JP2021086651A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device.
従来から、EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug in Hybrid Vehicle)などの車両には、電動機などへの供給電力を蓄えるリチウムイオン二次電池などの蓄電装置が搭載されている。特許文献1に開示されている二次電池は、ケースとしての外装容器を有している。外装容器は、電極体を収容するケース本体としての第2容器と、第2容器の開口を閉塞する蓋としての第1容器とを有している。第1容器は、角筒形状に形成された周壁と、当該周壁の第1容器の底壁とは反対側の端部を閉塞する底壁とを有している。第1容器の周壁は、第1容器の底壁から第2容器に向けて突出している。よって、第1容器は、第2容器に向けて開口する形状である。 Conventionally, vehicles such as EVs (Electric Vehicles) and PHVs (Plug in Hybrid Vehicles) are equipped with power storage devices such as lithium-ion secondary batteries for storing power supplied to electric vehicles and the like. The secondary battery disclosed in Patent Document 1 has an outer container as a case. The outer container has a second container as a case body for accommodating the electrode body and a first container as a lid for closing the opening of the second container. The first container has a peripheral wall formed in a square tube shape and a bottom wall that closes an end portion of the peripheral wall opposite to the bottom wall of the first container. The peripheral wall of the first container projects from the bottom wall of the first container toward the second container. Therefore, the first container has a shape that opens toward the second container.
また、上記の二次電池は、第1容器と第2容器とが溶接された溶接部を有している。溶接部は、第1容器により第2容器の開口を閉塞した状態で第1容器と第2容器との境界部分に形成されている。 Further, the above-mentioned secondary battery has a welded portion in which the first container and the second container are welded together. The welded portion is formed at the boundary portion between the first container and the second container with the opening of the second container closed by the first container.
ところで、蓄電装置の使用時、外装容器の内圧の上昇に伴い、第1容器の周壁が外装容器の外側に向けて変形しやすくなる。具体的には、第1容器の周壁が第1容器の底壁との境界部分を起点として外装容器の外側に向けて変形しやすくなる。このような周壁の変形は、蓄電装置が大型化するほど大きくなる。そして、第1容器の周壁が外装容器の外側に向けて変形すると、第1容器と第2容器との溶接部に亀裂が発生し、外装容器の気密性が維持できなくなる虞がある。 By the way, when the power storage device is used, the peripheral wall of the first container tends to be deformed toward the outside of the outer container as the internal pressure of the outer container increases. Specifically, the peripheral wall of the first container is likely to be deformed toward the outside of the outer container starting from the boundary portion with the bottom wall of the first container. Such deformation of the peripheral wall increases as the size of the power storage device increases. If the peripheral wall of the first container is deformed toward the outside of the outer container, cracks may occur in the welded portion between the first container and the second container, and the airtightness of the outer container may not be maintained.
本発明の目的は、ケースの気密性を維持することができる蓄電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power storage device capable of maintaining the airtightness of a case.
上記課題を解決する蓄電装置は、電極体を収容するケース本体、及び前記ケース本体の開口を閉塞する蓋を有するケースを有し、前記ケース本体は、板状の第1底壁と、前記第1底壁の縁から延びる筒状の第1周壁と、を有し、前記蓋は、板状の第2底壁と、前記第2底壁の縁から前記第1周壁に向けて延びる筒状の第2周壁と、を有し、前記第1周壁の先端部と前記第2周壁の先端部とを溶接した溶接部を有する蓄電装置であって、前記第1周壁の先端部と前記第2周壁の先端部との突き合わせ方向に直交する平面によって前記溶接部を切断したときの断面を第1断面とし、前記第2底壁において前記ケース内に露出する部位のうち前記突き合わせ方向に沿って前記ケース本体から最も離れた部位を最遠部とし、かつ当該最遠部を通るように前記平面で前記蓋を切断したときの前記第2周壁における断面を第2断面としたとき、前記蓋は、前記第2断面の断面積を前記第1断面の断面積よりも大きくする肉厚部を有している。 The power storage device for solving the above problems has a case body for accommodating the electrode body and a case having a lid for closing the opening of the case body, and the case body has a plate-shaped first bottom wall and the first. It has a tubular first peripheral wall extending from the edge of one bottom wall, and the lid has a plate-shaped second bottom wall and a tubular shape extending from the edge of the second bottom wall toward the first peripheral wall. A power storage device having the second peripheral wall of the above and having a welded portion in which the tip end portion of the first peripheral wall and the tip end portion of the second peripheral wall are welded, and the tip portion of the first peripheral wall and the second peripheral wall. The cross section when the welded portion is cut by a plane orthogonal to the abutting direction with the tip end portion of the peripheral wall is defined as the first cross section, and the portion of the second bottom wall exposed in the case is described along the abutting direction. When the part farthest from the case body is the farthest part, and the cross section of the second peripheral wall when the lid is cut in the plane so as to pass through the farthest part is the second cross section, the lid is It has a thick portion that makes the cross-sectional area of the second cross section larger than the cross-sectional area of the first cross section.
これによれば、蓋が肉厚部を有していない場合と比べて第2周壁の剛性を向上できるため、第2周壁が外側に向けて変形しにくくなる。そのため、ケースの内圧が上昇したとき、溶接部に応力が発生しにくくなり、溶接部に亀裂が入りにくくなる。その結果、ケースの気密性を維持することができる。 According to this, since the rigidity of the second peripheral wall can be improved as compared with the case where the lid does not have a thick portion, the second peripheral wall is less likely to be deformed toward the outside. Therefore, when the internal pressure of the case rises, stress is less likely to be generated in the welded portion, and cracks are less likely to occur in the welded portion. As a result, the airtightness of the case can be maintained.
上記蓄電装置において、前記平面で前記蓋を切断したときの前記肉厚部の断面積は、前記第2断面の断面積を最大として前記突き合わせ方向に沿って前記ケース本体から前記第2底壁に向かうにつれて徐々に大きくなるとよい。 In the power storage device, the cross-sectional area of the thick portion when the lid is cut on the flat surface is from the case body to the second bottom wall along the abutting direction with the cross-sectional area of the second cross section as the maximum. It should grow gradually as you go.
これによれば、例えば、肉厚部の断面積が急激に変化するような場合と比べて、肉厚部に局所的な応力が作用しないため、蓋の変形を抑制しやすい。
上記蓄電装置において、前記第2底壁は、長四角板状であるとともに前記第2周壁は四角筒状であり、前記肉厚部は、前記第2底壁の長手方向に延びる前記第2底壁と前記第2周壁との境界の全長に設けられているとよい。
According to this, as compared with the case where the cross-sectional area of the thick portion changes abruptly, for example, since local stress does not act on the thick portion, it is easy to suppress the deformation of the lid.
In the power storage device, the second bottom wall has a long square plate shape, the second peripheral wall has a square tubular shape, and the thick portion extends in the longitudinal direction of the second bottom wall. It is preferable that the wall is provided over the entire length of the boundary between the wall and the second peripheral wall.
これによれば、第2底壁の短手方向よりも撓みやすい長手方向に肉厚部を設けることにより、蓋の剛性を効果的に向上できる。
上記蓄電装置において、前記第2底壁は、長四角板状であるとともに前記第2周壁は四角筒状であり、前記第2周壁における4つの角部において前記肉厚部が形成されるとよい。
According to this, the rigidity of the lid can be effectively improved by providing the thick portion in the longitudinal direction in which the second bottom wall is more likely to bend than in the lateral direction.
In the power storage device, it is preferable that the second bottom wall has a long square plate shape and the second peripheral wall has a square tubular shape, and the thick portion is formed at the four corner portions of the second peripheral wall. ..
これによれば、肉厚部を設けていない場合と比べて蓋の剛性を向上できる。
上記蓄電装置において、前記第2底壁は、長四角板状であるとともに前記第2周壁は四角筒状であり、前記第2周壁が前記第2底壁を囲む方向の全体に亘って前記肉厚部が形成されるとよい。
According to this, the rigidity of the lid can be improved as compared with the case where the thick portion is not provided.
In the power storage device, the second bottom wall has a long square plate shape and the second peripheral wall has a square tubular shape, and the meat is covered over the entire direction in which the second peripheral wall surrounds the second bottom wall. Thick parts should be formed.
これによれば、第2周壁のうち、第2底壁を囲む部分の一部分に肉厚部が形成されている場合と比べて、第2断面の断面積を大きくすることができ、蓋の剛性を向上させることができる。 According to this, the cross-sectional area of the second cross section can be increased as compared with the case where a thick portion is formed in a part of the second peripheral wall surrounding the second bottom wall, and the rigidity of the lid can be increased. Can be improved.
この発明によれば、ケースの気密性を維持することができる。 According to the present invention, the airtightness of the case can be maintained.
以下、蓄電装置を具体化した一実施例を図1〜図6にしたがって説明する。
図1又は図2に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、ケース11と、ケース11に収容される電極体12とを有している。ケース11は、電極体12を収容するケース本体13と、ケース本体13の開口を閉塞する蓋14とを有している。ケース本体13及び蓋14は、例えば、ステンレスやアルミニウムのような金属製である。また、ケース本体13は、長四角板状の第1底壁13aと、第1底壁13aの縁から延びる四角筒状の第1周壁13bとを有している。ケース本体13は、第1周壁13bにより第1底壁13aとは反対側に開口している。なお、本実施形態の二次電池10は、リチウムイオン二次電池である。また、本実施形態の二次電池10は、その外観が角型をなす角型電池である。
Hereinafter, an embodiment in which the power storage device is embodied will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
As shown in FIG. 1 or 2, the
電極体12は、正極の電極としての複数の正極電極21と、負極の電極としての複数の負極電極22と、複数のセパレータ23と、を有している。電極体12は、正極電極21と負極電極22とがセパレータ23を介在させた状態で積層されることにより直方体状をなしている。
The
正極電極21は、矩形シート状の正極金属箔24と、正極金属箔24の両面に存在する正極活物質層25と、を有している。正極金属箔24は、例えばアルミニウム箔である。正極電極21は、一対の長辺に沿う縁部のうち一方の縁部の一部から突出した矩形状の正極タブ26を有している。正極タブ26は、正極活物質層25が存在せず、正極金属箔24そのもので構成されている。
The
負極電極22は、矩形シート状の負極金属箔27と、負極金属箔27の両面に存在する負極活物質層28とを有している。負極金属箔27は、例えば銅箔である。負極電極22は、一対の長辺に沿う縁部の一方の縁部の一部から突出した矩形状の負極タブ29を有している。負極タブ29は、負極活物質層28が存在せず、負極金属箔27そのもので構成されている。
The
セパレータ23は、矩形シート状の絶縁性材料製である。セパレータ23は、正極電極21と負極電極22とを絶縁している。
図1又は図3に示すように、電極体12は、正極タブ26が寄せ集められた正極のタブ群15と、負極タブ29が寄せ集められた負極のタブ群15と、を有する。
The
As shown in FIG. 1 or 3, the
二次電池10は、電極体12から電気を取り出すための各極性の端子部16を有する。各端子部16は、矩形状の導電部材16aと、導電部材16aから突出する電極端子16bと、を有する。正極の端子部16の導電部材16aは、正極のタブ群15に接合され、負極の端子部16の導電部材16aは、負極のタブ群15に接合される。各電極端子16bは、蓋14を貫通してケース11外に突出するとともに、蓋14に固定されている。各電極端子16bの先端部には、二次電池10同士を電気的に接続する図示しない外部装置が固定可能である。二次電池10は、蓋14と各端子部16の電極端子16bとを絶縁するための絶縁リング17を有する。
The
二次電池10は、電極体12を覆う絶縁シート18を有する。絶縁シート18は、電極体12と、ケース本体13と、を絶縁する。
図1又は図4に示すように、蓋14は、長四角板状の第2底壁14aと、第2底壁14aの縁から第1周壁13bに向けて延びる四角筒状の第2周壁14bと、を有する。
The
As shown in FIG. 1 or 4, the
二次電池10は、ケース本体13と蓋14とが溶接された溶接部20を有する。溶接部20は、第1周壁13bの先端部13cと第2周壁14bの先端部14cとを突き合わせた状態で両方の先端部13c,14cを接合している。なお、溶接部20は、ドットハッチングで示す。なお、以下の説明において、第1周壁13bの先端部13cと、第2周壁14bの先端部14cとを突き合わせる方向を突き合わせ方向Yとする。第2底壁14aにおいて、ケース11の内側に臨む面を内面141aとし、ケース11の外側に露出する面を外面140aとする。第2底壁14aを外面140aから見た平面視において、第2底壁14aの長辺が延びる方向を蓋14の長手方向Xとし、短辺が延びる方向を蓋14の短手方向Zとする。
The
第2周壁14bは、突き合わせ方向Yに沿った先端部14c寄りに肉薄部31を有するとともに、突き合わせ方向Yにおける肉薄部31よりも第2底壁14a寄りに肉厚部30を備える。肉薄部31は、第2周壁14bのうち、突き合わせ方向Yに沿って厚みが一定の部位である。肉厚部30は、第2周壁14bのうち、突き合わせ方向Yに沿って肉薄部31から第2底壁14aに向けて厚みが徐々に厚くなる部分である。第2周壁14bのうち、ケース11の内側に臨む面を内面141bとし、ケース11の外側に露出する面を外面140bとする。第2周壁14bの内面141bのうち、肉薄部31での内面を内面310と記載し、肉厚部30の内面を内面300と記載する。突き合わせ方向Yに沿って蓋14を切断した断面では肉薄部31の内面310は、外面140bに対し平行である。突き合わせ方向Yに沿って蓋14を切断した断面では、肉厚部30の内面300は、突き合わせ方向Yに沿って肉薄部31から第2底壁14aに向かうに従い外面140bから徐々に離れるように傾斜したテーパ状である。
The second
したがって、肉薄部31は、第2周壁14bの全体に亘って設けられ、肉厚部30は、第2周壁14bの長辺の全長に亘って設けられるとともに、第2周壁14bの短辺の全長に亘って設けられている。つまり、肉厚部30は、第2周壁14bが第2底壁14aを囲む方向の全体に亘って設けられている。
Therefore, the
図4〜図6に示すように、突き合わせ方向Yに直交する平面Pに沿って溶接部20を切断したときの断面を第1断面A1とする。ケース11においては、第1断面A1の断面積を最小としている。また、第2底壁14aにおいて、ケース11内に露出する部位のうち突き合わせ方向Yに沿ってケース本体13から最も離れた部位を最遠部とすると、本実施形態では、最遠部は、第2底壁14aの内面141aである。この内面141aを通るように蓋14を平面Pで切断したときの断面を第2断面A2とする。蓋14は、肉厚部30を設けることで、第2断面A2の断面積が、第1断面A1の断面積よりも大きくなっている。
As shown in FIGS. 4 to 6, the cross section when the welded
上記したように肉厚部30は、突き合わせ方向Yに沿って肉薄部31から第2底壁14aに向かうに従い徐々に厚くなるため、肉厚部30の断面積は、肉薄部31側から第2底壁14aに向けて徐々に大きくなり、第2断面A2において最大となっている。
As described above, the
図5又は図6に示すように、第2断面A2は、第1断面A1よりも大きい。肉厚部30は、第2底壁14aと第2周壁14bとの全ての境界部分に設けられている。
次に、二次電池10の作用を説明する。
As shown in FIG. 5 or 6, the second cross section A2 is larger than the first cross section A1. The
Next, the operation of the
二次電池10の使用時、ケース11の内圧上昇に伴い、蓋14の第2底壁14a及び第2周壁14bに大きな圧力が作用する。このとき、第2断面A2の断面積が第1断面A1の断面積よりも大きいため、第2周壁14bの剛性が向上している。これにより、第2周壁14bに大きな圧力が作用しても第2周壁14bが外側に向けて変形し難くなる。
When the
上記実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)蓋14の肉厚部30により、第2周壁14bがケース11の外方へ向けて大きく変形することが抑制されるため、溶接部20に発生する応力を抑制でき、溶接部20に亀裂が生じることを抑制できる。その結果、ケース11の気密性を維持することができる。仮に、ケース11が大型化しても蓋14の第2周壁14bの変形を抑制することができるため、ケース11の気密性を維持することができる。
According to the above embodiment, the following effects are obtained.
(1) Since the
(2)肉厚部30の断面積は、第2断面A2の断面積を最大として突き合わせ方向Yに沿ってケース本体13から第2底壁14aに向かうにつれて徐々に大きくなっている。これによれば、例えば、突き合わせ方向Yでの断面視において肉厚部30の内面300がテーパ状ではなく四角形をなしている場合と比べて、ケース11の内部の他部品と干渉することなく断面積を増大させることができる。
(2) The cross-sectional area of the
(3)肉厚部30は、第2周壁14bが第2底壁14aを囲む方向の全体に亘って形成されている。例えば、第2周壁14bの一部分にのみ肉厚部30が形成されている場合と比べて、第2断面A2の断面積が大きくなる。したがって、第2周壁14bの剛性がさらに向上する。その結果、ケース11の気密性をさらに維持することができる。
(3) The
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。 The above embodiment can be modified and implemented as follows. The above embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
○ 図7に示すように、肉厚部30の形状は、突き合わせ方向Yに沿った断面視において、肉薄部31から第2底壁14aに向けて湾曲しながら凹む形状であってもよい。具体的には、肉厚部30は、第2底壁14aと交わる端部311と第2周壁14bと交わる端部312とを結ぶ仮想線Lよりも突出しておらず、アール状に設けられていてもよい。
○ As shown in FIG. 7, the shape of the
○ 図8に示すように、肉厚部30の形状は、突き合わせ方向Yに沿った断面視において、肉薄部31から第2底壁14aに向けて湾曲しながら膨らむ形状であってもよい。具体的には、肉厚部30は、第2底壁14aと交わる端部311と第2周壁14bと交わる端部312とを結ぶ仮想線Lよりも突出しており、アール状に設けられていてもよい。
○ As shown in FIG. 8, the shape of the
○ 図9に示すように、肉厚部30は、第2底壁14aの内面141aよりもケース本体13寄りであって内面141aに平行な面である第1肉厚面313と、第2周壁14bの内面141bよりも内側に位置していて内面141bに平行な面である第2肉厚面314と、により形成されていてもよい。
○ As shown in FIG. 9, the
○ 図10に示すように、肉厚部30は、断面形状が階段状をなしていてもよい。具体的には、肉厚部30は、第2周壁14bの内面141bから内側に向けて突出する第1肉厚部30aと、内面141bから第1肉厚部30aよりも内側に向けて突出する第2肉厚部30bと、内面141bから第2肉厚部30bよりも突出する第3肉厚部30cと、を有する形状であってもよい。
○ As shown in FIG. 10, the
○ 図11に示すように、第2周壁14bの先端部40は、厚さ方向の内面側が外面側よりも突き合わせ方向Yへ突出した段差形状であってもよい。先端部40は、厚さ方向の内面側に、第1先端部41を有し、第1先端部41よりも外側に第2先端部42を有する。この場合、第1周壁13bの内面13dと第1先端部41の外面41aとが接するとともに、第1周壁13bの先端部13cと第2先端部42とが突き合わされるとともに、第1周壁13bの先端部13cの先端部13cと第2先端部42とが溶接されて溶接部20を形成している。
○ As shown in FIG. 11, the
○ 図12に示すように、第2底壁14aと第2周壁14bとの境界における4つの角部において、肉厚部30が設けられていてもよい。
○ 実施形態において、電極体12は、正極電極21と負極電極22とがセパレータ23を介在させた状態で積層される積層型の電極体であったが、例えば、長尺シート状の正極電極と長尺シート状の負極電極とが長尺シート状のセパレータ23を介在させた状態で巻回される巻回型の電極体であってもよい。
○ As shown in FIG. 12, a
○ In the embodiment, the
○ 二次電池10は、リチウムイオン二次電池に限らず、他の二次電池であってもよい。要は、正極活物質層25と負極活物質層28との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
○ The
○ 蓄電装置は、キャパシタなどの二次電池10以外の蓄電装置にも適用できる。
○ The power storage device can be applied to a power storage device other than the
10…蓄電装置としての二次電池、11…ケース、12…電極体、13…ケース本体、13a…第1底壁、13b…第1周壁、13c…先端部、14…蓋、14a…第2底壁、14b…第2周壁、14c…先端部、20…溶接部、30…肉厚部、31…肉薄部、A1…第1断面、A2…第2断面、P…平面、Y…突き合わせ方向。 10 ... Secondary battery as a power storage device, 11 ... Case, 12 ... Electrode body, 13 ... Case body, 13a ... First bottom wall, 13b ... First peripheral wall, 13c ... Tip, 14 ... Lid, 14a ... Second Bottom wall, 14b ... 2nd peripheral wall, 14c ... Tip part, 20 ... Welded part, 30 ... Thick part, 31 ... Thin part, A1 ... 1st cross section, A2 ... 2nd cross section, P ... Plane, Y ... Butting direction ..
Claims (5)
前記ケース本体は、板状の第1底壁と、
前記第1底壁の縁から延びる筒状の第1周壁と、を有し、
前記蓋は、板状の第2底壁と、
前記第2底壁の縁から前記第1周壁に向けて延びる筒状の第2周壁と、を有し、
前記第1周壁の先端部と前記第2周壁の先端部とを溶接した溶接部を有する蓄電装置であって、
前記第1周壁の先端部と前記第2周壁の先端部との突き合わせ方向に直交する平面によって前記溶接部を切断したときの断面を第1断面とし、
前記第2底壁において前記ケース内に露出する部位のうち前記突き合わせ方向に沿って前記ケース本体から最も離れた部位を最遠部とし、かつ当該最遠部を通るように前記平面で前記蓋を切断したときの前記第2周壁における断面を第2断面としたとき、
前記蓋は、前記第2断面の断面積を前記第1断面の断面積よりも大きくする肉厚部を有していることを特徴とする蓄電装置。 It has a case body for accommodating the electrode body and a case having a lid for closing the opening of the case body.
The case body has a plate-shaped first bottom wall and
It has a tubular first peripheral wall extending from the edge of the first bottom wall.
The lid has a plate-shaped second bottom wall and
It has a tubular second peripheral wall extending from the edge of the second bottom wall toward the first peripheral wall.
A power storage device having a welded portion obtained by welding the tip end portion of the first peripheral wall and the tip end portion of the second peripheral wall.
The cross section when the welded portion is cut by a plane orthogonal to the abutting direction between the tip end portion of the first peripheral wall and the tip end portion of the second peripheral wall is defined as the first cross section.
Of the parts exposed in the case on the second bottom wall, the part farthest from the case body along the abutting direction is the farthest part, and the lid is placed on the plane so as to pass through the farthest part. When the cross section of the second peripheral wall when cut is taken as the second cross section,
The lid is a power storage device having a wall thickness portion that makes the cross-sectional area of the second cross section larger than the cross-sectional area of the first cross section.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2024065468A1 (en) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Battery cell, battery, and electric device |
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2019
- 2019-11-25 JP JP2019212187A patent/JP2021086651A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2024065468A1 (en) * | 2022-09-29 | 2024-04-04 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Battery cell, battery, and electric device |
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