JP2023090507A - 蓄電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】蓄電素子を外装体内に容易に配置できる蓄電装置を提供する。【解決手段】複数の蓄電素子100と、複数の蓄電素子100が収容される外装体200と、を備える蓄電装置10であって、複数の蓄電素子100は、第一方向(Y軸方向)に並ぶ第一蓄電素子101及び第二蓄電素子102を有し、外装体200は、第一方向と直交する第二方向(Z軸方向)において、複数の蓄電素子100と対向する底壁211と、第一方向及び第二方向と直交する第三方向(X軸方向)に向けて開口する開口部214であって、第一蓄電素子101が通過可能な開口部214と、第一蓄電素子101及び第二蓄電素子102の間に配置され、開口部214に向けて延びるガイド部211aと、を有する。【選択図】図6
Description
本発明は、複数の蓄電素子と、複数の蓄電素子が収容される外装体と、を備える蓄電装置に関する。
従来、複数の蓄電素子と、複数の蓄電素子が収容される外装体と、を備える蓄電装置が広く知られている。例えば、特許文献1には、複数の角形二次電池(蓄電素子)が、ケース本体(外装体)に収容された電池パック(蓄電装置)が開示されている。
上記従来のような構成の蓄電装置においては、複数の蓄電素子が、外装体(ケース本体)の底壁に対向する開口部から挿入されることで、複数の蓄電素子が外装体内に収容される。このような場合、外装体の当該開口部の位置、形状、大きさ、または、複数の蓄電素子の構成等によっては、外装体の当該開口部から複数の蓄電素子を挿入し難く時間を要する等により、蓄電素子を外装体内に配置するのが困難な場合がある。
本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目することによってなされたものであり、蓄電素子を外装体内に容易に配置できる蓄電装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る蓄電装置は、複数の蓄電素子と、前記複数の蓄電素子が収容される外装体と、を備える蓄電装置であって、前記複数の蓄電素子は、第一方向に並ぶ第一蓄電素子及び第二蓄電素子を有し、前記外装体は、前記第一方向と直交する第二方向において、前記複数の蓄電素子と対向する底壁と、前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向に向けて開口する開口部であって、前記第一蓄電素子が通過可能な開口部と、前記第一蓄電素子及び前記第二蓄電素子の間に配置され、前記開口部に向けて延びるガイド部と、を有する。
本発明における蓄電装置によれば、蓄電素子を外装体内に容易に配置できる。
本発明の一態様に係る蓄電装置は、複数の蓄電素子と、前記複数の蓄電素子が収容される外装体と、を備える蓄電装置であって、前記複数の蓄電素子は、第一方向に並ぶ第一蓄電素子及び第二蓄電素子を有し、前記外装体は、前記第一方向と直交する第二方向において、前記複数の蓄電素子と対向する底壁と、前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向に向けて開口する開口部であって、前記第一蓄電素子が通過可能な開口部と、前記第一蓄電素子及び前記第二蓄電素子の間に配置され、前記開口部に向けて延びるガイド部と、を有する。
これによれば、蓄電装置において、外装体は、第三方向に向けて開口する、第一蓄電素子が通過可能な開口部と、第一方向に並ぶ第一蓄電素子及び第二蓄電素子の間に配置され、開口部に向けて延びるガイド部と、を有している。このように、外装体に、第一蓄電素子が通過可能な開口部を設け、かつ、第一蓄電素子及び第二蓄電素子の間に、開口部に向けて延びるガイド部を設ける。これにより、外装体の開口部から外装体の内方に、ガイド部によって第一蓄電素子を容易に挿入して、第一蓄電素子を第二蓄電素子と並ぶ位置に容易に配置できる。したがって、蓄電装置において、蓄電素子(第一蓄電素子)を外装体内に容易に配置できる。
前記ガイド部は、前記底壁から前記第二方向に突出する凸部であってもよい。
これによれば、外装体において、ガイド部を底壁から突出させて形成することで、ガイド部を外装体に容易に形成できる。
前記第一蓄電素子は、前記第二方向から見て前記第三方向に並ぶ一対の電極端子を有し、前記ガイド部は、前記第二方向から見て前記一対の電極端子の並び方向に延びてもよい。
蓄電素子を底面または電極端子側から挿入する場合、2つの蓄電素子の底面と電極端子とが接触して短絡するおそれがある。このため、ガイド部を、第二方向から見て一対の電極端子の並び方向に延びるように配置する。これにより、第一蓄電素子を一対の電極端子の並び方向に挿入できるため、第一蓄電素子及び第二蓄電素子の底面と電極端子とが接触し難い。したがって、2つの蓄電素子の底面と電極端子とが接触して短絡するのを抑制することができる。
前記第一蓄電素子は、前記第二方向から見て第三方向に長い形状を有し、前記ガイド部は、前記第二方向から見て前記第一蓄電素子の長手方向に延びてもよい。
これによれば、ガイド部を、第二方向から見て第一蓄電素子の長手方向に延びるように配置することで、第一蓄電素子を当該長手方向に向けて挿入できる。これにより、第一蓄電素子を、当該長手方向における一端部を把持して他端部から挿入できるため、第一蓄電素子を外装体内に容易に挿入できる。
前記複数の蓄電素子は、前記第一蓄電素子を含む前記第三方向に配列された複数の蓄電素子からなる蓄電素子群を含み、前記ガイド部は、前記蓄電素子群の前記第三方向の一端部に位置する蓄電素子から他端部に位置する蓄電素子までに亘って延びてもよい。
これによれば、ガイド部を、蓄電素子群の第三方向の両端部に位置する蓄電素子に亘って延びるように配置することで、ガイド部によって蓄電素子群を外装体内に容易に挿入できる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態(その変形例も含む)に係る蓄電装置について説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。
以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対の電極端子の並び方向、蓄電素子の容器における一対の短側面の対向方向、上下方向から見た蓄電素子の長手方向、外装体のガイド部の延びる方向、または、外装体の外装体本体と蓋体との並び方向を、X軸方向と定義する。蓄電素子の容器における一対の長側面の対向方向、蓄電素子の容器の厚み方向(扁平方向)、または、複数のガイド部の並び方向を、Y軸方向と定義する。蓄電素子の電極端子の突出方向、蓄電素子の容器本体と容器蓋部との並び方向、外装体本体の底壁の対向方向、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。使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Z軸方向を上下方向として説明する。
以下の説明において、X軸プラス方向とは、X軸の矢印方向を示し、X軸マイナス方向とは、X軸プラス方向とは反対方向を示す。単にX軸方向という場合は、X軸プラス方向及びX軸マイナス方向の双方向またはいずれか一方の方向を示す。Y軸方向及びZ軸方向についても同様である。以下では、Y軸方向を第一方向とも呼び、Z軸方向を第二方向とも呼び、X軸方向を第三方向とも呼ぶ。平行及び直交等の、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。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10の説明]
本実施の形態における蓄電装置10の構成について、説明する。図1は、本実施の形態に係る蓄電装置10の構成を示す斜視図である。
[1 蓄電装置10の説明]
本実施の形態における蓄電装置10の構成について、説明する。図1は、本実施の形態に係る蓄電装置10の構成を示す斜視図である。
蓄電装置10は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電できる装置である。蓄電装置10は、電力貯蔵用途または電源用途等に使用される電池モジュール(組電池)である。具体的には、蓄電装置10は、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、及び、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10は、家庭用または事業用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。
図1に示すように、蓄電装置10は、複数の蓄電素子100と、複数の蓄電素子100が収容される外装体200と、を備えている。蓄電装置10は、蓄電素子100を直列または並列に接続するバスバーも備えているが、図示及び説明は省略する。蓄電装置10は、上記の構成要素の他、バスバーの位置決めを行うバスバーフレーム、外装体200の開口部201を塞ぐ蓋体、並びに、蓄電素子100の充電状態及び放電状態等を監視または制御する回路基板及びリレー等の電気機器等も備えていてもよい。外部の装置と電気的に接続するための外部端子(正極外部端子及び負極外部端子)の端子台が外装体200等に取り付けられ、当該端子台に外部端子が配置される等、蓄電装置10が外部端子を備えていてもよい。
外装体200の内方に配置される蓄電素子100の数は特に限定されないが、本実施の形態では、外装体200の内方に、18個の蓄電素子100が配置されている。具体的には、外装体200の内方において、X軸方向に並ぶ3つの蓄電素子100からなる蓄電素子群100aが、Y軸方向に6つ(6組)並べられて配置されている。以下、蓄電素子100及び外装体200の構成について、詳細に説明する。
[1.1 蓄電素子100の説明]
まず、蓄電素子100の構成について、詳細に説明する。図2は、本実施の形態に係る蓄電素子100の構成を示す斜視図である。蓄電装置10が備える蓄電素子100は、全て同様の構成を有しているため、図2では1つの蓄電素子100を図示している。
まず、蓄電素子100の構成について、詳細に説明する。図2は、本実施の形態に係る蓄電素子100の構成を示す斜視図である。蓄電装置10が備える蓄電素子100は、全て同様の構成を有しているため、図2では1つの蓄電素子100を図示している。
蓄電素子100は、電気を充電し、また、電気を放電できる二次電池(単電池)であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。蓄電素子100は、Z軸方向(第二方向)から見てX軸方向(第三方向)に長い形状を有している。本実施の形態では、蓄電素子100は、Y軸方向に扁平な直方体形状(角形、角型)を有している。蓄電素子100は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。蓄電素子100は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。蓄電素子100は、固体電解質を用いた電池であってもよい。蓄電素子100は、パウチタイプの蓄電素子であってもよい。
図2に示すように、蓄電素子100は、容器110と、一対(正極及び負極)の電極端子150とを備え、容器110の内方には、電極体160と、一対(正極及び負極)の集電体170とが収容されている。容器110の内方には電解液(非水電解質)も封入され、電極端子150及び集電体170と容器110(後述の容器蓋部130)との間にはガスケットが配置されているが、これらの図示は省略する。当該電解液としては、蓄電素子100の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。ガスケットは、絶縁性を有していればどのような素材で形成されていてもよい。蓄電素子100は、上記の構成要素の他、電極体160の側方または下方等に配置されるスペーサ、電極体160等を包み込む絶縁フィルム、及び、容器110の外面を覆う絶縁フィルム(シュリンクチューブ等)等を有していてもよい。
容器110は、開口が形成された容器本体120と、容器本体120の当該開口を閉塞する容器蓋部130と、を有する扁平な直方体形状(角形または箱形)のケースである。容器本体120は、容器110の本体部を構成する矩形筒状で底を備える部材であり、Z軸プラス方向側に開口が形成されている。容器蓋部130は、容器110の蓋部を構成するX軸方向に長い矩形状の板状部材であり、容器本体120のZ軸プラス方向に配置されている。容器蓋部130には、容器110内方の圧力が過度に上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁、及び、容器110内方に電解液を注液するための注液部等が設けられていてもよい。容器110(容器本体120及び容器蓋部130)の材質は、特に限定されず、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能(接合可能)な金属とすることができるが、樹脂を用いることもできる。
容器110は、電極体160等を容器本体120の内方に収容後、容器本体120と容器蓋部130とが溶接等によって接合されることにより、内部が密閉(密封)されている。容器110は、Y軸方向両側の側面に一対の長側面111及び112を有し、X軸方向両側の側面に一対の短側面113及び114を有し、Z軸マイナス方向側に底面115を有し、Z軸プラス方向側に電極端子150が配置される端子配置面116を有している。このように、容器110は、厚み方向がY軸方向となるY軸方向に扁平な容器であり、Z軸方向(第二方向)から見てX軸方向(第三方向)に長い形状を有している。
電極端子150は、容器110の容器蓋部130に配置される、蓄電素子100の端子部材(正極端子及び負極端子)である。具体的には、Z軸方向(第二方向)から見てX軸方向(第三方向)に並ぶ一対の電極端子150が、容器110の端子配置面116(容器蓋部130)からZ軸プラス方向に突出して配置されている。電極端子150は、集電体170を介して、電極体160の正極板及び負極板に電気的に接続されている。つまり、電極端子150は、電極体160に蓄えられている電気を蓄電素子100の外部空間に導出し、また、電極体160に電気を蓄えるために蓄電素子100の内部空間に電気を導入するための金属製の部材である。電極端子150は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等で形成されている。
電極体160は、電気を蓄えることができる蓄電要素(発電要素)であり、正極板と負極板とセパレータとを備え、正極板、負極板及びセパレータが積層されて形成されている。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帯状の集電箔である正極基材上に正極活物質層が形成された電極板である。負極板は、銅または銅合金等の金属からなる帯状の集電箔である負極基材上に負極活物質層が形成された電極板である。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。正極活物質層に用いられる正極活物質、及び、負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能なものであれば、適宜公知の材料を使用できる。セパレータについても、蓄電素子100の性能を損なうものでなけ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160は、正極板と負極板との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが巻回されて形成された巻回型の電極体である。具体的には、電極体160は、正極板と負極板とが、セパレータを介して、巻回軸の方向(X軸方向)に互いにずらして巻回されている。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、合材が塗工されず基材が露出した部分を有し、当該端部が、集電体170と電気的及び機械的に接続される。電極体160は、正極板と負極板とセパレータとが、Z軸方向に平行な巻回軸にて巻回されて形成された巻回型の電極体でもよい。電極体160は、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)の電極体でもよいし、極板を蛇腹状に折り畳んだ蛇腹型の電極体でもよいし、その他の形態の電極体でもよい。
集電体170は、電極体160と容器110との間に配置され、電極端子150と電極体160とに電気的に接続される導電性の集電部材(正極集電体及び負極集電体)である。集電体170は、電極体160に溶接等によって接合されている。正極の集電体170は、電極体160の正極板の正極基材と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で形成され、負極の集電体170は、電極体160の負極板の負極基材と同様、銅または銅合金等で形成されている。
[1.2 外装体200の説明]
次に、図3も用いて、外装体200の構成について、詳細に説明する。図3は、本実施の形態に係る外装体200の構成を示す斜視図である。図3では、外装体200が有する外装体本体210と蓋体220とを分離させた状態を示している。
次に、図3も用いて、外装体200の構成について、詳細に説明する。図3は、本実施の形態に係る外装体200の構成を示す斜視図である。図3では、外装体200が有する外装体本体210と蓋体220とを分離させた状態を示している。
外装体200は、蓄電装置10の外装体を構成する直方体形状(箱形)の容器である。外装体200は、複数の蓄電素子100の外方に配置され、複数の蓄電素子100を所定の位置で固定し、衝撃等から保護する。図3に示すように、外装体200は、外装体200の本体を構成する外装体本体210と、外装体200の蓋体を構成する蓋体220と、を有している。
外装体200(外装体本体210及び蓋体220)は、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、または、それらの複合材料等の絶縁部材により形成されている。これにより、外装体200は、複数の蓄電素子100が外部の金属部材等の導電部材と導通することを抑制するが、そのような必要がない場合等には、外装体200は、金属等の導電部材で形成されていてもよい。外装体本体210及び蓋体220は、同じ材質で形成されてもよいし、異なる材質で形成されてもよい。
外装体本体210は、開口が形成されたハウジング(筐体)であり、複数の蓄電素子100を収容する。外装体本体210は、Z軸マイナス方向の底面部にZ軸方向に対向する底壁211を有し、Y軸方向両側の側面部にY軸方向に対向する一対の側壁212を有し、X軸マイナス方向の側面部にX軸方向に対向する側壁213を有している。外装体本体210は、底壁211と、一対の側壁212と、側壁213とが一体化された1つの部材である。
底壁211は、外装体本体210の底面を形成する、XY平面に平行かつX軸方向に長い平板状かつ矩形状の壁部である。底壁211は、Z軸方向(第一方向と直交する第二方向)において、複数の蓄電素子100と対向して配置される。具体的には、底壁211は、複数の蓄電素子100のZ軸マイナス方向の面の全面を覆うように複数の蓄電素子100のZ軸マイナス方向に配置されて、複数の蓄電素子100をZ軸マイナス方向から支持する。底壁211は、一対の側壁212及び側壁213に隣接した状態で、一対の側壁212及び側壁213と一体化されている。
一対の側壁212は、外装体本体210のY軸方向両側の側面を形成する、XZ平面に平行かつX軸方向に長い平板状かつ矩形状の壁部である。一対の側壁212は、底壁211のY軸方向両端部からZ軸プラス方向に立ち上がる壁部であり、Y軸方向において複数の蓄電素子100と対向して配置される。具体的には、一対の側壁212は、複数の蓄電素子100のY軸方向の面の全面を覆うように、複数の蓄電素子100のY軸方向に配置される。つまり、Y軸プラス方向の側壁212は、Y軸プラス方向の複数の蓄電素子100のY軸プラス方向の面の全面を覆うように、当該複数の蓄電素子100のY軸プラス方向に配置される。Y軸マイナス方向の側壁212は、Y軸マイナス方向の複数の蓄電素子100のY軸マイナス方向の面の全面を覆うように、当該複数の蓄電素子100のY軸マイナス方向に配置される。一対の側壁212は、底壁211及び側壁213に隣接する。
側壁213は、外装体本体210のX軸マイナス方向の側面を形成する、YZ平面に平行かつY軸方向に長い平板状かつ矩形状の壁部である。側壁213は、底壁211のX軸マイナス方向端部からZ軸プラス方向に立ち上がる壁部であり、X軸方向において複数の蓄電素子100と対向して配置される。側壁213は、底壁211及び一対の側壁212に隣接する。
以上のような構成により、外装体本体210には、Z軸方向に向けて開口する開口部201と、X軸方向(第一方向及び第二方向と直交する第三方向)に向けて開口する開口部214と、が形成されている。つまり、一対の側壁212と側壁213とで、Z軸プラス方向に開口する開口部201が形成され、底壁211と一対の側壁212とで、X軸プラス方向に開口する開口部214が形成されている。
開口部201は、外装体本体210の底壁211と対向する位置に配置され、Z軸プラス方向に向けて開口する、Z軸方向から見てX軸方向に長い矩形状の開口部である。つまり、開口部201は、外装体本体210のZ軸プラス方向の面が開口した開口部である。
開口部214は、外装体本体210の側壁213と対向する位置に配置され、X軸プラス方向に向けて開口する、X軸方向から見てY軸方向に長い矩形状の開口部である。つまり、開口部214は、外装体本体210のX軸プラス方向の面が開口した開口部である。開口部214は、開口部201よりも開口面積が小さく、かつ、蓄電素子100が通過可能な大きさに形成されている。開口部214は、蓄電素子100と対向する位置に配置される。つまり、開口部214は、複数の蓄電素子100とX軸方向で対向する位置に配置され、X軸方向において複数の蓄電素子100が通過可能な大きさに形成されている。
本実施の形態では、開口部201についても同様に、複数の蓄電素子100が通過可能な大きさに形成され、かつ、複数の蓄電素子100と対向する位置に配置されている。つまり、開口部201は、複数の蓄電素子100とZ軸方向で対向する位置に配置され、Z軸方向において複数の蓄電素子100が通過可能な大きさに形成されている。本実施の形態では、開口部201及び開口部214は、接続されている(繋がっている)。つまり、開口部201及び開口部214は、1つの大きな開口のうちの、異なる方向に開いた開口である。
外装体本体210は、さらに、ガイド部211a及び211bを有している。ガイド部211a及び211bは、開口部214に向けて延びる長尺な部位である。本実施の形態では、ガイド部211a及び211bは、底壁211からZ軸方向(第二方向)に突出する凸部であり、当該凸部がX軸方向(第三方向)に延びている。ガイド部211a及び211bは、底壁211のX軸方向における一端から他端まで(外装体200または外装体本体210の一端から他端まで)、連続してX軸方向(第三方向)に延びている。本実施の形態では、ガイド部211a及び211bは、X軸方向から見て四角形状の、X軸方向に長い直方体形状の部位であるが、X軸方向から見て半円形状、半長円形状、半楕円形状、または、三角形状等、どのような形状でもよい。
外装体本体210は、Y軸方向に並ぶ複数(本実施の形態では、5つ)のガイド部211aと、複数のガイド部211aのY軸方向両側に位置する2つのガイド部211bと、を有している。ガイド部211aは、側壁212とは離間して配置され、ガイド部211bは、側壁212と接触した状態で配置される。本実施の形態では、ガイド部211aは、底壁211と一体的に形成(一体化)されているが、底壁211と別体で構成されていてもよい。ガイド部211bは、底壁211及び側壁212と一体的に形成(一体化)されているが、底壁211及び側壁212と別体で構成されていてもよい。
ガイド部211aは、Y軸方向で隣り合う2つの蓄電素子群100a(Y軸方向で隣り合う2つの蓄電素子100)の間に配置される(図6等参照)。ガイド部211bは、Y軸方向端部の蓄電素子群100a(Y軸方向端部の蓄電素子100)と側壁212との間に配置される(図6等参照)。つまり、Y軸方向端部の蓄電素子群100a(Y軸方向端部の蓄電素子100)は、ガイド部211a及び211bの間に配置され、それ以外の蓄電素子群100a(それ以外の蓄電素子100)は、2つのガイド部211aの間に配置される。このような構成により、ガイド部211a及び211bは、蓄電素子群100a(蓄電素子100)を開口部214から外装体200の内方(外装体本体210の内方)に案内するガイドとして機能する。
蓋体220は、外装体本体210の開口部214を塞ぐ蓋部材である。蓋体220は、YZ平面に平行かつY軸方向に長い平板状かつ矩形状の、X軸方向から見て開口部214よりも大きいサイズの部材である。蓋体220は、外装体本体210のX軸プラス方向に配置されて、開口部214の全体を塞ぐ。蓋体220は、外装体本体210の底壁211と一対の側壁212とに接触した状態で、外装体本体210とボルト等によるネジ止め、溶接、接着等によって接合されることで、開口部214を塞ぐ。これにより、外装体200は、開口部201が形成された箱形の部材となる。
[1.3 蓄電装置10の製造方法の説明]
次に、蓄電装置10の製造方法のうち、複数の蓄電素子100を外装体200の内方に収容する工程を説明する。図4~図6は、本実施の形態に係る複数の蓄電素子100を外装体200の内方に収容する工程を示す図である。具体的には、図4は、第一蓄電素子101を外装体本体210の開口部214から挿入する工程を示している。図5は、第一蓄電素子101を外装体本体210に収容した後に、第二蓄電素子102を開口部214から挿入する工程を示している。図6は、全ての蓄電素子100を外装体本体210に収容した後の状態を示している。
次に、蓄電装置10の製造方法のうち、複数の蓄電素子100を外装体200の内方に収容する工程を説明する。図4~図6は、本実施の形態に係る複数の蓄電素子100を外装体200の内方に収容する工程を示す図である。具体的には、図4は、第一蓄電素子101を外装体本体210の開口部214から挿入する工程を示している。図5は、第一蓄電素子101を外装体本体210に収容した後に、第二蓄電素子102を開口部214から挿入する工程を示している。図6は、全ての蓄電素子100を外装体本体210に収容した後の状態を示している。
外装体本体210の開口部214は、複数の蓄電素子100が通過可能な大きさに形成されているため、開口部214に複数の蓄電素子100を通過させることで、複数の蓄電素子100が開口部214から外装体本体210の内方に挿入され、外装体200内に配置される。以下では、外装体200内に配置される複数の蓄電素子100のうちのY軸プラス方向端部に位置する蓄電素子100を第一蓄電素子101と称し、第一蓄電素子101のY軸マイナス方向の隣りに位置する蓄電素子100を第二蓄電素子102と称する。X軸方向に並ぶ複数(3つ)の第一蓄電素子101からなる蓄電素子群100aを第一蓄電素子群101aと称し、X軸方向に並ぶ複数(3つ)の第二蓄電素子102からなる蓄電素子群100aを第二蓄電素子群102aと称する。
つまり、複数の蓄電素子100は、Y軸方向(第一方向)に並ぶ第一蓄電素子101及び第二蓄電素子102を有している。複数の蓄電素子100は、第一蓄電素子101を含むX軸方向(第三方向)に配列された複数の蓄電素子100からなる蓄電素子群100aである第一蓄電素子群101aを含んでいる。複数の蓄電素子100は、さらに、第二蓄電素子102を含むX軸方向(第三方向)に配列された複数の蓄電素子100からなる蓄電素子群100aである第二蓄電素子群102aを含んでいる。第一蓄電素子101は、Z軸方向(第二方向)から見てX軸方向(第三方向)に長い形状を有し、Z軸方向(第二方向)から見てX軸方向(第三方向)に並ぶ一対の電極端子150を有している。開口部214は、第一蓄電素子101が通過可能な大きさに形成されている。第二蓄電素子102についても同様である。
図4に示すように、本実施の形態では、まず、外装体本体210の開口部214から第一蓄電素子101が挿入される。具体的には、第一蓄電素子101は、開口部214のX軸プラス方向から、ガイド部211a及び211bの間に挿入されて、X軸マイナス方向に向けて移動することで、外装体本体210内に配置される。このようにして、図5に示すように、第一蓄電素子群101aに含まれる全て(3つ)の第一蓄電素子101が、外装体本体210内に配置される。さらに、図5に示すように、第二蓄電素子102が、開口部214のX軸プラス方向から、2つのガイド部211aの間に挿入されて、X軸マイナス方向に向けて移動することで、外装体本体210内に配置される。このようにして、図6に示すように、第二蓄電素子群102aに含まれる全て(3つ)の第二蓄電素子102が、外装体本体210内に配置される等により、全ての蓄電素子群100a(全ての蓄電素子100)が、外装体本体210内に配置される。
このような構成により、複数の蓄電素子100が外装体本体210の内方に配置された状態において、ガイド部211aは、第一蓄電素子101及び第二蓄電素子102の間に配置される。ガイド部211bは、ガイド部211aとで第一蓄電素子101を挟む位置に配置される。ガイド部211a及び211bは、Z軸方向(第二方向)から見て一対の電極端子150の並び方向に延びるように配置される。ガイド部211a及び211bは、Z軸方向(第二方向)から見て第一蓄電素子101(及び第二蓄電素子102)の長手方向に延びるように配置される。ガイド部211a及び211bは、蓄電素子群100aのX軸方向(第三方向)の一端部に位置する蓄電素子100から他端部に位置する蓄電素子100までに亘って延びるように配置される。つまり、ガイド部211a及び211bは、蓄電素子群100aが有するX軸マイナス方向端部の蓄電素子100からX軸プラス方向端部の蓄電素子100までに亘って連続的に延びるように配置される。
その後、図1に示したように、蓋体220が外装体本体210に取り付けられて、開口部214が閉塞される。そして、複数の蓄電素子100のZ軸プラス方向にバスバーが配置されて、バスバーが複数の蓄電素子100が有する電極端子150に接続(接合)される。
[2 効果の説明]
以上のように、本実施の形態に係る蓄電装置10によれば、外装体200は、X軸方向(第三方向)に向けて開口する、第一蓄電素子101が通過可能な開口部214と、Y軸方向(第一方向)に並ぶ第一蓄電素子101及び第二蓄電素子102の間に配置され、開口部214に向けて延びるガイド部211aと、を有している。このように、外装体200に、第一蓄電素子101が通過可能な開口部214を設け、かつ、第一蓄電素子101及び第二蓄電素子102の間に、開口部214に向けて延びるガイド部211aを設ける。これにより、外装体200の開口部214から外装体200の内方に、ガイド部211aによって第一蓄電素子101を容易に挿入して、第一蓄電素子101を第二蓄電素子102と並ぶ位置に容易に配置できる。したがって、蓄電装置10において、蓄電素子100(第一蓄電素子101)を外装体200内に容易に配置できる。
以上のように、本実施の形態に係る蓄電装置10によれば、外装体200は、X軸方向(第三方向)に向けて開口する、第一蓄電素子101が通過可能な開口部214と、Y軸方向(第一方向)に並ぶ第一蓄電素子101及び第二蓄電素子102の間に配置され、開口部214に向けて延びるガイド部211aと、を有している。このように、外装体200に、第一蓄電素子101が通過可能な開口部214を設け、かつ、第一蓄電素子101及び第二蓄電素子102の間に、開口部214に向けて延びるガイド部211aを設ける。これにより、外装体200の開口部214から外装体200の内方に、ガイド部211aによって第一蓄電素子101を容易に挿入して、第一蓄電素子101を第二蓄電素子102と並ぶ位置に容易に配置できる。したがって、蓄電装置10において、蓄電素子100(第一蓄電素子101)を外装体200内に容易に配置できる。
外装体200において、ガイド部211aを底壁211から突出させて形成することで、ガイド部211aを外装体200に容易に形成できる。
蓄電素子100を底面115または電極端子150側から挿入する場合、2つの蓄電素子100の底面115と電極端子150とが接触して短絡するおそれがある。このため、ガイド部211aを、Z軸方向(第二方向)から見て一対の電極端子150の並び方向に延びるように配置する。これにより、第一蓄電素子101を一対の電極端子150の並び方向に挿入できるため、第一蓄電素子101及び第二蓄電素子102の底面115と電極端子150とが接触し難い。したがって、2つの蓄電素子100の底面115と電極端子150とが接触して短絡するのを抑制することができる。
ガイド部211aを、Z軸方向(第二方向)から見て第一蓄電素子101の長手方向に延びるように配置することで、第一蓄電素子101を当該長手方向に向けて挿入できる。これにより、第一蓄電素子101を、当該長手方向における一端部を把持して他端部から挿入できるため、第一蓄電素子101を外装体200内に容易に挿入できる。
ガイド部211aを、蓄電素子群100aのX軸方向(第三方向)の両端部に位置する蓄電素子100に亘って延びるように配置することで、ガイド部211aによって蓄電素子群100aを外装体200内に容易に挿入できる。
第一蓄電素子101が複数の蓄電素子100のY軸方向端部に配置される場合でも、ガイド部211bを設け、ガイド部211aとガイド部211bとで第一蓄電素子101を案内する。これにより、外装体200の開口部214から外装体200の内方に第一蓄電素子101を容易に挿入できるため、第一蓄電素子101を外装体200内に容易に配置できる。特に、ガイド部211bを設けることで、第一蓄電素子101を外装体200内に挿入する際に第一蓄電素子101が外装体200の側壁212と擦れたり、第一蓄電素子101と外装体200の側壁212との間で熱がこもったりするのを抑制できる。
外装体200が蓋体220を有することで、蓄電素子100を外装体200内に配置した後に、蓄電素子100が外装体200からはみ出るのを抑制でき、蓄電素子100を外装体200内に安定的に配置できる。
上記において、ガイド部211aについての効果の説明は、ガイド部211bについても同様に適用できる。第一蓄電素子101についての効果の説明も、第二蓄電素子102等の他の蓄電素子100についても同様に適用できる。
[3 変形例の説明]
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電装置10について説明したが、本発明は、上記実施の形態には限定されない。今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であり、本発明の範囲には、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。
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電装置10について説明したが、本発明は、上記実施の形態には限定されない。今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であり、本発明の範囲には、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。
(変形例1)
上記実施の形態において、蓄電素子100の側方にスペーサが配置されてもよい、図7は、本実施の形態の変形例1に係る蓄電装置11の構成を示す斜視図である。具体的には、図7は、図6に対応する図である。
上記実施の形態において、蓄電素子100の側方にスペーサが配置されてもよい、図7は、本実施の形態の変形例1に係る蓄電装置11の構成を示す斜視図である。具体的には、図7は、図6に対応する図である。
図7に示すように、本変形例における蓄電装置11は、蓄電素子100の側方にスペーサ300を備えている。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
スペーサ300は、Y軸方向において蓄電素子100と並んで配置され、蓄電素子100と他の部材とを絶縁及び/又は断熱する、XZ平面に平行な平板状かつ矩形状の部材である。スペーサ300は、蓄電素子100のY軸プラス方向またはY軸マイナス方向に配置されて、蓄電素子100同士または蓄電素子100と外装体200とを絶縁及び/又は断熱する絶縁板または断熱板である。具体的には、Y軸プラス方向端部に位置するスペーサ300は、Y軸プラス方向端部に位置する蓄電素子100と外装体本体210のY軸プラス方向の側壁212との間に配置される。Y軸マイナス方向端部に位置するスペーサ300は、Y軸マイナス方向端部に位置する蓄電素子100と外装体本体210のY軸マイナス方向の側壁212との間に配置される。言い換えれば、スペーサ300は、第一蓄電素子101及び第二蓄電素子102の間、及び、第一蓄電素子101及び側壁212の間等に配置される。スペーサ300は、外装体200に使用可能ないずれかの樹脂材料等の絶縁性を有する部材、または、マイカ等の断熱性を有する部材等により形成できる。
スペーサ300は、Z軸方向(第二方向)においては、ガイド部211a及び211bと並んで配置される。つまり、スペーサ300は、ガイド部211a及び211bのZ軸プラス方向に配置され、ガイド部211a及び211bに接触した状態で支持される。本変形例では、スペーサ300のY軸方向における厚みは、ガイド部211a及び211bのY軸方向における厚みと同じであるが、ガイド部211a及び211bと異なる厚みでもよい。
本変形例では、スペーサ300は、蓄電素子100とY軸方向に交互に並んで配置されているが、いずれかのスペーサ300が配置されない構成でもよい。全てのスペーサ300が同じ材質の部材で形成されていてもよいし、いずれかのスペーサ300が異なる材質の部材で形成されていてもよい。X軸方向に並ぶ複数のスペーサ300が繋がって(一体化されて)いてもよい。
以上のように、本変形例に係る蓄電装置11によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、ガイド部211a及び211bを、Z軸方向においてスペーサ300と並んで配置することで、ガイド部211a及び211bを、スペーサ300の支持部として活用することができる。言い換えれば、2つの蓄電素子100の間及び蓄電素子100と側壁212との間にスペーサ300を配置することで形成される空間を利用して、ガイド部211a及び211bを配置できる。これにより、ガイド部211a及び211bを配置することで外装体200のサイズが大きくなるのを抑制できる。
(その他の変形例)
上記実施の形態では、蓄電素子100は、Y軸方向に扁平な(Z軸方向から見てX軸方向に長い)直方体形状を有していることとしたが、蓄電素子100の大きさ及び形状は特に限定されない。蓄電素子100は、Y軸方向に扁平な(Z軸方向から見てX軸方向に長い)、長円柱形状、楕円柱形状、直方体以外の多角柱形状等でもよい。蓄電素子100は、Y軸方向から傾いた方向に扁平な形状でもよいし、X軸方向に扁平な(Z軸方向から見てY軸方向に長い)形状でもよいし、Z軸方向に扁平な形状でもよい。蓄電素子100は、扁平形状ではなく、Z軸方向から見て円形の円柱形状(円筒形、円筒型)でもよいし、Z軸方向から見て正方形の直方体形状等でもよい。
上記実施の形態では、蓄電素子100は、Y軸方向に扁平な(Z軸方向から見てX軸方向に長い)直方体形状を有していることとしたが、蓄電素子100の大きさ及び形状は特に限定されない。蓄電素子100は、Y軸方向に扁平な(Z軸方向から見てX軸方向に長い)、長円柱形状、楕円柱形状、直方体以外の多角柱形状等でもよい。蓄電素子100は、Y軸方向から傾いた方向に扁平な形状でもよいし、X軸方向に扁平な(Z軸方向から見てY軸方向に長い)形状でもよいし、Z軸方向に扁平な形状でもよい。蓄電素子100は、扁平形状ではなく、Z軸方向から見て円形の円柱形状(円筒形、円筒型)でもよいし、Z軸方向から見て正方形の直方体形状等でもよい。
上記実施の形態では、蓄電素子100が有する一対の電極端子150は、X軸方向に並んで配置されていることとしたが、X軸方向からZ軸方向に傾いた方向、または、Z軸方向に並んで配置されていてもよい。一対の電極端子150は、X軸方向からY軸方向に傾いた方向、または、Y軸方向に並んで配置されていてもよい。
上記実施の形態では、外装体本体210は、Z軸プラス方向に開口した開口部201を有していることとしたが、開口部201を有していない(開口部201が上壁で塞がれた)構成でもよい。
上記実施の形態では、外装体本体210は、底壁211と一対の側壁212と側壁213とを一体的に有していることとしたが、いずれかの壁が別体で構成されていてもよい。外装体本体210は、一対の側壁212及び側壁213のうちのいずれかの側壁を有していなくてもよい。外装体200は、蓋体220を有していなくてもよい。
上記実施の形態では、外装体本体210のガイド部211a及び211bは、開口部214に向けてX軸方向に延びていることとしたが、X軸方向からZ軸プラス方向またはZ軸マイナス方向に傾いた方向に延びていてもよい。ガイド部211a及び211bは、X軸方向からY軸プラス方向またはY軸マイナス方向に傾いた方向に延びていてもよい。
上記実施の形態では、ガイド部211a及び211bは、X軸方向における底壁211の一端から他端まで(外装体200または外装体本体210の一端から他端まで)連続して延びているが、これには限定されない。ガイド部211a及び211bは、底壁211のX軸方向における一端から他端まで断続的に延びていてもよいし、底壁211のX軸方向における一端から他端までのうちの一部(中央部または端部等)にしか配置されていなくてもよい。つまり、ガイド部211a及び211bは、蓄電素子群100aのX軸方向の両端部に位置する2つの蓄電素子100に亘って延びることには限定されない。
上記実施の形態では、ガイド部211a及び211bは、Z軸方向から見て一対の電極端子150の並び方向に延びることとしたが、Z軸方向から見て、当該並び方向から傾いた方向、または、当該並び方向と直交する方向に延びていてもよい。ガイド部211a及び211bは、Z軸方向から見て蓄電素子100の長手方向に延びることとしたが、Z軸方向から見て、当該長手方向から傾いた方向、または、当該長手方向と直交する方向に延びていてもよい。
上記実施の形態では、ガイド部211a及び211bは、外装体本体210の底壁211からZ軸方向に突出する凸部であることとしたが、底壁211と離間して配置された長尺な部材であってもよい。
上記実施の形態では、外装体本体210の開口部214は、全ての蓄電素子100が通過可能な大きさの開口であることとしたが、少なくとも1つの蓄電素子100が通過可能な大きさであればよい。つまり、開口部214は、外装体本体210のX軸プラス方向の面の全面が開口しているのではなく、外装体本体210のX軸プラス方向の面の一部が開口した開口部であってもよい。つまり、外装体本体210がX軸プラス方向にも側壁を有しており、開口部214は、当該側壁に形成された、少なくとも1つの蓄電素子100が通過可能な開口であってもよい。
上記実施の形態では、複数の蓄電素子100を外装体本体210内に挿入した後に、複数の蓄電素子100をバスバーで接続することとしたが、複数の蓄電素子100をバスバーで接続した状態で外装体本体210内に挿入してもよい。この場合、蓄電素子100が有する電極端子150は、開口部201に向けて突出していなくてもよい。
上記実施の形態では、外装体本体210の開口部201及び開口部214は、繋がっていることとしたが、開口部201及び開口部214の間に仕切りが設けられていてもよい。
上記実施の形態において、複数のガイド部211aのうちのいずれかのガイド部211aが設けられていなくてもよい。2つのガイド部211bの一方または双方が設けられていなくてもよい。
上記実施の形態において、蓄電素子群100aに含まれる複数の蓄電素子100が拘束部材(エンドプレート、サイドプレート等)で拘束されていてもよい。つまり、当該拘束部材によって一体化された蓄電素子群100aが、外装体本体210内に挿入されてもよい。蓄電素子群100aは、1つの蓄電素子100しか有していなくてもよい。
上記実施の形態及びその変形例が備える各構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
本発明は、リチウムイオン二次電池等の蓄電素子を備えた蓄電装置等に適用できる。
10、11 蓄電装置
100 蓄電素子
100a 蓄電素子群
101 第一蓄電素子
101a 第一蓄電素子群
102 第二蓄電素子
102a 第二蓄電素子群
110 容器
111、112 長側面
113、114 短側面
115 底面
116 端子配置面
120 容器本体
130 容器蓋部
150 電極端子
160 電極体
170 集電体
200 外装体
201、214 開口部
210 外装体本体
211 底壁
211a、211b ガイド部
212、213 側壁
220 蓋体
300 スペーサ
100 蓄電素子
100a 蓄電素子群
101 第一蓄電素子
101a 第一蓄電素子群
102 第二蓄電素子
102a 第二蓄電素子群
110 容器
111、112 長側面
113、114 短側面
115 底面
116 端子配置面
120 容器本体
130 容器蓋部
150 電極端子
160 電極体
170 集電体
200 外装体
201、214 開口部
210 外装体本体
211 底壁
211a、211b ガイド部
212、213 側壁
220 蓋体
300 スペーサ
Claims (5)
- 複数の蓄電素子と、前記複数の蓄電素子が収容される外装体と、を備える蓄電装置であって、
前記複数の蓄電素子は、第一方向に並ぶ第一蓄電素子及び第二蓄電素子を有し、
前記外装体は、
前記第一方向と直交する第二方向において、前記複数の蓄電素子と対向する底壁と、
前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向に向けて開口する開口部であって、前記第一蓄電素子が通過可能な開口部と、
前記第一蓄電素子及び前記第二蓄電素子の間に配置され、前記開口部に向けて延びるガイド部と、を有する
蓄電装置。 - 前記ガイド部は、前記底壁から前記第二方向に突出する凸部である
請求項1に記載の蓄電装置。 - 前記第一蓄電素子は、前記第二方向から見て前記第三方向に並ぶ一対の電極端子を有し、
前記ガイド部は、前記第二方向から見て前記一対の電極端子の並び方向に延びる
請求項1または2に記載の蓄電装置。 - 前記第一蓄電素子は、前記第二方向から見て第三方向に長い形状を有し、
前記ガイド部は、前記第二方向から見て前記第一蓄電素子の長手方向に延びる
請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電装置。 - 前記複数の蓄電素子は、前記第一蓄電素子を含む前記第三方向に配列された複数の蓄電素子からなる蓄電素子群を含み、
前記ガイド部は、前記蓄電素子群の前記第三方向の一端部に位置する蓄電素子から他端部に位置する蓄電素子までに亘って延びる
請求項1~4のいずれか一項に記載の蓄電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021205480A JP2023090507A (ja) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 蓄電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021205480A JP2023090507A (ja) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 蓄電装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023090507A true JP2023090507A (ja) | 2023-06-29 |
Family
ID=86937048
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021205480A Pending JP2023090507A (ja) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 蓄電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023090507A (ja) |
-
2021
- 2021-12-17 JP JP2021205480A patent/JP2023090507A/ja active Pending
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