JP2010182990A - 蓄電デバイスおよび蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電部を収容するラミネートケースを備える蓄電デバイスおよびこれを単位セルとして複数の単位セルから構成される蓄電モジュールにおいて、体積効率を良好に確保しつつ、ラミネートケースの耐久性を十分に確保しえる蓄電デバイスおよび蓄電モジュールを提供する。
【解決手段】蓄電部として正極体と負極体とセパレータとから構成される積層体と、この積層体をラミネートフィルムで覆うと共にその周縁部を熱溶着して積層体を収容する蓄電室を画成するラミネートケース１１を備える蓄電デバイス１０にあって、ラミネートケース１１は、蓄電室を囲って熱溶着部１５の両面および端面を覆い包む外殻体１４を備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、蓄電デバイスおよび蓄電モジュールに関する。

電気二重層キャパシタやリチウム電池など充放電可能な蓄電デバイスにおいて、電荷を蓄える蓄電部の外装材としてラミネートフィルムを用いるものがある（特許文献１〜特許文献６）。

特許文献２には、フィルム材からなる容器と、該容器内に保持された電解液及び電極積層体と、該電極積層体から容器外へ引き出された少なくとも２つの引出電極と、該引出電極の引出口に備えられた、樹脂製支持体と該樹脂製支持体に支持された引出電極を有する引出電極複合体とを有するもの（蓄電デバイス）が開示される。

特許文献３には、蓄電体セルの収容部を構成する扁平な枠体であって、該枠体の両面に設定した当接部と、一方の上記当接部に配設した第１の嵌合構造部と、当該第１の嵌合構造部に対応して他方の上記当接部に配設した第２の嵌合構造部とを備えた同一形状の枠体を複数有し、上記収容部に上記蓄電体セル（蓄電デバイス）を収容した上記各枠体を上記当接部を介して互いに積層し、これらを上記第１の嵌合構造部と上記第２の嵌合構造部との嵌合によって互いに連結するもの（蓄電モジュール）が開示される。

特許文献４には、ラミネートフィルムと被覆壁とにより電池セルを覆い個別電池（蓄電デバイス）を形成し、被覆壁は、ラミネートフィルムの位置がユニットケース内で所定範囲内に維持できるように支持する支持部材の一部を構成され、ユニットケース内で所定位置に固定される個別電池を複数配列して電池列を形成するもの（蓄電モジュール）が開示される。

特許文献５には、正極タブ及び負極タブを有する電極体と、電解質と、ラミネートフィルムによるラミネート外装を備えたラミネート素電池（蓄電デバイス）において、ラミネート外装の封止部の折り曲げ部にその正極板と負極板とをセパレータを介して積層一体化してなる積層電極を、絶縁性樹脂フィルム間に通気遮断性を有する金属フィルムを配置して全体を積層一体化してなる一対のラミネートシートでとり囲んで、前記積層電極の周囲をシールすることにより密閉化した電池において、前記ラミネートシートのシール部位の端部断面部からシール部位上を覆ってラミネートシートを接合した部分を補強する樹脂を施すものが開示される。

特許文献６には、正極板と負極板とをセパレータを介して積層一体化してなる積層電極を、絶縁性樹脂フィルム間に通気遮断性を有する金属フィルムを配置して全体を積層一体化してなる一対のラミネートシートでとり囲んで、前記積層電極の周囲をシールすることにより密閉化した電池（蓄電デバイス）において、前記ラミネートシートのシール部位の端部断面部からシール部位上を覆ってラミネートシートを接合するものが開示される。

図１５は、特許文献１に開示される電気二重層キャパシタセル１００（蓄電デバイス）および電気二重層キャパシタ１０５（蓄電モジュール）を示すものであり、蓄電デバイス１００は、複数の正極体および負極体をこれらの間にセパレータを介装しながら交互に積層して構成される積層体（図示せず）と、この積層体をその積層方向の前後からラミネートフィルムで覆うと共にその周縁部を熱溶着することにより積層体を電解液と共に収容する蓄電室を画成するラミネートケース１０１と、を備える。１０２は１対の電極端子であり、積層体の正極体および負極体の集電リードとしてラミネートケース１０１の外部へ突き出される。

蓄電モジュール１０５は、複数の互いに並ぶ蓄電デバイス１００と、これらを所定の配列状態に収装するモジュールケース（図示せず）と、各蓄電デバイス１００の積層体をその積層方向へ圧縮して保持する加圧保持具（図示せず）と、を備える。

各蓄電デバイス１００のラミネートケース１０１の周縁部（電極端子１０２の突き出る一辺を除く三辺）に伝熱枠（図示せず）が嵌め付けられ、充放電に伴う蓄電部の発熱は、ラミネートケース１０１から伝熱枠を介してモジュールケースに伝わり、モジュールケースから外部へ逃がされる。

特許第３８４８１８９号 特許第３９８６５４５号 特開２００５−２６８００４号 特開２００３−０６８２５７号 特開２００５−０２８５５６号 特開平１１−２９７２８０号

このような蓄電デバイスのラミネートケースについては、材料（ラミネートフィルム）の厚みが薄く、体積効率も良好に確保される、と言われるが、外部からの衝撃や振動に対して十分に耐える強度や剛性を確保するのが難しく、とくに蓄電室を封止する熱溶着部（蓄電室を囲う周縁部）に破損や剥離が生じやすい。また、蓄電室とこれを囲う周縁部との間に段差が生じるため、とくに蓄電モジュールにおいて、デッドボリュームが大きくなり、ラミネートケースの利点（体積効率が良好に確保される）を十分に生かせない、という課題が考えられる。

この発明は、このような課題に着目してなされたものであり、体積効率を良好に確保しつつ、ラミネートケースの耐久性を十分に確保しえる蓄電デバイスおよび蓄電モジュールの提供を目的とする。

第１の発明は、電荷を蓄える蓄電部として正極体と負極体とセパレータとから構成される積層体と、この積層体をラミネートフィルムで覆うと共にその周縁部を熱溶着して積層体を収容する蓄電室を画成するラミネートケースと、を備える蓄電デバイスにあって、前記ラミネートケースは、蓄電室を囲って熱溶着部の両面および端面を覆い包む外殻体を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に記載の蓄電デバイスにおいて、前記外殻体は、インサート成形機の型に蓄電デバイスを装填し、溶融した材料を型に注入することにより、インサート成形されることを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明に記載の蓄電デバイスにおいて、前記外殻体は、ラミネートケースの周縁部を前面側から覆い包む半割部材と、同じく周縁部を後面側から覆い包む半割部材と、を組み合わせて構成されることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明〜第３の発明の何れか１つに記載の蓄電デバイスを備え、この蓄電デバイスを単位セルとして複数の単位セルが積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の集合体に構成される蓄電モジュールにあって、各単位セルの積層体をその積層方向へ圧縮する組み具を備え、この組み具によって隣り合う単位セルの外殻体が互いに積層体の積層方向へ圧接されることを特徴とする。

第５の発明は、蓄電デバイスを単位セルとして複数の単位セルが互いに並ぶ蓄電モジュールにおいて、各単位セルは、電荷を蓄える蓄電部として正極体と負極体とセパレータとから構成される積層体と、この積層体をラミネートフィルムで覆うと共にその周縁部を熱溶着して積層体を収容する蓄電室を画成するラミネートケースと、を備えるものが用いられ、これらの単位セルが積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の集合体に構成される蓄電モジュールにあって、前記集合体を被覆すると共に各単位セルのラミネートケースの蓄電室を囲って熱溶着部の両面および端面を覆い包む外装体を備えることを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明に記載の蓄電モジュールにおいて、前記外装体は、インサート成形機の型に複数の単位セルを積層体の積層方向へ重なり合う積層状態に装填し、溶融した材料を型に注入することにより形成されることを特徴とする。

第７の発明は、第５の発明に記載の蓄電モジュールにおいて、前記外装体は、槽状のモジュールケースの内部に複数の単位セルを積層体の積層方向へ重なり合う積層状態に装填し、溶融した材料を槽状のモジュールケース内に流し込むことにより形成されることを特徴とする。

第８の発明は、第５の発明に記載の蓄電モジュールにおいて、前記外装体は、複数の単位セルを積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の両端に組み付けられる蓋状部材と、複数の単位セルが積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の隣接する各単位セル間に組み付けられる枠状部材と、から構成されることを特徴とする。

第１の発明〜第３の発明においては、蓄電デバイスは、蓄電室を囲む外殻体により、ラミネートケースの強度・剛性が十分に得られ、蓄電室を露出させながら、ラミネートケースの耐衝撃性および耐振動性が良好に確保される。蓄電室は、外殻体から露出するため、蓄電室の露出面が薄肉のラミネートフィルム（積層フィルム）のため、放熱性も良好に確保される。

蓄電デバイスは、外殻体により、ラミネートケースの周縁部の両面が抑えられ、蓄電室内の圧力に対し、熱溶着部が剥離するのを防止することができる。また、外殻体により、熱溶着部の端面が封止されるので、蓄電室の電解液が熱溶着部の接合樹脂を透過して外部に滲み出るのを防止することができる。また、外殻体は、蓄電室を囲むデッドボリューム（蓄電室とその周縁部との段差に基づく空間）を利用して形成されるので、体積効率を良好に確保することができる。

第４の発明においては、蓄電モジュールは、蓄電デバイスを単位セルとして複数の単位セルが積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の集合体に構成される。単位セルは、蓄電室を囲む外殻体によって外形が保持されるため、取り扱いやすく、所定の積層状態に整然と集合させることができる。各単位セルは、組み具により、積層体の積層方向へ圧縮して保持されるので、積層体の積層間の密着性が高まり、蓄電性能を良好に維持することができる。また、組み具により、隣り合う外殻体が互いに圧接して保持されるので、単位セル間に外部の水や埃や有害物が侵入するのを防止することができる。各単位セルの電極端子は、溶接によって接続されるが、隣り合う外殻体が隙間なく圧接するので、溶接時のスパッタが単位セルのラミネートケースに付着したりすることもない。

第５の発明〜第８の発明においては、蓄電モジュールは、蓄電デバイスを単位セルとして複数の単位セルが積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の集合体に構成される。外装体により、集合体の単位セルの積層方向に沿う側面が被覆されるので、単位セル間に外部の水や埃や有害物が侵入するのを防止することができる。各単位セルの電極端子は、溶接によって接続されるが、外装体により、集合体が被覆されるので、溶接時のスパッタが単位セルのラミネートケースに付着したりすることもない。外装体は、蓄電室を囲むデッドボリューム（蓄電室とその周縁部との段差に基づく空間）を利用して形成されるので、体積効率を良好に確保することができる。

各単位セルについては、外装体が蓄電室を囲ってラミネートケースの熱溶着部の両面および端面を覆い包むので、第１の発明〜第３の発明と同様の効果が得られる。

この発明の実施形態に係る蓄電デバイスの概略正面図である。 同じく蓄電デバイスの側面図である。 同じく図１のＸ−Ｘ断面図である。 同じく蓄電デバイスに外殻体を形成する工程説明図である。 同じく外殻体を形成する別の工程説明図である。 この発明に係る蓄電モジュールの分解した概略側面図である。 同じく組立状態の概略側面図である。 同じく外殻体の作用説明図である。 同じく外殻体の作用説明図である。 別の実施形態に係る蓄電モジュールの概略正面図である。 同じく図１０のＸ−Ｘ断面図である。 同じく蓄電モジュールの外装体を形成する工程説明図である。 同じく外装体を形成する別の工程説明図である。 同じく外装体を形成する別の工程説明図である。 従来の蓄電デバイスおよび蓄電モジュールを例示する概略正面図である。

図１〜図３に基づいて、この発明に係る蓄電デバイスとして電気二重層キャパシタへの適用例を説明する。

蓄電デバイス１０’（電気二重層キャパシタ）は、電荷を蓄える蓄電部（図示せず）と、この蓄電部を電解液と共に収容するラミネートケース１１と、を備える。

蓄電部は、正極体および負極体をこれらの間にセパレータを介装しつつ交互に積層して構成される。正極体および負極体は、集電極とこれに接合する分極性電極とから形成される。集電極は、矩形状の金属箔（例えば、アルミニウム箔）からなり、同極同士が結束され、各結束部にそれぞれ電極端子１２が接合される。分極性電極は、活性炭を主材料として作られ、集電極に重なり合う層状に形成される。正極体の分極性電極と負極体の分極性電極との間に介装されるセパレータは、紙製や樹脂製の多孔質膜から形成される。１対の電極端子１２は、金属板（例えば、アルミニウム板）から短尺状に形成される。

ラミネートケース１１は、例えば、複数の樹脂層に金属の中間層を含むラミネートフィルムからプレス加工によって成形される１対のケース部材からなり、これらを組み合わせると、互いに向き合う凹部により、積層体を収容する蓄電室が形成される。

積層体（蓄電部）は、一方のケース部材の内側において、積層体の積層方向の一方の端面が凹部の底に接するように収められ、その上に他方のケース部材が積層体の積層方向の他方の端面に凹部の底が接するように被せられる。ケース部材の周縁部（凹部を囲む合わせ面を形成する）において、１対の電極端子１２が突き出る一辺を除く三辺がヒートシーラにより熱溶着される。ケース部材は、１対の電極端子１２が突き出る一辺が開口可能となり、その内部に電解液が注入され、残りの開口可能な一辺がヒートシーラにより熱溶着される。

１３は蓄電室の圧力を外部へ逃がすガス抜きバルブであり、一端が蓄電室に開口すると共に他端が１対の電極端子１１が突き出る一辺の熱溶着部１５を貫通して外部へ突き出るガス抜き通路と、蓄電室の圧力を所定値以下に保つようにガス抜き通路を開閉する弁機構と、を備える。

このような蓄電デバイス１０’において、ラミネートケース１１の蓄電室とこれを囲む周縁部１５（熱溶着部）との段差に基づくデッドスペースを利用してラミネートケース１１の周縁部１５の両面および端面を覆い包む外殻体１４が設けられる。

外殻体１４は、蓄圧室を囲む枠に形成される。枠の断面は、前面と後面と外側面と内側面とからなり、前面および後面は、後述の隣り合う外殻体１４同士が積層体の積層方向へ均一な面圧で接しえるよう、積層体の積層面と平行な平坦面に形成される。

図４は、蓄電デバイス１０の外殻体１４を形成する工程を説明するものであり、外殻体１４は、インサート成形機の型に蓄電デバイス１０’を装填し、型２０を閉じて溶融した樹脂を注入することにより成形される。型２０は、１対の型２０ａ，２０ｂからなり、互いの合わせ面に電極端子１１およびガス抜きバルブ１３の先端部を挟み込むための凹部２１が設定される。２２は樹脂の注入口であり、型は空気抜き穴（図示せず）が備えられる。

(a)工程においては、型２０を開き、一方の型の内側に蓄電デバイス１０’を収め、合わせ面の凹部２１に電極端子１１およびガス抜きバルブ１３の先端部をセットする。(b)工程においては、型２０が閉じられ、蓄電デバイス１０’は、型２０ａ，２０ｂの合わせ面の凹部２１に挟み込まれる電極端子１１およびガス抜きバルブ１３の先端部を介して型２０の内部に支持される。型２０の内部において、蓄電デバイス１０’の蓄電室を構成する凹部の底の外面が型２０ａ，２０ｂの内面に密着し、その周囲に枠状の空間が形成される。(c)工程においては、溶融した樹脂が型２０の内部に注入され、枠状の空間に充填される。(d)工程においては、樹脂の固化後、型が開かれ、(e)工程において、外殻体１４を持つ蓄電デバイス１０が取り出される。

このような工程により、蓄電デバイス１０のラミネートケース１１の蓄電室を囲って周縁部１５（熱溶着部）の両面および端面を覆い包む外殻体１４が設けられる。蓄電デバイス１０は、蓄電室を囲う外殻体１４により、ラミネートケース１１の外形を保持する強度・剛性が十分に得られ、蓄電室の前後面を露出させながら、ラミネートケース１１の耐衝撃性および耐振動性が良好に確保される。蓄電室の前後面は、外殻体１４から露出するため、後述の組み具によって積層体への加圧も可能となる。また、蓄電室の露出面が厚みの薄いラミネートフィルム（積層フィルム）のため、放熱性も良好に確保される。

蓄電デバイス１０は、外殻体１４により、ラミネートケース１１の周縁部１５の両面が抑えられ、蓄電室内の圧力に対し、熱溶着部が剥離するのを防止することができる。また、ラミネートケース１１の周縁部１５は、外殻体１４により、熱溶着部１５の端面が封止されるので、蓄電室の電解液が熱溶着部１５の接合樹脂を透過して外部に滲み出るのを防止することができる。外殻体１４は、インサート成形に拠るので、熱溶着部１５の外面（両面および端面）と隙間なく溶着するので、熱溶着部１５の端面を適確に封止することができる。

図５は、蓄電デバイス１０の外殻体１４を形成する別の工程を説明するものであり、外殻体１４は、ラミネートケースの周縁部１５を前面側から覆い包む半割部材１４ａと、同じく周縁部１５を後面側から覆い包む半割部材１４ｂと、から構成される。

半割部材１４ａ，１４ｂは、図３の外殻体１４を前後に２分割する形に成形され、半割部材１４ａ，１４ｂの間（互いの合わせ面）および各半割部材１４ａ，１４ｂとラミネートケース１１との間（互いの接触面）が接合される。接合方法については、超音波加振機による熱溶着またはヒートシーラによる熱溶着または接着剤による接着または複数のネジを用いる締結または爪などの係合手段を用いるパッチン式の締結が用いられる。

このような工程により、蓄電デバイス１０のラミネートケース１１の蓄電室を囲って周縁部１５（熱溶着部）の両面および端面を覆い包む外殻体１４が設けられ、図４の外殻体１４と同様の効果が得られる。

図６，図７に基づいて、この発明に係る蓄電モジュールを説明する。蓄電モジュール５０は、蓄電デバイス１０を単位セルとして複数の単位セル１０から構成される。単位セル１０については、図４の工程による外殻体１４を備える蓄電デバイス１０または図５の工程による外殻体１４を備える蓄電デバイス１０が用いられる。

複数の単位セル１０は、積層体の積層方向へ重なり合う積層状態に並べられ、各単位セル１０を積層方向へ加圧する組み具５１が備えられる。

組み具５１として、複数の単位セル１０が積層状態に並ぶ集合体の前後を挟む加圧プレート５１ａと、前後の加圧プレート５１ａを締結する複数のボルト５１ｂと、が用いられる。前後の加圧プレート５１ａが複数のボルト５１ｂを介して締結され、これらの間に介在する蓄電モジュール５０（複数の単位セル１０が積層状態に並ぶ集合体）が加圧状態に保持される。

この組み具５１により、各単位セル１０の積層体が積層方向へ圧縮され、積層状態の隣り合う単位セル１０の外殻体１４が積層体の積層方向へ圧接するようになっている。図６，図７において、５３は緩衝材であり、加圧プレート５１ａの端部に嵌め付けられ、衝撃や振動が蓄電モジュール５０へ伝わるのを防止する。

このような蓄電モジュール５０においては、外殻体１４および加圧プレート５１ａが単位セル１０の積層方向へ隙間なく圧接するので、これらの間に外部の水や埃や有害物が侵入するのを防止することができる。蓄電モジュール５０は、各単位セル１０の電極端子が溶接によって接続されるが、外殻体１４および加圧プレート５１ａが隙間なく圧接するので、溶接時のスパッタが単位セル１０のラミネートケース１１に付着したりすることもない。

各単位セル１０の外殻体１４は、蓄電室の回りのデッドボリューム（蓄電室とその周縁部との段差に基づく空間）を利用して形成されるので、体積効率を良好に確保される。また、組み部５１により、各単位セル１０の積層体が積層方向へ圧縮され、積層状態の隣り合う単位セル１０の外殻体１４が積層体の積層方向へ圧接するので、外殻体１４の厚みＤ（図３、参照）を小さく設定することにより、蓄電モジュール５０の長さ（単位セル１０の積層方向の寸法）を短縮することができる。

各単位セル１０は、組み具５１により、積層体が積層方向へ圧縮され、静電容量の増加および内部抵抗の低減が得られる。また、組み具５１により、隣り合う外殻体１４が加圧され、ラミネートケース１１の周縁部が押圧されるため、蓄電室内の圧力に対し、熱溶着部１５が剥離するのを防止することができる。また、蓄電室の圧力は、積層体の積層方向へ作用するが、隣り合う単位セル１０の間において、蓄電室を構成する凹部の底同士が積層体の積層方向へ圧接するため、両者の凹部の底に作用する圧力が相殺されることになり、熱溶着部１５の剥離を有効に防止することができる。

ラミネートケース１１の周縁部１５は、外殻体１４により、熱溶着部１５の端面が封止されるので、蓄電室の電解液が熱溶着部１５の接合樹脂を透過して外部に滲み出るのを防止することができる。また、各単位セル１０の電極端子１２およびガス抜きバルブ１３が突き出る一辺においても、組み具５１により、外殻体１４が加圧されるので、電極端子１２の回りおよびガス抜きバルブ１３の回りを隙間なく封止することができる（図８，図９、参照）。

外殻体１４を形成する材料については、樹脂のほか、ラバーや金属（例えば、軽量なアルミニウム）またはこれらの複合材を用いることも考えられる。

図１０，図１１に基づいて、この発明に係る別の蓄電モジュール６０を説明する。蓄電モジュール６０を構成する単位セル（蓄電デバイス）として、外殻体を持たない蓄電デバイス１０’（電気二重層キャパシタ）が用いられる。

蓄電デバイス１０’は、電荷を蓄える蓄電部と、この蓄電部を電解液と共に収容するラミネートケース１１と、を備える。

蓄電部（図示せず）は、正極体および負極体をこれらの間にセパレータを介装しつつ交互に積層して構成される。正極体および負極体は、集電極とこれに接合する分極性電極とから形成される。集電極は、矩形状の金属箔（例えば、アルミニウム箔）からなり、同極同士が結束され、各結束部にそれぞれ電極端子１２が接合される。分極性電極は、活性炭を主材料として作られ、集電極に重なり合う層状に形成される。正極体の分極性電極と負極体の分極性電極との間に介装されるセパレータは、紙製や樹脂製の多孔質膜から形成される。１対の電極端子１２は、金属板（例えば、アルミニウム板）から短尺状に形成される。

ラミネートケース１１は、例えば、複数の樹脂層に金属の中間層を含むラミネートフィルムからプレス加工によって成形される１対のケース部材からなり、これらを組み合わせると、互いに向き合う凹部により、積層体を収容する蓄電室が形成される。

積層体（蓄電部）は、一方のケース部材の内側において、積層体の積層方向の一方の端面が凹部の底に接するように収められ、その上に他方のケース部材が積層体の積層方向の他方の端面に凹部の底が接するように被せられる。ケース部材の周縁部（凹部を囲む合わせ面を形成する）において、１対の電極端子１２が突き出る一辺を除く三辺が熱溶着される。ケース部材は、１対の電極端子１２が突き出る一辺が開口可能となり、その内部に電解液が注入され、残りの開口可能な一辺を熱溶着される。

１３は蓄電室の圧力を外部へ逃がすガス抜きバルブであり、一端が蓄電室に開口すると共に他端が１対の電極端子１２が突き出る一辺の熱溶着部１５を貫通して外部へ突き出るガス抜き通路と、蓄電室の圧力を所定値以下に保つようにガス抜き通路を開閉する弁機構と、を備える。

蓄電モジュール６０は、このような蓄電デバイス１０’を単位セルとして複数の単位セルが積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の集合体に構成され、この集合体を被覆して各単位セル１０’の周縁部１５（熱溶着部）の両面および端面を覆い包む外装体６１が備えられる。

図１２は、蓄電モジュール６０の外装体６１を形成する工程を説明するものであり、外装体６１は、インサート成形機の型６５に複数の単位セル１０’が積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の集合体を装填し、型６５を閉じて溶融した樹脂を注入することにより成形される。型６５は、両端の型６５ａと、中間の型６５ｂとからなり、互いの合わせ面に電極端子１２およびガス抜きバルブ１３の先端部を挟み込むための凹部２１が設定される。

(a)工程においては、片端の型６５ａの内側に単位セル１０’を収め、これに中間の型６５ｂを重ね合わせて互いの合わせ面の凹部２１によって電極端子１２およびガス抜きバルブ１３の先端部を挟む。中間の型６５ｂの内側に次の単位セル１０’を収め、これに中間の型６５ｂを重ね合わせて互いの合わせ面の凹部２１によって電極端子１２およびガス抜きバルブ１３の先端部を挟む。これを繰り返すことにより、複数の単位セル１０’が積層体の積層方向へ重なり合う積層状態に装填されるようになる。

(b)工程においては、最後の単位セル１０’を中間の型６５ｂに収め、これに片端の型６５ａを重ね合わせて互いの合わせ面の凹部２１によって電極端子１２およびガス抜きバルブ１３の先端部を挟む。これにより、型６５全体が閉じられ、各単位セル１０’が各型６５ａ，６５ｂの合わせ面の凹部２１に挟み込まれる電極端子１２およびガス抜きバルブ１３の先端部を介して型６５全体の内部に支持される。型６５全体の内部において、集合体の両端に位置する単位セル１０’の蓄電室を構成する凹部の底の外面がそれぞれ両端の型６５ａの内面に密着し、集合体の中間に位置する隣り合う単位セル１０’の蓄電室を構成する凹部の底の外面が互いに密着し、これらの周囲に単位セル１０’の積層方向へ連続する空間が形成される。

(c)，(d)工程においては、溶融した樹脂が型６５全体の内部に注入され、単位セル１０’の積層方向へ連続する空間に充填される。(e)〜(g)工程においては、樹脂の固化後、型が順次に開かれ、外装体６１を持つ蓄電モジュール６０が取り出される。なお、中間の型６５ｂは、型６５の閉じ時と異なる方向（積層体の積層方向と直交する方向）へ同時に開かれる。

このような工程により、蓄電モジュール６０を被覆して各単位セル１０’のラミネートケース１１の周縁部１５（熱溶着部）の両面および端面を覆い包む外装体６１が成形される。

蓄電モジュール６０は、外装体６１によって被覆されるので、単位セル１０’間に外部の水や埃や有害物が侵入するのを防止することができる。また、外装体６１により、蓄電モジュール６０の外形（各単位セルの外形）を保持する強度・剛性が十分に得られ、ラミネートケース１１の耐衝撃性および耐振動性が良好に確保される。蓄電モジュール６０においては、各単位セル１０’の電極端子１２が溶接によって接続されるが、各単位セル１０’の周囲を被覆する外装体６１により、溶接時のスパッタが単位セル１０’のラミネートケース１１に付着したりすることもない。

外装体６１は、各単位セル１０’の蓄電室の回りのデッドボリューム（蓄電室とその周縁部との段差に基づく空間）を利用して形成されるので、体積効率を良好に確保される。

各単位セル１０’は、外装体６１により、ラミネートケース１１の周縁部１５の両面が抑えられ、蓄電室内の圧力に対し、熱溶着部が剥離するのを防止することができる。また、蓄電室の圧力は、積層体の積層方向へ作用するが、隣り合う単位セル１０の間において、蓄電室を構成する凹部の底同士が積層体の積層方向へ圧接するため、両者の凹部の底に作用する圧力が相殺されることになり、熱溶着部１５の剥離を有効に防止することができる。また、各ラミネートケース１１の周縁部１５は、外装体６１により、熱溶着部１５の端面が封止されるので、蓄電室の電解液が熱溶着部１５の接合樹脂を透過して外部に滲み出るのを防止することができる。外装体６１は、インサート成形に拠るので、各単位セル１０’の熱溶着部１５と隙間なく溶着するので、熱溶着部１５の端面を適確に封止することができる。

図１３は、蓄電モジュール６０の外装体６１を形成する別の工程を説明するものであり、外装体６１は、複数の単位セル１０’が積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の両端に組み付けられる蓋状部材６１ａと、同じく積層状態の隣接する各単位セル間に組み付けられる枠状部材６１ｂと、から構成される。蓋状部材６１ａは、図５の半割部材１４ａの開口部を塞ぐ形に成形され、枠状部材６１ｂは、図５の半割部材１４ｂを背中合わせに接合する形に成形される。

(a)工程においては、蓋状部材６１ａの凹面が単位セル１０’の前面側に嵌め付けられ、枠状部材６１ｂの前面が単位セル１０’の後面側に嵌め付けられ、蓋状部材６１ａと単位セル１０’との間（互いの接触面），枠状部材６１ｂと単位セル１０’との間（互いの接触面），蓋状部材６１ａと枠状部材６１ｂとの間（互いの合わせ面）が接合される。(b)工程においては、枠状部材６１ａの後面に次の単位セル１０’の前面側が嵌め付けられ、枠状部材６１ｂと単位セル１０’との間（互いの接触面）が接合される。(c)工程においては、単位セル１０’の後面側に次の枠状部材６１ｂの前面が嵌め付けられ、枠状部材６１ｂと単位セル１０’との間（互いの接触面），枠状部材６１ｂと枠状部材６１ｂとの間（互いの合わせ面）が接合される。(d)工程においては、枠状部材６１ｂの後面に次の単位セル１０’が嵌め付けられ、枠状部材６１ｂと単位セル１０’との間（互いの接触面）が接合させる。

このような繰り返しにより、複数の単位セル１０’を積層体の積層方向へ重なり合う積層状態に集合させつつ、蓋状部材６１ａと枠状部材６１ｂとから蓄電モジュール６０を被覆して各単位セル１０’のラミネートケース１１の周縁部１５（熱溶着部）の両面および端面を覆い包む外装体６１が組み立てられるようになる。

(d)工程においては、最後の単位セル１０’が最後の枠状部材６１ｂの後面に嵌め付けられ、単位セル１０’と枠状部材６１ｂとの間（互いの接触面），枠状部材６１ｂと枠状部材６１ｂとの間（互いの合わせ面）が接合される。そして、最後の単位セル１０’の後面側に蓋状部材６１ａの凹面が嵌め付けられ、単位セル１０’と蓋状部材６１ａとの間（互いの接触面），枠状部材６１ｂと蓋状部材６１ａとの間（互いの合わせ面）が接合される。

このような工程により、蓄電モジュール６０を被覆して各単位セル１０’のラミネートケース１１の周縁部１５（熱溶着部）の両面および端面を覆い包む外装体６１が設けられ、図１２の外装体６１と同様の効果が得られる。

蓋状部材６１ａと単位セル１０’との間（互いの接触面），枠状部材６１ｂと単位セル１０’との間（互いの接触面），蓋状部材６１ａと枠状部材６１ｂとの間（互いの合わせ面），枠状部材６１ｂと枠状部材６１ｂとの間（互いの合わせ面）を接合する方法については、超音波加振機による熱溶着またはヒートシーラによる熱溶着または接着剤による接着または複数のネジを用いる締結または爪などの係合手段を用いるパッチン式の締結が用いられる。

図１４は、蓄電モジュール６０の外装体６１を形成する別の工程を説明するものであり、外装体６１は、槽状のモジュールケース７０の内部に複数の単位セル１０’を積層体の積層方向へ重なり合う積層状態に装填し、溶融した材料を槽状のモジュールケース７０内に流し込むことにより形成される。７１は装填用の吊持具であり、単位セル１０’の電極端子１２を挟持する複数のクランプ７１ａと、クランプ７１ａをスライド可能に支持するバー７１ｂと、を備える。

複数の単位セル１０’は、積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の集合体に組まれ、電極端子１２を挟持する複数のクランプ７１ａにより、槽状のモジュールケース７０の内部に支持される。この状態において、溶融した材料が槽状のモジュールケース７０内に流し込まれ、その材料が固化したら、吊持具７１のクランプ７１ａから電極端子１２が外される。

このような工程により、蓄電モジュール６０を被覆して各単位セル１０’のラミネートケース１１の周縁部１５（熱溶着部）の両面および端面を覆い包む外装体６１が設けられ、図１２の外装体６１および図１３の外装体６１と同様の効果が得られる。また、モジュールケース７０と一体化されかつ外装体６１で被覆される蓄電モジュール６０を簡単かつ容易に製造することができる。

図１２〜図１４において、外装体６１を形成する材料については、樹脂のほか、ラバーまたは金属（例えば、軽量なアルミニウム）またはこれらの複合材を用いることも考えられる。

この発明は、電気二重層キャパシタへの適用に限らず、リチウム電池など充電可能な各種の蓄電デバイスおよびそれを単位セルとして複数の蓄電デバイスから構成される蓄電モジュールに対して広く適用することができる。

１０，１０’ 蓄電デバイス
１１ ラミネートケース
１４ 外殻体
１５ ラミネートケースの周縁部（熱溶着部）
２０ 外殻体の成形型
１４ａ，１４ｂ 半割部材
５０ 組み具
５０ａ 加圧プレート
５０ｂ ボルト
６０ 蓄電モジュール
６１ 外装体
６１ａ 外装体を構成する蓋状部材
６１ｂ 外装体を構成する枠状部材
６５ 外装体の成形型
７０ モジュールケース
７１ 装填用の吊持具

Claims (8)

1. 電荷を蓄える蓄電部として正極体と負極体とセパレータとから構成される積層体と、この積層体をラミネートフィルムで覆うと共にその周縁部を熱溶着して積層体を収容する蓄電室を画成するラミネートケースと、を備える蓄電デバイスにあって、前記ラミネートケースは、蓄電室を囲って熱溶着部の両面および端面を覆い包む外殻体を備えることを特徴とする蓄電デバイス。
2. 前記外殻体は、インサート成形機の型に蓄電デバイスを装填し、溶融した材料を型に注入することにより、インサート成形されることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス。
3. 前記外殻体は、ラミネートケースの周縁部を前面側から覆い包む半割部材と、同じく周縁部を後面側から覆い包む半割部材と、を組み合わせて構成されることを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス。
4. 請求項１〜請求項２の何れか１つに記載の蓄電デバイスを備え、この蓄電デバイスを単位セルとして複数の単位セルが積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の集合体に構成される蓄電モジュールにあって、各単位セルの積層体をその積層方向へ圧縮する組み具を備え、この組み具によって隣り合う単位セルの外殻体が互いに積層体の積層方向へ圧接されることを特徴とする蓄電モジュール。
5. 蓄電デバイスを単位セルとして複数の単位セルが互いに並ぶ蓄電モジュールにおいて、各単位セルは、電荷を蓄える蓄電部として正極体と負極体とセパレータとから構成される積層体と、この積層体をラミネートフィルムで覆うと共にその周縁部を熱溶着して積層体を収容する蓄電室を画成するラミネートケースと、を備えるものが用いられ、これらの単位セルが積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の集合体に構成される蓄電モジュールにあって、前記集合体を被覆すると共に各単位セルのラミネートケースの蓄電室を囲って熱溶着部の両面および端面を覆い包む外装体を備えることを特徴とする蓄電モジュール。
6. 前記外装体は、インサート成形機の型に複数の単位セルを積層体の積層方向へ重なり合う積層状態に装填し、溶融した材料を型に注入することにより形成されることを特徴とする請求項５に記載の蓄電モジュール。
7. 前記外装体は、槽状のモジュールケースの内部に複数の単位セルを積層体の積層方向へ重なり合う積層状態に装填し、溶融した材料を槽状のモジュールケース内に流し込むことにより形成されることを特徴とする請求項５に記載の蓄電モジュール。
8. 前記外装体は、複数の単位セルを積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の両端に組み付けられる蓋状部材と、複数の単位セルが積層体の積層方向へ重なり合う積層状態の隣接する各単位セル間に組み付けられる枠状部材と、から構成されることを特徴とする請求項５に記載の蓄電モジュール。

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