JP6103223B2 - 蓄電装置 - Google Patents
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Description
図1(a)に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、ケース11に積層型の電極組立体12が収容されている。また、ケース11には、電解液(図示せず)も収容されている。ケース11は、有底四角筒状のケース本体13と、ケース本体13に電極組立体12を挿入可能な開口部13aを閉塞する蓋体14とからなる。蓋体14のケース本体13と対向する面の周縁には段差部14aが形成され、蓋体14とケース本体13との溶接箇所がケース11の周面となるように蓋体14がケース本体13と嵌合した状態で、ケース本体13と蓋体14とは溶接によって接合されている。この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。ケース本体13及び蓋体14は、アルミニウム系金属製である。アルミニウム系金属とは、アルミニウム又はアルミニウム合金を意味する。アルミニウム合金とは、例えば、アルミニウムを主成分とし、銅、マンガン、亜鉛、シリコン、マグネシウムなどが添加されたものを含み、熱処理型合金も含む。
図1(a)に示すように、蓋体14には、ケース11内に電解液を注入するための注液孔25が設けられており、注液孔25は封止部材26により閉塞されている。封止部材26はアルミニウム系金属製で、蓋体14に溶接されている。
二次電池10は、ケース本体13内に電極組立体12が収容された後、蓋体14がケース本体13の開口部13aを覆う状態で、ケース本体13に対して溶接により気密状態に接合される。蓋体14の電極端子取り付け孔14bの内面及び周縁に、アルミナ層のように熱伝導率が低い(23W/(m・K))セラミック層が形成されている場合は、溶接のため、蓋体14の周縁である溶接箇所が加熱された際、線膨張係数の大きなアルミニウム系金属製の蓋体14の熱分布が生じることで熱応力分布ができる。その結果、蓋体14が歪み、蓋体14の歪みによりシール性が悪化する。しかし、窒化物層30のように熱伝導率が150W/(m・K)以上と高いセラミック層の場合は、蓋体14に熱応力分布ができず、蓋体14が歪まないため支障は無い。
(1)蓄電装置(二次電池10)は、電極組立体12を挿入可能な開口部13aを有するケース本体13と、開口部13aを塞ぐ蓋体14とで構成されたケース11内に、電極組立体12が収容されるとともに蓋体14が開口部13aを塞ぐ状態でケース本体13に溶接されている。そして、ケース本体13及び蓋体14はアルミニウム系金属製であり、蓋体14は、貫通部材としての正極端子15や負極端子16が貫通する孔(電極端子取り付け孔14b)を有し、貫通部材は、シール部材22を介して、かつシール部材22が軸方向(貫通部材が蓋体14を貫通する方向)に圧縮された状態で蓋体14に固定されている。電極端子取り付け孔14bの周りの少なくとも片面に熱伝導率が150W/(m・K)以上のセラミック層(窒化物層30)が形成されている。したがって、ケース11をアルミニウム系金属製とした場合、貫通部材(正極端子15及び負極端子16)が蓋体14に形成された孔(電極端子取り付け孔14b)を貫通した状態でシール部材22を介して蓋体14に固定された蓄電装置が長期間振動を受けても、ケース11の密閉性を確保することができる。また、金属製の蓋体14と電極端子(正極端子15及び負極端子16)とは絶縁部材21を介して電気的絶縁性を確保しているが、蓋体14に形成されたセラミック層(窒化物層30)の存在により、絶縁性が向上する。
(3)セラミック層は、電極端子取り付け孔14bの内周面にも形成されている。この構成によれば、貫通部材の位置決めを貫通部材が電極端子取り付け孔14bの内周面と当接することで行う構成としても支障がなく、貫通部材を所定の位置に固定する構成が簡単になる。
○ 図4に示すように、注液孔25を塞ぐ封止部材26として、蓋体14を貫通する貫通部材としてのブラインドリベット41を使用してもよい。ブラインドリベット41は、ケース11内への電解液の注入が行われた後、蓋体14に形成された孔としての注液孔25をスリーブ42が蓋体14の外面からケース11の内側へ貫通した状態で固定される。ブラインドリベット41は、フランジ43と蓋体14との間にシール部材としての樹脂製ワッシャ44が介装された気密状態で蓋体14に固定されている。蓋体14の表面には、注液孔25の周縁及び内周面にセラミック層として窒化物層30が形成されている。この実施形態では、注液孔25の封止部材26が蓋体に溶接されずに、ブラインドリベット41で塞がれている。しかし、蓋体14には、ブラインドリベット41や樹脂製ワッシャ44との当接面に窒化物層30が形成されているため、ブラインドリベット41が蓋体14に固定された状態で長期間振動を受けても、ケース11の密閉性を確保することができる。
○ セラミック層は、蓋体14に固定される貫通部材が貫通する孔の周りの少なくとも片面に形成されていればよく、孔としての電極端子取り付け孔14bや注液孔25の内周面や孔の両端部周縁の全てに設ける必要はない。例えば、電極端子が電極端子取り付け孔14bの内周面と接触しない状態で電極端子取り付け孔14bを貫通して蓋体14に固定される構成の場合は、電極端子取り付け孔14bの内周面にセラミック層を形成しなくてもよい。
○ 二次電池10は電解液が必須ではなく、電解質として電解液を使用する構成であっても、電解液を使用せずに固体電解質や高分子電解質を使用する構成であってもよい。
Claims (6)
- 電極組立体を挿入可能な開口部を有するケース本体と、前記開口部を塞ぐ蓋体とで構成されたケース内に、前記電極組立体が収容されるとともに前記蓋体が前記開口部を塞ぐ状態で前記ケース本体に溶接された蓄電装置であって、
前記ケース本体及び前記蓋体はアルミニウム又はアルミニウム合金製であり、
前記蓋体は、貫通部材が貫通する孔を有し、
前記蓋体は、前記蓋体に当接するシール部材により前記貫通部材との間がシールされており、
前記貫通部材は、前記シール部材が軸方向に圧縮された状態で前記蓋体に固定されており、
前記蓋体の前記シール部材と当接する部分には、熱伝導率が150W/(m・K)以上のセラミック層が形成されていることを特徴とする蓄電装置。 - 前記蓋体は、前記蓋体に当接する絶縁部材により前記貫通部材との間が絶縁されており、前記蓋体の前記絶縁部材と当接する部分には、熱伝導率が150W/(m・K)以上のセラミック層が形成されている請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記セラミック層は、前記孔の内周面にも形成されている請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。
- 前記セラミック層は、窒化アルミニウムを主成分とした窒化物層である請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記窒化物層は、窒化処理により形成されたものである請求項4に記載の蓄電装置。
- 前記蓄電装置は二次電池である請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の蓄電装置。
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