WO2015119027A1 - 蓄電デバイス - Google Patents

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WO2015119027A1
WO2015119027A1 PCT/JP2015/052439 JP2015052439W WO2015119027A1 WO 2015119027 A1 WO2015119027 A1 WO 2015119027A1 JP 2015052439 W JP2015052439 W JP 2015052439W WO 2015119027 A1 WO2015119027 A1 WO 2015119027A1
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wall
storage device
positive electrode
negative electrode
housing case
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PCT/JP2015/052439
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真嶋　正利
薫 柚原
光保 上田
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an electricity storage device such as a lithium ion capacitor or a lithium ion battery.
  • a storage case is composed of a bottomed cylindrical outer can and a flat sealing plate that seals an opening of the outer can, and most of the storage case has a rectangular parallelepiped shape (for example, , See Patent Document 1). And the electrode group was accommodated in such an accommodation case. Moreover, the external terminal was provided in the sealing board.
  • a positive electrode tab provided on each of the positive electrode plates and a negative electrode tab provided on each of the negative electrode plates protrude from the end face of the electrode group directed toward the sealing plate.
  • the electrode group and the external terminal are electrically connected through these tabs.
  • the space factor of the electrode group is about 85 to 90% even at the highest, and there is a limit to the improvement of the space factor. . Therefore, the volume energy density calculated
  • an object of the present invention is to provide a power storage device having a remarkably high volumetric energy density as compared with conventional power storage devices.
  • One aspect of the present invention is an electrode group in which a plurality of positive electrode plates and a plurality of negative electrode plates are stacked with a separator interposed therebetween, a storage case in which the electrode group is stored, a storage case, and an electrical connection to the electrode group And an external terminal connected to the battery.
  • the storage case is provided with a first main wall and a second main wall facing each other, a first side wall and a second side wall connecting the first main wall and the second main wall on the left and right sides, and an external terminal. It consists of a top wall and a bottom wall.
  • the electrode group is housed in the housing case with both end surfaces in the stacking direction of the positive electrode plate and the negative electrode plate facing the inner surface of the first main wall and the inner surface of the second main wall, respectively. From the end surface of the electrode group directed toward the top wall, a plurality of positive electrode tabs respectively provided closer to the first side wall with respect to the plurality of positive electrode plates, and closer to the second side wall with respect to the plurality of negative electrode plates, respectively. A plurality of provided negative electrode tabs protrude. A recess that is recessed to a position between the positive electrode tab and the negative electrode tab is formed on the top wall of the housing case.
  • the volume energy density is significantly higher than that of the conventional power storage device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional end view of the electricity storage device along line IV-IV shown in FIG. 3. It is a principal part enlarged view of the cross section along the VV line
  • An electricity storage device includes an electrode group in which a plurality of positive electrode plates and a plurality of negative electrode plates are stacked via a separator, a storage case in which the electrode group is stored, a storage case, and an electrode And an external terminal electrically connected to the group.
  • the storage case is provided with a first main wall and a second main wall facing each other, a first side wall and a second side wall connecting the first main wall and the second main wall on the left and right sides, and an external terminal. It consists of a top wall and a bottom wall.
  • the electrode group is housed in the housing case with both end surfaces in the stacking direction of the positive electrode plate and the negative electrode plate facing the inner surface of the first main wall and the inner surface of the second main wall, respectively. From the end surface of the electrode group directed toward the top wall, a plurality of positive electrode tabs respectively provided closer to the first side wall with respect to the plurality of positive electrode plates, and closer to the second side wall with respect to the plurality of negative electrode plates, respectively. A plurality of provided negative electrode tabs protrude. A recess that is recessed to a position between the positive electrode tab and the negative electrode tab is formed on the top wall of the housing case.
  • the space in the housing case that was wasted in the rectangular electricity storage device is eliminated due to the presence of the recess. Therefore, in the electricity storage device, the space factor of the electrode group is significantly increased, and as a result, a significantly higher volume energy density is realized as compared with the conventional electricity storage device.
  • top and bottom used for the top wall and the bottom wall, respectively, are used for the sake of convenience in order to clarify the positional relationship between the walls constituting the housing case. . Therefore, these terms do not limit that the power storage device is necessarily arranged in a state where the power storage device is used, with the top wall facing vertically upward and the bottom wall facing vertically downward. The same applies hereinafter.
  • the recess extends between the positive electrode tab and the negative electrode tab in the stacking direction, and is open to both the first main wall and the second main wall. According to this configuration, the space factor of the electrode group is increased to 90% or more. Further, according to this configuration, the space factor of the electrode group can be increased to 93% or more.
  • the housing case includes a bottomed cylindrical outer can and a lid that seals the opening of the outer can.
  • the outer can constitutes the first main wall, the second main wall, the first side wall, the second side wall, and the bottom wall in the housing case.
  • a cover body comprises the top wall in which the recessed part is formed in a storage case.
  • the housing case is composed of a bottomed cylindrical outer can and a lid that seals the opening of the outer can.
  • the outer can constitutes a top wall, a second main wall, a first side wall, a second side wall, and a bottom wall in which a recess is formed in the housing case.
  • the lid constitutes the first main wall in the housing case.
  • the housing case is composed of two upper and lower case parts joined together on a surface substantially parallel to the bottom wall.
  • substantially parallel means parallel or within ⁇ 1 degree in parallel
  • the lower case part is a bottomed cylindrical outer can including a portion that becomes a bottom wall in the housing case.
  • the upper case part is a lid that seals the opening of the lower case part, and includes a portion that becomes the top wall in the housing case.
  • the upper case component includes a first housing part in which the positive electrode tab is housed and a second housing part in which the negative electrode tab is housed in the left and right positions of the recess formed in the portion that becomes the top wall. Each is provided.
  • the external terminal includes a positive external terminal electrically connected to the positive electrode tab and a negative external terminal electrically connected to the negative electrode tab. And at least any one of a positive electrode external terminal and a negative electrode external terminal is provided in the inner wall which comprises a recessed part. According to this configuration, the external terminal provided on the inner wall of the recess is pulled out in the direction from the first side wall toward the second side wall or in the opposite direction. Therefore, the external terminal provided on the inner wall of the recess has high strength against the vibration of the power storage device in these directions.
  • FIGS. 1A and 1B are a perspective view and a top view, respectively, conceptually showing the power storage device.
  • 2 and 3 are an exploded perspective view and an exploded front view of the electricity storage device, respectively.
  • the electricity storage device includes a housing case 1, an electrode group 2, a positive electrode external terminal 3, a negative electrode external terminal 4, a positive electrode connection member 5, and a negative electrode connection member 6.
  • the storage case 1 is a case in which the electrode group 2 and the electrolytic solution are stored.
  • the first main wall 11 and the second main wall 12 that face each other, and the first main wall 11 and the second main wall 11 are opposed to each other.
  • the main wall 12 includes a first side wall 13 and a second side wall 14 that connect the left and right sides, a top wall 15, and a bottom wall 16.
  • the direction from the first side wall 13 to the second side wall 14 (the width direction of the power storage device) is the X direction
  • the direction from the first main wall 11 to the second main wall 12 (the thickness direction of the power storage device).
  • a metal such as aluminum or an alloy such as stainless steel as a constituent material of the storage case 1.
  • the top wall 15 of the housing case 1 is formed with a rectangular groove-shaped recess 17 that extends in the Y direction and opens into both the first main wall 11 and the second main wall 12. ing. Accordingly, the first main wall 11 and the second main wall 12 are formed with a U-shaped notch that opens the recess 17. And the 1st accommodating part 18 and the 2nd accommodating part 19 are formed in the right and left of the recessed part 17. As shown in FIG. A positive electrode tab 24 to be described later is accommodated in the first accommodating portion 18, and a negative electrode tab 25 to be described later is accommodated in the second accommodating portion 19.
  • the recess 17 has a shape that is recessed to a position between the positive electrode tab 24 and the negative electrode tab 25.
  • a safety valve 81 and a stopper 82 that blocks the electrolyte injection hole.
  • the housing case 1 includes a bottomed cylindrical outer can 71 and a lid 72 that seals the opening 71a of the outer can 71 as shown in FIG.
  • the outer can 71 constitutes the first main wall 11, the second main wall 12, the first side wall 13, the second side wall 14, and the bottom wall 16 in the housing case 1.
  • the lid 72 constitutes the top wall 15 in which the concave portion 17 is formed in the housing case 1. 2 shows a state in which the electrode group 2 is slightly pulled out from the opening 71a of the outer can 71.
  • FIG. 4 is a cutaway end view of the electricity storage device along the line IV-IV shown in FIG.
  • the electrode group 2 a plurality of positive plates 21 and a plurality of negative plates 22 are alternately stacked via separators 23.
  • each of the positive electrode plates 21 is accommodated in a bag 28 formed of two separators 23 adjacent to each other via the positive electrode plate 21.
  • the bag 28 is formed by crimping the edges of the two separators 23 together.
  • the electrode group 2 includes both end surfaces 2b and 2c in the stacking direction (matching the Y direction) of the positive electrode plate 21 and the negative electrode plate 22, the inner surface of the first main wall 11 and the second main wall 12 Are accommodated in the housing case 1 in a state of being opposed to the inner surface of each. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, in the assembled state of the power storage device, the end surface 2 a of the electrode group 2 directed toward the top wall 15 is closer to the first side wall 13 with respect to the plurality of positive plates 21.
  • a plurality of positive electrode tabs 24 provided on the second side wall 14 and a plurality of negative electrode tabs 25 provided closer to the second side wall 14 with respect to the plurality of negative electrode plates 22 protrude. Specifically, it is as follows.
  • the positive electrode plate 21 and the negative electrode plate 22 both have a rectangular shape. And in each of the positive electrode plates 21, the one side directed toward the top wall 15 in the assembled state of the electricity storage device is a position close to the end of the one side (the end to be disposed on the first side wall 13 side). In addition, a positive electrode tab 24 is provided. Further, in each of the negative electrode plates 22, one side directed toward the top wall 15 in the assembled state of the electric storage device is a position close to the end of the one side (the end to be disposed on the second side wall 14 side). In addition, a negative electrode tab 25 is provided. In the electrode group 2, the positive electrode plates 21 and the negative electrode plates 22 are alternately stacked such that the positive electrode tabs 24 face each other and the negative electrode tabs 25 face each other at a position away from the positive electrode tab 24. ing.
  • all the positive electrode tabs 24 are fastened by rivets 26.
  • a conductive spacer 27 is interposed between two adjacent positive electrode tabs 24 in order to prevent deformation of the positive electrode plate 21 and the positive electrode tab 24.
  • a metal porous body such as aluminum cermet (registered trademark) that is easily deformed by an external force is used as the positive electrode plate 21.
  • all the negative electrode tabs 25 are fastened by rivets 26. Further, in order to prevent the negative electrode plate 22 and the negative electrode tab 25 from being deformed, a conductive spacer is interposed between two adjacent negative electrode tabs 25.
  • the positive external terminal 3 is electrically connected to the positive plate 21 via the positive tab 24, and the negative external terminal 4 is connected to the negative plate 22 via the negative tab 25. Electrically connected.
  • the positive external terminal 3 and the negative external terminal 4 are provided on a lid 72 constituting the top wall 15 of the housing case 1.
  • the positive electrode external terminal 3 is provided on the inner wall 171 of the recess 17 located on the first housing portion 18 (see FIG. 1A) side, and the negative electrode external terminal 4 is disposed on the second housing portion 19 (see FIG. 1A). It is provided on the inner wall 172 of the recess 17 located on the side. That is, the positive external terminal 3 is drawn in the X direction, and the negative external terminal 4 is drawn in the direction opposite to the X direction.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the main part of the cross section taken along the line VV shown in FIG. 1B. Specifically, FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the positive external terminal 3 and its periphery.
  • the positive electrode external terminal 3 is a rivet-type terminal, and has a rivet head portion 31 and a rivet leg portion 32.
  • the rivet head 31 is provided with a protrusion 31a that is fitted into a fitting hole 52a of the positive electrode connecting member 5 described later.
  • the inner wall 171 of the recess 17 is provided with a through hole 173 that allows the rivet leg portion 32 of the positive external terminal 3 to pass therethrough and prevents the rivet head 31 of the positive external terminal 3 from passing therethrough.
  • the diameter of the through hole 173 is designed to be larger than the diameter of the rivet leg portion 32.
  • the positive external terminal 3 is attached to the inner wall 171 of the recess 17 as follows. First, the rivet leg portion 32 is passed through the gasket ring 33 made of a rubber material. Thereafter, the rivet leg 32 is passed through the through hole 173 together with the gasket ring 33 so that the rivet head 31 is positioned inside the housing case 1. Thereby, the gasket ring 33 is interposed between the rivet head 31 and the inner wall 171. Next, the gasket ring 34 made of a resin material is attached to the rivet leg portion 32 so that the inner wall 171 is sandwiched between the gasket ring 34 and the gasket ring 33.
  • the rivet leg portion 32 is passed through the gasket ring 34.
  • the positive external terminal 3 is fixed to the inner wall 171 by caulking the tip of the rivet leg 32. Due to this caulking, the gasket rings 33 and 34 are sandwiched between the rivet head 31 and the caulking portion 35 of the positive external terminal 3, whereby the gasket ring 33 made of a rubber material is compressed. As a result, a part of the gasket ring 33 enters between the inner surface of the through hole 173 and the rivet leg portion 32. In this way, the positive external terminal 3 is attached to the inner wall 171 in a state where the positive external terminal 3 and the lid 72 are electrically insulated from each other by the gasket rings 33 and 34.
  • the negative external terminal 4 is a rivet-type terminal similarly to the positive external terminal 3, and is attached to the inner wall 172 of the concave portion 17 by the same method as the above-described attachment method.
  • the positive electrode connection member 5 is a member for electrically connecting the positive electrode tab 24 and the positive electrode external terminal 3.
  • the positive electrode connection member 5 is formed by bending a single metal plate into an L shape, and includes a first flat plate portion 51 and a second flat plate portion 52.
  • the positive electrode connecting member 5 has the first flat plate portion 51 opposed to the positive electrode tab 24 as shown in FIG. 4 and the second flat plate portion 52 as shown in FIG. It arrange
  • the first flat plate portion 51 is fixed to the positive electrode tab 24 using a rivet 26 used for fastening the positive electrode tab 24.
  • the second flat plate portion 52 is provided with a fitting hole 52a, and in the assembled state of the electricity storage device, a protrusion 31a provided on the rivet head 31 of the positive electrode external terminal 3 is fitted into the fitting hole 52a. ing. Thereby, the 2nd flat plate part 52 and the positive electrode external terminal 3 are mutually connected.
  • the positive electrode connection member 5 is not limited to the one having the shape of the present embodiment, and one having another shape that enables electrical connection between the positive electrode tab 24 and the positive electrode external terminal 3 is used. May be.
  • the negative electrode connection member 6 is a member for electrically connecting the negative electrode tab 25 and the negative electrode external terminal 4.
  • the shape of the negative electrode connection member 6 and the connection mode between the negative electrode tab 25 and the negative electrode external terminal 4 by the negative electrode connection member 6 are the same as the shape and connection mode described above for the positive electrode connection member 5.
  • the space in the housing case that was wasted in the square electricity storage device is omitted due to the presence of the recess 17. Therefore, in the electricity storage device, the space factor of the electrode group 2 is increased to 90% or more. Moreover, according to this electrical storage device, the space factor of the electrode group 2 can be increased to 93% or more. Thus, a significantly higher volumetric energy density is realized as compared with conventional power storage devices.
  • one long groove 174 is formed by the recess 17 provided in these power storage devices. Then, by arranging a cable such as a harness in the groove 174, the module is gathered together with the cable in a compact manner.
  • the positive external terminal 3 is drawn in the X direction
  • the negative external terminal 4 is drawn in the direction opposite to the X direction (see FIG. 3). That is, the positive electrode external terminal 3 and the negative electrode external terminal 4 are drawn out in the width direction of the electricity storage device. Therefore, according to the electricity storage device of this embodiment, the positive electrode external terminal 3 and the negative electrode external terminal 4 have high strength against vibration in the width direction of the electricity storage device.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of an electricity storage device according to a first modification.
  • the structure of the storage case 1 which is a difference with the electrical storage device of the said embodiment is mainly demonstrated in detail.
  • the housing case 1 is composed of a bottomed cylindrical outer can 73 and a lid 74 that seals the opening 73a of the outer can 73, as shown in FIG.
  • the outer can 73 constitutes the top wall 15, the second main wall 12, the first side wall 13, the second side wall 14, and the bottom wall 16 in which the concave portion 17 is formed in the housing case 1.
  • the lid 74 constitutes the first main wall 11 in the housing case 1.
  • the space in the housing case that was wasted in the rectangular electricity storage device is omitted due to the presence of the recess 17. Therefore, in the electricity storage device, the space factor of the electrode group 2 is increased to 90% or more. Moreover, according to this electrical storage device, the space factor of the electrode group 2 can be increased to 93% or more. Thus, a significantly higher volumetric energy density is realized as compared with conventional power storage devices.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of an electricity storage device according to a second modification.
  • the structure of the storage case 1 which is a difference with the electrical storage device of the said embodiment is mainly demonstrated in detail.
  • the housing case 1 is composed of two upper and lower case parts 75 and 76 joined to each other on a surface substantially parallel to the bottom wall 16 as shown in FIG.
  • substantially parallel means parallel or within ⁇ 1 ° in parallel
  • the lower case component 76 is a bottomed cylindrical outer can including a portion that becomes the bottom wall 16 in the housing case 1.
  • the upper case part 75 is a lid that seals the opening 76 a of the lower case part 76, and includes a portion that becomes the top wall 15 in the housing case 1.
  • the upper case component 76 accommodates the first accommodating portion 18 in which the positive electrode tab 24 is accommodated and the negative electrode tab 25 in the left and right positions of the recess 17 formed in the portion that becomes the top wall 15.
  • a second accommodating portion 19 is provided.
  • FIG. 8 shows a state in which the electrode group 2 is slightly pulled out from the opening 76a of the lower case component 76.
  • the space in the housing case that was wasted in the rectangular electricity storage device is omitted due to the presence of the recess 17. Therefore, in the electricity storage device, the space factor of the electrode group 2 is increased to 90% or more. Moreover, according to this electrical storage device, the space factor of the electrode group 2 can be increased to 93% or more. Thus, a significantly higher volumetric energy density is realized as compared with conventional power storage devices.
  • each part structure of this invention is not restricted to the said embodiment and modification, A various deformation
  • at least one of the positive external terminal 3 and the negative external terminal 4 may be provided at a position different from the inner wall of the recess 17 in the top wall 15 of the housing case 1.
  • the electricity storage device according to the present invention is useful, for example, as a large power storage device for home use or industrial use.

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Abstract

蓄電デバイスにおいて、電極群が収容された収容ケース１は、互いに対向した第１主壁１１及び第２主壁１２と、第１主壁１１及び第２主壁１２どうしを左右で連結する第１側壁１３及び第２側壁１４と、外部端子が設けられた天壁１５と、底壁１６とから構成されている。電極群は、正極板及び負極板の積層方向についての両端面を、第１主壁１１の内面及び第２主壁１２の内面にそれぞれ対向させた状態で、収容ケース１に収容されている。天壁１５の方へ向けられた電極群の端面からは、複数の正極板に対して第１側壁１３寄りにそれぞれ設けられた複数の正極タブと、複数の負極板に対して第２側壁１４寄りにそれぞれ設けられた複数の負極タブとが突出している。収容ケース１の天壁１５には、正極タブと負極タブとの間の位置まで窪んだ凹部１７が形成されている。

Description

蓄電デバイス
　本発明は、リチウムイオンキャパシタやリチウムイオン電池等の蓄電デバイスに関する。
　近年、太陽光や風などをエネルギ源とする再生可能エネルギを電気エネルギに変換する技術が注目を集めている。その様な技術の発展と共に、電気エネルギを蓄積する蓄電デバイスの開発が盛んに行われている。蓄電デバイスとして、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタ等が知られている。又、更なる大容量化を図るべく、電気二重層キャパンキャパシタの開発が進められている。そして、これらの蓄電デバイスにおいて、大容量化に加えて、体積エネルギ密度の向上が期待されている。
　上記蓄電デバイスの多くは、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極群と、電極群が収容された収容ケースと、収容ケースに設けられると共に電極群に電気的に接続された外部端子とを備えている。従来、収容ケースは、有底筒状の外装缶と、外装缶の開口部を封止する平坦な封口板とから構成されており、収容ケースの殆どは直方体形状を呈するものであった（例えば、特許文献１参照）。そして、その様な収容ケースに電極群が収容されていた。又、外部端子は、封口板に設けられていた。
特開２０１１－２０４４６９号公報
　上述した蓄電デバイスにおいて、封口板の方へ向けられた電極群の端面からは、正極板の各々に設けられた正極タブと、負極板の各々に設けられた負極タブとが突出している。そして、これらのタブを介して、電極群と外部端子とが電気的に接続されている。このため、収容ケースには、電極群が収容される空間だけでなく、正極タブ及び負極タブが収容される空間が必要であった。従って、収容ケースが直方体形状を呈した角型の蓄電デバイスでは、電極群の占積率が、最も高いものであっても８５～９０％程度であり、占積率の向上に限界があった。よって、蓄電デバイスの外法寸法を基準として求められた体積エネルギ密度は、電極群の体積エネルギ密度に対して大幅に低くなっていた。
　そこで本発明の目的は、従来の蓄電デバイスに比べて体積エネルギ密度が著しく高い蓄電デバイスを提供することである。
　本発明の一局面は、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して積層された電極群と、電極群が収容された収容ケースと、収容ケースに設けられると共に電極群に電気的に接続された外部端子とを備える、蓄電デバイスに関する。ここで、収容ケースは、互いに対向した第１主壁及び第２主壁と、第１主壁及び第２主壁どうしを左右で連結する第１側壁及び第２側壁と、外部端子が設けられた天壁と、底壁とから構成されている。電極群は、正極板及び負極板の積層方向についての両端面を、第１主壁の内面及び第２主壁の内面にそれぞれ対向させた状態で、収容ケースに収容されている。天壁の方へ向けられた電極群の端面からは、複数の正極板に対して第１側壁寄りにそれぞれ設けられた複数の正極タブと、複数の負極板に対して第２側壁寄りにそれぞれ設けられた複数の負極タブとが突出している。収容ケースの天壁には、正極タブと負極タブとの間の位置まで窪んだ凹部が形成されている。
　本発明の上記局面によれば、従来の蓄電デバイスに比べて体積エネルギ密度が著しく高くなる。
本発明の実施形態に係る蓄電デバイスを概念的に示した、斜視図である。 本発明の実施形態に係る蓄電デバイスを概念的に示した、上面図である。 蓄電デバイスの分解斜視図である。 蓄電デバイスの分解正面図である。 図３に示されるIV－IV線に沿う、蓄電デバイスの切断部端面図である。 図１Ｂに示されるV－V線に沿う断面の要部拡大図である。 複数の蓄電デバイスにより構築されたモジュールの斜視図である。 第１変形例に係る蓄電デバイスの分解斜視図である。 第２変形例に係る蓄電デバイスの分解斜視図である。
１　収容ケース
１１　第１主壁
１２　第２主壁
１３　第１側壁
１４　第２側壁
１５　天壁
１６　底壁
１７　凹部
１７１、１７２　内壁
１７３　貫通孔
１７４　溝
１８　第１収容部
１９　第２収容部
２　電極群
２ａ、２ｂ、２ｃ　端面
２１　正極板
２２　負極板
２３　セパレータ
２４　正極タブ
２５　負極タブ
２６　リベット
２７　スペーサ
２８　袋
３　正極外部端子
３１　リベット頭部
３１ａ　突起
３２　リベット脚部
３３、３４　ガスケットリング
３５　カシメ部分
４　負極外部端子
５　正極接続部材
５１　第１平板部
５２　第２平板部
５２ａ　嵌合孔
６　負極接続部材
７１　外装缶
７１ａ　開口部
７２　蓋体
７３　外装缶
７３ａ　開口部
７４　蓋体
７５、７６　ケース部品
７６ａ　開口部
８１　安全弁
８２　栓
　本発明の実施形態に係る蓄電デバイスは、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して積層された電極群と、電極群が収容された収容ケースと、収容ケースに設けられると共に電極群に電気的に接続された外部端子とを備える。ここで、収容ケースは、互いに対向した第１主壁及び第２主壁と、第１主壁及び第２主壁どうしを左右で連結する第１側壁及び第２側壁と、外部端子が設けられた天壁と、底壁とから構成されている。電極群は、正極板及び負極板の積層方向についての両端面を、第１主壁の内面及び第２主壁の内面にそれぞれ対向させた状態で、収容ケースに収容されている。天壁の方へ向けられた電極群の端面からは、複数の正極板に対して第１側壁寄りにそれぞれ設けられた複数の正極タブと、複数の負極板に対して第２側壁寄りにそれぞれ設けられた複数の負極タブとが突出している。収容ケースの天壁には、正極タブと負極タブとの間の位置まで窪んだ凹部が形成されている。
　上記蓄電デバイスによれば、角型の蓄電デバイスにて無駄になっていた収容ケース内のスペースが、凹部の存在により省かれることになる。よって、蓄電デバイスにおいて、電極群の占積率が大幅に高まり、その結果、従来の蓄電デバイスに比べて著しく高い体積エネルギ密度が実現される。
　尚、天壁及び底壁にそれぞれに用いられている「天」及び「底」の用語は、収容ケースを構成する壁の位置関係を明確にするために、便宜的に使用されたものである。従って、これらの用語は、蓄電デバイスの使用状態において、蓄電デバイスが、天壁を鉛直上方へ向けると共に底壁を鉛直下方へ向けた状態で必ず配置されることを、限定するものではない。以下、同様である。
　上記蓄電デバイスの好ましい具体的構成において、凹部は、正極タブと負極タブとの間を前記積層方向へ延びると共に、第１主壁及び第２主壁の何れにも開口している。この構成によれば、電極群の占積率が９０％以上に高められる。又、この構成によれば、電極群の占積率を９３％以上にまで高めることが可能になる。
　上記蓄電デバイスの一例として、収容ケースは、有底筒状の外装缶と、外装缶の開口部を封止する蓋体とから構成されている。ここで、外装缶は、収容ケースにおいて、第１主壁、第２主壁、第１側壁、第２側壁、及び底壁を構成するものである。又、蓋体は、収容ケースにおいて、凹部が形成されている天壁を構成するものである。
　上記蓄電デバイスの他の例として、収容ケースは、有底筒状の外装缶と、外装缶の開口部を封止する蓋体とから構成されている。ここで、外装缶は、収容ケースにおいて、凹部が形成されている天壁、第２主壁、第１側壁、第２側壁、及び底壁を構成するものである。又、蓋体は、収容ケースにおいて、第１主壁を構成するものである。
　上記蓄電デバイスの更なる他の例として、収容ケースは、底壁に略平行な面で互いに接合される上下２つのケース部品から構成されている。ここで、略平行とは平行または平行±１度以内を意味し、下側のケース部品は、収容ケースにおいて底壁となる部分を含んだ有底筒状の外装缶である。又、上側のケース部品は、下側のケース部品の開口部を封止する蓋体であり、収容ケースにおいて天壁となる部分を含んでいる。そして、上側のケース部品には、天壁となる部分に形成されている凹部の左右の位置に、正極タブが収容される第１収容部と、負極タブが収容される第２収容部とがそれぞれ設けられている。
　上記蓄電デバイスの好ましい他の具体的構成において、外部端子は、正極タブに電気的に接続された正極外部端子と、負極タブに電気的に接続された負極外部端子とを含んでいる。そして、正極外部端子及び負極外部端子の少なくとも何れか一方は、凹部を構成する内壁に設けられている。この構成によれば、凹部の内壁に設けられた外部端子は、第１側壁から第２側壁へ向かう方向又はそれとは反対の方向へ引き出されることになる。よって、これらの方向についての蓄電デバイスの振動に対して、凹部の内壁に設けられた外部端子は、高い強度を持つことになる。
　次に、実施形態に係る蓄電デバイスの詳細について、図面に沿って具体的に説明する。尚、以下に説明する蓄電デバイスの構成は、リチウムイオンキャパシタやリチウムイオン電池等、様々な蓄電デバイスに適用することが可能である。
　［１］蓄電デバイスの構成
　図１Ａ及び図１Ｂはそれぞれ、蓄電デバイスを概念的に示した斜視図及び上面図である。図２及び図３はそれぞれ、蓄電デバイスの分解斜視図及び分解正面図である。これらの図に示す様に、蓄電デバイスは、収容ケース１と、電極群２と、正極外部端子３と、負極外部端子４と、正極接続部材５と、負極接続部材６とを備えている。
　［１－１］収容ケース
　収容ケース１は、電極群２及び電解液が収容されるケースであり、互いに対向した第１主壁１１及び第２主壁１２と、第１主壁１１及び第２主壁１２どうしを左右で連結する第１側壁１３及び第２側壁１４と、天壁１５と、底壁１６とから構成されている。尚、以下では、第１側壁１３から第２側壁１４へ向かう方向（蓄電デバイスの幅方向）をＸ方向、第１主壁１１から第２主壁１２へ向かう方向（蓄電デバイスの厚さ方向）をＹ方向、底壁１６から天壁１５へ向かう方向（蓄電デバイスの高さ方向）をＺ方向とする。尚、収容ケース１の構成材料には、収容ケース１の耐食性を高めるべく、アルミニウム等の金属やステンレス鋼等の合金を用いることが好ましい。
　収容ケース１の天壁１５には、角溝型の凹部１７が形成されており、この凹部１７は、Ｙ方向へ延びると共に、第１主壁１１及び第２主壁１２の何れにも開口している。これに応じて、第１主壁１１及び第２主壁１２には、凹部１７を開口させるコの字状の切欠きが形成されている。そして、凹部１７の左右には、第１収容部１８と第２収容部１９とが形成されている。第１収容部１８には、後述する正極タブ２４が収容され、第２収容部１９には、後述する負極タブ２５が収容される。即ち、蓄電デバイスの組立て状態において、凹部１７は、正極タブ２４と負極タブ２５との間の位置まで窪んだ形状を呈することになる。凹部１７の底面には、安全弁８１と、電解液の注入孔を塞いだ栓８２とが設けられている。
　本実施形態において、収容ケース１は、図２に示す様に、有底筒状の外装缶７１と、外装缶７１の開口部７１ａを封止する蓋体７２とから構成されている。ここで、外装缶７１は、収容ケース１において、第１主壁１１、第２主壁１２、第１側壁１３、第２側壁１４、及び底壁１６を構成するものである。又、蓋体７２は、収容ケース１において、凹部１７が形成されている天壁１５を構成するものである。尚、図２では、外装缶７１の開口部７１ａから電極群２を少しだけ引き出した状態が示されている。
　［１－２］電極群
　図４は、図３に示されるIV－IV線に沿う、蓄電デバイスの切断部端面図である。図４に示す様に、電極群２では、複数の正極板２１と複数の負極板２２とがセパレータ２３を介して交互に積層されている。ここで、正極板２１の各々は、この正極板２１を介して隣り合う２枚のセパレータ２３から形成された袋２８に収容されている。具体的には、この袋２８は、２枚のセパレータ２３の縁どうしを圧着することにより形成されている。
　蓄電デバイスの組立て状態において、電極群２は、正極板２１及び負極板２２の積層方向（Ｙ方向に一致）についての両端面２ｂ及び２ｃを、第１主壁１１の内面及び第２主壁１２の内面にそれぞれ対向させた状態で、収容ケース１に収容されている。又、図２及び図３に示す様に、蓄電デバイスの組立て状態において、天壁１５の方へ向けられた電極群２の端面２ａからは、複数の正極板２１に対して第１側壁１３寄りにそれぞれ設けられた複数の正極タブ２４と、複数の負極板２２に対して第２側壁１４寄りにそれぞれ設けられた複数の負極タブ２５とが突出している。具体的には、以下の通りである。
　正極板２１及び負極板２２は何れも矩形状を呈している。そして、正極板２１の各々において、蓄電デバイスの組立て状態で天壁１５の方へ向けられる一辺には、その一辺の端（第１側壁１３側に配置されることになる端）へ寄った位置に、正極タブ２４が設けられている。又、負極板２２の各々において、蓄電デバイスの組立て状態で天壁１５の方へ向けられる一辺には、その一辺の端（第２側壁１４側に配置されることになる端）へ寄った位置に、負極タブ２５が設けられている。そして、電極群２において、正極板２１と負極板２２とは、正極タブ２４どうしが互いに対向すると共に、正極タブ２４から離間した位置で負極タブ２５どうしが互いに対向する様に、交互に積層されている。
　図４に示す様に、全ての正極タブ２４は、リベット２６により締結されている。本実施形態においては、正極板２１及び正極タブ２４の変形を防止するべく、隣り合った２つの正極タブ２４の間には、導電性を持ったスペーサ２７が介在している。この様な構成は、外力による変形が生じ易いアルミセルメット（登録商標）等の金属多孔体が正極板２１として用いられる場合に特に好ましい。正極タブ２４と同様、全ての負極タブ２５もリベット２６により締結されている。又、負極板２２及び負極タブ２５の変形を防止するべく、隣り合った２つの負極タブ２５の間には、導電性を持ったスペーサが介在している。
　［１－３］正極外部端子及び負極外部端子
　正極外部端子３は、正極タブ２４を介して正極板２１に電気的に接続され、負極外部端子４は、負極タブ２５を介して負極板２２に電気的に接続されている。ここで、正極外部端子３及び負極外部端子４は、図３に示す様に、収容ケース１の天壁１５を構成する蓋体７２に設けられている。具体的には、正極外部端子３は、第１収容部１８（図１Ａ参照）側に位置する凹部１７の内壁１７１に設けられ、負極外部端子４は、第２収容部１９（図１Ａ参照）側に位置する凹部１７の内壁１７２に設けられている。即ち、正極外部端子３はＸ方向に引き出され、負極外部端子４はＸ方向とは反対方向に引き出されている。
　図５は、図１Ｂに示されるV－V線に沿う断面の要部拡大図である。具体的には図５は、正極外部端子３及びその周辺の構成を示した断面図である。図５に示す様に、正極外部端子３は、リベット型の端子であり、リベット頭部３１とリベット脚部３２とを有している。リベット頭部３１には、後述する正極接続部材５が持つ嵌合孔５２ａに嵌め込まれる突起３１ａが設けられている。又、凹部１７の内壁１７１には、正極外部端子３のリベット脚部３２を通す一方で正極外部端子３のリベット頭部３１の通過を妨げる貫通孔１７３が設けられている。尚、貫通孔１７３の直径は、リベット脚部３２の直径より大きく設計されている。そして、正極外部端子３は、凹部１７の内壁１７１に対して次の様に取り付けられている。先ず、ゴム材から成るガスケットリング３３に、リベット脚部３２を通す。その後、リベット頭部３１が収容ケース１の内側に位置する様に、リベット脚部３２をガスケットリング３３とともに貫通孔１７３に通す。これにより、ガスケットリング３３を、リベット頭部３１と内壁１７１との間に介在させる。次に、樹脂材から成るガスケットリング３４を、これとガスケットリング３３とで内壁１７１が挟まれる様に、リベット脚部３２に取り付ける。このとき、ガスケットリング３４には、リベット脚部３２が通される。その後、リベット脚部３２の先端部にカシメを施すことにより、正極外部端子３を内壁１７１に固定する。このカシメにより、正極外部端子３のリベット頭部３１とカシメ部分３５とでガスケットリング３３及び３４が挟まれ、これにより、ゴム材から成るガスケットリング３３が圧縮される。その結果、ガスケットリング３３の一部が、貫通孔１７３の内面とリベット脚部３２との間に入り込む。この様に、正極外部端子３は、正極外部端子３と蓋体７２とがガスケットリング３３及び３４により互いに電気的に絶縁された状態で、内壁１７１に取り付けられている。
　負極外部端子４は、正極外部端子３と同様、リベット型の端子であり、上述した取付け方法と同じ方法により、凹部１７の内壁１７２に取り付けられている。
　［１－４］正極接続部材及び負極接続部材
　正極接続部材５は、正極タブ２４と正極外部端子３とを電気的に接続するための部材である。具体的には、正極接続部材５は、１枚の金属板をＬ字状に折り曲げることにより形成されたものであり、第１平板部５１と第２平板部５２とを有している。そして、蓄電デバイスの組立て状態において、正極接続部材５は、図４に示す様に第１平板部５１が正極タブ２４と対向すると共に、図５に示す様に第２平板部５２が凹部１７の内壁１７１に対向する様に、配置されている。又、図４に示す様に、第１平板部５１は、正極タブ２４の締結に用いられるリベット２６を利用して、正極タブ２４に固定されている。
　第２平板部５２には、嵌合孔５２ａが設けられており、蓄電デバイスの組立て状態において、嵌合孔５２ａには、正極外部端子３のリベット頭部３１に設けられた突起３１ａが嵌め込まれている。これにより、第２平板部５２と正極外部端子３とが互いに連結されている。尚、正極接続部材５には、本実施形態の形状を持ったものに限らず、正極タブ２４と正極外部端子３との電気的な接続を可能ならしめる別の形状を持ったものが用いられてもよい。
　負極接続部材６は、負極タブ２５と負極外部端子４とを電気的に接続するための部材である。尚、負極接続部材６の形状、及び負極接続部材６による負極タブ２５と負極外部端子４との接続態様については、正極接続部材５について上述した形状及び接続態様と同じである。
　本実施形態の蓄電デバイスによれば、角型の蓄電デバイスにて無駄になっていた収容ケース内のスペースが、凹部１７の存在により省かれることになる。従って、蓄電デバイスにおいて、電極群２の占積率が９０％以上に高められる。又、この蓄電デバイスによれば、電極群２の占積率を９３％以上にまで高めることが可能になる。よって、従来の蓄電デバイスに比べて著しく高い体積エネルギ密度が実現される。
　又、図６に示す様に、本実施形態の蓄電デバイスを複数重ねてモジュール化した際、これらの蓄電デバイスに設けられている凹部１７により、１つの長い溝１７４が形成されることになる。そして、この溝１７４にハーネス等のケーブルが配されることにより、モジュールが、ケーブルと共にコンパクトに纏められる。
　更に、本実施形態の蓄電デバイスにおいて、正極外部端子３はＸ方向に引き出され、負極外部端子４はＸ方向とは反対方向に引き出されている（図３参照）。即ち、正極外部端子３及び負極外部端子４は、蓄電デバイスの幅方向に引き出されている。よって、本実施形態の蓄電デバイスによれば、正極外部端子３及び負極外部端子４は、蓄電デバイスの幅方向についての振動に対して高い強度を持つことになる。
　［２］変形例
　［２－１］第１変形例
　図７は、第１変形例に係る蓄電デバイスの分解斜視図である。尚、以下では、主に、上記実施形態の蓄電デバイスとの相違点である収容ケース１の構成について詳細に説明する。
　第１変形例において、収容ケース１は、図７に示す様に、有底筒状の外装缶７３と、外装缶７３の開口部７３ａを封止する蓋体７４とから構成されている。ここで、外装缶７３は、収容ケース１において、凹部１７が形成されている天壁１５、第２主壁１２、第１側壁１３、第２側壁１４、及び底壁１６を構成するものである。又、蓋体７４は、収容ケース１において、第１主壁１１を構成するものである。
　第１変形例の蓄電デバイスによれば、上記実施形態の蓄電デバイスと同様、角型の蓄電デバイスにて無駄になっていた収容ケース内のスペースが、凹部１７の存在により省かれることになる。従って、蓄電デバイスにおいて、電極群２の占積率が９０％以上に高められる。又、この蓄電デバイスによれば、電極群２の占積率を９３％以上にまで高めることが可能になる。よって、従来の蓄電デバイスに比べて著しく高い体積エネルギ密度が実現される。
　［２－２］第２変形例
　図８は、第２変形例に係る蓄電デバイスの分解斜視図である。尚、以下では、主に、上記実施形態の蓄電デバイスとの相違点である収容ケース１の構成について詳細に説明する。
　第２変形例において、収容ケース１は、図８に示す様に、底壁１６に略平行な面で互いに接合される上下２つのケース部品７５及び７６から構成されている。ここで、略平行とは平行または平行±１度以内を意味し、下側のケース部品７６は、収容ケース１において底壁１６となる部分を含んだ有底筒状の外装缶である。又、上側のケース部品７５は、下側のケース部品７６の開口部７６ａを封止する蓋体であり、収容ケース１において天壁１５となる部分を含んでいる。そして、上側のケース部品７６には、天壁１５となる部分に形成されている凹部１７の左右の位置に、正極タブ２４が収容される第１収容部１８と、負極タブ２５が収容される第２収容部１９とがそれぞれ設けられている。尚、図８では、下側のケース部品７６の開口部７６ａから電極群２を少しだけ引き出した状態が示されている。
　第２変形例の蓄電デバイスによれば、上記実施形態の蓄電デバイスと同様、角型の蓄電デバイスにて無駄になっていた収容ケース内のスペースが、凹部１７の存在により省かれることになる。従って、蓄電デバイスにおいて、電極群２の占積率が９０％以上に高められる。又、この蓄電デバイスによれば、電極群２の占積率を９３％以上にまで高めることが可能になる。よって、従来の蓄電デバイスに比べて著しく高い体積エネルギ密度が実現される。
　尚、本発明の各部構成は上記実施形態及び変形例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記蓄電デバイスにおいて、正極外部端子３及び負極外部端子４の少なくとも何れか一方が、収容ケース１の天壁１５のうち、凹部１７の内壁とは異なる位置に設けられていてもよい。
　本発明に係る蓄電デバイスは、例えば、家庭用又は工業用の大型電力貯蔵装置として有用である。

Claims (7)

  1. 　複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを介して積層された電極群と、
    　前記電極群が収容された収容ケースと、
    　前記収容ケースに設けられると共に前記電極群に電気的に接続された外部端子と
    を備え、
    　前記収容ケースは、互いに対向した第１主壁及び第２主壁と、前記第１主壁及び前記第２主壁どうしを左右で連結する第１側壁及び第２側壁と、前記外部端子が設けられた天壁と、底壁とから構成され、
    　前記電極群は、前記正極板及び前記負極板の積層方向についての両端面を、前記第１主壁の内面及び前記第２主壁の内面にそれぞれ対向させた状態で、前記収容ケースに収容されており、
    　前記天壁の方へ向けられた前記電極群の端面からは、前記複数の正極板に対して前記第１側壁寄りにそれぞれ設けられた複数の正極タブと、前記複数の負極板に対して前記第２側壁寄りにそれぞれ設けられた複数の負極タブとが突出し、
    　前記収容ケースの前記天壁には、前記正極タブと前記負極タブとの間の位置まで窪んだ凹部が形成されている、蓄電デバイス。
  2. 　前記凹部は、前記正極タブと前記負極タブとの間を前記積層方向へ延びると共に、前記第１主壁及び前記第２主壁の何れにも開口している、請求項１に記載の蓄電デバイス。
  3. 　前記電極群の占積率が９０％以上である、請求項１又は２に記載の蓄電デバイス。
  4. 　前記収容ケースは、有底筒状の外装缶と、前記外装缶の開口部を封止する蓋体とから構成されており、
    　前記外装缶は、前記収容ケースにおいて、前記第１主壁、前記第２主壁、前記第１側壁、前記第２側壁、及び前記底壁を構成し、
    　前記蓋体は、前記収容ケースにおいて、前記凹部が形成されている前記天壁を構成する、請求項１～３の何れか１つに記載の蓄電デバイス。
  5. 　前記収容ケースは、有底筒状の外装缶と、前記外装缶の開口部を封止する蓋体とから構成されており、
    　前記外装缶は、前記収容ケースにおいて、前記凹部が形成されている前記天壁、前記第２主壁、前記第１側壁、前記第２側壁、及び前記底壁を構成し、
    　前記蓋体は、前記収容ケースにおいて、前記第１主壁を構成する、請求項１～３の何れか１つに記載の蓄電デバイス。
  6. 　前記収容ケースは、前記底壁に略平行な面で互いに接合される上下２つのケース部品から構成されており、
    　下側の前記ケース部品は、前記収容ケースにおいて前記底壁となる部分を含んだ有底筒状の外装缶であり、
    　上側の前記ケース部品は、下側の前記ケース部品の開口部を封止する蓋体であり、前記収容ケースにおいて前記天壁となる部分を含み、
    　上側の前記ケース部品には、前記天壁となる前記部分に形成されている前記凹部の左右の位置に、前記正極タブが収容される第１収容部と、前記負極タブが収容される第２収容部とがそれぞれ設けられている、請求項１～３の何れか１つに記載の蓄電デバイス。
  7. 　前記外部端子は、
    　前記正極タブに電気的に接続された正極外部端子と、
    　前記負極タブに電気的に接続された負極外部端子と
    を含み、
    　前記正極外部端子及び前記負極外部端子の少なくとも何れか一方は、前記凹部を構成する内壁に設けられている、請求項１～６の何れか１つに記載の蓄電デバイス。
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