JP2016192361A - Power storage element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極体を収容する容器と、電極端子と、電極端子及び容器の間に配置された絶縁部材とを備える蓄電素子に関する。 The present invention relates to an electric storage element including a container that accommodates an electrode body, an electrode terminal, and an insulating member disposed between the electrode terminal and the container.
世界的な環境問題への取り組みとして、従来のガソリン自動車に代えてハイブリッド自動車及び電気自動車等の、動力源としてモータを備える自動車が普及し始めている。 As an approach to global environmental problems, automobiles equipped with a motor as a power source, such as hybrid cars and electric cars, are beginning to spread in place of conventional gasoline cars.
また、これらハイブリッド自動車等に備えられたモータに電力を供給する電源として、リチウムイオン二次電池などの電池を複数備える蓄電装置が広く活用されている。 In addition, power storage devices including a plurality of batteries such as lithium ion secondary batteries are widely used as a power source for supplying electric power to motors provided in these hybrid vehicles and the like.
このような蓄電装置では、例えば、金属製の外装体の中に、隣接する電池間がバスバーで電気的に接続された複数の電池が配置されている。特許文献1には、このような蓄電装置において、バスバーと金属製の外装体との間の短絡を防止するための技術が開示されている。 In such a power storage device, for example, a plurality of batteries in which adjacent batteries are electrically connected by a bus bar are arranged in a metal exterior body. Patent Document 1 discloses a technique for preventing a short circuit between a bus bar and a metal exterior body in such a power storage device.
複数の蓄電素子を並べて1つの蓄電装置(蓄電モジュールとも呼ばれる)を構成する場合、複数の蓄電素子それぞれは、一般に、蓄電装置が有する筐体等の部材によって位置規制される。そのため、隣接する蓄電素子間を接続するためのバスバーを、複数の蓄電素子それぞれの電極端子(正極端子または負極端子、以下同じ)に精度よく溶接することが可能である。 When a plurality of power storage elements are arranged to form one power storage device (also referred to as a power storage module), each of the plurality of power storage elements is generally regulated by a member such as a housing of the power storage device. Therefore, it is possible to accurately weld a bus bar for connecting adjacent power storage elements to the electrode terminals (positive terminal or negative terminal, the same applies hereinafter) of each of the plurality of power storage elements.
しかし、複数の蓄電素子のうちの両端の蓄電素子のそれぞれは、例えば外部の装置から延設された導電部材(圧着端子を備えるケーブル等)と接続する必要がある。そのため、両端の蓄電素子と外部の導電部材とは、例えば、電極端子に取り付けられたネジ端子(雄ネジである軸部を有する端子)とナットを用いて締結される。具体的には、両端の蓄電素子それぞれの電極端子とネジ端子とが溶接されることで、これら電極端子にネジ端子が取り付けられる。つまり、両端の蓄電素子のそれぞれと外部の導電部材とを接続するために、まず、当該蓄電素子の電極端子とネジ端子との溶接を行う必要があり、その後に、ネジ端子と導電部材との締結作業が行われる。このことは、例えば、蓄電装置の組み立て、または、蓄電装置の機器への組み込みの作業の煩雑化を招き得る。 However, each of the storage elements at both ends of the plurality of storage elements needs to be connected to, for example, a conductive member (such as a cable having a crimp terminal) extended from an external device. Therefore, the power storage elements at both ends and the external conductive member are fastened by using, for example, screw terminals (terminals having a shaft portion that are male screws) attached to electrode terminals and nuts. Specifically, the screw terminals are attached to the electrode terminals by welding the electrode terminals and the screw terminals of the power storage elements at both ends. That is, in order to connect each of the power storage elements at both ends and the external conductive member, it is necessary to first weld the electrode terminal of the power storage element and the screw terminal, and then connect the screw terminal and the conductive member. Fastening work is performed. This can lead to complication of the work of assembling the power storage device or incorporating the power storage device into a device, for example.
本発明は、上記従来の課題を考慮し、締結部材を用いた導電部材と電極端子との接続を容易に行うことのできる蓄電素子を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a power storage element that can easily connect a conductive member and an electrode terminal using a fastening member in consideration of the above-described conventional problems.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器と、電極端子と、前記電極端子及び前記容器の間に配置された絶縁部材とを備える蓄電素子であって、前記電極端子には、前記電極端子の端面から所定の位置まで形成された切欠きであって、軸部及び頭部を有する締結部材の前記軸部が挿通可能な切欠きが形成されており、前記電極端子及び前記絶縁部材の少なくとも一方は、前記締結部材の前記頭部が挿通可能な開口部を有する。 To achieve the above object, a power storage device according to one embodiment of the present invention is a power storage device including a container, an electrode terminal, and an insulating member disposed between the electrode terminal and the container, The electrode terminal is a notch formed from the end surface of the electrode terminal to a predetermined position, and is formed with a notch into which the shaft portion of the fastening member having a shaft portion and a head can be inserted, At least one of the electrode terminal and the insulating member has an opening through which the head portion of the fastening member can be inserted.
この構成によれば、電極端子には、端面から所定の位置まで形成された、締結部材の軸部が挿通可能な切欠きが設けられ、かつ、電極端子及び絶縁部材の少なくとも一方には、締結部材の頭部が挿通可能な開口部が形成される。そのため、締結部材を、電極端子の端面から電極端子に容易に装着することができる。 According to this configuration, the electrode terminal is provided with a notch formed from the end surface to a predetermined position through which the shaft portion of the fastening member can be inserted, and at least one of the electrode terminal and the insulating member is fastened. An opening through which the head of the member can be inserted is formed. Therefore, the fastening member can be easily attached to the electrode terminal from the end face of the electrode terminal.
さらに、締結部材を電極端子に装着した後は、外部の導電部材と電極端子とを締結部材で締結することで、導電部材と電極端子とを機械的及び電気的に接続し、かつ、締結部材と電極端子とを機械的及び電気的に接続することができる。つまり、締結部材を用いた締結工程により、締結部材、電極端子、及び、導電部材の3者を一括して固定することが可能である。そのため、例えば、締結部材を電極端子に固定するための工程を、締結部材を用いた締結工程とは別に行う必要がない。 Furthermore, after the fastening member is mounted on the electrode terminal, the conductive member and the electrode terminal are mechanically and electrically connected by fastening the external conductive member and the electrode terminal with the fastening member, and the fastening member And the electrode terminal can be mechanically and electrically connected. That is, the fastening member, the electrode terminal, and the conductive member can be fixed together by a fastening process using the fastening member. Therefore, for example, it is not necessary to perform a process for fixing the fastening member to the electrode terminal separately from the fastening process using the fastening member.
このように、本態様に係る蓄電素子によれば、締結部材を用いた導電部材と電極端子との接続を容易に行うことができる。 Thus, according to the electrical storage element which concerns on this aspect, the connection of the electrically-conductive member using a fastening member and an electrode terminal can be performed easily.
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記切欠きと前記開口部とに、前記締結部材の前記軸部と前記頭部とを、前記端面から挿通させることで、前記締結部材を前記電極端子に取り付けることができるとしてもよい。 Further, in the energy storage device according to one aspect of the present invention, the fastening member is inserted into the notch and the opening by inserting the shaft portion and the head portion of the fastening member from the end surface. It may be attached to the electrode terminal.
つまり、本態様に係る蓄電素子では、例えば締結部材の軸部を起立させた状態で、電極端子の切欠きに当該端面から挿入することで、締結部材の電極端子への取り付けを行うことができる。さらに、例えば軸部が起立した姿勢のまま、外部の導電部材と電極端子とを締結部材で締結することができる。 In other words, in the electricity storage device according to this aspect, for example, the fastening member can be attached to the electrode terminal by inserting it into the notch of the electrode terminal from the end face in a state where the shaft portion of the fastening member is raised. . Further, for example, the external conductive member and the electrode terminal can be fastened with the fastening member while the shaft portion is standing upright.
また、本発明の一態様に係る蓄電素子は、さらに、前記頭部と当接することで前記頭部の回動を規制する規制部であって、前記電極端子及び前記絶縁部材の少なくとも一方に設けられた規制部を備えるとしてもよい。 The power storage device according to one aspect of the present invention is a regulating unit that regulates rotation of the head by contacting the head, and is provided in at least one of the electrode terminal and the insulating member. It may be provided with a regulated part.
この構成によれば、例えば、締結部材であるボルト及びナットによって、導電部材を電極端子に締結する際に、規制部が、ボルトの回り止めとして機能するため、当該締結の作業を効率よく行うことができる。 According to this configuration, for example, when the conductive member is fastened to the electrode terminal by the bolt and nut that are the fastening members, the restricting portion functions as a detent of the bolt, so that the fastening work is efficiently performed. Can do.
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記電極端子にはさらに、導電部材が溶接される面である溶接面が形成されているとしてもよい。 In the energy storage device according to one embodiment of the present invention, a weld surface that is a surface to which the conductive member is welded may be further formed on the electrode terminal.
この構成によれば、締結部材を用いた導電部材と電極端子との接続が容易であるとともに、電極端子において例えばレーザー溶接等の接合に十分な平面が溶接面として確保される。そのため、例えば、当該蓄電素子と隣の蓄電素子とをバスバー等の導電部材で接続する場合において、電極端子とバスバーとの接合の信頼性を向上させることができる。つまり、本態様の蓄電素子は、電極端子と導電部材とを接続する際に、締結及び溶接という互いに異なる種類の接続方法のいずれを選択した場合であっても、当該接続についての高い信頼性を得ることができる。 According to this configuration, it is easy to connect the conductive member using the fastening member and the electrode terminal, and a plane sufficient for joining such as laser welding is ensured as the welding surface at the electrode terminal. Therefore, for example, in the case where the power storage element and the adjacent power storage element are connected by a conductive member such as a bus bar, the reliability of bonding between the electrode terminal and the bus bar can be improved. In other words, the power storage device of this aspect provides high reliability for the connection regardless of which of the different types of connection methods, fastening and welding, is used when connecting the electrode terminal and the conductive member. Can be obtained.
本発明によれば、締結部材を用いた導電部材と電極端子との接続を容易に行うことのできる蓄電素子を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical storage element which can perform the connection of the electrically-conductive member using a fastening member and an electrode terminal easily can be provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。 Hereinafter, a power storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated exactly.
また、以下で説明する実施の形態及びその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及び変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態及び変形例における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 In addition, all of the embodiments and modifications thereof described below are comprehensive or specific examples. The numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of the constituent elements and the like shown in the following embodiments and modifications are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments and modifications, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子の電極体の巻回軸方向をX軸方向と定義する。つまり、X軸方向は、集電体もしくは電極端子の並び方向、または、容器の短側面の対向方向として定義できる。また、蓄電素子の上下方向をZ軸方向と定義する。つまり、Z軸方向は、集電体の脚が延びる方向、または、容器の短側面の長手方向として定義できる。また、X軸方向及びZ軸方向と交差する方向をY軸方向と定義する。つまり、Y軸方向は、容器の長側面の対向方向、容器の短側面の短手方向、または、容器の厚さ方向として定義できる。 In the following description and drawings, the winding axis direction of the electrode body of the electricity storage element is defined as the X-axis direction. That is, the X-axis direction can be defined as the direction in which the current collectors or electrode terminals are arranged or the direction in which the short side surface of the container faces. Further, the vertical direction of the power storage element is defined as the Z-axis direction. That is, the Z-axis direction can be defined as the direction in which the legs of the current collector extend or the longitudinal direction of the short side surface of the container. A direction intersecting with the X-axis direction and the Z-axis direction is defined as a Y-axis direction. That is, the Y-axis direction can be defined as the opposing direction of the long side of the container, the short direction of the short side of the container, or the thickness direction of the container.
図1は、実施の形態に係る蓄電素子10の外観を示す斜視図である。図2は、実施の形態に係る蓄電素子10の容器100の容器本体111を分離して蓄電素子10が備える各構成要素を示す斜視図である。図3は、実施の形態に係る蓄電素子10の分解斜視図である。なお、図3では、容器本体111の図示は省略されている。
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a
蓄電素子10は、電極体を収容する容器と、電極体に電気的に接続された電極端子と、電極端子及び前記容器の間に配置された絶縁部材とを備える蓄電素子である。本実施の形態に係る蓄電素子10は、具体的には以下のように説明される。
The
蓄電素子10は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、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。特に、蓄電素子10は、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、またはハイブリッド電気自動車(HEV)に適用される。なお、蓄電素子10は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。
The
これらの図に示すように、蓄電素子10は、容器100と、正極端子200と、負極端子300とを備えている。正極端子200は上部絶縁部材125を介して蓋体110に取り付けられており、負極端子300は上部絶縁部材135を介して蓋体110に取り付けられている。容器100内方には、下部絶縁部材120及び130と、正極集電体140と、負極集電体150と、電極体160とが収容されている。
As shown in these drawings, the
また、蓄電素子10の容器100の内部には電解液(非水電解液)などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。なお、容器100に封入される電解液としては、蓄電素子10の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。
In addition, a liquid such as an electrolytic solution (non-aqueous electrolytic solution) is sealed inside the
容器100は、矩形筒状で底を備える容器本体111と、容器本体111の開口を閉塞する板状部材である蓋体110とで構成されている。また、容器100は、電極体160等を内部に収容後、蓋体110と容器本体111とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、蓋体110及び容器本体111の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。
The
電極体160は、極板が積層されることで形成された電極体であり、正極集電体140及び負極集電体150と電気的に接続される。本実施の形態では、電極体160は、2種類の極板である正極及び負極と、セパレータとが交互に積層されかつ巻回されることで形成されている。
The
正極は、アルミニウムからなる長尺帯状の金属箔(正極基材層)の表面に、正極活物質を含む合剤層が形成されたものである。負極は、銅からなる長尺帯状の金属箔(負極基材層)の表面に、負極活物質層を含む合剤層が形成されたものである。 In the positive electrode, a mixture layer containing a positive electrode active material is formed on the surface of an elongated metal foil (positive electrode base material layer) made of aluminum. In the negative electrode, a mixture layer including a negative electrode active material layer is formed on the surface of a long metal foil (negative electrode base material layer) made of copper.
なお、正極活物質層に用いられる正極活物質、または負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質または負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。また、セパレータとしては、例えば樹脂からなる微多孔性のシートが採用される。 The positive electrode active material used for the positive electrode active material layer or the negative electrode active material used for the negative electrode active material layer may be a known material as long as it is a positive electrode active material or negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions. Can be used. Moreover, as a separator, the microporous sheet | seat which consists of resin, for example is employ | adopted.
このように構成された電極体160において、より具体的には、正極と負極とは、セパレータを介し、巻回軸方向に互いにずらして巻回されており、正極及び負極は、それぞれのずらされた方向の端部に、活物質が塗工されていない部分である未塗工部を有する。
More specifically, in the
具体的には、正極は、巻回軸方向の一端に、正極活物質が塗工されていない未塗工部が積層された正極側端部161を有している。また、負極は、巻回軸方向の他端に、負極活物質が塗工されていない未塗工部が積層された負極側端部162を有している。正極側端部161は正極集電体140と接合され、負極側端部162は負極集電体150と接合される。これら接合の手法に特に限定はないが、例えば超音波溶接が採用される。なお、蓄電素子10が備える電極体160の数に特に限定はなく、2以上でもよい。
Specifically, the positive electrode has a positive electrode
正極集電体140は、電極体160の正極側に配置され、正極端子200と電極体160の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電体140は、電極体160の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。
The positive electrode
正極集電体140には、貫通孔140aが形成されており、貫通孔140aに、後述の正極端子200の接続部210が挿入されることで、正極集電体140と正極端子200とが接続される。
The positive electrode
負極集電体150は、電極体160の負極側に配置され、負極端子300と電極体160の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電体150は、電極体160の負極基材層と同様、銅または銅合金などで形成されている。
The negative electrode
負極集電体150には、貫通孔150aが形成されており、貫通孔150aに後述の負極端子300の接続部310が挿入されることで、負極集電体150と負極端子300とが接続される。
The negative electrode
上部絶縁部材125は、正極端子200と蓋体110とを電気的に絶縁する部材であり、下部絶縁部材120は、正極集電体140と蓋体110とを電気的に絶縁する部材である。上部絶縁部材135は、負極端子300と蓋体110とを電気的に絶縁する部材であり、下部絶縁部材130は、負極集電体150と蓋体110とを電気的に絶縁する部材である。上部絶縁部材125、135は、例えば上部パッキンと呼ばれる場合もあり、下部絶縁部材120、130は、例えば下部パッキンと呼ばれる場合もある。つまり、本実施の形態では、上部絶縁部材125、135及び下部絶縁部材120、130は、電極端子(200または300)と容器100との間を封止する機能も有している。
The upper insulating
なお、上部絶縁部材125、135、並びに、下部絶縁部材120、130は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)等の絶縁性を有する素材によって形成されている。
The upper insulating
正極端子200は、電極体160の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子300は、電極体160の負極に電気的に接続された電極端子である。また、図3に示すように、正極端子200には、正極端子200と正極集電体140とを電気的に接続する接続部210が設けられている。
The
接続部210は、正極集電体140の貫通孔140aに挿入されて、正極集電体140に接続される部材であり、例えばリベットである。つまり、正極端子200の接続部210は、上部絶縁部材125の貫通孔125a、蓋体110の貫通孔110a、下部絶縁部材120の貫通孔120a、及び正極集電体140の貫通孔140aに挿入されてかしめられる。これにより、正極端子200は、上部絶縁部材125、下部絶縁部材120、及び正極集電体140とともに蓋体110に固定される。
The
また同様に、負極端子300には、負極端子300と負極集電体150とを電気的に接続する接続部310が設けられている。負極端子300の接続部310は、上部絶縁部材135の貫通孔135a、蓋体110の貫通孔110b、下部絶縁部材130の貫通孔130a、及び負極集電体150の貫通孔150aに挿入されてかしめられる。これにより、負極端子300は、上部絶縁部材135、下部絶縁部材130、及び負極集電体150とともに蓋体110に固定される。
Similarly, the
このように構成された蓄電素子10は、正極端子200及び負極端子300のそれぞれに、軸部と頭部とを有する締結部材の軸部を所定の位置で貫通させた状態で、当該締結部材を取り付け可能である。簡単にいうと、蓄電素子10では、電極端子(200、300)に締結部材を容易に後付することができる。これについて、図4〜図6を用いて説明する。
The
なお、蓄電素子10における締結部材の取り付けのための構造は、正極端子200側と、負極端子300側とで共通している。そのため、以下では正極端子200及びその周辺の構造についての説明を行い、負極端子300及びその周辺の構造についての説明は省略する。
The structure for attaching the fastening member in the
図4は、実施の形態に係る正極端子200及びその周辺の構造を示す第1の斜視図である。図5は、実施の形態に係る正極端子200の上部絶縁部材125側の外観を示す斜視図である。図6は、実施の形態に係る正極端子200及びその周辺の構造を示す第2の斜視図である。具体的には、図6では、図4に示す正極端子200と導電部材500とが締結部材400によって締結された状態が図示されている。また、図4及び図6では、正極端子200に接続される外部の導電部材500の一例として、圧着端子を有するケーブルが図示されている。
FIG. 4 is a first perspective view showing the
図4〜図6に示すように、蓄電素子10は、電極体160に電気的に接続された正極端子200であって、軸部411と頭部412とを有する締結部材400の軸部411を所定の位置で貫通させた状態で、締結部材400を取り付け可能な正極端子200を備える。具体的には、正極端子200には、正極端子200の端面204から当該所定の位置まで形成された切欠き201であって、軸部411と頭部412とを有する締結部材400の軸部411が挿通可能な切欠き201が形成されている。切欠き201の延設方向(図4におけるX軸方向)及び軸部411の貫通方向(図4におけるZ軸方向)に交差する方向の幅(図4におけるY軸方向の幅、以下「切欠き201の横幅」という)は、軸部411の外径以上である。また、切欠き201の横幅は、頭部412の横幅よりも小さい。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
蓄電素子10はさらに、正極端子200及び容器100の間に配置された絶縁部材である上部絶縁部材125を備える。また、蓄電素子10において、正極端子200は、締結部材400の頭部412が挿通可能な開口部250を有している。より詳細には、正極端子200には、切欠き201の端面204における開口に隣接して配置された、締結部材400の頭部412が切欠き201の延設方向に挿通可能な開口部250が形成されている。なお、開口部250の、切欠き201の延設方向及び軸部411の貫通方向に交差する方向の幅(図4におけるY軸方向の幅、以下「開口部250の横幅」という。)は、頭部412の横幅よりも大きい。また、開口部250の横幅は、切欠き201の横幅よりも大きい。
The
このように、本実施の形態では、正極端子200の端面204における、切欠き201の開口に隣接する位置に、開口部250が形成されている。より詳細には、正極端子200は、開口部250から挿入された頭部412を収容可能な空間を有している。なお、この空間は、正極端子200において開口部250と連続して設けられた空間であり、開口部250の一部であるということもできる。
Thus, in the present embodiment, the
なお、本実施の形態に係る締結部材400は、ボルト410とナット420とで構成されており、ボルト410は、上述の軸部411と頭部412とを有している。頭部412は、軸部411の一端に設けられた、最大径が軸部411の外径よりも大きな部分であり、本実施の形態では、平面視(締結部材400の軸方向(図4におけるZ軸方向)から見た場合)において矩形の形状を有している。また、軸部411は、締結部材400における雄ネジを形成する部分であり、雌ネジが形成されたナット420と螺合する。
The
このように、本実施の形態に係る蓄電素子10は、正極端子200に設けられた切欠き201及び開口部250を有しており、これにより、締結部材400を用いた導電部材500と正極端子200との接続を容易に行うことができる。
As described above, the
具体的には、図4に示すように、正極端子200の端面204の側から、切欠き201に軸部411が挿入され、かつ、開口部250に頭部412が挿入されるように、締結部材400の一部であるボルト410が、正極端子200に取り付けられる。つまり、ボルト410を、軸部411が起立した状態で、正極端子200の切欠き201に挿入することができる。言い換えると、切欠き201と開口部250とに、締結部材400の軸部411と頭部412とを、端面204から挿通させることで、締結部材400を正極端子200に取り付けることができる。
Specifically, as shown in FIG. 4, fastening is performed so that the
これにより、軸部411の頭部412とは反対側の端部が、正極端子200の切欠き201から上方に突出した状態で、ボルト410が正極端子200に装着される。さらに、軸部411を、外部の導電部材500に設けられた取付孔500aに貫通させ、軸部411とナット420とを螺合させて締め付けることで、導電部材500と正極端子200とが締結される。
As a result, the
これにより、外部の導電部材500と正極端子200とを機械的及び電気的に接続するともに、締結部材400と正極端子200とを機械的及び電気的に接続するとことができる。つまり、締結部材400を用いた締結工程により、締結部材400、正極端子200、及び、導電部材500の3者が一括して固定される。そのため、例えば、締結部材400を正極端子200に固定するための工程(例えば溶接など)を、締結部材400を用いた導電部材500と正極端子200との締結工程とは別に行う必要がない。
Accordingly, the external
従って、本実施の形態に係る蓄電素子10によれば、締結部材400を用いた導電部材500と電極端子(上記説明では正極端子200)との接続を容易に行うことができる。
Therefore, according to the
また、本実施の形態では、正極端子200に、切欠き201及び開口部250が形成されているが、このような正極端子200は、例えばプレス加工によって容易に作製することができる。つまり、切欠き201を有する正極端子200は、例えば、平板状の正極端子200の一部が切り欠かれることで形成される必要はなく、上述のプレス加工で形成されてもよく、また、例えば鋳造によって形成されてもよい。
Further, in the present embodiment, the
また、上部絶縁部材125に、締結部材400の取り付けのための部位を形成する必要がないため、例えば、既存のパッキン等を、本実施の形態に係る蓄電素子10が備える上部絶縁部材125として採用することができる。
Further, since it is not necessary to form a portion for attaching the
また、本実施の形態に係る蓄電素子10はさらに、ナット420を締める際のボルト410の回り止めのための構造を有している。
The
具体的には、図5に示すように、正極端子200は、頭部412と当接することで頭部412の回動を規制する規制部220を有する。規制部220は、本実施の形態では、締結部材400(ボルト410)の頭部412が収容される空間を囲む壁部であって、頭部412の側方(締結部材400の軸方向に直交する方向)に配置された壁部の少なくとも一部によって形成されている。つまり、頭部412の外形は、平面視において円形ではなく、本実施の形態では矩形であるため、軸部411と螺合するナット420が回された場合に、頭部412の側面が規制部220と当接する。これにより、頭部412が、ナット420とともに軸部411を中心として回動することが防止される。
Specifically, as illustrated in FIG. 5, the
すなわち、規制部220は、締結部材400の一部であるボルト410の回り止めとして機能する。これにより、締結部材400を用いた、導電部材500と正極端子200との締結作業が効率よく行われる。また、例えば、予定された締め付けトルクによる締結を確実に行うことが可能となる。
That is, the restricting
なお、規制部220がない場合、または、規制部220が、頭部412の回動を規制するように作用しない場合であっても、例えば、頭部412と正極端子200との間の摩擦力により、ナット420を締め付けることは可能である。しかし、ボルト410の回り止めとして機能する規制部220が設けられているほうが、例えば、上述のように、締結作業の効率化等の観点から好ましい。
Note that, for example, a frictional force between the
また、規制部220及び頭部412は、頭部412が軸部411を中心とした回動をする場合に、規制部220が、その回動を規制するように頭部412に当接する関係にあればよい。そのため、例えば、頭部412の平面視における外形は、矩形に限定されず、矩形以外の多角形、例えば六角形であってもよく、また、楕円、長円であってもよい。
Further, when the
また、上部絶縁部材125は、平板状の本体の周縁に、正極端子200を囲むように設けられた壁部が設けられた構造であってもよい。この場合、例えば、壁部の、正極端子200の開口部250と対向する位置に、締結部材400の頭部412が切欠き201の延設方向に挿通可能な開口部を設ける。これにより、上部絶縁部材125の壁部が、頭部412の開口部250への挿入の妨げとなることが防止される。
Further, the upper insulating
ここで、本実施の形態に係る正極端子200には、上述の、導電部材500を接続するための締結部材400の取り付けのための構造に加え、図4に示すように、導電部材が溶接される面である溶接面203が形成されている。
Here, in addition to the above-described structure for attaching the
具体的には、正極端子200において、端面204から延設された切欠き201の長さは、例えば、図4に示すように正極端子200のX軸方向の長さの半分以下であり、X軸方向における残りの領域が溶接面203として扱われる。つまり、本実施の形態に係る正極端子200は、上面(Z軸方向プラス側の面)がほぼフラットに形成されているため、切欠き201が設けられた部分以外を、バスバー等の導電部材との溶接に用いることができる。
Specifically, in the
すなわち、正極端子200は、締結部材400の後付が可能あるとともに、例えばレーザー溶接等の接合に十分な平面を、溶接面203として有している。そのため、複数の蓄電素子10を並べて、これら複数の蓄電素子10を例えば1以上のバスバーを用いて直列に接続し、かつ、両端の蓄電素子10のそれぞれに、外部の導電部材500を、締結部材400を用いて接続することが可能である。これを図7を用いて説明する。
That is, the
図7は、実施の形態に係る蓄電装置50の基本構成を示す斜視図である。蓄電装置50は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる装置である。蓄電装置50は、例えば、電力貯蔵用途や電源用途などに使用される蓄電モジュールである。なお、蓄電装置50は、複数の蓄電素子10を収容する外装体、および、複数の蓄電素子10についての充放電を制御する制御基板等の他の要素を備えてもよいが、これら他の要素についての図示は省略されている。
FIG. 7 is a perspective view showing a basic configuration of
本実施の形態に係る蓄電装置50は、並んで配置された複数の蓄電素子10と、複数のバスバー600とを備えている。これら複数の蓄電素子10のうちの隣り合う2つの蓄電素子10の異極間はバスバー600により接続されている。つまり、当該2つの蓄電素子10のうちの一方の蓄電素子10の正極端子200と、他方の蓄電素子10の負極端子300とは、バスバー600で接続されており、その結果、これら複数の蓄電素子10は、直列に接続されている。
より詳細には、各バスバー600の両端部のそれぞれは、例えばレーザー溶接によって正極端子200または負極端子300と溶接されており、これにより、各バスバー600は、正極端子200及び負極端子300と機械的及び電気的に接続される。
More specifically, both ends of each
また、このように直列に接続された複数の蓄電素子10のうちの、両端の蓄電素子10のそれぞれは、図7に示すように、圧着端子を有するケーブルである導電部材501または502と接続されている。
Further, among the plurality of
例えば、両端の蓄電素子10のうちの、図7において手前側の蓄電素子10の正極端子200には、締結部材400によって導電部材501が接続されている。また、両端の蓄電素子10のうちの、図7において奥側の蓄電素子10の負極端子300には、締結部材400によって導電部材502が接続されている。これにより、蓄電装置50は、導電部材501及び502を介して、外部の装置に電力を供給することができる。また、蓄電装置50は、導電部材501及び502を介して供給される、外部の装置からの電力によって充電することができる。
For example, the
このように、本実施の形態に係る蓄電装置50は、複数の蓄電素子10を備え、これら複数の蓄電素子10の各々は、締結及び溶接という互いに異なる種類の接続方法に対応可能な構造を有している。
As described above,
従って、蓄電装置50は、図7に示すように、複数の蓄電素子10を1以上のバスバーで直列に接続し、かつ、両端の蓄電素子10に、外部の装置との接続に用いる導電部材(501、502)を接続する態様のほか、各種の接続態様に対応することができる。
Therefore, as shown in FIG. 7, the
例えば、1列に並べられた複数の蓄電素子10を、2つのバスバー600を用いて並列に接続した場合を想定する。この場合、例えば、これら複数の蓄電素子10の両端以外の1つの蓄電素子10の正極端子200に、締結部材400を用いて導電部材501を接続し、当該蓄電素子10の負極端子300に、締結部材400を用いて導電部材502を接続してもよい。このような接続態様であっても、蓄電装置50は、外部の装置との間で、導電部材501及び502を介した電力のやり取りを行うことは可能である。
For example, it is assumed that a plurality of
つまり、蓄電装置50は、本実施の形態に係る蓄電素子10を複数備えていることで、複数の蓄電素子10の配置位置または電気的な接続態様の自由度が高い。また、例えば、図7における最も手前の蓄電素子10から導電部材501を取り外す場合、ボルト410及びナット420で構成される締結部材400を正極端子200から取り外すことができる。そのため、例えば、当該蓄電素子10を、他の蓄電装置で再利用すること等が容易である。
In other words,
なお、蓄電素子10は、締結部材400を用いた導電部材と電極端子との接続を容易化する構造として、図4〜図6に示される構造以外の構造を採用してもよい。そこで、蓄電素子10における締結部材400の取り付け構造についての各種の変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。
The
(変形例1)
図8は、実施の形態の変形例1に係る正極端子200及びその周辺の構造を示す第1の斜視図である。図9は、実施の形態の変形例1に係る正極端子200及びその周辺の構造を示す第2の斜視図である。
(Modification 1)
FIG. 8 is a first perspective view showing the structure of the
図8および図9に示す蓄電素子10aは、正極端子200と、正極端子200及び容器100の間に配置された上部絶縁部材125とを備え、正極端子200には、切欠き201が形成されている。これらの点においては、上記実施の形態に係る蓄電素子10と共通する。
8 and 9 includes a
本変形例に係る蓄電素子10aは、締結部材400の頭部412が切欠き201の延設方向に挿通可能な開口部260が、上部絶縁部材125に形成されている。つまり、本変形例では、頭部412が挿入される開口部260が、上部絶縁部材125における、切欠き201の端面204の開口に連通する位置に配置されている。より詳細には、開口部260は、上部絶縁部材125の端面126であって、切欠き201の開口が存在する、正極端子200の端面204と同じ側(図8におけるX軸方向プラス側)の端面126に形成されている。また、正極端子200の端面204における切欠き201の開口と、上部絶縁部材125の開口部260とは、正極端子200及び上部絶縁部材125の並び方向(図8におけるZ軸方向)において隣り合い、連通している。
In the
本実施の形態では、図9に示すように、上部絶縁部材125の上面側に形成された溝の一部によって開口部260が形成されている。つまり、上部絶縁部材125は、開口部260から挿入された頭部412を収容可能な空間を有している。なお、この空間は、上部絶縁部材125において開口部260と連続して設けられた空間であり、開口部260の一部であるということもできる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the
上記構造は、正極端子200に、頭部412が挿入される開口部250(例えば図4参照)を形成する必要がないため、例えば、正極端子200が比較的に薄い場合に有用である。
The above structure is useful when, for example, the
また、本変形例に係る上部絶縁部材125は、例えば、図9に示すように、頭部412と当接することで頭部412の回動を規制する規制部230を有する。規制部230は、本変形例では、締結部材400(ボルト410)の頭部412が収容される空間を囲む壁部であって、頭部412の側方に配置された壁部の少なくとも一部によって形成されている。つまり、軸部411と螺合するナット420が回された場合に、頭部412の側面が規制部230と当接することで、頭部412がナット420とともに、軸部411を中心として回動することが防止される。すなわち、規制部230は、締結部材400の一部であるボルト410の回り止めとして機能する。これにより、上記実施の形態に係る規制部220と同じく、締結部材400を用いた締結作業の効率化等の効果が得られる。
Moreover, the upper insulating
なお、図9では、上部絶縁部材125は、平板状の本体に、頭部412の移動を許容する溝が設けられた形状を有しており、その溝の側壁を規制部230として機能させている。しかし、例えば、平板状の本体に、少なとも一条のリブであって、頭部412の側面と当接するリブを立てることで、当該リブを規制部230として機能させてもよい。
In FIG. 9, the upper insulating
(変形例2)
図10は、実施の形態の変形例2に係る正極端子200及びその周辺の構造を示す斜視図である。図11は、実施の形態の変形例2に係る正極端子200及びその周辺の構造を示す側面図である。具体的には、図11は、本変形例に係る蓄電素子10bをX軸方向プラス側から見た場合の、蓄電素子10bの一部を示している。
(Modification 2)
FIG. 10 is a perspective view showing the structure of the
図10及び図11に示す蓄電素子10bは、正極端子200と、正極端子200及び容器100の間に配置された上部絶縁部材125とを備え、正極端子200には、切欠き201が形成されている。これらの点においては、上記実施の形態に係る蓄電素子10と共通する。
10 and 11 includes a
本変形例に係る蓄電素子10bは、締結部材400の頭部412が切欠き201の延設方向に挿通可能な開口部が、正極端子200及び上部絶縁部材125の双方に形成されている。具体的には、正極端子200には第一開口部250aが形成され、上部絶縁部材125には、第二開口部260aが形成されており、第一開口部250aと第二開口部260aとの組み合わせにより、1つの開口部270が形成されている。
In the
つまり、正極端子200及び上部絶縁部材125は、切欠き201の端面204における開口に隣接して配置された、締結部材400の頭部412が切欠き201の延設方向に挿通可能な開口部270を有する。また、本変形例では、正極端子200が有する規制部220(図5参照)、及び、上部絶縁部材125が有する規制部230の双方を、締結部材400の一部であるボルト410の回り止めとして機能させることができる。
That is, the
上記構造は、頭部412の厚みを、正極端子200及び上部絶縁部材125の厚みによって吸収することができるため、例えば、頭部412の厚みが比較的に大きい場合に有用である。また、正極端子200における第一開口部250aの、正極端子200の厚み方向(Z軸方向)の幅が比較的に小さいため、例えば、正極端子200が比較的に薄い場合に有用である。また、ボルト410の回り止めとして、金属製の正極端子200の一部(規制部220)を用いるため、例えば、樹脂製である上部絶縁部材125の規制部230のみでボルト410の回り止めを行うよりも、当該回り止めの確実性が向上される。
The above structure is useful when, for example, the thickness of the
(その他)
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態及びその変形例に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態またはその変形例に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
(Other)
As described above, the power storage device according to the present invention has been described based on the embodiment and the modifications thereof. However, the present invention is not limited to the embodiment and its modifications. Without departing from the spirit of the present invention, various modifications conceived by those skilled in the art may be applied to the embodiment or its modifications, or a structure constructed by combining a plurality of the above-described constituent elements may be applied to the present invention. It is included in the range.
例えば、締結部材400のサイズ及び形状は、特定のサイズ及び形状に限定されない。締結部材400は、軸部411が切欠き201に挿入され、かつ、頭部412が、開口部250に挿入された場合に、軸部411の突出方向(Z軸方向プラス側)に抜け出せないサイズ及び形状であればよい。つまり、切欠き201の横幅は、開口部250の横幅よりも小さく形成されており、この構造により軸部411の突出方向への抜け止めがなされるサイズ及び形状であれば、締結部材400のサイズ、形状及び種類等に特に限定はない。このことは、上記変形例1及び2に係る、蓄電素子10a及び10bについても同じである。
For example, the size and shape of the
また、正極端子200または負極端子300に取り付けられる締結部材は、ボルト410及びナット420によって構成される締結部材400以外であってもよい。例えば、頭部と軸部とを有するリベットが、正極端子200または負極端子300に取り付けられる締結部材として採用されてもよい。この場合であっても、例えば、リベットである締結部材を用いた締結工程(かしめ工程)により、締結部材、正極端子200、及び、導電部材500(例えば図4参照)の3者が同時に固定される。そのため、例えば、締結部材を正極端子200に固定するための工程を、締結部材400を用いた導電部材500と正極端子200との締結工程(かしめ工程)とは別に行う必要がない。
Further, the fastening member attached to the
また、例えば、切欠き201は、正極端子200の、短側面側(X軸方向プラス側)の端面204から延設されているが、切欠き201の延設方向はこれに限られない。例えば、正極端子200の、負極端子300側(X軸方向マイナス側)の端面から切欠き201が延設されていてもよい。また、正極端子200の、長側面側(Y軸方向プラス側またはマイナス側)の端面から切欠き201が延設されていてもよい。
Further, for example, the
いずれの場合であっても、切欠き201の位置に応じて、頭部412の挿入用の開口部が形成されることで、締結部材400を用いた導電部材500と正極端子200との接続を容易に行わせることができる。例えば、正極端子200のサイズもしくは形状、または、締結部材400のサイズもしくは形状に応じて、切欠き201の延設方向または位置等が決定されてもよい。
In either case, the opening for insertion of the
また、正極端子200の溶接面203に溶接等によって接合される導電部材はバスバー600には限定されない。例えば、溶接面203と溶接可能な端子を有するケーブルが、正極端子200の溶接面203と接合される導電部材であってもよい。
Further, the conductive member joined to the
また、蓄電素子10における締結部材400の取り付けのための構造は、正極端子200側と負極端子300側とで共通するとしたが、正極端子200及び負極端子300の一方のみが、例えば図4〜図6で示した締結部材400の取り付け構造を有してもよい。つまり、締結部材400の取り付けを容易化する構造は、蓄電素子10において、正極端子200側及び負極端子300側のそれぞれで独立して採用可能であるため、正極端子200側及び負極端子300側の双方が当該構造を有する必要はない。
In addition, the structure for attaching the
また、例えば、締結部材400(ボルト410)の回り止めは、規制部220または230を頭部412の側面と当接させること以外の手法によって行われてもよい。
Further, for example, the rotation prevention of the fastening member 400 (bolt 410) may be performed by a method other than bringing the restricting
図12は、締結部材400の回り止めのための構造の別の一例を示す斜視図である。図12に示す上部絶縁部材125は、締結部材400が有する頭部412aが切欠き201の延設方向に挿通可能な開口部260を有し、かつ、開口部260よりも内方に形成されたリブ232を有する。
FIG. 12 is a perspective view showing another example of a structure for preventing the
また、締結部材400は、ボルト410及びナット420で構成されており、ボルト410は、軸部411と、平面視における外形が円形である頭部412aとを有している。
The
さらに、頭部412aには、直線状の頭部溝413が形成されており、頭部412aが、開口部260から内方(X軸方向マイナス側)に移動した場合、頭部溝413をリブ232と係合させることができる。その結果、頭部412aは、リブ232によって軸部411を中心とする回動が規制される。つまり、リブ232が、締結部材400(ボルト410)の回り止めとして機能する。
Furthermore, a
上記構造では、頭部412aに設けられた直線状の頭部溝413を回り止めに利用するため、例えば、既存のマイナス溝付きのボルト(雄ネジ)を、ボルト410として採用することができる。
In the above structure, since the
また、蓄電素子10が備える電極体160の構造は巻回型でなくてもよく、平板状の正極と負極とがセパレータを挟んで交互に積層された構造であってもよい。また、電極体160は、長尺帯状の正極と負極とがセパレータを挟んで蛇腹状に折り畳まれた構造であってもよい。
In addition, the structure of the
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。 The present invention is applicable to power storage elements such as lithium ion secondary batteries.
10、10a、10b 蓄電素子
50 蓄電装置
100 容器
110 蓋体
110a、110b、120a、125a、130a、135a、140a、150a 貫通孔
111 容器本体
120、130 下部絶縁部材
125、135 上部絶縁部材
126、204 端面
140 正極集電体
150 負極集電体
160 電極体
161 正極側端部
162 負極側端部
200 正極端子
201 切欠き
203 溶接面
210、310 接続部
220、230 規制部
232 リブ
250、260、270 開口部
250a 第一開口部
260a 第二開口部
300 負極端子
400 締結部材
410 ボルト
411 軸部
412、412a 頭部
413 頭部溝
420 ナット
500、501、502 導電部材
500a 取付孔
600 バスバー
10, 10a, 10b
Claims (4)
前記電極端子には、前記電極端子の端面から所定の位置まで形成された切欠きであって、軸部及び頭部を有する締結部材の前記軸部が挿通可能な切欠きが形成されており、
前記電極端子及び前記絶縁部材の少なくとも一方は、前記締結部材の前記頭部が挿通可能な開口部を有する
蓄電素子。 A power storage element comprising a container, an electrode terminal, and an insulating member disposed between the electrode terminal and the container,
The electrode terminal is a notch formed from an end surface of the electrode terminal to a predetermined position, and a notch into which the shaft part of a fastening member having a shaft part and a head can be inserted is formed.
At least one of the electrode terminal and the insulating member has an opening through which the head of the fastening member can be inserted.
請求項1記載の蓄電素子。 The electrical storage according to claim 1, wherein the fastening member can be attached to the electrode terminal by inserting the shaft portion and the head portion of the fastening member from the end face through the notch and the opening. element.
請求項1または2に記載の蓄電素子。 Furthermore, it is a control part which controls rotation of the said head by contact | abutting with the said head, Comprising: The control part provided in at least one of the said electrode terminal and the said insulating member is provided. Power storage element.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄電素子。 The electrical storage element according to any one of claims 1 to 3, wherein a welding surface, which is a surface to which the conductive member is welded, is further formed on the electrode terminal.
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