JP2020095847A - 蓄電装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】組み立て性の向上を図ることができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置10は、第一方向(X軸方向)に並ぶ複数の蓄電素子201を有する蓄電ユニット200と、蓄電ユニット200を補強する補強部材であって、蓄電ユニット200の第一方向と交差する第二方向(Y軸マイナス方向)側に配置される第一補強部材(補強部材301)と、蓄電ユニット200及び第一補強部材を収容する外装体100と、を備え、第一補強部材は、蓄電ユニット200に接着されて固定される。【選択図】図2

Description

本発明は、蓄電素子を有する蓄電ユニットを備える蓄電装置及びその製造方法に関する。
従来、蓄電素子を有する蓄電ユニットを備える蓄電装置が広く知られている。例えば、特許文献1には、複数のバッテリセル(蓄電素子を有する蓄電ユニット)を備え、その全体の外側を囲う外囲器(外装体)の外囲板がセル端子電極同士を接続する導電部材を有することで、組み立て性向上を図る電池モジュール(蓄電装置)が開示されている。
特開2010−97722号公報
しかしながら、上記従来の蓄電装置では、組み立て性の向上を図ることができない場合がある。例えば、上記特許文献1では、各外囲板を相互に固定して外囲器を構成し、その内部に複数のバッテリセルを配置しているため、バッテリセルを配置する際に、外囲器内でのバッテリセルの位置がずれてしまうおそれがある。バッテリセルの位置がずれると、セル端子電極に導電部材を接続するのが困難になる等の不具合が生じ、組み立て性の向上を図ることができない。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、組み立て性の向上を図ることができる蓄電装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電装置は、第一方向に並ぶ複数の蓄電素子を有する蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットを補強する補強部材であって、前記蓄電ユニットの前記第一方向と交差する第二方向側に配置される第一補強部材と、前記蓄電ユニット及び前記第一補強部材を収容する外装体と、を備え、前記第一補強部材は、前記蓄電ユニットに接着されて固定される。
これによれば、蓄電装置において、第一方向に並ぶ複数の蓄電素子を有する蓄電ユニットの第一方向と交差する第二方向側に第一補強部材が配置され、かつ、第一補強部材が蓄電ユニットに接着されて固定されて、蓄電ユニット及び第一補強部材が外装体に収容されている。このように、第一補強部材が蓄電ユニットの第二方向側に接着されて、蓄電ユニットとともに外装体に収容されるため、複数の蓄電素子が第一補強部材に固定された状態で外装体に収容される。これにより、蓄電ユニットを、第一補強部材が貼り付いた状態で外装体に挿入することができるため、組み立て作業を容易にすることができる。また、蓄電素子が第一補強部材によって容易かつ強固に位置決めされて外装体に挿入されるため、外装体内での蓄電素子の位置ずれを容易に抑制することができる。これらにより、組み立て性の向上を図ることができる。
また、前記複数の蓄電素子のそれぞれは、電極端子と容器とを有し、前記容器は、前記電極端子が設けられる第一壁部と、前記第一壁部に隣接する壁部であって前記第一方向側に配置される第二壁部と、前記第一壁部に隣接する壁部であって前記第二方向側に配置され前記第二壁部よりも外面の面積が小さい第三壁部と、を有し、前記第一補強部材は、前記蓄電ユニットの前記第二方向側に接着されて固定されることにしてもよい。
これによれば、蓄電素子の容器は、電極端子が設けられる第一壁部と、第一方向側の第二壁部と、第二壁部よりも外面の面積が小さい第二方向側の第三壁部と、を有しており、第一補強部材は、蓄電ユニットの第二方向側に接着されて固定されている。つまり、第一補強部材は、蓄電素子の容器の短側面側(第三壁部側)に配置されて、蓄電ユニットの当該短側面側に接着されている。ここで、複数の蓄電素子が並ぶ蓄電ユニットにおいては、当該複数の蓄電素子の並び方向からの衝撃に対しては強いが、当該複数の蓄電素子の並び方向と交差する方向からの衝撃に対しては弱い傾向にある。つまり、蓄電素子の容器の長側面側は外部からの衝撃等に対して比較的強いが、蓄電素子の容器の短側面側は、外部からの衝撃等に対して比較的弱い。このため、蓄電ユニットの当該短側面側に第一補強部材を接着して固定することで、簡易な構成で、蓄電ユニットを保護することができる。これにより、蓄電ユニットを保護しつつ、組み立て性の向上を図ることができる。
また、さらに、前記蓄電ユニットの前記第二方向とは反対方向側に配置される第二補強部材を備え、前記第二補強部材は、前記蓄電ユニットに接着されて固定されることにしてもよい。
これによれば、蓄電装置において、第二補強部材が、蓄電ユニットの第二方向とは反対側に配置されて、蓄電ユニットに接着されて固定されている。このように、蓄電ユニットの第二方向とは反対側にも第二補強部材を接着することで、蓄電ユニットの第二方向両側において補強部材を配置することができる。これにより、蓄電素子の短側面の両側からの衝撃等に対して、簡易な構成で、蓄電ユニットを保護することができる。また、蓄電ユニットを、第二補強部材も貼り付いた状態で外装体に挿入することができるため、組み立て作業を容易にすることができる。さらに、第二補強部材によっても、蓄電素子を容易かつ強固に位置決めして外装体に挿入することができるため、外装体内での蓄電素子の位置ずれを容易に抑制することができる。これらにより、蓄電ユニットを保護しつつ、組み立て性の向上を図ることができる。
また、さらに、前記蓄電ユニットの前記第一方向側に配置される第三補強部材を備え、前記第三補強部材は、前記蓄電ユニットに接着されて固定されることにしてもよい。
これによれば、蓄電装置において、第三補強部材が、蓄電ユニットの第一方向側に配置されて、蓄電ユニットに接着されて固定されている。このように、蓄電ユニットの第一方向側にも第三補強部材を接着することで、蓄電ユニットの第一方向側からの衝撃等に対しても、簡易な構成で、蓄電ユニットを保護することができる。また、蓄電ユニットを、第三補強部材が貼り付いた状態で外装体に挿入することができるため、組み立て作業を容易にすることができる。これらにより、蓄電ユニットを保護しつつ、組み立て性の向上を図ることができる。
また、前記第一補強部材は、前記第三補強部材の前記第二方向側に配置される端部を有することにしてもよい。
これによれば、第一補強部材は、端部が、第三補強部材の第二方向側に配置されている。このように、第一補強部材の端部を、第三補強部材の第二方向側に配置することで、蓄電ユニットの第二方向側を第一補強部材で確実に覆うことができる。例えば、第一補強部材の端部に、比較的強度が弱い外枠を配置する場合には、当該外枠が第三補強部材の第二方向側に配置されるため、強度が弱い外枠が蓄電ユニットの第二方向側に配置されるのを抑制することができる。
また、前記複数の蓄電素子のそれぞれは、電極端子を有し、前記第一補強部材は、前記蓄電ユニットの前記第二方向側の側面のうちの前記電極端子側に配置されることにしてもよい。
これによれば、第一補強部材は、蓄電ユニットの第二方向側の側面のうちの、蓄電素子の電極端子側に配置されている。これにより、第一補強部材によって、蓄電素子の電極端子側を保護することができるため、蓄電素子の電極端子側が変形等損傷して短絡等の不具合が生じるのを抑制することができる。
また、前記第一補強部材は、第一板部と、第二板部と、前記第一板部及び前記第二板部の間に配置される中間部と、を有し、前記中間部は、前記第二方向に貫通する複数の貫通孔が、前記中間部の全体に亘って形成されていることにしてもよい。
これによれば、第一補強部材は、第一板部と第二板部と中間部とを有しており、中間部は、第二方向に貫通する複数の貫通孔が全体に亘って形成されている。このように、第一補強部材を、複数の貫通孔が形成された例えばハニカム構造の中間部を2枚の板部で挟む構成とすることで、第一補強部材の強度を確保しつつ軽量化を図ることができる。
また、本発明の他の態様に係る蓄電装置は、蓄電素子を有する蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットを補強する第一補強部材と、を備え、前記蓄電素子は、電極端子と容器とを有し、前記容器は、前記電極端子が設けられる第一壁部と、前記第一壁部に隣接する壁部であって第一方向側に配置される第二壁部と、前記第一壁部に隣接する壁部であって前記第一方向と交差する第二方向側に配置され前記第二壁部よりも外面の面積が小さい第三壁部と、を有し、前記第一補強部材は、前記蓄電ユニットの前記第二方向側に配置され、かつ、前記蓄電ユニットの前記第二方向側に接着されて固定される。
これによれば、蓄電装置において、蓄電ユニットが有する蓄電素子の容器は、電極端子が設けられる第一壁部と、第一方向側の第二壁部と、第二壁部よりも外面の面積が小さい第二方向側の第三壁部と、を有しており、第一補強部材は、蓄電ユニットの第二方向側に接着されて固定されている。つまり、第一補強部材は、蓄電素子の容器の短側面側(第三壁部側)に配置されて、蓄電ユニットの当該短側面側に接着されている。これにより、蓄電ユニットを、第一補強部材が貼り付いた状態で取り扱うことができるため、組み立て作業を容易にすることができる。また、蓄電素子が第一補強部材によって容易かつ強固に位置決めされるため、蓄電素子の位置ずれを容易に抑制することができる。また、蓄電ユニットにおいては、蓄電素子の容器の長側面側は外部からの衝撃等に対して比較的強いが、蓄電素子の容器の短側面側は、外部からの衝撃等に対して比較的弱い。このため、蓄電ユニットの当該短側面側に第一補強部材を接着して固定することで、簡易な構成で、蓄電ユニットを保護することができる。これらにより、蓄電ユニットを保護しつつ、組み立て性の向上を図ることができる。
また、本発明は、このような蓄電装置として実現することができるだけでなく、当該蓄電装置の製造方法としても実現することができる。例えば、本発明の一態様に係る蓄電装置の製造方法は、第一方向に並ぶ複数の蓄電素子を有する蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットを補強する第一補強部材と、前記蓄電ユニット及び前記第一補強部材を収容する外装体と、を備える蓄電装置の製造方法であって、前記第一補強部材を、前記蓄電ユニットの前記第一方向と交差する第二方向側に配置し、前記蓄電ユニットに接着して固定する接着工程と、前記第一補強部材が接着された前記蓄電ユニットを、前記外装体に挿入する挿入工程と、を含む。
本発明における蓄電装置等によれば、組み立て性の向上を図ることができる。
実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電装置を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る補強部材(第一補強部材及び第二補強部材)の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る補強部材(第三補強部材)の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る補強部材の配置位置を示す平面図である。 実施の形態に係る補強部材の配置位置を示す断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態(及びその変形例)に係る蓄電装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、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、製造工程、製造工程の順序等は、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。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。
また、以下の説明及び図面中において、蓄電ユニットにおける蓄電素子の並び方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、または、蓄電ユニットと第三補強部材との並び方向をX軸方向と定義する。1つの蓄電素子における電極端子の並び方向、蓄電素子の容器の短側面の対向方向、または、蓄電ユニットと第一補強部材及び第二補強部材との並び方向をY軸方向と定義する。蓄電装置の外装体本体と蓋との並び方向、蓄電素子の容器本体と蓋との並び方向、または、上下方向をZ軸方向と定義する。これらX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに交差(本実施の形態では直交)する方向である。なお、使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Z軸方向を上下方向として説明する。また、以下の説明において、例えば、X軸プラス方向とは、X軸の矢印方向を示し、X軸マイナス方向とは、X軸プラス方向とは反対方向を示す。Y軸方向及びZ軸方向についても同様である。以下では、X軸方向を第一方向と呼び、Y軸方向またはY軸マイナス方向を第二方向と呼ぶ場合もある。
(実施の形態)
[1 蓄電装置10の全般的な説明]
まず、図1及び図2を用いて、本実施の形態における蓄電装置10の全般的な説明を行う。図1は、本実施の形態に係る蓄電装置10の外観を示す斜視図である。図2は、本実施の形態に係る蓄電装置10を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。
蓄電装置10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り、本実施の形態では、略直方体形状を有している。例えば、蓄電装置10は、電力貯蔵用途や電源用途等に使用される電池モジュール(組電池)である。具体的には、蓄電装置10は、例えば、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)若しくはプラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)等の自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電車、モノレール若しくはリニアモーターカー等の電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用のバッテリ等として用いられる。
図1に示すように、蓄電装置10は、外装体100を備えており、図2に示すように、外装体100の内方には、複数の蓄電素子201及び絶縁シート202を有する蓄電ユニット200、補強部材300及び400、バスバーフレーム500、並びに、複数のバスバー600等が収容されている。なお、蓄電装置10は、蓄電素子201の電圧計測用の配線、温度計測用の配線、サーミスタ、蓄電素子201の充電状態や放電状態を監視するための回路基板やリレー等の電気機器等も備えていてもよい。
外装体100は、蓄電装置10の外装体を構成する箱形(略直方体形状)の容器(モジュールケース)である。つまり、外装体100は、蓄電ユニット200、補強部材300、400、バスバーフレーム500、及び、複数のバスバー600等の外方に配置され、これら蓄電ユニット200等を所定の位置に配置し、衝撃等から保護する。また、外装体100は、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)またはABS樹脂等の絶縁材料により形成されている。外装体100は、これにより、蓄電ユニット200等が外部の金属部材等に接触することを回避する。
ここで、外装体100は、外装体100の本体を構成する外装体本体110と、外装体100の蓋体を構成する外装体蓋体120と、を有している。外装体本体110は、開口が形成された有底矩形筒状のハウジング(筐体)であり、蓄電ユニット200等を収容する。外装体蓋体120は、外装体本体110の開口を閉塞する扁平な矩形状の部材であり、正極外部端子121と負極外部端子122とが設けられている。蓄電装置10は、この正極外部端子121と負極外部端子122とを介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。なお、外装体本体110及び外装体蓋体120は、同じ材質の部材で形成されていてもよいし、異なる材質の部材で形成されていてもよい。
蓄電素子201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(単電池)であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。蓄電素子201は、扁平な直方体形状(角形)の形状を有しており、本実施の形態では、16個の蓄電素子201がX軸方向(第一方向)に並んで配列されている。なお、蓄電素子201の形状や、配列される蓄電素子201の個数は限定されない。また、蓄電素子201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。また、蓄電素子201は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。さらに、蓄電素子201は、固体電解質を用いた電池であってもよい。また、蓄電素子201は、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。この蓄電素子201の構成の詳細な説明については、後述する。
絶縁シート202は、蓄電素子201の間に配置され、蓄電素子201同士を絶縁する矩形状かつ平板状のシート部材である。本実施の形態では、上述の16個の蓄電素子201のうち、並列接続される4個の蓄電素子201からなる4セットの蓄電素子群のそれぞれの間に、3枚の絶縁シート202が配置されている。絶縁シート202は、例えば、PC、PP、PE、PPS、PET、PBTまたはABS樹脂等の絶縁材料により形成されている。なお、絶縁シート202の枚数は特に限定されず、蓄電素子201の個数に応じて適宜変更されてもよく、また、絶縁シート202は、いずれの蓄電素子201同士の間に配置されてもよい。
本実施の形態では、上述の16個の蓄電素子201と、3枚の絶縁シート202とが、それぞれ接着剤等により互いに接着されて、蓄電ユニット200が構成されている。つまり、16個の蓄電素子201のうちの4セットの蓄電素子群のそれぞれが有する4個の蓄電素子201のそれぞれが互いに接着剤等により接着され、当該蓄電素子群のそれぞれと絶縁シート202とが互いに接着剤等により接着されている。なお、これらの接着は、接着剤による接着には限定されず、両面テープによる接着(粘着)、溶着(熱溶着)や溶接等による接着(接合)、または、それらの併用による接着等であってもよい。また、当該16個の蓄電素子201と3枚の絶縁シート202とは、全てが接着されている必要はなく、一部または全部が接着されていない構成でもよい。
補強部材300及び400は、蓄電ユニット200を補強する部材であり、蓄電ユニット200のX軸方向及びY軸方向の周囲を囲うように配置されている。つまり、蓄電ユニット200のY軸方向両側に、2つの補強部材300である補強部材301及び302が配置され、蓄電ユニット200のX軸方向両側に、2つの補強部材400である補強部材401及び402が配置される。
補強部材301は、蓄電ユニット200のY軸マイナス方向(第一方向と交差する第二方向)側に配置される矩形状かつ平板状の部材である。補強部材302は、蓄電ユニット200のY軸プラス方向(第二方向とは反対方向)側に配置される矩形状かつ平板状の部材である。補強部材401は、蓄電ユニット200のX軸プラス方向(第一方向)側に配置される矩形状かつ平板状の部材である。補強部材402は、蓄電ユニット200のX軸マイナス方向(第一方向)側に配置される矩形状かつ平板状の部材である。なお、補強部材301は、第一補強部材の一例であり、補強部材302は、第二補強部材の一例であり、補強部材401及び402は、第三補強部材の一例である。
また、補強部材301、302、401及び402は、蓄電ユニット200に接着されて固定されている。つまり、補強部材301は、蓄電ユニット200のY軸マイナス方向側に接着されて固定される。具体的には、補強部材301は、蓄電ユニット200が有する複数の蓄電素子201のY軸マイナス方向側に、接着剤等で接着される。補強部材302は、蓄電ユニット200のY軸プラス方向側に接着されて固定される。具体的には、補強部材302は、蓄電ユニット200が有する複数の蓄電素子201のY軸プラス方向側に、接着剤等で接着される。補強部材401は、蓄電ユニット200のX軸プラス方向側に接着されて固定される。具体的には、補強部材401は、蓄電ユニット200が有するX軸プラス方向側の端部に配置された蓄電素子201のX軸プラス方向側に、接着剤等で接着される。補強部材402は、蓄電ユニット200のX軸マイナス方向側に接着されて固定される。具体的には、補強部材402は、蓄電ユニット200が有するX軸マイナス方向側の端部に配置された蓄電素子201のX軸マイナス方向側に、接着剤等で接着される。
なお、補強部材301、302、401及び402と蓄電ユニット200との接着は、接着剤による接着には限定されず、両面テープによる接着(粘着)、溶着(熱溶着)や溶接等による接着(接合)、または、それらの併用による接着等であってもよい。これら補強部材300及び400(301、302、401及び402)の構成の詳細な説明については、後述する。
バスバーフレーム500は、バスバー600と他の部材との絶縁、及び、バスバー600の位置規制を行う矩形状かつ平板状の部材である。具体的には、バスバーフレーム500上にバスバー600が載置されて位置決めされ、また、複数の蓄電素子201上にバスバーフレーム500が載置されて複数の蓄電素子201に対して位置決めされる。これにより、バスバー600が、複数の蓄電素子201に対して位置決めされる。なお、バスバーフレーム500は、例えばPC、PP、PE、PPS、PET、PBTまたはABS樹脂等の絶縁材料により形成されているが、絶縁性を有する部材であればどのような材質で形成されていてもかまわない。
バスバー600は、複数の蓄電素子201の上方に配置され、複数の蓄電素子201の電極端子同士を電気的に接続する矩形状かつ平板状の部材である。また、バスバー600は、正極外部端子121及び負極外部端子122とも接続される。バスバー600は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属製の導電部材で形成されている。本実施の形態では、バスバー600は、蓄電素子201を4個ずつ並列に接続して4セットの蓄電素子群を構成し、当該4セットの蓄電素子群を直列に接続する。また、バスバー600は、正極外部端子121側(X軸プラス方向側)に配置された蓄電素子群内の4個の蓄電素子201の正極端子と、正極外部端子121とを接続する。さらに、バスバー600は、負極外部端子122側(X軸マイナス方向側)に配置された蓄電素子群内の4個の蓄電素子201の負極端子と、負極外部端子122とを接続する。なお、バスバー600は、16個の蓄電素子201を全て直列に接続してもよいし、その他の構成であってもかまわない。
[2 蓄電素子201の構成の説明]
次に、蓄電素子201の構成について、詳細に説明する。図3は、本実施の形態に係る蓄電素子201の構成を示す斜視図である。具体的には、図3は、蓄電素子201の容器210を透視して蓄電素子201の内部も示している。なお、蓄電ユニット200が有する全ての蓄電素子201が、図3に示す構成を有している。
図3に示すように、蓄電素子201は、容器210と、2つの電極端子220(正極端子及び負極端子)とを備えている。また、容器210の内方には、2つの集電体230(正極集電体及び負極集電体)と、電極体240とが配置されている。なお、容器210の内方には、電解液(非水電解質)も封入されているが、図示は省略する。また、電極端子220と容器210との間、及び、集電体230と容器210との間に、ガスケットが配置されているが、詳細な説明は省略する。さらに、上記の構成要素の他、電極体240と容器210との間に配置されるスペーサ、及び、電極体240を覆う絶縁シート等が配置されていてもよい。
容器210は、開口が形成された容器本体211と、容器本体211の開口を閉塞する容器蓋体212とを有する略直方体形状(角形)の容器である。容器本体211は、容器210の本体部を構成する矩形筒状で底を備える部材であり、X軸方向両側の側面に2つの長側面部211a、Y軸方向両側の側面に2つの短側面部211b、並びに、Z軸方向マイナス側に底面部211cを有している。長側面部211aは、容器210の長側面を形成する矩形状かつ平板状の壁部であり、容器蓋体212に隣接して配置されている。短側面部211bは、容器210の短側面を形成する矩形状かつ平板状の壁部であり、容器蓋体212に隣接して配置されている。つまり、短側面部211bは、長側面部211aよりも外面の面積が小さく形成されている。底面部211cは、容器210の底面を形成する矩形状かつ平板状の壁部である。また、容器蓋体212は、容器本体211のZ軸プラス方向側に配置された、容器210の蓋部を構成する矩形状かつ平板状の壁部であり、2つの電極端子220が設けられている。なお、容器蓋体212は、第一壁部の一例であり、長側面部211aは、第一方向側に配置される第二壁部の一例であり、短側面部211bは、第二方向側に配置される第三壁部の一例である。
具体的には、容器210は、電極体240等を容器本体211の内方に収容後、容器本体211と容器蓋体212とが溶接等によって接合されて接合部213が形成されることにより、内部が密封される構成となっている。なお、容器210(容器本体211及び容器蓋体212)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、鉄、メッキ鋼板など溶接可能(接合可能)な金属であるのが好ましい。また、容器蓋体212には、容器210内方の圧力が上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁212aや、電解液を注液する注液部(図示せず)等が設けられているが、詳細な説明は省略する。
電極端子220は、集電体230を介して、電極体240の正極板及び負極板に電気的に接続される端子(正極端子及び負極端子)である。つまり、電極端子220は、電極体240に蓄えられている電気を蓄電素子201の外部空間に導出し、また、電極体240に電気を蓄えるために蓄電素子201の内部空間に電気を導入するための金属製の部材である。なお、電極端子220は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等で形成されている。
電極体240は、電気を蓄えることができる蓄電要素(発電要素)であり、正極板と負極板とセパレータとを備え、当該正極板、負極板及びセパレータがX軸方向に積層されて形成されている。具体的には、電極体240は、正極板、負極板及びセパレータが巻回軸(電極体240の中心を貫くY軸方向の仮想軸)まわりに巻回されて形成された巻回型の電極体であり、集電体230と電気的に接続される。正極板は、アルミニウムやアルミニウム合金等からなる長尺帯状の金属箔である正極基材層の表面に、正極活物質層が形成された電極板である。負極板は、銅や銅合金等からなる長尺帯状の金属箔である負極基材層の表面に、負極活物質層が形成された電極板である。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。なお、正極活物質層及び負極活物質層に用いられる正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。セパレータについても、蓄電素子201の性能を損なうものでなければ適宜公知の材料を使用できる。
集電体230は、電極体240と容器210の側壁との間に配置され、電極端子220と電極体240とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材(正極集電体及び負極集電体)である。具体的には、集電体230は、電極体240のY軸方向の端部に溶接等によって接合されている。なお、正極側の集電体230は、正極板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等で形成され、負極側の集電体230は、負極板の負極基材層と同様、銅または銅合金等で形成されている。
[3 補強部材300及び400の構成の説明]
次に、補強部材300及び400(301、302、401及び402)の構成について、詳細に説明する。まず、補強部材300(301及び302)の構成について説明する。図4は、本実施の形態に係る補強部材300(第一補強部材及び第二補強部材)の構成を示す斜視図である。具体的には、図4は、図2に示した補強部材301の第一板部310を取り外した状態を示している。なお、図4では、補強部材300として補強部材301を図示しているが、補強部材302は、補強部材301をZ軸まわりに180°回転したものと同じ構成を有するため、補強部材302の図示及び説明は省略する。
図4に示すように、補強部材301は、第一板部310と、第二板部320と、中間部330と、外枠340とを有している。
第一板部310は、補強部材301のY軸マイナス方向側に配置される、XZ平面に平行な矩形状かつ平板状の部材である。第二板部320は、補強部材301のY軸プラス方向側に配置される、XZ平面に平行な矩形状かつ平板状の部材である。ここで、第一板部310は、X軸プラス方向側の端部にZ軸方向に並ぶ2つの円形状の貫通孔311を有し、X軸マイナス方向側の端部にZ軸方向に並ぶ2つの円形状の貫通孔312を有している。同様に、第二板部320は、X軸プラス方向側の端部の貫通孔311に対応する位置にZ軸方向に並ぶ2つの円形状の貫通孔(図示せず)を有し、X軸マイナス方向側の端部の貫通孔312に対応する位置にZ軸方向に並ぶ2つの円形状の貫通孔(図示せず)を有している。
中間部330は、第一板部310及び第二板部320の間に配置される、XZ平面に平行な矩形状かつ平板状の部材であり、Y軸方向(第二方向)に貫通する複数の貫通孔331が、中間部330の全体に亘って形成されている。具体的には、中間部330は、Y軸方向から見て正六角形状の筒状の部位である筒状部332を、X軸方向及びZ軸方向に並ぶように中間部330の全体に亘って有している。これにより、中間部330には、Y軸方向から見て正六角形状の貫通孔331が、X軸方向及びZ軸方向に並ぶように中間部330の全体に亘って形成されている。つまり、中間部330は、ハニカム構造を有している。
ここで、筒状部332(貫通孔331)は、Y軸方向から見て、蓄電素子201の容器210の短側面部211bに対向して配置されるが、筒状部332(貫通孔331)は、X軸方向における幅が、短側面部211bのX軸方向における幅よりも小さく形成されている。これにより、短側面部211bに対向する位置に、X軸方向において1つ以上の筒状部332(貫通孔331)が配置される。これにより、外部からのY軸方向における衝撃等に対して、蓄電素子201を有効に保護することができる。また、筒状部332は、単なる格子構造ではなくハニカム構造を有しているため、X軸方向及びZ軸方向における強度も向上することができている。
外枠340は、第一板部310及び第二板部320の間、かつ、中間部330のX軸方向及びZ軸方向の周囲を囲うように配置される角環状の部材であり、枠部341〜344を有している。枠部341は、中間部330のX軸プラス方向側に配置される、Z軸方向に延びる角筒状の部材である。枠部342は、中間部330のX軸マイナス方向側に配置される、Z軸方向に延びる角筒状の部材である。枠部343は、中間部330のZ軸プラス方向側に配置される、X軸方向に延びる角筒状の部材である。枠部344は、中間部330のZ軸マイナス方向側に配置される、X軸方向に延びる角筒状の部材である。なお、枠部343は、枠部341及び342のZ軸プラス方向側に配置され、枠部344は、枠部341及び342のZ軸マイナス方向側に配置されるように構成されている。
また、枠部341は、第一板部310の2つの貫通孔311に対応する位置に、Y軸方向に貫通する2つの円形状の貫通孔341aを有している。枠部342は、第一板部310の2つの貫通孔312に対応する位置に、Y軸方向に貫通する2つの円形状の貫通孔342aを有している。枠部343は、Z軸プラス方向側の面に、X軸方向に並ぶ4つの貫通孔343aを有している。貫通孔343aは、X軸方向に長尺なスリットであり、貫通孔343aにバスバーフレーム500の突起が挿入されることで、バスバーフレーム500が補強部材301に対して取り付けられて固定される。
なお、第一板部310、第二板部320、中間部330及び外枠340は、強度確保の観点等から、金属材料により形成されていてもよいし、絶縁性確保の観点等から、樹脂等の絶縁材料により形成されていてもよい。金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板等の金属材料が挙げられる。絶縁材料としては、例えば、PC、PP、PE、PPS、PET、PBTまたはABS樹脂等の絶縁材料が挙げられる。なお、金属材料で形成される場合には、いずれかの部材に絶縁処理が施されているのが好ましく、絶縁材料で形成される場合には、より強度の高い材料で形成されるのが好ましい。特に、第二板部320は、蓄電ユニット200の絶縁性を確保する観点から、絶縁材料、または、絶縁塗料が塗布される若しくは絶縁シートが貼り付けられる等により絶縁コートされた金属材料で形成されているのが好ましい。また、第一板部310、第二板部320、中間部330及び外枠340は、全てが同じ材料で形成されている必要はなく、いずれかの部材が異なる材料で形成されていてもよい。
次に、補強部材400(401及び402)の構成について説明する。図5は、本実施の形態に係る補強部材400(第三補強部材)の構成を示す斜視図である。具体的には、図5は、図2に示した補強部材401の第一板部410を取り外した状態を示している。なお、図5では、補強部材400として補強部材401を図示しているが、補強部材402は、補強部材401をZ軸まわりに180°回転したものと同じ構成を有するため、補強部材402の図示及び説明は省略する。
図5に示すように、補強部材401は、第一板部410と、第二板部420と、中間部430と、外枠440とを有している。
第一板部410は、補強部材401のX軸プラス方向側に配置される、YZ平面に平行な矩形状かつ平板状の部材である。第二板部420は、補強部材401のX軸マイナス方向側に配置される、YZ平面に平行な矩形状かつ平板状の部材である。
中間部430は、第一板部410及び第二板部420の間に配置される、YZ平面に平行な矩形状かつ平板状の部材であり、X軸方向(第一方向)に貫通する複数の貫通孔431が、中間部430の全体に亘って形成されている。具体的には、中間部430は、X軸方向から見て正六角形状の筒状の部位である筒状部432を、Y軸方向及びZ軸方向に並ぶように中間部430の全体に亘って有している。これにより、中間部430には、X軸方向から見て正六角形状の貫通孔431が、Y軸方向及びZ軸方向に並ぶように中間部430の全体に亘って形成されている。つまり、中間部430は、補強部材301の中間部330と同様に、ハニカム構造を有している。なお、筒状部432(貫通孔431)の大きさは、補強部材301の筒状部332(貫通孔331)の大きさと同じでもよく、異なっていてもよい。
外枠440は、第一板部410及び第二板部420の間、かつ、中間部430のY軸方向及びZ軸方向の周囲を囲うように配置される角環状の部材であり、枠部441〜444を有している。枠部441は、中間部430のY軸マイナス方向側に配置される、Z軸方向に延びる角筒状の部材である。枠部442は、中間部430のY軸プラス方向側に配置される、Z軸方向に延びる角筒状の部材である。枠部443は、中間部430のZ軸プラス方向側に配置される、Y軸方向に延びる角筒状の部材である。枠部444は、中間部430のZ軸マイナス方向側に配置される、Y軸方向に延びる角筒状の部材である。なお、枠部443は、枠部441及び442のZ軸プラス方向側に配置され、枠部444は、枠部441及び442のZ軸マイナス方向側に配置されるように構成されている。
また、枠部441は、補強部材301の第一板部310の2つの貫通孔311、枠部341の2つの貫通孔341a、及び、それらに対応する第二板部320の2つの貫通孔に対応する位置に、Y軸方向に貫通する2つの円形状の貫通孔441aを有している。これらの貫通孔にネジ等が挿入されて螺合されることで、補強部材301が補強部材401に対して取り付けられて固定される。枠部442についても同様である。また、枠部443は、Z軸プラス方向側の面に、円形状の貫通孔443aを有している。この貫通孔443aにバスバーフレーム500の突起が挿入されることで、バスバーフレーム500が補強部材401に対して取り付けられて固定される。
なお、第一板部410、第二板部420、中間部430及び外枠440は、金属材料により形成されていてもよいし、樹脂等の絶縁材料により形成されていてもよい。具体的な材料については、補強部材301と同様であるため、詳細な説明は省略する。
[4 補強部材300及び400の配置位置の説明]
次に、補強部材300及び400の配置位置について、詳細に説明する。図6は、本実施の形態に係る補強部材300及び400の配置位置を示す平面図である。具体的には、図6は、外装体本体110に蓄電ユニット200と補強部材300及び400とを挿入した状態を、Z軸プラス方向から見た場合の構成を示す上面図である。図7は、本実施の形態に係る補強部材300及び400の配置位置を示す断面図である。具体的には、図7は、図6におけるVII−VII断面で切断した場合の構成を示す断面図である。
まず、図6に示すように、蓄電ユニット200のX軸方向両側に補強部材400(401及び402)が配置され、蓄電ユニット200及び補強部材400のY軸方向両側に補強部材300(301及び302)が配置されている。つまり、補強部材400は、Y軸方向において、蓄電ユニット200と同じ幅(長さ)を有している。言い換えれば、補強部材400は、Y軸方向における長さが、蓄電素子201の容器210の長側面部211aのY軸方向における長さと同じになるように形成されている。また、補強部材300は、X軸方向において、蓄電ユニット200及び補強部材400と同じ幅(長さ)を有している。言い換えれば、補強部材300は、X軸方向における長さが、蓄電ユニット200と補強部材401及び402との合計の長さと同じになるように形成されている。
これにより、補強部材300は、X軸方向の端部が、補強部材400のY軸方向側に配置されている。具体的には、補強部材301の外枠340の枠部341が、補強部材401の外枠440の枠部441のY軸マイナス方向側に配置されている。これにより、上述の通り、枠部341が枠部441にネジ等で固定されて、補強部材301が補強部材401に固定されている。補強部材302についても同様に、補強部材302の枠部342が補強部材401の枠部442にネジ等で固定されて、補強部材302が補強部材401に固定されている。補強部材402側についても同様である。なお、これらの固定は、ネジによる固定には限定されず、リベット(ブラインドリベット)止めによる固定、ボルト締結による固定、接着剤や両面テープによる固定、溶着や溶接等による固定、または、それらの併用による固定等であってもよい。
また、補強部材300は、蓄電ユニット200が有する全ての蓄電素子201の容器210の短側面部211bに、接着されて固定されている。補強部材400は、蓄電ユニット200の端部に配置される蓄電素子201の容器210の長側面部211aに、接着されて固定されている。なお、補強部材300及び400と蓄電素子201とは、対向している部分の全体に接着剤が塗布されて接着されるのが好ましいが、当該対向している部分の一部にしか接着剤が塗布されていなくてもよい。また、補強部材300は、全ての蓄電素子201ではなく一部の蓄電素子201と対向する部分にしか接着剤が塗布されず、当該一部の蓄電素子201としか接着されていないことにしてもよい。
また、補強部材300及び400は、外装体本体110内に、ほぼ隙間なく配置されている。つまり、補強部材300及び400は、外装体本体110と蓄電ユニット200との間の隙間に応じた厚みを有している。つまり、補強部材300のY軸方向における厚みは、外装体本体110のY軸方向における内寸と蓄電素子201のY軸方向における幅とから算出される厚みが採用される。補強部材400のX軸方向における厚みは、外装体本体110のX軸方向における内寸と蓄電ユニット200のX軸方向における幅とから算出される厚みが採用される。
また、図7に示すように、外装体本体110は、Y軸方向両側に2つの側壁部111を有し、かつ、当該2つの側壁部111のZ軸マイナス方向側に、Y軸方向の幅が狭くなった2つのくびれ部112を有している。そして、この2つの側壁部111と蓄電ユニット200との間に、補強部材300(301及び302)が配置されている。つまり、補強部材300は、蓄電ユニット200のZ軸プラス方向側(蓄電素子201の電極端子220側)に配置されている。
このように、補強部材301は、蓄電ユニット200のY軸マイナス方向(第二方向)側の側面のうちの、蓄電素子201の電極端子220側に配置されている。また、補強部材302は、蓄電ユニット200のY軸プラス方向側の側面のうちの、蓄電素子201の電極端子220側に配置されている。なお、補強部材400は、蓄電ユニット200のX軸方向側の側面(つまり、蓄電素子201の容器210の長側面部211a)のほぼ全面に亘って配置されている。
以上のように構成された蓄電装置10においては、以下のように製造することができる。まず、複数の蓄電素子201と絶縁シート202とをそれぞれ接着し、蓄電ユニット200を構成する。そして、補強部材300及び400を、蓄電ユニット200の周囲に配置して、蓄電ユニット200に接着して固定する(接着工程)。具体的には、補強部材401及び402を、蓄電ユニット200のX軸方向両側に配置し、蓄電ユニット200に接着して固定する。そして、補強部材301及び302を、蓄電ユニット200のY軸方向両側に配置し、蓄電ユニット200に接着して固定するとともに、補強部材401及び402に対しても固定する。このとき、補強部材401及び402を介して、蓄電ユニット200にX軸方向の軽度の圧迫荷重を加え、蓄電ユニット200のX軸方向の長さが所定の寸法となるように調整した状態で、補強部材301及び302を配置して固定してもよい。
そして、補強部材300及び400が接着された蓄電ユニット200を、外装体100の外装体本体110に挿入する(挿入工程)。そして、蓄電ユニット200の底面(蓄電素子201の容器210の底面部211c)を、外装体本体110の底面に、接着剤等により固定する。なお、この固定は、接着剤による固定には限定されず、両面テープによる固定、溶着や溶接等による固定、ネジ締めやボルト締結による固定、または、それらの併用による固定等であってもよい。また、蓄電ユニット200の底面と外装体本体110の底面とは、固定しないことにしてもよい。
その後、バスバーフレーム500及びバスバー600を蓄電ユニット200に取り付けて、外装体蓋体120で外装体本体110の開口を閉塞する。なお、バスバーフレーム500及びバスバー600を蓄電ユニット200に取り付ける順序は、蓄電ユニット200を外装体本体110に挿入する前でもよい。
[5 効果の説明]
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電装置10によれば、第一方向(X軸方向)に並ぶ複数の蓄電素子201を有する蓄電ユニット200の第二方向(Y軸マイナス方向)側に第一補強部材(補強部材301)が配置される。そして、第一補強部材が蓄電ユニット200に接着されて固定されており、蓄電ユニット200及び第一補強部材が外装体100に収容されている。このように、第一補強部材が蓄電ユニット200の第二方向側に接着されて、蓄電ユニット200とともに外装体100に収容されるため、複数の蓄電素子201が第一補強部材に固定された状態で外装体100に収容される。これにより、蓄電ユニット200を、第一補強部材が貼り付いた状態で外装体100に挿入することができるため、組み立て作業を容易にすることができる。また、蓄電素子201が第一補強部材によって容易かつ強固に位置決めされて外装体100に挿入されるため、外装体100内での蓄電素子201の位置ずれを容易に抑制することができる。これにより、例えば、複数の蓄電素子201が有する電極端子220の高さを合わせることができる。これらにより、組み立て性の向上を図ることができる。
また、蓄電素子201の容器210は、電極端子220が設けられる第一壁部(容器蓋体212)と、第一方向側の第二壁部(長側面部211a)と、第二壁部よりも外面の面積が小さい第二方向側の第三壁部(短側面部211b)と、を有している。そして、第一補強部材は、蓄電ユニット200の第二方向側に接着されて固定されている。つまり、第一補強部材は、蓄電素子201の容器210の短側面側(第三壁部側)に配置されて、蓄電ユニット200の当該短側面側に接着されている。ここで、複数の蓄電素子201が並ぶ蓄電ユニット200においては、蓄電素子201の容器210の長側面側は外部からの衝撃等に対して比較的強いが、蓄電素子201の容器210の短側面側は、外部からの衝撃等に対して比較的弱い。つまり、複数の蓄電素子201が並ぶ蓄電ユニット200においては、当該複数の蓄電素子201の並び方向からの衝撃に対しては強いが、当該複数の蓄電素子201の並び方向と交差する方向からの衝撃に対しては弱い傾向にある。また、蓄電素子201においては、電極体240の極板の積層方向からの衝撃や圧迫に対しては積層された極板を圧縮するだけで特段の異常は引き起こさないが、当該積層方向と交差する方向からの衝撃や圧迫に対しては集電体230が電極体240に食い込むような変形が生じて内部短絡を引き起こしやすい。このように、蓄電素子201は、蓄電素子201の並び方向(X軸方向)と交差する方向からの衝撃等に弱く、電極体240の極板の積層方向(X軸方向)と交差する方向からの衝撃等に対しても弱い。このため、蓄電ユニット200の当該短側面側に第一補強部材を接着して固定することで、簡易な構成で、蓄電ユニット200を保護することができる。これにより、蓄電ユニット200を保護しつつ、組み立て性の向上を図ることができる。
また、第二補強部材(補強部材302)が、蓄電ユニット200の第二方向とは反対側に配置されて、蓄電ユニット200に接着されて固定されている。このように、蓄電ユニット200の第二方向とは反対側にも第二補強部材を接着することで、蓄電ユニット200の第二方向両側において補強部材を配置することができる。これにより、蓄電素子201の短側面の両側からの衝撃等に対して、簡易な構成で、蓄電ユニット200を保護することができる。また、蓄電ユニット200を、第二補強部材も貼り付いた状態で外装体100に挿入することができるため、組み立て作業を容易にすることができる。さらに、第二補強部材によっても、蓄電素子201を容易かつ強固に位置決めして外装体100に挿入することができるため、外装体100内での蓄電素子201の位置ずれを容易に抑制することができる。これらにより、蓄電ユニット200を保護しつつ、組み立て性の向上を図ることができる。
また、第三補強部材(補強部材400)が、蓄電ユニット200の第一方向側に配置されて、蓄電ユニット200に接着されて固定されている。このように、蓄電ユニット200の第一方向側にも第三補強部材を接着することで、蓄電ユニット200の第一方向側からの衝撃等に対しても、簡易な構成で、蓄電ユニット200を保護することができる。また、蓄電ユニット200を、第三補強部材が貼り付いた状態で外装体100に挿入することができるため、組み立て作業を容易にすることができる。これらにより、蓄電ユニット200を保護しつつ、組み立て性の向上を図ることができる。
また、第一補強部材、第二補強部材及び第三補強部材が蓄電ユニット200に接着により固定されることで、締結部材等で固定されるよりも部品点数を低減することができるため、省スペース化、軽量化、コスト低減等を図ることができる。
また、第一補強部材は、端部(補強部材301の外枠340の枠部341)が、第三補強部材の第二方向側に配置されている。このように、第一補強部材の端部を、第三補強部材の第二方向側に配置することで、蓄電ユニット200の第二方向側を第一補強部材で確実に覆うことができる。例えば、第一補強部材の端部に、比較的強度が弱い外枠340を配置する場合には、外枠340が第三補強部材の第二方向側に配置されるため、強度が弱い外枠340が蓄電ユニット200の第二方向側に配置されるのを抑制することができる。また、第一補強部材の端部において、第一補強部材と第三補強部材とを固定することができるため、強度を向上させることができ、さらに、組み立て性も向上する。また、第三補強部材を介して蓄電ユニット200に対して軽度の圧迫荷重をかけることができるため、各蓄電素子201の初期膨れを矯正し、蓄電ユニット200の寸法精度を向上させることができる。蓄電ユニット200の寸法精度が向上すると、蓄電ユニット200を外装体100に収納する際の収納性が向上するため、これによっても組み立て性の向上を図ることができる。第二補強部材についても、同様である。
また、第一補強部材と第三補強部材とを第一方向で固定する場合には、蓄電素子201の第一方向への膨張及び収縮によって、当該固定が外れるおそれがある。これに対し、第一補強部材の端部を第三補強部材に固定する構成では、第二方向で固定することになるため、当該固定が外れるのを抑制することができる。特に、ネジ締結により第一補強部材を第三補強部材に締結する場合に、蓄電素子201の膨張及び収縮によって、第一方向にネジを差し込むとネジが緩むおそれがあるが、第二方向にネジを差し込むことでネジがネジ孔に食い込むため、ネジ締結を強固にすることができる。第二補強部材についても、同様である。
また、第一補強部材は、蓄電ユニット200の第二方向側の側面のうちの、蓄電素子201の電極端子220側に配置されている。これにより、第一補強部材によって、蓄電素子201の電極端子220側を保護することができるため、蓄電素子201の電極端子220側が変形等損傷して短絡等の不具合が生じるのを抑制することができる。第二補強部材についても、同様である。
また、第一補強部材は、第一板部310と第二板部320と中間部330とを有しており、中間部330は、第二方向に貫通する複数の貫通孔331が全体に亘って形成されている。このように、第一補強部材を、複数の貫通孔331が形成された例えばハニカム構造の中間部330を2枚の板部で挟む構成とすることで、第一補強部材の強度を確保しつつ軽量化を図ることができる。第二補強部材及び第三補強部材についても、同様である。
また、蓄電ユニット200を囲う全ての補強部材(第一補強部材〜第三補強部材)同士がそれぞれ固定されているため、蓄電素子201の膨張及び収縮に対する高度な耐圧壊性能を実現することができている。
なお、上述した効果について、さらに詳しく説明すると、以下の通りである。まず、本実施の形態に係る蓄電装置10とは異なり、外装体本体に蓄電素子を個別に挿入していく構成では、外装体本体による様々な制約を受けるため、以下の課題が生じていた。(1)蓄電素子を直接、外装体本体に固定するため、セット治具、位置補正治具等に、外装体本体を壊してはいけない、傷を付けてはいけない等の制限が生じ、作業性が悪い。(2)蓄電素子の電極端子が溶接端子の場合に電極端子の位置揃えが難しい。(3)蓄電素子を外装体本体に挿入した後、接着剤が固化するまでの間、蓄電素子の並び方向及び幅方向ともに軽圧迫も含めた一切の圧迫機構が使用できず、蓄電素子の位置がばらつきやすい。(4)蓄電素子を外装体本体に挿入した状態で蓄電素子にバスバーを溶接するため、溶接作業中に発生したキズ、焦げ等の外観不良が、即、製品不良に直結する。
これに対し、本実施の形態に係る蓄電装置10では、複数の蓄電素子201を接着して蓄電ユニット200を構成し、蓄電ユニット200に補強部材を接着した後に、外装体本体110に挿入する構成であるため、外装体本体110による様々な制約を排除することができる。例えば、(1)作業性の良いセット治具や位置補正機構を使用することができるため、効率良く複数の蓄電素子201を接着して蓄電ユニット200を構成することができる。(2)蓄電素子201の電極端子220の位置揃えを考慮して、電極端子220を下向きに配置して基準面に揃えて接着する等の工夫を行うことができる。(3)複数の蓄電素子201について、第一方向及び第二方向に基準面を設けて、軽圧迫により位置揃えした状態で接着できるため、位置のばらつきが起こりにくい。(4)上記(3)における軽圧迫時の基準面及び押圧板として補強部材を利用することで、さらに効率良く組立作業を行うことができる。(5)溶接ミスなど、万一の不良発生時にも補強部材を接着した蓄電ユニット200のみの損失で済む。
また、本実施の形態に係る蓄電装置10とは異なり、複数の蓄電素子を拘束部材(エンドプレート及び拘束バー等)により圧迫した状態でユニット化し、外装体本体に挿入する構成(コンプレッションタイプ)では、以下の課題が生じる。(1)蓄電素子を圧迫して拘束するには大きなエネルギーが必要なため、蓄電装置の組立装置が大がかりになる。(2)組み立てられた蓄電ユニットにおいて、大きな圧迫力を維持するには、エンドプレートと拘束バーとの締結を強力にする必要があり、蓄電ユニットの大型化、重量増、コスト高等の課題が生じる。(3)蓄電ユニットに大きな圧迫力をかけると、各蓄電素子固有の形状ばらつきにより、電極端子を揃えるのが困難になる。
これに対し、本実施の形態に係る蓄電装置10では、接着剤を押し広げる(押し延ばす)程度、または、各蓄電素子201の初期膨れを矯正する程度の軽圧迫で、補強部材が接着された蓄電ユニット200を形成し、外装体本体110に挿入する構成(コンプレッションレスタイプ)であるため、上記のコンプレッションタイプの課題が生じない。
[6 変形例の説明]
以上、本実施の形態に係る蓄電装置10について説明したが、本発明は、上記実施の形態には限定されない。つまり、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではなく、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及び範囲内での全ての変更が含まれる。
例えば、上記実施の形態では、補強部材(第一補強部材〜第三補強部材:補強部材301、302、401及び402)は、蓄電ユニット200のX軸方向両側及びY軸方向両側に接着されて配置されていることとした。しかし、補強部材は、蓄電ユニット200のY軸方向のいずれか一方側には接着されていなくてもよいし、配置されていなくてもよい。また、補強部材は、蓄電ユニット200のX軸方向のいずれか一方側または両側ともに接着されていなくてもよいし、配置されていなくてもよい。また、上記構成に加えて、蓄電ユニット200のZ軸方向のいずれか一方側または両側にも、補強部材が接着されて配置されることにしてもよい。または、補強部材は、蓄電ユニット200のZ軸方向のいずれか一方側または両側のみに、接着されて配置されることにしてもよい。
また、上記実施の形態では、第一補強部材の端部が、第三補強部材の第二方向側に配置されることとした。しかし、第一補強部材の第一方向の長さ、及び、第三補強部材の第二方向の長さは特に限定されず、例えば、第三補強部材の端部が、第一補強部材の第一方向側に配置されるようにしてもよい。または、第一補強部材は、第一方向の長さがさらに短く形成されていてもよく、第三補強部材は、第二方向の長さがさらに短く形成されていてもよい。第二補強部材についても、第一補強部材と同様である。なお、第一補強部材及び第三補強部材の端部に外枠340、440を配置すると、第一補強部材及び第三補強部材の組み立てやバスバーフレーム500等の取り付けに有用ではあるが、第一補強部材及び第三補強部材の端部に外枠340、440が設けられていない構成でもよい。
また、上記実施の形態では、第一補強部材は、蓄電ユニット200の第二方向側の側面の電極端子220側に配置されることとした。しかし、第一補強部材は、蓄電ユニット200の当該側面の中央部または電極端子220とは反対側に配置されることにしてもよい。または、第一補強部材は、蓄電ユニット200の当該側面の全面に配置されることにしてもよい。第二補強部材についても同様である。また、第三補強部材は、蓄電ユニット200の第一方向側の側面の全面に配置されることとしたが、当該側面の電極端子220側、その反対側または中央部等の当該側面の一部のみに配置されることにしてもよい。
また、上記実施の形態では、補強部材は、蓄電ユニット200の蓄電素子201に接着されて、蓄電ユニット200に固定されていることとした。しかし、蓄電ユニット200が補強部材との間に例えば樹脂部材(絶縁シートまたはスペーサ等)を有しており、補強部材は、当該樹脂部材に接着されることで、蓄電ユニット200に固定されていることにしてもよい。
また、上記実施の形態では、第一補強部材は、第三補強部材と固定されていることとしたが、第一補強部材は、第三補強部材と固定されていなくてもよい。第二補強部材についても同様である。
また、上記実施の形態では、全ての補強部材が、ハニカム構造を有していることとしたが、いずれかの補強部材または全ての補強部材が、単なる板状部材やその他のハニカム構造以外の構造を有していることにしてもよい。
また、上記実施の形態では、蓄電装置10は、外装体100を備えていることとしたが、外装体100を備えていない構成でもかまわない。
また、上記実施の形態では、蓄電素子201の電極体240は、Y軸方向の巻回軸を有し、極板が巻回されて形成された、いわゆる縦巻きの巻回型電極体であることとした。しかし、電極体240の構成は特に限定されず、例えば、Z軸方向の巻回軸を有するいわゆる横巻きの巻回型電極体であってもよいし、極板を蛇腹状に折り畳んだ蛇腹型の電極体、または、複数枚の平板状極板を積層したスタック型の電極体であってもよい。また、電極体240の個数も限定されない。
また、上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に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。
本発明は、リチウムイオン二次電池等の蓄電素子を備えた蓄電装置等に適用できる。
10 蓄電装置
100 外装体
110 外装体本体
111 側壁部
112 くびれ部
200 蓄電ユニット
201 蓄電素子
210 容器
211 容器本体
211a 長側面部(第二壁部)
211b 短側面部(第三壁部)
212 容器蓋体(第一壁部)
220 電極端子
300 補強部材
301 補強部材(第一補強部材)
302 補強部材(第二補強部材)
310、410 第一板部
311、312、331、341a、342a、343a、431、441a、443a 貫通孔
320、420 第二板部
330、430 中間部
332、432 筒状部
340、440 外枠
341、342、343、344、441、442、443、444 枠部
400、401、402 補強部材(第三補強部材)

Claims (9)

  1. 第一方向に並ぶ複数の蓄電素子を有する蓄電ユニットと、
    前記蓄電ユニットを補強する補強部材であって、前記蓄電ユニットの前記第一方向と交差する第二方向側に配置される第一補強部材と、
    前記蓄電ユニット及び前記第一補強部材を収容する外装体と、を備え、
    前記第一補強部材は、前記蓄電ユニットに接着されて固定される
    蓄電装置。
  2. 前記複数の蓄電素子のそれぞれは、電極端子と容器とを有し、
    前記容器は、前記電極端子が設けられる第一壁部と、前記第一壁部に隣接する壁部であって前記第一方向側に配置される第二壁部と、前記第一壁部に隣接する壁部であって前記第二方向側に配置され前記第二壁部よりも外面の面積が小さい第三壁部と、を有し、
    前記第一補強部材は、前記蓄電ユニットの前記第二方向側に接着されて固定される
    請求項1に記載の蓄電装置。
  3. さらに、前記蓄電ユニットの前記第二方向とは反対方向側に配置される第二補強部材を備え、
    前記第二補強部材は、前記蓄電ユニットに接着されて固定される
    請求項1または2に記載の蓄電装置。
  4. さらに、前記蓄電ユニットの前記第一方向側に配置される第三補強部材を備え、
    前記第三補強部材は、前記蓄電ユニットに接着されて固定される
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  5. 前記第一補強部材は、前記第三補強部材の前記第二方向側に配置される端部を有する
    請求項4に記載の蓄電装置。
  6. 前記複数の蓄電素子のそれぞれは、電極端子を有し、
    前記第一補強部材は、前記蓄電ユニットの前記第二方向側の側面のうちの前記電極端子側に配置される
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  7. 前記第一補強部材は、第一板部と、第二板部と、前記第一板部及び前記第二板部の間に配置される中間部と、を有し、
    前記中間部は、前記第二方向に貫通する複数の貫通孔が、前記中間部の全体に亘って形成されている
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  8. 蓄電素子を有する蓄電ユニットと、
    前記蓄電ユニットを補強する第一補強部材と、を備え、
    前記蓄電素子は、電極端子と容器とを有し、
    前記容器は、前記電極端子が設けられる第一壁部と、前記第一壁部に隣接する壁部であって第一方向側に配置される第二壁部と、前記第一壁部に隣接する壁部であって前記第一方向と交差する第二方向側に配置され前記第二壁部よりも外面の面積が小さい第三壁部と、を有し、
    前記第一補強部材は、前記蓄電ユニットの前記第二方向側に配置され、かつ、前記蓄電ユニットの前記第二方向側に接着されて固定される
    蓄電装置。
  9. 第一方向に並ぶ複数の蓄電素子を有する蓄電ユニットと、前記蓄電ユニットを補強する第一補強部材と、前記蓄電ユニット及び前記第一補強部材を収容する外装体と、を備える蓄電装置の製造方法であって、
    前記第一補強部材を、前記蓄電ユニットの前記第一方向と交差する第二方向側に配置し、前記蓄電ユニットに接着して固定する接着工程と、
    前記第一補強部材が接着された前記蓄電ユニットを、前記外装体に挿入する挿入工程と、
    を含む蓄電装置の製造方法。
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