JP2015191825A - Power storage device and power storage module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流遮断機能を備える蓄電装置及び蓄電モジュールに関する。 The present invention relates to a power storage device and a power storage module having a current interruption function.
リチウムイオン電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどが、蓄電装置として知られている。これらの蓄電装置は、密閉されたケース内に電極組立体と電解液とが収容されている。このような蓄電装置では、充電時に何らかの異常に起因して、通常よりも大きな充電電流が流れてしまい、その結果、過充電状態となり、ケース内にガスが発生することがある。この場合、密閉型の蓄電装置では、ケース内部の圧力が上昇し、ケースが破損するおそれがある。 Secondary batteries such as lithium ion batteries, electric double layer capacitors, and the like are known as power storage devices. In these power storage devices, an electrode assembly and an electrolytic solution are accommodated in a sealed case. In such a power storage device, a charging current larger than usual flows due to some abnormality during charging, and as a result, an overcharged state may occur, and gas may be generated in the case. In this case, in the sealed power storage device, the pressure inside the case increases and the case may be damaged.
この問題点に関し、特許文献1に開示の蓄電装置では、電極端子と電極組立体との間に電流遮断装置(Current Interrupt Device:CID)が設けられている。この電流遮断装置は、電極端子と電極組立体とを接続する通電経路と、ケースの内部の圧力が所定レベルを超えて上昇した場合にケースの外側に向かって変形する変形板と、を有しており、ケースの内部の圧力が上昇した際の変形板の変形により通電経路を物理的に破断する。
Regarding this problem, in the power storage device disclosed in
しかしながら上記従来の蓄電装置では、反転板におけるケース外側に対応する側の空間が完全に密閉されている。しかしながら、上記反転板の変形、温度、ケース内部空間からのガスの微小漏れなどの原因により、この密閉空間内の圧力が上昇する場合がある。変形板の外側に接する空間の圧力が上昇すると、両空間における圧力差がなくなり、電流遮断装置が作動しなくなるおそれがある。すなわち、電流遮断装置における作動圧精度が低下する。 However, in the conventional power storage device, the space on the side corresponding to the outside of the case in the reversing plate is completely sealed. However, the pressure in the sealed space may increase due to deformation of the reversal plate, temperature, minute leakage of gas from the case internal space, and the like. If the pressure in the space in contact with the outer side of the deformable plate increases, there is a risk that the pressure difference between both spaces disappears and the current interrupting device does not operate. That is, the operating pressure accuracy in the current interrupt device is reduced.
そこで、本発明は、電流遮断装置における作動圧精度を向上させることができる蓄電装置及び蓄電モジュールを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the electrical storage apparatus and electrical storage module which can improve the operating pressure precision in an electric current interruption apparatus.
本発明の蓄電装置は、正極と負極とがセパレータを介して積層された電極組立体と、電極組立体を収容するケースと、ケースから突出するように設けられる正極端子及び負極端子と、電極組立体と正極端子との間及び電極組立体と負極端子との間の少なくとも一方に設けられて、電極組立体と正極端子又は負極端子とを電気的に接続すると共に、ケースの内部の圧力が所定レベルを超えて上昇した際に変形する変形板により、電極組立体と正極端子又は負極端子との通電経路を遮断する電流遮断装置と、を備え、電流遮断装置に接続される正極端子及び負極端子には、ケースの内部の空間と変形板によって隔離されると共に変形板と正極端子又は負極端子との間の空間である第1空間と、ケースの外部の空間である第2空間と、を連通する連通孔が設けられている。 The power storage device of the present invention includes an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode are stacked with a separator interposed therebetween, a case that accommodates the electrode assembly, a positive electrode terminal and a negative electrode terminal that are provided so as to protrude from the case, and an electrode assembly Provided between at least one of the three-dimensional body and the positive electrode terminal and between the electrode assembly and the negative electrode terminal to electrically connect the electrode assembly and the positive electrode terminal or the negative electrode terminal, and the pressure inside the case is predetermined. A current interrupting device that interrupts a current-carrying path between the electrode assembly and the positive electrode terminal or the negative electrode terminal by a deforming plate that deforms when rising above the level, and is connected to the current interrupting device. The first space that is a space between the deformation plate and the positive electrode terminal or the negative electrode terminal and the second space that is an outer space of the case are communicated with each other by being separated from the space inside the case by the deformation plate. Ream Holes are provided.
この蓄電装置では、変形板によってケースの内部の空間とは隔離されると共に変形板と正極端子又は負極端子との間に形成される第1空間と、ケースの外部の空間である第2空間と、が連通されている。このため、第1空間は、ケースの外部の空間の圧力に保持される。この結果、変形板においてケース内部の圧力の受圧面とは反対側の面が曝される第1空間の圧力を一定に保ち易い。例えば、ケースの内部の空間から第1空間へとガスが漏れ出すような場合があったとしても、そのガスを第2空間に逃がし、第1空間の圧力が上昇することを回避できる。このため、過充電などによりケースの内部の空間の圧力が上昇した際に、第1空間とケースの内部の空間との圧力差を生じさせ易い。この結果、過充電などの場合に、ケースの内部の空間と第1空間との圧力差が不足することによって電流遮断装置が作動不良となることを抑制できる。すなわち、電流遮断装置における作動圧精度を向上させることができる。 In this power storage device, the deformation plate separates the space inside the case from the first space formed between the deformation plate and the positive electrode terminal or the negative electrode terminal, and the second space that is the space outside the case. , Is communicated. For this reason, 1st space is hold | maintained at the pressure of the space outside a case. As a result, it is easy to keep the pressure in the first space where the surface opposite to the pressure receiving surface inside the case is exposed in the deformed plate at a constant level. For example, even if gas leaks from the space inside the case to the first space, it is possible to prevent the gas from escaping to the second space and increasing the pressure in the first space. For this reason, when the pressure in the space inside the case increases due to overcharging or the like, a pressure difference between the first space and the space inside the case is likely to be generated. As a result, in the case of overcharge or the like, it is possible to suppress the malfunction of the current interrupting device due to the insufficient pressure difference between the space inside the case and the first space. That is, the operating pressure accuracy in the current interrupt device can be improved.
本発明の蓄電装置では、連通孔が直線状に形成されると共に、連通孔の軸線の延長線上に変形板が位置していてもよい。 In the power storage device of the present invention, the communication hole may be formed in a straight line, and the deformation plate may be positioned on an extension line of the axis of the communication hole.
この蓄電装置によれば、直線状の棒状部材を連通孔に挿入すれば、棒状部材の先端で変形板を押下することできる。これにより、容易に変形板を変形前の状態に復帰させることができる。 According to this power storage device, if a straight bar-shaped member is inserted into the communication hole, the deformable plate can be pressed at the tip of the bar-shaped member. Thereby, a deformation | transformation board can be easily returned to the state before a deformation | transformation.
本発明の蓄電装置では、連通孔の軸線の延長線上には、変形板により通電経路が遮断される部分が位置していてもよい。 In the power storage device of the present invention, a portion where the energization path is blocked by the deformation plate may be located on an extension of the axis of the communication hole.
この蓄電装置によれば、より容易に変形板を変形前の状態に復帰させることができる。 According to this power storage device, the deformable plate can be returned to the state before deformation more easily.
本発明の蓄電装置では、連通孔に内挿された直線状の棒状部材を更に備え、棒状部材の一方の端部は、変形板に接した状態で配置されていてもよい。 The power storage device of the present invention may further include a linear rod-shaped member inserted into the communication hole, and one end of the rod-shaped member may be disposed in contact with the deformation plate.
この蓄電装置によれば、電流遮断装置が作動した場合には変形板により、連通孔の軸方向に沿って上方に持ち上げられる。これにより、連通孔から棒状部材の位置を確認するだけで、容易に電流遮断装置における作動の有無を確認することができる。 According to this power storage device, when the current interrupting device is activated, it is lifted upward along the axial direction of the communication hole by the deformation plate. Thereby, the presence or absence of the operation | movement in an electric current interruption apparatus can be easily confirmed only by confirming the position of a rod-shaped member from a communicating hole.
本発明の蓄電装置では、連通孔の第2空間側の端部には、連通孔を塞ぐ透過性の膜が設けられていてもよい。 In the power storage device of the present invention, a permeable film that blocks the communication hole may be provided at the end of the communication hole on the second space side.
この蓄電装置によれば、第1空間と第2空間とのガスの流れを確保しつつ、連通孔内に異物が侵入することを防止できる。 According to this power storage device, it is possible to prevent foreign matter from entering the communication hole while securing the gas flow between the first space and the second space.
上記蓄電装置が、二次電池であってもよい。 The power storage device may be a secondary battery.
本発明の蓄電モジュールは、上記構成の蓄電装置を複数備え、これらの蓄電装置が接続部材によって電気的に接続されている。 The power storage module of the present invention includes a plurality of power storage devices configured as described above, and these power storage devices are electrically connected by a connection member.
この構成の蓄電モジュールでは、一つ一つの蓄電装置の電流遮断装置における作動圧精度が向上されている。これにより、安全性の高い蓄電モジュールを提供することができる。 In the power storage module having this configuration, the operating pressure accuracy in the current interrupting device of each power storage device is improved. Thereby, a highly safe power storage module can be provided.
本発明の蓄電モジュールは、電流遮断装置が接続される正極端子及び負極端子は、第1空間に連通すると共に接続部材を正極端子又は負極端子に締結するための締結部材を貫入するための孔部を有し、接続部材は、孔部に貫入された締結部材によって正極端子又は負極端子に締結されており、締結部材は軸方向に貫通する貫通孔を有し、貫通孔によって連通孔が形成されてもよい。 In the power storage module of the present invention, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal to which the current interrupting device is connected communicate with the first space, and the hole for penetrating the fastening member for fastening the connection member to the positive electrode terminal or the negative electrode terminal The connecting member is fastened to the positive electrode terminal or the negative electrode terminal by a fastening member inserted into the hole, and the fastening member has a through hole penetrating in the axial direction, and a communication hole is formed by the through hole. May be.
第1空間に連通すると共に接続部材を正極端子又は負極端子に締結するための締結部材を貫入するための孔部を有する正極端子及び負極端子に、締結部材が貫入されることによって接続部材を締結する構成の蓄電モジュールにおいては、締結部材の貫入の状態によって、第1空間における圧力が第2空間に開放されないおそれがある。この構成の蓄電モジュールでは、孔部に貫入される締結部材に軸方向に貫通する貫通孔が設けられている。このため、締結部材の貫入状態によらず、第1空間の圧力を第2空間に開放することができる。この結果、過充電などの場合に、ケースの内部の空間と第1空間との圧力差が不足することによって電流遮断装置が作動不良となることを抑制できる。すなわち、電流遮断装置における作動圧精度を向上させることができる。 The connecting member is fastened by penetrating the fastening member into the positive terminal and the negative terminal having a hole for penetrating the fastening member for communicating with the first space and fastening the connecting member to the positive terminal or the negative terminal. In the power storage module configured as described above, the pressure in the first space may not be released to the second space depending on the penetration state of the fastening member. In the power storage module having this configuration, a through hole penetrating in the axial direction is provided in a fastening member that is inserted into the hole. For this reason, the pressure of the first space can be released to the second space regardless of the penetration state of the fastening member. As a result, in the case of overcharge or the like, it is possible to suppress the malfunction of the current interrupting device due to the insufficient pressure difference between the space inside the case and the first space. That is, the operating pressure accuracy in the current interrupt device can be improved.
本発明によれば、電流遮断装置における作動圧精度を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the working pressure precision in an electric current interruption apparatus can be improved.
以下、図面を参照して一実施形態について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。また、説明中、「上」、「下」などの方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described. In the description, terms indicating directions such as “up” and “down” are convenient terms based on the state shown in the drawings.
図1は、一実施形態に係る二次電池(蓄電装置)1を備える電池モジュール(蓄電モジュール)100の概略構成を示す模式図である。電池モジュール100は、複数の二次電池1を有する。二次電池1の数は、電池モジュール100の用途に応じて適宜決定される。蓄電装置としての二次電池1は、例えば、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。二次電池1の構造については、後段にて詳述する。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a battery module (power storage module) 100 including a secondary battery (power storage device) 1 according to an embodiment. The
複数の二次電池1は、隣接する二次電池1,1の一方の二次電池1の負極端子87と、他方の二次電池1の正極端子89とが接続部材95によって電気的に接続されている。接続部材95の例には、ケーブル及びバスバーなどが含まれる。以下、接続部材95にバスバーを採用した例を挙げて説明する。二次電池1における各端子(負極端子87及び正極端子89)と接続部材95との接続構成については、後段にて詳述する。
In the plurality of
複数の二次電池1は並列配置されている。複数の二次電池1の配列方向は、1つのケース7に配置された負極端子87と正極端子89との軸を繋ぐ直線に略直交する方向である。二次電池1間には、それらの二次電池1が短絡することを防止すると共に、放熱のために放熱板といった隔壁部97が設けられてもよい。
The plurality of
次に、電流遮断装置3が備える二次電池1について図2〜図4を主に用いて説明する。図2は、一実施形態に係る二次電池1の断面図である。図2に示すように、二次電池1は、ケース7と、電極組立体80と、負極端子87と、正極端子89と、電流遮断装置3と、を備えている。
Next, the
ケース7は、電極組立体80を収容する有底筒状の本体部71と、本体部71の開口を閉塞する蓋部73とを有している。より具体的には、本体部71は矩形箱状をなしており、蓋部73は矩形平板状をなしている。本体部71及び蓋部73は、例えば、ステンレスやアルミニウムなどの金属からなる。以下の説明では、本体部71及び蓋部73を、単にケース7と称することがある。ケース7の内部には、電極組立体80が収容されると共に、例えば、有機溶媒系又は非水系の電解液が充填されている。また、ケース7の内側面上には、絶縁シート75が設けられている。ケース7の蓋部73には、負極端子87と正極端子89とが設けられている。ケース7は、本体部71と蓋部73とを溶接することによって、密閉型の容器となる。
The
電極組立体80は、シート状の複数の正極及びシート状の複数の負極と、正極と負極との間に配置されたシート状の複数のセパレータとを備えている。電極組立体80は、複数の正極及び複数の負極がセパレータを介して交互に積層された積層型の電極組立体である。
The
正極は、例えばアルミニウム箔からなる金属箔と、金属箔の両面に形成された正極活物質層とを有している。正極活物質層は、正極活物質とバインダとを含んで形成されている。正極活物質の例には、例えば、複合酸化物、金属リチウム及び硫黄などが含まれる。複合酸化物の例には、例えば、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも1つと、リチウムとが含まれる。 The positive electrode has, for example, a metal foil made of an aluminum foil and a positive electrode active material layer formed on both surfaces of the metal foil. The positive electrode active material layer is formed including a positive electrode active material and a binder. Examples of the positive electrode active material include composite oxide, metallic lithium, sulfur, and the like. Examples of the composite oxide include, for example, at least one of manganese, nickel, cobalt, and aluminum and lithium.
正極の上縁部(正極における本体部71の開口側の縁部)には、正極集電部82が形成されている。正極集電部82は、電極組立体80における積層方向の一方端に延ばされて集約され、正極端子89に電気的に接続される。本実施形態では、正極集電部82と正極端子89とは、正極導電部材81によって間接的に接続されている。正極集電部82と正極導電部材81、及び、正極導電部材81と正極端子89は、例えば、溶接によって接合されている。
A positive electrode
一方、負極は、例えば銅箔からなる金属箔と、金属箔の両面に形成された負極活物質層とを有している。負極活物質層は、負極活物質とバインダとを含んで形成されている。負極活物質の例には、例えば、黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン及びソフトカーボンなどのカーボン、リチウム及びナトリウムなどのアルカリ金属、金属化合物、SiOx(0.5≦x≦1.5)などの金属酸化物、並びにホウ素添加炭素などが挙げられる。 On the other hand, the negative electrode has, for example, a metal foil made of copper foil and a negative electrode active material layer formed on both surfaces of the metal foil. The negative electrode active material layer is formed including a negative electrode active material and a binder. Examples of the negative electrode active material include, for example, graphite, highly oriented graphite, mesocarbon microbeads, carbon such as hard carbon and soft carbon, alkali metals such as lithium and sodium, metal compounds, SiOx (0.5 ≦ x ≦ 1.5) and the like, as well as boron-added carbon.
負極の上縁部(負極における本体部71の開口側の縁部)には、負極集電部84が形成されている。負極集電部84は、電極組立体80における積層方向の一方端に延ばされて集約され、負極端子87に電気的に接続される。本実施形態では、負極集電部84には、負極導電部材83が電気的に接続されている。また、負極端子87の下部には電流遮断装置3が設けられている。電流遮断装置3は、負極端子87と負極導電部材83との間に設けられており、負極端子87と負極導電部材83は、電流遮断装置3を介して電気的に直列接続されている。つまり、負極端子87と負極集電部84とは、負極導電部材83及び電流遮断装置3を介して間接的に、かつ、電気的に直列に接続されている。負極集電部84と負極導電部材83、及び、負極導電部材83と電流遮断装置3は、例えば、溶接によって接合されている。
A negative electrode
なお、セパレータの材料の例には、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、メチルセルロースなどからなる織布又は不織布などが含まれる。 Examples of the separator material include a porous film made of a polyolefin resin such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), a woven fabric or a non-woven fabric made of polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), methylcellulose, and the like. .
また、負極端子87とケース7の蓋部73との間、及び、正極端子89とケース7の蓋部73との間は、絶縁シートなどにより絶縁されている。また、負極導電部材83及び正極導電部材81は、ケース7の蓋部73に取り付けられている絶縁シート75によって、ケース7と絶縁されている。
Further, the
次に、図3及び図4を参照し、電流遮断装置3について説明する。図4は、通常時における負極端子87及び電流遮断装置3近傍を拡大して示した断面図である。図5は、作動時における負極端子87及び電流遮断装置3近傍を拡大して示した断面図である。なお、図3及び図4では、正極電極及び負極電極を備える電極組立体80(図2を参照)の図示を省略している。電極組立体80は、図3及び図4の下方に配置されている。また、図3及び図4では、負極端子87とケース7との間に介在している絶縁シート75の図示を省略している。
Next, the current interrupting
上述したように、電流遮断装置3は、負極端子87と負極導電部材83(すなわち、負極集電部84)との間に設けられている。電流遮断装置3は、後述する通電経路Pを有しており、この通電経路Pを介して負極端子87と負極導電部材83(すなわち、負極集電部84)とを直列に接続する。このように、電流遮断装置3は、電極組立体80と負極端子87とを電気的に接続する。電流遮断装置3は、ケース7の内部の圧力が所定レベルを超えて上昇したときに、通電経路Pを遮断することによって、電極組立体80と負極端子87との通電を遮断する。
As described above, the current interrupt
上記した「所定レベルの圧力」とは、二次電池1が過充電(過電圧)状態になったり、二次電池1が過昇温状態(活物質の熱暴走温度)になったりしたときのケース7の内部の圧力を意味する。「所定レベルの圧力」は、二次電池1の容量及び出力電圧などの条件により設定される。なお、二次電池1では、電流遮断装置3は、負極端子87の下方に配置される。しかしながら、電流遮断装置3を配置する位置は、負極端子87の下方に限定されるものではない。電流遮断装置3は、電流遮断装置3を介して電極組立体80と負極端子87とを電気的に直列接続できるのであれば、どのような位置に配置されていてもよい。
The above-mentioned “predetermined level of pressure” refers to a case where the
電流遮断装置3は、二次電池1のケース7の内部に配置されており、ケース7の内部(電流遮断装置3の外部)の空間のガスが電流遮断装置3の内部に流通しないようにシールされている。電流遮断装置3の構造を、二次電池1のケース7の内部(図3の下方)からケース7の外部(図3の上方)に向けて順に説明する。図4に示すように、電流遮断装置3は、受圧面31Aを有する第1変形板(変形板)31と、通電板33と、第2変形板(変形板)35と、封口蓋体50と、突起43と、支持部材41と、カシメ部材42とを有している。
The current interrupting
第1変形板31は、薄板で形成されており、中央部が突出するように形成されている。第1変形板31の一例として、金属性のダイアフラムが挙げられる。第1変形板31は、中央部が下向き(電極組立体80側)に突出するように配置されており、外周部が絶縁性の支持部材41に固定されている。第1変形板31の電極組立体80側の面とは反対側の面(後述する通電板33側の面)の中央部には、絶縁性の突起43が設けられている。突起43の形状は、例えば、筒状である。第1変形板31は、ケース7の内部の圧力が高くなると変形するようにケース7の少なくとも一部がケースの内部に露出している。つまり、第1変形板31は、電流遮断装置3の外側部分に配置され、電流遮断装置3の外面を形成している。
The first
通電板33は、導電性の部材で板状に形成されており、電極組立体80の負極導電部材83と電気的に接続されている。本実施形態では、通電板33は、中央部が、通電板33の他の部分と比較して、厚みが薄くなるように形成されている。具体的には、通電板33の中央部に窪みが設けられている。
The
通電板33は、第1変形板31の上方に、中央部が突起43と対向し、かつ、第1変形板31とは所定の間隔離間するように設けられている。なお、「所定の間隔」とは、例えば、自動車に搭載された場合に、振動により、通電板33の中央部が破壊されない間隔である。通電板33の外周部は、絶縁性の支持部材41に固定されているとともに第1変形板31側の面とは反対側の面に絶縁部材38が設けられている。通電板33の中央部には、ケース7の内部の圧力が所定レベルになった時、突起43と当接する部分の周囲に破断溝33Bが設けられている。
The energizing
第2変形板35は、導電性の薄板で形成されており、中央部が突出するように形成されている。第2変形板35の例には、導電性を有する金属のダイアフラムが含まれる。第2変形板35は、通電板33の上側に、中央部が下向き(通電板33側)に突出して通電板33と当接するように配置されており、外周部が絶縁性の絶縁部材38に固定されている。第2変形板35は、後段にて詳述するように、第1変形板31の変形に連動して変形する。
The
封口蓋体50は、第2変形板35の上方に設けられた導電性の部材である。封口蓋体50は、第2変形板35と電気的に導通している。封口蓋体50は、本体部51と筒部53とを有している。本体部51は、円板形状である。本体部51において第2変形板35の中央部と対向する面には、上方(第2変形板35から離れる側)に窪む凹部51Aが設けられている。詳述すると、本体部51の中央部が、本体部51の外周部(第2変形板35と接触している部分)よりも上方に窪んでいる。凹部51Aは、第2変形板35を上方に変形させるための空間S11を形成する。
The sealing
なお、第2変形板35及び通電板33には孔部35C及び孔部33Cがそれぞれ形成されており、第2変形板35と封口蓋体50との間の空間S11と、通電板33と第2変形板35との間の空間S12と、第1変形板31と通電板33との間の空間S13は、互いに連通されている。本実施形態では、第1変形板31によってケース7の内部の空間S3(以下、「第3空間S3」と称する。)とは隔離された上記3つの空間(S11,S12,S13)を「第1空間S1」と称して説明する。
Note that a
筒部53は孔部55を有する円筒部材であり、本体部51の上面の中央部から上向きに延在している。孔部55は、上記第1空間S1とケース7の外部の空間S2(以下、「第2空間S2」と称する。)とを連通する。筒部53は、ケース7の開口部73Aの内部に位置している。電流遮断装置3は、固定部材61によってケース7に固定される。固定部材61には、雄ネジ部53Aと螺合するナットを使用することができる。固定部材61は、雄ネジ部53Aと固定部材61とが螺合した状態でケース7の蓋部73の外側に位置している。ケース7の蓋部73は、ケース7の内部に位置する封口蓋体50の本体部51と、ケース7の外側に位置する固定部材61とによって挟まれている。これにより、電流遮断装置3がケース7に固定される。
The
ケース7の開口部73Aと筒部53の側面との間及びケース7の蓋部73の上面と固定部材61との間は、絶縁性を有するスリーブ63によって絶縁されている。スリーブ63は、鍔部を有する円筒状の部材である。ケース7の蓋部73の下面と本体部51の上面との間は支持部材41によって絶縁されている。これにより、封口蓋体50とケース7とは、電気的に絶縁される。ケース7の開口部73Aは、シール部材65によって気密に閉じられている。
The
また、筒部53には、電流遮断装置3に外部の装置(例えば、他の二次電池やモータなど)を接続するための接続部57が形成されている。接続部57は、取付面53Cと雌ネジ部53Bとを有している。
In addition, a connecting
取付面53Cは、筒部53の上端面に形成されている。筒部53における孔部55は、取付面53Cにおいて開口する開口部を有している。筒部53における孔部55を形成する内周面には、雌ネジ部53Bが形成されている。接続部57には、外部の装置(例えば、他の二次電池やモータなど)へ電力を供給する接続部材95を接続することができる。封口蓋体50に接続部57が設けられていることにより、封口蓋体50の筒部53の上端部が負極端子87となっている。換言すると、電流遮断装置3と負極端子87とが一体に構成されている。接続部57と接続部材95との接続方法については、後段にて詳述する。なお、上述の雄ネジ部53A及び雌ネジ部53Bのネジ溝及びネジ山は図示を省略している。
The
支持部材41は、絶縁性を有しており、例えば、樹脂モールドで成形されている。支持部材41を平面視するとリング状である。支持部材41の断面は略U字状である。この略U字状の部分に、第1変形板31の外周部、通電板33の外周部、第2変形板35及び封口蓋体50の外周部が設けられ、第1変形板31、通電板33、第2変形板35及び封口蓋体50が一体化されている。支持部材41の外面には、金属製のカシメ部材42が被覆されている。カシメ部材42によって、略U字状の部分に設けられる部材の保持が確実に行われる。
The
次に、通電経路Pについて説明する。図3に示す矢印は、電極組立体80から負極端子87までの通電経路Pを示している。上述したように、通電板33は、ケース7の内部に配置された電極組立体80(図2を参照)と電気的に接続されている。また、通電板33の中央部は、第2変形板35と電気的に接続されており、第2変形板35の外周部は、封口蓋体50と電気的に接続されている。これにより、電極組立体80から負極端子87に至る直列な通電経路Pが形成されている。
Next, the energization path P will be described. The arrows shown in FIG. 3 indicate the energization path P from the
例えば、二次電池1が過充電されると、密閉されたケース7の内部でガスが発生し、ケース7の内部の圧力が上昇する。この場合、図4に示すように、ケース7の内部の圧力が第1変形板31に作用し、第1変形板31が上方(通電板33側)に変形(反転)する。第1変形板31が上方に変形すると、突起43が通電板33にぶつかり、通電板33が破断溝33Bを起点として破断し、通電板33の一部が分離される。そして、通電板33から分離した一部が第2変形板35の中央部と当接し、第2変形板35の中央部が上方(負極端子87側)に変形(反転)する。その結果、通電経路Pが破断され、電流が遮断される。すなわち、負極端子87と電極組立体80との導通が遮断される。換言すると、二次電池1の電流の流れが遮断される。
For example, when the
通電経路Pが破断した後は、突起43によって、通電板33から分離した一部が通電板33から離間した状態に維持されるため、通電経路Pが再度、容易に形成されることが防止される。すなわち、後述する棒状部材93などで積極的に押さえない限り、通電経路Pは再度、形成(復帰)されない。なお、第1変形板31は、外周部が支持部材41に固定されている以外に、他の部品と接触していない。そのため、第1変形板31は、ケース7の内部圧力によって安定して作動する。また、第1変形板31に設けられた突起43が通電板33にぶつかるときに、通電板33に衝撃力が加わる。
After the energization path P is ruptured, the
重要なことは、ケース7の内圧が上昇して第1変形板31が上方に変形したときに通電板33に衝撃が加わり通電板33の一部が通電板33から分離されること、及び、通電経路Pが破断された後に通電板33から分離した一部と通電板33とが電気的に絶縁された状態が維持されることである。
Importantly, when the internal pressure of the
次に、接続部57と接続部材95との接続方法について説明する。図5に示すように、まず、バスバーなどの接続部材95を取付面53Cに配置する。次に、ボルトなどの締結部材91のネジ部を、封口蓋体50の孔部55の内周面に形成された雌ネジ部53Bに螺合させる。そして、締結部材91の頭と上記の取付面53Cとの間で接続部材95を挟む。これにより、接続部材95が負極端子87に固定される。接続部材95は、図5に示すように、導電性を有する平板である。接続部材95には、締結部材91を挿通させるための孔部95A,95Aが形成されている。
Next, a method for connecting the
本実施形態の締結部材91は、軸方向に沿って締結部材91を貫通する貫通孔(連通孔)91Aが形成されている。この貫通孔91Aは、第1空間S1と第2空間S2とを連通している。そして、図3に示すように、締結部材91の貫通孔91Aには、棒状部材93が内挿されている。貫通孔91Aの内周面と棒状部材93の外周面との間には隙間が設けられている。言い換えれば、貫通孔91Aに棒状部材93が挿入された状態においても、第1空間S1と第2空間S2との連通が確保される。また、貫通孔91Aの第2空間S2側の端部には、貫通孔91Aを塞ぐ透過性の膜91Bが設けられている。
The
図3に示すように、貫通孔91Aに挿入されている棒状部材93は、電流遮断装置3が作動する前(通常時)、すなわち、電流遮断装置3における第1変形板31及び第2変形板35が第1空間S1側に変形する前には、下端が第2変形板35に接触し、上端が膜91Bに接触している。そして、図4に示すように、電流遮断装置3が作動、すなわち、電流遮断装置3における第1変形板31及び第2変形板35が第1空間S1側に変形すると、棒状部材93の下端が上方に押し上げられ、棒状部材93の上端が膜91Bを破って貫通孔91Aから突出する。また、貫通孔91Aから突出した状態の棒状部材93をケース7の内側に向かって押下することで、変形した第2変形板35を変形する前の状態に戻すことができる。
As shown in FIG. 3, the rod-shaped
以上説明した構成を有する二次電池1では、第3空間S3と隔離されると共に第2変形板35と負極端子87(封口蓋体50)との間に形成される第1空間S1と、ケース7の外部の空間である第2空間S2と、が連通されている。このため、第1空間S1は、第2空間S2の圧力に保持される。この結果、第1変形板31におけるケース7の内部の圧力の受圧面31Aとは反対側の面が曝される第1空間S1の圧力を一定に保ち易い。このため、過充電などにより第3空間S3の圧力が上昇した際に、第1空間S1と第3空間S3との圧力差を生じさせ易い。この結果、過充電などの場合に、第1空間S1と第3空間S3との圧力差が不足することによって電流遮断装置3が作動不良となることを抑制できる。すなわち、電流遮断装置3における作動圧精度を向上させることができる。
In the
上記実施形態の二次電池1では、貫通孔91Aに内挿された直線状の棒状部材93を備えているので、貫通孔91Aにおける棒状部材93の高さ位置(突出具合)を確認するだけで、容易に電流遮断装置3における作動の有無を確認することができる。また、この棒状部材93を下方に押し込むだけで、電流遮断装置3を復帰させることができる。
Since the
上記実施形態の二次電池1では、貫通孔91Aの第2空間S2側の端部に、貫通孔91Aを塞ぐ透過性の膜91Bが設けられている。これにより、第1空間S1と第2空間S2とのガスの流れ(連通)を確保しつつ、貫通孔91A内に異物が侵入することを防止できる。
In the
上記実施形態の電池モジュールでは、封口蓋体50の孔部55に貫入される締結部材91に軸方向に貫通する貫通孔91Aが設けられている。このため、締結部材91の貫入状態によらず、第1空間S1の圧力を第2空間S2に開放することができる。この結果、過充電などの場合に、第3空間S3と第1空間S1との圧力差が不足することによって電流遮断装置3が作動不良となることを抑制できる。すなわち、電流遮断装置3における作動圧精度を向上させることができる。
In the battery module of the above embodiment, the through
以上、一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Although one embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
上記実施形態の二次電池1では、封口蓋体50に接続部材95を締結するための締結部材91を挿入するための孔部55が形成された例を挙げて説明した。本発明は、これに限定されるものではない。例えば、図6に示すように、封口蓋体150と接続部材95とが溶接などにより接続される構成の電池モジュールの場合、封口蓋体150の筒部153に上述したような孔部は設けられない。この場合には、封口蓋体50のどこかに、第1空間S1と第2空間S2とを連通する連通孔を設ければよい。
In the
例えば、図6に示すように、封口蓋体150の本体部151に、本体部151の下面から上面に貫通する連通孔155を設けると共に、スリーブ63に連通孔155と第2空間S2とを繋ぐスリット63Aを形成する。スリーブ63のスリット63Aは、例えば、筒状部では軸方向に沿って形成され、鍔部では径方向に沿って形成されることにより、封口蓋体150の連通孔155と第2空間S2とを繋げることができる。この場合であっても、上記実施形態の二次電池1と同様の作用効果を享受することができる。
For example, as shown in FIG. 6, a
上記実施形態の二次電池1では、ケース7の内部の圧力が所定レベルを超えて上昇した際に変形する第1変形板31と、これに連動して変形する第2変形板35とを備える構成を例に挙げて説明した。本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図7及び図8に示すように、ケース7の内部の圧力が所定レベルを超えて上昇した際に変形する第1変形板31のみを備え、第1変形板31の変形によって通電板33の脆弱部(破断溝33Bによって囲まれる領域)が破壊されるような構成の二次電池であってもよい。この場合であっても、上記実施形態の二次電池1と同様の作用効果を享受することができる。
The
また、図7に示すように、貫通孔91Aに挿入されている棒状部材93は、電流遮断装置3における第2変形板35が第1空間S1側に変形する前には、下端が第2変形板35に接触し、上端が膜91Bに接触している。そして、図8に示すように、電流遮断装置3における第2変形板35が第1空間S1側に変形すると、棒状部材93の下端が上方に押し上げられ、棒状部材93の上端が膜91Bを破って貫通孔91Aから突出する。また、貫通孔91Aから突出した状態の棒状部材93をケース7の内側に向かって押下することで、変形した第2変形板35を変形する前の状態に戻すことができる。
Further, as shown in FIG. 7, the rod-
上記実施形態の二次電池1では、貫通孔91Aに挿入された棒状部材93を備える構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。棒状部材93は、製品として備えていなくてもよい。この場合であっても、貫通孔91Aに貫通可能な棒状部材さえあれば、その棒状部材を貫通孔に挿入して押下することにより、第2変形板35を変形前の状態に戻すことができる。つまり、貫通孔91Aがない締結部材の場合には、孔部55から締結部材を取り外して第2変形板35を復帰させる必要があるところ、本構成の二次電池では、その手間を省くことができる。なお、この効果は、上記実施形態においても共通する。
In the
また、例えば、積層型の電極組立体80に代えて巻回型の電極組立体が用いられてもよい。巻回型の電極組立体は、帯状の正極、帯状の負極及び帯状のセパレータを積層させた状態で軸線の周りに巻回することによって作製される。
In addition, for example, a wound electrode assembly may be used instead of the stacked
蓄電装置として、二次電池1の他に、例えば電気二重層キャパシタなどが挙げられる。
As the power storage device, in addition to the
二次電池1などの蓄電装置は、例えば、車両に搭載されてもよい。車両の例には、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド鉄道車両、電気車椅子、電動アシスト自転車、電動二輪車などが含まれる。
The power storage device such as the
1…二次電池(蓄電装置)、3…電流遮断装置、7…ケース、31…第1変形板(変形板)、31A…受圧面、33…通電板、33B…破断溝、35…第2変形板(変形板)、50…封口蓋体、53C…取付面、55…孔部、57…接続部、61…固定部材、80…電極組立体、87…負極端子、89…正極端子、91…締結部材、91A…貫通孔、91B…膜、93…棒状部材、95…接続部材、100…電池モジュール(蓄電モジュール)、150…封口蓋体、155…連通孔、P…通電経路、S1…第1空間、S2…第2空間、S3…第3空間。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記電極組立体を収容するケースと、
前記ケースから突出するように設けられる正極端子及び負極端子と、
前記電極組立体と前記正極端子との間及び前記電極組立体と前記負極端子との間の少なくとも一方に設けられて、前記電極組立体と前記正極端子又は前記負極端子とを電気的に接続すると共に、前記ケースの内部の圧力が所定レベルを超えて上昇した際に変形する変形板により、前記電極組立体と前記正極端子又は前記負極端子との通電経路を遮断する電流遮断装置と、を備え、
前記電流遮断装置に接続される正極端子及び負極端子には、前記ケースの内部の空間と前記変形板によって隔離されると共に前記変形板と前記正極端子又は前記負極端子との間の空間である第1空間と、前記ケースの外部の空間である第2空間と、を連通する連通孔が設けられている、蓄電装置。 An electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator;
A case for housing the electrode assembly;
A positive electrode terminal and a negative electrode terminal provided so as to protrude from the case;
Provided between at least one of the electrode assembly and the positive electrode terminal and between the electrode assembly and the negative electrode terminal to electrically connect the electrode assembly and the positive electrode terminal or the negative electrode terminal. And a current interrupting device that interrupts an energization path between the electrode assembly and the positive terminal or the negative terminal by a deforming plate that deforms when the pressure inside the case rises above a predetermined level. ,
The positive electrode terminal and the negative electrode terminal connected to the current interrupt device are separated from the space inside the case by the deformation plate and are a space between the deformation plate and the positive electrode terminal or the negative electrode terminal. The electrical storage apparatus provided with the communicating hole which connects 1 space and the 2nd space which is the space outside the said case.
前記棒状部材の一方の端部は、前記変形板に接した状態で配置されている、請求項1〜3の何れか一項に記載の蓄電装置。 A linear rod-like member inserted in the communication hole;
The power storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein one end portion of the rod-shaped member is disposed in contact with the deformation plate.
前記接続部材は、前記孔部に貫入された前記締結部材によって前記正極端子又は前記負極端子に締結されており、
前記締結部材は軸方向に貫通する貫通孔を有し、前記貫通孔によって前記連通孔が形成される、
請求項7に記載の蓄電モジュール。 The positive electrode terminal and the negative electrode terminal to which the current interrupting device is connected communicate with the first space and have a hole for penetrating a fastening member for fastening the connection member to the positive electrode terminal or the negative electrode terminal. Have
The connection member is fastened to the positive electrode terminal or the negative electrode terminal by the fastening member penetrated into the hole,
The fastening member has a through hole penetrating in the axial direction, and the communication hole is formed by the through hole.
The power storage module according to claim 7.
Priority Applications (1)
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JP2014069230A JP2015191825A (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Power storage device and power storage module |
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Cited By (1)
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JP2019046613A (en) * | 2017-08-31 | 2019-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | Power storage device |
-
2014
- 2014-03-28 JP JP2014069230A patent/JP2015191825A/en active Pending
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