JP2020071945A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、蓄電装置に関する。 The present disclosure relates to a power storage device.
従来から蓄電装置において、蓄電装置内の内圧が上昇した際に、蓄電装置内のガスを外部に排気して、蓄電装置内の内圧を定常化させるリリーフバルブを備えた蓄電装置について各種提案されている。 Conventionally, in a power storage device, when the internal pressure in the power storage device rises, various proposals have been made for a power storage device including a relief valve that exhausts gas in the power storage device to the outside to stabilize the internal pressure in the power storage device. There is.
たとえば、特開2003−272589号公報に記載された蓄電装置は、電極体などを収容する外装缶と、この外装缶に設けられた封口板と、この封口板に設けられたリリーフバルブとを備えている。 For example, the power storage device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-272589 includes an outer can that houses an electrode body and the like, a sealing plate that is provided on the outer can, and a relief valve that is provided on the sealing plate. ing.
外装缶は、開口部が形成された缶本体と、缶本体の開口部を閉塞する封口板とを含む。封口板には、外装缶内に連通する排気孔が形成されており、封口板は外装缶内に向けて凹むように形成されている。 The outer can includes a can body having an opening formed therein, and a sealing plate that closes the opening of the can body. An exhaust hole communicating with the inside of the outer can is formed in the sealing plate, and the sealing plate is formed so as to be recessed toward the inside of the outer can.
リリーフバルブは、正極キャップと、スプリングと、弁体とを含む。正極キャップは、外側から封口板に取り付けられており、外方向に向けて突出するように形成されいる。そして、正極キャップおよび封口板の間には、スプリングと、弁体とを収容する収容空間が形成されている。正極キャップには、収容空間と、蓄電装置の外部の外部空間とを連通する連通孔が形成されている。 The relief valve includes a positive electrode cap, a spring, and a valve body. The positive electrode cap is attached to the sealing plate from the outside and is formed so as to project outward. An accommodation space for accommodating the spring and the valve body is formed between the positive electrode cap and the sealing plate. The positive electrode cap has a communication hole that communicates the accommodation space with an external space outside the power storage device.
弁体は、排気口を閉塞するように設けられており、スプリングは弁体を排気口に押え付けるように付勢している。 The valve body is provided so as to close the exhaust port, and the spring urges the valve body to press it against the exhaust port.
特開2006−125559号公報に記載された蓄電装置は、キャパシタと、キャパシタを収容するアルミラミネート袋と、アルミラミネート袋に設けられたガス抜き弁とを備える。 The power storage device described in JP 2006-125559 A includes a capacitor, an aluminum laminate bag that houses the capacitor, and a gas vent valve provided in the aluminum laminate bag.
ガス抜き弁は、樹脂製のカップと、カップ内に設けられた弁膜と、合成繊維質材料とを含む。アルミラミネート袋の表面には、複数の通気孔が形成されている。カップは、アルミラミネート袋の内表面側に配置されており、カップと、アルミラミネート袋とによって、弁膜および合成繊維質材料とを収容する収容空間が形成されている。 The degassing valve includes a resin cup, a valve membrane provided in the cup, and a synthetic fiber material. A plurality of ventilation holes are formed on the surface of the aluminum laminate bag. The cup is arranged on the inner surface side of the aluminum laminated bag, and the cup and the aluminum laminated bag form a housing space for housing the valve membrane and the synthetic fiber material.
カップには、収容空間と、アルミラミネート袋内とを連通する底面孔が形成されており、カップは、アルミラミネート袋の通気孔と収容空間とが連通するように配置されている。 The cup has a bottom hole that communicates the accommodation space with the inside of the aluminum laminate bag, and the cup is arranged so that the ventilation hole of the aluminum laminate bag and the accommodation space communicate with each other.
弁膜は、カップに形成された底面孔を閉塞するように配置されており、弁膜は、ゴムシートによって形成されている。合成繊維質材料は、弁体と、アルミラミネート袋の内表面との間に配置されており、通気孔を閉塞するように設けられている。 The valve leaflet is arranged so as to close the bottom hole formed in the cup, and the valve leaflet is formed of a rubber sheet. The synthetic fibrous material is arranged between the valve body and the inner surface of the aluminum laminate bag, and is provided so as to close the ventilation hole.
近年、たとえば、車両の走行用バッテリとして用いられる蓄電装置が普及している。このような蓄電装置は、電極体と、電極体を収容する収容ケースと、収容ケースの蓋に設けられた外部端子などを備える。 In recent years, for example, a power storage device used as a battery for running a vehicle has become widespread. Such a power storage device includes an electrode body, a housing case for housing the electrode body, an external terminal provided on a lid of the housing case, and the like.
このような蓄電装置においては、収容ケースには、たとえば、CID(Current Interrupt Device)などの電流遮断機構と、防爆弁とが設けられている。 In such a power storage device, the housing case is provided with, for example, a current interruption device such as a CID (Current Interrupt Device) and an explosion-proof valve.
CIDは、収容ケース内の内圧が非常に高くなった際に、たとえば、外部端子と電極体との電気的な接続を遮断する機構である。 The CID is, for example, a mechanism that shuts off the electrical connection between the external terminal and the electrode body when the internal pressure in the housing case becomes extremely high.
防爆弁は、収容ケースの蓋などに形成されており、他の部分よりも薄膜に形成されている。そして、収容ケース内の内圧が非常に高くなると、防爆弁が破断する。これにより、非常に高い収容ケース内の内圧を低下させる。 The explosion-proof valve is formed on the lid of the housing case or the like, and is formed in a thinner film than other portions. Then, when the internal pressure in the housing case becomes very high, the explosion-proof valve breaks. As a result, a very high internal pressure in the housing case is reduced.
CIDや防爆弁は、収容ケース内の内圧が非常に高くなるような現象が生じたときに、当該現象を抑制するために作動する機構である。そのため、CIDや防爆弁は、収容ケース内の内圧が非常に高くなったときに、確実も作動する必要がある。そして、一般的に、CIDや防爆弁の作動圧は、リリーフバルブの作動圧よりも高く設定されている。 The CID and the explosion-proof valve are mechanisms that operate to suppress the phenomenon when the internal pressure in the housing case becomes extremely high. Therefore, the CID and the explosion-proof valve need to operate reliably when the internal pressure in the housing case becomes very high. The operating pressure of the CID and explosion-proof valve is generally set higher than the operating pressure of the relief valve.
その一方で、たとえば、特開2003−272589号公報に記載されたリリーフバルブや特開2006−125559号公報に記載されたガス抜き弁においては、外装缶やアルミラミネート袋の内圧が上昇すると、直ぐに、内部ガスを外部に排気することになる。 On the other hand, for example, in the relief valve described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-272589 and the gas vent valve described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-125559, as soon as the internal pressure of the outer can or the aluminum laminated bag rises, , The internal gas will be exhausted to the outside.
その結果、外装缶やアルミラミネート袋内の内圧が非常に高くなるような現象が生じているときにおいても、リリーフバルブなどが駆動して、内圧が高くなり難く、CIDや防爆弁が作動し難くなっている。 As a result, even when the internal pressure in the outer can or the aluminum laminated bag is extremely high, the relief valve is driven and the internal pressure is unlikely to be high, and the CID or the explosion-proof valve is hard to operate. Is becoming
本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、リリーフバルブが作動する第1作動圧よりも高い第2作動圧で作動する作動機構を備えた蓄電装置において、リリーフバルブの機能を確保しつつ、作動機構の作動を阻害しない蓄電装置を提供することである。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a power storage device including an operating mechanism that operates at a second operating pressure higher than a first operating pressure at which a relief valve operates. An object of the present invention is to provide a power storage device that does not hinder the operation of the operating mechanism while ensuring the function of the relief valve.
本開示に係る蓄電装置は、電極体と、電極体を収容する収容ケースと、収容ケースに設けられ、収容ケース内の内圧が第1圧力以上となると、収容ケース内の気体を外部に排気するリリーフバルブと、収容ケース内の内圧が第1圧力よりも高い第2圧力となると作動する作動機構と、を備え、リリーフバルブは、内部に収容空間が形成された収容部と、収容空間内に配置された弾性体、金属プレートおよび多孔質シートとを含み、収容部には、収容空間および収容ケース内を連通する第1連通孔と、収容ケースの外部および収容空間を連通する第2連通孔とが形成されており、弾性体と、金属プレートと、多孔質シートは、収容空間内において、第1連通孔から第2連通孔に向かう積層方向に順次積層されており、金属プレートは、第1連通孔側に位置する第1主面と、第1主面と反対側に位置する第2主面とを含み、弾性体は、積層方向に金属プレートを多孔質シートに向けて付勢しており、金属プレートの第1主面の少なくとも一部には、弾性体から露出する露出部分が形成されており、金属プレートの露出部分には、第1連通孔を通して、収容ケース内の内圧が加えられており、多孔質シートは、金属プレートを通して加えられる弾性体から付勢される付勢力によって、第2連通孔を閉塞しており、収容ケース内の内圧が第1圧力よりも高くなると、弾性体および金属プレートの間に隙間が形成され、収容ケース内のガスは、隙間と、多孔質シートと、第2連通孔とを通して、収容ケースの外部に排気される。 The power storage device according to the present disclosure is provided in an electrode body, a housing case that houses the electrode body, and the housing case. When the internal pressure in the housing case becomes equal to or higher than the first pressure, the gas in the housing case is exhausted to the outside. The relief valve includes: a relief valve; and an actuating mechanism that operates when the inner pressure in the housing case reaches a second pressure higher than the first pressure. The relief valve includes a housing part having a housing space formed therein, and a housing part inside the housing space. A first communication hole including the arranged elastic body, a metal plate and a porous sheet, and a second communication hole that communicates between the accommodation space and the inside of the accommodation case and the outside of the accommodation case and the accommodation space in the accommodation section. And the elastic body, the metal plate, and the porous sheet are sequentially stacked in the accommodating space in the stacking direction from the first communication hole to the second communication hole. 1 communication Including a first main surface located on the side and a second main surface located on the side opposite to the first main surface, the elastic body biases the metal plate toward the porous sheet in the stacking direction, An exposed portion exposed from the elastic body is formed on at least a part of the first main surface of the metal plate, and internal pressure in the housing case is applied to the exposed portion of the metal plate through the first communication hole. The porous sheet closes the second communication hole by the biasing force applied from the elastic body applied through the metal plate, and when the internal pressure in the housing case becomes higher than the first pressure, A gap is formed between the metal plates, and the gas in the containing case is exhausted to the outside of the containing case through the gap, the porous sheet, and the second communication hole.
上記のリリーフバルブによれば、収容ケース内の内圧が第1圧力以上となると、金属プレートが弾性体から浮き上がり、金属プレートおよび弾性体の間に隙間が形成される。 According to the above relief valve, when the internal pressure in the housing case becomes equal to or higher than the first pressure, the metal plate floats up from the elastic body, and a gap is formed between the metal plate and the elastic body.
隙間が形成されると、収容ケース内のガスは第1連通孔を通して、収容空間内に入り込む。収容空間内に入り込んだガスは、多孔質シート内を通り、第2連通孔から外部に排気される。この際、ガスは多孔質シート内を通るため、ガスが過剰に第2連通孔から排気されることを抑制することができる。 When the gap is formed, the gas in the storage case enters the storage space through the first communication hole. The gas that has entered the accommodation space passes through the porous sheet and is exhausted to the outside through the second communication hole. At this time, since the gas passes through the porous sheet, it is possible to prevent the gas from being excessively exhausted from the second communication hole.
これにより、収容ケース内の内圧が上昇し難くなることを抑制することができる。そして、収容ケース内で異常が生じた際に、収容ケース内の内圧を第2圧力まで上昇させることができ、作動機構を駆動させることができる。 As a result, it is possible to prevent the internal pressure in the housing case from becoming difficult to rise. Then, when an abnormality occurs in the housing case, the internal pressure in the housing case can be raised to the second pressure, and the actuating mechanism can be driven.
本開示に係る蓄電装置によれば、リリーフバルブが作動する第1作動圧よりも高い第2作動圧で作動する作動機構を備えた蓄電装置において、リリーフバルブの機能を確保しつつ、作動機構の作動の阻害を抑制することができる。 According to the power storage device of the present disclosure, in a power storage device including an operating mechanism that operates at a second operating pressure that is higher than a first operating pressure at which a relief valve operates, while ensuring the function of the relief valve, The inhibition of the operation can be suppressed.
図1から図10を用いて、本実施の形態に係るリリーフバルブについて説明する。図1から図10に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、実施の形態に示す構成において、請求項に記載された構成に対応する構成には、括弧書きで請求項の構成を併記する場合がある。 The relief valve according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 10. Of the configurations shown in FIGS. 1 to 10, the same or substantially the same configurations are denoted by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted. Note that, in the structure shown in the embodiment, a structure corresponding to a structure described in a claim may be described in parentheses together with a structure in the claim.
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態に係る蓄電装置1を示す断面斜視図である。蓄電装置1は、電極体2と、収容ケース3と、正極端子4と、負極端子5と、正極集電板6と、負極集電板7と、電流遮断機構8と、電解液9と、リリーフバルブ10と、開放弁11とを備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view showing a power storage device 1 according to the present embodiment. The power storage device 1 includes an
電極体2は、複数の正極シート13と、複数のセパレータ14と、複数の負極シート15とを含む。この電極体2は、正極シート13と、セパレータ14と、負極シート15とを順次積層することで形成されている。
The
電極体2は、幅方向Wの一端に形成された正極16と、幅方向Wの他端に形成された負極17とを含む。
The
収容ケース3は、収容ケース20と、蓋21とを含む。収容ケース3は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。
The
収容ケース20は上方に向けて開口しており、蓋21は収容ケース20の開口部を閉塞している。正極端子4および負極端子5は、蓋21の上面に形成されている。正極端子4および負極端子5は、幅方向Wに間隔をあけて配置されている。
The
開放弁11は、蓋21の上面に形成されている。蓋21のうち開放弁11が位置する部分の厚みは、蓋21の他の部分の厚みよりも薄く形成されている。
The
リリーフバルブ10は、蓋21の上面に形成されている。なお、リリーフバルブ10の詳細な構成については後述する。
The
正極集電板6は、電極体2の正極16と、正極端子4とを接続している。負極集電板7は、電極体2の負極17と、負極端子5とを接続している。
The positive electrode
電流遮断機構8は、正極集電板6および正極端子4の間に設けられており、電流遮断機構8は、蓋21の下面側に配置されている。
The
図2は、電流遮断機構8およびその周囲の構成を示す断面斜視図である。正極端子4は、樹脂部材25と、接続板26と、端子27とを含む。
FIG. 2 is a cross-sectional perspective view showing the configuration of the
樹脂部材25は蓋21の上面に設けられている。接続板26は、樹脂部材25の上面に設けられている。端子27は、樹脂部材25の上面に設けられると共に、接続板26の下面側から上面に向けて貫通するように形成されている。
The
正極集電板6は、脚部30と、天板部31とを含む。なお、脚部30は、電極体2の正極16に溶接されている。天板部31は、脚部30の上端に形成されている。天板部31には、天板部31の上面から下面に貫通する貫通孔32が形成されている。
The positive electrode
電流遮断機構8は、反転板33と、係合ピン34と、絶縁部材35と含む。
絶縁部材35は、蓋21の下面に配置されている。係合ピン34は、筒部36と、皿部37とを含む。皿部37は、絶縁部材35の下面側に配置されている。
The
The insulating
筒部36は、筒状に形成されている。筒部36は、皿部37の上面から上方に突出するように形成されており、筒部36は、絶縁部材35と、蓋21と、樹脂部材25と、接続板26とを貫通している。筒部36の上端部は拡径するように形成されており、筒部36の上端部は、接続板26の上面と係合している。筒部36の上端部が接続板26と係合することで、皿部37と、筒部36の上端部とによって、正極端子4と、絶縁部材35が蓋21に固定されている。
The
筒部36の中空部分は、筒部36の上端部にまで達している。反転板33および皿部37の間の空間は筒部36の中空部分と連通しており、反転板33および皿部37の間の空間は、外気圧となっている。
The hollow portion of the
反転板33は弾性変形可能に形成されており、天板部31の上面側に配置されている。反転板33の外周縁部は、皿部37に溶接されている。図8に示す状態においては、反転板33の中央部は下方に向けて延びており、反転板33の中央部は、貫通孔32の開口縁部に溶接されている。
The
ここで、正極集電板6は、電極体2の正極16に電気的に接続されており、正極集電板6は反転板33と電気的に接続されている。反転板33は、皿部37を通して、係合ピン34に電気的に接続されており、係合ピン34は接続板26に電気的に接続されている。そして、接続板26が端子27に電気的に接続されている。このように、電極体2の正極16は反転板33を通して、端子27に電気的に接続されている。
Here, the positive electrode
図3は、リリーフバルブ10を示す断面斜視図であり、図4は、リリーフバルブ10を示す断面図である。リリーフバルブ10は、キャップ40と、弾性シート41と、金属プレート42と、多孔質シート43とを含む。
FIG. 3 is a sectional perspective view showing the
キャップ40は、蓋21の上面に配置されている。キャップ40は、天板44と、周壁45と、鍔46とを含む。
The
天板44は板状に形成されており、天板44の中央には、連通孔47が形成されている。なお、連通孔47は、たとえば、円形形状に形成されており、連通孔47の直径は、たとえば、1mm以上3mm程度である。連通孔(第2連通孔)47は、収容空間48と、収容ケース3の外部とを連通している。
The
周壁45は、天板44の外周縁部から蓋21に向けて延びるように形成されている。鍔46は、周壁45の下端部から蓋21の表面に沿って延びるように形成されている。
The
キャップ40は、蓋21の上面に溶接などによって固定されており、キャップ40および蓋21によって、弾性シート41、金属プレート42および多孔質シート43を収容する収容空間48が形成されている。すなわち、キャップ40および蓋21によって、弾性シート41、金属プレート42および多孔質シート43を収容する収容部が形成されている。
The
蓋21には連通孔(第1連通孔)49が形成されており、連通孔49によって、収容空間48と、収容ケース3内の空間とが連通している。
A communication hole (first communication hole) 49 is formed in the
弾性シート41と、金属プレート42と、多孔質シート43とは、上下方向に積層されており、この図3および図4などに示す例においては、連通孔49から連通孔47に向かう方向に弾性シート41と、金属プレート42と、多孔質シート43とが順次積層されている。
The
弾性シート41は、環状に形成されており、弾性シート41は、主面51および主面52を含む。主面51は蓋21側に位置しており、主面52は主面51と反対側に位置している。
The
弾性シート41の中央部には、主面51から主面52に達する貫通孔50が形成されている。貫通孔50と連通孔49とが連通するように、弾性シート41が配置されている。
A through
弾性シート41は、フッ化ビニリデン系(FKM)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、NBRニトリルゴム(NBR)などのように、耐薬品性を有し、弾性変形可能な材料によって形成されている。
The
金属プレート42は、主面52に配置されている。金属プレート42は、板状に形成されており、金属プレート42は、主面53および主面54を含む。
The
主面53は弾性シート41の主面52に接触しており、主面54は主面53と反対側に位置している。
The
金属プレート42の主面53の一部は、貫通孔50において、弾性シート41から露出している。この図3および図4においては、露出部分R1が金属プレート42から露出している。
A part of the
主面53の露出部分R1には、貫通孔50および連通孔49を通して、収容ケース3内の内圧が加えられている。
Internal pressure in the
多孔質シート43は、金属プレート42の主面54に配置されている。多孔質シート43は、電解液9への耐薬品性を有し、弾性変形可能な材料によって形成されている。たとえば、多孔質シート43は、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、フッ素樹脂(PTFE,PFA)などによって形成されている。
The
多孔質シート43の平均空孔径は、たとえば、少なくとも10μm以下である。多孔質シート43の空孔率は、たとえば、5%以上30%以下である。なお、空孔率の算出式は、下記の式(1)によって算出することができる。
The average pore diameter of the
空孔率(%)={(W2−W1)/W2}×100・・・(1)
なお、「W1」は、多孔質シート43の質量である。「W2」は、空孔のないシートであって、多孔質シート43と同じサイズであり、多孔質シート43と同じ組成によって形成されたシートの質量である。
Porosity (%) = {(W2-W1) / W2} × 100 ... (1)
Note that “W1” is the mass of the
多孔質シート43は、主面55および主面56と、周面57とを含む。主面55は、金属プレート42の主面54に接触している。主面56は、主面55と反対側に位置しており、主面55の上方に連通孔47が位置している。
The
上記のリリーフバルブ10において、弾性シート41は、金属プレート42をキャップ40の天板44に向けて付勢している。金属プレート42は、弾性シート41から加えられる付勢力によって、多孔質シート43を天板44に向けて付勢している。
In the
多孔質シート43は、金属プレート42から加えられる付勢力によって、多孔質シート43の主面56は天板44に密着している。このため、収容空間48側に位置する連通孔47の開口部は、多孔質シート43によって閉塞されている。多孔質シート43の周面57は、周壁45の内周面に密着している。
The
この際、多孔質シート43は自然状態のときよりも圧縮されており、金属プレート42を弾性シート41に向けて押圧している。
At this time, the
上記のように構成された蓄電装置1において、収容ケース3内の内圧が上昇したときについて説明する。
In the power storage device 1 configured as described above, the case where the internal pressure in the
ここで、所定圧(第1圧力)P1はリリーフバルブ10が作動する作動圧であり、所定圧P2は、電流遮断機構8の作動圧であり、所定圧P3は、開放弁11の作動圧とする。なお、所定圧P1よりも、所定圧(第2圧力)P2,P3は高い。
Here, the predetermined pressure (first pressure) P1 is the operating pressure at which the
なお、所定圧P2は、たとえば、蓄電装置1が過充電状態となったときにおける収容ケース3内の内圧に設定されている。所定圧P3は、たとえば、電極体2内に内部短絡が生じて、電極体2が非常に高温となったときにおける収容ケース3内の内圧に設定されている。
The predetermined pressure P2 is set to, for example, the internal pressure in the
図2において、反転板33および皿部37の間の空間は、外気圧である。そして、収容ケース3内の内圧Pが所定圧P2となると、圧力差によって、反転板33および天板部31の間の溶接部分が破断する。
In FIG. 2, the space between the
そして、反転板33は、反転板33の中央部が皿部37に向けて突出するように変形する。その結果、反転板33が、正極集電板6と離れて、反転板33および正極集電板6との電気的な接続が遮断される。これにより、電極体2の正極16および端子27の電気的な接続が遮断される。
Then, the reversing
図1において、収容ケース3内の内圧Pが所定圧P3となると、蓋21のうち、開放弁11が位置する部分が破断する。これにより、収容ケース3内のガスが外部に排気され、収容ケース3の内圧Pを下げることができる。なお、たとえば、所定圧P3は、所定圧P2よりも高いとなるように、開放弁11や電流遮断機構8が形成されている。
In FIG. 1, when the internal pressure P in the
図5は、収容ケース3内の内圧が上昇して、所定圧P1となったときにおけるリリーフバルブ10を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the
収容ケース3内の内圧が所定圧P1となると、金属プレート42の露出部分R1には、所定圧P1の力が加えられる。
When the internal pressure in the
そして、多孔質シート43が金属プレート42を押圧する押圧力よりも、金属プレート42が収容ケース3の内圧によって押し上げられる押圧力の方が大きくなると、金属プレート42が弾性シート41から浮き上がる。
When the pressing force of the
ここで、多孔質シート43の空孔率は、5%以上30%以下であるため、多孔質シート43は、収容ケース3内の内圧Pによって大きく変形することが抑制されている。
Here, since the porosity of the
たとえば、多孔質シート43の空孔率が30%よりも大きくなると、多孔質シート43が局所的に変形して、収容ケース3内の気体が外部に漏れだすおそれがある。
For example, when the porosity of the
仮に、収容ケース3内から多くのガスが漏れ出すと、収容ケース3内の内圧Pが所定圧P1よりも高くなり難くなる。その結果、たとえば、蓄電装置1が過充電状態であるときに、収容ケース3内の内圧Pが所定圧P2に達し難くなり、電流遮断機構8が作動し難くなるおそれがある。同様に、電極体2内で内部短絡が生じているときに、収容ケース3内の内圧Pが所定圧P3に達し難く、開放弁11が作動し難くなるおそれがある。
If a large amount of gas leaks from the
また、空孔率が、5%よりも小さくなると、収容ケース3内の内圧が所定圧P1に達したとしても、多孔質シート43が変形し難くなり、金属プレート42および弾性シート41の間に隙間Gが形成され難くなる。その結果、収容ケース3内の内圧が所定圧P1に達したとしても、収容ケース3内のガスを外部に排出することができないおそれがある。
Further, when the porosity is smaller than 5%, the
そして、内圧Pが所定圧P1よりも大きくなると、金属プレート42が弾性シート41から浮き上がり、金属プレート42および弾性シート41の間に隙間Gが形成される。収容ケース3内のガスは、隙間Gを通り、収容空間48内に入り込む。
Then, when the internal pressure P becomes higher than the predetermined pressure P1, the
ここで、多孔質シート43の周面57と、周壁45の内周面は密着しているため、ガスは、多孔質シート43内を通って、連通孔47から外部に排気される。
Here, since the
多孔質シート43の平均空孔径は、10μm以下であるため、ガスAが多孔質シート43内を通り、連通孔47から排気されるまでの流通抵抗を高くすることができる。
Since the average pore diameter of the
すなわち、内圧Pが所定圧P1になると、ガスAを収容ケース3の外部に排気することができると共に、内圧P内がさらに上昇した際に、ガスAが過剰に収容ケース3から排気されて内圧Pが上昇し難くなることを抑制することができる。
That is, when the internal pressure P reaches the predetermined pressure P1, the gas A can be exhausted to the outside of the
たとえば、多孔質シート43の平均空孔径が10μmよりも大きい場合には、収容ケース3内のガスAが所定圧P1以上となると、過剰に排気され、内圧Pが所定圧P1よりも高くなり難くなる。
For example, when the average pore diameter of the
このように、本実施の形態1に係る蓄電装置1においては、内圧Pが所定圧P1になると、リリーフバルブ10が作動して、収容ケース3内の内圧Pの上昇を抑制する。その一方で、リリーフバルブ10においては、過充電時などにおいて内圧Pを所定圧P2まで上昇させることができ、電流遮断機構8を作動させることができる。
As described above, in power storage device 1 according to the first embodiment, when internal pressure P reaches predetermined pressure P1,
同様に、電極体2に内部短絡などが生じたときには、内圧Pを所定圧P3にまで上昇させることができ、開放弁11を作動させることができる。
Similarly, when an internal short circuit or the like occurs in the
なお、本実施の形態1に係るリリーフバルブ10においては、プレート61はアルミニウムなどの金属によって形成されている。このため、リリーフバルブ10の外部から連通孔47内に水などが入り込んだとしても、金属プレート42によって当該水が収容ケース3内に入り込むことを抑制することができる。
In the
次に、比較例に係るリリーフバルブ10Aを備えた蓄電装置1Aについて説明する。なお、蓄電装置1Aは、リリーフバルブ10A以外の構成は、蓄電装置1と同様に構成されている。
Next, a
図6は、蓄電装置1Aのリリーフバルブ10Aを示す断面図である。リリーフバルブ10Aは、収容ケース3の蓋21の上面に設けられている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the
リリーフバルブ10Aは、キャップ40と、Oリング60と、プレート61と、バネ62とを含む。
The
キャップ40には、連通孔47が形成されており、キャップ40は蓋21の上面に設けられている。キャップ40は、連通孔49を覆うように設けられており、キャップ40および蓋21によって、収容空間48が形成されている。Oリング60と、プレート61と、バネ62は、収容空間48内に収容されている。
A
Oリング60は、蓋21の上面に形成された凹部63に嵌め込まれている。なお、凹部63は環状に延びるように形成されており、Oリング60は、収容空間48内に位置する連通孔49の開口部の周囲を取り囲むように形成されている。
The O-
プレート61は、金属材料から形成されており、たとえば、アルミA1050、A3003、A5052などから形成されている。
The
プレート61は、Oリング60の上面に配置されており、プレート61はOリング60と協働して、連通孔49の開口部を閉塞している。
The
バネ62は、天板44の下面およびプレート61の間に配置されている。バネ62は、プレート61をOリング60に向けて付勢しており、プレート61はOリング60の上面に密着している。
The
上記のように構成された蓄電装置1Aにおいて、収容ケース3内の内圧Pが上昇すると、プレート61は、収容ケース3内の内圧Pによって、上方に押される。
In the
たとえば、内圧Pが所定圧P1よりも大きくなると、Oリング60およびプレート61の間に隙間G1が形成される。
For example, when the internal pressure P becomes higher than the predetermined pressure P1, a gap G1 is formed between the O-
そして、収容ケース3内のガスAが隙間G1から収容空間48内に入り込み、その後、連通孔47を通して、外部に排気される。
Then, the gas A in the
この際、収容空間48内にはバネ62しか設けられていないため、収容空間48内を流れるガスAの流通抵抗は低く、ガスAは直ぐに、連通孔47から外部に排気される。
At this time, since only the
このため、プレート61がOリング60から離れると、収容ケース3内のガスAは外部に排気され易く、内圧Pが所定圧P1から上昇し難くなる。
Therefore, when the
そのため、比較例に係るリリーフバルブ10Aにおいては、過充電時などが生じているときに、内圧Pが所定圧P2や所定圧P3になり難くなっている。
Therefore, in the
その結果、蓄電装置1Aにおいては、電流遮断機構8が作動し難かったり、開放弁11が開放され難かったりする。
As a result, in the
なお、仮に、内圧Pが所定圧P1よりも少し上昇したときに、電流遮断機構8を作動させる手法として、図2に示す反転板33および天板部31の溶接部分を脆弱にすることが考えられる。しかし、当該構成を採用したとすると、蓄電装置1Aの外部から衝撃力が加えられたときに、当該溶接部が破断して、反転板33が反転変形してしまうおそれがある。
Note that if the internal pressure P rises slightly above the predetermined pressure P1, it may be considered that the welding portion of the reversing
同様に、内圧Pが所定圧P1よりも少し上昇したときに、図1に示す開放弁11を作動させる手法として、開放弁11の部分の厚さをさらに薄くすることが考えられる。しかし、当該構成を採用した場合においても、蓄電装置1Aの外部から衝撃力が加えられた際に、開放弁11が破断してしまうおそれがある。
Similarly, as a method of operating the
このように、本実施の形態1に係る蓄電装置1においては、上述のような蓄電装置1Aにおいて生じる各種弊害が生じることを抑制することができる。
(実施の形態2)
図7を用いて、本実施の形態2に係る蓄電装置1Bについて説明する。蓄電装置1Bは、リリーフバルブ10Bを含む。
As described above, in power storage device 1 according to the first embodiment, it is possible to suppress the various adverse effects that occur in
(Embodiment 2)
A
なお、リリーフバルブ10Bは、突起部70以外の構成はリリーフバルブ10と同様に構成されている。
The
リリーフバルブ10は、突起部70を含み、突起部70は、天板44の内表面に形成されている。突起部70は、天板44の内表面から下方に向けて突出するように形成されており、多孔質シート43の主面56を押圧している。
The
このため、突起部70および主面56の間に生じる面圧は高くなっている。これにより、収容空間48内に入り込んだガスAが、仮に、多孔質シート43の周面57および周壁45の間を通過してきたとしても、突起部70および主面56の間を通り抜けることが抑制されている。
Therefore, the surface pressure generated between the
その結果、収容空間48内に入り込んだガスAは、多孔質シート43内を通って、連通孔47に達することになる。
As a result, the gas A that has entered the
このように、本実施の形態2に係るリリーフバルブ10Bによれば、収容空間48内に入り込んだガスAの殆どを多孔質シート43内を通過させることができる。これにより、内圧Pが所定圧P2,P3に上昇し難くなることを抑制することができる。
(実施の形態3)
図8を用いて、本実施の形態3に係る蓄電装置1Cおよびリリーフバルブ10Cについて説明する。図8は、実施の形態3に係るリリーフバルブ10Cを示す断面図である。
As described above, according to the
(Embodiment 3)
A
リリーフバルブ10Cは、多孔質シートの形状を除いて、上記リリーフバルブ10と同様に形成されている。
The
リリーフバルブ10Cは、環状に形成された多孔質シート43Cを含む。この多孔質シート43Cは、収容空間48内に位置する連通孔47の開口部の周囲を取り囲むように環状に形成されている。
The
なお、本実施の形態3においても、多孔質シート43Cは、天板44および金属プレート42の間に配置されており、多孔質シート43Cは弾性シート41からの付勢力によって圧縮変形している。
(実施の形態4)
図9を用いて、本実施の形態4に係る蓄電装置1Dおよびリリーフバルブ10Dについて説明する。
In the third embodiment also, the
(Embodiment 4)
A power storage device 1D and a relief valve 10D according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
図9は、リリーフバルブ10Dを示す断面図である。この図9に示すように、リリーフバルブ10Dは、収容ケース3内に設けられている。
FIG. 9 is a sectional view showing the relief valve 10D. As shown in FIG. 9, the relief valve 10D is provided in the
リリーフバルブ10Dは、キャップ40Aと、弾性シート41Dと、金属プレート42Dと、多孔質シート43Dとを含む。
The relief valve 10D includes a cap 40A, an
キャップ40Aは、蓋21の内表面に設けられており、収容ケース3内において、連通孔49の開口部を閉塞するように設けられている。そして、キャップ40Aと、蓋21とによって、収容空間48Dが形成されている。
The cap 40A is provided on the inner surface of the
キャップ40Aは、底板44Dと、周壁45Dと、鍔46Dとを含み、底板44Dには、連通孔47Dが形成されている。この連通孔47Dは、収容空間48Dと、収容ケース3内とを連通している。
The cap 40A includes a
弾性シート41Dは、環状に形成されており、弾性シート41Dの中央部には貫通孔50Dが形成されている。弾性シート41Dは、収容空間48D内において、連通孔47Dの開口部を取り囲むように形成されており、貫通孔50Dは連通孔47Dと連通している。
The
金属プレート42Dは、弾性シート41Dの上面に配置されている。金属プレート42Dは、貫通孔50Dを閉塞するように設けられている。金属プレート42Dは、板状に形成されており、金属プレート42Dは、主面53D,54Dを含む。
The
主面53Dは、弾性シート41D側に位置しており、主面54Dは主面53Dの反対側に位置している。
The
ここで、主面53の一部である露出部分R1Dは、貫通孔50Dにおいて弾性シート41Dから露出している。このため、露出部分R1Dには、連通孔47Dおよび貫通孔50Dを通して、収容ケース3内の内圧Pが加えられている。
Here, the exposed portion R1D which is a part of the
多孔質シート43Dは主面54Dに設けられており、多孔質シート43Dは、収容空間48D内において連通孔49の開口部を閉塞するように設けられている。
The
なお、本実施の形態4においても、弾性シート41Dは、金属プレート42Dを多孔質シート43Dに向けて付勢しており、多孔質シート43Dは弾性シート41Dからの付勢力によって、圧縮されている。これにより、金属プレート42Dは弾性シート41Dに押圧されている。
Note that, also in the fourth embodiment, the
上記のように構成されたリリーフバルブ10Dにおいて、収容ケース3内の内圧Pが所定圧P1となると、金属プレート42Dが押し上げられ、金属プレート42Dおよび弾性シート41Dの間に隙間が形成される。
In the relief valve 10D configured as described above, when the internal pressure P in the
そして、収容ケース3内のガスAが収容空間48D内に入り込む。収容空間48D内に入り込んだガスAは、多孔質シート43D内を通って、連通孔49から外部に排気される。
Then, the gas A in the
このため、本実施の形態4に係るリリーフバルブ10Dにおいても、金属プレート42Dおよび弾性シート41Dの間に隙間が形成されたとしても、過剰にガスAが収容ケース3の外部に排気されることを抑制することができる。これに伴い、内圧Pが上昇し難くなることを抑制することができ、電流遮断機構8や開放弁11の駆動を阻害することを抑制することができる。
(実施例)
次に、実施例に係るリリーフバルブと、比較例に係るリリーフバルブとについて、具体的な数値を挙げながら、各リリーフバルブの作用について比較する。
Therefore, also in the relief valve 10D according to the fourth embodiment, even if a gap is formed between the
(Example)
Next, with respect to the relief valve according to the example and the relief valve according to the comparative example, the operation of each relief valve will be compared while giving specific numerical values.
なお、比較例に係るリリーフバルブは、図6に示すリリーフバルブ10Aである。
実施例に係るリリーフバルブの構成は、上記実施の形態1に係るリリーフバルブ10と同じである。
The relief valve according to the comparative example is the
The configuration of the relief valve according to the example is the same as that of the
具体的には、図4および図5において、連通孔47は円形に形成されており、連通孔47の直径は、本実施例においては、1mmである。弾性シート41は、EPDM(エチレンプロピレンゴム)によって形成されており、弾性シート41の内径は2mm、外径は6mm、厚みは0.5mmである。
Specifically, in FIGS. 4 and 5, the
金属プレート42の外径は、5mmであり、金属プレート42は、A5052によって形成されている。そして、金属プレート42の厚さは、0.3mmである。
The outer diameter of the
多孔質シート43は、PTFE(テフロン:登録商標)によって形成されている。多孔質シート43の外径は、7mmである。多孔質シート43の厚みは、1mmである。多孔質シート43の平均孔径は、0.3μmであり、空孔率は、20%である。
The
キャップ40は、蓋21と同じ材料によって形成されている。キャップ40の鍔46は、蓋21の上面に溶接されている。
The
キャップ40を取り付ける際には、まず、収容空間48内に弾性シート41と金属プレート42と多孔質シート43とを積層した状態で、キャップ40を蓋21の上面に押圧する。これにより、弾性シート41と多孔質シート43とが圧縮される。
When attaching the
この状態で、キャップ40の鍔46と、蓋21とを数点でレーザ溶接で仮止めする。その後に、キャップ40に加えている荷重を除いた状態で、鍔46の外周縁部を全周に亘ってレーザ溶接する。
In this state, the
このようにキャップ40を蓋21の上面に固定すると、キャップ40内において、弾性シート41および多孔質シート43が弾性圧縮された状態が維持される。
When the
上記のようにリリーフバルブ10が取付けられた蓋21を収容ケース20に溶接して、密封された収容ケース3を形成する。
The
そして、上記の収容ケース3内に、15cc/secの流量でガスを供給する。収容ケース3内には、内圧センサを配置しておき、収容ケース3内の内圧をセンシングする。
Then, gas is supplied into the
同様に、比較例に係るリリーフバルブ10Aにおいても、蓋21Aを収容ケース20Aに溶接して、密封された収容ケース3Aを形成する。
Similarly, also in the
そして、比較例においても、収容ケース3A内に、15cc/secの流量でガスを供給する。収容ケース3A内には、内圧センサを配置しておき、収容ケース3A内の内圧をセンシングする。
Also in the comparative example, gas is supplied into the
図10は、実施例に係るリリーフバルブ10が設けられた収容ケース3内の内圧状況と、比較例に係るリリーフバルブ10Aが設けられた収容ケース3Aの内圧状況と、リーリスバルブが設けられていない収容ケースの内圧状況とを示すグラフである。
FIG. 10 shows the internal pressure situation in the
なお、図10に示すグラフにおいて、縦軸は、収容ケース内の内圧を示し、横軸は時間を示す。なお、時間T0において、リリーフバルブ10,10Aが作動している。
In the graph shown in FIG. 10, the vertical axis represents the internal pressure in the housing case, and the horizontal axis represents time. Note that at time T0, the
この図10に示すグラフから明らかなように、実施例に係るリリーフバルブ10が設けられた収容ケース3と、比較例に係るリリーフバルブ10Aが設けられた収容ケース3Aのいずれにおいても、リリーフバルブが設けられていない収容ケースよりも、時間T0後において、時間の経過と共に、収容ケース3,3A内の内圧が低下していることがわかる。
As is clear from the graph shown in FIG. 10, in both the
その一方で、実施例に係るリリーフバルブ10が設けられた収容ケース3は、比較例に係るリリーフバルブ10Aが設けられた収容ケース3Aよりも、収容ケース3内の内圧が低下し難くなっていることが分かる。
On the other hand, in the
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と考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、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ことが意図される。 The embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.
1,1A,1B,1C,1D 蓄電装置、2 電極体、3,3A,20,20A 収容ケース、4 正極端子、5 負極端子、6 正極集電板、7 負極集電板、8 電流遮断機構、9 電解液、10,10A,10B,10C,10D リリーフバルブ、11 開放弁、13 正極シート、14 セパレータ、15 負極シート、16 正極、17 負極、21,21A 蓋、25 樹脂部材、26 接続板、27 端子、30 脚部、31 天板部、32,47,47D,50,50D 貫通孔、33 反転板、34 係合ピン、35 絶縁部材、36 筒部、37 皿部、40,40A キャップ、41,41D 弾性シート、42,42D 金属プレート、43,43C,43D 多孔質シート、44 天板、44D 底板、45,45D 周壁、46,46D 鍔、48,48D 収容空間、49 連通孔、51,52,53,53D,54,54D,55,56 主面、57 周面、60 リング、61 プレート、62 バネ、63 凹部、70 突起部、2003,2006 特開、A ガス、A1050 アルミ、G,G1 隙間、P 内圧、P1,P2,P3 所定圧。 1, 1A, 1B, 1C, 1D Power storage device, 2 electrode body, 3,3A, 20, 20A housing case, 4 positive electrode terminal, 5 negative electrode terminal, 6 positive electrode current collector plate, 7 negative electrode current collector plate, 8 current interruption mechanism , 9 electrolytic solution, 10, 10A, 10B, 10C, 10D relief valve, 11 open valve, 13 positive electrode sheet, 14 separator, 15 negative electrode sheet, 16 positive electrode, 17 negative electrode, 21,21A lid, 25 resin member, 26 connection plate , 27 terminals, 30 legs, 31 top plate part, 32, 47, 47D, 50, 50D through hole, 33 reversal plate, 34 engagement pin, 35 insulating member, 36 tube part, 37 dish part, 40, 40A cap , 41, 41D elastic sheet, 42, 42D metal plate, 43, 43C, 43D porous sheet, 44 top plate, 44D bottom plate, 45, 45D peripheral wall, 46, 46 D collar, 48, 48D accommodating space, 49 communicating hole, 51, 52, 53, 53D, 54, 54D, 55, 56 main surface, 57 peripheral surface, 60 ring, 61 plate, 62 spring, 63 concave portion, 70 protruding portion 2003, 2006 JP, A gas, A1050 aluminum, G, G1 clearance, P internal pressure, P1, P2, P3 predetermined pressure.
Claims (1)
前記電極体を収容する収容ケースと、
前記収容ケースに設けられ、前記収容ケース内の内圧が第1圧力以上となると、前記収容ケース内の気体を外部に排気するリリーフバルブと、
前記収容ケース内の内圧が前記第1圧力よりも高い第2圧力となると作動する作動機構と、
を備え、
前記リリーフバルブは、
内部に収容空間が形成された収容部と、
前記収容空間内に配置された弾性体、金属プレートおよび多孔質シートとを含み、
前記収容部には、前記収容空間および前記収容ケース内を連通する第1連通孔と、前記収容ケースの外部および前記収容空間を連通する第2連通孔とが形成されており、
前記弾性体と、前記金属プレートと、前記多孔質シートは、前記収容空間内において、前記第1連通孔から前記第2連通孔に向かう積層方向に順次積層されており、
前記金属プレートは、前記第1連通孔側に位置する第1主面と、前記第1主面と反対側に位置する第2主面とを含み、
前記弾性体は、前記積層方向に前記金属プレートを前記多孔質シートに向けて付勢しており、
前記金属プレートの前記第1主面の少なくとも一部には、前記弾性体から露出する露出部分が形成されており、
前記金属プレートの前記露出部分には、前記第1連通孔を通して、前記収容ケース内の内圧が加えられており、
前記多孔質シートは、前記金属プレートを通して加えられる前記弾性体から付勢される付勢力によって、前記第2連通孔を閉塞しており、
前記収容ケース内の内圧が第1圧力よりも高くなると、前記弾性体および前記金属プレートの間に隙間が形成され、
前記収容ケース内のガスは、前記隙間と、前記多孔質シートと、前記第2連通孔とを通して、前記収容ケースの外部に排気される、蓄電装置。 An electrode body,
A housing case for housing the electrode body,
A relief valve which is provided in the housing case and exhausts the gas in the housing case to the outside when the internal pressure in the housing case becomes equal to or higher than a first pressure.
An operating mechanism that operates when the internal pressure in the housing case reaches a second pressure higher than the first pressure;
Equipped with
The relief valve is
A housing portion having a housing space formed therein,
An elastic body disposed in the accommodation space, a metal plate and a porous sheet,
A first communication hole that communicates between the accommodation space and the inside of the accommodation case and a second communication hole that communicates between the outside of the accommodation case and the accommodation space are formed in the accommodation portion,
The elastic body, the metal plate, and the porous sheet are sequentially laminated in the accommodating space in a laminating direction from the first communication hole to the second communication hole,
The metal plate includes a first main surface located on the first communication hole side and a second main surface located on the opposite side to the first main surface,
The elastic body urges the metal plate toward the porous sheet in the stacking direction,
An exposed portion exposed from the elastic body is formed on at least a part of the first main surface of the metal plate,
Internal pressure in the housing case is applied to the exposed portion of the metal plate through the first communication hole,
The porous sheet closes the second communication hole by an urging force applied from the elastic body through the metal plate,
When the internal pressure in the housing case becomes higher than the first pressure, a gap is formed between the elastic body and the metal plate,
The power storage device in which the gas in the housing case is exhausted to the outside of the housing case through the gap, the porous sheet, and the second communication hole.
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