JP6680400B2 - 蓄電装置 - Google Patents
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Description
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に沿って配置される遮蔽部を備えるとともに、前記壁部の内面のうち、前記圧力開放弁を囲む場所のいずれかに接触して前記遮蔽部と前記壁部とを隔てる間隔保持部を有する。
これによれば、隣り合う間隔保持棒同士の間にガスの流路を確保でき、圧力開放弁からケース外へのガス排出機能を維持できる。
これによれば、釘刺し試験時、電極組立体は積層方向に膨張し、電極組立体の積層方向に沿ってガスが圧力開放弁に向けて流れる。このガスをリブに衝突させ、ガスに含まれる電極の一部をガスから落下させることができる。
これによれば、電極組立体の積層方向に直交した方向からガスが圧力開放弁に向けて流れても、ガスをリブに衝突させ、ガスに含まれる電極の一部をガスから落下させることができる。その結果、開裂した圧力開放弁からケース外へ電極の一部が飛散することが抑止される。
これによれば、ガスがリブに衝突すると、ガスに含まれる電極の一部を落下させることができる。その一方でガスは、ガス通し孔を通過して、開裂した圧力開放弁からケース外に放出される。すなわち、ガス通し孔は、火花の原因となる電極の一部を篩い落とす機能を発揮する。その結果、電極の一部がガスと共にケース外に飛散することを抑止して、火花となることを抑止できる。
これによれば、補強リブにより、遮蔽部及びリブを補強でき、ガスの衝突によって遮蔽部材が変形することを抑制できる。
これによれば、遮蔽部材は、該遮蔽部材を壁部に固定するためのフランジを、リブの外面から突出する形状に備えない。したがって、遮蔽部材を壁部に固定するためのフランジを備える場合と比べて、電極組立体の端面よりも壁部寄りの空間を広くでき、ケース内の圧力を上昇しにくくできる。
これによれば、各ガス排出経路は、電極組立体の端面と圧力開放弁とを繋ぐ経路であり、経路長に大きな差は生じない。このため、流路断面積の差によって、ガスの流れやすさが決定される。そして、正極側ガス排出経路の流路断面積が、負極側ガス排出経路の流路断面積より小さいため、ガスは負極側ガス排出経路に流れやすくなる。
これによれば、釘刺し試験時、ガスが正極側のタブ間を通過して正極導電部材に衝突した際、正極導電部材の一部が高温高圧のガスによって溶融したり、削り取られても、そのガスをリブに衝突させ、ケースの外へ排出されることを抑止できる。
これによれば、正極側ガス排出経路の流路抵抗を、負極側ガス排出経路の流路抵抗より大きく設定しつつも、正極側ガス排出経路を確保して正極導電部材側から出たガスを圧力開放弁からケース外へ排出でき、ケース内における過度な圧力上昇を抑止できる。
これによれば、移動規制部材により、遮蔽部材の位置を維持して、三次元領域の断面を遮蔽部で覆った状態を維持できる。
また、蓄電装置について、前記正極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記正極導電部材であり、前記負極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記負極導電部材である。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は、前記壁部の外面から見て各極性の前記タブと重なり、かつ前記壁部の長手方向に沿って各タブを覆う邪魔板を備えていてもよい。
また、蓄電装置について、前記正極導電部材及び前記負極導電部材のいずれか一方は、前記壁部の外面から見て前記壁部及び前記遮蔽部と重なる重合部を含む。
これによれば、釘刺し試験時に発生したガスは、遮蔽部への衝突により向きを変え、導電部材の重合部と遮蔽部との対向面の間を通過し、圧力開放弁に向かう。重合部は、屈曲部によって圧力開放弁に向かう形状となっているため、重合部に沿って流れるガスを圧力開放弁に向けて流すことができる。
これによれば、遮蔽部材により、ガスに含まれる電極の一部をケース内に落下させつつも、遮蔽部材が圧力開放弁を塞ぐことがなく、圧力開放弁の作動が妨げられない。
これによれば、三次元領域の断面から電極組立体外へ出たガスを、即座に遮蔽部に衝突させることができる。よって、圧力開放弁に向かっていたガスの向きを速やかに変え、圧力開放弁に向けたガス排出経路を速やかに長くすることができる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は耐熱性を有してもよい。例えば、遮蔽部材を金属製とすると、ケースや電極との短絡抑制のために、遮蔽部材の表面に絶縁性樹脂やセラミックのコーティング等を施す必要があるが、耐熱性を持たせることで絶縁のためのコーティング作業が不要となる。
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は、前記壁部から延設されていてもよい。
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した第1の実施形態を図1〜図6にしたがって説明する。
さて、図6に示すように、釘刺し試験を行うため、二次電池10の正面視でケース11の中央から電極組立体12の中心点Pに釘を刺すと、その釘は、電極組立体12を積層方向に貫通する。すると、釘を介して正極電極21と負極電極31の間のセパレータ24が破断又は溶融し、正極電極21と負極電極31とがケース11内において短絡する。
(1)正極導電部材41、遮蔽部材60及び負極導電部材51で構成される被覆部55は、タブ側端面12bと圧力開放弁18を繋ぐ三次元領域Rのうち、タブ側端面12bに平行な断面Raの全面を覆っている。このため、釘刺し試験時、タブ側端面12bから電極組立体12外へ出て、開裂した圧力開放弁18へ直線的に向かうガスを被覆部55に衝突させ、ガスの流れる向きを、圧力開放弁18へ真っ直ぐに向かう経路から外し、圧力開放弁18に向けたガス排出経路を長くすることができる。その結果、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部をケース11内に落下させ、各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部がガスと共にケース11外に飛散することを抑止して、火花となることを抑止できる。
(10)遮蔽部材60は、遮蔽部61から立ち上がる第1リブ62を一対備える。このため、二次電池10が振動して電極組立体12が蓋体14に向けて移動しても、遮蔽部材60が蓋体14側に移動し、第1リブ62が蓋体14に当接する。このため、電極組立体12が蓋体14に衝突することを遮蔽部材60で回避して、電極組立体12が損傷することを抑制できる。
○ 図7に示すように、実施形態や各形態において、遮蔽部材60は、第2リブ63を遮蔽部61の両方の短縁部に備える形状でもよい。このように構成した場合、ガスは、被覆部55の負極導電部材51に衝突した後、負極導電部材51に沿って圧力開放弁18に向かうが、このガスも第2リブ63に衝突させ、ガスに含まれる各電極21,31や各金属箔21a,31aの一部をガスから落下させることができる。なお、負極導電部材51側に備える第2リブ63について、遮蔽部61の外面61aからの寸法である立設距離H2は、正極導電部材41側の第2リブ63の方が負極導電部材51側の第2リブ63より大きい(高い)のが好ましい。これは、正極側ガス排出経路の流路抵抗を、負極側ガス排出経路の流路抵抗より大きくする、言い換えると、正極側ガス排出経路の流路断面積を、負極側ガス排出経路の流路断面積より小さくするためである。
○ 図8に示すように、実施形態や各形態において、圧力開放弁18の中心位置C1を、蓋体14の長手方向において正極電極21のタブ25(タブ群26)と負極電極31のタブ35(タブ群36)の中心位置C2よりも負極導電部材51側に位置させてもよい。
なお、図9〜図11に示す形態において、圧力開放弁18の中心位置C1を、ケース本体13の長手方向において正極電極21のタブ25(タブ群26)と負極電極31のタブ35(タブ群36)の中心位置C2よりも正極導電部材41側に位置させてもよい。また、両方の第2リブ63の立設距離H2を異ならせてもよい。
なお、間隔保持棒64の太さは、図12に示されるものより太くてもよい。このように構成した場合、釘刺し試験時に発生したガスによって間隔保持棒64が損傷することを抑制でき、遮蔽部61で圧力開放弁18を電極組立体12側から覆った状態を維持できる。
このように構成した場合、補強リブ74,75により遮蔽部材60を補強でき、ガスの衝突によって遮蔽部材60が変形することを抑制できる。
○ 遮蔽部材60は、金属製であった場合、蓋体14や各導電部材41,51やその他の部材に対し溶接されて固定されていてもよい。このように構成した場合、溶接箇所に耐熱コートを施すのが好ましい。
○ 遮蔽部材60において、第2リブ63は無くてもよいし、第1リブ62も無くてもよい。
○ セパレータ24は、正極電極21と負極電極31の間に1枚ずつ介装されるタイプでなくてもよく、例えば、正極電極21を収容した袋状セパレータであってもよい。
○ 蓄電装置は、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置であってもよい。
Claims (26)
- 正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、
電解液と、
前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、
前記ケースは直方体状であり、前記壁部に対向する底壁と、前記底壁の短側縁から突出した形状の一対の短側壁と、前記底壁の長側縁から突出した形状の一対の長側壁とを備え、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、
前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、前記一対の長側壁の対向面間の距離より短く、
前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、
前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成され、
前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に沿って配置される遮蔽部を備えるとともに、前記壁部の内面のうち、前記圧力開放弁を囲む場所のいずれかに接触して前記遮蔽部と前記壁部とを隔てる間隔保持部を有し、
前記間隔保持部は、前記遮蔽部から立設された形状の複数の間隔保持棒であることを特徴とする蓄電装置。 - 正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、
電解液と、
前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、
前記ケースは直方体状であり、前記壁部に対向する底壁と、前記底壁の短側縁から突出した形状の一対の短側壁と、前記底壁の長側縁から突出した形状の一対の長側壁とを備え、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、
前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、前記一対の長側壁の対向面間の距離より短く、
前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、
前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成され、
前記遮蔽部材は、前記壁部の長手方向に中心軸線が延びる筒状であり、軸方向の一端側の開口にガス流入口を備えるとともに、軸方向他端側において前記圧力開放弁に開口したガス流出口を備え、
前記遮蔽部材は、前記ガス流入口から前記ガス流出口までのガス経路上に位置する経路変更壁を備えることを特徴とする蓄電装置。 - 正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、
電解液と、
前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、
前記ケースは直方体状であり、前記壁部に対向する底壁と、前記底壁の短側縁から突出した形状の一対の短側壁と、前記底壁の長側縁から突出した形状の一対の長側壁とを備え、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、
前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、前記一対の長側壁の対向面間の距離より短く、
前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、
前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成され、
前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に沿って配置される遮蔽部を備えるとともに、前記壁部の内面のうち、前記圧力開放弁を囲む場所のいずれかに接触して前記遮蔽部と前記壁部とを隔てる間隔保持部を有し、
前記正極導電部材及び前記負極導電部材のいずれか一方は、前記壁部の外面から見て前記壁部及び前記遮蔽部と重なる重合部を含み、
前記一方の導電部材における前記重合部を前記圧力開放弁に向けて屈曲させた屈曲部を備えることを特徴とする蓄電装置。 - 正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、
電解液と、
前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、
前記ケースは直方体状であり、前記壁部に対向する底壁と、前記底壁の短側縁から突出した形状の一対の短側壁と、前記底壁の長側縁から突出した形状の一対の長側壁とを備え、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、
前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、前記一対の長側壁の対向面間の距離より短く、
前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、
前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成され、
前記壁部の内面と前記電極組立体の端面との間に、前記壁部の長手方向に沿う前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材を備えることを特徴とする蓄電装置。 - 正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、
電解液と、
前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、
前記ケースは直方体状であり、前記壁部に対向する底壁と、前記底壁の短側縁から突出した形状の一対の短側壁と、前記底壁の長側縁から突出した形状の一対の長側壁とを備え、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、
前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、前記一対の長側壁の対向面間の距離より短く、
前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、
前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成され、
前記遮蔽部材は、前記ケースの内面から離間していることを特徴とする蓄電装置。 - 正極電極と負極電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
前記正極電極のタブと接続された正極導電部材、及び前記負極電極のタブと接続された負極導電部材と、
電解液と、
前記電極組立体及び電解液を収容したケースと、
前記ケースの壁部に存在し、ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、ケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁と、を有し、前記壁部の長手方向に前記正極導電部材及び前記負極導電部材が並設されている蓄電装置であって、
前記ケースは直方体状であり、前記壁部に対向する底壁と、前記底壁の短側縁から突出した形状の一対の短側壁と、前記底壁の長側縁から突出した形状の一対の長側壁とを備え、前記電極組立体における前記正極電極及び前記負極電極の積層方向は前記壁部の短手方向であり、
前記正極導電部材及び前記負極導電部材における前記壁部の短手方向への寸法は、前記一対の長側壁の対向面間の距離より短く、
前記電極組立体における前記ケースの壁部の内面に対向する端面の外形線と、前記圧力開放弁の外形線とを最短距離で繋ぐ面で囲まれる領域を三次元領域とすると、
前記電極組立体の端面と前記壁部の内面との間の空間に、前記電極組立体の前記端面に沿った前記三次元領域の断面の長手方向全てを覆う被覆部を備え、
前記被覆部は、前記正極導電部材、前記負極導電部材、及び前記正極導電部材と前記負極導電部材との間に配置された遮蔽部材によって形成され、
前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に載置されていることを特徴とする蓄電装置。 - 前記遮蔽部材は、前記電極組立体の前記端面に沿って配置される遮蔽部を備えるとともに、前記壁部の内面のうち、前記圧力開放弁を囲む場所のいずれかに接触して前記遮蔽部と前記壁部とを隔てる間隔保持部を有する請求項4〜請求項6のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記間隔保持部は、前記遮蔽部から前記壁部に向けて立ち上がり、
かつ前記遮蔽部の面方向に沿うガス経路に対し交差する面を有する第1リブである請求項3又は請求項7に記載の蓄電装置。 - 前記第1リブは、前記壁部の長手方向に沿って延びる前記遮蔽部の一対の縁部から立設されている請求項8に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は、前記壁部の短手方向に沿って延びる前記遮蔽部の縁部から前記壁部に向けて立設した第2リブをさらに備える請求項8又は請求項9に記載の蓄電装置。
- 前記第2リブはガス通し孔を備える請求項10に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部と前記第1リブとに繋がる補強リブを備える請求項8〜請求項11のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材を前記電極組立体側から前記壁部の内面に向けて見た場合、前記第1リブは前記遮蔽部の外形線で画定される面内に存在する請求項8〜請求項12のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は、前記第2リブを前記圧力開放弁から前記正極導電部材寄りに備え、前記壁部の長手方向及び面方向に沿って前記正極導電部材側から前記圧力開放弁に向かうガスの経路を正極側ガス排出経路とし、前記壁部の長手方向及び面方向に沿って前記負極導電部材側から前記圧力開放弁に向かうガスの経路を負極側ガス排出経路とした場合、前記正極側ガス排出経路において前記ガスに対して生じる流路抵抗は、前記負極側ガス排出経路において前記ガスに対して生じる流路抵抗より大きい請求項10又は請求項11に記載の蓄電装置。
- 前記正極側ガス排出経路の流路断面積は、前記負極側ガス排出経路の流路断面積より小さい請求項14に記載の蓄電装置。
- 前記第2リブにおいて、前記遮蔽部からの突出端の位置は、前記正極導電部材を前記壁部寄りに越えた位置にある請求項14又は請求項15に記載の蓄電装置。
- 前記第2リブの前記遮蔽部からの突出端は、前記壁部の内面から離間している請求項16に記載の蓄電装置。
- 前記正極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記正極導電部材であり、前記負極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記負極電極の前記タブを積層方向に集めたタブ群である請求項4に記載の蓄電装置。
- 前記正極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記正極導電部材であり、前記負極導電部材側への前記遮蔽部材の移動を規制する移動規制部材は、前記負極導電部材である請求項4に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は、前記壁部の外面から見て各極性の前記タブと重なり、かつ前記壁部の長手方向に沿って各タブを覆う邪魔板を備える請求項1〜請求項19のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記壁部の長手方向における前記圧力開放弁の中心位置は、前記壁部の長手方向における前記正極電極と前記負極電極のタブ間の中心位置よりも前記負極導電部材寄りにある請求項1〜請求項20のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記壁部の長手方向における、前記正極電極のタブと前記第2リブとの間に隙間を有するとともに、前記隙間を前記壁部側から覆うガス衝突部材を備える請求項10、請求項11、及び請求項14〜請求項17のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は金属製である請求項1〜請求項22のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は耐熱性を有する請求項1〜請求項23のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材の内面は平坦面状である請求項1〜請求項24のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
- 前記遮蔽部材は、前記壁部から延設されている請求項1〜請求項25のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
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