WO2023100724A1 - 蓄電モジュール - Google Patents

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WO2023100724A1
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洋岳 荻野
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to power storage modules.
  • an electricity storage module that includes a plurality of arrayed electricity storage devices is widely known.
  • An appropriate cooling structure temperature control
  • a cooling structure for the power storage device in the power storage module a structure is used in which a heat exchange member for cooling is arranged on the bottom surface side of the battery cells of the power storage device via a heat conductive material (heat conductive sheet).
  • heat conductive sheet heat conductive sheet
  • Patent Document 1 discloses a structure in which a gel-like thermally conductive material is accommodated in an opening provided in a holder that accommodates one end of a power storage device, and a relief portion is provided around the opening to allow the thermally conductive material to protrude.
  • the heat conductive material protrudes from the opening, so it is necessary to manage the amount of heat conductive material applied.
  • a surplus heat-conducting material that does not contribute to cooling of the power storage device is required, increasing the manufacturing cost.
  • a sheet-like material is used as the heat-conducting material, but in this case, it is necessary to form irregularities on the surface of the sheet in accordance with the openings, which increases the cost of molding.
  • An object of the present disclosure is to provide an electricity storage module that can use a thermally conductive material with a simple structure.
  • a power storage module includes: a first holder formed with a first housing portion for housing one end side of a power storage device; a first holder having an opening penetrating from the first housing portion; a second holder formed with a second housing portion for housing the heat exchange member facing the end face of the first holder; A heat transfer structure of a power storage device used in a power storage module provided, wherein the power storage device has a heat transfer mechanism on one end side and a gas discharge mechanism on the other end side.
  • the heat transfer mechanism has a protrusion on one end side that can be inserted into the opening, and the protrusion is thermally connected to the heat conductive material while being inserted into the opening.
  • a thermally conductive material with a simple structure can be used.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view of a power storage module according to the present disclosure;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a power storage device according to the present disclosure;
  • FIG. 3 is a diagram showing a heat transfer mechanism of a power storage device according to the present disclosure;
  • FIG. 4 is a diagram showing another heat transfer mechanism of the power storage device according to the present disclosure;
  • FIG. 4 is a diagram showing another heat transfer mechanism of the power storage device according to the present disclosure;
  • FIG. 4 is a diagram showing another heat transfer mechanism of the power storage device according to the present disclosure;
  • FIG. 4 is a diagram showing another heat transfer mechanism of the power storage device according to the present disclosure;
  • FIG. 4 is a diagram showing another heat transfer mechanism of the power storage device according to the present disclosure;
  • FIG. 4 is a diagram showing another heat transfer mechanism of the power storage device according to the present disclosure;
  • FIG. 4 is a diagram showing another heat transfer mechanism of the power storage device according to the present disclosure;
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of electrical connections of a power storage module according to the present disclosure
  • FIG. 4 is a diagram showing another electrical connection configuration and heat exchange member configuration of the power storage module according to the present disclosure
  • FIG. 4 is a diagram showing another configuration of the heat exchange member of the power storage module according to the present disclosure
  • FIG. 1 is a side sectional view of the power storage module 10.
  • the power storage module 10 is mainly used as a power source for power.
  • the power storage module 10 is used, for example, as a power source for electric equipment driven by a motor such as an electric tool, an electric assist bicycle, an electric motorcycle, an electric wheelchair, an electric tricycle, or an electric cart.
  • a motor such as an electric tool, an electric assist bicycle, an electric motorcycle, an electric wheelchair, an electric tricycle, or an electric cart.
  • electrical devices other than electric devices such as cleaners, wireless devices, lighting devices, digital cameras, video cameras, and various other electrical devices used indoors and outdoors. may be used as a power source for
  • the power storage module 10 includes a plurality of cylindrical power storage devices 100 , a lower holder 30 as a first holder that holds the lower end portions of the plurality of power storage devices 100 , and a second holder that holds the upper end portions of the plurality of power storage devices 100 . and an upper holder 20 as two holders.
  • the upper holder 20 is a member that holds the upper ends of the plurality of power storage devices 100 as described above.
  • the upper holder 20 is made of thermoplastic resin, for example.
  • Thermoplastic resins are roughly classified into general-purpose plastics and engineering plastics, and polyethylene, polypropylene, polyamide, ABS and the like are used.
  • the lower holder 30 is a member that holds the lower ends of the plurality of power storage devices 100 as described above.
  • the lower holder 30 is made of thermoplastic resin like the upper holder 20 .
  • the power storage device 100 of this embodiment has a projection 131 at its lower end and is housed in an opening 31 provided in the lower holder 30 .
  • the power storage device 100 includes, for example, an electrode body 114 in which a strip-shaped positive electrode 111 and a strip-shaped negative electrode 112 are wound with a strip-shaped separator 113 interposed therebetween, and a cylindrical outer can 129 that accommodates the electrode body 114 together with an electrolytic solution. , a sealing body 117 that seals the opening of the outer can 129 in an insulated state, a foil-like positive electrode lead 120 that electrically connects the positive electrode 111 and the sealing body 117, and the negative electrode 112 and the outer can 129 are electrically connected.
  • the power storage device 100 of this embodiment has a protrusion 131 on the can bottom portion 130 of the outer can 129 .
  • the negative electrode lead 121 is electrically connected inside the protrusion 131 by welding or the like.
  • An insulating gasket 128 is arranged between the outer periphery of the sealing member 117 and the inner peripheral surface of the opening of the outer can 129 .
  • An annular groove 122 is formed on the outer peripheral surface of the outer can 129 on the opening side.
  • An annular protrusion 122 a is formed on the inner peripheral surface of the outer can 129 corresponding to the groove 122 .
  • the gasket 128 and the sealing member 117 are arranged on the annular projection 122a inside the outer can 129 .
  • the open end of the armored can 129 is crimped so that it falls toward the inside of the armored can 129 with the gasket 128 arranged on the inner peripheral side.
  • Sealing body 117 is sandwiched vertically (in the height direction of power storage device 100) by gasket 128 between the crimped open end and projection 122a, whereby the opening of exterior can 129 is sealed.
  • the sealing member 117 is provided with a current interrupting mechanism (CID) and an exhaust valve that ruptures when the inside of the outer can 129 reaches a predetermined pressure or higher.
  • the current cut-off mechanism and the exhaust valve form a gas exhaust mechanism that exhausts gas when the internal pressure of power storage device 100 increases.
  • insulating plates 118 and 119 for insulating the electrode body 114 and the outer can 129 may be provided between the electrode body 114 and the can bottom 130 of the outer can 129 and between the electrode body 114 and the protrusion 122a. good. If insulating plates 118 , 119 are provided, positive lead 120 may extend through a through hole formed in insulating plate 118 .
  • the negative electrode lead 121 may pass through a through hole formed in the insulating plate 119 or extend around the insulating plate 119 .
  • a positive terminal as a first terminal is formed on the top surface of sealing body 117, and a negative terminal as a second terminal is directed toward the upper end (crimped open end) of outer can 129. are placed.
  • the electrode assembly 114 may be connected such that the outer can 129 functions as a positive electrode terminal and the sealing member 117 functions as a negative electrode terminal. Further, when the outer can 129 also serves as a terminal, current may be collected from the can bottom portion 130 of the outer can 129 .
  • the power storage devices 100 are densely packed in the power storage module 10 in consideration of safety, and adjacent power storage devices 100 are arranged substantially close to each other. In the power storage device 100, for example, six power storage devices 100 are arranged to surround one power storage device 100 in plan view. Power storage device 100 may be a nickel-metal hydride battery or a capacitor other than a lithium-ion secondary battery.
  • the power storage device 100 of the present embodiment is housed between the upper holder 20 and the lower holder 30 in the power storage module 10 as described above.
  • a downward projection 131 is formed on a can bottom portion 130 of an exterior can 129 of the power storage device 100 .
  • the projection 131 is inserted into an opening 31 formed through the lower holder 30 . Details will be described later.
  • the portion of the inner surface of the can bottom 130 where the protrusion 131 is formed is recessed.
  • a negative electrode lead 121 may be connected to the inner bottom surface of this recess. At that time, when power storage device 100 is viewed from above, the center of power storage device 100 and projection 131 may overlap.
  • the electrode body 114 is a wound body having a hollow portion on the inner peripheral side
  • the joint portion between the hollow portion and the negative electrode lead 121 and the projection 131 may overlap.
  • heat generated when power storage device 100 is charged and discharged at the connection point between lead 121 and protrusion 131 can be quickly discharged by heat exchange member 50 described later.
  • the opening of the depression on the inner surface of can bottom 130 may overlap at least a portion of the through hole provided in insulating plate 119 .
  • the insulating plate 119 may have a region that does not overlap with this opening. by this configuration.
  • the through hole of the insulating plate 119 and the space in the recess can be connected while the insulating plate 119 is held on the recess.
  • This configuration can be expected to facilitate the flow of electrolyte and gas in power storage device 100 . If the insulating plate 119 has a plurality of through-holes, the effect is further enhanced by overlapping as many through-holes and recess openings as possible.
  • the lower holder 30 is placed on the heat exchange member 50 and the heat conductive material 40 .
  • Power storage device 100 is thermally connected to heat exchange member 50 via heat conductive material 40 .
  • To be thermally connected here means to be in a state in which heat can be transferred, and heat conductive material 40 does not necessarily have to be in direct contact with power storage device 100 or heat exchange member 50 . They may be brought into indirect contact by interposing another member such as a collector plate 60 to be described later.
  • the projection 131 of the power storage device 100 is inserted into the opening 31 of the lower holder 30 and is thermally connected to the heat conductive material 40 through the opening 31 .
  • the heat generated in the power storage device 100 is conducted from the outer can 129 to the can bottom 130 and further to the protrusion 131 formed on the can bottom 130 , and the heat is transferred from the protrusion 131 to the heat conductive material 40 . Therefore, projection 131 forms a heat transfer mechanism that transfers heat generated in power storage device 100 to the outside.
  • the heat conductive material 40 is a member that is interposed between the projection 131 of the power storage device 100 and the heat exchange member 50 and that thermally connects the projection 131 of the power storage device 100 and the heat exchange member 50 .
  • the thermally conductive material 40 is in the form of a flat sheet (solid) and is made of a resin material filled with a filler.
  • the heat conductive material 40 is not limited to a sheet-like (solid) material, and may be a gel-like material that is a viscous fluid that hardens after a predetermined period of time.
  • the thermally conductive material 40 may contain, for example, silicon.
  • the heat exchange member 50 is a member that is arranged, for example, facing the bottom surface of the lower holder 30 and that cools the lower end of the power storage device 100 .
  • the heat exchange member 50 is made of a plate-shaped metal having thermal conductivity, but may be water cooling pipes, air cooling fins, refrigerant cooling pipes, panel heaters, seat heaters, or the like.
  • FIG. 3 shows the heat transfer structure of the power storage device 100 used in the power storage module 10 of this embodiment.
  • FIG. 3 shows only the upper holder 20, the lower holder 30, the heat conductive material 40, and the heat exchange member 50 around one power storage device 100 in the power storage module 10.
  • FIG. A collector plate electrically connected to the projection 131 may be provided between the lower holder 30 and the heat conductive material 40 .
  • a current collecting plate may be provided on the upper holder 20 side, but is omitted from the drawing.
  • the power storage device 100 of this embodiment has a structure in which the upper end including the sealing member 117 is housed in the upper holder 20 and the lower end including the can bottom 130 and the projection 131 is housed in the lower holder 30 .
  • the sealing member 117 is the gas discharge mechanism 101 of the power storage device 100
  • the projection 131 of the can bottom 130 is the heat transfer mechanism 102 of the power storage device 100 .
  • the opening 21 of the upper holder 20 serves as a gas discharge hole for connecting an electrode terminal and a collector plate (not shown) provided on the side of the sealing member 117 and for discharging internal gas from the sealing member 117. .
  • a protrusion 131 provided on the can bottom 130 is accommodated in the opening 31 of the lower holder 30 without gaps.
  • the protrusion 131 protruding from the can bottom 130 has a protrusion amount (length) substantially equal to the height of the opening 31 of the lower holder 30 .
  • the tip of the protrusion 131 is flush with the lower surface of the lower holder.
  • the amount of protrusion of the projection 131 and the height of the opening 31 do not have to match completely.
  • a difference in the length of the range in which thermal connection between the projection 131 and the heat conductive material 40 can be formed by expansion and contraction of the heat conductive material 40 (heat conductive sheet) is allowed (see FIGS. 4 and 5).
  • the heat generated in the power storage device 100 is conducted from the outer can 129 to the can bottom 130 and the protrusion 131 . Since the protrusions 131 form a thermal connection with the thermally conductive material 40 , the heat in the power storage device 100 is transferred to the thermally conductive material 40 and further from the thermally conductive material 40 through the heat exchange member 50 to the outside. released to The heat transfer structure of the power storage device 100 of the present embodiment enables the power storage device 100 to be appropriately cooled (temperature controlled).
  • the projection 131 of the power storage device 100 of the present embodiment is not limited to the cooling application of the power storage device 100 . It is also possible to heat the power storage device 100 by applying heat from the outside of the power storage module 10 . It can also be used to heat power storage device 100 to an appropriate temperature when power storage device 100 is activated at low temperatures.
  • the amount of protrusion of the protrusion 131 and the height of the opening 31 are set to be the same, and the tip (lower end surface) of the protrusion 131 and the lower surface of the lower holder 30 are aligned.
  • a flat sheet can be used as the thermally conductive material 40 (thermally conductive sheet). Therefore, there is no need to specially process the heat conductive material 40 in order to ensure the heat transfer between the protrusion 131 and the heat conductive material 40, so that the heat conductive material 40 can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced.
  • the projection 131 protrudes from the lower surface of the lower holder 30 by making the projection 131 project larger than the height of the opening 31 .
  • a flat sheet can be used as the thermally conductive material 40 as in the case of FIG. Since the heat conductive material 40 is a sheet that can shrink to some extent, the lower holder 30 is placed on the heat conductive material 40 and pressed from above, so that the portion of the heat conductive material 40 that contacts the projections 131 is dented. , the protrusion amount of the protrusion 131 can be absorbed. Therefore, as shown in FIG. 4, the projection 131 may be formed so as to protrude slightly from the lower surface of the lower holder 30 .
  • the projection 131 has a protrusion amount smaller than the height of the opening 31 and the protrusion 131 is positioned above the lower surface of the lower holder 30 .
  • the heat conducting material 40 is pressed around the opening 31 of the lower holder 30, and the heat conducting material 40 opens. It expands into portion 31 and comes into contact with protrusion 131 .
  • FIG. 6 is a diagram showing another heat transfer structure of power storage device 100.
  • a current collector plate 60 is arranged between the lower holder 30 and the heat conductive material 40 .
  • projection 131 of power storage device 100 is configured as an electrode terminal. Therefore, a configuration is adopted in which the protrusions 131 are electrically connected to the current collector plate 60 and connected to the electrode terminals of the power storage module 10 .
  • the collector plate 60 is made of metal with good thermal conductivity, such as nickel or aluminum, so that the heat transfer from the protrusions 131 to the collector plate 60 is excellent. Therefore, the heat from the projections 131 is transferred from the current collector plate 60 to the heat conductive material 40 and the heat exchange member 50 .
  • the heat conductive material 40 is not limited to one layer, and multiple layers of the heat conductive material 40 may be provided under the lower holder 30 as shown in FIG. In this case, for example, a metal plate 70 is provided between the thermally conductive members 40 .
  • the current collector plate 60 When the current collector plate 60 is provided in the lower portion of the power storage device 100 as in the present embodiment, the tips of the projections 131 are aligned with the lower surface of the lower holder 30, so the current collector plate 60 should be formed of a flat metal plate. can be done. In the case of the conventional structure in which the heat conductive material 40 is inserted into the opening 31 of the lower holder 30 , the current collecting plate 60 needs to be three-dimensionally formed according to the shape of the opening 31 . In the power storage device 100 of the present embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, the current collector plate 60 can be formed of a flat plate, which facilitates manufacturing and reduces the manufacturing cost.
  • FIG. 8 is a diagram showing a heat transfer structure of still another power storage device 100.
  • the can bottom portion 130 is not provided with the protrusion 131 .
  • a cap 127 is provided on the sealing member 117 at the upper end of the power storage device 100 to serve as the heat transfer mechanism 102 .
  • the heat conductive material 40 is placed on the upper surface of the upper holder 20, and the heat exchange member 50 is placed thereon.
  • a lower end portion of the power storage device 100, a can bottom portion 130, is flat, and the can bottom portion 130 is provided with a gas discharge mechanism 101.
  • the opening 31 of the lower holder 30 acts as a gas exhaust hole.
  • the gas discharge mechanism 101 can be formed by a groove or the like formed by pressing the can bottom 130 .
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a state in which the power storage device 100 having the heat transfer structure of the present disclosure is arranged in the power storage module 10. As shown in FIG. Although the configuration of the power storage module 10 will be described below with respect to the power storage device 100 having the projection 131 formed at the lower end, it can be similarly applied to the power storage device 100 having the cap 127 formed at the upper end shown in FIG. Needless to say.
  • all the power storage devices 100 are arranged so that one end sides thereof are aligned on the same side within the power storage module 10 . That is, the electrode terminals of the power storage device 100 are aligned in the same direction.
  • the sealing member 117 of the power storage device 100 is used as a positive terminal
  • the protrusion 131 of the can bottom 130 is used as a negative terminal.
  • the positive terminal and the negative terminal may be configured in reverse.
  • the sealing bodies 117 (positive terminal) of all the power storage devices 100 are connected with current collectors (positive current collectors) 61, and all protrusions 131 (negative terminals) are connected to the current collectors (negative electrodes). current collecting plate) 60.
  • a heat conductive material 40 and a heat exchange member 50 are arranged on the lower surface of the current collector plate 60 . All power storage devices 100 in the power storage module 10 of this configuration are connected in parallel. According to this configuration, each of the current collector plates 60 and 61 can be formed from a single metal plate, which facilitates manufacturing.
  • FIG. 10 is an example of another electrical connection of the power storage device 100 within the power storage module 10 . It shows power storage blocks 80 and 81 in which two power storage devices 100 are connected in parallel.
  • the electrical connection of the storage module 10 of this embodiment is to connect the storage blocks 80 and 81 in series. By connecting in this way, it becomes possible to appropriately set the output voltage and the output current according to the device using the power storage module 10 .
  • the power storage block has two power storage devices 100 connected in parallel, the number of power storage devices is not limited to this.
  • the number of power storage blocks is also not limited to two.
  • the connection between the negative terminal of the electricity storage block 80 and the positive terminal of the electricity storage block 81 can be performed by the lead wire 62 or the like by adjusting the interval between the electricity storage blocks in the adjacent electricity storage modules 10. method is not limited.
  • the heat conductive material 40 is provided separately for the power storage blocks 80 and 81, but the heat exchange member 50 is a single member.
  • the heat exchange member 50 is, for example, a water-cooled type cooling device, and by configuring it as one member, the configuration is simplified and the manufacturing is easy.
  • Fig. 11 shows yet another example of electrical connection.
  • the heat exchange member 50 is composed of one member that extends over the bottom surface of the power storage module 10 .
  • the heat exchange member 50 is also divided into power storage blocks 80 and 81 . Since heat exchange member 50 has a metal surface, heat exchange member 50 needs to be electrically insulated from the electrodes (protrusions 131 ) of power storage device 100 via heat conductive material 40 . With the configuration of FIG.
  • the power storage in the power storage block 81 The device 100 can be electrically shorted.
  • the heat exchange member 50 is divided (electrically separated) for each power storage block, so there is no such possibility.
  • 10 power storage module 20 first holder (upper holder), 21 first opening, 30 second holder (lower holder), 31 second opening, 40 thermal conductive material (TIM sheet), 50 heat exchange member (cooling plate ), 60 (negative electrode) current collector, 61 (positive electrode) current collector, 62 lead wire, 70 metal plate, 80, 81 power storage block, 100 power storage device, 101 gas discharge mechanism, 102 heat transfer mechanism, 111 positive electrode, 112 Negative electrode, 113 separator, 114 electrode body, 117 sealing body, 118 insulating plate (positive electrode side), 119 insulating plate (negative electrode side), 120 positive electrode lead, 121 negative electrode lead, 122 groove, 122a protrusion, 127 cap (top surface protrusion ), 128 gasket, 129 exterior can, 130 can bottom, 131 projection

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Abstract

蓄電装置の一端側を収容する第１収容部が形成され、第１収容部から貫通して形成される開口部を有する第１ホルダと、蓄電装置の他端側を収容する第２収容部が形成された第２ホルダと、第１ホルダの端面と対向する熱交換部材と、蓄電装置の一端側と熱交換部材とを熱的に接続する熱伝導材とを備える蓄電モジュールに用いられる蓄電装置の熱伝達構造であって、蓄電装置は、一端側に熱伝達機構を有し、他端側にガス排出機構を有している。熱伝達機構は、一端側に、開口部に挿入可能な突起を有し、突起は、開口部に挿入した状態で、熱伝導材に熱的に接続される。

Description

蓄電モジュール
　本開示は、蓄電モジュールに関する。
　従来、配列された複数の蓄電装置を備える蓄電モジュールが広く知られている。蓄電装置の充放電等の発熱による特性劣化を抑制するために、適切な冷却構造（温度管理）が必要である。蓄電モジュール内の蓄電装置の冷却構造として、蓄電装置の電池セルの底面側に熱伝導材（熱伝導シート）を介して、冷却用の熱交換部材を配置する構造が用いられている。蓄電装置から熱交換部材に均一に排熱させるためには、熱伝導材の厚みを均一にする必要がある。
　特許文献１には、蓄電装置の一端を収容するホルダに設けた開口部に、ゲル状の熱伝導材を収容し、開口部の周囲に熱伝導材のはみ出しを許容する逃げ部を設ける構造が記載されている。
国際公開番号ＷＯ２０２１／０３９９５７号公報
　特許文献１の冷却構造は、熱伝導材が開口部からはみ出す構成にしているので、熱伝導材の塗布量の管理が必要である。また、蓄電装置の冷却に寄与しない余剰の熱伝導材が必要であり、製造コストが増加していた。また、熱伝導材にシート状のものを用いる場合もあるが、この場合、開口部に合わせてシート表面に凹凸を形成する必要があり、成形にコストがかる。
　本開示の目的は、簡単な構造の熱伝導材を使用可能な蓄電モジュールを提供することである。
　本開示に係る蓄電モジュールは、蓄電装置の一端側を収容する第１収容部が形成され、第１収容部から貫通して形成される開口部を有する第１ホルダと、蓄電装置の他端側を収容する第２収容部が形成された第２ホルダと、第１ホルダの端面と対向する熱交換部材と、蓄電装置の一端側と熱交換部材とを熱的に接続する熱伝導材とを備える蓄電モジュールに用いられる蓄電装置の熱伝達構造であって、蓄電装置は、一端側に熱伝達機構を有し、他端側にガス排出機構を有している。熱伝達機構は、一端側に、開口部に挿入可能な突起を有し、突起は、開口部に挿入した状態で、熱伝導材に熱的に接続されることを特徴とする。
　本開示に係る蓄電モジュールによれば、簡単な構造の熱伝導材を使用することができる。
本開示に係る蓄電モジュールの側断面図である。 本開示に係る蓄電装置の断面図である。 本開示に係る蓄電装置の熱伝達機構を示す図である。 本開示に係る蓄電装置の他の熱伝達機構を示す図である。 本開示に係る蓄電装置の他の熱伝達機構を示す図である。 本開示に係る蓄電装置の他の熱伝達機構を示す図である。 本開示に係る蓄電装置の他の熱伝達機構を示す図である。 本開示に係る蓄電装置の他の熱伝達機構を示す図である。 本開示に係る蓄電モジュールの電気接続の構成を示す図である。 本開示に係る蓄電モジュールの他の電気接続の構成と熱交換部材の構成を示す図である。 本開示に係る蓄電モジュールの熱交換部材の他の構成を示す図である。
　以下、図面を用いて本開示の実施形態を説明する。以下で説明する形状、材料および個数は、説明のための例示であって、蓄電モジュールおよび蓄電装置の仕様に応じて適宜変更することができる。以下ではすべての図面において同等の要素には同一の符号を付して説明する。
　図１を用いて、実施形態の蓄電装置１００に用いられる蓄電モジュール１０について説明する。図１は、蓄電モジュール１０の側断面図である。
　蓄電モジュール１０は、主として動力用の電源として使用される。蓄電モジュール１０は、例えば、電動工具、電動アシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、または電動カート等のモータで駆動される電動機器の電源として使用される。ただし、蓄電モジュール１０の用途は特定されるものではなく、電動機器以外の電気機器、例えば、クリーナーや無線機、照明装置、デジタルカメラ、またはビデオカメラ等の屋内外で使用される種々の電気機器用の電源として使用されてもよい。
　蓄電モジュール１０は、複数の円筒型の蓄電装置１００と、複数の蓄電装置１００の下端部をそれぞれ保持する第１ホルダとしての下ホルダ３０と、複数の蓄電装置１００の上端部をそれぞれ保持する第２ホルダとしての上ホルダ２０とを備える。
　上ホルダ２０は、上述したように複数の蓄電装置１００の上端部を保持する部材である。上ホルダ２０は、例えば熱可塑性樹脂によって形成される。熱可塑性樹脂としては、汎用プラスチックとエンジニアリングプラスチックとに大別され、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ＡＢＳ等が用いられる。
　下ホルダ３０は、上述したように複数の蓄電装置１００の下端部を保持する部材である。下ホルダ３０は、上ホルダ２０と同様に熱可塑性樹脂によって形成される。本実施形態の蓄電装置１００は、下端部に突起１３１を有し、下ホルダ３０に設けた開口部３１に収容されている。
　次に図２を参照して、蓄電装置１００の構成について説明する。蓄電装置１００は、円筒型のリチウムイオン二次電池が用いられる。蓄電装置１００は、例えば帯状の正極１１１と帯状の負極１１２とが帯状のセパレータ１１３を介した状態で巻回された電極体１１４と、電極体１１４を電解液とともに収容した円筒状の外装缶１２９と、外装缶１２９の開口を絶縁した状態で封止する封口体１１７と、正極１１１と封口体１１７とを電気的に接続する箔状の正極リード１２０と、負極１１２と外装缶１２９とを電気的に接続する負極リード１２１とを有する。本実施形態の蓄電装置１００は、外装缶１２９の缶底部１３０に突起１３１を有している。負極リード１２１は、突起１３１の内部において、溶接等によって電気的に接続されている。封口体１１７の外周と外装缶１２９の開口の内周面との間には、絶縁性のガスケット１２８が配置されている。
　外装缶１２９の外周面には、開口部側に環状の溝部１２２が形成されている。この溝部１２２は、対応する外装缶１２９の内周面において環状の突部１２２ａが形成される。ガスケット１２８および封口体１１７は、外装缶１２９内において、この環状の突部１２２ａ上に配置される。さらに、外装缶１２９の開口端が、内周側にガスケット１２８を配置した状態で外装缶１２９の内側に向かって倒れるように加締められている。加締められた開口端と突部１２２ａとにより封口体１１７がガスケット１２８を介して上下方向（蓄電装置１００の高さ方向）に挟まれることにより、外装缶１２９の開口は封止される。
　封口体１１７には、電流遮断機構（ＣＩＤ）や、外装缶１２９内が所定の圧力以上に達した場合に破裂する排気弁が設けられる。電流遮断機構および排気弁は、蓄電装置１００の内圧の上昇時にガスを排出するガス排出機構を形成している。また、電極体１１４と外装缶１２９の缶底部１３０との間や電極体１１４と突部１２２ａとの間に電極体１１４と外装缶１２９とを絶縁するための絶縁板１１８、１１９を設けてもよい。絶縁板１１８、１１９が設けられる場合は、正極リード１２０は絶縁板１１８に形成した貫通孔を通って延びてもよい。負極リード１２１は、絶縁板１１９に形成した貫通孔を通っても、絶縁板１１９を迂回して延びてもよい。
　蓄電装置１００は、第１の端子としての正極端子が封口体１１７の頂面に形成され、第２の端子としての負極端子が外装缶１２９の上端部（加締められた開口端）に向けて配置されている。なお、外装缶１２９が正極端子として機能し、封口体１１７が負極端子として機能するよう電極体１１４を接続してもよい。また、外装缶１２９が端子を兼ねる場合、外装缶１２９の缶底部１３０から集電を行ってもよい。
　蓄電装置１００は、蓄電モジュール１０内で安全性を考慮した上で最密に充填され、隣り合う蓄電装置１００同士がほぼ近接して配列されている。蓄電装置１００では、例えば、平面視において、１つの蓄電装置１００の周囲を６つの蓄電装置１００が囲むように配列されている。なお、蓄電装置１００は、リチウムイオン二次電池の他に、ニッケル水素電池や、キャパシタであってもよい。
　図１に戻って、上述したように本実施形態の蓄電装置１００は、蓄電モジュール１０内において、上ホルダ２０と下ホルダ３０の間に収容されている。蓄電装置１００の外装缶１２９の缶底部１３０には、下向きの突起１３１が形成されている。突起１３１は、下ホルダ３０を貫通して形成される開口部３１に挿入されている。詳細については後述する。缶底部１３０の内面において突起１３１が形成された部分は、窪んでいる。この窪みの内底面に負極リード１２１を接続してもよい。その際、蓄電装置１００を平面視したとき、蓄電装置１００の中心と突起１３１とが重なっていてもよい。さらに、電極体１１４が内周側に中空部をもつ巻回体であるときは、この中空部と負極リード１２１と突起１３１との接合部が重なっていてもよい。この構成により、この中空部を介して、負極リード１２１と突起１３１とを接続が可能となる。この構成により突起１３１を備えた蓄電装置１００において、リード１２１と突起１３１との接続箇所で蓄電装置１００が充放電したときに発生する熱を後述する熱交換部材５０により迅速に排出できる。また、蓄電装置１００を平面視したとき、この缶底部１３０の内面の窪みの開口は絶縁板１１９に設けられた貫通孔の少なくとも一部と重なっていてもよい。また絶縁板１１９はこの開口と重ならない領域をもっていてもよい。この構成により。絶縁板１１９が窪み上で保持されながら、絶縁板１１９の貫通孔と窪み内の空間とを繋ぐことができる。この構成により、蓄電装置１００内の電解液や、ガスの流れを促進することが期待できる。絶縁板１１９の貫通孔が複数ある場合は、できるだけ多くの貫通孔と窪みの開口が重なるとその効果が更に高まる。
　下ホルダ３０は、熱交換部材５０と熱伝導材４０の上に載置されている。蓄電装置１００は、熱伝導材４０を介して、熱交換部材５０と熱的に接続されている。ここで熱的に接続するとは、熱移動が可能な状態にすること意味し、熱伝導材４０が蓄電装置１００や熱交換部材５０と必ずしも直に当接している必要はない。後述する集電板６０などの別の部材を介在させて間接的に当接させてもよい。
　蓄電装置１００の突起１３１は、下ホルダ３０の開口部３１に挿入されて、開口部３１を介して、熱伝導材４０と熱的に接続している。蓄電装置１００内で発生した熱は、外装缶１２９から缶底部１３０へ、更に缶底部１３０に形成された突起１３１へ熱伝導し、突起１３１から熱伝導材４０に熱を伝達する。従って、突起１３１は、蓄電装置１００内に発生した熱を外部へと伝達する熱伝達機構を形成している。
　熱伝導材４０は、蓄電装置１００の突起１３１と熱交換部材５０の間に介在すると共に、蓄電装置１００の突起１３１と熱交換部材５０とを熱的に接続する部材である。熱伝導材４０は、平板シート状（固体）で、フィラーが充填された樹脂材料から形成されている。但し、熱伝導材４０は、シート状（固体）に限らず、粘性を有する流体であって、所定時間経過後に硬化するゲル状のものを用いてもよい。熱伝導材４０には例えば、シリコンを含むものであってもよい。
　熱交換部材５０は、例えば下ホルダ３０の底面と対向して配置され、蓄電装置１００の下端部を冷却する部材である。熱交換部材５０は、本例では熱伝導性を有する板状の金属が用いられるが、水冷配管、空冷フィン、冷媒冷却配管、パネルヒーター、シートヒータ等であってもよい。
　＜第１実施形態＞
　図３に、本実施形態の蓄電モジュール１０に用いられる蓄電装置１００の熱伝達構造を示す。図３は、蓄電モジュール１０内の１つの蓄電装置１００の周りの上ホルダ２０、下ホルダ３０、熱伝導材４０、熱交換部材５０のみを図示している。尚、下ホルダ３０と熱伝導材４０の間に、突起１３１と電気的に接続する集電板を設けてもよい。集電板は、上ホルダ２０側に設けられてもよいが、図示を省略している。
　本実施形態の蓄電装置１００は、封口体１１７を含む上端部が上ホルダ２０に収容され、缶底部１３０と突起１３１を含む下端部が、下ホルダ３０に収容される構造をしている。先述したように、封口体１１７は、蓄電装置１００のガス排出機構１０１であり、缶底部１３０の突起１３１は、蓄電装置１００の熱伝達機構１０２である。
　上ホルダ２０の開口部２１は、封口体１１７側に設けた電極端子と集電板（図示せず）を接続するため、及び封口体１１７から内部ガスを排出するためのガス排出孔として作用する。
　下ホルダ３０の開口部３１には、缶底部１３０に設けられた突起１３１が隙間なく収容されている。缶底部１３０から突出する突起１３１の突出量（長さ）は、下ホルダ３０の開口部３１の高さと略同一に形成されている。これによって、突起１３１の先端は、下ホルダの下面と同一になっている。但し、後述するように、突起１３１の突出量と、開口部３１の高さとは、完全に一致しなくてもよい。熱伝導材４０（熱伝導シート）の伸縮によって、突起１３１と熱伝導材４０との熱的接続を形成できる範囲の長さの違いは許容される（図４、５参照）。
　蓄電装置１００内に発生した熱は、外装缶１２９から缶底部１３０、突起１３１に伝導する。突起１３１は、熱伝導材４０に熱的接続を形成しているので、蓄電装置１００内の熱は、熱伝導材４０に伝達し、更に熱伝導材４０から熱交換部材５０を介して、外部に放出される。本実施形態の蓄電装置１００の熱伝達構造によって、蓄電装置１００を適切に冷却（温度管理）することが可能になる。
　なお、本実施形態の蓄電装置１００の突起１３１は、蓄電装置１００の冷却用途に限らない。蓄電モジュール１０の外部から熱を与えて、蓄電装置１００を温めることも可能である。低温下で蓄電装置１００を起動させる際に、蓄電装置１００を適正温度まで加熱する用途に使用することもできる。
　図３～５を参照して、突起１３１の突出量と開口部３１の高さについて述べる。
　従来の突起１３１を有しない蓄電装置の場合には、下ホルダ３０の開口部３１から缶底部１３０に接触するように熱伝導材４０を挿入する必要がある。このため熱伝導材４０は、平板シートの表面を開口部３１に合わせて凹凸加工を施す必要があり、成形が難しく、製造コストもかかるという問題がある。次に述べるように、本実施形態の蓄電装置１００の熱伝達構造によれば、熱伝導材４０に加工が容易で製造コストが安価な平板シートを用いることができる。
　図３の蓄電装置１００は、突起１３１の突出量と開口部３１の高さを同じに設定し、突起１３１の先端（下端面）と下ホルダ３０の下面を揃えている。このように構成することで、熱伝導材４０（熱伝導シート）は、平板シートを用いることができる。従って、突起１３１と熱伝導材４０との熱伝達性を確保するために、熱伝導材４０を特別に加工する必要が無く、熱伝導材４０が作りやすく、製造コストも安価になる。
　図４の蓄電装置１００は、突起１３１の突出量を開口部３１の高さより大きくして、突起１３１を下ホルダ３０の下面よりも突出させている。この場合にも、熱伝導材４０は、図３の場合と同様に平板シートを用いることができる。熱伝導材４０は、ある程度収縮可能なシートであるので、熱伝導材４０の上に下ホルダ３０を載置して、上から押さえることで、突起１３１が当接する部分の熱伝導材４０が凹み、突起１３１の突出量を吸収することが可能である。よって、図４に示すように、僅かに突起１３１が下ホルダ３０の下面から突出するように形成してもよい。
　図５の蓄電装置１００は、突起１３１の突出量を開口部３１の高さより小さくして、突起１３１を下ホルダ３０の下面よりも上側に位置させている。この場合でも、熱伝導材４０の上に下ホルダ３０を載置して、上から押さえることで、下ホルダ３０の開口部３１周囲で熱伝導材４０が押圧されて、熱伝導材４０が開口部３１内に膨らみ、突起１３１と接触するようになる。以上、説明したように、押圧によって、熱伝導材４０が収縮する性質を利用して、突起１３１の開口部３１との寸法の差を吸収することが可能である。尚、図４、５に示す構成は、熱伝導材４０の収縮によって差異を吸収するもので、突起１３１の突出量と開口部３１の高さの許容誤差は、熱伝導材４０の材質に依存することは言うまでもない。
　＜第２実施形態＞
　図６は、蓄電装置１００の他の熱伝達構造を示す図である。本実施形態においては、下ホルダ３０と熱伝導材４０の間に集電板６０を配置している。この例においては、蓄電装置１００の突起１３１は、電極端子として構成されている。従って、突起１３１を集電板６０と電気的に接続して、蓄電モジュール１０の電極端子と接続する構成が取られる。尚、集電板６０は、ニッケルやアルミニウム等の熱伝導性の良い金属で構成されており、突起１３１から集電板６０への熱伝達は良好に行われる。従って、突起１３１からの熱は、集電板６０から熱伝導材４０、熱交換部材５０へと伝達する。
　尚、熱伝導材４０は、一層に限らず、図７に示すように、下ホルダ３０の下に熱伝導材４０を複数層設けてもよい。この場合、熱伝導材４０の間には、例えば金属板７０を設ける。
　本実施形態のように、集電板６０を蓄電装置１００の下部に設ける場合、突起１３１の先端が、下ホルダ３０の下面と揃っているので、集電板６０は、金属平板によって形成することができる。従来の熱伝導材４０を下ホルダ３０の開口部３１に挿入する構造の場合は、集電板６０を開口部３１の形状に合わせて、立体的に形成する必要がある。本実施形態の蓄電装置１００であれば、図６、７に示すように、集電板６０を平板で形成することができるので、製作が容易で製造コストも安価である。
　＜第３実施形態＞
　図８は、更に他の蓄電装置１００の熱伝達構造を示す図である。本実施形態の蓄電装置１００は、缶底部１３０には、突起１３１を設けていない。替わって蓄電装置１００の上端部の封口体１１７にキャップ１２７を設け熱伝達機構１０２としている。この場合において、蓄電モジュール１０は、上ホルダ２０の上面に熱伝導材４０を載置し、その上に熱交換部材５０を載置している。蓄電装置１００の下端部、缶底部１３０は平坦であり、缶底部１３０には、ガス排出機構１０１を設ける。従って、下ホルダ３０の開口部３１は、ガス排出孔として作用する。ガス排出機構１０１は、缶底部１３０をプレス加工した溝等によって形成できる。
　＜蓄電モジュールの電気接続構成＞
　次に蓄電モジュール１０における蓄電装置１００の電気接続の構成について説明する。図９は、本開示の熱伝達構造を有する蓄電装置１００を蓄電モジュール１０に配置した状態を模式的に説明する図である。尚、以降の蓄電モジュール１０の構成について、下端部に突起１３１を形成した蓄電装置１００で説明するが、図８に示した上端部にキャップ１２７を形成した蓄電装置１００にも同様に適用できることは言うまでもない。
　図９においては、蓄電装置１００は全て、蓄電モジュール１０内で一端側が同じ側に並ぶように配列されている。即ち、蓄電装置１００の電極端子が同じ方向に揃えて配列されている。例えば、蓄電装置１００の封口体１１７を正極端子、缶底部１３０の突起１３１を負極端子としている。正極端子と負極端子は逆に構成されていてもよい。
　図９の蓄電モジュール１０は、全ての蓄電装置１００の封口体１１７（正極端子）を集電板（正極集電板）６１で接続し、全ての突起１３１（負極端子）を集電板（負極集電板）６０で接続している。集電板６０の下面には、熱伝導材４０と熱交換部材５０が配置されている。本構成の蓄電モジュール１０内の蓄電装置１００は、全て並列接続される。本構成によれば、集電板６０、６１をそれぞれ１枚の金属板で形成できるので、製造が容易である。
　図１０は、蓄電モジュール１０内の蓄電装置１００の他の電気接続の例である。蓄電装置１００を２個並列に接続した蓄電ブロック８０、８１を示している。本実施形態の蓄電モジュール１０の電気接続は、蓄電ブロック８０、８１を直列に接続するものである。このように接続にすることで、蓄電モジュール１０を使用する機器に応じて、出力電圧及び出力電流を適切に設定することが可能となる。尚、蓄電ブロックは２個の蓄電装置１００を並列接続しているが、個数はこれに限らない。蓄電ブロックの数も２個に限るものではない。また、蓄電ブロック８０の負極端子と蓄電ブロック８１の正極端子の接続は、隣接する蓄電モジュール１０内の蓄電ブロック間の間隔を調整することで、リード線６２等によって行うことができるが、接続配線の方法は限定はしない。
　図１０の本実施形態においは、熱伝導材４０は、蓄電ブロック８０、８１で分けて設けられているが、熱交換部材５０は、１つの部材としている。熱交換部材５０は、例えば、水冷式の冷却装置であり、１つの部材として構成することで構成が簡単になり、製造も容易である。
　図１１に更に他の電気接続の例を示す。図１０に示す例においては、熱交換部材５０は、蓄電モジュール１０の下面一杯に広がる１つの部材で構成されていた。図１１に示す例では、熱交換部材５０も蓄電ブロック８０、８１毎に分割した構成としている。熱交換部材５０は、金属製の表面を有するため、熱伝導材４０を介して、蓄電装置１００の電極（突起１３１）と電気的に絶縁する必要がある。図１０の構成であると、仮に、熱伝導材４０の不具合で、蓄電ブロック８０と８１を構成する蓄電装置１００の突起１３１が熱交換部材５０に電気的に接触すると、蓄電ブロック８１内の蓄電装置１００が電気的に短絡する可能性がある。図１１の構成の蓄電モジュール１０であれば、熱交換部材５０が蓄電ブロック毎に分割（電気的に分離）されているので、そのようなおそれは無い。
　なお、本発明は上述した実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の請求の範囲に記載された事項の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。
　１０　蓄電モジュール、２０　第１ホルダ（上ホルダ）、２１　第１開口部、３０　第２ホルダ（下ホルダ）、３１　第２開口部、４０　熱伝導材（ＴＩＭシート）、５０　熱交換部材（冷却板）、６０　（負極）集電板、６１　（正極）集電板、６２　リード線、７０　金属板、８０、８１　蓄電ブロック、１００　蓄電装置、１０１　ガス排出機構、１０２　熱伝達機構、１１１　正極、１１２　負極、１１３　セパレータ、１１４　電極体、１１７　封口体、１１８　絶縁板（正極側）、１１９　絶縁板（負極側）、１２０　正極リード、１２１　負極リード、１２２　溝部、１２２ａ　突部、１２７　キャップ（天面突起）、１２８　ガスケット、１２９　外装缶、１３０　缶底部、１３１　突起

Claims (15)

  1. 　蓄電装置の一端側を収容する第１収容部が形成され、前記第１収容部から貫通して形成される開口部を有する第１ホルダと、
    　前記蓄電装置の他端側を収容する第２収容部が形成された第２ホルダと、
    　前記第１ホルダの端面と対向する熱交換部材と、
    　前記蓄電装置の前記一端側と前記熱交換部材とを熱的に接続する熱伝導材と、
    　を備え、
    　前記蓄電装置は、
    　　前記一端側に熱伝達機構を有し、
    　　前記他端側にガス排出機構を有し、
    　前記熱伝達機構は、前記一端側に、前記開口部に挿入可能な突起を有し、
    　前記突起は、前記開口部に挿入した状態で、前記熱伝導材に熱的に接続される、
    　蓄電モジュール。
  2. 　前記突起の先端は、前記第１ホルダの前記端面と同一、または前記端面から突出している、
    　請求項１に記載の蓄電モジュール。
  3. 　前記蓄電装置は、第１電極および第２電極を含む電極体と、
    　前記電極体を電解質とともに収容する有底円筒状の外装缶と、
    　前記外装缶の開口を前記外装缶と電気的に絶縁された状態で封止する封口体と、
    　を備え、
    　前記ガス排出機構は、前記封口体に設けられ、
    　前記熱伝達機構の前記突起は、前記外装缶の底に設けられた
    　請求項１または２に記載の蓄電モジュール。
  4. 　前記外装缶の底の内面において、前記突起と対応する箇所は窪んでおり、
    　前記第１電極、前記第２電極のうち一方の電極は、前記底の内面の窪んだ箇所とリードを介して接続した、
    　請求項３に記載の蓄電モジュール。
  5. 　前記電極体は、中空部を有する巻回体であり、
    　前記リードと前記底の内面の窪んだ箇所との接続部は、前記中空部と重なる、
    　請求項４に記載の蓄電モジュール。
  6. 　前記蓄電装置は、第１電極および第２電極を含む電極体と、
    　前記電極体を電解質とともに収容する有底円筒状の外装缶と、
    　前記外装缶の開口を前記外装缶と電気的に絶縁された状態で封止する封口体と、
    　を備え、
    　前記ガス排出機構は、前記外装缶の底に設けられ、
    　前記熱伝達機構の前記突起は、前記封口体に設けたキャップである、
    　請求項１または２に記載の蓄電モジュール。
  7. 　前記封口体は、前記第１電極と電気的に接続し、
    　前記突起において、前記第２電極から延びる電極リードが電気的に接続されている、
    　請求項３に記載の蓄電モジュール。
  8. 　前記熱交換部材は、冷却板である、
    　請求項１～７の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
  9. 　前記熱交換部材は、ヒータである
    　請求項１～７の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
  10. 　前記熱伝導材を、前記熱交換部材と前記突起の間に複数有し、複数の熱伝導材の間には、金属板を有する、
    　請求項８または９に記載の蓄電モジュール。
  11. 　前記突起と前記熱伝導材の間に電気的に接続される集電板を有する
    　請求項８～１０の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
  12. 　前記蓄電装置を複数収容する蓄電モジュールであって、
    　蓄電モジュール内で、前記蓄電装置は前記一端側が同じ側に並ぶように配列され、
    　複数の全ての前記蓄電装置の前記封口体を電気的に接続し、
    　複数の全ての前記蓄電装置の前記外装缶の底を電気的に接続した、
    　請求項８～１１の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
  13. 　前記蓄電装置を複数収容する蓄電モジュールであって、
    　蓄電モジュール内で、蓄電装置は前記一端側が同じ側に並ぶように配列され、
    　複数の前記蓄電装置の封口体を電気的に接続し、対応する缶底を電気的に接続した、蓄電ブロックを複数有し、
    　蓄電ブロック同士を直列接続した、
    　請求項８～１１の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
  14. 　前記蓄電ブロック毎に、前記熱伝導材を分けて設けた、
    　請求項１３に記載の蓄電モジュール。
  15. 　更に前記蓄電ブロック毎に、前記熱交換部材を分けて設けた、
    　請求項１４に記載の蓄電モジュール。
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