JP2018137179A - Power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力開放弁を備える蓄電装置に関する。 The present invention relates to a power storage device including a pressure release valve.
EV(Electric Vehicle)やPHV(Plug in Hybrid Vehicle)などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば、特許文献1に記載されるように、ケースに電極組立体と電解液が収容されており、ケースの壁部である蓋体にはケースの内部圧力をケースの外部に開放させる圧力開放弁が設けられている。 A vehicle such as an EV (Electric Vehicle) or a PHV (Plug in Hybrid Vehicle) is equipped with a secondary battery such as a lithium ion battery as a power storage device that stores power supplied to an electric motor serving as a prime mover. For example, as described in Patent Document 1, the secondary battery includes an electrode assembly and an electrolytic solution accommodated in a case, and the case body wall portion is configured so that the internal pressure of the case is external to the case. A pressure relief valve is provided for opening.
このような二次電池において、その評価試験の一つである釘刺し試験が行われると、釘によって正極電極と負極電極の間のセパレータが破断し、正極電極と負極電極とがケース内において短絡する。そして、短絡が発生すると、その短絡部の周辺では熱が発生し、短絡部の周辺で発生した熱によって電解液成分が分解され、ケース内にガスが発生する。このとき、ケースの内部圧力が急激に上昇して圧力開放弁が開裂するが、短絡部周辺から圧力開放弁に向かう高圧のガスによって電極の一部が削られ、異物となってガスとともにケースの外部に飛び散る虞がある。 In such a secondary battery, when a nail penetration test, which is one of the evaluation tests, is performed, the separator between the positive electrode and the negative electrode is broken by the nail, and the positive electrode and the negative electrode are short-circuited in the case. To do. When a short circuit occurs, heat is generated around the short circuit part, the electrolyte component is decomposed by the heat generated around the short circuit part, and gas is generated in the case. At this time, the internal pressure of the case suddenly rises and the pressure release valve is ruptured.However, a part of the electrode is scraped by high-pressure gas from the periphery of the short-circuited part toward the pressure release valve, and becomes a foreign substance together with the gas. There is a risk of splashing outside.
異物がケース外に放出されると火花となり得る。この火花の飛散を抑止するため、例えば、図7に示すように、特許文献1では、電池上蓋90に設けられた圧力逃し弁91(圧力開放弁)に対向配置された安全保護装置92を備える。安全保護装置92は、圧力逃し弁91に対向し、圧力逃し弁91を覆うバッフルプレート93と、バッフルプレート93から立設された枠状の一対の側壁94とを備える。また、安全保護装置92は、各側壁94の枠内に形成された第1のガスフロー通路95、及び側壁94同士で挟まれた位置に開口する第2のガスフロー通路96を含む。さらに、安全保護装置92は、バッフルプレート93を板厚方向に貫通する複数の貫通孔93aを有する。
When foreign matter is released out of the case, it can spark. In order to prevent the sparks from being scattered, for example, as shown in FIG. 7, Patent Document 1 includes a
そして、釘刺し試験時、異物が発生しても、その異物はバッフルプレート93によって跳ね返される。すると、異物がガスとともにケース外へ放出されることが抑止され、火花の飛散が抑止される。そして、異物の除かれたガスは、各ガスフロー通路95,96及び貫通孔93aを経由して圧力逃し弁91からケース外へ放出される。
Even if a foreign object is generated during the nail penetration test, the foreign object is bounced back by the
ところが、特許文献1において、釘刺し試験時に短絡部周辺で発生したガスは、開裂した圧力逃がし弁91に向けて直線的に流れる。このため、短絡部周辺で発生したガスは、圧力逃がし弁91に対向したバッフルプレート93に向けて流れ、異物もバッフルプレート93に向かう。このとき、異物がバッフルプレート93の貫通孔93aに詰まる虞がある。すると、圧力逃がし弁91に向けたガスの流れがバッフルプレート93によって遮られ、ケース外へのガスの放出機能が低下し、ケースの内部圧力が上昇してケースが破裂する虞がある。
However, in Patent Document 1, the gas generated around the short-circuit portion during the nail penetration test flows linearly toward the cleaved
本発明の目的は、釘刺し試験時、ケースの破裂を抑制しつつ、開裂した圧力開放弁から電極の一部が飛散することを抑止できる蓄電装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the electrical storage apparatus which can suppress that a part of electrode scatters from the open pressure release valve, suppressing the burst of a case at the time of a nail penetration test.
上記問題点を解決するための蓄電装置は、異なる極性の電極が互いに絶縁されて積層された層状構造を有する電極組立体と、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、前記ケースの内部圧力が開放圧に達した場合に開裂し、前記ケースの内部圧力を前記ケースの外部に開放させる圧力開放弁と、を有する蓄電装置であって、前記壁部の内面と該内面に対向する前記電極組立体の端面との間で、異なる極性を短絡させない状態に存在し、かつ前記圧力開放弁と対向する遮蔽部材を備え、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、前記圧力開放弁と対向する遮蔽部を備えるとともに、前記壁部の内面及び前記電極組立体の端面に向けて開口し、前記電極の積層方向に長手が延びる複数のスリットを前記遮蔽部に備えることを要旨とする。 A power storage device for solving the above problems includes an electrode assembly having a layered structure in which electrodes having different polarities are insulated from each other and laminated, an electrolyte, a case containing the electrode assembly and the electrolyte, A pressure release valve that is present on the wall of the case and that is cleaved when the internal pressure of the case reaches an open pressure and opens the internal pressure of the case to the outside of the case; A shield member that is in a state that does not short-circuit different polarities between the inner surface of the wall portion and the end surface of the electrode assembly that faces the inner surface, and that faces the pressure release valve, The electrode assembly includes a shielding portion disposed along the end surface of the electrode assembly and facing the pressure release valve, and opens toward the inner surface of the wall portion and the end surface of the electrode assembly. The length extends to And summarized in that a plurality of slits in the shielding unit.
これによれば、釘刺し試験時、ケースの正面視における中央に釘が刺さると、釘を介して異なる極性の電極がケース内において短絡する。短絡が生じると、その短絡部の周辺では熱が発生し、電解液成分が分解されてガスが発生する。ガスの発生により、蓄電装置のケースの内部圧力が上昇する。そして、ケースの内部圧力が圧力開放弁の開放圧に達すると、圧力開放弁が開裂する。短絡部周辺で発生したガスは、スリットを通過し、開裂した圧力開放弁からケースの外部に放出される。また、発生したガスの勢いによって電極の一部が剥ぎ取られ、異物となる。異物は、蓋体の外面から見て電極の面方向に長手が延びる小片状である場合が多い。 According to this, when a nail is stuck in the center of the case when viewed from the front during a nail penetration test, electrodes of different polarities are short-circuited in the case via the nail. When a short circuit occurs, heat is generated around the short circuit part, and the electrolyte component is decomposed to generate gas. Due to the generation of gas, the internal pressure of the case of the power storage device increases. And when the internal pressure of a case reaches the open pressure of a pressure release valve, a pressure release valve will open. Gas generated in the vicinity of the short-circuit portion passes through the slit and is released from the cleaved pressure release valve to the outside of the case. Further, a part of the electrode is peeled off by the generated gas and becomes a foreign substance. In many cases, the foreign matter is a small piece extending in the surface direction of the electrode when viewed from the outer surface of the lid.
スリットは、長手が電極組立体の積層方向に延びる形状であり、スリットの長手は異物の長手方向に交差している。このため、異物の長手方向両端部は、遮蔽部においてスリットを短手方向から挟む部分に当接する。よって、異物がスリットに詰まることを抑制できるとともに、異物がスリットを通過することが抑制される。その結果、圧力開放弁へのガスの流れが遮蔽部によって妨げられることが抑制され、ケースの過度な内部圧力の上昇を抑制してケースが破裂することを抑制しつつ、異物がケースの外部へ放出されることを抑制できる。 The slit has a shape in which the length extends in the stacking direction of the electrode assembly, and the length of the slit intersects the length of the foreign matter. For this reason, the both ends of the foreign material in the longitudinal direction come into contact with the portion of the shielding portion that sandwiches the slit from the lateral direction. Therefore, it can suppress that a foreign material is jammed in a slit, and it is suppressed that a foreign material passes a slit. As a result, the flow of gas to the pressure release valve is prevented from being obstructed by the shielding portion, and the foreign matter is moved to the outside of the case while suppressing an excessive increase in the internal pressure of the case and suppressing the case from bursting. Release can be suppressed.
また、蓄電装置について、前記スリットの開口面積の総和は、前記圧力開放弁の開口面積以上である。
これによれば、短絡部周辺で発生したガスは、圧力開放弁に向けて直線的に流れる。このため、ガスは遮蔽部に衝突しやすい。遮蔽部において、ガスを通過させる開口面積をスリットによって確保して、圧力開放弁に向けたガスの流れが遮蔽部によって妨げられることを抑制でき、過度なケースの内部圧力の上昇を回避できる。
Moreover, about the electrical storage apparatus, the sum total of the opening area of the said slit is more than the opening area of the said pressure release valve.
According to this, the gas generated around the short circuit part flows linearly toward the pressure release valve. For this reason, gas tends to collide with a shielding part. In the shielding part, it is possible to secure an opening area through which the gas passes by the slit, to prevent the gas flow toward the pressure release valve from being hindered by the shielding part, and to avoid an excessive increase in the internal pressure of the case.
また、蓄電装置について、前記スリットの短手方向への寸法は、1mmより小さく設定されている。
これによれば、異物がスリットを通過することを効果的に抑制できる。
Moreover, about the electrical storage apparatus, the dimension to the transversal direction of the said slit is set smaller than 1 mm.
According to this, it can suppress effectively that a foreign material passes a slit.
また、蓄電装置について、前記遮蔽部材は、前記遮蔽部から前記壁部に向けて立ち上がる間隔保持部を備えていてもよい。
これによれば、遮蔽部が、電極組立体側からガス圧を受けても、間隔保持部が壁部に接触して、遮蔽部と壁部とを隔てた状態を保持する。このため、電極組立体の端面と壁部の間に遮蔽部材が介在する構成であっても、圧力開放弁へ向けたガスの流路を確保し、圧力開放弁からケースの外部へのガス放出機能を維持できる。
In the power storage device, the shielding member may include an interval holding portion that rises from the shielding portion toward the wall portion.
According to this, even if a shielding part receives gas pressure from the electrode assembly side, a space | interval holding | maintenance part contacts a wall part and hold | maintains the state which separated the shielding part and wall part. For this reason, even in a configuration in which a shielding member is interposed between the end face of the electrode assembly and the wall portion, a gas flow path toward the pressure release valve is ensured, and gas discharge from the pressure release valve to the outside of the case The function can be maintained.
本発明によれば、釘刺し試験時、ケースの破裂を抑制しつつ、開裂した圧力開放弁から電極の一部が飛散することを抑止できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that a part of electrode scatters from the pressure-release valve which broke, suppressing the burst of a case at the time of a nail penetration test.
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した一実施形態を図1〜図6にしたがって説明する。
図1又は図2に示すように、蓄電装置としての二次電池10は、ケース11を備える。二次電池10は、ケース11に収容された電極組立体12、及び図示しない電解液を備える。ケース11は、開口部13aを有するケース本体13と、ケース本体13の開口部13aを閉塞する蓋体14とを有する。
Hereinafter, an embodiment in which the power storage device is embodied as a secondary battery will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1 or 2, the
ケース本体13と蓋体14は、いずれもアルミニウム製である。ケース本体13は、矩形板状の底壁13bと、底壁13bの短側縁から突出した形状の短側壁13cと、底壁13bの長側縁から突出した形状の長側壁13dとを備える。ケース11は直方体状であり、ケース11に合わせて電極組立体12は直方体状である。二次電池10は角型のリチウムイオン電池である。
Both the
図3に示すように、電極組立体12は、矩形シート状の複数の正極電極21と矩形シート状の複数の負極電極31とを備える。正極電極21と負極電極31とは異なる極性の電極である。正極電極21は、正極金属箔(本実施形態ではアルミニウム箔)21aと、その正極金属箔21aの両面に存在する正極活物質層21bを備える。負極電極31は、負極金属箔(本実施形態では銅箔)31aと、その負極金属箔31aの両面に存在する負極活物質層31bを備える。
As shown in FIG. 3, the
電極組立体12は、複数の正極電極21と複数の負極電極31の間にセパレータ24を介在させて層状構造とした積層型である。セパレータ24は正極電極21と負極電極31を絶縁する。なお、正極電極21及び負極電極31の積層方向は、ケース11における蓋体14の短手方向である。
The
正極電極21は、正極電極21の一辺の一部から突出した形状のタブ25を有する。負極電極31は、負極電極31の一辺の一部から突出した形状のタブ35を有する。複数の正極のタブ25、及び複数の負極のタブ35は、正極電極21及び負極電極31が積層された状態で互いに重ならない。
The
図1に示すように、電極組立体12は、タブ25,35の突出したタブ側端面12bを有する。タブ側端面12bは、蓋体14の内面14aに対向した電極組立体12の端面である。二次電池10は、タブ側端面12bから突出した形状の正極のタブ群26を有する。正極のタブ群26は、全ての正極のタブ25を電極組立体12における積層方向の一端側に寄せ集め、積層して構成されている。二次電池10は、タブ側端面12bから突出した形状の負極のタブ群36を有する。負極のタブ群36は、全ての負極のタブ35を電極組立体12における積層方向の一端側に寄せ集め、積層して構成されている。
As shown in FIG. 1, the
二次電池10は、正極導電部材41を備える。正極導電部材41は、長手が蓋体14の長手方向に延びる矩形板状である。正極導電部材41の長手方向一端側には正極のタブ群26が接合されている。正極導電部材41の長手方向他端側には正極端子42が接合されている。
The
二次電池10は負極導電部材51を備える。負極導電部材51は、長手が蓋体14の長手方向に延びる矩形板状である。負極導電部材51の長手方向一端側には負極のタブ群36が接合されている。負極導電部材51の長手方向他端側には負極端子52が接合されている。正極導電部材41及び負極導電部材51は、蓋体14の内面14aと、この内面14aに対向した電極組立体12のタブ側端面12bとの間に介在する。
The
図4(a)に示すように、正極導電部材41と負極導電部材51は、蓋体14の面方向に沿って並設されている。なお、蓋体14の面方向とは、蓋体14の内面14aに沿う方向である。本実施形態において、正極導電部材41と負極導電部材51は、蓋体14の面方向の一つである蓋体14の長手方向に並んでいる。よって、正極導電部材41と負極導電部材51の並設方向は、タブ側端面12bの長手方向Xでもあり、蓋体14の長手方向でもある。なお、タブ側端面12bに沿い、かつ長手方向Xに直交する方向は、正極電極21、セパレータ24及び負極電極31の積層方向Yであり、蓋体14及びタブ側端面12bの短手方向である。
As shown in FIG. 4A, the positive electrode
図1に示すように、正極端子42及び負極端子52は、蓋体14を貫通してその一部がケース11外に露出している。また、正極端子42及び負極端子52には、ケース11から絶縁するためのリング状の絶縁部材17aがそれぞれ取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the
二次電池10は、圧力開放弁18を壁部としての蓋体14に備える。圧力開放弁18は、ケース11の内部圧力が所定の圧力である開放圧に達した場合に開裂する。圧力開放弁18の開裂により、ケース11の内部圧力がケース11の外部に開放される。
The
圧力開放弁18の開放圧は、ケース11自体やケース本体13と蓋体14との接合部に亀裂や破断などが生じ得る前に開裂し得る圧力に設定されている。圧力開放弁18は、蓋体14の板厚よりも薄い薄板状の弁体19を有する。弁体19は、蓋体14の両面のうちケース11の外側に位置する外面14bに凹設された凹部20の底に位置しており、蓋体14と一体的に成形されている。
The release pressure of the
圧力開放弁18は、蓋体14の長手方向の中央よりも正極端子42寄りに位置する。また、圧力開放弁18は、蓋体14の短手方向の中央に位置する。蓋体14を外面14bから見た平面視において、圧力開放弁18は長孔状である。
The
図1、図4(a)又は図5に示すように、二次電池10は、遮蔽部材60を備える。遮蔽部材60は、タブ側端面12bの長手方向Xにおいて正極導電部材41と負極導電部材51の間に配置されている。
As shown in FIG. 1, FIG. 4A, or FIG. 5, the
遮蔽部材60は、蓋体14の内面14aとタブ側端面12bとの間に配置され、タブ側端面12b上に載置されている。遮蔽部材60は耐熱性及び絶縁性を有する樹脂製である。このため、遮蔽部材60は、ケース11内において正極電位の部材と負極電位の部材とを短絡させない。
The shielding
遮蔽部材60は、矩形板状の遮蔽部61を備える。遮蔽部61は、蓋体14の外面14bから見た平面視が矩形の板状である。遮蔽部61は長手がタブ側端面12bの長手方向Xに延び、短手が積層方向Yに延びる形状である。
The shielding
遮蔽部材60は、複数のスリット61cを遮蔽部61に備える。各スリット61cは、遮蔽部61を厚み方向に貫通し、各スリット61cは、蓋体14の内面14a及び電極組立体12のタブ側端面12bに向けて開口している。よって、各スリット61cは、遮蔽部61を挟んだ蓋体14側と電極組立体12側を連通している。各スリット61cは、長手が遮蔽部61の短手方向に延びる。複数のスリット61cは、遮蔽部61の長手方向に配列されている。よって、各スリット61cの長手は、正極電極21、負極電極31及びセパレータ24の積層方向Yに延びる。また、各スリット61cは、積層方向Yにおいてタブ側端面12bの短手方向の全体に亘るように延びている。
The shielding
ここで、二次電池10の釘刺し試験について説明する。
図6に示すように、釘刺し試験は、電極組立体12の正面視における中央部Pに釘を刺して行われる。釘によって正極電極21と負極電極31の間のセパレータ24が破断し、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。そして、短絡が発生すると、その短絡部の周辺では熱が発生し、短絡部の周辺で発生した熱によって電解液成分が分解され、ケース11内にガスが発生する。このとき、ケース11の内部圧力が急激に上昇して圧力開放弁18が開裂し、圧力開放弁18からガスがケース11の外部へ放出される。
Here, the nail penetration test of the
As shown in FIG. 6, the nail penetration test is performed by inserting a nail into the central portion P in the front view of the
矢印Gに示すように、ガスは電極組立体12の中央部から圧力開放弁18に向けて真っ直ぐ上昇する。このとき、上昇するガスによって正極電極21や負極電極31の一部が削り取られて、削り取られた電極等からなる異物が発生する場合がある。異物は、圧力開放弁18に向かうガスとともに圧力開放弁18に向かう。
As shown by the arrow G, the gas rises straight from the center of the
図4(b)に示すように、異物Zは正極電極21や負極電極31がガスの勢いで削られ、そのままガスとともに圧力開放弁18に向かって上昇する。このため、異物Zは、正極電極21や負極電極31の厚みを有する小片であり、蓋体14の外面14bから見て、正極電極21や負極電極31の面方向(一辺の延びる方向)に長手が延びる形状で形成される。以下、異物Zにおいて、二次電池10を蓋体14の外面14bから見た場合にタブ側端面12bの長手方向Xに沿う方向を長手方向Vとする。
As shown in FIG. 4B, the foreign substance Z is scraped by the gas force of the
上記スリット61cの短手方向への寸法であるスリット幅Wは、異物Zの長手方向Vへの寸法である異物サイズSを鑑みて設定されている。スリット幅Wは、発生し得る異物Zの最小サイズより小さく設定されている。異物サイズSの最小値としては1mmが想定され、本実施形態では、スリット幅Wは1mmより小さい値に設定されている。
The slit width W, which is the dimension in the short direction of the
スリット61cの長手は、遮蔽部61の短手方向の全体に亘って延びている。そして、スリット61cの開口面積の総和は、圧力開放弁18の開裂時に形成される開口面積の総和より大きくなるように、各スリット61cの開口面積と、スリット61cの本数が設定されている。
The longitudinal direction of the
図4(a)又は図5に示すように、遮蔽部材60は、遮蔽部61の一対の長縁部から蓋体14に向けて立設した形状の第1リブ62を備える。第1リブ62は、タブ側端面12bの長手方向X及び蓋体14の長手方向に長手が延びる形状である。遮蔽部材60は、第2リブ63を備える。第2リブ63は、遮蔽部61の一対の短縁部のうち、正極導電部材41寄りの短縁部から蓋体14に向けて立設した形状である。一対の第1リブ62と第2リブ63とは互いに連結されている。
As shown in FIG. 4A or 5, the shielding
正極導電部材41の長手方向の一つの端面には、第2リブ63の外面が接触可能である。また、負極のタブ群36の側面には、遮蔽部61の端面が接触可能である。遮蔽部材60は、蓋体14及びタブ側端面12bの長手方向Xに僅かに移動すると、正極導電部材41又は負極のタブ群36に速やかに接触する。このため、遮蔽部材60は、蓋体14及びタブ側端面12bの長手方向Xへの移動が規制されている。
The outer surface of the
ケース本体13の一方の長側壁13dの内面には、一方の第1リブ62の外面が接触可能であり、他方の長側壁13dの内面には、他方の第1リブ62の外面が接触可能である。遮蔽部材60は、ケース11の内面である各長側壁13dの内面から離間した状態にある。しかし、遮蔽部材60は、蓋体14及びタブ側端面12bの短手方向に僅かに移動すると、いずれかの長側壁13dに速やかに接触する。このため、遮蔽部材60は、蓋体14及びタブ側端面12bの短手方向への移動が規制されている。よって、遮蔽部材60は、タブ側端面12bに沿ういずれの方向への移動も規制されている。
The outer surface of one
蓋体14及びタブ側端面12bの長手方向Xにおける正極導電部材41と負極導電部材51の間に遮蔽部材60が存在する。蓋体14及びタブ側端面12bの長手方向Xにおける中央部であり、正極導電部材41と負極導電部材51と一対の長側壁13dとで囲まれた部分を、被覆領域Hとする。この被覆領域Hは遮蔽部材60によって覆われている。蓋体14の内面14aと、ケース本体13の底面とを最短距離で結ぶ直線の延びる方向を高さ方向とする。遮蔽部材60において、遮蔽部61におけるタブ側端面12bに載置される面を外面61aとし、蓋体14の内面14aと対向する面を内面61eとする。
There is a shielding
図5に示すように、遮蔽部材60において、遮蔽部61からの第1リブ62の立設方向に沿う寸法のうち、遮蔽部61の外面61aからの第1リブ62の寸法を立設距離H1とする。また、遮蔽部材60において、遮蔽部61からの第2リブ63の立設方向に沿う寸法のうち、遮蔽部61の外面61aからの寸法を立設距離H2とする。第2リブ63の立設距離H2は、第1リブ62の立設距離H1より短い。第1リブ62の遮蔽部61からの突出端は、蓋体14の内面14aにほぼ接触する位置にある。一方、第2リブ63の遮蔽部61からの突出端は、蓋体14の内面14aから離間している。これは、二次電池10に対する釘刺し試験時に発生したガスが、正極導電部材41側から圧力開放弁18に向けて流れ込むための流路を確保するためである。なお、第2リブ63の遮蔽部61からの突出端は、正極導電部材41よりも蓋体14寄りの位置にある。すなわち、第2リブ63の突出端の位置は、正極導電部材41を蓋体14寄りに越えた位置にある。
As shown in FIG. 5, in the shielding
図4(a)に示すように、タブ側端面12bに載置された遮蔽部材60において、一対の第1リブ62は、蓋体14の内面14aにおける圧力開放弁18を囲む場所のうち、蓋体14の短手方向における圧力開放弁18よりも外側に接触可能である。第2リブ63は、蓋体14の長手方向における圧力開放弁18よりも正極導電部材41寄りの外側に位置する。よって、第1リブ62及び第2リブ63は、蓋体14を外面14bから見て圧力開放弁18に重ならない位置にある。二次電池10が振動したりして電極組立体12が蓋体14側に向けて移動すると、遮蔽部材60も蓋体14に向けて移動し、第1リブ62が蓋体14の内面14aに接触する。この接触により、遮蔽部61と蓋体14とが隔てられている。よって、本実施形態では、第1リブ62が遮蔽部材60の間隔保持部を構成している。
As shown in FIG. 4A, in the shielding
次に、二次電池10の作用を記載する。
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の中央部Pに釘を刺すとガスが発生する。ガスの発生により、二次電池10におけるケース11の内部圧力の上昇が生じる。そして、ケース11の内部圧力が圧力開放弁18の開放圧に達すると、圧力開放弁18の弁体19が開裂し、ケース11内のガスがケース11の外部に放出される。
Next, the operation of the
Now, as shown in FIG. 6, in order to perform a nail penetration test, gas is generated when the nail is inserted into the central portion P of the
矢印Gに示すように、短絡部周辺で発生した高圧のガスは、開裂した圧力開放弁18に向けて真っ直ぐ上昇する。また、発生するガスの勢いによって各電極21,31の一部が削り取られ、異物Zが発生する。圧力開放弁18に向かうガスは、タブ側端面12bから電極組立体12の外へ出る。すると、ガスはスリット61cを通過し、開裂した圧力開放弁18からケース11の外部へ放出される。
As shown by the arrow G, the high-pressure gas generated around the short-circuit portion rises straight toward the cleaved
その一方で、図4(b)に示すように、ガスに含まれる異物Zは、長手方向Vの両端部が、遮蔽部61におけるスリット61cを短手方向から挟む部分に接触する。このため、異物Zは落下し、スリット61cを通過することが抑制される。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, the foreign substance Z contained in the gas contacts both ends of the longitudinal direction V with the portion sandwiching the
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)遮蔽部材60は、タブ側端面12bに対向する遮蔽部61にスリット61cを複数備え、スリット61cの長手は積層方向Yに延びている。このため、釘刺し試験時、異物Zの長手方向Vの両端部を、遮蔽部61におけるスリット61cを短手方向に挟む部分に接触させることができる。その結果、遮蔽部材60により、ガスに含まれる異物Zをケース11内に落下させ、しかも異物Zがスリット61cに詰まることを抑制できる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The shielding
また、ガスは、スリット61cを通過するため、圧力開放弁18に向けたガスの流れが遮蔽部材60によって遮断されることを抑制できる。その結果、遮蔽部材60を配置しても、ケース11の内部圧力が過度に上昇することを抑制でき、ケース11の破裂を抑制できる。
Further, since the gas passes through the
(2)遮蔽部61におけるスリット61cの開口面積の総和は、開裂した圧力開放弁18の開口面積以上である。釘刺し試験時、電極組立体12で発生したガスは遮蔽部61に向かうが、遮蔽部61においてガスを通過させる開口面積を確保して、圧力開放弁18に向けたガスの流れが遮蔽部61によって妨げられることを抑制でき、過度なケース11の内部圧力の上昇を回避できる。
(2) The sum total of the opening areas of the
(3)スリット61cの短手方向への寸法は異物Zの最小サイズである1mmより小さく設定されている。このため、スリット61cを異物Zが通過することを抑制できる。
(4)遮蔽部材60は、第1リブ62を備える。第1リブ62は、蓋体14の内面14aに接触して、遮蔽部61と蓋体14とを隔てた状態を維持し、両面の間隔を保持する。このため、タブ側端面12bと蓋体14の内面14aとの間に、遮蔽部61が配置された構成であっても、ガスの流路を確保し、圧力開放弁18からケース11の外部へのガス排出機能を維持できる。
(3) The dimension of the
(4) The shielding
(5)遮蔽部材60は耐熱樹脂製である。このため、釘刺し試験時に発生した高温のガスによって、遮蔽部材60が溶融することを抑制できる。
(6)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。
(5) The shielding
(6) The shielding
(7)正極電極21のタブ25は正極金属箔21aの一部であり、負極電極31のタブ35は負極金属箔31aの一部である。このため、正極電極21及び負極電極31を積層した時点で、正極電極21のタブ25を積層したタブ群26と、負極電極31のタブ35を積層したタブ群36との間に、遮蔽部材60を配置できるスペースを確保できる。例えば、各電極21,31に対し、タブを別体で設ける場合のように、タブ間のスペースのサイズがばらつき、遮蔽部材60を配置できなくなることが無い。
(7) The
(8)正極導電部材41の長手方向の一端面には、第2リブ63の外面が接触可能である。また、折り曲げ状態にある負極のタブ群36の側面には、遮蔽部61の端面が接触可能である。このため、正極導電部材41と負極のタブ群36とにより、タブ側端面12bの長手方向Xへの遮蔽部材60の移動を規制できる。よって、スリット61cが圧力開放弁18に対向した配置を維持できる。
(8) The outer surface of the
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ スリット61cのスリット幅Wは1mmでもよい。
○ 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。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
The slit width W of the
The shielding
○ 遮蔽部材60は、第2リブ63を正極導電部材41側ではなく、負極導電部材51側の短縁部に備える形状でもよい。
○ 間隔保持部として第1リブ62に具体化したが、遮蔽部61の四隅から立設した棒状でもよい。
The shielding
○ Although the
○ 第1リブ62及び第2リブ63の厚みを厚くして剛性を高めてもよい。
○ 遮蔽部61の厚みを厚くして遮蔽部61の剛性を高めてもよい。このように構成した場合、遮蔽部61にスリット61cを有する構造であっても、釘刺し試験時に発生したガスによって遮蔽部61が損傷することを抑制できる。
The rigidity of the
O The thickness of the shielding
○ 遮蔽部材60は、第2リブ63を板厚方向に貫通する複数のガス通し孔を備える形状であってもよい。
○ 遮蔽部材60は、遮蔽部61と第1リブ62に繋がる補強リブ、又は遮蔽部61と第2リブ63に繋がる補強リブを備えていてもよい。
The shielding
The shielding
○ 遮蔽部材60の一対の第1リブ62は、遮蔽部61の各長縁部から立設されていなくてもよい。
○ 樹脂製の遮蔽部材60は、タブ側端面12bに載置されず、接着や溶着等によって蓋体14の内面14aやその他の部材に接合されていてもよい。
The pair of
The shielding
○ 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。
又は、セパレータは長尺状であり、つづら折りされることによって正極電極21と負極電極31の間に介在するタイプでもよい。
The
Alternatively, the separator may have a long shape, and may be a type that is interposed between the
○ 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。
○ 二次電池10はリチウムイオン二次電池であったが、これに限られず、ニッケル水素等の他の二次電池であってもよい。要は、正極活物質層と負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よい。
The power storage device may be another power storage device such as an electric double layer capacitor.
The
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(1)前記スリットは前記積層方向に沿って前記遮蔽部の全体に延びる蓄電装置。
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.
(1) The power storage device, wherein the slit extends to the entirety of the shielding portion along the stacking direction.
Y…積層方向、Z…異物、10…蓄電装置としての二次電池、11…ケース、12…電極組立体、12b…端面としてのタブ側端面、14…壁部としての蓋体、14a…内面、18…圧力開放弁、21…電極としての正極電極、31…電極としての負極電極、60…遮蔽部材、61…遮蔽部、61c…スリット、62…間隔保持部としての第1リブ。 Y ... stacking direction, Z ... foreign material, 10 ... secondary battery as power storage device, 11 ... case, 12 ... electrode assembly, 12b ... end face on the tab side as end face, 14 ... lid on wall part, 14a ... inner face , 18 ... pressure release valve, 21 ... positive electrode as electrode, 31 ... negative electrode as electrode, 60 ... shielding member, 61 ... shielding part, 61c ... slit, 62 ... first rib as interval holding part.
Claims (4)
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、前記ケースの内部圧力が開放圧に達した場合に開裂し、前記ケースの内部圧力を前記ケースの外部に開放させる圧力開放弁と、を有する蓄電装置であって、
前記壁部の内面と該内面に対向する前記電極組立体の端面との間で、異なる極性を短絡させない状態に存在し、かつ前記圧力開放弁と対向する遮蔽部材を備え、
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、前記圧力開放弁と対向する遮蔽部を備えるとともに、前記壁部の内面及び前記電極組立体の端面に向けて開口し、前記電極の積層方向に長手が延びる複数のスリットを前記遮蔽部に備えることを特徴とする蓄電装置。 An electrode assembly having a layered structure in which electrodes of different polarities are laminated and insulated from each other;
An electrolyte,
A case containing the electrode assembly and the electrolyte;
A pressure release valve that is present on the wall of the case and that is cleaved when the internal pressure of the case reaches an open pressure and opens the internal pressure of the case to the outside of the case; ,
A shield member that is present in a state in which different polarities are not short-circuited between the inner surface of the wall portion and the end surface of the electrode assembly facing the inner surface, and that faces the pressure release valve;
The shielding member is disposed along the end surface of the electrode assembly and includes a shielding portion facing the pressure release valve, and opens toward the inner surface of the wall portion and the end surface of the electrode assembly, A power storage device comprising a plurality of slits extending in a direction in which electrodes are stacked in the shielding portion.
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