JP2023136702A - 蓄電装置 - Google Patents

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Kosuke Hayashi
亮太 望月
Ryota Mochizuki
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Abstract

【課題】耐振動性または耐衝撃性の向上を図ることができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置1は、第一方向に並ぶ蓄電素子100及びスペーサ200(ホルダ200c)を有する蓄電ユニット10と、第二方向に向く開口310aが形成されたケース本体310を有し、蓄電ユニット10を収容するケース300と、を備え、ケース300は、第一方向に向くケース壁部314を有し、スペーサ200(ホルダ200c)は、ケース壁部314に対向しケース壁部314に隣り合う位置に配置され、ケース300は、第二方向の一方側に向き、蓄電ユニット10と接触する第一ケース面311aと、第二方向の他方側に向き、スペーサ200(ホルダ200c)と接触する第二ケース面314bとを有し、スペーサ200(ホルダ200c)は、第二ケース面314bに向けて第二方向の一方側に突出し、第二ケース面314bと接触するリブ231a、234aを有する。【選択図】図6

Description

本発明は、蓄電素子とスペーサとケースとを備える蓄電装置に関する。
従来、蓄電素子と、スペーサと、蓄電素子及びスペーサを収容するケースと、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、角形電池セル(蓄電素子)とセパレータ(スペーサ)とが外ケース(ケース)に収容された電源装置(蓄電装置)が開示されている。
特開2012-14962号公報
蓄電素子及びスペーサがケースに収容される蓄電装置においては、ケース内での蓄電素子及びスペーサの移動を制限し、耐振動性または耐衝撃性(外部からの振動または衝撃に対する耐性)の向上を図ることが望まれる。しかしながら、上記従来のような構成の蓄電装置では、ケース内で蓄電素子及びスペーサが移動してしまい、耐振動性または耐衝撃性の向上を図ることができないおそれがある。
本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目することによってなされたものであり、耐振動性または耐衝撃性の向上を図ることができる蓄電装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る蓄電装置は、第一方向に並ぶ蓄電素子及びスペーサを有する蓄電ユニットと、前記第一方向と直交する第二方向に向く開口が形成されたケース本体を有し、前記蓄電ユニットを収容するケースと、を備え、前記ケースは、前記第一方向に向く姿勢で配置されるケース壁部を有し、前記スペーサは、前記ケース壁部に対向し、かつ、前記ケース壁部に隣り合う位置に配置され、前記ケースは、前記第二方向の一方側に向き、前記蓄電ユニットと接触する第一ケース面と、前記第二方向の他方側に向き、前記スペーサと接触する第二ケース面と、を有し、前記スペーサは、前記第二ケース面に向けて前記第二方向の一方側に突出し、前記第二ケース面と接触するリブを有する。
本発明における蓄電装置によれば、耐振動性または耐衝撃性の向上を図ることができる。
実施の形態に係る蓄電装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電装置が備える蓄電ユニットが有する蓄電素子及びスペーサを示す分解斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るスペーサ(ホルダ)の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るスペーサ(ホルダ)の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るケース本体の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るケース本体とスペーサ(ホルダ)との位置関係を示す断面図である。 実施の形態に係る蓄電装置の製造方法のうちの圧縮工程を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電装置の製造方法のうちの挿入工程及び解除工程を示す斜視図である。 実施の形態の変形例に係るスペーサ(ホルダ)の構成を示す斜視図である。 実施の形態の変形例に係るスペーサ(ホルダ)に治具を配置した状態を示す斜視図である。
本発明の一態様に係る蓄電装置は、第一方向に並ぶ蓄電素子及びスペーサを有する蓄電ユニットと、前記第一方向と直交する第二方向に向く開口が形成されたケース本体を有し、前記蓄電ユニットを収容するケースと、を備え、前記ケースは、前記第一方向に向く姿勢で配置されるケース壁部を有し、前記スペーサは、前記ケース壁部に対向し、かつ、前記ケース壁部に隣り合う位置に配置され、前記ケースは、前記第二方向の一方側に向き、前記蓄電ユニットと接触する第一ケース面と、前記第二方向の他方側に向き、前記スペーサと接触する第二ケース面と、を有し、前記スペーサは、前記第二ケース面に向けて前記第二方向の一方側に突出し、前記第二ケース面と接触するリブを有する。
これによれば、蓄電装置において、ケースは、蓄電ユニットと接触する第一ケース面と、スペーサと接触する第二ケース面と、を有し、スペーサは、第二ケース面に向けて突出し、第二ケース面と接触するリブを有している。このように、ケースの第一ケース面に蓄電ユニットを接触させ、ケースの第二ケース面に、蓄電ユニットが有するスペーサのリブを接触させることで、第一ケース面を基準面として、ケース内で蓄電ユニットを位置決めできる。これにより、ケース内での蓄電ユニットの移動を制限できるため、蓄電装置の耐振動性または耐衝撃性の向上を図ることができる。
前記第一ケース面は、前記第二ケース面よりも前記開口から遠い位置に、前記開口に向く姿勢で配置され、前記リブは、前記第一ケース面よりも前記開口の近くに、前記開口に向けて突出して配置されてもよい。
これによれば、第一ケース面は、第二ケース面よりもケース本体の開口から遠くに配置されるため、ケースの底壁側が基準面となる。スペーサのリブは、第一ケース面よりもケース本体の開口の近くに配置されるため、ケースの開口側でスペーサのリブがケースに接触する。これにより、ケース内で蓄電ユニットを安定して位置決めでき、ケース内での蓄電ユニットの移動を制限できる。
前記リブは、前記第二方向の一方側に突出し、前記第二ケース面と接触する第一凸部と、前記第二方向の一方側に突出し、前記第二ケース面と接触しない第二凸部と、を有し、前記第二凸部は、前記第一凸部よりも前記第二方向の一方側に突出して配置されてもよい。
これによれば、スペーサのリブのうちの第二ケース面と接触しない第二凸部が、第二ケース面と接触する第一凸部よりも突出しているため、リブがケースに圧入されて、リブの第一凸部が第二ケース面と接触して潰された形状である。この構成とすることで、ケースの第一ケース面を基準面として、蓄電ユニットをケース内で安定して位置決めでき、ケース内での蓄電ユニットの移動を制限できる。
前記スペーサは、前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向に並ぶ複数の前記リブを有してもよい。
これによれば、スペーサが複数のリブを有することで、ケースの第一ケース面を基準面として、複数のリブによって、蓄電ユニットをケース内でより安定して位置決めできる。したがって、ケース内での蓄電ユニットの移動を制限できる。
前記スペーサは、前記ケース壁部に向く第一面と、前記ケース壁部と前記第一面との間において、前記第一面と離間し、かつ、前記第一面に向く第二面と、を有してもよい。
これによれば、スペーサに、第一面と離間して第二面が配置されているため、第一面と第二面との間に治具を差し込んで、治具で第一面を押すことで蓄電ユニットを第一方向に圧縮してケースに挿入できる。蓄電ユニットをケースに挿入した後には、治具で第二面を押し広げることで蓄電ユニットを第一方向に伸ばして、スペーサのリブを第二ケース面と接触する位置に配置できる。これにより、ケース内での蓄電ユニットの移動を制限する構成を容易に実現できる。
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)に係る蓄電装置及びその製造方法について説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。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。
以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対の電極端子の並び方向、蓄電素子の容器における一対の短側面の対向方向、または、蓄電ユニットの並び方向を、X軸方向と定義する。蓄電素子の容器における一対の長側面の対向方向、蓄電素子の容器の厚み方向(扁平方向)、蓄電ユニットが有する複数の蓄電素子の並び方向、または、蓄電ユニットが有する蓄電素子とスペーサ(ホルダ)との並び方向を、Y軸方向と定義する。蓄電素子の電極端子の突出方向、蓄電素子の容器本体と容器蓋部との並び方向、ケースのケース本体と蓋体との並び方向、ケース本体の開口及び底壁の対向方向、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。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。
以下の説明において、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。単にX軸方向という場合は、X軸プラス方向及びX軸マイナス方向の双方向またはいずれか一方の方向を示す。X軸方向の一方側及び他方側という場合は、X軸プラス方向及びX軸マイナス方向のうちの一方及び他方を示す。Y軸方向及びZ軸方向についても同様である。以下では、Y軸方向を第一方向とも呼び、Z軸方向を第二方向とも呼び、X軸方向を第三方向とも呼ぶ。平行及び直交等の、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つの方向が平行であるとは、当該2つの方向が完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行であること、すなわち、例えば数%程度の差異を含むことも意味する。以下の説明において、「絶縁」と表現する場合、「電気的な絶縁」を意味する。
(実施の形態)
[1 蓄電装置1の説明]
まず、本実施の形態における蓄電装置1の概略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1の構成を示す斜視図である。図1では、蓄電装置1において、ケース300のケース本体310から蓋体320を取り外した状態を示している。これにより、図1では、ケース300の内方に配置される2つの蓄電ユニット10が図示されている。図2は、本実施の形態に係る蓄電装置1が備える蓄電ユニット10が有する蓄電素子100及びスペーサ200を示す分解斜視図である。図2は、蓄電ユニット10が有する構成要素を分解し、蓄電ユニット10のY軸マイナス方向端部に位置する2つの蓄電素子100及び3つのスペーサ200(2つのホルダ200a及び1つのホルダ200c)を図示している。蓄電ユニット10のY軸マイナス方向端部とY軸プラス方向端部とは、同様の構成を有している。
蓄電装置1は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電できる装置である。蓄電装置1は、電力貯蔵用途または電源用途等に使用される。蓄電装置1は、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、化石燃料(ガソリン、軽油、液化天然ガス等)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1は、家庭用または事業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。
図1に示すように、蓄電装置1は、蓄電ユニット10と、蓄電ユニット10を収容するケース300と、を備えている。蓄電装置1は、外部の装置と電気的に接続するための外部端子(正極外部端子及び負極外部端子)等も備えているが、それらの図示及び説明は省略する。蓄電装置1は、上記の構成要素の他、蓄電ユニット10の充電状態及び放電状態等を監視または制御する回路基板及びリレー等の電気機器等も備えていてもよい。
蓄電ユニット10は、複数の蓄電素子100を有する電池モジュール(組電池)である。蓄電ユニット10は、複数の蓄電素子100が、スペーサ200と交互にY軸方向(第一方向)に並べられることで、Y軸方向に長い略直方体形状を有している。本実施の形態では、X軸方向に並ぶ2つの蓄電ユニット10が、ケース300の内方に収容されている。蓄電ユニット10は、複数の蓄電素子100と、複数のスペーサ200(ホルダ200a、200b及び200c)と、を有している。蓄電ユニット10は、蓄電素子100を直列または並列に接続するバスバー、バスバーを保持するバスバーフレーム、及び、蓄電素子100と外部端子とを接続するバスバー等も備えているが、それらの図示は省略する。バスバーは、全ての蓄電素子100を直列に接続してもよいし、いずれかの蓄電素子100を並列に接続してから直列に接続してもよいし、全ての蓄電素子100を並列に接続してもよい。
蓄電素子100は、電気を充電し、また、電気を放電できる二次電池(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100は、Y軸方向に扁平な直方体形状(角形、角型)を有している。本実施の形態では、複数の蓄電素子100がY軸方向に並んで配列されているが、配列される蓄電素子100の個数は特に限定されず、1個でもよいし、数十個でもよいし、それ以上でもよい。蓄電素子100の大きさ及び形状も特に限定されず、長円柱形状、楕円柱形状、円柱形状、直方体以外の多角柱形状等でもよい。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。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。蓄電素子100は、固体電解質を用いた電池であってもよい。蓄電素子100は、パウチタイプの蓄電素子であってもよい。
スペーサ200は、Y軸方向において蓄電素子100と並んで配置され、蓄電素子100と他の部材とを絶縁及び/又は断熱する、Y軸方向に扁平な部材である。スペーサ200は、蓄電素子100のY軸プラス方向またはY軸マイナス方向に配置されて、蓄電素子100同士または蓄電素子100とケース300とを絶縁及び/又は断熱する絶縁板または断熱板である。スペーサ200は、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)、ポリアミド(PA)、ABS樹脂、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材、または、マイカ等の断熱性を有する部材等により形成されている。
スペーサ200は、蓄電素子100のX軸方向両側及びZ軸方向両側に壁部を有することで、蓄電素子100を保持し、蓄電素子100の位置決めを行うホルダの機能を有している。このため、蓄電ユニット10のY軸方向中央位置(中央位置の2つの蓄電素子100の間)に配置されるスペーサ200を、ホルダ200bと称する。蓄電ユニット10のY軸方向両端部(端部の蓄電素子100とケース300との間)に配置されるスペーサ200を、ホルダ200cと称する。ホルダ200bとホルダ200cとの間(中央位置以外の2つの蓄電素子100の間)に配置されるスペーサ200を、ホルダ200aと称する。ホルダ200a、200b及び200cは、蓄電素子100と交互に配置される。図2では、2つの蓄電素子100と2つのホルダ200a及び1つのホルダ200cとが交互に配置された構成を示しているが、その他のホルダ200a、200b及び200cについても同様に、蓄電素子100と交互に配置される。
具体的には、図2に示すように、ホルダ200aは、ホルダ200aのY軸方向両側に配置される2つの蓄電素子100のX軸方向両側及びZ軸方向両側に壁部を有し、当該2つの蓄電素子100を保持する中間ホルダ(中間スペーサ)である。同様に、ホルダ200bは、ホルダ200bのY軸方向両側に配置される2つの蓄電素子100のX軸方向両側及びZ軸方向両側に壁部を有し、当該2つの蓄電素子100を保持するセンタープレート(センターホルダまたはセンタースペーサ)である。ホルダ200bは、Y軸方向に長い蓄電ユニット10の剛性を高める機能を有している。ホルダ200cは、ホルダ200cのY軸方向片側に配置される1つの蓄電素子100のX軸方向両側及びZ軸方向両側に壁部を有し、当該1つの蓄電素子100を保持するエンドホルダ(エンドスペーサ)である。
つまり、蓄電ユニット10のY軸方向中央部に位置する蓄電素子100は、ホルダ200a及びホルダ200bに保持される。蓄電ユニット10のY軸方向端部に位置する蓄電素子100は、ホルダ200a及びホルダ200cに保持される。それ以外の蓄電素子100は、2つのホルダ200aに保持される。全てのスペーサ200(ホルダ200a、200b及び200c)が同じ材質の部材で形成されていてもよいし、いずれかのスペーサ200が異なる材質の部材で形成されていてもよい。
ケース300は、蓄電装置1の外装体(外殻)を構成する略直方体形状(箱形)の容器である。ケース300は、蓄電ユニット10の外方に配置され、蓄電ユニット10を所定の位置で固定し、衝撃等から保護する。ケース300は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、鉄、メッキ鋼板等の金属製の部材によって形成された金属ケースである。本実施の形態では、ケース300は、アルミニウムのダイカスト(アルミダイカスト)により形成されている。ケース300は、蓄電ユニット10が有するスペーサ200に使用可能ないずれかの樹脂材料等の絶縁性を有する部材で形成されていてもよい。
図1に示すように、ケース300は、ケース300の本体を構成するケース本体310と、ケース300の蓋体を構成する蓋体320と、を有している。ケース本体310は、Z軸プラス方向(第一方向と直交する第二方向の一方側)に開口310aが形成されたハウジング(筐体)であり、蓄電ユニット10(蓄電素子100並びにスペーサ200(ホルダ200a、200b及び200c))を収容する。蓋体320は、ケース本体310の開口310aを塞ぐ扁平な矩形状の部材である。ケース本体310には、X軸方向に並ぶ2つの矩形状の開口310aが形成されており、それぞれの開口310aから蓄電ユニット10が挿入された後に、ケース本体310と蓋体320とが、ボルト等によるネジ止め、溶接、接着等によって接合される。これにより、ケース300は、内部が密閉(密封)された構造となる。ケース本体310または蓋体320には、外部端子(正極外部端子及び負極外部端子)の端子台が取り付けられ、当該端子台に外部端子が配置されていてもよい。
次に、蓄電素子100、スペーサ200(特に、ホルダ200c)、及び、ケース300(特に、ケース本体310)の構成について、詳細に説明する。
[1.1 蓄電素子100の説明]
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。図3は、図2に示した蓄電素子100を拡大して示している。蓄電ユニット10が有する複数の蓄電素子100は、全て同様の構成を有するため、図3では、1つの蓄電素子100を示し、かつ、以下では、1つの蓄電素子100の構成について詳細に説明する。
図3に示すように、蓄電素子100は、容器110と、一対(正極及び負極)の電極端子140と、を有している。容器110の内方には、電極体と、一対(正極及び負極)の集電体と、電解液(非水電解質)とが収容され、電極端子140及び集電体と容器110との間にはガスケットが配置されているが、これらの図示は省略する。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。ガスケットは、絶縁性を有していればどのような素材で形成されていてもよい。蓄電素子100は、上記の構成要素の他、電極体の側方に配置されるスペーサ、電極体等を包み込む絶縁フィルム、及び、容器110の外面を覆う絶縁フィルム(シュリンクチューブ等)等を有していてもよい。
容器110は、開口が形成された容器本体120と、容器本体120の当該開口を閉塞する容器蓋部130と、を有する直方体形状(角形または箱形)のケースである。容器本体120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、Z軸プラス方向側に開口が形成されている。容器蓋部130は、容器110の蓋部を構成するX軸方向に長い矩形状の板状部材であり、容器本体120のZ軸プラス方向に配置されている。容器蓋部130には、容器110内方の圧力が過度に上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁131、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。容器110(容器本体120及び容器蓋部130)の材質は、特に限定されず、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能(接合可能)な金属とすることができるが、樹脂を用いることもできる。
容器110は、電極体等を容器本体120の内方に収容後、容器本体120と容器蓋部130とが溶接等によって接合されることにより、内部が密閉(密封)される。容器110は、Y軸方向両側の側面に一対の長側面111を有し、X軸方向両側の側面に一対の短側面112を有し、Z軸マイナス方向側に底面113を有している。長側面111は、容器110の長側面を形成する矩形状の平面部であり、隣り合うスペーサ200とY軸方向において対向して配置される。長側面111は、短側面112及び底面113に隣接し、短側面112よりも面積が大きい。短側面112は、容器110の短側面を形成する矩形状の平面部であり、スペーサ200の壁部及びケース300とX軸方向において対向して配置される。短側面112は、長側面111及び底面113に隣接し、長側面111よりも面積が小さい。底面113は、容器110の底面を形成する矩形状の平面部であり、スペーサ200の壁部及びケース300の底壁とZ軸方向において対向して配置される。底面113は、長側面111及び短側面112に隣接して配置される。
電極端子140は、容器蓋部130に配置される、蓄電素子100の端子部材(正極端子及び負極端子)である。具体的には、電極端子140は、容器蓋部130の上面(端子配置面)からZ軸プラス方向に突出した状態で配置される。電極端子140は、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140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。電極端子140は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等で形成されている。
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。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。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートまたは不織布等を用いることができる。本実施の形態では、電極体は、極板(正極板及び負極板)がY軸方向に積層されて形成されている。電極体は、極板(正極板及び負極板)が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等、どのような形態の電極体でもよい。
集電体は、電極端子140と電極体とに電気的及び機械的に接続される導電性の集電部材(正極集電体及び負極集電体)である。正極集電体は、電極体の正極板の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で形成され、負極集電体は、電極体の負極板の負極基材層と同様、銅または銅合金等で形成されている。
[1.2 ホルダ200cの説明]
次に、スペーサ200のうちのホルダ200cの構成について、詳細に説明する。図4A及び図4Bは、本実施の形態に係るスペーサ200(ホルダ200c)の構成を示す斜視図である。具体的には、図4Aの(a)は、図2に示したホルダ200cを拡大して示し、図4Aの(b)は、図4Aの(a)に示したホルダ200cが有するホルダ凸部231のリブ231aをさらに拡大して示している。図4Bは、図4Aに示したホルダ200cを、ホルダ200cの中心を通りZ軸に平行な線を中心に180°回転させた場合の構成を示している。つまり、図4A及び図4Bでは、蓄電ユニット10のY軸マイナス方向端部に位置するホルダ200cを示している。蓄電ユニット10のY軸プラス方向端部に位置するホルダ200cは、当該Y軸マイナス方向端部に位置するホルダ200cと同様の構成を有するため、以下では、当該Y軸マイナス方向端部に位置するホルダ200cについて説明する。
上述の通り、ホルダ200cは、蓄電ユニット10のY軸方向端部に位置するスペーサ200である。つまり、当該スペーサ200(ホルダ200c)は、ケース300のケース本体310が有する後述のケース壁部314に対向し、かつ、ケース壁部314に隣り合う位置に配置される(図1、6等参照)。図4A及び図4Bに示すように、ホルダ200cは、X軸プラス方向半分とX軸マイナス方向半分とが同様の形状を有している。つまり、ホルダ200cは、中心位置を通りYZ平面に平行な面に対して対称となる形状を有している。ホルダ200cは、ホルダ本体210と、ホルダ壁部220と、ホルダ凸部230と、を有している。
ホルダ本体210は、ホルダ200cの本体部を構成する平板状かつ矩形状の部位であり、XZ平面に平行に配置されている。ホルダ本体210は、蓄電ユニット10のY軸方向端部に位置する蓄電素子100のY軸方向外側(図4A及び図4Bのホルダ200cの場合、当該蓄電素子100のY軸マイナス方向)に配置される。ホルダ本体210は、当該蓄電素子100の容器110が有する、ホルダ本体210と対向する長側面111の全面を覆うように、Y軸方向において当該長側面111と対向し、かつ、当該長側面111に接触した状態で配置される。
ホルダ壁部220は、蓄電素子100のZ軸方向両側及びX軸方向両側に配置される壁である。具体的には、ホルダ壁部220は、蓄電素子100のZ軸方向(第二方向)の両側に配置される一対の第一ホルダ壁部221及び222と、蓄電素子100のX軸方向(第一方向及び第二方向に直交する第三方向)の両側に配置される一対の第二ホルダ壁部223及び一対の第二ホルダ壁部224と、を有している。
第一ホルダ壁部221は、ホルダ本体210のZ軸プラス方向端部からY軸方向に突出する平板状の部位であり、XY平面に平行に配置されている。具体的には、ホルダ200cのX軸方向両端部に、ホルダ本体210のZ軸プラス方向端部のX軸方向両端部からY軸方向片側(図4A及び図4BではY軸プラス方向)に突出する一対の第一ホルダ壁部221が配置されている。第一ホルダ壁部221は、蓄電素子100のZ軸プラス方向において、蓄電素子100の容器110の容器蓋部130に沿って配置される。詳細には、第一ホルダ壁部221は、蓄電素子100のX軸方向両端部において、容器蓋部130のY軸方向の略半分を覆うように、Z軸方向において容器蓋部130と対向して配置される。
第一ホルダ壁部222は、ホルダ本体210のZ軸マイナス方向端部からY軸方向に突出し、X軸方向に延びる平板状の部位であり、XY平面に平行に配置されている。具体的には、ホルダ本体210のZ軸マイナス方向端部におけるX軸方向の一端から他端までに亘って、Y軸方向片側(図4A及び図4BではY軸プラス方向)に突出し、X軸方向に延びる第一ホルダ壁部222が配置されている。第一ホルダ壁部222は、蓄電素子100のZ軸マイナス方向において、蓄電素子100の容器110の底面113に沿って配置される。詳細には、第一ホルダ壁部222は、底面113のX軸方向の一端から他端までに亘って、底面113のY軸方向の略半分を覆うように、Z軸方向において底面113と対向して配置される。
第二ホルダ壁部223は、ホルダ本体210のX軸方向端部かつZ軸プラス方向端部からY軸方向に突出する平板状の部位であり、YZ平面に平行に配置されている。具体的には、ホルダ200cのX軸方向両端部に、ホルダ本体210のX軸方向両端部のZ軸プラス方向端部からY軸方向片側(図4A及び図4BではY軸プラス方向)に突出する一対の第二ホルダ壁部223が配置されている。第二ホルダ壁部223は、蓄電素子100の容器110の短側面112に沿って配置される。詳細には、第二ホルダ壁部223は、蓄電素子100のX軸方向両側のZ軸プラス方向端部において、短側面112のY軸方向の略半分を覆うように、X軸方向において短側面112と対向して配置される。
第二ホルダ壁部224は、ホルダ本体210のX軸方向端部かつZ軸マイナス方向端部からY軸方向に突出する平板状の部位であり、YZ平面に平行に配置されている。具体的には、ホルダ200cのX軸方向両端部に、ホルダ本体210のX軸方向両端部のZ軸マイナス方向端部からY軸方向片側(図4A及び図4BではY軸プラス方向)に突出する一対の第二ホルダ壁部224が配置されている。第二ホルダ壁部224は、蓄電素子100の容器110の短側面112に沿って配置される。詳細には、第二ホルダ壁部224は、蓄電素子100のX軸方向両側のZ軸マイナス方向端部において、短側面112のY軸方向の略半分を覆うように、X軸方向において短側面112と対向して配置される。
このように、ホルダ壁部220は、蓄電素子100のZ軸方向両端部及びX軸方向両端部に位置する蓄電素子100の4つの角部を覆うように配置される。これにより、ホルダ200cは、蓄電素子100を保持する。
ホルダ凸部230は、ケース300と接触することで、ホルダ200cのZ軸プラス方向(第二方向の一方側)への移動を制限する部位である。本実施の形態では、ホルダ本体210からY軸方向に突出する4つのホルダ凸部230が、X軸方向に間隔を空けて並んで配置されている。この4つのホルダ凸部230について、X軸プラス方向端部のホルダ凸部230からX軸マイナス方向端部のホルダ凸部230までを順に、ホルダ凸部231、ホルダ凸部232、ホルダ凸部233、及び、ホルダ凸部234とも称する。図4A及び図4Bでは、ホルダ凸部230(231~234)は、ホルダ本体210のY軸マイナス方向の面からY軸マイナス方向(第一方向の他方側)に突出し、Z軸方向(第二方向)に長い突出部である。ホルダ凸部230(231~234)には、Y軸マイナス方向の面が凹んだ凹部がZ軸方向に複数並んで配置されているが、当該凹部の数は限定されず、当該凹部が形成されていなくてもよい。
ホルダ凸部231は、Z軸プラス方向(第二方向の一方側)の端部に、X軸方向(第三方向)に並ぶ複数(本実施の形態では、2つ)のリブ231aを有している。リブ231aは、ケース300が有する後述の第二ケース面314bと接触することで、ホルダ200cのZ軸プラス方向(第二方向の一方側)への移動を制限する。リブ231aは、ホルダ凸部231のZ軸プラス方向の面からZ軸プラス方向に突出し、かつ、ホルダ凸部231のY軸方向における一端部から他端部までに亘ってY軸方向に延びる突出部(突起)である。リブ231aのY軸マイナス方向端部のZ軸プラス方向の端面には、傾斜面231bが形成されているが、リブ231aの傾斜面231b以外のZ軸プラス方向の端面は、平面(平坦面)となっている。同様に、ホルダ凸部234は、Z軸プラス方向(第二方向の一方側)の端部に、X軸方向(第三方向)に並ぶ複数(本実施の形態では、2つ)のリブ234aを有している。リブ234aは、リブ231aと同様に、ケース300の第二ケース面314bと接触することで、ホルダ200cのZ軸プラス方向(第二方向の一方側)への移動を制限する。リブ234aは、リブ231aと同様の構成を有するため、詳細な説明は省略する。
[1.3 ケース本体310の説明]
次に、ケース300が有するケース本体310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ケース本体310の構成を示す斜視図である。図6は、本実施の形態に係るケース本体310とスペーサ200(ホルダ200c)との位置関係を示す断面図である。図6の(a)は、ホルダ200cのホルダ凸部230(231~234)とケース本体310のケース壁部314のケース凹部314aとをXZ平面に平行な面(図1に示したVIa-VIa線を通るXZ平面に平行な面)で切断した場合の構成を示す断面図である。図6の(b)は、図6の(a)に示したホルダ200c及びケース本体310をVIb-VIb線を通るYZ平面に平行な面で切断した場合の構成を示す断面図である。ケース本体310のX軸プラス方向の半分とX軸マイナス方向の半分とは、同様の構成を有するため、図6では、当該X軸プラス方向の半分について図示し、以下の図6に関する説明は、当該X軸プラス方向の半分について行う。
図5に示すように、ケース本体310は、底壁311と、ケース壁部312、313及び314と、を有している。つまり、ケース本体310は、Z軸マイナス方向(第二方向の他方側)の底面部に底壁311を有し、X軸方向両側の側面部に一対のケース壁部312を有し、X軸方向中央部にケース壁部313を有し、Y軸方向両側の側面部に一対のケース壁部314を有している。ケース本体310は、底壁311と、2つのケース壁部312と、ケース壁部313と、2つのケース壁部314とが一体化された1つの部材である。つまり、ケース本体310は、アルミダイカスト等により一体成形されて、1つの部材(一部品)として一体的に形成されている。
底壁311は、主面がZ軸方向(第二方向)に向く姿勢で配置されて、ケース本体310の底面を形成する、XY平面に平行かつY軸方向に長い平板状かつ矩形状の壁部である。底壁311は、蓄電ユニット10(蓄電素子100及びスペーサ200(ホルダ200a、200b及び200c))とZ軸方向において対向して配置される。具体的には、底壁311は、蓄電ユニット10のZ軸マイナス方向の面の全面を覆うように蓄電ユニット10のZ軸マイナス方向に配置されて、蓄電ユニット10をZ軸マイナス方向から支持する。底壁311は、ケース壁部312、313及び314に隣接した状態で配置される。
このように、底壁311は、Z軸プラス方向の面に、Z軸プラス方向(第二方向の一方側)に向き、蓄電ユニット10と接触する第一ケース面311aを有している。本実施の形態では、第一ケース面311aは、XY平面に平行かつY軸方向に長い長方形状の平面(平坦面)であり、蓄電ユニット10が有する支持部400(図6の(a)参照)が接触することで、蓄電ユニット10を支持する。支持部400は、蓄電素子100及びスペーサ200のZ軸マイナス方向に配置されて、蓄電素子100及びスペーサ200をZ軸マイナス方向から支持する台座である。本実施の形態では、蓄電ユニット10のX軸方向両端部に一対の支持部400が配置されて、一対の支持部400が第一ケース面311aと接触することで、蓄電ユニット10が支持(位置決め)される。
ケース壁部312は、主面がX軸方向(第三方向)に向く姿勢で配置されて、ケース本体310のX軸方向の側面(長側面)を形成する、YZ平面に平行かつY軸方向に長い平板状かつ矩形状の壁部(側壁)である。ケース壁部312は、底壁311のX軸方向端部からZ軸プラス方向に立ち上がる壁部であり、蓄電ユニット10(蓄電素子100及びスペーサ200(ホルダ200a、200b及び200c))とX軸方向(第三方向)において対向して配置される。ケース壁部312は、底壁311及びケース壁部314に隣接する。本実施の形態では、ケース本体310のX軸方向両端部に、2つのケース壁部312が互いに対向して配置されている。X軸プラス方向のケース壁部312は、X軸プラス方向の蓄電ユニット10のX軸プラス方向の面の全面を覆うように、当該蓄電ユニット10のX軸プラス方向に配置される。X軸マイナス方向のケース壁部312は、X軸マイナス方向の蓄電ユニット10のX軸マイナス方向の面の全面を覆うように、当該蓄電ユニット10のX軸マイナス方向に配置される。
ケース壁部313は、主面がX軸方向(第三方向)に向く姿勢で配置されて、ケース本体310の内方の空間を仕切る、Y軸方向に長い直方体形状の壁部である。ケース壁部313は、底壁311のX軸方向中央部からZ軸プラス方向に立ち上がる壁部であり、蓄電ユニット10(蓄電素子100及びスペーサ200(ホルダ200a、200b及び200c))とX軸方向(第三方向)において対向して配置される。具体的には、ケース壁部313は、X軸方向に並ぶ2つの蓄電ユニット10の間に配置される。つまり、蓄電装置1は、蓄電素子100と、ケース300に収容され、X軸方向(第三方向)において当該蓄電素子100と並ぶ他の蓄電素子100と、を備えている。そして、ケース壁部313は、ケース300の内方における当該蓄電素子100と当該他の蓄電素子100との間に配置される壁である。これにより、ケース壁部313は、X軸プラス方向の蓄電ユニット10のX軸マイナス方向の面の全面を覆うように、当該蓄電ユニット10のX軸マイナス方向に配置される。ケース壁部313は、X軸マイナス方向の蓄電ユニット10のX軸プラス方向の面の全面を覆うように、当該蓄電ユニット10のX軸プラス方向に配置される。ケース壁部313は、底壁311及びケース壁部314に隣接する。
ケース壁部312のY軸方向中央部には、ホルダ200bのX軸方向の一端部が挿入される、Z軸方向に延びる凹部312aが形成されている。ケース壁部313のY軸方向中央部には、ホルダ200bのX軸方向の他端部が挿入される、Z軸方向に延びる凹部313aが形成されている。ケース壁部312及び313は、ホルダ200bと接触することで、ホルダ200bのY軸方向(第一方向)への移動を制限する。
ケース壁部314は、主面がY軸方向(第一方向)に向く姿勢で配置されて、ケース本体310のY軸方向の側面(短側面)を形成する、XZ平面に平行かつX軸方向に長い平板状かつ矩形状の壁部(側壁)である。ケース壁部314は、底壁311のY軸方向端部からZ軸プラス方向に立ち上がる壁部であり、蓄電ユニット10(スペーサ200のうちのホルダ200c)とY軸方向(第一方向)において対向して配置される。ケース壁部314は、底壁311、ケース壁部312及び313に隣接する。本実施の形態では、ケース本体310のY軸方向両端部に、2つのケース壁部314が互いに対向して配置されている。Y軸プラス方向のケース壁部314は、蓄電ユニット10(Y軸プラス方向のホルダ200c)のY軸プラス方向の面のほぼ全面を覆うように、蓄電ユニット10(当該ホルダ200c)のY軸プラス方向に配置される。Y軸マイナス方向のケース壁部314は、蓄電ユニット10(Y軸マイナス方向のホルダ200c)のY軸マイナス方向の面のほぼ全面を覆うように、蓄電ユニット10(当該ホルダ200c)のY軸マイナス方向に配置される。
以上のような構成により、ケース本体310には、Z軸プラス方向(第二方向の一方側)に向けて開口する開口310aが形成されている。つまり、2つのケース壁部312とケース壁部313と2つのケース壁部314とで、X軸方向に並ぶ2つの開口310aが形成されている。開口310aは、ケース本体310の底壁311と対向する位置に配置される、Z軸方向から見てY軸方向に長い矩形状の開口部である。開口310aは、蓄電ユニット10とZ軸方向で対向する位置に配置され、Z軸方向において蓄電ユニット10が通過可能な大きさに形成されている。つまり、開口310aは、ケース本体310のZ軸プラス方向の面が開口した開口部である。
ケース壁部314は、ホルダ200cと接触することで、ホルダ200cのZ軸プラス方向(第二方向の一方側)への移動を制限する。具体的には、ケース壁部314は、ケース凹部314aを有しており、ケース凹部314aが、ホルダ200cのホルダ凸部231、234のリブ231a、234aとZ軸方向で接触することで、ホルダ200cのZ軸プラス方向への移動を制限する。
ケース凹部314aは、ケース壁部314に形成された、Y軸方向に凹む凹部である。ケース凹部314aは、切削加工等により形成できる。Y軸プラス方向のケース壁部314においては、ケース凹部314aは、ケース壁部314のY軸マイナス方向の面のZ軸マイナス方向寄りの四角形状の領域が、Y軸プラス方向に凹んだ凹部である。Y軸マイナス方向のケース壁部314においては、ケース凹部314aは、ケース壁部314のY軸プラス方向の面のZ軸マイナス方向寄りの四角形状の領域が、Y軸マイナス方向に凹んだ凹部である。
これにより、ケース凹部314aは、Z軸プラス方向の内面に、Z軸マイナス方向(第二方向の他方側)に向く第二ケース面314bを有している。本実施の形態では、第二ケース面314bは、XY平面に平行かつX軸方向に長い長方形状の平面(平坦面)である。第二ケース面314bは、第一ケース面311aよりも開口310aの近く(第一ケース面311aのZ軸プラス方向)に、開口310aから遠ざかる方向に向く姿勢で配置される。言い換えれば、第一ケース面311aは、第二ケース面314bよりも開口310aから遠い位置に、開口310aに向く姿勢で配置される。
以下、図6を参照して、Y軸マイナス方向のケース壁部314についての説明を行う。図6に示すように、第二ケース面314bは、スペーサ200(ホルダ200c)と接触することで、スペーサ200(ホルダ200c)のZ軸プラス方向(第二方向の一方側)への移動を制限する。具体的には、第二ケース面314bは、ホルダ200cのホルダ凸部231及び234が有するリブ231a及び234aとZ軸方向で対向して配置され、リブ231a及び234aと接触する。つまり、リブ231a及び234aは、第一ケース面311aよりも開口310aの近くに、開口310aに向けて突出して配置される。リブ231a及び234aは、第二ケース面314bに向けてZ軸プラス方向(第二方向の一方側)に突出し、第二ケース面314bと接触する。
本実施の形態では、ホルダ200cのホルダ凸部231及び234は、ケース壁部314のケース凹部314aに圧入されて、ケース凹部314aと嵌合する。この圧入により、リブ231a及び234aは、第二ケース面314bに接触して、Y軸マイナス方向の端部が変形する(潰される)。リブ231a及び234aは同様の構成を有するため、以下では、リブ231aの構成を詳細に説明し、リブ234aの構成の説明は省略する。
図6の(b)に示すように、リブ231aは、Z軸プラス方向(第二方向の一方側)に突出し、第二ケース面314bと接触する第一凸部231cと、Z軸プラス方向(第二方向の一方側)に突出し、第二ケース面314bと接触しない第二凸部231dと、を有する。第一凸部231cは、リブ231aのY軸マイナス方向端部に配置され、第二ケース面314bと接触して潰される部位である。第二凸部231dは、第一凸部231cのY軸プラス方向に配置され、第二ケース面314bと接触せずに潰されない部位である。これにより、第一凸部231cは、Z軸方向において、第二凸部231dよりも突出量(高さ)が小さくなる。つまり、第二凸部231dは、第一凸部231cよりもZ軸プラス方向(第二方向の一方側)に突出して配置される。第一凸部231cは、X軸方向においては、第二凸部231dよりも幅が大きくなる(図示省略)。
このように、リブ231aは、Y軸マイナス方向の端部が凹んだ段差状の突出部となる。リブ231aの潰される量(第一凸部231cのZ軸方向の高さ、X軸方向の幅、及び、Y軸方向の長さ)は、特に限定されない。本実施の形態では、リブ231aが潰された後も、第一凸部231cのY軸マイナス方向端部には、傾斜面231bが残っているが、リブ231aが潰されることで、傾斜面231bがなくなることにしてもよい。
[1.4 蓄電装置1の製造方法の説明]
次に、蓄電装置1の製造方法のうち、蓄電ユニット10をケース300の内方に収容する工程(圧縮工程、挿入工程及び解除工程)を詳細に説明する。図7Aは、本実施の形態に係る蓄電装置1の製造方法のうちの圧縮工程を示す斜視図である。図7Bは、本実施の形態に係る蓄電装置1の製造方法のうちの挿入工程及び解除工程を示す斜視図である。具体的には、図7Bの(a)及び(b)は、挿入工程を示す斜視図及び上面図であり、図7Bの(c)及び(d)は、解除工程を示す斜視図及び上面図である。
まず、図7Aの(a)に示すように、ホルダ200bを基準に、複数の蓄電素子100と複数のスペーサ200(ホルダ200a、200b及び200c)とを積層して、蓄電ユニット10を構成する。この状態で、一対のホルダ200cに対応して一対の治具20を配置し、一対の治具20を、一対のホルダ200cのそれぞれが有するホルダ凸部231及び232の間と、ホルダ凸部233及び234の間とに挿入する。
次に、図7Aの(b)に示すように、ホルダ200bを基準に、一対の治具20をY軸方向で互いに近づくように移動させ、蓄電ユニット10(蓄電素子100及びホルダ200c等)をY軸方向(第一方向)に圧縮する(圧縮工程)。ここで蓄電素子100は、内部に収容した電極体並びに電解液の量及び成分等に応じて、長側面111がY軸方向に向かって膨らんでいる場合がある。また、スペーサ200は、樹脂製であり、圧縮可能な形状として例えばホルダ200aにおける波形のトタン形状、または、その他のホルダ200cのY軸方向を向いたホルダ本体210に形成されたリブなど、弾性変形が可能な場合がある。圧縮工程では、蓄電ユニット10が有する複数の蓄電素子100の膨らみ分、または、スペーサ200の弾性変形可能な分が圧縮される。蓄電ユニット10をY軸方向に圧縮する圧縮量は、ケース本体310のケース壁部314が有するケース凹部314aのY軸方向の凹み量(5~10mm程度)以上であればよい。
圧縮工程の後、図7Bの(a)及び(b)に示すように、蓄電ユニット10(蓄電素子100及びホルダ200c等)を圧縮した状態で(圧縮状態を維持したまま)、ケース本体310に挿入する(挿入工程)。挿入工程では、ホルダ200bのX軸方向両端部とケース本体310のケース壁部312及び313の凹部312a及び313aとを合わせて(図示省略)、蓄電ユニット10をケース本体310の開口310aから挿入する。挿入工程では、Y軸マイナス方向のホルダ200cを、ケース300が有するY軸プラス方向(第一方向の一方側)に向く姿勢で配置されるY軸マイナス方向のケース壁部314に対向し、かつ、当該ケース壁部314に隣り合う位置に配置する。同様に、Y軸プラス方向のホルダ200cを、ケース300が有するY軸マイナス方向に向く姿勢で配置されるY軸プラス方向のケース壁部314に対向し、かつ、当該ケース壁部314に隣り合う位置に配置する。
挿入工程の後、図7Bの(c)及び(d)に示すように、治具20を取り外し、蓄電ユニット10(蓄電素子100及びホルダ200c等)の圧縮を解除する(解除工程)。解除工程では、圧縮された複数の蓄電素子100の膨らみまたはスペーサ200の弾性変形可能な分が戻り、その反力で蓄電ユニット10の圧縮状態が復元されて蓄電ユニット10がY軸方向に伸び、ケース本体310内に収容された状態となる。解除工程では、Y軸マイナス方向のホルダ200cが有するY軸マイナス方向に突出するホルダ凸部230を、ケース300のY軸マイナス方向のケース壁部314が有するY軸マイナス方向に凹むケース凹部314a内に配置する(挿入する)。同様に、Y軸プラス方向のホルダ200cが有するY軸プラス方向に突出するホルダ凸部230を、ケース300のY軸プラス方向のケース壁部314が有するY軸プラス方向に凹むケース凹部314a内に配置する(挿入する)。
つまり、挿入工程の後、ケース凹部314aとホルダ凸部230とは、Z軸方向から見てY軸方向で隣り合う位置に配置される。このため、解除工程により、ホルダ凸部231、234がY軸方向に移動して、リブ231a、234aがケース凹部314aの第二ケース面314bのZ軸マイナス方向に配置される(挿入される)。この際、ケース凹部314aにリブ231aが圧入(嵌合)されて、リブ231aの先端が潰され、リブ231aが、第一凸部231c及び第二凸部231dを有する形状に形成される。リブ234aについても同様である。
蓄電ユニット10は、ケース本体310に挿入される前、または、ケース本体310に挿入された後に、複数の蓄電素子100に対してバスバー及びバスバーフレーム等が配置される。そして、ケース本体310と蓋体320とが接合されて、蓄電ユニット10がケース300に収容され、蓄電装置1が製造される。
[2 効果の説明]
以上のように、本実施の形態に係る蓄電装置1によれば、ケース300は、蓄電ユニット10と接触する第一ケース面311aと、スペーサ200(ホルダ200c)と接触する第二ケース面314bと、を有している。スペーサ200(ホルダ200c)は、第二ケース面314bに向けて突出し、第二ケース面314bと接触するリブ231a、234aを有している。このように、ケース300の第一ケース面311aに蓄電ユニット10を接触させ、ケース300の第二ケース面314bに、蓄電ユニット10が有するスペーサ200(ホルダ200c)のリブ231a、234aを接触させる。これにより、第一ケース面311aを基準面として、ケース300内で蓄電ユニット10を位置決めできる。したがって、ケース300内での蓄電ユニット10の移動を制限できるため、蓄電装置1の耐振動性または耐衝撃性の向上を図ることができる。
特に、蓄電ユニット10は、Y軸方向における長さが長く、ケース300に対して位置決めし難いため、位置決め性を向上できることによる効果が高い。ボルト・ナット等の接合部材を設けることなくケース300内での蓄電ユニット10の移動を制限(位置決め)できるため、接合部材を配置するスペースが不要、かつ、接合部材を接合するための工具を配置するスペースも不要であり、蓄電装置1の省スペース化を図ることができる。
第一ケース面311aは、第二ケース面314bよりもケース本体310の開口310aから遠くに配置されるため、ケース300の底壁311側が基準面となる。スペーサ200(ホルダ200c)のリブ231a、234aは、第一ケース面311aよりもケース本体310の開口310aの近くに配置されるため、ケース300の開口310a側でスペーサ200(ホルダ200c)のリブ231a、234aがケース300に接触する。これにより、ケース300内で蓄電ユニット10を安定して位置決めでき、ケース300内での蓄電ユニット10の移動を制限できる。
スペーサ200(ホルダ200c)のリブ231aのうちの第二ケース面314bと接触しない第二凸部231dが、第二ケース面314bと接触する第一凸部231cよりも突出している。このため、リブ231aがケース300に圧入されて、リブ231aの第一凸部231cが第二ケース面314bと接触して潰された形状である。リブ234aについても同様である。この構成とすることで、ケース300の第一ケース面311aを基準面として、蓄電ユニット10をケース300内で安定して位置決めできる。したがって、ケース300内での蓄電ユニット10の移動を制限できる。
スペーサ200(ホルダ200c)が複数のリブ231a、234aを有することで、ケース300の第一ケース面311aを基準面として、複数のリブ231a、234aによって、蓄電ユニット10をケース300内でより安定して位置決めできる。したがって、ケース300内での蓄電ユニット10の移動を制限できる。
[3 変形例の説明]
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電装置1及びその製造方法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。今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であり、本発明の範囲には、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。
図8Aは、本実施の形態の変形例に係るスペーサ200(ホルダ201)の構成を示す斜視図である。図8Aは、図4Aの(a)に対応する図である。図8Bは、本実施の形態の変形例に係るスペーサ200(ホルダ201)に治具20を配置した状態を示す斜視図である。具体的には、図8Bは、蓄電装置1の製造方法のうちの解除工程を説明する図である。
図8Aに示すように、本変形例におけるスペーサ200(ホルダ201)は、上記実施の形態におけるホルダ200cの構成に加えて、一対の側壁部240(241及び242)を有している。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
側壁部241は、一対の側壁部240のうちのX軸プラス方向の側壁部240であり、ホルダ凸部231とホルダ凸部232とのY軸マイナス方向端部同士を繋ぐ壁である。側壁部242は、一対の側壁部240のうちのX軸マイナス方向の側壁部240であり、ホルダ凸部233とホルダ凸部234とのY軸マイナス方向端部同士を繋ぐ壁である。側壁部241、242は、ホルダ本体210とは離間して配置される。つまり、ホルダ本体210は、Y軸マイナス方向の外面に、ケース壁部314に向く、XZ平面に平行な平面状の(平坦な)第一面211を有している。側壁部241、242は、Y軸プラス方向の内面に、XZ平面に平行な平面状の(平坦な)第二面241a、242aを有している。第二面241a、242aは、ケース壁部314と第一面211との間において、第一面211と離間し、かつ、第一面211に向く面である。これにより、側壁部241、242とホルダ本体210との間に、空間(治具20が挿入されるポケット)が形成される。
蓄電装置1の製造方法のうちの圧縮工程においては、治具20が、ホルダ凸部231及び232の間と、ホルダ凸部233及び234の間とに挿入されて、Y軸方向(図8BではY軸プラス方向)に移動する。この際、治具20は、ホルダ本体210の第一面211と、側壁部241、242の第二面241a、242aとの間に挿入される。圧縮工程の後、上記実施の形態と同様に、挿入工程が行われる。挿入工程の後、解除工程において、治具20が、圧縮工程とは反対方向(図8BではY軸マイナス方向)に移動する。治具20が、側壁部241、242の第二面241a、242aをY軸マイナス方向に押すことで、蓄電ユニット10の圧縮状態が復元されて蓄電ユニット10がY軸方向に伸びる。この際、側壁部241、242がホルダ凸部231~234とともにY軸マイナス方向に移動し、ホルダ凸部231、234のリブ231a、234aが、ケース凹部314aに圧入(嵌合)される。
以上のように、本変形例に係る蓄電装置1によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、スペーサ200(ホルダ201)に、ホルダ本体210の第一面211と離間して第二面241a、242aが配置されている。このため、第一面211と第二面241a、242aとの間に治具20を差し込んで、治具20で第一面211を押すことで蓄電ユニット10を第一方向(Y軸方向)に圧縮してケース300に挿入できる。蓄電ユニット10をケース300に挿入した後には、治具20で第二面241a、242aをY軸方向の外側に移動させる。これにより、蓄電ユニット10を第一方向(Y軸方向)に伸ばして、スペーサ200(ホルダ201)のリブ231a、234aを第二ケース面314bと接触する位置に配置(圧入)できる。つまり、治具20が第二面241a、242aを押す力で、リブ231a、234aをケース凹部314aに圧入(嵌合)できる。したがって、ケース300内での蓄電ユニット10の移動を制限できる。
(その他の変形例)
上記実施の形態では、ケース300において、第二ケース面314bを有する部位が、ケース本体310のケース壁部314に一体的に形成されることとしたが、第二ケース面314bを有する部材がケース本体310とは別体で構成されてもよい。この場合、ケース本体310に蓄電ユニット10を挿入した後に、第二ケース面314bを有する別体の部材をケース本体310内に挿入してもよい。これにより、蓄電装置1の製造方法において、蓄電ユニット10を圧縮する圧縮工程(及び解除工程)を実施しなくても、リブ231a、234aを第二ケース面314bと接触する位置に配置できる。
上記実施の形態では、ケース300の第一ケース面311aは、底壁311のZ軸プラス方向に向く面であり、第二ケース面314bは、ケース壁部314のケース凹部314aのZ軸マイナス方向に向く内面であることとしたが、これには限定されない。第一ケース面311a及び第二ケース面314bは、互いに反対方向に向く面であれば、ケース300が有するどのような面でもよい。つまり、Z軸マイナス方向を第二方向の一方側とし、Z軸プラス方向を第二方向の他方側として、第一ケース面311aがZ軸マイナス方向に向く面であり、第二ケース面314bがZ軸プラス方向に向く面であってもよい。この場合、リブ231a、234aは、第二ケース面314bに向けてZ軸マイナス方向(第二方向の一方側)に突出し、第二ケース面314bと接触してもよい。第一ケース面311aは、第二ケース面314bよりもケース本体310の開口310aに近い位置に配置されてもよい。リブ231a、234aは、第一ケース面311aよりも開口310aから遠い位置に配置されてもよい。第一ケース面311aは、ケース壁部312~314のいずれかが有する面でもよいし、蓋体320が有する面等でもよい。第二ケース面314bは、底壁311が有する面でもよいし、蓋体320が有する面等でもよい。
上記実施の形態では、ケース300の第二ケース面314bは、ケース壁部314に形成された凹部(ケース凹部314a)の面であるとしたが、ケース壁部314に形成された凸部または段差部の面であるとも言える。つまり、リブ231a、234aは、ケース300の凹部に形成された第二ケース面314bと接触するのではなく、ケース300の凸部または段差部に形成された第二ケース面314bと接触してもよい。
上記実施の形態において、第二ケース面314b及びリブ231a、234aの配置位置及び個数は、特に限定されない。上記実施の形態では、1つの第二ケース面314bに、2つのリブ231a及び2つのリブ234aが接触することとしたが、複数の第二ケース面314bが配置されてもよい。つまり、リブ231a及びリブ234aのそれぞれに対応して、2つの第二ケース面314bが配置されてもよい。2つのリブ231a及び2つのリブ234aのそれぞれに対応して、4つの第二ケース面314bが配置されてもよい。リブ231aの数は2つではなく、1つでもよいし、3つ以上でもよい。リブ234aについても同様である。リブ231a及びリブ234aの一方が配置されなくてもよい。
上記実施の形態では、リブ231aは、圧入により一部が潰されて、第二凸部231dが、第一凸部231cよりもZ軸プラス方向に突出して配置されることとしたが、潰されなくてもよい。または、リブ231aは、全てが潰されてもよい。つまり、第一凸部231cと第二凸部231dとは、Z軸方向において同じ突出量(高さ)であってもよい。リブ234aについても同様である。
上記実施の形態では、リブ231aは、Y軸方向端部に傾斜面231bが形成されたY軸方向に長い形状を有していることとしたが、傾斜面231bは形成されなくてもよいし、Y軸方向に長くなくてもよい(X軸方向に長くてもよい)。リブ234aについても同様である。
上記実施の形態では、ホルダ凸部231~234のうち、X軸方向の外側に位置するホルダ凸部231および234にのみリブ231a、234aを設けて説明したが、このことは必須ではない。ホルダ凸部231~234のうち、X軸方向の内側に位置するホルダ凸部232および233にのみリブを設けてもよいし、ホルダ凸部231~234の全てにリブを設けてもよい。
上記実施の形態では、リブはホルダ200c側に設けて説明したが、このことは必須ではない。ケース壁部314に変形可能な部分として、上記実施の形態におけるリブに相当する部分を構成してもよい。
上記実施の形態では、ケース300の内方に、X軸方向に並ぶ2つの蓄電ユニット10が収容されていることとしたが、X軸方向に並ぶ3つ以上の蓄電ユニット10が収容されていてもよいし、1つの蓄電ユニット10しか収容されていなくてもよい。ケース300の内方に、Y軸方向に並ぶ複数の蓄電ユニット10が収容されていてもよい。ケース300に、複数の蓄電ユニット10が収容される場合、複数の蓄電ユニット10のそれぞれについて、上述の構成が設けられてもよいし、いずれかの蓄電ユニット10に対しては、上述の構成が設けられなくてもよい。
上記実施の形態では、ケース本体310はZ軸方向に十分な高さを有して蓄電ユニット10を収容し、蓄電ユニット10がXY平面から見て露出しないように構成したが、このことは必須ではない。ケース本体310はZ軸方向に蓄電ユニット10の3分の2または半分程度の高さを有して、蓄電ユニット10のZ軸マイナス方向の部位を収容し、蓄電ユニット10のZ軸プラス方向の部位を収容せずに露出させてもよい。この場合、蓋体320がZ軸方向に蓄電ユニット10の3分の1または半分程度の高さを有して、蓄電ユニット10のZ軸プラス方向の部位を収容するようにしてもよい。
上記実施の形態では、スペーサ200(ホルダ200c)は、一対の第一ホルダ壁部221及び222と一対の第二ホルダ壁部223及び一対の第二ホルダ壁部224とを有していることとしたが、これらの壁部の全てを有することには限定されない。スペーサ200(ホルダ200c)は、これらの壁部のうちの少なくとも1つの壁部を有することで、蓄電素子100を保持するホルダであってもよいし、全ての壁部を有さない(蓄電素子100を保持しない)板状等のスペーサでもよい。
上記実施の形態において、全てのスペーサ200(全てのホルダ200c)が上記の構成を有していることとしたが、いずれかのスペーサ200(ホルダ200c)が上記の構成を有していなくてもよい。
上記実施の形態では、スペーサ200(ホルダ200a、200b及び200c)は、蓄電素子100とY軸方向に交互に並んで配置されるが、いずれかのスペーサ200が配置されない構成でもよい。一対のホルダ200c、または、1つのホルダ200cしか配置されない構成でもよい。
上記実施の形態では、ケース300は、ケース本体310と蓋体320とを有していることとしたが、蓋体320を有していなくてもよい。
上記実施の形態において、蓄電ユニット10は、複数の蓄電素子100及びスペーサ200を拘束する拘束部材(エンドプレート、サイドプレート等)等を備えていてもよい。
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。
本発明は、リチウムイオン二次電池等の蓄電素子を備えた蓄電装置等に適用できる。
1 蓄電装置
10 蓄電ユニット
20 治具
100 蓄電素子
110 容器
111 長側面
112 短側面
113 底面
140 電極端子
200 スペーサ
200a、200b、200c、201 ホルダ
210 ホルダ本体
211 第一面
220 ホルダ壁部
221、222 第一ホルダ壁部
223、224 第二ホルダ壁部
230、231、232、233、234 ホルダ凸部
231a、234a リブ
231b 傾斜面
231c 第一凸部
231d 第二凸部
240、241、242 側壁部
241a、242a 第二面
300 ケース
310 ケース本体
310a 開口
311 底壁
311a 第一ケース面
312、313、314 ケース壁部
312a、313a 凹部
314a ケース凹部
314b 第二ケース面
320 蓋体
400 支持部

Claims (5)

  1. 第一方向に並ぶ蓄電素子及びスペーサを有する蓄電ユニットと、
    前記第一方向と直交する第二方向に向く開口が形成されたケース本体を有し、前記蓄電ユニットを収容するケースと、を備え、
    前記ケースは、前記第一方向に向く姿勢で配置されるケース壁部を有し、
    前記スペーサは、前記ケース壁部に対向し、かつ、前記ケース壁部に隣り合う位置に配置され、
    前記ケースは、前記第二方向の一方側に向き、前記蓄電ユニットと接触する第一ケース面と、前記第二方向の他方側に向き、前記スペーサと接触する第二ケース面と、を有し、
    前記スペーサは、前記第二ケース面に向けて前記第二方向の一方側に突出し、前記第二ケース面と接触するリブを有する
    蓄電装置。
  2. 前記第一ケース面は、前記第二ケース面よりも前記開口から遠い位置に、前記開口に向く姿勢で配置され、
    前記リブは、前記第一ケース面よりも前記開口の近くに、前記開口に向けて突出して配置される
    請求項1に記載の蓄電装置。
  3. 前記リブは、前記第二方向の一方側に突出し、前記第二ケース面と接触する第一凸部と、前記第二方向の一方側に突出し、前記第二ケース面と接触しない第二凸部と、を有し、
    前記第二凸部は、前記第一凸部よりも前記第二方向の一方側に突出して配置される
    請求項1または2に記載の蓄電装置。
  4. 前記スペーサは、前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向に並ぶ複数の前記リブを有する
    請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電装置。
  5. 前記スペーサは、
    前記ケース壁部に向く第一面と、
    前記ケース壁部と前記第一面との間において、前記第一面と離間し、かつ、前記第一面に向く第二面と、を有する
    請求項1~4のいずれか一項に記載の蓄電装置。
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