【実施例1】
【0014】
以下、実施例1の蓄電装置100について説明する。
図1に示すように、蓄電装置100は、ケース1と、ケース1に収容された電極組立体3と、ケース1に固定された電極端子としての端子5、7とを備えている。電極組立体3と端子5、7とは電気的に接続されている。また、蓄電装置100は、電極組立体3と端子7との間に配置された電流遮断装置10を備えている。ケース1の内部は、電解液が注入されており、電極組立体3は、電解液に浸漬している。
【0015】
ケース1は、金属製であり、略直方体形状の箱型部材である。ケース1は、本体111と、本体111に固定された蓋部112とを備えている。蓋部112は、本体111の上部を覆っている。蓋部112には、挿通孔81、82が形成されている。端子5は、挿通孔81を介してケース1の内外に通じており、端子7は、挿通孔82を介してケース1の内外に通じている。
【0016】
電極組立体3は、正極シートと、負極シートと、正極シートと負極シートとの間に配置されたセパレータとを備えている。電極組立体3は、複数の正極シート、複数の負極シート及び複数のセパレータが積層されて構成されている。正極シート及び負極シートは、集電部材と、集電部材上に形成されている活物質層とを備えている。集電部材としては、正極シートに用いられるものは例えばアルミ箔であり、負極シートに用いられるものは例えば銅箔である。また、電極組立体3は、正極集電タブ41及び負極集電タブ42を備えている。正極集電タブ41は、正極シートの上端部に形成されている。負極集電タブ42は、負極シートの上端部に形成されている。正極集電タブ41及び負極集電タブ42は、電極組立体3の上方に突出している。正極集電タブ41は正極リード43に固定されている。負極集電タブ42は負極リード44に固定されている。
【0017】
正極リード43は、正極集電タブ41と端子5とに接続されている。正極リード43を介して、正極集電タブ41と端子5とが電気的に接続されている。正極リード43とケース1との間には、絶縁部材72が配置されている。絶縁部材72は、正極リード43とケース1の蓋部112とを絶縁している。
【0018】
負極リード44は、負極集電タブ42と接続端子46とに接続されている。接続端子46は、電流遮断装置10を介して端子7に電気的に接続されている。よって、負極リード44、接続端子46及び電流遮断装置10を介して、負極集電タブ42と端子7とが電気的に接続されている。これにより、電極組立体3と端子7とを接続する通電経路が形成されている。電流遮断装置10は、この通電経路を、電気的に接続される導通状態と、電気的に非接続となる非導通状態とに切換えることができる。すなわち、電流遮断装置10は、この通電経路を遮断することができる。電流遮断装置10の構成については後述する。負極リード44とケース1との間には、絶縁部材73が配置されている。絶縁部材73は、負極リード44とケース1とを絶縁している。
【0019】
蓋部112の上面には、樹脂製のガスケット62、63が配置されている。ガスケット62の上面には、外部端子60が配置されている。外部端子60には、貫通孔60aが形成されている。貫通孔60aは、外部端子60の上面側に比べ、下面側のサイズが大きくなっている。ガスケット62は、蓋部112と外部端子60とを絶縁している。ボルト64は、貫通孔60aを通過している。具体的には、ボルト64の頭部は、貫通孔60a内に収容されている。また、ボルト64の軸部は、貫通孔60aを通って外部端子60の上方に突出している。端子5、外部端子60及びボルト64は、互いに電気的に接続されており、正極端子を構成している。ガスケット63、外部端子61及びボルト65の構成は、上述したガスケット62、外部端子60及びボルト64の構成と同様である。端子7、外部端子61及びボルト65は、互いに電気的に接続されており、負極端子を構成している。
【0020】
ここで、
図2を参照して端子7について説明する。
図2に示すように、端子7は、ケース1にカシメ固定されている。端子7は、小径部94、大径部95及び先端部96を備えている。大径部95は、ケース1の内部に配置されている。大径部95は、環状に形成されており、その径は挿通孔82より大径である。大径部95には凹所98が形成されている。凹所98は、後述する貫通孔97と連通している。大径部95には、突出部99が形成されている。突出部99は、大径部95の下面の外周縁に沿って環状に形成されている。突出部99は、大径部95の下面から下方(後述する通電板20側)に突出している。小径部94は、環状に形成されており、挿通孔82に挿入されている。小径部94には、貫通孔97が形成されている。小径部94の下端部は、大径部95に固定されている。先端部96は、環状に形成されており、小径部94の上端部に固定されている。先端部96は、ケース1の外部に配置されており、小径部94の上端部から折れ曲がって、径方向外側に広がるように形成されている。端子7は、先端部96によりケース1の蓋部112に固定されている。
【0021】
小径部94に形成された貫通孔97の内面には、第1部分97aと第2部分97bとが形成されている。第1部分97aは、ケース1の内部側(大径部95側)に位置している。第2部分97bは、第1部分97aよりケース1の外部側(先端部96側)に位置している。第1部分97a及び第2部分97bは、周方向に閉じると共に上下方向に伸びる曲面(円筒面)であり、平面視において円形状に形成されている。第1部分97aの径は、第2部分97bの径より小さく形成されている。すなわち、小径部94は、ケース1の内部側に位置する第1円筒状部分(第1部分97aが形成される部分)と、その第1円筒状部分に対して外径が同一である一方で内径が大径となる第2円筒状部分(第2部分97bが形成される部分)とで構成されている。第1部分97aと第2部分97bとの境界には、第1部分97aと第2部分97bとを接続する接続面197が形成されている。接続面197は、ケース1の端子7が設けられる壁面(蓋部112)に対して平行に形成されている。また、接続面197は、平面視において、リング状に形成されている。すなわち、平面視において、第1部分97aと第2部分97bとは、略同心円であるとも言える。接続面197が蓋部112と平行となることから、第1部分97aの上端の位置は、第2部分97bの下端の位置と同一となる。第1部分97aの下端は、大径部95に接続されている。第2部分97bの上端は、先端部96に接続されている。
図2から明らかなように、接続面197(第1部分97aと第2部分97bとの境界の位置)は、ケース1の外部側に形成されている。すなわち、接続面197は、ケース1の蓋部112より上方に位置している。
【0022】
接続面197には、金属製のプレート198が接合されている。プレート198は、板厚一定の円板状に形成されている。プレート198の上面は、プレート198の下面に対して平行となっている。プレート198が接続面197に接合されると、プレート198の上面及び下面は、貫通孔97の軸線に対して直交する。プレート198の径は、第1部分97aの径より大きく、第2部分97bの径より小さく形成されている。したがって、貫通孔97の上方から貫通孔97内にプレート198を挿入すると、プレート198は、接続面197に当接し、貫通孔97内に位置決めされる。プレート198は、その外周縁を周方向に溶接することによって、接続面197と接合されている。具体的には、プレート198と接続面197との溶接部は、周方向に連続しており、第1部分97aの外側(及び第2部分97bの内側)を一巡している。これによって、プレート198は、接続面197に接合されている。このため、貫通孔97内の空間は、プレート198によって、ケース内部側の空間202と、ケース外部側の空間204とに分離されている。すなわち、空間202は、プレート198によって空間204からシールされている。なお、プレート198は、端子7と同一金属(例えば、Cu)によって形成される。プレート198と端子7とを同一金属とすることで、両者の間の腐食(すなわち、異種金属とした場合に生じる接触腐食)を防止することができる。また、プレート198の厚みは、溶接可能な厚みであればよい。
【0023】
次に、電流遮断装置10について説明する。
図2に示すように、電流遮断装置10は、通電板20と、第1変形板30と、ホルダ80とを備えている。第1変形板30は、円形の導電性のダイアフラムであり、下方に凸となっている。第1変形板30は、中央部32及び外周部31を有している。第1変形板30の中央部32は、通電板20と接続されている。第1変形板30の外周部31は、大径部95の下面の外周部と溶接されている。詳細には、第1変形板30の外周部31は、大径部95の下面のうち、突出部99が形成されていない領域に溶接されている。第1変形板30が大径部95の下面に接続されると、第1変形板30の外周面が突出部99の内壁面に当接する。これによって、第1変形板30の大径部95(すなわち、端子7)に対する接続位置を安定化することができる。大径部95の凹所98の下端は、第1変形板30により覆われている。凹所98内は、空間202と連通している。凹所98内(空間202)は、プレート198によって大気から隔離され、後述するようにケース1内の空間からも隔離されている。このため、凹所98内は、密閉された空間となっている。
【0024】
通電板20は、金属製の部材であり、導電性を有している。通電板20は、平面視において円形状に形成されており、第1変形板30の下方に配置されている。通電板20には、接続端子46が接続されている。通電板20は、中央部22及び外周部21を有している。通電板20の下面には、溝部20aが形成されている。溝部20aは中央部22の周囲に形成されており、溝部20aの内側で通電板20と第1変形板30の中央部32とが接続されている。溝部20aが形成された位置における通電板20の機械的強度は、溝部20a以外の位置における通電板20の機械的強度よりも低い。
【0025】
ホルダ80は、環状に形成されており、その内部に端子7の大径部95と、第1変形板30と、シール部材75を収容し、これらを保持する。ホルダ80の下端には通電板20が当接し、固定部材70(後述)により両者が固定されている。ホルダ80は、弾性を有する絶縁材料により形成されている。ホルダ80には、例えば、ポリフェニルスルファイド(PPS)が用いられる。なお、ホルダ80の材料は上記のPPSに限られず、絶縁性及び耐電解液性を有する材料(例えば、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリプロピレン(PP)等)であればよい。
【0026】
ホルダ80は、中央部79と基部78と上端部76とを有している。中央部79は、ケース1の蓋部112の下面と、端子7の大径部95の上面との間に配置されている。中央部79の下面は、端子7の大径部95の上面と当接している。中央部79は、その上面が蓋部112の下面と当接し、その下面は大径部95の上面と当接している。中央部79の上面には、凹部79aが環状に形成されている。凹部79aは、上端部76(後述)の周囲を一巡している。凹部79aの縦断面の形状は、矩形状に形成されている。蓋部112の下面と、凹部79aの上面との間には、絶縁性のガスケット86が配設されている。ガスケット86は、ケース1の蓋部112とホルダ80(凹部79a)との間をシールしている。すなわち、ガスケット86は、上下方向に圧縮された状態で凹部79a内に収容され、蓋部112の下面と凹部79aの上面との間をシールしている。ガスケット86は、凹部79a内に配置され、凹部79a内を一巡している。
【0027】
上端部76は、中央部79の内周縁から上方に伸びている。上端部76は、環状に形成されており、その中心に挿通孔76aが形成されている。上端部76は、蓋部112の挿通孔82と端子7の小径部94との間に位置しており、挿通孔76aには、小径部94が挿通されている。上端部76の上端は、ガスケット63には接していない。
【0028】
基部78は、中央部79の外周縁から下方に伸びている。すなわち、基部78は、ケース1の蓋部112の下面と、通電板20の上面との間に配置されている。基部78は、環状に形成されており、その内部に大径部95と第1変形板30とを収容する。基部78の内面には、大径部95の外周面と当接する当接部分と、第1部分の下方に位置する凹所77が形成されている。当接部分は、基部78の上端側に形成され、凹所77は、基部78の下端側に形成されている。凹所77の径は、大径部95の径(当接部分の径)より大きくされている。大径部95の下面には突出部99が形成されていることから、基部78内に大径部95が収容されると、突出部99の一部が凹所77内に突出する。凹所77内に突出部99が突出することで、シール部材75を収容する空間が凹所77に形成される。なお、基部78の下面は、通電板20の上面に当接している。
【0029】
シール部材75は、凹所77の突出部99より外側の空間に収容される。シール部材75は、端子7の大径部95の外周側を周方向に一巡している。シール部材75は、上記の空間に圧縮された状態で収容されており、通電板20とホルダ80と突出部99に接触している。シール部材75は、各接触部において、両者の間をシールしている。これによって、ケース1内の空間と、ケース1外の空間とがシールされている。シール部材75は、例えば、エチレン・プロピレン・ジエンゴム(EPDM)などのエチレン−プロピレン系ゴム(EPM)を材料とするOリングである。なお、シール部材75は上記に限られず、シール性、絶縁性、耐電解液性及び弾性を有する材料が用いられてもよい。なお、大径部95の下面に形成される突出部99の下端は、凹所77の上端よりも下方に位置する一方、通電板20には接触していない。シール部材75が突出部99に当接することによって、シール部材75が通電板20やホルダ80に対して位置ズレすることが防止されている。
【0030】
通電板20及びホルダ80は、固定部材70により固定されている。固定部材70は、通電板20及びホルダ80をカシメ固定している。固定部材70の内側には、絶縁部材71が配置されている。絶縁部材71は、通電板20を固定部材70から絶縁している。
【0031】
上述した説明から明らかなように、電流遮断装置10は、接続端子46と、通電板20と、第1変形板30と、端子7とを直列につなぐ通電経路を有している。このため、電極組立体3と端子7は、電流遮断装置10の通電経路を介して電気的に接続されている。
【0032】
ここで、電流遮断装置10の遮断動作について説明する。上述した蓄電装置100においては、端子5と端子7との間が外部機器(例えば、発電機やモータ等)を介して通電可能な導通状態で用いられる。蓄電装置100の過充電等によってケース1内の圧力が上昇すると、通電板20の下面に作用する圧力が上昇する。一方、第1変形板30の上面には大気圧が作用する。このため、ケース1の内圧が上昇して所定値に達すると、第1変形板30の中央部32に接続されていた通電板20が、機械的に脆弱な溝部20aを起点に破断する。そして、第1変形板30が反転して、上方に凸の状態に変化する。これによって、通電板20と第1変形板30とを接続する通電経路が遮断され、電極組立体3と端子7とが非導通状態となる。このとき、第1変形板30は接続端子46から絶縁されると共に、通電板20は端子7から絶縁される。
【0033】
実施例1の蓄電装置100の作用効果について説明する。上記の蓄電装置100では、端子7の貫通孔97の内面に第1部分97aと、第1部分97aより大径である第2部分97bとが形成されている。また、第1部分97aと第2部分97bとの境界には、両者を接続する接続面197が形成されている。そして、金属製のプレート198が、接続面197に溶接により固定されている。このため、従来技術と比較して、貫通孔97を封止する際の溶接長を短くすることができ、作業時間やコストを低減することができる。また、端子7の先端部96を外側に変形させて端子7を蓋部112にかしめ固定しても、その変形の影響が接続面には生じ難い。このため、プレート198の接続面197への溶接品質を向上でき、ケース1内への水分透過を好適に防止することができる。
【0034】
特に、接続面197は端子7の設けられる壁面(蓋部112)に平行に形成されているため、溶接面(プレート198の下面及び接続面197)が平面となり、溶接品質を格段に安定化することができる。これにより、ケース1内への水分透過を長期間に亘って好適に防止することができる。また、接続面197は、ケース1の外部に設けられているため、電流遮断装置10との距離を確保できる。これによって、プレート198を溶接する際の溶接熱による周辺の部材(例えば、ガスケット86や第1変形板30)への熱影響を抑制することができる。このため、電流遮断装置10の作動精度を向上することができる。
【0035】
また、プレート198は、端子7と同一の金属材料によって形成されている。このため、プレート198と端子7との接触部分における腐食(異種金属接触腐食)を防止することができる。
【実施例2】
【0036】
次に、
図3を参照して、実施例2の蓄電装置について説明する。以下では、実施例1と相違する点についてのみ説明し、実施例1と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。なお、本実施例の蓄電装置では、電流遮断装置の構成が実施例1のそれと異なっており、それ以外の構成は実施例1と同様である。
【0037】
図3に示すように、電流遮断装置10aは、通電板20と、第1変形板30と、金属製の第2変形板40とを備えている。
【0038】
第2変形板40は、中央部47と外周部48とを有している。第2変形板40は、通電板20の下方に配置されており、その中央部47が下方に突出している。第2変形板40の外周部48の上面と、通電板20の外周部21の下面は、溶接により固定されている。また、第2変形板40の上面中央には、上方に突出する突出部40aが設けられている。突出部40aの上方には通電板20の中央部22が位置している。第2変形板40の下面には、ケース1の内圧が作用する。
【0039】
通電板20は、第2変形板40と第1変形板30との間に配置されており、通電板20には、通気孔20bが形成されている。第2変形板40と通電板20との間の空間120は、通気孔20bを介して第1変形板30と通電板20との間の空間122と連通している。第1変形板30は、通電板20の上方に配置されている。第1変形板30の上面には、空間124が形成されており、空間124は、空間202と連通している。すなわち、空間124は、プレート198によって大気から隔離され、ケース1内の空間からも隔離されている。
【0040】
電流遮断装置10aは、接続端子46と、通電板20と、第1変形板30と、端子7とを直列に繋ぐ通電経路を有している。このため、電極組立体3と端子7は、電流遮断装置10aの通電経路を介して電気的に接続されている。
【0041】
ここで、電流遮断装置10aの遮断動作について説明する。上述した蓄電装置では、ケース1の内圧が上昇すると、第2変形板40の下面に作用する圧力が上昇する。一方、第2変形板40の上面には、ケース1内の空間からシールされた空間120の圧力が作用する。このため、ケース1内の圧力が所定値を超えると、第2変形板40が反転して、下方に凸の状態から、上方に凸の状態に変化する。このとき、空間120内の空気は通気孔20bを通って空間122に移動し、空間122内の圧力が上昇する。また、第2変形板40が下方に凸の状態から上方に凸の状態に変化すると、第2変形板40の突出部40aが第1位置から第2位置に移動して通電板20の中央部22に衝突し、通電板20が溝部20aで破断する。これにより、第1変形板30が反転し、第1変形板30及び通電板20の中央部22が上方に変位する。このため、通電板20と第1変形板30を接続する通電経路が遮断され、電極組立体3と端子7との間の導通が遮断される非導通状態となる。このとき、第1変形板30は接続端子46から絶縁されるとともに、通電板20は端子7から絶縁される。実施例2の蓄電装置においても、貫通孔97の内面及びプレート198が実施例1と同一の構成であるため、実施例1の蓄電装置100と同様の作用効果を奏することができる。
【0042】
以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【0043】
例えば、電流遮断装置10は、端子5側に設けられてもよいし、端子5と端子7の双方に設けられてもよい。端子5側に電流遮断装置10が設けられる場合は、端子5と蓋部112との間に、上記の実施例の構成と同様に絶縁部材を配置することができる。また、上記の実施例では、第1変形板30が反転することで通電板20との導通が遮断される。しかしながら、第1変形板30の変形の態様は反転に限られない。例えば、第1変形板30の中央部32が上方に撓むことで通電板20が溝部20aを起点に破断し、第1変形板30と通電板20との導通が遮断される構成であってもよい。第1変形板30は、第1変形板30と通電板20との導通が遮断されるのであればどのように変形してもよい。第2変形板40についても同様である。
【0044】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。