JP2021086661A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、蓄電装置に関する。 The present disclosure relates to a power storage device.
積層された複数のバイポーラ電池間に設けられた集電体を備える電池ユニットが知られている(例えば特許文献1)。この電池ユニットでは、集電体が、バイポーラ電池で発生した熱を放出するための放熱部材として機能する。 A battery unit including a current collector provided between a plurality of stacked bipolar batteries is known (for example, Patent Document 1). In this battery unit, the current collector functions as a heat radiating member for releasing the heat generated by the bipolar battery.
放熱部材が、2つの集電板によって挟まれた熱交換器からなる場合、例えば振動等が電池ユニットに加えられることによって、バイポーラ電池の積層方向に交差する方向において、2つの集電板及び熱交換器の位置が、互いにずれるおそれがある。 When the heat radiating member consists of a heat exchanger sandwiched between two current collector plates, for example, when vibration or the like is applied to the battery unit, the two current collector plates and heat are crossed in the stacking direction of the bipolar batteries. The positions of the exchangers may shift from each other.
本開示は、蓄電モジュールの積層方向に交差する方向において熱交換器、第1集電板及び第2集電板の位置が互いにずれ難い蓄電装置を提供する。 The present disclosure provides a power storage device in which the positions of the heat exchanger, the first current collector plate, and the second current collector plate are not easily displaced from each other in the direction intersecting the stacking direction of the power storage modules.
本開示の一側面に係る蓄電装置は、第1方向において積層された第1蓄電モジュール及び第2蓄電モジュールと、前記第1方向において前記第1蓄電モジュールと前記第2蓄電モジュールとの間に少なくとも部分的に配置され、前記第1蓄電モジュール及び前記第2蓄電モジュールと熱交換を行うための熱交換器と、前記第1方向において前記第1蓄電モジュールと前記熱交換器との間に少なくとも部分的に配置され、前記第1蓄電モジュールと電気的に接続された第1集電板と、前記第1方向において前記第2蓄電モジュールと前記熱交換器との間に少なくとも部分的に配置され、前記第2蓄電モジュールと電気的に接続された第2集電板と、を備え、前記熱交換器、前記第1集電板及び前記第2集電板が、前記第1方向に交差する第2方向において互いに位置決めされている。 The power storage device according to one aspect of the present disclosure is at least between the first power storage module and the second power storage module stacked in the first direction and the first power storage module and the second power storage module in the first direction. A heat exchanger that is partially arranged and for exchanging heat with the first power storage module and the second power storage module, and at least a portion between the first power storage module and the heat exchanger in the first direction. A first collector plate electrically connected to the first power storage module and at least partially placed between the second power storage module and the heat exchanger in the first direction. A second collector plate electrically connected to the second power storage module is provided, and the heat exchanger, the first current collector plate, and the second current collector plate intersect in the first direction. They are positioned relative to each other in two directions.
上記蓄電装置によれば、熱交換器、第1集電板及び第2集電板が第2方向において互いに位置決めされているので、例えば振動が蓄電装置に加えられても、第2方向において熱交換器、第1集電板及び第2集電板の位置が互いにずれ難い。 According to the above-mentioned current collector, since the heat exchanger, the first current collector plate and the second current collector plate are positioned with each other in the second direction, for example, even if vibration is applied to the current collector, heat is generated in the second direction. The positions of the exchanger, the first current collector plate and the second current collector plate are unlikely to shift from each other.
前記熱交換器、前記第1集電板及び前記第2集電板のうち少なくとも1つが、前記熱交換器、前記第1集電板及び前記第2集電板を前記第2方向において互いに位置決めするための位置決め部を有してもよい。この場合、位置決め部によって、熱交換器、第1集電板及び第2集電板を第2方向において互いに位置決めできる。 At least one of the heat exchanger, the first current collector plate and the second current collector plate positions the heat exchanger, the first current collector plate and the second current collector plate with each other in the second direction. It may have a positioning unit for the purpose. In this case, the positioning unit can position the heat exchanger, the first current collector plate, and the second current collector plate with each other in the second direction.
前記第1集電板が、前記第1蓄電モジュールの第1電極と電気的に接続される本体部を有し、前記第2集電板が、前記第2蓄電モジュールの第2電極と電気的に接続される本体部を有し、前記第2電極は前記第1電極とは異なる極性を有し、前記第1方向から見て、前記熱交換器の端部が、前記第1集電板の前記本体部の縁及び前記第2集電板の前記本体部の縁の少なくとも一方よりも前記蓄電装置の外側に突出してもよい。この場合、熱交換器によって、第1集電板と第2集電板との間の短絡を抑制することができる。 The first current collector plate has a main body portion that is electrically connected to the first electrode of the first power storage module, and the second current collector plate is electrically connected to the second electrode of the second power storage module. The second electrode has a polarity different from that of the first electrode, and the end of the heat exchanger is the first current collector plate when viewed from the first direction. It may protrude to the outside of the power storage device from at least one of the edge of the main body and the edge of the main body of the second current collector. In this case, the heat exchanger can suppress a short circuit between the first current collector plate and the second current collector plate.
上記蓄電装置が、前記熱交換器、前記第1集電板及び前記第2集電板が、前記第1方向において互いに保持されるように、前記第1集電板及び前記第2集電板を挟む挟持部材を更に備えてもよい。この場合、挟持部材によって、熱交換器、第1集電板及び第2集電板を第1方向において互いに保持できる。 The first collector plate and the second current collector plate so that the power storage device holds the heat exchanger, the first current collector plate, and the second current collector plate with each other in the first direction. A holding member for sandwiching the above may be further provided. In this case, the sandwiching member can hold the heat exchanger, the first current collector plate, and the second current collector plate together in the first direction.
前記第1集電板及び前記第2集電板が、前記第1集電板の端部と前記第2集電板の端部とを互いに連結する連結板と共に板状部材を構成してもよい。この場合、1つの板状部材を折り曲げることによって、第1集電板、第2集電板及び連結板を形成できる。また、連結板によって、熱交換器、第1集電板及び第2集電板を第1方向及び第2方向の両方において互いに位置決めできる。 Even if the first current collector plate and the second current collector plate form a plate-like member together with a connecting plate that connects the end portion of the first current collector plate and the end portion of the second current collector plate to each other. Good. In this case, the first current collector plate, the second current collector plate, and the connecting plate can be formed by bending one plate-shaped member. In addition, the connecting plate allows the heat exchanger, the first current collector plate, and the second current collector plate to be positioned with each other in both the first direction and the second direction.
前記熱交換器と前記第1集電板とが第1接着剤によって互いに接着されており、前記熱交換器と前記第2集電板とが第2接着剤によって互いに接着されてもよい。この場合、第1接着剤及び第2接着剤によって、熱交換器、第1集電板及び第2集電板を保持できる。 The heat exchanger and the first current collector plate may be adhered to each other by a first adhesive, and the heat exchanger and the second current collector plate may be adhered to each other by a second adhesive. In this case, the heat exchanger, the first current collector plate, and the second current collector plate can be held by the first adhesive and the second adhesive.
本開示によれば、蓄電モジュールの積層方向に交差する方向において熱交換器、第1集電板及び第2集電板の位置が互いにずれ難い蓄電装置が提供され得る。 According to the present disclosure, it is possible to provide a power storage device in which the positions of the heat exchanger, the first current collector plate and the second current collector plate are not easily displaced from each other in the direction intersecting the stacking direction of the power storage modules.
以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and duplicate description is omitted.
図1に示される蓄電装置1は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる蓄電モジュールである。蓄電装置1は、モジュールスタック(配列体)2と、モジュールスタック2に電気的に接続される接続部材3,4と、モジュールスタック2を拘束する一対の拘束部材5,5と、モジュールスタック2と拘束部材5との間に配置される絶縁部材7,7と、を備える。以下では、拘束部材5,5がモジュールスタック2を拘束する方向を方向Z(第1方向)とし、方向Zと交差(例えば直交)する方向を方向X(第2方向)とし、方向Z及び方向Xと交差(例えば直交)する方向を方向Y(第2方向)とする。方向X及び方向Yは例えば水平方向である。
The power storage device 1 shown in FIG. 1 is a power storage module used as a battery for various vehicles such as forklifts, hybrid vehicles, and electric vehicles. The power storage device 1 includes a module stack (array) 2, connecting members 3 and 4 electrically connected to the
モジュールスタック2は、方向Zにおいて積層された複数の蓄電モジュールを備える。複数の蓄電モジュールは、第1蓄電モジュール11a及び第2蓄電モジュール11bを含む。第2蓄電モジュール11bは、第1蓄電モジュール11aと同じ構成を有している。第1蓄電モジュール11aの詳細な構成については後述する。モジュールスタック2は、方向Zにおいて第1蓄電モジュール11aと第2蓄電モジュール11bとの間に少なくとも部分的に配置されたユニットU1とを備える。第1蓄電モジュール11a及び第2蓄電モジュール11bは、方向Zから見て例えば略矩形状を呈する。
The
ユニットU1は、熱交換器30と、方向Zにおいて第1蓄電モジュール11aと熱交換器30との間に配置された正極集電板12p(第1集電板)と、方向Zにおいて第2蓄電モジュール11bと熱交換器30との間に少なくとも部分的に配置された正極集電板12(第2集電板)とを備える。正極集電板12pは、第1蓄電モジュール11aに電気的に接続される。正極集電板12は、第2蓄電モジュール11bに電気的に接続される。本実施形態では、正極集電板12の本体部12aが方向Zにおいて第2蓄電モジュール11bと熱交換器30との間に配置される。
The unit U1 includes a
熱交換器30は、正極集電板12pを介して第1蓄電モジュール11aと熱交換を行い、正極集電板12を介して第2蓄電モジュール11bと熱交換を行う。熱交換器30は、例えば第1蓄電モジュール11a及び第2蓄電モジュール11bにおいて発生した熱を蓄電装置1の外部に放出する放熱板である。熱交換器30は、方向Zから見て略矩形状を呈する。熱交換器30は、例えば水、油、空気等の冷却用流体が通る流路32を有している。流路32は、方向Zに交差する方向(例えば、方向X又は方向Y)に貫通する複数の貫通孔であってもよい。本実施形態では、流路32は、方向Yに貫通する貫通孔である。熱交換器30が導電性を有している場合、冷却用流体は絶縁性の流体(例えば空気、油等)である。熱交換器30が絶縁性を有している場合、冷却用流体は、絶縁性の流体であってもよいし、導電性の流体であってもよい。絶縁性の熱交換器30は、例えば絶縁部材から形成されてもよいし、導電部材の表面に絶縁層が設けられた部材から形成されてもよい。
The heat exchanger 30 exchanges heat with the first
本実施形態では、正極集電板12p及び正極集電板12が、正極集電板12pの端部12peと正極集電板12の端部12eとを互いに連結する連結板34と共に板状部材35を構成する。連結板34は方向Z及び方向Yに延在する導電板である。すなわち、正極集電板12p、正極集電板12及び連結板34は、1つの板状部材35を方向Yから見てU字状に折り曲げることによって形成されている。よって、熱交換器30は、正極集電板12p、正極集電板12及び連結板34によって囲まれる。これにより、方向X及び方向Zにおける熱交換器30の移動を規制できる。ただし、方向Xのうち連結板34に向かう方向への熱交換器30の移動は規制されるが、方向Xのうち連結板34から離れる方向への熱交換器30の移動は規制されない。このようにして、熱交換器30、正極集電板12p及び正極集電板12は、方向X及び方向Zの両方において互いに位置決めされる。また、1つの板状部材35を折り曲げることによって、正極集電板12p、正極集電板12及び連結板34を形成する場合、正極集電板12p、正極集電板12及び連結板34を容易に製造できる。
In the present embodiment, the positive electrode
モジュールスタック2は、複数の負極集電板13,13及び複数の熱交換器30,30を更に備える。第1負極集電板13は、第1蓄電モジュール11aと第1絶縁部材7との間に少なくとも部分的に配置され、第1蓄電モジュール11aに電気的に接続される。第1熱交換器30は、第1負極集電板13と第1絶縁部材7との間に配置され、第1負極集電板13を介して第1蓄電モジュール11aと熱交換を行う。第2負極集電板13は、第2蓄電モジュール11bと第2絶縁部材7との間に少なくとも部分的に配置され、第2蓄電モジュール11bに電気的に接続される。第2熱交換器30は、第2負極集電板13と第2絶縁部材7との間に配置され、第2負極集電板13を介して第2蓄電モジュール11bと熱交換を行う。本実施形態では、全て(3つ)の熱交換器30の流路32に共通の冷却用流体が流れる。
The
接続部材3は、蓄電装置1の正極として機能する導電部材(バスバー)である。接続部材3は、方向Zに沿って設けられている。接続部材3は、例えば、金属板である。金属板は、例えば、銅板、アルミニウム板、チタン板、もしくはニッケル板である。金属板は、例えばステンレス鋼板(SUS301、SUS304等)であってもよいし、銅、アルミニウム、チタン及びニッケルからなる群から選ばれる2種以上の金属を含む合金板であってもよい。接続部材3は、モジュールスタック2に含まれる正極集電板12p及び正極集電板12に電気的に接続されている。
The connecting member 3 is a conductive member (bus bar) that functions as a positive electrode of the power storage device 1. The connecting member 3 is provided along the direction Z. The connecting member 3 is, for example, a metal plate. The metal plate is, for example, a copper plate, an aluminum plate, a titanium plate, or a nickel plate. The metal plate may be, for example, a stainless steel plate (SUS301, SUS304, etc.) or an alloy plate containing two or more metals selected from the group consisting of copper, aluminum, titanium and nickel. The connecting member 3 is electrically connected to the positive electrode
接続部材4は、蓄電装置1の負極として機能する導電部材(バスバー)である。接続部材4は、方向Zに沿って設けられている。接続部材4は、接続部材3と同様に、例えば、金属板である。接続部材4は、接続部材3と同一の金属板であってもよいし、異なる金属板であってもよい。接続部材4は、モジュールスタック2に含まれる第1負極集電板13及び第2負極集電板13に電気的に接続されている。
The connecting member 4 is a conductive member (bus bar) that functions as a negative electrode of the power storage device 1. The connecting member 4 is provided along the direction Z. Like the connecting member 3, the connecting member 4 is, for example, a metal plate. The connecting member 4 may be the same metal plate as the connecting member 3, or may be a different metal plate. The connecting member 4 is electrically connected to the first negative electrode
第1蓄電モジュール11aは、方向Zにおいて正極集電板12pと第1負極集電板13とによって挟まれており、正極集電板12p、連結板34及び正極集電板12を介して接続部材3に電気的に接続されると共に、第1負極集電板13を介して接続部材4に電気的に接続される。第2蓄電モジュール11bは、方向Zにおいて正極集電板12と第2負極集電板13とによって挟まれており、正極集電板12を介して接続部材3に電気的に接続されると共に、第2負極集電板13を介して接続部材4に電気的に接続される。
The first
拘束部材5,5のそれぞれは、モジュールスタック2に対して方向Zに沿った拘束力(荷重)を付加する部材である。拘束部材5,5のそれぞれは、導電性の金属材料(例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、又はステンレス鋼等の合金)から形成されている。拘束部材5,5は、例えば、締結部材(例えば、ボルト6A及びナット6B)等を用いた連結部材6を介して互いに連結されてもよい。この場合、拘束部材5,5のそれぞれには、方向Zに沿って延在するボルト等の連結部材が挿通される貫通孔等が設けられてもよい。
Each of the
図1に示される絶縁部材7,7のそれぞれは、シート状の絶縁部材であり、略直方体形状を呈している。絶縁部材7,7のそれぞれは、方向Zにおいてモジュールスタック2と拘束部材5との間に配置されている。絶縁部材7のそれぞれは、熱交換器30に接触する。
Each of the insulating
絶縁部材7,7のそれぞれを形成する材料の例には、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ナイロン66(PA66)が含まれる。絶縁部材7,7の少なくとも一つは、弾性を示してもよい。絶縁部材7,7の方向Zに沿った長さ(厚み)は、例えば、1mm以上10mm以下である。
Examples of materials forming each of the insulating
次に、図2を参照しながら、モジュールスタック2に含まれる第1蓄電モジュール11aの詳細について説明する。図2に示されるように、第1蓄電モジュール11aは、方向Zに積層された複数の単電池を含む。第1蓄電モジュール11aは、略直方体形状を呈する。第1蓄電モジュール11aは、例えば、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池である。第1蓄電モジュール11aは、電気二重層キャパシタでもよい。第1蓄電モジュール11aは、全固体電池でもよい。本実施形態の第1蓄電モジュール11aは、バイポーラ型のリチウムイオン二次電池である。
Next, the details of the first
第1蓄電モジュール11aは、積層体14と、封止部材15と、を備える。積層体14は、複数のバイポーラ電極(電極)16と複数のセパレータ17とを含む電極群114と、正極終端電極(終端電極)18と、負極終端電極(終端電極)19と、を有する。複数のバイポーラ電極16と、複数のセパレータ17とは、方向Zに沿って交互に配置されている。積層体14は、方向Zに交差する一対の主面21a及び主面21bをつなぐ外周面(側面)を有する。
The first
複数のバイポーラ電極16のそれぞれは、電極体21と、正極層22と、負極層23とを備える。電極体21は、方向Zに交差する一対の主面21a,21bを有する。電極体21の主面(一方の面)21a上には正極層22が設けられ、電極体21の主面(他方の面)21b上には負極層23が設けられる。このため、電極体21は、方向Zに沿って正極層22と負極層23とによって挟まれている。
Each of the plurality of bipolar electrodes 16 includes an
電極体21は、シート状の導電部材であり、略矩形状を呈している。電極体21は、例えば、互いに異なる種類の金属を含む複数の金属箔が一体化された構造を有する。複数の金属箔は、互いに接合されている。各金属箔は、例えば、銅箔、アルミニウム箔、チタン箔、もしくはニッケル箔である。各金属箔は、例えば、ステンレス鋼箔(例えばJIS G 4305:2015にて規定されるSUS304、SUS316、SUS301、SUS304等)、メッキ処理が施された鋼板(例えばJIS G 3141:2005にて規定される冷間圧延鋼板(SPCC等))、又はメッキ処理が施されたステンレス鋼板であってもよいし、銅、アルミニウム、チタン及びニッケルからなる群から選ばれる2種以上の金属を含む合金箔であってもよい。機械的強度を確保する観点から、電極体21はアルミニウム箔を含んでもよい。電極体21がアルミニウム箔を含まない場合、金属箔の表面にはアルミニウムが被覆されていてもよい。電極体21の厚みは、例えば、5μm以上70μm以下である。
The
正極層22は、正極活物質と導電助剤と結着剤とを含む層状部材であり、略矩形状を呈している。本実施形態の正極活物質は、例えば、複合酸化物、金属リチウム、及び硫黄等である。複合酸化物の組成には、例えば、鉄、マンガン、チタン、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムの少なくとも1つと、リチウムとが含まれる。複合酸化物の例には、オリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO4)が挙げられる。結着剤は、活物質又は導電助剤を集電体の表面に繋ぎ止め、電極中の導電ネットワークを維持する役割を果たすものである。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、デンプン−アクリル酸グラフト重合体を例示することができる。これらの結着剤を単独で又は複数で採用すれば良い。
The
導電助剤は、例えば、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等である。粘度調整溶媒は、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等である。 The conductive auxiliary agent is, for example, acetylene black, carbon black, graphite or the like. The viscosity adjusting solvent is, for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) or the like.
負極層23は、負極活物質と導電助剤と結着剤とを含む層状部材であり、略矩形状を呈している。本実施形態の負極活物質は、例えば、黒鉛、人造黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、金属化合物、リチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物、ホウ素添加炭素等である。リチウムと合金化可能な元素の例としては、シリコン(ケイ素)及びスズが挙げられる。導電助剤及び結着剤は正極層22と同様のものを用いることができる。
The
正極終端電極18は、積層体14の方向Zにおける一方の端部に設けられている。正極終端電極18は、電極体21の一方の主面21aにのみ上記の正極層(活物質)22が塗工されて形成された電極である。すなわち、方向Zにおいて積層体14の一端に配置される電極体21の主面21b上には、負極層23が配置されていない。
The positive
負極終端電極19は、積層体14の方向Zにおける他方の端部に設けられている。負極終端電極19も、正極終端電極18と同様に、電極体21の一方の主面21bにのみ負極層(活物質)23が塗工されて形成された電極である。すなわち、方向Zにおいて積層体14の他端に配置される電極体21の主面21a上には、正極層22が配置されていない。
The negative
セパレータ17は、隣り合うバイポーラ電極16,16の間、バイポーラ電極16と正極終端電極18との間、及びバイポーラ電極16と負極終端電極19との間のそれぞれを隔てる層状部材であり、略矩形状を呈している。セパレータ17は、隣り合うバイポーラ電極16,16の間、バイポーラ電極16と正極終端電極18との間、及びバイポーラ電極16と負極終端電極19との間の短絡を防止する部材である。セパレータ17は、正極層22及び負極層23に含まれる電解質によって構成されてもよい。セパレータ17が固体電解質によって構成される場合、セパレータ17は、略矩形板形状を呈してもよい。セパレータ17の厚みは、例えば、1μm以上20μm以下である。
The
セパレータ17は、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルムである。セパレータ17は、ポリプロピレン、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等でもよい。セパレータ17は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されてもよい。
The
封止部材15は、積層体14に含まれる複数のバイポーラ電極16、複数のセパレータ17、正極終端電極18、及び負極終端電極19を保持する部材であり、絶縁性を有している。より詳細には、封止部材15は、バイポーラ電極16、正極終端電極18、及び負極終端電極19を構成する電極体21を保持している。封止部材15は、積層体14の外周面(側面)を封止するように略矩形枠形状を呈する封止部材、及び、積層体14内のバイポーラ電極16同士の短絡を防止する短絡防止部材としても機能し得る。
The sealing
封止部材15を形成する材料の例には、耐熱性を示す樹脂部材等が含まれる。耐熱性を示す樹脂部材の例には、ポリイミド、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)及びPA66等が含まれる。
Examples of the material forming the sealing
封止部材15によって封止された空間Sには、図示しない電解液が収容されている。電解液の例としては、環状カーボネート、環状エステル、鎖状カーボネート、鎖状エステル、エーテル類等が使用できる。電解液に含まれる支持塩は、例えばリチウム塩である。リチウム塩は、例えば、LiBF4、LiPF6、LiN(FSO2)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、もしくはこれらの混合物である。
An electrolytic solution (not shown) is housed in the space S sealed by the sealing
次に、図1及び図2を参照しながら、正極集電板12p、正極集電板12及び負極集電板13の構成についてより詳細に説明する。正極集電板12p、正極集電板12及び負極集電板13は、例えば、銅板、アルミニウム板、チタン板、もしくはニッケル板等の導電板である。正極集電板12pは、第1蓄電モジュール11aの正極終端電極18と電気的に接続される。正極集電板12pは、方向Zから見てバイポーラ電極16及びセパレータ17に重なっており、略矩形状を呈している。正極集電板12pの厚みは、例えば、1mm以上5mm以下である。
Next, the configurations of the positive electrode
正極集電板12は、第2蓄電モジュール11bの正極終端電極18と電気的に接続される。正極集電板12は、電極体21に接触する本体部12aと、方向Xにおいて本体部12aの縁12bの一部から突出する突出部12cとを有する。突出部12cは接続部材3に接続される。本体部12aは、方向Zから見てバイポーラ電極16及びセパレータ17に重なる部分であり、略矩形状を呈している。本体部12aは、正極集電板12pと同じ構成を有する。正極集電板12の厚みは、例えば、1mm以上5mm以下である。
The positive electrode
負極集電板13は、方向Zから見て例えば略矩形状を呈している。第1負極集電板13は、第1蓄電モジュール11aの負極終端電極19と電気的に接続される。第2負極集電板13は、第2蓄電モジュール11bの負極終端電極19と電気的に接続される。各負極集電板13は、電極体21に接触する本体部13aと、方向Xにおいて本体部13aの縁13bの一部から突出する突出部13cとを有する。突出部13cは接続部材4に接続される。本体部13aは、方向Zにおいてバイポーラ電極16及びセパレータ17に重なる部分であり、略矩形状を呈している。負極集電板13の厚みは、例えば、1mm以上5mm以下である。
The negative electrode
第1蓄電モジュール11a及び第2蓄電モジュール11bは、正極終端電極18が互いに対向するように配置されている。正極集電板12p及び正極集電板12は、互いに対向する二つの正極終端電極18にそれぞれ接触するように配置されている。したがって、蓄電装置1では、第1蓄電モジュール11a及び第2蓄電モジュール11bが電気的に並列に接続される。
The first
本実施形態の蓄電装置1では、熱交換器30、正極集電板12p及び正極集電板12が方向Xにおいて互いに位置決めされているので、例えば振動が蓄電装置1に加えられても、方向Xにおいて熱交換器30、正極集電板12p及び正極集電板12の位置が互いにずれ難い。さらに、本実施形態では、1つの板状部材35を折り曲げることによって、正極集電板12p、正極集電板12及び連結板34が形成されている。そのため、熱交換器30、正極集電板12p及び正極集電板12を方向Z及び方向Xの両方において互いに位置決めできる。また、蓄電装置1を製造する際においても、熱交換器30、正極集電板12p及び正極集電板12を方向X及び方向Zにおいて互いに位置決めできるので、蓄電装置1を容易に組み立てることができる。
In the power storage device 1 of the present embodiment, since the
図3は、変形例に係るユニットを模式的に示す図である。図3に示されるユニットU2は、図1のユニットU1に代えて使用可能である。ユニットU2は、正極集電板12pが、方向Xにおいて端部12peとは反対側の屈曲した端部12pe1を有し、正極集電板12が、方向Xにおいて端部12eとは反対側の屈曲した端部12e1を有すること以外はユニットU1と同じ構成を有する。端部12pe1は、方向Xにおいて熱交換器30の端部よりも外側に突出しており、方向Zにおいて正極集電板12pから正極集電板12に向かって突出するように屈曲している。端部12e1は、方向Xにおいて熱交換器30の端部よりも外側に突出しており、方向Zにおいて正極集電板12から正極集電板12pに向かって突出するように屈曲している。屈曲した端部12pe1及び端部12e1により、方向Xにおいて熱交換器30が連結板34から離れるように移動することが規制される。屈曲した端部12pe1及び端部12e1は、熱交換器30、正極集電板12p及び正極集電板12を方向Xにおいて互いに位置決めするための位置決め部である。正極集電板12p及び正極集電板12のうちいずれか一方のみが屈曲した端部(端部12pe1又は端部12e1)を有してもよい。端部12pe1又は端部12e1により、方向Xのうち連結板34から離れる方向への熱交換器30の移動が規制される。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a unit according to a modified example. The unit U2 shown in FIG. 3 can be used in place of the unit U1 shown in FIG. In the unit U2, the positive electrode
図4(a)及び(b)は、他の変形例に係るユニットを模式的に示す図である。図4(a)に示されるユニットU3は、図1のユニットU1に代えて使用可能である。ユニットU3は、正極集電板12pと対向する正極集電板12の主面に複数の突起12fが設けられていること以外はユニットU1と同じ構成を有する。図4(b)に示されるように、方向Zから見て、複数の突起12fは、熱交換器30の縁に沿って配置される。図4(b)では、正極集電板12p及び正極集電板12の突出部12cが省略されている。各突起12fは、熱交換器30に当接している。方向Xに沿って配置された突起12fは、連結板34と共に方向Yにおける熱交換器30の移動を規制する。方向Xに沿って配置された突起12fは、熱交換器30、正極集電板12p及び正極集電板12を方向Yにおいて互いに位置決めするための位置決め部である。方向Yに沿って配置された突起12fは、方向Xにおける熱交換器30の移動を規制する。方向Yに沿って配置された突起12fは、熱交換器30、正極集電板12p及び正極集電板12を方向Xにおいて互いに位置決めするための位置決め部である。したがって、突起12f及び連結板34によって、熱交換器30、正極集電板12p及び正極集電板12を方向X、方向Y及び方向Zにおいて保持できる。
4 (a) and 4 (b) are diagrams schematically showing units according to other modified examples. The unit U3 shown in FIG. 4A can be used in place of the unit U1 shown in FIG. The unit U3 has the same configuration as the unit U1 except that a plurality of
正極集電板12は、複数の突起12fに代えて、単一の突起12fを有してもよいし、熱交換器30の縁に沿って配置される単一又は複数の壁を有してもよい。正極集電板12と対向する正極集電板12pの主面に1つ以上の突起12fが設けられてもよい。
The positive electrode
図5は、他の実施形態に係る蓄電装置を示す概略側面図である。図5に示される蓄電装置101は、ユニットU1に代えてユニットU4を備え、第2蓄電モジュール11bが方向Zにおいて反転しており、第2蓄電モジュール11bに接続された負極集電板13に代えて正極集電板12を備えること以外は図1の蓄電装置1と同じ構成を備える。
FIG. 5 is a schematic side view showing a power storage device according to another embodiment. The
ユニットU4は、絶縁性を有する熱交換器130と、方向Zにおいて第1蓄電モジュール11aと熱交換器130との間に少なくとも部分的に配置された正極集電板112(第1集電板)と、方向Zにおいて第2蓄電モジュール11bと熱交換器130との間に少なくとも部分的に配置された負極集電板113(第2集電板)とを備える。本実施形態では、正極集電板112の本体部12aが方向Zにおいて第1蓄電モジュール11aと熱交換器130との間に配置され、負極集電板113の本体部13aが方向Zにおいて第2蓄電モジュール11bと熱交換器130との間に配置される。
The unit U4 has an insulating
正極集電板112は、熱交換器130に対向する主面に設けられた凸部12gを有すること以外は正極集電板12と同じ構成を有する。すなわち、正極集電板112は、第1蓄電モジュール11aの正極終端電極18(第1電極)と電気的に接続される本体部12aと、本体部12aの縁12bの一部から突出する突出部12cとを有する。凸部12gは例えばドーム状又はお椀状を呈する。
The positive electrode
負極集電板113は、熱交換器130に対向する主面に設けられた凸部13gを有すること以外は負極集電板13と同じ構成を有する。すなわち、負極集電板113は、第2蓄電モジュール11bの負極終端電極19(第2電極)と電気的に接続される本体部13aと、本体部13aの縁13bの一部から突出する突出部13cとを有する。凸部13gは例えばドーム状又はお椀状を呈する。
The negative electrode
熱交換器130は、凸部12gに嵌合する凹部30bと凸部13gに嵌合する凹部30cとを有し、方向Zから見て外側に突出した端部30aを有すること以外は、熱交換器30と同じ構成を有する。端部30aは、方向Zから見て、正極集電板112の本体部12aの縁12b及び負極集電板113の本体部13aの縁13bよりも蓄電装置101の外側に突出している。方向Zから見て、端部30aは、縁12b又は縁13bの全周にわたって連続的又は離散的に外側に突出してもよいし、縁12b又は縁13bの一部において外側に突出してもよい。
The
凸部12g及び凹部30bは、熱交換器130及び正極集電板112を方向Zに交差する方向において互いに位置決めするための位置決め部である。凸部13g及び凹部30cは、熱交換器130及び負極集電板113を方向Zに交差する方向において互いに位置決めするための位置決め部である。方向Zから見て、凸部12gは、縁12bの全周にわたって連続的又は離散的に設けられてもよいし、縁12bの一部に沿って設けられてもよい。方向Zから見て、凸部13gは、縁13bの全周にわたって連続的又は離散的に設けられてもよいし、縁13bの一部に沿って設けられてもよい。
The
正極集電板12及び正極集電板112の突出部12cは接続部材3に接続される。負極集電板13及び負極集電板113の突出部13cは接続部材4に接続される。よって、蓄電装置101では、第1蓄電モジュール11a及び第2蓄電モジュール11bが電気的に並列に接続される。
The positive electrode
蓄電装置101では、方向Zから見て、熱交換器130の端部30aが、正極集電板112の本体部12aの縁12b及び負極集電板113の本体部13aの縁13bの両方よりも蓄電装置101の外側に突出している。これにより、正極集電板112と負極集電板113との間の短絡を抑制することができる。例えば熱交換器130の流路32が熱交換器130の端部30aに設けられており、流路32を通る導電性の冷却用流体が流路32から漏れた場合であっても、導電性の冷却用流体が正極集電板112及び負極集電板113に到達し難い。方向Zに交差する方向において、縁12b及び縁13bの位置が異なる場合、熱交換器130の端部30aは、縁12b及び縁13bのいずれか一方よりも外側に突出している。
In the
図6は、他の変形例に係るユニットを模式的に示す図である。図6に示されるユニットU5は、図5のユニットU4に代えて使用可能である。ユニットU5は、正極集電板112及び負極集電板113に代えて正極集電板12及び負極集電板13をそれぞれ備え、
熱交換器130が凹部30b及び凹部30cを有しておらず、熱交換器130が端部30aに代えて端部30dを有すること以外はユニットU4と同じ構成を有する。方向Zに交差する方向において、熱交換器130の端部30dは、方向Zにおいて正極集電板12と負極集電板13との間隔よりも大きい最大幅を有すること以外は端部30aと同じ構成を有する。熱交換器130の端部30dによって、方向Zに交差する方向における正極集電板12及び負極集電板13の移動が規制される。熱交換器130の端部30dは、方向Zに交差する方向において、熱交換器130、正極集電板12及び負極集電板13を互いに位置決めするための位置決め部である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a unit according to another modification. The unit U5 shown in FIG. 6 can be used in place of the unit U4 shown in FIG. The unit U5 includes a positive electrode
The
図7は、他の変形例に係るユニットを模式的に示す図である。図7に示されるユニットU6は、図5のユニットU4に代えて使用可能である。ユニットU6は、正極集電板112が凸部12gに代えて凸部12hを有し、負極集電板113が凸部13gに代えて凸部13hを有し、熱交換器130が、凹部30b及び凹部30cに代えて段差部30f及び段差部30gをそれぞれ有し、端部30aに代えて端部30eを有すること以外はユニットU4と同じ構成を有する。凸部12h及び凸部13hは、形状が異なること以外は凸部12g及び凸部13gと同じ構成を有する。方向Zに交差する方向において、熱交換器130の端部30eは、方向Zにおいて正極集電板12と負極集電板13との間隔よりも小さい幅を有すること以外は端部30aと同じ構成を有する。そのような端部30eによって、正極集電板112の凸部12hに係合する段差部30fと、負極集電板113の凸部13hに係合する段差部30gとが形成される。凸部12hが段差部30fに係合し、凸部13hが段差部30gに係合することによって、方向Zに交差する方向における正極集電板112、負極集電板113及び熱交換器130の移動が規制される。凸部12h、段差部30f、凸部13h及び段差部30gは、方向Zに交差する方向において、熱交換器130、正極集電板112及び負極集電板113を互いに位置決めするための位置決め部である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a unit according to another modification. The unit U6 shown in FIG. 7 can be used in place of the unit U4 shown in FIG. In the unit U6, the positive electrode
図8は、他の実施形態に係る蓄電装置を示す概略側面図である。図8に示される蓄電装置201は、ユニットU4に代えてユニットU7を備えること以外は図5の蓄電装置101と同じ構成を備える。
FIG. 8 is a schematic side view showing a power storage device according to another embodiment. The
ユニットU7は、熱交換器30と、方向Zにおいて第1蓄電モジュール11aと熱交換器30との間に配置された正極集電板12p(第1集電板)と、方向Zにおいて第2蓄電モジュール11bと熱交換器30との間に配置された負極集電板13p(第2集電板)とを備える。負極集電板13pは、突出部13cを備えないこと以外は負極集電板13と同じ構成を有する。
The unit U7 includes a
本実施形態では、正極集電板12p及び負極集電板13pが、正極集電板12pの端部12peと負極集電板13pの端部13peとを互いに連結する連結板34と共に板状部材135を構成する。正極集電板12p、負極集電板13p及び連結板34は、1つの板状部材135を方向Yから見てU字状に折り曲げることによって形成されている。よって、熱交換器30は、正極集電板12p、負極集電板13p及び連結板34によって囲まれる。これにより、方向X及び方向Zにおける熱交換器30の移動を規制できる。このようにして、熱交換器30、正極集電板12p及び負極集電板13pは、方向X及び方向Zの両方において互いに位置決めされる。また、1つの板状部材135を折り曲げることによって、正極集電板12p、負極集電板13p及び連結板34を形成する場合、正極集電板12p、負極集電板13p及び連結板34を容易に製造できる。
In the present embodiment, the positive electrode
第1蓄電モジュール11aの正極終端電極18と第2蓄電モジュール11bの負極終端電極19とが互いに対向するように、第1蓄電モジュール11a及び第2蓄電モジュール11bは配置されている。正極集電板12pは第1蓄電モジュール11aの正極終端電極18と電気的に接続される。負極集電板13pは第2蓄電モジュール11bの負極終端電極19と電気的に接続される。正極集電板12pは接続部材3に接続されていない。負極集電板13pは接続部材4に接続されていない。正極集電板12p及び負極集電板13pは連結板34により互いに接続されている。よって、電流は、正極集電板12pから連結板34を通って負極集電板13pに流れる。したがって、蓄電装置201では、第1蓄電モジュール11a及び第2蓄電モジュール11bが電気的に直列に接続される。
The first
図9は、他の変形例に係るユニットを模式的に示す図である。図9に示されるユニットU8は、図1のユニットU1に代えて使用可能である。ユニットU8は、連結板34に代えて挟持部材36を備えること以外はユニットU1と同じ構成を有する。よって、ユニットU8では、正極集電板12pと正極集電板12とが互いに別体となっている。挟持部材36は、熱交換器30、正極集電板12p及び正極集電板12が、方向Zにおいて互いに保持されるように、正極集電板12p及び正極集電板12を挟む。挟持部材36によって、方向Z及び方向Zに交差する方向(例えば、方向X)において、熱交換器30、正極集電板12p及び正極集電板12の移動が規制される。挟持部材36は、例えばクリップである。挟持部材36は、導電性を有してもよいし、絶縁性を有してもよい。挟持部材36が絶縁性を有する場合、例えば熱交換器30が導電性を有してもよいし、正極集電板12pが、接続部材3に接続される突出部12cを有してもよい。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a unit according to another modification. The unit U8 shown in FIG. 9 can be used in place of the unit U1 shown in FIG. The unit U8 has the same configuration as the unit U1 except that the holding
図10は、他の変形例に係るユニットを模式的に示す図である。図10に示されるユニットU9は、図1のユニットU1に代えて使用可能である。ユニットU9は、連結板34に代えて第1接着剤40及び第2接着剤42を備えること以外はユニットU1と同じ構成を有する。よって、ユニットU9では、正極集電板12pと正極集電板12とが互いに別体となっている。第1接着剤40によって、正極集電板12pと第1蓄電モジュール11aとが互いに接着される。第2接着剤42によって、正極集電板12と第2蓄電モジュール11bとが互いに接着される。これにより、熱交換器30、正極集電板12p及び正極集電板12を方向X、方向Y及び方向Zにおいて保持できる。第2接着剤42は、第1接着剤40と同じ種類の接着剤であってもよいし、第1接着剤40と異なる種類の接着剤であってもよい。第1接着剤40及び第2接着剤42は導電性接着剤であってもよいし、絶縁性接着剤であってもよい。第1接着剤40及び第2接着剤42が絶縁性接着剤である場合、例えば正極集電板12pが、接続部材3に接続される突出部12cを有してもよいし、導電性の挟持部材36を用いてもよい。
FIG. 10 is a diagram schematically showing a unit according to another modification. The unit U9 shown in FIG. 10 can be used in place of the unit U1 shown in FIG. The unit U9 has the same configuration as the unit U1 except that the
第1接着剤40に代えて、正極集電板12pと第1蓄電モジュール11aとを互いに溶着してもよい。例えば、正極集電板12pと封止部材15とを互いに溶着することができる。同様に、第2接着剤42に代えて、正極集電板12と第2蓄電モジュール11bとを互いに溶着してもよい。例えば、正極集電板12と封止部材15とを互いに溶着することができる。
Instead of the
以上、本開示の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本開示は上記実施形態に限定されない。上記各実施形態及び各変形例は任意に組み合わされ得る。 Although the preferred embodiments of the present disclosure have been described in detail above, the present disclosure is not limited to the above embodiments. Each of the above embodiments and modifications can be arbitrarily combined.
例えば、図8のユニットU7において、連結板34に代えて図9の挟持部材36を用いてもよいし、連結板34に代えて図10の第1接着剤40及び第2接着剤42を用いてもよい。
For example, in the unit U7 of FIG. 8, the sandwiching
1,101,201…蓄電装置、11a…第1蓄電モジュール、11b…第2蓄電モジュール、12…正極集電板(第2集電板)、12a,13a…本体部、12b,13b…縁、30a,30d,30e…端部、12p,112…正極集電板(第1集電板)、13p,113…負極集電板(第2集電板)、18…正極終端電極(第1電極)、19…負極終端電極(第2電極)、30,130…熱交換器、34…連結板、35,135…板状部材、36…挟持部材、40…第1接着剤、42…第2接着剤。 1,101,201 ... Power storage device, 11a ... First power storage module, 11b ... Second power storage module, 12 ... Positive electrode current collector plate (second current collection plate), 12a, 13a ... Main body, 12b, 13b ... Edge, 30a, 30d, 30e ... end, 12p, 112 ... positive electrode current collector plate (first current collector plate), 13p, 113 ... negative electrode current collector plate (second current collector plate), 18 ... positive electrode terminal electrode (first electrode) ), 19 ... Negative electrode terminal electrode (second electrode), 30, 130 ... Heat exchanger, 34 ... Connecting plate, 35, 135 ... Plate-shaped member, 36 ... Holding member, 40 ... First adhesive, 42 ... Second adhesive.
Claims (6)
前記第1方向において前記第1蓄電モジュールと前記第2蓄電モジュールとの間に少なくとも部分的に配置され、前記第1蓄電モジュール及び前記第2蓄電モジュールと熱交換を行うための熱交換器と、
前記第1方向において前記第1蓄電モジュールと前記熱交換器との間に少なくとも部分的に配置され、前記第1蓄電モジュールと電気的に接続された第1集電板と、
前記第1方向において前記第2蓄電モジュールと前記熱交換器との間に少なくとも部分的に配置され、前記第2蓄電モジュールと電気的に接続された第2集電板と、
を備え、
前記熱交換器、前記第1集電板及び前記第2集電板が、前記第1方向に交差する第2方向において互いに位置決めされている、蓄電装置。 The first power storage module and the second power storage module stacked in the first direction,
A heat exchanger that is at least partially arranged between the first power storage module and the second power storage module in the first direction and that exchanges heat with the first power storage module and the second power storage module.
A first current collector plate, which is at least partially arranged between the first power storage module and the heat exchanger in the first direction and is electrically connected to the first power storage module.
A second current collector plate, which is at least partially arranged between the second power storage module and the heat exchanger in the first direction and is electrically connected to the second power storage module.
With
A power storage device in which the heat exchanger, the first current collector plate, and the second current collector plate are positioned with each other in a second direction intersecting the first direction.
前記第2集電板が、前記第2蓄電モジュールの第2電極と電気的に接続される本体部を有し、前記第2電極は前記第1電極とは異なる極性を有し、
前記第1方向から見て、前記熱交換器の端部が、前記第1集電板の前記本体部の縁及び前記第2集電板の前記本体部の縁の少なくとも一方よりも前記蓄電装置の外側に突出している、請求項1又は請求項2に記載の蓄電装置。 The first current collector plate has a main body portion that is electrically connected to the first electrode of the first power storage module.
The second current collector plate has a main body portion that is electrically connected to the second electrode of the second power storage module, and the second electrode has a polarity different from that of the first electrode.
When viewed from the first direction, the end of the heat exchanger is more than at least one of the edge of the main body of the first current collector and the edge of the main body of the second current collector. The power storage device according to claim 1 or 2, which protrudes to the outside of the above.
前記熱交換器と前記第2集電板とが第2接着剤によって互いに接着されている、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の蓄電装置。 The heat exchanger and the first current collector plate are adhered to each other by a first adhesive.
The power storage device according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat exchanger and the second current collector are bonded to each other by a second adhesive.
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