JP2013258063A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、充放電できる蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device that can be charged and discharged.
電気を充放電できる蓄電装置として、電気二重層キャパシタ及び二次電池等が知られている。例えば、特許文献1には、外部端子と、発電要素群に接続された負極接続板とをかしめによって接続する技術が記載されている。 As a power storage device that can charge and discharge electricity, an electric double layer capacitor, a secondary battery, and the like are known. For example, Patent Document 1 describes a technique for connecting an external terminal and a negative electrode connection plate connected to a power generation element group by caulking.
特許文献1に記載された技術は、かしめを用いるので、外部端子との接続部分に多くの部品が必要になる。本発明は、蓄電装置の部品点数を削減すること目的とする。 Since the technique described in Patent Document 1 uses caulking, a large number of parts are required for a connection portion with an external terminal. An object of the present invention is to reduce the number of parts of a power storage device.
本発明は、2個の極体を有する充放電可能な蓄電セルと、一端部に開口部を有した容器であって、前記蓄電セルを収納する筐体と、一方の前記極体が電気的に接続され、かつ前記開口部に取り付けられる導体の蓋と、他方の前記極体と電気的に接続され、かつ前記蓋から前記筐体の外部へ引き出される導体の端子と、前記蓋に設けられて、前記筐体の内部の圧力を調整する調圧機構と、前記蓋と前記端子との間に介在し、かつ前記調圧機構の少なくとも一部が形成されて、前記蓋と前記端子とともに一体で成型された樹脂の封止部材と、を含むことを特徴とする蓄電装置である。 The present invention relates to a chargeable / dischargeable storage cell having two polar bodies, a container having an opening at one end, a housing for storing the storage cell, and one of the polar bodies being electrically A conductor lid connected to the opening and attached to the opening; a conductor terminal electrically connected to the other polar body and drawn out of the housing from the lid; and provided on the lid A pressure adjusting mechanism that adjusts the pressure inside the housing, and is interposed between the lid and the terminal, and at least a part of the pressure adjusting mechanism is formed so as to be integrated with the lid and the terminal. And a sealing member made of resin molded in (1).
本発明において、前記端子の耐力は、前記封止部材の耐力よりも小さいことが好ましい。 In this invention, it is preferable that the yield strength of the said terminal is smaller than the yield strength of the said sealing member.
本発明において、記端子は、引出方向と直交する断面が略長方形で、引出方向全域にわたって同様の寸法及び形状であることが好ましい。 In the present invention, the recording terminal preferably has a substantially rectangular cross section perpendicular to the drawing direction and has the same size and shape throughout the drawing direction.
本発明において、前記蓋は板状の部材であって、前記筐体の内部側において、前記端子は平面を有しており、前記端子の前記平面は、前記蓋の前記筐体の内部側における面と略同一の平面内に配置されることが好ましい。 In the present invention, the lid is a plate-shaped member, and the terminal has a flat surface on the inner side of the casing, and the flat surface of the terminal is on the inner side of the casing of the lid. It is preferable to arrange in a plane substantially the same as the surface.
本発明において、前記端子の前記筐体の外部側は、前記封止部材から突出していることが好ましい。 In this invention, it is preferable that the exterior side of the said housing | casing of the said terminal protrudes from the said sealing member.
本発明において、前記端子は板状の部材であって、外周部に張出部を有することが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the terminal is a plate-like member and has a protruding portion on the outer peripheral portion.
本発明において、前記張出部は、外側の厚みが内側よりも大きいことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the protruding portion has an outer thickness larger than that of the inner side.
本発明において、前記調圧機構は、前記筐体側に気液分離膜を有することが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the pressure adjusting mechanism has a gas-liquid separation membrane on the housing side.
本発明において、前記開口部は、平面視が略長方形であることが好ましい。 In the present invention, the opening is preferably substantially rectangular in plan view.
本発明は、2個の極体を有する充放電可能な蓄電セルと、一端部に開口部を有した容器であって、前記蓄電セルを収納する筐体と、一方の前記極体が電気的に接続され、かつ前記開口部に取り付けられる導体の蓋と、他方の前記極体と電気的に接続され、かつ前記蓋から前記筐体の外部へ引き出される導体の端子と、前記蓋に設けられて、前記筐体の内部の圧力を調整する調圧機構と、前記蓋と前記端子との間に介在し、かつ前記調圧機構の少なくとも一部が形成されて、前記蓋と前記端子とともに一体で成型された樹脂の封止部材と、を含み、前記端子は、引出方向と直交する断面が略長方形で、引出方向全域にわたって同様の寸法及び形状であり、耐力が前記封止部材の耐力及び前記封止部材と前記端子との接合強度よりも小さいことを特徴とする蓄電装置である。 The present invention relates to a chargeable / dischargeable storage cell having two polar bodies, a container having an opening at one end, a housing for storing the storage cell, and one of the polar bodies being electrically A conductor lid connected to the opening and attached to the opening; a conductor terminal electrically connected to the other polar body and drawn out of the housing from the lid; and provided on the lid A pressure adjusting mechanism that adjusts the pressure inside the housing, and is interposed between the lid and the terminal, and at least a part of the pressure adjusting mechanism is formed so as to be integrated with the lid and the terminal. And the terminal has a substantially rectangular cross section perpendicular to the pulling direction, and has the same size and shape throughout the pulling direction. It is smaller than the bonding strength between the sealing member and the terminal. It is a power storage device and butterflies.
本発明は、蓄電装置の部品点数を削減することができる。 The present invention can reduce the number of parts of a power storage device.
以下、本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る蓄電装置を示す斜視図である。図2は、図1のA−A矢視図である。図3は、第1極体、第2極体及びセパレーターの斜視図である。図4は、実施形態1に係る蓄電装置の筐体及び蓄電セルを示す斜視図である。図5は、実施形態1に係る蓄電装置の電気回路図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view illustrating the power storage device according to the first embodiment. FIG. 2 is an AA arrow view of FIG. FIG. 3 is a perspective view of the first polar body, the second polar body, and the separator. FIG. 4 is a perspective view illustrating a housing and a storage cell of the power storage device according to the first embodiment. FIG. 5 is an electric circuit diagram of the power storage device according to the first embodiment.
本実施形態において、蓄電装置1は、EDLC(Electric Double Layer Capacitor:電気二重層キャパシタ)である。しかし、蓄電装置1は、EDLCに限定されるものではなく、リチウムイオンキャパシタ、電解コンデンサ、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池等の二次電池等であってもよい。 In the present embodiment, the power storage device 1 is an EDLC (Electric Double Layer Capacitor). However, the power storage device 1 is not limited to EDLC, and may be a secondary battery such as a lithium ion capacitor, an electrolytic capacitor, a nickel metal hydride battery, or a lithium ion battery.
<蓄電装置の概要>
図1に示すように、蓄電装置1は、筐体3に蓋3Tが接合された、全体が直方体形状の装置である。筐体3は、側周部3Sと、側周部3Sの一端に設けられた底部3Bと、側周部3Sの他端に設けられた開口部とを有する容器(底付きの容器)である。図2に示すように、筐体3は、内部に収納室6を有する。収納室6は、筐体3の側周部3Sと底部3Bとで囲まれる空間である。筐体3、より具体的には収納室6は、図2に示す蓄電セル2を収納する。蓄電セル2が収納された筐体3は、側周部3Sの他端に設けられた開口部が蓋3Tで閉じられる。
<Outline of power storage device>
As shown in FIG. 1, the power storage device 1 is a device having an overall rectangular parallelepiped shape in which a
蓋3Tは、平面視が略長方形の板状の部材であって、最も大きく、かつ平行に配置された2個の平面同士を、側面が接続している。本実施形態において、蓋3Tは、平面視が長方形の板状の部材であるが、4個の角が曲面に形成されている。なお、4個の角は、必ずしも曲面に形成されていなくてもよく、例えば、面取り構造になっていてもよい。本実施形態において、平面視が略長方形とは、4個の角を有する長方形のみならず、4個の角に対応する部分が曲面又は面取り構造等を有しているものも含む(以下同様)。
The
蓋3Tからは、筐体3内に収納された蓄電セルの極体と電気的に接続された導体の端子4が筐体3(より具体的には収納室6)の外部に引き出されている。端子4は、蓋3Tに取り付けられた封止部材10から引き出されている。封止部材10は、筐体3の収納室6に電解液を注入するための電解液注入部11と、調圧機構としての調圧弁40の一部とを有している。封止部材10の材料は樹脂であり、蓋3T、調圧弁40の一部、電解液注入部11及び端子4とともに一体で成型(例えば、射出成型)されている。なお、封止部材10は、少なくとも調圧弁40の一部を有していればよく、電解液注入部11は必ずしも有していなくてもよい。次に、蓄電セル2について説明する。
From the
<蓄電セルの構造>
図2に示す蓄電セル2は、図3に示す蓄電部2Uを少なくとも1つ有している。図3に示すように、蓄電部2Uは、2個の極体、すなわち、活物質の層が表面に設けられた第1極体21と、同じく活物質の層が表面に設けられた第2極体22とを有しており、充放電が可能である。第1極体21と第2極体22とはいずれも導体である。本実施形態において、第1極体21及び第2極体22は、いずれも導体の箔又はシートである。第1極体21及び第2極体22は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金で製造することができる。第1極体21と第2極体22との間には、セパレーター23が挟まれる。そして、第1極体21の活物質と第2極体22の活物質とは、セパレーター23に対向している。
<Structure of storage cell>
The
第1極体21及び第2極体22は、セパレーター23及びそれぞれの表面に設けられた活物質とともに電解液に浸される。第1極体21の表面と第2極体22の表面とに設けられた活物質の層は、それぞれ第1分極性電極24Aと第2分極性電極24Bとを形成する。第1分極性電極24A及び第2分極性電極24Bは、例えば、活性炭にバインダ等(導電補助剤等をさらに添加してもよい)を混合したものを第1極体21及び第2極体22の表面に塗布することにより形成することができる。
The 1st
本実施形態においては、第1極体21と第2極体22との両方で、電気二重層によるコンデンサを形成する。すなわち、第1極体21と第2極体22とセパレーター23とで、EDLCが構成される。蓄電セル2は、第1極体21と第2極体22とセパレーター23との組み合わせである蓄電部2Uを少なくとも1つ有しており、本実施形態においては、前記組合わせを複数有している。このように、蓄電セル2は、それぞれEDLCであり、充放電可能な蓄電素子である。蓄電装置1がEDLCである場合、第1極体21と第2極体22とに極性はない。
In the present embodiment, both the first
1つの蓄電部2Uにおける第1極体21と第2極体22との間の電圧が、蓄電セル2の端子間電圧に相当する。蓄電セル2は、蓄電部2Uが1つでもよいし、複数の蓄電部2Uがセパレーター23を介して積層され、かつ並列に接続されていてもよい。前者の場合、例えば、1つの蓄電部2Uの第1極体21が、例えば、蓄電装置1の端子4に電気的に接続される。後者の場合、複数の蓄電部2Uの第1極体21同士が電気的に接続されるとともに、かつ複数の蓄電部2Uの第2極体22同士が電気的に接続される。
The voltage between the first
蓄電セル2が複数の蓄電部2Uを有する場合、例えば、図4に示すように、複数の蓄電部2Uの第1極体21と電気的に接続されて引き出された導体の第1引出部21E同士が、第1接続導体25によって電気的に接続される。また、複数の蓄電部2Uの第2極体22と電気的に接続されて引き出された導体の第2引出部22E同士が、第2接続導体26によって電気的に接続される。第1接続導体25及び第2接続導体26は、例えば、銅又はアルミニウム等の電気の良導体がシート状に形成されたものである。
When the
このような構造により、複数の蓄電部2Uの第1極体21同士が電気的に接続されるとともに、かつ複数の蓄電部2Uの第2極体22同士が電気的に接続されて、複数の蓄電部2Uを有する蓄電セル2が作られる。図4に示すように、蓄電セル2は、筐体3の側周部3Sが有する開口部6Hから収納部6に収納される。
With such a structure, the first
<蓋及び筐体の構造>
筐体3及び蓋3Tは、蓄電セル2を外部から区画するための構造体である。蓋3Tは、筐体3に収納される蓄電セル2の第1極体21又は第2極体22とのいずれか一方が電気的に接続され、他方が端子4と電気的に接続される。このため、蓋3Tは、少なくとも導体である。本実施形態においては、筐体3も導体であるが、筐体3は必ずしも導体とする必要はない。本実施形態においては、図4に示す第1接続導体25を介して第1極体21が端子4と電気的に接続される。また、図4に示す第2接続導体26を介して第2極体22が蓋3Tと電気的に接続される。
<Structure of lid and housing>
The
本実施形態において、蓋3T及び筐体3は、例えば、アルミニウム合金であるが、蓋3T及び筐体3の材料はこれに限定されるものではない。筐体3が有する側周部3Sは、筒状の部材である。側周部3Sの一端に底部3Bが設けられ、他端に開口部6Hが設けられる。本実施形態において、筐体3の側周部3Sと底部3Bとは一体で成型されるが、両者を別部材として、溶接等の接合手段によって一体とすることにより筐体3を製造してもよい。
In the present embodiment, the
筐体3の底部3Bと側周部3Sとを一体で成型する場合、例えば、インパクト成型と呼ばれる冷間鍛造の一種である加工方法を用いることができる。なお、筐体3を製造する方法はインパクト成形に限定されるものではない。底部3Bと側周部3Sとを一体成形することにより、底部3Bと側周部3Sとの接合が省略できるので、蓄電装置1は、製造工程の簡略化及び部品点数の削減といった効果が得られる。また、インパクト成形によって底部3Bと側周部3Sとを一体成形することにより、筐体3内に封入される電解液が漏洩する可能性を低減できる。
When the bottom 3B and the
図4に示す、底部3Bとは反対側における側周部3Sの端部に開口した収納部6の開口部6Hには、蓋3Tが取り付けられる。より具体的には、蓋3Tは、開口部6H側における側周部3Sの端部(開口側端部)に取り付けられる。そして、蓋3Tは、筐体3の側周部3Sと溶接等の接合手段によって接合され、固定される。
A
蓋3Tは、蓄電セル2の第1極体21又は第2極体22のいずれか一方と電気的に接続されて筐体3の外部に引き出される端子4を有している。端子4は、上述したように導体であり、本実施形態では純アルミニウム又はアルミニウム合金である。なお、端子4の材料は、純アルミニウム又はアルミニウム合金に限定されるものではない。端子4は、収納室6から蓋3Tを貫通して蓋3Tの外部に引き出される。端子4と蓋3Tとの間には、図1、図2に示すように、封止部材10介在する。封止部材10は、端子4と、導体である蓋3Tとの間で電気的な絶縁を確保するための部材である。また、封止部材10は、端子4と蓋3Tとの隙間を封止して、収納室6を密封する。このような構造により、収納室6からの電解液の漏れ等を抑制する。このため、上述したように、封止部材10の材料は、樹脂が用いられる。封止部材10の材料として用いられる樹脂は、特に、電気絶縁性及び密封性能が高いものが好ましい。
The
<蓄電セルの回路>
図5に示すように、本実施形態において、蓄電セル2の第1極体21又は第2極体22のいずれか一方(この例では第1極体21)が端子4と電気的に接続され、他方(この例では第2極体22)が蓋3Tと電気的に接続される。本実施形態において、蓋3Tは、導体(例えば、アルミニウム合金)なので、電気伝導性及び熱伝導性は良好である。蓄電装置1は、蓄電セル2が熱を発生するが、第1極体21又は第2極体22のいずれか一方は熱伝導性の良好な蓋3Tに接続されている。このため、蓄電セルで発生した熱は、第1極体21又は第2極体22のいずれか一方から蓋3Tに伝わり、蓋3Tの表面から放熱される。このため、蓄電装置1は、放熱性能が高いという利点がある。なお、蓋3Tの表面に凹凸又はフィン等を設けてもよい。このようにすると、蓋3Tの表面積が大きくなるので、蓄電装置1はさらに放熱性能が向上する。次に、封止部材10及び端子4について説明する。
<Storage cell circuit>
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, either one of the first
<封止部材及び端子>
図6は、封止部材及び蓋の平面図である。図7は、図6のB−B矢視図である。図8は、図6のC−C矢視図である。図9は、端子の平面図である。図10は、端子が有する張出部の断面図である。封止部材10は、導体の蓋3Tと、導体の端子4との間に介在する。封止部材10の樹脂としては、例えば、PPS(Poly Phenylene Sulfide)が用いられるがこれに限定されるものではない。封止部材10は、調圧弁40の一部である弁ケース41及び軸42と、電解液注入部11が形成されている。このような構造により、部品点数を削減することができる。封止部材10は、弁ケース41、軸42、電解液注入部11及び端子4とともに、蓋3Tが有する開口部3THに一体で成型(例えば、射出成形)される。本実施形態において、開口部3THは、板状かつ平面視が略長方形の部材である蓋3Tの最も大きい2個の平面同士を貫通する。図6に示すように、弁ケース41と軸42との間には、気体通路43が開口している。気体通路43については後述する。
<Sealing member and terminal>
FIG. 6 is a plan view of the sealing member and the lid. FIG. 7 is a BB arrow view of FIG. FIG. 8 is a view taken along the line CC of FIG. FIG. 9 is a plan view of the terminal. FIG. 10 is a cross-sectional view of the overhanging portion of the terminal. The sealing
封止部材10が端子4等とともに蓋3Tと一体で成型されると、図6〜図8に示すように、蓋3Tの開口部3THの周縁部3TEが封止部材10に入り込んで、両者が結合される。このような構造により、強度及び密封性能が確保できる。本実施形態において、封止部材10は、端子4等とともに蓋3Tと一体で成型されるので、端子4を封止部材10に固定するための部材及び封止部材10と端子4との間のシール部材等が不要になるので、部品点数を削減できる。また、樹脂の封止部材10で蓋3Tと端子4及び弁ケース41等とを一体で成型するので、端子4を蓋3Tに取り付ける作業並びに弁ケース41及び電解液注入部11を蓋3Tに取り付ける作業も省略できるので、蓄電装置1を容易に製造できる。
When the sealing
電解液注入部11は、封止部材10に設けられる端子4の厚さ方向(引出方向)に向かって封止部材10を貫通する注入通路11Hを有する。蓋3Tを筐体3に取付け、両者が接合された後、注入通路11Hから電解液を筐体3の内部、より具体的には収納室6に注入する。電解液の注入が終了したら、注入通路11Hは、樹脂製の蓋等で封止される。本実施形態においては、電解液注入部11から電解液を収納室6内に注入しているが、電解液注入部11を必ずしも用いる必要はない。調圧弁40は、収納室6と収納室6の外部とを連通する通路及びこの通路を開閉する弁体を有しているが、弁体を取り付ける前に、前述した通路から電解液を収納室6内に注入してもよい。このようにすれば、電解液注入部11を省略できるので、封止部材10の構造をより簡単にすることができる。
The
図7から図9に示すように、端子4は、平面視が長方形の板状の部材である。端子4は、端子本体4Bと張出部4Fとを有する。端子本体4Bは、最も大きい2個の平面(端子面)4t、4iと、両者を接続する側部4Sとを有している。蓋3Tの外側の端子面4tにはバスバー等の外部端子が電気的に接続され、蓋3Tの内側の端子面4iには第1接続導体25等を介して第1極体21等が電気的に接続される。張出部4Fは、外周部、すなわち側部4Sから突出した部分である。図7、図8に示すように、端子4の張出部4Fは、封止部材10の一部に入り込んで端子4と封止部材10とを連結している。このような構造により、端子4と封止部材10とが強固に連結されるとともに、密封性能も確保できる。
As shown in FIGS. 7 to 9, the terminal 4 is a plate-like member having a rectangular shape in plan view. The terminal 4 has a
端子4は、筐体3の収納室6からの引出方向(図7、図8の矢印Tで示す方向)と直交する断面が略長方形で、引出方向全域にわたって同様の寸法及び形状である。このようにすることで、端子4は、電流が通過する断面積を十分に確保することができる。蓄電装置1は、いわゆるハイブリッド建設機械等の蓄電手段として使用されるが、建設機械(例えば、ハイブリッド油圧ショベル、ハイブリッドホイールローダー等)は、力行と回生との頻度が大きいため、端子4を通過する電流の積算値が大きくなる。このため、端子4を上述した構造とすることにより、端子4の電流が通過する断面積を大きくすることができるので、電力の損失及び端子4の発熱を抑制できる。
The terminal 4 has a substantially rectangular cross section perpendicular to the direction in which the
また、端子4は、電流が通過する断面積を大きくすることができるので、端子面4tの面積も大きくすることができる。端子面4tには、バスバー等の外部端子が電気的に接続されるが、端子面4t面積を大きくすることができるので、端子面4tと外部端子との接続面積を大きくすることができる。その結果、両者の接続強度を大きくすることができる。特に、いわゆるハイブリッド建設機械に蓄電装置が用いられる場合、振動及び衝撃が大きい過酷な環境下で使用されるが、蓄電装置1は、端子面4tと外部端子とが強固に接続されるため、両者の接続の信頼性が向上するという利点も得られる。
Moreover, since the terminal 4 can increase the cross-sectional area through which the current passes, the area of the
本実施形態において、前述した引出方向は、端子4の端子面4t、4iと直交する方向である。端子面4tにはバスバー等の外部端子が電気的に接続され、端子面4iには第1接続導体25等を介して蓄電セル2の第1極体21等が電気的に接続される。前述した外部電極と蓄電セル2との間では電流が流れる。このため、引出方向は、端子4において、外部電極と蓄電セル2との間で電流が流れる方向である。
In the present embodiment, the above-described drawing direction is a direction orthogonal to the
図10に示すように、張出部4Fは、端子本体4Bの側部4Sから遠ざかるにしたがって厚み(端子面、4iと直交する方向における寸法)が大きくなる。このため、張出部4Fは、外側4FSの厚みLoが内側4FIの厚みLiよりも大きくなっている。このような構造により、張出部4Fが封止部材10に埋め込まれると、封止部材10が張出部4Fに噛み合うので、両者の連結強度がより向上する。張出部4Fは、例えば、端子4をコイニング加工することによって形成することができる。
As shown in FIG. 10, the overhanging
端子4及び蓋3Tは、封止部材10と連結する部分に、端子4及び蓋3Tと封止部材10との連結強度を向上させるために表面処理が施されることが好ましい。このような表面処理としては、例えば、シランカップリング剤等を端子4及び蓋3Tに塗布する等の処理がある。このような表面処理によって、端子4及び蓋3Tと封止部材10との連結強度が向上する。
It is preferable that the terminal 4 and the
本実施形態においては、図7、図8に示すように、端子4の端子面4i、すなわち、筐体3の収納室6側の端子面4iは、蓋3Tの筐体3の内部側、すなわち筐体3の収納室6側における面3Tiと略同一、好ましくは同一の平面内に配置される。蓋3Tの収納室6側における面3Tiには、蓄電セル2の第2極体22が第2接続導体26を介して、超音波圧接続等の接合手法によって電気的に接続される。また、端子面4iには第1接続導体25を介して蓄電セル2の第1極体21が、超音波圧接続等の接合手法によって電気的に接続される。このため、端子面4iと蓋3Tの面3Tiとを略同一、好ましくは同一の平面内に配置することによって、端子面4iと第1接続導体25との接合の基準と、蓋3Tの面3Tiと第2接続導体26との接合の基準とを同一にすることができる。このようにすることで、端子面4iと第1接続導体25とを接合する際の位置決め作業と、蓋3Tの面3Tiと第2接続導体26とを接合する際の位置決め作業を簡単にすることができる。
In this embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the
本実施形態において、端子4の筐体3の外部側(本実施形態では端子面4t)は、封止部材10から突出している。より具体的には、端子面4tは、端子4が設けられている部分における封止部材10の表面10Tから突出している。このようにすることで、端子面4tにバスバー等の外部電極を取り付けやすくなる。なお、外部電極に凸部を設け、この凸部と端子面4tとを接続するようにすれば、端子面4tは、封止部材10の表面10Tよりも凹んでいてもよい(以下の実施形態でも同様)。
In the present embodiment, the outside of the
図4に示すように、筐体3の開口部6Hは、平面視が略長方形の形状である。本実施形態においては、開口部6Hは、縦横比が大きい(縦:横が1:1よりも大きい)。蓋3Tに取り付けられた端子4の端子面4iは、開口部6Hと対向する。端子4を、平面視が長方形の部材とすることによって、縦横比が大きい開口部6Hを有する筐体3であっても、端子4の電流が通過する断面積を確保しやすくなるという利点がある。
As shown in FIG. 4, the
端子4は、展延性がよい金属で製造されることが好ましい。本実施形態において、端子4は純アルミニウム又はアルミニウム合金であるが、熱処理によって性質を調整してもよい。本実施形態においては、A1050−O(純アルミニウムを焼き鈍しによって最も軟らかい状態としたもの)を用いている。このようにすることで、端子4は、十分な展延性を確保できる。 The terminal 4 is preferably made of a metal having good spreadability. In this embodiment, the terminal 4 is pure aluminum or an aluminum alloy, but the properties may be adjusted by heat treatment. In the present embodiment, A1050-O (pure aluminum is annealed to the softest state) is used. By doing in this way, the terminal 4 can ensure sufficient spreadability.
端子4を展延性がよい金属で製造されることが好ましい理由は次の通りである。端子4は、樹脂製の封止部材10によって蓋3Tと一体で成型されるが、そのとき、樹脂が硬化する際に収縮する。この樹脂の収縮により、封止部材10と端子4とが分離する可能性がある。また、両者が分離しない場合であっても、両者の間に隙間が生じる可能性もある。このため、展延性のよい材料で端子4を製造することにより、樹脂の硬化による収縮が発生した場合には、樹脂(封止部材10)の収縮に追従して端子4を変形(例えば、塑性変形)させる。そして、封止部材10と端子4との分離及び隙間の発生を回避する。このようにすることで、蓋3Tと封止部材10と端子4とを一体成型する際の歩留まりの低下を抑制することができる。また、封止部材10と端子4との間に隙間が発生することを抑制して、両者の密封性能を確保することもできる。
The reason why it is preferable that the terminal 4 is made of a metal having good spreadability is as follows. The terminal 4 is molded integrally with the
本実施形態においては、例えば、端子4(端子4の材料)の耐力(例えば0.2%耐力、以下同様)を封止部材10(封止部材の材料)の耐力よりも小さくする。このとき、端子4の耐力を、端子4と封止部材10との接合強度よりも小さくすることが好ましい。このようにすることで、端子4と封止部材10との分離及び両者の間における隙間の発生をより確実に抑制することができる。封止部材10の収縮にともなう隙間の発生等を回避する場合、端子4の耐力を封止部材10の耐力よりも小さくする代わりに、蓋3Tの耐力を封止部材10の耐力よりも小さくしてもよい。なお、蓋3Tは、構造部材としてある程度の強度が必要であるため、蓋3Tの耐力を封止部材10の耐力よりも小さくするより、端子4の耐力を封止部材10の耐力よりも小さくした方が好ましい。次に、調圧機構としての調圧弁40について説明する。
In this embodiment, for example, the proof stress (for example, 0.2% proof stress, the same applies hereinafter) of the terminal 4 (material of the terminal 4) is made smaller than the proof strength of the sealing member 10 (material of the sealing member). At this time, it is preferable that the proof stress of the terminal 4 is smaller than the bonding strength between the terminal 4 and the sealing
<調圧弁>
図11は、調圧弁の断面図である。図12は、調圧弁の断面を含む斜視図である。蓄電装置1は、第1分極性電極24A及び第2分極性電極24Bに活性炭が用いられるが、充放電の繰り返しにより蓄電装置1の内部の不純物(主に活性炭官能基と結合している水分等)が電気分解されて気体が発生する。すなわち、蓄電装置1は、電気化学反応によって気体が発生する。この気体は、収納室6内の圧力を上昇させる。このため、封止部材10が有する調圧弁40は、収納室6内で発生した気体を収納室6から筐体3の外部へ放出して、収納室6内の圧力上昇を抑制する。
<Pressure control valve>
FIG. 11 is a cross-sectional view of the pressure regulating valve. FIG. 12 is a perspective view including a cross section of the pressure regulating valve. In the power storage device 1, activated carbon is used for the first polarizable electrode 24 </ b> A and the second polarizable electrode 24 </ b> B. ) Is electrolyzed to generate gas. That is, gas is generated in the power storage device 1 by an electrochemical reaction. This gas increases the pressure in the
本実施形態において、調圧弁40は、弁ケース41と、軸42と、気体通路43と、弁体45と、ストッパ46とを含む。このうち、弁ケース41と軸42とは封止部材10と一体で成型されている。弁ケース41は、封止部材10から突出した環状の部分であって、開口部40Hoを有している。この開口部40Hoの中心部に軸42が形成されている。弁ケース41と軸42との間には、ゴム等の可撓性の部材である弁体45が取り付けられる。弁体45の軸42側には、環状のストッパ46が取り付けられて弁体45が弁ケース41から脱落することを回避する。なお、調圧弁40は、ストッパ46を有していなくてもよい。
In the present embodiment, the
封止部材10の収納室6側(封止部材内側10I)から弁ケース41の開口部40Hoに向かって複数の気体通路43が貫通している。複数の気体通路43は、封止部材内側10Iに開口している収納室側開部40Hiと弁ケース41の開口部40Hoとを連通している。このため、収納室6は、複数の気体通路43によって収納室6の外部と連通する。複数の気体通路43は、図6に示すように環状に配置されている。軸42は、環状に配置された複数の気体通路43の中心に配置される。
A plurality of
上述した弁体45は、軸42に接することにより、気体通路43の開口(弁ケース41の開口部40Ho側の開口)を閉じている。弁体45は可撓性の部材なので、収納室6内の圧力が上昇して、弁体45が軸42を押し付けることにより発生する圧力を超えると、弁体45と軸42との間に隙間が生じる。この隙間から、収納室6内の気体が気体通路43を通って放出される。このような構造により、調圧弁40は、収納室6内で発生した気体を収納室6から筐体3の外部へ放出して、収納室6内の圧力上昇を抑制する。なお、調圧弁40はこのような構造のものに限定されない。
The
本実施形態においては、調圧弁40は、収納室6から弁体45までの間に、気体と液体とを分離して気体のみを通過させる気液分離膜47を有している。このようにすることで、収納室6内の電解液は、気液分離膜47によって弁体45側への移動が抑制されるので、収納室6内の電解液が弁体45と軸42との隙間から漏洩することを抑制できる。気液分離膜47としては、例えば、網目状のPTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene)を用いることができるが、これに限定されるものではない。本実施形態において、気液分離膜47は、収納室側開部40Hiよりも収納室6側又は収納室側開部40Hiよりも軸42側のいずれか一方に配置される。前者の配置は、気液分離膜47の性能低下を比較的小さくすることができるため、好ましい。後者の配置は、収納室側開部40Hiの内側に気液分離膜47を収納することができるので、気液分離膜47の設置が比較的容易である。
In the present embodiment, the
以上、本実施形態は、樹脂の封止部材10を蓋3Tと端子4との間に介在させ、かつ調圧弁40の少なくとも一部と、蓋3Tと、端子4と、封止部材10とを一体で成型する。このようにすることで、蓄電装置1の部品点数を削減することができる。
As described above, in the present embodiment, the
(実施形態2)
図13は、実施形態2に係る蓄電装置の側面図である。図14は、実施形態2に係る蓄電装置が有する筐体及び蓄電セルの斜視図である。図15は、実施形態2に係る蓄電装置の電気回路図である。図16、図17は、実施形態2に係る蓄電装置の蓋を示す斜視図である。蓄電装置1Aは、2個の収納室(第1収納室6A及び第2収納室6B)と、2個の蓄電セル(第1蓄電セル2A及び第2蓄電セル2B)を備える点が、実施形態1の蓄電装置1とは異なる。実施形態2に係る蓄電装置1Aの他の構造は、実施形態1の蓄電装置1と同様である。
(Embodiment 2)
FIG. 13 is a side view of the power storage device according to the second embodiment. FIG. 14 is a perspective view of a housing and a storage cell included in the power storage device according to the second embodiment. FIG. 15 is an electric circuit diagram of the power storage device according to the second embodiment. 16 and 17 are perspective views illustrating a lid of the power storage device according to the second embodiment. The
<蓄電装置の概要>
図13に示すように、筐体3Aは、第1収納室6A及び第2収納室6Bを有する。両者は、筐体3A内に設けられた仕切り部8によって区画されている。図13、図14に示すように、第1収納室6Aには第1蓄電セル2Aが収納され、第2収納室6Bには第2蓄電セル2Bが収納される。図14に示すように、第1蓄電セル2Aは、第1収納室6Aの開口部6AHから第1収納室6Aに収納され、第2蓄電セル2Bは、第2収納室6Bの開口部6BHが収納される。第1蓄電セル2A及び第2蓄電セル2Bの構造は、実施形態1に係る蓄電セル2と同様である。
<Outline of power storage device>
As shown in FIG. 13, the
蓄電装置1Aは、調圧機構としての調圧弁40Aの一部が形成された樹脂の封止部材10Aが、筐体3Aに取り付けられる蓋3Tと、端子4a、4bとともに一体で成型される。図15に示すように、端子4aには、第1蓄電セル2Aの第2引出部22Eが、図14に示す第2接続導体26を介して電気的に接続される。端子4bには、第2蓄電セル2Bの第2引出部22Eが、図14に示す第2接続導体26を介して電気的に接続される。また、第1蓄電セル2A及び第2蓄電セル2Bの第2引出部21Eは、第1接続導体25を介して蓋3Tと電気的に接続される。
In the
図15に示す蓄電装置1Aが有する第1蓄電セル2A及び第2蓄電セル2Bは、それぞれ端子間電圧がEであり、蓄電装置1の端子間電圧(端子4aと端子4bとの間の電圧)は2×Eである。図15に示すように、蓄電装置1は、第1蓄電セル2Aと第2蓄電セル2Bとを、第1引出部21E及び導体の蓋3Tを介して直列接続し、第2引出部22Eを介して端子4a、4bに接続する。蓋3Tの電位は、蓄電装置1Aの端子間電圧の半分(E)となる。このように、蓋3Tの電位は、蓄電装置1Aの中間電位となる。
The first
蓄電装置1Aは、蓋3Tを介して電流を流す構造である。このような構造により、蓄電装置1Aは、2個の蓄電セルとして第1蓄電セル2A及び第2蓄電セル2Bを有しているが、外部に接続する端子は端子4a、4bの2個で済む。そして、蓋3Tと端子4a、4bとの絶縁を確保するための絶縁体も、樹脂の封止部材10Aで済む。また、単独の蓄電セルを直列接続する場合、蓄電セル間を接続する導体が必要であったが、蓄電装置1Aは、蓋3Tを介して第1蓄電セル2Aと第2蓄電セル2Bとを電気的に接続するため、蓄電セル間を接続する導体は不要である。このため、蓄電装置1Aは、部品点数を少なくできる。
The
蓄電装置1Aは、第1蓄電セル2Aの第1極体21と第2蓄電セル2Bの第1極体21とが、外部に接続する導体を介さずに蓋3Tに接続される。このため、蓄電装置1Aは、第1蓄電セル2Aと第2蓄電セル2Bとを直列接続する際に、外部に接続する導体の数を低減することができる。その結果、蓄電装置1Aは、構造が簡単になるので、製造コストが低減されるとともに、信頼性が向上する。また、蓋3Tは、導体で作られるため、電気伝導性及び熱伝導性に優れている。本実施形態において、蓋3Tは、アルミニウム合金なので、電気伝導性及び熱伝導性は良好である。蓄電装置1Aは、第1蓄電セル2A及び第2蓄電セル2Bが熱を発生するが、第1極体21は熱伝導性の良好な蓋3Tに接続されている。このため、第1蓄電セル2A及び第2蓄電セル2Bで発生した熱は、第1極体21から蓋3Tに伝わり、筐体3の表面から放熱される。このため、蓄電装置1Aは、放熱性能が高いという利点がある。なお、蓋3Tの表面に凹凸又はフィン等を設けてもよい。このようにすると、蓋3Tの表面積が大きくなるので、蓄電装置1Aはさらに放熱性能が向上する。
In the
蓄電装置1Aは、第1収納室6A及び第2収納室6Bに、第1蓄電セル2A及び第2蓄電セル2Bの他に、電解液を収納している。このため、蓄電装置1Aは、蓋3Tと端子4a、4bとの間に、封止部材10を設けて筐体3の内部を密封している。端子4a、4bと蓋3Tとはいずれも導体なので、両者は絶縁が必要である。筐体3Aと蓋3Tとの密封と、筐体3Aと端子4a、4bとの絶縁とを両立し、かつ信頼性を向上させることは難しい。
The
2個の蓄電セルを直列接続する場合、前述した密封及び絶縁に、計4個の絶縁体を用いる必要がある。これに対して、蓄電装置1Aは、第1蓄電セル2Aと第2蓄電セル2Bとを直列接続しているが、前述した密封及び絶縁には、封止部材10Aを1個を用いればよい。このように、蓄電装置1Aは、前述した密封及び絶縁に用いる部材の数を低減できるので、その分、信頼性が向上するとともに、前述した密封及び絶縁に用いる作業を低減でき、さらにコストも低減できる。
When two storage cells are connected in series, it is necessary to use a total of four insulators for the sealing and insulation described above. In contrast, in the
図15に示す蓄電装置1Aは、第1蓄電セル2A及び第2蓄電セル2Bを筐体3によって電気的に接続する。そして、蓄電装置1Aは、第1蓄電セル2A及び第2蓄電セル2Bを収納した第1収納室6A及び第2収納室6Bのそれぞれに開口した気体通路43A、43Bを有する調圧弁40Aによって、電気化学反応によって発生した気体を蓄電装置1Aの外部へ放出させる。このため、2個の蓄電セルを直列接続した場合、それぞれの蓄電セルに対して調圧弁が必要である。上述したように、蓄電装置1Aの端子間電圧は、2個の蓄電セルを直列接続した場合と同一の2×Eである。このように、蓄電装置1Aは、2個の蓄電セルを直列接続することにより同じ端子間電圧となっているものと比較して、調圧弁40の数を半分にすることができる。次に、蓄電装置1Aの蓋3Tが有する封止部材10A及び端子4a、4bについて説明する。
A power storage device 1 </ b> A illustrated in FIG. 15 electrically connects the first
<封止部材及び端子>
図16に示すように、端子4a、4bは、バスバー等の外部端子が接続される端子面4at、4btは、端子4a、4bが設けられている部分における封止部材10の表面10ATから突出している。このようにすることで、端子面4iにバスバー等の外部端子を取り付けやすくなる。図17に示すように、端子4a、4bの端子面4ai、4bi、すなわち、収納室6側の端子面4ai、4biは、第1収納室6A及び第2収納室6B側における蓋3Tの面3Tiと略同一、好ましくは同一の平面内に配置される。
<Sealing member and terminal>
As shown in FIG. 16, the terminal surfaces 4at and 4bt are connected to external terminals such as bus bars, and the terminal surfaces 4at and 4bt protrude from the surface 10AT of the sealing
蓋3Tの収納室6側における面3Tiには、第1蓄電セル2A及び第2蓄電セル2Bの第1極体21が第1接続導体25を介して、超音波圧接続等の接合手法によって電気的に接続される。また、端子面4aiには第2接続導体26を介して第1蓄電セル2Aの第2極体22が、端子面4biには第2接続導体26を介して第2蓄電セル2Bの第2極体22が、超音波圧接続等の接合手法によって電気的に接続される。このため、端子面4ai、4biと蓋3Tの面3Tiとを略同一、好ましくは同一の平面内に配置することによって、端子面4ai、4biと第2接続導体26との接合の基準と、蓋3Tの面3Tiと第1接続導体25との接合の基準とを同一にすることができる。このようにすることで、端子面4ai、4biと第2接続導体26とを接合する際の位置決め作業と、蓋3Tの面3Tiと第1接続導体25とを接合する際の位置決め作業を簡単にすることができる。
The
封止部材10Aが有する調圧弁40Aは、図13、図14に示す第1収納室6A及び第2収納室6Bに対応して、気体通路43A、43Bを備えている。気体通路43A、43Bは、弁体を介して第1収納室6A及び第2収納室6Bの外部につながっている。このような構造により、調圧弁40Aは、第1収納室6A及び第2収納室6B内の気体の圧力が上昇した場合、気体通路43A、43Bから第1収納室6A及び第2収納室6Bの外部に気体を放出させることができる。
The
また、封止部材10Aは、図13、図14に示す第1収納室6A及び第2収納室6Bに対応して、電解液注入口11HA、11HBを有する。電解液は、電解液注入口11HA、11HBから第1収納室6A及び第2収納室6Bへ注入される。なお、気体通路43A、43Bを利用して第1収納室6A及び第2収納室6B内に電解液を注入してもよい。
Further, the sealing
本実施形態は、実施形態1と同様に、樹脂の封止部材10Aを蓋3Tと端子4a、4bとの間に介在させ、かつ調圧弁40Aの少なくとも一部と、蓋3Tと、端子4a、4bと、封止部材10Aとを一体で成型する。このようにすることで、蓄電装置1Aの部品点数を削減することができる。
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, a
以上、実施形態1、2について説明したが、上述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、上述した実施形態1、2の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、実施形態1、2の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。
As mentioned above, although
1、1A 蓄電装置
2 蓄電セル
2A 第1蓄電セル
2B 第2蓄電セル
2U 蓄電部
3、3A 筐体
3B 底部
3S 側周部
3T 蓋
3TE 周縁部
3TH 開口部
3Ti 面
4、4a、4b 端子
4B 子本体
4F 張出部
4FI 内側
4FS 外側
4S側部
4i、4t、4ai、4at、4bi、4bt 端子面
6H、6AH、6BH 開口部
6 収納室
6A 第1収納室
6B 第2収納室
8 仕切り部
10、10A 絶縁部材
10T、10AT 表面
10I 封止部材内側
11 電解液注入部
11H 注入通路
11HA、11HB 電解液注入口
21 第1極体
21E 第1引出部
22 第2極体
22E 第2引出部
23 セパレーター
24A 第1分極性電極
24B 第2分極性電極
25 第1接続導体
26 第2接続導体
40、40A 調圧弁
40Hi、40Ho 開口部
41 弁ケース
42 軸
43、43A、43B 気体通路
45 弁体
46 ストッパ
47 気液分離膜
1, 1A
Claims (10)
一端部に開口部を有した容器であって、前記蓄電セルを収納する筐体と、
一方の前記極体が電気的に接続され、かつ前記開口部に取り付けられる導体の蓋と、
他方の前記極体と電気的に接続され、かつ前記蓋から前記筐体の外部へ引き出される導体の端子と、
前記蓋に設けられて、前記筐体の内部の圧力を調整する調圧機構と、
前記蓋と前記端子との間に介在し、かつ前記調圧機構の少なくとも一部が形成されて、前記蓋と前記端子とともに一体で成型された封止部材と、
を含むことを特徴とする蓄電装置。 A chargeable / dischargeable storage cell having two polar bodies;
A container having an opening at one end, a housing for storing the storage cell;
One of the polar bodies is electrically connected, and a conductor lid attached to the opening;
A terminal of a conductor electrically connected to the other polar body and drawn out of the housing from the lid;
A pressure adjusting mechanism that is provided on the lid and adjusts the pressure inside the housing;
A sealing member that is interposed between the lid and the terminal, and at least a part of the pressure regulating mechanism is formed, and is molded integrally with the lid and the terminal;
A power storage device comprising:
前記筐体の内部側において、前記端子は平面を有しており、前記端子の前記平面は、前記蓋の前記筐体の内部側における面と略同一の平面内に配置される、請求項1から3のいずれか1項に記載の蓄電装置。 The lid is a plate-shaped member,
2. The terminal has a flat surface on the inner side of the housing, and the flat surface of the terminal is arranged in a plane substantially the same as a surface of the lid on the inner side of the housing. 4. The power storage device according to any one of items 1 to 3.
一端部に開口部を有した容器であって、前記蓄電セルを収納する筐体と、
一方の前記極体が電気的に接続され、かつ前記開口部に取り付けられる導体の蓋と、
他方の前記極体と電気的に接続され、かつ前記蓋から前記筐体の外部へ引き出される導体の端子と、
前記蓋に設けられて、前記筐体の内部の圧力を調整する調圧機構と、
前記蓋と前記端子との間に介在し、かつ前記調圧機構の少なくとも一部が形成されて、前記蓋と前記端子とともに一体で成型された樹脂の封止部材と、
を含み、
前記端子は、引出方向と直交する断面が略長方形で、引出方向全域にわたって同様の寸法及び形状であり、耐力が前記封止部材の耐力及び前記封止部材と前記端子との接合強度よりも小さいことを特徴とする蓄電装置。 A chargeable / dischargeable storage cell having two polar bodies;
A container having an opening at one end, a housing for storing the storage cell;
One of the polar bodies is electrically connected, and a conductor lid attached to the opening;
A terminal of a conductor electrically connected to the other polar body and drawn out of the housing from the lid;
A pressure adjusting mechanism that is provided on the lid and adjusts the pressure inside the housing;
A resin sealing member interposed between the lid and the terminal, and at least a part of the pressure regulating mechanism is formed, and molded integrally with the lid and the terminal;
Including
The terminal has a substantially rectangular cross section perpendicular to the pulling direction, has the same size and shape throughout the pulling direction, and the proof stress is smaller than the proof strength of the sealing member and the bonding strength between the sealing member and the terminal. A power storage device.
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