JPWO2020066729A1 - 蓄電装置および蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

蓄電装置（２）は、開口（１２）を有する外装缶（１０）と、外装缶（１０）に収容される電極体（２４）と、開口（１２）を塞ぐ封口板（１４）と、封口板（１４）に配置される一対の出力端子（１６）と、電極体（２４）と一対の出力端子（１６）とを電気的に接続する集電部（２６）と、外装缶（１０）内に収容され、電極体（２４）および封口板（１４）が並ぶ方向と交差する方向に延在する平板部（３８）を有し、封口板（１４）に固定されて電極体（２４）の変位を抑制する絶縁性の電極体ホルダ（２８）と、を備える。

Description

本発明は、蓄電装置および蓄電モジュールに関する。

例えば車両用等の、高い出力電圧が要求される電源として、複数個の蓄電装置（例えば電池）が直列接続された集合体を有する蓄電モジュールが知られている。このような蓄電モジュールに用いられる蓄電装置は一般に、開口を有する外装缶と、外装缶に収納される電極体と、外装缶の開口を塞ぐ封口板と、封口板に設けられる一対の出力端子と、電極体と一対の出力端子とを電気的に接続する集電タブと、を備えていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−４９０６４号

近年、蓄電モジュールのさらなる高容量化が求められており、この要求を満たすために蓄電装置の高容量化が進んでいる。一般に蓄電装置は、使用にともなって膨張する傾向がある。蓄電装置の膨張は、主に電極体の膨張によって引き起こされる。蓄電装置が高容量化すると、蓄電装置の膨張量が増大し得る。特に、蓄電装置の寿命末期（Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｆｅ：ＥＯＬ）では、蓄電装置の膨張量が著しく増大し得る。蓄電装置が膨張すると、蓄電装置内部の容積が大きくなる。蓄電装置内部の容積が大きくなると、電解液の水位が下がって電極体と電解液との接触面積が低下し、蓄電装置の容量低下や内部抵抗の上昇等が生じ得る。また、蓄電装置の膨張量が過大になると、外装缶と封口板との接続部の破損等を引き起こすおそれがある。よって、蓄電装置の膨張は、蓄電装置ひいては蓄電モジュールの信頼性の低下につながり得る。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電装置および蓄電モジュールの信頼性を高めるための技術を提供することにある。

本発明のある態様は、蓄電装置である。当該蓄電装置は、開口を有する外装缶と、外装缶に収容される電極体と、開口を塞ぐ封口板と、封口板に配置される一対の出力端子と、電極体と一対の出力端子とを電気的に接続する集電部と、外装缶内に収容され、電極体から封口板へ向かう方向と交差する方向に延在する平板部を有し、封口板に固定されて電極体の変位を抑制する絶縁性の電極体ホルダと、を備える。

本発明の他の態様は、蓄電モジュールである。当該蓄電モジュールは、上述した態様の蓄電装置の集合体を備える。

以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、蓄電装置および蓄電モジュールの信頼性を高めることができる。

実施の形態１に係る蓄電モジュールの斜視図である。 実施の形態１に係る蓄電装置の斜視図である。 蓄電装置の断面図である。 蓄電装置の上面を含む領域の断面図である。 外装缶内部の斜視図である。 外装缶内部の分解斜視図である。 図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、固定機構を含む領域を拡大して示す斜視図である。 実施の形態２に係る蓄電装置の外装缶内部の分解斜視図である。 図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、実施の形態３に係る蓄電装置における固定機構を含む領域を拡大して示す斜視図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

図１は、実施の形態１に係る蓄電モジュールの斜視図である。図２は、実施の形態１に係る蓄電装置の斜視図である。蓄電モジュール１は、複数の蓄電装置２と、複数のセパレータ４と、一対のエンドプレート６と、一対の拘束部材８と、を備える。

各蓄電装置２は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等の充電可能な二次電池である。蓄電装置２は、いわゆる角形電池であり、扁平な直方体形状の外装缶１０を有する。外装缶１０の一面には長方形状の開口１２が設けられ、開口１２を介して外装缶１０に電極体２４（図３参照）や電解液等が収容される。開口１２には、開口１２を塞いで外装缶１０を封止する封口板１４が設けられる。封口板１４は、例えば長方形状の板である。

封口板１４には、長手方向の一端寄りに正極の出力端子１６が設けられ、他端寄りに負極の出力端子１６が設けられる。以下では適宜、正極の出力端子１６を正極端子１６ａと称し、負極の出力端子１６を負極端子１６ｂと称する。また、出力端子１６の極性を区別する必要がない場合、正極端子１６ａと負極端子１６ｂとをまとめて出力端子１６と称する。外装缶１０および封口板１４は導電体であり、例えば金属製である。例えば、外装缶１０および封口板１４は、アルミニウム、鉄、ステンレス等で構成される。封口板１４と外装缶１０の開口１２とは、例えばレーザーで接合される。

本実施の形態の説明では、便宜上、封口板１４が設けられる側の面を蓄電装置２の上面、反対側の面を蓄電装置２の底面とする。また、蓄電装置２は、上面および底面をつなぐ４つの側面を有する。４つの側面のうち２つは、開口１２の対向する２つの長辺１２ａに接続される一対の長側面１８である。各長側面１８は、蓄電装置２が有する６つの面のうち面積の最も大きい面、すなわち主表面である。２つの長側面１８を除いた残り２つの側面は、蓄電装置２の上面および底面の短辺と接続される一対の短側面である。

また説明の便宜上、蓄電モジュール１において、蓄電装置２の上面側の面を蓄電モジュール１の上面とし、蓄電装置２の底面側の面を蓄電モジュール１の底面とし、蓄電装置２の短側面側の面を蓄電モジュール１の側面とする。また、蓄電モジュール１の上面側を鉛直方向上方とし、蓄電モジュール１の底面側を鉛直方向下方とする。これらの方向および位置は、便宜上規定したものである。したがって、例えば、本発明において上面と規定された部分は、底面と規定された部分よりも必ず上方に位置することを意味するものではない。

封口板１４には、一対の出力端子１６の間に安全弁２０が設けられる。安全弁２０は、外装缶１０の内圧が所定値以上に上昇した際に開弁して、外装缶１０の内部のガスを放出するために構成される。各蓄電装置２の安全弁２０は、ガスダクト（図示せず）に接続され、蓄電装置内部のガスは安全弁２０からガスダクトに排出される。安全弁２０は、例えば、封口板１４の一部に設けられる他部よりも厚さが薄い薄肉部と、この薄肉部の表面に形成される線状の溝とで構成される。この構成では、外装缶１０の内圧が上昇すると、溝を起点に薄肉部が裂けることで開弁する。

複数の蓄電装置２は、隣り合う蓄電装置２の長側面どうしが対向するようにして所定の間隔で並設されて集合体を形成する。本実施の形態では、複数の蓄電装置２が並ぶ方向を方向Ｘとする。また、各蓄電装置２の出力端子１６は、互いに同じ方向を向くように配置される。本実施の形態では、各蓄電装置２の出力端子１６は、便宜上、鉛直方向上方に向くように配置されている。なお、各蓄電装置２の出力端子１６は、異なる方向を向くように配置されてもよい。隣接する２つの蓄電装置２は、一方の蓄電装置２の正極端子１６ａと他方の蓄電装置２の負極端子１６ｂとが隣り合うように積層される。正極端子１６ａと負極端子１６ｂとは、図示しないバスバーを介して電気的に接続される。なお、隣接する複数個の蓄電装置２における同極性の出力端子１６どうしをバスバーで並列接続して蓄電装置ブロックを形成し、蓄電装置ブロックどうしを直列接続してもよい。

セパレータ４は、絶縁スペーサとも呼ばれ、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。セパレータ４は、隣接する２つの蓄電装置２の間に配置されて、当該２つの蓄電装置２間を電気的に絶縁する。また、さらにセパレータ４は、蓄電装置２とエンドプレート６との間に配置されて、蓄電装置２とエンドプレート６との間を絶縁する。セパレータ４を構成する樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ノリル（登録商標）樹脂（変性ＰＰＥ）等の熱可塑性樹脂が例示される。

また、セパレータ４の一部は、方向Ｘに延在して蓄電装置２の上面を覆う。これにより、隣り合う蓄電装置２間あるいは蓄電装置２とエンドプレート６との間の沿面距離を確保することができる。また、セパレータ４は、出力端子１６および安全弁２０に対応する位置に、それぞれが露出するように開口を有する。

並設された複数の蓄電装置２および複数のセパレータ４は、一対のエンドプレート６で挟まれる。一対のエンドプレート６は、方向Ｘにおける両端に位置する蓄電装置２と、セパレータ４を介して隣り合うように配置される。エンドプレート６は、例えば金属板からなる。エンドプレート６における蓄電装置２の長側面１８と対向する面には、ねじ２２が螺合するねじ穴（図示せず）が設けられる。

一対の拘束部材８は、バインドバーとも呼ばれ、方向Ｘを長手方向とする長尺状の部材である。一対の拘束部材８は、方向Ｘと直交し一対の出力端子１６が並ぶ第１方向（本実施の形態では方向Ｙ）において、互いに向かい合うように配列される。一対の拘束部材８の間には、複数の蓄電装置２、複数のセパレータ４および一対のエンドプレート６が介在する。各拘束部材８は、蓄電装置２の短側面と平行に延びる矩形状の平面部８ａと、平面部８ａの各端辺から蓄電装置２側に突出する４つの庇部８ｂと、を有する。方向Ｘにおいて互いに対向する２つの庇部８ｂには、ねじ２２が挿通される貫通孔（図示せず）が設けられる。平面部８ａには、蓄電装置２の短側面を露出させる開口部８ｃが設けられる。

複数の蓄電装置２と複数のセパレータ４とが交互に配列されるとともに一対のエンドプレート６で方向Ｘに挟まれた状態で、これらが一対の拘束部材８で方向Ｙに挟まれる。各拘束部材８は、庇部８ｂの貫通孔がエンドプレート６のねじ穴と重なるように位置合わせされる。そして、ねじ２２が貫通孔に挿通され、ねじ穴に螺合される。このように、一対の拘束部材８が一対のエンドプレート６に係合されることで、複数の蓄電装置２が拘束される。

複数の蓄電装置２は、拘束部材８によって方向Ｘにおいて締め付けられることで、方向Ｘの位置決めがなされる。また、複数の蓄電装置２の上面および底面は、上面および底面が並ぶ方向Ｚにおいて互いに対向する２つの庇部８ｂに、セパレータ４を介して当接する。これにより、複数の蓄電装置２は、方向Ｚの位置決めがなされる。一例として、これらの位置決めが完了した後に、各蓄電装置２の出力端子１６にバスバーが取り付けられて、複数の蓄電装置２の出力端子１６どうしが電気的に接続される。例えばバスバーは、溶接により出力端子１６に固定される。

複数の蓄電装置２の上面は、カバー部材（図示せず）で覆われる。カバー部材により、蓄電装置２の出力端子１６、バスバー、安全弁２０等への結露水や塵埃等の接触が防止される。カバー部材は、例えば絶縁性を有する樹脂からなる。

図３は、蓄電装置の断面図である。図４は、蓄電装置の上面を含む領域の断面図である。図５は、外装缶内部の斜視図である。図３では、方向Ｙ且つ方向Ｚに広がる平面、つまりＹＺ平面に沿って切断した蓄電装置２の断面を図示している。図４では、方向Ｘ且つ方向Ｚに広がる平面、つまりＸＺ平面に沿って切断した蓄電装置２の断面を図示している。なお、図３および図４では、電極体２４を模式的に図示している。図４では、集電タブ３４の束を模式的に図示している。図５では、第１電極体２４ａを透視して図示している。

蓄電装置２は、外装缶１０と、封口板１４と、一対の出力端子１６と、電極体２４と、集電部２６と、電極体ホルダ２８と、を備える。上述のとおり、外装缶１０は、扁平な直方体形状の容器であり、長方形状の開口１２と、開口１２の対向する２つの長辺１２ａに接続される一対の長側面１８を有する。封口板１４は、開口１２を塞ぐ板であり、長手方向の両端に貫通孔１４ａを有する。一対の出力端子１６はそれぞれ、貫通孔１４ａに挿通される。一対の出力端子１６と各貫通孔１４ａとの間には、絶縁性のシール部材３０が介在する。また、封口板１４は、２つの貫通孔１４ａの間に安全弁２０を有する。

外装缶１０には、電極体２４、集電部２６および電極体ホルダ２８が収容される。電極体２４は、複数の電極板が積層された構造を有する。具体的には、電極体２４は、正極の電極板である正極板と、負極の電極板である負極板とが交互に積層された構造を有する。隣り合う正極板と負極板との間には、極板セパレータが介在する。本実施の形態では、電極体ホルダ２８を挟んで２つの電極体２４が外装缶１０に収容されている。

封口板１４に配置される一対の出力端子１６と各電極体２４とは、集電部２６によって電気的に接続される。集電部２６は、集電板３２と、集電タブ３４と、を有する。集電板３２は、封口板１４の外装缶１０内を向く表面に、絶縁プレート３６を介して固定される。また、集電板３２は、各出力端子１６の外装缶１０内に位置する端部に接続される。

集電タブ３４は、電極体２４の各電極板から延びて集電板３２に接続される帯状（舌片状）の部分である。各集電タブ３４は、主表面３４ｃが一対の出力端子１６が並ぶ第１方向（本実施の形態では方向Ｙ）と交わる第２方向（本実施の形態では方向Ｘまたは方向Ｚ）を向くように配置される。つまり、集電タブ３４は、電極体２４側の端部が方向Ｙに延びている。そして、集電タブ３４は、方向Ｘに湾曲しながら集電板３２に向かって延び、集電板３２に接続される。したがって、集電タブ３４の主表面３４ｃは、一部の領域においては方向Ｘを向き、他の一部の領域においては方向Ｚを向いて封口板１４と対向する。

集電タブ３４には、正極板から延びる正極タブ３４ａと、負極板から延びる負極タブ３４ｂと、が含まれる。正極板から延びる正極タブ３４ａは、正極端子１６ａに固定された集電板３２に接続され、負極板から延びる負極タブ３４ｂは、負極端子１６ｂに固定された集電板３２に接続される。以下、集電タブ３４の極性を区別する必要がない場合、正極タブ３４ａと負極タブ３４ｂとをまとめて集電タブ３４と称する。集電タブ３４は、同極の集電タブ３４どうしで束ねられて、集電タブ積層体を構成する。この積層体は、集電板３２へ超音波溶着などにより接合される。

外装缶１０内での電極体２４の変位は、電極体ホルダ２８によって規制される。つまり、蓄電装置２は、外装缶１０内に収容され、電極体２４および封口板１４が並ぶ方向と交差する方向に延在する平板部３８を有し、封口板１４に固定されて電極体２４の変位を抑制する絶縁性の電極体ホルダ２８を有する。電極体２４および封口板１４が並ぶ方向は方向Ｚであり、この方向と公差する方向は方向Ｘおよび／または方向Ｙである。

本実施の形態の電極体ホルダ２８は、平板部３８と、底板部４０と、を有する。平板部３８は、外装缶１０内で長側面１８に対し平行に延びる。つまり、平板部３８は、一対の出力端子１６が並ぶ方向Ｙ、且つ蓄電装置２の上面および底面が並ぶ方向Ｚに延在する。さらには、平板部３８は、集電タブ３４の幅方向（本実施の形態では方向Ｙ）と平行に延在する。平板部３８は、方向Ｘにおける外装缶１０の略中央に配置されて、外装缶１０内を２つの空間に区画する。平板部３８で隔てられた２つの空間は方向Ｘに並び、それぞれの空間に電極体２４が収容される。具体的には、一方の空間に第１電極体２４ａが収容され、他方の空間に第２電極体２４ｂが収容される。

底板部４０は、平板部３８における封口板１４とは反対側の端部、つまり蓄電装置２の底面側の端部から、平板部３８の延在方向と交わる方向に延びる。本実施の形態の底板部４０は、封口板１４および蓄電装置２の底面に対し平行に延在する。底板部４０は、封口板１４と同様に長方形状であり、外装缶１０の底面に当接する。平板部３８は、底板部４０の封口板１４側を向く主表面における方向Ｘの中央部に接続される。底板部４０は、平板部３８とともに電極体２４の収容室を区画する。

電極体２４は、平板部３８に接着固定される。具体的には、平板部３８は、第１主表面３８ａが第１電極体２４ａ側を向き、第１主表面３８ａとは反対側の第２主表面３８ｂが第２電極体２４ｂ側を向くように配置される。そして、第１電極体２４ａは第１主表面３８ａに接着剤で固定され、第２電極体２４ｂは第２主表面３８ｂに接着剤で固定される。また、各電極体２４が平板部３８に接着固定された状態で、各電極体２４の底面、つまり蓄電装置２の底面側の端部が底板部４０に当接する。したがって、各電極体２４は、底板部４０によっても支持される。

底板部４０により、電極体２４と電極体ホルダ２８との方向Ｚの位置決めが容易になる。また、互いに固定された封口板１４、電極体ホルダ２８および電極体２４を外装缶１０内へ収容する際、底板部４０から封口板１４までの方向Ｚの位置が容易に決まる。このため、封口板１４、電極体ホルダ２８および電極体２４を組み立て固定した際の組み立て公差が小さくなる。また、底板部４０を介して封口板１４を外装缶１０内で位置決めできるため、封口板１４と外装缶１０とを溶接接合する場合は、接合が容易になる。

電極体ホルダ２８は、絶縁性を有する。例えば、電極体ホルダ２８は、セパレータ４と同様に絶縁性を有する樹脂からなる。電極体ホルダ２８を構成する樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ノリル（登録商標）樹脂（変性ＰＰＥ）等の熱可塑性樹脂が例示される。また、電極体ホルダ２８は、集電タブ３４よりも剛性が高いことが好ましい。

電極体ホルダ２８は、平板部３８の封口板１４側の端部が封口板１４に固定される。これにより、電極体２４は、電極体ホルダ２８および封口板１４を介して、外装缶１０に対し固定される。電極体２４を外装缶１０に対して固定することで、蓄電モジュール１の固定対象側の振動が蓄電装置２に入力された場合などに、電極体２４が外装缶１０に対して変位することを抑制することができる。これにより、出力端子１６と電極体２４とをつなぐ集電タブ３４にかかる負荷を軽減することができる。また、方向Ｘにおける底板部４０の両端部は、それぞれ外装缶１０の長側面１８に当接する。これにより、平板部３８の下端部を方向Ｘにおいて位置決めすることができる。よって、電極体２４の外装缶１０に対する変位をより抑制することができる。なお、底板部４０の方向Ｘの寸法は、電極体２４および平板部３８の方向Ｘの合計寸法より小さくてもよい。

蓄電装置２は、一対の固定機構４２を備える。一対の固定機構４２は、平板部３８の封口板１４側において集電タブ３４の幅方向に並ぶように配置されて、電極体ホルダ２８を封口板１４に固定する。言い換えれば、一対の固定機構４２は、一対の出力端子１６が並ぶ第１方向における平板部３８の両端部に配置されて、電極体ホルダ２８を封口板１４に固定する。集電タブ３４は、主表面３４ｃの一部が封口板１４と対向するように姿勢が定められている。言い換えれば、集電タブ３４は、主表面３４ｃが第１方向と交わる第２方向を向くように姿勢が定められている。このため、集電タブ３４は、他の方向に比べて第１方向に変位し難い。これに対し、第１方向に並ぶ一対の固定機構４２で電極体ホルダ２８を封口板１４に固定することで、特に第１方向における電極体２４の変位を抑制することができる。よって、集電タブ３４にかかる負荷をより軽減することができる。

一対の固定機構４２は、集電タブ３４を間に挟んで配置されることが好ましい。これにより、集電タブ３４の幅方向（第１方向）で蓄電装置２に加わる振動に対して、より確実に電極体２４を保持することができる。本実施の形態では、各固定機構４２は、集電タブ３４よりも第１方向における蓄電装置２の外側に配置される。これにより、第１方向における電極体２４の変位をより抑制することができる。また、各固定機構４２は、出力端子１６よりも第１方向における蓄電装置２の外側に配置される。これにより、第１方向における電極体２４の変位をさらに抑制することができる。

図６は、外装缶内部の分解斜視図である。図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、固定機構を含む領域を拡大して示す斜視図である。図６、図７（Ａ）および図７（Ｂ）では、第１電極体２４ａの図示を省略している。また、図７（Ａ）は、電極体ホルダ２８が封口板１４に固定される前の状態を示し、図７（Ｂ）は、電極体ホルダ２８が封口板１４に固定された状態を示している。

本実施の形態の固定機構４２は、リベット４４、第１貫通孔４６および第２貫通孔４８で構成される。第１貫通孔４６は、電極体ホルダ２８に設けられる。第２貫通孔４８は、封口板１４に設けられる。

具体的には、電極体ホルダ２８の平板部３８は、封口板１４側の端部から封口板１４に向かって突出する第１固定用タブ５０を有する。第１固定用タブ５０は、平板部３８と一体成形されている。第１貫通孔４６は、第１固定用タブ５０に、第１固定用タブ５０を方向Ｘに貫通するように設けられる。

封口板１４は、電極体ホルダ２８側を向く表面に、第２固定用タブ５２を有する。第２固定用タブ５２は、帯状の金属板が略Ｌ字状に折り曲げられた構造を有し、一端側が封口板１４の表面に固定され、他端側が封口板１４の表面から電極体ホルダ２８に向かって突出する。第２固定用タブ５２は、溶接等により封口板１４に固定される。第２貫通孔４８は、第２固定用タブ５２の電極体ホルダ２８に向かって突出する部分に、当該部分を方向Ｘに貫通するように設けられる。第２固定用タブ５２は、集電タブ３４よりも剛性が高いことが好ましい。

封口板１４と電極体ホルダ２８とは、第１固定用タブ５０と第２固定用タブ５２とが方向Ｘにおいて重なり合うように配置される。また、封口板１４と電極体ホルダ２８とは、第１貫通孔４６と第２貫通孔４８とが重なるように位置合わせされる。そして、リベット４４が第１貫通孔４６および第２貫通孔４８に挿通され、挿通された先端部がかしめられる。これにより、電極体ホルダ２８が封口板１４に固定される。なお、リベット４４に代えてねじを第１貫通孔４６および第２貫通孔４８に挿通し、先端部にナットを嵌め合わせることで、電極体ホルダ２８を封口板１４に固定してもよい。

また、本実施の形態では、第１貫通孔４６および第２貫通孔４８の開口の形状は、円形（真円形）である。しかしながら、この開口の形状は円形に限定されない。例えば、楕円や方形などの非円形であってもよい。第１貫通孔４６および第２貫通孔４８の開口が非円形であり、リベット４４において第１貫通孔４６および第２貫通孔４８に嵌合される部分の断面形状も非円形であることで、第１貫通孔４６および第２貫通孔４８にリベット４４を挿入した際に、第１固定用タブ５０と第２固定用タブ５２とがリベット４４を軸として旋回することを抑制することができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る蓄電装置２は、開口１２を有する外装缶１０と、外装缶１０に収容される電極体２４と、開口１２を塞ぐ封口板１４と、封口板１４に配置される一対の出力端子１６と、電極体２４と一対の出力端子１６とを電気的に接続する集電部２６と、外装缶１０内に収容され、電極体２４および封口板１４が並ぶ方向と交差する方向に延在する平板部３８を有し、封口板１４に固定されて電極体２４の変位を抑制する絶縁性の電極体ホルダ２８と、を備える。

より具体的には、蓄電装置２は、開口１２および一対の長側面１８を有する外装缶１０と、外装缶１０に収容される電極体２４と、開口１２を塞ぐ封口板１４と、封口板１４に配置される一対の出力端子１６と、電極体２４と一対の出力端子１６とを電気的に接続する集電部２６と、絶縁性の電極体ホルダ２８と、を備える。電極体ホルダ２８は、外装缶１０内で長側面１８に対して平行に延びる平板部３８と、平板部３８における封口板１４とは反対側の端部から平板部３８の延在方向と交わる方向に延びる底板部４０と、を有する。電極体ホルダ２８は、平板部３８の封口板１４側の端部が封口板１４に固定される。電極体ホルダ２８を外装缶１０内に配置することで、外装缶１０内に電極体２４の収容室を区画することができる。これにより、外装缶１０内での電極体２４の変位を規制することができる。

蓄電装置２の膨張、言い換えれば外装缶１０の膨張を抑制する方法としては、外装缶１０と電極体２４との間に、電極体２４の膨張を許容するスペースを設けることが考えられる。このスペースは、例えば外装缶１０の長側面１８と、電極体２４との間に設けられる。外装缶１０と電極体２４との間にスペースを設けることで、電極体２４の膨張の少なくとも一部をこのスペースで吸収することができるため、外装缶１０の膨張を抑制することができる。この結果、蓄電装置内部の容積増加が抑制され、蓄電装置２の容量低下や内部抵抗の上昇等を抑制することができる。また、外装缶１０および封口板１４の接合部の破損等も抑制することができる。

しかしながら、外装缶１０と電極体２４との間にスペースを設けると、蓄電装置２が振動した際に電極体２４が外装缶１０に対して変位しやすくなる。外装缶１０に対して電極体２４が変位すると、電極体２４と出力端子１６とをつなぐ集電タブ３４に応力が集中し、集電タブ３４に疲労破壊が生じるおそれがある。

これに対し、本実施の形態の蓄電装置２は、外装缶１０に対する電極体２４の変位を規制する電極体ホルダ２８を備える。これにより、外装缶１０と電極体２４との間にスペースを設けて外装缶１０の膨張を抑制するとともに、電極体２４の変位を抑制することで集電タブ３４にかかる負荷を軽減して、電極体２４と出力端子１６との電気的な接続状態を安定的に維持することができる。特に、電極体ホルダ２８と集電タブ３４とは、ともに電極体２４および封口板１４に固定されるため、集電タブ３４にかかる負荷をより確実に軽減することができる。よって、本実施の形態によれば、蓄電装置２の信頼性を高めることができる。そして、このような蓄電装置２の集合体を備える蓄電モジュール１の信頼性を高めることができる。また、蓄電モジュール１の信頼性を維持しながら、高容量化を図ることができる。

また、本実施の形態では、電極体２４が電極体ホルダ２８の平板部３８に接着固定される。これにより、電極体２４の変位をより確実に抑制することができる。よって、蓄電モジュール１の信頼性をより高めることができる。

また、集電タブ３４の主表面３４ｃは、一対の出力端子１６が並ぶ第１方向と交わる第２方向を向く。このため、電極体２４が第１方向に変位した場合に、集電タブ３４に疲労破壊が生じやすい。これに対し、蓄電装置２は、一対の出力端子１６が並ぶ第１方向における平板部３８の両端部に、一対の固定機構４２を備える。これにより、第１方向における電極体２４の変位をより確実に抑制することができる。よって、蓄電モジュール１の信頼性をより高めることができる。

また、本実施の形態の固定機構４２は、リベット４４またはねじ、ならびにリベット４４またはねじが挿通される第１貫通孔４６および第２貫通孔４８で構成され、電極体ホルダ２８が第１貫通孔４６を有し、封口板１４が第２貫通孔４８を有する。これにより、電極体ホルダ２８を封口板１４に対して強固に固定することができる。この結果、電極体２４の変位をより確実に抑制することができるため、蓄電モジュール１の信頼性をより高めることができる。

（実施の形態２）
実施の形態２は、電極体ホルダの形状を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図８は、実施の形態２に係る蓄電装置の外装缶内部の分解斜視図である。図８では、第１電極体２４ａの図示を省略している。

本実施の形態に係る蓄電装置２は、外装缶１０と、電極体２４と、封口板１４と、一対の出力端子１６と、集電部２６と、電極体ホルダ２８と、を有する。電極体ホルダ２８は、平板部３８と、平板部３８における封口板１４とは反対側の端部から平板部３８の延在方向と交わる方向（方向Ｘ）に延びる底板部４０と、を有する。また、電極体ホルダ２８は、一対の出力端子１６が並ぶ第１方向、つまり集電タブ３４の幅方向（方向Ｙ）における平板部３８の端部の少なくとも一方から、平板部３８の延在方向と交わる方向（方向Ｘ）に延びる壁部５４を有する。本実施の形態の電極体ホルダ２８は、平板部３８の方向Ｙにおける両端部から方向Ｘに延びる一対の壁部５４を有する。

本実施の形態の壁部５４は、蓄電装置２の短側面に対し平行に延在する。各壁部５４は、蓄電装置２の短側面と同様に長方形状である。平板部３８は、各壁部５４の主表面における方向Ｘの中央部に接続される。また、各壁部５４の封口板１４とは反対側の端部は、底板部４０の方向Ｙにおける端部に接続される。したがって、平板部３８は、底板部４０と一対の壁部５４とによって、三方が囲われる。そして、平板部３８、底板部４０および一対の壁部５４により、電極体２４の収容室が区画される。

電極体ホルダ２８は、実施の形態１と同様に、一対の出力端子１６が並ぶ第１方向における平板部３８の両端部に配置される一対の固定機構４２によって、封口板１４に固定される。本実施の形態の固定機構４２は、実施の形態１と同様に、リベット４４、第１貫通孔４６および第２貫通孔４８で構成される。

本実施の形態においても、集電タブ３４は、主表面３４ｃが出力端子１６が並ぶ第１方向と交わる第２方向を向くように配置される。このため、集電タブ３４は、他の方向に比べて第１方向に変位し難い。これに対し、電極体ホルダ２８は、平板部３８を挟んで第１方向に並ぶ一対の壁部５４を有する。したがって、一対の壁部５４によって電極体２４を第１方向に挟み込むことができる。これにより、第１方向における電極体２４の変位をより抑制することができるため、蓄電装置２ひいては蓄電モジュール１の信頼性をより高めることができる。なお、壁部５４は、平板部３８の延在方向と垂直な方向における寸法が、電極体２４の厚さおよび平板部３８の厚さの合計より小さくてもよい。この構成により、電極体ホルダ２８を外装缶１０へより簡単に挿入することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３は、固定機構の構造を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、実施の形態３に係る蓄電装置における固定機構を含む領域を拡大して示す斜視図である。図９（Ａ）および図９（Ｂ）では、第１電極体２４ａの図示を省略している。また、図９（Ａ）は、電極体ホルダ２８が封口板１４に固定される前の状態を示し、図９（Ｂ）は、電極体ホルダ２８が封口板１４に固定された状態を示している。

本実施の形態に係る蓄電装置２は、外装缶１０と、電極体２４と、封口板１４と、一対の出力端子１６と、集電部２６と、電極体ホルダ２８と、を有する。電極体ホルダ２８は、平板部３８と、平板部３８における封口板１４とは反対側の端部から平板部３８の延在方向と交わる方向（方向Ｘ）に延びる底板部４０と、を有する。

蓄電装置２は、一対の固定機構４２を備える。一対の固定機構４２は、一対の出力端子１６が並ぶ第１方向における平板部３８の両端部に配置されて、電極体ホルダ２８を封口板１４に固定する。本実施の形態の固定機構４２は、凹部５６と、凹部５６に圧入される凸部５８と、で構成される。電極体ホルダ２８は凹部５６を有し、封口板１４は凸部５８を有する。

具体的には、電極体ホルダ２８の平板部３８は、封口板１４側の端部から封口板１４に向かって突出する突起５７を有する。凹部５６は、突起５７の先端に設けられて封口板１４に向かって開口する。凹部５６が設けられた突起５７には、凸部５８が凹部５６に圧入される際に弾性変形するようにスリット６０が設けられる。例えば、突起５７は、平板部３８と一体成形される。封口板１４は、電極体ホルダ２８側を向く表面に、電極体ホルダ２８側に突出する凸部５８を有する。例えば、凸部５８は、封口板１４とプレス加工等で一体成形される。なお、封口板１４とは別体の凸部５８を封口板１４に結合してもよい。また、凹部５６および凸部５８は、集電タブ３４より剛性が高いことが好ましい。

封口板１４と電極体ホルダ２８とは、凹部５６の中心軸と凸部５８の中心軸とが同一直線状に位置するように配置される。そして、封口板１４と電極体ホルダ２８とを互いに接近させ、凸部５８を凹部５６に圧入することで、電極体ホルダ２８が封口板１４に固定される。このような固定機構４２によっても、電極体ホルダ２８を封口板１４に対して強固に固定することができる。この結果、電極体２４の変位をより確実に抑制することができるため、蓄電装置２ひいては蓄電モジュール１の信頼性をより高めることができる。なお、電極体ホルダ２８が凸部５８を有し、封口板１４が凹部５６を有してもよい。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。また、各実施の形態に含まれる構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。

固定機構４２は、スナップフィット構造を有してもよい。例えば、固定機構４２は、互いにスナップフィット結合する係合溝および係合爪で構成され、電極体ホルダ２８が係合溝および係合爪のうち一方を有し、封口板１４が係合溝および係合爪のうち他方を有する。係合溝には、係合溝が設けられる部材を溝が貫通して孔形状となったものも含まれる。このような固定機構４２によっても、電極体ホルダ２８を封口板１４に対して強固に固定することができ、蓄電装置２ひいては蓄電モジュール１の信頼性をより高めることができる。

蓄電モジュール１が備える蓄電装置２の数は特に限定されない。セパレータ４の形状やエンドプレート６と拘束部材８との締結構造を含む、蓄電モジュール１の各部の構造は、特に限定されない。蓄電モジュール１は、・BR>Oスバープレートを備えてもよい。バスバープレートは、複数の蓄電装置２の上面と対向するように配置され、上面を覆う板状の部材である。また、電極体ホルダ２８によって集電タブ３４の変位を抑制する際、抑制される変位の方向は外装缶１０の長側面１８と平行な方向に限定されない。

電極体２４および平板部３８の配置は、上記のものに限定されない。例えば、１つの電極体２４と外装缶１０の側壁との間に平板部３８が介在してもよい。また、集電タブ３４が正極および負極のそれぞれで一束に束ねられた電極体２４の内部に、平板部３８が介在してもよい。また、電極体２４の構造も、複数の正極板と複数の負極板を極板セパレータを介して交互に積層した積層型電極体に限定されない。例えば、電極体２４は、帯状の正極板と帯状の負極板を極板セパレータを介して積層した状態で巻回され、所定の方向に圧縮された扁平巻回型電極体であってもよい。この場合、この扁平巻回型電極体は、巻回軸がＺ軸と平行となるように外装缶１０内に配置してもよい。また、外装缶１０の開口１２の形状は、正方形などの四角形状や、四角形以外の多角形状等であってもよい。また、電極体２４は、外表面を絶縁シートで覆ってもよい。このとき絶縁シートは、折り曲げて底部と筒部を有した容器状であってもよい。特にリベット４４が金属などある場合、筒部の上端開口部がリベット４４より封口体１４に近くなるよう延びていてもよい。この絶縁シートの筒部によりリベット４４の絶縁が容易となる。

１ 蓄電モジュール、 ２ 蓄電装置、 １０ 外装缶、 １２ 開口、 １２ａ 長辺、 １４ 封口板、 １６ 出力端子、 １８ 長側面、 ２４ 電極体、 ２６ 集電部、 ２８ 電極体ホルダ、 ３４ 集電タブ、 ３８ 平板部、 ４０ 底板部、 ４２ 固定機構、 ４４ リベット、 ４６ 第１貫通孔、 ４８ 第２貫通孔、 ５４ 壁部、 ５６ 凹部、 ５８ 凸部。

Claims (11)

1. 開口を有する外装缶と、
   前記外装缶に収容される電極体と、
   前記開口を塞ぐ封口板と、
   前記封口板に配置される一対の出力端子と、
   前記電極体と前記一対の出力端子とを電気的に接続する集電部と、
   前記外装缶内に収容され、前記電極体および前記封口板が並ぶ方向と交差する方向に延在する平板部を有し、前記封口板に固定されて前記電極体の変位を抑制する絶縁性の電極体ホルダと、
   を備えることを特徴とする、
   蓄電装置。
2. 前記電極体ホルダは、前記平板部における前記封口板と反対側の端部から前記平板部の延在方向と交わる方向に延びる底板部をさらに有する、
   請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記平板部は、前記電極体と前記外装缶の間または前記電極体の内部に介在するように配置される、
   請求項１に記載の蓄電装置。
4. 前記集電部は、前記電極体から前記封口板へ延びる帯状の集電タブを有し、
   前記集電タブは、主表面の一部が前記封口板と対向し、
   前記平板部は、前記集電タブの幅方向と平行に延在し、
   前記電極体ホルダは、前記幅方向における前記平板部の端部の少なくとも一方から前記平板部の延在方向と交わる方向に延びる壁部をさらに有する、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄電装置。
5. 前記電極体は、前記平板部に接着固定される、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蓄電装置。
6. 前記平板部の前記封口板側において前記集電タブの幅方向に並ぶように配置されて、前記電極体ホルダを前記封口板に固定する一対の固定機構を備える、
   請求項４に記載の蓄電装置。
7. 前記一対の固定機構は、前記集電タブを挟んで配置される、
   請求項６に記載の蓄電装置。
8. 前記固定機構は、凹部、および前記凹部に圧入される凸部で構成され、
   前記電極体ホルダは、前記凹部および前記凸部のうち一方を有し、
   前記封口板は、前記凹部および前記凸部のうち他方を有する、
   請求項６または７に記載の蓄電装置。
9. 前記固定機構は、リベットまたはねじ、ならびに前記リベットまたは前記ねじが挿通される第１貫通孔および第２貫通孔で構成され、
   前記電極体ホルダは、前記第１貫通孔を有し、
   前記封口板は、前記第２貫通孔を有する、
   請求項６または７に記載の蓄電装置。
10. 前記固定機構は、互いにスナップフィット結合する係合溝および係合爪で構成され、
    前記電極体ホルダは、前記係合溝および前記係合爪のうち一方を有し、
    前記封口板は、前記係合溝および前記係合爪のうち他方を有する、
    請求項６または７に記載の蓄電装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の蓄電装置の集合体を備えることを特徴とする、
    蓄電モジュール。

Images