WO2022163668A1 - 蓄電装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power storage device that includes a power storage element and a tray on which the power storage element is placed.
- Patent Literature 1 discloses a secondary battery device (power storage device) in which the lower ends of battery cells (power storage elements) are placed in engagement grooves of a lower case (tray). It is
- the power storage device with the above-described conventional configuration has the problem that it has not been possible to reduce the size or weight.
- the conventional power storage device disclosed in Patent Document 1 has a structure in which the lower ends of the power storage elements are placed in a tray, and the tray covers the entire lower ends of the power storage elements. are placed in Therefore, in the above-described conventional power storage device, the tray occupies a relatively large proportion, and it has not been possible to reduce the size or weight of the device.
- the present invention was made by the inventors of the present application by newly paying attention to the above problem, and an object of the present invention is to provide a power storage device that can be reduced in size or weight.
- a power storage device is a power storage device including a power storage element having a side surface extending in a first direction, and a tray on which the power storage element is placed, wherein the tray extends in the first direction.
- a pair of first side walls arranged at positions sandwiching the power storage element in and protruding from the pair of first side walls in a direction approaching each other in the first direction and extending in a second direction intersecting the first direction a pair of bottom walls extending, the pair of bottom walls being arranged in a third direction crossing the first direction and the second direction of the side surface of the power storage element; Both ends in one direction are placed and fixed.
- the power storage device of the present invention it is possible to reduce the size and weight.
- FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a power storage device according to an embodiment.
- FIG. 2 is an exploded perspective view showing each component when the power storage device according to the embodiment is exploded.
- FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a spacer and a first adhesive body arranged between power storage elements according to the embodiment.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of adhesion of a plurality of power storage elements within the tray according to the embodiment.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of adhesion of a plurality of power storage elements within the tray according to the embodiment.
- FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of a tray according to Modification 1 of the embodiment.
- FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a power storage device including power storage elements according to Modification 2 of the embodiment.
- FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the effects of the power storage device according to Modification 2 of the embodiment.
- a power storage device is a power storage device including a power storage element having a side surface extending in a first direction, and a tray on which the power storage element is placed, wherein the tray extends in the first direction.
- a pair of first side walls arranged at positions sandwiching the power storage element in and protruding from the pair of first side walls in a direction approaching each other in the first direction and extending in a second direction intersecting the first direction a pair of bottom walls extending, the pair of bottom walls being arranged in a third direction crossing the first direction and the second direction of the side surface of the power storage element; Both ends in one direction are placed and fixed.
- the tray has a pair of bottom walls that protrude toward each other from a pair of first side walls that sandwich the power storage element in the first direction and extend in the second direction. , both ends in the first direction of the side surface extending in the first direction of the storage element are placed and fixed. That is, the tray is not provided with a bottom wall on which the entire side surface of the storage element is placed, but is provided with a pair of bottom walls on which both end portions of the side surface of the storage element are placed. In addition, by fixing both end portions of the side surfaces of the storage element to the pair of bottom walls, the storage element reinforces the tray.
- the tray is configured to support the power storage element by the pair of bottom walls, and assuming that the strength of the tray is weakened by this, the power storage element is fixed to the pair of bottom walls to reinforce the tray. .
- the ratio of the tray to be occupied by the tray can be reduced compared to the case where the tray is provided with a bottom wall on which the entire side surface of the power storage element is placed, so that the size and weight of the power storage device can be reduced.
- the electric storage element has a container having the side surface and electrode terminals protruding from the container in the first direction, and the pair of bottom walls are arranged at both ends of the side surface of the container in the first direction. may be placed and fixed.
- the electric storage element has a container having a side surface extending in the first direction and electrode terminals projecting from the container in the first direction, and both ends of the side surface of the container in the first direction are It is placed and fixed on a pair of bottom walls.
- the vertically long storage element extending in the first direction is laid down and fixed to the pair of bottom walls.
- the electricity storage element has a long side surface facing the second direction and a short side surface facing the third direction, and the pair of bottom walls are arranged on the short side surface in the third direction, Both ends of the short sides in the first direction may be placed and fixed.
- the electric storage element has long side surfaces facing in the second direction and short side surfaces facing in the third direction, and both ends in the first direction of the short side surfaces of the electric storage element It is placed and fixed on the bottom wall.
- the long sides of the energy storage elements face the second direction and the short sides face the third direction, so that more energy storage elements can be arranged in the second direction.
- the tray can be reinforced by the power storage element, so that a configuration for reducing the size or weight of the power storage device can be realized.
- a plurality of power storage elements arranged in the second direction may be placed and fixed on the tray, and the plurality of power storage elements may be fixed via at least one of a spacer and an adhesive.
- the plurality of power storage elements arranged in the second direction are placed and fixed on the tray in a state of being fixed via at least one of the spacer and the adhesive.
- the plurality of power storage elements are placed on the tray and fixed.
- the tray can be reinforced by the power storage element, so that a configuration for reducing the size or weight of the power storage device can be realized.
- the tray has a pair of second side walls arranged at positions sandwiching the power storage element in the second direction, and the power storage element is at least one of the pair of first side walls and the pair of second side walls. It may be fixed to one side wall.
- the electric storage element is fixed to at least one of the pair of first side walls and the pair of second side walls of the tray that sandwiches the electric storage element in the first direction and the second direction.
- the power storage element and the tray are more integrated.
- the tray can be reinforced by the power storage element, so that a configuration for reducing the size or weight of the power storage device can be realized.
- the electric storage element may have a projecting portion projecting in the third direction and arranged between the pair of bottom walls.
- the power storage element can be easily positioned with respect to the tray by providing the power storage element with the projecting portion arranged between the pair of bottom walls of the tray. As a result, it is possible to prevent the power storage device from becoming unfixed from the pair of bottom walls of the tray, and to maintain the reinforcement of the tray by the power storage device. can do.
- the extending direction of the container of the storage element, the direction in which the pair of electrode terminals of the storage element are aligned (protruding direction), the direction in which the pair of first side walls of the tray are aligned (facing direction), and the pair of trays The extension direction of the second side wall and the pair of second bottom walls of the tray, and the alignment direction (protrusion direction) of the pair of first bottom walls of the tray are defined as the X-axis direction.
- the direction (facing direction) or the direction in which the pair of second bottom walls are arranged (protruding direction) is defined as the Y-axis direction.
- the direction in which the short sides of the storage element face each other, the direction in which the storage element and the pair of bottom walls are aligned, or the vertical direction is defined as the Z-axis direction.
- X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction are directions that cross each other (perpendicularly in this embodiment). Although the Z-axis direction may not be the vertical direction depending on the mode of use, the Z-axis direction will be described below for convenience of explanation.
- the positive direction of the X-axis indicates the direction of the arrow on the X-axis
- the negative direction of the X-axis indicates the direction opposite to the positive direction of the X-axis.
- the Y-axis direction and the Z-axis direction may also be referred to as the first direction
- the Y-axis direction may also be referred to as the second direction
- the Z-axis direction or the Z-axis negative direction may also be referred to as the third direction.
- expressions indicating relative directions or orientations such as parallel and orthogonal include cases where they are not strictly the directions or orientations.
- two directions are orthogonal not only means that the two directions are completely orthogonal, but also substantially orthogonal, that is, for example, a difference of about several percent It is also meant to include
- FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of power storage device 10 according to the present embodiment.
- FIG. 2 is an exploded perspective view showing each component when power storage device 10 according to the present embodiment is exploded.
- the power storage device 10 is a device that can charge electricity from the outside and discharge 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 or power supply.
- the power storage device 10 is used for driving mobile bodies such as automobiles, motorcycles, water crafts, ships, snowmobiles, agricultural machinery, construction machinery, or railroad vehicles for electric railways, or for starting engines. Used as a battery or the like. Examples of such vehicles include electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), and gasoline vehicles. Examples of railway vehicles for the electric railway include electric trains, monorails, linear motor cars, and hybrid trains having both diesel engines and electric motors.
- the power storage device 10 can also be used as a stationary battery or the like for home or business use.
- the power storage device 10 includes a plurality of power storage elements 100 and a tray 200 on which the plurality of power storage elements 100 are placed.
- the power storage device 10 also includes a bus bar that connects the power storage elements 100 in series or in parallel, but illustration and description thereof are omitted.
- the power storage device 10 includes restraining members (end plates, side plates, etc.) that restrain the plurality of power storage elements 100, a busbar frame that positions the busbars, a lid that closes the opening of the tray 200, an external An external terminal connected to a bus bar or the like, and an electric device such as a circuit board and a relay for monitoring or controlling the charge state and discharge state of the storage element 100 may also be provided.
- the storage element 100 is a secondary battery (single battery) capable of charging and discharging electricity, and more specifically, a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
- Energy storage element 100 has a long and flat rectangular parallelepiped shape (square shape) extending in the X-axis direction (first direction), and a plurality of (eight in the present embodiment) energy storage elements 100 extend in the Y-axis direction. (second direction) are arranged side by side.
- the power storage element 100 has a long shape in the X-axis direction, for example, about 500 to 1500 mm in length in the X-axis direction, about several tens of mm in thickness in the Y-axis direction, and about 50 to 100 mm in height in the Z-axis direction. have.
- the power storage element 100 is not limited to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and may be a secondary battery other than a non-aqueous electrolyte secondary battery, or may be a capacitor.
- the power storage element 100 may be a primary battery that can use stored electricity without being charged by the user, instead of a secondary battery.
- the storage element 100 may be a battery using a solid electrolyte.
- the storage element 100 may be a pouch-type storage element.
- the shape of the electric storage element 100 is not limited to a rectangular parallelepiped shape, and may be a polygonal prismatic shape, an elongated cylindrical shape, an elliptical shape, a circular shape, or the like other than the rectangular parallelepiped shape.
- the number of power storage elements 100 is not particularly limited, and a configuration in which only one power storage element 100 is arranged, or a configuration in which about 100 or more power storage elements 100 are arranged side by side may be employed.
- the storage element 100 has a container 110 and a pair of electrode terminals 120 (positive electrode side and negative electrode side). A pair of (positive electrode side and negative electrode side) current collectors (not shown) are accommodated.
- An electrolytic solution non-aqueous electrolyte
- gaskets are arranged between the electrode terminals 120 and current collectors and the container 110. omitted.
- the type thereof is not particularly limited as long as it does not impair the performance of the electric storage element 100, and various kinds can be selected.
- the electric storage element 100 may have spacers arranged on the side or below the electrode body, an insulating film that wraps the electrode body, and the like. Furthermore, an insulating film (shrink tube or the like) covering the outer surface of the container 110 may be arranged around the container 110 .
- the material of the insulating film is not particularly limited as long as it can ensure the insulation required for the storage element 100.
- any insulating resin that can be used for the tray 200 described later epoxy resin, Kapton, Examples include Teflon (registered trademark), silicon, polyisoprene, and polyvinyl chloride.
- the container 110 is a cuboid-shaped (square or box-shaped) case extending in the X-axis direction (first direction).
- the material of the container 110 is not particularly limited, and can be, for example, a weldable metal such as stainless steel, aluminum, aluminum alloy, iron, or plated steel plate, but resin can also be used.
- the strength of the tray 200 on which the container 110 is arranged is stronger than the strength of the tray 200 alone (the strength of the tray 200 before the container 110 is arranged). is preferred.
- the container 110 preferably has higher strength (rigidity) than the tray 200 .
- the container 110 is preferably made of a material having a higher strength (rigidity) than the tray 200 or is structurally formed with a higher strength (rigidity) than the tray 200 .
- the container 110 is provided with a gas discharge valve that releases the pressure when the pressure inside the container 110 is excessively increased, and an injection part for injecting an electrolytic solution into the inside of the container 110.
- the above stiffness is the stiffness against torsion or bending.
- the container 110 is made of a thin metal plate (aluminum or the like). , the stiffness as a whole is increased.
- the storage device 100 (container 110) is structurally configured to have high rigidity against torsion or bending.
- the tray 200 is formed of a metal plate (iron, stainless steel, etc.) having a certain thickness, but the thickness is limited for weight reduction, and the tray 200 is formed long (for example, over 1 m). , it becomes a configuration that is easy to bend.
- the tray 200 is composed of four side frames, so the rigidity against torsion is particularly low.
- the tray 200 can be reinforced by arranging the power storage element 100 including the box-shaped (long prismatic) container 110 on the tray 200 .
- the tray 200 can be reinforced by arranging the power storage element 100 including the box-shaped (long prismatic) container 110 on the tray 200 .
- power storage device 10 including long tray 200 can be configured to have high rigidity against torsion or bending.
- the container 110 has a pair of long side surfaces 111 extending in the X-axis direction (first direction) on both side surfaces in the Y-axis direction, and a pair of short side surfaces 111 extending in the X-axis direction (first direction) on both side surfaces in the Z-axis direction. It has side surfaces 112 and terminal arrangement surfaces 113 on both sides in the X-axis direction.
- the long side surface 111 is a rectangular and planar side surface elongated in the X-axis direction that forms the long side surface of the container 110 and is arranged to face the Y-axis direction (second direction).
- the long side surface 111 is arranged to face the long side surface 111 of the container 110 of the adjacent storage element 100 or the later-described second side wall 220 of the tray 200 in the Y-axis direction.
- the long side 111 is adjacent to the short side 112 and the terminal arrangement surface 113 and has a larger area than the short side 112 .
- the short side surface 112 is a rectangular and planar side surface elongated in the X-axis direction, which forms the short side surface of the container 110, and is arranged to face the Z-axis direction (third direction).
- the short side surface 112 is arranged to face a first bottom wall 230 or a second bottom wall 240 (described later) of the tray 200 in the Z-axis direction.
- the short side 112 is adjacent to the long side 111 and the terminal arrangement surface 113 and has a smaller area than the long side 111 .
- the terminal arrangement surface 113 is a rectangular and planar side surface on which the electrode terminal 120 is arranged, and is arranged facing the X-axis direction (first direction).
- the terminal arrangement surface 113 is arranged to face a first side wall 210 of the tray 200, which will be described later, in the X-axis direction.
- the terminal placement surface 113 is adjacent to the long side 111 and the short side 112 and has a smaller area than the long side 111 and the short side 112 .
- the electrode terminals 120 are terminal members (a positive electrode terminal and a negative electrode terminal) of the storage element 100 arranged in a state of projecting from the container 110 in the X-axis direction (first direction) on both sides of the container 110 in the X-axis direction. That is, one of the pair of electrode terminals 120 is a positive terminal and the other is a negative terminal. Specifically, the electrode terminal 120 in the positive X-axis direction of the container 110 protrudes in the positive X-axis direction from the terminal arrangement surface 113 in the positive X-axis direction. The negative X-direction electrode terminal 120 of the container 110 protrudes in the negative X-axis direction from the negative X-direction terminal arrangement surface 113 .
- the electrode terminal 120 is electrically connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate of the electrode body through the current collector.
- the electrode terminal 120 is made of metal for leading electricity stored in the electrode body to the external space of the storage element 100 and for introducing electricity into the internal space of the storage element 100 to store the electricity in the electrode body. It is a member made of The electrode terminal 120 is made of aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, or the like.
- the electrode terminal 120 in the positive direction of the X-axis may be the positive terminal, and the electrode terminal 120 in the negative direction of the X-axis may be the negative terminal.
- the electrode terminal 120 may be the positive terminal, and the electrode terminal 120 in the positive direction of the X-axis may be the negative terminal.
- the electrode assembly 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 formed by forming a positive electrode active material layer on a positive electrode substrate layer, which is a collector foil made of a metal such as aluminum or an aluminum alloy.
- the negative electrode plate is formed by forming a negative electrode active material layer on a negative electrode substrate layer, which is a collector 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 any known material can be appropriately used as long as it can intercalate and deintercalate lithium ions.
- the electrode body is formed by stacking electrode plates (a positive electrode plate and a negative electrode plate) in the Y-axis direction.
- the electrode body includes a wound electrode body formed by winding electrode plates (a positive electrode plate and a negative electrode plate), and a laminated (stacked) electrode formed by stacking a plurality of flat plate-shaped electrode plates.
- the electrode body may have any form, such as a body or a bellows-shaped electrode body in which an electrode plate is folded into a bellows shape.
- the current collectors are conductive current collecting members (positive electrode current collector and negative electrode current collector) that are electrically and mechanically connected to the electrode terminal 120 and the electrode body.
- the positive electrode current collector is made of aluminum or an aluminum alloy, like the positive electrode substrate layer of the positive electrode plate of the electrode body. It is made of an alloy or the like.
- the tray 200 is a box-shaped (rectangular parallelepiped) tray (module case) forming a housing (outer shell) of the power storage device 10, and accommodates a plurality of power storage elements 100 placed thereon.
- the tray 200 is arranged outside the plurality of power storage elements 100, fixes the plurality of power storage elements 100 at predetermined positions, and protects them from impacts and the like.
- the tray 200 is made of, for example, polycarbonate (PC), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyphenylene sulfide resin (PPS), polyphenylene ether (PPE (including modified PPE)), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate. (PBT), polyether ether ketone (PEEK), tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl vinyl ether (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyether sulfone (PES), ABS resin, or composite materials thereof, etc. of insulating material.
- PC polycarbonate
- PP polypropylene
- PE polyethylene
- PPS polyphenylene sulfide resin
- PPE polyphenylene ether
- PET polyethylene terephthalate
- PBT polybutylene terephthalate.
- PBT polybutylene terephthalate.
- PEEK polyether ether ketone
- the tray 200 has a rectangular parallelepiped shape in which the entire surface in the positive Z-axis direction is open and a part of the surface in the negative Z-axis direction is open. It is an enclosing annular housing.
- the tray 200 has a pair of opposing first side walls 210 on both sides in the X-axis direction, and a pair of opposing second side walls 220 on both sides in the Y-axis direction. , a pair of opposing first bottom walls 230 and a pair of opposing second bottom walls 240 .
- the first side wall 210 is a flat and rectangular wall portion extending in the Y-axis direction parallel to the YZ plane and forming a short side surface of the tray 200, sandwiching the power storage element 100 in the X-axis direction (first direction). placed in position.
- the first side wall 210 is adjacent to the second side wall 220 and the first bottom wall 230 and has a smaller outer surface area than the second side wall 220 .
- the first side wall 210 in the positive X-axis direction is arranged so as to face the terminal arrangement surface 113 and the electrode terminals 120 in the positive X-axis direction of the power storage elements 100 .
- a first side wall 210 in the negative X-axis direction is arranged so as to face the terminal arrangement surface 113 in the negative X-axis direction and the electrode terminals 120 of the power storage elements 100 .
- the pair of first side walls 210 sandwich the plurality of power storage elements 100 in the X-axis direction.
- the second side wall 220 is a flat, rectangular wall extending in the X-axis direction parallel to the XZ plane, forming the long side surface of the tray 200, and sandwiching the power storage element 100 in the Y-axis direction (second direction). placed in position.
- the second side wall 220 is adjacent to the first side wall 210 and the first bottom wall 230 and has a larger outer surface area than the first side wall 210 .
- the second side wall 220 in the positive Y-axis direction is arranged to face the long side surface 111 in the positive Y-axis direction of the storage element 100 at the end in the positive Y-axis direction.
- a second side wall 220 in the negative Y-axis direction is arranged to face the long side surface 111 in the negative Y-axis direction of the storage element 100 at the end in the negative Y-axis direction.
- the pair of second side walls 220 sandwich the plurality of power storage elements 100 in the Y-axis direction.
- the tray 200 may have a pair of long side surfaces on both sides in the X-axis direction and a pair of short side surfaces on both sides in the Y-axis direction, depending on the number and shape of the storage elements 100 . That is, the pair of first sidewalls 210 may form the long sides of the tray 200 and the pair of second sidewalls 220 may form the short sides of the tray 200 .
- the first bottom wall 230 is a flat and rectangular wall portion that forms the bottom surface of the tray 200 and extends in the Y-axis direction (the second direction that intersects with the first direction) parallel to the XY plane. is arranged in the Z-axis direction (the third direction intersecting the first direction and the second direction) of the side surface of the .
- the first bottom wall 230 is the wall adjacent to the first side wall 210 .
- the first bottom wall 230 in the positive X-axis direction protrudes in the negative X-axis direction from the first side wall 210 in the positive X-axis direction, and the short side faces in the negative Z-axis direction of the power storage elements 100 112 in the positive direction of the X axis.
- the first bottom wall 230 in the negative X-axis direction protrudes in the positive X-axis direction from the first side wall 210 in the negative X-axis direction, and the negative X-axis direction of the short side surfaces 112 of the plurality of power storage elements 100 in the negative Z-axis direction. are arranged opposite the ends of the direction.
- the pair of first bottom walls 230 protrude from the pair of first side walls 210 toward each other in the X-axis direction (first direction), It is arranged in the Z-axis minus direction (third direction, downward) of both ends. Both ends of the short side surfaces 112 of the plurality of power storage elements 100 in the X-axis direction are placed and supported in contact with the pair of first bottom walls 230 .
- the second bottom wall 240 is a flat and rectangular wall portion that forms the bottom surface of the tray 200 and extends in the X-axis direction (first direction) parallel to the XY plane. (third direction).
- the second bottom wall 240 is the wall adjacent to the second side wall 220 .
- the second bottom wall 240 in the positive Y-axis direction protrudes in the negative Y-axis direction from the second side wall 220 in the positive Y-axis direction, and Z It is arranged to face the short side 112 in the negative direction of the axis.
- the second bottom wall 240 in the negative Y-axis direction protrudes in the positive Y-axis direction from the second side wall 220 in the negative Y-axis direction, and has a short length in the negative Z-axis direction of the storage element 100 at the end in the negative Y-axis direction. It is arranged opposite side 112 .
- the pair of second bottom walls 240 protrude from the pair of second side walls 220 toward each other in the Y-axis direction (second direction), and extend from the short side surfaces 112 of the storage element 100 at both ends in the Y-axis direction. is arranged in the Z-axis negative direction (third direction, downward).
- the short side surfaces 112 of the storage element 100 at both ends in the Y-axis direction are placed and supported in contact with the pair of second bottom walls 240 .
- the tray 200 By providing the tray 200 with the pair of first bottom walls 230 and the pair of second bottom walls 240 in this manner, the tray 200 is formed with a rectangular opening 250 in the central portion of the bottom wall. becomes.
- the pair of second bottom walls 240 has the function of reinforcing the tray 200 because both ends in the X-axis direction are connected to the pair of first bottom walls 230 .
- the power storage element 100 is adhered to other adjacent power storage elements 100 and to the tray 200 .
- adjacent energy storage elements 100 among the plurality of energy storage elements 100 are adhered and fixed.
- a plurality of storage elements 100 and a pair of first side walls 210, a pair of second side walls 220, a pair of first bottom walls 230 and a pair of second bottom walls 240 of tray 200 are adhered and fixed.
- FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the spacer 300 and the first adhesive body 400 arranged between the power storage elements 100 according to this embodiment. Specifically, FIG. 3 shows a configuration in which a spacer 300 and a first adhesive 400 are arranged on one of two adjacent energy storage elements 100 .
- FIG. 4 and FIG. 5 are cross-sectional views showing the configuration of adhesion of a plurality of power storage elements 100 within tray 200 according to the present embodiment.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the power storage device 10 shown in FIG. 1 taken along line IV-IV and parallel to the XY plane as viewed from the positive direction of the Z axis. be.
- FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the power storage device 10 shown in FIG. 1 cut along a plane parallel to the XZ plane through the line VV and viewed from the minus direction of the Y-axis.
- the power storage device 10 has a spacer 300 and a first adhesive 400 in addition to the above configuration. That is, the spacer 300 and the first adhesive 400 are arranged between two adjacent energy storage elements 100 . Specifically, the spacer 300 and the first adhesive body 400 are arranged between the long side surfaces 111 of two adjacent power storage elements 100 . Thereby, the plurality of power storage elements 100 are fixed via at least one of the spacer 300 and the first adhesive body 400 . In this embodiment, the plurality of power storage elements 100 are fixed via both the spacer 300 and the first adhesive 400 . That is, by interposing the spacer 300 and the first adhesive body 400 between two adjacent power storage elements 100 among the plurality of power storage elements 100, the power storage elements 100 are fixed to each other, and the plurality of power storage elements 100 are integrated. become.
- the spacer 300 is a member that is arranged between the long side surfaces 111 of two adjacent power storage elements 100 to separate the long side surfaces 111 from each other.
- four spacers 300 are arranged at both ends in the X-axis direction and both ends in the Z-axis direction of the long side surface 111 of the storage element 100 (that is, the four corners of the long side surface 111).
- the spacer 300 is a double-sided tape and has insulating properties.
- the spacer 300 has adhesive layers on both sides in the Y-axis direction, which adhere to the long side surfaces 111 of the power storage elements 100 .
- the spacer 300 is, for example, a double-sided tape having an adhesive layer provided on both sides of an insulating base material such as a plate-like rectangular resin having a thickness of about 1 mm.
- the first adhesive body 400 is a member that is arranged between the long side surfaces 111 of two adjacent power storage elements 100 and bonds the long side surfaces 111 together.
- the first adhesive 400 is an adhesive that is arranged in the central portion of the long side surface 111 of the power storage element 100 and has insulating properties.
- the adhesive is in a liquid state before being placed (applied) on the long side surface 111 and adheres by becoming solid, or is in a gel state before being placed (applied) on the long side surface 111.
- a solid material such as a hot-melt adhesive can be used.
- the first adhesive body 400 is arranged at a position not overlapping the spacer 300 when viewed from the Y-axis direction.
- the first adhesive body 400 may be arranged on the entire surface of the long side surface 111 where the spacers 300 are not arranged.
- the first adhesive body 400 is preferably arranged apart from the spacer 300 .
- an insulating film such as a shrink tube covering the outer surface of the container 110 is arranged around the container 110, so that the insulation of the electric storage element 100 can be ensured.
- the two storage elements 100 are temporarily fixed with the spacer 300 until the first adhesive 400 hardens.
- the device 100 can be glued.
- the two storage elements 100 can be bonded by temporarily fixing the two storage elements 100 with the spacer 300 and then pouring the first adhesive 400 into the gap between the two storage elements 100 .
- the power storage device 10 in order to fix the power storage device 100 to the tray 200, includes a fixing member 500 and a second adhesive body 600 in addition to the above configuration.
- a plurality of power storage elements 100 arranged in the Y-axis direction (second direction) are placed and fixed on the tray 200 by the fixing member 500 and the second adhesive body 600 .
- the fixing member 500 fixes the power storage element 100 to at least one of the pair of first side walls 210 and the pair of second side walls 220 .
- a plurality of power storage elements 100 are fixed to all side walls of the pair of first side walls 210 and the pair of second side walls 220 .
- both ends of the side surfaces of the plurality of power storage elements 100 in the X-axis direction (first direction) are placed on and fixed to the pair of first bottom walls 230 by the second adhesive body 600 .
- the fixing member 500 is a member that is arranged between the plurality of power storage elements 100 and the side wall of the tray 200 and fixes the power storage element 100 and the side wall of the tray 200 .
- fixing members 500 are arranged around the plurality of power storage elements 100 (on both sides in the X-axis direction and on both sides in the Y-axis direction), and the fixing members 500 connect the periphery of the plurality of power storage elements 100 and the side wall of the tray 200 .
- Fixed the fixing member 500 is an adhesive and has insulating properties. As the adhesive, any adhesive or the like that can be used for the first adhesive body 400 can be used.
- the fixing member 500 is arranged between the terminal arrangement surface 113 of the container 110 of the storage element 100 and the first side wall 210 of the tray 200, and fixes the terminal arrangement surface 113 and the first side wall 210. .
- the fixing member 500 is arranged between the long side 111 of the container 110 of the power storage element 100 and the second side wall 220 of the tray 200 to fix the long side 111 and the second side wall 220 . More specifically, the fixing member 500 is filled (filled) between the terminal arrangement surface 113 and the first side wall 210 over the entire inner surface of the first side wall 210 . The entire inner surface and the terminal arrangement surface 113 are adhered and fixed.
- the fixing member 500 is filled (filled) between the long side surface 111 and the second side wall 220 over the entire inner surface of the second side wall 220 , and is disposed between the entire inner surface of the second side wall 220 and the long side surface 111 . Glue and fix the entire surface of the
- the fixing member 500 is arranged to avoid members such as bus bars (not shown).
- the fixing member 500 is arranged only on a part of the inner surface of the first side wall 210 , and the part of the inner surface and the terminal arrangement surface 113 may be adhered and fixed.
- the fixing member 500 is arranged only on a part of the inner surface of the second side wall 220, and the part of the inner surface and the part of the long side surface 111 may be adhered and fixed.
- the second adhesive body 600 is a member that is arranged between the plurality of power storage elements 100 and the bottom wall of the tray 200 and fixes the power storage elements 100 and the bottom wall of the tray 200 .
- the second adhesive body 600 is arranged between the side surfaces of the plurality of power storage elements 100 in the negative direction of the Z axis and the bottom wall of the tray 200 , and the second adhesive body 600 allows the plurality of power storage elements 100 to adhere to each other.
- the sides and the bottom wall of tray 200 are fixed.
- the second adhesive body 600 is an adhesive and has insulating properties.
- any adhesive or the like that can be used for the first adhesive body 400 can be used.
- the second adhesive body 600 is between the short side surface 112 of the container 110 of the power storage element 100 in the negative Z-axis direction and the pair of first bottom walls 230 and the pair of second bottom walls 240 of the tray 200. and fix the short side 112 with the pair of first bottom walls 230 and the pair of second bottom walls 240 . More specifically, the second adhesive body 600 is arranged by coating or the like over the entire inner surface of the pair of first bottom walls 230 and the pair of second bottom walls 240, and the pair of first bottom walls 230 and the pair of second bottom walls 240 The entire inner surface of the second bottom wall 240 and the short side surface 112 are adhered and fixed. The second adhesive body 600 is arranged only on a part of the inner surfaces of the pair of first bottom walls 230 and the pair of second bottom walls 240, and the part of the inner surfaces and the short side surface 112 are bonded and fixed. You may decide to
- the pair of first bottom walls 230 are arranged in the Z-axis minus direction (third direction) of the short side surface 112 of the container 110 of the storage element 100 , and are arranged in the X-axis direction (first direction) of the short side surface 112 of the container 110 . direction) are placed and fixed. That is, both ends of the short side surface 112 of the power storage element 100 in the X-axis direction are placed in contact with the pair of first bottom walls 230 , and the second adhesive 600 attaches to the pair of first bottom walls 230 . Fixed directly.
- the pair of second bottom walls 240 are arranged in the negative Z-axis direction of the short side surfaces 112 of the storage element 100 at both ends in the Y-axis direction, and the short side surfaces 112 are placed and fixed.
- the short side surfaces 112 of the storage element 100 at both ends in the Y-axis direction are placed in contact with the pair of second bottom walls 240 , and the second adhesive 600 attaches to the pair of second bottom walls 240 . Fixed directly.
- tray 200 protrudes toward each other from a pair of first side walls 210 sandwiching power storage element 100 in the first direction (X-axis direction). It has a pair of first bottom walls 230 extending in the direction (Y-axis direction). Both ends in the first direction of the side surfaces (short side surfaces 112 ) of the storage element 100 extending in the first direction are placed and fixed to the pair of first bottom walls 230 . That is, the tray 200 is provided with a pair of first bottom walls 230 on which both end portions of the side surfaces of the storage element 100 are placed, instead of providing bottom walls on which the entire side surfaces of the storage element 100 are placed.
- the tray 200 is reinforced by the storage element 100 .
- the tray 200 is configured to support the power storage element 100 with the pair of first bottom walls 230, and assuming that the strength of the tray 200 is reduced due to this, the power storage element By fixing 100, the tray 200 is reinforced.
- the tray 200 occupies a smaller proportion than when the tray 200 is provided with a bottom wall on which the entire side surface of the power storage device 100 is placed, so that the size and weight of the power storage device 10 can be reduced. . Since the amount of material used for the tray 200 can be reduced, cost reduction can be achieved.
- the conventional power storage device disclosed in Patent Document 1 has a structure in which the lower ends of the power storage elements are placed in a tray, and the tray covers the entire lower ends of the power storage elements. are placed in Therefore, in the conventional power storage device, when cooling is performed, air cooling is performed by flowing air from above or below, or cooling is performed by pressing a cooling plate such as a water cooling plate against the bottom surface of the power storage element. However, in either case, sufficient cooling cannot be achieved.
- power storage device 10 according to the present embodiment has opening 250 in the bottom wall. Cooling can be performed by pressing a cooling plate for water cooling or the like against the short side surface 112). Thus, in the power storage device 10, the cooling structure is simplified, and an inexpensive and excellent cooling structure can be realized.
- the power storage element 100 has a container 110 having a side surface (short side surface 112) extending in the first direction (X-axis direction) and an electrode terminal 120 protruding from the container 110 in the first direction. Both ends of the side surface in the first direction are placed on and fixed to the pair of first bottom walls 230 . In this manner, the vertically elongated power storage element 100 extending in the first direction is laid down and fixed to the pair of first bottom walls 230 . As a result, the power storage device 100 can reinforce the tray 200, so that a configuration for reducing the size or weight of the power storage device 10 can be realized.
- the power storage element 100 has a long side surface 111 facing in the second direction (Y-axis direction) and a short side surface 112 facing in the third direction (Z-axis direction). are placed and fixed on the pair of first bottom walls 230 . In this manner, the long side surfaces 111 of the energy storage elements 100 face the second direction, and the short side surfaces 112 face the third direction. Since they can be arranged side by side, the strength of the power storage elements 100 placed on the tray 200 can be increased. As a result, the power storage device 100 can reinforce the tray 200, so that a configuration for reducing the size or weight of the power storage device 10 can be realized.
- a plurality of power storage elements 100 arranged in the second direction (Y-axis direction) are placed and fixed on the tray 200 in a state of being fixed via at least one of the spacer 300 and the first adhesive 400 .
- the plurality of power storage elements 100 are placed on the tray 200 and fixed.
- the power storage device 100 can reinforce the tray 200, so that a configuration for reducing the size or weight of the power storage device 10 can be realized.
- At least one of the spacer 300 and the first adhesive body 400 forms a gap between the power storage elements 100, and the cooling device (cooling air is blown) in the third direction (Z-axis negative direction) of the tray 200.
- a fan, duct, or the like can cool the power storage element 100 .
- the third direction is the downward direction, the warmed air flows from the bottom to the top, so that the electric storage element 100 can be efficiently cooled.
- FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of tray 200a according to Modification 1 of the present embodiment. Specifically, FIG. 6 is a diagram corresponding to the tray 200 of FIG.
- the tray 200a in this modification does not have the pair of second bottom walls 240 that the tray 200 in the above embodiment has.
- Other configurations of this modified example are the same as those of the above-described embodiment, so detailed description thereof will be omitted.
- a large rectangular opening 250a is formed between the pair of first bottom walls 230 and extends from one to the other of the pair of second side walls 220 . That is, the plurality of power storage elements 100 are not supported by a bottom wall such as the second bottom wall 240 that protrudes from the second side wall 220 , but are supported by the pair of first bottom walls 230 and are supported by the pair of first bottom walls 230 . It is placed and fixed on the bottom wall 230 .
- tray 200a does not have the pair of second bottom walls 240 in the above embodiment, so power storage device 10 can be further reduced in size and weight.
- the pair of second bottom walls 240 that the tray 200 in the above embodiment has is provided, but the pair of second side walls 220 that the tray 200 in the above embodiment has is removed. It may be a configuration that does not have it. Even with this configuration, the power storage device 10 can be made smaller or lighter.
- FIG. 7 is a cross-sectional view showing the configuration of a power storage device 10a including power storage elements 100a according to Modification 2 of the present embodiment.
- FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG.
- FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the effects of power storage device 10a according to Modification 2 of the present embodiment.
- (a) of FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration in which a cooling device 20 is arranged in the power storage device 10 in the above embodiment
- (b) of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration when a cooling device 20a is arranged in the power storage device 10a;
- a power storage device 10a in this modification includes a plurality of power storage elements 100a and a 1 and a tray 200a.
- Other configurations of this modified example are the same as those of the above-described embodiment, so detailed description thereof will be omitted.
- the power storage element 100a has a protrusion 114 that protrudes in the negative Z-axis direction (third direction) and is arranged between the pair of first bottom walls 230.
- the projecting portion 114 is a projection in the shape of a rectangular parallelepiped that extends in the X-axis direction and is flat in the Z-axis direction and protrudes in the negative Z-axis direction.
- the protrusion 114 has a shape corresponding to the opening 250a formed between the pair of first bottom walls 230 of the tray 200a.
- the container 110a of the power storage element 100a has a rectangular shape in which the short side surface 112a in the negative Z-axis direction is shorter in the X-axis direction than the short side surface 112 in the positive Z-axis direction.
- the direction end has a rectangular shape protruding in the negative direction of the Z axis.
- the protruding portion 114 protrudes in the negative Z-axis direction so that the tip end surface in the negative Z-axis direction is arranged at the same position in the Z-axis direction as the end surface of the pair of first bottom walls 230 in the negative Z-axis direction.
- the projecting portion 114 is inserted and fitted into the opening 250 a between the pair of first bottom walls 230 .
- the storage element 100a is restricted from moving in the X-axis direction.
- the power storage element 100a is provided with the projecting portion 114 arranged between the pair of first bottom walls 230 of the tray 200a, so that the power storage element 100a can be easily positioned with respect to the tray 200a. can be done.
- a configuration for weight reduction can be realized.
- the power storage device 10 in the above embodiment can be easily cooled.
- a cooling device 20 such as a water-cooled cooling plate or an air-cooled cooling plate using a heat sink
- a cooling device 20a such as a water-cooled cooling plate or an air-cooled cooling plate using a heat sink
- a plate-like cooling device is used.
- the device 20a may be brought into contact with the short side surface 112a of the storage element 100a.
- the cooling device 20a can be brought into contact with the short side surface 112a of the power storage element 100a without forming a protrusion in the cooling device 20a.
- the element 100a can be efficiently cooled.
- the protruding portion 114 of the power storage element 100a may be smaller than the opening 250a of the tray 200a, and the tip surface of the protruding portion 114 in the negative Z-axis direction is aligned with the Z-axis of the pair of first bottom walls 230. It does not have to be arranged at the same position in the Z-axis direction as the end face in the negative direction.
- tray 200 in the above embodiment may be arranged instead of tray 200a. good.
- the storage elements 100 and 100a (hereinafter referred to as the storage elements 100 and the like) have a pair of electrode terminals 120 projecting from both sides of the containers 110 and 110a (hereinafter referred to as the container 110 and the like) in the X-axis direction. It was assumed that However, a configuration in which a pair of electrode terminals 120 protrude from only one side of the container 110 or the like in the X-axis direction may be employed, or a configuration in which two electrode terminals 120 each protrude from both sides of the container 110 or the like in the X-axis direction may be employed.
- the electrode terminals 120 may protrude from the long side surfaces 111 and 111a (hereinafter referred to as the long side surfaces 111 and the like) or the short side surfaces 112 and 112a (hereinafter referred to as the short side surfaces 112 and the like) of the container 110 and the like.
- the arrangement position, projecting direction, number, etc. of the electrode terminals 120 are not particularly limited.
- both ends of the short side surfaces 112 and the like of the storage element 100 and the like are placed and fixed on the pair of first bottom walls 230 .
- the energy storage device 100 and the like may be fixed by placing both ends of the long side surfaces 111 and the like on the pair of first bottom walls 230 .
- all the power storage elements 100 and the like are placed and fixed on the pair of first bottom walls 230 .
- any storage element 100 or the like may not be fixed to any first bottom wall 230 .
- the power storage element 100 and the like are fixed to all of the pair of first side walls 210 and the pair of second side walls 220 .
- the storage device 100 and the like may not be fixed to any side wall or all of these side walls.
- the spacer 300 and the first adhesive 400 are arranged between every two adjacent power storage elements 100 .
- one or both of the spacer 300 and the first adhesive body 400 may not be arranged between any two storage elements 100 .
- the spacer 300 is an insulating double-sided tape having adhesive layers on both sides.
- the spacer 300 may be a hook-and-loop fastener structure called Velcro (registered trademark) or Velcro (registered trademark) tape or the like, which is detachably adhered.
- the spacer 300 may have an adhesive layer only on one side, or may be a resin spacer (holder) or the like that does not have an adhesive layer on both sides.
- the spacer 300 may be a conductive member having no insulation.
- the spacer 300 may have an uneven portion that forms a flow path or the like through which a coolant such as cooling air passes, on the surface facing the power storage element 100 .
- the first adhesive 400 is an insulating adhesive.
- the first adhesive 400 may be a non-insulating conductive adhesive, or may be an adhesive that does not have a so-called adhesive as long as it has a bonding function. Not limited.
- the fixing member 500 and the second adhesive body 600 may be a member such as a filler that does not have a bonding function.
- the present invention can be applied to a power storage device or the like having a power storage element such as a lithium ion secondary battery.
- Reference Signs List 10 10a power storage device 20, 20a cooling device 21, 114 protrusion 100, 100a power storage element 110, 110a container 111, 111a long side 112, 112a short side 113 terminal arrangement surface 120 electrode terminal 200, 200a tray 210 first side wall 220 Second side wall 230 First bottom wall 240 Second bottom wall 250, 250a Opening 300 Spacer 400 First adhesive 500 Fixing member 600 Second adhesive
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Abstract
第一方向に延びる側面(短側面)を有する蓄電素子と、蓄電素子が載置されるトレイと、を備える蓄電装置であって、トレイは、第一方向において蓄電素子を挟む位置に配置される一対の第一側壁と、一対の第一側壁から、第一方向において互いに近付く向きに突出し、かつ、第一方向と交差する第二方向に延びる一対の第一底壁と、を有し、一対の第一底壁は、蓄電素子の当該側面の、第一方向及び第二方向と交差する第三方向に配置され、当該側面の第一方向の両端部が載置されて固定される。
Description
本発明は、蓄電素子と、蓄電素子が載置されるトレイとを備える蓄電装置に関する。
従来、蓄電素子と、蓄電素子が載置されるトレイとを備えた蓄電装置が広く知られている。例えば、特許文献1には、電池セル(蓄電素子)の下端部が、ロワーケース(トレイ)の係合溝内に嵌合された状態で載置された二次電池装置(蓄電装置)が開示されている。
上記従来のような構成の蓄電装置では、小型化または軽量化を図ることができていないという問題がある。例えば、上記特許文献1に開示された従来の蓄電装置は、蓄電素子の下端部がトレイに嵌合された状態で載置される構成であり、トレイが蓄電素子の下端部の全体を覆うように配置されている。このため、上記従来の蓄電装置では、トレイの占める割合が比較的大きく、小型化または軽量化を図ることができていない。
本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目することによってなされたものであり、小型化または軽量化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。
本発明の一態様に係る蓄電装置は、第一方向に延びる側面を有する蓄電素子と、前記蓄電素子が載置されるトレイと、を備える蓄電装置であって、前記トレイは、前記第一方向において前記蓄電素子を挟む位置に配置される一対の第一側壁と、前記一対の第一側壁から、前記第一方向において互いに近付く向きに突出し、かつ、前記第一方向と交差する第二方向に延びる一対の底壁と、を有し、前記一対の底壁は、前記蓄電素子の前記側面の、前記第一方向及び前記第二方向と交差する第三方向に配置され、前記側面の前記第一方向の両端部が載置されて固定される。
本発明における蓄電装置によれば、小型化または軽量化を図ることができる。
本発明の一態様に係る蓄電装置は、第一方向に延びる側面を有する蓄電素子と、前記蓄電素子が載置されるトレイと、を備える蓄電装置であって、前記トレイは、前記第一方向において前記蓄電素子を挟む位置に配置される一対の第一側壁と、前記一対の第一側壁から、前記第一方向において互いに近付く向きに突出し、かつ、前記第一方向と交差する第二方向に延びる一対の底壁と、を有し、前記一対の底壁は、前記蓄電素子の前記側面の、前記第一方向及び前記第二方向と交差する第三方向に配置され、前記側面の前記第一方向の両端部が載置されて固定される。
これによれば、蓄電装置において、トレイは、第一方向において蓄電素子を挟む一対の第一側壁から互いに近付く向きに突出し第二方向に延びる一対の底壁を有し、一対の底壁には、蓄電素子の第一方向に延びる側面の第一方向の両端部が載置されて固定される。つまり、トレイに、蓄電素子の側面の全面が載置される底壁を設けるのではなく、蓄電素子の側面の両端部が載置される一対の底壁を設ける。また、一対の底壁に蓄電素子の側面の両端部を固定することで、蓄電素子によってトレイを補強する。このように、トレイを、一対の底壁で蓄電素子を支持する構成とし、これによってトレイの強度が弱くなることも想定して、一対の底壁に蓄電素子を固定することでトレイを補強する。これにより、トレイに、蓄電素子の側面の全面が載置される底壁を設けるよりも、トレイの占める割合を低減できるため、蓄電装置の小型化または軽量化を図ることができる。
前記蓄電素子は、前記側面を有する容器と、前記容器から前記第一方向に突出する電極端子と、を有し、前記一対の底壁は、前記容器の前記側面の前記第一方向の両端部が載置されて固定されることにしてもよい。
これによれば、蓄電素子は、第一方向に延びる側面を有する容器と、容器から第一方向に突出する電極端子と、を有しており、容器の当該側面の第一方向の両端部が一対の底壁に載置されて固定される。このように、第一方向に延びる縦長の蓄電素子を、横倒しにして一対の底壁に固定する。これにより、蓄電素子によってトレイを補強することができるため、蓄電装置の小型化または軽量化を図る構成を実現することができる。
前記蓄電素子は、前記第二方向に対向する長側面と、前記第三方向に対向する短側面と、を有し、前記一対の底壁は、前記短側面の前記第三方向に配置され、前記短側面の前記第一方向の両端部が載置されて固定されることにしてもよい。
これによれば、蓄電素子は、第二方向に対向する長側面と、第三方向に対向する短側面と、を有しており、蓄電素子の短側面の第一方向の両端部が一対の底壁に載置されて固定される。このように、蓄電素子の長側面が第二方向に対向し、短側面が第三方向に対向することで、第二方向に、より多くの蓄電素子を並べることができるため、トレイに載置される蓄電素子の強度を高めることができる。これにより、蓄電素子によってトレイを補強することができるため、蓄電装置の小型化または軽量化を図る構成を実現することができる。
前記トレイには、前記第二方向に並ぶ複数の前記蓄電素子が載置されて固定され、前記複数の蓄電素子は、スペーサ及び接着体の少なくとも一方を介して固定されることにしてもよい。
これによれば、トレイには、第二方向に並ぶ複数の蓄電素子が、スペーサ及び接着体の少なくとも一方を介して固定された状態で、載置されて固定される。このように、複数の蓄電素子を固定して蓄電素子の強度を高めた上で、複数の蓄電素子をトレイに載置して固定する。これにより、蓄電素子によってトレイを補強することができるため、蓄電装置の小型化または軽量化を図る構成を実現することができる。
前記トレイは、前記第二方向において前記蓄電素子を挟む位置に配置される一対の第二側壁を有し、前記蓄電素子は、前記一対の第一側壁及び前記一対の第二側壁のうちの少なくとも1つの側壁に固定されることにしてもよい。
これによれば、蓄電素子は、第一方向及び第二方向において蓄電素子を挟むトレイの一対の第一側壁及び一対の第二側壁のうちの少なくとも1つの側壁に固定される。このように、蓄電素子がトレイの少なくとも1つの側壁に固定されることで、蓄電素子及びトレイがより一体化される。これにより、蓄電素子によってトレイを補強することができるため、蓄電装置の小型化または軽量化を図る構成を実現することができる。
前記蓄電素子は、前記第三方向に突出し、前記一対の底壁の間に配置される突出部を有することにしてもよい。
これによれば、蓄電素子に、トレイの一対の底壁の間に配置される突出部を設けることで、蓄電素子をトレイに対して容易に位置決めすることができる。これにより、蓄電素子とトレイの一対の底壁との固定が外れるのを抑制して、蓄電素子によるトレイの補強を維持することができるため、蓄電装置の小型化または軽量化を図る構成を実現することができる。
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。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。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。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。
以下の説明及び図面中において、蓄電素子の容器の延設方向、蓄電素子の一対の電極端子の並び方向(突出方向)、トレイの一対の第一側壁の並び方向(対向方向)、トレイの一対の第二側壁及び一対の第二底壁の延設方向、トレイの一対の第一底壁の並び方向(突出方向)を、X軸方向と定義する。複数の蓄電素子の並び方向、蓄電素子とスペーサとの並び方向、蓄電素子の長側面の対向方向、一対の第一側壁及び一対の第一底壁の延設方向、一対の第二側壁の並び方向(対向方向)、または、一対の第二底壁の並び方向(突出方向)を、Y軸方向と定義する。蓄電素子の短側面の対向方向、蓄電素子と一対の底壁との並び方向、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。
以下の説明において、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、X軸方向を第一方向とも呼び、Y軸方向を第二方向とも呼び、Z軸方向またはZ軸マイナス方向を第三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の説明]
蓄電装置10の構成について、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を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。
[1 蓄電装置10の説明]
蓄電装置10の構成について、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を分解した場合の各構成要素を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、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、リニアモーターカー、並びに、ディーゼル機関及び電気モーターの両方を備えるハイブリッド電車が例示される。蓄電装置10は、家庭用または事業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及び図2に示すように、蓄電装置10は、複数の蓄電素子100と、複数の蓄電素子100が載置されるトレイ200と、を備えている。蓄電装置10は、蓄電素子100を直列または並列に接続するバスバーも備えているが、図示及び説明は省略する。蓄電装置10は、上記の構成要素の他、複数の蓄電素子100を拘束する拘束部材(エンドプレート、サイドプレート等)、バスバーの位置決めを行うバスバーフレーム、トレイ200の開口を塞ぐ蓋体、外部のバスバー等と接続される外部端子、並びに、蓄電素子100の充電状態及び放電状態等を監視または制御する回路基板及びリレー等の電気機器等も備えていてもよい。
[1.1 蓄電素子100の説明]
まず、蓄電素子100の構成について、詳細に説明する。蓄電素子100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100は、X軸方向(第一方向)に延びる長尺かつ扁平な直方体形状(角形)を有しており、複数(本実施の形態では、8個)の蓄電素子100がY軸方向(第二方向)に並んで配列されている。蓄電素子100は、例えば、X軸方向の長さが500~1500mm程度、Y軸方向の厚みが数10mm程度、Z軸方向の高さが50~100mm程度のX軸方向に長尺な形状を有している。
まず、蓄電素子100の構成について、詳細に説明する。蓄電素子100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100は、X軸方向(第一方向)に延びる長尺かつ扁平な直方体形状(角形)を有しており、複数(本実施の形態では、8個)の蓄電素子100がY軸方向(第二方向)に並んで配列されている。蓄電素子100は、例えば、X軸方向の長さが500~1500mm程度、Y軸方向の厚みが数10mm程度、Z軸方向の高さが50~100mm程度のX軸方向に長尺な形状を有している。
蓄電素子100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もよいし、キャパシタでもよい。蓄電素子100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もよい。蓄電素子100は、固体電解質を用いた電池でもよい。蓄電素子100は、パウチタイプの蓄電素子でもよい。また、蓄電素子100の形状は、直方体形状には限定されず、直方体以外の多角柱形状、長円柱形状、楕円形状、または、円形状等でもよい。蓄電素子100の個数も特に限定されず、1つの蓄電素子100しか配置されていない構成でもよいし、100個程度またはそれ以上の蓄電素子100が並んで配列されているような構成でもよい。
蓄電装置10が有する蓄電素子100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100の構成について詳細に説明する。図2に示すように、蓄電素子100は、容器110と、一対(正極側及び負極側)の電極端子120とを有し、容器110の内方には、電極体(図示せず)と、一対(正極側及び負極側)の集電体(図示せず)とが収容されている。容器110の内方には、電解液(非水電解質)が封入され、電極端子120及び集電体と容器110との間にはガスケットが配置されているが、これらの図示及び詳細な説明は省略する。当該電解液としては、蓄電素子100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。
蓄電素子100は、上記の構成要素の他、電極体の側方または下方等に配置されるスペーサ、及び、電極体等を包み込む絶縁フィルム等を有していてもよい。さらに、容器110の周囲には、容器110の外面を覆う絶縁フィルム(シュリンクチューブ等)が配置されていてもよい。当該絶縁フィルムの材質は、蓄電素子100に必要な絶縁性を確保できるものであれば特に限定されないが、例えば、後述するトレイ200に使用可能ないずれかの絶縁性の樹脂、エポキシ樹脂、カプトン、テフロン(登録商標)、シリコン、ポリイソプレン、及びポリ塩化ビニルなどを例示することができる。
容器110は、X軸方向(第一方向)に延びる直方体形状(角形または箱形)のケースである。容器110の材質は、特に限定されず、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とすることができるが、樹脂を用いることもできる。容器110は、トレイ200に容器110を配置した場合に、容器110を配置したトレイ200の強度が、トレイ200単体の強度(容器110を配置する前のトレイ200の強度)よりも強化されるものが好ましい。特に、容器110は、トレイ200よりも強度(剛性)が高いものが好ましい。つまり、容器110は、トレイ200よりも強度(剛性)が高い材料で形成されている、または、構造的にトレイ200よりも強度(剛性)が高く形成されているのが好ましい。容器110には、容器110内方の圧力が過度に上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁、及び、容器110内方に電解液を注液するための注液部等が設けられていてもよい。
上記の剛性とは、ねじり、または、曲げに対する剛性である。例えば、蓄電素子100単体において、容器110は、薄肉の金属板(アルミニウム等)で形成されているため、金属板そのものの剛性は低いが、箱状(長尺角柱状)に構成されているため、全体としての剛性は高くなる。つまり、蓄電素子100(容器110)は、構造的に、ねじり、または、曲げに対する剛性が高く構成されている。一方、トレイ200は、一定の肉厚のある金属板(鉄、ステンレス等)で形成するものの、軽量化のために厚さは制限され、また、長尺(例えば1mを超える)に形成されると、曲がりやすい構成となる。さらに、トレイ200は、図2等に示したように、側面の4枠で構成されているため、特に、ねじりに対して剛性が低くなる。このため、トレイ200に箱状(長尺角柱状)の容器110を備える蓄電素子100を配置することにより、トレイ200を補強できる。これにより、長尺状のトレイ200を備える蓄電装置10であっても、ねじりまたは曲げに対する剛性を高く構成できる。
容器110は、Y軸方向両側の側面にX軸方向(第一方向)に延びる一対の長側面111を有し、Z軸方向両側の側面にX軸方向(第一方向)に延びる一対の短側面112を有し、X軸方向両側の面に端子配置面113を有している。
長側面111は、容器110の長側面を形成する、X軸方向に長尺な矩形状かつ平面状の側面であり、Y軸方向(第二方向)に対向して配置される。長側面111は、隣り合う蓄電素子100の容器110の長側面111、または、トレイ200の後述する第二側壁220と、Y軸方向において対向して配置される。長側面111は、短側面112及び端子配置面113に隣接し、短側面112よりも面積が大きい。
短側面112は、容器110の短側面を形成する、X軸方向に長尺な矩形状かつ平面状の側面であり、Z軸方向(第三方向)に対向して配置される。短側面112は、トレイ200の後述する第一底壁230または第二底壁240と、Z軸方向において対向して配置される。短側面112は、長側面111及び端子配置面113に隣接し、長側面111よりも面積が小さい。
端子配置面113は、電極端子120が配置される矩形状かつ平面状の側面であり、X軸方向(第一方向)に対向して配置される。端子配置面113は、トレイ200の後述する第一側壁210と、X軸方向において対向して配置される。端子配置面113は、長側面111及び短側面112に隣接し、長側面111及び短側面112よりも面積が小さい。
電極端子120は、容器110のX軸方向両側において、容器110からX軸方向(第一方向)に突出した状態で配置される蓄電素子100の端子部材(正極端子及び負極端子)である。つまり、一対の電極端子120のうち、一方が正極端子であり、他方が負極端子である。具体的には、容器110のX軸プラス方向の電極端子120は、X軸プラス方向の端子配置面113からX軸プラス方向に突出する。容器110のX軸マイナス方向の電極端子120は、X軸マイナス方向の端子配置面113からX軸マイナス方向に突出する。
電極端子120は、集電体を介して、電極体の正極板及び負極板に電気的に接続されている。つまり、電極端子120は、電極体に蓄えられている電気を蓄電素子100の外部空間に導出し、また、電極体に電気を蓄えるために蓄電素子100の内部空間に電気を導入するための金属製の部材である。電極端子120は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等で形成されている。なお、容器110のX軸方向両側の電極端子120のうち、X軸プラス方向の電極端子120を正極端子とし、X軸マイナス方向の電極端子120を負極端子としてもよいし、X軸マイナス方向の電極端子120を正極端子とし、X軸プラス方向の電極端子120を負極端子としてもよい。
電極体は、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。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートまたは不織布等を用いることができる。本実施の形態では、電極体は、極板(正極板及び負極板)がY軸方向に積層されて形成されている。電極体は、極板(正極板及び負極板)が巻回されて形成された巻回型の電極体、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。
集電体は、電極端子120と電極体とに電気的及び機械的に接続される導電性の集電部材(正極集電体及び負極集電体)である。正極集電体は、電極体の正極板の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で形成され、負極集電体は、電極体の負極板の負極基材層と同様、銅または銅合金等で形成されている。
[1.2 トレイ200の説明]
次に、トレイ200の構成について、詳細に説明する。トレイ200は、蓄電装置10の筐体(外殻)を構成する箱形(直方体形状)のトレイ(モジュールケース)であり、複数の蓄電素子100を載置して収容する。トレイ200は、複数の蓄電素子100の外方に配置され、複数の蓄電素子100を所定の位置で固定し、衝撃等から保護する。トレイ200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、または、それらの複合材料等の絶縁部材により形成されている。これにより、トレイ200は、複数の蓄電素子100が外部の金属部材等の導電部材と導通することを抑制するが、そのような必要がない場合等には、トレイ200は、金属等の導電部材で形成されていてもよい。
次に、トレイ200の構成について、詳細に説明する。トレイ200は、蓄電装置10の筐体(外殻)を構成する箱形(直方体形状)のトレイ(モジュールケース)であり、複数の蓄電素子100を載置して収容する。トレイ200は、複数の蓄電素子100の外方に配置され、複数の蓄電素子100を所定の位置で固定し、衝撃等から保護する。トレイ200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、または、それらの複合材料等の絶縁部材により形成されている。これにより、トレイ200は、複数の蓄電素子100が外部の金属部材等の導電部材と導通することを抑制するが、そのような必要がない場合等には、トレイ200は、金属等の導電部材で形成されていてもよい。
トレイ200は、直方体形状のZ軸プラス方向の面の全面が開口し、かつ、Z軸マイナス方向の面の一部が開口した、複数の蓄電素子100のX軸方向及びY軸方向の周囲を囲う環状のハウジングである。トレイ200は、X軸方向両側の側面に、対向する一対の第一側壁210を有し、Y軸方向両側の側面に、対向する一対の第二側壁220を有し、Z軸マイナス方向側に、対向する一対の第一底壁230及び対向する一対の第二底壁240を有している。
第一側壁210は、トレイ200の短側面を形成する、YZ平面に平行なY軸方向に延びる平板状かつ矩形状の壁部であり、X軸方向(第一方向)において蓄電素子100を挟む位置に配置される。第一側壁210は、第二側壁220及び第一底壁230に隣接し、かつ、第二側壁220よりも外面の面積が小さい壁部である。具体的には、複数の蓄電素子100が有するX軸プラス方向の端子配置面113及び電極端子120に対向して、X軸プラス方向の第一側壁210が配置される。複数の蓄電素子100が有するX軸マイナス方向の端子配置面113及び電極端子120に対向して、X軸マイナス方向の第一側壁210が配置される。これにより、一対の第一側壁210が、複数の蓄電素子100をX軸方向で挟む構成となる。
第二側壁220は、トレイ200の長側面を形成する、XZ平面に平行なX軸方向に延びる平板状かつ矩形状の壁部であり、Y軸方向(第二方向)において蓄電素子100を挟む位置に配置される。第二側壁220は、第一側壁210及び第一底壁230に隣接し、かつ、第一側壁210よりも外面の面積が大きい壁部である。具体的には、Y軸プラス方向の端部の蓄電素子100が有するY軸プラス方向の長側面111に対向して、Y軸プラス方向の第二側壁220が配置される。Y軸マイナス方向の端部の蓄電素子100が有するY軸マイナス方向の長側面111に対向して、Y軸マイナス方向の第二側壁220が配置される。これにより、一対の第二側壁220が、複数の蓄電素子100をY軸方向で挟む構成となる。
蓄電素子100の個数及び形状等によっては、トレイ200は、X軸方向両側に一対の長側面を有し、Y軸方向両側に一対の短側面を有していてもよい。つまり、一対の第一側壁210がトレイ200の長側面を形成し、一対の第二側壁220がトレイ200の短側面を形成してもよい。
第一底壁230は、トレイ200の底面を形成する、XY平面に平行なY軸方向(第一方向と交差する第二方向)に延びる平板状かつ矩形状の壁部であり、蓄電素子100の側面のZ軸方向(第一方向及び第二方向と交差する第三方向)に配置される。第一底壁230は、第一側壁210に隣接する壁部である。具体的には、X軸プラス方向の第一底壁230が、X軸プラス方向の第一側壁210からX軸マイナス方向に突出し、かつ、複数の蓄電素子100が有するZ軸マイナス方向の短側面112のX軸プラス方向の端部に対向して配置される。X軸マイナス方向の第一底壁230が、X軸マイナス方向の第一側壁210からX軸プラス方向に突出し、かつ、複数の蓄電素子100が有するZ軸マイナス方向の短側面112のX軸マイナス方向の端部に対向して配置される。これにより、一対の第一底壁230は、一対の第一側壁210から、X軸方向(第一方向)において互いに近付く向きに突出し、かつ、複数の蓄電素子100の短側面112のX軸方向両端部のZ軸マイナス方向(第三方向、下方)に配置される。そして、複数の蓄電素子100の短側面112のX軸方向両端部が、一対の第一底壁230に当接した状態で載置されて支持される。
第二底壁240は、トレイ200の底面を形成する、XY平面に平行なX軸方向(第一方向)に延びる平板状かつ矩形状の壁部であり、蓄電素子100の側面のZ軸方向(第三方向)に配置される。第二底壁240は、第二側壁220に隣接する壁部である。具体的には、Y軸プラス方向の第二底壁240が、Y軸プラス方向の第二側壁220からY軸マイナス方向に突出し、かつ、Y軸プラス方向の端部の蓄電素子100が有するZ軸マイナス方向の短側面112に対向して配置される。Y軸マイナス方向の第二底壁240が、Y軸マイナス方向の第二側壁220からY軸プラス方向に突出し、かつ、Y軸マイナス方向の端部の蓄電素子100が有するZ軸マイナス方向の短側面112に対向して配置される。これにより、一対の第二底壁240は、一対の第二側壁220から、Y軸方向(第二方向)において互いに近付く向きに突出し、かつ、Y軸方向両端部の蓄電素子100の短側面112のZ軸マイナス方向(第三方向、下方)に配置される。そして、Y軸方向両端部の蓄電素子100の短側面112が、一対の第二底壁240に当接した状態で載置されて支持される。
このように、トレイ200に一対の第一底壁230及び一対の第二底壁240が設けられることで、トレイ200には、底壁の中央部分に矩形状の開口部250が形成されることとなる。一対の第二底壁240は、X軸方向両端部が一対の第一底壁230に接続されるため、トレイ200を補強する機能を有している。
以上のような構成において、トレイ200内で、蓄電素子100は、隣り合う他の蓄電素子100と接着され、かつ、トレイ200と接着される。具体的には、複数の蓄電素子100のうちの隣り合う蓄電素子100同士が接着されて固定される。複数の蓄電素子100と、トレイ200の一対の第一側壁210、一対の第二側壁220、一対の第一底壁230及び一対の第二底壁240とが接着されて固定される。これらの構成について、以下に、詳細に説明する。
[1.3 トレイ200内での蓄電素子100の接着構成の説明]
図3は、本実施の形態に係る蓄電素子100同士の間に配置されるスペーサ300及び第一接着体400の構成を示す斜視図である。具体的には、図3は、隣り合う2つの蓄電素子100の一方の蓄電素子100に、スペーサ300及び第一接着体400が配置された状態での構成を示している。図4及び図5は、本実施の形態に係るトレイ200内での複数の蓄電素子100の接着の構成を示す断面図である。具体的には、図4は、図1に示した蓄電装置10をIV-IV線を通りXY平面に平行な面で切断した状態をZ軸プラス方向から見た場合の構成を示す断面図である。図5は、図1に示した蓄電装置10をV-V線を通りXZ平面に平行な面で切断した状態をY軸マイナス方向から見た場合の構成を示す断面図である。
図3は、本実施の形態に係る蓄電素子100同士の間に配置されるスペーサ300及び第一接着体400の構成を示す斜視図である。具体的には、図3は、隣り合う2つの蓄電素子100の一方の蓄電素子100に、スペーサ300及び第一接着体400が配置された状態での構成を示している。図4及び図5は、本実施の形態に係るトレイ200内での複数の蓄電素子100の接着の構成を示す断面図である。具体的には、図4は、図1に示した蓄電装置10をIV-IV線を通りXY平面に平行な面で切断した状態をZ軸プラス方向から見た場合の構成を示す断面図である。図5は、図1に示した蓄電装置10をV-V線を通りXZ平面に平行な面で切断した状態をY軸マイナス方向から見た場合の構成を示す断面図である。
図3及び図4に示すように、蓄電装置10は、上記構成に加え、スペーサ300と、第一接着体400とを有している。つまり、隣り合う2つの蓄電素子100同士の間に、スペーサ300及び第一接着体400が配置される。具体的には、隣り合う2つの蓄電素子100の長側面111同士の間に、スペーサ300及び第一接着体400が配置される。これにより、複数の蓄電素子100は、スペーサ300及び第一接着体400の少なくとも一方を介して固定される。本実施の形態では、複数の蓄電素子100は、スペーサ300及び第一接着体400の双方を介して固定される。つまり、複数の蓄電素子100のうちの隣り合う2つの蓄電素子100の間にスペーサ300及び第一接着体400が介在することで、蓄電素子100同士が固定されて、複数の蓄電素子100が一体化される。
スペーサ300は、隣り合う2つの蓄電素子100の長側面111同士の間に配置されて、当該長側面111同士を離間させる部材である。本実施の形態では、蓄電素子100の長側面111のX軸方向両端部及びZ軸方向両端部(つまり、長側面111の4つの角部)に、4つのスペーサ300が配置される。本実施の形態では、スペーサ300は、両面テープであり、絶縁性を有している。つまり、スペーサ300は、Y軸方向における両側に、蓄電素子100の長側面111と粘着される粘着層を有している。スペーサ300は、例えば、厚みが1mm程度の平板状かつ矩形状の樹脂等の絶縁性を有する基材の両面に、粘着層が設けられた両面テープである。
第一接着体400は、隣り合う2つの蓄電素子100の長側面111同士の間に配置されて、当該長側面111同士を接着する部材である。本実施の形態では、第一接着体400は、蓄電素子100の長側面111の中央部に配置される接着剤であり、絶縁性を有している。当該接着剤としては、長側面111に配置(塗布)される前は液体状であり、固形状になることで接着を行うもの、または、長側面111に配置(塗布)される前はゲル状、若しくは、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ができる。
このように、第一接着体400は、Y軸方向から見て、スペーサ300と重ならない位置に配置される。蓄電素子100間の絶縁性を高めるために、第一接着体400は、長側面111のうちのスペーサ300が配置されていない部分の全面に配置されてもよい。ただし、隣り合う2つの蓄電素子100同士の間に空間を形成することで、蓄電素子100を冷却できるため、第一接着体400は、スペーサ300とは離間して配置されるのが好ましい。この場合、容器110の周囲に、容器110の外面を覆う絶縁フィルム(シュリンクチューブ等)が配置されている等により、蓄電素子100の絶縁性を確保することができる。
例えば、蓄電素子100の長側面111の中央部に第一接着体400を塗布してから、第一接着体400が固まるまで2つの蓄電素子100をスペーサ300で仮固定することで、2つの蓄電素子100を接着できる。または、2つの蓄電素子100をスペーサ300で仮固定してから、2つの蓄電素子100の間の隙間に第一接着体400を流し込むことで、2つの蓄電素子100を接着できる。
図4及び図5に示すように、蓄電素子100をトレイ200に対して固定するために、蓄電装置10は、上記構成に加え、固定部材500と、第二接着体600とを備えている。固定部材500及び第二接着体600により、トレイ200には、Y軸方向(第二方向)に並ぶ複数の蓄電素子100が載置されて固定される。具体的には、固定部材500により、蓄電素子100は、一対の第一側壁210及び一対の第二側壁220のうちの少なくとも1つの側壁に固定される。本実施の形態では、複数の蓄電素子100が、一対の第一側壁210及び一対の第二側壁220の全ての側壁に固定される。また、第二接着体600により、複数の蓄電素子100の側面のX軸方向(第一方向)の両端部が、一対の第一底壁230に載置されて固定される。
固定部材500は、複数の蓄電素子100とトレイ200の側壁との間に配置され、蓄電素子100とトレイ200の側壁とを固定する部材である。具体的には、複数の蓄電素子100の周囲(X軸方向両側及びY軸方向両側)に固定部材500が配置され、固定部材500によって複数の蓄電素子100の当該周囲とトレイ200の側壁とが固定される。本実施の形態では、固定部材500は、接着剤であり、絶縁性を有している。当該接着剤としては、第一接着体400に使用可能ないずれかの接着剤等を使用することができる。
具体的には、固定部材500は、蓄電素子100の容器110の端子配置面113と、トレイ200の第一側壁210との間に配置され、端子配置面113と第一側壁210とを固定する。固定部材500は、蓄電素子100の容器110の長側面111と、トレイ200の第二側壁220との間に配置され、長側面111と第二側壁220とを固定する。さらに具体的には、固定部材500は、第一側壁210の内面の全面に亘って、端子配置面113と第一側壁210との間に注入(充填)されて配置され、第一側壁210の内面の全面と端子配置面113とを接着して固定する。固定部材500は、第二側壁220の内面の全面に亘って、長側面111と第二側壁220との間に注入(充填)されて配置され、第二側壁220の内面の全面と長側面111の全面とを接着して固定する。
固定部材500は、バスバー(図示せず)等の部材を避けて配置される。固定部材500は、第一側壁210の内面の一部にしか配置されておらず、当該内面の一部と端子配置面113とを接着して固定することにしてもよい。固定部材500は、第二側壁220の内面の一部にしか配置されておらず、当該内面の一部と長側面111の一部とを接着して固定することにしてもよい。
第二接着体600は、複数の蓄電素子100とトレイ200の底壁との間に配置され、蓄電素子100とトレイ200の底壁とを固定する部材である。具体的には、複数の蓄電素子100のZ軸マイナス方向の側面と、トレイ200の底壁との間に第二接着体600が配置され、第二接着体600によって複数の蓄電素子100の当該側面とトレイ200の底壁とが固定される。本実施の形態では、第二接着体600は、接着剤であり、絶縁性を有している。当該接着剤としては、第一接着体400に使用可能ないずれかの接着剤等を使用することができる。
具体的には、第二接着体600は、蓄電素子100の容器110のZ軸マイナス方向の短側面112と、トレイ200の一対の第一底壁230及び一対の第二底壁240との間に配置され、当該短側面112と一対の第一底壁230及び一対の第二底壁240とを固定する。さらに具体的には、第二接着体600は、一対の第一底壁230及び一対の第二底壁240の内面の全面に亘って塗布等により配置され、一対の第一底壁230及び一対の第二底壁240の内面の全面と短側面112とを接着して固定する。第二接着体600は、一対の第一底壁230及び一対の第二底壁240の内面の一部にしか配置されておらず、当該内面の一部と短側面112とを接着して固定することにしてもよい。
このように、一対の第一底壁230は、蓄電素子100の容器110の短側面112のZ軸マイナス方向(第三方向)に配置され、容器110の短側面112のX軸方向(第一方向)の両端部が載置されて固定される。つまり、蓄電素子100の短側面112のX軸方向の両端部が、一対の第一底壁230に当接した状態で載置されて、第二接着体600によって一対の第一底壁230に直接固定される。一対の第二底壁240は、Y軸方向の両端部の蓄電素子100の短側面112のZ軸マイナス方向に配置され、当該短側面112が載置されて固定される。つまり、Y軸方向の両端部の蓄電素子100の短側面112が、一対の第二底壁240に当接した状態で載置されて、第二接着体600によって一対の第二底壁240に直接固定される。
[2 効果の説明]
以上のように、本実施の形態に係る蓄電装置10によれば、トレイ200は、第一方向(X軸方向)において蓄電素子100を挟む一対の第一側壁210から互いに近付く向きに突出し第二方向(Y軸方向)に延びる一対の第一底壁230を有している。一対の第一底壁230には、蓄電素子100の第一方向に延びる側面(短側面112)の第一方向の両端部が載置されて固定される。つまり、トレイ200に、蓄電素子100の側面の全面が載置される底壁を設けるのではなく、蓄電素子100の側面の両端部が載置される一対の第一底壁230を設ける。一対の第一底壁230に蓄電素子100の側面の両端部を固定することで、蓄電素子100によってトレイ200を補強する。このように、トレイ200を、一対の第一底壁230で蓄電素子100を支持する構成とし、これによってトレイ200の強度が弱くなることも想定して、一対の第一底壁230に蓄電素子100を固定することでトレイ200を補強する。これにより、トレイ200に、蓄電素子100の側面の全面が載置される底壁を設けるよりも、トレイ200の占める割合を低減できるため、蓄電装置10の小型化または軽量化を図ることができる。トレイ200に使用する材料の使用量を低減できるため、コスト低減を図ることができる。
以上のように、本実施の形態に係る蓄電装置10によれば、トレイ200は、第一方向(X軸方向)において蓄電素子100を挟む一対の第一側壁210から互いに近付く向きに突出し第二方向(Y軸方向)に延びる一対の第一底壁230を有している。一対の第一底壁230には、蓄電素子100の第一方向に延びる側面(短側面112)の第一方向の両端部が載置されて固定される。つまり、トレイ200に、蓄電素子100の側面の全面が載置される底壁を設けるのではなく、蓄電素子100の側面の両端部が載置される一対の第一底壁230を設ける。一対の第一底壁230に蓄電素子100の側面の両端部を固定することで、蓄電素子100によってトレイ200を補強する。このように、トレイ200を、一対の第一底壁230で蓄電素子100を支持する構成とし、これによってトレイ200の強度が弱くなることも想定して、一対の第一底壁230に蓄電素子100を固定することでトレイ200を補強する。これにより、トレイ200に、蓄電素子100の側面の全面が載置される底壁を設けるよりも、トレイ200の占める割合を低減できるため、蓄電装置10の小型化または軽量化を図ることができる。トレイ200に使用する材料の使用量を低減できるため、コスト低減を図ることができる。
従来の構成の蓄電装置では、十分な冷却を行うことができないおそれがある、という問題もある。例えば、上記特許文献1に開示された従来の蓄電装置は、蓄電素子の下端部がトレイに嵌合された状態で載置される構成であり、トレイが蓄電素子の下端部の全体を覆うように配置されている。このため、上記従来の蓄電装置では、冷却を行う際には、上方または下方から空気を流して空冷を行う場合、または、蓄電素子の底面に水冷等の冷却板を押し当てて冷却する場合があるが、いずれの場合にも十分な冷却を図ることができない。これに対し、本実施の形態に係る蓄電装置10では、底壁に開口部250を有することから、上方または下方から空気を流して空冷を行ったり、蓄電素子100の底面(Z軸マイナス方向の短側面112)に水冷等の冷却板を押し当てて冷却を行ったりすることができる。このように、蓄電装置10において、冷却構造が簡易となり、安価で優れた冷却構造を実現できる。
蓄電素子100は、第一方向(X軸方向)に延びる側面(短側面112)を有する容器110と、容器110から第一方向に突出する電極端子120と、を有しており、容器110の当該側面の第一方向の両端部が一対の第一底壁230に載置されて固定される。このように、第一方向に延びる縦長の蓄電素子100を、横倒しにして一対の第一底壁230に固定する。これにより、蓄電素子100によってトレイ200を補強することができるため、蓄電装置10の小型化または軽量化を図る構成を実現することができる。
蓄電素子100は、第二方向(Y軸方向)に対向する長側面111と、第三方向(Z軸方向)に対向する短側面112と、を有しており、蓄電素子100の短側面112の第一方向の両端部が一対の第一底壁230に載置されて固定される。このように、蓄電素子100の長側面111が第二方向に対向し、短側面112が第三方向に対向することで、第二方向に、より多く(例えば100個程度)の蓄電素子100を並べることができるため、トレイ200に載置される蓄電素子100の強度を高めることができる。これにより、蓄電素子100によってトレイ200を補強することができるため、蓄電装置10の小型化または軽量化を図る構成を実現することができる。
トレイ200には、第二方向(Y軸方向)に並ぶ複数の蓄電素子100が、スペーサ300及び第一接着体400の少なくとも一方を介して固定された状態で、載置されて固定される。このように、複数の蓄電素子100を固定して蓄電素子100の強度を高めた上で、複数の蓄電素子100をトレイ200に載置して固定する。これにより、蓄電素子100によってトレイ200を補強することができるため、蓄電装置10の小型化または軽量化を図る構成を実現することができる。
蓄電装置10において、スペーサ300及び第一接着体400の少なくとも一方によって蓄電素子100間に隙間を形成し、トレイ200の第三方向(Z軸マイナス方向)に冷却装置(冷却用の空気を送風するファンまたはダクト等)を配置すれば、蓄電素子100を冷却できる。この場合、第三方向が下方向であれば、温められた空気が下方から上方へ流れることで、効率的に蓄電素子100を冷却できる。
蓄電素子100は、第一方向(X軸方向)及び第二方向(Y軸方向)において蓄電素子100を挟むトレイ200の一対の第一側壁210及び一対の第二側壁220のうちの少なくとも1つの側壁に固定される。このように、蓄電素子100がトレイ200の少なくとも1つの側壁に固定されることで、蓄電素子100及びトレイ200がより一体化される。これにより、蓄電素子100によってトレイ200を補強することができるため、蓄電装置10の小型化または軽量化を図る構成を実現することができる。
[3 変形例の説明]
(変形例1)
次に、上記実施の形態の変形例1について、説明する。図6は、本実施の形態の変形例1に係るトレイ200aの構成を示す斜視図である。具体的には、図6は、図2のトレイ200に対応する図である。
(変形例1)
次に、上記実施の形態の変形例1について、説明する。図6は、本実施の形態の変形例1に係るトレイ200aの構成を示す斜視図である。具体的には、図6は、図2のトレイ200に対応する図である。
図6に示すように、本変形例におけるトレイ200aは、上記実施の形態におけるトレイ200が有していた一対の第二底壁240を有していない。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本変形例では、上記構成により、一対の第一底壁230の間には、一対の第二側壁220の一方から他方までに亘って矩形状の大きな開口部250aが形成される。つまり、複数の蓄電素子100は、第二底壁240のような第二側壁220から突出した底壁には支持されることなく、一対の第一底壁230によって支持されて、一対の第一底壁230に載置されて固定される。
以上のように、本変形例に係る蓄電装置によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、トレイ200aが上記実施の形態における一対の第二底壁240を有していないため、蓄電装置10の小型化または軽量化をより図ることができる。
本変形例において、上記実施の形態におけるトレイ200が有していた一対の第二底壁240は有しているが、上記実施の形態におけるトレイ200が有していた一対の第二側壁220を有していない構成でもよい。この構成でも、蓄電装置10の小型化または軽量化をより図ることができる。
(変形例2)
次に、上記実施の形態の変形例2について、説明する。図7は、本実施の形態の変形例2に係る蓄電素子100aを備える蓄電装置10aの構成を示す断面図である。具体的には、図7は、図5に対応する図である。図8は、本実施の形態の変形例2に係る蓄電装置10aが奏する効果の一例を説明する図である。具体的には、図8の(a)は、上記実施の形態における蓄電装置10に冷却装置20を配置した場合の構成を示す断面図であり、図8の(b)は、本変形例における蓄電装置10aに冷却装置20aを配置した場合の構成を示す断面図である。
次に、上記実施の形態の変形例2について、説明する。図7は、本実施の形態の変形例2に係る蓄電素子100aを備える蓄電装置10aの構成を示す断面図である。具体的には、図7は、図5に対応する図である。図8は、本実施の形態の変形例2に係る蓄電装置10aが奏する効果の一例を説明する図である。具体的には、図8の(a)は、上記実施の形態における蓄電装置10に冷却装置20を配置した場合の構成を示す断面図であり、図8の(b)は、本変形例における蓄電装置10aに冷却装置20aを配置した場合の構成を示す断面図である。
図7に示すように、本変形例における蓄電装置10aは、上記実施の形態における蓄電装置10が備えていた複数の蓄電素子100及びトレイ200に代えて、複数の蓄電素子100aと、上記変形例1におけるトレイ200aとを備えている。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
蓄電素子100aは、Z軸マイナス方向(第三方向)に突出し、一対の第一底壁230の間に配置される突出部114を有している。突出部114は、蓄電素子100aの容器110aのZ軸マイナス方向の端部に形成されたZ軸マイナス方向に突出する、X軸方向に延びるZ軸方向に扁平な直方体形状の凸部である。突出部114は、トレイ200aの一対の第一底壁230の間に形成された開口部250aに対応する形状を有している。つまり、蓄電素子100aの容器110aは、Z軸マイナス方向の短側面112aが、Z軸プラス方向の短側面112よりもX軸方向に短い矩形状を有しており、長側面111aのZ軸マイナス方向の端部がZ軸マイナス方向に矩形状に突出した形状を有している。
突出部114は、Z軸マイナス方向の先端面が、一対の第一底壁230のZ軸マイナス方向の端面と、Z軸方向において同じ位置に配置されるように、Z軸マイナス方向に突出している。このような構成により、突出部114は、一対の第一底壁230の間において、開口部250aに挿入されて嵌合される。これにより、蓄電素子100aは、X軸方向への移動が規制される。
以上のように、本変形例に係る蓄電装置10aによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、蓄電素子100aに、トレイ200aの一対の第一底壁230の間に配置される突出部114を設けることで、蓄電素子100aをトレイ200aに対して容易に位置決めすることができる。これにより、蓄電素子100aとトレイ200aの一対の第一底壁230との固定が外れるのを抑制して、蓄電素子100aによるトレイ200aの補強を維持することができるため、蓄電装置10aの小型化または軽量化を図る構成を実現することができる。
上述の通り、上記実施の形態における蓄電装置10では、簡易に冷却を行うことができる。ただし、図8の(a)に示すように、上記実施の形態における蓄電装置10に、水冷式またはヒートシンクによる空冷式の冷却板等の冷却装置20を配置する場合には、冷却装置20に突出部21を形成して、蓄電素子100の短側面112に当接させる必要がある場合がある。これに対し、図8の(b)に示すように、本変形例における蓄電装置10aに、水冷式またはヒートシンクによる空冷式の冷却板等の冷却装置20aを配置する場合には、平板状の冷却装置20aを蓄電素子100aの短側面112aに当接させればよい。このように、本変形例に係る蓄電装置10aによれば、冷却装置20aに突出部を形成しなくても、冷却装置20aを蓄電素子100aの短側面112aに当接させることができるため、蓄電素子100aを効率的に冷却できる。
本変形例において、蓄電素子100aの突出部114は、トレイ200aの開口部250aよりも小さい形状でもよく、突出部114のZ軸マイナス方向の先端面が、一対の第一底壁230のZ軸マイナス方向の端面と、Z軸方向において同じ位置に配置されなくてもよい。蓄電装置10aにおいて、Y軸方向両端部の蓄電素子100aに代えて、上記実施の形態における蓄電素子100が配置される場合、トレイ200aに代えて、上記実施の形態におけるトレイ200が配置されてもよい。
(その他の変形例)
以上、本発明の実施の形態(その変形例も含む。以下同様)に係る蓄電装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態には限定されない。今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であり、本発明の範囲には、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。
以上、本発明の実施の形態(その変形例も含む。以下同様)に係る蓄電装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態には限定されない。今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であり、本発明の範囲には、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、蓄電素子100、100a(以下、蓄電素子100等という)は、容器110、110a(以下、容器110等という)のX軸方向両側から、一対の電極端子120が突出していることとした。しかし、容器110等のX軸方向の片側のみから一対の電極端子120が突出している構成でもよいし、容器110等のX軸方向両側から電極端子120が2つずつ突出している構成でもよい。また、容器110等の長側面111、111a(以下、長側面111等という)または短側面112、112a(以下、短側面112等という)から、電極端子120が突出している構成でもよい。このように、電極端子120の配置位置、突出方向、個数等は、特に限定されない。
上記実施の形態では、蓄電素子100等は、短側面112等の両端部が一対の第一底壁230に載置されて固定されることとした。しかし、蓄電素子100等は、長側面111等の両端部が一対の第一底壁230に載置されて固定されることにしてもよい。
上記実施の形態では、全ての蓄電素子100等が、一対の第一底壁230に載置されて固定されることとした。しかし、いずれかの蓄電素子100等が、いずれかの第一底壁230に固定されないことにしてもよい。
上記実施の形態では、蓄電素子100等は、一対の第一側壁210及び一対の第二側壁220の全ての側壁に固定されることとした。しかし、蓄電素子100等は、これら側壁のうちのいずれかの側壁、または、全ての側壁に固定されないことにしてもよい。
上記実施の形態では、全ての隣り合う2つの蓄電素子100の間に、スペーサ300と第一接着体400とが配置されていることとした。しかし、いずれか2つの蓄電素子100の間には、スペーサ300及び第一接着体400の一方または双方が配置されていないことにしてもよい。
上記実施の形態では、スペーサ300は、両面に粘着層を有する絶縁性の両面テープであることとした。しかし、スペーサ300は、マジックテープ(登録商標)またはベルクロ(登録商標)テープ等と称される着脱自在に接着される面ファスナー構造などであってもよい。また、スペーサ300は、片面にしか粘着層を有していなくてもよいし、両面ともに粘着層を有しない樹脂製のスペーサ(ホルダ)等でもよい。さらに、スペーサ300は、絶縁性を有さない導電性の部材でもよい。スペーサ300には、蓄電素子100との対向面に、冷却用空気等の冷媒が通過する流路等を形成する凹凸部が形成されていてもよい。
上記実施の形態では、第一接着体400は、絶縁性の接着剤であることとした。しかし、第一接着体400は、絶縁性を有さない導電性の接着剤でもよく、また、接着する機能を有するものであれば、いわゆる接着剤と称されないものでもよく、その材質等は特に限定されない。固定部材500、及び、第二接着体600についても同様である。また、固定部材500は、接着する機能を有していない充填剤等の部材でもよい。
上記実施の形態及びその変形例が備える各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。
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子を備えた蓄電装置等に適用できる。
10、10a 蓄電装置
20、20a 冷却装置
21、114 突出部
100、100a 蓄電素子
110、110a 容器
111、111a 長側面
112、112a 短側面
113 端子配置面
120 電極端子
200、200a トレイ
210 第一側壁
220 第二側壁
230 第一底壁
240 第二底壁
250、250a 開口部
300 スペーサ
400 第一接着体
500 固定部材
600 第二接着体
20、20a 冷却装置
21、114 突出部
100、100a 蓄電素子
110、110a 容器
111、111a 長側面
112、112a 短側面
113 端子配置面
120 電極端子
200、200a トレイ
210 第一側壁
220 第二側壁
230 第一底壁
240 第二底壁
250、250a 開口部
300 スペーサ
400 第一接着体
500 固定部材
600 第二接着体
Claims (6)
- 第一方向に延びる側面を有する蓄電素子と、前記蓄電素子が載置されるトレイと、を備える蓄電装置であって、
前記トレイは、
前記第一方向において前記蓄電素子を挟む位置に配置される一対の第一側壁と、
前記一対の第一側壁から、前記第一方向において互いに近付く向きに突出し、かつ、前記第一方向と交差する第二方向に延びる一対の底壁と、を有し、
前記一対の底壁は、前記蓄電素子の前記側面の、前記第一方向及び前記第二方向と交差する第三方向に配置され、前記側面の前記第一方向の両端部が載置されて固定される
蓄電装置。 - 前記蓄電素子は、前記側面を有する容器と、前記容器から前記第一方向に突出する電極端子と、を有し、
前記一対の底壁は、前記容器の前記側面の前記第一方向の両端部が載置されて固定される
請求項1に記載の蓄電装置。 - 前記蓄電素子は、前記第二方向に対向する長側面と、前記第三方向に対向する短側面と、を有し、
前記一対の底壁は、前記短側面の前記第三方向に配置され、前記短側面の前記第一方向の両端部が載置されて固定される
請求項1または2に記載の蓄電装置。 - 前記トレイには、前記第二方向に並ぶ複数の前記蓄電素子が載置されて固定され、
前記複数の蓄電素子は、スペーサ及び接着体の少なくとも一方を介して固定される
請求項1~3のいずれか1項に記載の蓄電装置。 - 前記トレイは、前記第二方向において前記蓄電素子を挟む位置に配置される一対の第二側壁を有し、
前記蓄電素子は、前記一対の第一側壁及び前記一対の第二側壁のうちの少なくとも1つの側壁に固定される
請求項1~4のいずれか1項に記載の蓄電装置。 - 前記蓄電素子は、前記第三方向に突出し、前記一対の底壁の間に配置される突出部を有する
請求項1~5のいずれか1項に記載の蓄電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022578425A JPWO2022163668A1 (ja) | 2021-01-29 | 2022-01-26 |
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PCT/JP2022/002746 WO2022163668A1 (ja) | 2021-01-29 | 2022-01-26 | 蓄電装置 |
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JP (1) | JPWO2022163668A1 (ja) |
WO (1) | WO2022163668A1 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008251471A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池 |
JP2015216071A (ja) * | 2014-05-13 | 2015-12-03 | 三菱自動車工業株式会社 | 電池パック |
-
2022
- 2022-01-26 JP JP2022578425A patent/JPWO2022163668A1/ja active Pending
- 2022-01-26 WO PCT/JP2022/002746 patent/WO2022163668A1/ja active Application Filing
Patent Citations (2)
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