混合されて反応することによって気体を発生する。
弁は、収容室に設けられており、ケース内の圧力が、第1圧力よりも低い第2圧力以上の場合に、開放される。弁は、開放すると第1反応物が第2反応物に向かって移動する位置に設置されている。例えば、弁は、蓄電装置の使用時の方向において、第1反応物が配置される位置よりも重力方向の下方に設置されることが好ましく、第2反応物が配置される位置よりも重力方向の上方に設置されることが好ましい。また、収容室は、蓄電装置の使用時の方向において、第2反応物が配置される位置よりも重力方向の上方に配置されることが好ましい。このように配置すれば、弁の開放時に重力によって第1反応物が第2反応物の方向に移動させることが容易となる。
弁は、ケース内の圧力が第2圧力以上の場合に開放されるものであればよい。特に限定されないが、例えば、ケース内の圧力が第2圧力以上の場合に破断する破断弁であってもよいし、ケース内の圧力が第2圧力未満の場合には閉鎖し、ケース内の圧力が第2圧力以上の場合には開放される開閉弁であってもよい。弁として破断弁を用いる場合には、弁の構造が簡単で省スペースであるため、コスト性に優れるとともに、蓄電装置の小型化に寄与することができる。
第1反応物と第2反応物は、液体または固体であり、液体または固体の混合物(例えば、水溶液等)であってもよい。第1反応物と第2反応物は、反応によって二酸化炭素等の低燃焼性または不燃性のガスを発生する物質を組み合わせて用いることが好ましい。第1反応物と第2反応物の好ましい組合せの一例として、反応によって二酸化炭素等を発生する、クエン酸水溶液と炭酸水素ナトリウムの組合せを挙げることができる。なお、第1反応物と第2反応物は、ケース内の圧力が第2圧力から第1圧力に上昇するのに必要な気体を発生させるために十分な量が配置されていることが好ましい。
収容室に収容する第1反応物は、液体であることが好ましい。例えば、第1反応物と第2反応物としてクエン酸と炭酸水素ナトリウムを用いる場合には、一方を水溶液として、第1反応物として用いることが好ましい。例えば、クエン酸水溶液を第1反応物と用い、炭酸水素ナトリウムを第2反応物として用いてもよい。なお、蓄電装置は、第2反応物を収容する第2の収容室をさらに備えていてもよい。第2の収容室は、ケース内の電極体側と連通する孔部を有していることが好ましい。孔部は、第2の収容室内で第1反応物と第2反応物が反応した場合に発生するガスの通路となり得る。
電極体は、絶縁性フィルムによって覆われていてもよい。絶縁性フィルムで覆われていることによって、第1反応物または第2反応物が電極体に接触して蓄電装置の電極特性に影響を与えることを抑制することができる。
図1に示すように、蓄電装置100は、ケース60と、電極体2と、正極外部端子30と、負極外部端子10と、正極集電端子46と、負極集電端子26と、第1正極接続部材44と、第2正極接続部材45と、負極接続部材24と、電流遮断機構50を備えている。ケース60は、金属製の略直方体形状の箱型部材であり、x方向の長さがz方向の長さよりも長くなっている。
ケース60は、その内側に、電極体収容室61と、第1収容室63と、第2収容室62とを備えている。第1収容室63は、電極体収容室61の側方の図1に示すx軸の正方向に設けられており、板状の隔壁631によって電極体収容室61および第2収容室62と隔離されている。第2収容室62は、電極体収容室61の下方(図1に示すz軸の負方向)に設けられている。第2収容室62は、板状部材621によって電極体収容室61と隔てられている。板状部材621は、電極体収容室61と第2収容室62とを連通する孔部622を備えている。板状部材621および隔壁631は、ケース60の内壁面に溶接等によって固定されている
図1に示すように、隔壁631は、電極体収容室61および第1収容室63に面している。図1および図2に示すように、隔壁631は、電極体収容室61側の面に弁632を有している。弁632は、隔壁631の下方の第2収容室62により近い位置に設けられている。図2に示すように、弁632は、図2に示す四角と十字とを組み合わせた形状の刻印を隔壁631に形成したものであり、刻印が形成されている部分の隔壁631の厚さは薄くなっている。なお、刻印は隔壁631の電極体収容室61側の面に形成してもよいし、第1収容室63側の面に形成してもよい。弁632は、電極体収容室61内の圧力が第2圧力以上の場合に破断する破断弁である。弁632は、封止された状態において第1収容室63と電極体収容室61および第2収容室62を隔離している。
電極体収容室61の内部には、電極体2と、正極集電端子46と、負極集電端子26と、第1正極接続部材44と、第2正極接続部材45と、負極接続部材24と、電流遮断機構50が収容されている。
電極体2は、正極活物質と正極集電体とを含む正極シートと、負極活物質と負極集電体とを含む負極シートと、正極シートと負極シートとの間に挟まれてそれぞれを分離する、シート状のセパレータとを備えている。電極体2は、正極シート、セパレータ、負極シートが層状にこの順序でy軸方向にそれぞれ多数積層された積層体である。なお、電極体は積層体に限らず捲回体であってもよい。電極体2には、液状の電解液が含浸されている。電極体2の複数の正極シートの集電体は、正極集電端子46によって束ねられており、複数の負極シートの集電体は負極集電端子26によって束ねられている。電極体2は、絶縁性のフィルムによって覆われており、正極集電端子46,負極集電端子26に接続する部分において、絶縁性のフィルムから突出している。
正極集電端子46は、電極体2からケース60の上端面(z軸の正方向の面)に向けて伸び、途中でy軸の正方向に向かって屈曲して、ケース60の上端面に略平行な平坦部を有する形状に形成されている。正極集電端子46は、電極体2からケース60の上端面に向けて伸び、途中でy軸の正方向に向かって屈曲して、ケース60の上端面に略平行な平坦部を有する形状に形成されている。
第1正極接続部材44は、平板状の導電性部材であり、ケース60の上端面に対して略平行に伸びている。正極外部端子30と電流遮断機構50は、第1正極接続部材44を介して電気的に接続されており、正極外部端子30と電極体2の正極シートとの正極通電経路の一部を構成している。
図1に示すように、第2正極接続部材45は、その一部が湾曲した平板状の導電性部材である。正極集電端子46と電流遮断機構50は、第2正極接続部材45を介して電気的に接続されており、正極外部端子30と電極体2の正極シートとの正極通電経路の一部を構成している。第2正極接続部材45は、正極集電端子46側からケース60の上端面に対して略平行にx軸の負方向に伸び、湾曲して電流遮断機構50の下方に向かってさらに伸びて、電流遮断機構50の下方において再びx軸の負方向に伸びている。第2正極接続部材45のx方向の端部側の下面と、正極集電端子46の平坦部の上面は当接しており、両者は溶接によって固定されている。
図1に示すように、負極接続部材24は、平板状の導電性部材である。負極接続部材24は、ケース60の上端面に対して略平行に伸びている。負極接続部材24の下面と、負極集電端子26の平坦部の上面は当接しており、両者は溶接によって固定されている。負極外部端子10と負極集電端子26は、負極接続部材24を介して電気的に接続されており、負極外部端子10と電極体2の負極との負極通電経路の一部を構成している。
正極外部端子30は、ボルト34と、内側ナット32と、外側ナット36を備えている。正極外部端子30が配置される位置において、ケース60の上端面には貫通孔が形成されており、その貫通孔に絶縁性のガスケット42が取り付けられている。内側ナット32は、正極接続部材44に形成された貫通孔を貫通して、ガスケット42に取り付けられている。ボルト34は、シール座金を介して、内側ナット32に締結されている。第1正極接続部材44は、内側ナット32とガスケット42に挟持されている。ガスケット42は、ケース60の上端面に当接しながら平板状に正極集電端子46に向かってx軸の正方向に伸びる延伸部を備えている。第2正極接続部材45の正極集電端子46側の平面部の上面は、ガスケット42の延伸部の下面に当接している。なお、正極外部端子30の外側ナット36は、正極外部端子30と配線部材との結線に用いられる。
負極外部端子10は、ボルト14と、内側ナット12と、外側ナット16を備えている。負極外部端子10が配置される位置において、ケース60の上端面には貫通孔が形成されており、その貫通孔に絶縁性のガスケットが取り付けられている。内側ナット12は、負極接続部材24に形成された貫通孔を貫通して、ガスケット22に取り付けられている。ボルト14は、シール座金を介して、内側ナット12に締結されている。負極接続部材24は、内側ナット12とガスケット22に挟持されている。ガスケット22は、ケース60の上端面に当接しながら負極集電端子26に向かってx軸の負方向に平板状に伸びる延伸部を備えている。負極接続部材24の上面は、ガスケット42の延伸部の下面に当接している。なお、負極外部端子10の外側ナット16は、負極外部端子10と配線部材との結線に用いられる。
図1および図3に示すように、電流遮断機構50は、金属製のダイアフラム56と、支持部材52とを備えている。ダイアフラム56は、中央部56aおよび両端部56b,56cにおいて平坦であり、中央部56aから両端部56b,56cに向かって一部湾曲しながら斜め上方に伸びている。ダイアフラム56は、両端部56b,56cにおいて第1正極接続部材44に接合するとともに、中央部56aにおいて第2正極接続部材45と接合している。ダイアフラム56の中央部56aと第2正極接続部材45は、溶接によって固定されている。支持部材52が、ダイアフラム56と第2正極接続部材45を支持している。ダイアフラム56の両端部56b,56cと第2正極接続部材45との間には絶縁性の支持部材52が存在している。第2正極接続部材45には、ダイアフラム56の中央部56aとの接合部の近傍において、刻印部55が形成されている。刻印部55においては、第2正極接続部材45の厚さが薄くなっている。
電極体収容室61内の圧力が第1圧力より低い状態の場合には、図3に示すように、ダイアフラム56の中央部56aは第2正極接続部材45の方向(z軸の負方向)に突出している。第1正極接続部材44と第2正極接続部材45がダイアフラム56を介して電気的に接続されており、正極外部端子30と電極体2の正極シートとの正極通電経路が接続されている。
電極体収容室61内の圧力が第1圧力以上に上昇すると、図4に示すように、刻印部55が破断し、ダイアフラム56が変形して中央部56aが反転し、第2正極接続部材45から離れる方向(z軸の正方向)に突出する。これによって、ダイアフラム56と第2正極接続部材45が非導通となり、第1正極接続部材44と第2正極接続部材45が非導通となって、正極外部端子30と電極体2の正極シートとの正極通電経路が遮断される。
第1収容室63の内部には、液体の第1反応物810が収容されている。第1反応物810の液面は、弁632よりも上方(図1に示すz軸の正方向)に位置している。第2収容室62内の底部には、固体の第2反応物820が配置されている。なお、本実施例では、第1反応物810としてクエン酸水溶液を用いており、第2反応物820として、炭酸水素ナトリウムの粉末を用いている。
蓄電装置100は、電極体2に対して、正極外部端子30および負極外部端子10が設けられている側の方向(図1に示すz軸の正方向)が重力方向の上方となるように車両等に設置されて、使用される。電極体2の過充電時等に、電極体2が発熱すると、電極体2に含浸されている電解液が反応してガスが発生し、電極体収容室61内の圧力が上昇する。電極体収容室61内の圧力が第2圧力よりも低い場合には、弁632は封止されており、電流遮断機構50は、図3に示すように、正極外部端子30と電極体2の正極との通電経路を接続している。
電極体収容室61の圧力が第2圧力以上に上昇すると、弁632が破断して、開放される。これによって、図5に矢印で示すように、第1反応物810が弁632を介して電極体収容室61の下部に流れ込む。第1反応物810は、電極体収容室61の下部を流れな、板状部材621の孔部622から第2収容室62内に流れ込む。なお、電極体収容室61の圧力が第2圧力以上であっても、第1圧力に満たない場合には、電流遮断機構50は、図3に示すように、正極外部端子30と電極体2の正極シートとの正極通電経路を接続した状態のままである。
第1反応物810が第2収容室62に流れ込むと、第1反応物810と第2反応物820が反応し、第2収容室62内においてガスが発生する。本実施例では、クエン酸水溶液と炭酸水素ナトリウムが反応して、二酸化炭素が発生する。図6に矢印で示すように、二酸化炭素は、第2収容室62から、孔部622を通過して、電極体収容室61に入り込む。発生した二酸化炭素によって、電極体収容室61内の圧力が上昇し、第1圧力以上となると、電流遮断機構50は、図4に示すように、正極外部端子30と電極体2の正極シートとの正極通電経路を遮断する。なお、蓄電装置100には、互いに混合した場合にケース60内の電極体収容室61内の圧力が第2圧力から第1圧力に上昇するのに必要な気体を発生させるために十分な量のクエン酸水溶液および炭酸水素ナトリウムが配置されている。
上記のとおり、蓄電装置100によれば、電流遮断機構50は、ケース60の電極体収容室61内の圧力(ケース60の圧力)が第1圧力以上の場合に、正極外部端子30と電極体2の正極シートとの通電経路(正極通電経路)を遮断する。電極体収容室61内の圧力が第1圧力に満たない場合であっても、第2圧力以上に達すると、弁632が開放される。これによって、弁632を介して第1収容室63から第2収容室62側に第1反応物810が流れ込み、第1反応物810と第2反応物820が混合されて反応し、気体が発生する。弁632が開放される第2圧力は、電流遮断機構50が通電経路を遮断する第2圧力よりも低いから、電極体収容室61内の圧力が第1圧力未満の場合であっても、弁632が開放して気体が発生して電極体収容室61内の圧力を電流遮断機構50が作動する第1圧力以上にすることができる。このため、電流遮断機構50を確実に作動させることができる。上記の蓄電装置100によれば、電流遮断機構50の作動圧力を下げるために刻印部55を深くして第2正極接続部材45を薄くする必要がないから、通常運転時の電気抵抗を高くすることなく、過充電時に確実に電流を遮断することが可能となる。また、弁632は、電極体収容室61内の温度ではなく圧力に応じて開放されるので、確実にガスを発生させて、電流遮断機構50を作動させることができる。
(変形例)
第1反応物を収容する収容室および弁は、弁を開放することによって第1反応物が弁を介して第2反応物に向かって移動する位置に配置されていればよい。例えば、図7に示す蓄電装置100aのように、ケース60aにおいて電極体収容室61aの下部に第1収容室63aが配置されていてもよい。
第1反応物を収容する収容室および弁は、弁を開放することによって第1反応物が弁を介して第2反応物に向かって移動する位置に配置されていればよい。例えば、図7に示す蓄電装置100aのように、ケース60aにおいて電極体収容室61aの下部に第1収容室63aが配置されていてもよい。
第1収容室63aは、電極体収容室61aの下部に設置されており、隔壁621aおよび隔壁631aによって電極体収容室61と隔離されている。隔壁621aは、第1収容室63aの下方(第2収容室62a側)に配置されており、隔壁631aは、第1収容室63aの上方(電極体2側)に配置されている。隔壁631aは、ケース60aの上下端面に平行に伸びる平坦部と、平坦部から下方に伸びる2つの側面部を有しており、2つの側面部には弁632aが形成されている。隔壁621aは、平板状部材である。隔壁621aと隔壁631aとは、その接合部において互いに溶接されており、隔壁621a,631aは、ケース60aの内壁面に溶接されている。隔壁621a,631aは、弁632aが設けられている側において、ケース60aよりも短くなっており、第2収容室62aと電極体収容室61aは、孔部622aにおいて連通している。蓄電装置100aのその他の構成は、蓄電装置100と同様であるため、説明を省略する。
弁632aは、電極体収容室61a内の圧力が第2圧力以上の場合に破断する破断弁である。弁632aは、封止された状態において第1収容室63aと電極体収容室61aおよび第2収容室62aを隔離している。なお、図7においては、隔壁621aの下面側の圧力は、電極体収容室61a内の圧力に等しいから、隔壁621aに弁が設けられていてもよい。
電極体収容室61aの圧力が第2圧力以上に上昇すると、弁632aが破断して開放され、図7に矢印で示すように、第1反応物810が弁632aおよび孔部622aを介して第2収容室62a内に流れ込む。第1反応物810と第2反応物820が反応し、第2収容室62a内において二酸化炭素が発生して、電極体収容室61aに入り込む。実施例1と同様に、発生した二酸化炭素によって電極体収容室61a内の圧力が上昇し、第1圧力以上となると、電流遮断機構50は、図4に示すように、正極外部端子30と電極体2の正極シートとの正極通電経路を遮断する。
図8に示すように、蓄電装置100bは、ケース60bに電極体収容室61bと、第1収容室63bと、第2収容室62bとを備えている。第1収容室63bおよび第2収容室62bは、電極体収容室61aの下方に設置されており、弁632bを介して互いに隣接している。
第1収容室63bは、隔壁631bによって電極体収容室61bと隔離されている。第1収容室63bの下方には、ケース60bの下端面よりも上方に配置された平板状の隔壁633bが設けられている。隔壁633bからケース60bの下端面に向かって、隔壁635bが設けられている。第1反応物810は、第1収容室63b内の隔壁633bの上方に収容されており、第2反応物820は、第2収容室62b内のケース60bの下端面に接する領域に収容されている。
第2収容室62bは、板状部材621bによって電極体収容室61bと隔てられている。板状部材621bには、孔部622bが設けられており、孔部622bを介して、電極体収容室61bと第2収容室62bは連通している。第2収容室62bの第1収容室63b側には、隔壁623bが設けられている。隔壁623bは、ケース60bの下端面から上方に伸びており、その上面が、隔壁633bの上面とほぼ同じ高さとなっている。隔壁631b,633b,635b,623bおよび板状部材621bは、ケース60bの内壁面に溶接されている。
第1収容室63bと第2収容室62bとの間に、弁632bが設けられている。弁632bは、摺動部材636bと弾性部材634bとを有している。摺動部材636bの上面は、その中央部において電極体収容室61b側に面するとともに、その周縁部において隔壁631bおよび板状部材621bに接している。摺動部材636bの下面は、隔壁633bおよび板状部材621bの上面よりも低い位置に位置している。弾性部材634bは、摺動部材636bの下面とケース60bの下端面に固定されている。本実施例では、弾性部材634bの一例として、ばね部材を図示しているが、その他の弾性材料を用いてもよい。蓄電装置100bのその他の構成は、蓄電装置100と同様であるため、説明を省略する。
弁632bは、電極体収容室61b内の圧力が第2圧力以上の場合に開放する開閉弁である。電極体収容室61b内の圧力が第2圧力よりも低い場合には、図8に示すように、弁632bは封止された状態であり、第1収容室63bと第2収容室62bは隔離されている。
電極体収容室61bの圧力が第2圧力以上に上昇すると、図9に示すように、摺動部材636bが下方に変位し、その上面が隔壁631bおよび板状部材621bと離間して、弁632bが開放される。これによって、図9に示す矢印(第1収容室63bから第2収容室62bに向かう矢印)の方向に、第1反応物810が弁632bを介して第2収容室62b内に流れ込む。第1反応物810と第2反応物820が反応し、第2収容室62b内において二酸化炭素が発生して、孔部622bを介して電極体収容室61bに入り込む。実施例1と同様に、発生した二酸化炭素によって電極体収容室61b内の圧力が上昇し、第1圧力以上となると、電流遮断機構50は、図4に示すように、正極外部端子30と電極体2の正極との通電経路を遮断する。
実施例2においても、実施例1と同様に、電極体収容室61b内の圧力が第1圧力未満の場合であっても、弁632bが開放して気体が発生して電極体収容室61b内の圧力を電流遮断機構50が作動する第1圧力以上にすることができるため、電流遮断機構50を確実に作動させることができる。また、弁632bは、電極体収容室61b内の温度ではなく圧力に応じて開放されるので、確実にガスを発生させて、電流遮断機構50を作動させることができる。
以上、本発明の実施形態および実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
2 電極体
10 負極外部端子
12,32 内側ナット
14,34 ボルト
16,36 外側ナット
22,42 ガスケット
24 負極接続部材
26 負極集電端子
30 正極外部端子
44 第1正極接続部材
45 第2正極接続部材
46 正極集電端子
50 電流遮断機構
52 支持部材
55 刻印部
56 ダイアフラム
56a 中央部
56b,56c 両端部
60,60a,60b ケース
61,61a,61b 電極体収容室
62,62a,62b 第2収容室
63,63a,63b 第1収容室
621 板状部材
622,622b 孔部
621b,631 隔壁
632,632a,632b 弁
810 第1反応物
820 第2反応物
621,621b 板状部材
621a,631a,631b,633b,635b,623b 隔壁
622,622a,622b 孔部
633b 隔壁
634b 弾性部材
635b 隔壁
636b 摺動部材
10 負極外部端子
12,32 内側ナット
14,34 ボルト
16,36 外側ナット
22,42 ガスケット
24 負極接続部材
26 負極集電端子
30 正極外部端子
44 第1正極接続部材
45 第2正極接続部材
46 正極集電端子
50 電流遮断機構
52 支持部材
55 刻印部
56 ダイアフラム
56a 中央部
56b,56c 両端部
60,60a,60b ケース
61,61a,61b 電極体収容室
62,62a,62b 第2収容室
63,63a,63b 第1収容室
621 板状部材
622,622b 孔部
621b,631 隔壁
632,632a,632b 弁
810 第1反応物
820 第2反応物
621,621b 板状部材
621a,631a,631b,633b,635b,623b 隔壁
622,622a,622b 孔部
633b 隔壁
634b 弾性部材
635b 隔壁
636b 摺動部材
Claims (8)
- 正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、
前記電極体を収容するケースと、
前記電極体に含浸されている電解液と、
前記ケースに設けられる正極外部端子及び負極外部端子と、
前記ケース内の圧力が第1圧力以上になると作動して、前記正極外部端子と前記正極シートとの間の正極通電経路と、前記負極外部端子と前記負極シートとの間の負極通電経路の少なくともいずれか一方を遮断可能な電流遮断機構と、
前記ケース内に設けられる収容室と、
前記収容室内に配置される、液体または固体の第1反応物と、
前記ケース内で、かつ前記収容室外に配置され、前記第1反応物と混合されて反応することによって気体を発生する液体または固体の第2反応物と、
前記収容室に設けられ、開放すると前記第1反応物が前記第2反応物に向かって移動する位置に設置されている弁とを備えており、
前記弁は、前記ケース内の圧力が、前記第1圧力よりも低い第2圧力以上の場合に開放される、蓄電装置。 - 前記弁は、前記ケース内の圧力が前記第2圧力以上の場合に破断する破断弁である、請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記弁は、前記ケース内の圧力が前記第2圧力未満の場合には閉鎖し、前記ケース内の前記圧力が前記第2圧力以上の場合には開放される開閉弁である、請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記蓄電装置の使用時において、前記弁は前記第2反応物の重力方向上方に配置されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記第1反応物は液体であり、前記第2反応物は固体である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記第1反応物はクエン酸水溶液であり、前記第2反応物は炭酸水素ナトリウムである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記電極体は、絶縁フィルムによって覆われている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の蓄電装置の構造を有する二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012085338A JP2013214474A (ja) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | 蓄電装置およびその構造を有する二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012085338A JP2013214474A (ja) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | 蓄電装置およびその構造を有する二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013214474A true JP2013214474A (ja) | 2013-10-17 |
Family
ID=49587675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012085338A Pending JP2013214474A (ja) | 2012-04-04 | 2012-04-04 | 蓄電装置およびその構造を有する二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013214474A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016015228A (ja) * | 2014-07-01 | 2016-01-28 | 株式会社豊田自動織機 | 電流遮断装置、蓄電装置、電流遮断装置の製造方法、および蓄電装置の製造方法 |
CN107123784A (zh) * | 2016-02-25 | 2017-09-01 | 比亚迪股份有限公司 | 单体电池、电池模组、动力电池及电动汽车 |
US10305084B2 (en) | 2015-05-15 | 2019-05-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Prismatic secondary battery and assembled battery using the same |
CN109844993A (zh) * | 2016-11-15 | 2019-06-04 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 二次电池及电池模组 |
JP2019145467A (ja) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | パナソニック株式会社 | 密閉型電池 |
-
2012
- 2012-04-04 JP JP2012085338A patent/JP2013214474A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016015228A (ja) * | 2014-07-01 | 2016-01-28 | 株式会社豊田自動織機 | 電流遮断装置、蓄電装置、電流遮断装置の製造方法、および蓄電装置の製造方法 |
US10305084B2 (en) | 2015-05-15 | 2019-05-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Prismatic secondary battery and assembled battery using the same |
US10644301B2 (en) | 2015-05-15 | 2020-05-05 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Prismatic secondary battery and assembled battery using the same |
CN107123784A (zh) * | 2016-02-25 | 2017-09-01 | 比亚迪股份有限公司 | 单体电池、电池模组、动力电池及电动汽车 |
CN109844993A (zh) * | 2016-11-15 | 2019-06-04 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 二次电池及电池模组 |
CN109844993B (zh) * | 2016-11-15 | 2022-04-01 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 二次电池及电池模组 |
JP2019145467A (ja) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | パナソニック株式会社 | 密閉型電池 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7162706B2 (ja) | 蓄電素子 | |
WO2010053100A1 (ja) | 密閉型電池 | |
US8053098B2 (en) | Power storage unit that effectively controls pressure and vehicle | |
JP6003655B2 (ja) | 二次電池 | |
JP5454870B2 (ja) | 密閉型電池 | |
JP2013214474A (ja) | 蓄電装置およびその構造を有する二次電池 | |
CN104350633A (zh) | 具有单一电极端子连接部的电池组件 | |
JP2006128091A (ja) | 二次電池 | |
WO2013137215A1 (ja) | 車両搭載用セルスタックシステム | |
WO2015019559A1 (ja) | 電池ユニット | |
JP5765291B2 (ja) | 電流遮断装置を備えた蓄電装置 | |
JP2014056716A (ja) | 密閉型二次電池 | |
JP7033981B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP5783138B2 (ja) | 電流遮断装置およびこれを備えた蓄電装置 | |
CN114981907B (zh) | 蓄电装置 | |
JP2015032421A (ja) | 燃料電池スタック | |
JP2008192414A (ja) | 密閉型電池 | |
JP2009193721A (ja) | コンタクタボックス接続構造 | |
JP5821758B2 (ja) | 蓄電装置およびその構造を有する二次電池 | |
JP2006066319A (ja) | 二次電池 | |
JP6610123B2 (ja) | 蓄電装置 | |
WO2020110448A1 (ja) | 電池モジュール | |
JP2014107217A (ja) | 蓄電装置 | |
JP5786808B2 (ja) | 電流遮断装置を備えた蓄電装置、及びこれを複数備えた蓄電装置モジュール | |
JP2013534358A (ja) | 少なくとも1つの圧力軽減装置を有する電気化学セル |