JP2022186359A - 蓄電装置 - Google Patents

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Koki Maeda
泰行 岩嶋
Yasuyuki IWASHIMA
敦之 小西
Atsushi Konishi
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Abstract

Figure 2022186359000001
【課題】蓄電素子の絶縁性の向上を図ることができる蓄電装置を提供する。
【解決手段】蓄電装置1は、極板が第一方向に積層された電極体260を有し、第一方向と交差する第二方向に配列される複数の蓄電素子200と、第一方向において複数の蓄電素子200と隣り合う位置に、複数の蓄電素子200に亘って配置される第一スペーサ310と、第一方向において第一スペーサ310とで複数の蓄電素子200を挟む位置に、複数の蓄電素子200に亘って配置される第二スペーサ320と、を備え、第一スペーサ310は、第一方向及び第二方向と交差する第三方向に延設され、かつ、複数の蓄電素子200の間に向けて突出し、複数の蓄電素子200の間に配置される第一突出部313を有し、第二スペーサ320は、第三方向に延設され、かつ、第一突出部313に向けて突出する第二突出部323を有する。
【選択図】図6

Description

本発明は、蓄電素子とスペーサとを備える蓄電装置に関する。
従来、複数の蓄電素子とスペーサとを備え、スペーサが、当該複数の蓄電素子と隣り合う位置に当該複数の蓄電素子に亘って配置される構成の蓄電装置が知られている。例えば、特許文献1には、複数の単電池(蓄電素子)と隣り合う位置に、当該複数の単電池に亘ってスペーサが配置された組電池(蓄電装置)が開示されている。
特開2009-87541号公報
上記従来のような構成の蓄電装置では、蓄電素子の絶縁性を十分には確保できていないおそれがある。例えば、上記特許文献1に開示された蓄電装置では、複数の蓄電素子のスペーサ側においては、スペーサによって複数の蓄電素子の絶縁性を向上できているが、蓄電素子同士の間においては、絶縁性の向上を図ることができていない。
本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目してなされたものであり、蓄電素子の絶縁性の向上を図ることができる蓄電装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電装置は、極板が第一方向に積層された電極体を有し、前記第一方向と交差する第二方向に配列される複数の蓄電素子と、前記第一方向において前記複数の蓄電素子と隣り合う位置に、前記複数の蓄電素子に亘って配置される第一スペーサと、前記第一方向において前記第一スペーサとで前記複数の蓄電素子を挟む位置に、前記複数の蓄電素子に亘って配置される第二スペーサと、を備え、前記第一スペーサは、前記第一方向及び前記第二方向と交差する第三方向に延設され、かつ、前記複数の蓄電素子の間に向けて突出し、前記複数の蓄電素子の間に配置される第一突出部を有し、前記第二スペーサは、前記第三方向に延設され、かつ、前記第一突出部に向けて突出する第二突出部を有する。
これによれば、蓄電装置は、複数の蓄電素子を挟む位置に、複数の蓄電素子に亘って配置される第一スペーサ及び第二スペーサを備えている。第一スペーサは、第三方向に延設され、複数の蓄電素子の間に向けて突出する第一突出部を有し、第二スペーサは、第三方向に延設され、第一突出部に向けて突出する第二突出部を有している。このように、第一スペーサ及び第二スペーサが、複数の蓄電素子の両側に配置されることで、複数の蓄電素子の当該両側での絶縁性を向上できる。第一スペーサの第一突出部及び第二スペーサの第二突出部が、複数の蓄電素子の間で延設して配置されることで、複数の蓄電素子の間の絶縁性を向上できる。これらにより、蓄電素子の絶縁性の向上を図ることができる。
前記第一突出部及び前記第二突出部は、前記第三方向において、前記複数の蓄電素子の一端部から他端部まで延設されて配置されることにしてもよい。
これによれば、第一スペーサの第一突出部及び第二スペーサの第二突出部を、複数の蓄電素子の一端部から他端部まで延設することで、複数の蓄電素子の間の絶縁性をより向上させることができる。これにより、蓄電素子の絶縁性の向上を図ることができる。
前記第一突出部及び前記第二突出部は、互いに係合することで互いの位置を位置決めする位置決め部を有することにしてもよい。
これによれば、第一スペーサの第一突出部及び第二スペーサの第二突出部が位置決め部を有することで、第一スペーサ及び第二スペーサを互いに位置決めできるため、第一スペーサまたは第二スペーサが蓄電素子に対して移動するのを抑制できる。これにより、蓄電素子の絶縁性の向上を図ることができる。
さらに、前記第一方向において前記複数の蓄電素子、前記第一スペーサ及び前記第二スペーサを挟む位置に、前記複数の蓄電素子に亘って配置される一対のエンドプレートを備えることにしてもよい。
これによれば、複数の蓄電素子、第一スペーサ及び第二スペーサを挟む位置に、複数の蓄電素子に亘って一対のエンドプレートを配置する。これにより、エンドプレートが金属等の導電部材で形成されている場合でも、第一スペーサ及び第二スペーサによって、複数の蓄電素子と一対のエンドプレートとの間の絶縁性を向上できるため、蓄電素子の絶縁性の向上を図ることができる。一対のエンドプレートで、複数の蓄電素子を一括して挟むことができるため、蓄電素子ごとに一対のエンドプレートを配置する構成よりも、部品点数を低減できる。
さらに、前記第一突出部及び前記第二突出部を貫通した状態で配置され、前記一対のエンドプレートを接合する接合部材を備えることにしてもよい。
これによれば、一対のエンドプレートを接合する接合部材を、第一突出部及び第二突出部に貫通させて配置することで、接合部材が金属等の導電部材で形成されている場合でも、蓄電素子が接合部材と導通するのを抑制できる。これにより、接合部材を介して蓄電素子とエンドプレートとが導通するのを抑制できるため、蓄電素子の絶縁性の向上を図ることができる。接合部材を第一突出部及び第二突出部に貫通させて配置することで、複数の蓄電素子の間で一対のエンドプレートを接合できるため、一対のエンドプレートを強固に接合できる。これにより、エンドプレートを厚くしたり高強度の部材で形成したりする必要性が低くなるため、蓄電装置の小型化、軽量化及びコスト低減等を図ることができる。
本発明は、蓄電装置として実現できるだけでなく、第一スペーサと第二スペーサとの組み合わせ、または、第一スペーサと第二スペーサと一対のエンドプレートとの組み合わせとしても実現できる。
本発明における蓄電装置によれば、蓄電素子の絶縁性の向上を図ることができる。
実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電装置が備える構成要素を分解して示す分解斜視図である。 実施の形態に係る蓄電装置が備える構成要素を分解して示す分解斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る外装体(第一外装体及び第二外装体)の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係るスペーサ(第一スペーサ及び第二スペーサ)の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る外装体(第一外装体及び第二外装体)とスペーサ(第一スペーサ及び第二スペーサ)との位置関係を示す断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態(その変形例も含む)に係る蓄電装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。
以下の説明及び図面中において、蓄電装置の長手方向、蓄電ユニットと制御ユニットとの並び方向、蓄電素子の容器の短側面の対向方向、または、蓄電素子が有する一対の電極端子の並び方向を、X軸方向と定義する。蓄電装置の短手方向、蓄電素子とバスバープレートとバスバーとバスバーカバーとの並び方向、蓄電素子の容器の本体と蓋との並び方向、または、蓄電素子の電極端子の突出方向を、Y軸方向と定義する。蓄電装置の外装体の本体と蓋との並び方向、蓄電素子とスペーサとの並び方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、蓄電素子の電極体の極板の積層方向、または、上下方向を、Z軸方向と定義する。これらX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに交差(本実施の形態では直交)する方向である。なお、使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Z軸方向を上下方向として説明する。
以下の説明において、例えば、X軸プラス方向とは、X軸の矢印方向を示し、X軸マイナス方向とは、X軸プラス方向とは反対方向を示す。Y軸方向及びZ軸方向についても同様である。以下では、Z軸方向を第一方向とも呼び、X軸方向を第二方向とも呼び、Y軸方向を第三方向とも呼ぶ場合がある。平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、2つの方向が平行である、とは、当該2つの方向が完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行であること、すなわち、例えば数%程度の差異を含むことも意味する。さらに、以下の説明において、「絶縁」と表現する場合、「電気的な絶縁」を意味する。
(実施の形態)
[1 蓄電装置1の全般的な説明]
まず、本実施の形態における蓄電装置1の概略構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る蓄電装置1の外観を示す斜視図である。図2及び図3は、本実施の形態に係る蓄電装置1が備える構成要素を分解して示す分解斜視図である。なお、図3は、図2に示した外装体100、蓄電素子200及びスペーサ300をさらに分解した構成を示している。
蓄電装置1は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる装置であり、本実施の形態では、略直方体形状を有している。例えば、蓄電装置1は、電力貯蔵用途または電源用途等に使用される電池モジュール(組電池)である。具体的には、蓄電装置1は、例えば、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、及び、化石燃料(ガソリン、軽油、液化天然ガス等)自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール、リニアモーターカー、並びに、ディーゼル機関及び電気モーターの両方を備えるハイブリッド電車が例示される。蓄電装置1は、家庭用または事業用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。
図1及び図2に示すように、蓄電装置1は、蓄電ユニット10と、制御ユニット20とを備え、蓄電ユニット10は、外装体100と、端子ユニット30とを有している。つまり、以下では、蓄電装置1のうちの蓄電素子200を有する部分を蓄電ユニット10と称し、蓄電素子200を制御する制御機器を有する部分を制御ユニット20と称する。図2及び図3に示すように、外装体100の内方には、蓄電素子200、スペーサ300(第一スペーサ310及び第二スペーサ320)、バスバープレート400、バスバー500(510~530)、バスバーカバー600、及び、制御ユニット20等が収容されている。蓄電装置1は、上記の構成要素の他、蓄電素子200から排出されるガスを外装体100の外方へ排気するための排気部等を備えていてもよい。
端子ユニット30は、蓄電装置1の正極側または負極側のモジュール端子(総端子)である外部端子31aを有する部材であり、外装体100のY軸マイナス方向の側壁(後述の長側壁120b)のX軸マイナス方向の端部に取り付けられる。端子ユニット30は、バスバー31を有している。バスバー31は、板状の導電部材であり、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ニッケル等の金属製の導電部材若しくはそれらの組み合わせ、または、金属以外の導電性の部材で形成されている。バスバー31は、Y軸プラス方向の端部がバスバー520に接続され、かつ、Y軸マイナス方向の端部が外部端子31aとしての機能を有する構成となっている。外部端子31aは、例えば、負極側の外部端子である。これにより、蓄電ユニット10が有する蓄電素子200と外部端子31aとが、バスバー520を介して電気的に接続される。バスバー31とバスバー520とは、ボルト締結によって接続(接合)されるが、溶接等によって接続(接合)されてもよい。
制御ユニット20は、蓄電ユニット10が有する蓄電素子200を制御する制御機器(図示せず)を有する装置であり、具体的には、蓄電素子200を制御するBMS(Battery Management System)である。当該制御機器は、例えば、蓄電素子200の充放電を制御する回路基板、ヒューズ、リレー、FET(Field Effect Transistor)等の半導体スイッチ、シャント抵抗等である。
外装体100には、X軸プラス方向かつY軸マイナス方向の端部に、蓄電装置1の正極側または負極側のモジュール端子(総端子)である外部端子21が配置されている。外部端子21は、端子ユニット30の外部端子31aとは異なる極性の端子(例えば、正極側の外部端子)である。外部端子21は、蓄電素子200と電気的に接続される。蓄電装置1は、これら外部端子21及び31aを介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。外部端子21は、例えば、バスバー31に使用可能ないずれかの導電性の材料等で形成されている。
外装体100は、蓄電装置1(蓄電ユニット10)の筐体(外殻)を構成する箱形(略直方体形状)の容器(モジュールケース)である。外装体100は、蓄電素子200等の外方に配置され、これら蓄電素子200等を所定の位置で固定し、衝撃等から保護する。外装体100は、Z軸方向(第一方向)に並んで配置される第一外装体110及び第二外装体120と、第一外装体110及び第二外装体120を接合するための接合部材130及び140並びにカラー150と、を有している。
第一外装体110は、第二外装体120のZ軸マイナス方向に配置され、外装体100の底壁を構成する扁平な矩形状の部材であり、蓄電素子200等が載置される。第二外装体120は、外装体100の本体(底壁以外の部位)を構成する有底矩形筒状の部材であり、第一外装体110と接続(接合)されて蓄電素子200等を覆う。第二外装体120は、上壁120aと、一対の長側壁120bと、一対の短側壁120cとを有している。つまり、第二外装体120には、Z軸マイナス方向に向く開口が形成されており、第一外装体110は、第二外装体120の当該開口を塞ぐ蓋体として機能する。第一外装体110及び第二外装体120は、例えば、安全性(耐圧壊性)確保の観点等から、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鋼板等の金属部材、または、絶縁塗装等の絶縁処理が施された当該金属部材等の剛性の高い部材で形成されている。第一外装体110及び第二外装体120は、例えばアルミダイカスト等で形成できる。第一外装体110及び第二外装体120は、同じ材質の部材で形成されていてもよいし、異なる材質の部材で形成されていてもよい。
具体的には、第一外装体110が有する接続部111及び112と、第二外装体120が有する接続部121等とが、接合部材130、140及びカラー150を用いて接合されて、第一外装体110と第二外装体120とが接続(固定)される。第二外装体120のY軸マイナス方向の壁部(側壁)である長側壁120bは、蓄電素子200とで、バスバープレート400、バスバー500(510~530)、及び、バスバーカバー600を挟む位置に配置される。当該長側壁120bには、貫通孔125が形成されている。貫通孔125は、長側壁120bのX軸マイナス方向の端部に配置される、長側壁120bをY軸方向に貫通するY軸方向から見て矩形状の貫通孔である。貫通孔125は、端子ユニット30のバスバー31をバスバー520に接続(接合)する際に、バスバー31が貫通する貫通孔である。
本実施の形態では、第一外装体110及び第二外装体120は、互いに接合されて、蓄電素子200を挟み込む。つまり、第一外装体110及び第二外装体120は、Z軸方向(第一方向)において蓄電素子200を挟んで拘束し、蓄電素子200にZ軸方向における拘束力を付与する。具体的には、第一外装体110及び第二外装体120は、X軸方向及びZ軸方向に並ぶ複数の蓄電素子200と、Z軸方向に並ぶ複数のスペーサ300(第一スペーサ310及び第二スペーサ320)とをZ軸方向(第一方向)において挟む位置に、X軸方向に並ぶ複数の蓄電素子200に亘って配置される。そして、第一外装体110及び第二外装体120は、これら複数の蓄電素子200及び複数のスペーサ300を、まとめて挟んで拘束する。このように、第一外装体110及び第二外装体120は、一対のエンドプレートである、とも言える。外装体100(第一外装体110及び第二外装体120)の構成の詳細な説明については、後述する。
蓄電素子200は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池(単電池)であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。蓄電素子200は、扁平な直方体形状(角形)を有しており、X軸方向(第一方向と交差する第二方向)に複数の蓄電素子200が配列され、かつ、Z軸方向(第一方向)において複数の蓄電素子200が積層されている。本実施の形態では、8個の蓄電素子200が横置き(横倒し)にされた状態で(蓄電素子200の後述する長側面211aがZ軸方向に向いた状態で)、X軸方向及びZ軸方向に配列されている。具体的には、4つの蓄電素子201~204がX軸マイナス方向からX軸プラス方向に向けてX軸方向に並んで配列され、4つの蓄電素子205~208がX軸マイナス方向からX軸プラス方向に向けてX軸方向に並んで配列されている。そして、4つの蓄電素子201~204と4つの蓄電素子205~208とが、Z軸方向に積層(平積み)されている。
なお、蓄電素子200の個数は特に限定されず、何個の蓄電素子200がX軸方向に配置(配列)されていてもよいし、何個の蓄電素子200がZ軸方向に配置(積層)されていてもよい。蓄電素子200の形状は、上記角形には限定されず、それ以外の多角柱形状、円柱形状、楕円柱形状、長円柱形状等であってもよい。蓄電素子200は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。蓄電素子200は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。蓄電素子200は、固体電解質を用いた電池であってもよい。蓄電素子200は、パウチタイプの蓄電素子であってもよい。蓄電素子200の構成の詳細な説明については、後述する。
スペーサ300は、Z軸方向(第一方向)において蓄電素子200と並び、かつ、蓄電素子200に隣接して配置される矩形状かつ平板状のスペーサである。スペーサ300は、蓄電素子200の長側面211aに対向して、蓄電素子200のZ軸プラス方向またはZ軸マイナス方向に配置される。スペーサ300は、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリフェニレンエーテル(PPE(変性PPEを含む))、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリアミド(PA)、ABS樹脂、若しくは、それらの複合材料等の樹脂部材(絶縁部材)、または、ダンマ材等の断熱材等で形成されている。
本実施の形態では、スペーサ300として、第一スペーサ310と、一対の第二スペーサ320とが配置されている。第一スペーサ310は、X軸方向に配列される複数の蓄電素子200とZ軸方向(第一方向)において隣り合う位置に、当該複数の蓄電素子200に亘って配置される。具体的には、第一スペーサ310は、X軸方向に並ぶ4つの蓄電素子200(201~204または205~208)とZ軸方向で隣り合う位置に、当該4つの蓄電素子200に亘ってX軸方向に延設されて配置される。本実施の形態では、第一スペーサ310は、Z軸方向で隣り合う蓄電素子200同士の間(4つの蓄電素子201~204と4つの蓄電素子205~208との間)に配置される中間スペーサである。
第二スペーサ320は、X軸方向に配列される複数の蓄電素子200を第一スペーサ310とでZ軸方向(第一方向)において挟む位置に、当該複数の蓄電素子200に亘って配置される。具体的には、第二スペーサ320は、X軸方向に並ぶ4つの蓄電素子200(201~204または205~208)を第一スペーサ310とでZ軸方向で挟む位置に、当該4つの蓄電素子200に亘ってX軸方向に延設されて配置される。本実施の形態では、第二スペーサ320は、蓄電素子200と第一外装体110または第二外装体120との間に配置されるエンドスペーサである。具体的には、一対の第二スペーサ320が、4つの蓄電素子205~208と第一外装体110との間、及び、4つの蓄電素子201~204と第二外装体120との間に配置される。
このように、第一スペーサ310及び一対の第二スペーサ320が、蓄電素子200をZ軸方向で挟むように配置されて、蓄電素子200同士の間、及び、蓄電素子200と第一外装体110及び第二外装体120との間を絶縁する。スペーサ300(第一スペーサ310及び第二スペーサ320)の構成の詳細な説明については、後述する。
バスバープレート400は、蓄電素子200とバスバー500との間に配置され、バスバー500と他の部材との絶縁、及び、バスバー500の位置規制を行うことができる扁平な矩形状の絶縁部材である。バスバープレート400は、例えば、スペーサ300に使用可能ないずれかの絶縁性の樹脂材料等で形成されている。バスバープレート400は、複数の蓄電素子200のY軸マイナス方向に配置され、複数の蓄電素子200に対して位置決めされる。これにより、バスバー500が、複数の蓄電素子200に対して位置決めされて、当該複数の蓄電素子200が有する後述の電極端子220に接合される。
バスバー500は、複数の蓄電素子200のY軸マイナス方向に配置され、当該複数の蓄電素子200及び端子ユニット30に接続(接合)される板状の部材である。本実施の形態では、バスバー500として、3つのバスバー510と、バスバー520と、バスバー530とが配置されている。バスバー510は、バスバー520とバスバー530との間に配置され、隣り合う蓄電素子200が有する電極端子220同士を接続する。バスバー520は、複数のバスバー500のうちの最もX軸マイナス方向に配置され、蓄電素子200が有する最もX軸マイナス方向の電極端子220と端子ユニット30のバスバー31とを接続して、当該蓄電素子200と外部端子31aとを電気的に接続する。バスバー530は、複数のバスバー500のうちの最もX軸プラス方向に配置され、蓄電素子200が有する最もX軸プラス方向の電極端子220と外部端子21とを電気的に接続する。
本実施の形態では、バスバー500と蓄電素子200の電極端子220とは、溶接によって接続(接合)されるが、ボルト締結等によって接続(接合)されてもよい。バスバー500は、例えば、バスバー31に使用可能ないずれかの導電性の材料等で形成されている。本実施の形態では、バスバー500は、蓄電素子200を2個ずつ並列に接続して4セットの蓄電素子群を構成し、当該4セットの蓄電素子群を直列に接続するが、バスバー500の接続形態は特に限定されない。
バスバーカバー600は、バスバー500を覆うように配置され、バスバー500と他の部材とを絶縁する絶縁性のカバー部材である。本実施の形態では、バスバーカバー600は、複数のバスバー500(510~530)を覆うように、当該複数のバスバー500に亘ってX軸方向に延設されて配置される板状の部材である。バスバーカバー600は、バスバー500と第二外装体120の壁部(Y軸マイナス方向の長側壁120b)との間に配置される。これにより、バスバーカバー600は、複数のバスバー500と当該長側壁120b等の他の部材とを絶縁する。バスバーカバー600は、例えば、スペーサ300に使用可能ないずれかの絶縁性の樹脂材料等で形成されている。バスバーカバー600は、バスバープレート400とでバスバー500を挟む位置に配置され、例えば、バスバープレート400と嵌合する部位を有することにより、バスバープレート400に取り付けられて固定される。
[2 蓄電素子200の説明]
次に、蓄電素子200の構成について、詳細に説明する。なお、蓄電ユニット10が備える8個の蓄電素子200(201~208)は、全て同様の構成を有するため、以下では、1つの蓄電素子200の構成についての説明を行う。図4は、本実施の形態に係る蓄電素子200を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。具体的には、図4は、図3に示した蓄電素子200を縦置きにした(立てた)状態で、各部を分解した図を示している。
図4に示すように、蓄電素子200は、容器210と、一対(正極側及び負極側)の電極端子220と、一対(正極側及び負極側)のガスケット230と、を備えている。容器210の内方には、一対(正極側及び負極側)のガスケット240と、一対(正極側及び負極側)の集電体250と、電極体260とが収容されている。容器210の内方には、電解液(非水電解質)が封入されているが、図示は省略している。当該電解液としては、蓄電素子200の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。上記の構成要素の他、電極体260の側方または下方等に配置されるスペーサ、電極体260等を包み込む絶縁フィルム、または、容器210の外面を覆う絶縁シート等が配置されていてもよい。
容器210は、開口が形成された容器本体211と、容器本体211の当該開口を閉塞する容器蓋体212と、を有する直方体形状(角形または箱形)のケースである。容器210は、電極体260等を容器本体211の内部に収容後、容器本体211と容器蓋体212とが溶接等により接合されることにより、内部を密封することができる構造となっている。容器本体211及び容器蓋体212の材質は特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属であるのが好ましい。
容器本体211は、容器210の本体を構成する矩形筒状で底を備える部材であり、Y軸マイナス方向側に開口が形成されている。つまり、容器本体211は、Z軸方向両側の側面に一対の矩形状かつ平面状の(平坦な)長側面211aを有し、X軸方向両側の側面に一対の矩形状かつ平面状の(平坦な)短側面211bを有し、Y軸プラス方向側に矩形状かつ平面状の(平坦な)底面211cを有している。容器蓋体212は、容器210の蓋体を構成する矩形状の板状部材であり、容器本体211のY軸マイナス方向にX軸方向に延設されて配置されている。容器蓋体212には、容器210内方の圧力が上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁212a、及び、容器210の内方に電解液を注液するための注液部(図示せず)等が設けられている。
電極体260は、正極板と負極板とセパレータとが積層されて形成された蓄電要素(発電要素)である。正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属からなる集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成されたものである。負極板は、銅または銅合金等の金属からなる集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成されたものである。正極活物質層及び負極活物質層に用いられる活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能なものであれば、適宜公知の材料を使用できる。本実施の形態では、電極体260は、極板(正極板及び負極板)がX軸方向に延びる巻回軸(X軸方向に平行な仮想軸)まわりに巻回されて形成された巻回型(いわゆる縦巻き型)の電極体である。
ここで、電極体260の極板(正極板及び負極板)は、Z軸方向(第一方向)に積層されているため、Z軸方向(第一方向)を積層方向とも呼ぶ。つまり、電極体260は、極板が積層方向に積層されて形成されている。電極体260は、極板が巻回されることで、Z軸方向に並ぶ一対の平坦部261と、Y軸方向に並ぶ一対の湾曲部262と、を有しているが、上記の積層方向は、平坦部261における極板の積層方向である。平坦部261は、一対の湾曲部262の端部同士を繋ぐ平坦な部位であり、湾曲部262は、Y軸方向に突出するように半円形状等に湾曲した部位である。平坦部261の平坦面の向く方向、または、一対の平坦部261の対向方向を、上記積層方向と定義することもできる。このため、蓄電素子201及び205は、当該積層方向に並んでいると言える。他の蓄電素子200についても同様である。蓄電素子201~204が配列されるX軸方向を、配列方向とも呼ぶ。つまり、蓄電素子201~204は、当該積層方向と交差する配列方向に配列されている。蓄電素子205~208についても同様である。
電極体260は、正極板と負極板とがX軸方向に互いにずらして巻回されているため、正極板及び負極板は、それぞれのずらされた方向の端部に、活物質が形成(塗工)されず基材層が露出した部分(活物質層非形成部)を有している。つまり、電極体260は、X軸方向の両端部に、平坦部261及び湾曲部262からX軸方向両側に突出し、かつ、正極板及び負極板の活物質層非形成部が積層されて集電体250と接続される端部263を有している。
電極体260は、Y軸方向に延びる巻回軸まわりに極板が巻回されて形成されたいわゆる横巻き型の電極体、複数の平板状の極板が積層されて形成された積層型(スタック型)の電極体、または、極板を蛇腹状に折り畳んだ蛇腹型の電極体等、どのような形態の電極体でもよい。横巻き型の電極体の場合、湾曲部、及び、集電体との接続部(タブ)以外の平坦な部位が平坦部であり、積層型(スタック型)及び蛇腹型の電極体の場合、集電体との接続部(タブ)以外の平坦な部位が平坦部である。
電極端子220は、蓄電素子200の端子部材(正極端子及び負極端子)であり、Y軸マイナス方向に突出するように容器蓋体212に配置されている。電極端子220は、集電体250を介して、電極体260の正極板及び負極板に電気的に接続されている。電極端子220は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属等の導電部材で形成されている。
集電体250は、電極端子220と電極体260の端部263とに電気的に接続される導電性の部材(正極集電体及び負極集電体)である。集電体250は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等で形成されている。ガスケット230及び240は、容器蓋体212と電極端子220及び集電体250との間に配置された、平板状の絶縁性を有する封止部材である。ガスケット230及び240は、例えば、スペーサ300に使用可能ないずれかの絶縁性の樹脂材料等で形成されている。
[3 外装体100及びスペーサ300の説明]
次に、外装体100(第一外装体110及び第二外装体120)、並びに、スペーサ300(第一スペーサ310及び第二スペーサ320)の構成について、詳細に説明する。図5は、本実施の形態に係る外装体100(第一外装体110及び第二外装体120)の一部であり、蓄電素子200を収容する構成を示す斜視図である。具体的には、図5の(a)は、第一外装体110を上方から見た場合の構成を示す斜視図であり、図5の(b)は、第二外装体120の一部(蓄電素子200を収容する部分)を下方から見た場合の構成を示す斜視図である。以下、図5の(b)に示した第二外装体120の一部(蓄電素子200を収容する部分)を、第二外装体120と称して説明する。
図6は、本実施の形態に係るスペーサ300(第一スペーサ310及び第二スペーサ320)の構成を示す斜視図である。具体的には、図6の(a)は、第一スペーサ310を下方から見た場合の構成を示す斜視図であり、図6の(b)は、Z軸マイナス方向の第二スペーサ320を上方から見た場合の構成を示す斜視図である。なお、一対の第二スペーサ320は、同様の構成(XY平面に対して面対称となるような形状)を有しているため、図6では、Z軸プラス方向の第二スペーサ320の図示は省略している。
図7は、本実施の形態に係る外装体100(第一外装体110及び第二外装体120)とスペーサ300(第一スペーサ310及び第二スペーサ320)との位置関係を示す断面図である。具体的には、図7の(a)は、蓄電ユニット10を、第一外装体110の第三接続部112及び第二外装体120の第四接続部122を通り、かつ、XZ平面に平行な面で切断した場合の断面を示している。図7の(b)~(d)は、図7の(a)におけるX軸マイナス方向端部、X軸方向中央部、及び、X軸プラス方向端部の各破線で囲まれた箇所を拡大して示している。
[3.1 第一外装体110及び第二外装体120の説明]
図5に示すように、第一外装体110は、接続部111及び112と、係合部113とを有している。第二外装体120は、上壁120aと、一対の長側壁120bと、一対の短側壁120c及び120dとを有している。一対の長側壁120b、一対の短側壁120c及び120dには、接続部121と係合部123とが設けられ、上壁120aには、接続部122及び124が設けられている。Y軸マイナス方向の長側壁120bには、上述の貫通孔125が形成されている。以下では、接続部111を第一接続部111とも称し、接続部121を第二接続部121とも称し、接続部112を第三接続部112とも称し、接続部122を第四接続部122とも称する。
上壁120aは、第二外装体120のZ軸プラス方向側に位置する平板状かつ矩形状の壁部(天壁)であり、長側壁120b、短側壁120c及び120dに隣接して配置される。長側壁120bは、第二外装体120のY軸方向両側に位置する平板状かつ矩形状の壁部(側壁)であり、上壁120a、短側壁120c及び120dに隣接し、短側壁120c及び120dよりも外面の面積が大きい。短側壁120c及び120dは、第二外装体120のX軸方向両側に位置する平板状かつ矩形状の壁部(側壁)であり、上壁120a及び長側壁120bに隣接し、長側壁120bよりも外面の面積が小さい。
第一接続部111は、Z軸方向(第一方向)から見て、第一外装体110の外周部に配置される、第二接続部121との接続部である。第一外装体110の外周部とは、Z軸方向から見て、第一外装体110の外縁の近傍に位置する部位であり、例えば、第一外装体110の外縁から十数mm程度の範囲内の領域である。言い換えれば、第一接続部111は、Z軸方向から見て、第一外装体110の外縁と隣り合う位置に配置される。以下の「外周部」の表現についても同様である。本実施の形態では、Z軸方向から見て、第一外装体110の外縁に沿って第一外装体110の外周部の全周に亘って、14個の第一接続部111が環状に並んで配置されている。第二接続部121は、Z軸方向(第一方向)から見て、第二外装体120の外周部に配置される、第一接続部111との接続部である。第二接続部121についても同様に、Z軸方向から見て、第二外装体120の外縁に沿って第二外装体120の外周部(一対の長側壁120b及び一対の短側壁120c、120d)の全周に亘って、14個の第二接続部121が環状に並んで配置されている。このように、第一接続部111及び第二接続部121は、第一外装体110及び第二外装体120の外周部における互いに対応(対向)する位置に配置され、互いに接続(接合)される。
具体的には、第一接続部111及び第二接続部121は、接合部材130によって接合される(図7参照)。本実施の形態では、第一接続部111には、上面視で(Z軸方向から見て)円形状の貫通孔が形成され、第二接続部121には、雌ネジ部が形成されている。接合部材130は、雄ネジ部が形成されたねじ(ボルト)である。このような構成により、接合部材130の雄ネジ部が、第一接続部111の貫通孔を貫通し、第二接続部121の雌ネジ部と螺合することにより、接合部材130が第二接続部121に固定されて、第一接続部111と第二接続部121とが接合される。本実施の形態では、第一接続部111と第二接続部121とは、Z軸方向において互いに当接した状態で接合される(図7参照)。これにより、第一外装体110の外周部と第二外装体120の外周部(一対の長側壁120b及び一対の短側壁120c、120d)とが接合されて、第一外装体110と第二外装体120とが接続(固定)される。
第三接続部112は、Z軸方向(第一方向)から見て、第一外装体110の外周部よりも内側に配置される、第四接続部122との接続部である。第一外装体110の外周部よりも内側とは、Z軸方向から見て、第一外装体110の外縁から当該外周部よりも遠い位置であり、例えば、第一外装体110の外縁から十数mm程度よりも離れた位置である。言い換えれば、第三接続部112は、Z軸方向から見て、第一外装体110の外縁とで当該外周部を挟む位置に配置される。以下の「外周部よりも内側」の表現についても同様である。第三接続部112は、Z軸方向(第一方向)から見て、第一外装体110の中央部を含む位置に配置される。本実施の形態では、Z軸方向から見て、第一接続部111よりも内側に、10個の第三接続部112がX軸方向及びY軸方向に格子状に並んで配置されている。具体的には、第一外装体110のX軸方向における両端部、中央部、及び、両端部と中央部との間のそれぞれに、Y軸方向に並ぶ2つの第三接続部112が配置されている。これにより、第三接続部112は、X軸方向に並ぶ蓄電素子200のそれぞれをX軸方向で挟む位置(X軸方向に並ぶ蓄電素子200同士の間)に配置される(図7参照)。
第四接続部122は、Z軸方向(第一方向)から見て、第二外装体120の外周部よりも内側に配置される、第三接続部112との接続部である。第四接続部122は、Z軸方向(第一方向)から見て、第二外装体120の中央部を含む位置に配置される。本実施の形態では、Z軸方向から見て、第二接続部121よりも内側に位置する上壁120aに、10個の第四接続部122がX軸方向及びY軸方向に格子状に並んで配置されている。具体的には、上壁120aのX軸方向における両端部、中央部、及び、両端部と中央部との間のそれぞれに、Y軸方向に並ぶ2つの第四接続部122が配置されている。これにより、第四接続部122は、X軸方向に並ぶ蓄電素子200のそれぞれをX軸方向で挟む位置(X軸方向に並ぶ蓄電素子200同士の間)に配置される(図7参照)。このように、第三接続部112及び第四接続部122は、第一外装体110及び第二外装体120の外周部よりも内側における互いに対応(対向)する位置に配置され、互いに接続(接合)される。
具体的には、第三接続部112及び第四接続部122は、接合部材140によって接合される(図7参照)。本実施の形態では、第三接続部112には、上面視で(Z軸方向から見て)円形状の貫通孔が形成され、第四接続部122には、雌ネジ部が形成されている。接合部材140は、雄ネジ部が形成されたねじ(ボルト)である。このような構成により、接合部材140の雄ネジ部が、第三接続部112の貫通孔を貫通し、円筒形状のカラー150に挿入されて、第四接続部122の雌ネジ部と螺合する。これにより、接合部材140が第四接続部122に固定されて、第三接続部112と第四接続部122とが接合される。本実施の形態では、第三接続部112と第四接続部122とは、カラー150を挟んだ状態で、Z軸方向において互いに離間した状態で接合される(図7参照)。このようにして、第一外装体110の外周部よりも内側と第二外装体120の外周部よりも内側とが接合されて、第一外装体110と第二外装体120とが接続(固定)される。なお、接合部材140での接合においてカラー150が配置されない構成でもよい。
第三接続部112及び第四接続部122の少なくとも一方において、第三接続部112及び第四接続部122を接合する接合部材140が、外方に露出しない位置に配置される(図7参照)。本実施の形態では、第四接続部122の雌ネジ部は、第四接続部122をZ軸方向に貫通していないため、第四接続部122において、接合部材140が外方に露出しない位置に配置される。接合部材140は、例えば、第四接続部122に接合された際に第三接続部112の貫通孔をシールすることができるボルト(シーリングボルト)である。これにより、第三接続部112においては、接合部材140が貫通孔をシールすることで気密が確保され、第四接続部122においては、接合部材140が外方に露出しないため気密が確保される。
係合部113は、第一外装体110のX軸方向両端部(外周部の両端部)に配置される、上面視で(Z軸方向から見て)円形状の貫通孔である。係合部123は、第二外装体120のX軸方向両端部(外周部の両端部、一対の短側壁120c及び120d)に配置される、円柱状の突起である。係合部113及び123は、互いに対応(対向)する位置に配置され、係合部123が係合部113に挿入されて互いに係合することで、第一外装体110と第二外装体120とが位置決めされる。接続部124は、第二外装体120の上壁120aのX軸方向両端部(外周部よりも内側の両端部)に配置され、後述の第一スペーサ310の接続部315が接続される部位である。本実施の形態では、接続部124には雌ネジ部が形成されており、接合部材(図示せず)の雄ネジ部が接続部315の貫通孔を貫通し、接続部124の雌ネジ部と螺合することで、第一スペーサ310が第二外装体120に接合される。
第一外装体110には、上記構成の他、強度向上及び蓄電素子200の膨れ抑制等のために、蓄電素子200に向けてZ軸プラス方向に突出する上面視矩形状かつ膨出状の凸部(膨出部)が、第一外装体110の全面に亘って形成されている。第一外装体110の当該凸部(膨出部)の位置、形状及び個数は特に限定されず、また、凸部(膨出部)が形成されていない構成でもよい。
[3.2 第一スペーサ310及び第二スペーサ320の説明]
図6に示すように、第一スペーサ310は、第一スペーサ本体311と、第一スペーサ壁部312と、第一突出部313と、接続部314及び315と、を有している。第二スペーサ320は、第二スペーサ本体321と、第二スペーサ壁部322と、第二突出部323と、を有している。
第一スペーサ本体311は、第一スペーサ310の本体を構成するXY平面に平行な平板状かつ矩形状の部位であり、X軸方向に延設されて配置される。第一スペーサ本体311は、X軸方向に並ぶ4つの蓄電素子200の容器210の長側面211aに対向する位置に配置されて、当該4つの蓄電素子200の長側面211aに当接する。第一スペーサ壁部312は、第一スペーサ本体311の周囲を囲うように、第一スペーサ本体311のX軸方向両側及びY軸方向両側の端縁からZ軸方向両側に突出する、平板状かつ矩形状の側壁である。第一スペーサ壁部312は、対向する蓄電素子200の容器210の短側面211b及び底面211c、並びに、容器蓋体212の一部を覆うように配置される。
第一突出部313は、第一スペーサ本体311から一対の第二スペーサ320に向けてZ軸方向両側に突出し、Y軸方向(第一方向及び第二方向と交差する第三方向)に延設される長尺状かつ突出状の部位である。具体的には、第一突出部313は、複数の蓄電素子200の間に向けて突出し、複数の蓄電素子200の間に配置される。つまり、第一突出部313は、X軸方向に並ぶ複数の蓄電素子200のうちの隣り合う2つの蓄電素子200の間に向けて突出し、当該2つの蓄電素子200の間に配置される。本実施の形態では、X軸方向に並ぶ4つの蓄電素子200に対して、3つの第一突出部313が配置されている。第一突出部313は、Y軸方向において、第一スペーサ本体311の一端から他端まで延設されて配置される。つまり、第一突出部313は、Y軸方向(第三方向)において、複数の蓄電素子200(第一突出部313を挟む2つの蓄電素子200)の一端部から他端部まで延設されて配置される。
第一突出部313は、第一貫通孔313aと、位置決め部313bとを有している。第一貫通孔313aは、第一突出部313をZ軸方向に貫通するZ軸方向から見て円形状の貫通孔であり、接合部材140(及びカラー150)が挿入される(図7参照)。それぞれの第一突出部313には、2つの接合部材140(並びに、第三接続部112及び第四接続部122)に対応する位置に、2つの第一貫通孔313aが形成されている。これにより、接合部材140は、複数の蓄電素子200の間に配置され、かつ、接合部材140の周囲を、第一突出部313における第一貫通孔313aの内壁が覆う構成となる。位置決め部313bは、第一突出部313のY軸方向両端部に配置され、第一突出部313をZ軸方向に貫通するZ軸方向から見て矩形状の貫通孔を有している。位置決め部313bは、後述する第二突出部323の位置決め部323bと係合(嵌合)する部位である。
接続部314は、第一スペーサ310のX軸方向両端部において、第一スペーサ310を外装体100(第一外装体110及び第二外装体120)に接続(固定)する部位である。接続部314は、Z軸方向に貫通するZ軸方向から見て円形状の貫通孔を有し、当該貫通孔に、接合部材140(及びカラー150)が挿入される(図7参照)。第一スペーサ310のX軸方向両端部のそれぞれにおいて、2つの接合部材140(並びに、第三接続部112及び第四接続部122)に対応する位置に、2つの接続部314が配置されている。接続部315は、上述の通り、第一スペーサ310を第二外装体120に接続(固定)する部位であり、第一スペーサ310のX軸方向両端部に配置されている。
第二スペーサ本体321は、第二スペーサ320の本体を構成するXY平面に平行な平板状かつ矩形状の部位であり、X軸方向に延設されて配置される。第二スペーサ本体321は、X軸方向に並ぶ4つの蓄電素子200の容器210の長側面211aに対向する位置に配置されて、当該4つの蓄電素子200の長側面211aに当接する。第二スペーサ壁部322は、第二スペーサ本体321の周囲を囲うように、第二スペーサ本体321のX軸方向両側及びY軸方向両側の端縁から第一スペーサ310に向けて突出する、平板状かつ矩形状の側壁である。第二スペーサ壁部322は、第一スペーサ壁部312とで、対向する蓄電素子200の容器210の短側面211b及び底面211cのほぼ全体、並びに、容器蓋体212の一部を覆うように配置される。
第二突出部323は、第二スペーサ本体321から第一スペーサ310の第一突出部313に向けてZ軸方向に突出し、Y軸方向(第三方向)に延設される長尺状かつ突出状の部位である。具体的には、第二突出部323は、複数の蓄電素子200の間に向けて突出し、複数の蓄電素子200の間に配置される。つまり、第二突出部323は、X軸方向に並ぶ複数の蓄電素子200のうちの隣り合う2つの蓄電素子200の間に向けて突出し、当該2つの蓄電素子200の間に配置される。本実施の形態では、X軸方向に並ぶ3つの第一突出部313に対して、3つの第二突出部323が配置されている。第二突出部323は、Y軸方向において、第二スペーサ本体321の一端から他端まで延設されて配置される。つまり、第二突出部323は、Y軸方向(第三方向)において、複数の蓄電素子200(第二突出部323を挟む2つの蓄電素子200)の一端部から他端部まで延設されて配置される。
第二突出部323は、第二貫通孔323aと、位置決め部323bとを有している。第二貫通孔323aは、第二突出部323をZ軸方向に貫通するZ軸方向から見て円形状の貫通孔であり、接合部材140(及び、カラー150または第四接続部122)が挿入される(図7参照)。それぞれの第二突出部323には、第一突出部313の第一貫通孔313aに対応する位置、つまり、2つの接合部材140(並びに、第三接続部112及び第四接続部122)に対応する位置に、2つの第二貫通孔323aが形成されている。これにより、接合部材140は、複数の蓄電素子200の間に配置され、かつ、接合部材140の周囲を、第二突出部323における第二貫通孔323aの内壁が覆う構成となる。
具体的には、図7に示すように、第一突出部313及び第二突出部323は、第一外装体110の第三接続部112と、第二外装体120の第四接続部122との間に配置される。そして、接合部材140は、第一突出部313の第一貫通孔313aと、第二突出部323の第二貫通孔323aとを貫通した状態で、第三接続部112及び第四接続部122を接合する。上述の通り、第一外装体110及び第二外装体120は、一対のエンドプレートであるとも言えるため、接合部材140は、第一突出部313及び第二突出部323を貫通した状態で配置されて、一対のエンドプレートを接合する、とも言える。このように、スペーサ300は、一部が、第三接続部112及び第四接続部122の間に配置され、かつ、当該一部に貫通孔が形成されており、接合部材140は、当該貫通孔を貫通した状態で、第三接続部112及び第四接続部122を接合する。
本実施の形態では、第四接続部122は、Z軸プラス方向の第二スペーサ320が有する第二突出部323の第二貫通孔323aに挿入されるが、当該第二貫通孔323aに挿入されない構成でもよい。第三接続部112が、Z軸マイナス方向の第二スペーサ320が有する第二突出部323の第二貫通孔323aに挿入される構成でもよい。
位置決め部323bは、第二突出部323のY軸方向両端部に配置され、第二突出部323から第一突出部313の位置決め部313bに向けて突出する、Z軸方向から見て矩形状の凸部である。位置決め部323bは、位置決め部313bの貫通孔に挿入されて位置決め部313bと互いに係合(嵌合)することで、第一突出部313及び第二突出部323の互いの位置を位置決めする。つまり、位置決め部313b及び323bによって、第一突出部313及び第二突出部323のX軸方向及びY軸方向の位置決めが行われる。本実施の形態では、位置決め部323bには、Z軸方向に貫通する貫通孔が形成されている。これにより、例えば、位置決め部313b及び323bをZ軸プラス方向から覗くことで、位置決め部313b及び323bのZ軸マイナス方向の部位の状態を把握できる構成となっている。
[4 効果の説明]
本発明の実施の形態に係る蓄電装置1によれば、第二方向(X軸方向)に配列された複数の蓄電素子200を挟む位置に、複数の蓄電素子200に亘って配置される第一スペーサ310及び第二スペーサ320を備えている。第一スペーサ310は、第三方向(Y軸方向)に延設され、複数の蓄電素子200の間に向けて突出する第一突出部313を有し、第二スペーサ320は、第三方向に延設され、第一突出部313に向けて突出する第二突出部323を有している。このように、第一スペーサ310及び第二スペーサ320が、複数の蓄電素子200の両側に配置されることで、複数の蓄電素子200の当該両側での絶縁性を向上できる。第一スペーサ310の第一突出部313及び第二スペーサ320の第二突出部323が、複数の蓄電素子200の間で延設して配置されることで、複数の蓄電素子200の間の絶縁性を向上できる。これらにより、蓄電素子200の絶縁性の向上を図ることができる。
X軸方向に並ぶ蓄電素子200が互いに離間して配置されるため、蓄電素子200同士の間で熱が伝わるのを抑制し、蓄電素子200同士が互いに熱影響を及ぼすのを抑制できる。第一スペーサ310及び第二スペーサ320は、X軸方向に並ぶ複数の蓄電素子200に亘って配置されるため、蓄電素子200ごとに第一スペーサ310及び第二スペーサ320を配置する構成よりも、部品点数の低減を図ることができる。
第一スペーサ310の第一突出部313及び第二スペーサ320の第二突出部323を、複数の蓄電素子200の第三方向における一端部から他端部まで延設することで、複数の蓄電素子200の間の絶縁性をより向上させることができる。これにより、蓄電素子200の絶縁性の向上を図ることができる。
第一スペーサ310の第一突出部313及び第二スペーサ320の第二突出部323が、位置決め部313b及び323bを有することで、第一スペーサ310及び第二スペーサ320を互いに位置決めできる。このため、第一スペーサ310または第二スペーサ320が蓄電素子200に対して移動するのを抑制できる。これにより、蓄電素子200の絶縁性の向上を図ることができる。第一スペーサ310及び第二スペーサ320は、X軸方向に並ぶ複数の蓄電素子200に亘って配置されるため、蓄電素子200ごとに第一スペーサ310及び第二スペーサ320を配置する構成よりも、配置する位置決め部313b及び323bの数を低減できる。
複数の蓄電素子200、第一スペーサ310及び第二スペーサ320を挟む位置に、X軸方向に並ぶ複数の蓄電素子200に亘って、一対のエンドプレートとしての第一外装体110及び第二外装体120を配置する。これにより、第一外装体110及び第二外装体120が金属等の導電部材で形成されている場合でも、第一スペーサ310及び第二スペーサ320によって、複数の蓄電素子200と第一外装体110及び第二外装体120との間の絶縁性を向上できる。このため、蓄電素子200の絶縁性の向上を図ることができる。一対のエンドプレートとしての第一外装体110及び第二外装体120で、複数の蓄電素子200を一括して挟むことができるため、蓄電素子200ごとに一対のエンドプレートを配置する構成よりも、部品点数を低減できる。
一対のエンドプレートとしての第一外装体110及び第二外装体120を接合する接合部材140を、第一突出部313及び第二突出部323に貫通させて配置する。これにより、接合部材140が金属等の導電部材で形成されている場合でも、蓄電素子200が接合部材140と導通するのを抑制できる。したがって、接合部材140を介して蓄電素子200と第一外装体110及び第二外装体120とが導通するのを抑制できるため、蓄電素子200の絶縁性の向上を図ることができる。接合部材140を第一突出部313及び第二突出部323に貫通させて配置することで、複数の蓄電素子200の間で第一外装体110及び第二外装体120を接合できるため、第一外装体110及び第二外装体120を強固に接合できる。これにより、エンドプレートとしての第一外装体110または第二外装体120を厚くしたり高強度の部材で形成したりする必要性が低くなるため、蓄電装置1の小型化、軽量化及びコスト低減等を図ることができる。一対のエンドプレートとしての第一外装体110及び第二外装体120は、X軸方向に並ぶ複数の蓄電素子200に亘って配置されるため、蓄電素子200ごとに一対のエンドプレートを配置する構成よりも、配置する接合部材140の数を低減できる。
本発明の実施の形態に係る蓄電装置1によれば、蓄電素子200を収容する外装体100が、蓄電素子200を挟んで拘束する第一外装体110及び第二外装体120を有している。第一外装体110及び第二外装体120は、外周部において当接した状態で接合される第一接続部111及び第二接続部121と、外周部よりも内側において離間した状態で接合部材140によって接合される第三接続部112及び第四接続部122と、を有している。このように、蓄電素子200を収容する外装体100(第一外装体110及び第二外装体120)で蓄電素子200を拘束することで、エンドプレートを配置しなくても、蓄電素子200を拘束できる。また、外装体100で蓄電素子200を拘束する場合、蓄電素子200を強固に拘束できないおそれがあるため、第一外装体110及び第二外装体120を、当接した位置(外周部)だけではなく、離間した位置(外周部よりも内側)でも接合する。これにより、外装体100(第一外装体110及び第二外装体120)で、蓄電素子200を強固に挟んで拘束できる。したがって、エンドプレートを配置しなくても、外装体100(第一外装体110及び第二外装体120)で蓄電素子200を強固に挟んで拘束することができるため、部品点数の低減を図ることができる。部品点数の低減を図ることにより、軽量化、小型化、コスト低減、及び、生産性向上を図ることができる。
第三接続部112及び第四接続部122の間にスペーサ300の一部(第一突出部313及び第二突出部323)が配置されるため、第三接続部112及び第四接続部122を接合するために、当該一部に貫通孔(第一貫通孔313a及び第二貫通孔323a)を形成する。そして、接合部材140を、当該貫通孔を貫通させて、第三接続部112及び第四接続部122を接合する。これにより、第三接続部112及び第四接続部122の間にスペーサ300の一部が配置されても、第一外装体110及び第二外装体120を強固に接合できる。したがって、エンドプレートを配置しなくても、外装体100(第一外装体110及び第二外装体120)で蓄電素子200を強固に挟んで拘束することができるため、部品点数の低減を図ることができる。
第三接続部112及び第四接続部122が、第一外装体110及び第二外装体120の中央部に配置されるため、第一外装体110及び第二外装体120が中央部で接合される。これにより、第一外装体110及び第二外装体120を強固に接合できる。したがって、エンドプレートを配置しなくても、外装体100(第一外装体110及び第二外装体120)で蓄電素子200を強固に挟んで拘束することができるため、部品点数の低減を図ることができる。
第三接続部112及び第四接続部122の少なくとも一方(本実施の形態では、第四接続部122)において、接合部材140が外方に露出しないことで、外装体100の気密性を向上したり省スペース化を図ったりすることができる。
第一外装体110及び第二外装体120は、極板の積層方向(Z軸方向)と交差する方向(X軸方向)に配列された複数の蓄電素子200を、極板の積層方向において挟んで拘束する。このように、複数の蓄電素子200が極板の積層方向と交差する方向に配列(横並びで配列)されている場合でも、第一外装体110及び第二外装体120で、当該複数の蓄電素子200をまとめて拘束することができる。これにより、当該複数の蓄電素子200を個別に拘束するよりも、部品点数の低減を図ることができる。
[5 変形例の説明]
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電装置1について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。
例えば、上記実施の形態では、外装体100は、第二外装体120が、Z軸マイナス方向側に開口が形成された有底矩形筒状の部材であり、第一外装体110が、第二外装体120の当該開口を塞ぐ扁平な矩形状の部材であることとした。しかし、第一外装体110が、Z軸プラス方向側に開口が形成された有底矩形筒状の部材であり、第二外装体120が、第一外装体110の当該開口を塞ぐ扁平な矩形状の蓋であってもよいし、その他どのような形状であってもよい。
上記実施の形態では、第一外装体110の第一接続部111に貫通孔が形成され、第二外装体120の第二接続部121に、接合部材130の雄ネジ部と螺合される雌ネジ部が形成されることとした。しかし、第二接続部121に貫通孔が形成され、第一接続部111に、接合部材130の雄ネジ部と螺合される雌ネジ部が形成されてもよい。第一接続部111と第二接続部121とを接続(接合)する手法は、他の手法でもよく、例えば、リベットによる接合、かしめ接合、クリップによる挟み込み、接着、溶接、ヒートシール、超音波溶着等であってもよい。第三接続部112及び第四接続部122についても同様である。
上記実施の形態では、第三接続部112及び第四接続部122は、第一外装体110及び第二外装体120の中央部に配置されることとしたが、当該中央部に配置されなくてもよい。例えば、第一外装体110及び第二外装体120の板厚を厚くする等により、第三接続部112及び第四接続部122を中央部に配置しなくても、第一外装体110及び第二外装体120で蓄電素子200を強固に挟んで拘束する構成を実現できる。
上記実施の形態では、第四接続部122において、接合部材140が外方に露出しない位置に配置され、第三接続部112においては、接合部材140が外方に露出することとした。しかし、第四接続部122に代えて、または、第四接続部122に加えて、第三接続部112において、接合部材140が外方に露出しない構成でもよい。第三接続部112及び第四接続部122の双方ともに、接合部材140が外方に露出する構成でもよい。
上記実施の形態では、第一スペーサ310の第一突出部313及び第二スペーサ320の第二突出部323は、蓄電素子200の第三方向における一端部から他端部まで延設されることとした。しかし、第一突出部313及び第二突出部323の少なくとも一方が、蓄電素子200の第三方向における一端部から他端部までの長さよりも短くてもよい。
上記実施の形態において、第一突出部313及び第二突出部323は、位置決め部313b及び323bを有していなくてもよい。
上記実施の形態では、第一外装体110が有する全ての第一接続部111及び第三接続部112、並びに、第二外装体120が有する全ての第二接続部121及び第四接続部122が、上記の構成を有していることとしたが、いずれかの部位が上記の構成を有していなくてもよい。
上記実施の形態では、第一スペーサ310が有する全ての第一突出部313、及び、第二スペーサ320が有する全ての第二突出部323が、上記の構成を有していることとしたが、いずれかの部位が上記の構成を有していなくてもよい。
蓄電装置1は、上述した全ての構成要素を備えている必要はない。例えば、蓄電装置1は、制御ユニット20、端子ユニット30、バスバープレート400、または、バスバーカバー600等を備えていなくてもよい。
上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
本発明は、蓄電装置1として実現できるだけでなく、第一スペーサ310と第二スペーサ320との組み合わせ、または、第一スペーサ310と第二スペーサ320と一対のエンドプレート(第一外装体110及び第二外装体120)との組み合わせとしても実現できる。
本発明は、リチウムイオン二次電池等の蓄電素子を備えた蓄電装置に適用できる。
1 蓄電装置
21、31a 外部端子
31、500、510、520、530 バスバー
100 外装体
110 第一外装体
111 第一接続部(接続部)
112 第三接続部(接続部)
120 第二外装体
121 第二接続部(接続部)
122 第四接続部(接続部)
124、314、315 接続部
130、140 接合部材
150 カラー
200、201、202、203、204、205、206、207、208 蓄電素子
210 容器
220 電極端子
230、240 ガスケット
250 集電体
260 電極体
300 スペーサ
310 第一スペーサ
311 第一スペーサ本体
312 第一スペーサ壁部
313 第一突出部
313a 第一貫通孔
313b、323b 位置決め部
320 第二スペーサ
321 第二スペーサ本体
322 第二スペーサ壁部
323 第二突出部
323a 第二貫通孔
400 バスバープレート
600 バスバーカバー

Claims (5)

  1. 極板が第一方向に積層された電極体を有し、前記第一方向と交差する第二方向に配列される複数の蓄電素子と、
    前記第一方向において前記複数の蓄電素子と隣り合う位置に、前記複数の蓄電素子に亘って配置される第一スペーサと、
    前記第一方向において前記第一スペーサとで前記複数の蓄電素子を挟む位置に、前記複数の蓄電素子に亘って配置される第二スペーサと、を備え、
    前記第一スペーサは、前記第一方向及び前記第二方向と交差する第三方向に延設され、かつ、前記複数の蓄電素子の間に向けて突出し、前記複数の蓄電素子の間に配置される第一突出部を有し、
    前記第二スペーサは、前記第三方向に延設され、かつ、前記第一突出部に向けて突出する第二突出部を有する
    蓄電装置。
  2. 前記第一突出部及び前記第二突出部は、前記第三方向において、前記複数の蓄電素子の一端部から他端部まで延設されて配置される
    請求項1に記載の蓄電装置。
  3. 前記第一突出部及び前記第二突出部は、互いに係合することで互いの位置を位置決めする位置決め部を有する
    請求項1または2に記載の蓄電装置。
  4. さらに、
    前記第一方向において前記複数の蓄電素子、前記第一スペーサ及び前記第二スペーサを挟む位置に、前記複数の蓄電素子に亘って配置される一対のエンドプレートを備える
    請求項1~3のいずれか1項に記載の蓄電装置。
  5. さらに、
    前記第一突出部及び前記第二突出部を貫通した状態で配置され、前記一対のエンドプレートを接合する接合部材を備える
    請求項4に記載の蓄電装置。
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