JP2007165698A - 電力貯蔵デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で充放電を繰り返した場合においても不具合が発生しない積層型電力貯蔵デバイスを提供する。
【解決手段】積層型電力貯蔵デバイス１００においては、５個の電力貯蔵セル３および６個の面圧緩衝機構７が、上下方向で交互に積層され、環状のバンド４で締め付けて挟持されることにより、密着して一体化されている。面圧緩衝機構７は、１個のクッション板１とクッション板１を挟む２個の平板８，９とから構成されている。クッション板１は、山折り曲げ部５１と谷折り曲げ部５２とが交互に形成されるように折り曲げられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力貯蔵デバイスに関し、特に、電気二重層キャパシタ、リチウム二次電池、コンデンサもしくはリチウムイオンキャパシタなどを複数個積層した積層型電力貯蔵デバイスに関する。

電気二重層キャパシタ（電気二重層コンデンサとも呼ばれる）、アルミ電解コンデンサやリチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタなどの電力貯蔵デバイスは、急激な充放電を頻繁に繰り返した場合や、満充電した状態で長時間使用すると、残存する水分が水電解したり、カーボンの表面官能基が酸化分解したり、電解液そのものが電気分解を起こすなどして、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、酸素、有機ガスなどの分解ガスが発生する場合がある。また、動作環境温度が異常に高くなった場合に、電解液が分解蒸発するなどしてガスが発生する場合がある。

また、充電時にリチウムなどの電解質がカーボンなどの電極材料に取り込まれる際に、膨張し、放電する際に収縮する場合があった。特に、負極にリチウムイオンがインターカレーションするリチウムイオン二次電池、ナノゲートカーボン、アモルファスカーボンやソフトカーボンを用いた電気二重層キャパシタでは、充電時に電極が膨張し、放電時に電極が収縮するという現象が著しく、厚さの３０％を超えるものもある。

ガス発生や電極材料の膨張収縮によって、電力貯蔵デバイスに応力が生じ、電力貯蔵デバイスを複数積層した、積層型電力貯蔵デバイスにおいて、隣接する電力貯蔵セル間で局部的に面圧が異常に高まり、電力貯蔵セルが大きく変形し、電極が押しつぶされて短絡するなどの不具合があった。

特に１０秒以内の短時間で充放電を繰り返した場合に、内部抵抗による発熱で局部的に加熱された部分が生じ、その部分が選択的に変形し劣化するなど、サイクル寿命を大きく低下させる原因になっていた。

これまでは、大型の電力貯蔵デバイスで、短時間での充放電を繰り返す用途には用いられていなかったので、問題点が表面化しなかったが、近年、新エネルギーの普及促進や省エネルギーの推進の必要性が認識され、太陽電池や風力で発電された電力の「しわとり」すなわち、短時間で大きく発電量が変化する分を電力貯蔵デバイスで吸収して、系統への影響を最小限に留める用途に用いられ、ハイブリッド自動車の燃費を向上させるためのバッファ電源として用いられ、装置の頻繁な負荷変動を吸収してエネルギー回生で省エネルギーを図るバッファ電源として用いられるにつれて、問題点が表面化した。

中型、大型の電力貯蔵デバイスでは、直流電圧を高めて電流値を下げ、直交変換や電線でのロスを下げるために、電力貯蔵セルを電気的に直列に接続した積層型の電力貯蔵デバイスが用いられ、モジュール、組電池などとも呼ばれている。

特許文献１には、頑丈な容器の中に、複数の電気二重層キャパシタセルを収納し、端部に加圧機構とバネを設けて電気二重層キャパシタセルに一定の面圧をかける構成が開示されている。電力貯蔵セルを密着させて複数個積み重ね、押さえつけることで、外形の膨張を押さえ込むことはできるが、温度の高い部分や面圧の高い部分が局在化し、高温部分から他の部分へ熱が伝わりにくく、温度の局部的に高い部分や面圧の局部的に高い部分で、さらに高温化し、急速な性能劣化が起こるなどの不具合があった。この現象は、特に１０秒以内の短時間で充放電を繰り返した場合に起こりやすい。

このような内部の熱発生に対応するために、特許文献２には、平板熱伝導体を介して電気二重層キャパシタセルを積層する構成が開示されている。特許文献２の図８には、二枚の嵌合しないそれぞれ波形状をした熱伝導板を張り合わせて、積層面と平行な方向に液体または気体が流動可能な隙間を設けて、隙間に低温の流動体を流して冷却する方法が示されていて、積層型電力貯蔵デバイスの電力貯蔵セルを冷却する方法として有効である。

しかしながら、局部的な大きな面圧を吸収することはできず、短時間で充放電した場合に面圧の局部的に高い部分で、電極が押しつぶされて短絡するなどの不具合があった。

特許文献３には、積層型リチウムイオン電池で、金属放熱板を介してリチウムイオン電池を積層する構成が開示されていて、締め付けベルトで締め付けられた構成が示されていて、特許文献３の図６には、金属高熱板であるアルミニウム板厚の中程に横幅方向に放熱用の複数個の貫通穴を設けたものが示されているが、やはり、局部的な大きな面圧を吸収することはできず、短時間で充放電した場合に面圧の局部的に高い部分で、電極が押しつぶされて短絡するなどの不具合があった。

特開２００２−２８９４８５号公報（第１図） 特開２００３−１３３１８８号公報（第８図） 特開２００４−２２７７８８号公報（第６図）

従来の積層型電力貯蔵デバイスは、短時間で充放電した場合に、面圧の局部的に高い部分が生じ、局部的に面圧が高まる部分で選択的に電極が押しつぶされて短絡するなどの不具合が起こるという問題点があった。

本発明は以上の問題点を解決するためになされたものであり、短時間で充放電を繰り返した場合においても不具合が発生しない積層型電力貯蔵デバイスを提供することを目的とする。

本発明に係る電力貯蔵デバイスは、セパレータを介して対向する陽極部材および陰極部材をセル容器に収納させてなる電力貯蔵セルを複数個積層した電力貯蔵デバイスであって、各電力貯蔵セル間あるいは少なくとも２個の前記電力貯蔵セル間に介在する面圧緩衝機構を備え、面圧緩衝機構は、電力貯蔵セルの積層方向に積層された平板およびクッション板を有し、面圧に応答してクッション板が変形することで面圧を吸収する。

本発明に係る電力貯蔵デバイスは、セパレータを介して対向する陽極部材および陰極部材をセル容器に収納させてなる電力貯蔵セルを複数個積層した電力貯蔵デバイスであって、各電力貯蔵セル間あるいは少なくとも２個の前記電力貯蔵セル間に介在する面圧緩衝機構を備え、面圧緩衝機構は、電力貯蔵セルの積層方向に積層された平板およびクッション板を有し、面圧に応答してクッション板が変形することで面圧を吸収する。従って、短時間で充放電を繰り返した場合においても、陽極部材、陰極部材およびセパレータが圧縮されることによるダメージで電気的な短絡が生じる等の不具合を防ぐことができる。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る積層型電力貯蔵デバイス１００の構造を示す側面図である。また、図２は、図１に示される積層型電力貯蔵デバイス１００の上面図である。

図１に示されるように、本実施の形態に係る積層型電力貯蔵デバイス１００においては、５個の電力貯蔵セル３および６個の面圧緩衝機構７が、上下方向で交互に積層され、環状のバンド４で締め付けて挟持されることにより、密着して一体化されている。面圧緩衝機構７は、１個のクッション板１とクッション板１を挟む２個の平板８，９とから構成されている。

各々の電力貯蔵セル３からは、陽極電流端子５および陰極電流端子６が横方向（右方向）に導出され突き出ている。この陽極電流端子５および陰極電流端子６は、それぞれ、積層方向に隣接する電力貯蔵セル３から突き出ている陰極電流端子６および陽極電流端子５に電気的に接続されている。これにより、各電力貯蔵セル３は、互いに直列に接続され集電される。５個の電力貯蔵セル３のうち、上端の１個は、図示しない正接続端子を介して外部の正極に接続され、下端の１個は、図示しない負接続端子を介して外部の負極に接続される（なお、これらの正接続端子および負接続端子は、後述する実施の形態５に係る図１１に示されている）。

面圧緩衝機構７において、クッション板１は、山折り曲げ部５１（上方向に凸）と谷折り曲げ部５２（上方向に凹すなわち下方向に凸）とが交互に形成されるように折り曲げられている。

図１〜２に示されるように、クッション板１の上側の平板８は、接合部５３において、クッション板１の山折り曲げ部５１に部分的に接合されている。クッション板１の下側の平板９は、接合部５４において、クッション板１の谷折り曲げ部５２に接合されている。

この接合は、クッション板１および平板８，９の両方が金属製である場合には、溶接により行われることが好ましく、クッション板１または平板８，９のいずれかが樹脂、プラスチックもしくはゴム等の非金属製である場合には、接着や融着により行われることが好ましい。

図３は、図１〜２の電力貯蔵セル３の構造を模式的に示す断面図である。図３に示されるように、１個の陽極集電箔１４と陽極集電箔１４を挟む２個の陽極１２とから陽極単位１０が形成され、１個の陰極集電箔１５と陰極集電箔１５を挟む２個の陰極１３とから陰極単位１１が形成されている。陽極単位１０および陰極単位１１は、セパレータ１６を介して対向するように交互に配置され、セル容器１７に収納されている。

すなわち、陽極１２および陽極集電箔１４は、本発明に係る陽極部材を構成しており、陰極１３および陰極集電箔１５は、本発明に係る陰極部材を構成している。

セパレータ１６は、多孔質なセルロースやＰＴＦＥなどで構成され、電解質を含む電解液が含浸されている。この電解液においては、プロピレンカーボネートやエチレンカーボネートなどの有機系溶媒や、硫酸や有機酸などの水系電解液が用いられる。また、ゲル化されたゲル状電解液やイオン性液体が用いられる。セル容器１７は、例えば、アルミ箔の表裏にポリエチレンフィルムを貼って電気絶縁されたアルミラミネートフィルムなどが用いられる。各陽極集電箔１４は陽極電流端子５に、各陰極集電箔１５は陽極電流端子５に、それぞれ接続され、電気絶縁およびガスシールをなされた状態で、セル容器１７外部に取り出される。

電力貯蔵セル３は、電気二重層キャパシタ、リチウム二次電池、コンデンサもしくはリチウムイオンキャパシタのいずれであるかによって、使用される材料が異なるが、基本的には図３と同様に構成されており、本発明は、これら全ての電力貯蔵セル３に適用することが可能である。いずれの場合も、短時間での充放電を繰り返すと、充電時の膨張、放電時の収縮や電解液などからのガス発生など、電力貯蔵セルの面圧が局部的に短時間で大きく変化する。従来の積層型電力貯蔵デバイスにおいては、局部的な面圧の変化を吸収できないので、面圧の高まった部位で陽極部材および陰極部材が圧縮され、セパレータを押し縮めて電気的な短絡を起こしていた。電気的な短絡が起こると、その部位を流れる電流の抵抗によって大きな発熱が生じ、破壊的なダメージが起こる恐れがある。また、局部的な面圧の上昇は、特に温度の高い部位に起こりやすい傾向が見られるので、電力貯蔵セル３面内の温度分布を均一に保つことが必要とされていた。

図４は、図１〜２に示される積層型電力貯蔵デバイス１００の面圧緩衝機構７の動作を示す側面図である。図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、右上方、左上方、および中央下方において、電力貯蔵セル３からの面圧が局部的に高まった場合の面圧緩衝機構７の形状の変化を示している。上述したように、クッション板１は、山折り曲げ部５１および谷折り曲げ部５２において折り曲げられ、接合部５３のみによって平板８に、接合部５４のみによって平板９に、それぞれ接合されている。従って、クッション板１は、電力貯蔵セル３からの面圧が高まると、山折り曲げ部５１および谷折り曲げ部５２における折り曲げ角度が小さくなり、接合部５３，５４を除く部分が平板８，９に対してスライドする。よって、面圧緩衝機構７を局部的に薄くし、電力貯蔵セル３の局部的な膨張を吸収することができる。

すなわち、本実施の形態に係る積層型電力貯蔵デバイス１００は、各電力貯蔵セル３間に介在する面圧緩衝機構７を備え、各面圧緩衝機構７は、電力貯蔵セル３の積層方向に積層された平板８，９およびクッション板１を有し、面圧に応答してクッション板１が変形することにより局部的な面圧の変化を吸収する。従って、従来の積層型電力貯蔵デバイスに比べて、上述したような陽極部材、陰極部材およびセパレータが圧縮されることによるダメージで電気的な短絡が生じることを防ぐことが可能となる。

クッション板１および平板８，９の両方を金属で構成した場合には、面圧緩衝機構７を極めて薄く形成することができるので、コンパクト性を確保することが可能となる。また、金属製であれば、その優れた熱伝導によって局部的な熱を面内に逃がすことが可能となるので、電力貯蔵セル３面内の温度分布を均一化することができる。従って、局部的な面圧の上昇を抑制することが可能となる。なお、このような金属としては、ステンレス鋼、ニッケル、銅などの耐食性に優れたものから、鉄にスズ、亜鉛やクロムのメッキを施したものなどを用いることができる。

クッション板１または平板８，９のいずれかを樹脂、プラスチックもしくはゴムで構成した場合には、柔軟性に富み局部的に変形しやすくなるので、局部的な面圧の上昇をより抑制することが可能となる。

図１に示されるバンド４は、クッション板１や平板８，９と同様に、ステンレス鋼、ニッケル、銅などの耐食性に優れた金属や、鉄にスズ、亜鉛やクロムのメッキを施した金属から構成されてよいが、金属から構成する場合には、電気絶縁性を確保するために、樹脂コーティングしたり、ポリエチレンフィルムなどを貼ったり、積層型電力貯蔵デバイス本体と接触する部分に樹脂フィルムを挟んだりすることが好ましい。また、バンド４は、クッション板１や平板８，９と同様に、樹脂、プラスチックもしくはゴムから構成されてよい。

なお、バンド４を伸び縮みしにくい材料等から構成した場合には、まず、予め面圧計算などを行うことにより適切な大きさのものを用意しておき、プレス機等で、積層型電力貯蔵デバイス１００を、実際にバンド４で締め付ける場合より大きい面圧で押し縮める。そして、図１〜２に示されるように、２個以上のバンド４を嵌めて、プレス機の面圧を開放する。これにより、積層型電力貯蔵デバイス１００をバンド４によって所定の面圧に保ちつつ挟持することが可能となる。

このように、本実施の形態に係る積層型電力貯蔵デバイス１００は、山折り曲げ部５１および谷折り曲げ部５２で折り曲げられたクッション板１を用いることにより、電力貯蔵セル３の局部的な面圧の変化を吸収する。従って、短時間で充放電を繰り返した場合においても、陽極部材、陰極部材およびセパレータが圧縮されることによるダメージで電気的な短絡が生じる等の不具合を防ぐことができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態１においては、図１に示されるように、クッション板１を、山折り曲げ部５１および谷折り曲げ部５２で折り曲げる場合について説明した。しかし、クッション板１は、（線で）折り曲げるのではなく、（面で）湾曲させてもよい。

図５は、実施の形態２に係る積層型電力貯蔵デバイス１０１の構造を示す側面図である。また、図６は、図５に示される積層型電力貯蔵デバイス１０１の上面図である。図５は、図１において、クッション板１を有する面圧緩衝機構７に代えて、クッション板１ａを有する面圧緩衝機構７ａを設けたものである。このクッション板１ａは、クッション板１を、山折り曲げ部５１および谷折り曲げ部５２で折り曲げる代わりに、凸湾曲部５５および凹湾曲部５６で波状に湾曲させたものである。

面で湾曲させた場合には、線で折り曲げた場合に比べて弾力性を高くできるので、実施の形態１に比べて、クッション性をより高めることが可能となる。また、面での湾曲は線での折り曲げに比べて実施が容易であるので、実施の形態１に比べて、製造コストを低減することが可能となる。

なお、このクッション板１ａは、金属から構成されてもよく、あるいは金属以外のゴム等の材料から構成されてもよい。

このように、本実施の形態に係る積層型電力貯蔵デバイス１０１は、凸湾曲部５５および凹湾曲部５６で波状に湾曲させたクッション板１ａを用いることにより、電力貯蔵セル３の局部的な膨張を吸収する。従って、実施の形態１の効果に加えて、クッション性をより高めるとともに製造コストを低減することが可能となる。

＜実施の形態３＞
実施の形態２においては、図５に示されるように、クッション板１ａを、凸湾曲部５５および凹湾曲部５６で波状に湾曲させる場合について説明した。しかし、クッション板１ａは、必ずしも上下両方向に凸となる必要はなく、例えば上方向にのみ凸となってもよい。

図７は、実施の形態３に係る積層型電力貯蔵デバイス１０２の構造を示す側面図である。

図７の積層型電力貯蔵デバイス１０２は、図５の積層型電力貯蔵デバイス１０１において、面圧緩衝機構７ａに代えて面圧緩衝機構７ｂを設けたものである。

図８は、図７の面圧緩衝機構７ｂの上面図である。面圧緩衝機構７ｂは、１個のクッション板１ｂと１個の平板８とから構成されている。クッション板１ｂは、平板５８上に複数個の半球状凸部５７を設けた形状からなる。図７の面圧緩衝機構７ｂにおいても、実施の形態１〜２と同様に、半球状凸部５７が面圧に応答して変形することにより局部的な面圧の変化を吸収することが可能である。

このクッション板１ｂは、金属から構成されてもよく、あるいは金属以外の樹脂、プラスチックもしくはゴム等の材料から構成されてもよい。金属から構成される場合には、薄板のプレス加工により容易に形成が可能となり、金属以外の材料から構成される場合には、射出成形などのモールド成形により低コストで製造が可能となる。

本実施の形態は、クッション板１ｂをゴムラバーから構成させる場合に好適である。すなわち、ゴムラバーから構成された小さい半球状凸部５７を多数個設けることにより、より小さな領域での面圧の変化を吸収することが可能となる。

また、本実施の形態では、実施の形態１〜２とは異なり、クッション板１ｂの下側の平板９は省略可能である。これは、クッション板１ｂを用いた場合には、クッション板１，１ａを用いた場合とは異なり、上方向にのみ凸となるので、クッション板１ｂの下側の平板９を省略しても電力貯蔵セル３がクリープする恐れがないからである。

このように、本実施の形態に係る積層型電力貯蔵デバイス１０２は、実施の形態２の効果に加えて、より小さな領域での面圧の変化を吸収することができるという効果を奏する。

＜実施の形態４＞
実施の形態２においては、図５に示されるように、クッション板１ａを用いて面圧緩衝機構７ａを構成しているが、あるいは、クッション板１ａに代えて、凸部および凹部が交互に形成されたコルゲート板を用いてもよい。コルゲート板は、薄板をプレスにより切れ目を入れ局部的に折り曲げて局部的に折り曲げて形成されるもので、量産化され、補強材、スペーサ、溶融炭酸塩型燃料電池の流賂兼集電板などとして広く使用されている。

図９は、実施の形態４に係る積層型電力貯蔵デバイス１０３の構造を示す側面図である。

図９の積層型電力貯蔵デバイス１０３は、図５の積層型電力貯蔵デバイス１０１において、両端の２個を除く４個の面圧緩衝機構７ａに代えて、面圧緩衝機構７ｃを設けたものである。また、図９の面圧緩衝機構７ｃは、図５の面圧緩衝機構７ａにおいて、クッション板１ａに代えて、凸部６１および凹部６２が交互に形成されたコルゲート板６０を設けたものである。

図１０は、図９のコルゲート板６０の上面図である。コルゲート板６０は、クッション板１ａと同様に、凸部６１の接合部５３によって平板８に、凹部６２の接合部５４によって平板９に、それぞれ、部分的に接合されている。このコルゲート板６０は、変形しやすいので、クッション板１ａと同様に、平板８，９に対してスライドする。よって、面圧緩衝機構７ｃを局部的に薄くし、電力貯蔵セル３の局部的な膨張を吸収することができる。

また、コルゲート板６０を用いた場合には、クッション板１ａを用いた場合に比べて、平板８，９との接触面積を大きくすることができるので、より小さな領域での面圧の変化を吸収することができる。

このように、本実施の形態に係る積層型電力貯蔵デバイス１０３は、実施の形態２の効果に加えて、より小さな領域での面圧の変化を吸収することができるという効果を奏する。

＜実施の形態５＞
実施の形態１においては、図１に示されるように、面圧緩衝機構７のうち電力貯蔵セル３と接する部分には、平板８，９が設けられる場合について説明した。しかし、平板８，９に限らず、例えば、断面形状がＬ字型のＬ字型板を用いてもよい。

図１１は、実施の形態５に係る積層型電力貯蔵デバイス１０４の構造を示す正面図である。図１１の積層型電力貯蔵デバイス１０４は、図１の積層型電力貯蔵デバイス１００において、両端の２個を除く４個の面圧緩衝機構７に代えて、断面形状がＬ字型のＬ字型板８ａ，９ａを有する面圧緩衝機構７ｄを設けたものである（図示の都合上、図１に比べて面圧緩衝機構７ｄおよび電力貯蔵セル３の個数を減らしている）。Ｌ字型板８ａは、端部が上方向に向かうように９０°折れ曲がっており、Ｌ字型板９ａは、端部が下方向に向かうように９０°折れ曲がっている。

また、図１１においては、実施の形態１で上述したように、上端の電力貯蔵セル３は、正接続端子２８を介して外部の正極に接続されており、下端の電力貯蔵セル３は、負接続端子２９を介して外部の負極に接続されている。また、上下方向で隣接する各電力貯蔵セル３同士は、互いに、セル連結部２７により電気的に接続されている。

このように、本実施の形態に係る積層型電力貯蔵デバイス１０４では、電力貯蔵セル３を、Ｌ字型板８ａ，９ａの端部で囲んでいる。従って、実施の形態１の効果に加えて、外部からの衝撃より保護することができるという効果を奏する。また、積層を行うときに、Ｌ字板８ａ，９ａの端部をガイドとして用いることができるので、組み立てを容易に行うことができるという効果を奏する。

＜実施の形態６＞
実施の形態４においては、図９に示されるように、各電力貯蔵セル３から横方向に突き出ている陽極電流端子５および陰極電流端子６を用いて、各電力貯蔵セル３を互いに直列に接続し集電している。しかし、各電力貯蔵セル３から横方向に突き出ている陽極電流端子５および陰極電流端子６に限らず、あるいは、電力貯蔵セル３に上下方向で隣接する面圧緩衝機構７ｃを構成している平板８，９を用いて、各電力貯蔵セル３を互いに直列に接続し集電してもよい。

図１２は、実施の形態６に係る積層型電力貯蔵デバイス１０５の構造を示す側面図である。

図１２の積層型電力貯蔵デバイス１０５は、図９の積層型電力貯蔵デバイス１０３において、面圧緩衝機構７ｃに代えて面圧緩衝機構７ｆを設けるとともに、下端の面圧緩衝機構７ａに代えて面圧緩衝機構７ｄを設け、上端の面圧緩衝機構７ａに代えて面圧緩衝機構７ｅを設け、電力貯蔵セル３に代えて電力貯蔵セル３ａを設けたものである。

図１２の面圧緩衝機構７ｆは、図９の面圧緩衝機構７ｃにおいて、平板８，９に代えて金属平板８ｂ，９ｂを設けたものである。また、図１２の面圧緩衝機構７ｄは、図９の面圧緩衝機構７ａにおいて、平板８に代えて金属平板からなる負接続端子２９ａを設けたものである。また、図１２の面圧緩衝機構７ｅは、図９の面圧緩衝機構７ａにおいて、平板９に代えて金属平板からなる正接続端子２８ａを設けたものである。これらの正接続端子２８ａおよび負接続端子２９ａは、それぞれ、外部の正極および負極に接続される。

図１３は、図１２の電力貯蔵セル３ａの構造を模式的に示す断面図である。図１３に示されるように、電力貯蔵セル３ａは、陽極集電箔１４、陽極１２、セパレータ１６、陰極１３、および陰極集電箔１５をこの順に並べ、樹脂やゴムで構成されたシール材３２で液シールおよびガスシールを行いつつ、金属平板９ｂ，８ｂ間に挟むように配置させたものである。

すなわち、本実施の形態に係る図１３の電力貯蔵セル３ａにおいては、金属平板８ｂ，９ｂがセル容器の一部として機能する。

図１２に示されるように、平板８ｂ，９ｂは、コルゲート板６０を介して互いに電気的に接続される。これにより、面圧緩衝機構７ｆ（の金属平板８ｂ，９ｂ）等を、面圧の緩衝のみならず集電にも用いることが可能となる。従って、集電専用の陽極電流端子５および陰極電流端子６を省くことができる。

すなわち、集電にも流用可能な金属平板８ｂ，９ｂを用いて面圧緩衝機構７ｆを構成することで、集電に係る電気抵抗を最小限に留めつつ極めて薄くコンパクトな積層型電力貯蔵デバイスを実現することが可能となる。例えば、金属平板８ｂ，９ｂ、正接続端子２８ａおよび負接続端子２９ａとしては、銅箔や、ニッケル箔、アルミ箔等を用いて、コルゲート板６０としては、ステンレス板等を用いることにより、集電効果およびクッション性の両方を高めることが可能となる。

このように、本実施の形態に係る積層型電力貯蔵デバイス１０５は、金属平板８ｂ，９ｂ等を、面圧の緩衝のみならず集電にも用いているので、実施の形態４の効果に加えて、コンパクトに製造できるという効果を奏する。

＜実施の形態７＞
実施の形態６においては、図１３に示されるように、実施の形態１等とは異なり、セル容器１７ではなくシール材３２を用いてセル本体を収納している。しかし、このように収納した場合には、セル本体の熱が金属平板８ｂ，９ｂを介して電力貯蔵セル３ａの外部へ放たれやすいので、セル本体の温度分布が均一化されにくくなる。従って、面圧が局部的に上昇してしまう場合がある。

図１４は、実施の形態７に係る積層型電力貯蔵デバイス１０６の構造を示す側面図である。

図１４の積層型電力貯蔵デバイス１０６は、図１２の積層型電力貯蔵デバイス１０５において、電力貯蔵セル３ａおよび面圧緩衝機構７ｄ，７ｅ，７ｆに代えて、それぞれ、電力貯蔵セル３ｂおよび面圧緩衝機構７ｇ，７ｈ，７ｉを設けたものである。

図１４の面圧緩衝機構７ｉは、図１２の面圧緩衝機構７ｆにおいて、金属平板８ｂ，９ｂに代えて金属平板８ｃ，９ｃを設けたものである。また、図１４の面圧緩衝機構７ｇは、図１２の面圧緩衝機構７ｄにおいて、負接続端子２９ａに代えて負接続端子２９ｂを設けたものである。また、図１２の面圧緩衝機構７ｈは、図９の面圧緩衝機構７ｅにおいて、負接続端子２８ａに代えて負接続端子２９ｂを設けたものである。

図１４に示されるように、正接続端子２８ｂおよび負接続端子２９ｂは、それぞれ、１８０°折り曲げられて、外部の正極および負極に接続されている。

図１５は、図１４の電力貯蔵セル３ｂの構造を模式的に示す断面図であり、図１６は、電力貯蔵セル３ｂの上面図である。

図１５の電力貯蔵セル３ｂは、図３の電力貯蔵セル３において、右方向に導出され突き出ている陽極電流端子５および陰極電流端子６に代えて、それぞれ、右方向に導出され１８０°折り曲げられてセル容器１７下に延在する金属平板８ｃおよび左方向に導出され１８０°折り曲げられてセル容器１７上に延在する金属平板９ｃを設けたものである。この金属平板８ｃ，９ｃの折り曲げは、切断を防止するために十分なアールを確保して折り曲げによる切断を防止することが好ましい。

図１４に示されるように、セル容器１７下に延在する金属平板８ｃとセル容器１７上に延在する金属平板９ｃとは、コルゲート板６０を介して、互いに電気的に接続される。これにより、面圧緩衝機構７ｉ（の金属平板８ｃ，９ｃ）等を、実施の形態６と同様に、面圧の緩衝のみならず集電にも用いることが可能となる。

また、図１５の電力貯蔵セル３ｂは、図３の電力貯蔵セル３に比べて、セル本体と金属平板８ｃ，９ｃとの間に、セル容器１７を介在させている。実施の形態１において上述したように、セル容器１７は、電気絶縁性のポリエチレンフィルム等を含んで構成されているので、熱伝導性が低い。従って、セル本体の熱が金属平板８ｃ，９ｃを介して電力貯蔵セル３ｂの外部へ放たれることを防ぐことができる。よって、セル本体の温度分布を均一化させ、面圧の局部的な上昇を防ぐことが可能となる。

このように、本実施の形態に係る積層型電力貯蔵デバイス１０６は、セル容器１７を用いてセル本体を収納する構成で、金属平板８ｃ，９ｃ等を、面圧の緩衝のみならず集電にも用いている。従って、実施の形態６の効果に加えて、セル本体の電力貯蔵セル３ｂの熱の外部へ放たれることによる面圧の局部的な上昇を防ぐことができるという効果を奏する。

＜実施の形態８＞
実施の形態７においては、凸部６１および凹部６２が交互に形成されたコルゲート板６０を用いて面圧緩衝機構７ｉを構成している。このコルゲート板６０の凸部６１および凹部６２に形成される隙間には、畜熱材を配置してもよい。

図１７は、実施の形態８に係る積層型電力貯蔵デバイス１０７の構造を示す側面図である。

図１７の積層型電力貯蔵デバイス１０７は、図１４の積層型電力貯蔵デバイス１０６において、面圧緩衝機構７ｉに代えて、面圧緩衝機構７ｊを設けたものである。面圧緩衝機構７ｊは、図１４の面圧緩衝機構７ｉにおいて、コルゲート板６０の凸部６１および凹部６２に形成される隙間に、畜熱材４０を配置させたものである。

一般的な電力貯蔵セルにおいては、動作温度が高くなるにつれて寿命が短くなることが知られており、例えば動作温度が７°高くなると寿命は半減する。蓄熱材４０は、溶融することにより電力貯蔵セル３ｂの熱を取り除き冷却するので、短時間で充放電を繰り返した場合においても、電力貯蔵セル３ｂが所定の温度以上に高まることを防ぐことが可能となる。

このように、本実施の形態に係る積層型電力貯蔵デバイス１０７は、蓄熱材４０を用いることにより、電力貯蔵セル３ｂ電力貯蔵セル３ｂが所定の温度以上に高まることを防いでいる。従って、実施の形態７の効果に加えて、電力貯蔵セル３ｂの寿命を長くすることができるという効果を奏する。

なお、上述においては、畜熱材４０を、コルゲート板６０の隙間に配置させる場合について説明したが、これに限らず、クッション板１等の隙間であってもよい。

＜実施の形態９＞
実施の形態１〜８においては、図５等に示されるように、バンド４で締め付けて挟持することにより、複数個の電力貯蔵セル３および面圧緩衝機構７ａを密着して一体化させる場合について説明した。しかし、バンド４で締め付ける代わりに、所定の容器に収納し押さえネジ等を用いて固定してもよい。

図１８は、実施の形態９に係る積層型電力貯蔵デバイス１０８の構造を示す側面図である。図１８においては、複数個の電力貯蔵セル３および面圧緩衝機構７ａを、頑丈な金属や分厚い樹脂からなるデバイス容器４１に収納し押さえネジ４２で締め付けて挟持することにより、密着して一体化させている。

このように、本実施の形態に係る積層型電力貯蔵デバイス１０８は、複数個の電力貯蔵セル３および面圧緩衝機構７ａを、バンド４に代えてデバイス容器４１を用いて密着して一体化させている。従って、実施の形態２等の効果に加えて、車両等に搭載して用いることができるという効果を奏する。

＜実施の形態１０＞
実施の形態４においては、図９に示されるように、面圧緩衝機構７ｃを各電力貯蔵セル３間に介在させる場合（言い換えれば、面圧緩衝機構７ｃを１個の電力貯蔵セル３毎に設ける場合）について説明した。しかし、電力貯蔵セル３の膨張や収縮がそれほど大きくない場合には、面圧緩衝機構７ｃは、１個の電力貯蔵セル３毎に限らず、あるいは、２個の電力貯蔵セル３毎に設けられてもよい。

図１９は、実施の形態１０に係る積層型電力貯蔵デバイス１０９の構造を示す側面図である。

図１９の積層型電力貯蔵デバイス１０９は、図９の積層型電力貯蔵デバイス１０３において、面圧緩衝機構７ｃを、１個の電力貯蔵セル３毎にではなく２個の電力貯蔵セル３毎に設けたものである。これにより、積層厚さを薄くすることが可能となる。

このように、本実施の形態に係る積層型電力貯蔵デバイス１０９は、面圧緩衝機構７ｃを、１個の電力貯蔵セル３毎にではなく２個の電力貯蔵セル３毎に設けているので、実施の形態４の効果に加えて、厚さを薄くすることができるという効果を奏する。

なお、上述においては、面圧緩衝機構７ｃを、２個の電力貯蔵セル３毎に設ける場合について説明したが、これに限らず、２個毎や３個毎、あるいは４個毎等に設けてもよい。すなわち、面圧緩衝機構７ｃは、少なくとも２個の電力貯蔵セル３間に設けられていればよい。また、面圧緩衝機構７ｃに限らず、実施の形態１〜９で説明した他の面圧緩衝機構も、同様に、少なくとも２個の電力貯蔵セル３間に設けられていればよい。

実施の形態１に係る積層型電力貯蔵デバイスの構造を示す側面図である。 実施の形態１に係る積層型電力貯蔵デバイスの構造を示す上面図である。 実施の形態１に係る積層型電力貯蔵デバイスの電力貯蔵セルの構造を模式的に示す断面図である。 実施の形態１に係る面圧緩衝機構の動作を示す側面図である。 実施の形態２に係る積層型電力貯蔵デバイスの構造を示す側面図である。 実施の形態２に係る積層型電力貯蔵デバイスの構造を示す上面図である。 実施の形態３に係る積層型電力貯蔵デバイスの構造を示す側面図である。 実施の形態３に係る面圧緩衝機構の上面図である。 実施の形態４に係る積層型電力貯蔵デバイスの構造を示す側面図である。 実施の形態４に係るコルゲート板の上面図である。 実施の形態５に係る積層型電力貯蔵デバイスの構造を示す正面図である。 実施の形態６に係る積層型電力貯蔵デバイスの構造を示す側面図である。 実施の形態６に係る電力貯蔵セルの構造を模式的に示す断面図である。 実施の形態７に係る実施の形態７に係る積層型電力貯蔵デバイスの構造を示す側面図である。 実施の形態７に係る電力貯蔵セルの構造を模式的に示す断面図である。 実施の形態７に係る電力貯蔵セルの上面図である。 実施の形態８に係る積層型電力貯蔵デバイスの構造を示す側面図である。 実施の形態９に係る積層型電力貯蔵デバイスの構造を示す側面図である。 実施の形態１０に係る積層型電力貯蔵デバイスの構造を示す側面図である。

符号の説明

１ クッション板、３ 電力貯蔵セル、４ バンド、５ 陽極電流端子、６ 陰極電流端子、７ 面圧緩衝機構、８，９，５８ 平板、１０ 陽極単位、１１ 陰極単位、１２ 陽極、１３ 陰極、１４ 陽極集電箔、１５ 陰極集電箔、１６ セパレータ、１７ セル容器、２７ セル連結部、２８ 正接続端子、２９ 負接続端子、３２ シール材、４０ 畜熱材、４１ デバイス容器、４２ 押さえネジ、５１ 山折り曲げ部、５２ 谷折り曲げ部、５３，５４ 接合部、５５ 凸湾曲部、５６ 凹湾曲部、５７ 半球状凸部、６０ コルゲート板、６１ 凸部、６２ 凹部、
、１００〜１０９ 積層型電力貯蔵デバイス。

Claims (15)

1. セパレータを介して対向する陽極部材および陰極部材をセル容器に収納させてなる電力貯蔵セルを複数個積層した電力貯蔵デバイスであって、
   各前記電力貯蔵セル間あるいは少なくとも２個の前記電力貯蔵セル間に介在する面圧緩衝機構を備え、
   前記面圧緩衝機構は、前記電力貯蔵セルの積層方向に積層された平板およびクッション板を有し、面圧に応答して前記クッション板が変形することで前記面圧を吸収する
   電力貯蔵デバイス。
2. 請求項１に記載の電力貯蔵デバイスであって、
   前記クッション板は、前記平板に部分的に接する
   電力貯蔵デバイス。
3. 請求項２に記載の電力貯蔵デバイスであって、
   前記クッション板は、複数個の山折り曲げ部および複数個の谷折り曲げ部が交互に形成されるように折り曲げられ前記山折り曲げ部および前記谷折り曲げ部において前記平板に部分的に接する
   電力貯蔵デバイス。
4. 請求項２に記載の電力貯蔵デバイスであって、
   前記クッション板は、複数個の凸湾曲部および複数個の凹湾曲部が交互に形成されるように湾曲され前記凸湾曲部および前記凹湾曲部において前記平板に部分的に接する
   電力貯蔵デバイス。
5. 請求項１に記載の電力貯蔵デバイスであって、
   前記クッション板は、樹脂、プラスチックもしくはゴムからなる
   電力貯蔵デバイス。
6. 請求項５に記載の電力貯蔵デバイスであって、
   前記クッション板は、その表面に複数個の半球状凸部を備える
   電力貯蔵デバイス。
7. 請求項１に記載の電力貯蔵デバイスであって、
   前記クッション板は、金属からなる
   電力貯蔵デバイス。
8. 請求項７に記載の電力貯蔵デバイスであって、
   前記クッション板は、コルゲート板からなる
   電力貯蔵デバイス。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の電力貯蔵デバイスであって、
   前記平板は、前記電力貯蔵セルを囲むようにＬ字型に曲げられている
   電力貯蔵デバイス。
10. 請求項１又は請求項８に記載の電力貯蔵デバイスであって、
    前記平板および前記クッション板は、金属製であり、
    前記平板は、前記セル容器の一部として機能し、
    各前記電力貯蔵セルは、前記平板および前記クッション板を介して電気的に直列に接続されている
    電力貯蔵デバイス。
11. 請求項１又は請求項８に記載の電力貯蔵デバイスであって、
    前記平板および前記クッション板は、金属製であり、
    前記平板は、前記電力貯蔵セル内の前記陽極部材および前記陰極部材を前記電力貯蔵セル外へ導出し前記クッション板に電気的に接続するために折り曲げられており、
    各前記電力貯蔵セルは、前記平板および前記クッション板を介して電気的に直列に接続されている
    電力貯蔵デバイス。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の電力貯蔵デバイスであって、
    前記面圧緩衝機構は、前記クッション板の隙間に配置された畜熱材をさらに有する
    電力貯蔵デバイス。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の電力貯蔵デバイスであって、
    環状のバンドにより挟持されている
    電力貯蔵デバイス。
14. 請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の電力貯蔵デバイスであって、
    所定のデバイス容器に収納されネジにより固定されている
    電力貯蔵デバイス。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の電力貯蔵デバイスであって、
    前記電力貯蔵セルは、電気二重層キャパシタ、リチウム二次電池、コンデンサもしくはリチウムイオンキャパシタである
    電力貯蔵デバイス。
    

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