JP2024088108A - 蓄電セル - Google Patents

Abstract

【課題】電極体の側部に位置する絶縁シートをケース本体に容易に収容可能にする。
【解決手段】本開示に基づく蓄電セル１は、電極体１００と、セルケース２００と、絶縁シート５１０とを備える。セルケース２００は、電極体１００を収容する。絶縁シート５１０は、電極体１００とセルケース２００との間に位置する。セルケース２００は、上向きに開口する開口部２１１を有するケース本体２１０と、該ケース本体２１０の開口部２１１を閉塞する蓋２２０とを有する。絶縁シート５１０は、蓋２２０の下面に接続される中央シート５１１と、該中央シート５１１の両端縁からそれぞれ延出し、電極体１００の側部に沿って下方に向かって延びる一対の側部シート５１２とを有する。一対の側部シート５１２の各々の先端縁５１２ａは、電極体１００より下方に位置している。
【選択図】図６

Description

本開示は、蓄電セルに関する。

特開２０１６－１６２７５５号公報（特許文献１）には、蓄電セルとして、二次電池が開示されている。当該二次電池は、第１電極と第２電極とを含み、巻き取られた電極アセンブリと、電極アセンブリが挿入される開口が形成されたケースと、ケースの開口に結合されたカバーと、第２電極と電気的に接続され、ケースの外側に突出した端子とを含み、電極アセンブリは、互いに反対方向を向く２つの前面と、前面を連結する２つの曲面とを含み、カバーは、前面に対向するように配置されている。

特開２０１６－１６２７５５号公報

電極体（電極アセンブリ）とともに、電極体の側部に位置させるための絶縁シートを、ケース本体の開口部からケース内部に挿入する場合がある。このとき、電極体と開口部との間隔が狭いために絶縁シートが開口部に引っかかる場合がある。

本開示は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極体の側部に位置する絶縁シートをケース本体に容易に収容可能な蓄電セルを提供することである。

本開示に基づく蓄電セルは、電極体と、セルケースと、絶縁シートとを備える。セルケースは、電極体を収容する。絶縁シートは、電極体とセルケースとの間に位置する。セルケースは、上向きに開口する開口部を有するケース本体と、該ケース本体の開口部を閉塞する蓋とを有する。絶縁シートは、蓋の下面に接続される中央シートと、該中央シートの両端縁からそれぞれ延出し、電極体の側部に沿って下方に向かって延びる一対の側部シートとを有する。一対の側部シートの各々の先端縁は、電極体より下方に位置している。

本開示の蓄電セルにおいては、電極体とともに絶縁シートをケース本体に収容する際に、側部シートの先端縁を電極体の下方に位置させつつ、電極体より先に側部シートをケース本体内に挿入できる。これにより、蓄電セルの製造時に絶縁シートが開口部に引っかかることを抑制できる。ひいては、電極体の側部に位置する絶縁シートをケース本体に容易に収容可能となる。

本開示によれば、電極体の側部に位置する絶縁シートをケース本体に容易に収容できる。

本開示の一実施形態における蓄電セルを概略的に示す斜視図である。 図１に示される蓄電セルの分解斜視図である。 図１に示される蓄電セルの断面図である。 正極部材の近傍の拡大断面図である。 負極部材の近傍の拡大断面図である。 図１に示される蓄電セルについて、電極体と絶縁シートとがセルケースに収容される直前の状態を示す分解斜視図である。

本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、本開示の一実施形態における蓄電セルを概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示される蓄電セルの分解斜視図である。図３は、図１に示される蓄電セルの断面図である。

図１～図３に示されるように、蓄電セル１は、電極体１００と、セルケース２００と、外部端子３００と、連結部材４００と、絶縁部材５００と、を備えている。

電極体１００は、複数の単位電極体１１１，１１２と、絶縁フィルム１２０と、を有している。本実施形態では、複数の単位電極体は、２つの単位電極体１１１，１１２を含んでいる。各単位電極体１１１，１１２は、複数のタブ、すなわち、複数の正極タブ１１０Ｐ及び複数の負極タブ１１０Ｎを含んでいる。各単位電極体１１１，１１２は、互いに同じ構造を有している。このため、以下、単位電極体１１１について説明する。

単位電極体１１１は、正極シートと、セパレータと、負極シートと、を含んでいる。正極シート、負極シートおよびセパレータは、長尺な長方形形状に形成されている。

正極シートは、金属箔と、金属箔に設けられた正極合材層と、を含んでいる。金属箔の上側の長辺部には、正極合材層が形成されていない未塗工部が形成されており、この未塗工部には、前記複数の正極タブ１１０Ｐが互いに間隔をあけて形成されている。

負極シートは、金属箔と、金属箔に形成された負極合材層と、を含んでいる。金属箔の上側の長辺部には、負極合材層が形成されていない未塗工部が形成されており、この未塗工部には、前記複数の負極タブ１１０Ｎが互いに間隔をあけて形成されている。

各シートを巻回した状態においては、各正極タブ１１０Ｐが厚さ方向（図３において紙面と直交する方向）に配列されるとともに、各負極タブ１１０Ｎが厚さ方向に配列されるように形成されている。なお、正極タブ１１０Ｐおよび負極タブ１１０Ｎは、幅方向（厚さ方向及び高さ方向の双方と直交する方向）に間隔をあけて配置されている。

絶縁フィルム１２０は、複数の単位電極体１１１，１１２の周面と底面とをまとめて覆う形状を有している。

セルケース２００は、電極体１００を収容している。セルケース２００は、図示略の電解液も収容している。セルケース２００は、密封されている。セルケース２００は、ケース本体２１０と、蓋２２０と、を有している。

ケース本体２１０は、上向きに開口する開口部２１１を有している。ケース本体２１０は、アルミニウム等の金属からなる。ケース本体２１０は、底壁２１２と、周壁２１４と、を有している。底壁２１２は、矩形かつ平板状に形成されている。周壁２１４は、底壁２１２から起立している。周壁２１４は、四角筒状に形成されている。幅方向における周壁２１４の長さは、厚さ方向における周壁２１４の長さよりも長い。高さ方向における周壁２１４の長さは、厚さ方向における周壁２１４の長さよりも長い。

蓋２２０は、ケース本体２１０の開口部２１１を閉塞している。蓋２２０は、溶接等によって開口部２１１に接続されている。蓋２２０は、平板状に形成されている。蓋２２０は、アルミニウム等の金属からなる。蓋２２０は、蓋本体２２２と、反転板２２４と、を有している。

蓋本体２２２は、ケース本体２１０に溶接等によって接続されている。蓋本体２２２には、圧力解放弁２２２ａと、注液孔２２２ｂと、封止部材２２２ｃと、一対のピン挿通孔２２２ｄと、が形成されている。

圧力解放弁２２２ａは、蓋本体２２２の中央部に形成されている。圧力解放弁２２２ａは、セルケース２００の内圧が所定圧以上となると破断するように形成されている。圧力解放弁２２２ａが破断することで、セルケース２００内のガスが当該圧力解放弁２２２ａを通じてセルケース２００外に放出されるため、セルケース２００の内圧が低下する。

注液孔２２２ｂは、蓄電セル１の製造過程において、セルケース２００内に電解液を注入するための貫通孔である。

封止部材２２２ｃは、注液孔２２２ｂを封止する部材である。注液孔２２２ｂは、ケース本体２１０への電解液の注入後、封止部材２２２ｃによって封止される。

一対のピン挿通孔２２２ｄは、幅方向に互いに間隔をあけて形成されている。各ピン挿通孔２２２ｄは、後述の連結ピン４２０を挿通するための貫通孔である。

反転板２２４は、溶接等によって蓋本体２２２に接続されている。反転板２２４は、蓋本体２２２の外側から内側に向かって凸となるように湾曲する形状を有している。反転板２２４は、セルケース２００の内圧が所定圧以上となると、セルケース２００の内側から外側に向かって凸となるように湾曲する形状に変形する。

外部端子３００は、セルケース２００の上面に固定されている。外部端子３００には、図示略のバスバーが溶接等によって接続される。外部端子３００は、正極部材３００Ｐと、負極部材３００Ｎと、を有している。

正極部材３００Ｐは、セルケース２００の上面に溶接等によって接続されている。正極部材３００Ｐは、正極端子板３１０と、端子ブロック３２０と、を有している。

図４は、正極部材の近傍の拡大断面図である。図１から図４に示されるように、正極端子板３１０は、直方体形状に形成されている。正極端子板３１０は、アルミニウム等の金属からなる。

端子ブロック３２０は、直方体形状に形成されている。端子ブロック３２０は、正極端子板３１０を構成する金属とは異なる金属（鉄など）からなる。端子ブロック３２０は、蓋本体２２２の上面に溶接によって接続されており、この端子ブロック３２０の上面に、正極端子板３１０が溶接等によって接続されている。つまり、ケース本体２１０及び蓋２２０は、端子ブロック３２０を介して正極端子板３１０に電気的に接続されており、正極端子板３１０と同じ極性に帯電している。正極端子板３１０及び端子ブロック３２０の各々には、後述の正極連結ピン４２０Ｐを挿通させるための貫通孔が形成されている。

負極部材３００Ｎは、セルケース２００の上面に溶接等によって接続されている。負極部材３００Ｎは、正極部材３００Ｐから幅方向に間隔をあけて配置されている。負極部材３００Ｎは、負極端子板３３０と、絶縁プレート３４０と、を有している。

図５は、負極部材の近傍の拡大断面図である。図１から図３および図５に示されるように、負極端子板３３０は、略直方体形状に形成されている。負極端子板３３０は、反転板２２４の上方に配置されている。負極端子板３３０は、反転板２２４に対向する対向部３３２を有している。

セルケース２００の内圧が所定圧未満（通常時）の場合、反転板２２４は、対向部３３２から離間している。電極体１００への異常の発生等に起因してセルケース２００の内圧が前記所定圧以上まで上昇すると、反転板２２４は、反転する（上向きに凸となるように湾曲する形状に変形する）ことによって負極端子板３３０の対向部３３２に接触する。

絶縁プレート３４０は、蓋２２０の上面に固定されている。絶縁プレート３４０は、負極端子板３３０を保持している。絶縁プレート３４０は、蓋２２０と負極端子板３３０との間を絶縁している。負極端子板３３０及び絶縁プレート３４０の各々には、後述の負極連結ピン４２０Ｎを挿通させるための貫通孔が形成されている。図３及び図５に示されるように、絶縁プレート３４０は、対向部３３２を露出させる露出口３４２を有している。

連結部材４００は、複数のタブ１１０Ｐ，１１０Ｎと外部端子３００とを連結している。連結部材４００は、集電板４１０と、連結ピン４２０と、を有している。

集電板４１０は、複数のタブに接続されている。集電板４１０は、正極集電板４１０Ｐと、負極集電板４１０Ｎと、を有している。

正極集電板４１０Ｐは、溶接等によって複数の正極タブ１１０Ｐに接続されている。正極集電板４１０Ｐは、第１平板部４１１と、第２平板部４１２と、を有している。

第１平板部４１１には、複数の正極タブ１１０Ｐが超音波溶接等によって接続されている。第１平板部４１１には、貫通孔が形成されている。複数の正極タブ１１０Ｐは、第１平板部４１１の下面に接続されている。ただし、複数の正極タブ１１０Ｐは、第１平板部４１１の上面に接続されてもよい。

第２平板部４１２は、幅方向における第１平板部４１１の外側に配置されている。第２平板部４１２には、連結孔４１２ｈが形成されている。なお、図３に示されるように、第２平板部４１２と第１平板部４１１との間に薄肉部が形成されていてもよい。

負極集電板４１０Ｎは、溶接等によって複数の負極タブ１１０Ｎに接続されている。負極集電板４１０Ｎの構成は、正極集電板４１０Ｐの構成と実質的に同じである。

連結ピン４２０は、集電板４１０と外部端子３００とを連結している。連結ピン４２０は、正極連結ピン４２０Ｐと、負極連結ピン４２０Ｎと、を有している。

正極連結ピン４２０Ｐは、正極集電板４１０Ｐと正極端子板３１０とを連結している。正極連結ピン４２０Ｐは、円柱状に形成されている。正極連結ピン４２０Ｐの下端部は、連結孔４１２ｈに挿入された状態で第２平板部４１２に接続されている。正極連結ピン４２０Ｐの上端部は、正極端子板３１０にカシメられている。

負極連結ピン４２０Ｎは、負極集電板４１０Ｎと負極端子板３３０とを連結している。負極連結ピン４２０Ｎは、円柱状に形成されている。負極連結ピン４２０Ｎの下端部は、連結孔４１２ｈに挿入された状態で第２平板部４１２に接続されている。負極連結ピン４２０Ｎの上端部は、負極端子板３３０にカシメられている。

図２および図３に示されるように、絶縁部材５００は、連結部材４００とセルケース２００との間を絶縁している。絶縁部材５００は、絶縁シート５１０と、インシュレータ５２０と、を有している。

絶縁シート５１０は、電極体１００とセルケース２００との間に位置している。絶縁シート５１０は、中央シート５１１と、一対の側部シート５１２とを有している。

図６は、図１に示される蓄電セルについて、電極体と絶縁シートとがセルケースに収容される直前の状態を示す分解斜視図である。図２および図６に示されるように、中央シート５１１は、蓋本体２２２（蓋２２０）の下面に接続されている。中央シート５１１のうち、高さ方向に圧力解放弁２２２ａと重なる部位、注液孔２２２ｂと重なる部位、各ピン挿通孔２２２ｄと重なる部位、及び、反転板２２４と重なる部位に、複数の貫通孔５１１ａがそれぞれ形成されている。

一対の側部シート５１２は、蓄電セル１の厚さ方向における中央シート５１１の両端縁からそれぞれ延出している。一対の側部シート５１２は、電極体１００の側部に沿って下方に向かって延びている。すなわち、一対の側部シート５１２の各々は、電極体１００の側部とケース本体２１０との間に配置されている。一対の側部シート５１２の各々の先端縁５１２ａは、電極体１００より下方に位置している。

一対の側部シート５１２は、それぞれ、ホットメルト接着剤などにより電極体１００の側部と接着されている。一対の側部シート５１２は、電極体１００より下方において、溶着などにより互いに接続されている。これらの構成により、電極体１００の側部に位置する絶縁シート５１０（側部シート５１２）をより容易に電極体１００とともにケース本体２１０に収容できる。

図３から図５に示されるように、インシュレータ５２０は、連結ピン４２０を包囲する形状を有しており、連結ピン４２０とセルケース２００との間を絶縁している。インシュレータ５２０は、正極側インシュレータ５２０Ｐと、負極側インシュレータ５２０Ｎと、を有している。

正極側インシュレータ５２０Ｐは、正極連結ピン４２０Ｐを被覆している。正極側インシュレータ５２０Ｐは、円筒状に形成されている。正極連結ピン４２０Ｐは、正極側インシュレータ５２０Ｐにより被覆された被覆部４２２を有している。

負極側インシュレータ５２０Ｎは、負極連結ピン４２０Ｎを被覆している。負極側インシュレータ５２０Ｎの構造は、正極側インシュレータ５２０Ｐの構造と同じである。

上述したように、本開示の実施形態に係る蓄電セル１は、電極体１００と、セルケース２００と、絶縁シート５１０とを備える。セルケース２００は、電極体１００を収容する。絶縁シート５１０は、電極体１００とセルケース２００との間に位置する。セルケース２００は、上向きに開口する開口部２１１を有するケース本体２１０と、該ケース本体２１０の開口部２１１を閉塞する蓋２２０とを有する。絶縁シート５１０は、蓋２２０の下面に接続される中央シート５１１と、該中央シート５１１の両端縁からそれぞれ延出し、電極体１００の側部に沿って下方に向かって延びる一対の側部シート５１２とを有する。一対の側部シート５１２の各々の先端縁５１２ａは、電極体１００より下方に位置している。

本開示の蓄電セル１においては、上記の構成により、電極体１００とともに絶縁シート５１０をケース本体２１０に収容する際に、側部シート５１２の先端縁５１２ａを電極体１００の下方に位置させつつ、電極体１００より先に側部シート５１２をケース本体２１０内に挿入できる。これにより、蓄電セル１の製造時に絶縁シート５１０が開口部２１１に引っかかることを抑制できる。ひいては、電極体１００の側部に位置する絶縁シート５１０（側部シート５１２）をケース本体２１０に容易に収容可能である。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ 蓄電セル、１００ 電極体、１１０Ｎ 負極タブ、１１０Ｐ 正極タブ、１１１，１１２ 単位電極体、１２０ 絶縁フィルム、２００ セルケース、２１０ ケース本体、２１１ 開口部、２２０ 蓋、２２２ 蓋本体、２２４ 反転板、３００ 外部端子、３００Ｎ 負極部材、３００Ｐ 正極部材、３１０ 正極端子板、３２０ 端子ブロック、３３０ 負極端子板、３４０ 絶縁プレート、４００ 連結部材、４１０ 集電板、４１０Ｎ 負極集電板、４１０Ｐ 正極集電板、４２０ 連結ピン、４２０Ｎ 負極連結ピン、４２０Ｐ 正極連結ピン、４２２ 被覆部、５００ 絶縁部材、５１０ 絶縁シート、５１１ 中央シート、５１１ａ 貫通孔、５１２ 側部シート、５１２ａ 先端縁、５２０ インシュレータ、５２０Ｎ 負極側インシュレータ、５２０Ｐ 正極側インシュレータ。

Claims (1)

1. 電極体と、
   前記電極体を収容するセルケースと、
   前記電極体と前記セルケースとの間に位置する絶縁シートとを備え、
   前記セルケースは、上向きに開口する開口部を有するケース本体と、該ケース本体の前記開口部を閉塞する蓋とを有し、
   前記絶縁シートは、前記蓋の下面に接続される中央シートと、該中央シートの両端縁からそれぞれ延出し、前記電極体の側部に沿って下方に向かって延びる一対の側部シートとを有し、
   前記一対の側部シートの各々の先端縁は、前記電極体より下方に位置している、蓄電セル。
   

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