JPWO2012046711A1 - 電気化学セルモジュール及びホルダ - Google Patents
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Abstract
汎用性の高いホルダを備えた電気化学セルモジュール及び該電気化学セルモジュールに使用するのに適したホルダを提供する。ホルダ５内に、底壁部２１と周壁部２２とによって囲まれて形成されて、４本のリチウムイオンキャパシタ１３Ａ〜１３Ｄの端部が嵌合される４つの端部嵌合用凹部２８Ａ〜２８Ｄを形成する。４つの端部嵌合用凹部２８Ａ〜２８Ｄは、その底部に、バスバ１７〜２０と底壁部２１との間に圧縮状態で配置される緩衝用スペーサ２９を収容するスペーサ収容用凹部３０Ａ〜３０Ｄを備えている。
Description
本発明は、複数本の電気化学セルを集合させた電気化学セルモジュール及び該電気化学セルモジュールに用いるホルダに関するものである。
特開２００６−９９９９７号公報（特許文献１）には、一端に凸状電極を有し且つ他端に面状電極を有する複数本の柱状電池（電気化学セルの一種）が並列配置されてなる組電池（セル群）の両端にそれぞれホルダを配置して、二つのホルダの間に両者間の間隔を画定する支柱を配置した構造の電池モジュール（電気化学セルモジュール）が開示されている。複数の電池は、ホルダ内にインサート成形された金属製のバスバに電気的に接続されている。そしてホルダには、電池モジュールからの出力を取り出す端子金具が設けられている。特開２００３−４５５０４号公報（特許文献２）及び特開２００１−３２５９３１号公報（特許文献３）にも、同様のホルダを用いて構成された電池モジュールが開示されている。
従来の電気化学セルモジュールでは、バスバをインサート成形したホルダを用いるため、ホルダの汎用性が低かった。そこで本願発明者は、バスバをセル群に予め接続したセル集合体を作り、このセル集合体の両端部にホルダを嵌合させることを考えた。発明者が当初考えたホルダは、複数本の柱状電気化学セルの配置向きを考慮して、柱状電気化学セルの凸状電極と平面状電極にそれぞれ対応した形状のセルの端部嵌合用凹部を備えたホルダを製作した。しかしながらこのようなホルダは、セルの配置向きが変わると使用できなくなるため、汎用性が低いことが判った。
本発明の目的は、汎用性の高いホルダを備えた電気化学セルモジュール及び該電気化学セルモジュールに使用するのに適したホルダを提供することにある。
本発明は、電池、キャパシタ等の電池化学セルをモジュール化した電気化学セルモジュールを対象とする。本発明の電気化学セルモジュールは、セル集合体と、第１及び第２のホルダとから構成される。セル集合体は、一端に凸状電極を有し且つ他端に面状電極を有する複数本の柱状電気化学セルが並列配置されてなるセル群と、セル群の複数本の柱状電気化学セルが延びる方向の両側にそれぞれ配置され複数のバスバとから構成される。複数のバスバは、複数本の電気化学セルを所定の配線パターンで接続するように、隣り合う２本の柱状電気化学セルの凸状電極と面状電極、凸状電極と凸状電極または面状電極と面状電極を接続する。本願明細書において、凸状電極は、凸状電極の周囲に面状の電極部を備えていてもよいのは勿論である。また、面状電極とは、完全に平坦な表面を有している必要はなく、表面に多少の凹凸があってもよいものである。さらに本願明細書において「隣り合う２本の柱状電気化学セル」とは、複数本の柱状電気化学セルの中の隣り合う２本の柱状電気化学セルを意味するだけで、１つのバスバで接続できるセルの本数が２本に限定されることを意味するものではない。例えば４本のセルが１つのバスバで接続される場合も本発明に含まれる。
第１のホルダは、セル集合体の複数本の柱状電気化学セルが延びる方向に位置する一端に嵌合される。また第２のホルダは、セル集合体の複数本の柱状電気化学セルが延びる方向に位置する他端に嵌合される。第１及び第２のホルダは、複数本の柱状電気化学セルの端部が嵌合される複数の端部嵌合凹部を備えている。そして複数の端部嵌合用凹部の底部とバスバとの間に圧縮状態で緩衝用スペーサが配置されている。このような緩衝用スペーサを用いると、セルの配置方向の如何にかかわらず、圧縮変形した緩衝用スペーサにより、バスバの一部と端部嵌合用凹部の底部との間のスペースを埋めて、セル集合体を第１及び第２のホルダ間にガタツキ無く保持することができる。
端部嵌合用凹部の底部には、緩衝用スペーサが圧縮可能な状態で収容されるスペーサ収容凹部が形成されているのが好ましい。このようなスペーサ収容凹部を設けると、緩衝用スペーサの位置が固定されるため、確実に緩衝用スペーサをバスバの一部と端部嵌合用凹部の底部との間に位置させることができる。
また緩衝用スペーサ及びスペーサ収容用凹部の底部には、それぞれ整合する（重なる）貫通孔が形成されているのが好ましい。このような貫通孔を設けると、電気化学セルモジュールの組立後に、この貫通孔を通してセルの向きを確認することができるだけでなく、貫通孔を通して測定端子を電極と接触させることにより電気性能を確認することができるので、組立後の検査が容易になる。
１つのバスバは、外部接続用の１以上の端子部を備えていてもよい。なおすべてのバスバが外部接続用の端子部を備えていない場合でも、そのモジュールは本発明に含まれる。第１及び第２のホルダは、底壁部と周壁部とを備えている。底壁部は、セル集合体の一端または他端と対向する。そして周壁部は、底壁部の周縁部から立ち上がってセル集合体側に延びる。そして周壁部には、バスバを受け入れるように連通している少なくとも２つの端部嵌合用凹部の少なくとも１つと連通してバスバの端子部が外部に出ることを許容する２以上の開口部を備えているのが好ましい。ホルダに開口部があれば、バスバに設けた端子部を開口部から出すだけで、電気化学セルモジュールの端子部とすることができる。
特に、バスバを受け入れるように連通している２つの端部嵌合用凹部を囲む周壁部に、２つの端部嵌合用凹部の中間位置に対応して１つの前記開口部が形成されており、前記２つの端部嵌合用凹部が並ぶ方向に開口する別の開口部を形成すると、並列、直列、直並列等の各種の配線パターンで複数の柱状電気化学セルを接続する場合に、同じホルダを使用できるようになり、ホルダの汎用性が高くなる。
なおホルダは、複数の端部嵌合用凹部がすべて直列に連通していてもよく、また複数の端部嵌合部が閉ループ状に連通していてもよく、複数の端部嵌合用凹部の連通態様は任意である。
またホルダの底壁部に、電圧検出用リード線を引き出す４つの貫通孔が、底壁部の中心の回りに９０°ずつ角度間隔を開けて形成されていてもよい。このように電圧検出用リード線を引き出す貫通孔を設ければ、ホルダをセル集合体に対してどのような位置関係で嵌合させたとしても、電圧検出用リード線をあまり長く引き廻すことなく、４つの貫通孔のいずれか１つから外部に引き出すことができる。
本発明のホルダは、一端に凸状電極を有し且つ他端に面状電極を有する複数の柱状電気化学セルが並列配置されてなるセル群と、セル群の柱状電気化学セルが延びる方向の両側に配置されて、複数本の電気化学セルを所定の配線パターンで接続するように、隣り合う２本の柱状電気化学セルの凸状電極と面状電極、凸状電極と凸状電極または面状電極と面状電極を接続する複数のバスバとからなるセル集合体の、複数本の柱状電気化学セルが延びる方向に位置する一端に嵌合される。そしてホルダは、セル集合体の一端と対向する底壁部と、該底壁部の周縁部から立ち上がってセル集合体側に延びる周壁部と、複数本の柱状電気化学セルの端部が嵌合される複数の端部嵌合用凹部と、複数の端部嵌合用凹部の底部の中央に設けられて、複数の端部嵌合用凹部の底部とバスバとの間に圧縮状態で配置される緩衝用スペーサを収容する複数のスペーサ収容用凹部とを有している。そして周壁部に、バスバを受け入れるように連通している２以上の端部嵌合用凹部の少なくとも１つと連通してバスバの端子部が外部に出ることを許容する２以上の開口部が設けられている。
より具体的なホルダは、４本の柱状電気化学セルが２本ずつ横に並ぶように並列配置されてなるセル群を有するセル集合体に対して嵌合される。したがってホルダには、４本の柱状電気化学セルの端部が嵌合される４つの端部嵌合用凹部と、４つのスペーサ収容用凹部が形成されている。４本の柱状電気化学セルに対応するホルダは、連通する２つの端部嵌合用凹部からなる２つの凹部列が並んでおり、２つの凹部列の中央位置に対応する周壁部の二箇所の部分には、それぞれ１つの開口部が形成されており、２つの凹部列の一端に対応する周壁部の二箇所の部分に、それぞれ１つの開口部が形成されていてもよい。また連通する２つの端部嵌合用凹部からなる２つの凹部列が並んでおり且つ２つの凹部列の一方に含まれる１つの前記嵌合用凹部と他方に含まれる１つの端部嵌合用凹部とが連通しており、２つの凹部列の中央位置に対応する周壁部の二箇所の部分に、それぞれ１つの開口部が形成されており、２つの凹部列の一端に対応する周壁部の二箇所の部分に、それぞれ１つの開口部が形成されていてもよい。さらに連通する２つの端部嵌合用凹部からなる２つの凹部列が並んでおり、２つの凹部列の一方に含まれる１つの端部嵌合用凹部と他方に含まれる１つの端部嵌合用凹部とが連通しており、２つの凹部列の一方に含まれる残りの１つの端部嵌合用凹部と他方に含まれる残りの１つの端部嵌合用凹部とが連通しており、２つの凹部列の中央位置に対応する周壁部の二箇所の部分に、それぞれ１つの開口部が形成されていてもよい。さらに連通する２つの端部嵌合用凹部からなる第１の凹部列と連通しない２つの端部嵌合用凹部からなる第２の凹部列とが並んでおり、第２の凹部列を構成する２つの端部嵌合用凹部を囲む周壁部の部分には、それぞれ１つの開口部が形成されていてもよい。
ホルダの周壁部が、同じ長さ寸法を有し且つそれぞれ直交する４つの側壁部によって構成されている場合には、４つの側壁部の同じ対角位置にそれぞれそ取り付け孔を形成するのが好ましい。このような取り付け孔を形成すれば、複数のホルダを連結する場合に、ホルダに設けた開口部の位置の如何にかかわらず、取り付け孔を利用して各ホルダを連結することができる。
以下、図面を参照して、本発明の電気化学セルモジュール及びホルダの実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態の電気化学セルモジュール１の構成を説明するために用いる斜視図を示しており、図２は、図１の実施の形態の電気化学セルモジュール１のII−II線断面図である。図２において、セルは断面にしていない。
この電気化学セルモジュール１は、セル集合体３と、第１及び第２のホルダ５及び７とから構成される。セル集合体３は、図１に示すように一端に凸状電極９を有し且つ他端に面状電極１１を有する柱状電気化学セルの一種である柱状のリチウムイオンキャパシタ１３Ａ〜１３Ｄが４本並列配置されてなるセル群１５と、セル群１５に含まれる４本のリチウムイオンキャパシタ１３Ａ〜１３Ｄが延びる方向の両側にそれぞれ配置されて、４本のリチウムイオンキャパシタ１３Ａ〜１３Ｄの電極に溶接されるバスバ１７〜２０とから構成される。リチウムイオンキャパシタ１３Ａ〜１３Ｄは、缶の外面が絶縁樹脂チューブにより被覆された構造を有している。この例では、４本のバスバ１７〜２０により、２本のリチウムイオンキャパシタ１３Ａ及び１３Ｂと２本のリチウムイオンキャパシタ１３Ｃ及び１３Ｄが直列接続された２組のセルユニットが並列接続された配線パターンになるように、隣り合う２本のリチウムイオンキャパシタ１３Ａ〜１３Ｄの凸状電極９と凸状電極９と、面状電極１１と面状電極１１とを接続している。４本のバスバ１７〜２０は、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム等の抵抗値が低い導電性材料や銅材にスズメッキやニッケルメッキを施しものをプレス成形して形成したものである。なお４本のリチウムイオンキャパシタ１３Ａ〜１３Ｄにより構成する配線パターンに応じて、使用するバスバの形状及び個数が異なるのは当然である。本実施の形態で用いるバスバ１７及び１８は、凸状電極９と接続される際に凸状電極９の先端を露出させる貫通孔１７Ａ及び１８Ａと端子部１７Ｂ及び１８Ｂを備えている。バスバ１９及び２０は、面状電極１１と接続される際に面状電極１１を部分的に露出させる貫通孔１９Ａ及び２０Ａと端子部１９Ｂ及び２０Ｂを備えている。本実施の形態では、バスバ１７〜２０をハンダや抵抗溶接により電気化学セル１３の電極（９，１１）に接続して、セル集合体３が事前に構成される。
第１のホルダ５は、セル集合体３のリチウムイオンキャパシタ１３Ａ〜１３Ｄが延びる方向に位置する一端に嵌合されている。また第２のホルダは、セル集合体３のリチウムイオンキャパシタ１３Ａ〜１３Ｄが延びる方向に位置する他端に嵌合されている。本実施の形態では、図３（Ａ）乃至（Ｆ）に示す同じ形状のホルダを第１及び第２のホルダ５及び７として使用している。第２のホルダ７は第１のホルダ５に対して９０°回転させた姿勢でセル集合体３に嵌合されている。
以下図３を参照して、ホルダ５の構造を説明する。本実施の形態で使用するホルダ５は、絶縁樹脂材料により一体に成形されており、底壁部２１と周壁部２２とを備えている。底壁部２１は、ほぼ矩形状の輪郭を有してセル集合体３の一端または他端と対向する。底壁部２１には、その中心部に図１に示した支柱１６を固定するための図示しない頭部付きのネジを挿入する中心孔２３が形成されている。また図３（Ｃ）に示すように、底壁部２１の４つの辺２１Ａ乃至２１Ｄのうち対向する２つの辺２１Ａ及び２１Ｃには、中心孔２３に向かって凸となるように形成されて底壁部２１の厚み方向に貫通し且つ中心孔２３から離れる方向に開口する半円弧状の凹部２１Ｅ及び２１Ｆが形成されている。この凹部２１Ｅ及び２１Ｆは、バスバの端子部を露出させるために利用される。また底壁部２１には、辺２１Ａ及び２１Ｃと直交し中心孔２３を通る仮想線Ｌ１と、辺２１Ｂ及び２１Ｄと直交し中心孔２３を通る仮想線Ｌ２が通る位置に、それぞれ電圧検出用リード線を通すことが可能な直径を有する貫通孔２４が４個形成されている。４個の貫通孔２４は、それぞれ中心孔２３の回りに９０°ずつ角度間隔を開けて形成されている。このように電圧検出用リード線を引き出す貫通孔２４を設ければ、ホルダ５をセル集合体３に対してどのような位置関係で嵌合させたとしても、電圧検出用リード線をあまり長く引き廻すことなく、４つの貫通孔２４のいずれ１つから外部に引き出すことができる。更に底壁部２１には、底壁部２１の４つの角部に対して想定される２本の対角線上にそれぞれ位置するように４つの貫通孔２５が形成されている。この貫通孔２５の機能については後に説明する。また底壁部２１には、前述の仮想線Ｌ２が通る位置に、２つの貫通孔２６が形成されている。この貫通孔は、取り付け孔である。
底壁部２１の周縁部から立ち上がってセル集合体３側に延びる周壁部２２は、同じ長さ寸法を有し且つそれぞれ直交する４つの側壁部２２Ａ〜２２Ｄによって構成されている。対向する一対の側壁部２２Ａ及び２２Ｃには、底壁部２１に形成した一対の凹部２１Ｅ及び２１Ｆと連通する一対の開口部２２Ｅ及び２２Ｆが形成されている。また側壁部２２Ｂには、２つの開口部２２Ｇ及び２２Ｈが形成されている。
ホルダ５内には、底壁部２１と周壁部２２とによって囲まれて形成されて、４本のリチウムイオンキャパシタ１３Ａ〜１３Ｄの端部が嵌合される４つの端部嵌合用凹部２８Ａ〜２８Ｄがある。４つの端部嵌合用凹部２８Ａ〜２８Ｄは、その底部に、バスバ１７〜２０と底壁部２１との間に圧縮状態で配置される緩衝用スペーサ２９を収容するスペーサ収容用凹部３０Ａ〜３０Ｄを備えている。緩衝用スペーサ２９は、リング状のゴムによって構成されている。このような緩衝用スペーサ２９を設ければ、２つのホルダ５及び７を、４本のリチウムイオンキャパシタの配置方向の如何にかかわらず、圧縮変形した緩衝用スペーサ２９により、バスバ１７〜２０の一部と端部嵌合用凹部２８Ａ〜２８Ｄの底部との間のスペースを埋めて、セル集合体３を第１及び第２のホルダ５及び７間に保持することができる。
４つの端部嵌合用凹部２８Ａ〜２８Ｄのうち、２つの端部嵌合用凹部２８Ａ及び２８Ｄは、２本のリチウムイオンキャパシタ１３Ａ及び１３Ｄに跨って配置されるバスバ１８を受け入れるように連通している。また２つの端部嵌合用凹部２８Ｂ及び２８Ｃは、２本のリチウムイオンキャパシタ１３Ｂ及び１３Ｄに跨って配置されるバスバ１７を受け入れるように連通している。このような構成を採用した結果、ホルダ５内には、１本の仕切壁部３１が形成されている。
本実施の形態では、バスバ１８を受け入れるように連通している２つの端部嵌合用凹部２８Ａ及び２８Ｄを囲む周壁部２２の側壁部２２Ａに、２つの端部嵌合用凹部２８Ａ及び２８Ｄの中間位置に対応して１つの開口部２２Ｅが形成されており、バスバ１７を受け入れるように連通している２つの端部嵌合用凹部２８Ｂ及び２８Ｃを囲む周壁部２２の側壁部２２Ｃに、２つの端部嵌合用凹部２８Ｂ及び２８Ｃの中間位置に対応して１つの開口部２２Ｆが形成されており、さらに２つの端部嵌合用凹部２８Ａ及び２８Ｄが並ぶ方向に開口する開口部２２Ｇと２つの端部嵌合用凹部２８Ｂ及び２８Ｃが並ぶ方向に開口する開口部２２Ｈが側壁部２２Ｂに形成されている。この例では開口部２２Ｇ及び２２Ｈが、同じ方向に向かって開口しているが、２つの開口部２２Ｇ及び２２Ｈの一方を側壁部２２Ｄに形成して、２つの開口部２２Ｇ及び２２Ｈが互いに逆向きに開口するようにしてもよいのは勿論である。このような４つの開口部２２Ｅ〜２２Ｇをホルダ５及び７に設けると、並列、直列、直並列等の各種の配線パターンで複数の柱状のリチウムイオンキャパシタを接続する場合に、一方のホルダ５に対して他方のホルダ７を回転させて両ホルダの位置関係を定めることにより、殆どの配線パターンを実現できるようになり、ホルダの汎用性が高くなる。
なお図１に示すように、バスバ１７はホルダ５の連通する２つの端部嵌合用凹部２８Ｂ及び２８Ｃ内に配置され、バスバ２８はホルダ５の連通する２つの端部嵌合用凹部２８Ａ及び２８Ｄ内に配置される。そしてバスバ１７の端子部１７Ｂは、開口部２２Ｈから外部に延び出ており、バスバ１８の端子部１８Ｂは、開口部２２Ｇから外部に延び出ている。バスバ１９はホルダ７の連通する２つの端部嵌合用凹部２８Ｂ及び２８Ｃ内に配置され、バスバ２０はホルダ７の連通する２つの端部嵌合用凹部２８Ａ及び２８Ｄ内に配置される。そしてバスバ１９の端子部１９Ｂは、開口部２２Ｈから外部に延び出ており、バスバ２０の端子部２０Ｂは、開口部２Ｇから外部に延び出ている。
図４は、本発明のホルダの他の実施の形態の斜視図である。このホルダ５′は、図３に示したホルダ５の端部嵌合用凹部２８Ｃ及び２８Ｄの間を仕切っていた仕切壁部３１の部分を取り除いた点を除いて図３のホルダと同じ構造を有している。本実施の形態のホルダ５′では、４つの端部嵌合用凹部２８Ａ〜２８Ｄが、２８Ａ→２８Ｄ→２８Ｃ→２８Ｂの順番で直列に連通している。別の見方をすると、連通する端部嵌合用凹部２８Ａ及び２８Ｄからなる１つの凹部列と、連通する端部嵌合用凹部２８Ｄ及び２８Ｃからなる１つの凹部列２８Ｃとが並んでおり、２つの凹部列の一方に含まれる１つの嵌合用凹部２８Ｄと他方に含まれる１つの端部嵌合用凹部２８Ｃとが連通しており、２つの凹部列の中央位置に対応する周壁部の側壁部２２Ａ及び２２Ｃの中央部部分に、それぞれ１つの開口部２２Ｅ及び２２Ｆが形成されている。そして２つの凹部列の一端に対応する周壁部２２Ｂの二箇所の部分に、それぞれ開口部２２Ｇ及び２２Ｈが形成されている。このホルダ５′では、図３のホルダと比べて端部嵌合用凹部２８Ｃ及び２８Ｄが連通しているため、図３のホルダ５と比べて更に汎用性が高くなる。
図５は、本発明のホルダの更に他の実施の形態の斜視図である。このホルダ５″は、図３に示したホルダ５の端部嵌合用凹部２８Ｃ及び２８Ｄの間を仕切っていた仕切壁部３１の部分と図３に示したホルダ５の端部嵌合用凹部２８Ａ及び２８Ｂの間を仕切っていた仕切壁部３１の部分の両方が除かれ、図３のホルダ５の側壁部２２Ｂに形成されていた開口部２２Ｇ及び２２Ｈが塞がれている点を除いて、図３のホルダ５と同じ構造を有している。本実施の形態のホルダ５″では、４つの端部嵌合用凹部２８Ａ〜２８Ｄが、閉ループ状に連通している。見方を変えると、このホルダ５″では、連通する端部嵌合用凹部２８Ａ及び２８Ｄからなる１つの凹部列と、連通する端部嵌合用凹部２８Ｄ及び２８Ｃからなる１つの凹部列２８Ｃとが並んでおり、２つの凹部列の一方に含まれる１つの嵌合用凹部２８Ｄと他方に含まれる１つの端部嵌合用凹部２８Ｃとが連通しており、２つの凹部列の一方に含まれる残りの１つの端部嵌合用凹部２８Ａと他方に含まれる残りの１つの端部嵌合用凹部２８Ｂとが連通している。そして２つの凹部列の中央位置に対応する周壁部の側壁部２２Ａ及び２２Ｃの中央部部分に、それぞれ１つの開口部２２Ｅ及び２２Ｆが形成されている。このホルダ５″では、図３のホルダと比べて開口部の数は半減しているが、端部嵌合用凹部２８Ａ〜２８Ｄが閉ループ状に連通しているため、図３のホルダ５と同程度に汎用性が高くなる。
図６は、本発明のホルダの更に他の実施の形態の斜視図である。このホルダ５＊では、仕切壁部３１´と、連通する２つの端部嵌合用凹部２８Ｃ及び２８Ｄからなる第１の凹部列と、連通しない２つの端部嵌合用凹部２８Ａ及び２８Ｂからなる第２の凹部列とが並んでいる。そして第２の凹部列を構成する２つの端部嵌合用凹部２８Ａ及び２８Ｂを囲む周壁部の部分（側壁部２２Ａ及び２２Ｃ）には、それぞれ１つの開口部２２Ｅ及び２２Ｆが形成されている。このホルダ５＊では、連通する２つの端部嵌合用凹部２８Ｃ及び２８Ｄからなる第１の凹部列に対しては、バスバを外部に引き出す開口部が設けられていないが、配線パターンによっては、このような構造でも特に問題となることはない。
上記実施の形態の電気化学セルモジュール１を、複数集合させて相互に電気的に接続することにより大容量の電気化学セルモジュールを構成することが可能である。
また上記実施の形態では、電気化学セルとしてリチウムイオンキャパシタを用いたが、電気化学セルとしては、電気二重層コンデンサ、リチウムイオン電池、その他の二次電池を用いてもよいのは勿論である。
また上記実施の形態の電気化学セルモジュール１では支柱１６によって第１及び第２のホルダ５，７を引き付けているが、第１及び第２のホルダ５及び７とセル集合体３を囲むようにベルト状部材を配置して、モジュールを外側から締め付けることにより、第１及び第２のホルダ５，７を引き付けるようにしてもよい。
上記実施の形態では緩衝用スペーサ２９としてゴム材料で形成されたものを用いたが、圧縮されると変形し且つ弾性を有する材料であれば、ゴム材料以外の材料で緩衝用スペーサ２９を形成してもよい。
緩衝用スペーサ２９の効果を確認するために振動試験を実施した結果、緩衝用スペーサ２９の存在により耐振性が向上することを確認した。図１の実施の形態において、緩衝用スペーサ２９を設けたものと、設けないものに、下記の試験条件でランダム振動試験を実施した。
試験条件 ランダム振動試験
上下 4.3G×5h
左右 3.8G×5h
前後 2.0G×5h
その結果、４本のセルとホルダとの接触による、セルの外面を覆う絶縁チューブが振動により粉末状に飛散し缶がむき出しとなった。これに対して緩衝用スペーサ２９を入れた本実施の形態では、セルの外観に異常は見られなかった。また本実施の形態において、加速度10Gの条件で振動試験を行ったが、セルの外観に異常は見られず、緩衝用スペーサを入れることで、耐震性が向上していることが確認された。
上下 4.3G×5h
左右 3.8G×5h
前後 2.0G×5h
その結果、４本のセルとホルダとの接触による、セルの外面を覆う絶縁チューブが振動により粉末状に飛散し缶がむき出しとなった。これに対して緩衝用スペーサ２９を入れた本実施の形態では、セルの外観に異常は見られなかった。また本実施の形態において、加速度10Gの条件で振動試験を行ったが、セルの外観に異常は見られず、緩衝用スペーサを入れることで、耐震性が向上していることが確認された。
また上記実施の形態の電気化学セルモジュール１は、４本の電気化学セル（１３Ａ〜１３Ｄ）からなるセル集合体３を備えているが、セル集合体３に含まれる電解化学セルの本数は、特に限定されるものではない。
更に上記実施の形態ではバスバ１７〜２０が、すべて隣り合う２つの電気化学セルを接続するタイプのものであるが、配線パターンによっては、１つの電気化学セルの電極にのみ接続されるバスバが電気化学セルモジュール１内に含まれていてもよいのは勿論である。
図１の実施の形態では、同種類のホルダを２つ用いているが、配線パターンに応じて、図３乃至図６に示される複数種類のホルダを組み合わせて使用してもよいのは勿論である。
本発明によれば、緩衝用スペーサを配置したことにより、電気化学セルの配置方向の如何にかかわらず、圧縮変形した緩衝用スペーサによって、バスバの一部と端部嵌合用凹部の底部との間のスペースを埋めて、セル集合体を第１及び第２のホルダ間にガタツキ無く保持することができる。
１ 電気化学セルモジュール
３ セル集合体
５ 第１のホルダ
７ 第２のホルダ
９ 凸状電極
１１ 面状電極
１３Ａ〜１３Ｄ リチウムイオンキャパシタ（電気化学セル）
１５ セル群
１６ 支柱
１７〜２０ バスバ
２１ 底壁部
２２ 周壁部
２２Ａ〜２２Ｄ 側壁部
２２Ｅ〜２２Ｈ 開口部
２３ 中心孔
２４ 貫通孔
２５ 貫通孔
２６ 貫通孔
２８Ａ〜２８Ｄ 端部嵌合用凹部
２９ 緩衝用スペーサ
３０Ａ〜３０Ｄ スペーサ収容用凹部
３１ 仕切壁部
３ セル集合体
５ 第１のホルダ
７ 第２のホルダ
９ 凸状電極
１１ 面状電極
１３Ａ〜１３Ｄ リチウムイオンキャパシタ（電気化学セル）
１５ セル群
１６ 支柱
１７〜２０ バスバ
２１ 底壁部
２２ 周壁部
２２Ａ〜２２Ｄ 側壁部
２２Ｅ〜２２Ｈ 開口部
２３ 中心孔
２４ 貫通孔
２５ 貫通孔
２６ 貫通孔
２８Ａ〜２８Ｄ 端部嵌合用凹部
２９ 緩衝用スペーサ
３０Ａ〜３０Ｄ スペーサ収容用凹部
３１ 仕切壁部
Claims (15)
- 一端に凸状電極を有し且つ他端に面状電極を有する複数本の柱状電気化学セルが並列配置されてなるセル群と、前記セル群の前記複数本の柱状電気化学セルが延びる方向の両側に配置されて、前記複数本の電気化学セルを所定の配線パターンで接続するように、隣り合う２本以上の前記柱状電気化学セルの前記凸状電極と前記面状電極、前記凸状電極と前記凸状電極または前記面状電極と前記面状電極を接続する複数のバスバとからなるセル集合体と、
前記セル集合体の前記複数本の柱状電気化学セルが延びる方向に位置する一端に嵌合される第１のホルダと、
前記セル集合体の前記複数本の柱状電気化学セルが延びる方向に位置する他端に嵌合される第２のホルダとを備え、
前記第１及び第２のホルダは、前記複数本の柱状電気化学セルの端部が嵌合される複数の端部嵌合用凹部を備えており、
前記複数の端部嵌合用凹部の底部と前記バスバとの間に圧縮状態で緩衝用スペーサが配置されていることを特徴とする電気化学セルモジュール。 - 前記端部嵌合用凹部の前記底部には、前記緩衝用スペーサが圧縮可能な状態で収容されるスペーサ嵌合用凹部が形成されている請求項１に記載の電気化学セルモジュール。
- 前記緩衝用スペーサ及び前記スペーサ収容用凹部の底部には、それぞれ整合する貫通孔が形成されている請求項１に記載の電気化学セルモジュール。
- １つの前記バスバは、外部接続用の１以上の端子部を備えており、
前記ホルダは、前記セル集合体の前記一端または他端と対向する底壁部と、該底壁部の周縁部から立ち上がって前記セル集合体側に延びる周壁部とを備え、前記周壁部には、前記バスバを受け入れるように連通している２以上の前記端部嵌合用凹部の少なくとも１つと連通して前記バスバの前記端子部が外部に出ることを許容する２以上の開口部を備えている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気化学セルモジュール。 - 前記バスバを受け入れるように連通している２つの前記端部嵌合用凹部を囲む前記周壁部には、２つの前記端部嵌合用凹部の中間位置に対応して１つの前記開口部が形成されてり、２つの前記端部嵌合用凹部が並ぶ方向に開口する別の前記開口部が形成されている請求項４に記載の電気化学セルモジュール。
- 前記複数の端部嵌合用凹部がすべて直列に連通している請求項４に記載の電気化学セルモジュール。
- 前記複数の端部嵌合用凹部が、閉ループ状に連通している請求項４に記載の電気化学セルモジュール。
- 前記底壁部には、電圧検出用リード線を引き出す４つの貫通孔が、前記底壁部の中心の回りに９０°ずつ角度間隔を開けて形成されている請求項４に記載の電気化学セルモジュール。
- 一端に凸状電極を有し且つ他端に面状電極を有する複数の柱状電気化学セルが並列配置されてなるセル群と、前記セル群の前記柱状電気化学セルが延びる方向の両側に配置されて、前記複数本の電気化学セルを所定の配線パターンで接続するように、隣り合う２本の前記柱状電気化学セルの前記凸状電極と前記面状電極、前記凸状電極と前記凸状電極または前記面状電極と前記面状電極を接続する複数のバスバとからなるセル集合体の、前記複数本の柱状電気化学セルが延びる方向に位置する一端に嵌合されるホルダであって、
前記セル集合体の前記一端と対向する底壁部と、
該底壁部の周縁部から立ち上がって前記セル集合体側に延びる周壁部と、
前記複数本の柱状電気化学セルの端部が嵌合される複数の端部嵌合用凹部と、
前記複数の端部嵌合用凹部の底部の中央に設けられて、前記複数の端部嵌合用凹部の底部と前記バスバとの間に圧縮状態で配置される緩衝用スペーサを収容する複数のスペーサ収容用凹部と、
前記周壁部に設けられて、前記バスバを受け入れるように連通している２以上の前記端部嵌合用凹部の少なくとも１つと連通して前記バスバの端子部が外部に出ることを許容する２以上の開口部とを備えているホルダ。 - 一端に凸状電極を有し且つ他端に面状電極を有する４本の柱状電気化学セルが２本ずつ横に並ぶように並列配置されてなるセル群と、前記セル群の前記４本の柱状電気化学セルが延びる方向の両側に配置されて、前記４本の電気化学セルを所定の配線パターンで接続するように、隣り合う２本の前記柱状電気化学セルの前記凸状電極と前記面状電極、前記凸状電極と前記凸状電極または前記面状電極と前記面状電極を接続する複数のバスバとからなるセル集合体の前記複数本の柱状電気化学セルが延びる方向に位置する一端に嵌合されるホルダであって、
前記セル集合体の前記一端と対向する底壁部と、
該底壁部の周縁部から立ち上がって前記セル集合体側に延びる周壁部と、
前記４本の柱状電気化学セルの端部が嵌合される４つの端部嵌合用凹部と、
前記４つの端部嵌合用凹部の底部の中央に設けられて、前記複数の端部嵌合用凹部の底部と前記バスバとの間に圧縮状態で配置される緩衝用スペーサを収容する４つのスペーサ収容用凹部と、
前記周壁部に設けられて、前記バスバを受け入れるように連通している２以上の前記端部嵌合用凹部の少なくとも１つと連通して前記バスバの前記端子部が外部に出ることを許容する２以上の開口部を備えているホルダ。 - 前記周壁部は、同じ長さ寸法を有し且つそれぞれ直交する４つの側壁部によって構成されており、前記４つの側壁部の同じ対角位置にそれぞれ取り付け孔が形成されている請求項１０に記載のホルダ。
- 連通する２つの前記端部嵌合用凹部からなる２つの凹部列が並んでおり、
前記２つの凹部列の中央位置に対応する前記周壁部の二箇所の部分には、それぞれ１つの前記開口部が形成されており、
前記２つの凹部列の一端に対応する前記周壁部の二箇所の部分には、それぞれ１つの前記開口部が形成されている請求項１０に記載のホルダ。 - 連通する２つの前記端部嵌合用凹部からなる２つの凹部列が並んでおり且つ前記２つの凹部列の一方に含まれる１つの前記端部嵌合用凹部と他方に含まれる１つの前記端部嵌合用凹部とが連通しており、
前記２つの凹部列の中央位置に対応する前記周壁部の二箇所の部分には、それぞれ１つの前記開口部が形成されており、
前記２つの凹部列の一端に対応する前記周壁部の二箇所の部分には、それぞれ１つの前記開口部が形成されている請求項１０に記載のホルダ。 - 連通する２つの前記端部嵌合用凹部からなる２つの凹部列が並んでおり、前記２つの凹部列の一方に含まれる１つの前記端部嵌合用凹部と他方に含まれる１つの前記端部嵌合用凹部とが連通しており、前記２つの凹部列の一方に含まれる残りの１つの前記端部嵌合用凹部と他方に含まれる残りの１つの前記端部嵌合用凹部とが連通しており、
前記２つの凹部列の中央位置に対応する前記周壁部の二箇所の部分には、それぞれ１つの前記開口部が形成されている請求項１０に記載のホルダ。 - 連通する２つの前記端部嵌合用凹部からなる第１の凹部列と連通しない２つの前記端部嵌合用凹部からなる第２の凹部列とが並んでおり、
前記第２の凹部列を構成する２つの前記端部嵌合用凹部を囲む前記周壁部の部分には、それぞれ１つの前記開口部が形成されている請求項１０に記載のホルダ。
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