KR102079962B1 - 축전 장치 - Google Patents

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게이이치로 고바야시
신고 야마네
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

축전 장치(1)는, 제1 전극(12) 및 제2 전극(11)을 포함하는 전극체와, 제1 전극(12)에 접속된 제1 집전 단자(7)와, 제2 전극(11)에 접속된 제2 집전 단자(6)와, 전극체를 수용하는 수용 케이스와, 수용 케이스와 전극체의 사이에 배치된 절연 필름을 구비하고, 제1 집전 단자(7)의 전기적인 도통 저항은, 제2 집전 단자(6)의 전기적인 도통 저항보다 높고, 절연 필름에는, 제1 집전 단자(7)와 인접하는 위치에 형성된 제1 절결부(68)와, 제2 집전 단자(6)와 인접하는 위치에 형성된 제2 절결부(67)가 형성되어 있고, 제1 절결부(68)의 절결 면적은, 제2 절결부(67)의 절결 면적보다 작다.

Description

축전 장치{POWER STORAGE DEVICE}
본 개시는 축전 장치에 관한 것이다.
종래부터 축전 장치에 대하여 여러가지의 것이 제안되어 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2010-198946호 공보에 기재된 축전 장치는, 전극체와, 수용 케이스와, 정극 집전 단자와, 부극 집전 단자와, 절연 필름 포위체를 구비한다.
전극체는, 정극 시트와, 부극 시트와, 세퍼레이터를 적층한 상태에서 권회함으로써 형성되어 있고, 전극체는 편평 형상으로 형성되어 있다.
전극체는, 제1 주측면 및 제2 주측면과, 제1 측면 및 제2 측면과, 상면 및 하면을 포함한다.
절연 필름 포위체는 전극체의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있고, 절연 필름 포위체에는, 상방을 향하여 개구되는 개구부가 형성되어 있다. 절연 필름 포위체는, 제1 주벽부 및 제2 주벽부와, 하벽부와, 제1 측벽부 및 제2 측벽부와, 제3 측벽부 및 제4 측벽부를 포함한다.
제1 주벽부는, 제1 주측면에 배치되어 있다. 제2 주벽부는, 제2 주측면에 배치되어 있다. 하벽부는, 전극체의 하면에 배치되어 있다.
제1 측벽부 및 제2 측벽부는 전극체의 제1 측면에 배치되어 있고, 제1 측벽부 및 제2 측벽부는 서로 겹치도록 배치되어 있다.
제3 측벽부 및 제4 측벽부는 전극체의 제2 측면에 배치되어 있고, 제3 측벽부 및 제4 측벽부는 서로 겹치도록 배치되어 있다.
그리고, 제1 측벽부에는 제1 절결부가 형성되어 있고, 제3 측벽부에는 제2 절결부가 형성되어 있다.
상기와 같이 형성된 절연 필름 포위체를 제조할 때에는, 우선, 긴 절연 필름을 롤상으로 권회한 절연 롤체를 준비한다. 긴 절연 필름의 양쪽 측변에는, 간격을 두고 절결부가 형성되어 있다.
그리고, 절연 필름을 소정 길이로 인출할 때에는, 절결부에 위치 결정용 핀을 삽입하여, 절연 필름을 인출한다. 절연 필름을 소정 길이로 인출한 후, 절연 필름을 절단한다. 절단한 절연 필름을 꺾어 구부려서, 절연 필름 포위체를 형성한다.
축전 장치에 있어서, 정극 집전 단자를 형성하는 금속 재료와, 부극 집전 단자를 형성하는 금속 재료는 상이하다. 또한, 정극 집전 단자의 판 두께나 형상과, 부극 집전 단자의 판 두께나 형상은 상이한 경우가 있다. 그 때문에, 일반적으로, 정극 집전 단자의 전기적인 도통 저항과, 부극 집전 단자의 전기적인 도통 저항은 상이하다.
한편, 과충전 시 등에 있어서, 전극체 내에서 고온 가스가 발생하는 경우가 있다. 이 고온 가스가 발생하는 기점이 되는 것은, 집전 단자와 전극체의 접속 부분에 있어서, 고온으로 된 부분이다. 그 때문에, 고온 가스의 발생 기점은, 정극 집전 단자 또는 부극 집전 단자 중 전기적인 도통 저항이 높은 쪽과, 전극체와의 접속 부분에 발생하기 쉽다.
절연 필름 포위체에 있어서, 절결부가 형성된 부분에서는, 내열성이 낮게 되어 있다. 그 때문에, 절연 필름 포위체 중 절결부가 형성된 부분에, 고온 가스가 분사되면, 고온 가스가 절연 필름 포위체를 조기에 녹여, 장시간에 걸쳐 수용 케이스에 고온 가스가 직접 분사될 우려가 있다.
수용 케이스에 고온 가스가 장시간에 걸쳐 분사되면, 수용 케이스가 녹아 수용 케이스에 구멍이 형성될 우려가 있다.
본 개시는, 상기와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 수용 케이스 및 전극체의 사이에 설치된 절연 필름을 구비한 축전 장치에 있어서, 치수 정밀도가 높은 절연 필름을 형성할 수 있음과 함께, 전극체 내에 있어서 고온 가스 등이 발생하였다고 해도, 고온 가스가 수용 케이스에 분사되는 시간의 단축화가 도모된 축전 장치를 제공하는 것이다.
본 개시에 관한 축전 장치는, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전극체와, 제1 전극에 접속된 제1 집전 단자와, 제2 전극에 접속된 제2 집전 단자와, 전극체를 수용하는 수용 케이스와, 수용 케이스와 전극체의 사이에 배치된 절연 필름을 구비한다. 상기 제1 집전 단자의 전기적인 도통 저항은, 제2 집전 단자의 전기적인 도통 저항보다 높다. 상기 절연 필름에는, 제1 집전 단자와 인접하는 위치에 형성된 제1 절결부와, 제2 집전 단자와 인접하는 위치에 형성된 제2 절결부가 형성되어 있다. 상기 제1 절결부의 절결 면적은, 제2 절결부의 절결 면적보다 작다.
상기 축전 장치에 따르면, 충방전 시에 제1 집전 단자의 온도가 높아지기 쉽다. 한편, 과충전 시나 내부 단락 시 등에 있어서, 전극체 내에서 고온 가스가 발생하는 경우가 있다. 이 고온 가스의 발생 기점은 온도가 높은 부분에서 발생하기 쉽고, 제1 집전 단자 및 전극체의 접속 부분 및 그 주위에 위치하는 부분이, 고온 가스의 발생 기점이 되기 쉽다. 고온 가스가 발생 기점에서 발생하기 시작하면, 이 발생 기점에서 많은 고온 가스가 발생하기 쉽다.
절연 필름에는, 고온 가스의 발생 기점이 되기 쉬운 제1 집전 단자와 인접하는 제1 절결부가 형성되어 있고, 제1 절결부의 절결 면적은 작다.
이 때문에, 제1 집전 단자와 수용 케이스의 사이의 대부분에는, 절연 필름이 배치되어 있고, 제1 집전 단자 및 전극체의 접속 부분 및 그 주위로부터 많은 고온 가스가 발생하였다고 해도, 고온 가스가 수용 케이스에 직접적으로 분사되는 것을 억제할 수 있다.
상기 절연 필름을 제조할 때에는, 제1 절결부 및 제2 절결부를 이용할 수 있으며, 치수 정밀도가 높은 절연 필름을 형성할 수 있다.
상기 전극체는, 권회 축선의 주위를 둘러싸도록 형성된 권회체이다. 상기 전극체는, 권회 축선이 연장되는 방향의 일단에 위치함과 함께 제1 전극이 형성된 제1 단부면과, 권회 축선이 연장되는 방향의 타단에 위치함과 함께 제2 전극이 형성된 제2 단부면을 포함한다. 상기 절연 필름은, 제1 단부면과 대향하도록 배치 됨과 함께, 서로 중첩되도록 배치된 제1 벽부 및 제2 벽부와, 제2 단부면과 대향하도록 배치됨과 함께, 서로 중첩되도록 배치된 제3 벽부 및 제4 벽부를 포함한다. 상기 제1 절결부는 제1 벽부에 형성되어 있고, 제2 절결부는 제3 벽부에 형성되어 있다.
상기 축전 장치에 따르면, 전극체는 권회체이기 때문에, 전극체 내에서 발생한 고온 가스는, 제1 단부면 및 제2 단부면으로부터 분출되기 쉽다.
제1 단부면에는, 제1 벽부 및 제2 벽부가 배치되어 있고, 제1 단부면으로부터 분출된 고온 가스가 절연 필름을 용융하기 위해 요하는 시간을 길게 할 수 있다. 그 결과, 수용 케이스에 고온 가스가 직접 분사되는 시간을 짧게 할 수 있고, 수용 케이스에 구멍이 형성되는 것을 억제할 수 있다.
마찬가지로, 제2 단부면측에도, 제3 벽부 및 제4 벽부가 배치되어 있기 때문에, 수용 케이스에 고온 가스가 분사되는 시간을 짧게 할 수 있다.
상기 제1 절결부는, 제1 집전 단자의 단부와 대향하는 위치에 형성되어 있고, 제2 절결부는, 제2 집전 단자의 단부와 대향하는 위치에 형성되어 있다.
상기 축전 장치에 따르면, 축전 장치(1)의 충방전 시에, 제1 집전 단자 및 제2 집전 단자 내를 전류가 흐른다. 제1 절결부는 제1 집전 단자의 단부와 대향하는 위치에 형성되어 있기 때문에, 제1 집전 단자 및 수용 케이스의 사이의 대부분에는, 절연 필름이 배치되게 된다. 그 결과, 제1 집전 단자 및 수용 케이스의 절연성을 확보할 수 있다. 제2 절결부는 제2 집전 단자의 하단부에 형성되어 있고, 제2 집전 단자와 수용 케이스의 사이의 대부분에는 절연 필름이 배치되어 있다. 이에 의해, 제2 집전 단자 및 수용 케이스의 사이의 절연성이 확보되어 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부의 도면과 관련되어 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은, 축전 장치(1)를 도시하는 사시도이며, 일부를 분해한 상태에 있어서의 사시도이다.
도 2는, 축전 장치(1)를 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은, 전극체(3)를 전개한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 4는, 정극 시트(40), 세퍼레이터(41), 부극 시트(42) 및 세퍼레이터(43)의 적층체를 권회한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 5는, 도 1에 도시하는 V 방향으로부터 벽부(63) 등을 보았을 때의 평면도이다.
도 6은, 도 1에 도시하는 V1 방향으로부터 벽부(65) 등을 보았을 때의 평면도이다.
도 7은, 축전 장치(1)에 설치된 전류 차단 장치(80)를 모식적으로 도시하는 모식도이다.
도 8은, 절연 필름(10)의 제조 공정을 도시하는 공정 흐름도이다.
도 9는, 롤체 준비 공정 S1 및 인출 공정 S2를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 10은, 절단한 절연 시트(91)를 도시하는 평면도이다.
도 1 내지 도 10을 사용하여, 본 실시 형태에 관한 축전 장치에 대하여 설명한다. 도 1 내지 도 10에 도시하는 구성 중, 동일 또는 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 1은, 축전 장치(1)를 도시하는 사시도이며, 일부를 분해한 상태에 있어서의 사시도이다. 도 2는, 축전 장치(1)를 도시하는 분해 사시도이다. 축전 장치(1)는, 수용 케이스(2)와, 전극체(3)와, 정극 외부 단자(4)와, 부극 외부 단자(5)와, 정극 집전 단자(6)와, 부극 집전 단자(7)와, 절연 부재(8, 9)와, 절연 필름(10)과, 전해액(13)을 구비한다.
수용 케이스(2)는, 케이스 본체(15)와 덮개(16)를 포함한다. 케이스 본체(15) 및 덮개(16)는, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 형성되어 있다.
케이스 본체(15)는, 상방을 향하여 개구되는 개구부가 형성되어 있다. 덮개(16)는 케이스 본체(15)의 개구부를 폐색하도록 배치되어 있고, 덮개(16)의 외주연부는 케이스 본체(15)의 개구 에지부에 용접되어 있다.
덮개(16)에는 주액구(17)가 형성되어 있고, 이 주액구(17)는 밀봉 부재(18)에 의해 폐색되어 있다. 전해액(13)은 유기 용매이며, 전해액(13)은 수용 케이스(2) 내에 수용되어 있다.
정극 외부 단자(4) 및 부극 외부 단자(5)는, 덮개(16)의 상면에 설치되어 있다. 정극 외부 단자(4)는, 절연 부재(20)와, 금속판(21)과, 단자 볼트(22)를 포함한다. 절연 부재(20)는, 덮개(16)의 상면에 배치되어 있다. 금속판(21)은, 절연 부재(20)의 상면에 배치되어 있다. 단자 볼트(22)는, 절연 부재(20)의 상면측에 배치되어 있고, 금속판(21)에 형성된 관통 구멍에 하측으로부터 상방을 향하여 삽입되어 있다.
부극 외부 단자(5)는, 정극 외부 단자(4)와 마찬가지로 형성되어 있다. 부극 외부 단자(5)는, 절연 부재(23)와, 금속판(24)과, 단자 볼트(25)를 포함한다.
정극 집전 단자(6) 및 부극 집전 단자(7)는, 덮개(16)의 하면측에 배치되어 있다. 정극 집전 단자(6)는, 다리부(30)와, 받침대(31)와, 돌출부(32)를 포함한다. 정극 집전 단자(6)는, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등에 의해 형성되어 있다.
받침대(31)는 판상으로 형성되어 있고, 돌출부(32)는, 받침대(31)의 상면에 형성되어 있고, 상방을 향하여 돌출되도록 형성되어 있다. 다리부(30)는, 받침대(31)로부터 하방을 향하여 연장되도록 형성되어 있다. 다리부(30)는, 전극체(3)의 정극에 용접되어 있다.
부극 집전 단자(7)는, 다리부(33)와, 받침대(34)와, 돌출부(35)를 포함한다. 부극 집전 단자(7)는, 예를 들어 구리 또는 구리 합금 등에 의해 형성되어 있다. 받침대(34)는 판상으로 형성되어 있다. 돌출부(35)는, 받침대(34)의 상면으로부터 상방으로 돌출되도록 형성되어 있다. 다리부(33)는, 받침대(34)로부터 하방을 향하여 연장되도록 형성되어 있다. 다리부(33)는, 전극체(3)의 부극에 용접되어 있다.
여기서, 부극 집전 단자(제1 집전 단자)(7)의 전기적인 도통 저항은, 정극 집전 단자(제2 집전 단자)(6)의 전기적인 도통 저항보다 높다. 구체적으로는, 부극 집전 단자(7)의 돌출부(35)의 상단부로부터 다리부(33)의 하단부까지의 전기적인 도통 저항은, 정극 집전 단자(6)의 돌출부(32)의 상단부로부터 다리부(30)의 하단부까지의 전기적인 도통 저항보다 높다. 이 때문에, 축전 장치(1)의 충방전 시에 있어서, 부극 집전 단자(7) 쪽이, 정극 집전 단자(6)보다 온도가 높아지기 쉽다. 또한, 정극 집전 단자(6)나 부극 집전 단자(7)의 전기적인 도통 저항은, 정극 집전 단자(6) 및 부극 집전 단자(7)의 재료, 형상 및 판 두께 등에 따라 결정된다.
전극체(3)는, 정극 시트(40)와, 세퍼레이터(41)와, 부극 시트(42)와, 세퍼레이터(43)를 순차적으로 적층하여, 이 적층체를 권회함으로써 형성되어 있다.
도 3은, 전극체(3)를 전개한 상태를 도시하는 사시도이다. 이 도 3에 도시하는 예에 있어서는, 세퍼레이터(43)의 상면측에 부극 시트(42)가 배치되어 있다. 부극 시트(42)의 상면측에 세퍼레이터(41)가 배치되어 있다. 세퍼레이터(41)의 상면측에 정극 시트(40)가 배치되어 있다.
정극 시트(40)는, 금속박(45)과 정극 합재층(46)을 포함한다. 금속박(45)은, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 형성되어 있다. 금속박(45)은 긴 직사각형 형상으로 형성되어 있고, 금속박(45)은 한 쌍의 긴 변부와 한 쌍의 짧은 변부를 포함한다. 정극 합재층(46)은, 정극 활물질이나 바인더 등을 포함한다. 정극 합재층(46)은, 금속박(45)의 표리면에 형성되어 있다. 금속박(45)에는, 정극 합재층(46)이 형성되어 있지 않은 미도포부(47)가 형성되어 있다. 미도포부(47)는, 금속박(45)의 한쪽의 긴 변부를 따라 연장되도록 형성되어 있다.
부극 시트(42)는, 금속박(48)과 부극 합재층(49)을 포함한다. 금속박(48)은, 예를 들어 구리 또는 구리 합금에 의해 형성되어 있다. 금속박(48)은 직사각형 형상으로 형성되어 있고, 금속박(48)은 한 쌍의 긴 변부와 한 쌍의 짧은 변부를 포함한다. 부극 합재층(49)은, 부극 활물질이나 바인더 등을 포함한다. 부극 합재층(49)은, 금속박(48)의 표리면에 형성되어 있다. 금속박(48)에는, 부극 합재층(49)이 형성되어 있지 않은 미도포부(50)가 형성되어 있다. 미도포부(50)는, 금속박(48)의 한쪽의 긴 변부를 따라 연장되도록 형성되어 있다.
또한, 부극 시트(42)의 미도포부(50)와, 정극 시트(40)의 미도포부(47)가 서로 반대측이 되도록, 정극 시트(40) 및 부극 시트(42)는 적층되어 있다.
도 4는, 정극 시트(40), 세퍼레이터(41), 부극 시트(42) 및 세퍼레이터(43)의 적층체를 권회한 상태를 도시하는 사시도이다. 정극 시트(40), 세퍼레이터(41), 부극 시트(42) 및 세퍼레이터(43)를 적층한 적층체를 권회 축선(O1)의 주위를 둘러싸도록 권회한다.
전극체(3)는, 편평 형상으로 형성되어 있다. 전극체(3)는, 주측면(51, 52)과 단부면(53, 54)을 포함한다. 주측면(51) 및 주측면(52)은, 전극체(3)의 두께 방향으로 배열되어 있다. 단부면(53)은 권회 축선(O1)이 연장되는 방향의 일단에 위치하고 있고, 단부면(54)은 권회 축선(O1)이 연장되는 방향의 타단에 위치하고 있다.
정극 시트(40)의 미도포부(47)는 단부면(53)측에 있어서 권회되어 있고, 부극 시트(42)의 미도포부(50)는 단부면(54)측에서 권회되어 있다. 그리고, 권회된 미도포부(47)에 의해 정극(11)이 형성되어 있고, 권회된 미도포부(50)에 의해 부극(12)이 형성되어 있다. 이와 같이, 전극체(3)에 있어서, 정극(11)은 단부면(53)에 형성되어 있고, 부극(12)은 단부면(54)에 형성되어 있다.
도 2에 있어서, 전극체(3)의 정극(11)에는, 정극 집전 단자(6)의 다리부(30)가 용접되어 있고, 전극체(3)의 부극(12)에는, 부극 집전 단자(7)의 다리부(33)가 용접되어 있다. 절연 부재(8)는, 정극 집전 단자(6)와 덮개(16)의 사이에 배치되어 있다. 절연 부재(8)는, 받침대(55)와 통부(56)를 포함한다. 통부(56)는 받침대(55)의 상면에 형성되어 있고, 통부(56)에는 관통 구멍(56a)이 형성되어 있다. 관통 구멍(56a)은 통부(56)의 상단부로부터 받침대(55)의 하면에 달하도록 형성되어 있다. 통부(56)는, 덮개(16)에 형성된 관통 구멍에 삽입되어 있다.
돌출부(32)는, 관통 구멍(56a)과, 절연 부재(20) 및 금속판(21)에 형성된 관통 구멍에 삽입되어 있다. 돌출부(32)의 상단부는 코오킹되어 있고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 돌출부(32)의 상단부에는 돌출부(36)가 형성되어 있다.
이 돌출부(36)에 의해, 정극 집전 단자(6)와, 정극 외부 단자(4)의 금속판(21)이 연결되어 있다. 이에 의해, 정극 외부 단자(4)와 정극 집전 단자(6)가 전기적으로 도통되어 있다. 또한, 정극 집전 단자(6)를 통하여, 정극 외부 단자(4)와, 전극체(3)의 정극(11)이 전기적으로 접속되어 있다.
돌출부(36)가 금속판(21)과 걸림 결합함으로써, 절연 부재(8)는, 정극 집전 단자(6)와 정극 외부 단자(4)에 밀착되어 있다. 절연 부재(8)는, 덮개(16)와 정극 집전 단자(6)의 사이의 절연성을 확보하고 있다.
절연 부재(9)는, 절연 부재(8)와 마찬가지로 형성되어 있다. 절연 부재(9)는, 받침대(57)와 통부(58)를 포함한다. 통부(58)에는, 관통 구멍(58a)이 형성되어 있다. 관통 구멍(58a)은, 통부(58)의 상단부로부터 받침대(57)의 하면에 달하도록 형성되어 있다.
통부(58)는, 덮개(16)에 형성된 관통 구멍에 삽입되어 있다. 부극 집전 단자(7)의 돌출부(35)는, 관통 구멍(58a)과, 절연 부재(23) 및 금속판(24)에 형성된 관통 구멍에 삽입되어 있다. 돌출부(35)의 상단부는 코오킹되어 있고, 돌출부(35)의 상단부에는 돌출부(37)가 형성되어 있다.
이 돌출부(37)에 의해, 부극 집전 단자(7)와, 부극 외부 단자(5)의 금속판(24)이 연결되어 있다. 이에 의해, 부극 외부 단자(5)와, 부극 집전 단자(7)와, 부극(12)이 전기적으로 접속되어 있다.
돌출부(37)가 금속판(24)과 걸림 결합함으로써, 절연 부재(9)는, 부극 집전 단자(7) 및 덮개(16)에 밀착되어 있다. 절연 부재(9)는, 덮개(16)와 부극 집전 단자(7)의 사이의 절연성을 확보하고 있다. 또한, 절연 부재(8, 9)가 덮개(16)에 밀착됨으로써, 수용 케이스(2) 내의 밀봉성이 확보되어 있다.
절연 필름(10)은 주머니상으로 형성됨과 함께, 절연 필름(10)에는 상방을 향하여 개구되는 개구부(60)가 형성되어 있다. 절연 필름(10)은, 예를 들어 폴리이미드, 방향족 폴리아미드, 페놀 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 불소 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리아미드 수지 등의 수지 등으로 형성되어 있다. 절연 필름(10)은, 전극체(3)의 하방으로부터 삽입되어 있고, 전극체(3)와 수용 케이스(2)의 사이에 배치되어 있다.
절연 필름(10)은, 복수의 벽부(61 내지 66)를 포함한다. 벽부(61)는, 전극체(3)의 주측면(51)에 배치되어 있다. 벽부(62)는, 전극체(3)의 주측면(52)에 배치되어 있다.
벽부(63) 및 벽부(64)는 전극체(3)의 단부면(53)과 대향하도록 배치됨과 함께, 벽부(63) 및 벽부(64)는 서로 중첩되도록 배치되어 있다. 벽부(63)는 벽부(64)의 외측에 배치되어 있고, 벽부(63)에는 절결부(67)가 형성되어 있다.
벽부(65) 및 벽부(66)는 전극체(3)의 단부면(54)과 대향하도록 배치됨과 함께, 벽부(65) 및 벽부(66)는 서로 중첩되도록 배치되어 있다. 또한, 벽부(65)는 벽부(66)의 외측에 배치되어 있다. 벽부(65)에는 절결부(68)가 형성되어 있다.
도 1에 있어서, 절결부(67)는, 정극 집전 단자(6)와 인접하는 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는, 절결부(67)는, 권회 축선(O1)이 연장되는 방향에 있어서, 정극 집전 단자(6)와 인접하는 위치에 형성되어 있다. 이 도 1에 도시하는 예에 있어서는, 정극 집전 단자(6)의 다리부(30)의 하단부와, 절결부(67)는, 권회 축선(O1)이 연장되는 방향에 있어서 중첩되도록 배치되어 있다.
도 5는, 도 1에 도시하는 V 방향으로부터 벽부(63) 등을 보았을 때의 평면도이다. 또한, V 방향은, 권회 축선(O1)이 연장되는 방향이다. 이 도 5에 도시하는 바와 같이, 권회 축선(O1)이 연장되는 방향에 있어서, 절결부(67) 및 다리부(30)를 보면, 정극 집전 단자(6)의 다리부(30)의 하단부는 절결부(67) 내에 위치하고 있다. 또한, 벽부(63)의 내측에는 벽부(64)가 배치되어 있고, 다리부(30)는 절연 필름(10) 내에 위치하고 있다.
이 도 5 등에 도시하는 예에 있어서는, 절결부(67)는 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 절결부(67)는, 벽부(63)의 측변(70)에 형성되어 있다. 절결부(67)는, 복수의 정점(71 내지 74)을 포함한다. 절결부(67)의 절결 면적은, 정점(71 내지 74)에 의해 둘러싸인 영역의 면적이다. 또한, 절결부(67)의 형상으로서는, 각종 형상을 채용할 수 있다.
도 6은, 도 1에 도시하는 V1 방향으로부터 벽부(65) 등을 보았을 때의 평면도이다. 또한, V1 방향은, 권회 축선(O1)이 연장되는 방향이다. 이 도 6에 도시하는 바와 같이, 권회 축선(O1)이 연장되는 방향에 있어서, 절결부(68)를 보면, 부극 집전 단자(7)의 다리부(33)의 하단부는, 절결부(68) 내에 위치하고 있다. 또한, 벽부(65)의 내측에는 벽부(66)가 위치하고 있고, 다리부(33)는 절연 필름(10) 내에 위치하고 있다.
이 도 6에 도시하는 예에 있어서는, 절결부(68)는 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 절결부(68)는 벽부(65)의 측변(75)에 형성되어 있다.
절결부(68)는, 복수의 정점(76 내지 79)을 포함한다. 절결부(68)의 절결 면적은, 정점(76 내지 79)에 의해 둘러싸인 영역의 면적이다. 또한, 절결부(68)의 형상으로서는, 각종 형상을 채용할 수 있다. 여기서, 절결부(68)의 절결 면적은, 절결부(67)의 절결 면적보다 작다.
도 7은, 축전 장치(1)에 설치된 전류 차단 장치(80)를 모식적으로 도시하는 모식도이다. 전류 차단 장치(80)는, 온도 센서(81)와, 전력선(82, 83)과, 릴레이(84)와, 제어부(85)를 포함한다.
온도 센서(81)는 수용 케이스(2)의 표면에 설치되어 있고, 온도 센서(81)는 수용 케이스(2)의 온도를 측정하고 있다. 전력선(82)은 정극 외부 단자(4)에 접속되어 있고, 전력선(83)은 부극 외부 단자(5)에 접속되어 있다. 릴레이(84)는 전력선(83)에 설치되어 있다.
제어부(85)는, 온도 센서(81)로부터 수용 케이스(2)의 온도 정보를 취득한다. 제어부(85)는, 온도 센서(81)가 측정한 온도가 소정의 역치 이하일 때에는, 릴레이(84)를 ON으로 하며, 온도 센서(81)가 측정한 온도가 소정의 역치를 초과하면, 릴레이(84)를 OFF로 한다.
예를 들어, 릴레이(84)가 OFF로 되면, 축전 장치(1)에 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있고, 축전 장치(1)의 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 축전 장치(1)에 설치되는 전류 차단 장치로서는, 도 7에 도시하는 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, CID 등을 채용해도 된다. 또한, 전류 차단 장치에 한정되지 않고, 축전 장치(1)에 소화제나 냉각제를 공급하는 공급 장치 등이어도 된다.
상기와 같이 구성된 축전 장치(1)에 있어서 과충전이나 내부 단락이 발생하면, 전극체(3) 내에 있어서 발열 반응이 일어나고, 전극체(3)로부터 고온 가스가 분출될 가능성이 있다.
전극체(3)는 권회체이기 때문에, 전극체(3) 내에서 발생한 고온 가스는 단부면(53, 54)으로부터 분출된다. 전극체(3)로부터 분출되는 고온 가스의 온도는, 알루미늄 등의 융점을 초과하는 경우가 있다.
단부면(53)에는 복수의 벽부(63, 64)가 배치되어 있고, 단부면(54)에도 복수의 벽부(65, 66)가 배치되어 있다. 이 때문에, 단부면(53)으로부터 분출된 고온 가스가 벽부(63, 64)를 용융시킬 때까지 요하는 시간을 길게 할 수 있다. 마찬가지로, 단부면(54)으로부터 분출된 고온 가스가 벽부(65, 66)를 용융시킬 때까지 요하는 시간을 길게 할 수 있다.
이에 의해, 고온 가스가 분출이 침정화될 때까지의 동안에, 수용 케이스(2)에 고온 가스가 분사되는 총 시간을 짧게 할 수 있다. 고온 가스가 수용 케이스(2)에 분사되는 시간을 짧게 함으로써, 수용 케이스(2)의 일부가 용융되어, 수용 케이스(2)에 구멍이 형성되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 고온 가스가 수용 케이스(2)에 분사되는 시간을 짧게 할 수 있으므로, 수용 케이스(2)의 고온화를 억제할 수 있다. 이에 의해, 절연 부재(20, 23)가 녹거나, 절연 부재(8, 9)가 녹는 것을 억제할 수 있다.
부극 집전 단자(7)는, 정극 집전 단자(6)보다 전기적인 도통 저항이 높고, 부극 집전 단자(7) 쪽이 정극 집전 단자(6)보다 온도가 높아지기 쉽다.
전극체(3) 내에 있어서 온도가 높은 부분이 기점이 되어, 고온 가스가 발생한다. 본 실시 형태에 있어서는, 부극 집전 단자(7)의 온도가 높아지기 쉽기 때문에, 부극 집전 단자(7) 및 부극(12)의 용접 부분이 고온 가스의 발생 기점이 되기 쉽다.
이 때문에, 부극 집전 단자(7)가 설치된 단부면(54)으로부터 많은 고온 가스가 분출되기 쉽다. 단부면(54)측에 배치된 벽부(65)에 형성된 절결부(68)의 절결 면적은, 단부면(53)에 설치된 벽부(63)의 절결부(67)의 절결 면적보다 작기 때문에, 단부면(54)으로부터 많은 고온 가스가 분출되었다고 해도, 벽부(65)를 용융시키기 위해 요하는 시간을 길게 할 수 있다. 그 결과, 수용 케이스(2)에 단부면(54)으로부터 분출된 고온 가스가 분사되는 시간을 짧게 할 수 있다.
상기한 바와 같이, 전극체(3)로부터 고온 가스가 분출될 때에는, 수용 케이스(2)의 온도는 높게 되어 있으며, 전류 차단 장치(80)가 구동된다.
전류 차단 장치(80)가 구동되어, 릴레이(84)가 OFF로 되면 축전 장치(1) 내에서 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있고, 전극체(3) 내에 있어서의 발열 반응이 억제된다. 또한, 축전 장치(1)에 소화제나 냉각제를 공급하는 공급 장치가 설치되어 있는 경우에는, 효과적으로 전극체(3)의 발열 반응을 억제할 수 있다.
이와 같이, 벽부(63, 64, 65, 66)가, 고온 가스를 가로막고 있는 동안에, 전류 차단 장치(80)나 공급 장치가 구동함으로써, 고온 가스가 수용 케이스(2)에 직접적으로 닿기 전에, 고온 가스의 발생을 억제할 수 있다.
가령, 수용 케이스(2)에 고온 가스가 분사되어, 수용 케이스(2)의 측면에 구멍이 형성되면, 수용 케이스(2)로부터 전해액(13)이 외부로 누출되어 버리는 등의 폐해가 발생한다. 본 실시 형태에 관한 축전 장치(1)에 있어서는, 상기와 같은 폐해가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
축전 장치(1)에 있어서 내부 단락이나 과충전 등과 같은 이상 발생 시에 있어서의 축전 장치(1)의 작용에 대하여 설명하였다. 이어서, 급속 충전 시 등과 같은 통상의 사용 시에 있어서의 축전 장치(1)의 작용 등에 대하여 설명한다.
축전 장치(1)를 급속 충전할 때나, 축전 장치(1)로부터 대전력을 외부에 방전할 때에는, 축전 장치(1) 내에서 대전류가 흐른다.
축전 장치(1) 내에서 대전류가 흐르면, 전극체(3), 정극 집전 단자(6) 및 부극 집전 단자(7)의 온도가 상승한다.
전극체(3)의 주측면(51, 52)의 면적은, 단부면(53, 54)의 면적보다 넓고, 주측면(51, 52)을 덮는 절연 필름(10)의 벽부의 매수는, 단부면(53, 54)을 덮는 절연 필름(10)의 벽부의 매수보다 적다.
이 때문에, 전극체(3)의 열의 대부분은, 절연 필름(10)의 벽부(61, 62)를 통하여, 수용 케이스(2)에 방열된다.
정극 집전 단자(6) 등의 열은, 벽부(63, 64)를 통하여, 수용 케이스(2)에 방열된다. 벽부(63)에는, 절결 면적이 큰 절결부(67)가 형성되어 있기 때문에, 정극 집전 단자(6) 등의 열은 절결부(67)를 통하여 수용 케이스(2)에 방열된다.
부극 집전 단자(7) 등의 열은 벽부(65, 66)를 통하여, 수용 케이스(2)에 방열된다. 특히, 벽부(65)에는 절결부(68)가 형성되어 있기 때문에, 부극 집전 단자(7) 등의 열은 절결부(68)를 통하여, 수용 케이스(2)에 양호하게 방열된다.
축전 장치(1)를 충전할 때나, 축전 장치(1)로부터 전력을 외부에 방전할 때에는, 전류는, 전극체(3)의 정극(11)과, 정극 집전 단자(6)와, 정극 외부 단자(4)를 통과한다. 절결부(67)는, 정극 집전 단자(6)의 하단부측에 형성되어 있다. 그 때문에, 정극 집전 단자(6)와, 수용 케이스(2)의 내표면의 사이의 대부분은, 2매의 벽부(63, 64)에 의해 절연되어 있고, 정극 집전 단자(6) 및 수용 케이스(2)의 절연성이 확보되어 있다.
축전 장치(1)가 충방전할 때에는, 부극(12)과, 부극 집전 단자(7)와, 부극 외부 단자(5)를 전류가 흐른다.
절결부(68)는, 부극 집전 단자(7)의 하단부측에 형성되어 있다. 이 때문에, 부극 집전 단자(7)와 수용 케이스(2)의 내표면의 사이의 대부분은, 벽부(65, 66)에 의해 절연되어 있고, 부극 집전 단자(7) 및 수용 케이스(2)의 절연성이 확보되어 있다.
본 실시 형태에 있어서, 절연 필름(10)은 벽부(63) 및 벽부(64)를 구비한 예에 대하여 설명하였지만, 벽부(64)는 필수적인 구성은 아니다. 예를 들어, 절결부(67)가 형성된 벽부(63)만이 정극 집전 단자(6)와 인접하는 위치에 설치되도록 해도 된다.
마찬가지로, 벽부(66)는 필수적인 구성은 아니다. 예를 들어, 절결부(68)가 형성된 벽부(65)만을 부극 집전 단자(7)와 인접하는 위치에 배치하도록 해도 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 권회체형의 전극체(3)를 구비한 축전 장치(1)에 적용한 예에 대하여 설명하였지만, 적층체형의 전극체를 구비한 축전 장치에 적용해도 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 부극 집전 단자(7)의 전기적인 도통 저항이 정극 집전 단자(6)의 전기적인 도통 저항보다 높은 예에 대하여 설명하였지만, 정극 집전 단자(6) 쪽이 부극 집전 단자(7)보다 도통 저항이 높은 경우에도 적용할 수 있다. 이 경우에는, 절결부(67)의 절결 면적을 절결부(68)의 절결 면적보다 작게 한다.
이어서, 절연 필름(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 8은, 절연 필름(10)의 제조 공정을 도시하는 공정 흐름도이다. 절연 필름(10)을 제조하는 공정은, 롤체 준비 공정 S1과, 인출 공정 S2와, 절단 공정 S3과, 용착 공정 S4를 포함한다.
도 9는, 롤체 준비 공정 S1 및 인출 공정 S2를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 롤체 준비 공정 S1에 있어서는, 절연 롤체(90)를 준비한다. 절연 롤체(90)는, 긴 절연 시트(91)를 권회함으로써 형성되어 있다.
인출 공정 S2는, 절연 롤체(90)에 권회된 절연 시트(91)를 인출하는 공정이다. 절연 시트(91)는, 폭 방향의 양단에 위치하는 측변(92) 및 측변(93)을 포함한다.
측변(92)에는, 복수의 절결부(68)가 간격을 두고 형성되어 있다. 측변(93)에는, 복수의 절결부(67)가 간격을 두고 형성되어 있다.
인출 공정 S2에 있어서, 절연 시트(91)를 인출할 때에는, 핀(95)을 절결부(68)에 삽입함과 함께, 핀(96)을 절결부(67)에 삽입한다.
그리고, 핀(95, 96)을 인출 방향으로 이동시킴으로써, 절연 시트(91)를 인출한다. 절단 공정 S3에 있어서는, 인출한 절연 시트(91)를 소정 길이로 절단한다.
이와 같이, 핀(95, 96)을 절결부에 삽입하여, 절연 시트(91)를 인출하도록 함으로써, 절연 시트(91)의 인출 길이를 정확하게 제어하기 쉬워지고, 절연 시트(91)를 정확하게 소정 위치에서 절단할 수 있다.
도 10은, 절단한 절연 시트(91)를 도시하는 평면도이다. 이 도 9에 도시하는 바와 같이, 절단된 절연 시트(91)의 한쪽의 측변에는 절결부(68)가 형성되어 있고, 다른 쪽의 측변에는 절결부(67)가 형성되어 있다.
용착 공정 S4에 있어서는, 절단한 절연 시트(91)를 꺾어 구부려서, 절연 필름(10)을 형성하는 공정과, 벽부(63) 및 벽부(64)를 용착하는 공정과, 벽부(65) 및 벽부(66)를 용착하는 공정을 포함한다. 상기 각 공정을 거침으로써, 절연 필름(10)을 형성할 수 있다.
이와 같이, 절연 필름(10)에 절결부(67, 68)를 형성하도록 함으로써, 절연 필름(10)의 제조 정밀도를 높일 수 있음과 함께, 절결부(67, 68)의 절결 면적을 바꿈으로써, 이상 시에 있어서의 수용 케이스(2)의 천공을 억제할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 나타나고, 청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함될 것이 의도된다.

Claims (3)

  1. 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 전극체와,
    상기 제1 전극에 접속된 제1 집전 단자와,
    상기 제2 전극에 접속된 제2 집전 단자와,
    상기 전극체를 수용하는 수용 케이스와,
    상기 수용 케이스와 상기 전극체의 사이에 배치된 절연 필름을
    구비하고,
    상기 제1 집전 단자의 전기적인 도통 저항은, 상기 제2 집전 단자의 전기적인 도통 저항보다 높고,
    상기 절연 필름에는, 상기 제1 집전 단자와 인접하는 위치에 형성된 제1 절결부와, 상기 제2 집전 단자와 인접하는 위치에 형성된 제2 절결부가 형성되어 있고,
    상기 제1 절결부의 절결 면적은, 상기 제2 절결부의 절결 면적보다 작은, 축전 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극체는, 권회 축선의 주위를 둘러싸도록 형성된 권회체이고,
    상기 전극체는, 상기 권회 축선이 연장되는 방향의 일단에 위치함과 함께 상기 제1 전극이 형성된 제1 단부면과, 상기 권회 축선이 연장되는 방향의 타단에 위치함과 함께 상기 제2 전극이 형성된 제2 단부면을 포함하고,
    상기 절연 필름은, 상기 제1 단부면과 대향하도록 배치됨과 함께, 서로 중첩되도록 배치된 제1 벽부 및 제2 벽부와,
    상기 제2 단부면과 대향하도록 배치됨과 함께, 서로 중첩되도록 배치된 제3 벽부 및 제4 벽부를
    포함하고,
    상기 제1 절결부는, 상기 제1 벽부에 형성되어 있고,
    상기 제2 절결부는, 상기 제3 벽부에 형성된, 축전 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 절결부는, 상기 제1 집전 단자의 단부와 대향하는 위치에 형성되어 있고,
    상기 제2 절결부는, 상기 제2 집전 단자의 단부와 대향하는 위치에 형성된, 축전 장치.
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