JP6693558B2 - 蓄電装置 - Google Patents
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Description
これによれば、隣り合う間隔保持棒同士の間にガスの流路を確保でき、圧力開放弁からケース外へのガス排出機能を維持できる。
これによれば、釘刺し試験時、電極組立体は積層方向(X軸の方向)に膨張し、積層方向に沿ってガスが圧力開放弁に向けて流れる。このガスをリブに衝突させ、ガスに含まれる電極の破片をガスから落下させることができる。
これによれば、積層方向(X軸の方向)における電極組立体の両端側からガスが圧力開放弁に向けて流れても、ガスをリブに衝突させ、ガスに含まれる電極の破片をガスから落下させることができる。その結果、開裂した圧力開放弁からケース外へ電極の破片が飛散することが抑止される。
これによれば、Y軸の方向からガスが圧力開放弁に向けて流れても、ガスをリブに衝突させ、ガスに含まれる電極の破片をガスから落下させることができる。その結果、開裂した圧力開放弁からケース外へ電極の破片が飛散することが抑止される。
これによれば、ガスがリブに衝突すると、ガスに含まれる電極の破片を落下させることができる。その一方でガスは、ガス通し孔を通過して、開裂した圧力開放弁からケース外に放出される。すなわち、ガス通し孔は、火花の原因となる電極の破片を篩い落とす機能を発揮する。その結果、電極の破片がガスと共にケース外に飛散することを抑止して、火花の発生を抑止できる。
これによれば、補強リブにより、遮蔽部及びリブを補強でき、ガスの衝突によって遮蔽部材が変形することを抑制できる。
これによれば、釘刺し試験時、ガスが正極タブ間を通過して正極導電部材に衝突した際、正極導電部材の一部が高温高圧のガスによって溶融したり削り取られたりしても、そのガスをリブに衝突させ、破片をケースの外へ排出されることを抑止できる。
これによれば、移動規制部材により、遮蔽部材の位置を維持して、三次元領域の断面を遮蔽部で覆った状態を維持できる。
また、前記正極導電部材へ向かう前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記正極導電部材であり、前記負極導電部材へ向かう前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記負極導電部材である。
また、前記正極タブ及び前記負極タブは、前記電極組立体の前記端面から突出するとともに、前記Y軸の方向に互いに離れていてもよい。前記遮蔽部材は、前記壁部の外面から見て前記正極タブ及び前記負極タブと重なり、かつ前記Y軸の方向に沿って前記正極タブ及び前記負極タブを覆う邪魔板を備えていてもよい。
これによれば、釘刺し試験時に発生したガスは、遮蔽部への衝突により向きを変え、正極導電部材及び負極導電部材のいずれか一方の導電部材の重合部と遮蔽部との両対向面の間を通過し、圧力開放弁に向かう。その結果、重合部により、高温のガスを壁部に接触させにくくすることができる。
これによれば、釘刺し試験時に発生したガスは、遮蔽部への衝突により向きを変え、導電部材の重合部と遮蔽部との両対向面の間を通過し、圧力開放弁に向かう。重合部は、屈曲部によって圧力開放弁に向かう形状となっているため、重合部に沿って流れるガスを圧力開放弁に向けて好適に流すことができる。
これによれば、遮蔽部材により、ガスに含まれる電極の破片をケース内に落下させつつも、遮蔽部材が圧力開放弁を塞ぐことがなく、圧力開放弁の作動が妨げられない。
これによれば、三次元領域の断面から電極組立体外へ出たガスを、即座に遮蔽部に衝突させることができる。よって、圧力開放弁に向かっていたガスの向きを速やかに変え、圧力開放弁に向けたガス排出経路を速やかに長くすることができる。
また、前記遮蔽部材は耐熱性を有してもよい。例えば、遮蔽部材を金属製とすると、遮蔽部材がケースや電極と短絡することを抑制するために、遮蔽部材の表面に絶縁性樹脂やセラミックからなるコーティング等を施す必要があるが、遮蔽部材に耐熱性を持たせることで絶縁のためのコーティング作業が不要となる。
上記問題点を解決するための蓄電装置は、層状構造を有する電極組立体と、電解液と、前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、前記ケースの壁部に存在する圧力開放弁と、を有する。前記電極組立体は互いに絶縁された異なる極性の電極を備える。前記圧力開放弁は、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させるように構成される。前記蓄電装置はさらに、前記圧力開放弁よりも前記電極組立体寄りに配置された遮蔽部材を備える。前記遮蔽部材は、前記圧力開放弁を前記壁部に対し前記電極組立体が位置する側から覆う遮蔽部と、前記遮蔽部から前記壁部に向けて立ち上がり、かつ前記遮蔽部の面方向に沿うガス経路に対し交差する面を有するリブと、を備える。
上記問題点を解決するための蓄電装置は、層状構造を有する電極組立体と、電解液と、前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、前記ケースの壁部に存在する圧力開放弁と、を有する。前記電極組立体は互いに絶縁された異なる極性の電極を備える。前記圧力開放弁は、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させるように構成される。前記壁部は、前記壁部の内面と該内面に対峙する前記電極組立体の端面との間に配置される遮蔽部材を備える。前記電極の積層方向に延びる軸をX軸、前記X軸に直角でかつ前記壁部に平行な軸をY軸とし、前記X軸の方向に前記ケースを見た正面視における前記ケースの中央を通過し、かつ前記電極組立体の端面に平行な面を仮想面とし、前記Y軸の方向に沿う前記圧力開放弁の両端を結ぶ直線を、前記壁部の外面から見て前記仮想面に反映させた線を仮想線とし、前記仮想線を、前記X軸の方向における前記電極組立体の寸法全体に亘って反映させて形成される面を底面とし、前記底面の外形線と前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とする。前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の全てを覆う遮蔽部を備える。
上記問題点を解決するための蓄電装置は、層状構造を有する電極組立体と、電解液と、前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、前記ケースの壁部に存在する圧力開放弁と、を備える。前記電極組立体は互いに絶縁された異なる極性の電極を備える。前記圧力開放弁は、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させるように構成される。蓄電装置はさらに、前記壁部の内面と該内面に対峙する前記電極組立体の端面との間に配置される遮蔽部材を備える。前記電極の積層方向に延びる軸をX軸、前記X軸に直角でかつ前記壁部に平行な軸をY軸とし、前記X軸の方向に前記ケースを見た正面視における前記ケースの中央を通り、かつ前記X軸の方向に延びる線を中心線とし、前記中心線上の任意の位置にある移動点と前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とし、前記移動点を前記中心線に沿って前記X軸の方向における前記電極組立体の寸法全体に亘って移動させたときに前記三次元領域が移動する領域全体を総三次元領域とする。前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に沿った前記総三次元領域の断面の全てを覆う遮蔽部を備える。
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した第1の実施形態を図1〜図6にしたがって説明する。
さて、図6に示すように、釘刺し試験を行うため、二次電池10の正面視でケース11の中央に釘を刺すと、その釘は、電極組立体12を積層方向に貫通する。すると、釘を介して正極電極21と負極電極31の間のセパレータ24が破断又は溶融し、正極電極21と負極電極31とがケース11内において短絡する。
(1)遮蔽部材60の遮蔽部61は、短絡部に存在する中心点Pと圧力開放弁18を繋ぐ三次元領域Rのうち、タブ側端面12b上に位置する断面Raの全面を覆っている。このため、釘刺し試験時、圧力開放弁18に向かうガスを遮蔽部61の外面61aに衝突させ、ガスの流れる向きを、圧力開放弁18へ真っ直ぐに向かう経路から外し、圧力開放弁18に向けたガス排出経路を長くすることができる。その結果、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの破片をケース11内に落下させ、破片がガスと共にケース11外に飛散することを抑止して、火花の発生を抑止できる。
(10)遮蔽部材60は、遮蔽部61から立ち上がる第1リブ62を一対備える。このため、二次電池10が振動して電極組立体12が蓋体14に向けて移動しても、遮蔽部材60が蓋体14に向かって移動し、第1リブ62が蓋体14に当接する。このため、電極組立体12が蓋体14に衝突することを回避して、電極組立体12が損傷することを抑制できる。
(第2の実施形態)
次に、蓄電装置を二次電池に具体化した第2の実施形態を図7及び図8にしたがって説明する。なお、第2の実施形態は、第1の実施形態の構成と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
(19)第2の実施形態では、釘刺し試験時、底面S1のいずれの場所からガスが発生しても、ガスは三次元領域Rを通過して圧力開放弁18に向かう。遮蔽部材60は、三次元領域Rの断面Raの全面を覆う位置にある。このため、釘刺し試験時、圧力開放弁18に向かうガスを遮蔽部61の外面61aに衝突させ、ガスの流れる向きを、圧力開放弁18へ真っ直ぐに向かう排出経路から外し、圧力開放弁18に向けたガス排出経路を長くすることができる。その結果、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの破片をケース11内に落下させ、破片がガスと共にケース11外に飛散することを抑止して、火花の発生を抑止できる。
○ 上記第1実施形態において、遮蔽部材60によって覆うべき領域を以下のように設定してもよい。すなわち、ケース11の正面視において、2本の対線が交差する位置を正面視におけるケース11の中央とする。この正面視におけるケース11の中央を通り、かつ電極21,31の積層方向に延びる線を、中心線とする。この中心線上の任意の位置にある移動点と、圧力開放弁18における弁体19の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とする。そして、移動点を中心線に沿って電極21,31の積層方向における電極組立体12の寸法全体に亘って移動させたときに三次元領域が移動する領域全体を総三次元領域とする。言い換えれば、総三次元領域は、移動点を中心線に沿って電極21,31の積層方向における電極組立体12の寸法全体に亘って移動させたときに得られる三次元領域の移動軌跡が占める領域全体である。電極組立体12のタブ側端面12bに沿った総三次元領域の断面は、被覆領域Hに存在し、その全体が遮蔽部材60によって覆われる。
また、ガス衝突部材は、隙間Sの全体を覆う必要はなく、各導電部材41,51の先端部や第2リブ63の突出部63bに極小な貫通孔が空いていてもよい。
○ 遮蔽部材60は、蓋体14の内面14aと遮蔽部61とを隔てて圧力開放弁18を閉塞しないようにする必要がある。このため、遮蔽部材60は、第1リブ62及び第2リブ63ではなく、間隔保持部としての間隔保持棒64を備える構成であってもよい。
なお、間隔保持棒64の太さは、図14に示されるものより太くてもよい。このように構成した場合、釘刺し試験時に発生したガスによって間隔保持棒64が損傷することを抑制でき、遮蔽部61で圧力開放弁18を電極組立体12が位置する側から覆った状態を維持できる。
このように構成した場合、補強リブ74,75により遮蔽部材60を補強でき、ガスの衝突によって遮蔽部材60が変形することを抑制できる。
○ 遮蔽部材60は、金属製であった場合、蓋体14や各導電部材41,51やその他の部材に対し溶接されて固定されていてもよい。このように構成した場合、溶接箇所に耐熱コートを施すのが好ましい。
このように構成した場合、釘刺し試験時、圧力開放弁18に向かうガスの一部を遮蔽部61の外面61aに衝突させ、ガスの流れる向きを、圧力開放弁18へ真っ直ぐに向かう排出経路から外し、圧力開放弁18に向けたガス排出経路を長くすることができる。その結果、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの破片をケース11内に落下させ、破片がガスと共にケース11外に飛散することを抑止して、火花の発生を抑止できる。
このように構成した場合、釘刺し試験時、圧力開放弁18に向かうガスの一部を遮蔽部61の外面61aに衝突させ、ガスの流れる向きを、圧力開放弁18へ真っ直ぐに向かう排出経路から外し、圧力開放弁18に向けたガス排出経路を長くすることができる。その結果、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの破片をケース11内に落下させ、破片がガスと共にケース11外に飛散することを抑止して、火花の発生を抑止できる。
○ 遮蔽部材60において、第2リブ63は無くてもよいし、第1リブ62も無くてもよい。
○ 各実施形態や各形態において、遮蔽部材60の遮蔽部61は、タブ側端面12bにおける被覆領域Hの全面を覆う必要はなく、タブ側端面12b上の断面Raの全面を覆うことができるのであれば、その断面Raと同じ大きさの遮蔽部61であってもよいし、断面Raより大きな遮蔽部61であってもよい。
又は、セパレータは長尺状であり、つづら折りされることによって正極電極21と負極電極31の間に介在するタイプでもよい。
○ 蓄電装置は、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置であってもよい。
Claims (28)
- 互いに絶縁された異なる極性の電極を備える、層状構造を有する電極組立体と、
電解液と、
前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させるように構成される圧力開放弁と、
前記壁部の内面と該内面に対峙する前記電極組立体の端面との間に配置される遮蔽部材と、を備えた蓄電装置であって、
前記電極の積層方向に延びる軸をX軸、前記X軸に直角でかつ前記壁部に平行な軸をY軸とし、
前記X軸の方向に前記ケースを見た正面視における前記ケースの中央に位置し、かつ前記X軸の方向における前記電極組立体の寸法の中央に位置する点を中心点とし、
前記中心点と前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の少なくとも一部を覆う遮蔽部を備え、
前記異なる極性の電極は正極電極と負極電極であり、前記正極電極及び前記負極電極は、それぞれ正極タブ及び負極タブを備えており、前記正極タブは前記電極組立体の端面から突出した形状であり、
前記蓄電装置は、前記正極タブと接続された正極導電部材と、前記負極タブと接続された負極導電部材とをさらに備え、
前記正極タブ及び前記正極導電部材は、前記負極タブ及び前記負極導電部材よりも融点が低く、前記Y軸の方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設され、
前記遮蔽部材は、前記X軸の方向に延びかつ前記圧力開放弁に対し前記正極導電部材寄りに配置されたリブを備え、
前記壁部の面方向に沿って前記正極導電部材が位置する側から前記圧力開放弁に向かうガスの経路は正極側ガス排出経路であり、前記壁部の面方向に沿って前記負極導電部材が位置する側から前記圧力開放弁に向かうガスの経路は負極側ガス排出経路であり、
前記正極側ガス排出経路において前記ガスに対して生じる流路抵抗は、前記負極側ガス排出経路において前記ガスに対して生じる流路抵抗より大きい蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は、前記壁部の内面のうち、前記圧力開放弁を囲む場所のいずれかに接触して前記遮蔽部と前記壁部とを隔てる間隔保持部を前記遮蔽部に有する請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記間隔保持部は、前記遮蔽部から立設された形状の複数の間隔保持棒である請求項2に記載の蓄電装置。
- 前記間隔保持部は、前記Y軸の方向に延びる前記遮蔽部の縁部から前記壁部に向けて立設したリブである請求項2に記載の蓄電装置。
- 前記リブは、前記Y軸の方向に延びる前記遮蔽部の一対の縁部から立設されている請求項4に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は、前記X軸の方向に延びる前記遮蔽部の縁部から前記壁部に向けて立設したリブをさらに備える請求項4又は請求項5に記載の蓄電装置。
- 前記X軸の方向に延びる前記遮蔽部の前記縁部から立設した前記リブはガス通し孔を備える請求項6に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部と前記リブとに繋がる補強リブを備える請求項4〜請求項7のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材を前記壁部に対し前記電極組立体が位置する側から前記壁部の内面に向けて見た場合、前記リブは前記遮蔽部の外形線で画定される面内に存在する請求項4〜請求項8のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は筒状であり、前記Y軸の方向に延びる中心軸線を有し、前記遮蔽部材は、
軸方向一端側の開口に設けられたガス流入口と、
軸方向他端側において前記圧力開放弁に向けて開口したガス流出口と、
前記ガス流入口から前記ガス流出口までのガス経路上に位置する経路変更壁と、を備える請求項1に記載の蓄電装置。 - 前記正極側ガス排出経路の流路断面積は、前記負極側ガス排出経路の流路断面積より小さい請求項1〜請求項10のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記リブは、前記遮蔽部から前記壁部に向かって前記正極導電部材を越えた位置まで突出する突出端を有する請求項1〜請求項11のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記リブの前記突出端は、前記壁部の内面から離間している請求項12に記載の蓄電装置。
- 前記壁部の内面と前記電極組立体の端面との間に、前記Y軸の方向に沿う前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材を備える請求項1〜請求項13のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記正極導電部材へ向かう前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記正極導電部材であり、前記負極導電部材へ向かう前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記負極タブを前記X軸の方向に集めて構成されたタブ群である請求項14に記載の蓄電装置。
- 前記正極導電部材へ向かう前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記正極導電部材であり、前記負極導電部材へ向かう前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記負極導電部材である請求項14に記載の蓄電装置。
- 前記正極タブ及び前記負極タブは、前記電極組立体の前記端面から突出するとともに、前記Y軸の方向に互いに離れており、
前記遮蔽部材は、前記壁部の外面から見て前記正極タブ及び前記負極タブと重なり、かつ前記Y軸の方向に沿って前記正極タブ及び前記負極タブを覆う邪魔板を備える請求項1〜請求項16のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記正極導電部材及び前記負極導電部材のいずれか一方は、前記壁部の外面から見て前記壁部及び前記遮蔽部と重なる重合部を含む請求項1〜請求項17のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記一方の前記導電部材は、前記重合部を前記圧力開放弁に向けるよう屈曲した屈曲部を備える請求項18に記載の蓄電装置。
- 前記Y軸の方向における前記圧力開放弁の中心位置は、前記Y軸の方向における前記正極タブと前記負極タブとの間の中心位置よりも前記負極導電部材寄りにある請求項1〜請求項19のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記Y軸の方向において、前記正極タブと前記リブとの間には隙間が設けられ、
前記隙間を該隙間に対し前記壁部が位置する側から覆うガス衝突部材を備える請求項1〜請求項20のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記遮蔽部材は、前記ケースの内面から離間している請求項1〜請求項21のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に載置されている請求項1〜請求項22のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は金属製である請求項1〜請求項23のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は耐熱性を有する請求項1〜請求項24のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材の内面は平坦面状である請求項1〜請求項25のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部は、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の全てを覆う請求項1〜請求項26のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は前記壁部に一体に設けられる請求項1〜請求項27のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
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