JP2020107462A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電素子とエンドプレートとを備える蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device including a power storage element and an end plate.
従来、蓄電素子とエンドプレートと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、電池セル(蓄電素子)とエンドプレートとを備える電池モジュールユニット(蓄電装置)が開示されている。 Conventionally, a power storage device including a power storage element and an end plate is widely known. For example, Patent Document 1 discloses a battery module unit (power storage device) including a battery cell (power storage element) and an end plate.
しかしながら、上記従来のような構成の蓄電装置では、エンドプレートが損傷してしまうおそれがある。つまり、上記特許文献1に開示された蓄電装置においては、エンドプレートは平板状の部材であるため、蓄電素子が使用に伴って膨らんだ場合に、エンドプレートに向けて押圧力が生じることで、エンドプレートが変形するなどして損傷してしまうおそれがある。 However, in the above-described conventional power storage device, the end plate may be damaged. That is, in the power storage device disclosed in Patent Document 1, since the end plate is a flat member, when the power storage element swells with use, a pressing force is generated toward the end plate, The end plate may be deformed or damaged.
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、エンドプレートの損傷を抑制することができる蓄電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and an object of the present invention is to provide a power storage device capable of suppressing damage to an end plate.
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、蓄電素子を備える蓄電装置であって、前記蓄電装置の第一方向側の端部に配置されるエンドプレートと、前記蓄電素子と前記エンドプレートとの間に配置されるスペーサと、を備え、前記スペーサは、前記エンドプレートと対向する面であって、凹凸形状を有するスペーサ凹凸面を有し、前記エンドプレートは、前記スペーサ凹凸面に対向する面であって、前記スペーサ凹凸面の凹凸形状に沿った凹凸形状を有するプレート凹凸面を有する。 In order to achieve the above object, a power storage device according to one embodiment of the present invention is a power storage device including a power storage element, and an end plate disposed at an end of the power storage device on a first direction side, and the power storage device. A spacer disposed between the element and the end plate, wherein the spacer has a spacer concavo-convex surface having a concavo-convex shape that is a surface facing the end plate, and the end plate is the The plate has an uneven surface which faces the spacer uneven surface and has an uneven shape along the uneven shape of the spacer uneven surface.
これによれば、蓄電装置において、蓄電素子とエンドプレートとの間のスペーサは、エンドプレートと対向する面にスペーサ凹凸面を有し、エンドプレートは、スペーサ凹凸面の凹凸形状に沿ったプレート凹凸面を有している。このように、スペーサにスペーサ凹凸面を形成し、エンドプレートにスペーサ凹凸面に沿ったプレート凹凸面を形成することで、スペーサからエンドプレートに向けて生じる押圧力を、スペーサ凹凸面を介してプレート凹凸面で受けることができる。つまり、蓄電素子が膨らんだ場合に、蓄電素子からスペーサを介してエンドプレートに伝わる押圧力を、スペーサ凹凸面を介してプレート凹凸面で受けることで、エンドプレートに伝わる押圧力を分散させることができる。これにより、エンドプレートに局所的に力がかかるのを抑制することができるため、エンドプレートの損傷を抑制することができる。 According to this, in the power storage device, the spacer between the power storage element and the end plate has the spacer uneven surface on the surface facing the end plate, and the end plate has the plate uneven shape along the uneven shape of the spacer uneven surface. Has a face. In this way, by forming the spacer uneven surface on the spacer and forming the plate uneven surface along the spacer uneven surface on the end plate, the pressing force generated from the spacer toward the end plate is applied to the plate through the spacer uneven surface. Can be received on uneven surfaces. That is, when the storage element swells, the pressing force transmitted from the storage element to the end plate via the spacer is received by the plate uneven surface via the spacer uneven surface, whereby the pressing force transmitted to the end plate can be dispersed. it can. As a result, it is possible to suppress the local application of force to the end plate, and thus it is possible to suppress damage to the end plate.
また、前記スペーサの前記蓄電素子と対向する面は、前記蓄電素子の前記スペーサと対向する面に沿った形状を有していることにしてもよい。 The surface of the spacer facing the power storage element may have a shape along the surface of the power storage element facing the spacer.
これによれば、スペーサの蓄電素子側の面は、蓄電素子のスペーサ側の面に沿った形状を有している。このように、スペーサの蓄電素子側の面を蓄電素子に沿う形状とすることで、蓄電素子からの力を、スペーサに分散させて伝えることができる。これにより、スペーサからエンドプレートにかかる力に偏りが生じるのを抑制することができるため、エンドプレートの損傷をより抑制することができる。 According to this, the surface of the spacer on the side of the electric storage element has a shape along the surface of the electric storage element on the side of the spacer. Thus, by forming the surface of the spacer on the side of the power storage element along the power storage element, the force from the power storage element can be dispersed and transmitted to the spacer. As a result, it is possible to prevent the force applied from the spacer to the end plate from being biased, and thus it is possible to further suppress damage to the end plate.
また、前記スペーサ凹凸面は、前記第一方向に対して傾斜したスペーサ傾斜面を有し、
前記プレート凹凸面は、前記スペーサ傾斜面に沿ったプレート傾斜面を有することにしてもよい。
The spacer uneven surface has a spacer inclined surface inclined with respect to the first direction,
The plate uneven surface may have a plate inclined surface along the spacer inclined surface.
これによれば、スペーサのスペーサ凹凸面は、スペーサ傾斜面を有しており、エンドプレートのプレート凹凸面は、スペーサ傾斜面に沿ったプレート傾斜面を有している。このように、スペーサ凹凸面にスペーサ傾斜面を形成し、プレート凹凸面にスペーサ傾斜面に沿ったプレート傾斜面を形成することで、スペーサからエンドプレートに傾斜面を介して力が伝わる。これにより、スペーサからエンドプレートにかかる力をより分散することができるため、エンドプレートの損傷をより抑制することができる。 According to this, the spacer uneven surface of the spacer has the spacer inclined surface, and the plate uneven surface of the end plate has the plate inclined surface along the spacer inclined surface. In this way, by forming the spacer inclined surface on the spacer uneven surface and forming the plate inclined surface along the spacer inclined surface on the plate uneven surface, the force is transmitted from the spacer to the end plate via the inclined surface. This makes it possible to further disperse the force applied from the spacer to the end plate, and thus to further suppress damage to the end plate.
また、前記スペーサ及び前記エンドプレートの少なくとも一方は、他方に向けて突出し、かつ、当該他方に当接する突出部を有し、前記スペーサ凹凸面と前記プレート凹凸面との間には、隙間が形成されていることにしてもよい。 Further, at least one of the spacer and the end plate has a protruding portion that projects toward the other and abuts the other, and a gap is formed between the spacer uneven surface and the plate uneven surface. You may decide that it is done.
これによれば、スペーサ及びエンドプレートの少なくとも一方の突出部が、他方に当接することで、スペーサ凹凸面とプレート凹凸面との間には、隙間が形成されている。このように、蓄電素子が膨れ始めてから一定の間は、スペーサが変形した場合でもスペーサがエンドプレートに当接しないため、エンドプレートに力がかかるのを抑制することができる。これにより、蓄電素子が大きく膨れた場合でも、スペーサからエンドプレートにかかる最大応力を低減することができるため、エンドプレートの損傷をより抑制することができる。 According to this, a gap is formed between the spacer concave-convex surface and the plate concave-convex surface by the projection of at least one of the spacer and the end plate contacting the other. Thus, even if the spacer is deformed for a certain period after the power storage element starts to swell, the spacer does not come into contact with the end plate, so that it is possible to suppress the force from being applied to the end plate. With this, even when the electricity storage element largely swells, the maximum stress applied from the spacer to the end plate can be reduced, and thus damage to the end plate can be further suppressed.
また、前記スペーサ及び前記エンドプレートの少なくとも一方は、前記第一方向と交差する第二方向、及び、前記第一方向と前記第二方向とに交差する第三方向に広がる絶縁層を有することにしてもよい。 At least one of the spacer and the end plate has an insulating layer extending in a second direction intersecting with the first direction and a third direction intersecting with the first direction and the second direction. May be.
これによれば、スペーサ及びエンドプレートの少なくとも一方は、絶縁層を有しているため、蓄電素子とエンドプレートとを容易に絶縁することができる。このように、蓄電素子とエンドプレートとの絶縁を図りつつ、エンドプレートの損傷を抑制することができる。 According to this, since at least one of the spacer and the end plate has the insulating layer, the electric storage element and the end plate can be easily insulated. In this way, damage to the end plate can be suppressed while insulating the power storage element and the end plate.
また、前記エンドプレートは、前記プレート凹凸面を有する第一プレート部と、前記第一プレート部の前記第一方向側に配置される第二プレート部と、を有し、前記第二プレート部は、前記第一方向に延設され、外部の部材に取り付けられる取付部を有し、前記第二プレート部及び前記取付部の少なくとも一方は、前記第一方向と交差する第三方向において、前記第一プレート部の中央位置に配置されることにしてもよい。 Further, the end plate has a first plate portion having the plate uneven surface and a second plate portion arranged on the first direction side of the first plate portion, and the second plate portion is , Having a mounting portion that extends in the first direction and is mounted to an external member, and at least one of the second plate portion and the mounting portion is in the third direction intersecting the first direction, It may be arranged at the central position of one plate portion.
これによれば、エンドプレートは、プレート凹凸面を有する第一プレート部と、外部の部材に取り付けられる取付部を有する第二プレート部と、を有しており、第二プレート部及び取付部の少なくとも一方は、第一プレート部の中央位置に配置されている。このように、第一プレート部の中央位置に第二プレート部を配置した場合には、蓄電素子から伝わるエンドプレートへの力を、エンドプレートの中央位置で受けることができる。また、第一プレート部の中央位置に取付部を配置した場合には、外部の部材との固定部である取付部にかかる曲げモーメントを小さくすることができる。これらにより、エンドプレートにかかる力を抑制することができるため、エンドプレートの損傷をより抑制することができる。 According to this, the end plate has the first plate portion having the plate concave-convex surface and the second plate portion having the attachment portion attached to the external member. At least one is arranged at the central position of the first plate portion. In this way, when the second plate portion is arranged at the central position of the first plate portion, the force transmitted from the power storage element to the end plate can be received at the central position of the end plate. Further, when the mounting portion is arranged at the central position of the first plate portion, it is possible to reduce the bending moment applied to the mounting portion, which is a fixed portion to an external member. Since these can suppress the force applied to the end plate, damage to the end plate can be further suppressed.
また、前記エンドプレートは、さらに、前記第一プレート部と前記第二プレート部との間に配置され、前記第三方向において前記第一プレート部の一端部から他端部まで延びる第三プレート部を有することにしてもよい。 Further, the end plate is further disposed between the first plate portion and the second plate portion and extends from one end portion to the other end portion of the first plate portion in the third direction. May be included.
これによれば、エンドプレートは、第一プレート部と第二プレート部との間に、第一プレート部の一端部から他端部まで延びる第三プレート部を有している。このため、第二プレート部にかかる力を、第三プレート部を介して第一プレート部の一端部から他端部までに亘って受けることができる。これにより、第一プレート部にかかる力の偏りを抑制することができるため、エンドプレートの損傷をより抑制することができる。 According to this, the end plate has the third plate portion extending from one end portion to the other end portion of the first plate portion between the first plate portion and the second plate portion. Therefore, the force applied to the second plate portion can be received from the one end portion to the other end portion of the first plate portion via the third plate portion. Thereby, since the bias of the force applied to the first plate portion can be suppressed, the damage of the end plate can be further suppressed.
なお、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、当該蓄電装置が備えるスペーサ及びエンドプレートとしても実現することができる。 Note that the present invention can be realized not only as such a power storage device but also as a spacer and an end plate included in the power storage device.
本発明における蓄電装置によれば、エンドプレートの損傷を抑制することができる。 According to the power storage device of the present invention, damage to the end plate can be suppressed.
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、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。 Hereinafter, a power storage device according to an embodiment (and a modification thereof) of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, manufacturing steps, order of manufacturing steps, and the like shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. Further, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements not described in the independent claim showing the highest concept are described as arbitrary constituent elements. In addition, the dimensions and the like are not strictly illustrated in each drawing.
また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子の並び方向、スペーサ(中間スペーサ、エンドスペーサ)の並び方向、エンドプレートの並び方向、蓄電素子とスペーサとエンドプレートとの並び方向、1つの蓄電素子の容器における一対の長側面の対向方向、または、蓄電素子、スペーサ若しくはエンドプレートの厚み方向をX軸方向と定義する。蓄電素子の容器本体と蓋との並び方向、または、蓄電素子とバスバーとの並び方向をY軸方向と定義する。1つの蓄電素子における一対の電極端子の並び方向、1つの蓄電素子の容器における一対の短側面の対向方向、サイドプレートの並び方向、絶縁プレートの並び方向、サイドプレートと絶縁プレートとの並び方向、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。さらに、以下では、X軸方向(またはX軸プラス方向)を第一方向とも呼び、Y軸方向を第二方向とも呼び、Z軸方向を第三方向とも呼ぶこととする。 Further, in the following description and drawings, the direction in which power storage elements are arranged, the direction in which spacers (intermediate spacers, end spacers) are arranged, the direction in which end plates are arranged, the direction in which power storage elements and spacers and end plates are arranged, and one power storage element The opposing direction of the pair of long side surfaces of the container or the thickness direction of the power storage element, the spacer, or the end plate is defined as the X-axis direction. The direction in which the container body of the power storage element and the lid are arranged or the direction in which the power storage element and the bus bar are arranged is defined as the Y-axis direction. Arrangement direction of a pair of electrode terminals in one storage element, opposing direction of a pair of short side surfaces in a container of one storage element, arrangement direction of side plates, arrangement direction of insulating plates, arrangement direction of side plates and insulating plates, Alternatively, the vertical direction is defined as the Z-axis direction. The X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are directions intersecting with each other (orthogonal in the present embodiment). Note that the Z-axis direction may not be the vertical direction depending on the usage mode, but for convenience of description, the Z-axis direction will be described as the vertical direction below. Further, in the following description, for example, the X-axis positive direction indicates the X-axis arrow direction, and the X-axis negative direction indicates the direction opposite to the X-axis positive direction. The same applies to the Y-axis direction and the Z-axis direction. Further, hereinafter, the X-axis direction (or the X-axis plus direction) is also referred to as a first direction, the Y-axis direction is also referred to as a second direction, and the Z-axis direction is also referred to as a third direction.
(実施の形態)
[1 蓄電装置10の全般的な説明]
まず、蓄電装置10の構成について、説明する。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。
(Embodiment)
[1 General Description of Power Storage Device 10]
First, the configuration of
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など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若しくはエンジン始動用、または、家庭用若しくは発電機用に使用される定置用のバッテリ等として用いられる。
図1及び図2に示すように、蓄電装置10は、複数(本実施の形態では16個)の蓄電素子100と、複数(本実施の形態では15個)の中間スペーサ200と、一対のエンドスペーサ300と、一対のエンドプレート400と、一対の絶縁プレート600と、一対のサイドプレート700と、バスバー800と、を備えている。また、隣り合う蓄電素子100同士の間には接着層510が配置され、蓄電素子100とエンドスペーサ300との間には接着層520が配置され、蓄電素子100と絶縁プレート600との間には接着層530が配置されている。また、エンドスペーサ300には、蓄電装置10の端子である一対の外部端子910(正極外部端子及び負極外部端子)が配置されている。なお、蓄電装置10は、バスバー800を保持するバスバーフレーム、蓄電素子100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100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。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
蓄電素子100は、電気を充電し、また電気を放電することができる二次電池(単電池)であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子100は、扁平な直方体形状(角形)の形状を有しており、長側面がX軸方向に向き、かつ、電極端子がY軸プラス方向に向くように横倒しされた状態で、X軸方向に並べられて配置されている。また、蓄電素子100は、中間スペーサ200またはエンドスペーサ300に隣接して配置されている。つまり、複数の蓄電素子100のそれぞれは、複数の中間スペーサ200及び一対のエンドスペーサ300のそれぞれと交互に配置され、X軸方向に並べられている。本実施の形態では、16個の蓄電素子100のうちの隣り合う蓄電素子100同士の間に15個の中間スペーサ200がそれぞれ配置され、16個の蓄電素子100のうちの端部の蓄電素子100を挟む位置に一対のエンドスペーサ300が配置されている。この蓄電素子100の構成の詳細な説明については、後述する。
なお、蓄電素子100の個数は、特に限定されず、16個以外の複数個であってもよいし、1個であってもよい。また、蓄電素子100の形状は、特に限定されず、直方体形状以外の多角柱形状、円柱形状、楕円柱形状、長円形柱形状等、どのような形状であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。また、蓄電素子100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100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100は、固体電解質を用いた電池であってもよい。
The number of
中間スペーサ200及びエンドスペーサ300は、蓄電素子100の側方(X軸プラス方向またはX軸マイナス方向)に配置されて、蓄電素子100と他の部材とを絶縁するとともに、蓄電素子100が膨れるのを抑制するスペーサである。中間スペーサ200及びエンドスペーサ300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)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ABS樹脂、及びそれらの複合材料等の絶縁性の樹脂材料等で形成されている。なお、中間スペーサ200及びエンドスペーサ300は、絶縁性を有するものであれば樹脂以外の材料で形成されていてもよく、例えば、セラミック、または、マイカ片を集積し結合することで構成されるダンマ材によって形成されたマイカ板等で形成されていてもよい。また、複数の中間スペーサ200及び一対のエンドスペーサ300の全てが同じ材質の材料で形成されていなくてもよい。
The
中間スペーサ200は、隣り合う2つの蓄電素子100の間において、蓄電素子100のY軸方向中央位置に配置された矩形状かつ平板状のスペーサである。ここで、中間スペーサ200のY軸方向両側には、両面テープ等の接着層510が配置されており、接着層510によって、中間スペーサ200のX軸方向両側の蓄電素子100が接着されている。これにより、中間スペーサ200は、当該X軸方向両側の蓄電素子100に挟まれて、当該X軸方向両側の蓄電素子100に対して固定されている。なお、本実施の形態では、16個の蓄電素子100に対応して15個の中間スペーサ200が配置されているが、蓄電素子100の個数が16個以外の場合には、中間スペーサ200の個数も蓄電素子100の個数に応じて変更される。
The
エンドスペーサ300は、端部の蓄電素子100とエンドプレート400との間に配置された矩形状かつ板状のスペーサである。エンドスペーサ300は、上述の通り絶縁性材料で形成されているため、Y軸方向(第二方向)及びZ軸方向(第三方向)に広がる絶縁層としての機能を有している。また、エンドスペーサ300は、エンドプレート400よりも弾性能が高い(ヤング率が低い、または、剛性が低い)部材である。エンドスペーサ300の蓄電素子100側には、両面テープ等の接着層520が配置されており、接着層520によって、エンドスペーサ300と蓄電素子100とが接着されている。このエンドスペーサ300の構成の詳細な説明については、後述する。
The
エンドプレート400及びサイドプレート700は、複数の蓄電素子100の並び方向(X軸方向)において、蓄電素子100を外方から圧迫する部材である。つまり、エンドプレート400及びサイドプレート700は、複数の蓄電素子100を当該並び方向の両側から挟み込むことで、複数の蓄電素子100に含まれるそれぞれの蓄電素子100を当該並び方向の両側から圧迫する。
The
具体的には、エンドプレート400は、複数の蓄電素子100のX軸方向両側に配置され、複数の蓄電素子100を、当該複数の蓄電素子100の並び方向(X軸方向)の両側から挟み込んで保持する板状の部材(挟持部材ともいう)である。エンドプレート400は、強度確保の観点等から、例えば、ステンレス鋼、鉄、メッキ鋼板、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製(導電性)の材料で形成されている。なお、エンドプレート400の材質は特に限定されず、例えば強度の高い絶縁性の材料で形成されていてもよいし、絶縁処理が施されていたりしていてもよい。このエンドプレート400の構成の詳細な説明については、後述する。
Specifically, the
サイドプレート700は、両端がエンドプレート400に取り付けられて、複数の蓄電素子100を拘束する長尺状かつ板状の部材(拘束部材、拘束バーともいう)である。つまり、サイドプレート700は、複数の蓄電素子100、複数の中間スペーサ200及び一対のエンドスペーサ300を跨ぐようにX軸方向に延設されて配置され、当該複数の蓄電素子100等に対してこれらの並び方向(X軸方向)における拘束力を付与する。本実施の形態では、複数の蓄電素子100のZ軸方向両側方において、蓄電素子100とで絶縁プレート600を挟む位置に、2つのサイドプレート700が配置されている。そして、当該2つのサイドプレート700のそれぞれが、X軸方向両端部において、2つのエンドプレート400のZ軸方向端部に取り付けられている。これにより、2つのサイドプレート700は、当該複数の蓄電素子100等を、X軸方向の両側及びZ軸方向の両側から挟み込んで拘束する。
The
また、サイドプレート700は、Y軸方向に並ぶ複数のボルト等の固定部材701によって、エンドプレート400に対して固定されている。なお、サイドプレート700のエンドプレート400への取り付けは、ボルト等による固定には限定されず、溶接、接着、リベット止めまたはかしめ等で固定(接合)されていてもよい。また、サイドプレート700は、どのような材質の材料で形成されていてもよいが、例えば、強度確保の観点等から、エンドプレート400と同様の材質の材料で形成されている。また、サイドプレート700は、ブロック状または棒状の部材等であることにしてもよい。
The
絶縁プレート600は、複数の蓄電素子100のZ軸方向両側に配置され、かつ、X軸方向に延設される長尺状かつ平板状の絶縁部材(インシュレータ)である。つまり、絶縁プレート600は、複数の蓄電素子100、複数の中間スペーサ200及び一対のエンドスペーサ300を跨ぐように、当該複数の蓄電素子100等とサイドプレート700との間に配置され、蓄電素子100とサイドプレート700とを絶縁する。ここで、蓄電素子100と絶縁プレート600との間には、両面テープ等の接着層530が配置されており、接着層530によって、蓄電素子100と絶縁プレート600とが接着されている。なお、絶縁プレート600は、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よいが、例えば、中間スペーサ200及びエンドスペーサ300と同様の材質の材料で形成されている。なお、2つの絶縁プレート600が異なる材質の材料で形成されていてもよい。
The insulating
バスバー800は、複数の蓄電素子100上に配置され、複数の蓄電素子100の電極端子同士を電気的に接続する導電性の板状部材である。本実施の形態では、バスバー800は、隣り合う蓄電素子100の正極端子と負極端子とを順に接続することで、複数の蓄電素子100を直列に接続している。また、端部に配置されるバスバー800には、正極側及び負極側の外部端子910が接続されている。バスバー800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。なお、蓄電素子100の接続形態は特に限定されず、いずれかの蓄電素子100が並列接続されていることにしてもよい。
The
[2 蓄電素子100の詳細な説明]
次に、蓄電素子100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100の構成を示す斜視図である。具体的には、図3は、図2における蓄電素子100から中間スペーサ200や接着層510、520、530が取り外された状態を拡大して示す斜視図である。なお、図2における16個の蓄電素子100は、全て同様の構成を有しているため、以下では、1個の蓄電素子100について説明する。
[2 Detailed Description of Storage Element 100]
Next, the configuration of
図3に示すように、蓄電素子100は、容器110と、一対の電極端子120(正極端子及び負極端子)と、一対のガスケット130(正極側及び負極側のガスケット)と、を備えている。また、容器110の内方には、電極体、一対の集電体(正極集電体及び負極集電体)、及び、電解液(非水電解質)等が収容されているが、これらの図示は省略する。なお、当該電解液としては、蓄電素子100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。また、容器110(後述の蓋体112)と集電体との間にもガスケットが配置され、集電体の側方等にはスペーサが配置されているが、これらの図示も省略する。
As shown in FIG. 3, the
容器110は、開口が形成された容器本体111と、容器本体111の当該開口を閉塞する蓋体112と、容器本体111の外面を覆う絶縁シート113と、を有する直方体形状(角形)の容器である。容器本体111は、容器110の本体部を構成する矩形筒状で底を備える部材であり、Y軸プラス方向側に開口が形成されている。蓋体112は、容器110の蓋部を構成する矩形状の板状部材であり、容器本体111のY軸プラス方向側にZ軸方向に延設されて配置されている。蓋体112には、容器110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112a、及び、容器110内方に電解液を注液するための注液部(図示せず)等が設けられている。なお、容器本体111及び蓋体112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な金属であるのが好ましい。
The
絶縁シート113は、容器本体111の外面に配置され、容器本体111の外面を覆う絶縁性のシート状部材である。絶縁シート113の材質は、蓄電素子100に必要な絶縁性を確保できるものであれば特に限定されないが、例えば、PC、PP、PE、PPS、PET、PBTまたはABS樹脂等の絶縁性の樹脂、エポキシ樹脂、カプトン、テフロン(登録商標)、シリコン、ポリイソプレン、及びポリ塩化ビニルなどを例示することができる。
The insulating sheet 113 is an insulating sheet-like member that is disposed on the outer surface of the
このように、容器本体111の内方に電極体等が収容され、容器本体111と蓋体112とが溶接等によって接合されて内部が密封され、容器本体111の外面に絶縁シート113が配置されて、容器110が形成されている。これにより、容器110は、X軸方向両側の側面に一対の長側面部110aを有し、Z軸方向両側の側面に一対の短側面部110bを有し、Y軸マイナス方向側に底面部110cを有する構成となっている。長側面部110aは、容器110の長側面を形成する矩形状の平面部であり、短側面部110bは、容器110の短側面を形成する矩形状の平面部であり、底面部110cは、容器110の底面を形成する矩形状の平面部である。なお、本実施の形態では、絶縁シート113は、一対の長側面部110a、一対の短側面部110b及び底面部110cの全てに配置されているが、底面部110cには配置されていない等、いずれかの面部に配置されていない構成でもよい。
Thus, the electrode body and the like are housed inside the
電極端子120は、蓋体112に配置される蓄電素子100の端子(正極端子及び負極端子)であり、集電体を介して、電極体の正極板及び負極板に電気的に接続されている。つまり、電極端子120は、電極体に蓄えられている電気を蓄電素子100の外部空間に導出し、また、電極体に電気を蓄えるために蓄電素子100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120は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで形成されている。ガスケット130は、電極端子120の周囲、かつ、電極端子120と蓋体112との間に配置され、電極端子120と蓋体112との間の絶縁性及び気密性を確保するための部材である。ガスケット130は、例えば、PP、PE、PPS、PET、PEEK、PFA、PTFE、PBT、PES、ABS樹脂などの絶縁性の材料で形成されている。
The
電極体は、正極板と負極板とセパレータとが積層されて形成された蓄電要素(発電要素)である。ここで、電極体が有する正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属からなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成されたものである。また、負極板は、銅または銅合金などの金属からなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成されたものである。また、正極活物質層に用いられる正極活物質、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ものであれば、適宜公知の材料を使用できる。また、集電体は、電極端子120と電極体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。なお、正極集電体は、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などで形成され、負極集電体は、負極板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 electrode body is a power storage element (power generation element) formed by stacking a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator. Here, the positive electrode plate included in the electrode body is one in which the positive electrode active material layer is formed on the positive electrode base material layer, which is a long strip current collector foil made of a metal such as aluminum or an aluminum alloy. Further, the negative electrode plate is one in which a negative electrode active material layer is formed on a negative electrode base material layer which is a long strip current collector foil made of a metal such as copper or a copper alloy. As the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer and the negative electrode active material used for the negative electrode active material layer, any known material can be used as long as it can store and release lithium ions. Further, the current collector is a member (positive electrode current collector and negative electrode current collector) having electrical conductivity and rigidity that is electrically connected to the
[3 エンドスペーサ300の詳細な説明]
次に、エンドスペーサ300の構成について、詳細に説明する。図4は、本実施の形態に係るエンドスペーサ300の構成を示す斜視図である。具体的には、図4は、図2におけるX軸プラス方向側のエンドスペーサ300を、外部端子910を有する端子部材900とともに示す斜視図である。なお、図2において、X軸プラス方向側のエンドスペーサ300とX軸マイナス方向側のエンドスペーサ300とは、YZ平面に対して対称な形状を有しているため、X軸マイナス方向側のエンドスペーサ300についての説明は、省略する。
[Detailed Description of 3 End Spacer 300]
Next, the structure of the
図4に示すように、エンドスペーサ300は、スペーサ本体部310と、端子台320と、スペーサ突出部330と、を有している。スペーサ本体部310は、エンドスペーサ300の本体部を構成する板状の部位であり、X軸プラス方向側の面に凹凸形状を有するスペーサ凹凸面310aを有し、X軸マイナス方向側の面に平坦な(平面形状の)スペーサ平坦面310bを有している。
As shown in FIG. 4, the
ここで、スペーサ本体部310は、スペーサ凸部311と、スペーサ凹部312と、スペーサ傾斜部313と、を有している。スペーサ凸部311は、スペーサ本体部310のうちのX軸プラス方向に突出した凸部であり、スペーサ本体部310のZ軸プラス方向側の端部、Z軸マイナス方向側の端部、及び、Z軸方向中央部に位置する3つのスペーサ凸部311が、Y軸方向に延設されて配置されている。スペーサ凹部312は、スペーサ本体部310のうちのX軸マイナス方向に凹んだ凹部であり、当該3つのスペーサ凸部311のうちの隣り合う2つのスペーサ凸部311の間に位置する2つのスペーサ凹部312が、Y軸方向に延設されて配置されている。スペーサ傾斜部313は、スペーサ凸部311からスペーサ凹部312に向けてなだらかに傾斜した形状の部位であり、それぞれのスペーサ凸部311とスペーサ凹部312との間に位置する4つのスペーサ傾斜部313が、Y軸方向に延設されて配置されている。
Here, the
具体的には、スペーサ凸部311には、X軸マイナス方向に窪み、かつ、Y軸方向に並ぶ複数の窪み部311aが形成されており、これにより、Y軸方向またはZ軸方向に延び、かつ、Y軸方向に並ぶ複数のリブ311bが設けられた形状となっている。この複数のリブ311bの先端面(X軸プラス方向側の面)が並べられることによって、スペーサ凸面311cが形成されている。つまり、スペーサ凸面311cは、スペーサ凸部311のX軸プラス方向側の面であって、複数の孔が形成されたYZ平面に平行な平面である。
Specifically, the
同様に、スペーサ凹部312には、X軸マイナス方向に窪み、かつ、Y軸方向及びZ軸方向に並ぶ複数の窪み部312aが形成されており、これにより、Y軸方向またはZ軸方向に延び、かつ、Y軸方向に並ぶ複数のリブ312bが設けられた形状となっている。この複数のリブ312bの先端面(X軸プラス方向側の面)が並べられることによって、スペーサ凹面312cが形成されている。つまり、スペーサ凹面312cは、スペーサ凹部312のX軸プラス方向側の面であって、複数の孔が形成されたYZ平面に平行な平面である。
Similarly, the
スペーサ傾斜部313は、スペーサ凸部311とスペーサ凹部312とを繋ぐ部位である。つまり、スペーサ傾斜部313は、Z軸プラス方向側の端部がスペーサ凸部311に接続され、Z軸マイナス方向側の端部がスペーサ凹部312に接続されて、凸部から凹部に徐々に変化する傾斜状の形状を有している。これにより、スペーサ傾斜部313は、スペーサ凸面311cとスペーサ凹面312cとを繋ぐスペーサ傾斜面313aが形成されている。つまり、スペーサ傾斜面313aは、スペーサ傾斜部313のX軸プラス方向側の面であって、複数の孔が形成されたX軸方向(第一方向)に対して傾斜した傾斜面である。具体的には、スペーサ傾斜面313aは、X軸方向からZ軸プラス方向またはZ軸マイナス方向に傾斜した傾斜面である。
The spacer inclined
このように、スペーサ凹凸面310aは、スペーサ凸面311cとスペーサ凹面312cとスペーサ傾斜面313aとを有しており、これにより、スペーサ凹凸面310aは、Z軸方向に向けて波打つ波形の形状を有している。
As described above, the spacer
また、スペーサ本体部310は、さらに、Y軸方向に並ぶ2つのスペーサ側嵌合部314を有している。スペーサ側嵌合部314は、スペーサ凹凸面310aからX軸プラス方向側に突出する円柱形状の部位であり、エンドプレート400に形成された後述の貫通孔412aに挿入されて嵌合されることで、エンドスペーサ300をエンドプレート400に固定する。
Further, the spacer
端子台320は、エンドスペーサ300のY軸プラス方向側の端部に設けられた、外部端子910が配置される台座部である。本実施の形態では、外部端子910と、蓄電素子100に接続されるバスバー920とを有する端子部材900が、端子台320にインサート成形されて、端子台320と一体に形成されている。
The
スペーサ突出部330は、スペーサ本体部310のスペーサ凹凸面310aに形成された凹部内に収容されて、X軸プラス方向側の一部が、スペーサ凹凸面310aからX軸プラス方向に突出して配置された円筒形状の部材である(図7参照)。具体的には、スペーサ突出部330は、固定部材701が締結されて、サイドプレート700をエンドスペーサ300及びエンドプレート400に対して固定するカラーである。本実施の形態では、スペーサ本体部310のZ軸プラス方向側及びZ軸マイナス方向側の端部のそれぞれに、3つのスペーサ突出部330がY軸方向に並んで配置されている。
The
なお、スペーサ突出部330の形状は、特に限定されず、X軸プラス方向から見て長円形、楕円形、多角形等の筒形状や柱形状等、どのような形状であってもよい。スペーサ突出部330の個数も限定されない。また、スペーサ突出部330は、カラーではなく、スペーサ本体部310の一部がスペーサ凹凸面310aからX軸プラス方向に突出した突出状の部位であってもよいし、エンドプレート400に設けられていてもよい。つまり、エンドスペーサ300及びエンドプレート400の少なくとも一方が、他方に向けて突出し、かつ、当該他方に当接する突出部を有していればよい。
The shape of the
[4 エンドプレート400の詳細な説明]
次に、エンドプレート400の構成について、詳細に説明する。図5は、本実施の形態に係るエンドプレート400の構成を示す斜視図である。具体的には、図5は、図2におけるX軸プラス方向側のエンドプレート400を分解して示す分解斜視図である。なお、図2において、X軸プラス方向側のエンドプレート400とX軸マイナス方向側のエンドプレート400とは、同様の構成を有しているため、X軸マイナス方向側のエンドプレート400についての説明は、省略する。
[Detailed Description of 4 End Plate 400]
Next, the configuration of the
図5に示すように、エンドプレート400は、第一プレート部410と、第二プレート部420と、第三プレート部430と、を有している。第一プレート部410は、エンドスペーサ300のX軸プラス方向側(第一方向側)に配置される波板状の部材である。第二プレート部420は、第一プレート部410のX軸プラス方向側(第一方向側)に配置される板状の部材である。第三プレート部430は、X軸方向において第一プレート部410と第二プレート部420との間に配置される平板状の部材である。つまり、第三プレート部430は、第一プレート部410のX軸プラス方向側に配置され、第二プレート部420は、第三プレート部430のX軸プラス方向側に配置されている。
As shown in FIG. 5, the
具体的には、第一プレート部410は、プレート凹部411と、プレート凸部412と、プレート傾斜部413と、を有している。プレート凹部411は、第一プレート部410のうちのX軸プラス方向に凹んだ凹部であり、第一プレート部410のZ軸プラス方向側の端部、Z軸マイナス方向側の端部、及び、Z軸方向中央部に位置する3つのプレート凹部411が、Y軸方向に延設されて配置されている。プレート凸部412は、第一プレート部410のうちのX軸マイナス方向に突出した凸部であり、当該3つのプレート凹部411のうちの隣り合う2つのプレート凹部411の間に位置する2つのプレート凸部412が、Y軸方向に延設されて配置されている。プレート傾斜部413は、プレート凹部411からプレート凸部412に向けてなだらかに傾斜した形状の部位であり、それぞれのプレート凹部411とプレート凸部412との間に位置する4つのプレート傾斜部413が、Y軸方向に延設されて配置されている。
Specifically, the
また、Z軸プラス方向側の端部のプレート凹部411には、エンドスペーサ300のZ軸プラス方向側に配置された3つのスペーサ突出部330が挿入される3つの開口部411aが形成されている。同様に、Z軸マイナス方向側の端部のプレート凹部411には、エンドスペーサ300のZ軸マイナス方向側に配置された3つのスペーサ突出部330が挿入される3つの開口部411aが形成されている。さらに、Z軸プラス方向側のプレート凸部412には、エンドスペーサ300の2つのスペーサ側嵌合部314が挿入されて嵌合される2つの貫通孔412aが形成されている。
Further, in the plate
第三プレート部430は、Z軸方向(第三方向)において、第一プレート部410の一端部から他端部まで延設され、かつ、Y軸方向においても、第一プレート部410の一端部から他端部まで延設されて配置される矩形状かつ平板状の部材である。第三プレート部430には、Z軸プラス方向側の端部及びZ軸マイナス方向側の端部のそれぞれに、固定部材701が挿入される3つの貫通孔431が形成されている。さらに、第三プレート部430には、2つのスペーサ側嵌合部314との干渉を防ぐための2つの貫通孔432が形成されている。
The
第二プレート部420は、Z軸方向(第三方向)において、第一プレート部410の中央位置(つまり第三プレート部430の中央位置)に配置され、かつ、Y軸方向において、第三プレート部430の一端部から他端部まで延設されて配置される板状の部材である。ここで、第二プレート部420は、第三プレート部430の中央位置に取り付けられる第二プレート本体部421と、第二プレート本体部421からX軸方向(第一方向)に延設され、外部の部材に取り付けられる取付部422と、を有している。第二プレート本体部421は、YZ平面に平行でY軸方向に長尺な、矩形状かつ平板状の部位である。取付部422は、XY平面に平行でY軸方向に長尺な、矩形状かつ平板状の部位である。つまり、取付部422は、第二プレート本体部421からX軸方向に向けて折り曲げられたような形状を有している。また、取付部422には、外部の部材に取り付けられる際に用いられる、Y軸方向に並ぶ3つの貫通孔422aが形成されている。
The
[5 エンドスペーサ300及びエンドプレート400の位置関係の説明]
次に、エンドスペーサ300及びエンドプレート400の位置関係について、詳細に説明する。図6は、本実施の形態に係るエンドスペーサ300及びエンドプレート400の位置関係を示す斜視図である。具体的には、図6は、図2におけるX軸プラス方向側のエンドスペーサ300及びエンドプレート400を組み付けた場合の構成を示す斜視図である。図7及び図8は、本実施の形態に係るエンドスペーサ300及びエンドプレート400の位置関係を示す断面図である。具体的には、図7は、図6の構成をVII−VII断面で切断した場合の構成を示す断面図であり、図8は、図6の構成をVIII−VIII断面で切断した場合の構成を示す断面図である。また、図7及び図8では、蓄電素子100の位置を破線で示している。なお、図2におけるX軸マイナス方向側の構成についても同様であるため、説明は省略する。
[5 Description of Positional Relationship between
Next, the positional relationship between the
これらの図に示すように、エンドスペーサ300は、蓄電素子100のX軸プラス方向側(第一方向側)に配置され、エンドプレート400は、エンドスペーサ300のX軸プラス方向側(第一方向側)に配置されている。つまり、エンドプレート400は、蓄電装置10のX軸プラス方向側(第一方向側)の端部に配置され、エンドスペーサ300は、蓄電素子100とエンドプレート400との間に配置されている。
As shown in these drawings, the
このような構成により、エンドスペーサ300のスペーサ凹凸面310aは、エンドプレート400の第一プレート部410と対向して配置される。つまり、第一プレート部410は、スペーサ凹凸面310aに対向する面であって、スペーサ凹凸面310aの凹凸形状に沿った凹凸形状を有するプレート凹凸面410aを有している。具体的には、プレート凹凸面410aは、プレート凹面411bとプレート凸面412bとプレート傾斜面413aとを有しており、これにより、プレート凹凸面410aは、Z軸方向に向けて波打つ波形の形状を有している。
With such a configuration, the spacer
プレート凹面411bは、第一プレート部410のプレート凹部411のX軸マイナス方向側の面であり、スペーサ凸面311cに沿ったYZ平面に平行な平面である。プレート凸面412bは、プレート凸部412のX軸マイナス方向側の面であり、スペーサ凹面312cに沿ったYZ平面に平行な平面である。プレート傾斜面413aは、プレート傾斜部413のX軸マイナス方向側の面であり、スペーサ傾斜面313aに沿った傾斜面である。なお、スペーサ傾斜面313a及びプレート傾斜面413aは、X軸方向に対して15°以上75°以下の角度で傾斜しているのが好ましく、30°以上60°以下の角度で傾斜しているのがより好ましく、40°以上50°以下の角度で傾斜しているのがさらに好ましい。
The plate
また、スペーサ突出部330は、エンドプレート400に当接して配置されており、これにより、スペーサ凹凸面310aとプレート凹凸面410aとの間には、隙間が形成されている。具体的には、スペーサ突出部330は、エンドプレート400の第一プレート部410に形成された開口部411aを貫通し、第三プレート部430に当接して配置されている。そして、スペーサ凸面311c、スペーサ凹面312c及びスペーサ傾斜面313aと、プレート凹面411b、プレート凸面412b及びプレート傾斜面413aとの間には、隙間が形成されている。
Further, the
エンドスペーサ300のスペーサ平坦面310bは、蓄電素子100と対向して配置される。つまり、スペーサ平坦面310bは、エンドスペーサ300の蓄電素子100と対向する面であって、蓄電素子100のエンドスペーサ300と対向する面に沿った形状を有している。これにより、スペーサ平坦面310bは、接着層520によって、蓄電素子100に接着されている。なお、本実施の形態では、蓄電素子100は、容器110の長側面部110aが平面であるため、エンドスペーサ300は、平面状のスペーサ平坦面310bを有しているが、エンドスペーサ300は、容器110の形状に応じた形状の面を有していればよい。つまり、蓄電素子100の長側面部110aが平面ではなく曲面の場合には、エンドスペーサ300は、蓄電素子100側に、長側面部110aに沿った曲面を有していることにしてもよい。
The
第二プレート部420は、Z軸方向において、第一プレート部410の中央位置に配置されているため、取付部422も、第一プレート部410の中央位置に配置されている。ここで、第一プレート部410の中央位置とは、例えば、Z軸方向において、第一プレート部410を5分割した場合の中央の3つ分に対応する位置である。この構成により、エンドプレート400のZ軸方向両端部を第一プレート部410で支持し、Z軸方向中央部を第二プレート部420で支持することになるため、発生する応力は、エンドプレート400のZ軸方向端部を第二プレート部420で支持する場合の約2/3程度となる。これにより、エンドプレート400の板厚の増加を抑制することができる。このように、第二プレート部420及び取付部422の少なくとも一方は、Z軸方向(第三方向)において、第一プレート部410の中央位置に配置されている。
Since the
なお、第一プレート部410の中央位置として、第一プレート部410を4分割した場合の中央の2つ分に対応する位置とするのがより好ましい。この場合には、発生する応力は、エンドプレート400のZ軸方向端部を第二プレート部420で支持する場合の約1/2程度となる。また、第一プレート部410を3分割した場合の中央部分に対応する位置とするのがさらに好ましい。この場合には、発生する応力は、エンドプレート400のZ軸方向端部を第二プレート部420で支持する場合の約1/3程度となる。
In addition, it is more preferable that the central position of the
[6 効果の説明]
以上のように、本実施の形態に係る蓄電装置10によれば、エンドスペーサ300は、エンドプレート400と対向する面にスペーサ凹凸面310aを有し、エンドプレート400は、スペーサ凹凸面310aの凹凸形状に沿ったプレート凹凸面410aを有している。このように、エンドスペーサ300にスペーサ凹凸面310aを形成し、エンドプレート400にプレート凹凸面410aを形成することで、エンドスペーサ300からエンドプレート400に向けて生じる押圧力を、スペーサ凹凸面310aを介してプレート凹凸面410aで受けることができる。つまり、蓄電素子100が膨らんだ場合に、蓄電素子100からエンドスペーサ300を介してエンドプレート400に伝わる押圧力を、スペーサ凹凸面310aを介してプレート凹凸面410aで受けることで、エンドプレート400に伝わる押圧力を分散させることができる。これにより、エンドプレート400に局所的に力がかかるのを抑制することができるため、エンドプレート400の損傷を抑制することができる。エンドプレート400の損傷を抑制することができれば、エンドプレート400の板厚の増加を抑制することができるため、軽量化かつ省スペース化を図ることもできる。
[6 Description of effects]
As described above, according to
また、エンドスペーサ300の蓄電素子100側の面は、蓄電素子100のエンドスペーサ300側の面に沿った形状を有している。このように、エンドスペーサ300の蓄電素子100側の面を蓄電素子100に沿う形状とすることで、蓄電素子100からの力を、エンドスペーサ300に分散させて伝えることができる。これにより、エンドスペーサ300からエンドプレート400にかかる力に偏りが生じるのを抑制することができるため、エンドプレート400の損傷をより抑制することができる。具体的には、以下の通りである。
The surface of the
蓄電装置10においては、エンドスペーサ300にスペーサ凹凸面310aを形成し、エンドプレート400にプレート凹凸面410aを形成することで、エンドスペーサ300からエンドプレート400に向けて生じる押圧力を、スペーサ凹凸面310aを介してプレート凹凸面410aで受けることができる。これにより、エンドプレート400に伝わる押圧力を分散させることができる。ここで、蓄電素子100が膨れることによって発生した押圧力がエンドプレート400に分散して伝達されるようにするためには、中間介在物であるエンドスペーサ300に押圧力が伝達される時点で、できる限り分散された荷重となっていることが望ましい。
In the
従来、蓄電素子の長側面の形状は、製造ばらつきによって全体的に凹んでいるものや、略平坦なもの、全体的に膨らんでいるものなど様々であり、これらの寸法や形状のばらつきを吸収するために、エンドスペーサに潰しリブを設けたものがあった。しかし、エネルギー密度の向上が求められ、蓄電素子に電極体を詰め込む傾向が強まり、最近の蓄電素子の長側面は、略平坦から全体的に膨らんだ傾向のものが大半である。このような場合に潰しリブを設けたエンドスペーサを使用すると、通常時でもリブ部分に押圧力が集中するし、蓄電素子に膨れが生じれば、その傾向がさらに強くなる。すなわち、蓄電素子の膨れにより生じた押圧力がエンドスペーサに伝達される時点で、潰しリブが設置された部分に押圧力が集中し、押圧力を分散させることが困難となっていた。 Conventionally, the shape of the long side surface of a power storage element is various, such as one that is generally recessed due to manufacturing variations, one that is substantially flat, and one that is entirely swollen, and absorbs variations in these dimensions and shapes. For this reason, there is an end spacer provided with a crushing rib. However, as the energy density is required to be improved, the tendency to pack the electrode body in the power storage element is strengthened, and most of the recent long side surfaces of the power storage element tend to be generally flat to bulge. In such a case, when the end spacer provided with the crushing rib is used, the pressing force is concentrated on the rib portion even under normal conditions, and if the electricity storage element swells, the tendency becomes even stronger. That is, when the pressing force generated by the swelling of the power storage element is transmitted to the end spacer, the pressing force concentrates on the portion where the crushing rib is installed, and it is difficult to disperse the pressing force.
また、蓄電素子との間に冷却風を送るために、通風通路を設けた構造のエンドスペーサが採用される形態もある。このような形態では、蓄電素子が膨れたときに生じる押圧力は、まず、エンドスペーサによって設けられた蓄電素子との間の通風通路を潰すことに消費される。すなわち、押圧力の分散傾向は通風通路の形状に依存し、必ずしも押圧力の伝達という点で最適化された構造にはなっていない。 Further, there is also a mode in which an end spacer having a structure in which a ventilation passage is provided is used to send cooling air to the storage element. In such a configuration, the pressing force generated when the power storage element swells is first consumed by crushing the ventilation passage provided between the power storage element and the end spacer. That is, the tendency of the pressing force to be dispersed depends on the shape of the ventilation passage, and the structure is not necessarily optimized in terms of the transmission of the pressing force.
つまり、エンドスペーサ300にできるだけ分散して押圧力を伝達するためには、エンドスペーサ300の蓄電素子100側の面は、蓄電素子100のエンドスペーサ300側の面に沿った形状を有していることが最も望ましい。これにより、蓄電素子100が膨れることによって発生した押圧力が、中間介在物であるエンドスペーサ300に伝達される時点で分散された荷重となり、スペーサ凹凸面310aを介してプレート凹凸面410aに押圧力を伝達する際に、より分散して伝達することができる。
That is, in order to disperse the pressing force to the
また、エンドスペーサ300のスペーサ凹凸面310aは、スペーサ傾斜面313aを有しており、エンドプレート400のプレート凹凸面410aは、スペーサ傾斜面313aに沿ったプレート傾斜面413aを有している。このように、スペーサ凹凸面310aにスペーサ傾斜面313aを形成し、プレート凹凸面410aにスペーサ傾斜面313aに沿ったプレート傾斜面413aを形成することで、エンドスペーサ300からエンドプレート400に傾斜面を介して力が伝わる。これにより、エンドスペーサ300からエンドプレート400にかかる力をより分散することができるため、エンドプレート400の損傷をより抑制することができる。
Further, the spacer
具体的には、以下の通りである。エンドスペーサ300がスペーサ凹凸面310aを有し、エンドプレート400がプレート凹凸面410aを有しているため、エンドスペーサ300とエンドプレート400との接触面積が増大し、単位面積当たりの押圧力が減少する。これにより、エンドプレート400にかかる力をより分散して受けることができ、エンドプレート400の損傷をより抑制することができる。また、スペーサ凹凸面310aがスペーサ傾斜面313aを有し、プレート凹凸面410aがプレート傾斜面413aを有していることで、エンドスペーサ300から水平方向に入力された押圧力に対し、傾斜面に沿う分力を生じさせることができる。これにより、エンドプレート400に作用する水平方向分力としての押圧力をさらに低減することができ、エンドプレート400の損傷をより抑制することができる。
Specifically, it is as follows. Since the
また、エンドスペーサ300及びエンドプレート400の少なくとも一方の突出部(スペーサ突出部330)が、他方に当接することで、スペーサ凹凸面310aとプレート凹凸面410aとの間には、隙間が形成されている。このように、蓄電素子100が膨れ始めてから一定の間は、エンドスペーサ300が変形した場合でもエンドスペーサ300がエンドプレート400に当接しないため、エンドプレート400に力がかかるのを抑制することができる。これにより、蓄電素子100が大きく膨れた場合でも、エンドスペーサ300からエンドプレート400にかかる最大応力を低減することができるため、エンドプレート400の損傷をより抑制することができる。
In addition, a protrusion is formed between at least one of the
具体的には、以下の通りである。最初からエンドスペーサ300とエンドプレート400とが当接している場合、蓄電素子100が膨れ始めた直後からエンドプレート400に荷重が伝搬されるため、蓄電素子100の膨れ量が全てエンドプレート400を押す力に変換される。それに対して、エンドスペーサ300とエンドプレート400との間に一定の隙間を形成すると、蓄電素子100が膨れ始めた当初は、隙間を食い潰すことに消費されるため、荷重としてエンドプレート400に伝播されることはない。そして、隙間が食い潰され、エンドスペーサ300とエンドプレート400とが当接し始めた時点から、エンドプレート400に荷重として伝搬されることになる。つまり、同一の蓄電素子100の膨れ量で比較した場合、最初からエンドスペーサ300とエンドプレート400とが当接している場合よりも、一定の隙間を形成した場合の方が、エンドプレート400に発生する最大荷重を低減することができる。これにより、エンドプレート400の損傷をより抑制することができる。
Specifically, it is as follows. When the
また、エンドスペーサ300及びエンドプレート400の少なくとも一方は、絶縁層を有している(本実施の形態では、エンドスペーサ300が絶縁層として機能する)ため、蓄電素子100とエンドプレート400とを容易に絶縁することができる。このように、蓄電素子100とエンドプレート400との絶縁を図りつつ、エンドプレート400の損傷を抑制することができる。また、蓄電素子100とエンドプレート400との間に他の絶縁層を配置する必要がなくなるため、軽量化かつ省スペース化を図ることができる。
In addition, at least one of the
また、エンドプレート400は、プレート凹凸面410aを有する第一プレート部410と、外部の部材に取り付けられる取付部422を有する第二プレート部420と、を有しており、第二プレート部420及び取付部422の少なくとも一方は、第一プレート部410の中央位置に配置されている。このように、第一プレート部410の中央位置に第二プレート部420を配置した場合には、蓄電素子100から伝わるエンドプレート400への力を、エンドプレート400の中央位置で受けることができる。また、第一プレート部410の中央位置に取付部422を配置した場合には、外部の部材との固定部である取付部422にかかる曲げモーメントを小さくすることができる。これらにより、エンドプレート400にかかる力を抑制することができるため、エンドプレート400の損傷をより抑制することができる。
Further, the
また、エンドプレート400は、第一プレート部410と第二プレート部420との間に、第一プレート部410の一端部から他端部まで延びる第三プレート部430を有している。このため、第二プレート部420にかかる力を、第三プレート部430を介して第一プレート部410の一端部から他端部までに亘って受けることができる。これにより、第一プレート部410にかかる力の偏りを抑制することができるため、エンドプレート400の損傷をより抑制することができる。
Further, the
[7 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。
[7 Description of Modification]
Although the
例えば、上記実施の形態では、エンドスペーサ300のスペーサ凹凸面310aは、波形の形状を有していることとした。しかし、スペーサ凹凸面310aは、どのような形状のスペーサ凸面311c及びスペーサ凹面312c、並びに、どのような方向に傾斜するスペーサ傾斜面313aを有していてもよく、これにより、どのような凹凸形状を有していることにしてもよい。また、スペーサ凹凸面310aは、スペーサ傾斜面313aを有していない、つまり、傾斜面を有さない凹凸形状有していることにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the spacer
また、上記実施の形態では、エンドスペーサ300は、蓄電素子100と対向する面が、蓄電素子100のエンドスペーサ300と対向する面に沿った形状を有していることとした。しかし、エンドスペーサ300の蓄電素子100と対向する面の形状は、上記には限定されず、例えば傾斜面または凹凸面等を有していることにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上記実施の形態では、エンドスペーサ300及びエンドプレート400の少なくとも一方の突出部が、他方に当接することで、スペーサ凹凸面310aとプレート凹凸面410aとの間に隙間が形成されることとした。しかし、エンドスペーサ300及びエンドプレート400は当該突出部を有しておらず、スペーサ凹凸面310aとプレート凹凸面410aとが当接して配置されることにしてもよい。また、当該突出部は設けられているものの、スペーサ凹凸面310aとプレート凹凸面410aとが当接して配置されている構成でもよい。
Further, in the above-described embodiment, the projections of at least one of the
また、上記実施の形態では、エンドスペーサ300は、Y軸方向(第二方向)及びZ軸方向(第三方向)に広がる絶縁層であることとした。しかし、エンドスペーサ300及びエンドプレート400の少なくとも一方が、第二方向及び第三方向に広がる絶縁層を有していればよい。例えば、エンドスペーサ300またはエンドプレート400の表面または内部に絶縁層が配置されていることにしてもよいし、エンドプレート400が絶縁部材で形成されていることにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上記実施の形態では、エンドプレート400は、第一プレート部410と第二プレート部420と第三プレート部430との3部材で構成されていることとした。しかし、エンドプレート400は、3部材以外の複数部材で構成されていることにしてもよいし、第一プレート部410のみで構成されていることにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上記実施の形態では、エンドプレート400は、第二プレート部420及び取付部422の少なくとも一方が、第一プレート部410の中央位置に配置されていることとした。しかし、第二プレート部420及び取付部422ともに、第一プレート部410の端部に配置されていることにしてもよい。
Further, in the above embodiment, in the
また、上記実施の形態では、蓄電装置10のX軸プラス方向側及びX軸マイナス方向側の双方ともに上記の構成を有していることとしたが、蓄電装置10のX軸プラス方向側及びX軸マイナス方向側のいずれか一方が上記と異なる構成を有していることにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, both the X-axis positive direction side and the X-axis negative direction side of the
また、上記実施の形態及びその変形例が備える各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。 Further, a form constructed by arbitrarily combining the constituent elements of the above-described embodiment and its modification is also included in the scope of the present invention.
また、本発明は、このような蓄電装置10として実現することができるだけでなく、蓄電装置10が備えるエンドスペーサ300及びエンドプレート400としても実現することができる。
The present invention can be realized not only as such a
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子を備えた蓄電装置等に適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a power storage device including a power storage element such as a lithium ion secondary battery.
10 蓄電装置
100 蓄電素子
110 容器
110a 長側面部
300 エンドスペーサ
310 スペーサ本体部
310a スペーサ凹凸面
310b スペーサ平坦面
311 スペーサ凸部
311c スペーサ凸面
312 スペーサ凹部
312c スペーサ凹面
313 スペーサ傾斜部
313a スペーサ傾斜面
330 スペーサ突出部
400 エンドプレート
410 第一プレート部
410a プレート凹凸面
411 プレート凹部
411b プレート凹面
412 プレート凸部
412b プレート凸面
413 プレート傾斜部
413a プレート傾斜面
420 第二プレート部
422 取付部
430 第三プレート部
10
Claims (7)
前記蓄電装置の第一方向側の端部に配置されるエンドプレートと、
前記蓄電素子と前記エンドプレートとの間に配置されるスペーサと、を備え、
前記スペーサは、前記エンドプレートと対向する面であって、凹凸形状を有するスペーサ凹凸面を有し、
前記エンドプレートは、前記スペーサ凹凸面に対向する面であって、前記スペーサ凹凸面の凹凸形状に沿った凹凸形状を有するプレート凹凸面を有する
蓄電装置。 A power storage device including a power storage element,
An end plate arranged at an end portion on the first direction side of the power storage device,
A spacer disposed between the electric storage element and the end plate,
The spacer is a surface facing the end plate, and has a spacer uneven surface having an uneven shape,
The power storage device has an end plate that is a surface facing the spacer uneven surface, and has a plate uneven surface having an uneven shape along the uneven shape of the spacer uneven surface.
請求項1に記載の蓄電装置。 The power storage device according to claim 1, wherein a surface of the spacer facing the power storage element has a shape along a surface of the power storage element facing the spacer.
前記プレート凹凸面は、前記スペーサ傾斜面に沿ったプレート傾斜面を有する
請求項1または2に記載の蓄電装置。 The spacer uneven surface has a spacer inclined surface inclined with respect to the first direction,
The power storage device according to claim 1, wherein the plate uneven surface has a plate inclined surface along the spacer inclined surface.
前記スペーサ凹凸面と前記プレート凹凸面との間には、隙間が形成されている
請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄電装置。 At least one of the spacer and the end plate has a protrusion that protrudes toward the other and abuts the other,
The power storage device according to claim 1, wherein a gap is formed between the uneven surface of the spacer and the uneven surface of the plate.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の蓄電装置。 At least one of the spacer and the end plate has an insulating layer extending in a second direction intersecting with the first direction and a third direction intersecting with the first direction and the second direction. The power storage device according to any one of 4 above.
前記プレート凹凸面を有する第一プレート部と、
前記第一プレート部の前記第一方向側に配置される第二プレート部と、を有し、
前記第二プレート部は、前記第一方向に延設され、外部の部材に取り付けられる取付部を有し、
前記第二プレート部及び前記取付部の少なくとも一方は、前記第一方向と交差する第三方向において、前記第一プレート部の中央位置に配置される
請求項1〜5のいずれか1項に記載の蓄電装置。 The end plate is
A first plate portion having the plate uneven surface,
A second plate portion arranged on the first direction side of the first plate portion,
The second plate portion has an attachment portion that extends in the first direction and is attached to an external member,
At least 1 side of the said 2nd plate part and the said attachment part is arrange|positioned at the center position of the said 1st plate part in the 3rd direction which intersects the said 1st direction. Power storage device.
前記第一プレート部と前記第二プレート部との間に配置され、前記第三方向において前記第一プレート部の一端部から他端部まで延びる第三プレート部を有する
請求項6に記載の蓄電装置。 The end plate further includes
The electricity storage device according to claim 6, further comprising a third plate portion that is disposed between the first plate portion and the second plate portion and that extends from one end portion to the other end portion of the first plate portion in the third direction. apparatus.
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