JP7103239B2 - 二次電池の拘束構造 - Google Patents
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Description
底面部は、二次電池を内部に収容する底部及び側部を備えた筐体部と、底部が接するように筐体部を固定する固定板と、を含んで構成されている。
隔壁板は、拘束板よりも弾性係数が小さくなるように構成されている。
隔壁板の二次電池に対向する側の面は、反対側の面に比べて摩擦係数が小さくなるように構成されている。
拘束板は、天面側が外側に向かって凸となる形状に構成されている。
拘束板は、密閉空間内の上方側から隔壁板に向かって突出した突部を備えている。
突部は、密閉空間を複数の空間に隔絶しないように構成されている。
充填機構は、拘束板の天面の中央に配置された流体注入口を含んで構成されている。
二次電池は樹脂容器に収容されている。そして、二次電池は、樹脂容器に収容された状態で底面部に配置されるように構成されている。
底面部は、固定板と二次電池の底面との間に固定板よりも剛性の高い高剛性板を挟んで構成されている。
樹脂容器は、側面よりも底面の肉厚が厚くなるように構成されている。
1-1.実施の形態1の二次電池の拘束構造の概略構成
実施の形態1の二次電池の拘束構造について図を参照して説明する。図1は、実施の形態1の二次電池の拘束構造を模式的に示す斜視図である。また、図2は、実施の形態1の二次電池の拘束構造を二次電池の積層方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。これらの図において例示される二次電池2は、複数の電池モジュールが積層された積層型の二次電池である。各電池モジュールは、正極と、負極と、これらの電極の間に介在する電解質(何れも図示せず)を有している。二次電池2は、積層方向の拘束荷重を与えられた状態で拘束構造100に固定される。なお二次電池2は、積層方向への拘束荷重を必要とする電池であれば、その構造に限定はない。
次に、実施の形態1の拘束構造100による二次電池2の拘束動作について説明する。上述したように、二次電池2は、筐体部12の収容室122に収容される。そして、拘束板24と筐体部12とが隔壁板22を挟んで締結要素30によって締結される。密閉空間に流体が注入されると、密閉空間の圧力が上昇する。実施の形態1の拘束構造100では、25℃において0.1Mから2M[Pa]程度の圧力を想定している。弾性体で構成された隔壁板22は、密閉空間の圧力の上昇を受けて二次電池2の上面を均一に押圧する。つまり、二次電池2は、隔壁板22から積層方向の拘束荷重を均一に受ける。このような構成によれば、電極面積が大きい二次電池2であっても、積層方向の拘束荷重を均一に付加することができるので、二次電池2の電池性能を高めることが可能となる。
実施の形態1の拘束構造100では、筐体部12が固定板14に固定されている。このような構成によれば、筐体部12の底部の肉厚を薄くしたとしても、収容室122の底部は、筐体部12の底部と固定板14の両方によってその剛性を保つことができる。これにより、二次電池2に均一な拘束荷重を付加することが可能となる。
1-4-1.拘束板の特徴的構成
図2に示すように、実施の形態1の拘束構造100の拘束板24は、密閉空間を構成する凹部242の上方側が外側に向かって凸となるように膨らんでいる。このような構成によれば、密閉空間の圧力が上昇した場合の応力集中を抑制することができるので、拘束板24の肉厚をより薄肉化することが可能となる。
拘束板24の凹部242には、複数の突部28が形成されている。これにより、密閉空間の強度を高めることができる。また、突部28は、隔壁板22の密閉空間の側に面に接触しないで近接する高さに設定されている。このような構成によれば、通常の使用においては、一部の突部28から二次電池2に集中荷重が付加されることを防ぐとともに、拘束荷重によって隔壁板22が密閉空間の側に過度に変形した場合に、これらの突部28によって隔壁板22の変形を抑えることができる。
充填機構26は、拘束板24の上面視において中央部付近に配置されている。このような構成によれば、充填機構26から流体を注入した場合に隔壁板22の中央部から圧力を作用させることができるので、隔壁板22に発生する残留応力を抑制することが可能となる。
隔壁板22は、収容室122の側の面に低摩擦処理が施されている。具体的には、隔壁板22は、収容室122の側に対向する面の摩擦係数が密閉空間の側の面よりも低摩擦係数となるように構成される。低摩擦処理としては、例えば、収容室122の側の面にPTFEや二硫化モリブデン等の層を形成する表面処理やグリースの塗布等が例示される。このような構成によれば、二次電池2に拘束荷重を付加した場合に、二次電池2の上面と隔壁板22との間の摩擦力によって生じる残留応力を抑制することが可能となる。
実施の形態1の二次電池2の拘束構造100は、以下のように変形した構造を採用してもよい。
実施の形態2の二次電池の拘束構造について説明する。
図4は、実施の形態2の二次電池の拘束構造を二次電池の積層方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。また、図5は、実施の形態2の二次電池の拘束構造を上面側から見た模式図である。なお、これらの図において、図1乃至図3に示す実施の形態1に係る拘束構造100と共通する要素については、同じ符号を付してその説明を省略又は簡略化する。
実施の形態2の二次電池2の拘束構造100は、以下のように変形した構造を採用してもよい。
実施の形態3の二次電池の拘束構造について説明する。
図10は、実施の形態3の二次電池の拘束構造を二次電池の積層方向に沿って切断した断面を模式的に示す図である。なお、この図において、図4乃至図9に示す実施の形態2に係る拘束構造100と共通する要素については、同じ符号を付してその説明を省略又は簡略化する。
実施の形態3の二次電池2の拘束構造100は、以下のように変形した構造を採用してもよい。
4 電極
10 底面部
12 筐体部
14 固定板
16 ブラケット
18 ボルト
20 天面部
22 隔壁板
24 拘束板
26 充填機構
28 突部
30 締結要素
32 ボルト
34 巻き締め構造
40 筐体部
42 樹脂容器
44 高剛性板
50 拘束板
52 突部
60 ブラケット
62 底面側隔壁板
64 底面側拘束板
642 凹部
66 底面側充填機構
68 突部
70 流体通路
100 拘束構造
122 収容室
242 凹部
422 切り欠き部
424 筐体底面板
426 側面
502 凹部
Claims (12)
- 積層型の二次電池を積層方向に拘束する二次電池の拘束構造であって、
前記二次電池の前記積層方向における一端を構成する底面に接するように配置される底面部と、
前記二次電池の前記積層方向における他端を構成する天面に接するように配置される天面部と、
前記底面部と前記天面部とを締結して前記二次電池を前記積層方向に拘束する締結要素と、を備え、
前記天面部は、
前記二次電池の前記天面に接する隔壁板と、
前記隔壁板を挟んで前記二次電池の反対側に密閉空間を形成する拘束板と、
前記密閉空間に高圧流体を充填する充填機構と、
を備え、
前記天面部は、
前記隔壁板と前記拘束板とが一体に構成されていることを特徴とする二次電池の拘束構造。 - 前記底面部は、
前記二次電池を内部に収容する底部及び側部を備えた筐体部と、
前記底部が接するように前記筐体部を固定する固定板と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池の拘束構造。 - 前記隔壁板は、前記拘束板よりも弾性係数が小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載の二次電池の拘束構造。
- 前記隔壁板の前記二次電池に対向する側の面は、反対側の面に比べて摩擦係数が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の二次電池の拘束構造。
- 前記拘束板は、天面側が外側に向かって凸となる形状に構成されていることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の二次電池の拘束構造。
- 前記拘束板は、前記密閉空間内の上方側から前記隔壁板に向かって突出した突部を備えることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の二次電池の拘束構造。
- 前記突部は、前記密閉空間を複数の空間に隔絶しないように構成されていることを特徴とする請求項6に記載の二次電池の拘束構造。
- 前記充填機構は、前記拘束板の天面の中央に配置された流体注入口を含んで構成されることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の二次電池の拘束構造。
- 積層型の二次電池を積層方向に拘束する二次電池の拘束構造であって、
前記二次電池の前記積層方向における一端を構成する底面に接するように配置される底面部と、
前記二次電池の前記積層方向における他端を構成する天面に接するように配置される天面部と、
前記底面部と前記天面部とを締結して前記二次電池を前記積層方向に拘束する締結要素と、を備え、
前記天面部は、
前記二次電池の前記天面に接する隔壁板と、
前記隔壁板を挟んで前記二次電池の反対側に密閉空間を形成する拘束板と、
前記密閉空間に高圧流体を充填する充填機構と、
を備え、
前記底面部は、
前記二次電池の前記底面が接する固定板と、
前記固定板に固定され、前記二次電池の側面を覆う筐体部と、
を含み、
前記締結要素は、前記天面部の外縁と前記底面部の外縁とを巻き締めする巻き締め構造を含んで構成されることを特徴とする二次電池の拘束構造。 - 前記二次電池は樹脂容器に収容され、
前記二次電池は前記樹脂容器に収容された状態で前記底面部に配置されるように構成されていることを特徴とする請求項9に記載の二次電池の拘束構造。 - 前記底面部は、前記固定板と前記二次電池の前記底面との間に前記固定板よりも剛性の高い高剛性板を挟んで構成されることを特徴とする請求項9又は10に記載の二次電池の拘束構造。
- 前記樹脂容器は、側面よりも底面の肉厚が厚くなるように構成されていることを特徴とする請求項10に記載の二次電池の拘束構造。
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