JP7488996B2 - 蓄電装置 - Google Patents
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図1は、第1実施形態の蓄電装置を示す概略的な断面図である。図1に示す蓄電装置1は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリに用いられる蓄電モジュールである。蓄電装置1は、例えばニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電装置1は、電気二重層キャパシタであってもよいし、全固体電池であってもよい。第1実施形態では、蓄電装置1がリチウムイオン二次電池である場合を例示する。
まず、図3の(a)に示されるように、正極ユニットU1を準備する。正極ユニットU1は、第1集電体20と第1集電体20の一方面20aに設けられた正極活物質層22(第1活物質層)とを有する正極11(第1電極)を有する。第1実施形態では、正極ユニットU1は、第1集電体20の一方面20a上に設けられたセパレータ13を有する。セパレータ13は、正極活物質層22を覆うように配置される。セパレータ13は、基材層13aと、基材層13aの第1面13aaに設けられた第1接着層13bと、基材層13aの第2面13abに設けられた第2接着層13cとを有する。セパレータ13の縁部13eにおける第1接着層13bは、第1集電体20の一方面20aに対向するように配置される。本工程において、セパレータ13の縁部13eにおける第1接着層13bは、第1集電体20の一方面20aに接着されてもよい。セパレータ13の第1接着層13b及び第2接着層13cに熱硬化性接着剤が含まれている場合、熱硬化性接着剤は未硬化状態であっても接着性を有している。よって、セパレータ13の縁部13eは、接着層を介して第1集電体20の一方面20aに接着固定される。
図3の(b)に示されるように、負極ユニットU2を準備する。負極ユニットU2は、第2集電体21と第2集電体21の一方面21aに設けられた負極活物質層23(第2活物質層)とを有する負極12(第1電極と異なる極性を有する第2電極)と、第2集電体21の縁部21eに溶着された樹脂枠25とを有する。
次に、図3の(c)に示されるように、正極ユニットU1と負極ユニットU2とを交互に積層する。このとき、負極活物質層23は、セパレータ13を挟んで正極活物質層22と対向する。セパレータ13の縁部13eは、第1集電体20の一方面20aと樹脂枠25との間に配置される。セパレータ13の縁部13eにおける第1接着層13bは第1集電体20の一方面20aに対向する。そして、負極ユニットU2に積層された正極ユニットU1の第1集電体20の他方面20bと、別の負極ユニットU2の第2集電体21の他方面21bとが接触するように、正極ユニットU1に別の負極ユニットU2が積層される。セパレータ13の縁部13eにおける第2接着層13cは樹脂枠25に対向する。複数の樹脂枠25は、正極ユニットU1及び負極ユニットU2の積層方向において互いに離間して配列される。
次に、図3の(d)に示されるように、正極ユニットU1の第1集電体20と負極ユニットU2の第2集電体21とに挟まれた樹脂枠25を、第1集電体20の縁部20eに溶着する。これにより、正極11と負極12との間の空間Sを封止する樹脂製の封止部14を形成する。このとき、温度検知部100に接続されたリード線102の一部が、樹脂枠25に埋め込まれる。その後、正極ユニットU1及び負極ユニットU2の積層方向において隣り合う樹脂枠25同士を溶着してもよい。樹脂枠25同士を溶着する場合、例えば、各樹脂枠25の外周面25sに熱板を押し当てることによって、隣り合う樹脂枠25同士を溶着する。
次に、図4に示されるように、正極11と負極12とセパレータ13とを含む蓄電装置1の初期充放電を行う(活性化工程)。第1実施形態では、正極11と負極12とセパレータ13とを積層方向において拘束した状態で、初期充放電が行われる。積層方向において、一対の拘束部材30間に蓄電装置1を挟むことによって蓄電装置1を拘束する。一方の拘束部材30と積層方向の一端に配置された第1集電体20との間には、第1集電体20に電気的に接続された正極集電板40が配置される。正極集電板40と一方の拘束部材30との間には絶縁板41が配置される。他方の拘束部材30と積層方向の他端に配置された第2集電体21との間には、第2集電体21に電気的に接続された負極集電板50が配置される。負極集電板50と他方の拘束部材30との間には絶縁板51が配置される。
以下では、第2実施形態に係る蓄電装置について説明する。以下に説明する第2実施形態において、上記第1実施形態及びその各変形例と重複する箇所の説明は省略する。したがって以下では、上記第1実施形態及びその各変形例と異なる箇所を主に説明する。
以下では、第3実施形態に係る蓄電装置について説明する。以下に説明する第3実施形態において、上記第1実施形態及びその各変形例、ならびに上記第2実施形態と重複する箇所の説明は省略する。したがって以下では、上記第1実施形態及びその各変形例、ならびに上記第2実施形態と異なる箇所を主に説明する。
Claims (15)
- 積層方向に積層される複数の蓄電セルと、前記複数の蓄電セルのうち少なくとも1つの測定対象である蓄電セルの温度を測定する温度センサと、を有する蓄電装置において、
前記複数の蓄電セルのそれぞれは、
第1集電体、及び前記第1集電体の一方面上に設けられた正極活物質層を有する正極と、
第2集電体、及び前記第2集電体の一方面上に設けられた負極活物質層を有し、前記負極活物質層が前記正極活物質層と前記積層方向において対向するように配置された負極と、
前記正極及び前記負極の間に配置されたセパレータと、
積層方向に対向する前記第1集電体及び前記第2集電体の間に設けられ、前記正極活物質層及び前記負極活物質層を取り囲むように封止する封止部と、を有し、
前記温度センサは、前記積層方向から見て、測定対象の前記蓄電セルの前記封止部よりも内側に配置される、
蓄電装置。 - 前記温度センサは、前記第1集電体または前記第2集電体に接触する、請求項1に記載の蓄電装置。
- 前記複数の蓄電セルを有する積層体と、
前記複数の蓄電セルのそれぞれに含まれる前記封止部同士が一体化することにより設けられ、前記積層方向における前記積層体の一端から他端まで延在し、前記積層体を封止する封止体と、を含み、
前記温度センサは、前記積層方向における前記積層体の一端と他端との間に配置される、請求項1または2に記載の蓄電装置。 - 前記複数の蓄電セルは、前記積層方向において隣り合う第1蓄電セル及び第2蓄電セルを有し、
前記第1蓄電セルの前記第1集電体と前記第2蓄電セルの前記第2集電体とは、前記積層方向において隣り合っており、
前記温度センサは、前記第1蓄電セルの前記第1集電体と、前記第2蓄電セルの前記第2集電体との間に配置される、請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記複数の蓄電セルに含まれる2以上の蓄電セルを有する第1積層体と、
前記第1積層体と前記積層方向において隣り合っており、前記複数の蓄電セルに含まれる別の2以上の蓄電セルを有する第2積層体と、
前記第1積層体に含まれる前記蓄電セルの前記封止部同士が一体化することによって設けられ、前記積層方向における前記第1積層体の一端から他端まで延在し、前記第1積層体を封止する第1封止体と、
前記第2積層体に含まれる前記蓄電セルの前記封止部同士が一体化することによって設けられ、前記積層方向における前記第2積層体の一端から他端まで延在し、前記第2積層体を封止する第2封止体と、を含み、
前記第1積層体に含まれる1つの前記蓄電セルである第1蓄電セルの前記第1集電体と、前記第2積層体に含まれる1つの前記蓄電セルである第2蓄電セルの前記第2集電体とは、前記積層方向において隣り合っており、
前記温度センサは、前記第1積層体の前記一端に配置される正極終端電極である前記第1集電体と、前記第2積層体の前記一端に配置される負極終端電極である前記第2集電体との間に配置される、請求項1または2に記載の蓄電装置。 - 前記第1積層体の前記正極終端電極に接触する第1冷却器と、
前記第2積層体の前記負極終端電極に接触する第2冷却器と、をさらに備える請求項5に記載の蓄電装置。 - 前記第1蓄電セルの前記第1集電体と、前記第2蓄電セルの前記第2集電体との少なくとも一方には、前記温度センサが収容される窪みが設けられる、請求項4~6のいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記複数の蓄電セルは、前記温度センサが配置される第1蓄電セルを備え、
前記温度センサは、前記第1蓄電セルの前記封止部と、前記第1蓄電セルの前記第1集電体と、前記第1蓄電セルの前記第2集電体とによって封止される空間内に配置される、請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記温度センサは、前記正極活物質層に設けられる溝、または、前記負極活物質層に設けられる溝に収容される、請求項8に記載の蓄電装置。
- 前記温度センサは、前記正極活物質層または前記負極活物質層に埋め込まれる、請求項8に記載の蓄電装置。
- 前記温度センサは、前記積層方向から見て、測定対象の前記蓄電セルの中央領域に配置される、請求項1~10のいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記温度センサを含む複数の温度センサをさらに備え、
測定対象の前記蓄電セルには、複数の前記温度センサが設けられており、
前記積層方向から見て互いに離間して配置された複数の前記温度センサは、測定対象の前記蓄電セルの温度分布を測定する、請求項1~11のいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記温度センサに電気的に接続されるフレキシブルプリント基板をさらに備え、
前記温度センサは、前記フレキシブルプリント基板の一端に設けられ、
前記フレキシブルプリント基板の他端は、前記複数の蓄電セルの外部に配置される制御回路に接続される、請求項1~12のいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記フレキシブルプリント基板は、前記複数の蓄電セルのいずれかに含まれる集電体に接触する電圧検出部を有する、請求項13に記載の蓄電装置。
- 前記フレキシブルプリント基板は、前記温度センサに接続される導電部と、前記導電部を被覆する絶縁部とを有し、
前記温度センサは、前記絶縁部に覆われる、請求項13または14に記載の蓄電装置。
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