(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0014】
(第1の実施形態)
以下、蓄電装置を具体化した第1の実施形態を
図1〜
図4にしたがって説明する。
図1に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、その外形を構成するケース11を備えている。ケース11は、矩形筒状のケース本体12と、ケース本体12の開口部を塞ぐ矩形平板状の蓋体13とから構成されている。ケース本体12は、蓋体13と対向する矩形状の底壁12aと、底壁12aの四辺から立設する側壁12b,12c,12d,12eとで構成されている。側壁12bと側壁12dが対向して配置され、側壁12cと側壁12eとが対向して配置されている。すなわち、ケース11を構成するケース壁のうち、蓋体13が第1ケース壁に相当し、蓋体13から立設するケース本体12の側壁12b,12c,12d,12eが第2ケース壁に相当する。そして、二次電池10は、その外形が角型の角型電池である。なお、ケース本体12及び蓋体13は金属製である。また、本実施形態の二次電池10は、リチウムイオン電池である。
【0015】
二次電池10は、ケース11に収容されている電極組立体14と、電極組立体14と電気を授受する負極端子15及び正極端子16とを備えている。各端子15,16は、ケース11の蓋体13からケース11外に突出するように取り付けられており、蓋体13の長手方向の両端部に互いに離間して配置されている。
【0016】
図2に示すように、電極組立体14は、負極電極21と正極電極25とがセパレータ29を介して交互に積層されて構成されている。負極電極21は、矩形状の負極金属箔(例えば銅箔)22と、負極金属箔22の両面に設けられた負極活物質層23と、を有する。負極電極21の端部21cには、負極タブ24が突出して設けられている。本実施形態の負極タブ24は、負極電極21の端部21cのうち、その中央よりも偏倚した位置に配置されている。
【0017】
正極電極25は、矩形状の正極金属箔(例えばアルミニウム箔)26と、正極金属箔26の両面に設けられた正極活物質層27と、を有する。正極電極25の端部25cには、正極タブ28が突出して設けられている。正極タブ28は、正極電極25の端部25cの中央に配置されている。各電極21,25は、各タブ24,28が同一極性同士でそれぞれ列状に配置されるように重なっている。
【0018】
図3に示すように、負極タブ24は、電極組立体14の積層方向の一端側に寄せて集められ、その集められた状態で上記一端側とは反対側の他端側に向けて折り返されている。同様に、各正極タブ28は、電極組立体14の積層方向の一端側に寄せて集められ、その集められた状態で上記一端側とは反対側の他端側に向けて折り返されている。そして、電極組立体14のうちで各タブ24,28が位置する部分と蓋体13とが対向する状態で、電極組立体14がケース11内に収容されている。
【0019】
二次電池10は、負極タブ24と負極端子15とを電気的に接続する負極導電部材31と、正極タブ28と正極端子16とを電気的に接続する正極導電部材35とを備えている。各導電部材31,35は、その一部が屈曲した形状であり、ケース11の内面、すなわち蓋体13の両面のうちでケース11内に位置する蓋体13の内面13bと、電極組立体14との間に配置されている。そして、各導電部材31,35は蓋体13と面している。
【0020】
負極導電部材31は、金属製(例えば銅製)であり、矩形平板状の第1導電部32と、第1導電部32から延設された第2導電部33とを有している。負極導電部材31のうちで、第1導電部32が蓋体13側に位置しており、第2導電部33が電極組立体14側に位置している。また、負極端子15は、外周面にネジ溝が設けられた軸部15aと、軸部15aの軸線方向の端部に設けられた角柱状の頭部15bと、を有している。そして、負極導電部材31のうちで、第1導電部32が各負極タブ24と溶接等により接合され、第2導電部33が負極端子15の頭部15bと溶接等により接合されることにより、負極導電部材31を介して負極端子15と電極組立体14とが電気的に接続される。
【0021】
正極導電部材35は、金属製(例えばアルミニウム製)であり、矩形平板状の第1導電部36と、第1導電部36から延設された第2導電部37とを有している。正極導電部材35のうちで、第1導電部36が蓋体13側に位置しており、第2導電部37が電極組立体14側に位置している。また、正極端子16は、負極端子15と同様に、軸部16aと頭部16bとを有している。
【0022】
ここで、既に説明した通り、正極タブ28は正極電極25の端部25cの中央に配置されている一方、負極タブ24は負極電極21の端部21cのうちで、その中央よりも偏倚した位置に配置されている。このため、
図3に示すように、電極組立体14の積層方向と直交する方向において、すなわちケース本体12の側壁12b,12dに直交する方向において、正極タブ28と正極端子16との間の距離は、負極タブ24と負極端子15との間の距離よりも長くなっている。こうした距離に対応するように、ケース本体12の側壁12b,12dに直交する方向において、正極導電部材35の第1導電部36の長さが、負極導電部材31の第1導電部32の長さよりも長くなっている。
【0023】
そして、正極導電部材35のうちで、第1導電部36が各正極タブ28と溶接等により接合され、第2導電部37が正極端子16の頭部16bと溶接等により接合されることにより、正極導電部材35を介して正極端子16と電極組立体14とが電気的に接続される。
【0024】
各端子15,16の軸部15a,16aには、シール部材としてのOリング41が取り付けられている。Oリング41が頭部15b,16bと蓋体13との間で圧縮されることにより、各軸部15a,16aの周囲がシールされている。
【0025】
また、二次電池10は、負極端子15の頭部15b及び負極導電部材31の第2導電部33と、正極端子16の頭部16b及び正極導電部材35の第2導電部37と、をそれぞれ覆う絶縁部材42を備えている。絶縁部材42は、第2導電部33,37の電極組立体14側の面を覆った状態で、端子15,16の頭部15b,16b及び軸部15a,16aにそれぞれ嵌合している。
【0026】
各端子15,16の軸部15a,16aのうち、頭部15b,16b側とは反対側の端部が、蓋体13に形成された孔13cを介してケース11外に突出している。そして、その頭部15b,16bの突出箇所には、絶縁リング43が挿通された状態でナット44がそれぞれ螺着されている。
【0027】
図3及び
図4(a)に示すように、二次電池10は、各導電部材31,35をケース11から絶縁する絶縁カバー50を備えている。絶縁カバー50は、蓋体13と各導電部材31,35との間に配置される矩形板状の第1絶縁部51と、第1絶縁部51の端部のうちで、ケース本体12の側壁12c,12eに対向する端部51cからそれぞれ立設された矩形平板状の一対の第2絶縁部52と、を有している。
【0028】
絶縁カバー50の第1絶縁部51は、各導電部材31,35とケース11の蓋体13の内面13bとの間で延設されている。また、第1絶縁部51は、蓋体13からケース本体12の底壁12aに近接する方向において、負極導電部材31の第1導電部32と正極導電部材35の第1導電部36とに重なっている。すなわち、各導電部材31,35の第1導電部32,36は、蓋体13からケース本体12の底壁12aに近接する方向において、その全体が第1絶縁部51によって覆われている。また、第1絶縁部51では、その両面51a,51bのうち、蓋体13側に位置する面51aが蓋体13の内面13bと当接し、各導電部材31,35側に位置する面51bが各導電部材31,35の第1導電部32,36と当接している。すなわち、絶縁カバー50の第1絶縁部51は、各導電部材31,35とケース11の蓋体13の内面13bとで挟まれている。
【0029】
絶縁カバー50の第2絶縁部52は、各導電部材31,35とケース11のケース本体12の側壁12c,12eの内面との間で延設されており、ケース本体12の側壁12c,12eと直交する方向において負極導電部材31の第1導電部32と正極導電部材35の第1導電部36とに重なっている。すなわち、各導電部材31,35の第1導電部32,36は、ケース本体12の側壁12c,12eと直交する方向において、第2絶縁部52によって覆われている。また、各導電部材31,35の第1導電部32,36が、絶縁カバー50の第2絶縁部52によって挟まれている。
【0030】
図3及び
図4(b)に示すように、絶縁カバー50の第2絶縁部52は、ケース本体12の側壁12b,12dと直交する方向における両端部52cに、矩形状に形成された露出部としての切欠部53をそれぞれ有している。本実施形態の切欠部53は、第2絶縁部52の4つの角部のうち、ケース本体12の底壁12a側に位置する2つの角部が切り欠かれることにより形成されている。また、本実施形態では、絶縁カバー50の一対の第2絶縁部52のうち、一方の第2絶縁部52が切欠部53を有している。そして、切欠部53は、ケース本体12の底壁12aと直交する方向に延びる縁部53aと、ケース本体12の側壁12b,12dと直交する方向に延びる縁部53bと、で構成されている。こうした切欠部53によって、絶縁カバー50の第2絶縁部52は、ケース本体12の側壁12c,12eと直交する方向において、各導電部材31,35の第1導電部32,36の一部分を露出させている。すなわち、絶縁カバー50の第2絶縁部52は、ケース本体12の側壁12c,12eと直交する方向において、切欠部53を除く部分によって各導電部材31,35の第1導電部32,36を覆っている。なお、各導電部材31,35のうちで、第1導電部32,36と第2導電部33,37との接続部分、すなわち各端子15,16の頭部15b,16bとの接続部分32p,36pが、切欠部53によって露出されている。
【0031】
次に本実施形態の二次電池10の作用について説明する。
各導電部材31,35とケース11の蓋体13の内面13bやケース本体12の側壁12c,12eの内面との間に設けられている絶縁カバー50によって、各導電部材31,35とケース11の蓋体13の内面13bやケース本体12の側壁12c,12eの内面との接触が規制されている。
【0032】
また、絶縁カバー50の切欠部53によって、各導電部材31,35の一部分が露出する。このため、ケース本体12の開口部が蓋体13によって塞がれる前の状態で、上記の導電部材31,35の露出部分と端子15,16とに、測定用の端子を接触させることが可能である。切欠部53によって露出される負極導電部材31の部分と負極端子15とに測定用の端子を接触させることにより、負極導電部材31と負極端子15との抵抗を測定することができる。切欠部53によって露出される正極導電部材35と正極端子16とに測定用の端子を接触させることにより、正極導電部材35と正極端子16との抵抗を測定することができる。
【0033】
したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)各導電部材31,35のうちで、一部分が絶縁カバー50の切欠部53によって露出し、大部分が絶縁カバー50によって覆われる。したがって、各導電部材31,35をケース11から絶縁することができる。また、各導電部材31,35のうちで、絶縁カバー50の切欠部53によって露出された部分に測定用の端子を接触させるようにすれば、各端子15,16と各導電部材31,35との抵抗を測定することが可能である。したがって、二次電池10の性能評価を行うことができる。
【0034】
(2)絶縁カバー50の切欠部53によって各導電部材31,35を露出させる露出部が形成されているため、露出部を介して測定用の端子を各導電部材31,35に接触させやすくすることができる。
【0035】
(3)絶縁カバー50の切欠部53によって各導電部材31,35を露出させる露出部が形成されているため、簡易な構成で露出部を形成することができる。
(4)絶縁カバー50の切欠部53は、第2絶縁部52の4つの角部のうち、ケース本体12の底壁12a側に位置する2つの角部に形成されている。すなわち、切欠部53は、絶縁カバー50のうちで蓋体13から離間した部分に位置している。このため、各導電部材31,35のうち、蓋体13から離間した部分を切欠部53によって露出させることができるため、切欠部53の形成に伴って蓋体13からの各導電部材31,35の絶縁性が低下することを抑制することができる。
【0036】
(第2の実施形態)
以下、蓄電装置を具体化した第2の実施形態を
図5及び
図6にしたがって説明する。なお、以下で説明する実施形態では、既に説明した第1の実施形態と同一構成について同一の符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【0037】
図5に示すように、二次電池10は、各導電部材131,135をケース11から絶縁する絶縁カバー150を備えている。絶縁カバー150は、蓋体13と各導電部材131,135との間に配置される矩形板状の第1絶縁部51と、第1絶縁部51の端部のうちで、ケース本体12の側壁12c,12eに対向する端部51cからそれぞれ立設された矩形平板状の一対の第2絶縁部152と、を有している。本実施形態の絶縁カバー150における第1絶縁部51は、上述の第1の実施形態における絶縁カバー50の第1絶縁部51と同形状である。一方、本実施形態の絶縁カバー150における第2絶縁部152は、上述の第1の実施形態における絶縁カバー50の第2絶縁部52とはその形状が異なっている。以下、
図5及び
図6を参照して、本実施形態における絶縁カバー150について、第2絶縁部152の形状を中心に説明する。
【0038】
図5及び
図6に示すように、絶縁カバー150の第2絶縁部152は、ケース本体12の側壁12b,12dと直交する方向における両端部152cに切欠部が形成されていない。その一方で、絶縁カバー150の第2絶縁部152は、その両面152a,152bを貫通して円状に形成された露出部としての孔152h,152iを有している。本実施形態では、絶縁カバー150の一対の第2絶縁部152のうち、一方の第2絶縁部152が孔152h,152iを有している。
【0039】
また、本実施形態における二次電池10では、負極導電部材131の第1導電部132が、そのケース本体12の側壁12c,12eに対向する端面132c,132dのうちの一方の端面132cから突出する突部132pを有している。更に、正極導電部材135の第1導電部136が、そのケース本体12の側壁12c,12eに対向する端面136c,136dのうちの一方の端面136cから突出する突部136pを有している。本実施形態の突部132p,136pは、各導電部材131,135の第1導電部132,136のうち、同方向に位置する端面132c,136cに位置している。また、突部132p,136pは円柱状をなし、その突出長さは絶縁カバー150の第2絶縁部152の板厚、すなわち孔152h,152iの深さよりも短い。
【0040】
そして、各導電部材131,135とケース11のケース本体12の側壁12c,12eの内面との間で絶縁カバー150の第2絶縁部152が延設されるように、絶縁カバー150が配設されている。こうして絶縁カバー150が配設された状態では、絶縁カバー150の第2絶縁部152における孔152h,152iが、各導電部材131,135の第1導電部132,136における突部132p,136pとそれぞれ対向する。そして、絶縁カバー150の孔152h,152iに、各導電部材131,135の突部132p,136pがそれぞれ挿通されている。突部132p,136pは、絶縁カバー150の第2絶縁部152における面152bから面152aに向けて貫通するように孔152h,152iに挿通されている。
【0041】
こうした孔152h,152iによって、絶縁カバー150の第2絶縁部152は、ケース本体12の側壁12c,12eと直交する方向において、各導電部材131,135の第1導電部132,136の一部分である突部132p,136pを露出させている。すなわち、絶縁カバー150の第2絶縁部152は、ケース本体12の側壁12c,12eと直交する方向において、孔152h,152iを除く部分によって各導電部材131,135の第1導電部132,136を覆っている。
【0042】
また、上述したとおり、突部132p,136pの突出長さは孔152h,152iの深さよりも短い。このため、突部132p,136pが孔152h,152iに挿通した状態では、突部132p,136pが孔152h,152iから絶縁カバー150の外部に突き出ていない。
【0043】
次に本実施形態の二次電池10の作用について説明する。
各導電部材131,135とケース11の蓋体13の内面13bやケース本体12の側壁12c,12eの内面との間に設けられている絶縁カバー150によって、各導電部材131,135とケース11の蓋体13の内面13bやケース本体12の側壁12c,12eの内面との接触が規制されている。
【0044】
また、各導電部材131,135の第1導電部132,136における突部132p,136pが孔152h,152iに挿入されるように絶縁カバー150を取り付けることで、各導電部材131,135に対する絶縁カバー150の位置が決まる。
【0045】
そして、絶縁カバー150の第2絶縁部152における孔152h,152iによって、各導電部材131,135の第1導電部132,136における突部132p,136pが露出する。このため、ケース本体12の開口部が蓋体13によって塞がれる前の状態で、上記の露出される突部132p,136pと端子15,16とに、測定用の端子を接触させることが可能である。孔152hによって露出された負極導電部材31の突部132pと負極端子15とに測定用の端子を接触させることにより、負極導電部材31と負極端子15との抵抗を測定することができる。孔152iによって露出された正極導電部材35の突部136pと正極端子16とに測定用の端子を接触させることにより、正極導電部材35と正極端子16との抵抗を測定することができる。
【0046】
したがって、本実施形態によれば、上述した第1の実施形態で得ることのできる効果(1)に加えて以下の効果を得ることができる。
(5)絶縁カバー150の第2絶縁部152における孔152h,152iによって各導電部材131,135の一部分を露出させる露出部が形成されているため、露出部を介して測定用の端子を各導電部材131,135に接触させやすくすることができる。また、各導電部材131,135の第1導電部132,136における突部132p,136pが絶縁カバー150の孔152h,152iに挿通することにより、各導電部材131,135と絶縁カバー150の位置決めを行うことができる。
【0047】
(6)各導電部材131,135の突部132p,136pは、その突出長さが絶縁カバー150の孔152h,152iの深さよりも短い。このため、各導電部材131,135の第1導電部132,136の突部132p,136pが孔152h,152iから絶縁カバー150の外部に突き出ることがないため、各導電部材131,135の突部132p,136pがケース11の内面等に接触することを抑制することができる。
【0048】
(7)絶縁カバー150の孔152h,152iによって各導電部材31,35を露出させる露出部が形成されているため、簡易な構成で露出部を形成することができる。
なお、上記の各実施形態は以下のように変更してもよい。
【0049】
○ 第2の実施形態において、各導電部材131,135の突部132p,136pの突出長さは、絶縁カバー150の孔152h,152iの深さよりも長くしても良い。ただし、この形態では、突部132p,136pがケース11の内面に接触しないように、突部132p,136pの突出長さを設定したり、ケース11の内面のうちで突部132p,136pと対向する部分に絶縁シートを配置させたりする必要がある。
【0050】
○ 第2の実施形態において、各導電部材131,135の突部132p,136pの形成位置は、第1導電部132,136の端面132c,136cに限らない。例えば、突部132p,136pは、第1導電部132,136の端面132d,136dに形成しても良い。この場合では、絶縁カバー150の一対の第2絶縁部152のうちで、第1導電部132,136の端面132d,136dと対向する第2絶縁部152に孔を形成するようにする。また、突部132p,136pは、第1導電部132,136のうちで絶縁カバー150の第1絶縁部51と対向する面に形成しても良い。この場合では、絶縁カバー150の第1絶縁部51に孔を形成するようにする。なお、突部132p,136pは、上述の第2の実施形態及びこの変形例で例示した位置のうちで、いずれか1つの位置に形成させても良いし、複数の位置に形成させても良い。
【0051】
○ 第2の実施形態において、負極導電部材131と正極導電部材135のうちのいずれか一方に突部を設け、この突部と対向する絶縁カバー150の位置に孔を設けるようにしても良い。こうした形態によっても、負極導電部材131と正極導電部材135のうちのいずれか一方において、絶縁カバー150との位置決めを行うことと、性能評価を行うこととが可能である。
【0052】
○ 第2の実施形態において、突部132p,136pは矩形柱状等、円柱状以外の形状であっても良い。但し、突部132p,136pが絶縁カバー150の孔152h,152iに挿入可能なように、絶縁カバー150の孔152h,152iの形状も適宜変更する。
【0053】
○ 第1の実施形態において、切欠部53は、絶縁カバー50の一対の第2絶縁部52の両方に形成しても良い。
○ 第1の実施形態において、切欠部53は、絶縁カバー50の第2絶縁部52における両端部52cで挟まれる中央部分に形成しても良い。また、切欠部53は、絶縁カバー50の第1絶縁部51に形成しても良い。なお、切欠部53は、上述の第1の実施形態及びこの変形例で例示した位置のうちで、いずれか1つの位置に形成させても良いし、複数の位置に形成させても良い。
【0054】
○ 第1の実施形態において、負極導電部材31と正極導電部材35のうちのいずれか一方と対向する絶縁カバー50の位置に切欠部53を設けるようにしても良い。こうした形態によっても、負極導電部材31と正極導電部材35のうちのいずれか一方において性能評価を行うことができる。
【0055】
○ 第1の実施形態において、切欠部53は円形状等、矩形状以外の切欠部であっても良い。要するに、各導電部材31,35の一部分を露出することができる形状であれば、切欠部53の形状は自由に設定可能である。
【0056】
○ 第1の実施形態における絶縁カバー50に、切欠部53に替えて、孔を露出部として形成しても良い。
○ 絶縁カバー50,150の第1絶縁部51や第2絶縁部52,152は、矩形平板状に限らず、絶縁カバー50,150の周辺の部材と接触しないように、その形状を適宜変更しても良い。
【0057】
○ 絶縁カバー50,150として、負極導電部材31,131を覆う部材と正極導電部材35,135を覆う部材とで構成されるもの等、複数の部材で構成されるものを採用しても良い。
【0058】
○ 各導電部材31,35,131,135を、ケース本体12の底壁12aや側壁12b,12c,12d,12eと電極組立体14との間に位置させてもよい。こうした形態の二次電池10であっても、各導電部材31,35,131,135とケース本体12の底壁12aや側壁12b,12c,12d,12eの内面との間に絶縁カバー50,150を配置させれば、上記実施形態で得ることのできる効果と同様の効果を得ることができる。
【0059】
○ 各端子15,16は、ケース本体12の底壁12aや側壁12b,12c,12d,12eからケース11外に突出するものであってもよい。
○ 負極タブ24及び正極タブ28は、いずれか一方を各電極21,25の端部21c,25cの中央よりに配置するとともに、他方を各電極21,25の端部21c,25cの中央よりも偏った位置に配置するようにしても良い。また、負極タブ24及び正極タブ28を各電極21,25の端部21c,25cの中央よりも偏った位置に配置させて、負極タブ24及び正極タブ28を電極組立体14の端部の両端に配置するようにしても良い。なお、これら負極タブ24及び正極タブ28の位置に合わせて各導電部材31,35、131,135の長さを変更しても良い。
【0060】
○ ケース11の外観形状を変更しても良い。例えば、ケース11は角型として直方体状や立方体状でも良いし、円筒型でも良い。
○ 電極組立体14は、積層型に限らず、帯状の負極電極と帯状の正極電極を捲回して層状に積層した捲回型でも良い。
【0061】
○ 二次電池10は、リチウムイオン二次電池であったが、これに限らず、他の二次電池であっても良い。要は、負極活物質層と正極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであれば良い。また、蓄電装置としてキャパシタでも良い。
【0062】
○ 二次電池10は、車両電源装置として自動車に搭載しても良いし、産業用車両に搭載しても良い。また、定置用の蓄電装置に適用しても良い。