WO2021166625A1 - 蓄電装置 - Google Patents

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WO2021166625A1
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修 牛嶌
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株式会社Gsユアサ
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Definitions

  • the present invention relates to a power storage device including a power storage element and a spacer.
  • Patent Document 1 discloses an assembled battery (storage device) including a plurality of battery cells (storage elements) and separators (spacers), and the battery cells and separators are bonded with an adhesive (adhesive layer). ing.
  • the adhesiveness of the power storage element and the spacer may decrease. That is, in the power storage device having the structure in which the power storage element and the spacer are bonded by the adhesive layer as in the conventional case, the thickness of the adhesive layer varies depending on the dimensional tolerance of each component, so that the adhesive layer may be compressed. Further, since the power storage element expands with use and repeats expansion and contraction due to charging and discharging, the adhesive layer is also compressed by this, and repeated stress is applied to the adhesive layer.
  • the adhesive layer between the power storage element and the spacer is over-compressed or repeatedly subjected to stress in the compressed state, so that the power storage element and the spacer are adhered to each other. There is a risk of reduced sex.
  • the present invention has been made by the inventor of the present application with a new focus on the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a power storage device capable of improving the adhesiveness of a power storage element and a spacer.
  • the power storage device is arranged between the power storage element, the spacer arranged in a predetermined direction of the power storage element, and the power storage element and the spacer.
  • a first protrusion that includes a power storage element and an adhesive layer for adhering the spacer, is arranged at a position adjacent to the adhesive layer in an intersecting direction intersecting the predetermined direction, and projects toward the power storage element. It has a portion and a second protruding portion that is arranged at a position different from the first protruding portion and projects toward the power storage element and has a protruding height lower than that of the first protruding portion.
  • the spacers are a first protruding portion arranged at a position adjacent to the adhesive layer for adhering the power storage element and the spacer, and a second protruding portion having a lower protruding height than the first protruding portion. And have.
  • the first protrusion is arranged at a position adjacent to the adhesive layer in the spacer, even if the thickness of the adhesive layer varies due to the dimensional tolerance of the parts, the first protrusion is crushed. The variation can be absorbed. Further, even if the power storage element expands, the expansion of the power storage element can be absorbed by crushing the first protruding portion.
  • the spacer is provided with the second protruding portion having a lower protruding height than the first protruding portion, it is possible to prevent the first protruding portion from being excessively crushed by the second protruding portion. Therefore, it is possible to maintain an appropriate thickness of the adhesive layer between the power storage element and the spacer, and it is possible to prevent the adhesive layer from being over-compressed or being subjected to repeated stress in an over-compressed state. can. Thereby, the adhesiveness of the power storage element and the spacer can be improved.
  • the second protruding portion may be arranged at a position facing the central portion of the power storage element.
  • the second protruding portion of the spacer is arranged at a position facing the central portion of the power storage element.
  • the swelling of the central portion of the power storage element can be suppressed, so that the adhesive layer can be effectively suppressed from being over-compressed.
  • the adhesive layer is arranged at a position not facing the central portion.
  • the central portion of the power storage element tends to repeatedly expand and contract due to charging and discharging. Therefore, by arranging the adhesive layer at a position not facing the central portion, it is possible to prevent the adhesive layer from receiving repeated stress due to expansion and contraction of the power storage element. As a result, the adhesiveness of the power storage element and the spacer can be improved.
  • the spacer may have two first protrusions at positions sandwiching the adhesive layer in the crossing direction.
  • the spacer since the spacer has two first protrusions at positions sandwiching the adhesive layer, it is possible to prevent the adhesive layer from protruding from a predetermined position (between the two first protrusions). Can be done. As a result, the adhesive layer can be arranged at an appropriate position by the two first protrusions, so that the adhesiveness of the power storage element and the spacer can be improved.
  • the spacer may be further arranged between the first protrusion and the second protrusion, and may have a third protrusion having a protrusion height lower than that of the first protrusion.
  • the spacer has a third protrusion having a lower protrusion height than the first protrusion between the first protrusion and the second protrusion.
  • the third protrusion is further suppressed from being excessively crushed. can do.
  • the power storage element has an electrode body having a flat portion formed at a position facing the spacer, and at least a part of the adhesive layer does not overlap the flat portion when viewed from the predetermined direction. It may be arranged in.
  • the portion of the electrode body facing the flat portion easily expands with use, and the expansion and contraction easily repeats due to charging and discharging. Therefore, at least a part of the adhesive layer is arranged at a position that does not overlap with the flat portion. As a result, it is possible to prevent the adhesive layer from being over-compressed by the expansion of the power storage element and the adhesive layer from being repeatedly stressed, so that the adhesiveness of the power storage element and the spacer can be improved.
  • the present invention can be realized not only as a power storage device but also as a spacer.
  • the power storage device of the present invention it is possible to improve the adhesiveness of the power storage element and the spacer.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the inside of the exterior body by separating the main body and the lid of the exterior body in the power storage device according to the embodiment. It is an exploded perspective view which shows by disassembling the component inside the exterior body of the power storage device which concerns on embodiment. It is an exploded perspective view which shows each component by disassembling the power storage unit which concerns on embodiment. It is an exploded perspective view which shows each component by disassembling the power storage element which concerns on embodiment. It is a perspective view and the cross-sectional view which shows the structure of the spacer which concerns on embodiment. It is a top view which shows the structure of the spacer which concerns on embodiment, and the positional relationship with a power storage element. It is sectional drawing which shows the state which the spacer and the power storage element which concerns on embodiment are adhered with an adhesive layer.
  • the opposite direction of the short side surfaces of the above, or the arrangement direction of the pair of electrode terminals in one power storage element is defined as the X-axis direction.
  • the alignment direction of the power storage element and the bus bar or the bus bar frame, or the line-up direction of the container body and the lid of the power storage element is defined as the Y-axis direction.
  • the stacking direction or the vertical direction of the electrode plates of the electrode body of the element is defined as the Z-axis direction.
  • These X-axis directions, Y-axis directions, and Z-axis directions are directions that intersect each other (orthogonally in the present embodiment).
  • the Z-axis direction may not be the vertical direction, but for convenience of explanation, the Z-axis direction will be described below as the vertical direction.
  • the X-axis plus direction indicates the arrow direction of the X-axis
  • the X-axis minus direction indicates the direction opposite to the X-axis plus direction.
  • the Z-axis direction may also be referred to as a predetermined direction
  • the direction intersecting the predetermined direction (arbitrary direction in the XY plane) may also be referred to as an intersection direction.
  • expressions indicating relative directions or postures such as parallel and orthogonal include cases where they are not strictly the directions or postures.
  • the fact that two directions are orthogonal not only means that the two directions are completely orthogonal, but also that they are substantially orthogonal, that is, a difference of, for example, about several percent. It also means to include.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the power storage device 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the inside of the exterior body 100 by separating the main body and the lid of the exterior body 100 in the power storage device 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the inner components of the exterior body 100 of the power storage device 10 according to the present embodiment in an exploded manner.
  • the power storage device 10 is a device capable of charging electricity from the outside and discharging electricity to the outside, and has a substantially rectangular parallelepiped shape in the present embodiment.
  • the power storage device 10 is a battery module (assembled battery) used for power storage, power supply, and the like.
  • the power storage device 10 is used for driving a moving body such as an automobile, a motorcycle, a watercraft, a ship, a snowmobile, an agricultural machine, a construction machine, or a railroad vehicle for an electric railway, or for starting an engine. It is used as a battery or the like.
  • Examples of the above-mentioned vehicle include an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and a gasoline vehicle.
  • the railway vehicle for the electric railway include a train, a monorail, and a linear motor car.
  • the power storage device 10 can also be used as a stationary battery or the like used for home use, a generator, or the like.
  • the power storage device 10 includes an exterior body 100, a power storage unit 200 housed in the exterior body 100, a mounting member 300, an electric device 400, and a bus bar unit 500.
  • the power storage device 10 is connected to an exhaust unit for exhausting the gas discharged from the power storage unit 200 to the outside of the exterior body 100 and an electric device 400 by an electric wire or the like to the outside. It may be provided with a connector or the like for transmitting a signal with.
  • the exterior body 100 is a box-shaped (substantially rectangular parallelepiped) container (module case) that constitutes the exterior body of the power storage device 10. That is, the exterior body 100 is arranged outside the power storage unit 200, the electric device 400, etc., and these power storage units 200, the electric device 400, etc. are fixed at predetermined positions to protect them from impacts and the like.
  • the exterior body 100 includes, for example, polycarbonate (PC), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyphenylene sulfide resin (PPS), polyphenylene ether (PPE (including modified PPE)), polyethylene terephthalate (including modified PPE).
  • PET polybutylene terephthalate
  • PEEK polyether ether ketone
  • PFA tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether
  • PFS polyether sulfone
  • ABS resin or , It is formed of an insulating member such as a composite material thereof, or an insulating coated metal or the like.
  • the exterior body 100 may be made of a conductive member such as metal as long as the electrical insulation of the power storage unit 200 and the electric device 400 is maintained.
  • the exterior body 100 has an exterior body body 110 that constitutes the main body of the exterior body 100, and an exterior body lid body 120 that constitutes the lid body of the exterior body 100.
  • the exterior body body 110 is a bottomed rectangular tubular housing (housing) having an opening, and accommodates a power storage element 210, an electric device 400, and the like.
  • the exterior body lid 120 is a flat rectangular member that closes the opening of the exterior body body 110.
  • the exterior body lid 120 is preferably airtightly or watertightly bonded to the exterior body body 110 by an adhesive, heat seal, ultrasonic welding, or the like.
  • the exterior body lid 120 is provided with an external terminal 130 which is a pair of module terminals (total terminals) on the positive electrode side and the negative electrode side.
  • the power storage device 10 charges electricity from the outside and discharges electricity to the outside through the pair of external terminals 130.
  • the external terminal 130 is formed of, for example, a conductive member made of a metal such as aluminum, an aluminum alloy,
  • the power storage unit 200 is flat and X-axis in the Z-axis direction by being stacked flat in the Z-axis direction and arranged in the X-axis direction in a state where a plurality of power storage elements 210 are laid horizontally (sideways). It has a long shape in the direction. Specifically, the power storage unit 200 has a plurality of power storage elements 210 arranged in the Z-axis direction and the X-axis direction, and a pair of end plates 230 and a pair of side plates 240 are arranged in the Z-axis direction and the X-axis together with spacers 220 and 223. It has a structure that sandwiches it in the direction. A more detailed description of the configuration of the power storage unit 200 will be described later.
  • the electric device 400 is a device capable of monitoring the state of the power storage element 210 included in the power storage unit 200 and controlling the power storage element 210, and is attached to the power storage unit 200.
  • the electric device 400 is a flat rectangular member arranged at the end of the power storage unit 200 in the longitudinal direction, that is, in the X-axis plus direction of the power storage unit 200.
  • the electric device 400 has, for example, electric components such as a circuit board, a shunt resistor, and a connector that monitor the charging state and the discharging state of the power storage element 210 and control the charging / discharging of the power storage element 210.
  • the electrical device 400 has a configuration in which these electrical components are housed in an insulating cover member.
  • the mounting member 300 is a member for mounting the electric device 400 to the power storage unit 200. That is, the mounting member 300 is a flat plate-shaped member that is arranged between the power storage unit 200 and the electric device 400, is mounted on the power storage unit 200, and the electric device 400 is mounted.
  • the mounting member 300 is made of, for example, any electrically insulating resin material that can be used for the exterior body 100.
  • the mounting member 300 is arranged so as to face a surface of the electricity storage unit 200 that is different from the surface on which the electrode terminals of the electricity storage element 210 are arranged. Specifically, the mounting member 300 is arranged in the X-axis direction of the power storage unit 200. In the present embodiment, the mounting member 300 is mounted on the side surface of the power storage unit 200 in the plus direction of the X axis, so that the power storage unit 200 is in a posture in which the electric device 400 is erected (a posture parallel to the YZ plane). Attach to the side surface in the plus direction of the X axis.
  • the mounting member 300 is mounted on at least one of a pair of end plates 230 of the power storage unit 200 and a side plate 240 connecting the pair of end plates 230.
  • the mounting member 300 is mounted on both of the pair of end plates 230 and on the side plates 240 in the plus direction of the X axis.
  • the bus bar unit 500 electrically connects the power storage unit 200 and the electric device 400, electrically connects the electric device 400 and the external terminal 130, and electrically connects the power storage unit 200 and the external terminal 130. It is a member to be used.
  • the bus bar unit 500 has a bus bar 510 and a relay 520.
  • the bus bar 510 connects the bus bar 250 and the electric device 400, which will be described later, of the power storage unit 200, connects the electric device 400 and the external terminal 130, connects the bus bar 250 and the relay 520, and connects with the relay 520. It is a plate-shaped member that connects to the external terminal 130.
  • the bus bar 510 is connected (joined) to the bus bar 250, the electric device 400, the external terminal 130, or the relay 520 by bolt fastening, but may be connected (joined) by welding, caulking joining, or the like.
  • the bus bar 510 is formed of, for example, a conductive member made of metal such as aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, nickel, or a combination thereof, or a conductive member other than metal.
  • the relay 520 is a relay (relay) arranged between the power storage unit 200 and the external terminal 130 via a bus bar 510.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view showing each component by disassembling the power storage unit 200 according to the present embodiment.
  • the bus bar 250 and the bus bar frame 260 of the power storage unit 200 are omitted.
  • the power storage unit 200 includes a power storage element 210 (211 and 212), spacers 220 (221 and 222) and 223, an end plate 230 (231 and 232), and a side plate 240 (. It has 241 and 242, 243), a bus bar 250, and a bus bar frame 260. Twice
  • the power storage element 210 is a secondary battery (cell battery) capable of charging electricity and discharging electricity, and more specifically, a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery. ..
  • the power storage element 210 has a flat rectangular parallelepiped shape (square shape), and in the present embodiment, the eight power storage elements 210 are laid horizontally (sideways) (the long side surface of the power storage element 210 is Z). They are arranged in the Z-axis direction and the X-axis direction (in the state of facing the axial direction).
  • the four first power storage elements 211 on the minus direction side of the X axis are stacked (flat stack) in the Z axis direction
  • the four second power storage elements 212 on the plus direction side of the X axis are stacked in the Z axis direction (pile). (Flat stacking).
  • the four first power storage elements 211 and the four second power storage elements 212 are arranged side by side in the X-axis direction.
  • the number of power storage elements 210 is not particularly limited, and any number of power storage elements 210 may be stacked (flatly stacked) in the Z-axis direction, and any number of power storage elements 210 are arranged in the X-axis direction. You may. That is, the power storage unit 200 may have only one power storage element 210. Further, the shape of the power storage element 210 is not limited to the above-mentioned square shape, and may be a polygonal pillar shape, a cylindrical shape, an elliptical pillar shape, a long cylindrical shape, or the like.
  • the power storage element 210 is not limited to the non-aqueous electrolyte secondary battery, and may be a secondary battery other than the non-aqueous electrolyte secondary battery, or may be a capacitor. Further, the power storage element 210 may be a primary battery that can use the stored electricity without being charged by the user, instead of the secondary battery. Further, the power storage element 210 may be a laminated type power storage element.
  • the spacers 220 (221, 222) and 223 are arranged adjacent to the power storage element 210 on the side (Z-axis direction or X-axis direction) of the power storage element 210, and electrically insulate the power storage element 210 from other members. It is a flat plate-shaped and rectangular member.
  • the spacers 220 and 223 are formed of, for example, any electrically insulating resin material that can be used for the exterior body 100.
  • the spacer 221 is an intermediate spacer (inter-cell spacer) arranged in a predetermined direction (Z-axis direction) of the power storage element 210. That is, the spacer 221 is arranged between two adjacent power storage elements 210 (between the two first power storage elements 211 and between the two second power storage elements 212), and is between the two power storage elements 210. Is electrically insulated. In the present embodiment, three spacers 221 are arranged corresponding to the four first power storage elements 211, but when the number of the first power storage elements 211 is other than four, the number of spacers 221 is also increased. It is appropriately changed according to the number of the first power storage elements 211. The same applies to the second power storage element 212.
  • the spacer 222 is an end spacer arranged in a predetermined direction (Z-axis direction) of the power storage element 210 at the end. That is, the spacer 222 is arranged between the power storage element 210 at the end (first power storage element 211 and second power storage element 212 at the end) and the end plate 230 (231, 232), and the power storage element at the end. Electrically insulate between 210 and the end plate 230 (231, 232). That is, two spacers 222 are arranged on both sides of the four first storage elements 211 in the Z-axis direction, and two spacers 222 are arranged on both sides of the four second storage elements 212 in the Z-axis direction. A detailed description of the configuration of these spacers 220 (spacers 221, 222) will be described later.
  • the spacer 223 is arranged between the power storage element 210 and the side plate 240 (241, 242, 243), and electrically insulates between the power storage element 210 and the side plate 240 (241, 242, 243). That is, two spacers 223 are arranged between the four first power storage elements 211 and the side plates 241 and 243 on both sides of the four first power storage elements 211 in the X-axis direction. Further, two spacers 223 are arranged between the four second power storage elements 212 and the side plates 242 and 243 on both sides of the four second power storage elements 212 in the X-axis direction. Twice
  • the end plate 230 and the side plate 240 are members (constraining members) that press (constrain) the power storage element 210 from the outside in the Z-axis direction. That is, the end plate 230 and the side plate 240 press the respective power storage elements 210 and the plurality of spacers 220 from both sides in the Z-axis direction by sandwiching the plurality of power storage elements 210 and the plurality of spacers 220 from both sides in the Z-axis direction. (to restrict.
  • the end plate 230 and the side plate 240 are made of metal members such as stainless steel, aluminum, aluminum alloy, iron, and galvanized steel sheet, but may be made of insulating members such as highly rigid resin. good.
  • the end plates 230 (231, 232) are arranged at positions sandwiching the plurality of power storage elements 210 (plurality of first power storage elements 211 and the plurality of second power storage elements 212) and the plurality of spacers 220 in the Z-axis direction. Is a pair of flat plate-shaped members that sandwich the above in the Z-axis direction. As a result, the pair of end plates 230 collectively constrain the plurality of storage elements 210 and the plurality of spacers 220 in the Z-axis direction (the plurality of storage elements 210 and the plurality of spacers 220 collectively restrain the binding force in the Z-axis direction). And give it).
  • the end plate 231 is the end plate 230 on the Z-axis minus direction side of the pair of end plates 230, and the end plate 232 is the end plate 230 on the Z-axis plus direction side.
  • the side plates 240 (241, 242, 243) have a flat plate shape in which both ends are attached to a pair of end plates 230 and the pair of end plates 230 are connected to restrain a plurality of power storage elements 210 and a plurality of spacers 220. It is a member of. That is, the side plates 240 are arranged so as to extend in the Z-axis direction so as to straddle the plurality of power storage elements 210 and the plurality of spacers 220, and are arranged in these arrangement directions (Z-axis direction) with respect to the plurality of power storage elements 210 and the like. ) Is given a binding force.
  • the side plate 241 is arranged in the X-axis minus direction of the first power storage element 211, the side plate 242 is arranged in the X-axis plus direction of the second power storage element 212, and the first power storage element 211 and the second A side plate 243 is arranged between the power storage elements 212.
  • Each of the side plates 241, 242, and 243 is attached to both ends and the center of the pair of end plates 230 in the X-axis direction at both ends in the Z-axis direction.
  • the side plate 240 is formed with a through hole penetrating in the Y-axis direction for weight reduction and the like, but the through hole may not be formed.
  • the end plate 230 and the side plate 240 restrain the plurality of power storage elements 210 and the plurality of spacers 220 by sandwiching them from both sides in the X-axis direction and both sides in the Z-axis direction.
  • the end plates 230 (231 and 232) and the respective side plates 240 are connected (joined) to each other by a plurality of connecting members 230a (231a and 232a) arranged in the Y-axis direction.
  • the connecting member 230a is a bolt, penetrates the end plate 230, and is screwed with the female screw portion formed on the side plate 240 to hold the end plate 230 and the side plate 240. Connect (conclude).
  • the arrangement position and number of the connecting members 230a are not particularly limited.
  • the method of connecting the end plate 230 and the side plate 240 may be another method, for example, welding, caulking joining, adhesion, welding or the like.
  • the bus bar 250 is a flat plate-shaped member connected to the power storage element 210. Specifically, the bus bar 250 is arranged in the negative direction of the Y-axis of the plurality of power storage elements 210, and is connected (joined) to the electrode terminals of the plurality of power storage elements 210 and the bus bar 510. That is, the bus bar 250 connects the electrode terminals of the plurality of power storage elements 210 to each other, and also connects the electrode terminals of the power storage element 210 at the end to the bus bar 510. In the present embodiment, the bus bar 250 and the electrode terminals of the power storage element 210 are connected (joined) by welding, but may be connected (joined) by bolt fastening or the like.
  • the bus bar 250 is made of, for example, any material that can be used for the bus bar 510. Further, in the present embodiment, in the bus bar 250, two power storage elements 210 are connected in parallel to form four sets of power storage element groups, and the four sets of power storage element groups are connected in series. May have all eight power storage elements 210 connected in series, or may have other configurations.
  • an electric wire 251 for detecting voltage or the like is connected to the bus bar 250.
  • the electric wire 251 is also connected to the electric device 400, and transmits information such as the voltage of the power storage element 210 to the electric device 400.
  • the electric wire 251 is also connected to the thermistor 252, and the temperature information of the power storage element 210 is also transmitted to the electric device 400.
  • the bus bar frame 260 is a flat rectangular insulating member capable of electrically insulating the bus bar 250 from other members and restricting the position of the bus bar 250.
  • the bus bar frame 260 is formed of, for example, any electrically insulating resin material that can be used for the exterior body 100.
  • the bus bar frame 260 is arranged in the negative direction of the Y-axis of the plurality of power storage elements 210, and is positioned with respect to the plurality of power storage elements 210.
  • the bus bar frame 260 is attached to at least one end plate 230 of the pair of end plates 230 (in this embodiment, both end plates 230).
  • the bus bar 250, the electric wire 251 and the thermistor 252 are positioned on the bus bar frame 260.
  • the bus bar 250 is positioned with respect to the plurality of power storage elements 210 and is joined to the electrode terminals of the plurality of power storage elements 210.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing each component by disassembling the power storage element 210 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 5 shows an exploded view of each part of the power storage element 210 shown in FIG. 4 in a vertically placed (standing) state. Since the eight power storage elements 210 (four first power storage elements 211 and four second power storage elements 212) all have the same configuration, the configuration of one power storage element 210 will be described below. ..
  • the power storage element 210 includes a container 210a, a pair of electrode terminals 210b (positive electrode side and negative electrode side), and a pair of upper gaskets 210c (positive electrode side and negative electrode side). Further, a pair (positive electrode side and negative electrode side) lower gasket 210d, a pair (positive electrode side and negative electrode side) current collector 210e, and an electrode body 210f are housed inside the container 210a.
  • An electrolytic solution non-aqueous electrolyte
  • the type of the electrolytic solution is not particularly limited as long as it does not impair the performance of the power storage element 210, and various types can be selected.
  • the container 210a is a rectangular parallelepiped (square or box-shaped) case having a container body 210a1 having an opening and a container lid 210a2 that closes the opening of the container body 210a1.
  • the container 210a has a structure capable of sealing the inside by accommodating the electrode body 210f and the like inside the container body 210a1 and then welding the container body 210a1 and the container lid 210a2 or the like. It has become.
  • the materials of the container body 210a1 and the container lid 210a2 are not particularly limited, but are preferably weldable metals such as stainless steel, aluminum, aluminum alloy, iron, and plated steel plate.
  • the container body 210a1 is a rectangular tubular member having a bottom that constitutes the body of the container 210a, and has an opening formed on the negative side of the Y-axis. That is, the container body 210a1 has a pair of rectangular and flat (flat) long side surfaces on both side surfaces in the Z-axis direction, and a pair of rectangular and flat (flat) side surfaces on both side surfaces in the X-axis direction. ) It has a short side surface and a rectangular and flat (flat) bottom surface on the positive side of the Y-axis.
  • the container lid portion 210a2 is a rectangular plate-shaped member constituting the lid portion of the container 210a, and is arranged so as to extend in the Y-axis minus direction side of the container body 210a1 in the X-axis direction.
  • the electrode body 210f is a power storage element (power generation element) formed by laminating a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator.
  • the positive electrode plate is a positive electrode active material layer formed on a positive electrode base material layer which is a current collecting foil made of a metal such as aluminum or an aluminum alloy.
  • the negative electrode plate is a negative electrode active material layer formed on a negative electrode base material layer which is a current collecting foil made of a metal such as copper or a copper alloy.
  • the active material used for the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer known materials can be appropriately used as long as they can occlude and release lithium ions.
  • the electrode body 210f is formed by winding the electrode plate (positive electrode plate and negative electrode plate) around a winding axis (virtual axis parallel to the X-axis direction) extending in the X-axis direction. It is a type (so-called vertical winding type) electrode body.
  • the Z-axis direction is also referred to as a stacking direction. That is, the electrode body 210f is formed by laminating electrode plates in the laminating direction.
  • the electrode body 210f has a pair of flat portions 210f1 arranged in the Z-axis direction and a pair of curved portions 210f2 arranged in the Y-axis direction by winding the electrode plate.
  • the stacking direction is the stacking direction of the electrode plates in the flat portion 210f1.
  • the flat portion 210f1 is a flat portion connecting the ends of the pair of curved portions 210f2, and the curved portion 210f2 is a portion curved in a semicircular shape or the like so as to project in the Y-axis direction. Further, the direction in which the flat surface of the flat portion 210f1 faces or the direction in which the pair of flat portions 210f1 face each other can be defined as the stacking direction. Therefore, it can be said that the plurality of first power storage elements 211 are lined up in the stacking direction, and it can be said that the plurality of second power storage elements 212 are also lined up in the stacking direction.
  • the X-axis direction in which the first power storage element 211 and the second power storage element 212 are arranged is also referred to as an arrangement direction. That is, the first power storage element 211 and the second power storage element 212 are arranged in the arrangement direction intersecting the stacking direction.
  • the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound so as to be displaced from each other in the X-axis direction. It has a portion (active material layer non-forming portion) where the base material layer is exposed without being (coated). That is, the electrode body 210f projects from the flat portion 210f1 and the curved portion 210f2 to both sides in the X-axis direction at both ends in the X-axis direction, and the active material layer non-forming portions of the positive electrode plate and the negative electrode plate are laminated to collect electricity. It has a connecting portion 210f3 connected to the body 210e.
  • the electrode body 210f is a so-called horizontal winding type electrode body formed by winding an electrode plate around a winding axis extending in the Y-axis direction, and a laminate formed by laminating a plurality of flat plate-shaped electrode plates.
  • Any form of electrode body such as a type (stack type) electrode body or a bellows type electrode body in which an electrode plate is folded in a bellows shape may be used.
  • the flat part other than the curved part and the connection part (tab) with the current collector is the flat part
  • the flat part is the flat part.
  • the flat part other than the connection part (tab) with the current collector is the flat part.
  • the electrode terminal 210b is a terminal (positive electrode terminal and negative electrode terminal) of the power storage element 210, and is arranged on the container lid portion 210a2 so as to project in the negative direction of the Y axis.
  • the electrode terminal 210b is electrically connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate of the electrode body 210f via the current collector 210e.
  • the electrode terminal 210b is formed of a conductive member such as a metal such as aluminum, an aluminum alloy, copper, or a copper alloy.
  • the current collector 210e is a conductive member (positive electrode current collector and negative electrode current collector) that is electrically connected to the connection portion 210f3 of the electrode terminal 210b and the electrode body 210f.
  • the current collector 210e is made of aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, or the like.
  • the upper gasket 210c and the lower gasket 210d are flat plate-shaped sealing members having electrical insulating properties, which are arranged between the container lid portion 210a2, the electrode terminal 210b, and the current collector 210e.
  • the upper gasket 210c and the lower gasket 210d are formed of, for example, any electrically insulating resin material that can be used for the exterior body 100.
  • FIG. 6 is a perspective view and a cross-sectional view showing the configuration of the spacer 220 according to the present embodiment.
  • FIG. 6A is a perspective view showing the configuration of the spacer 221 shown in FIG. 4
  • FIG. 6B is a perspective view showing the spacer 221 shown in FIG. 6A.
  • the configuration when cut in a plane parallel to the XZ plane passing through the VIb-VIb line is shown.
  • FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the spacer 220 and the positional relationship with the power storage element 210 according to the present embodiment.
  • FIG. 7A is a plan view showing the configuration of the spacer 221
  • FIG. 7B is a plan view showing the configuration of the power storage element 210.
  • FIG. 7A is a plan view showing the configuration of the spacer 221
  • FIG. 7B is a plan view showing the configuration of the power storage element 210.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which the spacer 220 and the power storage element 210 according to the present embodiment are adhered by the adhesive layer 270.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing a state in which the spacer 221 and the power storage element 210 are adhered to each other when the power storage device 10 is assembled
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of the power storage device 10. It is sectional drawing which shows the state which the spacer 221 and the power storage element 210 are adhered with each other after the assembly is completed or at the time of use. Note that FIG. 8 shows a cross section when cut at the same position as in FIG. 6 (b).
  • the spacer 220 (spacer 221) includes a spacer main body 220a, a first protruding portion 220b, an adhesive layer arranging portion 220c, a second protruding portion 220d, and a third protruding portion 220e.
  • the spacer 221 has a first protrusion 220b, an adhesive layer arrangement portion 220c, a second protrusion 220d, and a third protrusion on both the Z-axis plus direction side surface and the Z-axis minus direction side surface of the spacer body 220a. It has a portion 220e.
  • the first protrusion 220b, the adhesive layer arrangement portion 220c, the second protrusion 220d, and the third protrusion 220e on the Z-axis plus direction side of the spacer body 220a will be described, and the Z-axis minus direction side will be described. The description of is omitted.
  • the spacer main body 220a is a flat plate-shaped and rectangular member constituting the main body of the spacer 220, and is arranged so as to face the long side surface of the container 210a of the power storage element 210 (see FIGS. 4, 8 and the like). That is, the spacer main body 220a is arranged so as to be sandwiched between the long side surfaces of the container 210a of the two power storage elements 210.
  • the first protruding portion 220b is a protruding portion that protrudes from the spacer main body 220a in the positive direction of the Z axis. That is, the first protruding portion 220b projects toward the power storage element 210 (specifically, toward the long side surface of the container 210a of the power storage element 210).
  • the first protruding portion 220b is an annular (square annular) rib (projection) formed so as to surround the outer peripheral portion of the spacer main body 220a.
  • two annular first protrusions 220b are arranged at intervals on the outer peripheral portion of the spacer main body 220a.
  • the adhesive layer arranging portion 220c is an annular (square annular) recess arranged between the two first protruding portions 220b, and the adhesive layer 270 described later is arranged (coated). That is, the first protruding portion 220b is arranged at a position adjacent to the adhesive layer arranging portion 220c in the intersecting direction intersecting the predetermined direction (Z-axis direction). In other words, the two first protruding portions 220b are arranged at positions sandwiching the adhesive layer arranging portion 220c in the intersecting direction.
  • the crossing direction is an arbitrary direction that intersects the Z-axis direction, and in the present embodiment, it is the X-axis direction and the Y-axis direction. That is, in the X-axis direction and the Y-axis direction, the two first protruding portions 220b are arranged at positions sandwiching the adhesive layer arranging portion 220c.
  • the power storage element 210 has an electrode body 210f in which a flat portion 210f1 is formed at a position facing the spacer 220. Then, when viewed from a predetermined direction (Z-axis direction), the inner first protruding portion 220b of the two first protruding portions 220b is arranged at a position overlapping the flat portion 210f1, but the outer first protruding portion 220b. The 220b is arranged at a position that does not overlap with the flat portion 210f1.
  • At least a part of the adhesive layer arranging portion 220c is arranged at a position that does not overlap with the flat portion 210f1 of the electrode body 210f when viewed from a predetermined direction (Z-axis direction).
  • at least a part (both sides in the X-axis direction and a portion on the minus direction side in the Y-axis) of the outer first protruding portion 220b when viewed from a predetermined direction (Z-axis direction) is an electrode body. It is arranged at a position that does not overlap with 210f. Therefore, at least a part of the adhesive layer arranging portion 220c is arranged at a position that does not overlap with the electrode body 210f when viewed from a predetermined direction (Z-axis direction).
  • the second protruding portion 220d is a protruding portion that protrudes from the spacer main body 220a in the positive direction of the Z axis, similarly to the first protruding portion 220b. That is, the second projecting portion 220d is arranged at a position different from that of the first projecting portion 220b, and projects toward the power storage element 210 (specifically, toward the long side surface of the container 210a of the power storage element 210). Specifically, the second protruding portion 220d is located inside the first protruding portion 220b, has a wider width in the X-axis direction or the Y-axis direction than the first protruding portion 220b, and has a first protruding portion 220b.
  • the second protruding portion 220d has a lower protruding height than the first protruding portion 220b formed in the central portion of the spacer main body 220a and arranged at a position facing the central portion of the power storage element 210. It is a circular protrusion.
  • the third protruding portion 220e is also a protruding portion that protrudes from the spacer main body 220a in the Z-axis plus direction, similarly to the first protruding portion 220b.
  • the third protrusion 220e is arranged between the first protrusion 220b and the second protrusion 220d and faces the power storage element 210 (specifically, on the long side surface of the container 210a of the power storage element 210). It is a linear rib (protrusion) that protrudes (toward).
  • a plurality of third protrusions 220e are arranged so as to extend radially from the periphery of the second protrusion 220d toward the first protrusion 220b.
  • third protrusions 220e extending from both ends in the X-axis direction and both ends in the Y-axis direction of the second protrusion 220d toward both sides in the X-axis direction and both sides in the Y-axis direction are arranged. ..
  • the third protrusion 220e is connected to the second protrusion 220d and is not connected to the first protrusion 220b.
  • the third protruding portion 220e is formed to have a width larger than that of the first protruding portion 220b and a lower protruding height (lower in the Z-axis direction) than the first protruding portion 220b.
  • the third protruding portion 220e has the same protruding height as the second protruding portion 220d.
  • the adhesive layer 270 is arranged in the adhesive layer arrangement portion 220c between the two first protrusions 220b.
  • the adhesive is applied to the entire adhesive layer arranging portion 220c, and the adhesive layer 270 formed by solidifying the adhesive is arranged on the entire adhesive layer arranging portion 220c.
  • the adhesive layer 270 becomes an annular (square annular) portion arranged between the two first protrusions 220b.
  • the first protrusion 220b is in contact with the container 210a of the power storage element 210, but the second protrusion 220d and the third The protrusion 220e is not in contact with the container 210a.
  • the adhesive used for the adhesive layer 270 for example, a gel-like resin material can be used, but a liquid one or a solid one such as a hot melt adhesive can be used. It can also be used.
  • the first protruding portion 220b is a rib for arranging (coating) the adhesive layer 270, and is an adhesive layer in an intersecting direction (X-axis direction in FIG. 8) intersecting the predetermined direction (Z-axis direction). It is arranged adjacent to 270. That is, the spacer 220 has two first protruding portions 220b at positions sandwiching the adhesive layer 270 in the intersecting direction. Then, the adhesive layer 270 is arranged between the power storage element 210 and the spacer 220, and adheres the power storage element 210 and the spacer 220.
  • At least a part of the adhesive layer arranging portion 220c is arranged at a position not overlapping with the flat portion 210f1 of the electrode body 210f when viewed from a predetermined direction (Z-axis direction), so that the adhesive layer is adhered.
  • the layer 270 is arranged at a position where at least a part thereof does not overlap with the flat portion 210f1.
  • at least a part of the adhesive layer arranging portion 220c is arranged at a position not overlapping with the electrode body 210f when viewed from a predetermined direction (Z-axis direction), so that the adhesive layer 270 is arranged. Is arranged at a position where at least a part thereof does not overlap with the electrode body 210f.
  • the long side surface of the container 210a of the power storage element 210 becomes the spacer 220 due to the dimensional tolerance of the parts or the expansion of the power storage element 210.
  • the first protruding portion 220b is compressed and the protruding height is lowered, so that the adhesive layer 270 is also compressed accordingly.
  • the second protruding portion 220d and the third protruding portion 220e are protruding portions for suppressing the crushing of the first protruding portion 220b and the adhesive layer 270.
  • the spacer 220 is the first protrusion 220b arranged at a position adjacent to the adhesive layer 270 for adhering the power storage element 210 and the spacer 220.
  • the second projecting portion 220d has a projecting height lower than that of the first projecting portion 220b.
  • the expansion of the power storage element 210 can be absorbed by crushing the first protruding portion 220b.
  • the spacer 220 is provided with the second protruding portion 220d having a lower protruding height than the first protruding portion 220b, it is possible to prevent the first protruding portion 220b from being excessively crushed by the second protruding portion 220d. Can be done. Therefore, an appropriate thickness of the adhesive layer 270 between the power storage element 210 and the spacer 220 can be maintained, and the adhesive layer 270 is over-compressed or over-compressed during assembly and use of the power storage device 10. It is possible to suppress repeated stress. Thereby, the adhesiveness of the power storage element 210 and the spacer 220 can be improved.
  • the second protruding portion 220d of the spacer 220 is arranged at a position facing the central portion of the power storage element 210.
  • the swelling of the central portion of the power storage element 210 can be suppressed, so that the adhesive layer 270 can be effectively suppressed from being over-compressed.
  • the adhesive layer 270 is arranged at a position not facing the central portion.
  • the central portion thereof tends to repeatedly expand and contract due to charging and discharging. Therefore, by arranging the adhesive layer 270 at a position that does not face the central portion, it is possible to prevent the adhesive layer 270 from being repeatedly stressed due to expansion and contraction of the power storage element 210. As a result, the adhesiveness of the power storage element 210 and the spacer 220 can be improved.
  • the spacer 220 has two first protruding portions 220b at positions sandwiching the adhesive layer 270, it is possible to prevent the adhesive layer 270 from protruding from a predetermined position (between the two first protruding portions 220b). can do. As a result, the adhesive layer 270 can be arranged at an appropriate position by the two first protruding portions 220b, so that the adhesiveness of the power storage element 210 and the spacer 220 can be improved.
  • the spacer 220 has a third protruding portion 220e having a lower protruding height than the first protruding portion 220b between the first protruding portion 220b and the second protruding portion 220d.
  • the protrusion 220e having a protrusion height lower than that of the first protrusion 220b on the spacer 220 in addition to the second protrusion 220d, the first protrusion 220b is crushed. It can be further suppressed from passing.
  • the adhesive layer 270 can be further suppressed from being over-compressed or repeatedly subjected to stress in the over-compressed state, so that the adhesiveness of the power storage element 210 and the spacer 220 can be improved. can.
  • the portion of the electrode body 210f facing the flat portion 210f1 is likely to expand with use, and expansion and contraction are likely to be repeated by charging and discharging. Therefore, at least a part of the adhesive layer 270 is arranged at a position where it does not overlap with the flat portion 210f1. As a result, it is possible to prevent the adhesive layer 270 from being over-compressed by the expansion of the power storage element 210 and the adhesive layer 270 from being repeatedly stressed, so that the adhesiveness between the power storage element 210 and the spacer 220 can be improved. Can be planned.
  • the central portion of the power storage element 210 (the position corresponding to the flat portion 210f1 of the electrode body 210f) may be recessed at the time of manufacturing.
  • the power storage element 210 may be recessed. It becomes difficult to bond the central portion of the spacer 220 to the spacer 220. Therefore, by arranging the adhesive layer 270 at a position that does not face the central portion (a position that does not overlap with the flat portion 210f1 of the electrode body 210f), the power storage element 210 and the spacer 220 can be easily adhered to each other.
  • the first protruding portion 220b of the spacer 220 is a square annular rib formed so as to surround the outer peripheral portion of the spacer main body 220a.
  • the shape of the first protrusion 220b is not particularly limited, and may be an annular rib such as a circle, an ellipse, or an oval, a linear or curved rib instead of an annular rib, or a strip-shaped protrusion. Etc. may be used.
  • the first protruding portion 220b may be arranged not at the outer peripheral portion of the spacer main body 220a but at the central portion or the like.
  • the two first protrusions 220b may be arranged on both sides of the adhesive layer arranging portion 220c (or the adhesive layer 270).
  • the second protruding portion 220d of the spacer 220 is a circular protruding portion formed in the central portion of the spacer main body 220a.
  • the shape of the second protruding portion 220d is not particularly limited, and may be a shape other than a circular shape such as an annular shape such as an annular shape, a polygonal shape, a linear shape or a curved shape.
  • the second protruding portion 220d may be arranged on the outer peripheral portion of the spacer main body 220a or the like, or a plurality of second protruding portions 220d may be arranged on the spacer 220.
  • the third protrusion 220e of the spacer 220 is a linear rib extending radially from the second protrusion 220d to the first protrusion 220b.
  • the shape of the third protruding portion 220e is not particularly limited, and may be a curved rib, a band-shaped protruding portion, or the like.
  • the third protrusion 220e may or may not be connected to the first protrusion 220b, or may not be connected to the second protrusion 220d, or the first protrusion 220b and the second protrusion 220d. It may be arranged at any position between them, and may not be arranged between the first protrusion 220b and the second protrusion 220d.
  • the number of the third protruding portions 220e is not particularly limited, and only one third protruding portion 220e may be arranged. Further, the third protruding portion 220e may have a higher or lower protruding height than the second protruding portion 220d. Further, the spacer 220 may not be provided with the third protruding portion 220e.
  • the adhesive layer 270 is arranged over the entire adhesive layer arrangement portion 220c, but the adhesive layer 270 is arranged only in a part of the adhesive layer arrangement portion 220c. You may.
  • the adhesive layer arranging portion 220c and the adhesive layer 270 is arranged at a position not overlapping with the flat portion 210f1 of the electrode body 210f of the power storage element 210 when viewed from a predetermined direction. And said. However, one or both of the adhesive layer arranging portion 220c and the adhesive layer 270 may be arranged at a position overlapping the flat portion 210f1 when viewed from the predetermined direction.
  • any one of the plurality of spacers 220 (221, 222) may not have the above configuration.
  • any one of the plurality of power storage elements 210 may not have the above configuration.
  • the power storage device 10 does not have to include all the above-mentioned components.
  • the power storage device 10 may not include a spacer 223, a side plate 243, a bus bar frame 260, a thermistor 252, a mounting member 300, an electric device 400, a relay 520, or the like.
  • the present invention can be realized not only as a power storage device 10 but also as a spacer 220.
  • the present invention can be applied to a power storage device provided with a power storage element such as a lithium ion secondary battery.
  • Power storage device 100 Exterior 200 Power storage unit 210 Power storage element 210a Container 210a1 Container body 210a2 Container lid 210b Electrode terminal 210e Current collector 210f Electrode body 210f1 Flat part 210f2 Curved part 210f3 Connection part 211 First power storage element 212 Second power storage element 220, 221 222, 223 Spacer 220a Spacer body 220b First protrusion 220c Adhesive layer arrangement 220d Second protrusion 220e Third protrusion 230, 231 and 232 End plate 240, 241, 242, 243 Side plate 250, 510 Bus bar 270 adhesive layer

Abstract

蓄電装置10は、蓄電素子210と、蓄電素子210の所定方向(Z軸方向)に配置されるスペーサ220と、蓄電素子210及びスペーサ220の間に配置されて、蓄電素子210及びスペーサ220を接着する接着層270と、を備え、スペーサ220は、所定方向と交差する交差方向において接着層270に隣り合う位置に配置され、蓄電素子210に向けて突出する第一突出部220bと、第一突出部220bと異なる位置に配置され、蓄電素子210に向けて突出する、第一突出部220bよりも突出高さが低い第二突出部220dと、を有する。

Description

蓄電装置
 本発明は、蓄電素子とスペーサとを備える蓄電装置に関する。
 従来、蓄電素子とスペーサとを備え、蓄電素子とスペーサとが接着層で接着された構成の蓄電装置が知られている。例えば、特許文献1には、複数の電池セル(蓄電素子)とセパレータ(スペーサ)とを備え、電池セルとセパレータとが接着剤(接着層)で接着された組電池(蓄電装置)が開示されている。
特開2012-119156号公報
 上記従来のような構成の蓄電装置では、蓄電素子及びスペーサの接着性が低下するおそれがある。つまり、上記従来のように、蓄電素子及びスペーサを接着層で接着する構成の蓄電装置では、各部品の寸法公差で接着層の厚みのばらつきが生じるため、接着層が圧縮される場合がある。さらに、蓄電素子は使用に伴って膨張していき、また、充放電により膨張収縮を繰り返すため、これによっても接着層が圧縮され、また、接着層に繰り返しの応力がかかる。これにより、上記従来のような構成の蓄電装置では、蓄電素子及びスペーサの間の接着層が圧縮され過ぎたり、圧縮された状態で繰り返しの応力を受けたりすることにより、蓄電素子及びスペーサの接着性が低下するおそれがある。
 本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目してなされたものであり、蓄電素子及びスペーサの接着性の向上を図ることができる蓄電装置を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子の所定方向に配置されるスペーサと、前記蓄電素子及び前記スペーサの間に配置されて、前記蓄電素子及び前記スペーサを接着する接着層と、を備え、前記スペーサは、前記所定方向と交差する交差方向において前記接着層に隣り合う位置に配置され、前記蓄電素子に向けて突出する第一突出部と、前記第一突出部と異なる位置に配置され、前記蓄電素子に向けて突出する、前記第一突出部よりも突出高さが低い第二突出部と、を有する。
 これによれば、蓄電装置において、スペーサは、蓄電素子及びスペーサを接着する接着層に隣り合う位置に配置される第一突出部と、第一突出部よりも突出高さが低い第二突出部と、を有している。このように、スペーサにおいて、接着層に隣り合う位置に第一突出部が配置されているため、部品の寸法公差で接着層の厚みのばらつきが生じても、第一突出部が潰れることで、当該ばらつきを吸収することができる。また、蓄電素子が膨張しても、第一突出部が潰れることで、蓄電素子の膨張を吸収することができる。さらに、スペーサには、第一突出部よりも突出高さが低い第二突出部が配置されているため、第二突出部によって第一突出部が潰れ過ぎるのを抑制することができる。このため、蓄電素子及びスペーサの間の接着層の適切な厚みを維持することができ、接着層が圧縮され過ぎたり、圧縮され過ぎた状態で繰り返しの応力を受けたりするのを抑制することができる。これにより、蓄電素子及びスペーサの接着性の向上を図ることができる。
 また、前記第二突出部は、前記蓄電素子の中央部に対向する位置に配置されることにしてもよい。
 これによれば、蓄電素子は中央部が膨れやすいため、スペーサの第二突出部を、蓄電素子の中央部に対向する位置に配置する。これにより、蓄電素子の中央部の膨れを抑制することができるため、接着層が圧縮され過ぎるのを効果的に抑制することができる。また、蓄電素子の中央部に対向する位置に第二突出部を配置することで、接着層は、当該中央部に対向しない位置に配置される。ここで、蓄電素子は、中央部が充放電により膨張収縮を繰り返しやすい。このため、接着層を、当該中央部に対向しない位置に配置することで、蓄電素子の膨張収縮によって接着層が繰り返しの応力を受けるのを抑制することができる。これらにより、蓄電素子及びスペーサの接着性の向上を図ることができる。
 また、前記スペーサは、前記交差方向において前記接着層を挟む位置に、2つの前記第一突出部を有することにしてもよい。
 これによれば、スペーサが、接着層を挟む位置に2つの第一突出部を有しているため、接着層が、所定位置(2つの第一突出部の間)からはみ出すのを抑制することができる。これにより、2つの第一突出部によって、接着層を適切な位置に配置することができるため、蓄電素子及びスペーサの接着性の向上を図ることができる。
 また、前記スペーサは、さらに、前記第一突出部及び前記第二突出部の間に配置され、前記第一突出部よりも突出高さが低い第三突出部を有することにしてもよい。
 これによれば、スペーサは、第一突出部及び第二突出部の間に、第一突出部よりも突出高さが低い第三突出部を有している。このように、スペーサに、第一突出部よりも突出高さが低い突出部を、第二突出部に加えて第三突出部も配置することにより、第一突出部が潰れ過ぎるのをさらに抑制することができる。これにより、接着層が圧縮され過ぎたり、圧縮され過ぎた状態で繰り返しの応力を受けたりするのをさらに抑制することができるため、蓄電素子及びスペーサの接着性の向上を図ることができる。
 また、前記蓄電素子は、前記スペーサに対向する位置に平坦部が形成された電極体を有し、前記接着層は、少なくとも一部が、前記所定方向から見て、前記平坦部と重ならない位置に配置されることにしてもよい。
 蓄電素子は、電極体の平坦部に対向する部分が、使用に伴って膨張しやすく、また、充放電により膨張収縮を繰り返しやすい。このため、接着層の少なくとも一部を、当該平坦部と重ならない位置に配置する。これにより、蓄電素子の膨張によって接着層が圧縮され過ぎたり、接着層が繰り返しの応力を受けたりするのを抑制することができるため、蓄電素子及びスペーサの接着性の向上を図ることができる。
 なお、本発明は、蓄電装置として実現することができるだけでなく、スペーサとしても実現することができる。
 本発明における蓄電装置によれば、蓄電素子及びスペーサの接着性の向上を図ることができる。
実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電装置において外装体の本体と蓋とを分離して外装体の内方を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電装置の外装体の内方の構成要素を分解して示す分解斜視図である。 実施の形態に係る蓄電ユニットを分解して各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係るスペーサの構成を示す斜視図及び断面図である。 実施の形態に係るスペーサの構成と蓄電素子との位置関係を示す平面図である。 実施の形態に係るスペーサと蓄電素子とが接着層で接着された状態を示す断面図である。
 以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態(その変形例も含む)に係る蓄電装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。さらに、各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。
 また、以下の説明及び図面中において、蓄電装置の外装体の長手方向、蓄電ユニットと電気機器との並び方向、一対のサイドプレートの並び方向、一対のエンドプレートの延設方向、蓄電素子の容器の短側面の対向方向、または、1つの蓄電素子における一対の電極端子の並び方向を、X軸方向と定義する。蓄電素子とバスバー若しくはバスバーフレームとの並び方向、または、蓄電素子の容器の本体と蓋との並び方向を、Y軸方向と定義する。蓄電装置の外装体の本体と蓋との並び方向、一対のエンドプレートの並び方向、蓄電素子とエンドプレートとの並び方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、蓄電素子の扁平方向、蓄電素子の電極体の極板の積層方向、または、上下方向を、Z軸方向と定義する。これらX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに交差(本実施の形態では直交)する方向である。なお、使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Z軸方向を上下方向として説明する。
 また、以下の説明において、例えば、X軸プラス方向とは、X軸の矢印方向を示し、X軸マイナス方向とは、X軸プラス方向とは反対方向を示す。Y軸方向及びZ軸方向についても同様である。また、以下では、Z軸方向を所定方向とも呼び、当該所定方向と交差する方向(XY平面内の任意の方向)を交差方向とも呼ぶ場合がある。さらに、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、2つの方向が直交している、とは、当該2つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、例えば数%程度の差異を含むことも意味する。
 (実施の形態)
 [1 蓄電装置10の全般的な説明]
 まず、本実施の形態における蓄電装置10の概略構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る蓄電装置10の外観を示す斜視図である。図2は、本実施の形態に係る蓄電装置10において外装体100の本体と蓋とを分離して外装体100の内方を示す斜視図である。図3は、本実施の形態に係る蓄電装置10の外装体100の内方の構成要素を分解して示す分解斜視図である。
 蓄電装置10は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる装置であり、本実施の形態では、略直方体形状を有している。例えば、蓄電装置10は、電力貯蔵用途または電源用途等に使用される電池モジュール(組電池)である。具体的には、蓄電装置10は、例えば、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)及びガソリン自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール及びリニアモーターカーが例示される。また、蓄電装置10は、家庭用または発電機用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。
 図1~図3に示すように、蓄電装置10は、外装体100と、外装体100に収容される蓄電ユニット200、取付部材300、電気機器400及びバスバーユニット500と、を備えている。なお、蓄電装置10は、上記の構成要素の他、蓄電ユニット200から排出されるガスを外装体100の外方へ排気するための排気部、及び、電気機器400に電線等で接続されて外部との信号の伝達を行うためのコネクタ等を備えていてもよい。
 外装体100は、蓄電装置10の外装体を構成する箱形(略直方体形状)の容器(モジュールケース)である。つまり、外装体100は、蓄電ユニット200及び電気機器400等の外方に配置され、これら蓄電ユニット200及び電気機器400等を所定の位置で固定し、衝撃等から保護する。外装体100は、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリフェニレンエーテル(PPE(変性PPEを含む))、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ABS樹脂、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材、または、絶縁塗装をした金属等により形成されている。外装体100は、これにより、蓄電ユニット200及び電気機器400等が外部の金属部材等に接触することを回避する。なお、蓄電ユニット200及び電気機器400等の電気的絶縁性が保たれる構成であれば、外装体100は、金属等の導電部材で形成されていてもよい。
 外装体100は、外装体100の本体を構成する外装体本体110と、外装体100の蓋体を構成する外装体蓋体120と、を有している。外装体本体110は、開口が形成された有底矩形筒状のハウジング(筐体)であり、蓄電素子210及び電気機器400等を収容する。外装体蓋体120は、外装体本体110の開口を閉塞する扁平な矩形状の部材である。外装体蓋体120は、外装体本体110と、接着剤、ヒートシールまたは超音波溶着等によって好ましくは気密または水密に接合される。また、外装体蓋体120には、正極側及び負極側の一対のモジュール端子(総端子)である外部端子130が配置されている。蓄電装置10は、この一対の外部端子130を介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。外部端子130は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属製の導電部材で形成されている。
 蓄電ユニット200は、複数の蓄電素子210が横置き(横倒し)にされた状態で、Z軸方向に平積みされ、かつ、X軸方向に配列されることにより、Z軸方向に扁平かつX軸方向に長尺な形状を有している。具体的には、蓄電ユニット200は、Z軸方向及びX軸方向に並ぶ複数の蓄電素子210を、スペーサ220、223とともに、一対のエンドプレート230及び一対のサイドプレート240がZ軸方向及びX軸方向で挟み込む構成を有している。蓄電ユニット200の構成のさらに詳細な説明については、後述する。
 電気機器400は、蓄電ユニット200が有する蓄電素子210の状態の監視、及び、蓄電素子210の制御を行うことができる機器であり、蓄電ユニット200に対して取り付けられる。本実施の形態では、電気機器400は、蓄電ユニット200の長手方向の端部、つまり、蓄電ユニット200のX軸プラス方向に配置される扁平な矩形状の部材である。電気機器400は、例えば、蓄電素子210の充電状態や放電状態を監視したり、蓄電素子210の充放電を制御したりする回路基板、シャント抵抗、コネクタ等の電気部品を有している。電気機器400は、これらの電気部品が絶縁性のカバー部材に収容された構成を有している。
 取付部材300は、蓄電ユニット200に対して電気機器400を取り付ける部材である。つまり、取付部材300は、蓄電ユニット200及び電気機器400の間に配置され、蓄電ユニット200に取り付けられるとともに、電気機器400が取り付けられる平板状の部材である。取付部材300は、例えば、上記の外装体100に使用可能ないずれかの電気的絶縁性の樹脂材料等で形成されている。
 取付部材300は、蓄電ユニット200のうちの蓄電素子210の電極端子が配置されている面とは異なる面に対向して配置される。具体的には、取付部材300は、蓄電ユニット200のX軸方向に配置される。本実施の形態では、取付部材300は、蓄電ユニット200のX軸プラス方向の側面に取り付けられることで、電気機器400を立設した姿勢(YZ平面に平行となる姿勢)で、蓄電ユニット200のX軸プラス方向の側面に対して取り付ける。また、取付部材300は、蓄電ユニット200の一対のエンドプレート230及び当該一対のエンドプレート230を繋ぐサイドプレート240のうちの少なくとも1つに取り付けられる。本実施の形態では、取付部材300は、一対のエンドプレート230の双方及びX軸プラス方向のサイドプレート240に取り付けられる。
 バスバーユニット500は、蓄電ユニット200と電気機器400とを電気的に接続したり、電気機器400と外部端子130とを電気的に接続したり、蓄電ユニット200と外部端子130とを電気的に接続する部材である。バスバーユニット500は、バスバー510と、リレー520とを有している。
 バスバー510は、蓄電ユニット200が有する後述のバスバー250と電気機器400とを接続したり、電気機器400と外部端子130とを接続したり、バスバー250とリレー520とを接続したり、リレー520と外部端子130とを接続する板状の部材である。本実施の形態では、バスバー510は、バスバー250、電気機器400、外部端子130またはリレー520とボルト締結によって接続(接合)されるが、溶接またはかしめ接合等によって接続(接合)されてもよい。バスバー510は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ニッケル等の金属製の導電部材若しくはそれらの組み合わせ、または、金属以外の導電性の部材で形成されている。リレー520は、蓄電ユニット200と外部端子130との間に、バスバー510を介して配置されるリレー(継電器)である。
 [2 蓄電ユニット200の構成の説明]
 次に、図3に加えて、図4も用いて、蓄電ユニット200の構成について詳細に説明する。図4は、本実施の形態に係る蓄電ユニット200を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。なお、図4では、蓄電ユニット200のうちのバスバー250及びバスバーフレーム260を省略して図示している。
 図3及び図4に示すように、蓄電ユニット200は、蓄電素子210(211、212)と、スペーサ220(221、222)、223と、エンドプレート230(231、232)と、サイドプレート240(241、242、243)と、バスバー250と、バスバーフレーム260と、を有している。 
 蓄電素子210は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池(単電池)であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。蓄電素子210は、扁平な直方体形状(角形)を有しており、本実施の形態では、8個の蓄電素子210が横置き(横倒し)にされた状態で(蓄電素子210の長側面がZ軸方向に向いた状態で)、Z軸方向及びX軸方向に配列されている。具体的には、4つのX軸マイナス方向側の第一蓄電素子211がZ軸方向に積層(平積み)され、4つのX軸プラス方向側の第二蓄電素子212がZ軸方向に積層(平積み)されている。そして、当該4つの第一蓄電素子211及び当該4つの第二蓄電素子212が、X軸方向に並んで配列されている。蓄電素子210の構成の詳細な説明については、後述する。
 なお、蓄電素子210の個数は特に限定されず、何個の蓄電素子210がZ軸方向に積層(平積み)されていてもよいし、何個の蓄電素子210がX軸方向に配列されていてもよい。つまり、蓄電ユニット200は、1つの蓄電素子210しか有していなくてもよい。また、蓄電素子210の形状は、上記角形には限定されず、それ以外の多角柱形状、円柱形状、楕円柱形状、長円柱形状等であってもよい。また、蓄電素子210は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子210は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。また、蓄電素子210は、ラミネート型の蓄電素子であってもよい。
 スペーサ220(221、222)、223は、蓄電素子210に隣接して蓄電素子210の側方(Z軸方向またはX軸方向)に配置され、蓄電素子210と他の部材とを電気的に絶縁する平板状かつ矩形状の部材である。スペーサ220、223は、例えば、上記の外装体100に使用可能ないずれかの電気的絶縁性の樹脂材料等で形成されている。
 具体的には、スペーサ221は、蓄電素子210の所定方向(Z軸方向)に配置される中間スペーサ(セル間スペーサ)である。つまり、スペーサ221は、隣り合う2つの蓄電素子210の間(2つの第一蓄電素子211の間、及び、2つの第二蓄電素子212の間)に配置され、当該2つの蓄電素子210の間を電気的に絶縁する。本実施の形態では、4つの第一蓄電素子211に対応して、3つのスペーサ221が配置されているが、第一蓄電素子211の個数が4つ以外の場合には、スペーサ221の個数も第一蓄電素子211の個数に応じて適宜変更される。第二蓄電素子212についても同様である。
 スペーサ222は、端部の蓄電素子210の所定方向(Z軸方向)に配置されるエンドスペーサである。つまり、スペーサ222は、端部の蓄電素子210(端部の第一蓄電素子211及び第二蓄電素子212)とエンドプレート230(231、232)との間に配置され、当該端部の蓄電素子210とエンドプレート230(231、232)との間を電気的に絶縁する。つまり、4つの第一蓄電素子211のZ軸方向両側に2つのスペーサ222が配置され、4つの第二蓄電素子212のZ軸方向両側に2つのスペーサ222が配置されている。これらスペーサ220(スペーサ221、222)の構成の詳細な説明については、後述する。
 スペーサ223は、蓄電素子210とサイドプレート240(241、242、243)との間に配置され、蓄電素子210とサイドプレート240(241、242、243)との間を電気的に絶縁する。つまり、4つの第一蓄電素子211のX軸方向両側において、当該4つの第一蓄電素子211とサイドプレート241及び243との間に、2つのスペーサ223が配置されている。また、4つの第二蓄電素子212のX軸方向両側において、当該4つの第二蓄電素子212とサイドプレート242及び243との間に、2つのスペーサ223が配置されている。 
 エンドプレート230及びサイドプレート240は、Z軸方向において、蓄電素子210を外方から圧迫(拘束)する部材(拘束部材)である。つまり、エンドプレート230及びサイドプレート240は、複数の蓄電素子210及び複数のスペーサ220をZ軸方向の両側から挟み込むことで、それぞれの蓄電素子210及び複数のスペーサ220をZ軸方向の両側から圧迫(拘束)する。エンドプレート230及びサイドプレート240は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板等の金属製の部材で形成されているが、剛性の高い樹脂等の絶縁部材で形成されていてもよい。
 エンドプレート230(231、232)は、Z軸方向において、複数の蓄電素子210(複数の第一蓄電素子211及び複数の第二蓄電素子212)並びに複数のスペーサ220を挟む位置に配置され、これらをZ軸方向で挟み込む一対の平板状の部材である。これにより、一対のエンドプレート230は、複数の蓄電素子210及び複数のスペーサ220をZ軸方向で一括して拘束する(複数の蓄電素子210及び複数のスペーサ220にZ軸方向における拘束力を一括して付与する)。なお、エンドプレート231は、一対のエンドプレート230のうちのZ軸マイナス方向側のエンドプレート230であり、エンドプレート232は、Z軸プラス方向側のエンドプレート230である。
 サイドプレート240(241、242、243)は、両端が一対のエンドプレート230に取り付けられて、当該一対のエンドプレート230を繋ぐことで、複数の蓄電素子210及び複数のスペーサ220を拘束する平板状の部材である。つまり、サイドプレート240は、複数の蓄電素子210及び複数のスペーサ220を跨ぐようにZ軸方向に延設されて配置され、当該複数の蓄電素子210等に対してこれらの並び方向(Z軸方向)における拘束力を付与する。
 本実施の形態では、第一蓄電素子211のX軸マイナス方向にサイドプレート241が配置され、第二蓄電素子212のX軸プラス方向にサイドプレート242が配置され、第一蓄電素子211及び第二蓄電素子212の間にサイドプレート243が配置されている。そして、サイドプレート241、242、243のそれぞれが、Z軸方向両端部において、一対のエンドプレート230のX軸方向両端部及び中央部に取り付けられている。なお、サイドプレート240には、軽量化等のために、Y軸方向に貫通する貫通孔が形成されているが、当該貫通孔は形成されていなくてもよい。
 このように、エンドプレート230及びサイドプレート240は、複数の蓄電素子210及び複数のスペーサ220を、X軸方向の両側及びZ軸方向の両側から挟み込んで拘束する。また、エンドプレート230(231、232)とそれぞれのサイドプレート240とは、Y軸方向に並ぶ複数の接続部材230a(231a、232a)によって互いに接続(接合)されている。本実施の形態では、接続部材230aは、ボルトであり、エンドプレート230を貫通し、かつ、サイドプレート240に形成された雌ネジ部と螺合されることにより、エンドプレート230及びサイドプレート240を接続(締結)する。なお、接続部材230aの配置位置及び個数は、特に限定されない。また、エンドプレート230及びサイドプレート240を接続する手法は、他の手法でもよく、例えば、溶接、かしめ接合、接着、溶着等であってもよい。
 バスバー250は、蓄電素子210に接続される平板状の部材である。具体的には、バスバー250は、複数の蓄電素子210のY軸マイナス方向に配置され、複数の蓄電素子210の電極端子、及び、バスバー510に接続(接合)される。つまり、バスバー250は、複数の蓄電素子210の電極端子同士を接続し、かつ、端部の蓄電素子210の電極端子とバスバー510とを接続する。本実施の形態では、バスバー250と蓄電素子210の電極端子とは、溶接によって接続(接合)されるが、ボルト締結等によって接続(接合)されてもよい。バスバー250は、例えば、上記のバスバー510に使用可能ないずれかの材料等で形成されている。また、本実施の形態では、バスバー250は、蓄電素子210を2個ずつ並列に接続して4セットの蓄電素子群を構成し、当該4セットの蓄電素子群を直列に接続するが、バスバー250は、8個の蓄電素子210を全て直列に接続してもよいし、その他の構成であってもかまわない。
 また、バスバー250には、電圧等検出用の電線251が接続されている。電線251は、電気機器400にも接続されており、蓄電素子210の電圧等の情報を電気機器400に伝達する。また、電線251は、サーミスタ252にも接続されており、蓄電素子210の温度情報も電気機器400に伝達する。
 バスバーフレーム260は、バスバー250と他の部材との電気的な絶縁、及び、バスバー250の位置規制を行うことができる扁平な矩形状の絶縁部材である。バスバーフレーム260は、例えば、上記の外装体100に使用可能ないずれかの電気的絶縁性の樹脂材料等で形成されている。バスバーフレーム260は、複数の蓄電素子210のY軸マイナス方向に配置され、複数の蓄電素子210に対して位置決めされる。具体的には、バスバーフレーム260は、一対のエンドプレート230のうちの少なくとも1つのエンドプレート230(本実施の形態では、双方のエンドプレート230)に取り付けられる。また、バスバーフレーム260には、バスバー250、電線251及びサーミスタ252が位置決めされる。これにより、バスバー250が、複数の蓄電素子210に対して位置決めされて、当該複数の蓄電素子210が有する電極端子に接合される。
 [3 蓄電素子210の構成の説明]
 次に、蓄電素子210の構成について、詳細に説明する。図5は、本実施の形態に係る蓄電素子210を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。具体的には、図5は、図4に示した蓄電素子210を縦置きにした(立てた)状態で、各部を分解した図を示している。なお、8個の蓄電素子210(4つの第一蓄電素子211及び4つの第二蓄電素子212)は、全て同様の構成を有するため、以下では、1つの蓄電素子210の構成についての説明を行う。
 図5に示すように、蓄電素子210は、容器210aと、一対(正極側及び負極側)の電極端子210bと、一対(正極側及び負極側)の上部ガスケット210cと、を備えている。また、容器210aの内方には、一対(正極側及び負極側)の下部ガスケット210dと、一対(正極側及び負極側)の集電体210eと、電極体210fとが収容されている。なお、容器210aの内方には、電解液(非水電解質)が封入されているが、図示は省略している。当該電解液としては、蓄電素子210の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。また、上記の構成要素の他、電極体210fの側方または下方等に配置されるスペーサ、電極体210f等を包み込む絶縁フィルム、または、容器210aの外面を覆う絶縁シート等が配置されていてもよい。
 容器210aは、開口が形成された容器本体210a1と、容器本体210a1の当該開口を閉塞する容器蓋部210a2と、を有する直方体形状(角形または箱形)のケースである。このような構成により、容器210aは、電極体210f等を容器本体210a1の内部に収容後、容器本体210a1と容器蓋部210a2とが溶接等されることにより、内部を密封することができる構造となっている。容器本体210a1及び容器蓋部210a2の材質は特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属であるのが好ましい。
 容器本体210a1は、容器210aの本体部を構成する矩形筒状で底を備える部材であり、Y軸マイナス方向側に開口が形成されている。つまり、容器本体210a1は、Z軸方向両側の側面に一対の矩形状かつ平面状の(平坦な)長側面を有し、X軸方向両側の側面に一対の矩形状かつ平面状の(平坦な)短側面を有し、Y軸プラス方向側に矩形状かつ平面状の(平坦な)底面を有している。容器蓋部210a2は、容器210aの蓋部を構成する矩形状の板状部材であり、容器本体210a1のY軸マイナス方向側にX軸方向に延設されて配置されている。
 電極体210fは、正極板と負極板とセパレータとが積層されて形成された蓄電要素(発電要素)である。正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属からなる集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成されたものである。負極板は、銅または銅合金等の金属からなる集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成されたものである。正極活物質層及び負極活物質層に用いられる活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能なものであれば、適宜公知の材料を使用できる。本実施の形態では、電極体210fは、極板(正極板及び負極板)がX軸方向に延びる巻回軸(X軸方向に平行な仮想軸)まわりに巻回されて形成された巻回型(いわゆる縦巻き型)の電極体である。
 ここで、電極体210fの極板(正極板及び負極板)は、Z軸方向に積層されているため、Z軸方向を積層方向とも呼ぶ。つまり、電極体210fは、極板が積層方向に積層されて形成されている。なお、電極体210fは、極板が巻回されることで、Z軸方向に並ぶ一対の平坦部210f1と、Y軸方向に並ぶ一対の湾曲部210f2と、を有しているが、上記の積層方向は、平坦部210f1における極板の積層方向である。平坦部210f1は、一対の湾曲部210f2の端部同士を繋ぐ平坦な部位であり、湾曲部210f2は、Y軸方向に突出するように半円形状等に湾曲した部位である。また、平坦部210f1の平坦面の向く方向、または、一対の平坦部210f1の対向方向を、上記積層方向と定義することもできる。このため、複数の第一蓄電素子211は、当該積層方向に並んでいると言え、複数の第二蓄電素子212も、当該積層方向に並んでいると言える。また、第一蓄電素子211及び第二蓄電素子212が配列されるX軸方向を、配列方向とも呼ぶ。つまり、第一蓄電素子211及び第二蓄電素子212は、当該積層方向と交差する配列方向に配列されている。
 また、電極体210fは、正極板と負極板とがX軸方向に互いにずらして巻回されているため、正極板及び負極板は、それぞれのずらされた方向の端部に、活物質が形成(塗工)されず基材層が露出した部分(活物質層非形成部)を有している。つまり、電極体210fは、X軸方向の両端部に、平坦部210f1及び湾曲部210f2からX軸方向両側に突出し、かつ、正極板及び負極板の活物質層非形成部が積層されて集電体210eと接続される接続部210f3を有している。
 なお、電極体210fは、Y軸方向に延びる巻回軸まわりに極板が巻回されて形成されたいわゆる横巻き型の電極体、複数の平板状の極板が積層されて形成された積層型(スタック型)の電極体、または、極板を蛇腹状に折り畳んだ蛇腹型の電極体等、どのような形態の電極体でもよい。横巻き型の電極体の場合、湾曲部、及び、集電体との接続部(タブ)以外の平坦な部位が平坦部であり、積層型(スタック型)及び蛇腹型の電極体の場合、集電体との接続部(タブ)以外の平坦な部位が平坦部である。
 電極端子210bは、蓄電素子210の端子(正極端子及び負極端子)であり、Y軸マイナス方向に突出するように容器蓋部210a2に配置されている。電極端子210bは、集電体210eを介して、電極体210fの正極板及び負極板に電気的に接続されている。電極端子210bは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属等の導電部材で形成されている。
 集電体210eは、電極端子210bと電極体210fの接続部210f3とに電気的に接続される導電性の部材(正極集電体及び負極集電体)である。集電体210eは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等で形成されている。上部ガスケット210c及び下部ガスケット210dは、容器蓋部210a2と電極端子210b及び集電体210eとの間に配置された、平板状の電気的絶縁性を有する封止部材である。上部ガスケット210c及び下部ガスケット210dは、例えば、上記の外装体100に使用可能ないずれかの電気的絶縁性の樹脂材料等で形成されている。
 [4 スペーサ220の構成の説明]
 次に、スペーサ220(スペーサ221、222)の構成について、詳細に説明する。なお、複数のスペーサ221は、全て同様の構成を有し、スペーサ222は、Z軸方向の両面に形成される突出部の構成がスペーサ221と同様である。このため、以下では、スペーサ221及び222の構成を示すものとして、1つのスペーサ221を図示して説明を行う。
 図6は、本実施の形態に係るスペーサ220の構成を示す斜視図及び断面図である。具体的には、図6の(a)は、図4に示したスペーサ221の構成を示す斜視図であり、図6の(b)は、図6の(a)に示したスペーサ221を、VIb-VIb線を通るXZ平面に平行な面で切断した場合の構成を示している。図7は、本実施の形態に係るスペーサ220の構成と蓄電素子210との位置関係を示す平面図である。具体的には、図7の(a)は、スペーサ221の構成を示す平面図であり、図7の(b)は、蓄電素子210の構成を示す平面図である。図8は、本実施の形態に係るスペーサ220と蓄電素子210とが接着層270で接着された状態を示す断面図である。具体的には、図8の(a)は、蓄電装置10の組立時にスペーサ221と蓄電素子210とが接着された状態を示す断面図であり、図8の(b)は、蓄電装置10の組立完了後または使用時にスペーサ221と蓄電素子210とが接着されている状態を示す断面図である。なお、図8では、図6の(b)と同じ位置で切断した場合の断面を示している。
 これらの図に示すように、スペーサ220(スペーサ221)は、スペーサ本体220aと、第一突出部220bと、接着層配置部220cと、第二突出部220dと、第三突出部220eと、を有している。なお、スペーサ221は、スペーサ本体220aのZ軸プラス方向側の面及びZ軸マイナス方向側の面の双方に、第一突出部220b、接着層配置部220c、第二突出部220d及び第三突出部220eを有している。このため、以下では、スペーサ本体220aのZ軸プラス方向側の第一突出部220b、接着層配置部220c、第二突出部220d及び第三突出部220eについて説明を行い、Z軸マイナス方向側についての説明は省略する。
 スペーサ本体220aは、スペーサ220の本体を構成する平板状かつ矩形状の部材であり、蓄電素子210の容器210aの長側面に対向して配置される(図4、図8等参照)。つまり、スペーサ本体220aは、2つの蓄電素子210の容器210aの長側面に挟まれて配置される。
 第一突出部220bは、スペーサ本体220aからZ軸プラス方向に向けて突出する突出状の部位である。つまり、第一突出部220bは、蓄電素子210に向けて(詳細には、蓄電素子210の容器210aの長側面に向けて)突出する。具体的には、第一突出部220bは、スペーサ本体220aの外周部を囲うように形成された環状(四角環状)のリブ(突起)である。本実施の形態では、スペーサ本体220aの外周部には、2つの環状の第一突出部220bが、間隔を空けて配置されている。
 接着層配置部220cは、2つの第一突出部220bの間に配置される環状(四角環状)の凹部であり、後述の接着層270が配置(塗布)される。つまり、上記所定方向(Z軸方向)と交差する交差方向において、接着層配置部220cに隣り合う位置に、第一突出部220bが配置される。言い換えれば、当該交差方向において接着層配置部220cを挟む位置に、2つの第一突出部220bが配置されている。なお、上記交差方向とは、Z軸方向と交差する任意の方向であり、本実施の形態では、X軸方向及びY軸方向である。つまり、X軸方向及びY軸方向において、接着層配置部220cを挟む位置に、2つの第一突出部220bが配置されている。
 また、図7に示すように、蓄電素子210は、スペーサ220に対向する位置に平坦部210f1が形成された電極体210fを有している。そして、所定方向(Z軸方向)から見て、2つの第一突出部220bのうちの内側の第一突出部220bは、平坦部210f1と重なる位置に配置されるが、外側の第一突出部220bは、平坦部210f1と重ならない位置に配置される。このため、接着層配置部220cは、少なくとも一部が、所定方向(Z軸方向)から見て、電極体210fの平坦部210f1と重ならない位置に配置される。なお、本実施の形態では、所定方向(Z軸方向)から見て、当該外側の第一突出部220bは、少なくとも一部(X軸方向両側及びY軸マイナス方向側の部位)が、電極体210fと重ならない位置に配置される。このため、接着層配置部220cは、少なくとも一部が、所定方向(Z軸方向)から見て、電極体210fと重ならない位置に配置される。
 第二突出部220dは、第一突出部220bと同様に、スペーサ本体220aからZ軸プラス方向に向けて突出する突出状の部位である。つまり、第二突出部220dは、第一突出部220bと異なる位置に配置され、蓄電素子210に向けて(詳細には、蓄電素子210の容器210aの長側面に向けて)突出する。具体的には、第二突出部220dは、第一突出部220bよりも内側の位置に、第一突出部220bよりもX軸方向またはY軸方向の幅が大きく、かつ、第一突出部220bよりもZ軸方向の高さが低く形成されている。本実施の形態では、第二突出部220dは、スペーサ本体220aの中央部に形成されて蓄電素子210の中央部に対向する位置に配置された、第一突出部220bよりも突出高さが低い円形状の突出部である。
 第三突出部220eについても、第一突出部220bと同様に、スペーサ本体220aからZ軸プラス方向に向けて突出する突出状の部位である。具体的には、第三突出部220eは、第一突出部220b及び第二突出部220dの間に配置され、蓄電素子210に向けて(詳細には、蓄電素子210の容器210aの長側面に向けて)突出する直線状のリブ(突起)である。本実施の形態では、第二突出部220dの周囲から第一突出部220bに向けて、複数の第三突出部220eが放射状に延設されて配置されている。具体的には、第二突出部220dのX軸方向両端部及びY軸方向両端部から、X軸方向両側及びY軸方向両側に向けて延びる4本の第三突出部220eが配置されている。第三突出部220eは、第二突出部220dに接続され、かつ、第一突出部220bには接続されていない。また、第三突出部220eは、第一突出部220bよりも幅が大きく、かつ、第一突出部220bよりも突出高さが低く(Z軸方向の高さが低く)形成されている。本実施の形態では、第三突出部220eは、第二突出部220dと同じ突出高さとなっている。
 また、図8の(a)に示すように、2つの第一突出部220bの間の接着層配置部220cには、接着層270が配置される。本実施の形態では、接着層配置部220cの全体に接着剤が塗布されて、接着層配置部220cの全体に、当該接着剤が固まって形成された接着層270が配置される。これにより、接着層270は、2つの第一突出部220bの間に配置される環状(四角環状)の部位となる。また、図8の(a)に示した状態(蓄電装置10の組立時)では、第一突出部220bは、蓄電素子210の容器210aに当接しているが、第二突出部220d及び第三突出部220eは、容器210aには当接していない。なお、接着層270に用いられる接着剤としては、例えば、ゲル状の樹脂製の材料を使用することができるが、液体状のものや、ホットメルト接着剤などのように固形状のものなどを使用することもできる。
 このように、第一突出部220bは、接着層270の配置(塗布)用のリブであり、上記所定方向(Z軸方向)と交差する交差方向(図8ではX軸方向)において、接着層270に隣り合う位置に配置されている。つまり、スペーサ220は、当該交差方向において接着層270を挟む位置に、2つの第一突出部220bを有している。そして、接着層270は、蓄電素子210及びスペーサ220の間に配置されて、蓄電素子210及びスペーサ220を接着する。
 また、図7で説明したように、所定方向(Z軸方向)から見て、接着層配置部220cの少なくとも一部が、電極体210fの平坦部210f1と重ならない位置に配置されるため、接着層270は、少なくとも一部が、平坦部210f1と重ならない位置に配置される。なお、上述の通り、本実施の形態では、所定方向(Z軸方向)から見て、接着層配置部220cの少なくとも一部が、電極体210fと重ならない位置に配置されるため、接着層270は、少なくとも一部が、電極体210fと重ならない位置に配置される。
 そして、図8の(b)に示すように、蓄電装置10の組立完了後または使用時には、部品の寸法公差または蓄電素子210の膨張等によって、蓄電素子210の容器210aの長側面がスペーサ220に向けて近付く。これにより、第一突出部220bが圧縮されて突出高さが低くなることで、それに伴って、接着層270も圧縮される。ただし、第一突出部220b及び接着層270は、第二突出部220d及び第三突出部220eによって圧縮が抑制され、Z軸方向において第二突出部220d及び第三突出部220eと同じ厚みとなる。このように、第二突出部220d及び第三突出部220eは、第一突出部220b及び接着層270の潰れ抑制用の突出部である。
 [5 効果の説明]
 以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電装置10によれば、スペーサ220は、蓄電素子210及びスペーサ220を接着する接着層270に隣り合う位置に配置される第一突出部220bと、第一突出部220bよりも突出高さが低い第二突出部220dと、を有している。このように、接着層270に隣り合う位置に第一突出部220bが配置されているため、蓄電装置10の組立時に部品の寸法公差等で接着層270の厚みのばらつきが生じても、第一突出部220bが潰れることで、当該ばらつきを吸収することができる。また、蓄電装置10の使用時に蓄電素子210が膨張しても、第一突出部220bが潰れることで、蓄電素子210の膨張を吸収することができる。さらに、スペーサ220には、第一突出部220bよりも突出高さが低い第二突出部220dが配置されているため、第二突出部220dによって第一突出部220bが潰れ過ぎるのを抑制することができる。このため、蓄電素子210及びスペーサ220の間の接着層270の適切な厚みを維持することができ、蓄電装置10の組立時及び使用時に、接着層270が圧縮され過ぎたり、圧縮され過ぎた状態で繰り返しの応力を受けたりするのを抑制することができる。これにより、蓄電素子210及びスペーサ220の接着性の向上を図ることができる。
 また、蓄電素子210は中央部(容器210aの長側面の中央部)が膨れやすいため、スペーサ220の第二突出部220dを、蓄電素子210の当該中央部に対向する位置に配置する。これにより、蓄電素子210の当該中央部の膨れを抑制することができるため、接着層270が圧縮され過ぎるのを効果的に抑制することができる。また、蓄電素子210の当該中央部に対向する位置に第二突出部220dを配置することで、接着層270は、当該中央部に対向しない位置に配置される。ここで、蓄電素子210は、当該中央部が充放電により膨張収縮を繰り返しやすい。このため、接着層270を、当該中央部に対向しない位置に配置することで、蓄電素子210の膨張収縮によって接着層270が繰り返しの応力を受けるのを抑制することができる。これらにより、蓄電素子210及びスペーサ220の接着性の向上を図ることができる。
 また、スペーサ220が、接着層270を挟む位置に2つの第一突出部220bを有しているため、接着層270が、所定位置(2つの第一突出部220bの間)からはみ出すのを抑制することができる。これにより、2つの第一突出部220bによって、接着層270を適切な位置に配置することができるため、蓄電素子210及びスペーサ220の接着性の向上を図ることができる。
 また、スペーサ220は、第一突出部220b及び第二突出部220dの間に、第一突出部220bよりも突出高さが低い第三突出部220eを有している。このように、スペーサ220に、第一突出部220bよりも突出高さが低い突出部を、第二突出部220dに加えて第三突出部220eも配置することにより、第一突出部220bが潰れ過ぎるのをさらに抑制することができる。これにより、接着層270が圧縮され過ぎたり、圧縮され過ぎた状態で繰り返しの応力を受けたりするのをさらに抑制することができるため、蓄電素子210及びスペーサ220の接着性の向上を図ることができる。
 また、蓄電素子210は、電極体210fの平坦部210f1に対向する部分が、使用に伴って膨張しやすく、また、充放電により膨張収縮を繰り返しやすい。このため、接着層270の少なくとも一部を、平坦部210f1と重ならない位置に配置する。これにより、蓄電素子210の膨張によって接着層270が圧縮され過ぎたり、接着層270が繰り返しの応力を受けたりするのを抑制することができるため、蓄電素子210及びスペーサ220の接着性の向上を図ることができる。
 また、蓄電素子210の膨れを抑制するために、製造時に、蓄電素子210の中央部(電極体210fの平坦部210f1に対応する位置)を凹ませておく場合があり、この場合、蓄電素子210の当該中央部とスペーサ220とを接着するのが困難となる。このため、接着層270を、当該中央部に対向しない位置(電極体210fの平坦部210f1と重ならない位置)に配置することで、蓄電素子210とスペーサ220とを容易に接着することができる。
 [6 変形例の説明]
 以上、本発明の実施の形態に係る蓄電装置10について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。
 例えば、上記実施の形態では、スペーサ220の第一突出部220bは、スペーサ本体220aの外周部を囲うように形成された四角環状のリブであることとした。しかし、第一突出部220bの形状は特に限定されず、円形、楕円形または長円形等の環状のリブでもよいし、環状ではなく、直線状または曲線状のリブでもよいし、帯状の突出部等でもよい。また、第一突出部220bは、スペーサ本体220aの外周部ではなく、中央部等に配置されていてもよい。さらに、接着層配置部220c(または接着層270)の両側に2つの第一突出部220bが配置されているのではなく、接着層配置部220c(または接着層270)の片側に1つの第一突出部220bしか配置されていなくてもよい。
 上記実施の形態では、スペーサ220の第二突出部220dは、スペーサ本体220aの中央部に形成された円形状の突出部であることとした。しかし、第二突出部220dの形状は特に限定されず、円環状等の環状、多角形状、直線状または曲線状等、円形状以外の形状でもよい。また、第二突出部220dは、スペーサ本体220aの外周部等に配置されていてもよいし、スペーサ220には、複数の第二突出部220dが配置されていてもよい。
 上記実施の形態では、スペーサ220の第三突出部220eは、第二突出部220dから第一突出部220bに向けて放射状に延設された直線状のリブであることとした。しかし、第三突出部220eの形状は特に限定されず、曲線状のリブでもよいし、帯状の突出部等でもよい。また、第三突出部220eは、第一突出部220bに接続されていてもよいし、第二突出部220dに接続されていなくてもよいし、第一突出部220b及び第二突出部220dの間のどの位置に配置されていてもよいし、第一突出部220b及び第二突出部220dの間に配置されていなくてもよい。第三突出部220eの本数も特に限定されず、1本の第三突出部220eしか配置されていなくてもよい。また、第三突出部220eは、第二突出部220dよりも突出高さが高くてもよいし、低くてもよい。さらに、スペーサ220には、第三突出部220eが設けられていなくてもよい。
 また、上記実施の形態では、接着層270は、接着層配置部220cの全体に亘って配置されることとしたが、接着層270は、接着層配置部220cの一部にしか配置されないことにしてもよい。
 また、上記実施の形態では、接着層配置部220c及び接着層270は、少なくとも一部が、所定方向から見て、蓄電素子210の電極体210fの平坦部210f1と重ならない位置に配置されることとした。しかし、接着層配置部220c及び接着層270の一方または双方の全体が、当該所定方向から見て当該平坦部210f1と重なる位置に配置されていてもよい。
 また、上記実施の形態において、複数のスペーサ220(221、222)のうちのいずれかが、上記の構成を備えていなくてもよい。同様に、複数の蓄電素子210のうちのいずれかが、上記の構成を備えていなくてもよい。
 また、蓄電装置10は、上述した全ての構成要素を備えている必要はない。例えば、蓄電装置10は、スペーサ223、サイドプレート243、バスバーフレーム260、サーミスタ252、取付部材300、電気機器400、または、リレー520等を備えていなくてもよい。
 また、上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
 また、本発明は、蓄電装置10として実現することができるだけでなく、スペーサ220としても実現することができる。
 本発明は、リチウムイオン二次電池等の蓄電素子を備えた蓄電装置に適用できる。
 10 蓄電装置
 100 外装体
 200 蓄電ユニット
 210 蓄電素子
 210a 容器
 210a1 容器本体 210a2 容器蓋部
 210b 電極端子
 210e 集電体
 210f 電極体
 210f1 平坦部
 210f2 湾曲部
 210f3 接続部
 211 第一蓄電素子
 212 第二蓄電素子
 220、221、222、223 スペーサ
 220a スペーサ本体
 220b 第一突出部
 220c 接着層配置部
 220d 第二突出部
 220e 第三突出部
 230、231、232 エンドプレート
 240、241、242、243 サイドプレート
 250、510 バスバー
 270 接着層

Claims (5)

  1.  蓄電素子と、
     前記蓄電素子の所定方向に配置されるスペーサと、
     前記蓄電素子及び前記スペーサの間に配置されて、前記蓄電素子及び前記スペーサを接着する接着層と、を備え、
     前記スペーサは、
     前記所定方向と交差する交差方向において前記接着層に隣り合う位置に配置され、前記蓄電素子に向けて突出する第一突出部と、
     前記第一突出部と異なる位置に配置され、前記蓄電素子に向けて突出する、前記第一突出部よりも突出高さが低い第二突出部と、を有する
     蓄電装置。
  2.  前記第二突出部は、前記蓄電素子の中央部に対向する位置に配置される
     請求項1に記載の蓄電装置。
  3.  前記スペーサは、前記交差方向において前記接着層を挟む位置に、2つの前記第一突出部を有する
     請求項1または2に記載の蓄電装置。
  4.  前記スペーサは、さらに、
     前記第一突出部及び前記第二突出部の間に配置され、前記第一突出部よりも突出高さが低い第三突出部を有する
     請求項1~3のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  5.  前記蓄電素子は、前記スペーサに対向する位置に平坦部が形成された電極体を有し、
     前記接着層は、少なくとも一部が、前記所定方向から見て、前記平坦部と重ならない位置に配置される
     請求項1~4のいずれか1項に記載の蓄電装置。
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