JP2013089558A - 蓄電素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、振動環境下で集電体や発電要素が破損してしまうことを防止することのできる蓄電素子を提供する。
【解決手段】正極板及び負極板が一方向に位置ずれした状態でセパレータを間に挟んで交互に積層された発電要素と、発電要素の一方向の両端部にある正極板及び負極板に電気的に接続された一対の集電体とを収容したケースの互いに対向する隔壁のそれぞれに沿って配置される一対のスペーサ部材を備え、各スペーサ部材は、発電要素の一方向の端部の両側と対向するように配置される一対のスペーサ本体部と、一対のスペーサ本体部同士を連結する連結部とを備え、各スペーサ本体部は、正極板又は負極板の寄せ集めに伴って発電要素の外面に形成される傾斜部に沿うサポート部が形成され、該サポート部が前記傾斜部に密接した状態でケースの隔壁にも密接するように形成されていることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、発電要素と該発電要素に電気的に接続された集電体とがケースに収容され、該集電体が、ケースの外側に配置された出力端子と電気的に接続された状態でケースに固定された構造の蓄電素子に関する。
近年、各種機器の電力源として、充放電可能な蓄電素子が採用されている。なお、本明細書中において、「蓄電素子」とは、電池(リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等)、及びキャパシタ(電気二重層キャパシタ等)の双方を包含する概念である。
かかる蓄電素子は、図7に示す如く、発電要素2と、該発電要素2に電気的に接続された一対の集電体3a,3bと、発電要素2及び一対の集電体3a,3bを収容したケース4と、該ケース4の外側に配置された一対の出力端子5a,5bとを備えている。
発電要素2は、正極板20aと、負極板20bと、セパレータ20cとを含んでいる。すなわち、発電要素2は、金属箔上に正極用活物質層が形成された極薄な正極板20aと、金属箔上に負極用活物質層が形成された極薄な負極板20bと、電気絶縁性を有するセパレータ20cとを備えている。正極板20a及び負極板20bは、図8に示す如く、セパレータ20cを間に挟んで第一方向に相対的に位置ずれした状態で重ね合わされている。そして、第一方向における発電要素2の両端部の正極板20a及び負極板20bのそれぞれに集電体3a,3bが接続される。第一方向における発電要素2の両端部の正極板20a及び負極板20bのそれぞれは、集電体3a,3bに接続されるに当り、第一方向と直交する第二方向の中央側で集結される。
一対の集電体3a,3bのそれぞれは、図7に示す如く、第一方向及び第二方向と直交する第三方向に沿って配置された発電要素接続部30a,30bと、該発電要素接続部30a,30bから延出された固定用片部31a,31bとを備えている。
一方の集電体3aの発電要素接続部30aは、第一方向における発電要素2の一端部の正極板20a(第二方向に集結された正極板20a)に機械的及び電気的に接続されている(図8参照)。一方の集電体3aの固定用片部31aは、ケース4の内面に沿うように配置されている。そして、該固定用片部31aは、ケース4に挿通された締結部材(例えば、リベット)6aによってケース4に固定されるとともに、ケース4の外側に配置された正極用の出力端子5aに締結部材6aを介して電気的に接続されている。
他方の集電体3bの発電要素接続部30bも、一方の集電体3aの発電要素接続部30aと同様である。これにより、蓄電素子1は、一対の集電体3a,3bを介して発電要素2からの電力を一対の出力端子5a,5bに供給できるようになっている。
特開2011−14276号公報
ところで、前記蓄電素子1は、駆動時に振動が発生する機器(例えば、ハイブリッド電気自動車(HEV)、電気自動車(EV)、電動バイク、航空機、船舶等の各種機器)の電源として採用される場合がある。しかし、このような機器に前記蓄電素子1が採用された場合、機器の振動で発電要素2や集電体3a,3bが破損してしまう虞がある。
具体的に説明すると、第一方向における発電要素2の両端部の正極板20a及び負極板20bのそれぞれは、上述の如く、第一方向と直交する第二方向の中央側で集結されている。そのため、図8に示す如く、第一方向における発電要素2の一端側及び他端側のそれぞれの外面であって、第二方向における発電要素2の両側の外面には、傾斜部200a,200bが形成されている。すなわち、発電要素2の四隅の外面には、傾斜部200a,200bが形成されている。
これに伴い、傾斜部200a,200bのそれぞれの内側で積層状態にある極板20a,20bの傾斜態様(或いは湾曲態様)は、積層方向の内外で相違している。そのため、傾斜部200a,200bを構成する極板20a,20b及び該傾斜部200a,200bの内側にある極板20a,20bは、変形し易い状態になっている。
従って、機器の振動が伝わり、蓄電素子1全体が第二方向に振動した場合、発電要素2における傾斜部200a,200bを構成する極板20a,20b、及び該傾斜部200a,200bの内側にある極板20a,20bが繰り返し変形する。その結果、傾斜部200a,200bを構成する極板20a,20b、及び該傾斜部200a,200bの内側にある極板20a,20bが最終的に破断する可能性がある。
具体的に説明すると、第一方向における発電要素2の中央部分は、積層された極板20a,20bが密集している。そのため、機器の振動(第二方向の振動)が蓄電素子1に伝達されたときに第一方向における発電要素2の中央部分を中心にして該発電要素2が第二方向に揺動しようとする。そうすると、発電要素接続部30a,30bとの接続位置の近傍にある極板(傾斜部200a,200bを構成する極板及び該傾斜部200a,200bの内側で積層された極板)20a,20bが発電要素2の中央部分の揺動に追従する。従って、傾斜部200a,200bを構成する極板20a,20b及び該傾斜部200a,200bの内側の極板20a,20bが変形を繰り返すことになる。そのため、発電要素2の極板20a,20bが破断し、電力の供給ができなくなる可能性があった。
また、機器の振動で発電要素2がケース4内で第二方向に揺動しようとすると、該発電要素2を支持する集電体3a,3bも第二方向に揺動しようとする。その結果、集電体3a,3bの固定用片部31a,31b(隔壁41に固定される部位)や集電体3a,3bにおける発電要素接続部30a,30bと固定用片部31a,31bとの境界近傍に曲げ応力(曲げ作用)が繰り返し生じる。そのため、集電体3a,3bが疲労破壊(破断)してしまう虞もある。
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、振動環境下で集電体や発電要素が破損してしまうことを防止することのできる蓄電素子を提供することを課題とする。
本発明に係る蓄電素子は、
電気絶縁性を有するセパレータと、該セパレータを間に挟んで第一方向に相対的に位置ずれした状態で重ね合わされた正極板及び負極板とを含む発電要素と、
前記第一方向における前記発電要素の両端部の前記正極板及び前記負極板のうちの対応する極性の極板にそれぞれ電気的に接続された一対の集電体と、
前記発電要素及び前記一対の集電体を収容する内部空間を画定した隔壁を有するケースと、
該ケースの外側に配置された一対の出力端子と、
前記第一方向における前記発電要素の両端縁のうちの少なくとも何れか一方の端縁に沿って配置されるスペーサ部材と、を備え、
前記第一方向における前記発電要素の両端部の前記正極板及び前記負極板のそれぞれは、前記第一方向と直交する第二方向の中央側に集結され、
前記第一方向における前記発電要素の一端側及び他端側のそれぞれの外面であって、前記第二方向における前記発電要素の両側の外面上に、前記発電要素の両端部の前記正極板及び前記負極板のそれぞれの集結に伴って傾斜部が形成され、
前記一対の集電体のそれぞれは、
前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向に沿って配置される発電要素接続部であって、前記第一方向における前記発電要素の両端部で集結された前記正極板及び前記負極板のうちの対応する極性の極板に電気的に接続される発電要素接続部と、
該発電要素接続部から延出された固定用片部であって、前記ケースの前記隔壁に固定されつつ前記一対の出力端子のうちの対応する極性の出力端子に対して電気的に接続された固定用片部と、を備え、
前記スペーサ部材は、前記第一方向における前記発電要素の両端部のうちの対応する端部の前記第二方向における両側に配置される一対のスペーサ本体部であって、前記ケースの前記隔壁に密接する一対のスペーサ本体部と、該一対のスペーサ本体部同士を連結する連結部とを備え、
前記一対のスペーサ本体部のそれぞれは、前記発電要素の前記傾斜部と密接するサポート部を備える。
なお、ここで「密接」とは、対象となる部分や部材との間に隙間が無い状態、或いは対象となる部分や部材との間に略隙間が無い状態で配置されることを意味し、対象となる部分や部材と直接接触して該対象となる部分や部材に密に配置されることや、絶縁シートや絶縁袋等を間に挟んだ状態で対象となる部分や部材に対して密に配置されることを意味する。
上記構成の蓄電素子によれば、第二方向の振動を受けたときに、スペーサ部材が第一方向における発電要素の一端側及び他端側の少なくとも何れか一方に形成される傾斜部を構成する極板及び該傾斜部の内側で積層される極板の変形を規制することができるとともに、発電要素全体の揺動を規制することができる。
具体的には、スペーサ部材が発電要素の第一方向の両端縁のうちの少なくとも何れか一方の端縁に沿って配置されることで、スペーサ部材における一対のスペーサ本体部のそれぞれがケースの隔壁に直接的又は間接的に密接した状態で発電要素の第一方向の端部の両側に配置される。すなわち、一対のスペーサ本体部が、ケースの内部側から外方に向けての移動が規制された状態で該ケース内に配置される。
これにより、移動の規制されたスペーサ本体部のそれぞれのサポート部は、対向する発電要素の傾斜部に沿った状態(密接した状態)で維持する。従って、発電要素における傾斜部(極板)がサポート部に拘束され、第二方向の振動に対する傾斜部の変形が規制される。これに伴い、第二方向の振動に対する傾斜部の内側にある極板の変形も規制される。従って、発電要素における傾斜部を構成する極板及び該傾斜部の内側にある極板が自由に変形することを防止でき、当該極板の破損を防止することができる。
従って、発電要素や該発電要素に接続された集電体に曲げ作用が繰り返し作用することがなく、発電要素や集電体の破損が防止される。
また、前記蓄電素子において、スペーサ本体部(サポート部)は、発電要素の傾斜部に対して面接触する。そのため、スペーサ本体部が発電要素を拘束するに当たって、スペーサ本体部に極板(正極板又は負極板)が衝突するといった事態にならず、スペーサ部材を設けることによって発電要素が破損することもない。
前記スペーサ部材を一対備え、該一対のスペーサ部材は、前記第一方向における前記発電要素の両端縁に沿って配置されていることが好ましい。かかる蓄電素子は、一対のスペーサ部材によって、第一方向及び第二方向における発電要素の揺動を規制することができる。
具体的には、一対のスペーサ部材が発電要素の第一方向の両端縁に沿って配置されることで、一方のスペーサ部材における一対のスペーサ本体部のそれぞれがケースの隔壁に直接的又は間接的に密接した状態で発電要素の第一方向の一端部の両側に配置される。また、他方のスペーサ部材における一対のスペーサ本体部のそれぞれがケースの隔壁に直接的又は間接的に密接した状態で発電要素の第一方向の他端部の両側に配置される。すなわち、四つのスペーサ本体部が、ケースの内部側から外方に向けての移動が規制された状態で該ケース内の四隅に配置される。
これにより、移動の規制されたスペーサ本体部のそれぞれのサポート部は、対向する発電要素の傾斜部に沿った状態(密接した状態)で維持する。従って、発電要素における傾斜部(極板)のそれぞれがサポート部に拘束され、第一方向の振動及び第二方向の振動に対する傾斜部のそれぞれの変形が規制される。これに伴い、傾斜部の内側にある極板の変形も規制される。従って、発電要素における傾斜部を構成する極板及び該傾斜部の内側にある極板が自由に変形することを防止でき、当該極板の破損を防止することができる。
また、前記発電要素の傾斜部は、発電要素の揺動方向(第一方向及び第二方向)の合成方向と交差方向に延びる部分であるため、該傾斜部に沿ったスペーサ本体のサポート部は、発電要素が移動しようとしたときに作用する力(第一方向の力、及び第二方向の力)を受け得る。これにより、ケース内の四隅に配置された四つのスペーサ本体部は、発電要素全体を拘束し、第一方向の振動及び第二方向の振動に対するケース内での発電要素全体の揺動(移動)を確実に阻止する。
従って、発電要素や該発電要素に接続された集電体に曲げ作用が繰り返し作用することがなく、発電要素や集電体の破損が防止される。
また、前記蓄電素子において、スペーサ本体部(サポート部)は、発電要素の傾斜部に対して面接触する。そのため、スペーサ本体部が発電要素を拘束するに当たって、スペーサ本体部に極板(正極板又は負極板)が衝突するといった事態にならず、スペーサ部材を設けることによって発電要素が破損することもない。
前記発電要素接続部は、前記固定用片部に接続される第一端部と、前記固定用片部の固定された前記隔壁と対向する隔壁近傍に位置する第二端部とを有し、前記スペーサ部材の前記連結部は、前記固定用片部の固定された前記隔壁と対向する前記隔壁に沿って配置され、前記一対の集電体のうちの対応する集電体における前記発電要素接続部の第二端部が連結されていることが好ましい。このようにすれば、発電要素接続部の第二端部が自由端にならない。そのため、集電体(発電要素接続部)の揺動が確実に規制される。従って、発電要素の破損や集電体の破損が確実に防止される。
前記スペーサ部材における一対のスペーサ本体部間に前記一対の集電体のうちの対応する集電体の前記発電要素接続部が介装され、該発電要素接続部の第二方向の両端部のそれぞれが両側に配置された一対のスペーサ本体のそれぞれに嵌合されていることが好ましい。このようにすれば、一対の集電体のそれぞれにおける発電要素接続部の少なくとも両端部がスペーサ部材(一対のスペーサ本体部)に拘束される。これにより、一対の集電体のそれぞれにおける発電要素接続部の揺動をより確実に規制でき、発電要素の破損や集電体の破損をより確実に防止することができる。
以上のように、本発明の蓄電素子は、振動環境下で集電体や発電要素が破損してしまうことを防止することができるという優れた効果を奏し得る。
図1は、本発明の一実施形態に係る蓄電素子(電池)の全体斜視図である。 図2は、同実施形態に係る蓄電素子(電池)の分解斜視図である。 図3は、同実施形態に係る蓄電素子(電池)の部分分解斜視図であって、ケースのケース本体から発電要素及び集電体を取り出した状態の部分分解斜視図である。 図4は、同実施形態に係る蓄電素子(電池)の部分拡大断面図を含む横断面図である。 図5は、本発明の他実施形態に係る蓄電素子(電池)の部分分解斜視図であって、ケースのケース本体から発電要素及び集電体を取り出した状態の部分分解斜視図である。 図6は、本発明の他実施形態に係る蓄電素子(電池)の部分拡大断面図を含む横断面図である。 図7は、従来の蓄電素子の斜視図である。 図8は、従来の蓄電素子の部分拡大断面図を含む横断面図である。
以下、本発明の一実施形態に係る蓄電素子について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態においては、蓄電素子の一例として、リチウムイオン電池(以下、単に電池という)について説明する。
本実施形態に係る電池は、図1乃至図3に示す如く、発電要素2と、該発電要素2に電気的に接続された一対の集電体3a,3bと、発電要素2及び一対の集電体3a,3bを収容したケース4と、該ケース4の外側に配置された一対の出力端子5a,5bとを備えている。
発電要素2は、図2に示す如く、金属箔上に正極活物質層が形成された正極板20aと、金属箔上に負極活物質層が形成された負極板20bと、電気絶縁性を有するセパレータ20cとを含んでいる。発電要素2は、セパレータ20cを間に挟んで正極板20a及び負極板20bが第一方向に相対的に位置ずれした状態で重ね合わされることにより構成されている。そのため、第一方向における発電要素2の一端部には、正極板20aのみが存在する正極リード部21aが形成され、第一方向における発電要素2の他端部には、負極板20bのみが存在する負極リード部21bが形成されている。
正極板20a、負極板20b及びセパレータ20cは、それぞれ帯状に形成されている。正極板20a、負極板20b及びセパレータ20cは、長手方向を一致させた状態で重ね合わされ、該長手方向に巻回されている。より具体的に説明すると、正極板20a及び負極板20bは、長手方向と直交する方向(第一方向に対応する方向)で相対的に位置ずれした状態で重ね合わされ、長手方向に巻回されている。これにより、巻回中心方向(第一方向に対応する方向)における該発電要素2の一端部に、正極板20aのみが積層された正極リード部21aが形成され、巻回中心方向における発電要素2の他端部に、負極板20bのみが積層された負極リード部21bが形成されている。
本実施形態において、発電要素2は、扁平状に形成されている。これにより、発電要素2は、巻回中心方向(第一方向と対応する方向)から見て該巻回中心の両側に真っ直ぐに延びる一対の直線部22,22と、該一対の直線部22,22同士を接続した一対の円弧部23,23とを備える。これに伴い、巻回中心方向における発電要素2の一端部における直線部22,22が正極リード部21aとされ、巻回中心方向における発電要素2の他端部における直線部22,22が負極リード部21bとされている。
セパレータ20cの長手方向における長さは、正極板20a及び負極板20bの長手方向における長さよりも長くなっている。また、セパレータ20cの長手方向と直交する方向における長さ(第一方向に対応する方向の幅)は、重ね合わされた正極板20aと負極板20bとの重複領域における長手方向と直交する方向における長さ(幅)よりも僅かに長くなっている。これにより、セパレータ20cは、重ね合わされた正極板20aと負極板20bとの重複領域の全領域に配置されている。また、セパレータ20cは、正極板20a及び負極板20bよりも余分に巻回されている。これにより、セパレータ20cは、当該発電要素2の最外周に位置している。
そして、第一方向における発電要素2の両端部の正極板20a及び負極板20b(正極リード部21a、及び負極リード部21b)は、図4に示す如く、集電体3a,3bが接続されるに当り、第一方向と直交する第二方向の中央側(巻回中心側)に集結される。すなわち、第一方向における発電要素2の両端部の正極板20a及び負極板20b(正極リード部21a、及び負極リード部21b)のそれぞれは、集電体3a,3bが接続されるに当り、板材を二つ折りにしたクリップ部材32a,32bによって挟み込まれ、第一方向と直交する第二方向(巻発電要素2の巻回中心方向と直交する方向であって、発電要素2の扁平方向)の中央側(巻回中心側)に集結される。
これに伴い、第一方向における発電要素2の一端側及び他端側の外面上であって、第二方向における発電要素2の両側の外面上には、傾斜部200a,200bが形成されている。すなわち、第一方向における発電要素2の両端部の正極板20a(正極リード部21a)及び負極板20b(負極リード部21b)の第二方向での集結に伴い、第一方向及び第二方向と直交する第三方向(発電要素2の巻回中心方向と発電要素2の扁平方向とに直交する方向)から見た発電要素2の四隅に傾斜部200a,200bが形成されている。傾斜部200a,200bは、リード部21a,21b(正極リード部21a、負極リード部21b)に対して第一方向における発電要素2の中央側で連続して形成されている。傾斜部200a,200bのそれぞれは、第一方向の外側に向かうにつれて第二方向の中央側に傾斜している。
図2に戻り、一対の集電体3a,3bのそれぞれは、第三方向に沿って配置される発電要素接続部30a,30bと、該発電要素接続部30a,30bから延出された固定用片部31a,31bと、を備えている。本実施形態において、一対の集電体3a,3bのそれぞれは、長方形状の金属プレートを長手方向で直角又は略直角になるように屈曲させて形成されており、該金属プレートの折曲稜線を境にした一端側が発電要素接続部30a,30bとされ、該金属プレートの折曲稜線を境にした他端側が固定用片部31a,31bとされている。
発電要素接続部30a,30bは、固定用片部31a,31bに接続された第一端部P1と、固定用片部31a,31bの固定された隔壁(蓋板)41と対向する隔壁(ケース4の後述する底部)401近傍に位置させた第二端部P2とを有している。これに伴い、発電要素接続部30a,30bの長手方向における長さは、ケース4の内部空間を画定すべく互いに対向する隔壁間(蓋板41と底部401との間)よりも僅かに短くなっている。
発電要素接続部30a,30bは、第一方向における発電要素2の端部であって、第三方向に延びる端部に沿って配置される。そして、該発電要素接続部30a,30bは、第一端部P1と第二端部P2との間に、発電要素2と電気的及び機械的に接続するための接続片300a,300bを備えている。より具体的には、発電要素接続部30a,30bは、第一端部P1と第二端部P2との間に、第二方向に間隔をあけて第三方向に延びる一対の接続片300a,300bを備えている。一対の接続片300a,300bは、発電要素2の巻回中心部に挿入可能に形成されている。本実施形態において、接続片300a,300bは、当該集電体3a,3bを構成する金属プレートの一端側の領域(発電要素接続部30a,30bとなる領域)内に長手方向に延びるように形成されたスリットの両側を捻ることで形成されている。
固定用片部31a,31bは、長方形状に形成されている。そして、固定用片部31a,31bには、後述する締結部材6a,6bを挿通するための貫通穴310a,310bが形成されている。
一方の集電体3aは、図4に示す如く、接続片300aを第一方向における発電要素2の一端部の巻回中心に挿入した状態で、発電要素2の正極リード部21aに電気的及び機械的に接続される。より具体的には、巻回中心の両側にある正極リード部21a(積層状態になった正極板20a)は、別個独立したクリップ部材32a(薄板を二つ折りにしたもの)で挟み込まれる。これにより、正極リード部21a(正極板20a)は、第二方向における中央側に集結される。一方の集電体3aの接続片300aは、発電要素2の直線部22,22に沿うように発電要素2の一端側にある巻回中心に挿入される。そして、該一方の集電体3aの接続片300a、該接続片300aと隣接するクリップ部材32a、及び該クリップ部材32aに挟み込まれた正極リード部21aは、超音波溶接やレーザー溶接等の種々の溶接で一体的に連結される。これにより、正極リード部21a(積層状態になった正極板20a)は、クリップ部材32aを介して一方の集電体3aの接続片300aと通電可能に接続されている。
これに対し、他方の集電体3bは、接続片300bを第一方向における発電要素2の他端部の巻回中心に挿入した状態で、発電要素2の負極リード部21bに電気的及び機械的に接続される。より具体的には、巻回中心の両側にある負極リード部21b(積層状態になった負極板20b)は、別個独立したクリップ部材32b(薄板を二つ折りにしたもの)で挟み込まれる。これにより、負極リード部21b(負極板20b)は、第二方向における中央側に集結される。一方の集電体3bの接続片300bは、発電要素2の直線部22,22に沿うように発電要素2の一端側にある巻回中心に挿入される。そして、該一方の集電体3bの接続片300b、該接続片300bと隣接するクリップ部材32b、及び該クリップ部材32bに挟み込まれた負極リード部21bは、超音波溶接やレーザー溶接等の種々の溶接で一体的に連結される。これにより、負極リード部21b(積層状態になった負極板20b)は、クリップ部材32bを介して一方の集電体3bの接続片300bと通電可能に接続されている。
図2に戻り、ケース4は、一面に開口部400を形成した箱状のケース本体40と、該ケース本体40の開口部400を閉塞する蓋板41とを備えている。本実施形態においては、ケース本体40及び蓋板41の何れも金属製である。そして、ケース本体40に蓋板41が溶接されることで、ケース4の内部空間が気密に形成されている。
ケース本体40は、発電要素2及び集電体3a,3bを収容可能に形成されている。ケース本体40は、本実施形態においては、発電要素2が扁平状(扁平渦巻き状)に形成されるのに伴い、平面視長方形状に形成されている。すなわち、ケース本体40は、平面視長方形状の底部401と、該底部401の長手方向の両端から起立した一対の側壁部402,402と、底部401の長手方向と直交する両端から起立した一対の前後壁部403,403とで構成されている。そして、隣り合う側壁部402と前後壁部403とが接続されることで、ケース本体40には、底部401の平面形状に対応する開口部400が形成されている。
ケース本体40は、底部401の長手方向と発電要素2の巻回中心方向とが同方向になるように、集電体3a,3b(発電要素接続部30a,30b)が接続された発電要素2を収容可能となっている。そして、集電体3a,3b(発電要素接続部30a,30b)の接続された発電要素2を収容した状態で、一対の前後壁部403,403と発電要素2の外周(直線部22,22)との間に隙間が形成されるとともに、一対の側壁部402,402と集電体3a,3b(発電要素接続部30a,30b)との間に隙間が形成されるように、ケース本体40のサイズが設定されている。
蓋板41は、ケース本体40の開口部400に対応して長方形状に形成されている。そして、該蓋板41には、締結部材6a,6bを挿通するための貫通穴410a,410bが長手方向に間隔をあけて一対設けられている。該蓋板41の一方の面側の外周部には、段部(図示しない)が形成されている。そして、その段部がケース本体40の開口部400に嵌入された状態で、蓋板41の外周がケース本体40の上端部(側壁部402,402及び前後壁部403,403の上端)に溶接されることで、該蓋板41がケース本体40の開口部400を封止する(図1参照)。
出力端子5a,5bは、電気的な負荷や別の電池に接続されるものである。出力端子5a,5bは、軸状に形成されている。より具体的に説明すると、出力端子5a,5bは、軸状の端子部50a,50bと、該端子部50a,50bの一端に連設された回止部51a,51bとで構成されている。出力端子5a,5bは、端子部50a,50bの外周に、図示しない雌ネジ部材(例えば、ナット)が螺合可能なネジ溝を備えている。すなわち、本実施形態においては、出力端子5a,5bとして、ボルト端子が採用されている。なお、本実施形態に係る出力端子5a,5bは、ケース4(蓋板41)の外面に固定された回止部材52a,52bに回止部51a,51bが係合することで、蓋板41の外面と直交する方向に延びる軸線回りでの回転が阻止される。
そして、集電体3a,3bは、上述の如く、蓋板41(貫通穴410a,410b)に挿通された締結部材6a,6bによって、ケース4内に固定されるとともに、一対の出力端子5a,5bのうちの対応する極性の出力端子5a,5bと電気的に接続されている。すなわち、本実施形態に係る電池1は、集電体3a,3bをケース4に固定した状態で、一対の出力端子5a,5bのうちの対応する極性の出力端子5a,5bに電気的に接続するための締結部材6a,6bを二つ備えている。
締結部材6a,6bは、ケース4の蓋板41と一対の集電体3a,3bのうちの対応する集電体3a,3bの固定用片部31a,31bとに挿通される軸状のリベット部60a,60bと、該リベット部60a,60bの一端に連設された鍔部61a,61bとを備えている。締結部材6a,6bは、リベット部60a,60bとは反対側に別のリベット部(以下、接続杆用リベット部という)62a,62bを備えている。
そして、締結部材6a,6bは、出力端子5a,5bと独立した構成になっている。従って、電池1は、締結部材6a,6bと出力端子5a,5bとを電気的に接続するための接続杆64a,64bを二つ備えている。すなわち、電池1は、正極用の出力端子5aと一方の締結部材6aとを電気的に接続する接続杆64aと、負極用の出力端子5bと他方の締結部材6bとを電気的に接続する接続杆64bとを備えている。
接続杆64a,64bは、短冊状の金属プレートで構成されている。接続杆64a,64bには、長手方向に間隔をあけて一対の貫通穴(採番しない)が形成されている。
そして、一方の貫通穴に、一対の出力端子5a,5bのうちの対応する出力端子5a,5bの端子部50a,50bが挿通され、他方の貫通穴に、二つの締結部材6a,6bのうちの対応する締結部材6a,6bの接続杆用リベット部62a,62bが挿通されるように、接続杆64a,64bは構成されている。
そして、電池1は、金属製のケース4との電気絶縁を図りつつケース4内を気密にするために、集電体3a,3bの配置に対応するように、ケース4の蓋板41の内面に沿って配置される一対の内部ガスケット7a,7bと、集電体3a,3bの配置に対応するように、ケース4の蓋板41の外面に沿って配置される一対の外部ガスケット8a,8bとを備えている。
内部ガスケット7a,7bは、電気絶縁性及び封止性を備えた合成樹脂成型品である。本実施形態において、内部ガスケット7a,7bは、平面視長方形状に形成されている。また、内部ガスケット7a,7bの一方の面(蓋板41の内面に沿う面とは反対側の面)には、一対の集電体3a,3bのうちの対応する集電体3a,3bの固定用片部31a,31bを受け入れ可能な凹部70a,70bが形成されている。また、内部ガスケット7a,7bには、貫通穴71a,71bが形成されている。該貫通穴71a,71bは、一対の集電体3a,3bのうちの対応する集電体3a,3bの固定用片部31a,31bが凹部70a,70bに受け入れられた状態で、該固定用片部31a,31bに形成された貫通穴310a,310bと一致する。
外部ガスケット8a,8bは、内部ガスケット7a,7bと同様、電気絶縁性と封止性を備えた合成樹脂成型品である。外部ガスケット8a,8bは、締結部材6a,6bの鍔部61a,61bよりも一回り大きいサイズとなっている。そして、外部ガスケット8a,8bは、外周部を除いて上面が窪んでおり、一対の締結部材6a,6bのうちの対応する締結部材6a,6bの鍔部61a,61bを収容可能になっている。すなわち、外部ガスケット8a,8bには、締結部材6a,6bの鍔部61a,61bを受け入れ可能な平面視四角形状の凹部80a,80bが形成されている。これに伴い、外部ガスケット8a,8bの凹部80a,80bの周囲には、外壁部81a,81bが形成されている。
また、外部ガスケット8a,8bは、締結部材6a,6bの鍔部61a,61bが凹部80a,80bに収容された状態で、締結部材6a,6bの前記リベット部60a,60bを挿通可能な貫通穴82a,82bが形成されている。また、外部ガスケット8a,8bの下面には、締結部材6a,6bのリベット部60a,60bを挿通させる貫通穴82a,82bと同心の筒状部83a,83bが設けられている。該筒状部83a,83bは、内穴(採番しない)に締結部材6a,6bのリベット部60a,60bを挿通可能になっている。また、筒状部83a,83bは、蓋板41の貫通穴410a,410bと、該貫通穴410a,410bと連なる内部ガスケット7a,7bの貫通穴71a,71bとに挿入される。外部ガスケット8a,8bの下面(凹部80a,80bの開放部分の反対側の面)は、筒状部83a,83bが蓋板41の貫通穴410a,410b及び内部ガスケット7a,7bの貫通穴71a,71bに挿入された状態で、蓋板41の外面に接着される。これにより、蓋板41の外面と直交する方向に延びる軸線回りでの回転が阻止されている。
そして、締結部材6a,6bのリベット部60a,60bは、外部ガスケット8a,8b(貫通穴82a,82b及び筒状部83a,83b)と、内部ガスケット7a,7bの凹部70a,70b内に配置された集電体3a,3bの固定用片部31a,31b(貫通穴310a,310b)とに連続して挿通される。そして、締結部材6a,6bのリベット部60a,60bにおいて、集電体3a,3b(固定用片部31a,31b)から内方に突出した先端部は、かしめ処理される。また、締結部材6a,6bの接続杆用リベット部62a,62bは、接続杆64a,64bの他方の貫通穴に挿通される。そして、締結部材6a,6bの接続杆用リベット部62a,62bにおいて、接続杆64a,64bから外方に突出した先端部は、かしめ処理される。
これにより、集電体3a,3bは、ケース4に固定された状態で、締結部材6a,6b及び接続杆64a,64bに電気的に接続されている。また、これに併せて、締結部材6a,6bは、内部ガスケット7a,7b及び外部ガスケット8a,8bを蓋板41の内外面に圧接させるとともに、外部ガスケット8a,8bの筒状部83a,83bを圧縮変形(径方向に拡径)させている。これにより、リベット部60a,60bと蓋板41の貫通穴410a,410bを画定する内周面との間が封止されている。なお、出力端子5a,5bは、端子部50a,50bを接続杆64a,64bの一方の貫通穴に挿通されているだけである。しかし、端子部50a,50bに図示しない雌ネジ部材が螺合されて締め付けられることで、回止部51a,51bと接続杆64a,64bとが密接し、一対の出力端子5a,5bのそれぞれは、該接続杆64a,64b、締結部材6a,6bを介して集電体3a,3bに電気的に接続された状態になる。
そして、本実施形態に係る電池1は、図2及び図3に示す如く、前記第一方向における発電要素2の両端縁に沿って配置される一対のスペーサ部材9a,9bを備えている。
一対のスペーサ部材9a,9bのそれぞれは、前記第一方向における発電要素2の両端部のうちの対応する端部の前記第二方向における両側に配置される一対のスペーサ本体部90a,90bであって、前記ケース4の前記隔壁403に密接する一対のスペーサ本体部90a,90bと、該一対のスペーサ本体部90a,90a,90b,90b同士を連結する連結部91a,91bと、を備えている。
一対のスペーサ部材9a,9bのそれぞれにおいて、一対のスペーサ本体部90a,90a,90b,90bのそれぞれは、ケース4の内部空間を画定する隔壁のうちの対向する隔壁403に隣接する。これに伴い、一対のスペーサ本体部90a,90bは、隣接するケース4の隔壁の内面に沿う接触部94a,94bを備えている。本実施形態において、スペーサ本体部90a,90bの接触部94a,94bは、平面状に形成される。本実施形態において、スペーサ本体部90a,90bの接触部94a,94bは、隣接する隔壁である前後壁部403に対して密接している。すなわち、スペーサ本体部90a,90bの接触部94a,94bは、隣接する隔壁である前後壁部403に対して隙間なく或いは略隙間なく配置されている。なお、発電要素2、一対の集電体3a,3b及びスペーサ部材9a,9bは、電気絶縁性を有する絶縁袋(図示しない)に包み込まれた状態でケース4に収容される。そのため、本実施形態に係る電池1では、一対のスペーサ部材9a,9bのそれぞれにおけるスペーサ本体部90a,90b(接触部94a,94b)が絶縁袋を挟んでケース4の前後壁部403,403に密接している。すなわち、本実施形態に係る電池1のスペーサ部材9a,9bのスペーサ本体部90a,90b(接触部94a,94b)は、ケース4の前後壁部403に対して間接的に密接している。
一対のスペーサ本体部90a,90bのそれぞれは、図4に示す如く、自身と対向する発電要素2の端部に隣接する傾斜部200a,200bと密接するサポート部(以下、第一サポート部という)92a,92bを備えている。また、一対のスペーサ本体部90a,90bのそれぞれは、自身と対向する発電要素2の端部(正極板20a又は負極板20bを集結した発電要素2の端部)に直接的又は間接的に密接する別のサポート部(以下、第二サポート部という)93a,93bを備えている。
第一サポート部92a,92b及び第二サポート部93a,93bは、接触部94a,94bの裏側で第一方向に連続して形成されている。第一サポート部92a,92b及び第二サポート部93a,93bのそれぞれは、滑面で構成される。第一サポート部92a,92bは、第二サポート部93a,93bと接続される基端から該基端の反対側の先端に向かうにつれて、接触部94a,94b側に傾斜している。本実施形態において、発電要素2の第一方向の両端部における正極板20a及び負極板20bは、クリップ部材32a,32bに包囲される(挟み込まれる)ことで、部分的に集結される。そのため、発電要素2の外周上の傾斜部200a,200bは、クリップ部材32a,32bの取り付けられる領域に対応して形成される。これに伴い、第一サポート部92a,92bは、クリップ部材32a,32bの配置を基準にして形成される。
第二サポート部93a,93bは、前記接触部94a,94bに対して平行又は略平行になるように形成されている。本実施形態において、第二サポート部93a,93bは、リード部21a,21b(正極板20a又は負極板20b)を包み込んだクリップ部材32a,32bに密接している。
一対のスペーサ本体部90a,90bのそれぞれは、ケース4(前後壁部403)に対して接触部94a,94bが密接した状態で、第一サポート部92a,92bが発電要素2の傾斜部200a,200bに圧接するとともに、第二サポート部93a,93bがクリップ部材32a,32bに圧接するようになっている。
本実施形態において、一対のスペーサ本体部90a,90bのそれぞれは、図3に示す如く、集電体3a,3bの発電要素接続部30a,30bの第二方向の両端部のそれぞれと嵌合可能に形成されている。具体的には、図2に示す如く、一対のスペーサ本体部90a,90bの互いに対向する面に、第三方向に延びる溝95a,95bが設けられている。該溝95a,95bは、発電要素接続部30a,30bの短手方向の端部を嵌合可能に形成される。これにより、一対のスペーサ本体部90a,90bは、図3に示す如く、集電体3a,3bの発電要素接続部30a,30bを第二方向で挟み込んでいる。すなわち、前記一対の集電体3a,3bのそれぞれの発電要素接続部30a,30bが一対のスペーサ本体部90a,90b間に介装され、該発電要素接続部30a,30bの第二方向の両端部のそれぞれが両側に配置された一対のスペーサ本体90a,90bのそれぞれに嵌合されている。
前記発電要素接続部30a,30bは、上述の如く、金属プレートに設けたスリットの両側を捻ることで一対の接続片300a,300bが形成されている。そのため、発電要素接続部30a,30bは、第一端部P1と第二端部P2との間の途中位置(接続片300a,300bの存在する領域)における第二方向の幅が、第一端部P1側及び第二端部P2側における第二方向の幅よりも狭くなっている。
これに伴い、前記溝95a,95bは、スペーサ本体部90a,90a,90b,90bの長手方向における一端側の所定領域、及び他端側の所定領域に設けられている。すなわち、一対のスペーサ本体部90a,90bの溝95a,95bは、集電体3a,3bの発電要素接続部30a,30bの接続片300a,300bと対応する領域(クリップ部材32a,32bの取り付けられる領域)を除いて設けられている。
本実施形態のスペーサ本体部90a,90a,90b,90bは、発電要素2の傾斜部200a,200b、クリップ部材32a,32b、集電体3a,3b(発電要素接続部30a,30b)の配置に対応するように、第一サポート部92a,92b、第二サポート部93a,93b、及び溝95a,95bは、第一方向の中央側から外側に向けて第一サポート部92a,92b、第二サポート部93a,93b、溝95a,95bの順に並んでいる。
そして、前記連結部91a,91bは、前記別の隔壁(ケース4の底部401)に沿って配置される(図1参照)。そして、連結部91a,91bは、一対の集電体3a,3bのうちの対応する集電体3a,3bの発電要素接続部30a,30bの第二端部P2が連結されている。
具体的には、前記連結部91a,91bは、図2に示す如く、一対のスペーサ本体部90a,90bの端部同士を連結している。これに伴い、連結部91a,91bには、一対の集電体3a,3bのうちの対応する集電体3a,3bの発電要素接続部30a,30bの第二端部P2を圧入可能なスリット部96a,96bが形成されている。これにより、一対の集電体3a,3bのそれぞれの発電要素接続部30a,30bの第二端部P2は、スペーサ部材9a,9b(連結部91a,91b)によって、拘束されている。本実施形態において、前記スリット部97a,97bは、一対のスペーサ本体部90a,90bに形成された溝95a,95bと連続して形成されている。これにより、図3に示す如く、一対の集電体3a,3bのそれぞれの発電要素接続部30a,30bの第二端部P2の周辺が拘束された状態になっている。
本実施形態に係る電池1は、以上の通りである。この電池1によれば、図4に示す如く、一対のスペーサ部材9a,9bのスペーサ本体部90a,90a,90b,90bにより、発電要素2の両端部(四隅)に形成される傾斜部200a,200b(極板20a,20b)及び該傾斜部200a,200bの内側にある極板20a,20bの変形(第一方向の振動及び第二方向の振動に伴う変形)が阻止される。
具体的には、スペーサ部材9a,9bのスペーサ本体部90a,90a,90b,90bは、ケース4の隔壁(前後壁部403)との密接により、ケース4の内での移動が規制される。そして、移動の規制されたスペーサ本体部90a,90a,90b,90bのそれぞれの第一サポート部92a,92bが傾斜部200a,200bの変形を阻止する。すなわち、スペーサ本体部90a,90a,90b,90bの第一サポート部92a,92bが対向する傾斜部200a,200bに面接触することで、該傾斜部200a,200bを構成する極板20a,20bが第一サポート部92a,92bに沿った状態(引き延ばされた状態)で維持する。これに伴い、傾斜部200a,200bの内側で積層状態にある極板20a,20bの変形も規制される。従って、発電要素2における傾斜部200a,200bを構成する極板20a,20b及び該傾斜部200a,200bの内側にある極板20a,20bが自由に変形することを防止でき、当該極板20a,20bの破損を防止することができる。
そして、発電要素2の四隅にある傾斜部200a,200bは、発電要素2の揺動方向(第一方向及び第二方向)の合成方向と交差する方向に広がる部分である。従って、発電要素2が第一方向、第二方向又はこれらの合成方向の何れの方向に揺動しようとしたときの力(移動方向に対応する方向の力)を傾斜部200a,200bに沿った第一サポート部92a,92bが受ける。これにより、発電要素2の第一方向、第二方向又はこれらの合成方向への移動が規制される。これに伴い、発電要素2に接続された集電体3a,3bの揺動も規制される。
従って、機器の振動が電池1に伝達されても、傾斜部200a,200bを構成する極板20a,20b及び該傾斜部200a,200bの内側の極板20a,20bが繰り返し変形することが抑制される。また、発電要素2に接続された集電体3a,3bに繰り返し応力が集中的に作用することも抑制される。これにより、電池1は、発電要素2の極板20a,20bや集電体3a,3bが破損することを防止することができる。
特に、発電要素接続部30a,30bの第一端部P1がケース4に固定された固定用片部31a,31bに接続されるとともに、該発電要素接続部30a,30bの第二端部P2がケース4内に固定されたスペーサ部材9a,9bの連結部91a,91bに連結されることで、発電要素接続部30a,30bの第一端部P1及び第二端部P2が一定位置に固定された状態になる。また、一対のスペーサ本体部90a,90a,90b,90bの溝95a,95a,95b,95bのそれぞれに対し、集電体3a,3bの発電要素接続部30a,30bにおける幅方向(第二方向)の両端部のそれぞれが嵌合されることで、発電要素接続部30a,30bにおける幅方向(第二方向)の両端部も定位置で固定された状態になる。
これにより、一対の集電体のそれぞれにおける発電要素接続部全体が揺動することを確実に規制できる。従って、前記電池1は、集電体3a,3bが破損することを確実に防止することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加え得ることは勿論のことである。
上記実施形態において、蓄電素子の一例としてリチウムイオン電池が挙げられたが、蓄電素子は、リチウムイオン電池に限定されるものではない。例えば、蓄電素子は、ニッケル水素電池等の他の電池や、キャパシタ(電気二重層キャパシタ等)であってもよい。
上記実施形態において、スペーサ部材9a,9bのスペーサ本体部90a,90b(接触部94a,94b)が絶縁袋を挟んでケース4の前後壁部403,403に密接した(間接的に密接した)が、これに限定されるものではない。例えば、電気絶縁性を有する絶縁袋(図示しない)に包み込まれた発電要素2、及び一対の集電体3a,3bにスペーサ部材9a,9bが取り付けられた上で、これらがケース4に収容されてもよい。この場合、スペーサ部材9a,9bのスペーサ本体部90a,90b(接触部94a,94b)がケース4の前後壁部403,403に直接密接する。これにより、上記実施形態と同様に、移動の規制されたスペーサ部材9a,9b(スペーサ本体部90a,90b)の第一サポート部92a,92bが発電要素2の傾斜部200a,200bに密接する。
従って、上記実施形態と同様に、発電要素2の両端部(四隅)に形成される傾斜部200a,200b(極板20a,20b)及び該傾斜部200a,200bの内側にある極板20a,20bの変形(第一方向の振動及び第二方向の振動に伴う変形)が阻止される。これにより、発電要素2における傾斜部200a,200bを構成する極板(正極板20a、負極板20b)及び該傾斜部200a,200bの内側にある極板(正極板20a、負極板20b)が自由に変形することを防止でき、当該極板(正極板20a、負極板20b)の破損を防止することができる。従って、発電要素2や該発電要素2に接続された集電体3a,3bに曲げ作用が繰り返し作用することがなく、発電要素2や集電体3a,3bの破損が防止される。
上記実施形態の蓄電素子1は、第一方向における発電要素2の両端縁に沿って配置された一対のスペーサ部材9a,9bを備えたが、蓄電素子1は、これに限定されるものではない。例えば、図5及び図6に示す如く、蓄電素子1は、第一方向における発電要素2の両端縁のうちの何れか一方の端縁(正極リード部21a又は負極リード部21b)に沿って配置されたスペーサ部材9aを備えたものであってもよい。すなわち、蓄電素子1は、一つのスペーサ部材9aを備えたものであってもよい。この場合においても、スペーサ部材9aの一対のスペーサ本体部90a,90aは、第一方向における前記発電要素2の両端部のうちの対応する端部の第二方向における両側に配置された状態でケース4の隔壁402,403に密接する。すなわち、一対のスペーサ本体部90a,90aは、ケース4の内部側から外方に向けての移動が規制された状態でケース4内に配置される。
これにより、移動の規制されたスペーサ本体部90a,90aのそれぞれの第一サポート部(サポート部)92a,92aは、対向する発電要素2の傾斜部200a,200aに沿った状態(密接した状態)で維持する。従って、発電要素2における傾斜部200a,200a(極板20a)が第一サポート部92a,92aに拘束され、第二方向の振動に対する傾斜部200a,200aの変形が規制される。これに伴い、第二方向の振動に対する傾斜部200a,200aの内側にある極板20aの変形も規制される。これにより、発電要素2における傾斜部200a,200aを構成する極板(正極板)20a及び該傾斜部200a,200aの内側にある極板(正極板)20aが自由に変形することを防止でき、当該極板20aの破損を防止することができる。従って、発電要素2や該発電要素2に接続された集電体3a,3bに曲げ作用が繰り返し作用することがなく、発電要素2や集電体3a,3bの破損が防止される。
また、上記構成の蓄電素子1においても、スペーサ本体部90a,90a(第一サポート部92a,92a)は、発電要素2の傾斜部200a,200aに対して面接触する。そのため、スペーサ本体部90a,90aが発電要素2を拘束するに当たって、スペーサ本体部90a,90aに極板(正極板)20aが衝突するといった事態にならず、スペーサ部材9aを設けることによって発電要素2が破損することもない。なお、図5及び図6に示すスペーサ部材9aは、第一方向における発電要素2の両端縁のうちの一方の端縁(正極リード部21a)に沿って配置されているが、スペーサ部材は、第一方向における発電要素2の両端縁のうちの他方の端縁(負極リード部21b)に沿って配置されてもよい。
上記実施形態のスペーサ部材9a,9bにおいて、スペーサ本体部90a,90bの下端部同士が連結部91a,91bによって連結されたが、これに限定されるものではない。例えば、一対のスペーサ本体部90a,90bの上端同士が連結部91a,91bによって連結されるとともに該一対のスペーサ本体部90a,90bの下端同士が連結部91a,91bによって連結されてもよい。すなわち、スペーサ部材9a,9bは、枠状に形成されてもよい。また、一対のスペーサ本体部90a,90bの端部同士が連結されたものに限定されるものではなく、例えば、一対のスペーサ本体部90a,90bの途中位置同士が連結部によって連結されたものであってもよい。
上記実施形態において、集電体3a,3bにおける発電要素接続部30a,30bの第二端部P2を連結部91a,91bのスリット部96a,96bに圧入することで、集電体3a,3b(発電要素接続部30a,30b)がスペーサ部材9a,9b(連結部91a,91b)に連結されたが、これに限定されるものではない。例えば、集電体3a,3b(発電要素接続部30a,30b)の第二端部P2は、スペーサ部材9a,9b(連結部91a,91b)との連結なしに自由端にされてもよい。このようにしても、スペーサ本体部90a,90bの第一サポート部92a,92bが発電要素2の傾斜部200a,200bに沿った状態で該スペーサ本体部90a,90bがケース4の内面に密接することで、発電要素2の移動(揺動)を規制できる。これにより、発電要素2及び集電体3a,3bの揺動を規制することができる。従って、発電要素2及び集電体3a,3bの破損が防止される。但し、集電体3a,3bの揺動を確実に規制するためには、発電要素接続部30a,30bの第二端部P2が連結部91a,91bに連結されることが好ましい。
上記実施形態において、一対の集電体3a,3bのそれぞれの発電要素接続部30a,30bの第二方向の両端部が一対のスペーサ本体部90a,90bの互いに対向する面に設けられた溝95a,95bに嵌合されたが、これに限定されるものではない。例えば、一対のスペーサ本体部90a,90b間に発電要素接続部30a,30bを介装した状態で、発電要素接続部30a,30bの第二方向の両端部が一対のスペーサ本体部90a,90bに対して非接触になるようにしてもよい。すなわち、スペーサ部材9a,9bを構成する連結部91a,91bに発電要素接続部30a,30bの第二端部P2のみが連結されたものや、スペーサ部材9a,9bに集電体3a,3bが一切連結されていない(支持されていない)ものであってもよい。このようにしても、スペーサ本体部90a,90bの第一サポート部92a,92bが発電要素2の傾斜部200a,200bに沿った状態で該スペーサ本体部90a,90bがケース4の内面に密接することで、発電要素2の移動(揺動)を規制できる。
上記実施形態において、第二方向に集結させた極板20a,20bを包囲するクリップ部材32a,32bに対して発電要素接続部30a,30b(接続片300a,300b)が接続されたが、これに限定されるものではない。例えば、第二方向に集結させた極板20a,20bに発電要素接続部30a,30b(接続片300a,300b)が直接重ね合わされたものであってもよい。この場合、極板20a,20bと発電要素接続部30a,30b(接続片300a,300b)とが一括してクリップ部材32a,32bに包囲されることが好ましい。
上記実施形態において、出力端子5a,5bと締結部材6a,6bとが別個独立した構成にされたが、これに限定されるものではない。例えば、出力端子5a,5bと締結部材6a,6bとが一体的に形成されてもよい。この場合、回止部材52a,52bや接続杆64a,64bが不要となる。そのため、外部ガスケット8a,8b及び出力端子5a,5b(又は締結部材6a,6b)に回り止め機能を付与されることが好ましい。
上記実施形態において、長尺な正極板20aと負極板20bとが重ね合わされた状態で巻回された巻回型の発電要素2を備えた蓄電素子1について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、電気絶縁性を有する枚葉状のセパレータ20cと、該セパレータ20cを挟んで第一方向に相対的に位置ずれした状態で重ね合わされた枚葉状の正極板20a及び負極板20bとを含む発電要素2を備えた蓄電素子1であってもよい。この場合においても、発電要素2の第一方向の一端部に正極板20aのみが積層されるとともに、発電要素2の第一方向の他端部に負極板20bのみが積層される。そして、集電体3a,3bが発電要素2に接続されるに当り、発電要素2の第一方向の両端部の極板20a,20bが第二方向の中央側に集結される。これにより、発電要素2の第一方向の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、第二方向の両側の外面上に傾斜部200a,200bが形成される。従って、上記実施形態と同様に、スペーサ部材9a,9bが設けられることで、発電要素2や集電体3a,3bの揺動を規制し、これらの破損を防止することができる。
上記実施形態において、途中位置に接続片300a,300bの形成された発電要素接続部30a,30bを有する集電体3a,3bが採用されたが、これに限定されるものではない。例えば、第一端部P1側、又は第二端部P2側で二股状になった接続片300a,300bの形成された発電要素接続部30a,30bを有する集電体3a,3bが採用されてもよい。
また、上記実施形態において、発電要素2を構成する積層状態の極板20a,20bの途中位置にある層間(上記実施形態では巻回中心)に発電要素接続部30a,30bの接続片300a,300bが挿入されたが、これに限定されるものではない。例えば、図8に示すように、発電要素接続部30a,30b(接続片300a,300b)が発電要素2の第一方向の端部における外面に沿って配置されたものであってもよい。
また、上記実施形態において、スペーサ本体部90a,90bの接触部94a,94bが前後壁部403のみに密接したが、これに限定されるものではない。例えば、上記実施形態のように一対の前後壁部403,403及び一対の側壁部402,402が枠状をなす場合には、スペーサ本体部90a,90bは、前後壁部403と該前後壁部403と隣り合う側壁部402とに密接できるように形成されてもよい。すなわち、スペーサ本体部90a,90bが前後壁部403と密接する接触部と、該前後壁部403と隣り合う側壁部402に密接する別の接触部とを備えるようにしてもよい。このようにすれば、スペーサ本体部90a,90bの二つの接触部(二面)が拘束され、定位置に位置決めされる。
上記実施形態において、ケース4の外側に配置される一対の出力端子5a,5bのそれぞれが同種のボルト端子で構成されたが、これに限定されるものではない。例えば、一対の出力端子5a,5bのうちの何れか一方の出力端子5a,5bがケース4の外面で構成されてもよい。すなわち、一対の集電体3a,3bのうちの何れか一方の集電体3a,3bが締結部材6a,6bを介してケース4(ケース本体40又は蓋板41)に機械的及び電気的に接続されることで、ケース4(ケース本体40又は蓋板41)の外面が該ケース4の外側に配置される何れか一方の出力端子5a,5bを構成してもよい。この場合、一対の出力端子5a,5bのうちの何れか他方の出力端子5a,5bは、上記実施形態と同様のボルト端子、又は、対応する極性の集電体3a,3bをケース4に固定する締結部材6a,6bで構成されればよい。
1…蓄電素子、2…発電要素、3a,3b…集電体、4…ケース、5a,5b…出力端子、6a,6b…締結部材、7a,7b…内部ガスケット、8a,8b…外部ガスケット、9a,9b…スペーサ部材、20a…正極板(極板)、20b…負極板(極板)、20c…セパレータ、21a…正極リード部(リード部)、21b…負極リード部(リード部)、22…直線部、23…円弧部、30a,30b…発電要素接続部、31a,31b…固定用片部、32a,32b…クリップ部材、40…ケース本体、41…蓋板(隔壁)、50a,50b…端子部、51a,51b…回止部、52a,52b…回止部材、60a,60b…リベット部、61a,61b…鍔部、62a,62b…接続杆用リベット部(別のリベット部)、64a,64b…接続杆、70a,70b…凹部、71a,71b…貫通穴、80a,80b…凹部、81a,81b…外壁部、82a,82b…貫通穴、83a,83b…筒状部、90a,90b…スペーサ本体部、91a,91b…連結部、92a,92b…第一サポート部(サポート部)、93a,93b…第二サポート部(別のサポート部)、94a,94b…接触部、95a,95b…溝、96a,96b…スリット部、200a,200b…傾斜部、300a,300b…接続片、310a,310b…貫通穴、400…開口部、401…底部、402…側壁部、403…前後壁部、410a,410b…貫通穴、P1…第一端部、P2…第二端部

Claims (4)

  1. 電気絶縁性を有するセパレータと、該セパレータを間に挟んで第一方向に相対的に位置ずれした状態で重ね合わされた正極板及び負極板とを含む発電要素と、
    前記第一方向における前記発電要素の両端部の前記正極板及び前記負極板のうちの対応する極性の極板にそれぞれ電気的に接続された一対の集電体と、
    前記発電要素及び前記一対の集電体を収容する内部空間を画定した隔壁を有するケースと、
    該ケースの外側に配置された一対の出力端子と、
    前記第一方向における前記発電要素の両端縁のうちの少なくとも何れか一方の端縁に沿って配置されるスペーサ部材と、を備え、
    前記第一方向における前記発電要素の両端部の前記正極板及び前記負極板のそれぞれは、前記第一方向と直交する第二方向の中央側に集結され、
    前記第一方向における前記発電要素の一端側及び他端側のそれぞれの外面であって、前記第二方向における前記発電要素の両側の外面上に、前記発電要素の両端部の前記正極板及び前記負極板のそれぞれの集結に伴って傾斜部が形成され、
    前記一対の集電体のそれぞれは、
    前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向に沿って配置される発電要素接続部であって、前記第一方向における前記発電要素の両端部で集結された前記正極板及び前記負極板のうちの対応する極性の極板に電気的に接続される発電要素接続部と、
    該発電要素接続部から延出された固定用片部であって、前記ケースの前記隔壁に固定されつつ前記一対の出力端子のうちの対応する極性の出力端子に対して電気的に接続された固定用片部と、を備え、
    前記スペーサ部材は、前記第一方向における前記発電要素の両端部のうちの対応する端部の前記第二方向における両側に配置される一対のスペーサ本体部であって、前記ケースの前記隔壁に密接する一対のスペーサ本体部と、該一対のスペーサ本体部同士を連結する連結部とを備え、
    前記一対のスペーサ本体部のそれぞれは、前記発電要素の前記傾斜部と密接するサポート部を備える
    蓄電素子。
  2. 前記スペーサ部材を一対備え、
    該一対のスペーサ部材は、前記第一方向における前記発電要素の両端縁に沿って配置されている
    請求項1に記載の蓄電素子。
  3. 前記発電要素接続部は、前記固定用片部に接続される第一端部と、前記固定用片部の固定された前記隔壁と対向する隔壁近傍に位置する第二端部とを有し、
    前記スペーサ部材の前記連結部は、前記固定用片部の固定された前記隔壁と対向する前記隔壁に沿って配置され、前記一対の集電体のうちの対応する集電体における前記発電要素接続部の第二端部が連結されている
    請求項1又は2に記載の蓄電素子。
  4. 前記スペーサ部材における一対のスペーサ本体部間に前記一対の集電体のうちの対応する集電体の前記発電要素接続部が介装され、
    該発電要素接続部の第二方向の両端部のそれぞれが両側に配置された一対のスペーサ本体のそれぞれに嵌合されている
    請求項1乃至3の何れか1項に記載の蓄電素子。
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