JPWO2012141191A1 - 蓄電デバイス - Google Patents
蓄電デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2012141191A1 JPWO2012141191A1 JP2013509935A JP2013509935A JPWO2012141191A1 JP WO2012141191 A1 JPWO2012141191 A1 JP WO2012141191A1 JP 2013509935 A JP2013509935 A JP 2013509935A JP 2013509935 A JP2013509935 A JP 2013509935A JP WO2012141191 A1 JPWO2012141191 A1 JP WO2012141191A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- storage device
- electricity storage
- storage cell
- removal member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
- H01G11/18—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors against thermal overloads, e.g. heating, cooling or ventilating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
- H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
- H01M50/211—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
- H01G2/08—Cooling arrangements; Heating arrangements; Ventilating arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/38—Multiple capacitors, i.e. structural combinations of fixed capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/0003—Protection against electric or thermal overload; cooling arrangements; means for avoiding the formation of cathode films
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/655—Solid structures for heat exchange or heat conduction
- H01M10/6554—Rods or plates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
本発明に係る蓄電デバイス100は、正極、負極、および電解液が収容された外装体12を有する蓄電セル10と、蓄電セル10が収容された筐体20と、除熱部材30と、放熱部材40と、を含み、除熱部材30は、相変化することにより蓄電セル10から発生する熱を吸収する化合物を含有する。
Description
本発明は、蓄電デバイスに関する。
蓄電デバイスの構成要素である蓄電セルは、例えば、シート状の正極および負極をセパレータを介して対向配置させながら所定数積層してなる電極体を、電解液とともに外装体内に密封したものである。このような密閉型蓄電セルは、例えば、アルミ材などの部材を箱状に形成してなる筐体に、収容されている(特開2006−228610号公報参照)。
蓄電セルは、充放電により発熱するが、このような温度変化により充放電特性が変化する。例えば、温度が1℃変化すると蓄電セルの出力電圧は、通常1mV程度変化する。このため、充放電に伴う蓄電セルの温度変化を抑制する技術が不可欠である。
例えば、特開2009−272048号公報には、ラミネートフィルムを電池容器とした蓄電セルを、金属製の放熱部材に固定して、発生する熱を放熱する技術が開示されている。特開2010−86734号公報には、蓄電セル内部に有機系潜熱蓄熱材を内包させることで、温度上昇を抑制する技術が開示されている。
しかしながら、蓄電セルの蓄電容量が大きくなるに従って、充放電の際の発熱量や発熱速度も増大している。そのため、上記のような温度制御では、温度上昇を十分に抑制することが困難となる場合がある。
例えば、特許文献2のように放熱部材を利用する方法では、蓄電セルの発熱速度が放熱部材の伝熱量を超える場合、蓄電セルの温度上昇を十分に抑制することができない場合がある。
また、特許文献3のように有機系潜熱蓄熱材を蓄電セルに密封する方法では、有機系潜熱蓄熱材が正極、負極、およびセパレータなどの蓄電セルを構成する部材により断熱されてしまうため、吸収した熱を外部へ放出することが困難となる場合がある。その結果、充放電を繰り返し行った場合に、蓄電セルの温度上昇の抑制が困難となる場合がある。
特に、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタのように蓄電容量が大きく、急速な充放電に伴い短時間に大電流が流れる蓄電セルでは、発熱速度および発熱量が大きくなる。そのため、上記のような従来の放熱方法では十分な温度制御ができず、蓄電セルの高温劣化を十分に抑制することができない場合がある。
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、蓄電セルからの熱を効率よく除去し、高い信頼性を有する蓄電デバイスを提供することにある。
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
[適用例1]
正極、負極、および電解液が収容された外装体を有する蓄電セルと、
前記蓄電セルが収容された筐体と、
除熱部材と、
放熱部材と、
を含み、
前記除熱部材は、相変化することにより前記蓄電セルから発生する熱を吸収する化合物を含有する。
正極、負極、および電解液が収容された外装体を有する蓄電セルと、
前記蓄電セルが収容された筐体と、
除熱部材と、
放熱部材と、
を含み、
前記除熱部材は、相変化することにより前記蓄電セルから発生する熱を吸収する化合物を含有する。
[適用例2]
適用例1において、
前記除熱部材が前記筐体内に収容されていることができる。
適用例1において、
前記除熱部材が前記筐体内に収容されていることができる。
[適用例3]
適用例1または2において、
前記放熱部材が前記筐体内に収容されていることができる。
適用例1または2において、
前記放熱部材が前記筐体内に収容されていることができる。
[適用例4]
適用例1ないし3のいずれか1例において、
前記放熱部材は、前記除熱部材と接していることができる。
適用例1ないし3のいずれか1例において、
前記放熱部材は、前記除熱部材と接していることができる。
[適用例5]
適用例1ないし4のいずれか1例において、
前記除熱部材は、前記外装体の外表面と接していることができる。
適用例1ないし4のいずれか1例において、
前記除熱部材は、前記外装体の外表面と接していることができる。
[適用例6]
適用例1ないし5のいずれか1例において、
前記放熱部材は、前記蓄電セルと離間しており、
前記外装体の外表面は、前記除熱部材によって覆われていることができる。
適用例1ないし5のいずれか1例において、
前記放熱部材は、前記蓄電セルと離間しており、
前記外装体の外表面は、前記除熱部材によって覆われていることができる。
[適用例7]
適用例1ないし5のいずれか1例において、
前記放熱部材は、前記外装体の外表面に接合されていることができる。
適用例1ないし5のいずれか1例において、
前記放熱部材は、前記外装体の外表面に接合されていることができる。
[適用例8]
適用例1ないし7のいずれか1例において、
前記相変化することにより前記蓄電セルから発生する熱を吸収する化合物は、有機化合物であることができる。
適用例1ないし7のいずれか1例において、
前記相変化することにより前記蓄電セルから発生する熱を吸収する化合物は、有機化合物であることができる。
[適用例9]
適用例8において、
前記相変化することにより前記蓄電セルから発生する熱を吸収する前記有機化合物は、パラフィンであることができる。
適用例8において、
前記相変化することにより前記蓄電セルから発生する熱を吸収する前記有機化合物は、パラフィンであることができる。
[適用例10]
適用例1ないし9のいずれか1例において、
前記除熱部材には、フィラーが分散されていることができる。
適用例1ないし9のいずれか1例において、
前記除熱部材には、フィラーが分散されていることができる。
[適用例11]
適用例1ないし10のいずれか1例において、
前記除熱部材は、熱可塑性樹脂を含有することができる。
適用例1ないし10のいずれか1例において、
前記除熱部材は、熱可塑性樹脂を含有することができる。
[適用例12]
適用例1ないし11のいずれか1例において、
前記蓄電セルは、リチウムイオンキャパシタであることができる。
適用例1ないし11のいずれか1例において、
前記蓄電セルは、リチウムイオンキャパシタであることができる。
[適用例13]
適用例1ないし12のいずれか1例において、
前記蓄電セルは、
前記正極と電気的に接続され、前記外装体から延出された正極端子と、
前記負極と電気的に接続され、前記外装体から延出された負極端子と、
を有し、
前記筐体内は、
前記外装体が収容された外装体収容領域と、前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方が収容された端子収容領域と、に区画され、
前記除熱部材は、前記外装体収容領域に配置されていることができる。
適用例1ないし12のいずれか1例において、
前記蓄電セルは、
前記正極と電気的に接続され、前記外装体から延出された正極端子と、
前記負極と電気的に接続され、前記外装体から延出された負極端子と、
を有し、
前記筐体内は、
前記外装体が収容された外装体収容領域と、前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方が収容された端子収容領域と、に区画され、
前記除熱部材は、前記外装体収容領域に配置されていることができる。
[適用例14]
適用例1ないし13のいずれか1例において、
前記蓄電セルは、複数設けられ、
複数の前記蓄電セルは、直列に接続されており、
前記放熱部材は、隣り合う前記蓄電セルの間に設けられていることができる。
適用例1ないし13のいずれか1例において、
前記蓄電セルは、複数設けられ、
複数の前記蓄電セルは、直列に接続されており、
前記放熱部材は、隣り合う前記蓄電セルの間に設けられていることができる。
本発明に係る蓄電デバイスによれば、蓄電セルが急速に発熱した場合でも、相変化する化合物の潜熱を利用して、急速に熱を吸収することができる。また、除熱部材は、化合物の相変化が完了するまで、一定温度を維持することができ、蓄電セルの温度変化を抑制することができる。
さらに、放熱部材により、除熱部材に含有された相変化する化合物によって吸収された熱を、外部に放熱することができる。これにより、蓄電セルの発熱が終わった後に(例えば充放電が終わった後に)、除熱部材に含有された相変化した化合物から熱を除去して、吸熱前の相へ再度相変化させて、新たな蓄電セルの発熱を吸熱させることができる。例えば、除熱部材に含有された化合物が吸熱に伴う相変化により流動性の小さい状態(例えば固体)から流動性の高い状態(例えば液体)に変化する場合、放熱部材により熱を放出させることで再び流動性の小さい状態に戻ることができる。そして、再度、蓄電セルが発熱した際に、除熱部材の化合物は、蓄電セルの熱を吸収することができる。
以上のように、本発明に係る蓄電デバイスは、蓄電セルからの熱を効率よく除去することができ、高い信頼性を有することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
1. 蓄電デバイス
まず、本実施形態に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しなら説明する。図1は、本実施形態に係る蓄電デバイス100を模式的に示す斜視図である。図2は、本実施形態に係る蓄電デバイス100を模式的に示す図であって、図1のX軸方向から見た図である。図3は、本実施形態に係る蓄電デバイス100を模式的に示す断面図であって、図1のIII−III線断面図(XY平面の断面図)である。図4は、本実施形態に係る蓄電デバイス100を模式的に示す断面図であって、図1のIV−IV線断面図(XZ平面の断面図)である。
まず、本実施形態に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しなら説明する。図1は、本実施形態に係る蓄電デバイス100を模式的に示す斜視図である。図2は、本実施形態に係る蓄電デバイス100を模式的に示す図であって、図1のX軸方向から見た図である。図3は、本実施形態に係る蓄電デバイス100を模式的に示す断面図であって、図1のIII−III線断面図(XY平面の断面図)である。図4は、本実施形態に係る蓄電デバイス100を模式的に示す断面図であって、図1のIV−IV線断面図(XZ平面の断面図)である。
蓄電デバイス100は、図1〜図4に示すように、蓄電セル10と、筐体20と、除熱部材30と、放熱部材40と、を含む。
なお、便宜上、図1では、筐体20を簡略化かつ透視して図示し、図2では、筐体20の一部を透視して図示している。また、便宜上、図3および図4では、外装体12内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
蓄電セル10の形態としては、リチウムイオンキャパシタ、二次電池、電気二重層キャパシタなどを例示することができる。蓄電セル10は、外装体12と、正極端子16と、負極端子18と、を有することができる。
外装体12は、正極、負極、および電解液を収容している。外装体12の形状は、正極、負極、および電解液を収容することができれば特に限定されず、例えば、2枚のフィルムを張り合わせたラミネート型でもよし、箱型でもよいし、円筒型でもよい。図示の例では、外装体12をラミネート型(ラミネートフィルム)として図示している。
ラミネートフィルムからなる外装体12は、図3および図4に示すように、第1扁平面13と、第1扁平面13と反対を向き第1扁平面13より面積の小さい第2扁平面14と、を有することができる。外装体12は、例えば、凸の部分を有し、第2扁平面14は、凸の部分を形成する面であるともいえる。第1扁平面13と第2扁平面14との間の距離(蓄電セル10の厚み)は、例えば、5mm程度である。
ラミネートフィルムは、例えば、金属層と、該金属層を挟む第1樹脂層および第2樹脂層と、によって構成されている。金属層の材質としては、例えば、アルミニウムが挙げられる。第1樹脂層の材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアミド系樹脂が挙げられる。第2樹脂層の材質としては、例えば、エチレンビニルアセテート共重合体樹脂(EVA)、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂が挙げられる。このようなフィルム状の外装体12を用いることにより、例えば、金属等からなる硬質の外装体(金属缶等)を用いる場合に比べて、蓄電セル10の小型化や軽量化を図ることができる。
正極端子16および負極端子18は、図3に示すように、外装体12から延出して(突出して)設けられている。より具体的には、正極端子16および負極端子18は、外装体12の密閉性を保持した状態で、外装体12の内側から外側まで延出している。図示の例では、正極端子16および負極端子18は、外装体12から互いに反対方向に延出している。より具体的には、正極端子16は、外装体12から−Y方向に向けて延出し、負極端子18は、外装体12から+Y方向に向けて延出している。なお、図示はしないが、正極端子16および負極端子18は、ともに同じ方向(例えば−Y方向)に向けて延出していてもよい。
正極端子16は、外装体12内の正極と電気的に接続されており、負極端子18は、外装体12内の負極と電気的に接続されている。正極端子16の材質としては、例えば、アルミニウムが挙げられる。負極端子18の材質としては、例えば、銅、ニッケルが挙げられる。なお、外装体12の内部構造については、後述する。
筐体20は、蓄電セル10を収容することができる。筐体20の形状は、蓄電セル10を収容できれば特に限定されないが、例えば、箱型の形状を有する。図2に示す例では、筐体20は、基部25および蓋部26を有し、基部25内に蓄電セル10を配置し、基部25の開口を蓋部26で塞ぐことにより、蓄電セル10を収容している。蓋部26には、ネジ部27が装着されていてもよく、ネジ部27を締緩することにより、蓋部26が開閉されてもよい。筐体20の材質としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス、マグネシウム、銅が挙げられる。
筐体20内は、図1〜図3に示すように、例えば、仕切板23,24によって、外装体収容領域21と端子収容領域22とに区画されている。図示の例では、端子収容領域22は、2つ設けられ、外装体収容領域21は、2つの端子収容領域22の間に配置されている。仕切板23は、外装体収容領域21と、一方の端子収容領域22aと、を区画している。仕切板24は、外装体収容領域21と、他方の端子収容領域22bと、を区画している。仕切板23,24は、絶縁性を有することが望ましい。これにより、仮に端子16,18と仕切板23,24とが接触したとしても、リーク電流の発生を抑制することができる。
外装体収容領域21には、外装体12が収容されている。端子収容領域22aには、正極端子16が収容されている。例えば、仕切板23には、開口部(スリット部)が形成されており、正極端子16は、外装体12から延出し該開口部を通って、端子収容領域22aに収容されていてもよい。端子収容領域22bには、負極端子18が収容されている。例えば、仕切板24には、開口部(スリット部)が形成されており、負極端子18は、外装体12から延出し該開口部を通って、端子収容領域22bに収容されていてもよい。
なお、図示はしないが、正極端子16および負極端子18が、ともに同じ方向に向けて延出している形態では、端子収容領域22は1つ設けられていればよい。この場合、1つの端子収容領域22に、正極端子16および負極端子18が収容されていてもよい。
除熱部材30は、筐体20内に収容され、外装体12の外表面(例えば扁平面13,14)と接している。除熱部材30によって、蓄電セル10は、筐体20内に固定されていてもよい。図示の例では、除熱部材30は、外装体収容領域21内に充填されており、外装体12を覆っている。除熱部材30は、外装体12を完全に覆っていてもよい。
図示の例では、除熱部材30は、端子収容領域22には設けられていない。したがって、正極端子16および負極端子18は、端子収容領域22内に露出している。これにより、正極端子16および負極端子18と、外部端子(図示せず)と、の接続を容易に行うことができる。
除熱部材30は、相変化することにより蓄電セル10から発生する熱を吸収する化合物を含有している。除熱部材30は、相変化する化合物を含有することにより、蓄電セル10が急速に発熱した場合でも、例えば化合物の潜熱を利用して、急速に熱を吸収することができる。すなわち、除熱部材30は、化合物の相変化が完了するまで、例えば融点で一定温度となっていることができ、蓄電セル10の温度変上昇を抑制することができる。
除熱部材30に含有される化合物としては、有機化合物が好ましく、さらに蓄電セル10の発熱量や温度変化により固体から液体に相変化する有機化合物であることがより好ましい。
固体から液体に相変化する有機化合物は、融解したり凝固する際の相変態の潜熱を利用する潜熱除熱材として機能することができる。このため、鉛などの金属や合金、無機酸化物などの高比熱材料を用いる顕熱除熱材と比べて単位容積あたりはるかに大きな熱量を蓄えることができ、蓄電セルの温度上昇を効果的に抑制することができる。また、相変化を伴い潜熱除熱材として作用することのできる有機化合物は相変態点(融点)までは熱を奪わない。このため、常に温度を奪い続ける顕熱除熱材と比べて、蓄電セル10より必要以上の熱を奪うことがなく、蓄電セル10の動作温度を必要以上に低下させることがないため、安定した充放電特性を発現させることができる。潜熱除熱材として作用する有機化合物の炭素数を変化させたり、複数の有機化合物を混合することにより小刻みな融点設定が可能であるため、除熱部材30に含有される有機化合物を適時選択することで蓄電セル10の充放電に最適な温度を維持するように容易に制御することができる。
除熱部材30に含有される有機化合物としては、例えば、パラフィン等の脂肪族飽和炭化水素やステアリン酸、パルミチン酸等の脂肪族カルボン酸、エチレングリコール等のアルコール類、液晶性化合物が挙げられる。パラフィンとしては、炭素数12以上50以下の炭化水素化合物が好ましい。より具体的には、パラフィンとしては、n−テトラデカン、n−ペンタデカン、n−ヘキサデカン、n−ヘプタデカン、n−オクタデカン、n−ノナデカン、n−イコサン、n−ドコサン、n−テトラコサン、n−ヘキサコサン、n−オクタコサン、n−トリアコンタン等の直鎖状の炭化水素化合物や分岐状の炭化水素化合物が挙げられる。
除熱部材30は、蓄電セル10の発熱量に応じて適宜材料を選択することができる。このため、上記の化合物を単独で用いてもよく、異なる融点を有する材料を混合して用いてもよい。除熱部材30に含有される化合物の融点は、選択される材料によって異なるが、例えば、30℃以上80℃以下であることが好ましい。このような除熱部材30を使用することにより、例えば蓄電セル10の温度を上記範囲に保つことができる。
除熱部材30には、フィラーが分散されていることが好ましい。フィラーを分散することにより、除熱部材30の難燃性および熱伝導性を向上させることができる。難燃性を向上させるためには、フィラーの材質としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、グラスウール等が挙げられる。熱伝導性を向上させるためには、フィラーの材質としては、例えば、黒鉛、銅、アルミニウム、銀、鉄、アルミナ、マグネシア、ベリリア、シリカ、ムライト(Al6O13Si2)などの金属粒子あるいは繊維、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化アルミニウムなどの金属窒化物が挙げられる。
なお、除熱部材30に分散されたフィラーは、導電性を有していてもよいが、端子16,18間の短絡などを考慮すると、除熱部材30全体としては、絶縁性を有していることが望ましい。このため、フィラーの材質としては、アルミナ、マグネシア、ベリリア、シリカ、窒化ホウ素、窒化ケイ素、ムライト、窒化チタン、窒化アルミニウムが特に好ましい。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。また、これらのフィラーは、熱伝導性を向上させるために繊維状、針状等の形状とすることが好ましい。
除熱部材30は、熱可塑性樹脂を含有することが好ましい。上述したように除熱部材30に含有される化合物は、蓄電セル10で発生した熱を相変化することにより吸収するが、相変化した化合物は流動性が大きくなる。そこで、熱可塑性樹脂を含有させることにより、除熱部材30をゲル状態とし、除熱部材30全体として流動性が大きくなることを抑制することができる。これにより、相変化した化合物の流動性が大きくなっても、除熱部材30は、筐体20内に蓄電セル10を安定して固定することができる。
除熱部材30に含有される熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリオレフィン系樹脂にエチレン・プロピレン・非共役ジエン共重合体(EPDM)またはエチレン・プロピレン共重合体(EPM)をブレンドしたオレフィン系エラストマー;共役ジエン系化合物、または芳香族アルケニル化合物と共役ジエン系化合物、のブロック共重合体の水添物である水添ジエン系共重合体といった熱可塑性エラストマー;アクリルゴム(ACM)、EPDM、EPM、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、イソプレンゴム(IR)、アクリロニトリルゴム(NBR)、ニトリル・イソプレンゴム(NIR)、天然ゴム(NR)等のゴム;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。このうち、除熱部材30の外装体収容領域21への配置のしやすさや、蓄電セル10に伝達されるショックの緩和という観点からは、熱可塑性エラストマー、特に水添ジエン系共重合体が好ましい。
水添ジエン系共重合体は、公知の重合体を用いることができるが、相変化する化合物と相溶性の良好な重合体を好ましく用いることができる。このような水添ジエン系共重合体としては、共役ジエン系化合物、または芳香族アルケニル化合物と共役ジエン系化合物とからなるブロック共重合体の水添物が好ましい。
具体的には、共役ジエン化合物としては、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン等が挙げられ、芳香族アルケニル化合物としては、スチレン、α―メチルスチレン、p-メチルスチレン、tert−ブチルスチレン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
これらの水添ジエン系共重合体は、例えば、特開平03―74409号、特開平03―128957号、特許第3467871号、特許第3301280号、特許第3850456号に記載の方法により得ることができる。
放熱部材40は、筐体20内に収容され、除熱部材30に接している。放熱部材40は、除熱部材30によって、筐体20内に固定されていてもよい。図示の例では、放熱部材40は、板状であり、外装体収容領域21に配置されているが、端子収容領域22まで延在していてもよい。放熱部材40は、例えば、除熱部材30を介して蓄電セル10と離間している。放熱部材40は、例えば、X軸方向を厚み方向とする板状の形状を有し、その厚みは、0.2mm以上20mm以下である。放熱部材40のY軸方向の長さは、例えば、100mm以上200mm以下であり、放熱部材40のZ軸方向の長さは、例えば、100mm以上200mm以下である。
放熱部材40としては、熱伝導率の高い材料を用いることができる。具体的に放熱部材40の材質としては、アルミニウム、銅が挙げられる。放熱部材40は、除熱部材30の化合物によって吸収された熱を、外部に放熱することができる。図示の例では、放熱部材40は、筐体20の内面29と接しており、除熱部材30によって吸収された熱は、放熱部材40によって筐体20に伝わり、その後外部に放熱されることができる。
このように、除熱部材30によって吸収された熱を、放熱部材40を介して外部に放熱することにより、蓄電セル10の発熱が終わった後に(例えば充放電が終わった後に)、除熱部材30に含有された相変化により熱を吸収した化合物は、熱を吸収した状態の相(例えば、液体のように流動性の高い状態)から、熱を放出した状態の相(例えば、固体のように流動性の小さい状態)に戻ることができる。そして、再度、蓄電セル10の発熱した際に、除熱部材30に含有された相変化することにより熱を吸収する化合物は、相変化により蓄電セル10の熱を吸収することができる。
なお、図示の例では、放熱部材40は、蓄電セル10の第2扁平面14側に配置されているが、第1扁平面13側に配置されていてもよい。また、図示の例では、放熱部材40は1つ設けられているが、その数は特に限定されない。例えば、放熱部材40は2つ設けられ、2つの放熱部材40の間に、蓄電セル10が配置していてもよい。
次に、蓄電セル10の内部構造について説明する。図5は、図3に示した本実施形態に係る蓄電デバイス100の蓄電セル10を示す断面図あって、蓄電セル10の(外装体12の)内部構造を模式的に示す断面図である。以下では、一例として、蓄電セル10がリチウムイオンキャパシタである場合について説明する。なお、便宜上、図5は、図3に示す蓄電セル10を上下逆さまにした状態を、図示している。
蓄電セル10は、図5に示すように、外装体12に収容された電極積層体5および電解液(図示せず)を有する。図示の例では、電極積層体5および電解液は、第1ラミネートフィルム12aと第2ラミネートフィルム12bとからなる外装体12内に収容されている。
電極積層体5は、電解液に浸漬されている。電極積層体5は、正極1と、負極2と、リチウム極3と、セパレータ4と、を有することができる。正極1、負極2、リチウム極3、およびセパレータ4は、シート状の形状を有する。図示の例では、電極積層体5は、第1ラミネートフィルム12aの内側の底面から、リチウム極3、負極2、正極1、負極2、正極1、負極2、リチウム極3の順で積層され、極と極との間、および極とラミネートフィルムとの間にセパレータ4を介することによって構成されている。電極積層体5において、正極1および負極2は、それぞれ並列に接続されている。
なお、正極1および負極2の数は、特に限定されない。同様に、リチウム極3の数および設置場所も特に限定されない。また、電極積層体5の形態は、図示の例に限定されず、例えば、正極、負極、リチウム極、およびセパレータを重ねて積層シートを形成し、該積層シートを捲回させてなる捲回構造体でもよい。
正極1は、正極集電体1aと、正極活物質層1bと、を有する。正極集電体1aとしては、多孔性の金属箔を用いることができる。正極集電体1aの材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレスが挙げられる。正極集電体1aの厚みは、例えば、15μm以上50μm以下である。正極集電体1aは、正極リード6を介して、正極端子16に接続されている。
正極活物質層1bは、正極集電体1aに形成されている。図示の例では、正極活物質層1bは、正極集電体1aの両面に形成されているが、片面にのみ形成されていてもよい。正極活物質層1bの厚みは、例えば、60μm以上90μm以下である。
正極活物質層1bは、正極活物質を含有している。正極活物質は、ヘキサフルオロホスフェート(PF6 −)や、テトラフルオロボレート(BF4 −)のようなアニオンを可逆的に担持できる物質である。より具体的には、正極活物質としては、活性炭、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であるポリアセン系物質(PAS)が挙げられる。
正極活物質層1bの形成方法としては、まず、正極活物質粉末およびバインダーを、水系媒体または有機溶媒中に分散してスラリーを調整する。必要に応じて、導電性粉末を混入させてもよい。次に、調整したスラリーを正極集電体1aの表面に塗布して乾燥させる。このようにして、正極活物質層1bを得ることをできる。
負極2は、負極集電体2aと、負極活物質層2bと、を有する。負極集電体2aとしては、多孔性の金属箔を用いることができる。負極集電体2aの材質としては、例えば、銅、ステンレス、ニッケルが挙げられる。負極集電体2aの厚みは、例えば、10μm以上50μm以下である。負極集電体2aは、負極リード7を介して、負極端子18に接続されている。
負極活物質層2bは、負極集電体2aに形成されている。図示の例では、負極活物質層2bは、負極集電体2aの両面に形成されているが、片面にのみ形成されていてもよい。負極活物質層2bの厚みは、例えば、20μm以上50μm以下である。
負極活物質層2bは、負極活物質を含有している。負極活物質は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵できる物質である。より具体的には、負極活物質としては、黒鉛(グラファイト)、難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、もしくはそれらの粉砕品が挙げられる。
負極活物質層2bの形成方法としては、まず、負極活物質粉末およびバインダーを、水系媒体または有機溶媒中に分散してスラリーを調整する。必要に応じて、導電性粉末を混入させてもよい。次に、調整したスラリーを負極集電体2aの表面に塗布して乾燥させる。このようにして、負極活物質層2bを得ることをできる。
リチウム極3は、リチウム極集電体3aと、リチウム箔3bと、を有する。リチウム極集電体3aとしては、多孔性の金属箔を用いることができる。リチウム極集電体3aの材質としては、例えば、銅、ステンレスが挙げられる。リチウム極集電体3aの厚みは、例えば、10μm以上200μm以下である。
リチウム箔3bは、例えば、リチウム極集電体3aの一方の面に圧着されている。リチウム箔3bの材質は、リチウムである。リチウム箔3bは、リチウムイオンの供給源として機能することができる。すなわち、リチウム極集電体3aと負極集電体2aとを負極リード7を介して接続させて短絡させることにより、リチウム箔3bは、電解液に溶解してリチウムイオンとなることができる。そして、リチウムイオンは、電気化学的に電解液を介して負極活物質層2bにドープ(「プレドープ」ともいえる)される。その結果、負極2の電位を下げることができる。リチウム箔3bの厚みは、例えば、50μm以上300μm以下である。
なお、リチウム箔3bは、プレドープによって、例えば完全に電解液に溶解するが、図示の例では、便宜上、電解液の図示を省略し、電解液に溶解する前のリチウム箔3bを図示している。
電解液としては、リチウム塩を電解質とする非プロトン性有機溶媒電解質溶液を用いる。非プロトン性有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホランなどが挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li(C2F5SO2)2Nなどが挙げられる。
セパレータ4は、正極活物質、負極活物質、および電解質に対して耐久性がある多孔性材料を用いることができる。セパレータ4としては、セルロース、レーヨン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、アミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミドなどからなる不織布や、多孔質のフィルムなどを用いることができる。セパレータ4の厚みは、例えば、20μm以上50μm以下である。セパレータは、正極1と負極2との間や、負極2とリチウム極3との間を、隔離することができる。さらに、セパレータ4は、電解質を浸潤することができる。
本実施形態に係る蓄電デバイス100は、例えば、以下の特徴を有する。
蓄電デバイス100によれば、除熱部材30は、相変化することにより蓄電セル10から発生する熱を吸収する化合物を含有している。これにより、蓄電デバイス100では、蓄電セル10が急速に発熱した場合でも、例えば化合物の潜熱を利用して、急速に熱を吸収することができる。すなわち、除熱部材30は、相変化する化合物の相変化が完了するまで、例えば融点で一定温度となっていることができ、蓄電セル10の温度変化を抑制することができる。また、発熱が終了した後も、除熱部材30によって、蓄電セル10の温度を一定の範囲に維持することができる。
さらに、蓄電デバイス100は、除熱部材30と接する放熱部材40を有している。そのため、除熱部材30によって吸収された熱を、外部に放熱することができる。これにより、蓄電セル10の発熱が終わった後に(例えば充放電が終わった後に)、除熱部材30に含有された相変化による熱を吸収する化合物は、熱を吸収した状態の相(例えば、液体のように流動性の高い状態)から、熱を放出した状態の相(例えば、固体のように流動性の小さい状態)に戻ることができる。そして、再度、蓄電セル10の発熱した際に、除熱部材30に含有された相変化により熱を吸収する化合物は、相変化により蓄電セル10の熱を吸収することができる。また、除熱部材30において吸収しきれなかった熱がある場合、放熱部材40によって、該熱を外部に放熱させることができ、蓄電セル10の温度上昇を抑制することができる。また、放熱部材40により、除熱部材30によって吸収された熱を、外部に放熱することができるため、除熱部材30の温度をより効果的に制御することができる。
以上のように、蓄電デバイス100は、蓄電セル10からの熱を効率よく除去することができ、高い信頼性を有することができる。
蓄電デバイス100によれば、放熱部材40は、蓄電セル10と離間しており、外装体12は、除熱部材30によって覆われていることができる。そのため、例えば、放熱部材と外装体が接している場合に比べて、外装体12と除熱部材30との接触面積を大きくすることができる。これにより、蓄電デバイス100では、蓄電セル10で発生した熱を、効率よく除熱部材30に伝えることができる。さらに、除熱部材30によって、蓄電セル10の耐水性や防塵製を向上させることができる。
蓄電デバイス100によれば、除熱部材30は、相変化する化合物が有機化合物(例えばパラフィン)であることができる。そのため、炭素数を変更することにより、緻密に該有機化合物の融点を変更することができる。すなわち、蓄電セル10の発熱量に応じて、緻密に該有機化合物の融点を変更することができ、蓄電セル10の充放電を最適温度で動作させることができる。例えば、相変化する材料として無機化合物を用いる場合は、保持できる温度は、無機化合物の材料の融点に限定されてしまう。その結果、蓄電セルの動作温度を緻密に制御することができず、蓄電セルの充放電を最適温度で動作させることが困難となる場合がある。さらに、無機化合物を用いることにより蓄電デバイスの重量が増大し、単位重量当たりの蓄電容量が小さくなってしまう場合がある。
蓄電デバイス100によれば、除熱部材30には、フィラーが分散されていることができる。これにより、除熱部材30の難燃性および熱伝導性を向上させることができる。除熱部材30の熱伝導率が向上することにより、除熱部材30は、吸収された熱を、効率よく外部に放熱することができる。例えば、フィラーの量を調整することにより、蓄電デバイス100の放熱性を向上させることができる。
蓄電デバイス100によれば、除熱部材30は、熱可塑性樹脂を含有することができる。これにより、相変化した化合物の流動性が大きくなっても、除熱部材30をゲル状態とし、除熱部材30全体として流動性が大きくなることを抑制することができる。したがって、除熱部材30は、筐体20内に蓄電セル10を安定して保持させることができ、蓄電デバイス100の耐震性を向上させることができる。
さらに、蓄電デバイス100では、除熱部材30が熱可塑性樹脂を含有することにより、筐体20に外力が加わった場合に、蓄電セル10に伝達されるショックを緩和することができる。その結果、蓄電デバイス100の耐ショック性を向上させることができる。すなわち、除熱部材30は、緩衝材として機能することもできる。
蓄電デバイス100によれば、蓄電セル10は、リチウムイオンキャパシタであることができる。リチウムイオンキャパシタは、例えば二次電池に比べて、急速な充放電に伴い短時間に大電流が流れるため、急速に発熱する場合がある。このように、急速に発熱した場合でも、蓄電デバイス100では、上述のように除熱部材30によって、急速に熱を吸収することができる。したがって、蓄電セル10からの熱を効率よく除去することができる。
蓄電デバイス100によれば、筐体20内は、外装体12が収容された外装体収容領域21と、正極端子16および負極端子18の少なくとも一方が収容された端子収容領域22と、に区画され、除熱部材30は、外装体収容領域21に配置されていることができる。そのため、正極端子16および負極端子18は、除熱部材30に覆われておらず端子収容領域22内に露出している。したがって、正極端子16および負極端子18と、外部の端子(図示せず)と、を容易に接続することができ、蓄電デバイス100の利便性を向上させることができる。
2. 変形例
2.1. 第1変形例
次に、本実施形態の第1変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図6は、本実施形態の第1変形例に係る蓄電デバイス200を模式的に示す断面図であって、図3に対応している。図7は、本実施形態の第1変形例に係る蓄電デバイス200を模式的に示す断面図であって、図4に対応している。なお、図6および図7では、便宜上、外装体12内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
2.1. 第1変形例
次に、本実施形態の第1変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図6は、本実施形態の第1変形例に係る蓄電デバイス200を模式的に示す断面図であって、図3に対応している。図7は、本実施形態の第1変形例に係る蓄電デバイス200を模式的に示す断面図であって、図4に対応している。なお、図6および図7では、便宜上、外装体12内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
以下、本実施形態の第1変形例に係る蓄電デバイス200において、本実施形態に係る蓄電デバイス100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
蓄電デバイス100の例では、図3および図4に示すように、放熱部材40は、蓄電セル10と離間していた。これに対し、蓄電デバイス200では、図6および図7に示すように、放熱部材40は、蓄電セル10の外装体12に接している。図示の例では、放熱部材40は、第1扁平面13に接しているが、第2扁平面14に接していてもよい。また、放熱部材40は2つ設けられ、第1扁平面13および第2扁平面14の両面に接していてもよい。
放熱部材40は、蓄電セル10の外装体12に接合されている。放熱部材40と蓄電セル10との接合は、例えば接着剤を用いて行われる。接着剤としては、例えば、粘着性および熱伝熱率が高く、熱抵抗の低い、アクリル系熱伝導シートや、アクリル接着剤付グラファイトシートを用いることができる。放熱部材40は、筐体20の内面29に接合されていてもよい。放熱部材40と筐体20との接合は、例えば上記のような接着剤を用いて行われてもよい。
蓄電デバイス200によれば、放熱部材40によって、蓄電セル10をより安定して筐体20内に保持することができる。そのため、蓄電デバイス200は、例えば蓄電デバイス100の例に比べて、より高い耐震性を有することができる。
2.2. 第2変形例
次に、本実施形態の第2変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図8は、本実施形態の第2変形例に係る蓄電デバイス300を模式的に示す断面図であって、図3に対応している。図9は、本実施形態の第2変形例に係る蓄電デバイス300を模式的に示す断面図であって、図4に対応している。なお、図8および図9では、便宜上、外装体12内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
次に、本実施形態の第2変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図8は、本実施形態の第2変形例に係る蓄電デバイス300を模式的に示す断面図であって、図3に対応している。図9は、本実施形態の第2変形例に係る蓄電デバイス300を模式的に示す断面図であって、図4に対応している。なお、図8および図9では、便宜上、外装体12内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
以下、本実施形態の第2変形例に係る蓄電デバイス300において、本実施形態に係る蓄電デバイス100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
蓄電デバイス100の例では、図3および図4に示すように、1つの蓄電セル10を有していた。これに対し、蓄電デバイス200は、図8および図9に示すように、複数の蓄電セル10を有する。図示の例では、蓄電デバイス10は、4つ設けられているが、その数は特に限定されず、蓄電デバイス300の用途に応じて適宜変更することができる。複数の蓄電デバイス10は、除熱部材30によって固定されていてもよい。除熱部材30は、複数の蓄電デバイス10から発生する熱を吸収することができる。
図示の例では、複数の蓄電セル10は、X軸方向に沿って配置されている。隣り合う蓄電セル10は、除熱部材30を介して、例えば第1扁平面13と第2扁平面14とが対向するように、配置されている。図示はしないが、隣り合う蓄電セル10は、除熱部材30を介して、第1扁平面13同士、または第2扁平面14同士が対向するように配置されていてもよい。
図8に示す例では、隣り合う蓄電セル10の正極端子16および負極端子18は、配線17を介して接続され、複数の蓄電セル10は、直列に接続されている。図示はしないが、蓄電デバイス300の用途に応じて、複数の蓄電セル10は、並列に接続されてもよい。
放熱部材40は、隣り合う蓄電セル10の間に設けられている。図示の例では、放熱部材40は、4つ設けられ、蓄電セル10と放熱部材40とは、X軸方向に沿って交互に配置されている。
蓄電デバイス300によれば、例えば蓄電デバイス100に比べて、高エネルギー化を図ることができる。
蓄電デバイス300によれば、特に除熱部材30に熱伝導性のフィラーが分散されている場合には、樹脂体30は高い熱伝導率を有することができるため、複数の蓄電セル10の温度の均一化を図ることができる。すなわち、複数の蓄電セル10を熱的に連結することができる。これにより、複数の蓄電セル10の劣化速度や充放電特性の差を小さくすることができ、蓄電デバイス300は、高い信頼性を有することができる。
蓄電セル300によれば、蓄電セル10の1つが(例えば複数の蓄電セル10のうち中央部に配置された蓄電セル10が)極端に温度上昇することを抑制できるので、仮に、安全弁(図示せず)が動作して電解液が噴出したとしても噴出量を少なくすることができ、かつ電解液の温度を低くすることができる。そのため、例えば、電解液を吸収させるための部材が不要となり、その分、小型化を図ることができる。
蓄電セル300によれば、複数の蓄電セル10は、除熱部材30によって、物理的に隔離されている。そのため、仮に、過充電により1つの蓄電セル10の温度が上昇し、安全弁(図示せず)が作動して蓄電セル10内部の電解液が噴出したとしても、電解液が噴出した蓄電セル10が、他の蓄電セル10に及ぼす影響を小さくすることができる。電解液が噴出した蓄電セルは、非常に高温(150℃程度)となるが、例えば、蓄電セル同士が密着している形態では、高温となった蓄電セルおよび電解液によって隣接する蓄電セルの温度が上昇し、連鎖的に蓄電セルの破壊が発生する場合がある。蓄電デバイス300では、このような問題を回避することができる。
2.3. 第3変形例
次に、本実施形態の第3変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図10は、本実施形態の第3変形例に係る蓄電デバイス400を模式的に示す図であって、図2に対応している。図11は、本実施形態の第3変形例に係る蓄電デバイス400を模式的に示す断面図であって、図4や図9に対応している。なお、便宜上、図10では、筐体20の一部を透視して図示している。また、便宜上、図11では、外装体12内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
次に、本実施形態の第3変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図10は、本実施形態の第3変形例に係る蓄電デバイス400を模式的に示す図であって、図2に対応している。図11は、本実施形態の第3変形例に係る蓄電デバイス400を模式的に示す断面図であって、図4や図9に対応している。なお、便宜上、図10では、筐体20の一部を透視して図示している。また、便宜上、図11では、外装体12内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
蓄電デバイス400は、図10および図11に示すように、ヒートシンク50を含むことができる。
ヒートシンク50は、放熱部材40と接合されている。図11に示すように、放熱部材40が複数設けられている場合は、ヒートシンク50は、複数の放熱部材40と接合されていてもよい。より具体的には、複数の放熱部材40は、Z軸方向に沿って延出されて、放熱部材40の端部42においてヒートシンク50と接合されている。
端部42は、放熱部材40のZ軸方向における端部である。端部42は、例えば、放熱部材40の端部42以外の部分に比べて、大きな厚みを有することができる。すなわち、端部42は、X軸方向の長さが大きい。これにより、ヒートシンク50との接合面積を大きくすることができる。端部42は、放熱部材40のヒートシンク50と接合されている部分であるともいえる。
図示の例では、ヒートシンク50は、全ての放熱部材40と接合されている。除熱部材30によって吸収された熱は、放熱部材40をZ軸方向に伝わり、端部42からヒートシンク50へ伝熱されて、ヒートシンク50から放熱されることができる。ヒートシンク50の材質としては、例えば、アルミニウム、銅が挙げられる。
ヒートシンク50と放熱部材40との接合は、特に限定されないが、例えば、予め、ヒートシンク50および放熱部材40の端部42に複数の穴(図示せず)を設け、ヒートシンク50の穴と端部42の穴とが重なるように両者を配置したのち、該穴径(直径)より外径の大きいノックピン(図示せず)を圧入することにより行うことができる。ノックピンは、塑性変形しながら穴に挿入されるため、ノックピンと穴との間に空隙が生じず、ヒートシンク50と放熱部材40と間の熱抵抗を小さくすることができる。これにより、放熱部材40に伝わった除熱部材30の熱を、効率よくヒートシンク50から放熱することができる。さらに、ヒートシンク50と端部42との間に、シリコングリスや銀入りペースト等の高い伝熱特性を示す材料を塗布して、放熱部材40とヒートシンク50等との間の空隙を充填してもよい。これにより、放熱部材40とヒートシンク50等との間の熱抵抗を小さくすることができる。
ヒートシンク50は、例えば、直方体の一面に複数の凹部を形成してなる凸部52を有する。凸部52は、ヒートシンク50の放熱部材40と接合された面と反対側の面に形成されている。凸部52の数は、特に限定されない。凸部52により、ヒートシンク50の表面積を大きくすることができ、放熱性を向上させることができる。
蓄電デバイス400によれば、ヒートシンク50によって、除熱部材30によって吸収された熱を、より効率よく外部に放熱することができる。さらに、複数の放熱部材40をヒートシンク50に接続させることができるので、複数の放熱部材40を熱的に連結することができる。これにより、複数の蓄電セル10の温度差を、さらに小さくすることができる。その結果、蓄電セル10の劣化速度や充放電特性の差を小さくすることができる。
なお、図示はしないが、ヒートシンク50は、複数設けられていてもよい。例えば、Z軸方向において、放熱部材40を挟むように、2つのヒートシンク50が対向配置されていてもよい。このような形態においても、複数の蓄電セル10の温度の均一化を考慮すると、2つのヒートシンク50の各々は、複数の放熱部材40と接合されていることが望ましい。
2.4. 第4変形例
次に、本実施形態の第4変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図12は、本実施形態の第4変形例に係る蓄電デバイス500を模式的に示す図であって、図2や図10に対応している。図13は、本実施形態の第4変形例に係る蓄電デバイス500を模式的に示す図であって、図12のY軸方向から見た図である。なお、便宜上、図12では、筐体20の一部を透視して図示している。
次に、本実施形態の第4変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図12は、本実施形態の第4変形例に係る蓄電デバイス500を模式的に示す図であって、図2や図10に対応している。図13は、本実施形態の第4変形例に係る蓄電デバイス500を模式的に示す図であって、図12のY軸方向から見た図である。なお、便宜上、図12では、筐体20の一部を透視して図示している。
以下、本実施形態の第4変形例に係る蓄電デバイス500において、本実施形態の第3変形例に係る蓄電デバイス400の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
蓄電デバイス500は、図12および図13に示すように、冷却部60を有する。冷却部60としては、ヒートシンク50を冷却することができれば、その形態は特に限定されないが、例えば、冷却ファンを用いることができる。冷却部60の配置は、例えば、ヒートシンク50の凸部52に直接送風できるように、ヒートシンク50に接続されている。これにより、ヒートシンク50は、より効率よく放熱することができる。図示はしないが、冷却部60は、複数設けられていてもよい。
蓄電デバイス500によれば、冷却部60によって、除熱部材30によって吸収された熱を、よりいっそう効率よく外部に放熱することができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明は、上述した各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。また、本発明は、例えば、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1…正極、1a…正極集電体、1b…正極活物質層、2…負極、2a…負極集電体、2b…負極活物質層、3…リチウム極、3a…リチウム極集電体、3b…リチウム箔、4…セパレータ、5…電極積層体、6…正極リード、7…負極リード、10…蓄電セル、12…外装体、12a…1ラミネートフィルム、12b…第2ラミネートフィルム、13…第1扁平面、14…第2扁平面、16…正極端子、17…配線、18…負極端子、20…筐体、21…外装体収容領域、22…端子収容領域、23…仕切板、24…仕切板、25…基部、26…蓋部、27…ネジ部、29…内面、30…除熱部材、40…放熱部材、42…端部、50…ヒートシンク、60…冷却部、100〜500…蓄電デバイス
Claims (14)
- 正極、負極、および電解液が収容された外装体を有する蓄電セルと、
前記蓄電セルが収容された筐体と、
除熱部材と、
放熱部材と、
を含み、
前記除熱部材は、相変化することにより前記蓄電セルから発生する熱を吸収する化合物を含有する、蓄電デバイス。 - 請求項1において、
前記除熱部材が前記筐体内に収容されている、蓄電デバイス。 - 請求項1または2において、
前記放熱部材が前記筐体内に収容されている、蓄電デバイス。 - 請求項1ないし3のいずれか1項において、
前記放熱部材は、前記除熱部材と接している、蓄電デバイス。 - 請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記除熱部材は、前記外装体の外表面と接している、蓄電デバイス。 - 請求項1ないし5のいずれか1項において、
前記放熱部材は、前記蓄電セルと離間しており、
前記外装体の外表面は、前記除熱部材によって覆われている、蓄電デバイス。 - 請求項1ないし5のいずれか1項において、
前記放熱部材は、前記外装体の外表面に接合されている、蓄電デバイス。 - 請求項1ないし7のいずれか1項において、
前記相変化することにより前記蓄電セルから発生する熱を吸収する化合物は、有機化合物である、蓄電デバイス。 - 請求項8において、
前記相変化することにより前記蓄電セルから発生する熱を吸収する前記有機化合物は、パラフィンである、蓄電デバイス。 - 請求項1ないし9のいずれか1項において、
前記除熱部材には、フィラーが分散されている、蓄電デバイス。 - 請求項1ないし10のいずれか1項において、
前記除熱部材は、熱可塑性樹脂を含有する、蓄電デバイス。 - 請求項1ないし11のいずれか1項において、
前記蓄電セルは、リチウムイオンキャパシタである、蓄電デバイス。 - 請求項1ないし12のいずれか1項において、
前記蓄電セルは、
前記正極と電気的に接続され、前記外装体から延出された正極端子と、
前記負極と電気的に接続され、前記外装体から延出された負極端子と、
を有し、
前記筐体内は、
前記外装体が収容された外装体収容領域と、前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方が収容された端子収容領域と、に区画され、
前記除熱部材は、前記外装体収容領域に配置されている、蓄電デバイス。 - 請求項1ないし13のいずれか1項において、
前記蓄電セルは、複数設けられ、
複数の前記蓄電セルは、直列に接続されており、
前記放熱部材は、隣り合う前記蓄電セルの間に設けられている、蓄電デバイス。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011087961 | 2011-04-12 | ||
JP2011087961 | 2011-04-12 | ||
PCT/JP2012/059859 WO2012141191A1 (ja) | 2011-04-12 | 2012-04-11 | 蓄電デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2012141191A1 true JPWO2012141191A1 (ja) | 2014-07-28 |
Family
ID=47009362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013509935A Pending JPWO2012141191A1 (ja) | 2011-04-12 | 2012-04-11 | 蓄電デバイス |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2012141191A1 (ja) |
KR (1) | KR20140057195A (ja) |
WO (1) | WO2012141191A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6171332B2 (ja) * | 2012-12-26 | 2017-08-02 | 日産自動車株式会社 | 電池モジュール |
FR3008036B1 (fr) * | 2013-07-05 | 2015-06-26 | Renault Sa | Dispositif de gestion thermique de la batterie d'un vehicule electrique |
CN106134070B (zh) * | 2014-07-25 | 2018-05-22 | 积水化学工业株式会社 | 一种包括二次电池的发电装置 |
JP6816937B2 (ja) * | 2015-04-28 | 2021-01-20 | 昭和電工パッケージング株式会社 | 蓄電デバイス |
KR102051109B1 (ko) | 2015-10-08 | 2019-12-02 | 주식회사 엘지화학 | 전지 모듈 |
KR102132678B1 (ko) | 2016-05-31 | 2020-07-10 | 주식회사 엘지화학 | 상전이 물질을 포함하는 전지셀 |
JP2020021532A (ja) * | 2016-10-18 | 2020-02-06 | 株式会社日立製作所 | 二次電池モジュール |
JP6590290B2 (ja) * | 2017-03-22 | 2019-10-16 | 積水ポリマテック株式会社 | バッテリパック |
KR102324868B1 (ko) * | 2018-07-27 | 2021-11-09 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 |
CN113381131B (zh) * | 2021-05-27 | 2022-09-02 | 万向一二三股份公司 | 一种锂离子电池极耳箔材断裂改善方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57168230U (ja) * | 1981-04-20 | 1982-10-23 | ||
JP2002093970A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Kitagawa Ind Co Ltd | 熱伝導材及びその製造方法 |
JP2008300692A (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Fuji Heavy Ind Ltd | 蓄電デバイス |
-
2012
- 2012-04-11 JP JP2013509935A patent/JPWO2012141191A1/ja active Pending
- 2012-04-11 WO PCT/JP2012/059859 patent/WO2012141191A1/ja active Application Filing
- 2012-04-11 KR KR20137023597A patent/KR20140057195A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57168230U (ja) * | 1981-04-20 | 1982-10-23 | ||
JP2002093970A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Kitagawa Ind Co Ltd | 熱伝導材及びその製造方法 |
JP2008300692A (ja) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Fuji Heavy Ind Ltd | 蓄電デバイス |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20140057195A (ko) | 2014-05-12 |
WO2012141191A1 (ja) | 2012-10-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2012141191A1 (ja) | 蓄電デバイス | |
JP3191519U (ja) | 蓄電デバイス | |
JP6755341B2 (ja) | バッテリーモジュール、これを含むバッテリーパック及びこのバッテリーパックを含む自動車 | |
KR101106103B1 (ko) | 안전성이 향상된 전지모듈 | |
KR102172515B1 (ko) | 배터리 모듈 | |
JP6147346B2 (ja) | 電池モジュール | |
KR101526667B1 (ko) | 친환경 차량의 배터리모듈 간접 냉각 및 가열 장치 | |
WO2010150489A1 (ja) | 蓄電ユニット | |
JP2012174972A (ja) | 蓄電デバイス | |
JP5534264B2 (ja) | 蓄電デバイス | |
KR101449103B1 (ko) | 배터리 셀 모듈용 열 제어 플레이트 및 이를 갖는 배터리 셀 모듈 | |
KR20100047907A (ko) | 전지 카트리지와 이를 포함하는 전지모듈 | |
US20220093986A1 (en) | Battery Module | |
WO2013157560A1 (ja) | 二次電池、二次電池を組み込んだ二次電池モジュール、及び二次電池モジュールを組み込んだ組電池システム | |
KR20120102344A (ko) | 배터리 팩 | |
WO2019107560A1 (ja) | 仕切り部材及び組電池 | |
JP2013178966A (ja) | 電池モジュール | |
JP5599344B2 (ja) | 蓄電デバイス | |
JPH10294098A (ja) | リチウム電池 | |
KR20170135473A (ko) | 배터리 모듈, 이러한 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 및 이러한 배터리 팩을 포함하는 자동차 | |
JP2012174971A (ja) | 蓄電デバイス | |
KR101865944B1 (ko) | 열전도도 제어용 스마트 복합재 | |
JP6504012B2 (ja) | 組電池 | |
JP2012160542A (ja) | 蓄電デバイス | |
JP2012160543A (ja) | 蓄電デバイス |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150109 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160120 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160308 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160831 |