JP2021097010A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓋体の変形を抑制するとともに水滴を蓋体の外面に留まらせ難くできる蓄電装置を提供すること。【解決手段】蓋体１４は、蓋体１４の長手方向Ｘに延びる縁部からケース本体１３とは反対側に突出するとともに蓋体１４の長手方向Ｘの全長において設けられたフランジ部１４ｂを有する。また、蓋体１４は、蓋体１４の長手方向Ｘにおける端子構造３０よりも外側の位置から蓋体１４の長手方向Ｘの端部１４ｃに至るまで厚さが徐々に薄くなる傾斜面２０を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、蓄電装置に関する。

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蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池などの二次電池が搭載されている。例えば、特許文献１に記載の二次電池は、正極電極と負極電極とがセパレータを介在させた状態で積層されることにより構成される電極体と、電極体を収容するケースと、電極体と電気的に接続されるとともに各極性を有する端子構造と、を備える。ケースは、電極体を収容するケース本体と、ケース本体の開口を閉塞する長四角板状の蓋体と、を有する。

国際公開第２０１８／００３７６１号

ところが、長四角板状の蓋体においては、ケースの内圧が上昇したときに蓋体が長手方向に撓むように変形する虞がある。
また、蓄電装置の使用環境によっては、蓋体のケース本体とは反対側に位置する外面で結露が生じることがある。これにより生じた水滴は、ケースの外面に留まり蓋体の腐食の原因になる虞がある。

本発明の目的は、蓋体の変形を抑制するとともに蓋体の外面に水滴を留まらせ難くできる蓄電装置を提供することにある。

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と、前記電極体と電気的に接続される正極及び負極の端子構造と、を備え、前記ケースは、前記電極体を収容するケース本体と、前記ケース本体の開口を閉塞する長四角板状の蓋体と、を有し、各極の前記端子構造は、前記蓋体における前記ケース本体に面する内面とは板厚方向の反対側の外面において、前記蓋体の長手方向における両端部に配置される蓄電装置であって、前記蓋体は、当該蓋体の長手方向に延びる縁部から前記ケース本体とは反対側に突出するとともに前記蓋体の長手方向の全長において設けられたフランジ部と、前記蓋体の長手方向における各端子構造よりも外側の位置から前記蓋体の長手方向の端部に至るまで板厚が徐々に薄くなる傾斜面と、を有する。

これによれば、フランジ部により、蓋体の剛性を長手方向の全長に亘って向上させることができ、ケースの内圧上昇時に蓋体が長手方向に撓み変形することを抑制できる。
また、蓋体の外面が上面となるように蓄電装置が配置されている状態で結露が生じた場合を考える。結露によって蓋体の外面に水滴が生じ、水滴が蓋体のフランジ部に接触すると、水滴はフランジ部を伝って蓋体の傾斜面に向けて誘導されやすくなる。蓋体の傾斜面に誘導された水滴は、蓋体の長手方向における端部からケースの外部に向けて排出される。

よって、蓋体が傾斜面を有しない場合と比べて、結露によって生じた水滴を蓋体の外面に留まらせ難くなる。したがって、蓋体の変形を抑制するとともに蓋体の外面に水滴を留まらせ難くできる。

上記記載の蓄電装置において、前記端子構造は、前記蓋体の外部に配置される外部端子を有し、前記外部端子は、前記蓋体の板厚方向において前記ケース本体とは反対側へ突出する軸部を有し、前記フランジ部の前記板厚方向に沿った先端は、前記軸部の前記板厚方向に沿った先端よりも前記蓋体の外面寄りに位置するとよい。

これによれば、フランジ部の先端が軸部の先端よりも板厚方向に沿った外方に位置する場合と比べて、外部端子の軸部に外部接続部材を取り付ける際に干渉しないため、取り扱いが容易になる。

この発明によれば、蓋の変形を抑制するとともに蓋体の外面に水滴を留まらせ難くできる。

実施形態の二次電池を示す分解斜視図。 二次電池を示す斜視図。 図２における３−３線断面図。 図２における４−４線断面図。

以下、蓄電装置を具体化した一実施例を図１〜図４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とを有する。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体１４とを有する。ケース本体１３は例えば、ステンレスやアルミニウムなどの金属製である。また、ケース本体１３は、長四角板状の底壁１３ａと、底壁１３ａの縁から延びる四角筒状の周壁１３ｂとを有する。ケース本体１３は、周壁１３ｂにより底壁１３ａとは反対側に開口している。

次に、蓋体１４について詳細に説明する。
図２又は図３に示すように、蓋体１４は、ケース本体１３の内側に臨む面に内面１４０を有するとともに、ケース１１の外側に臨む面に外面１４１を有する。蓋体１４を外面１４１側から見た平面視において、蓋体１４の外面１４１は長方形状である。以下の説明において、蓋体１４の外面１４１の長辺が延びる方向を長手方向Ｘとし、蓋体１４の外面１４１の短辺が延びる方向を短手方向Ｚとする。

蓋体１４は、蓋体１４の長手方向Ｘに延びる両縁部から突出するフランジ部１４ｂと、長手方向Ｘの両端部に位置する傾斜面２０と、を有する。フランジ部１４ｂは、蓋体１４の長手方向Ｘの全長において設けられている。

蓋体１４の外面１４１は、長手方向Ｘにおいて両方の傾斜面２０に挟まれた平坦面１４ａと、平坦面１４ａの長手方向の両端に連続する傾斜面２０とから構成されている。フランジ部１４ｂは、蓋体１４の外面１４１のうちの平坦面１４ａに対し直交している。また、フランジ部１４ｂは、ケース本体１３とは反対側に突出している。フランジ部１４ｂにおいて、蓋体１４の外面１４１からの突出方向の先端１４０ｂは、蓋体１４の長手方向Ｘの全体に亘って平坦である。フランジ部１４ｂの板厚Ｔ１は、ケース本体１３の周壁１３ｂの板厚Ｔ２よりも厚い。

蓋体１４の内面１４０は全体が平坦である。内面１４０からフランジ部１４ｂの先端１４０ｂまでの寸法は、蓋体１４の長手方向Ｘの全体に亘って一定である。つまり、フランジ部１４ｂの内面１４０からの高さは一定である。

傾斜面２０は、蓋体１４の長手方向Ｘにおける両端部に設けられている。各傾斜面２０は、平坦面１４ａの長手方向Ｘの両端から蓋体１４の長手方向Ｘの端部１４ｃに至るまで板厚が徐々に薄くなる。傾斜面２０の蓋体１４の短手方向Ｚにおける寸法は、蓋体１４の短手方向Ｚの全体に亘って一定である。ここで、一対のフランジ部１４ｂにおいて蓋体１４の短手方向Ｚに対向する面を対向面１４ｄとすると、傾斜面２０は、一対の対向面１４ｄの間に架け渡されている。

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。
電極体１２は、図示しない複数の正極電極と、複数の負極電極と、複数のセパレータと、を有する。電極体１２は、正極電極と負極電極とがセパレータ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。

図３又は図４に示すように、二次電池１０は、電極体１２と電気的に接続された正極及び負極の端子構造３０を備える。
端子構造３０は、板状の導電部材１６を有する。導電部材１６は、ケース１１の内部に配置される内部端子である。導電部材１６は、蓋体１４の内面１４０に沿うようにして、蓋体１４の内面１４０と電極体１２との間に配置されている。導電部材１６は、タブ群１５と接合されることにより、電極体１２と電気的に接続されている。

端子構造３０は、板状の外部端子１７を有する。外部端子１７は、板状の基部１７ａと、基部から突出する軸部１７ｂと、を有する。外部端子１７は、ケース１１の外部に配置される。軸部１７ｂは、蓋体１４の板厚方向Ｙにおいてケース本体１３とは反対側へ突出する。本実施形態では、軸部１７ｂは、蓋体１４の板厚方向Ｙにおいて基部１７ａからケース本体１３とは反対側へ突出する。

端子構造３０は、引出端子１８を有する。引出端子１８は、板状の基部１８ａと、基部１８ａから延出する軸部１８ｂと、を有する。引出端子１８は、基部１８ａが導電部材１６に接合されることにより、導電部材１６と電気的に接続されている。

二次電池１０は、板状のインシュレータ１９を備える。インシュレータ１９は、蓋体１４の外面１４１と外部端子１７との間に配置され、蓋体１４と外部端子１７とを絶縁する。

蓋体１４において、フランジ部１４ｂの板厚方向Ｙに沿った先端１４０ｂは、軸部１７ｂの板厚方向Ｙに沿った先端１７０ｂよりも蓋体１４の外面１４１寄りに位置している。つまり、軸部１７ｂの先端１７０ｂは、フランジ部１４ｂの先端１４０ｂよりも上へ突出している。また、フランジ部１４ｂの板厚方向Ｙに沿った先端１４０ｂは、基部１７ａの先端１７０ａよりも蓋体１４の外面１４１寄りに位置している。

軸部１７ｂの先端１７０ｂには、例えばバスバーのような外部接続部材４０を固定することができる。外部接続部材４０を介して複数の二次電池１０を接続することができる。
傾斜面２０は、蓋体１４の長手方向Ｘにおける端子構造３０よりも外側から蓋体１４の長手方向Ｘにおける端部１４ｃに至るまで厚さが徐々に薄くなっている。本実施形態では、蓋体１４の外面１４１に位置する端子構造３０は、外部端子１７と、インシュレータ１９と、引出端子１８の軸部１８ｂである。そして、各傾斜面２０は、外部端子１７及びインシュレータ１９の縁のうち、蓋体１４の長手方向Ｘの各端部１４ｃに近い縁よりも外側に位置している。

次に二次電池１０の作用について説明する。
二次電池１０の使用時、ケース１１の内圧の上昇に伴い、蓋体１４及びケース本体１３の周壁１３ｂに大きな圧力が作用する。このとき、蓋体１４の長手方向Ｘの全長に亘ってフランジ部１４ｂが設けられているため、蓋体１４の長手方向Ｘへの剛性が全体に亘って向上している。これにより、蓋体１４に大きな圧力が作用しても蓋体１４が長手方向に沿って外側に向けて変形し難くなる。

また、蓋体１４の外面１４１に結露が生じた場合、水滴が蓋体１４のフランジ部１４ｂに接触すると、水滴はフランジ部１４ｂを伝って蓋体１４の傾斜面２０に向けて誘導されやすい。蓋体１４の傾斜面２０に誘導された水滴は、蓋体１４の長手方向Ｘにおける端部１４ｃから外部に向けて排出される。そのため、蓋体１４の外面１４１のうちの平坦面１４ａに水滴が留まり難くなる。

上記実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）フランジ部１４ｂにより、ケース１１の内圧上昇時に、蓋体１４が長手方向Ｘに撓み変形することを抑制できる。

（２）蓋体１４が傾斜面２０を有することにより、蓋体１４の外面１４１のうちの平坦面１４ａに水滴を留らせ難くできる。
（３）フランジ部１４ｂの先端１４０ｂが軸部１７ｂの先端１７０ｂよりも上方に位置する場合と比べて、外部端子１７の軸部１８ｂに外部接続部材４０を接続する際に干渉し難いため、取り扱いが容易となる。

（４）フランジ部１４ｂの先端１４０ｂが基部１７ａの先端１７０ａよりも上方に位置する場合と比べて、外部端子１７の軸部１８ｂに外部接続部材４０を接続する際に外部接続部材４０を外部端子１７の基部１７ａに密着させることができるため、より安定的に固定できる。

（５）傾斜面２０は、端子構造３０よりも外側に位置するため、端子構造３０は傾斜面２０ではなく平坦面１４ａに配置されている。このため、傾斜面２０に端子構造３０を配置する場合と比べて、端子構造３０をより安定した状態で配置できる。

（６）フランジ部１４ｂを蓋体１４の短手方向Ｚに延びる縁部には設けない。その代わりに蓋体１４の短手方向Ｚに延びる縁部に繋がる傾斜面２０を設けている。蓋体１４の短手方向Ｚに延びる縁部は、長手方向Ｘに延びる縁部に比べて撓み変形しにくいため、フランジ部１４ｂを設けなくてもよい。このような短手方向Ｚに延びる縁部に傾斜面２０を設けることで、蓋体１４の撓み変形を抑制しながら、水滴を留まらせ難くできる。

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。

○ 実施形態において、電極体１２は、正極電極と負極電極とがセパレータ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。

○ 実施形態において、フランジ部１４ｂは、蓋体１４の長手方向Ｘに延びる両方側の縁部に設けられる場合に限らず、片側の端部にのみ設けられていてもよい。
○ 実施形態において、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、正極活物質層と負極活物質層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。

○ 実施形態において、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。

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…底壁、１３ｂ…周壁、１４…蓋体、１４ｂ…フランジ部、１４ｃ…端部、１７…外部端子、１７ｃ…軸部、２０…傾斜面、３０…端子構造、４０…外部接続部材、１４１…外面、１７０ｂ…先端、Ｘ…長手方向。

Claims (2)

1. 電極体を収容するケースと、
   前記電極体と電気的に接続される正極及び負極の端子構造と、を備え、
   前記ケースは、前記電極体を収容するケース本体と、
   前記ケース本体の開口を閉塞する長四角板状の蓋体と、を有し、
   各極の前記端子構造は、前記蓋体における前記ケース本体に面する内面とは板厚方向の反対側の外面において、前記蓋体の長手方向における両端部に配置される蓄電装置であって、
   前記蓋体は、当該蓋体の長手方向に延びる縁部から前記ケース本体とは反対側に突出するとともに前記蓋体の長手方向の全長において設けられたフランジ部と、
   前記蓋体の長手方向における各端子構造よりも外側の位置から前記蓋体の長手方向の端部に至るまで板厚が徐々に薄くなる傾斜面と、を有することを特徴とする蓄電装置。
2. 前記端子構造は、前記蓋体の外部に配置される外部端子を有し、
   前記外部端子は、前記蓋体の板厚方向において前記ケース本体とは反対側へ突出する軸部を有し、
   前記フランジ部の前記板厚方向に沿った先端は、前記軸部の前記板厚方向に沿った先端よりも前記蓋体の外面寄りに位置することを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。

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