JP2022029073A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電素子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.
特許文献1には、複数のセルで構成された電池スタックと電池スタックを収容するケースとを備える電池パックが開示されている。複数のセルのそれぞれは、内圧が上昇した場合に内部のガスを外部に排出するように構成されたガス排出弁を有している。この電池パックにおいて、各ガス排出弁と、ケースの上部を構成するアッパーケースとの間に板材が配置される。板材は、電池スタック及び板材を上方から平面視した場合に、板材が各ガス排出弁に重なるように配置される。 Patent Document 1 discloses a battery pack including a battery stack composed of a plurality of cells and a case for accommodating the battery stack. Each of the plurality of cells has a gas discharge valve configured to discharge the internal gas to the outside when the internal pressure rises. In this battery pack, a plate material is arranged between each gas discharge valve and the upper case constituting the upper part of the case. The plate material is arranged so that the plate material overlaps with each gas discharge valve when the battery stack and the plate material are viewed in a plan view from above.
上記従来の電池パック(蓄電装置)では、複数のセル(蓄電素子)を有する電池スタック(蓄電素子ユニット)における各ガス排出弁の直上に、例えば金属等によって形成された板材を配置する。これにより、蓄電素子ユニットの上方に配置されたアッパーケース等の樹脂製の部材を、ガス排出弁から勢いよく排出されるガスの熱等から保護することができる。しかし、上記従来の蓄電装置では、数点のボルト等の固定具によって板材をアッパーケースに固定する必要がある。これにより、固定具を配置するためのスペースが必要となること、及び、蓄電装置の部品点数が増加する等の問題が生じる。つまり、従来の蓄電装置では、安全性の向上のために、蓄電装置の構成が複雑になる。 In the conventional battery pack (power storage device), a plate material made of, for example, metal is arranged directly above each gas discharge valve in a battery stack (power storage element unit) having a plurality of cells (power storage elements). As a result, the resin member such as the upper case arranged above the power storage element unit can be protected from the heat of the gas vigorously discharged from the gas discharge valve. However, in the above-mentioned conventional power storage device, it is necessary to fix the plate material to the upper case with a fixing tool such as several bolts. This causes problems such as the need for a space for arranging the fixture and an increase in the number of parts of the power storage device. That is, in the conventional power storage device, the configuration of the power storage device becomes complicated in order to improve the safety.
本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目してなされたものであり、簡易な構成で安全性を向上させ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 by the inventor of the present application with a new focus on the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a power storage device capable of improving safety with a simple configuration.
本発明の一態様に係る蓄電装置は、蓄電素子を有する蓄電素子ユニットと、蓄電素子ユニットにおける、前記蓄電素子のガス排出弁側に配置された、前記ガス排出弁から排出されるガスの経路を形成する経路形成部材と、前記経路形成部材の内部において、前記ガス排出弁と対向する位置に支持され、かつ、前記経路形成部材に対して挿抜自在に配置された板状の断熱部材とを備え、前記蓄電素子ユニットは、前記蓄電素子の、前記ガス排出弁が配置された面に隣接する側面に対向する位置に配置された板状部材を有し、前記板状部材は、前記経路形成部材側の端部に設けられた規制部であって、前記断熱部材の前記経路形成部材からの抜け出しを規制する規制部を有する。 The power storage device according to one aspect of the present invention has a power storage element unit having a power storage element and a path of gas discharged from the gas discharge valve arranged on the gas discharge valve side of the power storage element in the power storage element unit. It is provided with a path forming member to be formed and a plate-shaped heat insulating member supported at a position facing the gas discharge valve inside the path forming member and freely arranged with respect to the path forming member. The power storage element unit has a plate-shaped member arranged at a position facing the side surface of the power storage element adjacent to the surface on which the gas discharge valve is arranged, and the plate-shaped member is the path forming member. It is a regulation unit provided at the end on the side, and has a regulation unit that regulates the escape of the heat insulating member from the path forming member.
この構成によれば、断熱部材によって、例えば樹脂で形成された経路形成部材を高温のガスから保護することができる。また、断熱部材を経路形成部材に挿入することで断熱部材を経路形成部材に支持させ、その状態で、経路形成部材を蓄電素子ユニットに取り付ける。これにより、断熱部材は、経路形成部材から抜け出せない状態となる。すなわち、断熱部材の、経路形成部材に対する締結または接着などの固定作業は不要である。また、ボルト等の固定具を配置するスペースも不要であり、例えば、蓄電素子を保持、保護、または拘束する板状部材の一部を利用して、断熱部材の経路形成部材からの抜け出しを規制することができる。このように、本態様に係る蓄電装置は、簡易な構成で、安全性を向上させることができる。 According to this configuration, the heat insulating member can protect, for example, a path forming member made of resin from a high temperature gas. Further, by inserting the heat insulating member into the path forming member, the heat insulating member is supported by the path forming member, and in that state, the path forming member is attached to the power storage element unit. As a result, the heat insulating member cannot escape from the path forming member. That is, fixing work such as fastening or bonding of the heat insulating member to the path forming member is unnecessary. In addition, there is no need for a space for arranging fixtures such as bolts. For example, a part of the plate-shaped member that holds, protects, or restrains the power storage element is used to regulate the escape of the heat insulating member from the path forming member. can do. As described above, the power storage device according to this aspect can improve the safety with a simple configuration.
前記経路形成部材は、前記経路形成部材の外部に露出する開口部であって、前記内部への前記断熱部材の挿抜を許容する開口部を有し、前記規制部は、前記断熱部材の抜け出し方向における前記開口部の外側に位置する、としてもよい。 The path forming member is an opening exposed to the outside of the path forming member, and has an opening that allows insertion and removal of the heat insulating member into the inside, and the restricting portion is a direction in which the heat insulating member comes out. It may be located outside the opening in the above.
この構成によれば、例えば、断熱部材を容易に経路形成部材の内部に挿入することができ、かつ、断熱部材の経路形成部材からの抜け出しをより確実に行うことができる。また、製造段階において、断熱部材の抜け出しが規制された状態であるか否かを目視すること、または、画像認識することが容易である。つまり、安全性の向上とともに、製造工程の容易化が図られる。 According to this configuration, for example, the heat insulating member can be easily inserted into the path forming member, and the heat insulating member can be more reliably pulled out from the path forming member. Further, in the manufacturing stage, it is easy to visually check whether or not the heat insulating member is restricted from coming out, or to recognize an image. That is, the safety is improved and the manufacturing process is facilitated.
前記経路形成部材は、前記開口部とは異なる位置に形成された、前記経路形成部材の内部の前記ガスを前記経路形成部材の外部に排出するための排出口を有する、としてもよい。 The path forming member may have a discharge port formed at a position different from the opening for discharging the gas inside the path forming member to the outside of the path forming member.
この構成によれば、例えば、経路形成部材の内部のガスが、開口部とは異なる位置に形成された排出口から経路形成部材の外部に排出されるため、開口部の外側に設けられた規制部が、ガスの排出の妨げとなることがない。また、ガスの熱によって規制部が変形または溶融等する可能性が低減されるため、規制部による断熱部材の位置規制機能が失われる可能性は低い。つまり蓄電素子のガス排出弁が開放された場合(開弁した場合)において、断熱部材による経路形成部材の保護効果は維持され、かつ、蓄電素子から排出されたガスを効率よく所定の位置まで導くことができる。 According to this configuration, for example, the gas inside the path forming member is discharged to the outside of the path forming member from the discharge port formed at a position different from the opening, so that the regulation provided on the outside of the opening is provided. The part does not interfere with the discharge of gas. Further, since the possibility that the regulating portion is deformed or melted due to the heat of the gas is reduced, it is unlikely that the function of regulating the position of the heat insulating member by the regulating portion is lost. That is, when the gas discharge valve of the power storage element is opened (when the valve is opened), the protective effect of the path forming member by the heat insulating member is maintained, and the gas discharged from the power storage element is efficiently guided to a predetermined position. be able to.
前記規制部は、前記板状部材の、前記ガス排出弁が向けられた方向において前記蓄電素子よりも突出する突出部分であって、前記断熱部材の、前記経路形成部材からの抜け出し方向の端面と対向する位置に配置された突出部分である、としてもよい。 The restricting portion is a protruding portion of the plate-shaped member that protrudes from the power storage element in the direction in which the gas discharge valve is directed, and is a end face of the heat insulating member in the exit direction from the path forming member. It may be a protruding portion arranged at an opposite position.
この構成によれば、例えば、エンド部材またはエンドスペーサ等の一部を利用して、かつ、確実に断熱部材の経路形成部材からの抜け出しを規制することができる。つまり、簡易な構成を有し、かつ、より安全性が向上された蓄電装置を得ることができる。 According to this configuration, for example, it is possible to reliably regulate the escape of the heat insulating member from the path forming member by using a part of the end member, the end spacer, or the like. That is, it is possible to obtain a power storage device having a simple configuration and having improved safety.
前記断熱部材は、厚み方向に貫通する開口を形成する係合部を有し、前記規制部は、前記板状部材の、前記係合部に挿入された突起部分であって、前記断熱部材の前記経路形成部材からの抜け出し方向で前記係合部と係合する位置に配置された突起部分である、としてもよい。 The heat insulating member has an engaging portion that forms an opening penetrating in the thickness direction, and the restricting portion is a protrusion portion of the plate-shaped member inserted into the engaging portion of the plate-shaped member. It may be a protrusion portion arranged at a position where it engages with the engaging portion in the exit direction from the path forming member.
この構成によれば、例えば、エンド部材またはエンドスペーサ等における突起部分である規制部が、断熱部材の係合部に挿入された状態で、断熱部材の抜け止めがなされる。そのため、より確実に断熱部材の経路形成部材からの抜け出しを規制することができる。その結果、より安全性が向上された蓄電装置を得ることができる。 According to this configuration, for example, the heat insulating member is prevented from coming off in a state where the regulating portion, which is a protruding portion of the end member or the end spacer, is inserted into the engaging portion of the heat insulating member. Therefore, it is possible to more reliably regulate the escape of the heat insulating member from the path forming member. As a result, it is possible to obtain a power storage device with improved safety.
本発明によれば、簡易な構成で安全性が向上された蓄電装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power storage device having improved safety with a simple configuration.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態(その変形例も含む)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、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。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。さらに、各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。 Hereinafter, a power storage device according to an embodiment of the present invention (including a modification thereof) will be described with reference to the drawings. It should be noted that all of the embodiments described below are comprehensive or specific examples. The numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, manufacturing processes, order of manufacturing processes, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. Further, in each figure, the dimensions and the like are not exactly shown. Further, in each figure, the same or similar components are designated by the same reference numerals.
以下の説明及び図面中において、蓄電装置の外装体の長手方向、蓄電素子ユニットと電気機器ユニットとの並び方向、複数のサイド部材の並び方向、蓄電素子の容器の短側面の対向方向、または、1つの蓄電素子における一対の電極端子の並び方向を、X軸方向と定義する。蓄電素子とバスバーまたはバスバーフレームとの並び方向を、Y軸方向と定義する。蓄電装置の外装体の本体と蓋との並び方向、一対のエンド部材の並び方向、蓄電素子とスペーサとエンド部材との並び方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、蓄電素子の扁平方向、蓄電素子の電極体の極板の積層方向、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。 In the following description and drawings, the longitudinal direction of the exterior body of the power storage device, the arrangement direction of the power storage element unit and the electric device unit, the arrangement direction of a plurality of side members, the facing direction of the short side surface of the container of the power storage element, or The arrangement direction of the pair of electrode terminals in one power storage element is defined as the X-axis direction. The alignment direction of the power storage element and the bus bar or the bus bar frame is defined as the Y-axis direction. The direction in which the main body of the exterior of the power storage device and the lid are arranged, the direction in which the pair of end members are arranged, the direction in which the power storage element and the spacer and the end member are arranged, the direction opposite to the long side surface of the container of the power storage element, and the flat direction of the power storage element. , The stacking direction or the vertical direction of the electrode plates of the electrode body of the power storage element is defined as the Z-axis direction. These X-axis directions, Y-axis directions, and Z-axis directions intersect each other (orthogonally in the present embodiment). Depending on the usage mode, the Z-axis direction may not be the vertical direction, but for convenience of explanation, the Z-axis direction will be described below as the vertical direction.
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、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、2つの方向が直交している、とは、当該2つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、例えば数%程度の差異を含むことも意味する。 Further, in the following description, for example, the X-axis plus direction indicates the arrow direction of the X-axis, and the X-axis minus direction indicates the direction opposite to the X-axis plus direction. The same applies to the Y-axis direction and the Z-axis direction. Further, expressions indicating relative directions or postures such as parallel and orthogonal include cases where they are not strictly the directions or postures. For example, the fact that two directions are orthogonal not only means that the two directions are completely orthogonal, but also that they are substantially orthogonal, that is, a difference of, for example, about several percent. It also means to include.
(実施の形態)
[1.蓄電装置の全般的な説明]
まず、本実施の形態における蓄電装置10の概略構成について説明する。図1は、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、実施の形態に係る蓄電装置10において外装体100の本体と蓋とを分離して外装体100の内方を示す斜視図である。図3は、実施の形態に係る蓄電装置10の外装体100の内方の構成要素を分解して示す分解斜視図である。
(Embodiment)
[1. General description of power storage device]
First, a schematic configuration of the
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、電力貯蔵用途または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、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、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等のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)及びガソリン自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール、リニアモーターカー、並びに、ディーゼル機関及び電気モーターの両方を備えるハイブリッド電車が例示される。蓄電装置10は、家庭用または発電機用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。
The
図1~図3に示すように、蓄電装置10は、外装体100と、外装体100に収容される蓄電素子ユニット200、バスバーフレーム251及び電気機器ユニット300と、を備えている。蓄電装置10は、上記の構成要素の他、電気機器ユニット300に電線等で接続されて外部との信号の伝達を行うためのコネクタ等を備えていてもよい。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
外装体100は、蓄電装置10の筐体を構成する箱形(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、蓄電素子ユニット200及び電気機器ユニット300の外方に配置され、これら蓄電素子ユニット200及び電気機器ユニット300を所定の位置で固定し、衝撃等から保護する。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)、ポリスチレン(PS)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリフェニレンエーテル(PPE(変性PPEを含む))、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)、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)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ABS樹脂、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材、または、絶縁塗装をした金属等により形成されている。外装体100は、これにより、蓄電素子ユニット200及び電気機器ユニット300が外部の金属部材等に接触することを回避する。なお、外装体100と、蓄電素子ユニット200及び電気機器ユニット300等との間における電気的絶縁性が保たれる構成であれば、外装体100は、金属等の導電部材で形成されていてもよい。
The
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の蓋体を構成する蓋体120と、を有している。外装体本体110は、Z軸プラス方向側に開口が形成された有底矩形筒状のハウジングであり、蓄電素子ユニット200及び電気機器ユニット300を収容する。外装体本体110は、底壁部111と、4つの側壁部112とを有している。
The
底壁部111は、外装体本体110のZ軸マイナス方向側に配置された外装体本体110の底面を形成する壁部である。4つの側壁部112は、外装体本体110のX軸方向両側及びY軸方向両側に配置され、外装体本体110のX軸方向両側の2つの短側面とY軸方向両側の2つの長側面とを形成する4つの平板状かつ矩形状の壁部である。
The
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る。蓋体120は、外装体本体110と、接着剤、ヒートシールまたは超音波溶着等によって、好ましくは気密または水密に接合される。蓋体120には、X軸マイナス方向かつY軸方向両端部に、正極側及び負極側の一対のモジュール端子(総端子)である一対の外部端子130が配置されている。蓄電装置10は、この一対の外部端子130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。外部端子130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。
The
蓄電素子ユニット200は、1以上の蓄電素子210を有する構成要素である。本実施の形態に係る蓄電素子ユニット200では、複数の蓄電素子210が横置き(横倒し)にされた状態で、Z軸方向に配列(平積み)され、かつ、X軸方向に並べられている。これにより、蓄電素子ユニット200は、Z軸方向に扁平かつX軸方向に長尺な形状を有している。具体的には、蓄電素子ユニット200は、Z軸方向及びX軸方向に並ぶ複数の蓄電素子210を、スペーサ220とともに、一対のエンド部材230及び複数(3つ)のサイド部材240がZ軸方向及びX軸方向で挟み込む構成を有している。蓄電素子ユニット200のY軸マイナス方向側には、複数のバスバー250を位置決めするバスバーフレーム251が取り付けられる。蓄電素子ユニット200及びバスバーフレーム251の構成の詳細については、さらに図4を参照しながら後述する。
The power
電気機器ユニット300は、電気機器310と、取付部材320と、バスバーユニット330とを有している。電気機器310は、蓄電素子ユニット200が有する蓄電素子210の状態の監視、及び、蓄電素子210の制御を行うことができる機器である。本実施の形態では、電気機器310は、蓄電素子ユニット200のX軸プラス方向に配置されて取り付けられる扁平な矩形状の部材である。電気機器310は、例えば、蓄電素子210の充放電状態の監視、及び、蓄電素子210の充放電の制御等を行う回路基板、並びに、シャント抵抗及びコネクタ等の電気部品を有している。電気機器310は、これらの電気部品が絶縁性のカバー部材に収容された構成を有している。取付部材320は、蓄電素子ユニット200に対して電気機器310を取り付ける平板状の部材である。具体的には、取付部材320は、蓄電素子ユニット200が有する後述のエンド部材230及びサイド部材240に取り付けられる。本実施の形態では、取付部材320は、4つのボルト321によって、エンド部材230及びサイド部材240に取り付けられている。
The
バスバーユニット330は、バスバー及びリレー(継電器)等を有し、蓄電素子ユニット200と電気機器310との電気的な接続、電気機器310と外部端子130との電気的な接続、及び、蓄電素子ユニット200と外部端子130との電気的な接続を行う。当該バスバーは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ニッケル等の金属製の導電部材若しくはそれらの組み合わせ、または、金属以外の導電性の部材で形成されている。
The
[2.蓄電素子ユニット及びバスバーフレームの構成]
次に、図3に加え、図4を参照しながら、実施の形態に係る蓄電素子ユニット200及びバスバーフレーム251の構成について説明する。図4は、実施の形態に係る蓄電素子ユニット200を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。
[2. Configuration of power storage element unit and bus bar frame]
Next, in addition to FIG. 3, the configuration of the power
図3及び図4に示すように、蓄電素子ユニット200は、複数の蓄電素子210と、複数のスペーサ220(221、222)と、一対のエンド部材230(231、232)と、3つのサイド部材240と、を有する。蓄電素子ユニット200における、蓄電素子210の電極端子210bが向けられた側(Y軸マイナス方向側)には、複数のバスバー250を位置決めするバスバーフレーム251が配置される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the power
蓄電素子210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210は、扁平な直方体形状(角形)の容器210a、及び容器210aに収容された電極体、集電体及び電解液等を有している。容器210aのY軸マイナス方向側の側面には、図4に示すように、一対(正極側及び負極側)の電極端子210bと、ガス排出弁213とが配置されている。
The
蓄電素子210が有する電極体は、正極板、負極板、及び正極板と負極板との間に配置されたセパレータを有する蓄電要素(発電要素)である。正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属からなる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。負極板は、銅または銅合金等の金属からなる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。正極活物質層及び負極活物質層に用いられる活物質としては、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。このような電極体としては、極板(正極板及び負極板)が巻回軸(仮想軸)まわりに巻回されて形成された巻回型の電極体、複数の平板状の極板が積層されて形成された積層型(スタック型)の電極体、または、極板を蛇腹状に折り畳んだ蛇腹型の電極体が例示される。
The electrode body of the
電極端子210bは、蓄電素子210の端子(正極端子及び負極端子)であり、Y軸マイナス方向に突出するように容器210aに配置されている。電極端子210bは、集電体を介して電極体の正極板または負極板に電気的に接続されている。電極端子210bは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属等の導電部材で形成されている。
The
容器210aに設けられたガス排出弁213は、例えば容器210aの内部の電解液が気化することで容器210aの内圧が過度に上昇した場合、容器210aの内圧を受けて開放すること(開弁すること)で、容器210aのガスを排出する部位である。
The
本実施の形態では、上記のように構成された、8個の蓄電素子210が横置き(横倒し)にされた状態で(蓄電素子210の長側面がZ軸方向に向いた状態で)、Z軸方向及びX軸方向に配列されている。具体的には、4つのX軸マイナス方向側の蓄電素子210がZ軸方向(配列方向)に配列(平積み)され、4つのX軸プラス方向側の蓄電素子210がZ軸方向(配列方向)に配列(平積み)されている。つまり、蓄電素子ユニット200は、4つの蓄電素子210がZ軸方向に配列されることで形成された蓄電素子210列を2つ有しており、これら2つの蓄電素子210列はX軸方向に並んで配置されている。
In the present embodiment, the eight
なお、蓄電素子210の個数は特に限定されず、何個の蓄電素子210がZ軸方向に積層(平積み)されていてもよいし、何個の蓄電素子210がX軸方向に配列されていてもよい。つまり、蓄電素子ユニット200は、1つの蓄電素子210しか有していなくてもよい。蓄電素子210の形状は、上記角形には限定されず、それ以外の多角柱形状、円柱形状、楕円柱形状、長円柱形状等であってもよい。蓄電素子210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。蓄電素子210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。蓄電素子210は、固体電解質を用いた電池であってもよい。蓄電素子210は、パウチタイプの蓄電素子であってもよい。
The number of
スペーサ220(221、222)は、Z軸方向(配列方向)において蓄電素子210と並んで配置され、蓄電素子210と他の部材とを電気的に絶縁する平板状かつ矩形状の部材である。スペーサ220(221、222)は、例えば、上記の外装体100に使用可能ないずれかの電気的絶縁性の樹脂材料等で形成されている。
The spacer 220 (221, 222) is a flat plate-shaped and rectangular member that is arranged side by side with the
具体的には、スペーサ221は、蓄電素子210のZ軸方向に隣接して配置される中間スペーサ(セル間スペーサ)である。つまり、スペーサ221は、隣り合う2つの蓄電素子210の間に配置され、当該2つの蓄電素子210の間を電気的に絶縁する。
Specifically, the
スペーサ222は、複数のスペーサ220のうちのZ軸方向(配列方向)における端部に配置されるエンドスペーサであり、端部の蓄電素子210のZ軸方向の側面に沿って配置される。つまり、4つの蓄電素子210からなる蓄電素子210列のZ軸方向の両側のそれぞれに、スペーサ222が配置される。
The
エンド部材230及びサイド部材240は、Z軸方向において、蓄電素子210を外方から圧迫(拘束)する部材(拘束部材)である。つまり、エンド部材230及びサイド部材240は、複数の蓄電素子210及び複数のスペーサ220をZ軸方向の両側から挟み込むことで、それぞれの蓄電素子210及び複数のスペーサ220をZ軸方向の両側から圧迫(拘束)する。エンド部材230及びサイド部材240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製の部材で形成されているが、剛性の高い樹脂等の絶縁部材で形成されていてもよい。
The
エンド部材230(231、232)は、Z軸方向において、複数のスペーサ220(221、222)及び複数の蓄電素子210を挟む位置に配置され、これらをZ軸方向で挟み込む一対の平板状の部材(エンドプレート)である。これにより、Z軸方向に並べられた複数の蓄電素子210及び複数のスペーサ220にZ軸方向における拘束力を一括して付与する。なお、エンド部材231は、一対のエンド部材230のうちのZ軸マイナス方向側のエンド部材230であり、エンド部材232は、Z軸プラス方向側のエンド部材230である。サイド部材240は、Z軸方向の両端が一対のエンド部材230に取り付けられて、当該一対のエンド部材230を繋ぐことで、複数の蓄電素子210及び複数のスペーサ220を拘束する。具体的には、サイド部材240のZ軸方向の両端面には複数のボルト穴243が設けられており、それぞれのボルト穴243にネジ入れられるボルト230aによって、エンド部材231及び232と、一対のサイド部材240とが締結される。なお、エンド部材230とサイド部材240とを接続する手法は、ボルト230aを用いた締結以外の手法でもよく、例えば、溶接、かしめ接合、接着、または溶着等であってもよい。
The end member 230 (231, 232) is arranged at a position sandwiching the plurality of spacers 220 (221, 222) and the plurality of
バスバー250は、蓄電素子210に接続される導電性を有する部材である。具体的には、バスバー250は、複数の蓄電素子210のY軸マイナス方向に配置され、複数の蓄電素子210の電極端子210b、及び、バスバーユニット330に接続(接合)される。本実施の形態では、バスバー250と蓄電素子210の電極端子210bとは、溶接によって接続(接合)されるが、ボルト締結等によって接続(接合)されてもよい。バスバー250は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ニッケル等の金属製の導電部材若しくはそれらの組み合わせ、または、金属以外の導電性の部材で形成されている。本実施の形態では、バスバー250は、蓄電素子210を2個ずつ並列に接続して4セットの蓄電素子210群を構成し、当該4セットの蓄電素子210群を直列に接続している。なお、バスバー250による、8個の蓄電素子210の電気的な接続態様はこれに限定されず、例えば、8個の蓄電素子210の全てが複数のバスバー250によって直列に接続されてもよい。
The
バスバーフレーム251は、バスバー250と他の部材との電気的な絶縁、及び、バスバー250の位置規制を行うことができる扁平な矩形状の絶縁部材である。バスバーフレーム251は、例えば、上記の外装体100に使用可能ないずれかの電気的絶縁性の樹脂材料等で形成されている。バスバーフレーム251は、複数の蓄電素子210のY軸マイナス方向に配置され、複数の蓄電素子210に対して位置決めされる。また、バスバーフレーム251によって、複数のバスバー250が位置決めされる。これにより、複数のバスバー250のそれぞれが、複数の蓄電素子210に対して位置決めされて、当該複数の蓄電素子210が有する電極端子210bに接合される。
The
本実施の形態では、バスバーフレーム251は、経路形成部材252を含んでいる。経路形成部材252は、蓄電素子210のガス排出弁213側に配置された、ガス排出弁213から排出されるガスの経路を形成する部材である。つまり、本実施の形態では、バスバーフレーム251の一部が経路形成部材252として機能する、または、経路形成部材252の一部がバスバーフレーム251として機能する、と表現できる。
In this embodiment, the
蓄電素子ユニット200においてX軸方向に並べられた2つの蓄電素子210列のそれぞれに対向する位置に、経路形成部材252が配置されている。つまり、2つの経路形成部材252それぞれのY軸プラス方向側には、4つのガス排出弁213がZ軸方向に並んで配置されている。経路形成部材252の内部には、4つのガス排出弁213に対向する位置に断熱部材400が配置されている。バスバーフレーム251は、経路形成部材252の内部に断熱部材400が収容された状態で、蓄電素子ユニット200に取り付けられる。これにより、断熱部材400は、経路形成部材252から抜け出せない状態となる。具体的には、蓄電素子ユニット200は、断熱部材400の経路形成部材252に対する位置を規制する規制部205を有している。以下、この規制部205及びその周辺に関する構成について、さらに図5~図8を参照しながら説明する。
In the power
[3.規制部及びその周辺の構成]
図5は、実施の形態に係る蓄電素子ユニット200とバスバーフレーム251とを互いに分離した状態で示す斜視図である。図5では、断熱部材400は、経路形成部材252から取り外された状態で図示されている。図6は、実施の形態に係る経路形成部材252の内部を示す斜視断面図である。図6では、実施の形態に係る蓄電素子ユニット200及びバスバーフレーム251の一部を、図5のVI-VI線を通るYZ平面で切り欠いた状態で図示している。図7は、実施の形態に係る蓄電装置10における規制部205及びその周辺の構成を示す第1の斜視図である。図8は、実施の形態に係る蓄電装置10における規制部205及びその周辺の構成を示す第2の斜視図である。
[3. Regulatory Department and its surroundings]
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the power
図5及び図6に示すように、実施の形態に係るバスバーフレーム251の少なくとも一部によって経路形成部材252が形成されており、経路形成部材252は、経路形成部材252の外部に露出する開口部253を有している。開口部253は、断熱部材400が通過可能な開口(貫通孔)を形成する部分である。つまり、断熱部材400の移動が規制されない状態では、開口部253を介して、断熱部材400を経路形成部材252の内部に挿入することができ、また、開口部253を介して、断熱部材400を経路形成部材252から抜き出すことも可能である。具体的には、バスバーフレーム251のZ軸方向の端部にはY軸プラス方向に立設された周壁部256が配置されており、周壁部256の開口部253とZ軸方向で対向する位置には、切欠部256aが設けられている(図6参照)。切欠部256aは、バスバーフレーム251が蓄電素子ユニット200に取り付けられた場合、エンド部材232の突出部分235に塞がれる。しかし、バスバーフレーム251が蓄電素子ユニット200に取り付けられていない場合は、切欠部256aから突出部分235がなくなるため、切欠部256aは、開放された状態(Z軸方向に通過可能な状態)である。従って、バスバーフレーム251が蓄電素子ユニット200に取り付けられていない状態では、断熱部材400を、切欠部256を通過させることで開口部253から経路形成部材252の内部に挿入でき、かつ、逆方向に抜き出すことも可能である。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
断熱部材400は、ダンマ材、グラスウール、若しくは耐熱性樹脂、またはこれらの組み合わせ等で形成された板状の部材である。断熱部材400は、経路形成部材252の内部において、図6に示すように、Z軸方向に並ぶ4つの蓄電素子210それぞれのガス排出弁213に対向する姿勢で配置されている。具体的には、経路形成部材252は、断熱部材400をガス排出弁213側から支持する支持部257を有している。断熱部材400は、支持部257に支持されることで、Y軸方向において、ガス排出弁213から所定の距離だけ離間された状態に維持される。これにより、ガス排出弁213から排出されるガスの流れを変えつつ、ガスの熱等から経路形成部材252を保護することができる。支持部257は、断熱部材400の長手方向(Z軸方向)の両端部を支持するように、経路形成部材252のZ軸方向の両端部のそれぞれに配置されている。また、本実施の形態では、図5、図7及び図8に示すように、経路形成部材252の短手方向の一方(X軸マイナス方向)の端部に、複数のガス排出弁213に対応する複数の排出口254が設けられている。各ガス排出弁213から排出されたガスは、断熱部材400に衝突して進行方向を変え、経路形成部材252の内部から排出口254を介して経路形成部材252の外部に排出される。つまり、各ガス排出弁213から排出されたガスは、経路形成部材252によってX軸マイナス方向側に案内され、外装体100のX軸マイナス方向側の端部に設けられた排気口(図示せず)から、外装体100の外部に放出される。
The
断熱部材400は、図5に示すように、経路形成部材252が蓄電素子ユニット200に取り付けられていない状態では、開口部253を介した経路形成部材252に対する挿抜が自在である。しかし、断熱部材400が内部に収容された状態の経路形成部材252が、蓄電素子ユニット200に取り付けられた場合、図6~図8に示すように、断熱部材400の抜け出し方向(Z軸プラス方向)には、規制部205が存在する。この規制部205により、断熱部材400の経路形成部材252に対する位置は、正規の位置範囲に規制される。従って、断熱部材400の経路形成部材252からの抜け出しは実質的に禁止される。具体的には、本実施の形態では、蓄電素子210の側面(長側面または短側面)に隣接する板状部材の一例であるスペーサ222が、規制部205として機能する突起部分223を有している。さらに、本実施の形態では、図6~図8に示すように、蓄電素子210の側面(長側面または短側面)に隣接する板状部材の別の一例である、エンド部材232の突出部分235が、規制部205として機能する。
As shown in FIG. 5, the
なお、経路形成部材252には、Z軸方向の両端部の支持部257に断熱部材400を支持させるために、Z軸マイナス方向の端部にも開口部が形成されている。しかし、当該開口部の前方(Z軸マイナス方向)には、スペーサ222の突起部分223が存在し、さらに、バスバーフレーム251の周壁部256が存在する。そのため、バスバーフレーム251が蓄電素子ユニット200に取り付けられているか否かにかかわらず、当該開口部を介して、断熱部材400を経路形成部材252に挿入すること及び抜き出すことは、実質的に不可能である。
The
このように、本実施の形態に係る蓄電装置10は、蓄電素子210を有する蓄電素子ユニット200と、蓄電素子ユニット200における、蓄電素子210のガス排出弁213側に配置された経路形成部材252と、板状の断熱部材400とを備える。経路形成部材252は、ガス排出弁213から排出されるガスの経路を形成する。断熱部材400は、経路形成部材252の内部において、ガス排出弁213と対向する位置に支持され、かつ、経路形成部材252に対して挿抜自在に配置されている。蓄電素子ユニット200は、蓄電素子210の、ガス排出弁213が配置された面に隣接する側面(本実施の形態では長側面)に対向する位置に配置された板状部材であるスペーサ222を有する。スペーサ222は、経路形成部材252側の端部に設けられた規制部205であって、断熱部材400の経路形成部材252からの抜け出しを規制する規制部205を有する。
As described above, the
この構成によれば、断熱部材400によって、PPまたはPE等の樹脂で形成された経路形成部材252を高温のガスから保護することができる。また、断熱部材400を経路形成部材252に挿入することで断熱部材400を経路形成部材252に支持させ、その状態で、経路形成部材252を蓄電素子ユニット200に取り付ける。これにより、断熱部材400は、経路形成部材252から抜け出せない状態となる。すなわち、断熱部材400の、経路形成部材252に対する締結または接着などの固定作業は不要である。また、ボルト等の、断熱部材400を固定するための固定部材を配置するスペースも不要であり、他の部材(本実施の形態ではスペーサ222)の一部を利用して、断熱部材400の経路形成部材252からの抜け出しを規制することができる。このように、本態様に係る蓄電装置10は、簡易な構成で、安全性を向上させることができる。
According to this configuration, the
また、本実施の形態において、経路形成部材252は、経路形成部材252の外部に露出する開口部253であって、経路形成部材252の内部への断熱部材400の挿抜を許容する開口部253を有する。規制部205は、図6~図8に示すように、断熱部材400の抜け出し方向における開口部253の外側に位置する。
Further, in the present embodiment, the
この構成によれば、例えば、断熱部材400を容易に経路形成部材252の内部に挿入することができ、かつ、断熱部材400の経路形成部材252からの抜け出しをより確実に規制することができる。また、製造段階において、断熱部材400の抜け出しが規制された状態であるか否かを目視すること、または、画像認識することが容易である。つまり、安全性の向上とともに、製造工程の容易化が図られる。
According to this configuration, for example, the
また、本実施の形態において、経路形成部材252は、開口部253とは異なる位置に形成された、経路形成部材252の内部のガスを経路形成部材252の外部に排出するための排出口254を有している。
Further, in the present embodiment, the
この構成によれば、例えば、経路形成部材252の内部のガスが、開口部253とは異なる位置に形成された排出口254から経路形成部材252の外部に排出される。そのため、開口部253の外側に設けられた規制部205が、ガスの排出の妨げとなることがない。また、ガスの熱によって規制部205が変形または溶融等する可能性が低減されるため、規制部205による断熱部材400の位置規制機能が失われる可能性は低い。つまり蓄電素子210が開弁した場合において、断熱部材400による経路形成部材252の保護効果は維持され、かつ、蓄電素子210から排出されたガスを効率よく所定の位置まで導くことができる。
According to this configuration, for example, the gas inside the
また、本実施の形態では、上述のように、エンド部材232及びスペーサ222それぞれの一部が規制部205として機能するよう構成されている。つまり、規制部205は、エンド部材232の、ガス排出弁213が向けられた方向(Y軸マイナス方向)において蓄電素子210よりも突出する突出部分235(図6参照)である、ということもできる。突出部分235は、断熱部材400の経路形成部材252からの抜け出し方向の端面と対向する位置に配置されている。
Further, in the present embodiment, as described above, a part of each of the end member 232 and the
つまり、本実施の形態では、複数の蓄電素子210にZ軸方向の拘束力を与えるエンド部材232の一部を利用して、確実に断熱部材400の経路形成部材252からの抜け出しを規制することができる。つまり、簡易な構成を有し、かつ、より安全性が向上された蓄電装置10が実現されている。
That is, in the present embodiment, a part of the end member 232 that applies a binding force in the Z-axis direction to the plurality of
また、断熱部材400は、図5~図8に示すように、厚み方向に貫通する開口を形成する係合部401を有している。規制部205は、板状部材であるスペーサ222の、係合部401に挿入された突起部分223であって、断熱部材400の経路形成部材252からの抜け出し方向で係合部401と係合する位置に配置された突起部分223である、ということもできる。
Further, as shown in FIGS. 5 to 8, the
このように、本実施の形態では、蓄電素子210列の端部の蓄電素子210とエンド部材232との電気的な絶縁等の役割を担うスペーサ222の一部を利用して、断熱部材400の経路形成部材252からの抜け出しを規制することができる。また、スペーサ222の突起部分223である規制部205が、断熱部材400の係合部401に挿入された状態で、断熱部材400の抜け止めがなされる。そのため、より確実に断熱部材400の経路形成部材252からの抜け出しを規制することができる。その結果、より安全性が向上された蓄電装置10を得ることができる。
As described above, in the present embodiment, the
なお、本実施の形態では、蓄電素子210列のZ軸方向における両端のスペーサ222が共通化されているため、経路形成部材252のZ軸マイナス方向側にも突起部分223が配置されている。しかし、経路形成部材252のZ軸マイナス方向側に突起部分223が配置されなくてもよい。経路形成部材252のZ軸マイナス方向側には、バスバーフレーム251の周壁部256が存在するため、断熱部材400が、経路形成部材252からZ軸マイナス方向側に抜け出すことはない。また、図5に示すように、断熱部材400の、Z軸方向の両端部に係合部401が設けられており、このことは、例えば、断熱部材400の経路形成部材252への挿入方向を気にすることなく蓄電装置10を組み立てることができる、という点で有利である。しかし、経路形成部材252のZ軸プラス方向側のみに突起部分223が配置される場合、係合部401は、断熱部材400のZ軸プラス方向側の端部のみに設けられていてもよい。
In this embodiment, since the
[4.変形例]
以上、本発明の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、この実施の形態に限定されるものではない。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、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。
[4. Modification example]
Although the
例えば、蓄電素子ユニット200は、規制部205として、スペーサ222の突起部分223、及び、エンド部材232の突出部分235の両方を有する必要はない。つまり、規制部205として、突起部分223及び突出部分235の少なくとも一方が蓄電素子ユニット200に設けられていればよい。これにより、経路形成部材252が蓄電素子ユニット200に取り付けられた状態において、規制部205によって、断熱部材400を経路形成部材252に対する正規の位置範囲にとどめることができる。
For example, the power
また、規制部205を有する板状部材は、スペーサ222及びエンド部材232には限定されない。例えば、セル間スペーサであるスペーサ221が突起部分を有し、その突起部分が、経路形成部材252の内部において断熱部材400の係合部(孔)に挿入されることで、断熱部材400の抜け出し(位置ずれ)が規制されてもよい。つまり、スペーサ221の突起部分が、規制部205として機能してもよい。
Further, the plate-shaped member having the regulating portion 205 is not limited to the
また、経路形成部材252が、1以上の排出口254を有しなくてもよい。この場合、例えば、断熱部材400の挿入口である開口部253が、経路形成部材252の内部のガスを外部に排出するための排出口を兼ねてもよい。
Further, the
また、経路形成部材252は、バスバーフレーム251とは別体であってもよい。この場合、例えば、バスバーフレーム251を、PP等の加工性の優れた樹脂で形成し、かつ、経路形成部材252を、フェノール樹脂等の耐熱性に優れた樹脂で形成することができる。
Further, the
また、Z軸方向に並べられた複数(実施の形態では4個)の蓄電素子210は、Z軸方向に拘束されることは必須ではない。例えば、蓄電装置10は、実施の形態と同様にレイアウトされた8個の蓄電素子210を収容する中間ケースを備え、この中間ケースにバスバーフレーム251(経路形成部材252)が取り付けられてもよい。この場合、中間ケースのZ軸方向の側壁部が、規制部205を有する板状部材として機能してもよい。
Further, it is not essential that the plurality of (four in the embodiment)
また、蓄電素子ユニット200は、例えば、複数の蓄電素子210の容器210aのそれぞれが絶縁フィルムで包まれている場合などにおいて、セル間スペーサであるスペーサ221を有しなくてもよい。また、蓄電素子ユニット200は、スペーサ221の有無にかかわらず、エンドスペーサであるスペーサ222を有しなくてもよい。つまり、蓄電素子ユニット200がスペーサ220を有することは必須ではない。蓄電素子ユニット200がスペーサ220を有しない場合であっても、規制部205として、エンド部材232の突出部分235が配置されるため、規制部205が断熱部材400の位置を規制することによる安全性の向上効果を得ることができる。
Further, the power
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。 Further, a form constructed by arbitrarily combining the components included in the above-described embodiment and its modifications is also included in the scope of the present invention.
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に適用できる。 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
200 蓄電素子ユニット
205 規制部
210 蓄電素子
213 ガス排出弁
220、221、222 スペーサ
223 突起部分
230、231、232 エンド部材
235 突出部分
240 サイド部材
251 バスバーフレーム
252 経路形成部材
253 開口部
254 排出口
256 周壁部
256a 切欠部
257 支持部
400 断熱部材
401 係合部
10
Claims (5)
蓄電素子ユニットにおける、前記蓄電素子のガス排出弁側に配置された、前記ガス排出弁から排出されるガスの経路を形成する経路形成部材と、
前記経路形成部材の内部において、前記ガス排出弁と対向する位置に支持され、かつ、前記経路形成部材に対して挿抜自在に配置された板状の断熱部材とを備え、
前記蓄電素子ユニットは、前記蓄電素子の、前記ガス排出弁が配置された面に隣接する側面に対向する位置に配置された板状部材を有し、
前記板状部材は、前記経路形成部材側の端部に設けられた規制部であって、前記断熱部材の前記経路形成部材からの抜け出しを規制する規制部を有する、
蓄電装置。 A power storage element unit having a power storage element and
A path forming member in the power storage element unit, which is arranged on the gas discharge valve side of the power storage element and forms a path for gas discharged from the gas discharge valve.
Inside the path forming member, a plate-shaped heat insulating member supported at a position facing the gas discharge valve and freely inserted and removed with respect to the path forming member is provided.
The power storage element unit has a plate-shaped member arranged at a position facing the side surface of the power storage element adjacent to the surface on which the gas discharge valve is arranged.
The plate-shaped member is a regulating portion provided at an end portion on the path forming member side, and has a regulating portion that regulates the escape of the heat insulating member from the path forming member.
Power storage device.
前記規制部は、前記断熱部材の抜け出し方向における前記開口部の外側に位置する、
請求項1記載の蓄電装置。 The path forming member is an opening exposed to the outside of the path forming member, and has an opening that allows insertion and removal of the heat insulating member into the inside.
The restricting portion is located outside the opening in the exit direction of the heat insulating member.
The power storage device according to claim 1.
請求項2記載の蓄電装置。 The path forming member has a discharge port formed at a position different from the opening for discharging the gas inside the path forming member to the outside of the path forming member.
The power storage device according to claim 2.
請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電装置。 The restricting portion is a protruding portion of the plate-shaped member that protrudes from the power storage element in the direction in which the gas discharge valve is directed, and is a end face of the heat insulating member in the exit direction from the path forming member. It is a protruding part arranged at the opposite position,
The power storage device according to any one of claims 1 to 3.
前記規制部は、前記板状部材の、前記係合部に挿入された突起部分であって、前記断熱部材の前記経路形成部材からの抜け出し方向で前記係合部と係合する位置に配置された突起部分である、
請求項1~4のいずれか一項に記載の蓄電装置。 The heat insulating member has an engaging portion that forms an opening that penetrates in the thickness direction.
The restricting portion is a protrusion portion of the plate-shaped member inserted into the engaging portion, and is arranged at a position where the heat insulating member engages with the engaging portion in the exit direction from the path forming member. It is a protruding part,
The power storage device according to any one of claims 1 to 4.
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