JP2015049959A - Power storage element, power supply module, support body, and exterior package of power storage element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば二次電池その他の電池等の蓄電素子及びそれを用いた電源モジュール並びにそれらに用いられる保持体及び蓄電素子の外装体に関する。 The present invention relates to a power storage element such as a secondary battery and other batteries, a power supply module using the same, a holding body used in the power storage module, and an exterior body of the power storage element.
二次電池は、一次電池の置きかえ用途はもとより、携帯電話、IT機器などの電子機器の電源として広く普及している。とりわけ、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車などの産業用大型電気機器への応用も進められている。 Secondary batteries are widely used as power sources for electronic devices such as mobile phones and IT devices, as well as for replacing primary batteries. In particular, a non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion secondary battery has a high energy density, and is therefore being applied to industrial large electric devices such as electric vehicles.
非水電解質二次電池は、一般に導電性を有する金属製の外装体の内部に、微多孔膜のセパレータで離隔された正負の極板を積層又は巻回してなる電極体と電解液とが封入された構成を有し、更に電極体は集電体を介して外装体の表面に設けられた電極端子と接続されている。又、電極体の膨張を抑制する等の目的から、電極体はリテーナその他の保護部材により周囲を囲まれた状態で外装体に封入されている(例えば特許文献1、図2等を参照)。
A non-aqueous electrolyte secondary battery generally includes an electrode body and an electrolytic solution formed by laminating or winding positive and negative electrode plates separated by a microporous membrane separator inside a metal exterior body having conductivity. Further, the electrode body is connected to an electrode terminal provided on the surface of the exterior body through a current collector. Further, for the purpose of suppressing the expansion of the electrode body, the electrode body is enclosed in an exterior body in a state of being surrounded by a retainer or other protective member (see, for example,
このような従来の非水電解質二次電池においては、以下のような課題があった。すなわち、特許文献1に例示される非水電解質二次電池においては、電極体は、外装体と保護部材により二重に覆われた状態で外装体内にて封入されているが、電極体は、保護部材と一体化した状態で集電体を介して外装体の内側に固定されている。
Such conventional non-aqueous electrolyte secondary batteries have the following problems. That is, in the nonaqueous electrolyte secondary battery exemplified in
したがって、外装体に振動や衝撃が加わった際、電極体は、自重に保護部材の加重が更に加わった状態で、揺動又は振動することとなり、集電体その他の電極体と電極端子の接続部分にストレスが集中して、ひいては破損を引き起こす恐れがあった。 Therefore, when vibration or impact is applied to the exterior body, the electrode body swings or vibrates in a state where the weight of the protective member is further applied to its own weight, and the current collector and other electrode bodies are connected to the electrode terminal. There was a risk of stress being concentrated on the part, and eventually causing damage.
このような不具合を防ぐためには、保護部材の外形を外装体の内形に近づけて、保護部材と外装体の隙間を小さくすることが考えられるが、外装体の容積に占める保護部材の体積が増加して、電解液の構成要素の収納に必要な空間を圧迫し、電気容量の低下その他電池性能の劣化を引き起こしかねない。 In order to prevent such a problem, it is conceivable to reduce the clearance between the protective member and the exterior body by bringing the outer shape of the protective member closer to the inner shape of the exterior body, but the volume of the protective member occupies the volume of the exterior body. This may increase the pressure required for the storage of the components of the electrolytic solution, causing a decrease in electric capacity and other battery performance.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、外装体内において電極体の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体を安定して保持することが可能な蓄電素子及びそれを用いた電源モジュール並びにそれらに用いられる保持体及び蓄電素子の外装体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can suppress the expansion of the electrode body in the exterior body and can stably hold the electrode body against vibration and impact from the outside. It is an object of the present invention to provide a power storage device, a power supply module using the power storage device, a holding body used in the power storage device, and an exterior body of the power storage device.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の側面は、
電極体と、
前記電極体を収納する外装体と、
前記外装体の内壁の一部と結合することにより前記外装体内に固定された、前記電極体を保持する保持体とを備えた、
蓄電素子である。
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides:
An electrode body;
An exterior body that houses the electrode body;
A holding body for holding the electrode body, which is fixed in the exterior body by being combined with a part of the inner wall of the exterior body,
It is a power storage element.
本発明の第2の側面は、
前記外装体は二つの外装部材を有し、
前記保持体は、前記外装体の内壁の前記一部としての、前記二つの外装部材のそれぞれの内壁と嵌合することにより前記外装体内に固定されている、
本発明の第1の側面の蓄電素子である。
The second aspect of the present invention is
The exterior body has two exterior members,
The holding body is fixed in the exterior body by fitting with each inner wall of the two exterior members as the part of the inner wall of the exterior body.
It is an electrical storage element of the 1st side surface of this invention.
本発明の第3の側面は、
前記保持体は、前記電極体の周囲を取り囲むように形成されることにより、前記電極体を拘束している、
本発明の第1又は第2の側面の蓄電素子である。
The third aspect of the present invention is
The holding body restrains the electrode body by being formed so as to surround the electrode body.
It is an electrical storage element of the 1st or 2nd side surface of this invention.
本発明の第4の側面は、
前記外装体の内壁の他の一部は、前記電極体の表面形状に対応して変形しており、
前記保持体及び前記外装体の前記他の一部が、前記電極体の周囲を取り囲むように形成されることにより、前記電極体を拘束している、
本発明の第1又は第2の側面の蓄電素子である。
The fourth aspect of the present invention is
The other part of the inner wall of the exterior body is deformed corresponding to the surface shape of the electrode body,
The other part of the holding body and the exterior body is formed so as to surround the electrode body, thereby restraining the electrode body.
It is an electrical storage element of the 1st or 2nd side surface of this invention.
本発明の第5の側面は、
前記保持体は、二つの保持部材を有し、前記二つの保持部材がそれぞれ前記外装体の内壁の前記一部に嵌合する、
本発明の第1から第4のいずれかの側面の蓄電素子である。
The fifth aspect of the present invention provides
The holding body has two holding members, and the two holding members are respectively fitted to the part of the inner wall of the exterior body.
It is an electrical storage element of any one of the 1st to 4th side of the present invention.
本発明の第6の側面は、
前記保持体は、二つの保持部材を有し、
前記二つの保持部材の一方は、前記外装体の内壁の前記一部に嵌合し、
前記二つの保持部材の他方は、前記外装体の内壁の他の一部と前記電極体とに挟持されている、
本発明の第1から第5のいずれかの側面の蓄電素子である。
The sixth aspect of the present invention provides
The holding body has two holding members,
One of the two holding members is fitted to the part of the inner wall of the exterior body,
The other of the two holding members is sandwiched between another part of the inner wall of the exterior body and the electrode body,
It is an electrical storage element of the 1st to 5th side surface of this invention.
本発明の第7の側面は、
前記外装体の内壁の前記一部は突出しており、
前記保持体は前記内壁の前記一部に対応する凹みを有している、
本発明の第1から第6のいずれかの側面の蓄電素子である。
The seventh aspect of the present invention is
The part of the inner wall of the exterior body protrudes,
The holding body has a recess corresponding to the part of the inner wall,
It is an electrical storage element of the 1st to 6th side surface of this invention.
本発明の第8の側面は、
前記電極体は、前記保持体を介して前記外装体の内壁から圧接されている、
本発明の第1から第7のいずれかの側面の蓄電素子である。
The eighth aspect of the present invention provides
The electrode body is pressed from the inner wall of the exterior body through the holding body,
It is an electrical storage element of the 1st to 7th side surface of this invention.
本発明の第9の側面は、
本発明の第1から第8のいずれかの側面の蓄電素子を少なくとも一つ含む複数の蓄電素子を備えた、
電源モジュールである。
The ninth aspect of the present invention provides
A plurality of power storage elements including at least one power storage element according to any one of the first to eighth aspects of the present invention;
It is a power supply module.
本発明の第10の側面は、
電極体及び前記電極体を収納する外装体を有する蓄電素子の、前記外装体の内壁に固定され、前記電極体を保持する保持体であって、
前記外装体の内壁の一部と嵌合することにより前記外装体内に固定されている、
保持体である。
The tenth aspect of the present invention provides
An electrical storage element having an electrode body and an exterior body that houses the electrode body, is a holding body that is fixed to an inner wall of the exterior body and holds the electrode body,
It is fixed in the exterior body by fitting with a part of the inner wall of the exterior body,
It is a holding body.
本発明の第11の側面は、
電極体及び前記電極体を保持する保持体を有する蓄電素子の、前記電極体及び前記保持体を収納する外装体であって、
内壁の一部に、前記保持体と嵌合する凹凸が形成されている、
蓄電素子の外装体である。
The eleventh aspect of the present invention is
An electricity storage device having an electrode body and a holding body for holding the electrode body, an exterior body for housing the electrode body and the holding body,
Concavities and convexities that fit with the holder are formed on a part of the inner wall,
It is the exterior body of an electrical storage element.
以上のような本発明は、蓄電素子の外装体内において電極体の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体を安定して保持することが可能になるという効果を奏する。 The present invention as described above has the effect of suppressing the expansion of the electrode body in the exterior body of the power storage element and also enabling the electrode body to be stably held against external vibration and impact. .
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る非水電解質二次電池1の構成を、一部を分解した状態で模式的に示す斜視図であり、図2は非水電解質二次電池1の正面図であり、図3は非水電解質二次電池1の側面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a nonaqueous electrolyte
図1、2に示すように、非水電解質二次電池1は、アルミニウム製の開口箱状の容器本体10と、容器本体10の開口10xを封止する、容器本体と同一材料製の板状の蓋部20とから構成される外形六面体状の外装体を備える。なお、外装体の各辺は、図1に示す直交座標をなすX軸、Y軸及びZ軸にそれぞれ平行に位置し、以下の説明に際しては、図中矢印の方向を基準に右から左、奥から手前(又は前から後)、及び下から上を定める。更に、非水電解質二次電池の各部について、X−Y平面に投影される面を上面及び底面、Z−X平面に投影される面を側面、Z−Y平面に投影される面を正面又は背面と定める。
As shown in FIGS. 1 and 2, the non-aqueous electrolyte
非水電解質電池1の内部構成を説明するため、容器本体10は、図1中においては、後述する内底10yを除き、破線により輪郭のみ示した。同様の理由により、容器本体10は、図2中においては、図中の正面を切断した要部断面図として、図3中においては、側面を切断した要部断面図として、それぞれ示した。
In order to describe the internal configuration of the
容器本体10の内部空間10zには、帯状の電極である正極と負極を、間にセパレータを介して、図中Y軸に平行な軸を巻回軸として長円筒形に巻回した構成を有する電極体11が配置されている。なお、図1においては、説明のため、電極体11は蓋部20と分離し、容器本体10から半ば抜き出された状態として示した。
The
次に、電極体11においては、最外周に位置するセパレータ11aを間に介し、巻回軸の両端に正負両極の金属箔が露出し、金属箔露出部として容器本体10の一対の短手側の側面にそれぞれ位置している。なお、図中には負極側の金属箔が露出した負極側金属箔露出部11b近傍の構成のみ符号を付して説明するが、正極側も金属の材質を除いて同様の構成を有する。
Next, in the
負極側金属箔露出部11bは集電体12に接続される。集電体12は、蓋部20の裏面20bに固定された基台部12aと、基台部12aから容器本体10の内底10yに向かって延伸した一対の矩形状の平板状の脚部12bとを有し、脚部12bの対向面のそれぞれが電極体11の両端最外周を挟み込むように配置され、接合面12xを超音波溶接等することにより固定される。
The negative electrode side metal foil exposed
集電体12は蓋部20上に位置する金属製の中継板22と、図2に点線にて示す接続棒24を介して、かしめや圧着等の周知の技術的手段により電気的、機械的に接続される。更に中継板22は外部接続用の電極端子23と電気的に接続され、これにより、電極体11から外装体の外部に電気が取り出される。
The
電極端子23と電極体11とを結ぶ導電路は、絶縁体である合成樹脂製のパッキン21によって外装体と絶縁されている。パッキン21は外装体内部からの電解液の漏出を防ぐために導電路と外装体との間の空間、隙間を密封する役割も果たす。
The conductive path connecting the
次に、電極体11の巻回軸周りであって、最外周のセパレータ11aの更に外周に保持体13が設けられている。保持体13は、ポリエチレン、ポリプロピレン等の、絶縁性の合成樹脂製の部材であって、図3に示すように、電極体11の側面形状に対応した長円形の環状の本体部13xを有し、セパレータ11aを隙間無く取り巻くことにより、電極体11全体を拘束している。なお、本体部13xは分割線13yにより二つの部分に分解され、それらの構成は後述する。
Next, the holding
更に、特に図2及び図3に示すように、本体部13xの、蓋部20と対向する側には、中央に矩形の凹部13a2が形成された平面状の上側接触部13a1が設けられ、本体部13xの、容器本体10の内底10yと対向する側には、凹部13a2と同様の凹部13b2が形成された、平面状の下側接触部13b1が設けられている。これにより、保持体13が外装体に収納された状態において、上側接触部13a1は蓋部20と、下側接触部13は内底10yとそれぞれ面接触している。
Further, as shown in FIG. 2 and FIG. 3 in particular, a planar upper contact portion 13a1 having a rectangular recess 13a2 formed in the center is provided on the side of the
更に、蓋部20においては、容器本体10の内底10yと対向する裏面20bに凹部13a2に対応した形状の凸部20b1が形成されており、容器本体10の内底10y上には、凹部13b2に対応した形状の凸部10y1が形成されている。これにより、保持体13は外装体に収納された状態では、凹部13a2と凸部20b1、及び凹部13b2と凸部10y1がそれぞれ嵌合して、外装体内の特定の位置に固定される。
Further, in the
なお、蓋部20の凸部20b1は基材であるアルミニウム板をプレス加工により打ち出し成形することで作成され、蓋部20の表面20aには凸部20b1の反転形状である凹部20a1が形成される。容器本体10の凸部10y1も同様に作成され、容器本体10の底面には凸部10y1の反転形状である凹部10y2が形成される。
In addition, the convex part 20b1 of the
次に、図4(a)は、保持体13の構成を示す分解斜視図である。保持体13は、図1〜3に示した分割線13yを境界として、上側接触部13a1を有する第1本体部13a及び下側接触部13b1を有する第1本体部13bとから構成される。第1本体部13aは、上側接触部13a1に加えて、本体部13xの一部である、側面形状が逆U字型の拘束部13a3を有する。第2本体部13aは、下側接触部13b1に加えて、本体部13xの残りの一部である、側面形状がU字型の拘束部13b3を有する。
Next, FIG. 4A is an exploded perspective view showing the configuration of the holding
拘束部13a3及び拘束部13b3は、電極体13の正面及び背面を挟み込む一対の対向板13a4及び13b4をそれぞれ有し、図1〜3に示す本体部13xの分割線13yの位置を反映して、非対称な長さで形成される。なお、各図中においては分割線13yの位置は容器本体10の開口10x近傍とし、この位置を反映して、対向板13b4の全長が対向板13a4よりも長くなるものとした。
The restraining part 13a3 and the restraining part 13b3 have a pair of opposing plates 13a4 and 13b4 that sandwich the front and back surfaces of the
更に、対向板13a4の先端にはダボ13a5が設けられ、対向板13b4の先端にはダボ13a5の形状に対応した形状のスリット13b5が開口されている。ダボ13a5をスリット13b5に挿入することにより、第1本体部13a及び第2本体部13bは結合され、保持体13が完成される。
Further, a dowel 13a5 is provided at the tip of the counter plate 13a4, and a slit 13b5 having a shape corresponding to the shape of the dowel 13a5 is opened at the tip of the counter plate 13b4. By inserting the dowel 13a5 into the slit 13b5, the first
保持体13の組立ては、非水電解質二次電池1の実際の作成において、第1本体部13a及び第2本体部13bが電極体11を上下から挟み込みつつ結合されることにより行われる。この場合、保持体13と電極体11は一体化した状態で蓋部20と組み合わされた後、容器本体10に収納される。
In the actual production of the non-aqueous electrolyte
一方、非水電解質二次電池1の作成時において保持体13は以下のように組立ててもよい。すなわち、第2本体部13bをあらかじめ容器本体10に組み合わせておき、一方で第1本体部13a、電極体11及び蓋部20を組み合わせておき、蓋部20と容器本体10とを組み合わせる際に、第1本体部13aと第2本体部13bを結合して、外装体の完成と保持体13の完成を同時に行わせる。
On the other hand, the
特に後者の場合においては、上述のように、分割線13yの位置が容器本体10の開口10x近傍とすることが望ましい。第1本体部13aと第2本体部13bの境界及び蓋部20と容器本体10の境界が隣接することとなり、目視がし易く組み立てを容易に行うことができる。ただし、電極体11を挟み込んで外装体内に保持体13を完成状態で固定できれば、第1本体部13aと第2本体部13bの分割線13yは、電池の作成の具体的な手法によらず任意の位置であってよい。
Particularly in the latter case, it is desirable that the position of the
蓋部20には、容器本体10がレーザ溶接等により封止された後に電解液を注入するための注入口が設けられており、電解液注入後、封止栓25により封止される。
The
以上の構成において、非水電解質二次電池1は本発明の蓄電素子に相当し、容器本体10と蓋部20はそれぞれ本発明の外装部材に相当するとともに、これらの組合せは一体として本発明の外装体に相当する。電極体11は本発明の電極体に相当し、保持体13は本発明の保持体に相当する。
In the above configuration, the non-aqueous electrolyte
このような構成を有する本実施の形態1による非水電解質二次電池1は、電極体11の周囲に形成され、これを拘束した状態で外装体内の特定位置に固定された保持体13を備えたことを特徴とする。
The nonaqueous electrolyte
すなわち、従来技術にて説明したように、従来の非水電解質二次電池は、電極体の膨張を抑制する保護部材が電極体のみと結合しているため、外装体に振動や衝撃が加わった際、電極体は保護部材の加重が更に加わった状態で揺動又は振動することとなり、集電体その他の電極体と電極端子の接続部分にストレスが集中して、ひいては破損を引き起こす恐れがある。 That is, as explained in the prior art, in the conventional non-aqueous electrolyte secondary battery, the protective member that suppresses the expansion of the electrode body is combined only with the electrode body, so that vibration or impact is applied to the exterior body. At this time, the electrode body swings or vibrates in a state in which the weight of the protective member is further applied, and stress may concentrate on the connection portion between the current collector and the other electrode body and the electrode terminal, which may cause damage. .
これに対し、本実施の形態1の非水電解質二次電池1は、保持体13が蓋部20及び容器本体20の内壁に嵌合して固定されていることにより、集電体12及び保持体13は、それぞれ独立して電極体11を外装体内に固定している。
On the other hand, the nonaqueous electrolyte
したがって、外装体に振動や衝撃が加わった際、電極体11は外装体に固定された保持体13により制動されることとなり、集電体その他の電極体と電極端子の接続部分へのストレスが低減される。更に、保持体13は電極体11を拘束するのに必要な大きさであればよく、電解液その他電池の構成要素とともに外装体の内部空間10zを無駄に占有することなく収納することができ、電気容量の低下を抑制し、電池の性能を維持することができる。
Therefore, when vibration or impact is applied to the exterior body, the
更に、非水電解質二次電池1においては、保持体13の本体部13xが、電極体11の巻回軸周りに形成され、最外周のセパレータ11aを隙間無く取り巻くことにより、電極体11全体を拘束している。これにより、本体部13xは、電極体11の膨張方向である、セパレータ及び電極の任意の積層方向に対して漏れなく干渉することとなり、電極体11の膨張を効果的に抑制することができる。
Furthermore, in the nonaqueous electrolyte
又、保持体13を構成する第1本体部13a及び第2本体部13bがそれぞれ独立して蓋部20及び容器本体10にそれぞれ嵌合して固定することにより、電池に強度の振動や衝撃が加わった場合においても、嵌合部分に加えられるストレスは個々の本体部に分散することとなり、保持部の負荷を軽減することができる。
Further, the
次に、非水電解質二次電池1においては、保持体13の、電極体11の表面に接する内側の寸法を電極体11の外形寸法より若干小さく取ることが望ましい。具体的には、例えば対向板13a4及び対向板13b4の全長の合計を、電極体11の全高すなわち図中Z軸方向の寸法より若干小さくとるようにする。同様に、蓋部20の裏面20bと容器本体10の内底10yとの距離に対して、保持体13の上下寸法である上側接触部13a1と下側接触部13b1の距離を若干大きくとることが望ましい。
Next, in the nonaqueous electrolyte
これにより、蓋部20が容器本体10の開口10xを封止し、第1の第1本体部13a及び第2本体部13bが結合して保持体13が完成した状態において、電極体11は蓋部20と容器本体10から拘束部13a3及び拘束部13b3を介して圧接されることとなり、電極体11の膨張抑制の効果を向上させることが可能となる。
Thereby, the
なお、上記の説明において「若干」とは、非水電解質二次電池1の完成状態に影響を与えない程度の寸法のマージンであって、例えば製造公差の範囲程度とすることが望ましい。
In the above description, “slightly” means a margin of dimensions that does not affect the completed state of the non-aqueous electrolyte
更に、非水電解質二次電池1においては、本体部13xの凹部13a2と蓋部20の凸部20b1及び凹部13b2と容器本体10の凸部10y1の、それぞれの嵌め合せの寸法は、出来うる限り緊密にすることが望ましく、凹部側と凸部側の嵌合後、第1本体部13a又は第2本体部13bがそれぞれの自重で凸部側から脱落しない程度であることがもっとも好適である。
Further, in the nonaqueous electrolyte
これは以下の理由に基づく。すなわち、上述したように、非水電解質二次電池1の作成時において、外装体に保持体13及び電極体11を組み込むためには、蓋部20と容器本体10の組合せ時に、それぞれの部材に装着された第1本体部13a及び第2本体部13bにより電極体11を上下から挟み込みながら結合する場合と、電極体11と第1本体部13a及び第2本体部13bをあらかじめ結合した状態で容器本体10に挿入する場合とがある。特に前者の場合において、特に容器本体10と第2本体部13bとの結合が不安定であれば、電極体11の容器本体10への組込みに手間取ることとなり、非水電解質二次電池1の生産性が低下する。
This is based on the following reason. That is, as described above, in order to incorporate the holding
そこで、凹部側と凸部側が緊密に嵌め合せられるように寸法を定めることにより、保持体13の完成及び外装体への組込みを容易に行うことができ、非水電解質二次電池1の生産性を高めることが可能となる。
Therefore, by determining the dimensions so that the concave portion side and the convex portion side can be closely fitted, the holding
このように、本実施の形態1の非水電解質二次電池1によれば、電極体11の周囲に形成され、これを拘束した状態で外装体内に位置決め固定された保持体13を備えたことにより、電極体11の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体11を外装体内に安定して固定して、電池の信頼性を向上させることが可能となる。
Thus, according to the nonaqueous electrolyte
なお、上記の説明においては、保持体13は、図4(a)に示す構成例のように、本体部13xが第1本体部13a及び第2本体部13bに分割されるとともに、ダボ13a5とスリット13b5の嵌合により結合する構成であるとしたが、第1本体部13a及び第2本体部13bの結合は、図4(b)に示す構成例のように、第1の本体部13aの対向板13a4の先端を、ラッチ13a7を有するダボ13a6により構成し、第2の本体部13bの対向板13b4の表面に、スリット13b5と連通する開口13b6を設けた構成としてもよい。
In the above description, the holding
この場合、ラッチ13a7はスリット13b5に挿入された後開口13b6から一部が露出することにより、対向板13b4と係合する。その結果、第1本体部13aと第2本体部13bはラッチ13a7の解除操作がない限り分離不可能な状態で結合される。
In this case, the latch 13a7 is engaged with the counter plate 13b4 by being partially exposed from the opening 13b6 after being inserted into the slit 13b5. As a result, the first
このような本構成例においては、保持体13は外装体への組込み前に単体で電極体11を拘束、保持することができる。これは以下の効果を奏する。すなわち、非水電解質二次電池1の作成時、あらかじめ保持体13と電極体11を一体化させておく手法をとった場合、保持体13は電極体11から脱落する恐れが低減される。したがって、蓋部20との組み合わせ及びその後の作業である容器本体10への組込みを容易に行うことができ、電池の生産性を高めることが可能となる。
In such a configuration example, the holding
更に、保持体13は、第1本体部13aの上側接触部13a1と第2本体部13bの下側接触部13b1は対称であって、蓋部20及び容器本体10のそれぞれの一箇所ずつと嵌合して位置決め固定される構成であるとしたが、本発明の保持体は、図5に示す保持体14のように、下側接触部の各寸法をより大きくとる構成としてもよい。この場合、容器本体10yの内底10yには複数の凸部10y3a及び凸部10y3bが設けられ、保持体14は、これら凸部に係合する複数の凹部13b7a及び13b7bを有する。
Further, the holding
このような構成とすることにより、保持体14は重心がより下方に位置するとともに内底10yとの接触面積が広くなり、容器本体10内に更に安定して固定することができる。加えて、電解液に常時含浸され電池反応が活発で発電体11の上側に比べて膨張の恐れがより大きい保持体14の下側が補強されることにより、電極体11の膨張をより効果的に抑制することが可能となる。
With this configuration, the holding body 14 has a lower center of gravity and a larger contact area with the
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2に係る非水電解質二次電池2の構成を示す分解斜視図であり、図7は側面図である。ただし、図1〜3と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。これは以下の各実施の形態においても同様である。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is an exploded perspective view showing a configuration of the nonaqueous electrolyte
以下、各図を参照して説明する。本実施の形態2の非水電解質二次電池2は、蓋部20の凸部20b1に嵌合する凹部15a1並びに容器本体10yの凸部10y5a及び10y5bにそれぞれ嵌合する凹部15a3a及び15a3bを有する第1本体部15aと、容器本体10yの内底10yに載置され、電極体11と内底10yの間に挟持される第2本体部15bとを有する保持部15を備える。なお、実施の形態1と同様、容器本体10の底面には凸部10y5a及び10y5bの反転形状である凹部10y6a及び10y6bが形成される。
Hereinafter, description will be given with reference to the drawings. The nonaqueous electrolyte
第1本体部15aは、特に図7に示すように、側面形状が長U字状の本体部15xが電極体11の主面、すなわち図中Z−Y平面に平行な面全体を覆うように、蓋部20の裏面20a1から容器本体10yの内底10yにまで達して設けられ、且つ、上下端がそれぞれ蓋部20及び内底10yに嵌合されることで位置を特定して固定されている。
As shown in FIG. 7 in particular, the first
第2本体部15bは、電極体11の側面幅(図中X方向)寸法と略同一の全幅を有し、電極体11に対向する表面は、電極体11の底面の形状に対応して凹に湾曲している。更に、第2本体部15bは、上下方向においては電極体11と容器本体10yの内底10yに挟持され、前後方向においては第1本体部15aの本体部15xに挟持されている。
The second
なお、図6中においては、説明のため、第2本体部15bは容器本体10yの内底10yと電極体11との間の空間に配置された状態として示した。
In FIG. 6, the second
以上の構成を有する本実施の形態2の非水電解質二次電池2は、実施の形態1同様、保持体15が、電極体11の同軸周りに隙間無く形成されることによりこれを拘束するとともに、外装体の内壁である容器本体10の内底10y及び蓋部20の裏面20bにそれぞれ嵌合して特定位置で固定される。これにより、電極体11の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体11を外装体内に安定して固定し、電池の信頼性を向上させることが可能になっている。
In the nonaqueous electrolyte
更に、本実施の形態2は、保持体15において、第1本体部15aが外装体に固定され、第2本体部15bは第1本体部15a及び容器本体10を介して電極体11に圧接する構成としたことにより、以下の更なる効果を奏する。
Furthermore, in the second embodiment, in the holding
すなわち、第1本体部15aが、容器本体10の内底10yから蓋部20の裏面20bまで継目無く連続して形成されていることで、言わば一対の板として、電極体11の両主面を挟持することとにより、上下方向において補強されており、正面及び背面方向の膨張に対する耐久力が向上し、より強固に電極体11を拘束することができる。
That is, the first
次に、第2本体部15bは、第1本体部15aの本体部15xと容器本体10の内底10yに囲まれた空間内で、上下方向に移動可能に固定されることから、蓋部20が容器本体10を封止する際に電極体11に対して圧接して、電極体11を拘束する力を向上させることができる。更に、第2本体部15bは第1本体部15aと異なる材料を用いて作成することができる。この場合、シリコンゴムその他、第1本体部15aの材料より弾性の大きい材料で作成することにより、緩衝材としての機能を向上させることができ、電極体11をより緊密に固定することが可能となる。
Next, since the second
(実施の形態3)
図8は、本発明の実施の形態2に係る非水電解質二次電池3の構成を示す分解斜視図であり、図9は側面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the nonaqueous electrolyte
各図に示すように、本実施の形態3の非水電解質二次電池3は、実施の形態2の保持体15の第1の保持体15aと同一形状、同一構成の第1本体部16a及び、電極体11と内底10yの間に位置する、絶縁性の可撓性シートである第2本体部16bを有する保持部16を備える。
As shown in each drawing, the non-aqueous electrolyte
更に、容器本体10は、内底10yにおいて、実施の形態2と同一形状、同一配置の凸部10y5a及び10y5bに加えて、これら凸部の間であって、且つ、電極体11の直下に形成された基台部10z1を備える。
Furthermore, the
基台部10z1は、凸部10y5a及び10y5bと同様、アルミニウム板をプレス加工により打ち出し成形することで作成された部位であって、実施の形態2の保持体15の第2の保持体15bと同様の外形を有する。すなわち、電極体11に対向する表面は電極体11の底面の形状に対応して凹に湾曲した曲面を有し、両端は第1の保持体16aの第1本体部16aに平行であって面接触する平面を有する。なお、外装体10の底面には基台部10z1の反転形状としての10z2が形成される。
The base part 10z1 is a part created by stamping and forming an aluminum plate by press working, similar to the convex parts 10y5a and 10y5b, and is the same as the
次に、図9に示すように、第2本体部16bは、基台部10z1と電極体11の間に位置し、これらの形状に沿って湾曲した状態で挟まれる。第1本体部16aは、本体部16xにより電極体11の両主面及び基台部10zを挟持した状態で、上下端がそれぞれ蓋部20及び内底10yに係合されることで位置決め固定されている。
Next, as shown in FIG. 9, the second
以上の構成を有する本実施の形態3の非水電解質二次電池3は、実施の形態2同様、保持体16の第1本体部16aが、容器本体10の内底10yから蓋部20の裏面20bまで継目無く連続して形成されていることで、電極体11の主面方向の膨張に対する耐久力が向上し、より強固に電極体11を拘束することができる。
In the nonaqueous electrolyte
更に、容器本体10yの基台部10z1が、第2本体部16bを介して電極体11に圧接することにより、電極体11の拘束力を向上させている。更に、第2本体部16bの厚みを調節することにより、電極体11への拘束圧を精密に調整することが可能となる。
Further, the base portion 10z1 of the
更に、本実施の形態3においては、保持体16及び容器本体10が協働して電極体11を保持並びに固定する構成としたことにより、以下の更なる効果を奏する。
Furthermore, in this
すなわち、基台部10z1が、金属材料からなる容器本体10の内底10yの表面形状として形成されていることで、容器本体10と電極体11は近接して結合されることとなり、電極体11の安定性が向上している。
That is, since the base portion 10z1 is formed as a surface shape of the
更に、基台部10z1の反転形状としての凹部10z2が容器本体10の外側に露出していることにより、外装体全体の表面積が大きくなり、非水電解質二次電池3の放熱効果を高めている。
Furthermore, since the concave portion 10z2 as an inverted shape of the base portion 10z1 is exposed to the outside of the
なお、基台部10z1の表面の形状は、平面又は凹に屈曲した面であってもよい。この場合は、第2本体部16bが、電極体11との対向面において電極体11の底面の形状に対応した湾曲面を有する、立体的な形状を有することが望ましい。これにより、電極体11と第2本体部16bとが良好に密着して、保持体16の拘束力を維持することができる。
In addition, the shape of the surface of the base part 10z1 may be a plane or a surface bent concavely. In this case, it is desirable that the second
なお、本実施の形態3の、基台部10z1を有する容器本体10yと組み合わせる構成は、図10に示す非水電解質二次電池4のように、直接基台部と係合する保持体を備えた態様として実現してもよい。
In addition, the structure combined with the container
図10に示すように、容器本体10の内底10yには、基台部10z1と同様のプレス加工により、反転形状としての凹部10z5を伴う基台部10z3のみが形成される。基台部10z3は、基台部10z1と同様、電極体11と対向する表面10z4が、電極体11の底面の形状に対応して凹に湾曲した曲面を形成している。一方で、基台部10z1において、電極体11に対向する表面の寸法は、電極体11の形状よりも幅広、すなわち図中X方向において拡大しているのに対し、基台部10z3の両端の角10z3aは、電極体11の外側に露出する。
As shown in FIG. 10, only the base part 10z3 with the recessed part 10z5 as a reverse shape is formed in the
一方、保持体17は、第1本体部17aにおいて、基台部10z1の全幅に対応した長U字状の本体部17xが電極体11の主面を覆うとともに、その先端に設けられた切り欠き17x1が、基台部10z3の角10z3aに係合することにより、基台部10z3に固定されるとともに電極体11を拘束する。なお、保持体16と同様、基台部10z3と電極体11の間には、絶縁性シートである第2本体部17bが配置される。
On the other hand, in the first
このような非水電解質二次電池4においては、非水電解質二次電池3の効果に加えて、基台部17z3が電極体11の保持及び第1本体部17aの固定の双方の役割を兼ねることにより、容器本体10の構成を単純化できる利点がある。更に、容器本体10の厚み、すなわち図中X方向の寸法を減じることにより外装体における電極体11の占有体積を拡大して、実質的なエネルギー密度の大きい電池を得ることができる。なお、基台部10z3の表面10z4の形状は、基台部10z1の形状と同様、平面等であってもよく、この場合も、第2本体部17bは電極体11との対向面において電極体11の底面の形状に対応した湾曲面を有する、立体的な形状を有することが望ましい。
In such a non-aqueous electrolyte
以上のように、本発明の実施の形態の非水電解質二次電池によれば、電極体11の周囲に形成され、これを拘束した状態で外装体に係合されて位置決め固定される保持体を備えたことにより、電極体11の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体11を安定して保持することが可能になる。
As described above, according to the nonaqueous electrolyte secondary battery of the embodiment of the present invention, the holding body that is formed around the
しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。 However, the present invention is not limited to the above embodiment.
上記の各実施の形態においては、本発明の保持体は、保持体13に例示されるように、電極体の外形に対応した環状の形状を有し、電極体の周囲を隙間無く取り囲むことによりこれを拘束するものとしたが、電極体の周囲に間隙を有した状態で保持するようにしてもよい。一例としては、図1〜3に示す分割線13yを境界に第1本体部13a及び第2本体部13bが離隔した状態で電極体11を挟持する。特にこの場合、蓋部20と容器本体10の結合時に直接的に電極体11を圧接することができ、膨張抑制の効果を向上させることが可能となる。
In each of the above embodiments, the holding body of the present invention has an annular shape corresponding to the outer shape of the electrode body, as exemplified by the holding
更に、上記の各実施の形態においては、本発明の保持体と外装体との位置決め固定は、保持体の表面に形成された凹部に外装体の内壁から突出した凸部が嵌合することによってなされるものとしたが、保持体と外装体の嵌合の態様はこれに限定されるものではなく、保持体の表面に凸部を形成し、外装体の内壁に凹部を設ける構成としてもよい。しかしながら、上記各実施の形態のようにプレス加工により凹部又は凸部を作成する場合は、外装体の外装表面に反転形状としての凸面が生じて取り回しや載置の障害となることがあるため、保持体側に凹部を外装体側に凸部を設けることが電池の製造や使用をより容易とすることができ、より好適である。 Furthermore, in each of the above embodiments, the positioning and fixing of the holding body and the exterior body according to the present invention is performed by fitting a convex portion protruding from the inner wall of the exterior body into the concave portion formed on the surface of the holding body. However, the manner of fitting the holding body and the exterior body is not limited to this, and a configuration may be adopted in which a convex portion is formed on the surface of the holding body and a concave portion is provided on the inner wall of the exterior body. . However, when creating a concave or convex portion by pressing as in each of the above embodiments, a convex surface as an inverted shape may occur on the exterior surface of the exterior body, which may interfere with handling and placement, Providing a concave portion on the holding body side and a convex portion on the exterior body side can facilitate the manufacture and use of the battery, and is more preferable.
更に、上記の各実施の形態においては、本発明の保持体と外装体との結合は、保持体と外装体との嵌合によってなされるものとしたが、保持体と外装体の結合は、接着、ネジ止め、溶着その他任意の態様をとってもよい。 Further, in each of the above embodiments, the holding body and the exterior body according to the present invention are coupled by fitting the holding body and the exterior body. Adhesion, screwing, welding, or any other mode may be adopted.
図11の非水電解質二次電池5に示すように、結合の態様の一例として、保持体13の第1本体部13aは、蓋部20に開口された貫通孔20z及び上側接触部13a1に開口された穴部13a8に挿入されるネジ26の締結により、蓋部20に固定される。
As shown in the nonaqueous electrolyte
一方、結合の態様の他の例として、第2本体部13bは、容器本体11の内底に接着された金属製の固定部材18を介することにより、容器本体11に固定される。固定部材18は、第2本体部13bと対向する面に凹部13b8が形成されており、凹部13b8が第2本体部13bの下側接触部13b1の先端に形成された爪部18aに係合することにより、第2本体部13bに固定される。なお、固定部材18と容器本体11の固定は溶接によるものであってもよい。保持体13と容器本体11又は蓋部20とが直接接着により結合されていてもよい。
On the other hand, as another example of the coupling mode, the second
このように、本発明は外装体の内壁の一部に結合した状態で保持体が電極体を保持できればよく、結合の態様によって限定されるものではない。 As described above, the present invention is not limited by the coupling mode as long as the holding body can hold the electrode body in a state of being coupled to a part of the inner wall of the exterior body.
更に、上記の各実施の形態においては、本発明の保持体は、保持体13のように容器本体10及び蓋部20にそれぞれ嵌合して位置決め固定されるものとしたが、容器本体10又は蓋部20のいずれか一方にのみ嵌合する構成としてもよい。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, the holding body of the present invention is positioned and fixed to the container
本発明の外装体は、二つの外装部材としての容器本体10及び蓋部20の組合せとして実現されるものとしたが、本発明の外装体は、電極体及び保持体を収納することができればその具体的な形状によって限定されるものではない。
The exterior body of the present invention is realized as a combination of the
例えば、形状は外形六面体としたが、底面が三角形又は五角形以上の多角形である角柱形状であるとしてもよい。更には円筒形状であってもよい。更に、外装部材は組合せによって外装体を完成できればよく、個々の外装部材の具体的な形状によって限定されるものではない。更に、外装体は三つ以上の外装部材の組合せから構成されるものであってもよい。 For example, although the shape is an external hexahedron, it may be a prismatic shape whose bottom surface is a triangle or a polygon that is a pentagon or more. Furthermore, a cylindrical shape may be sufficient. Furthermore, the exterior member only needs to be able to complete the exterior body by a combination, and is not limited by the specific shape of each exterior member. Furthermore, the exterior body may be composed of a combination of three or more exterior members.
更に、外装体の材質はアルミニウム製であるとしたが、アルミニウム合金、ステンレスその他任意の金属又は金属化合物、樹脂を材料とするものであってもよい。 Furthermore, although the material of the exterior body is made of aluminum, it may be made of an aluminum alloy, stainless steel, any other metal or metal compound, or resin.
更に、上記の説明においては、本発明の電極体は巻回型であるとしたが、積層型の電極体としてもよい。この場合も、保持体は、保持体電極及びセパレータの任意の積層方向に漏れなく干渉するように形成することにより、上記各実施の形態と同様の効果を奏する。 Furthermore, in the above description, the electrode body of the present invention is a winding type, but it may be a laminated type electrode body. Also in this case, the holding body has the same effects as those of the above embodiments by forming the holding body electrode and the separator so as to interfere with each other without any leakage.
更に、上記の説明においては、本発明の蓄電素子は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池であるとしたが、電気化学反応により充放電可能な電池であれば、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。更に、本発明の蓄電素子は一次電池であってもよい。要するに、本発明の蓄電素子は電極体と電解液を外装体内に封入してなる電気を蓄積可能な素子であれば、起電力を発生させるための具体的な方式によって限定されるものではない。 Furthermore, in the above description, the storage element of the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery represented by a lithium ion secondary battery. However, if the battery can be charged and discharged by an electrochemical reaction, it is nickel. You may use a hydrogen battery and other various secondary batteries. Further, the power storage element of the present invention may be a primary battery. In short, the power storage element of the present invention is not limited by a specific method for generating electromotive force as long as it is an element capable of storing electricity formed by enclosing an electrode body and an electrolyte in an exterior body.
更に、上記の説明においては、単体の非水電解質二次電池を例に取ったが、本発明は、複数の蓄電素子において少なくとも一つの蓄電素子に本発明の蓄電素子を含んでなる、電源モジュールとして実現してもよい。 Further, in the above description, a single nonaqueous electrolyte secondary battery is taken as an example. However, the present invention is a power supply module in which at least one power storage element includes the power storage element of the present invention in a plurality of power storage elements. It may be realized as.
要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。 In short, the present invention may be implemented by adding various modifications to the above-described embodiment, including those described above, as long as they do not depart from the spirit of the present invention.
以上のような本発明は、蓄電素子の外装体内において電極体の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体を安定して保持することが可能になる効果を有し、例えば二次電池のような蓄電素子において有用である。 The present invention as described above has the effect of suppressing the expansion of the electrode body in the exterior body of the power storage element and capable of stably holding the electrode body against external vibration and impact. For example, it is useful in a power storage device such as a secondary battery.
1 非水電解質二次電池
10 容器本体
10x 開口
10y 内底
10y1 凸部
10y2 凹部
10z 内部空間
11 電極体
11a セパレータ
11b 負極側金属箔露出部
12 集電体
12a 基台部
12b 脚部
13 保持体
13a 第1本体部
13a1 上側接触部
13a2 凹部
13a3 拘束部
13a4 対向板
13a5 ダボ
13b 第2本体部
13b1 下側接触部
13b2 凹部
13b3 拘束部
13b4 対向板
13b5 スリット
20 蓋部
20a1 凹部
20b1 凸部
21 パッキン
22 中継板
23 電極端子
24 接続棒
25 封止栓
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記電極体を収納する外装体と、
前記外装体の内壁の一部と結合することにより前記外装体内に固定された、前記電極体を保持する保持体とを備えた、
蓄電素子。 An electrode body;
An exterior body that houses the electrode body;
A holding body for holding the electrode body, which is fixed in the exterior body by being combined with a part of the inner wall of the exterior body,
Power storage element.
前記保持体は、前記外装体の内壁の前記一部としての、前記二つの外装部材のそれぞれの内壁と嵌合することにより前記外装体内に固定されている、
請求項1に記載の蓄電素子。 The exterior body has two exterior members,
The holding body is fixed in the exterior body by fitting with each inner wall of the two exterior members as the part of the inner wall of the exterior body.
The electricity storage device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の蓄電素子。 The holding body restrains the electrode body by being formed so as to surround the electrode body.
The electrical storage element of Claim 1 or 2.
前記保持体及び前記外装体の前記他の一部が、前記電極体の周囲を取り囲むように形成されることにより、前記電極体を拘束している、
請求項1又は2に記載の蓄電素子。 The other part of the inner wall of the exterior body is deformed corresponding to the surface shape of the electrode body,
The other part of the holding body and the exterior body is formed so as to surround the electrode body, thereby restraining the electrode body.
The electrical storage element of Claim 1 or 2.
請求項1から4のいずれかに記載の蓄電素子。 The holding body has two holding members, and the two holding members are respectively fitted to the part of the inner wall of the exterior body.
The electrical storage element in any one of Claim 1 to 4.
前記二つの保持部材の一方は、前記外装体の内壁の前記一部に嵌合し、
前記二つの保持部材の他方は、前記外装体の内壁の他の一部と前記電極体とに挟持されている、
請求項1から5のいずれかに記載の蓄電素子。 The holding body has two holding members,
One of the two holding members is fitted to the part of the inner wall of the exterior body,
The other of the two holding members is sandwiched between another part of the inner wall of the exterior body and the electrode body,
The electrical storage element in any one of Claim 1 to 5.
前記保持体は前記内壁の前記一部に対応する凹みを有している、
請求項1から6のいずれかに記載の蓄電素子。 The part of the inner wall of the exterior body protrudes,
The holding body has a recess corresponding to the part of the inner wall,
The electrical storage element in any one of Claim 1 to 6.
請求項1から7のいずれかに記載の蓄電素子。 The electrode body is pressed from the inner wall of the exterior body through the holding body,
The electrical storage element in any one of Claim 1 to 7.
電源モジュール。 A plurality of power storage elements including at least one power storage element according to any one of claims 1 to 8,
Power supply module.
前記外装体の内壁の一部と嵌合することにより前記外装体内に固定されている、
保持体。 An electrical storage element having an electrode body and an exterior body that houses the electrode body, is a holding body that is fixed to an inner wall of the exterior body and holds the electrode body,
It is fixed in the exterior body by fitting with a part of the inner wall of the exterior body,
Holding body.
内壁の一部に、前記保持体と嵌合する凹凸が形成されている、
蓄電素子の外装体。 An electricity storage device having an electrode body and a holding body for holding the electrode body, an exterior body for housing the electrode body and the holding body,
Concavities and convexities that fit with the holder are formed on a part of the inner wall,
An outer package of a power storage element.
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