KR20220136231A - 축전 장치 - Google Patents

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KR20220136231A
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마사시 가토
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

축전 장치(1)는, 복수의 축전 셀(101)과, 상기 복수의 축전 셀을 수용하는 케이스(200)와, 절연성을 가지는 재료로 이루어지며, 상기 복수의 축전 셀의 각 축전 셀의 일부를 피복하는 피복부(15)를 구비한다. 상기 각 축전 셀(101)은, 복수의 전극체(110)와, 상기 복수의 전극체에 접속된 집전판(120)과, 상기 복수의 전극체와 상기 집전판의 일부를 피복하는 라미네이트 필름(130)과, 상기 라미네이트 필름 내에 충전된 전해액을 가진다. 상기 집전판(120)은, 상기 라미네이트 필름으로부터 돌출하는 돌출부(122)를 가진다. 상기 피복부(15)는, 상기 돌출부(122)를 피복한다.

Description

축전 장치{POWER STORAGE DEVICE}
본 개시는, 축전 장치에 관한 것이다.
종래, 복수의 축전 셀을 구비하는 축전 장치가 알려져 있다. 예를 들면, 일본공개특허 특개2013-229266호 공보에는, 일방향으로 적층된 복수의 전지와, 복수의 전지를 포위하는 박스체를 구비하는 전지 모듈이 개시되어 있다. 각 전지는, 라미네이트 필름을 외장으로 한 직사각 형상의 라미네이트형 전지이다. 각 전지의 단변(短邊)이 되는 양단부의 중앙으로부터 각각 얇은 금속판으로 이루어지는 전극 탭이 띠 형상으로 도출되어 있다.
일본공개특허 특개2013-229266호 공보에 기재되는 전지 모듈에서는, 라미네이트 필름으로부터 전해액이 누출된 경우, 각 전지 사이가 단락되는 경우가 있다.
본 개시의 목적은, 라미네이트 필름으로부터 전해액이 누출된 경우에 있어서의 단락의 발생을 억제 가능한 축전 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 일 국면에 따른 축전 장치는, 복수의 축전 셀과, 상기 복수의 축전 셀을 수용하는 케이스와, 절연성을 가지는 재료로 이루어지며, 상기 복수의 축전 셀의 각 축전 셀의 일부를 피복하는 피복부를 구비하고, 상기 각 축전 셀은, 복수의 전극체와, 상기 복수의 전극체의 각각 접속된 집전판과, 상기 복수의 전극체와 상기 집전판의 일부를 피복하는 라미네이트 필름과, 상기 라미네이트 필름 내에 충전된 전해액을 가지고, 상기 집전판은, 상기 라미네이트 필름으로부터 돌출하는 돌출부를 가지고, 상기 피복부는, 상기 돌출부를 피복한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부의 도면과 관련하여 이해되는 이 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은, 본 개시의 일 실시형태의 축전 장치를 포함하는 세트 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1에 있어서의 II-II선에 의한 단면도이다.
도 3은, 축전 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시이다
본 개시의 실시형태에 관하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하에서 참조하는 도면에서는, 동일 또는 그에 상당하는 부재에는, 동일한 번호가 붙여져 있다.
도 1은, 본 개시의 일 실시형태의 축전 장치를 포함하는 세트 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 도 1에 있어서의 II-II선에 의한 단면도이다. 이 세트 전지(1)는, 예를 들면, 전기 자동차 등의 전동차에 탑재된다.
도 1 및 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 세트 전지(1)는, 축전 장치(10)와, 냉각 장치(20)를 구비하고 있다. 냉각 장치(20)는, 축전 장치(10)를 냉각하는 장치이다. 냉각 장치(20)는, 축전 장치(10)의 측부에 접하도록 배치되어 있다. 도 1에 나타내어지는 바와 같이, 냉각 장치(20)는, 그 내부를 냉각 매체(물 등)(C)가 흐르도록 구성되어 있다. 또한, 도 1에서는, 냉각 장치(20)의 일부가 파단된 상태가 나타내어져 있다.
도 1에 나타내어지는 바와 같이, 축전 장치(10)는, 한 쌍의 외부 단자(11, 12)를 가지고 있다. 일방의 외부 단자(11)은, 정극 단자이고, 타방의 외부 단자(12)은, 부극 단자이다. 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 축전 장치(10)는, 축전 모듈(100)과, 케이스(200)와, 절연 시트(300)와, 충전부(400)를 구비하고 있다.
도 3은, 축전 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시이다. 도 2 및 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 축전 모듈(100)은, 적어도 하나의 축전 셀(101)을 포함하고 있다. 본 실시형태에서는, 축전 모듈(100)은, 복수의 축전 셀(101)을 가지고 있다. 복수의 축전 셀(101)은, 일방향(도 1에 있어서의 상하 방향)으로 적층되어 있다. 또한, 도 2 및 도 3에는, 3개의 축전 셀(101)이 나타내어져 있지만, 축전 셀(101)의 수는, 특별히 한정되지 않는다. 축전 셀(101)로서, 예를 들면, 리튬 이온 전지를 들 수 있다.
축전 셀(101)은, 이른바 라미네이트형 셀이다. 즉, 축전 셀(101)은, 복수의 전극체(110)와, 집전판(120)과, 라미네이트 필름(130)과, 접착 부재(140)와, 전해액(미도시)을 가지고 있다.
복수의 전극체(110)는, 일방향으로 적층되어 있다. 복수의 전극체(110)는, 정극 시트와 부극 시트를 포함한다. 정극 시트 및 부극 시트 사이에는, 세퍼레이터가 배치되어 있다. 각 전극체(110)의 단부는, 집전판(120)에 전기적으로 접속되어 있다.
라미네이트 필름(130)은, 복수의 전극체(110) 및 집전판(120)의 일부를 피복하고 있다. 라미네이트 필름(130) 내에는, 전해액(미도시)이 충전되어 있다.
도 2 및 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 집전판(120)은, 라미네이트 필름(130)으로부터 돌출하는 돌출부(122)를 가지고 있다. 각 돌출부(122)는, 복수의 축전 셀(101)이 전기적으로 직렬로 접속되도록 버스 바(102)에 의해 접속되어 있다.
도 3에 나타내어지는 바와 같이, 일방향에 있어서의 일방측의 단부에 배치된 축전 셀(101)의 돌출부(122)에는, 외부 단자(11)를 가지는 버스 바(13)가 접속되어 있고, 일방향에 있어서의 타방측의 단부에 배치된 축전 셀(101)의 돌출부(122)에는, 외부 단자(12)를 가지는 버스 바(14)가 접속되어 있다.
접착 부재(140)는, 라미네이트 필름(130)을 집전판(120)에 접착하는 부재이다. 접착 부재(140)는, 절연성을 가지는 재료(수지 등)로 이루어진다. 접착 부재(140)는, 라미네이트 필름(130)으로부터 돌출하는 형상을 가지고 있다. 즉, 접착 부재(140)는, 돌출부(122)의 일부를 피복하는 일부 피복부(142)(도 2 및 도 3을 참조)를 가지고 있다.
케이스(200)는, 축전 모듈(100)을 수용하고 있다. 케이스(200)는, 금속(알루미늄 등)으로 이루어진다. 도 1에 나타내어지는 바와 같이, 케이스(200)는, 케이스 본체(210)와, 폐색판(220)을 가지고 있다.
케이스 본체(210)는, 적어도 일방향으로 개구하고 있다. 본 실시형태에서는, 케이스 본체(210)는, 각 축전 셀(101)의 적층 방향과 직교하는 방향으로 연장되는 중심축을 가지는 사각통 형상으로 형성되어 있다. 케이스 본체(210)에는, 주입구(h)(도 2를 참조)가 마련되어 있다.
폐색판(220)은, 케이스 본체(210)의 개구를 막도록 케이스 본체(210)에 용접되어 있다. 폐색판(220)은, 평판 형상으로 형성되어 있다.
냉각 장치(20)는, 케이스 본체(210)의 외측면에 접하도록 마련되어 있다. 환언하면, 냉각 장치(20)는, 각 축전 셀(101)의 적층 방향과 직교하는 방향으로 케이스(200)에 접하도록 마련되어 있다.
절연 시트(300)는, 케이스 본체(210)의 내면 및 폐색판(220)의 내면을 피복하고 있다. 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 절연 시트(300)는, 케이스 본체(210)의 상면 및 하면을 피복하고 있어도 된다.
충전부(400)는, 절연성을 가지는 재료로 이루어진다. 충전부(400)는, 열전도성을 가지는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 충전부(400)는, 케이스(200)의 주입구(h)를 통해 케이스(200) 내에 상기 재료(본 실시형태에서는 포팅재)를 주입하는 것에 의해 형성된다.
도 2에 나타내어지는 바와 같이, 충전부(400)는, 돌출부(122)의 선단을 피복하는 선단 피복부(410)를 가지고 있다. 선단 피복부(410)는, 접착 부재(140)의 일부 피복부(142)와 함께, 돌출부(122)의 전역을 피복하고 있다. 즉, 일부 피복부(142) 및 선단 피복부(410)는, 돌출부(122)를 피복하는 피복부(15)(도 2를 참조)를 구성하고 있다. 또한, 충전부(400)는, 일부 피복부(142)를 피복하고 있어도 된다.
충전부(400)는, 버스 바(102, 13, 14)의 전역을 피복하고 있는 것이 바람직하다. 충전부(400)는, 케이스 본체(210)의 내면에 마련된 절연 시트(300)와, 폐색판(220)의 내면에 마련된 절연 시트(300)에 접하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 케이스(200)에 대한 축전 모듈(100)의 상대 변위가 억제된다.
도 2에 나타내어지는 바와 같이, 축전 장치(10)는, 제한 유닛(500)을 더 구비하고 있어도 된다. 제한 유닛(500)은, 축전 모듈(100)과 케이스 본체(210)의 사이에 배치되어 있다. 또한, 제한 유닛(500)은, 서로 인접하는 한 쌍의 축전 셀(101) 사이에 배치되어도 된다.
제한 유닛(500)은, 각 축전 셀(101)의 적층 방향에 있어서의 케이스(200)에 대한 축전 모듈(100)의 상대 변위를 제한한다. 제한 유닛(500)은, 예를 들면, 다일레이턴시성을 가지는 재료로 이루어진다. 즉, 각 축전 셀(101)의 팽창 시 등, 케이스(200)에 대하여 각 축전 셀(101)이 작은 속도로 상기 적층 방향으로 상대 변위할 때에는, 제한 유닛(500)은, 탄성 변형하는 것에 의해 각 축전 셀(101)의 팽창을 흡수한다. 한편, 축전 장치(10)의 진동 시 등, 케이스(200)에 대하여 각 축전 셀(101)이 비교적 큰 속도로 상기 적층 방향으로 상대 변위할 때에는, 제한 유닛(500)은, 상대적으로 큰 탄성률을 나타내는 것에 의해 케이스(200)에 대한 각 축전 셀(101)의 상대 변위를 규제한다. 이에 의해, 축전 장치(10)의 진동 시에 있어서의 축전 모듈(100)의 공진이 억제된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 축전 장치(10)에서는, 집전판(120) 중 라미네이트 필름(130)으로부터 돌출하는 돌출부(122)가 피복부(15)에 의해 피복되어 있기 때문에, 전해액이 라미네이트 필름(130)으로부터 누출된 경우에 있어서도, 각 축전 셀(101)간이 단락되는 것이 억제된다.
또한, 본 실시형태에서는, 상기 적층 방향과 직교하는 방향에 있어서의 케이스(200)의 측부로부터, 열전도성을 가지는 재료로 이루어지는 충전부(400)를 개재하여 냉각 장치(20)에 의해 집전판(120) 및 버스 바(102)가 냉각된다. 집전판(120) 및 버스 바(102)는 금속으로 이루어지기 때문에, 축전 모듈(100)이 유효하게 냉각된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 일부 피복부(142) 및 선단 피복부(410)가 피복부(15)를 구성하는 예가 나타내어졌지만, 피복부(15)의 구성은, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 접착 부재(140)가 라미네이트 필름(130)으로부터 돌출하고 있지 않고, 충전부(400)가 돌출부(122)의 전역을 피복하고 있어도 된다. 이 경우, 충전부(400)의 일부가 피복부(15)를 구성한다. 또한, 이 경우에 있어서, 충전부(400)는, 라미네이트 필름(130)의 단부를 피복하고 있어도 된다.
상술한 예시적인 실시형태는, 이하의 양태의 구체예인 것이 당업자에 의해 이해된다.
상기 실시형태에 있어서의 축전 장치는, 복수의 축전 셀과, 상기 복수의 축전 셀을 수용하는 케이스와, 절연성을 가지는 재료로 이루어지며, 상기 복수의 축전 셀의 각 축전 셀의 일부를 피복하는 피복부를 구비하고, 상기 각 축전 셀은, 복수의 전극체와, 상기 복수의 전극체에 접속된 집전판과, 상기 복수의 전극체와 상기 집전판의 일부를 피복하는 라미네이트 필름과, 상기 라미네이트 필름 내에 충전된 전해액을 가지고, 상기 집전판은, 상기 라미네이트 필름으로부터 돌출하는 돌출부를 가지고, 상기 피복부는, 상기 돌출부를 피복한다.
이 축전 장치에서는, 집전판 중 라미네이트 필름으로부터 돌출하는 돌출부가 피복부에 의해 피복되어 있기 때문에, 전해액이 라미네이트 필름으로부터 누출된 경우에 있어서도, 각 축전 셀간이 단락되는 것이 억제된다.
또한, 상기 케이스의 내면을 피복하는 절연 시트를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 라미네이트 필름으로부터 전해액이 누출된 경우에 있어서도, 그 전해액을 개재하여 케이스와 축전 셀이 도통하는 것이 억제된다.
또한, 절연성을 가지는 재료로 이루어지며, 상기 케이스 내에 충전된 충전부를 더 구비하고, 상기 각 축전 셀은, 상기 라미네이트 필름을 상기 집전판에 접착하기 위한 접착 부재를 더 가지고, 상기 접착 부재는, 상기 돌출부의 일부를 피복하는 일부 피복부를 가지고, 상기 충전부는, 상기 돌출부의 선단을 피복하는 선단 피복부를 가지고, 상기 일부 피복부 및 상기 선단 피복부는, 상기 피복부를 구성하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시형태에 관하여 설명했지만, 금번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 청구 범위에 의해 나타내어지고, 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

Claims (3)

  1. 복수의 축전 셀과,
    상기 복수의 축전 셀을 수용하는 케이스와,
    절연성을 가지는 재료로 이루어지며, 상기 복수의 축전 셀의 각 축전 셀의 일부를 피복하는 피복부를 구비하고,
    상기 각 축전 셀은,
    복수의 전극체와,
    상기 복수의 전극체에 접속된 집전판과,
    상기 복수의 전극체와 상기 집전판의 일부를 피복하는 라미네이트 필름과,
    상기 라미네이트 필름 내에 충전된 전해액을 가지고,
    상기 집전판은, 상기 라미네이트 필름으로부터 돌출하는 돌출부를 가지고,
    상기 피복부는, 상기 돌출부를 피복하는, 축전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스의 내면을 피복하는 절연 시트를 더 구비하는, 축전 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    절연성을 가지는 재료로 이루어지며, 상기 케이스 내에 충전된 충전부를 더 구비하고,
    상기 각 축전 셀은, 상기 라미네이트 필름을 상기 집전판에 접착하기 위한 접착 부재를 더 가지고,
    상기 접착 부재는, 상기 돌출부의 일부를 피복하는 일부 피복부를 가지고,
    상기 충전부는, 상기 돌출부의 선단을 피복하는 선단 피복부를 가지고,
    상기 일부 피복부 및 상기 선단 피복부는, 상기 피복부를 구성하고 있는, 축전 장치.
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