WO2010150489A1 - 蓄電ユニット - Google Patents
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- EDMIBF4 lithium tetrafluoroborate
- TMMIBF4 1,2,3-trimethylimidazolium tetrafluoroborate
- DIBF4 1,3-dimethylimidazolium tetrafluoroborate
- the solvent and the electrolyte do not particularly limit the present invention.
- the electric double layer capacitors constituting the storage unit 1 are electrically connected in series by the connecting member 20 which is a metal plate.
- the connecting member 20 is the outer surface of the terminal plate 3 of one electric double layer capacitor 1a and the outer bottom surface of the outer case 4 of the other electric double layer capacitor 1b. It abuts and is joined.
- the storage unit in the present embodiment is configured by providing a plurality of sets of two electric double layer capacitors 1a and 1b.
- the storage unit has current collectors formed on both ends of the element respectively joined to the terminal plate or the exterior case, and the outer surface of the terminal plate of the storage unit or the outside of the exterior case. And a cooling unit in contact with the bottom surface.
- the storage unit according to the present invention can dissipate heat through a heat transfer path from the inside of the storage unit to the cooling unit via a member having high thermal conductivity such as a metal member. For this reason, since it can cool more efficiently with respect to heat_generation
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Abstract
蓄電ユニットは、素子の両端に形成された集電体表出部が端子板あるいは外装ケースと接合された蓄電部と、蓄電部の端子板の外表面または外装ケースの外底面に当接する一対の冷却プレートとを備えている。これにより、蓄電部から冷却プレートに至るまで金属部材などの高い熱伝導性を有した材料を介して放熱を行うことができるため、充放電における蓄電部の加熱に対してより効率的に冷却を行うことができる。
Description
本発明は各種電子機器、ハイブリッド自動車や燃料電池車のバックアップ電源用や回生用、あるいは電力貯蔵用等に使用される蓄電ユニットに関する。
従来から、機器の動作中から停止に移るまでに機器から熱エネルギーなどとして不必要に消費される運動エネルギーを、電気エネルギーとして一旦蓄電素子に貯蔵し、必要な際に再利用することが考えられてきた。これにより、消費されるエネルギーを低減し、効率化することができる。その際に、機器の動作に必要なエネルギーを必要な出力で供給することが出来る蓄電素子を用いた蓄電ユニットが使用される。その蓄電素子の候補には、大別してキャパシタと蓄電池の２種類があった。
図６は従来の蓄電ユニットに用いられる電気二重層キャパシタの断面図である。
素子１００は対向した帯状の正極および負極と、正極と負極との間に介在するセパレータを備える。この正極と負極は夫々、端部に電極が形成されていない引き出し部１０１、１０２が形成されており、引き出し部１０１、１０２が互いに突出するようにずれて対向している。そして、引き出し部１０１、１０２が夫々、巻回軸方向両端部を形成するように正極、負極、ならびにセパレータを巻回して形成されている。
正極の引き出し部１０１は、金属製の端子板１０３と溶接などにより接合され、端子板１０３から外部回路へと正極が引き出されていく。
また、負極の引き出し部１０２は、有底筒状の金属ケース１０４の内底面と外底面などからの溶接により接合され、金属ケース１０４の外表面から負極が外部回路へと引き出されていく。
そして、端子板１０３と金属ケース１０４の内面が接触しないように、この間に絶縁テープ（図示なし）などを介在させている。このように夫々の電極を取り出すことによって、端子板１０３や金属ケース１０４のような引き出し端子の役割をする部材と素子１００との接触面積を増やすことができるため、キャパシタ内部における低抵抗化を図ることができる。なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１が知られている。
しかし、電気二重層キャパシタは充放電を繰り返す際に、電気二重層キャパシタが有する内部抵抗によって生じる熱エネルギーにより温度が上昇する。あるいは搭載する電子機器から生じる熱エネルギーなどにより温度が上昇する。そのため、金属ケース内の溶媒分解の促進やセパレータの炭化促進などにより電気二重層キャパシタの信頼性が損なわれる場合があった。
図７は従来の蓄電ユニットの上面断面図である。図７はキャパシタユニットのような蓄電ユニットを冷却する従来の蓄電ユニットである。蓄電ユニットを構成する複数の電池モジュールを保持するホルダー２００が、異なった２種類の形状の区間室（第１区間室２１０、第２区間室２２０）を有している。第１区間室２１０と第２区間室２２０が隣接するように配置すると共に、互いの区間室を仕切る壁（中間仕切り２３０）の表面に中間開口２３１を形成することにより一つの空間を形成している。ホルダー２００に対して外部に設けられた送風機構（図示なし）を用いて電池モジュール２４１と各区間室との間に生じる隙間へ空気を送り込む。第１区間室２１０および第２区間室２２０へ空気を流入させて保持された電池モジュール２４１および電池モジュール２４２を冷却する。
ホルダー２００の外壁を構成する第１表面プレート２１１には空気が流入する入り口である流入開口２１２を設けられている。これにより空気が流入開口２１２から第１区間室２１０へ流入する。そして空気は中間開口２３１を通って第２区間室２２０へ流入する。更に空気は第２区間室２２０側のホルダー２００の外壁を構成する第２表面プレート２２１に設けた排気開口２２２を通って流出する。
この構成により、この蓄電ユニットはホルダー２００の中間に各電池モジュール２４１、２４２を冷却する空気が通過するダクトを形成することが不要となる。そのためホルダー２００を小型化させながらある程度効率的に電池モジュール２４１、２４２を冷却させることができる。なお、この発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献２が知られている。
しかしながら、近年は搭載する電子機器内における設置の自由度を高めるために、蓄電ユニットはより過酷な温度条件で設置することが求められている。それに伴い、蓄電ユニットとしてより優れた冷却手法を見出すことが必要であった。
本発明における蓄電ユニットは、蓄電部と冷却部とを備えている。蓄電部は素子と外装ケースと封口体を有する。素子は、金属箔から成る一対の集電体と、一対の集電体の一方に形成された正極と、一対の集電体の他方に形成された負極と、正極及び負極を一対の電極とし一対の電極の間に介在するセパレータとを備える。外装ケースは素子と電解質を収容する有底筒状の金属からなる。封口体は外装ケースの開口端部を絶縁した状態で封止する金属からなる。冷却部は蓄電部を冷却する冷媒を備えている。集電体の端部には電極が形成されない集電体表出部が設けられている。素子は集電体表出部が互いに逆方向に突出するように巻回または積層されている。一対の集電体の一方に形成された集電体表出部は封口体の内面と接合され、一対の集電体の他方に形成された集電体表出部は外装ケースの内底面と接合されている。そして封口体の外表面および外装ケースの外底面と冷却部が絶縁体された状態で直接的にまたは間接的に当接する。
この構成により本発明の蓄電ユニットは、正極および負極の端部に形成した集電体表出部がそれぞれ封口体の内底面や外装ケースの内底面と接合されている。そのため、素子と封口体および外装ケースとの接触面積を広げることが可能となる。
そして、封口体の外表面および外装ケースの外底面の少なくとも一方が絶縁された状態で冷却部に当接されることにより、接触面積が広がったこの接合箇所を通って素子から熱が伝熱する。そのため、素子から外部への放熱をより促進させることができる。
そしてさらに、素子から冷却部までの距離を縮めると共に、素子から冷却部に至るまで、一貫して熱伝導性に優れた金属部材内を通って熱を伝達させることができる。そのため、素子および冷却部間の更なる伝熱性向上を図ることが可能となる。これらのことから、高い温度条件下においても温度維持特性に優れた蓄電ユニットを提供することができる。
以下に図面を用いながら本発明の蓄電ユニットの説明を行うが、本発明は下記の内容に限定されない。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における蓄電ユニットの分解斜視図である。
図１は本発明の実施の形態１における蓄電ユニットの分解斜視図である。
図１において本実施の形態における蓄電ユニットは、蓄電部１と、接続部材２０と、蓄電部１を冷却する一対の冷却プレート２１ａ、２１ｂ（冷却部）と、一対の絶縁シート２２ａ、２２ｂ（絶縁体）から成る。蓄電部１は並列に隣接するように配置された円筒状の複数の電気二重層キャパシタから構成されている。接続部材２０は蓄電部１を電気的に接続する金属板から成るものである。
図２は本発明の実施の形態１における蓄電ユニットに用いられるキャパシタと接続部材を示した正面断面図である。図２において、蓄電部１を構成する単体の電気二重層キャパシタ１ａは素子２と、素子２および電解液（図示なし）を収容する有底筒状の外装ケース４と、端子板３から構成される。端子板３は外装ケース４の開口端部を絶縁体である封口部材５を介在させて封止する金属製の封口体である。
アルミニウム箔から成る一対の集電体のうち一方の集電体の表裏面に活性炭を塗布して正極が形成されており、他方の集電体の表裏面に活性炭を塗布して負極が形成されている。素子２は正極と、負極と、正極と負極とを対向させてその間に介在するセパレータとから成る。素子２の一対の集電体の端部には、電極が形成されずに集電体が表出した集電体表出部２ａ、集電体表出部２ｂがそれぞれ形成されている。
図２において集電体表出部２ａ、集電体表出部２ｂが互いに逆方向に突出するように設置されている。
なお、このセパレータの材料として、セルロース系の紙、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミドなどが挙げられるが本発明はこれらの材料に限定されない。
これら負極と正極とセパレータとを巻回して素子２が構成されている。このように素子２を巻回状にして作製することにより、巻回状である素子２の巻回軸方向両端は、突出した集電体表出部２ａ、集電体表出部２ｂが密集した状態でそれぞれ構成されている。
端子板３はアルミニウム製であり、端子板３は、素子２の集電体表出部２ｂと対向している。そして、集電体表出部２ｂと端子板３の素子２と対向する面とが溶接などによって接合され、互いに電気的に接続されている。
外装ケース４は例えば有底円筒状のアルミニウム製のケースである。そして、外装ケース４の内底面は素子２の集電体表出部２ａと対向し、溶接などにより接合され、互いに電気的に接続されている。なお、外装ケース４はアルミニウムの他にアルミニウム合金であってもよい。
また、図２において外装ケース４は、端子板３を用いて開口部を封止することで、素子２と電解液を収容している。この電解液を構成する溶媒として、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）などのうち少なくとも一つを用いることができる。電解質として、例えばテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＡＢＦ４）や、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＥＭＡＢＦ４）、１－エチル－３－メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＥＭＩＢＦ４）、１－エチル－２、３－ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＥＤＭＩＢＦ４）、１、２、３－トリメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＴＭＩＢＦ４）及び１、３－ジメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＤＭＩＢＦ４）などのうち少なくとも一つを用いることができる。しかし溶媒、電解質は特に本発明を限定するものではない。
封口部材５は外装ケース４の開口部と端子板３との間に圧入され、端子板３と共に外装ケース４の開口部を封止している。封口部材５に絶縁性に優れた材料を用いることにより、正極または負極の極性を帯びた端子板３と外装ケース４を絶縁している。
さらに、封口部材５に対して、封口部材５の固定と封止強度の向上を目的に、外装ケース４は封口部材５の当接箇所へ外装ケース４の外周面から内周面に向かって絞り加工を行っている（絞り加工部４ａ）。さらに、外装ケース４の開口端部を外装ケース４の外側から内側へ向かってカーリング加工をすることによりかしめている（カーリング加工部４ｂ）。このカーリング加工部４ｂを形成することにより、外装ケース４の開口端部に封口部材５は圧着され、さらに封止強度が高められる。封口部材５には例えばブチルゴムなどが用いられるが、端子板３および外装ケース４とを絶縁できる材料であれば特に限定されない。
また、図１において電気二重層キャパシタ１ａに並列に隣接された電気二重層キャパシタ１ｂは、電気二重層キャパシタ１ａに対して端子板３が逆方向に配置されるように隣接する。このように、本実施の形態における蓄電ユニットは、それぞれの端子板３が互いに逆方向に配置された電気二重層キャパシタが並列に隣接した構成である。
また、一対の蓄電部１のうち一方の蓄電部１(例えば電気二重層キャパシタ１ｂ)の外装ケース４の外底面と他方の蓄電部１(例えば電気二重層キャパシタ１ａ)の端子板３の外表面が逆の極性となるようにしている。
蓄電部１を構成する電気二重層キャパシタどうしを金属板である接続部材２０で電気的に直列に接続している。隣接する２個１組の電気二重層キャパシタ１ａ、１ｂにおいて、接続部材２０は一方の電気二重層キャパシタ１ａの端子板３の外表面および他方の電気二重層キャパシタ１ｂの外装ケース４の外底面と当接し、接合されている。本実施の形態における蓄電ユニットはこの２個１組の電気二重層キャパシタ１ａ、１ｂが複数組設けられて構成されている。
図１において、接続部材２０が接合された蓄電部１に対して、本実施の形態における蓄電ユニットは冷却プレート２１ａ、２１ｂが蓄電部１を構成する電気二重層キャパシタの高さ方向の両端側に略平行に配置されている。そして冷却プレート２１ａ、２１ｂは、絶縁体からなる絶縁シート２２ａ、２２ｂを介して、蓄電部１に接合された各接続部材２０の外表面と当接している。
本実施の形態における蓄電ユニットでは、蓄電部１を構成する各電気二重層キャパシタにおいて、巻回状の素子において形成された集電体表出部２ａおよび集電体表出部２ｂが端子板３および外装ケース４と接合されている。そのため各電極を引き出す端子の役割を担う端子板３および外装ケース４と素子２が大きな接触面積により接合させることができる。それにより端子板３および外装ケース４と素子２との間における伝熱特性を向上させることができる。
本実施の形態では集電体表出部２ａおよび集電体表出部２ｂを素子２の両端から引き出し、端子板３および外装ケース４と接合した構成の電気二重層キャパシタを用いている。このような電気二重層キャパシタにおいては、集電体表出部２ａおよび集電体表出部２ｂと端子板３および外装ケース４の接合箇所である電気二重層キャパシタの高さ方向の両端部からの発熱が顕著となる。本実施の形態では冷却プレート２１ａ、２１ｂを電気二重層キャパシタの高さ方向の両端部と当接するようにしている。このような構成は集電体表出部２ａおよび集電体表出部２ｂを素子２の両端から引き出した電気二重層キャパシタに対して特に有用である。
また、本発明は蓄電部１の各電気二重層キャパシタの端子板３および外装ケース４と接続する接続部材２０が、絶縁シート２２ａ、２２ｂを介して冷却プレート２１ａ、２１ｂと当接している。これにより、各電気二重層キャパシタの素子２から、端子板３または外装ケース４と接続部材２０を通って冷却プレート２１ａ、２１ｂへ熱を早く伝達させることができる。
本発明は従来の蓄電ユニットの冷却手法の技術思想であった、冷媒と蓄電部との接触面積を得るために蓄電部の側面を冷媒と接触させ冷却するという冷却手法を改め、新たな冷却手法を開発したものである。
従来の蓄電部の側面に冷媒を接触させる構成については、冷媒と蓄電部の側面との接触面積を大きく確保することができる。しかし蓄電部の内部において素子から生じる熱エネルギーを、ケースに収容された電解液や素子内に含まれるセパレータなどを介してケースへ伝えることになる。これら電解液やセパレータの熱伝導率および熱伝達率は金属どうしの場合より低い場合が多い。従来の蓄電部に用いられる素子から冷媒に至るまでの伝熱経路における熱伝導および熱伝達と各部材どうしの接触具合を考慮すると伝熱経路として伝熱特性が不十分であった。
上記従来の冷却手法の抱える課題に対して、本発明は素子２から冷媒までの伝熱速度をいかにして高めるかという考えに基づいて導き出されたものである。そして、素子２から冷媒に至るまでの伝熱経路においてできる限り金属材料内を熱伝導または熱伝達させることにより伝熱特性を高めたものが本発明の蓄電ユニットである。
さらに、本実施の形態における蓄電ユニットが有する集電体表出部２ａおよび集電体表出部２ｂ、端子板３、外装ケース４、接続部材２０は、それぞれ接合されており、その接合方法として例えばレーザー溶接などを用いている。そのため、接合された各部材を一体の金属部材として考えることもでき、伝熱経路として熱伝導および熱伝達が優れている。
また、本実施の形態として、蓄電ユニットは、冷却プレート２１ａ、２１ｂが蓄電部１に接合された接続部材２０の外表面と絶縁シート２２ａ、２２ｂを介して当接している構成である。蓄電部１からの放熱特性をより向上させるために、熱伝導性に優れた絶縁シート２２ａ、２２ｂを用いている。絶縁シート２２ａ、２２ｂを構成する絶縁材料として、例えばシリコン・ウレタン・テフロン（登録商標）・ＰＥＴ・ＰＰＳ・ゴム系等を用いることが好ましい。
図３は本発明の実施の形態１における蓄電ユニットの斜視図である。図４Ａは本発明の実施の形態１における蓄電ユニットの上面図である。図４Ｂは本発明の実施の形態１における蓄電ユニットの正面図である。
図３において、冷却プレート２１ａ、２１ｂは例えば長方形管で構成され、内部には冷媒として水（図示なし）が収容されている。冷却プレート２１ａ、２１ｂに収容されている水は例えば蓄電ユニットとは別にこの水を蓄積するタンク（図示なし）を用意し、水はこのタンクから供給される構成が好ましい。水を冷却プレート２１ａ、２１ｂの内部に充填し、水が冷却プレート２１ａ、２１ｂの内部を一方向へ流れ、最終的にはタンクへ循環して戻り、必要に応じてタンク内で水が冷却される構成が好ましい。
このように水を収容した冷却プレート２１ａ、２１ｂを用いて蓄電部１を冷却する。さらに蓄電部１をより効率的に冷却するために、蓄電部１を挟むように配置された冷却プレート２１ａ、２１ｂ内に収容された水が流れる方向は、互いに逆方向へ流れることが好ましい。冷却プレート２１ａ、２１ｂ内を流れる水の方向がどちらも同じ方向であった場合、冷却プレート２１ａ、２１ｂにおいて水の移動開始地点近傍に配置された蓄電部１の電気二重層キャパシタは十分に冷却することができる。しかし冷却プレート２１ａ、２１ｂにおいて移動終着地点近傍に配置された電気二重層キャパシタはこの移動終着地点に到達するまでに移動する水が各電気二重層キャパシタから吸収した熱エネルギーにより温められる。そのため冷却が不十分になってしまう恐れがあるためである。
さらに、蓄電部１を構成する各電気二重層キャパシタの冷却特性が不均一になり、電気二重層キャパシタ間における内部抵抗の増大などのため、劣化速度が不均一になり、信頼性が電気二重層キャパシタごとに異なってくる場合がある。
図４Ａ、４Ｂにおいて、冷却プレート２１ａ、２１ｂ内の水の流れる方向をそれぞれ逆方向とすることにより、電気二重層キャパシタに当接する少なくとも一方の冷却プレート内を移動する水は移動開始地点により近い水が移動することとなる。そのため、水と電気二重層キャパシタとの温度差からより効率的に冷却ができると共に、各電気二重層キャパシタの冷却特性をより均等にすることが可能となる。
なお、本実施の形態では、蓄電部１に金属板から成る接続部材２０を並べて配設しているため、複数の接続部材２０により形成される平面に合わせると共に、低背化を目的としてプレート状の冷却部を用いて冷却を行った。しかし本発明は特にこれに限定されず、ヒートパイプなどで冷却を行ってもよい。
さらに、本発明における実施の形態１の蓄電ユニットに用いられる蓄電部１は各電気二重層キャパシタを端子板３が逆方向を向くように隣接させた。しかし本発明はこれに限定されず、隣接する電気二重層キャパシタのそれぞれの端子板３が同じ方向を向くように配置しても良い。そしてそれぞれの端子板３が帯びる電気的極性が逆になるように構成してもよい。すなわち一対の蓄電部１のうち一方の蓄電部１の外装ケース４の外底面と他方の蓄電部１の端子板３の外表面が同じ極性となるようにしても良い。また、本発明の実施の形態１においては蓄電ユニットに用いられる蓄電部１を電気的に直列となるように接続したが、これに限らず並列接続としてもよい。
そして、図３などにおいて、配設された複数の電気二重層キャパシタを電気的に接続する複数の接続部材２０において、その一端を電気二重層キャパシタと接続する。更に、他端を外部回路または電子部品など（図示なし）と接続する。上記他端である接続部材２０ａ、２０ｂを電気二重層キャパシタの高さ方向および冷却プレート２１ａ、２１ｂの流路方向に対して略垂直に表出することが好ましい。この構成により、外部回路または電子部品と余分な導線など（図示なし）を引き回す必要なく低抵抗化させて接続させることができる。さらに、接続する外部回路などを冷却プレート２１ａ、２１ｂの外表面上に設けることによって、冷却プレート２１ａ、２１ｂにより、蓄電部１と同時にその外部回路または電子部品も冷却することができる。
また、本実施の形態における蓄電ユニットに用いられる素子２は端子板３および外装ケース４に直接接合させたものである。しかし本発明はこれに限定されず、素子２の集電体表出部２ａ、集電体表出部２ｂへ予め金属板である中間体（図示なし）を接続させても良い。これによりこの中間体と端子板３や金属ケース４を接合させることにより、中間体を素子２に接合させた際に、素子２および中間体と接合具合や平滑性を確認することができ、電気二重層キャパシタの作製において信頼性が向上する。
なお、本発明の蓄電ユニットを本実施の形態では電気二重層キャパシタを用いた蓄電ユニットを使って説明したが、本発明における蓄電ユニットは上記構成に限定されることはない。蓄電部がリチウムイオンを含んだ電解質を用いた電気化学キャパシタや、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池などの蓄電池であっても良い。すなわち電池内の素子の構成が本実施の形態の電気二重層キャパシタのように、両端に集電体表出部を備え、この一対の集電体表出部がケースおよびこのケースを封止する蓋体と接合されると共に、電気的に接続されたものであればよい。このような構成にすることにより、本実施の形態のように電池の高さ方向の両端から優先して放熱を行うことができる。
また、本実施の形態では、素子２が巻回状であったが、箔状である正極および負極が対向すると共に積層され、それぞれに形成された集電体表出部が逆方向に突出するよう構成されたものを用いてもよい。この場合、外装ケースは上記実施の形態１のような有底円筒状ではなく、角筒状である方が好ましい。
そして、本実施の形態では電解液を用いた蓄電ユニットの構成を説明したが、電解液に限定されず、固体電解質や、電解液に少量のバインダを含ませたゲル状電解質であってもよい。
さらに、本実施の形態では、説明を行うために図１～４に示される蓄電部１に蓄電部１を構成する複数の電気二重層キャパシタが一列に並列したものを用いた。しかしこの構成に限定されず、複数の電気二重層キャパシタが複数列により構成されたものなどであっても各電気二重層キャパシタの素子の両端側に一対の冷却プレートが配設されている構成であれば用いることができる。
（実施の形態２）
以下に図面を用いながら本発明における蓄電ユニットの冷却プレートについて説明する。なお、本実施の形態２において、冷却プレート21以外は本実施の形態１と同様の構成である。
以下に図面を用いながら本発明における蓄電ユニットの冷却プレートについて説明する。なお、本実施の形態２において、冷却プレート21以外は本実施の形態１と同様の構成である。
図５は本発明の実施の形態２における蓄電ユニットに用いられる冷却プレート２１ｃの断面斜視図である。
本実施の形態の蓄電ユニットに用いられる冷却プレート２１ｃはその内部に所定の厚みの仕切り壁３０が設けられ、冷媒である水が通る水路３１が複数形成された構成となっている。
このように仕切り壁３０が冷却プレート２１ｃ内部に形成されることにより、実施の形態１の仕切り壁３０が設けられていない冷却プレート２１ａ、２１ｂと比べて、仕切り壁３０が冷媒である水と接触する面積が増加する。冷却プレート２１ｃと水との接触面積を増加させることができるため、冷却プレート２１ｃと水との間における熱伝達率を高めることができる。これにより、蓄電部１から伝わる熱をより効率的に冷媒へ吸収することができる。
以上のように、本発明における蓄電ユニットは素子を構成する電極の端部が端子板および外装ケースに接合されることにより蓄電部をより効率的に冷却する。そのために複数の蓄電部を電気的に接続する接続部材を、素子から電極を引き出した外装ケースの外底面および端子板の外表面の少なくとも一方に接続させ、この接続部材の外表面上に水を収容した冷却プレートを用いて冷却を行った。
これにより、蓄電部の内部で生じる熱を、素子から広い接触面積により接合された端子板または外装ケースへ伝熱し、端子板または外装ケースから当接する冷却プレートへと放熱することができる。冷却プレートの伝熱経路をより熱伝導性および熱伝達性が優れた部材を用いて構成し、蓄電部からの熱をより短い距離、広い接触面積で冷媒へ伝えることができる。そのためにより早く蓄電部を冷却することができる。そのため蓄電ユニットとして信頼性向上を図ることができる。
本発明にかかる蓄電ユニットは、素子の両端に形成された集電体表出部がそれぞれ端子板あるいは外装ケースと接合された蓄電部と、この蓄電部の端子板の外表面または外装ケースの外底面に当接する冷却部とを備えている。これにより、本発明にかかる蓄電ユニットは蓄電ユニット内部から冷却部に至るまでの伝熱経路を金属部材などの高い熱伝導性を有した部材を介して放熱を行うことができる。このため、充放電における蓄電部の発熱に対してより効率的に冷却を行うことができるため、より多くの熱を放つ電子機器や車載用蓄電部として利用することができる。
１ 蓄電部
１ａ，１ｂ 電気二重層キャパシタ
２ 素子
２ａ 集電体表出部
２ｂ 集電体表出部
３ 端子板（封口体）
４ 外装ケース
４ａ 絞り加工部
４ｂ カーリング加工部
５ 封口部材
２０，２０ａ，２０ｂ 接続部材
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 冷却プレート
２２ａ，２２ｂ 絶縁シート
３０ 仕切り壁
３１ 水路
１ａ，１ｂ 電気二重層キャパシタ
２ 素子
２ａ 集電体表出部
２ｂ 集電体表出部
３ 端子板（封口体）
４ 外装ケース
４ａ 絞り加工部
４ｂ カーリング加工部
５ 封口部材
２０，２０ａ，２０ｂ 接続部材
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 冷却プレート
２２ａ，２２ｂ 絶縁シート
３０ 仕切り壁
３１ 水路
Claims (8)
- 金属箔から成る一対の集電体と、
前記一対の集電体のうち一方の集電体に形成された正極と、
前記一対の集電体のうち他方の集電体に形成された負極と、
前記正極及び前記負極を一対の電極とし、前記一対の電極の間に介在するセパレータと、
を備える素子と、
前記素子と電解質を収容する有底筒状の外装ケースと、
前記外装ケースの開口端部を絶縁した状態で封止する封口体と、
を有する蓄電部と、
前記蓄電部を冷却する冷媒を備えた冷却部と、
を備え、
前記一対の集電体の端部に電極が形成されない集電体表出部が設けられ、
前記素子は前記集電体表出部が互いに逆方向に突出するように巻回または積層され、
前記一対の集電体のうち一方の集電体に設けられた集電体表出部は前記封口体の内面と接合され、
前記一対の集電体のうち他方の集電体に設けられた集電体表出部は前記外装ケースの内底面と接合され、
絶縁体が前記封口体の外表面および前記外装ケースの外底面と前記冷却部の間に配置されている
蓄電ユニット。 - 前記蓄電ユニットは
複数の前記蓄電部を電気的に接続する接続部材を更に備え、
複数の前記蓄電部のうち少なくとも一つの蓄電部の前記外装ケースの外底面または前記封口体の外表面と前記接続部材が当接して電気的に接続されると共に、
前記絶縁体が前記冷却部と前記接続部材の間に配置されている
請求項１に記載の蓄電ユニット。 - 少なくとも一対の前記蓄電部の前記封口体が逆方向になるように配置され、
一対の前記蓄電部のうち一方の前記蓄電部の前記外装ケースの外底面と他方の前記蓄電部の前記封口体の外表面が逆の極性であり、
一対の前記蓄電部のうち一方の前記蓄電部の前記外装ケースの外底面と他方の前記蓄電部の前記封口体の外表面が前記接続部材により電気的に接続され、
前記冷却部は、複数の前記蓄電部の両端に、前記接続部材と前記絶縁体を介して配置された
請求項２に記載の蓄電ユニット。 - 少なくとも一対の前記蓄電部の前記封口体が同じ方向になるように配置され、
一対の前記蓄電部のうち一方の前記蓄電部の前記外装ケースの外底面と他方の前記蓄電部の前記封口体の外表面が同じ極性であり、
一対の前記蓄電部の前記外装ケースの外底面どうしまたは前記封口体の外表面どうしが前記接続部材により電気的に接続され、
前記冷却部は、複数の前記蓄電部の両端に、前記接続部材と前記絶縁体を介して配置された
請求項２に記載の蓄電ユニット。 - 前記冷却部は、互いに平行に一対に設けられ、
前記一対の冷却部の内部の冷媒が互いに逆方向に移動する
請求項１に記載の蓄電ユニット。 - 前記冷却部の内部には内部空間を区切る壁部が形成された
請求項１に記載の蓄電ユニット。 - 複数の前記蓄電部に一端が接続された前記接続部材の他端が、複数の前記蓄電部の隣接方向および蓄電部の高さ方向に対して垂直に表出した
請求項２に記載の蓄電ユニット。 - 前記一対の集電体表出部のうち少なくとも一方が金属板である中間体と接合され、
前記中間体の素子と接合された面の裏面が前記封口体または前記外装ケースと接合された
請求項１に記載の蓄電ユニット。
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