JP2024064662A - 蓄電デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】電解液の注液によって電極体の内部が損傷するリスクを低減させること。【解決手段】蓄電デバイス１００は、電極体２０と、電解液と、外装体１２と、封口板１４と、集電体５０と、を備えている。電極体２０は、電極タブ２２ｔを有している。外装体１２は、開口１２ｈを有しており、電極体２０および電解液を収容する。封口板１４は、開口１２ｈを塞ぐ部材であり、外装体１２内に電解液を注液する注液孔１５が設けられている。集電体５０は、封口板１４に取り付けられ、電極タブ２２ｔを介して電極体２０と電気的に接続される。封口板１４では、注液孔１５が、集電体５０が取り付けられた部位と重ならないように設けられている。注液孔１５と電極体２０との間には、注液孔１５から注液された電解液が直接電極体２０に当たるのを防止する遮蔽部８０が設けられている。【選択図】図１
Description
本開示は、蓄電デバイスに関する。
特許文献１には、電極体と、電極体を収容する外装体と、外装体を塞ぐ蓋と、電極端子と、を備える蓄電装置が開示されている。かかる蓄電装置の蓋には、外装体内に電解液を注液するための注液孔が設けられている。また、蓋には、該蓋の電極体側の面における注液孔の開口を包囲するように、蓋から電極体に向かって延びた筒体が設けられている。そして、かかる筒体は、該筒体に連結し、注液孔および電極体の間に介在した遮蔽部を備えている。この文献には、遮蔽部を備えることによって、外装体内に注液された電解液が電極体に衝突する際の電解液の流速を低下させることができると記載されている。そして、これによって、電極体の材料の損傷、剥離および滑落の発生を抑制することができると記載されている。
また、この文献では、蓋に、電極体と電極端子とを電気的に接続する集電体が設けられている。集電体には、貫通孔が設けられており、該貫通孔に筒体が挿入される。また、電極体と集電端子との接続では、電極体から延びたタブが集電体に取り付けられる。このとき、タブの先端が貫通孔に挿入された筒体の側面に対向する。また、この文献の蓄電装置は、２つの電極体を有しており、一方の電極体から延びたタブと、他方の電極体から延びたタブとの間に、筒体が挟まれている。
ところで、電極タブが蓋側に配置された構成を有する蓄電デバイスでは、電極体における電極の積層面が蓋に対向することがある。この場合において、蓋側から電解液を注液すると、注液された電解液が積層面に直接当たり、電極体の内部を損傷させるリスクがある。とりわけ、注液された電解液が電極タブに直接当たると、電極タブによって電解液の電極体への入り込みが誘導されやすくなる。本発明者は、電解液の注液によって電極体の内部が損傷するリスクを低減させたいと考えている。
ここで開示される蓄電デバイスは、電極タブを有する電極体と、電解液と、開口を有し、上記電極体および上記電解液を収容する外装体と、上記開口を塞ぐ封口板であって、上記外装体内に上記電解液を注液する注液孔が設けられた封口板と、上記封口板に取り付けられ、上記電極タブを介して上記電極体と電気的に接続される集電体と、を備えている。上記封口板において、上記注液孔は、上記集電体が取り付けられた部位と重ならないように設けられている。ここで、上記注液孔と上記電極体との間には、上記注液孔から注液された上記電解液が直接上記電極体に当たるのを防止する遮蔽部が設けられている。
かかる構成の蓄電デバイスでは、封口板において、注液孔が、電極タブが取り付けられた集電体の取付部位と重ならないように設けられている。これによって、電解液が注液される部位を、注液による衝撃によって電極体に損傷を生じさせやすい部位から外すことができる。また、注液孔と電極体との間に遮蔽部を設けることによって、注液孔から注液された電解液が直接電極体に当たるのを抑制することができる。このため、電解液の注液によって電極体の内部が損傷するリスクを低減させることができる。
また、好ましい一態様では、ここで開示される蓄電デバイスは、上記封口板と上記集電体との間に絶縁部材を備えている。上記絶縁部材は、上記封口板と上記集電体との間に配置される本体部と、上記本体部から外方に延伸する板状の上記遮蔽部と、を備えている。かかる構成の絶縁部材では、本体部と遮蔽部とが一体的に形成される。このため、上述の効果に加えて、遮蔽部が取り付けられるための別部材の使用を省略する効果を実現することができる。
上記遮蔽部は、上記電極体に向かって傾斜していることが好ましい。かかる構成によると、遮蔽部における電解液の流れを誘導することができる。このため、上述の電極体における内部損傷リスク低減効果をよりよく実現することができる。
また、上記遮蔽部の先端は、上記封口板に対向する上記電極体の上端に接していることが好ましい。かかる構成によると、上述の効果に加えて、電極体の移動を抑制する効果を実現することができる。
また、ここで開示される蓄電デバイスの好ましい他の一態様では、上記遮蔽部の先端の幅は、該遮蔽部の基端の幅よりも小さい。かかる構成によると、電極体における内部損傷リスク低減効果をより向上させることができる。
上記遮蔽部は、略矩形板状であるとよい。また、遮蔽部は、先端に直線部分と、該直線部分の両端に２つの湾曲部分と、を備えているとよい。かかる構成は、上述の効果を向上させるのに好適である。
また、上記先端は、Ｒ形状または四角以上の多角形状であってもよい。かかる構成は、上述の効果を向上させるのに好適である。
また、ここで開示される蓄電デバイスの好ましい他の一態様では、上記遮蔽部の、上記封口板側の表面には、スリットが設けられている。かかる構成によると、電極体における内部損傷リスク低減効果をさらに向上させることができる。
以下、ここで開示される蓄電デバイスの一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特にここで開示される技術を限定することを意図したものではない。ここで開示される技術は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、特に言及されない限りにおいて「Ａ以上Ｂ以下」を意味するとともに、「Ａを上回り、かつ、Ｂを下回る」の意味をも包含する。
本明細書において、「蓄電デバイス」とは、電解質を介して一対の電極（正極および負極）の間で電荷担体が移動することによって充放電反応が生じるデバイスをいう。かかる蓄電デバイスは、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池；リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ；を包含する。以下では、上述した蓄電デバイスの一例として、リチウムイオン二次電池を対象とした場合の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、蓄電デバイス１００の縦断面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。図１では、蓄電デバイス１００の外装体１２の幅広面１２ｂに沿って内部を露出させた状態が示されている。図２では、蓄電デバイス１００の外装体１２の幅狭面１２ｃに沿って内部を露出させた状態が示されている。なお、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄ、Ｆ、Ｒｒは、左、右、上、下、前、後、を表す。また、図面中の符号Ｘは、蓄電デバイス１００の短辺方向を示し、符号Ｙは、蓄電デバイス１００の長辺方向を示し、符号Ｚは、蓄電デバイス１００の上下方向（高さ方向）を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、蓄電デバイス１００の設置形態を何ら限定するものではない。
図１は、蓄電デバイス１００の縦断面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。図１では、蓄電デバイス１００の外装体１２の幅広面１２ｂに沿って内部を露出させた状態が示されている。図２では、蓄電デバイス１００の外装体１２の幅狭面１２ｃに沿って内部を露出させた状態が示されている。なお、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄ、Ｆ、Ｒｒは、左、右、上、下、前、後、を表す。また、図面中の符号Ｘは、蓄電デバイス１００の短辺方向を示し、符号Ｙは、蓄電デバイス１００の長辺方向を示し、符号Ｚは、蓄電デバイス１００の上下方向（高さ方向）を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、蓄電デバイス１００の設置形態を何ら限定するものではない。
図１および図２に示されているように、蓄電デバイス１００は、外装体１２と、封口板１４と、電極体２０と、正極端子３０と、負極端子４０と、正極集電体５０と、負極集電体６０と、絶縁性の部材と、遮蔽部８０と、を備えている。蓄電デバイス１００は、ここではリチウムイオン二次電池である。図示は省略するが、蓄電デバイス１００は、ここではさらに電解液を備えている。
外装体１２は、例えば、電極体２０を収容する筐体である。外装体１２は、図１および図２に示されているように、開口１２ｈ、底面１２ａ、一対の幅広面１２ｂ、および、一対の幅狭面１２ｃを有している。この実施形態では、底面１２ａは、略矩形状であり、開口１２ｈに対向している。また、一対の幅広面１２ｂは、底面１２ａの一対の対向する長辺から延びている。また、一対の幅狭面１２ｃは、底面１２ａの一対の対向する短辺から延びている。この実施形態では、幅広面１２ｂの面積は、幅狭面１２ｃの面積よりも大きい。また、開口１２ｈは、略矩形状であり、封口板１４が装着される。そして、開口１２ｈの周縁に封口板１４が接合されることによって、外装体１２と封口板１４とが一体化され、気密に封止される。
封口板１４は、例えば、開口１２ｈを封口する平板状の部材である。封口板１４は、例えば、開口１２ｈの形状に応じた形状であるとよい。この実施形態では、封口板１４は、略矩形状である。封口板１４は、図１および図２に示されているように、対向する一対の長辺部１４ａと、対向する一対の短辺部１４ｂとを有している。図１では、一対の短辺部１４ｂが左端部と右端部とにそれぞれ配置されている。図１に示されているように、封口板１４には、例えば、注液孔１５と、排出弁１７と、が設けられている。注液孔１５は、外装体１２に封口板１４を組み付けた後に、外装体１２内に電解液を注液するためのものである。注液孔１５は、封止部材１６により封止されている。排出弁１７は、かかる封止後の外装体１２内の圧力が所定値以上になったときに破断して、内部のガスを外部に排出するように構成された薄肉部である。
電極体２０は、例えば、蓄電デバイス１００の発電要素である。図２に示されているように、蓄電デバイス１００は、隣り合って配置される２つの電極体２０を備えている。かかる隣接する２つの電極体２０は、図１および図２に示されているように、電極体ホルダ２９に覆われた状態で、外装体１２に収容されている。図１に示されているように、電極体２０は、矩形シート状の正極板２２と、矩形シート状の負極板２４と、セパレータとしてのセパレータ７０とを備えている。正極板２２および負極板２４は、セパレータ７０を介して積層された積層構造を備えている。ここでは、電極体２０は、予め定められた形状に形成された正極板２２と負極板２４とがセパレータ７０を介在させて重ねられた、いわゆる積層型電極体が例示されている。
正極板２２は、図１に示されているように、略矩形状の正極集電箔２２ｃと、正極集電箔２２ｃに形成された正極活物質層２２ａとを備えている。正極活物質層２２ａは、正極集電箔２２ｃの両側面にそれぞれ形成されている。この実施形態では、正極活物質層２２ａの形成領域は、矩形状である。正極板２２は、正極活物質層２２ａの形成領域の一の辺から突出する正極タブ２２ｔを有している。正極タブ２２ｔは、正極集電箔２２ｃの一部であり、表面に正極活物質層２２ａが形成されない活物質層未形成部である。この実施形態では、正極活物質層２２ａと正極タブ２２ｔとの境界に、正極保護層２２ｐが形成されている。正極保護層２２ｐは、ここでは、正極タブ２２ｔの突出方向における正極活物質層２２ａの端部に形成されており、正極タブ２２ｔと隣接している。なお、正極保護層２２ｐの形成は必須ではない。
正極集電箔２２ｃには、例えば、アルミニウム箔が用いられうる。正極活物質層２２ａは、正極活物質を含む層である。正極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、リチウム遷移金属複合材料のように、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸収しうる材料である。正極活物質は、一般的にリチウム遷移金属複合材料以外にも種々提案されており、特に限定されない。正極保護層２２ｐは、例えば、アルミナ等の無機フィラーを含む層である。
負極板２４は、図１に示されているように、略矩形状の負極集電箔２４ｃと、負極集電箔２４ｃに形成された負極活物質層２４ａとを備えている。負極活物質層２４ａは、負極集電箔２４ｃの両側面にそれぞれ形成されている。この実施形態では、負極活物質層２４ａの形成領域は、矩形状である。負極板２４は、かかる負極活物質層２４ａの形成領域の一の辺から突出する負極タブ２４ｔを有している。負極タブ２４ｔは、負極集電箔２４ｃの一部であり、表面に負極活物質層２４ａが形成されない活物質層未形成部である。
負極集電箔２４ｃには、例えば銅箔が用いられうる。負極活物質層２４ａは、負極活物質を含む層である。負極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、天然黒鉛のように、充電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時に吸蔵したリチウムイオンを放電時に放出しうる材料である。負極活物質は、一般的に天然黒鉛以外にも種々提案されており、特に限定されない。
セパレータ７０は、この実施形態では略矩形状であり、負極活物質層２４ａを覆うことができるように、負極活物質層２４ａよりも一回り大きく形成されている。セパレータ７０には、例えば、所要の耐熱性を有する電解質が通過しうる多孔質の樹脂シートが用いられる。セパレータ７０についても種々提案されており、特に限定されない。
図１に示されているように、底面１２ａの長辺方向における負極活物質層２４ａの幅Ｐ２は、同方向における正極活物質層２２ａの幅Ｐ１よりも大きい。底面１２ａの長辺方向におけるセパレータ７０の幅Ｐ３は、負極活物質層２４ａの幅Ｐ２よりも大きい。正極タブ２２ｔおよび負極タブ２４ｔは、セパレータ７０からはみ出すように、所要の長さを備えている。正極板２２と負極板２４とセパレータ７０とは、図１に示されているように、セパレータ７０を介在させた状態で負極活物質層２４ａが正極活物質層２２ａを覆い、かつ、正極タブ２２ｔおよび負極タブ２４ｔが、それぞれセパレータ７０からはみ出るように重ねられる。この実施形態では、正極板２２と負極板２４とがセパレータ７０を介して重ねられて形成された矩形の領域では、正極板２２の両面に正極活物質層２２ａが形成されており、負極板２４の両面に、負極活物質層２４ａが形成されている。また、上記矩形の領域の一の端部（ここでは、電極体２０の上端２０ｅ）では、複数の正極タブ２２ｔが重ね合わせられた状態で突出している。また、上記一の端部では、複数の負極タブ２４ｔが重ね合わせられた状態で突出している。
電極体２０は、図１および図２に示されているように、正極タブ２２ｔおよび負極タブ２４ｔを除く本体部が、一対の幅広矩形面２０ａを有する扁平な直方体形状である。この実施形態では、各電極板およびセパレータ７０の積層方向（図２では、方向Ｘ）の端面が幅広矩形面２０ａを構成している。上記本体部における、一対の幅広矩形面２０ａを除く４つの側面は、正極板２２と負極板２４とセパレータ７０との積層面である。
正極端子３０は、例えば、電極体２０の正極板２２に電気的に接続される部材である。図１に示されているように、正極端子３０は、端子引出孔１８に挿通され、封口板１４の外表面に露出している。ここでは、正極端子３０は、第１導電部材３１と、第２導電部材３２とを有している。第１導電部材３１は、軸部３１ａとベース部３１ｂとを有している。軸部３１ａは、例えば、円筒状であり、端子引出孔１８と第２導電部材３２の貫通孔に挿通されるとともに、正極集電体５０の貫通孔５０ｈに挿通される。ベース部３１ｂは、例えば、平板状であり、封口板１４の外表面に沿って配置される。図１に示された形態では、第２導電部材３２は、例えば、平板状であり、封口板１４の外表面に沿って配置される。第１導電部材３１と第２導電部材３２とは、封口板１４の外表面側で、相互に接続されている。第１導電部材３１は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されうる。第２導電部材３２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等で構成されうる。
負極端子４０は、例えば、電極体２０の負極板２４に電気的に接続される部材である。図１に示されているように、負極端子４０は、端子引出孔１９に挿通され、封口板１４の外表面に露出している。ここでは、負極端子４０は、第１導電部材４１と、第２導電部材４２とを有している。第１導電部材４１は、例えば、銅または銅合金で構成されうる。その他、負極端子４０は、正極端子３０と同様の構成を有しうる。このため、負極端子４０の構成についての説明は、ここでは省略する。
正極集電体５０は、例えば、複数枚重ねられた正極タブ２２ｔを介して電極体２０と電気的に接続される部材である。正極集電体５０は、例えば、矩形平板状の導電部材である。図１に示された形態では、正極集電体５０は、封口板１４の内表面に沿って延びている。図１に示された形態では、正極集電体５０は、封口板１４に、注液孔１５と重ならないように取り付けられている。正極集電体５０は、貫通孔５０ｈを有している。貫通孔５０ｈには、正極端子３０が挿通されている。また、正極集電体５０には、複数枚重ねられた正極タブ２２ｔが接合されている。正極集電体５０は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されうる。
負極集電体６０は、例えば、複数枚重ねられた負極タブ２４ｔを介して電極体２０と電気的に接続される部材である。負極集電体６０は、例えば、矩形平板状の導電部材である。図１に示された形態では、負極集電体６０は、封口板１４の内表面に沿って延びている。図１に示された形態では、負極集電体６０は、封口板１４に、注液孔１５と重ならないように取り付けられている。負極集電体６０は、貫通孔６０ｈを有している。貫通孔６０ｈには、負極端子４０が挿通されている。また、負極集電体６０には、複数枚重ねられた負極タブ２４ｔが接合されている。負極集電体６０は、例えば、銅または銅合金で構成されうる。
蓄電デバイス１００では、種々の絶縁性の部材が用いられている。蓄電デバイス１００は、例えば、電極体ホルダ２９と、ガスケット９０と、第１絶縁部材９１，９２と、第２絶縁部材９３とを備えている（図１および図２参照）。電極体ホルダ２９は、例えば、電極体２０と外装体１２との導通を防止する部材である。ここでは、電極体２０は、電極体ホルダ２９に覆われた状態で外装体１２の内部に配置されている。電極体ホルダ２９は、例えば、絶縁性の樹脂シートからなる。
ガスケット９０と第２絶縁部材９３とは、例えば、正極端子３０と封口板１４との導通、ならびに、負極端子４０と封口板１４との導通を防止する部材である。ガスケット９０は、ここでは、正極側の第１導電部材３１と封口板１４の外表面との間、ならびに、負極側の第１導電部材４１と封口板１４の外表面との間に配置されている。また、ガスケット９０は、端子引出孔１８の内周と、端子引出孔１９の内周とに装着されている。第２絶縁部材９３は、ここでは、正極側の第２導電部材３２と封口板１４の外表面との間、ならびに、負極側の第２導電部材４２と封口板１４の外表面との間に配置されている。
図３は、第１絶縁部材９１の斜視図である。図３には、図１における封口板１４側の第１面９１ａからみた第１絶縁部材９１の斜視図が示されている。第１絶縁部材９１は、例えば、正極集電体５０と封口板１４との導通を防止する部材である。第１絶縁部材９１は、ここでは、正極集電体５０と封口板１４の内表面との間に配置されている。図１および図３に示されているように、第１絶縁部材９１は、本体部９１１と、遮蔽部８０と、を有している。本体部９１１は、例えば、封口板１４と正極集電体５０との間に配置される部位である。図３に示されているように、本体部９１１は、平坦部９１２と、壁部９１３と、を有している。平坦部９１２は、例えば、矩形平板状であり、正極集電体５０が配置される部位である。図１に示された形態では、平坦部９１２は、第１面９１ａを封口板１４の内表面側に、第２面９１ｂを電極体側にして、封口板１４の内表面に取り付けられている。ここでは、第２面９１ｂに正極集電体５０が配置されている。第２面９１ｂは、図１では、第１面９１ａの反対側の面であり、外装体１２内に収容された電極体２０側の面である。平坦部９１２は、ここでは、貫通孔９１ｈを有している。平坦部９１２への正極集電体５０の配置では、例えば、正極集電体５０の貫通孔５０ｈが貫通孔９１ｈに重ねられる。貫通孔９１ｈには、例えば、ガスケット９０の一部が挿通される。
壁部９１３は、例えば、平坦部９１２（ここでは、第２面９１ｂ）に配置された正極集電体５０の周縁を取り囲む部位である。図１および図３に示されているように、壁部９１３は、平坦部９１２の周縁（ここでは、第２面９１ｂの周縁）から延びている。図１に示された形態では、壁部９１３は、電極体２０に向かって延びている。図３に示されているように、壁部９１３は、対向する一対の第１壁部９１３ａ，９１３ｂと、対向する一対の第２壁部９１３ｃ，９１３ｄとを有している。第１壁部９１３ａ，９１３ｂは、例えば、封口板１４の短辺部１４ｂと略平行である。第１壁部９１３ａは、例えば、封口板１４の中心側（図１では、注液孔１５側）に配置される（図１参照）。第１壁部９１３ｂは、例えば、封口板１４の左側端部に配置される（図１参照）。第２壁部９１３ｃ，９１３ｄは、例えば、封口板１４の長辺部１４ａと略平行である。第２壁部９１３ｃは、例えば、封口板１４の手前側に配置される（図示略）。第２壁部９１３ｄは、例えば、封口板１４の奥側に配置される（図示略）。
壁部９１３の延伸端９１３ｅには、遮蔽部８０が設けられている。ここでは、第１壁部９１３ａにおける延伸端９１３ｅに、遮蔽部８０が設けられている。この実施形態では、第１絶縁部材９１の本体部９１１は、遮蔽部８０と一体的に形成されている。第１絶縁部材９１において、本体部９１１から遮蔽部８０が延伸するように設けられることによって、遮蔽部８０を取り付けるために別部材を使用するのを省略することができる。なお、第１絶縁部材９１は、ここで開示される蓄電デバイスにおける「絶縁部材」の一例である。
遮蔽部８０は、例えば、注液孔１５から注液された電解液から電極体２０を遮蔽する部材である。遮蔽部８０は、例えば、略矩形板状である。図１に示されているように、遮蔽部８０は、注液孔１５と電極体２０との間に設けられている。この実施形態では、遮蔽部８０の上面８０ｕが封口板１４の内表面側に配置される。上面８０ｕは、ここでは、注液孔１５から注液された電解液を受ける面であり、電解液の流路となる。また、下面８０ｄが電極体２０の上端２０ｅ側に配置される。上述のとおり、遮蔽部８０は、第１絶縁部材９１と一体的に形成されている。この実施形態では、遮蔽部８０は、壁部９１３の延伸端９１３ｅから外方に延伸している。遮蔽部８０の延伸方向は、図３中の矢印Ｔによって示されている。以下の説明において、かかる方向を単に「延伸方向Ｔ」とも称する。
図３に示された形態では、遮蔽部８０は、平坦部９１２に対して傾斜している。図１に示されているように、遮蔽部８０は、封口板１４に対して傾斜しており、電極体２０に向かって傾斜している。これによって、遮蔽部８０から電極体２０までの電解液の流れを誘導することができる。このため、電解液の流下方向を調整することができ、遮蔽部８０から落下した電解液による電極体２０への衝撃を小さくすることができる。かかる観点から、遮蔽部８０の、電極体の上端２０ｅに対する傾斜角は、例えば、１０度超４０度以下に設定されるとよい。なお、上端２０ｅは、図１では、電極体２０の封口板１４側の端部である。
この実施形態では、遮蔽部８０の先端８０２は、電極体２０の上端２０ｅに接している。これによって、遮蔽部８０から電極体２０までの電解液の流れをよりよく誘導することができる。このため、遮蔽部８０から落下した電解液による電極体２０への衝撃をより小さくすることができる。また、電極体２０が蓄電デバイス１００の高さ方向に動くのを抑制することができる。なお、遮蔽部８０の先端８０２は、図１および図３では、延伸方向Ｔにおける端部であり、基端８０１と反対側の端部である。
この実施形態では、遮蔽部８０の先端８０２の幅Ｗ２は、基端８０１の幅Ｗ１よりも小さくなるように設定されている（図３参照）。これによって、先端８０２において電解液が落下する方向を分散させることができる。このため、遮蔽部８０から落下した電解液による衝撃を小さくすることができる。なお、本明細書において、遮蔽部８０に関する「幅」は、方向Ｔに直交する遮蔽部８０の幅方向Ｓにおける長さをいう。
図３に示された形態では、遮蔽部８０は、先端８０２に、直線部分８１と、２つの湾曲部分８２とを有している。２つの湾曲部分８２は、それぞれ、直線部分８１の両端に設けられている。上述のとおり、この実施形態では、遮蔽部８０が略矩形板状であるところ、先端８０２の２つの角が湾曲するように切り取られている。これによって、先端８０２では、基端８０１の幅Ｗ１よりも小さな幅Ｗ２を有する直線部分８１が設けられ、直線部分８１の両端にそれぞれ湾曲部分８２が設けられる。遮蔽部８０では、注液孔１５から注液された電解液は、例えば、上面８０ｕを先端８０２に向かって流れ、直線部分８１と２つの湾曲部分８２とから電極体２０に向かって落下する。このように、遮蔽部８０では、先端において電解液が落下する方向を分散させることができる。このため、落下する電解液による電極体２０への衝撃を小さくすることができる。
第１絶縁部材９２は、例えば、負極集電体６０と封口板１４との導通を防止する部材である。第１絶縁部材９２は、ここでは、負極集電体６０と封口板１４の内表面との間に配置されている。図１に示されているように、第１絶縁部材９２は、貫通孔９２ｈと、平坦部９２１と、壁部９２２とを備えている。第１絶縁部材９２は、ここでは、遮蔽部８０を備えていない。それ以外は、正極側の第１絶縁部材９１と同じ構成を有している。このため、第１絶縁部材９２の構成についての説明は、ここでは省略する。
電極体ホルダ２９と、ガスケット９０と、第１絶縁部材９１，９２と、第２絶縁部材９３とを構成する材料は、特に限定されない。かかる構成材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン樹脂；パーフルオロアルコキシアルカン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂；等の合成樹脂材料が挙げられる。なお、この実施形態では、遮蔽部８０を構成する材料は、第１絶縁部材９１の構成材料と同じである。
上述のとおり、蓄電デバイス１００は、電極体２０と、電解液と、外装体１２と、封口板１４と、正極集電体５０と、を備えている。電極体２０は、正極タブ２２ｔを有している。外装体１２は、開口１２ｈを有しており、電極体２０および電解液を収容する。封口板１４は、開口１２ｈを塞ぐ部材であり、外装体１２内に電解液を注液する注液孔１５が設けられている。正極集電体５０は、封口板１４に取り付けられ、正極タブ２２ｔを介して電極体２０と電気的に接続される。封口板１４において、注液孔１５が、正極集電体５０が取り付けられた部位と重ならないように設けられている。注液孔１５と電極体２０との間には、注液孔１５から注液された電解液が直接電極体２０に当たるのを防止する遮蔽部８０が設けられている。
蓄電デバイス１００では、封口板１４において、注液孔１５が、正極タブ２２ｔが取り付けられた正極集電体５０の取付部位と重ならないように設けられている。これによって、電解液の注液時に、例えば、電解液が正極タブ２２ｔを伝って電極体２０に注ぎ込まれることを抑制することができる。このため、注液された電解液による衝撃によって特に電極体２０に損傷を生じさせやすい部位への注液を抑制することができる。また、注液孔１５と電極体２０との間に遮蔽部８０を設けることによって、注液孔１５から注液された電解液が直接電極体２０に当たるのを抑制することができる。これによって、電解液の注液時の衝撃による電極体２０の損傷のリスクを低減することができる。
蓄電デバイス１００は各種用途に利用可能であるが、例えば、乗用車、トラック等の各種の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）等が挙げられる。
以上、ここで開示される技術の実施形態について説明したが、ここで開示される技術を上記実施形態に限定することを意図したものではない。ここで開示される技術は、他の実施形態においても実施されうる。特許請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。
＜第２実施形態＞
例えば、上記第１実施形態では、延びた遮蔽部８０は、第１絶縁部材９１から電極体２０に向かって傾斜して延びていた。しかし、これに限定されない。図４は、蓄電デバイス２００の縦断面図である。図４に示されているように、蓄電デバイス２００は、遮蔽部２８０を備えている。また、蓄電デバイス２００は、封口板１４と正極集電体５０との間に、第１絶縁部材９１を備えている。この実施形態では、遮蔽部２８０は、第１絶縁部材９１の本体部９１１から延びている。遮蔽部２８０の基端２８１は、例えば、第１絶縁部材９１の壁部９１３の延伸端９１３ｅ（例えば、第１壁部９１３ａにおける延伸端９１３ｅ。図３参照）に設けられる。図４に示された形態では、遮蔽部２８０は、封口板１４に対して略平行である。遮蔽部２８０の、電極体の上端２０ｅに対する傾斜角は、例えば、－１０度～＋１０度（例えば、－５度～＋５度）に設定されるとよい。このため、この実施形態では、遮蔽部２８０の先端２８２は、電極体２０の上端２０ｅに接しない。なお、図４において、符号「２８０ｕ」は、遮蔽部２８０の上面を示している。また、符号「２８０ｄ」は、遮蔽部２８０の下面を示している。
例えば、上記第１実施形態では、延びた遮蔽部８０は、第１絶縁部材９１から電極体２０に向かって傾斜して延びていた。しかし、これに限定されない。図４は、蓄電デバイス２００の縦断面図である。図４に示されているように、蓄電デバイス２００は、遮蔽部２８０を備えている。また、蓄電デバイス２００は、封口板１４と正極集電体５０との間に、第１絶縁部材９１を備えている。この実施形態では、遮蔽部２８０は、第１絶縁部材９１の本体部９１１から延びている。遮蔽部２８０の基端２８１は、例えば、第１絶縁部材９１の壁部９１３の延伸端９１３ｅ（例えば、第１壁部９１３ａにおける延伸端９１３ｅ。図３参照）に設けられる。図４に示された形態では、遮蔽部２８０は、封口板１４に対して略平行である。遮蔽部２８０の、電極体の上端２０ｅに対する傾斜角は、例えば、－１０度～＋１０度（例えば、－５度～＋５度）に設定されるとよい。このため、この実施形態では、遮蔽部２８０の先端２８２は、電極体２０の上端２０ｅに接しない。なお、図４において、符号「２８０ｕ」は、遮蔽部２８０の上面を示している。また、符号「２８０ｄ」は、遮蔽部２８０の下面を示している。
＜その他の実施形態＞
上記第１実施形態と上記第２実施形態とでは、遮蔽部８０または遮蔽部２８０と、第１絶縁部材９１とが一体的に形成されていた。しかし、これに限定されない。遮蔽部８０と遮蔽部２８０とは、第１絶縁部材９１と別体であってもよい。また、上記第１実施形態と上記第２実施形態とでは、遮蔽部８０または遮蔽部２８０が、正極側の第１絶縁部材９１に設けられていた。しかし、これに限定されない。遮蔽部８０と遮蔽部２８０とは、負極側の第１絶縁部材９２に設けられてもよい。
上記第１実施形態と上記第２実施形態とでは、遮蔽部８０または遮蔽部２８０と、第１絶縁部材９１とが一体的に形成されていた。しかし、これに限定されない。遮蔽部８０と遮蔽部２８０とは、第１絶縁部材９１と別体であってもよい。また、上記第１実施形態と上記第２実施形態とでは、遮蔽部８０または遮蔽部２８０が、正極側の第１絶縁部材９１に設けられていた。しかし、これに限定されない。遮蔽部８０と遮蔽部２８０とは、負極側の第１絶縁部材９２に設けられてもよい。
また、遮蔽部８０，２８０の先端８０２，２８２の形状は、上述の実施形態に記載のものでなくてもよい。先端８０２，２８２の形状は、例えば、Ｒ形状であってもよい。また、先端８０２，２８２の形状は、四角以上の多角形状であってもよい。先端８０２，２８２の形状をかかる形状とすることによって、先端８０２，２８２において、電解液が落下する方向を分散させる効果をより高めることができる。
あるいは、遮蔽部８０，２８０の、封口板１４側の表面（ここでは、上面８０ｕ，２８０ｕ）には、スリットが設けられていてもよい。遮蔽部８０，２８０上にスリットを設けることによって、電解液の流れをよりよく誘導することができる。かかる観点から、スリットは、例えば、遮蔽部８０，２８０が延びた方向Ｔに沿って設けられているとよい。
以上のとおり、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項１：
電極タブを有する電極体と、
電解液と、
開口を有し、前記電極体および前記電解液を収容する外装体と、
前記開口を塞ぐ封口板であって、前記外装体内に前記電解液を注液する注液孔が設けられた封口板と、
前記封口板に取り付けられ、前記電極タブを介して前記電極体と電気的に接続される集電体と、
を備える蓄電デバイスであって、
前記封口板において、前記注液孔は、前記集電体が取り付けられた部位と重ならないように設けられており、
ここで、前記注液孔と前記電極体との間には、前記注液孔から注液された前記電解液が直接前記電極体に当たるのを防止する遮蔽部が設けられている、蓄電デバイス。
項２：
前記封口板と前記集電体との間に絶縁部材を備えており、
前記絶縁部材は、
前記封口板と前記集電体との間に配置される本体部と、
前記本体部から外方に延伸する板状の前記遮蔽部と、
を備えている、項１に記載の蓄電デバイス。
項３：
前記遮蔽部は、前記電極体に向かって傾斜している、項１または２に記載の蓄電デバイス。
項４：
前記遮蔽部の先端は、前記封口板に対向する前記電極体の上端に接している、項１～３のいずれか一つに記載の蓄電デバイス。
項５：
前記遮蔽部の先端の幅は、該遮蔽部の基端の幅よりも小さい、項１～４のいずれか一つに記載の蓄電デバイス。
項６：
前記遮蔽部は、
略矩形板状であり、
先端に直線部分と、該直線部分の両端に２つの湾曲部分と、を備えている、項１～５のいずれか一つに記載の蓄電デバイス。
項７：
前記先端は、Ｒ形状または四角以上の多角形状である、項１～６のいずれか一つに記載の蓄電デバイス。
項８：
前記遮蔽部の、前記封口板側の表面には、スリットが設けられている、項１～７のいずれか一つに記載の蓄電デバイス。
項１：
電極タブを有する電極体と、
電解液と、
開口を有し、前記電極体および前記電解液を収容する外装体と、
前記開口を塞ぐ封口板であって、前記外装体内に前記電解液を注液する注液孔が設けられた封口板と、
前記封口板に取り付けられ、前記電極タブを介して前記電極体と電気的に接続される集電体と、
を備える蓄電デバイスであって、
前記封口板において、前記注液孔は、前記集電体が取り付けられた部位と重ならないように設けられており、
ここで、前記注液孔と前記電極体との間には、前記注液孔から注液された前記電解液が直接前記電極体に当たるのを防止する遮蔽部が設けられている、蓄電デバイス。
項２：
前記封口板と前記集電体との間に絶縁部材を備えており、
前記絶縁部材は、
前記封口板と前記集電体との間に配置される本体部と、
前記本体部から外方に延伸する板状の前記遮蔽部と、
を備えている、項１に記載の蓄電デバイス。
項３：
前記遮蔽部は、前記電極体に向かって傾斜している、項１または２に記載の蓄電デバイス。
項４：
前記遮蔽部の先端は、前記封口板に対向する前記電極体の上端に接している、項１～３のいずれか一つに記載の蓄電デバイス。
項５：
前記遮蔽部の先端の幅は、該遮蔽部の基端の幅よりも小さい、項１～４のいずれか一つに記載の蓄電デバイス。
項６：
前記遮蔽部は、
略矩形板状であり、
先端に直線部分と、該直線部分の両端に２つの湾曲部分と、を備えている、項１～５のいずれか一つに記載の蓄電デバイス。
項７：
前記先端は、Ｒ形状または四角以上の多角形状である、項１～６のいずれか一つに記載の蓄電デバイス。
項８：
前記遮蔽部の、前記封口板側の表面には、スリットが設けられている、項１～７のいずれか一つに記載の蓄電デバイス。
１００，２００ 蓄電デバイス
１２ 外装体
１４ 封口板
２０ 電極体
２９ 電極体ホルダ
３０ 正極端子
４０ 負極端子
５０ 正極集電体
６０ 負極集電体
７０ セパレータ
８０，２８０ 遮蔽部
９０ ガスケット
９１ 第１絶縁部材（正極側）
９２ 第１絶縁部材（負極側）
９３ 第２絶縁部材
１２ 外装体
１４ 封口板
２０ 電極体
２９ 電極体ホルダ
３０ 正極端子
４０ 負極端子
５０ 正極集電体
６０ 負極集電体
７０ セパレータ
８０，２８０ 遮蔽部
９０ ガスケット
９１ 第１絶縁部材（正極側）
９２ 第１絶縁部材（負極側）
９３ 第２絶縁部材
Claims (8)
- 電極タブを有する電極体と、
電解液と、
開口を有し、前記電極体および前記電解液を収容する外装体と、
前記開口を塞ぐ封口板であって、前記外装体内に前記電解液を注液する注液孔が設けられた封口板と、
前記封口板に取り付けられ、前記電極タブを介して前記電極体と電気的に接続される集電体と、
を備える蓄電デバイスであって、
前記封口板において、前記注液孔は、前記集電体が取り付けられた部位と重ならないように設けられており、
ここで、前記注液孔と前記電極体との間には、前記注液孔から注液された前記電解液が直接前記電極体に当たるのを防止する遮蔽部が設けられている、蓄電デバイス。 - 前記封口板と前記集電体との間に絶縁部材を備えており、
前記絶縁部材は、
前記封口板と前記集電体との間に配置される本体部と、
前記本体部から外方に延伸する板状の前記遮蔽部と、
を備えている、請求項１に記載の蓄電デバイス。 - 前記遮蔽部は、前記電極体に向かって傾斜している、請求項２に記載の蓄電デバイス。
- 前記遮蔽部の先端は、前記封口板に対向する前記電極体の上端に接している、請求項３に記載の蓄電デバイス。
- 前記遮蔽部の先端の幅は、該遮蔽部の基端の幅よりも小さい、請求項２に記載の蓄電デバイス。
- 前記遮蔽部は、
略矩形板状であり、
先端に直線部分と、該直線部分の両端に２つの湾曲部分と、を備えている、請求項５に記載の蓄電デバイス。 - 前記先端は、Ｒ形状または四角以上の多角形状である、請求項５に記載の蓄電デバイス。
- 前記遮蔽部の、前記封口板側の表面には、スリットが設けられている、請求項１～７のいずれか一項に記載の蓄電デバイス。
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| JP2022173420A JP2024064662A (ja) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 蓄電デバイス |
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