JP-2026077315-A - 拘束装置

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Abstract

【課題】蓄電モジュールから弾性部材を切り離すのを容易にし、かつ、蓄電モジュールと集電板とを電気的に接続することが可能な拘束装置を提供する。【解決手段】拘束装置１００は、弾性部材４と、集電板３と、弾性部材４を覆う金属箔８０と、エンドプレート１０，２０（加圧部）とを備える。弾性部材４は、Ｚ方向に配列された表面４ａ（第１表面）および表面４ｂ（第２表面）を含む。表面４ａは、積層体１ａにおいて蓄電モジュール２側を向いて配置されている。金属箔８０は、表面４ａを覆うとともに蓄電モジュール２と電気的に接続される部分８１（第１部分）と、集電板３と電気的に接続される部分８２（第２部分）と、部分８１と部分８２とを接続する接続部分８３とを含む。【選択図】図４

Inventors

小山修平

Assignees

トヨタ自動車株式会社

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (5)

蓄電モジュールを拘束する拘束装置であって、弾性部材と、前記弾性部材と積層方向に積層された集電板と、前記弾性部材を覆う金属箔と、加圧部と、を備え、前記蓄電モジュール、前記弾性部材、前記集電板の順で前記積層方向に積層されたものを積層体とすると、前記加圧部は、前記積層体を前記積層方向に加圧し、前記弾性部材は、前記積層方向に配列された第１表面および第２表面を含み、前記第１表面は、前記積層体において前記蓄電モジュール側を向いて配置されており、前記金属箔は、前記第１表面を覆うとともに前記蓄電モジュールと電気的に接続される第１部分と、前記集電板と電気的に接続される第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを接続する接続部分と、を含む、拘束装置。
前記弾性部材は、前記第１表面と前記第２表面とを接続する接続面を含み、前記集電板は、前記第２表面と前記積層方向に対向する第３表面を含み、前記接続部分は、前記接続面に沿って延びており、前記第２部分は、前記第３表面に沿って延びている、請求項１に記載の拘束装置。
前記集電板と前記弾性部材との間に配置され、前記集電板と前記弾性部材とを接着する接着材をさらに備え、前記第２表面は、前記接着材と接触する接触面と、前記接着材と接触していない非接触面と、を有し、前記集電板と前記非接触面との間には、前記積層方向における前記接着材の厚みに対応する隙間が形成されており、前記第２部分は、前記隙間に配置されている、請求項２に記載の拘束装置。
前記非接触面は、前記第２表面の外周縁に沿って環状に設けられており、前記第２部分は、環状の前記非接触面に沿って環状に設けられている、請求項３に記載の拘束装置。
前記金属箔の厚みは、１０μｍ以上１ｍｍ以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の拘束装置。

Description

本開示は、拘束装置に関する。特開２０１９－２１６０７３号公報（特許文献１）には、電極積層体を構成する複数の蓄電モジュールに対して積層方向に拘束荷重を負荷する拘束部が開示されている。拘束部は、一対の拘束板によって複数の蓄電モジュールを積層方向に挟んでいる。蓄電モジュール同士の間には、導電板が配置されている。積層方向に配列される蓄電モジュール同士は、導電板を通じて電気的に接続されている。特開２０１９－２１６０７３号公報一実施形態による拘束装置および積層体の構成を示す斜視図である。図１の分解図である。一実施形態による積層体の構成を示す断面図である。図３の部分拡大図である。一実施形態による弾性部材をＺ２側から見た平面図である。一実施形態の変形例による拘束装置および積層体の構成を示す断面図である。以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。図１～図５を参照して、本開示の実施形態に係る拘束装置１００について説明する。拘束装置１００は、蓄電装置の製造工程中において蓄電モジュールを拘束する治具である。なお、蓄電モジュールは、たとえばリチウムイオン二次電池等の二次電池であってもよい。図１は、積層体１を拘束装置１００によって拘束している状態を示す概略的な斜視図である。なお、本明細書において、Ｚ方向を、積層体１の積層方向とする。また、Ｘ方向およびＹ方向の各々は、Ｚ方向と直交する方向である。Ｘ方向とＹ方向とは、Ｚ方向と直交する平面において互いに直交している。なお、Ｚ方向は、本開示の「積層方向」の一例である。拘束装置１００は、エンドプレート１０，２０と、拘束部材３０，４０とを備える。拘束装置１００は、積層体１に対してＺ方向に拘束荷重を加える。積層体１に対して適切な拘束荷重が付与されることによって、蓄電モジュールにおける電極間距離が適切に維持される。その結果、蓄電モジュールの電極（負極）において金属（たとえばリチウム）が析出されるのを抑制することが可能である。積層体１は、エンドプレート１０とエンドプレート２０とによってＺ方向に挟まれている。エンドプレート１０は、積層体１に対してＺ１側に配置される。エンドプレート２０は、積層体１に対してＺ２側に配置される。なお、エンドプレート１０およびエンドプレート２０の各々は、本開示の「加圧部」の一例である。拘束部材３０は、積層体１のＸ１側の端部をＺ方向に拘束している。拘束部材４０は、積層体１のＸ２側の端部をＺ方向に拘束している。図２は、積層体１および拘束装置１００の分解斜視図を示す。積層体１は、たとえば、直方体形状に形成されている。積層体１は、少なくとも１つの蓄電モジュール２と、少なくとも１つの集電板３と、少なくとも１つの弾性部材４と、を含む。本実施形態では、積層体１は、複数の蓄電モジュール２と、複数の集電板３と、複数の弾性部材４と、を含む。なお、弾性部材４は、たとえばウレタンにより形成されている。弾性部材４は、絶縁性を有する。蓄電モジュール２は、図示しない複数の単位電池と、枠体とを含む。単位電池とは、たとえば、バイポーラ電池である。Ｚ方向に隣り合う複数の単位電池のそれぞれは、電気的に接続されている。単位電池は、第１集電板と、負極シートと、セパレータと、正極シートと、第２集電板とを有する。複数の単位電池は、Ｚ方向において、第２集電板と第１集電板とが隣接するように、積層されている。枠体は、環状に形成されるとともに、積層方向に延びるように形成されている。枠体は、積層された複数の単位電池を囲むように形成されている。集電板３は、蓄電モジュール２を間に挟んで、Ｚ方向に積層されている。集電板３は、図示しない電源と電気的に接続されており、上記電源から電流が供給される。たとえば、複数の集電板３のうち最もＺ１側の集電板３を電源の正極および負極のうちの一方と電気的に接続し、複数の集電板３のうち最もＺ２側の集電板３を電源の正極および負極のうちの他方と電気的に接続してもよい。これにより、積層体１の各蓄電モジュール２が充電されてもよい。なお、蓄電モジュール２の充電方法は上記の例に限られない。また、図２では、簡略化のため、蓄電モジュール２、集電板３、および、弾性部材４が、互いに同じ大きさを有するように図示されている。拘束装置１００は、弾性シート５０，６０を備える。弾性シート５０は、エンドプレート１０と積層体１との間に配置される。弾性シート５０は、エンドプレート１０と積層体１とによってＺ方向に挟まれる。弾性シート６０は、エンドプレート２０と積層体１との間に配置される。弾性シート６０は、エンドプレート２０と積層体１とによってＺ方向に挟まれる。弾性シート５０，６０により、積層体１に対して均一に拘束荷重をかけることが可能となる。なお、弾性シート５０，６０は、絶縁性を有する。エンドプレート１０，２０は、積層体１（後述の積層体１ａ，１ｂ）をＺ方向に加圧する。具体的には、エンドプレート１０は、積層体１をＺ２側に加圧し、エンドプレート２０は、積層体１をＺ１側に加圧する。エンドプレート１０および２０の各々は、板状の部材である。エンドプレート１０は、エンドプレート１０からＺ１側に離れた位置から平面視すると、積層体１を覆う矩形形状を有している。エンドプレート２０は、エンドプレート２０からＺ２側に離れた位置から平面視すると、積層体１を覆う矩形形状を有している。エンドプレート１０は、第１プレート１１と、第２プレート１２と、複数のリブ１３とを含む。第１プレート１１と第２プレート１２とは、Ｚ方向に配列されている。第１プレート１１および第２プレート１２は、Ｚ方向に対向している。なお、第１プレート１１は、第２プレート１２と同じ形状および大きさを有している。複数のリブ１３の各々は、第１プレート１１と第２プレート１２との間に設けられている。複数のリブ１３によって、第１プレート１１と第２プレート１２とが連結されている。複数のリブ１３の各々は、Ｘ方向に延びている。複数のリブ１３は、Ｙ方向に間隔をあけて配列されている。第１プレート１１には、複数（本実施形態では５つ）の切り欠き１１ａと、複数（本実施形態では５つ）の切り欠き１１ｂとが形成されている。複数の切り欠き１１ａは、第１プレート１１のうちＸ１側の辺に沿って並んで設けられている。複数の切り欠き１１ｂは、第１プレート１１のうちＸ２側の辺に沿って並んで設けられている。第２プレート１２には、第１プレート１１の切り欠き１１ｂの下方に設けられる複数の切り欠き１２ｂが形成されている。すなわち、複数の切り欠き１２ｂは、複数の切り欠き１１ｂとＺ方向に重なっている。なお、図２には図示されていないが、第２プレート１２には、第１プレート１１の切り欠き１１ａの下方に設けられる複数の切り欠きが形成されている。この複数の切り欠きは、複数の切り欠き１１ａとＺ方向に重なっている。エンドプレート２０は、エンドプレート１０と同様の構成を有する。すなわち、エンドプレート２０は、第１プレート２１と、第２プレート２２と、複数のリブ２３とを含む。第１プレート２１には、複数の切り欠き２１ａと、複数の切り欠き２１ｂとが形成されている。第２プレート２２には、複数の切り欠き２２ｂと、切り欠き２１ａとＺ方向に重なる複数の切り欠き（図示せず）とが形成されている。拘束部材３０，４０は、Ｘ方向において、積層体１を間に挟み、間隔をあけて配列されている。積層体１は、拘束部材３０，４０によって挟まれることによって、Ｚ方向に加圧されている。拘束部材３０は、積層体１のＸ１側に配置されている。拘束部材４０は、積層体１のＸ２側に配置されている。拘束部材３０は、拘束部材４０と同一の形状を有している。したがって、以下では、拘束部材４０の構成のみを詳細に説明する。拘束部材４０は、フレーム４１と、複数の柱部材４２とを含む。フレーム４１は、上フレーム４１ａと、下フレーム４１ｂとを有する。上フレーム４１ａと下フレーム４１ｂとは、Ｚ方向に間隔をあけて配列されている。上フレーム４１ａおよび下フレーム４１ｂの各々は、Ｙ方向に延びている。複数の柱部材４２は、上フレーム４１ａと下フレーム４１ｂとの間において、Ｙ方向に間隔をあけて配列されている。複数の柱部材４２の各々は、Ｚ方向に延びているとともに、上フレーム４１ａと下フレーム４１ｂとを接続している。拘束部材４０が積層体１を拘束している状態において、複数の柱部材４２の各々は、Ｚ方向に重なって設けられる切り欠き１１ｂ，１２ｂ，２１ｂ，２２ｂを貫通する。この状態において、上フレーム４１ａの下面は、第１プレート１１の上面１１ｃと接触する。下フレーム４１ｂの上面は、第２プレート２２の下面２２ｃと接触する。これにより、積層体１、エンドプレート１０、および、エンドプレート２０は、上フレーム４１ａと下フレーム４１ｂとによって挟み込まれる。拘束部材３０は、フレーム３１と、複数の柱部材３２とを含む。フレーム３１は、上フレーム３１ａと、下フレーム３１ｂとを有する。拘束部材３０が積層体１を拘束している状態において、複数の柱部材３２の各々は、Ｚ方向に配列される切り欠き１１ａ，２１ａ，および、第２プレート１２および第２プレート２２の各々に形成される図示しない切り欠きを貫通する。この状態において、上フレーム３１ａの下面は、第１プレート１１の上面１１ｃと接触する。下フレーム３１ｂの上面は、第２プレート２２の下面２２ｃと接触する。これにより、積層体１、エンドプレート１０、および、エンドプレート２０は、上フレーム３１ａと下フレーム３１ｂとによって挟み込まれる。拘束装置１００は、保護部材７０と、保護部材７１と、保護部材７２と、保護部材７３とを備える。保護部材７０および保護部材７１の各々は、拘束部材３０と拘束部材４０との間に配置されるとともに、第１プレート１１の上面１１ｃに固定されている。保護部材７０は、上フレーム３１ａに沿ってＹ方向に延びている。保護部材７１は、上フレーム４１ａに沿ってＹ方向に延びている。保護部材７２および保護部材７３の各々は、拘束部材３０と拘束部材４０との間に配置されるとともに、第２プレート２２の下面２２ｃに固定されている。保護部材７２は、下フレーム３１ｂに沿ってＹ方向に延びている。保護部材７３は、下フレーム４１ｂに沿ってＹ方向に延びている。図３は、積層体１の断面図を示す。複数の蓄電モジュール２は、Ｚ方向に配列されている。Ｚ方向に並ぶ蓄電モジュール２同士の間において、集電板３が２つの弾性部材４によってＺ方向に挟まれている。弾性シート５０と蓄電モジュール２との間において、弾性部材４および集電板３が積層されている。弾性シート５０と蓄電モジュール２との間において、弾性部材４は蓄電モジュール２と隣接し、かつ、集電板３は弾性シート５０と隣接している。弾性シート６０と蓄電モジュール２との間において、弾性部材４および集電板３が積層されている。弾性シート６０と蓄電モジュール２との間において、弾性部材４は蓄電モジュール２と隣接し、かつ、集電板３は弾性シート６０と隣接している。図４は、図３の部分拡大図である。図４には、Ｚ方向に並ぶ蓄電モジュール２と、蓄電モジュール２同士の間に設けられる弾性部材４および集電板３とが図示されている。図４には、Ｚ１側から、蓄電モジュール２、弾性部材４、集電板３の順で積層される積層体１ａが図示されている。また、図４には、Ｚ２側から、蓄電モジュール２、弾性部材４、集電板３の順で積層される積層体１ｂが図示されている。積層体１ａの集電板３は、積層体１ｂの集電板３と同一である。積層体１ｂは、積層体１ａをＺ方向に反転させただけであるので、積層体１ａと同一の構成を有する。したがって、以下では、代表して積層体１ａの構成を主に説明する。拘束