JP2020035692A - battery - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電池に関し、特に、車両に搭載される電池に関する。 The present disclosure relates to batteries, and more particularly, to batteries mounted on vehicles.
従来、特開2012−227099号公報(特許文献1)に記載のように、ケース体内において複数の隔壁によって区画された複数の収容部の各々に電池要素(発電要素)が収容された電池が知られている。 DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-227099 (patent document 1), the battery in which the battery element (power generation element) was accommodated in each of several accommodating parts divided by the several partition in a case body is known. Have been.
しかしながら、上記のように複数の収容部の各々に電池要素が収納される場合には、ケース体の両端とケース体における中央部とにおいて、電池要素によって生成された水素がケース体の外部に放出される放出速度が異なる。具体的には、ケース体の両端側は、ケース体の中央部と比較して放出速度が速くなる。このため、両端側に位置する収容部に貯蔵される水素の量と、中央部に位置する収容部に貯蔵される水素の量とを均一にすることが困難であった。この場合には、複数の電池要素の性能にバラツキが生じてしまう。 However, when the battery element is housed in each of the plurality of housing sections as described above, hydrogen generated by the battery element is released to the outside of the case body at both ends of the case body and at the center of the case body. The release rate is different. Specifically, the release speed of both ends of the case body is faster than that of the central part of the case body. For this reason, it has been difficult to make the amount of hydrogen stored in the storage units located at both ends and the amount of hydrogen stored in the storage units located in the center uniform. In this case, the performance of the plurality of battery elements varies.
本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる電池を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of the above-described problems, and an object of the present disclosure is to provide a battery that can suppress variations in performance of a plurality of battery elements.
本開示の電池は、複数の電池要素と、一端側に開口部が設けられ、上記複数の電池要素の各々を収容する収容部が内部に複数設けられたケース体と、上記ケース体の上記開口部を閉塞する蓋部と、上記収容部の圧力が所定の値以上となった場合に上記収容部内の気体を排出するように、上記蓋部に設けられた複数の排出弁と、を備える。上記ケース体は、上記蓋部に対向する底部を有するとともに、長手方向に延びるように設けられる。少なくとも上記収容部内において、上記長手方向の中央部における上記排出弁の体積が、上記長手方向における両端の上記排出弁の体積よりも大きい、または、上記中央部における上記蓋部の内表面が上記両端における上記蓋部の内表面よりも上記底部側に位置する。 A battery according to an embodiment of the present disclosure includes a plurality of battery elements, a case body provided with an opening on one end side, and a plurality of housing portions for housing each of the plurality of battery elements provided therein, and the opening of the case body. A lid for closing the part, and a plurality of discharge valves provided on the lid so as to discharge gas in the storage part when the pressure of the storage part becomes a predetermined value or more. The case has a bottom facing the lid and is provided to extend in the longitudinal direction. At least in the accommodation portion, the volume of the discharge valve at the central portion in the longitudinal direction is larger than the volume of the discharge valve at both ends in the longitudinal direction, or the inner surface of the lid portion at the central portion has the both ends. Is located closer to the bottom than the inner surface of the lid.
一般的に、電池要素によって生成された気体が収容部から放出される(漏出する)量は、ケース体の長手方向における両端に位置する収容部よりも長手方向の中央部に位置する収容部の方が少なくなる。 Generally, the amount of the gas generated by the battery element is released (leaked) from the housing portion, and the amount of the gas in the housing portion located at the center in the longitudinal direction is larger than the housing portions located at both ends in the longitudinal direction of the case body. Less.
上記のように電池を構成し、少なくとも収容部内において、上記長手方向の中央部における排出弁の体積が、上記長手方向における両端の排出弁の体積よりも大きくした場合、あるいは、中央部における上記蓋部の内表面が上記両端における上記蓋部の内表面よりも上記底部側に位置させた場合には、上記長手方向における中央部に配置された収容部の内圧を、上記長手方向における両端に配置された収容部の内圧よりも高くすることができる。 When the battery is configured as described above, and at least in the housing portion, the volume of the exhaust valve at the central portion in the longitudinal direction is larger than the volume of exhaust valves at both ends in the longitudinal direction, or the lid at the central portion. When the inner surface of the portion is located on the bottom side with respect to the inner surface of the lid portion at the both ends, the internal pressure of the accommodation portion arranged at the central portion in the longitudinal direction is arranged at both ends in the longitudinal direction. It can be higher than the internal pressure of the accommodated portion.
このため、上記長手方向の中央部に位置する収容部から放出される上記気体の量を増加することができる。これにより、上記長手方向の両端側と中央部側とにおいて、収容部から放出される気体の量を均一にすることができ、各収容部に貯蔵される上記気体の量を均一にすることができる。この結果、複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる。 For this reason, the amount of the gas released from the storage portion located at the central portion in the longitudinal direction can be increased. This makes it possible to equalize the amount of gas released from the storage section on both ends and the center side in the longitudinal direction, and to make the amount of gas stored in each storage section uniform. it can. As a result, variations in the performance of the plurality of battery elements can be suppressed.
本開示によれば、複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる電池を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a battery that can suppress variations in performance of a plurality of battery elements.
以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or common portions are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る電池の概略断面図である。図1を参照して、実施の形態1に係る電池1について説明する。なお、当該電池1は、たとえば、ハイブリッド車両、電気自動車、および燃料電池車両に等に搭載され、これらの動力源とすることができる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic sectional view of the battery according to the first embodiment. The
図1に示すように、実施の形態1に係る電池1は、複数の電池要素10、ケース体20、蓋部25、および複数の排出弁30を備える。
As shown in FIG. 1, the
複数の電池要素10は、ケース体20に形成された複数の収容部24に収容されている。複数の電池要素10は、たとえば列状に配列されている。
The plurality of
電池要素10は、複数枚の正極版、複数の負極板、および複数のセパレータを含む。電池要素10は、セパレータを間に介在させつつ、正極板および負極板が積層されることにより構成されている。
正極板は、板状形状を有する。正極板は、正極活性物質を含んでいる。正極活物質としては、たとえば水酸化ニッケルを用いることができる。正極板は、水酸化ニッケルを主体として含むペーストを、基板上に塗布することで形成される。 The positive electrode plate has a plate shape. The positive electrode plate contains a positive electrode active material. As the positive electrode active material, for example, nickel hydroxide can be used. The positive electrode plate is formed by applying a paste mainly containing nickel hydroxide on a substrate.
負極板は、板状形状を有する。負極板は、負極活性物質を含んでいる。負極活物質としては、たとえば水素吸蔵合金を用いることができる。負極板は、水素吸蔵合金を主体として含むペーストを基板上に塗布することで形成される。 The negative electrode plate has a plate shape. The negative electrode plate contains a negative electrode active material. As the negative electrode active material, for example, a hydrogen storage alloy can be used. The negative electrode plate is formed by applying a paste mainly containing a hydrogen storage alloy on a substrate.
正極板および負極板を形成する基板としては、たとえば多孔性を有する導電性部材を用いることができる。多孔性を有する導電性部材として、たとえば発泡ニッケルシートを用いることができる。 As the substrate on which the positive electrode plate and the negative electrode plate are formed, for example, a porous conductive member can be used. As the porous conductive member, for example, a foamed nickel sheet can be used.
セパレータは、正極板および負極板の短絡を防止しつつ、電解液を保持する。セパレータとしては、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。セパレータとしては、たとえば、ポリオレフィン系不織布を採用することができる。電解液としては、たとえば、ニッケル水素電池に一般的に使用されるアルカリ系水溶液、KOH水溶液を採用することができる。 The separator holds the electrolyte while preventing a short circuit between the positive electrode plate and the negative electrode plate. As the separator, a porous sheet having ion permeability and insulating properties is used. As the separator, for example, a polyolefin-based nonwoven fabric can be adopted. As the electrolyte, for example, an alkaline aqueous solution and a KOH aqueous solution generally used for a nickel-metal hydride battery can be employed.
電池要素10を形成する際には、予め電解液が含浸されたセパレータを間に介在させつつ正極板および負極板を積層する。電解液は、電池要素10とともに収容部24に収容されることが好ましい。
When the
なお、電池要素10は、帯状の正極板と帯状の負極板とをセパレータを間に挟んで交互に積層し、これを平たく巻回して構成してもよい。
In addition, the
複数の電池要素10は、電気的に直列に接続されている。具体的には、正極板は、正極活性物質を含むペーストが塗布されていない未塗布部を有し、負極板は、負極活性物質を含むペーストが塗布されていない未塗布部を有する。
The plurality of
互いに隣り合う電池要素10において、一方の電池要素10における正極板の未塗布部と他方の電池要素における負極板の未塗布部とを集電部材によって接続する。
In the
配列された複数の電池要素10のうち一方の端部に配置された電池要素10においては、他の電池要素10に接続されていない集電部材が、ケース体20に設けられた正極端子15Pに接続されている。
In the
配列された複数の電池要素10のうち他方の端部に配置された電池要素10においては、他の電池要素10に接続されていない集電部材が、ケース体20に設けられた負極端子15Nに接続されている。
In the
ケース体20は、一端側に開口部20aが設けられた箱型形状を有する。ケース体20は、長手方向(図1中DR1方向)に延びるように設けられている。なお、長手方向とは、電池要素10の配列方向と平行である。
The
ケース体20は、底部21、周壁部22、および複数の隔壁部23を有する。底部21は、略平坦に形成されている。底部21は、後述する蓋部25に対向するように設けられている。
The
周壁部22は、底部21の周縁から起立するように設けられている。複数の隔壁部23は、上記長手方向に並んで配置されている。複数の隔壁部23は、ケース体20の内部を複数の収容空間に区画する。これにより、複数の電池要素10の各々を収容する収容部24がケース体20の内部に形成される。複数の収容部24は、互いに独立して形成されている。複数の収容部24は、上記長手方向に沿って並んでいる。
The
蓋部25は、平板形状を有する。蓋部25は、ケース体20に設けられた開口部20aを閉塞する。蓋部25には、複数の排出弁30が設けられている。
The
複数の排出弁30は、蓋部25を貫通するように設けられている。複数の排出弁30は、蓋部25に設けられた複数の貫通孔に挿入されている。複数の排出弁30は、収容部24の圧力が所定の値以上となった場合に収容部24内の気体を排出するように、蓋部25に設けられている。排出弁30は、収容部24ごとに設けられている。複数の排出弁30は、上記長手方向に沿って並んで配置されている。
The plurality of
複数の排出弁30は、ゴム弁によって構成されている。排出弁30は、弁体部31、連結部32、および係合部33を有する。
The plurality of
弁体部31は、蓋部25の外側に配置されている。蓋部25に設けられた貫通孔の周囲に位置する蓋部25の上面に弾性的に圧接する。連結部32は、弁体部31から上記貫通孔を貫通するように延出する。連結部32は、弁体部31と、係合部33を連結する。係合部33は、連結部32を弾性的に引張させた状態で上記貫通孔の周囲に位置する蓋部25の下面に係合する。係合部33の上面と連結部32の周面には、溝部34が設けられている。
The valve body 31 is disposed outside the
収容部24の内圧が所定の値以上となった場合には、収容部24内の気体が溝部を通って弁体部31を押し上げる。これにより、溝部34によって蓋部25の外部と収容部24とが連通し、この結果、溝部34を通って収容部24内の気体が排出される。
When the internal pressure of the
複数の排出弁30は、上記長手方向における両端側に配置された排出弁30Aと、上記長手方向における中央部に配置された排出弁30Bとを含む。なお、上記長手方向における中央部とは、両端側に位置する2つの排出弁30Aの間を意味する。
The plurality of
実施の形態1においては、排出弁30Aと排出弁30Bとの大きさが相違している。具体的には、排出弁30Bは、全体的に排出弁30Aよりも大きくなっている。すなわち、排出弁30Bの体積は、全体的に排出弁30Aの体積よりも大きくなっている。
In the first embodiment, the size of the
ここで、上記ケース体20および蓋部25は、樹脂部材によって構成することができる。樹脂材料としては、ポリプロピレン(PP)単体、ポリスチレン(PS)とポリフェニレンエーテル(PPE)とのポリマーアロイ、又は、ポリプロピレン(PP)とポリフェニレンエーテル(PPE)とのポリマーアロイなどが採用される。
Here, the
樹脂材料は、成型や加工が容易なことからケース体20および蓋部25の成型に好適である一方、収容部24内の電池要素10が充放電に伴って吸排するガスが透過する。具体的には、水素が透過し、各収容部24に収容されている水素が漏出する。
The resin material is suitable for molding the
一般的に、上記のようにケース体20の長手方向に沿って複数の電池要素10を配列した場合においては、長手方向における両端に位置する収容部24から漏出する量が、長手方向の中央部に位置する収容部24から漏出する量が多くなる。このような場合には、長手方向の両端と、中央部において、収容部24内で貯蔵される水素の量がばらついてしまう。このため、複数の電池要素の性能にバラツキが生じてしまうことが起こり得る。
Generally, when a plurality of
ここで、実施の形態1に係る電池1においては、上述のように、上記長手方向における中央部に配置された排出弁30Bの体積が、全体的に、上記長手方向における両端に配置された排出弁30Aの体積よりも大きくなっている。
Here, in the
このため、上記長手方向における中央部に配置された収容部24の内圧を、上記長手方向における両端に配置された収容部24の内圧よりも高くすることができる。これにより、上記長手方向の中央部に位置する収容部から放出される上記気体の量を増加することができ、上記長手方向の両端側と中央部側とにおいて、収容部から放出される気体の量を均一にすることができる。この結果、各収容部に貯蔵される上記気体の量を均一にすることができ、複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる。
For this reason, the internal pressure of the
なお、実施の形態1においては、排出弁30Bが全体的に排出弁30Aよりも体積が大きくなっている場合を例示して説明したが、これに限定されない。少なくとも収容部24において、排出弁30Bの体積が、排出弁30Aの体積よりも大きくなっていればよい。
In the first embodiment, the case where the volume of the
(実施の形態2)
図2は、実施の形態2に係る電池の概略断面図である。図2を参照して、実施の形態2に係る電池1Aについて説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a schematic sectional view of the battery according to the second embodiment. A
図2に示すように、実施の形態2に係る電池1Aは、実施の形態1に係る電池1と比較した場合に、排出弁30Bの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
As shown in FIG. 2, the
実施の形態2に係る排出弁30Bは、実施の形態1に係る排出弁30Bと比較して、ケース体20の開口面に垂直な垂直方向における長さが短くなっている一方で、上記長手方向(図2中DR1方向)に沿った幅が幅広になっている。このように構成した場合であっても、実施の形態1とほぼ同様の効果が得られる。
The
(実施の形態3)
図3は、実施の形態3に係る電池の概略断面図である。図3を参照して、実施の形態3に係る電池1Bについて説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a schematic sectional view of the battery according to the third embodiment. A
図3に示すように、実施の形態2に係る電池1Bは、実施の形態1に係る電池1と比較した場合に、複数の排出弁30の構成および蓋部25Bの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
As shown in FIG. 3, the
実施の形態3に係る電池1Bにあっては、複数の排出弁30が全て同じ形状および大きさで形成されている。このため、排出弁30の製造コストを低減することができる。
In
ケース体20の長手方向(図3中DR1方向)において、蓋部25Bの中央部が、上記長手方向における蓋部25Bの両端よりもケース体20の底部21に近づく方向に凹んでいる。これにより、上記中央部における蓋部25Bの内表面が両端における蓋部25Bの内表面よりもケース体20の底部21側に位置する。なお、上記長手方向の中央部における蓋部25Bの厚さと、上記長手方向の両端における蓋部25Bの厚さは、略同等である。
In the longitudinal direction of the case body 20 (the DR1 direction in FIG. 3), the central portion of the
この場合においても、上記長手方向における中央部に配置された収容部24の内圧を、上記長手方向における両端に配置された収容部24の内圧よりも高くすることができる。これにより、上記長手方向の中央部に位置する収容部から放出される上記気体の量を増加することができ、上記長手方向の両端側と中央部側とにおいて、収容部から放出される気体の量を均一にすることができる。この結果、各収容部に貯蔵される上記気体の量を均一にすることができ、複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる。
Also in this case, the internal pressure of the
なお、実施の形態3においては、上記長手方向における蓋部25Bの中央部が、上記長手方向における蓋部25Bの両端よりも凹んでいる場合を例示して説明したが、これに限定されない。蓋部25Bの中央部が、蓋部25Bの両端よりもケース体20の底部21に向けて厚みが増すように形成されていてもよい。この場合には、上記長手方向における中央部側と両端側とで厚みに応じた2種類の排出弁が設けられる。
In the third embodiment, the case where the center of the
(実施の形態4)
図4は、実施の形態4に係る電池の概略断面図である。図4を参照して、実施の形態4に係る電池1Cについて説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a schematic sectional view of the battery according to the fourth embodiment. Referring to FIG. 4, a battery 1C according to Embodiment 4 will be described.
図4に示すように、実施の形態4に係る電池1Cは、実施の形態1に係る電池1と比較した場合に、複数の排出弁30の構成および蓋部25Cの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
As shown in FIG. 4, the battery 1C according to the fourth embodiment is different from the
実施の形態4に係る電池1Cにあっては、複数の排出弁30が全て同じ形状および大きさで形成されている。このため、排出弁30の製造コストを低減することができる。
In battery 1C according to Embodiment 4, a plurality of
ケース体20の長手方向(図2中DR1方向)において、蓋部25Cの両端が、上記長手方向における蓋部25Cの中央部よりもケース体20から遠ざかる方向に突出している。これにより、上記中央部における蓋部25Cの内表面が両端における蓋部25Cの内表面よりもケース体20の底部21側に位置する。なお、上記長手方向の中央部における蓋部25Cの厚さと、上記長手方向の両端における蓋部25Cの厚さは、略同等である。
In the longitudinal direction of the case body 20 (the direction DR1 in FIG. 2), both ends of the
この場合においては、上記長手方向における両端に配置された収容部24の内圧が減圧される。このため、上記長手方向における中央部に配置された収容部24の内圧を、上記長手方向における両端に配置された収容部24の内圧よりも高くすることができる。これにより、上記長手方向の中央部に位置する収容部から放出される上記気体の量を増加することができ、上記長手方向の両端側と中央部側とにおいて、収容部から放出される気体の量を均一にすることができる。この結果、各収容部に貯蔵される上記気体の量を均一にすることができ、複数の電池要素の性能のバラツキを抑制することができる。
In this case, the internal pressure of the
なお、実施の形態4においては、上記長手方向における蓋部25Cの両端が、上記長手方向における蓋部25Cの中央部よりも底部21から離れる方向に突出する場合を例示して説明したが、これに限定されない。上記長手方向における蓋部25Cの両端が、蓋部25Cの中央部よりも厚さが薄くなるように形成されていてもよい。この場合には、上記長手方向における中央部側と両端側とで厚みに応じた2種類の排出弁が設けられる。
In the fourth embodiment, the case where both ends of the
以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 As described above, the embodiments disclosed this time are illustrative in all aspects and are not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the claims.
1,1A,1B,1C 電池、10 電池要素、15N 負極端子、15P 正極端子、20 ケース体、20a 開口部、21 底部、22 周壁部、23 隔壁部、24 収容部、25,25B,25C 蓋部、30,30A,30B 排出弁、31 弁体部、32 連結部、33 係合部、34 溝部。 1, 1A, 1B, 1C battery, 10 battery element, 15N negative electrode terminal, 15P positive electrode terminal, 20 case body, 20a opening, 21 bottom, 22 peripheral wall, 23 partition, 24 housing, 25, 25B, 25C lid Parts, 30, 30A, 30B discharge valve, 31 valve body part, 32 connecting part, 33 engaging part, 34 groove part.
Claims (1)
一端側に開口部が設けられ、前記複数の電池要素の各々を収容する収容部が内部に複数設けられたケース体と、
前記ケース体の前記開口部を閉塞する蓋部と、
前記収容部の圧力が所定の値以上となった場合に前記収容部内の気体を排出するように、前記蓋部に設けられた複数の排出弁と、を備え、
前記ケース体は、前記蓋部に対向する底部を有するとともに、長手方向に延びるように設けられ、
少なくとも前記収容部内において、前記長手方向の中央部に配置された前記排出弁の体積が、前記長手方向の両端に配置された前記排出弁の体積よりも大きい、
または、前記中央部における前記蓋部の内表面が前記両端における前記蓋部の内表面よりも前記底部側に位置する、電池。 A plurality of battery elements,
A case body provided with an opening on one end side, and a plurality of housing portions for housing each of the plurality of battery elements provided therein;
A lid for closing the opening of the case body,
A plurality of discharge valves provided in the lid portion, so as to discharge gas in the storage portion when the pressure of the storage portion is equal to or more than a predetermined value,
The case body has a bottom facing the lid, and is provided to extend in the longitudinal direction,
At least in the housing portion, the volume of the discharge valve disposed at the central portion in the longitudinal direction is larger than the volume of the discharge valve disposed at both ends in the longitudinal direction.
Alternatively, a battery wherein the inner surface of the lid at the center is located closer to the bottom than the inner surfaces of the lid at the ends.
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2018
- 2018-08-31 JP JP2018162733A patent/JP2020035692A/en active Pending
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