JP6974092B2 - 蓄電モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電セルを内蔵する蓄電モジュールに関する。
リチウムイオンキャパシタ等の蓄電セルは、筐体に収容され、蓄電モジュールとして利用されることが多い。ここで、蓄電セルは、外部短絡や過放電により内部にガスが発生し、蓄電セルの内圧が上昇することがある。
このため、多くの蓄電セルには安全弁が設けられており、内圧が一定以上となった場合には安全弁から内圧が解放される（例えば特許文献１参照）。蓄電セルの筐体も、蓄電セルが内圧で膨張しても安全弁の作動圧力までは破損しないように設計されていることが一般的である。
特開２００５−２０３２６２号公報
ここで、異常が発生した蓄電モジュールを解体する際、安全弁が作動しているものであれば問題はない。しかしながら、蓄電セルの内圧が安全弁の作動圧力に達していない場合、蓄電セルの膨張による応力が筐体に印加された状態で解体を行うこととなる。
この場合、筐体に歪みが生じて解体が困難となったり、筐体を構成する部材が飛散したりするおそれがある。また、長期間応力が印加されるとネジ等が疲労破壊を生じ、蓄電セルや筐体が破損するおそれがある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、異常が生じても解体する前に内圧を開放でき、それによって安全に解体することが可能な蓄電モジュールを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蓄電モジュールは、蓄電セルと、筐体とを具備する。
上記蓄電セルは、蓄電素子と、上記蓄電素子が封入された外装体とを備える。
上記筐体は、上記蓄電セルを収容する収容空間を有する。
上記筐体は、上記収容空間と外部空間に連通する貫通孔を有する。
上記貫通孔は、上記蓄電セルの上記蓄電素子が存在しない部分に対応する位置に形成されている。
この構成によれば、蓄電セルの内圧が上昇し、筐体に応力が印加されている状態であっても、貫通孔に針を挿通することによって外装体に穴を開け、内圧を開放させることができる。これにより筐体を分解する前に応力を除去し、蓄電モジュールを安全に解体することができる。
上記外装体は、ラミネートフィルムであり、上記ラミネートフィルムは、上記蓄電素子の周囲において融着されたシール領域と、上記シール領域と上記蓄電素子の間の非シール領域を有し、上記貫通孔は上記非シール領域に対応する位置に形成されていてもよい。
上記蓄電セルは、上記蓄電素子の正極に接続され、上記非シール領域及び上記シール領域を介して上記ラミネートフィルムから引き出されている正極タブと、上記蓄電素子の負極に接続され、上記非シール領域及び上記シール領域を介して上記ラミネートフィルムから引き出されている負極タブとを具備し、上記貫通孔は、上記正極タブと上記負極タブの間の上記非シール領域に対応する位置に形成されていてもよい。
上記筐体は、上記収容空間に複数の上記蓄電セルを収容可能であり、上記蓄電モジュールは、上記複数の蓄電セルの上記蓄電素子が存在しない部分に対応する位置に形成されている複数の貫通孔を有していてもよい。
上記収容空間は、重ねられた上記複数の蓄電素子を収容可能であってもよい。
以上のように本発明によれば、異常が生じても解体する前に内圧を開放でき、それによって安全に解体することが可能な蓄電モジュールを提供することが可能となる。
本発明の実施形態に係る蓄電モジュールの斜視図である。 同蓄電モジュールの分解斜視図である。 同蓄電モジュールが備える蓄電セルの斜視図である。 同蓄電モジュールが備える蓄電セルの断面図である。 同蓄電モジュールが備える蓄電セルの平面図である。 同蓄電モジュールが備える蓄電セルの配置を示す模式図である。 同蓄電モジュールの斜視図である。 同蓄電モジュールが備える筐体における貫通孔の配置を示す模式図である。
本発明の実施形態に係る蓄電モジュールについて説明する。
［蓄電モジュールの構成］
図１は本実施形態に係る蓄電モジュール１００の斜視図であり、図２は、蓄電モジュール１００の分解斜視図である。これらの図に示すように蓄電モジュール１００は、筐体１１０及び蓄電セル１２０を備える。なお、以下の各図において相互に直交する３方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とする。
筐体１１０は、図２に示すように枠部材１１１、第１板部材１１２及び第２板部材１１３によって構成されている。
枠部材１１１は、合成樹脂等からなる枠状の部材である。枠部材１１１には蓄電セル１２０の正極端子及び負極端子にそれぞれ電気的に接続されたバスバーや蓄電セル１２０の制御回路を搭載した基板等が実装されている。
第１板部材１１２及び第２板部材１１３は、アルミニウム等の金属からなる板状の部材である。第１板部材１１２及び第２板部材１１３が枠部材１１１を挟むことによって、枠部材１１１、第１板部材１１２及び第２板部材１１３によって囲まれた収容空間Ｒが形成される。第１板部材１１２及び第２板部材１１３はネジ止め等によって枠部材１１１に固定される。
筐体１１０の構成はここに示すものに限られず、蓄電セル１２０を収容可能な収容空間を形成するものであればよい。
蓄電セル１２０は、充電及び放電が可能なセルである。図３は、蓄電セル１２０の斜視図である。図４は蓄電セル１２０の断面図であり、図３のＡ−Ａ線での断面図である。これらの図に示すように、蓄電セル１２０は、蓄電素子１２１、外装部材１２２、正極タブ１２３及び負極タブ１２４を備える。
蓄電素子１２１は、図４に示すように、正極１２５、負極１２６及びセパレータ１２７が積層されて構成されている。
正極１２５は、正極材料を含むシート状の部材であり、例えば集電箔に正極材料を積層したものとすることができる。集電箔は例えば多孔性のアルミニウム箔であり、正極材料は例えば活性炭等の正極活物質とバインダ樹脂等を混合したものである。
負極１２６は、負極材料を含むシート状の部材であり、例えば集電箔に負極材料を積層したものとすることができる。集電箔は例えば多孔性の銅箔であり、負極材料は例えばグラファイト等の負極活物質とバインダ樹脂等を混合したものである。
セパレータ１２７は、織布、不織布又は合成樹脂微多孔膜等からなるシート状の部材であり、正極１２５と負極１２６を絶縁する。
正極１２５及び負極１２６はセパレータ１２７を介して積層され、蓄電素子１２１を構成する。正極１２５及び負極１２６の層数は特に限定されない。蓄電素子１２１は、任意の電解液と共に外装部材１２２に収容されている。
外装部材１２２は、蓄電素子１２１を封止する。外装部材１２２は、金属箔の表裏両面を合成樹脂によって被覆したラミネートフィルムとすることができ、蓄電素子１２１の周縁において当該合成樹脂が熱融着されている。図５は、蓄電セル１２０の平面図である。
図５に示すように、外装部材１２２が融着されている領域をシール領域１２２ａ（図中斜線領域）とし、シール領域１２２ａと蓄電素子１２１の間の融着されていない領域を非シール領域１２２ｂとする。
なお、外装部材１２２は必ずしもラミネートフィルムでなくてもよく、蓄電素子１２１を封止可能な部材であればよい。
正極タブ１２３は、正極１２５に電気的に接続され、非シール領域１２２ｂ及びシール領域１２２ａを介して外装部材１２２の外部に引き出されている。正極タブ１２３はアルミニウム等からなる金属箔又は金属板とすることができる。
負極タブ１２４は、負極１２６に電気的に接続され、非シール領域１２２ｂ及びシール領域１２２ａを介して外装部材１２２の外部に引き出されている。負極タブ１２４は銅等からなる金属箔又は金属板とすることができる。
蓄電セル１２０は以上のような構成を有する。蓄電セル１２０の構成はここに示すものに限られず、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池又は電気二重層キャパシタ等の充電及び放電が可能なものであればよい。
蓄電セル１２０は筐体１１０の収容空間Ｒに収容されている。図６は収容空間Ｒに収容される蓄電セル１２０の配置を示す模式図である。同図に示すように収容空間Ｒには、二つの蓄電セル１２０が重ねられた蓄電セル１２０の組が二組収容されているものとすることができる。また、収容空間Ｒに収容される蓄電セル１２０の数は限定されず、一つの蓄電セル１２０のみが収容されてよい。
［貫通孔について］
第１板部材１１２及び第２板部材１１３には貫通孔が設けられている。図７は、貫通孔１３０の配置を示す模式図である。貫通孔１３０は第１板部材１１２及び第２板部材１１３においてそれぞれの表裏を貫通する孔である。その大きさは特に限定されないが直径数ｍｍ程度である。
貫通孔１３０は、蓄電セル１２０のうち蓄電素子１２１が存在しない部分に対応する位置、すなわち蓄電素子１２１が存在しない部分と向き合う位置に形成されている。図８は、貫通孔１３０の位置を示す模式図である。同図に示すように貫通孔１３０は、第１板部材１１２又は第２板部材１１３に垂直な方向から貫通孔１３０を通過する直線を直線Ｌとすると、直線Ｌが非シール領域１２２ｂ（図５参照）に到達する位置に設けられている。
特に貫通孔１３０の位置は、正極タブ１２３と負極タブ１２４の間の非シール領域１２２ｂに到達する位置（図５中Ｐ）が好適である。
貫通孔１３０は、それぞれの蓄電セル１２０に対応して一つずつが設けられている。図６に示すように収容空間Ｒに二つの蓄電セル１２０が重ねられた蓄電セル１２０の組が二組収容されている場合、第１板部材１１２及び第２板部材１１３にはそれぞれ二つずつの蓄電セル１２０が面する。
このため、第１板部材１１２及び第２板部材１１３にはそれぞれ二つずつの貫通孔１３０が設けられている。これらの貫通孔１３０はそれぞれ、上述の直線Ｌが各蓄電セル１２０の非シール領域１２２ｂに到達する位置に設けられている。
貫通孔１３０はそのままでもよく、目隠し用のシール等で塞がれていてもよい。
［貫通孔による効果について］
異常時に蓄電セル１２０においてガスが発生し、内圧が上昇すると、蓄電セル１２０が膨張し、筐体１１０に応力が印加される。このような蓄電セル１２０を解体する場合、貫通孔１３０に針を挿し、外装部材１２２に穴を開ける。これにより、この穴からガスが排出され、筐体１１０に印加されている応力が消失し、安全に蓄電セル１２０を解体することができる。
上記のように貫通孔１３０は蓄電素子１２１を避けた位置に設けられているため、貫通孔１３０に挿された針によって内部短絡が生じることも防止されている。なお、貫通孔１３０に挿す針は、注射針のように内部に流路が形成されたものが好適であるが、鋭利なものであればよい。
１００…蓄電モジュール
１１０…筐体
１２０…蓄電セル
１２１…蓄電素子
１２２…外装部材
１２２ａ…シール領域
１２２ｂ…非シール領域
１２３…正極タブ
１２４…負極タブ
１２５…正極
１２６…負極
１２７…セパレータ
１３０…貫通孔

Claims (3)

  1. 蓄電素子と、前記蓄電素子が封入された外装体と、前記蓄電素子の正極に接続された正極タブと、前記蓄電素子の負極に接続された負極タブとを備える蓄電セルと、
    前記蓄電セルを収容する収容空間を有する筐体と
    を具備し、
    前記外装体は、前記蓄電素子の周囲において融着されたシール領域と、前記シール領域と前記蓄電素子の間の非シール領域を有するラミネートフィルムであり、
    前記正極タブ及び前記負極タブは、前記非シール領域及び前記シール領域を介して前記ラミネートフィルムから引き出され、
    前記筐体は、前記収容空間と外部空間に連通する貫通孔を有し、
    前記貫通孔は、前記正極タブと前記負極タブの間の非シール領域に対向し、前記正極タブと前記負極タブの間の非シール領域以外の領域に対向しない
    蓄電モジュール。
  2. 請求項１に記載の蓄電モジュールであって、
    前記筐体は、前記収容空間に複数の前記蓄電セルを収容可能であり、
    前記蓄電モジュールは、前記複数の蓄電セルの前記正極タブと前記負極タブの間の非シール領域に対向し、前記正極タブと前記負極タブの間の非シール領域以外の領域に対向しない複数の貫通孔を有する
    蓄電モジュール。
  3. 請求項２に記載の蓄電モジュールであって、
    前記収容空間は、重ねられた前記複数の蓄電素子を収容可能である
    蓄電モジュール。
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