JP6760302B2 - 蓄電装置 - Google Patents
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Description
また、蓄電装置について、前記ケース本体は、前記開口部を囲む開口端面と、外周面とを有する周壁を備え、前記開口端面が前記ケース側合わせ面を有しており、前記蓋体は、前記蓋体側合わせ面を有する内端面と前記内端面を囲む外周面とを備え、前記溶接部の前記表面は、前記周壁の外周面及び前記蓋体の外周面から露出しているとともに、前記溶接部の前記溶接深さは、前記周壁の厚み方向における寸法である。
図1に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、電極組立体12が収容されるケース11を備えている。ケース11は、底壁13a及び開口部Sを有する直方体状のケース本体13と、ケース本体13の開口部Sを閉塞する矩形平板状の蓋体14とを有する。ケース本体13は、四角筒状である。ケース本体13と蓋体14とは、何れも金属製(例えば、ステンレスやアルミニウム)である。また、本実施形態の二次電池10は、角型(直方体状)の外観を有する角型電池である。また、本実施形態の二次電池10は、リチウムイオン電池である。
まず、ケース本体13と蓋体14の構成について説明する。
蓋体14には圧力開放弁17が存在する。圧力開放弁17は、ケース11内の圧力が上昇し過ぎないように、ケース11内の圧力が所定の圧力である開放圧に達した場合に開裂し、ケース11内外を連通させる。圧力開放弁17の開放圧は、ケース11自体、またはケース本体13と蓋体14とに亀裂や破断などが生じる前に圧力開放弁17が開裂し得る圧力に設定されている。
蓋体14の挿入部23が周壁13bで囲まれた領域に挿入されるとともに、蓋体14のフランジ部22が周壁13bのケース側合わせ面13cに支持されている。本実施形態では、蓋体14の内端面14bのうち、フランジ部22に位置する部位が、ケース側合わせ面13cに対向する蓋体側合わせ面22aを構成する。蓋体側合わせ面22aは延設方向Zに直交し、かつ底壁13aに平行な平坦面状である。ケース11は、ケース側合わせ面13c及び蓋体側合わせ面22aを互いに突き合わせた部分である突き合わせ部31を備える。
溶接深さXと溶接幅Yとにおける上記式の関係はケース11の周方向のいずれの場所であっても成立している。
図3Bには比較例の溶接部32を示す。この比較例の溶接部32は、本実施形態と同じ溶接深さXと、本実施形態より短い溶接幅Yとを有する。ケース11の延設方向Zに沿った断面視において、本実施形態の界面32aの長さは、比較例の界面32aの長さより大きい。なお、比較例において、レーザのスポット径は0.6mm、レーザ出力は2〜5kW、レーザの出力スピードは0.5m/minである。
(1)ケース11の溶接部32は、溶接深さXと溶接幅Yについて、Y/X>1を満たす状態でケース11の周方向全体に亘って構成されている。このため、溶接部32がY/X>1を満たさないように構成される場合と比べると、ケース11の延設方向Zに沿う断面視での界面32aの長さを長くすることができる。その結果として、溶接部32に負荷が掛かった場合、溶接部32に掛かる単位面積当たりの負荷を軽減でき、溶接部32の強度を高めることができる。よって、電極組立体12がケース11内で電極組立体12の積層方向Wへ膨張及び収縮を繰り返すことにより、溶接部32に応力が繰り返し発生しても、溶接部32がケース11から引き剥がされず、溶接部32が損傷を受けにくい。また、ケース11の内部圧力が上昇し、ケース11に延設方向Zへの応力が発生しても、界面32aから溶接部32がせん断されず、溶接部32が損傷を受けにくい。また、Y/X>1を満たす溶接部32は、ケース11の周方向全体に亘って存在するため、周方向のいずれの場所でも溶接部32の強度を高めることができる。
○ ケース本体13と蓋体14の形状を変更し、ケース11に対する溶接部32の配置を変更してもよい。すなわち、図4の第2実施形態に示すように、蓋体54を、フランジ部22を有さない平板状とし、かつケース本体13の周壁13bの内側に嵌合可能な大きさとする。この場合、蓋体54の厚みDは、周壁13bの厚みD1より長く、D>D1が成立している。そして、ケース本体13の周壁13bの内側に蓋体54を嵌合する。この場合、周壁13bは、その内周面にケース側合わせ面13fを有し、蓋体54は、その外周面に蓋体側合わせ面54aを有する。そして、ケース側合わせ面13fと蓋体側合わせ面54aとの境界に位置する突き合わせ部55に溶接部56を形成する。溶接部56は、ケース本体13の開口端面と蓋体54の外端面14aとに跨って存在する。また、溶接部56は、ケース11の周方向の全体に亘って存在する。
○ 上記各実施形態において、電極組立体12は、積層型に限らず、帯状の正極電極と帯状の負極電極を捲回して層状に積層した捲回型でもよい。捲回型の電極組立体の場合、偏平面が重なる方向を電極組立体の積層方向とする。
○ 上記各実施形態において、二次電池10は、リチウムイオン二次電池であったが、これに限らず、他の二次電池であってもよい。要は、正極活物質層と負極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。また、上記各実施形態は、蓄電装置としてキャパシタに適用されてもよい。
Claims (10)
- 電極組立体と前記電極組立体を収容するケースとを備える蓄電装置であって、
前記ケースは、底壁及び開口部を有する筒状のケース本体と、前記開口部を閉塞する蓋体と、を有し、
前記ケース本体は、前記開口部を囲む開口端面と、外周面とを有する周壁を備え、前記開口端面は前記蓋体に当接するケース側合わせ面を有し、
前記蓋体は、前記ケース側合わせ面に対向する蓋体側合わせ面を有する内端面と、前記内端面を囲む外周面とを備え、
前記ケースは、前記ケース側合わせ面と前記蓋体側合わせ面とを突き合わせた部分である突き合わせ部に、前記ケースの周方向の全体に亘って存在する溶接部を有し、前記溶接部は、前記周壁の外周面及び前記蓋体の外周面から露出する表面を有し、
前記ケース本体の底壁と前記蓋体とを最短距離で繋ぐ方向を前記ケースの延設方向とすると、前記延設方向に沿った前記ケースの断面視において、前記溶接部は、前記ケース本体及び前記蓋体との境界に存在する界面を有し、
前記周壁の厚み方向において、前記溶接部の前記表面から前記界面に至るまでの最大寸法を溶接深さXとし、
前記延設方向に沿う方向において、前記突き合わせ部から前記溶接部の縁部までの寸法を溶接幅Yとすると、前記溶接部は以下の式
Y/X>1
を前記ケースの周方向の全体に亘って満たすように構成されている蓄電装置。 - 前記溶接深さXは、前記ケース側合わせ面及び前記蓋体側合わせ面での寸法であり、前記界面は前記突き合わせ部を通る部位において、前記ケース側合わせ面及び前記蓋体側合わせ面に対して垂直である請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記溶接部は前記蓋体の外面から露出した第1縁、及び前記ケース本体の外面から露出した第2縁を有し、前記界面は前記第1縁と前記第2縁との間を円弧状に延びている請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。
- 前記ケースの前記延設方向に沿う断面視において、前記溶接部は該延設方向に長い半楕円状である請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記電極組立体は、積層された異なる極性の複数の電極を有し、前記蓄電装置は、前記電極の積層方向に配列された状態で拘束された複数の蓄電装置の一つである請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記周壁の厚み方向における寸法を厚みD1とし、前記延設方向に沿う前記蓋体の寸法を厚みDとすると、前記ケース本体と前記蓋体は以下の式
D>D1
を満たすように構成されている請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記蓋体は、前記周壁で囲まれた領域に挿入される挿入部と、前記挿入部を包囲するフランジ部とを備え、前記フランジ部は、前記蓋体側合わせ面を有するとともに、前記蓋体の前記外周面を形成する外周面を有し、
前記挿入部に対応する箇所での前記延設方向に沿う前記蓋体の寸法を厚みDとし、前記延設方向に沿う前記フランジ部の寸法を厚みD2とすると、前記蓋体は以下の式
D>D2>(D−D2)
を満たすように構成されている請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記蓋体は、前記周壁で囲まれた領域に挿入される挿入部と、前記挿入部を包囲するフランジ部とを備え、前記フランジ部は、前記蓋体側合わせ面を有するとともに、前記蓋体の前記外周面を形成する外周面を有し、
前記挿入部に対応する箇所での前記延設方向に沿う前記蓋体の寸法を厚みDとし、前記延設方向に沿う前記フランジ部の寸法を厚みD2とし、前記周壁の厚み方向における寸法を厚みD1とすると、前記蓋体及び前記ケース本体は以下の式
D>D2>D1
を満たすように構成されている請求項1〜請求項6のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記溶接深さXは、前記周壁の厚み方向における寸法の1/2より大きい、請求項1〜請求項8のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記蓄電装置は二次電池である請求項1〜請求項9のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
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