KR101726110B1 - 축전 디바이스 및 축전 모듈 - Google Patents

축전 디바이스 및 축전 모듈 Download PDF

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제이에무에나지 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 축전 디바이스(100)는, 개구(12)를 갖는 외장체(10)와, 외장체(10)에 수용된 전극체(20)와, 전극체(20)와 전기적으로 접속된 단자판(40)과, 단자판(40)의 주변에 설치된 홀더부(50)를 포함하고, 단자판(40)이 홀더부(50)와 접하는 부분에 있어서, 단차 또는 경사를 갖고 있다.

Description

축전 디바이스 및 축전 모듈 {ELECTRICITY STORAGE DEVICE AND ELECTRICITY STORAGE MODULE}
본 발명은 축전 디바이스 및 축전 모듈에 관한 것이다.
각형의 축전 디바이스(축전 셀)를 모듈화하는 경우, 버스 바(도전판)를 사용하여 복수의 축전 디바이스를 적층한다. 버스 바는, 밀봉판에 설치된 단자판에 접촉하도록 배치되고, 복수의 축전 디바이스는, 버스 바에 의해 예를 들어 직렬로 접속되어 모듈화된다(예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2010-80355호 공보 참조).
최근, 축전 디바이스의 소형화가 진행되고 있고, 그에 수반하여 축전 디바이스를 구성하는 각 부재의 소형화가 필수로 되어 있다. 그로 인해, 첫째로, 외장체의 소형화에 수반하여 단자판의 면적도 작아지므로, 단자판과 버스 바의 접촉 면적도 작아지는 경향이 있고, 단자판과 버스 바의 접촉 저항이 높아지는 경우가 있었다. 둘째로, 접촉 저항이 높아지지 않도록 하기 위해서는, 밀봉판을 보유 지지하기 위한 홀더부의 영역을 일부 희생으로 하므로, 홀더부도 작아지는 경향이 있고, 예를 들어 볼트부에 너트부를 체결하여 단자판에 버스 바를 고정할 때에, 토크압이 너트부의 회전 방향으로 가해지고, 홀더가 회전 방향으로 경도(傾倒)하게 되고, 단자판을 보유 지지하는 힘이 저감하여, 단자판을 소정의 위치에 고정할 수 없는 경우가 있었다. 그 결과, 단자판과, 외장체에 수용된 전극체의 접속 불량이 발생하는 경우가 있었다.
본 발명의 몇 개의 형태에 따른 목적의 하나는, 단자판과 버스 바의 접촉 저항을 낮게 하면서, 홀더의, 단자판을 보유 지지하는 힘이 저감하는 것을 억제할 수 있는 축전 디바이스를 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 몇 개의 형태에 따른 목적의 하나는, 상기 축전 디바이스를 포함하는 축전 모듈을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 이하의 형태 또는 적용예에 한정되는 것은 아니다.
[적용예 1]
본 발명에 따른 축전 디바이스의 일 형태는,
개구를 갖는 외장체와,
상기 외장체에 수용된 전극체와,
상기 전극체와 전기적으로 접속된 단자판과,
상기 단자판의 주변에 설치된 홀더부
를 포함하고,
상기 단자판이 상기 홀더부와 접하는 부분에 있어서, 단차 또는 경사를 갖고 있다.
또한, 본 발명에 따른 기재에서는, 「상방」이라고 하는 문언을, 「특정한 것(이하, 「A」라 함)의 「상방」에 다른 특정한 것(이하, 「B」라 함)을 형성하는」 등으로 사용하는 경우에, A 상에 직접 B를 형성하는 경우와, A 상에 다른 것을 통해 B를 형성하는 경우가 포함되는 것으로서, 「상방」이라고 하는 문언을 사용하고 있다.
또한, 본 발명에 따른 기재에서는, 「전기적으로 접속」이라고 하는 문언을, 「특정한 부재(이하 「C 부재」라 함)에 「전기적으로 접속」된 다른 특정한 부재(이하 「D 부재」라 함)」 등으로 사용하고 있다. 본 발명에 따른 기재에서는, C 부재와 D 부재가, 직접 접하여 전기적으로 접속되어 있는 경우와, C 부재와 D 부재가, 다른 부재를 통해 전기적으로 접속되어 있는 경우가 포함되는 것으로서, 「전기적으로 접속」이라고 하는 문언을 사용하고 있다.
[적용예 2]
적용예 1에 있어서,
상기 단자판의 외측의 제1 평면의 면적은, 상기 단자판의 상기 제1 평면과 반대측의 제2 평면의 면적보다도 커도 된다.
[적용예 3]
적용예 2에 있어서,
상기 단자판의 상기 제1 평면과 상기 제2 평면을 접속하는 제3면은, 상기 단차를 갖고 있어도 된다.
[적용예 4]
적용예 1 내지 3 중 어느 일례에 있어서,
리튬 이온 캐패시터여도 된다.
[적용예 5]
적용예 1 내지 4 중 어느 일례에 있어서,
상기 단자판에는, 관통 구멍이 형성되고,
상기 홀더부는, 상기 관통 구멍에 위치하고 있는 돌기부를 갖고 있어도 된다.
[적용예 6]
본 발명에 따른 축전 모듈의 일 형태는,
적용예 2 또는 3에 기재된 축전 디바이스를 포함하고,
상기 축전 디바이스의 상기 단자판의 상기 제1 평면과, 다른 상기 축전 디바이스의 상기 단자판의 상기 제1 평면을 접속 부재로 전기적으로 접속하고 있다.
본 발명에 따른 축전 디바이스에서는, 홀더부는, 단자판의 주변(측방)에 설치되어 있다. 그리고, 홀더부는, 절연성 부재로 되어 있으면 되고, 구체적으로는, 수지 등으로 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 단자판은, 홀더부와 접하는 부분에 있어서, 단차 또는 경사를 갖고 있다. 이에 의해, 본 발명에 따른 축전 디바이스에서는, 단자판과 버스 바의 접촉 저항을 낮게 하면서, 홀더의, 단자판을 보유 지지하는 힘이 저감하는 것을 억제할 수 있고, 콤팩트화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스를 모식적으로 도시하는 정면도이다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 4는 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 7은 본 실시 형태의 제1 변형예에 따른 축전 디바이스를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 8은 본 실시 형태의 제1 변형예에 따른 축전 디바이스를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 9는 본 실시 형태의 제2 변형예에 따른 축전 디바이스를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 10은 본 실시 형태의 제2 변형예에 따른 축전 디바이스를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 11은 본 실시 형태의 제3 변형예에 따른 축전 디바이스를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 12는 본 실시 형태의 제4 변형예에 따른 축전 디바이스의 단자판을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 13은 본 실시 형태의 제5 변형예에 따른 축전 디바이스의 단자판을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 14는 본 실시 형태에 따른 축전 모듈을 모식적으로 도시하는 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명은 하기에 기재된 실시 형태만으로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서 실시되는 각종 변형예도 포함하는 것으로서 이해되어야 한다.
1. 축전 디바이스
우선, 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스(100)를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스(100)를 모식적으로 도시하는 정면도(Y축 방향에서 본 도면)이다. 도 3은 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스(100)를 모식적으로 도시하는 평면도(Z축 방향에서 본 도면)이다. 도 4는 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스(100)를 모식적으로 도시하는 도 3의 IV-IV선 단면도이다. 도 5는 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스(100)를 모식적으로 도시하는 도 3의 V-V선 단면도이다. 도 6은 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스(100)를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
또한, 편의상, 도 1 및 2에서는, 너트부(72) 및 버스 바(80)의 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 4 및 도 5에서는, 전극체(20)를 간략화하여 도시하고 있다. 또한, 도 6에서는, 단자판[40a(40)], 볼트부(70) 및 너트부(72) 이외의 부재의 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 1∼도 6 및 이하에 나타내는 각 도면에서는, 서로 직교하는 3개의 축으로서, X축, Y축, Z축을 도시하고 있다.
축전 디바이스(100)는, 도 1∼도 6에 도시하는 바와 같이, 외장체(10)와, 전극체(20)와, 밀봉판(30)과, 단자판(40)과, 홀더부(50)와, 볼트부(70)를 포함한다. 또한, 축전 디바이스(100)는, 내부 단자부(60)와, 가스킷(62)과, 리드부(64)와, 너트부(72)를 포함할 수 있다. 또한, 축전 디바이스(100)에는, 버스 바(접속 부재)(80)가 설치될 수 있다. 구체적으로는, 버스 바(80)는, 단자판(40)의 제1 평면(44)에 설치되어 있다. 버스 바(80)는, 축전 디바이스(100)를 모듈화할 때에, 복수의 축전 디바이스(100)를 전기적으로 접속하는 부재이다.
축전 디바이스(100)는, 예를 들어 리튬 이온 캐패시터, 2차 전지, 전기 이중층 캐패시터이다. 이하에서는, 축전 디바이스(100)를, 리튬 이온 캐패시터인 것으로 하여 설명한다.
외장체(10)는, 전극체(20) 및 전해액을 수용하고 있다. 외장체(10)의 형상은, 전극체(20) 및 전해액을 수용할 수 있으면, 특별히 한정되지 않지만, 도시의 예에서는, 외장체(10)는, 그 두께(Y축 방향의 길이)를, 가로 폭(X축 방향의 길이) 및 세로 폭(Z축 방향의 길이)보다 작게 한 대략 상자형의 형상을 갖고 있다. 외장체(10)는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 상방에(도시의 예에서는 ＋Z축 방향에) 개구(12)를 갖고 있다. 외장체(10)의 재질은, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스, 철 등이다.
전극체(20)의 형태는, 도시는 하지 않지만, 시트 형상의, 정극, 부극, 리튬극 및 세퍼레이터를 겹쳐 적층 시트를 형성하고, 상기 적층 시트를 권회시킨 권회형이어도 된다. 또는, 전극체(20)의 형태는, 시트 형상의, 정극, 부극, 리튬극 및 세퍼레이터를 겹쳐 적층 시트를 형성하고, 상기 적층 시트를, 정극 및 부극 등의 적층 방향으로, 복수 적층시킨 적층형이어도 된다. 리튬극은, 전해액에 용해되어 리튬 이온으로 될 수 있고, 리튬 이온은, 전기 화학적으로 전해액을 통해 부극의 부극 활물질층에 도프(「프리 도프」라고도 할 수 있음)될 수 있다. 그 결과, 부극의 전위를 낮출 수 있다. 전극체(20)는, 축전 디바이스(100)의 발전 부분으로 될 수 있다.
밀봉판(30)은, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 외장체(10)의 개구(12)에 설치되어 있다. 밀봉판(30)은, 예를 들어 용접에 의해, 외장체(10)에 접합되어 있다. 밀봉판(30)에는, 관통 구멍(32)이 형성되어 있다. 관통 구멍(32)에는, 내부 단자부(60) 및 가스킷(62)이 관통하고 있다. 밀봉판(30), 내부 단자부(60), 가스킷(62) 및 외장체(10)는, 밀폐된 밀폐 공간(2)을 형성할 수 있고, 전극체(20) 및 전해액은, 밀폐 공간(2)에 배치되어 있다. 밀봉판(30)의 형상은, 밀폐 공간(2)을 형성할 수 있으면, 특별히 한정되지 않는다. 밀봉판(30)의 재질은, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스, 철이다.
밀봉판(30)에는, 안전 밸브(34)가 설치되어 있다. 도 3에 나타내는 예에서는, 안전 밸브(34)는, 밀봉판(30)의 중앙에 배치되어 있다. 안전 밸브(34)는, 밀폐 공간(2)의 압력이 소정값 이상으로 상승한 경우에 개방하고, 밀폐 공간(2)의 가스를, 홀더부(50)에 형성된 관통 구멍(56)을 통해, 외부에 방출할 수 있다. 안전 밸브(34)의 개방에 의해, 밀폐 공간(2)의 압력 상승을 억제할 수 있다.
단자판(40)은, 밀봉판(30)의 상방에 설치되어 있다. 단자판(40)은, 전극체(20)와 전기적으로 접속되어 있다. 단자판(40)은, 2개 설치되어 있고, 한쪽의 단자판(40a)은 부극 단자판이며, 다른 쪽의 단자판(40b)은 정극 단자판이다.
단자판(40a)은, 전극체(20)의 부극과 전기적으로 접속되어 있다. 도 4 및 도 5에 나타내는 예에서는, 단자판(40a)은, 내부 단자부(60) 및 리드부(64)를 통해, 전극체(20)의 부극에 접속되어 있다. 단자판(40a)의 재질은, 예를 들어 구리, 니켈이다.
단자판(40b)은, 전극체(20)의 정극과 전기적으로 접속되어 있다. 단자판(40b)은, 단자판(40a)과 마찬가지로, 내부 단자부 및 리드부를 통해, 전극체(20)의 정극에 접속되어 있다. 또한, 전극체(20)의 정극과 외장체(10)가 전기적으로 접속되어 있는 경우에는, 리드부를 외장체(10)에 접촉시킴으로써, 단자판(40b)은, 전극체(20)의 정극과 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 단, 이 경우에는, 단자판(40b)에는, 가스킷(62)을 배치할 필요는 없다. 단자판(40b)의 재질은, 예를 들어 알루미늄이다.
단자판(40a)과 단자판(40b)은, 기본적으로 동일한 형상이다. 따라서, 이하에서는, 단자판[40a(40)]에 대해 설명하고, 단자판(40b)에 대해서는, 상세한 설명을 생략한다.
단자판(40)은, 홀더부(50)와 접하고 있는 부분에 있어서, 단차, 경사, 볼록부 또는 오목부를 갖고 있는 구성으로 되어 있다. 홀더부(50)에 단자판(40)이 끼워 맞추어지도록 배치되어 있고, 회전 토크에 의해 단자판이 위치 어긋남을 발생시키지 않도록 단자판(40)이 홀더부(50)에 보유 지지되어 있다. 이하에, 단자판(40)이 단차를 갖는 경우에 관한 상세한 구성에 대해 기재한다.
단자판(40)은, 제1 평면(도시의 예에서는 상면)(44)과, 제2 평면(도시의 예에서는 하면)(46)과, 제3면(도시의 예에서는 측면)(48)을 갖고 있다. 도시의 예에서는, 제1 평면(44)은 ＋Z축 방향을 향하는 면이며, 단자판(40)에 있어서 가장 ＋Z축측에(상방에) 위치하는 면이다. 제1 평면(44)은, 외측의 면[축전 디바이스(100)의 외측을 향하는 면]이다. 제1 평면(44)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 버스 바(80)와 접촉하고 있다. 제2 평면(46)은, 제1 평면(44)과 반대측의 면이다. 도시의 예에서는, 제2 평면(46)은, －Z축 방향을 향하는 면이며, 단자판(40)에 있어서 가장 －Z축측에(하방에) 위치하는 면이다. 제2 평면(46)은, 내측의 면[축전 디바이스(100)의 내측을 향하는 면]이다. 제2 평면(46)은, 예를 들어 전극체(20)측의 면이다. 제2 평면(46)은, 홀더부(50) 및 가스킷(62)에 접촉하고 있다.
단자판(40)의 제1 평면(44) 및 제2 평면(46)은, 도 6에 도시하는 바와 같이 평면에서 볼 때(도시의 예에서는 Z축 방향에서 볼 때), 코너부가 모따기된 대략 직사각형의 형상(도시의 예에서는, X축을 따르는 변을 장변으로 하고 Y축을 따르는 변을 단변으로 하는 대략 직사각형의 형상)을 갖고 있다. 제1 평면(44)의 면적은, 제2 평면(46)의 면적보다도 크다. 도시의 예에서는, 제1 평면(44)의 Y축 방향의 크기 L1은, 제2 평면(46)의 Y축 방향의 크기 L2보다도 크다. 제1 평면(44)의 X축 방향의 크기는, 제2 평면(46)의 X축 방향의 크기와 동일해도 된다. 제1 평면(44)의 Y축 방향의 크기 L1과, 제2 평면(46)의 Y축 방향의 크기 L2의 비(L1/L2)는, 예를 들어 1.1 이상 1.5 이하이다. 비(L1/L2)가 1.1보다 작은 경우에는, 단자판(40)과 접하고 있는 홀더부(50)가, 너트부(72)로 버스 바(80)를 고정할 때의 회전에 의해 경도하기 쉬워지는 경향이 있고, 또한 단자판(40)과 버스 바(80)의 접촉 면적을 크게 할 수 없고, 고저항으로 된다. 비(L1/L2)가 1.5보다 큰 경우에는, 단자판(40)을 구성하는 금속 부분이 감소하고, 홀더부(50)가 보유 지지하는 개소가 없어지므로 보유 지지할 수 없게 되는 것에 더하여, 금속 부분이 감소함으로써 고저항으로 되는 경향이 있으므로 바람직하지 않다. 제2 평면(46)은, 제1 평면(44)의 외연의 외측으로 밀려나오지 않도록 설치되어 있다. 구체적으로는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 평면(44)이 제2 평면(46)보다도 크고, 제3면(48)이 단차를 갖는 단자판(40)이, 플랜지부를 갖고 있는 구조가 바람직하다. 특히, 단자판(40)의 길이 방향을 따라 플랜지부를 갖고 있는 구조가 바람직하다.
또한, 도시는 하지 않지만, 제1 평면(44)의 X축 방향의 크기는, 제2 평면(46)의 X축 방향의 크기보다도 커도 된다. 즉, 제2 평면(46)의 외연은, 제1 평면(44)의 외연의 내측에 위치하고 있어도 된다.
단자판(40)의 제3면(48)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 평면(44)과 제2 평면(46)을 접속하고 있다. 제3면(48)은 단차를 갖고 있다. 제3면(48)은 홀더부(50)와 접촉하고 있다. 즉, 단자판(40)은, 홀더부(50)와 접하는 부분에 있어서, 단차를 갖고 있다.
홀더부(50)는, 단자판(40)의 주변(도시의 예에서는 측방, 즉, X축 방향 및 Y축 방향)에 설치되어 있다. 도시의 예에서는, 홀더부(50)는, 밀봉판(30) 상에 설치되고, 밀봉판(30)과 단자판(40) 사이를 절연하도록 설치되어 있다. 홀더부(50)에는, 오목부(52)가 형성되어 있다. 오목부(52)는, 단자판(40)의 제2 평면(46)에 대응한 평면 형상을 갖고 있으며, 오목부(52)에, 단자판(40)이 끼워 넣어져 있다. 홀더부(50)는, 단자판(40)을 보유 지지하고 있다. 홀더부(50)는 절연성이다. 홀더부(50)의 재질은, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리페닐렌술피드(PPS), 폴리카보네이트(PC) 등의 수지이다.
내부 단자부(60)는, 단자판(40)과, 전극체(20)에 접속된 리드부(64)를 접속하고 있다. 도시의 예에서는, 내부 단자부(60)는, 가스킷(62)에 형성된 관통 구멍(63)을 관통하고 있다. 내부 단자부(60)는, 예를 들어 용접에 의해, 관통 구멍(42)을 규정하는 단자판(40)에 접합되어 있다. 리드부(64)는, 예를 들어 용접에 의해, 내부 단자부(60) 및 전극체(20)에 접합되어 있다. 내부 단자부(60) 및 리드부(64)의 재질은, 예를 들어 구리, 니켈, 알루미늄이다.
가스킷(62)은, 내부 단자부(60)와, 밀봉판(30) 및 홀더부(50) 사이에 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 가스킷(62)은, 밀봉판(30)에 형성된 관통 구멍(32)과, 홀더부(50)에 형성된 관통 구멍(54)을 관통하고 있다. 가스킷(62)은 절연성이다. 가스킷(62)에 의해, 내부 단자부(60)와 밀봉판(30)은, 전기적으로 분리되어 있다. 가스킷(62)의 재질은, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리페닐렌술피드(PPS), 퍼플루오로알콕시불소수지(PFA) 등의 수지이다.
볼트부(70)는, 단자판(40)의 제1 평면(44)에[단자판(40) 상에] 설치되어 있다. 볼트부(70)는, 단자판(40)으로부터 상방으로 돌출되어 있다. 볼트부(70)는, 단자판(40)과 전기적으로 접속되어 있다. 볼트부(70)의 재질은, 예를 들어 단자판(40)의 재질과 동일하다.
버스 바(80)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 단자판(40)의 제1 평면(44)에 설치되어 있다. 버스 바(80)는 제1 평면(44)과 접촉하고 있다. 버스 바(80)에는, 볼트부(70)가 관통하는 관통 구멍(82)이 형성되어 있다. 버스 바(80)는, 복수의 축전 디바이스(100)를 전기적으로 접속할 수 있는 접속 부재이다(후술하는 도 9 참조). 버스 바(80)의 형상은, 복수의 축전 디바이스(100)를 전기적으로 접속할 수 있으면, 특별히 한정되지 않지만, 도 3에 나타내는 예에서는, 버스 바(80)는 직사각형의 평면 형상을 갖고 있다. 버스 바(80)의 재질은, 예를 들어 구리, 알루미늄이다.
너트부(72)는 볼트부(70)에 설치되어 있다. 너트부(72)의 재질은, 예를 들어 볼트부(70)와 동일하다. 볼트부(70)에 너트부(72)를 체결함으로써, 버스 바(80)를 단자판(40)의 제1 평면(44)에 고정할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는, 단자판(40)의 제1 평면(상면)(44)에 볼트부(70)를 설치하는 구성으로 하고 있지만 그 밖의 구성이어도 된다. 예를 들어, 단자판의 하면의 볼트부(70)가 위치하고 있었던 위치에 너트부를 설치하고, 버스 바를 단자판의 상면에 배치한 후에 볼트로 체결하는 구성이나, 관통 구멍의 내면이 나사 절삭된 단자판에 버스 바를 배치한 후, 볼트로 체결하는 구성이어도 된다.
축전 디바이스(100)는, 예를 들어 다음의 (1)∼(7)에 기재된 공정을 포함하도록 하여 조립된다.
(1) 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 관통 구멍(32)에 가스킷(62)을 인서트 수지 성형하고, 관통 구멍(63)에 내부 단자부(60)를 장착함과 함께, 홀더부(50)를 밀봉판(30)의 표면에 형성한다.
(2) 단자판(40)과 볼트부(70)를 전기적으로 접속한다.
(3) 홀더부(50)에 형성된 오목부(52)에 단자판(40)을 배치하고, 관통 구멍(42)을 규정하는 단자판(40)과, 내부 단자부(60)의 일단부를 용접한다.
(4) 내부 단자부(60)의 타단부와 리드부(64)의 일단부를 용접한다.
(5) 리드부(64)의 타단부와, 공지의 방법으로 형성한 전극체(20)를 용접한다.
(6) 외장체(10)에 전극체(20)를 수용하고, 개구(12)를 규정하는 외장체(10)와 밀봉판(30)을 용접한다.
(7) 전해액을 안전 밸브(34)의 위치로부터 주입하고, 안전 밸브를 밀봉판(30)에 용접하여 축전 디바이스(100)를 조립한다.
얻어진 축전 디바이스(100)를 축전 모듈로 할 때에는, 볼트부(70)에, 버스 바(80)에 형성된 관통 구멍(82)을 통해, 너트부(72)를 체결하여, 인접하는 복수의 축전 디바이스(100)를 전기적으로 접속한다.
축전 디바이스(100)는, 예를 들어 이하의 특징을 갖는다.
축전 디바이스(100)에서는, 홀더부(50)는, 단자판(40)의 주변(측방)에 설치되어 있다. 또한, 단자판(40)은, 홀더부(50)와 접하는 부분에 있어서, 단차를 갖고 있다. 이에 의해, 축전 디바이스(100)에서는, 단자판(40)의 제1 평면(상면)(44)의 면적을, 단자판(40)의 제2 평면(하면)(46)의 면적보다도 크게 할 수 있다. 그로 인해, 축전 디바이스(100)에서는, 단자판(40)과 버스 바(80)의 접촉 저항을 낮게 하면서, 홀더부(50)의, 단자판(40)을 보유 지지하는 힘이 저감하는 것을 억제할 수 있다. 즉, 축전 디바이스(100)에서는, 버스 바(80)와 접촉하는 제1 평면(44)의 면적을, 제2 평면(46)보다도 크게 함으로써, 단자판(40)과 버스 바(80)의 접촉 면적을 크게 할 수 있다. 이에 의해, 단자판(40)과 버스 바(80)의 접촉 저항을 작게 할 수 있다. 또한, 축전 디바이스(100)에서는, 제2 평면(46)의 면적을, 제1 평면(44)의 면적보다도 작게 함으로써, 홀더부(50)의, 단자판(40)의 측방(도 4의 예에서는 Y축 방향)에 위치하는 부분의 크기(도 4의 예에서는 Y축 방향의 크기) W를 크게 할 수 있다. 이에 의해, 홀더부(50)의, 단자판(40)을 보유 지지하는 힘이 저감하는 것을 억제할 수 있다. 그로 인해, 볼트부(70)에 너트부(72)를 체결하여 단자판(40)에 버스 바(80)를 고정할 때에, 토크압이 너트부(72)의 회전 방향으로 가해졌고 해도, 단자판(40)이 회전하거나, 홀더부(50)가[보다 구체적으로는, 홀더부(50)의, 단자판(40)의 측방에 위치하는 부분이] 경도하거나 하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 단자판(40)과 전극체(20)의 접속 불량이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 종래는, W의 크기를 확보하기 위해, 도 4에 있어서의 외장체(10)의 ±Y축 방향의 폭을 크게 하고, 단자판(40)과 버스 바(80)의 접촉 면적의 향상에 의한 저저항화를 도모하고, W의 폭을 확보하여 홀더부(50)를 쓰러지기 어렵게 하고 있었지만, 본 발명에 있어서의 축전 디바이스(100)에서는, 단차를 가짐으로써, 외장체(10)의 ±Y축 방향의 폭을 크게 할 필요성이 없어지므로, 콤팩트화를 도모할 수 있다.
축전 디바이스(100)에서는, 단자판(40)의 제1 평면(44)의 Y축 방향의 크기 L1과, 단자판(40)의 제2 평면(46)의 Y축 방향의 크기 L2의 비(L1/L2)는, 1.1 이상 1.5 이하이다. 이에 의해, 보다 확실하게, 단자판(40)과 버스 바(80)의 접촉 저항을 낮게 하면서, 홀더부(50)의, 단자판(40)을 보유 지지하는 힘이 저감하는 것을 억제할 수 있다.
2. 축전 디바이스의 변형예
2.1. 제1 변형예
다음으로, 본 실시 형태의 제1 변형예에 따른 축전 디바이스에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 7 및 도 8은 본 실시 형태의 제1 변형예에 따른 축전 디바이스(200)를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또한, 편의상, 도 8에서는, 단자판[40a(40)], 볼트부(70) 및 너트부(72) 이외의 부재의 도시를 생략하고 있다.
이하, 본 실시 형태의 변형예에 따른 제1 축전 디바이스(200)에 있어서, 본 실시 형태에 따른 축전 디바이스(100)의 예와 다른 점에 대해 설명하고, 마찬가지의 점에 대해서는 설명을 생략한다. 이것은, 이하에 나타내는 본 실시 형태의 제2, 제3, 제4, 제5 변형예에 따른 축전 디바이스(210, 220, 230, 232)에 대해서도 마찬가지이다.
축전 디바이스(100)에서는, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 단자판(40)은, 제1 평면(44)의 Y축 방향의 크기 L1과 제2 평면(46)의 Y축 방향의 크기 L2가 동일해지는 부분을 갖고 있지 않고, 단자판(40)의 전체에 있어서, L1은, L2보다도 컸다.
이에 반해, 축전 디바이스(200)에서는, 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 평면(44)의 Y축 방향의 크기 L1과 제2 평면(46)의 Y축 방향의 크기 L2가 동일해지는 부분을 갖고 있다. 즉, 단자판(40)은, L1이 L2보다도 큰 제1 부분(240)과, L1과 L2가 동일한 제2 부분(242)을 갖고 있다.
제1 부분(240)의 제1 평면(44)은, 평면에서 볼 때, 버스 바(80)와 겹치는 접속부(244)이다. 즉, 접속부(244)는, 제1 평면(44)에 있어서의, 다른 축전 디바이스와 전기적으로 접속하기 위한 영역이며, 축전 디바이스(200)를 모듈화시켰을 때에, 버스 바(80)와 접촉하는 부분이다. 제1 부분(240)의 제2 평면(46)은, 접속부(244)와 대치하는(대향하는) 비접속 영역(246)이다. 제2 부분(242)은, 평면에서 볼 때, 버스 바(80)와 겹치지 않는 비접속부이다. 제1 부분(240)은, 플랜지부(241)를 갖고 있다. 플랜지부(241)는, 제1 평면(44)의, 제2 평면(46)과 겹치지 않는 부분이다.
축전 디바이스(200)에서는, 평면에서 볼 때, 단자판(40)의 제1 평면(44)에 있어서의, 다른 축전 디바이스와 전기적으로 접속하기 위한 접속부(244)의 면적은, 단자판(40)의 제2 평면(46)에 있어서의 접속부(244)와 대치하는 비접속 영역(246)의 면적보다도 크다.
2.2. 제2 변형예
다음으로, 본 실시 형태의 제2 변형예에 따른 축전 디바이스에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 9는 본 실시 형태의 제2 변형예에 따른 축전 디바이스(210)를 모식적으로 도시하는 평면도(Z축 방향에서 본 도면)이다. 도 10은 본 실시 형태의 제2 변형예에 따른 축전 디바이스(210)를 모식적으로 도시하는 도 9의 X-X선 단면도이다.
축전 디바이스(210)에서는, 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 홀더부(50)가 돌기부(58)를 갖고 있는 점에 대해, 축전 디바이스(100)와 다르다. 돌기부(58)는, 단자판(40)에 형성된 개구부(49)에 위치하고 있다. 도시의 예에서는, 돌기부(58)는, 오목부(52)의 저면에 형성되고, 상기 저면으로부터 상방으로(＋Z축 방향으로) 돌출되어 있다. 돌기부(58)의 형상은, 돌기부(58)가 개구부(49)에 위치하고 있으면 특별히 한정되지 않지만, 도시의 예에서는, 원기둥이다. 돌기부(58)는, 개구부(49)의 외연의 내측에 위치하고 있다. 또한, 돌기부(58)의 수는, 특별히 한정되지 않는다.
단자판(40)에 형성된 개구부(49)는, 단자판(40)을 Z축 방향으로 관통하고 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 개구부(49)와 볼트부(70) 사이에 내부 단자부(60)가 위치하고 있어도 된다. 또한, 도시는 하지 않지만, 단자판(40a)에 있어서, 개구부(49)는, 볼트부(70)의 위치보다 ＋X축 방향측에 위치하고 있어도 되고, 단자판(40b)에 있어서, 개구부(49)는, 볼트부(70)의 위치보다 －X축 방향측에 위치하고 있어도 된다.
축전 디바이스(210)에서는, 상기한 바와 같이, 단자판(40)에는, 개구부(49)가 형성되고, 홀더부(50)는, 개구부(49)에 위치하고 있는 돌기부(58)를 갖고 있다. 그로 인해, 축전 디바이스(210)에서는, 예를 들어 볼트부(70)에 너트부(72)를 체결하여 단자판(40)에 버스 바(80)를 고정할 때에, 토크압이 너트부(72)의 회전 방향으로 가해져도 단자판(40)이 회전하는 것을 억제할 수 있고, 홀더부(50)가 경도하기 어려워진다.
개구부(49)의 형상은, 그 내부에 돌기부(58)가 위치하고 있으면 특별히 한정되지 않고, 단자판(40)에 형성된 개구부(49) 대신에, 예를 들어 도시는 하지 않지만, 단자판(40)의 하면(제2 평면)(46)에 형성된 오목부여도 된다. 이러한 구조를 취한 경우에도, 마찬가지의 효과가 얻어진다.
2.3. 제3 변형예
다음으로, 본 실시 형태의 제3 변형예에 따른 축전 디바이스에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 11은 본 실시 형태의 제3 변형예에 따른 축전 디바이스(220)를 모식적으로 도시하는 단면도이며, 도 4에 대응하고 있다.
축전 디바이스(100)에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 단자판(40)의 제3면(48)은 단차를 갖고 있었다.
이에 반해, 축전 디바이스(220)에서는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 단자판(40)의 제3면(48)은, 단차를 갖고 있지 않고, 제1 평면(44) 및 제2 평면(46)에 대해 경사져 있다. 즉, 단자판(40)은, 홀더부(50)와 접하는 부분에 있어서, 경사를 갖고 있다. 구체적으로는, 제3면(48)은, 제1 평면(44) 및 제2 평면(46)에 대해 경사진 평탄한 면(역 테이퍼 형상)이다. 이에 의해, 축전 디바이스(220)에서는, 단자판(40)의 제1 평면(44)의 면적을, 단자판(40)의 제2 평면(46)의 면적보다도 크게 할 수 있다. 단자판(40)은 예를 들어 프레스 가공에 의해 형성된다.
축전 디바이스(220)에서는, 축전 디바이스(100)와 마찬가지로, 단자판(40)과 버스 바(80)의 접촉 저항을 낮게 하면서, 홀더부(50)의, 단자판(40)을 보유 지지하는 힘이 저감하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 홀더부(50)의 ±Y축 방향의 폭을 크게 확보할 수 있으므로, 콤팩트화를 도모할 수 있다.
2.4. 제4 변형예
다음으로, 본 실시 형태의 제4 변형예에 따른 축전 디바이스에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 12는 본 실시 형태의 제4 변형예에 따른 축전 디바이스(230)의 단자판(40)을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
축전 디바이스(230)에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 제2 평면(46)에 볼록부(46a)가 형성되어 있는 점에 대해, 축전 디바이스(100)와 다르다. 즉, 단자판(40)은, 홀더부(50)와 접하는 부분에 있어서, 볼록부(46a)를 갖고 있다. 도시는 하지 않지만, 홀더부(50)에는, 오목부가 형성되어 있고, 볼록부(46a)는 홀더부(50)의 오목부와 끼워 맞추어질 수 있다. 볼록부(46a)의 수나 형상은, 특별히 한정되지 않는다.
축전 디바이스(230)에서는, 홀더부(50)의 오목부와 끼워 맞추어지는 볼록부(46a)에 의해, 홀더부(50)의, 단자판(40)을 보유 지지하는 힘이 저감하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 축전 디바이스(230)에서는, 홀더부(50)의, 단자판(40)을 보유 지지하는 힘을 크게 하기 위해, 단자판(40)을 작게 하고 홀더부(50)를 크게 할 필요가 없으므로, 단자판(40)과 버스 바의 접촉 저항을 낮게 할 수 있다.
2.5. 제5 변형예
다음으로, 본 실시 형태의 제5 변형예에 따른 축전 디바이스에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 13은 본 실시 형태의 제5 변형예에 따른 축전 디바이스(232)의 단자판(40)을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
축전 디바이스(232)에서는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 제2 평면(46)에 오목부(46b)가 형성되어 있는 점에 대해, 축전 디바이스(100)와 다르다. 즉, 단자판(40)은, 홀더부(50)와 접하는 부분에 있어서, 오목부를 갖고 있다. 도시는 하지 않지만, 홀더부(50)에는, 볼록부가 형성되어 있고, 오목부(46b)는 홀더부(50)의 볼록부와 끼워 맞추어져 있어도 된다. 오목부(46b)의 수나 형상은, 특별히 한정되지 않는다.
축전 디바이스(232)에서는, 홀더부(50)의 볼록부와 끼워 맞추어지는 오목부(46b)에 의해, 홀더부(50)의, 단자판(40)을 보유 지지하는 힘이 저감하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 축전 디바이스(232)에서는, 홀더부(50)의, 단자판(40)을 보유 지지하는 힘을 크게 하기 위해, 단자판(40)을 작게 하고 홀더부(50)를 크게 할 필요가 없으므로, 단자판(40)과 버스 바의 접촉 저항을 낮게 할 수 있다.
3. 축전 모듈
다음으로, 본 실시 형태에 따른 축전 모듈에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 14는 본 실시 형태에 따른 축전 모듈(300)을 모식적으로 도시하는 평면도이다.
축전 모듈(300)은, 본 발명에 따른 축전 디바이스를 포함한다. 이하에서는, 본 발명에 따른 축전 디바이스로서, 축전 디바이스(100)를 사용한 예에 대해 설명한다.
축전 모듈(300)은, 복수의 축전 디바이스(100)를 포함한다. 도시의 예에서는, 축전 디바이스(100)는, 4개 설치되어 있지만, 그 수는 특별히 한정되지 않고 축전 모듈(300)의 용도에 따라 임의로 변경할 수 있다. 복수의 축전 디바이스(100)는, 예를 들어 Y축 방향으로 적층되어 있고, 이웃하는 축전 디바이스(100)의 사이에는, 셀간 격리 부재(302)가 배치되어 있다. 셀간 격리 부재(302)의 재질은, 예를 들어 플라스틱 등의 수지이다. 셀간 격리 부재(302)는, 이웃하는 축전 디바이스(100)를, 전기적 및 열적으로 절연할 수 있다.
버스 바(접속 부재)(80)는, 복수의 축전 디바이스(100)를 전기적으로 접속하고 있다. 보다 구체적으로는, 버스 바(80)는, 복수의 축전 디바이스(100)의 단자판(40)의 제1 평면(44)을 전기적으로 접속하고 있다. 즉, 축전 모듈(300)에서는, 축전 디바이스(100a)의 단자판(40)의 제1 평면(44)과, 다른 축전 디바이스(100b)의 단자판(40)의 제1 평면(44)을 버스 바(80)로 전기적으로 접속하고 있다. 또한, 축전 디바이스(100a) 및 축전 디바이스(100b)는, 서로 이웃하는 축전 디바이스(100)이다. 도시의 예에서는, 버스 바(80)는, 복수의 축전 디바이스(100)를 직렬로 접속하고 있다. 또한, 도시는 하지 않지만, 버스 바(80)는, 복수의 축전 디바이스(100)를 병렬로 접속하고 있어도 된다.
축전 모듈(300)에서는, 축전 디바이스(100)에 비해, 고출력화를 도모할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 가능하다. 본 발명은 상술한 각 실시 형태 및 각 변형예를 적절히 조합하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 가능하다. 본 발명은 실시 형태에서 설명한 구성과 실질적으로 동일한 구성(예를 들어, 기능, 방법 및 결과가 동일한 구성, 혹은 목적 및 효과가 동일한 구성)을 포함한다. 또한 본 발명은 상기한 실시 형태에서 설명한 구성의 본질적이지 않은 부분을 다른 구성으로 치환한 구성을 포함한다. 또한 본 발명은 상기한 실시 형태에서 설명한 구성과 동일한 작용 효과를 발휘하는 구성 또는 동일한 목적을 달성할 수 있는 구성도 포함한다. 또한 본 발명은 상기한 실시 형태에서 설명한 구성에 공지 기술을 부가한 구성도 포함한다.
2 : 밀폐 공간
10 : 외장체
12 : 개구
20 : 전극체
30 : 밀봉판
32 : 관통 구멍
34 : 안전 밸브
40 : 단자판
42 : 관통 구멍
44 : 제1 평면(상면)
46 : 제2 평면(하면)
46a : 볼록부
46b : 오목부
48 : 제3면(측면)
49 : 개구부
50 : 홀더부
52 : 오목부
54 : 관통 구멍
56 : 관통 구멍
58 : 돌기부
60 : 내부 단자부
62 : 가스킷
63 : 관통 구멍
64 : 리드부
70 : 볼트부
72 : 너트부
80 : 버스 바
82 : 관통 구멍
100 : 축전 디바이스
200 : 축전 디바이스
210, 220, 230, 232 : 축전 디바이스
240 : 제1 부분
241 : 플랜지부
242 : 제2 부분
244 : 접속부
246 : 비접속 영역
300 : 축전 모듈
302 : 셀간 격리 부재

Claims (10)

  1. 개구를 갖는 외장체와,
    상기 외장체에 수용된 전극체와,
    상기 전극체와 전기적으로 접속된 단자판과,
    상기 단자판의 주변에 설치된 홀더부
    를 포함하고,
    상기 단자판이 상기 홀더부와 접하는 부분에 있어서, 단차 또는 경사를 가지며,
    상기 단자판의 외측의 제1 평면의 면적은, 상기 단자판의 상기 제1 평면과 반대측의 제2 평면의 면적보다도 크고,
    상기 단자판의 상기 제1 평면과 상기 제2 평면을 접속하는 제3면은, 상기 단차 또는 상기 경사를 가지며,
    상기 단자판은, 평면에서 볼 때, 길이 방향을 갖는 형상이며,
    상기 제1 평면의 상기 길이 방향의 크기는, 상기 제2 평면의 상기 길이 방향의 크기와 동일하며,
    상기 제2 평면의 상기 길이 방향과 직교하는 크기에 대한, 상기 제1 평면의 상기 길이 방향과 직교하는 크기는, 1.1 이상 1.5 이하인, 축전 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 축전 디바이스는 리튬 이온 캐패시터인, 축전 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단자판에는, 개구부가 형성되고,
    상기 홀더부는, 상기 개구부에 위치하고 있는 돌기부를 갖고 있는, 축전 디바이스.
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 축전 디바이스를 포함하고,
    상기 축전 디바이스의 상기 단자판의 상기 제1 평면과, 다른 상기 축전 디바이스의 상기 단자판의 상기 제1 평면을 접속 부재로 전기적으로 접속하고 있는 축전 모듈.
  5. 제4항의 기재의 상기 축전 디바이스의 상기 단자판에는 개구부가 형성되고,
    상기 홀더부는 상기 개구부에 위치하고 있는 돌기부를 갖고 있는 축전 모듈.
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