(57)【要約】【課題】ケース短側面からの衝撃に対しての強度を担保しつつ、拘束具の側面設置を可能とする、蓄電装置を提供する。【解決手段】ケース２０の短側面２４には、ケース２０の外側に突出してケース２０の高さ方向に延びるリブ３０が設けられている。ケース２０の高さ方向に見たリブ３０の面積は、短側面２４の幅とケース２０の厚みとの積の０．０８倍以上である。リブ３０は、ケース２０の高さ方向において、正極集電端子１５と電極体との接続部４５に亘り、かつ、負極集電端子１６と電極体との接続部４６に亘って、延びている。ケース２０の高さ方向におけるリブ３０の寸法は、ケース２０の高さよりも小さい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面積が相対的に大きい長側面、および表面積が相対的に小さい短側面を有する、ケースと、
前記ケース内に収容された電極体と、
前記電極体に電気的に接続され、前記ケースの外部にまで延びる正極集電端子と、
前記電極体に電気的に接続され、前記ケースの外部にまで延びる負極集電端子とを備え、
前記短側面には、前記ケースの外側に突出して前記ケースの高さ方向に延びるリブが設けられており、
前記ケースの高さ方向に見た前記リブの面積は、前記短側面の幅と前記ケースの厚みとの積の０．０８倍以上であり、
前記リブは、前記ケースの高さ方向において、前記正極集電端子と前記電極体との接続部分に亘り、かつ、前記負極集電端子と前記電極体との接続部分に亘って、延びており、
前記ケースの高さ方向における前記リブの寸法は、前記ケースの高さよりも小さい、蓄電装置。
【請求項２】
前記蓄電装置が前記長側面同士を重ね合わせて複数積層され、前記複数の蓄電装置が前記短側面に配置された拘束具により拘束され、
前記拘束具は、前記リブの高さ方向の上側および下側を抑えるように構成されている、請求項１に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関し、特に、電極体を収容するケースを備えている蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の蓄電装置に関し、特開２００５−１９０７９６号公報（特許文献１）には、蓄電池用ケースの短側面にケース高さ方向に延びる凹状部を設け、ケース側面の強度を向上する技術が提案されている。特開２０１１−８２１６２号公報（特許文献２）には、二次電池の耐衝撃性および耐振動性を向上させるために、電池ケースと電極体との間に緩衝シートを設ける構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９０７９６号公報
【特許文献２】特開２０１１−８２１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の角型電池セルを積層して電池モジュールを形成する場合には、積層した電池セルを拘束する必要がある。特開２００５−１９０７９６号公報（特許文献１）に記載の蓄電池用ケースでは、側面に形成された凹状部が外側へ張り出た形状を有しており、そのため電池の側面への拘束具の設置が妨げられる問題がある。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ケース短側面からの衝撃に対しての強度を担保しつつ、拘束具の側面設置を可能とする、蓄電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る蓄電装置は、ケースと、電極体と、正極集電端子と、負極集電端子とを備えている。ケースは、表面積が相対的に大きい長側面、および表面積が相対的に小さい短側面を有している。電極体は、ケース内に収容されている。正極集電端子および負極集電端子は、電極体に電気的に接続されており、ケースの外部にまで延びている。ケースの短側面には、ケースの外側に突出してケースの高さ方向に延びるリブが設けられている。ケースの高さ方向に見たリブの面積は、短側面の幅とケースの厚みとの積の０．０８倍以上である。リブは、ケースの高さ方向において、正極集電端子と電極体との接続部分に亘り、かつ、負極集電端子と電極体との接続部分に亘って、延びている。ケースの高さ方向におけるリブの寸法は、ケースの高さよりも小さい。
【０００７】
このように構成された蓄電装置によれば、ケースの短側面に、十分に大きい面積を有しているリブが形成されているために、ケースの強度が向上されている。正極集電端子および負極集電端子と電極体との接続部分に亘って延びるリブを形成することにより、脆弱な接続部分を補強できるので、ケースの強度を効果的に向上できる。そのため、ケースの短側面からの衝撃に対しての強度を確保することができる。加えて、ケースの高さ方向における寸法がケースの高さよりも小さいリブを形成することにより、リブを上側および下側から押さえる拘束具を短側面に配置することが可能になる。蓄電装置が上下方向に振動しようとするとき、拘束具がケースの振動を妨げることにより、蓄電装置の振動を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の蓄電装置によると、ケース短側面からの衝撃に対しての強度を確保することができるとともに、拘束具を側面に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る蓄電装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す蓄電装置の平面図である。
【図３】図１に示す蓄電装置の、長側面に沿う断面図である。
【図４】ケース本体の斜視図である。
【図５】ケース本体の短側面の平面図である。
【図６】ケース本体の短側面の斜視図である。
【図７】ケース本体の短側面に拘束具を設置した構造を示す部分断面図である。
【図８】比較例および参考例の蓄電装置のケース耐力の評価結果を示す図である。
【図９】実施例、参考例および比較例の蓄電装置のケース耐力の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に基づいた実施の形態および実施例について、以下、図面を参照しながら説明する。実施の形態および各実施例の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。実施の形態および各実施例の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１１】
図１は、実施の形態に係る蓄電装置１０の概略構成を示す正面図である。図２は、図１に示す蓄電装置１０の平面図である。図３は、図１に示す蓄電装置１０の、長側面２３に沿う断面図である。
【００１２】
本実施の形態の蓄電装置１０とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス一般を指す用語であって、一次電池および二次電池を含む概念である。二次電池とは、リチウムイオン二次電池、金属リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などのいわゆる蓄電池（すなわち化学電池）のほか、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（すなわち物理電池）を包含する概念である。
【００１３】
図１〜３を参照して、本実施の形態の蓄電装置１０は、電極体５０が適切な電解液（図示せず）とともにケース２０内に収容された構成を有している。電極体５０は、正負それぞれの集電体に活物質が保持された正極および負極、ならびにセパレータなどの、電池構成材料を備えている、捲回型の電極体である。本実施の形態の蓄電装置１０は、角型電池である。
【００１４】
ケース２０は、ケース本体２１と、蓋体２２とを備えている。ケース本体２１および蓋体２２は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）またはポリイミド樹脂などの樹脂材料製であってもよく、アルミニウムまたはスチールなどの金属材料製であってもよい。蓋体２２は、ケース本体２１の開口部を閉塞して、ケース本体２１に固定されている。
【００１５】
ケース本体２１は、開口部を有する矩形箱形状に形成されており、一対の長側面２３と、一対の短側面２４とを有している。長側面２３は、ケース本体２１の側面のうち、表面積が相対的に大きい２つの面である。短側面２４は、ケース本体２１の側面のうち、表面積が相対的に小さい２つの面である。蓄電装置１０は、長側面２３同士を重ね合わせて、複数積層されている。蓋体２２は、矩形板状に形成されている。蓋体２２を形成している矩形板の短辺が、ケース本体２１の短側面２４に係合している。蓋体２２を形成している矩形板の長辺が、ケース本体２１の長側面２３に係合している。蓋体２２には、ケース２０内に電解液を注入するために用いられる注液口１７と、安全弁１８とが設けられている。
【００１６】
蓋体２２を貫通して、正極集電端子１５と、負極集電端子１６とが設けられている。正極集電端子１５は、ケース２０の内部において電極体５０の正極と電気的に接続している接続部４５を有している。接続部４５において、正極集電端子１５と電極体５０とは、たとえば超音波接合によって、接合されている。負極集電端子１６は、ケース２０の内部において電極体５０の負極と電気的に接続している接続部４６を有している。接続部４６において、負極集電端子１６と電極体５０とは、たとえば抵抗圧接によって、接合されている。正極集電端子１５および負極集電端子１６は、ケース２０の外部にまで延びており、蓋体２２の上方に露出している。
【００１７】
図４は、ケース本体２１の斜視図である。図１〜４に示すように、ケース本体２１の短側面２４には、ケース２０の外側に突出しているリブ３０が設けられている。リブ３０は、図中に両矢印Ｚで示すケース２０の高さ方向に沿って延びている。しかしながら、ケース本体２１の全体に亘ってリブ３０が設けられてはいない。
【００１８】
以下、リブ３０の寸法について、詳細に説明する。図３には、上述した正極集電端子１５と電極体５０との接続部４５、および、負極集電端子１６と電極体５０との接続部４６が図示されている。図３にはまた、リブ３０が図示されている。両矢印Ｚで示すケース２０の高さ方向において、図３右側のリブ３０（２つのリブ３０のうち、接続部４５側にあるリブ３０）は、正極集電端子１５と電極体５０との接続部分である接続部４５に亘って、延びている。図３左側のリブ３０（２つのリブ３０のうち、接続部４６側にあるリブ３０）は、ケース２０の高さ方向において、負極集電端子１６と電極体５０との接続部分である接続部４６に亘って、延びている。
【００１９】
つまり、ケース２０の高さ方向において、リブ３０の上端は、接続部４５，４６の上端よりも高い位置にあり、リブ３０の下端は、接続部４５，４６の下端よりも低い位置にある。ケース２０の高さ方向におけるリブ３０の長さは、ケース２０の高さ方向における接続部４５，４６の長さよりも、大きくなっている。
【００２０】
図５は、ケース本体２１の短側面２４の平面図である。図５には、ケース本体２１のうち、一方の短側面２４と、当該短側面２４に設けられたリブ３０とを、ケース２０の高さ方向（すなわち、図１，３中の上下方向、または図２中の紙面垂直方向）に沿って見た場合の図が、模式的に示されている。
【００２１】
図５に示す寸法ｂは、ケース本体２１の短側面２４の幅を示している。寸法ｔは、短側面２４の厚みを示している。本実施の形態では、長側面２３および短側面２４が同じ厚みを有しており、寸法ｔはケース２０の厚みと表現できる。寸法Ｂは、リブ３０の幅を示している。寸法Ｔは、短側面２４の表面に対してリブ３０が突出する高さを示している。
【００２２】
ケース２０の高さ方向に見たリブ３０の面積は、図５に示す寸法Ｂと寸法Ｔとの積で表わされる。本実施の形態では、ケース２０の高さ方向に見たリブ３０の面積は、短側面２４の幅を示す寸法ｂとケース２０の厚みを示す寸法ｔとの積の、０．０８倍以上である。つまり、リブ３０および短側面２４の寸法について、ＢＴ≧０．０８ｂｔの不等式が成立する。
【００２３】
図６は、ケース本体２１の短側面２４の斜視図である。図６には、ケース本体２１のうち、一方の短側面２４と、当該短側面２４に設けられたリブ３０とを斜視した図が、模式的に示されている。
【００２４】
図６に示す寸法ｌは、ケース本体２１の短側面２４の、両矢印Ｚで示すケース２０の高さ方向に沿う寸法を示している。つまり、寸法ｌは、ケース２０の高さと表現できる。寸法Ｌは、ケース２０の高さ方向におけるリブ３０の寸法を示している。本実施の形態では、ケース２０の高さ方向におけるリブ３０の寸法は、ケース２０の高さよりも小さくなっている。
【００２５】
図７は、ケース本体２１の短側面２４に拘束具６０を設置した構造を示す部分断面図である。図７には、図１に示す正面視した蓄電装置１０に対し、両側の短側面２４に形成されたリブ３０に拘束具６０を係合させた状態が図示されている。蓄電装置１０は、短側面２４に配置された拘束具６０により、拘束されている。
【００２６】
上述した通り、ケース２０の高さ方向におけるリブ３０の長さが、ケース２０の高さよりも小さい。そして、ケース２０の高さ方向において、リブ３０の上端はケース本体２１の上縁よりも低い位置にあり、かつ、リブ３０の下端はケース本体２１の底面よりも高い位置にある。短側面２４において、リブ３０よりも上方に、リブ３０の設けられていない領域が存在し、かつ、リブ３０よりも下方に、リブ３０の設けられていない領域が存在する。拘束具６０は、リブ３０の高さ方向の上側および下側を押さえるように、構成されている。
【００２７】
拘束具６０には、リブ３０と係合する凹部が形成されている。リブ３０の上端および下端は、凹部の内壁面に接触しているか、または凹部の内壁面との間に僅かな隙間を隔てて配置されている。凹部が形成されていない部分において、拘束具６０は、短側面２４と面接触している。
【００２８】
以上の構成を備えている本実施の形態の蓄電装置１０によれば、ケース２０の短側面２４にリブ３０を設けることにより、短側面２４の強度を向上できる。図３に示すように、衝撃に弱い正極集電端子１５および負極集電端子１６と電極体５０との接続部４５，４６は、短側面２４の近くに配置されている。そのため、短側面２４の強度を向上することにより、短側面２４に作用する衝撃に対しての蓄電装置１０の強度を担保することができる。
【００２９】
ケース２０の高さ方向に見たリブ３０の面積を、ケース２０の短側面２４の幅とケース２０の厚みとの積の０．０８倍以上にすることで、ケース２０の強度を十分に向上できる。かつ、ケース２０の高さ方向においてリブ３０が正極集電端子１５および負極集電端子１６と電極体５０との接続部４５，４６に亘って延びるようにすることで、脆弱な接続部４５，４６を適切に補強できる。したがって、ケース２０の強度を効果的に向上でき、ケース２０の変形をより確実に抑制することができる。
【００３０】
リブ３０の長さをケース２０の高さよりも小さくし、短側面２４の全面にリブ３０を設けない構成にすることにより、リブ３０に対して上方および下方において短側面２４に接触するように拘束具６０を配置することが可能になる。拘束具６０に形成された凹部にリブ３０が嵌合することで、リブ３０を上下から押さえる構造が形成され、これにより蓄電装置１０が上下方向に振動しようとした場合に拘束具６０が蓄電装置１０の振動を妨げる。したがって、蓄電装置１０の上下方向の振動を抑制することができる。
【実施例】
【００３１】
以下、この発明の実施例について説明する。図８は、比較例１〜１０および参考例１〜８の蓄電装置１０のケース耐力の評価結果を示す図である。図８および後述する図９に示す実施例、参考例および比較例では、ケース２０の短側面２４に直交し、ケース２０の外側から短側面２４に向く方向の応力を、ケース２０に加え、応力を徐々に増大する試験を行なった。ケース２０が塑性変形を開始したときの応力を、ケース耐力として評価した。ケース２０の材質はアルミニウムとした。ケース２０の厚みは１．０ｍｍとした。
【００３２】
図８に示すように、短側面２４にリブ構造が全くない比較例１の場合、１５ＭＰａでケース２０の塑性変形が発生した。そこで、図４，６に示すように、短側面２４の中央の１ヶ所にリブ３０を設けた構造において、強度のあるケース２０の検討を行なった。図８に示す例では、ケース２０の高さ方向におけるリブ３０の長さを示す寸法Ｌ（リブ長さＬ）をケース２０の高さを示す寸法ｌと等しくした場合において、リブ３０の幅を示す寸法Ｂ（リブ幅Ｂ）、およびリブ３０の短側面２４からの突出高さを示す寸法Ｔ（リブ高さＴ）を変化させ、ケース耐力を評価した。図８には、各例における、短側面２４の幅を示す寸法ｂに対するリブ幅Ｂの比と、ケース２０の厚みを示す寸法ｔに対するリブ高さＴの比とが示されている。
【００３３】
リブ幅Ｂがｂ／１０の場合、比較例２，３に示すように、リブ高さＴに関わらずケース耐力は１５ＭＰａ以下であり、ケース２０の強度は低かった。
【００３４】
リブ幅Ｂが２ｂ／１０の場合、比較例４，５，６に示すように、リブ高さＴが３ｔ／１０以下であれば、ケース耐力は２０ＭＰａ以下であり、ケース２０の強度は低かった。一方、参考例１，２に示すように、リブ高さＴが４ｔ／１０以上であれば、ケース耐力は３０ＭＰａ以上であり、ケース２０は十分な強度を有していた。
【００３５】
リブ幅Ｂが３ｂ／１０の場合、比較例７，８に示すように、リブ高さＴが２ｔ／１０以下であれば、ケース耐力は２０ＭＰａ以下であり、ケース２０の強度は低かった。一方、参考例３，４に示すように、リブ高さＴが３ｔ／１０以上であれば、ケース耐力は３０ＭＰａ以上であり、ケース２０は十分な強度を有していた。
【００３６】
リブ幅Ｂが４ｂ／１０の場合、比較例９に示すように、リブ高さＴがｔ／１０以下であれば、ケース耐力は１６ＭＰａ以下であり、ケース２０の強度は低かった。一方、参考例５，６に示すように、リブ高さＴが２ｔ／１０以上であれば、ケース耐力は３０ＭＰａ以上であり、ケース２０は十分な強度を有していた。
【００３７】
リブ幅Ｂが５ｂ／１０の場合、比較例１０に示すように、リブ高さＴがｔ／１０以下であれば、ケース耐力は１７ＭＰａ以下であり、ケース２０の強度は低かった。一方、参考例７，８に示すように、リブ高さＴが２ｔ／１０以上であれば、ケース耐力は３３ＭＰａ以上であり、ケース２０は十分な強度を有していた。
【００３８】
以上の評価結果より、リブ幅Ｂとリブ高さＴとの積であるリブ面積Ｓが０．０８ｂｔ以上であれば、強度の高いケース２０が得られることが示された。
【００３９】
図９は、実施例、参考例および比較例の蓄電装置のケース耐力の評価結果を示す図である。図９に示す実施例１〜３および比較例１１では、参考例１と同様に、リブ幅Ｂを２ｂ／１０、リブ高さＴを４ｔ／１０とすることにより、リブ面積Ｓを０．０８ｂｔとした。この場合において、リブ長さＬを変化させ、ケース耐力を評価した。
【００４０】
実施例１〜３に示すように、リブ長さＬが２ｌ／５以上４ｌ／５以下の範囲であれば、参考例１と同様のケース耐力３０ＭＰａが得られた。これより、短側面２４の全面にリブ３０を形成しなくても、十分な強度を有しているケース２０を実現できることが示された。一方、比較例１１に示すように、リブ長さＬがｌ／５以下であれば、ケース耐力は１５ＭＰａ以下であり、ケース２０の強度は低かった。
【００４１】
リブ長さＬを小さくし過ぎると、ケース２０の強度が十分得られず、またリブ長さＬが正極集電端子１５および負極集電端子１６と電極体５０との接続部４５，４６を含まない長さとなるため、脆弱な接続部４５，４６を適切に補強できない。リブ長さＬを２ｌ／５以上とすることにより、接続部４５，４６に亘ってリブ３０が延びている構造にすることができ、その結果、強度の高いケース２０が得られることが示された。
【００４２】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４３】
１０  蓄電装置、１５  正極集電端子、１６  負極集電端子、１７  注液口、１８  安全弁、２０  ケース、２１  ケース本体、２２  蓋体、２３  長側面、２４  短側面、３０  リブ、４５，４６  接続部、５０  電極体、６０  拘束具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015170411.tif 000009
【図８】
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【図９】
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