JP2017118019A

JP2017118019A - 蓄電デバイス及び蓄電モジュール

Info

Publication number: JP2017118019A
Application number: JP2015254142A
Authority: JP
Inventors: 山本　達也; Tatsuya Yamamoto; 達也山本; 正康稲熊; Masayasu Inaguma
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2017-06-29

Abstract

【課題】デバイスを大型化させることなく、外装フィルムの封止部の密封性を確保することが可能な蓄電デバイス、及び、それを備えた蓄電モジュールを提供する。【解決手段】蓄電デバイス１０の正極側では、電極ユニット２０の一辺の一部から正極集電体２１１の一部たる延長部２１１２が第１の方向に延び、この延長部２１１２に固定された正極端子４０の一部が、外装体３０の一辺に形成された切欠き部３４において外装体３０から露出する。切欠き部３４は、延長部２１１２を第１の方向に投影した領域から離間して配されており、切欠き部３４の縁部において、一対の外装フィルムが正極端子４０を挟んで相互に接合されることで、第１の封止部３３３が形成されている。蓄電デバイス１０の負極側は、正極と負極とが相違するのみで同様の構成となっている。【選択図】図３

Description

本発明は、蓄電デバイス、及び、複数の蓄電デバイスを備えた蓄電モジュールに関するものである。

ラミネートフィルムを用いたラミネート型の蓄電デバイス（電気二重層キャパシタ）として、ラミネートフィルムの４辺の熱シール部に窓部を設け、ラミネートフィルムに収容された集電金属の一部を正極又は負極として窓部から露出させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３４３６８１号公報

上記の蓄電デバイスでは、窓部の近傍の熱シール部の幅が狭くなっているため、セル内部でガスが発生すると幅が狭くなっている熱シール部において熱シールが破れてしまう可能性がある。そこで、上記の蓄電デバイスにおいて、窓部の近傍の熱シール部の幅を、密封性が十分確保できる程度に広くすることが考えられる。しかし、ラミネートフィルム内では、セパレータの外周縁部が熱シール部の近傍に存在するので、熱シール部の幅をラミネートフィルムの内側に拡張することはできない。そのため、熱シール部の密封性を確保するために窓部の近傍の熱シール部の幅を拡大するためには、蓄電デバイスを大型化することでラミネートフィルムの面積を拡大する必要がある。

本発明が解決しようとする課題は、蓄電デバイスを大型化することなく外装体の封止部の密封性を確保することが可能な蓄電デバイス、及び、それを備えた蓄電モジュールを提供することである。

［１］本発明に係る蓄電デバイスは、絶縁層を挟んだ状態で相互に重ねられた矩形状の正極板と矩形状の負極板とを備える電極ユニットと、前記電極ユニットを挟んだ状態で相互に重ねられた一対の矩形状の外装フィルムを備え、一対の前記外装フィルムの外周縁部が相互に接合されることで前記正極板及び前記負極板の各辺に沿って延びる四辺の封止部が形成された外装体と、前記正極板と電気的に接続され、前記外装体の内側から外側に延びる正極端子と、前記負極板と電気的に接続され、前記外装体の内側から外側に延びる負極端子とを備える蓄電デバイスであって、前記正極板は、前記正極板の一辺の一部から当該一辺に対して直交する第１の方向に延びる第１の延長部が設けられた正極集電体を備え、前記負極板は、前記負極板の一辺の一部から当該一辺に対して直交する第２の方向に延びる第２の延長部が設けられた負極集電体を備え、前記外装体は、前記第１の延長部が設けられた前記正極板の一辺に沿って延びる前記外装体の一辺に形成された第１の切欠き部と、前記第２の延長部が設けられた前記負極板の一辺に沿って延びる前記外装体の一辺に形成された第２の切欠き部とを備え、前記正極端子は、前記第１の延長部に電気的に接続された状態で固定され、一部が前記第１の切欠き部において前記外装体から露出し、前記負極端子は、前記第２の延長部に電気的に接続された状態で固定され、一部が前記第２の切欠き部において前記外装体から露出し、前記第１の切欠き部は、前記第１の延長部を前記第１の方向に投影した領域から離間して配され、前記第２の切欠き部は、前記第２の延長部を前記第２の方向に投影した領域から離間して配され、前記封止部は、前記第１の切欠き部の縁部において、一対の前記外装フィルムが前記正極端子を挟んだ状態で相互に接合されることで形成された第１の封止部と、前記第２の切欠き部の縁部において、一対の前記外装フィルムが前記正極端子を挟んだ状態で相互に接合されることで形成された第２の封止部とを備える。

［２］上記発明において、前記正極端子は、前記第１の延長部に電気的に接続された状態で固定され、前記第１の延長部から前記第１の方向に対して直交する方向に延びる第１の細長部と、前記第１の延長部から離間した位置において前記第１の細長部から前記第１の方向に突出して、全体又は一部が前記第１の切欠き部において前記外装体から露出する第１の突出部とを備えてもよい。また、前記負極端子は、前記第２の延長部に電気的に接続された状態で固定され、前記第２の延長部から前記第２の方向に対して直交する方向に延びる第２の細長部と、前記第２の延長部から離間した位置において前記第２の細長部から前記第２の方向に突出して、全体又は一部が前記第２の切欠き部において前記外装体から露出する第２の突出部とを備えてもよい。

［３］上記発明において、前記第１の切欠き部及び前記第２の切欠き部の少なくとも一方は、前記外装体の角に配されていてもよい。

［４］上記発明において、前記第１の切欠き部及び前記第２の切欠き部の少なくとも一方は、前記外装体の角から離間して配されていてもよい。

［５］本発明に係る蓄電デバイスは、上記の第１及び第２の蓄電デバイスを備える蓄電モジュールであって、前記第１の蓄電デバイスの前記正極端子と前記第２の蓄電デバイスの前記負極端子とが電気的に接続され、又は、前記第１の蓄電デバイスの前記負極端子と前記第２の蓄電デバイスの前記正極端子とが電気的に接続されている。

［６］上記発明において、前記第１の蓄電デバイスは、前記第２の蓄電デバイスの上に重ねて設けられ、前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとの間に配されて前記第１の蓄電デバイスを支持する第１の支持部材と、前記第２の蓄電デバイスを支持する第２の支持部材とを備えてもよい。また、前記第１の支持部材は、前記第１の蓄電デバイスの前記正極端子の前記第１の切欠き部から露出した一部が、電気的に接続された状態で固定される第１の端子と、前記第１の蓄電デバイスの前記負極端子の前記第２の切欠き部から露出した一部が、電気的に接続された状態で固定される第２の端子とを備え、前記第２の支持部材は、前記第２の蓄電デバイスの前記正極端子の前記第１の切欠き部から露出した一部が、電気的に接続された状態で固定される第３の端子と、前記第２の蓄電デバイスの前記負極端子の前記第２の切欠き部から露出した一部が、電気的に接続された状態で固定される第４の端子とを備え、前記第１の支持部材の前記第１の端子と前記第２の支持部材の前記第４の端子とが電気的に接続され、又は前記第１の支持部材の前記第２の端子と前記第２の支持部材の前記第３の端子とが電気的に接続されていてもよい。

本発明では、第１及び第２の切欠き部の縁部を、四辺の封止部と同等の幅で封止することが可能になるので、蓄電デバイスを大型化することなく外装体の封止部の密封性を確保することができる。

図１は、本発明の実施形態における蓄電デバイスを示す平面図である。図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。図３は、図１に示す蓄電デバイスの内部を上側から示す平面図である。図４は、他の実施形態に係る蓄電デバイスを示す平面図である。図５は、図４に示す蓄電デバイス１０の内部を上側から示す平面図である。図６は、他の実施形態に係る蓄電デバイスを示す平面図である。図７は、本発明の実施形態における蓄電モジュールを示す斜視図である。図８は、図７に示す蓄電モジュールを示す分解斜視図である。図９は、図７に示す蓄電モジュールの等価回路図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る蓄電デバイス１０を示す平面図であり、図２は、図１のII-II断面図である。また、図３は、蓄電デバイス１０の内部を上側から示す平面図である。これらの図に示す蓄電デバイス１０は、ラミネート型のリチウムイオンキャパシタであり、電極ユニット２０と、電極ユニット２０を収容する外装体３０と、電極ユニット２０に電気的に接続された正極端子４０及び負極端子５０とを備えている。

本実施形態における電極ユニット２０は、複数の正極板２１と、複数の負極板２２と、複数のセパレータ２３とを備えている。正極板２１と負極板２２は、セパレータ２３を介して交互に積層されている。なお、電極ユニット２０を構成する正極板２１、負極板２２、及びセパレータ２３の枚数は特に限定されない。

正極板２１は、正極集電体２１１と、当該正極集電体２１１の両面に設けられた正極活物質層２１２とを備えている。なお、最上段の正極板２１については、正極集電体２１１の下面のみに正極活物質層２１２が設けられている。

正極板２１の正極集電体２１１は、多数の貫通孔を有する箔状の部材である。この正極集電体２１１は、エキスパンドメタル、パンチングメタル等で構成されている。また、この正極集電体２１１を構成する材料としては、アルミニウムやステンレス等の金属材料を用いることができ、本実施形態では、アルミニウムを用いている。

正極板２１の正極活物質層２１２は、正極活物質等を正極集電体２１１の表面に塗布等により付着させることで形成されている。正極活物質層２１２が含有する正極活物質としては、リチウムを可逆的に担持することが可能であれば特に限定されないが、例えば、活性炭粉末を例示できる。なお、正極活物質層２１２は、必要に応じて、導電材、バインダ等を含有してもよい。

負極板２２は、負極集電体２２１と、当該負極集電体２２１の両面に設けられた負極活物質層２２２とを備えている。なお、最下段の負極板２２については、負極集電体２２１の上面のみに負極活物質層２２２が設けられている。

負極板２２の負極集電体２２１は、上述の正極集電体２１１と同様に、多数の貫通孔を有する箔状の部材である。この負極集電体２２１は、エキスパンドメタル、パンチングメタル等で構成されている。また、この負極集電体２２１を構成する金属材料としては、銅、ステンレス、ニッケル等を用いることができ、本実施形態では、銅を用いている。

負極板２２の負極活物質層２２２は、負極活物質等を負極集電体２２１の表面に塗布等により付着させることで形成されている。負極活物質層２２２が含有する負極活物質としては、リチウムを可逆的に担持することが可能であれば特に限定されないが、例えば、グラファイト、種々の炭素材料、ポリアセン系の導電性高分子、錫酸化物、珪素酸化物等を例示できる。なお、負極活物質層２２２は、必要に応じて、導電材、バインダ等を含有してもよい。

セパレータ２３は、電解液、正極活物質、負極活物質等に対して耐久性があり、連通孔を有するが電子伝導性のない多孔体から構成されている。このセパレータは、具体的には、ガラス繊維、又は、ポリエチレン若しくはポリプロピレン等からなる布若しくは不織布から構成されている。このセパレータ２３には電解液が含浸されている。電解液は、通常液体であってセパレータ２３に含浸されるが、漏液を防止するためにゲル状又は固体状にして用いてもよく、この場合には、セパレータ２３を省略してもよい。

電解液を構成する溶媒としては、非プロトン性有機溶媒を用いることが好ましい。この非プロトン性有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホラン等を例示することができる。また、これら非プロトン性有機溶媒の二種以上を混合した混合液を用いてもよい。

また、上記の溶媒に溶解させる電解質としては、リチウムイオンを生成し得る電解質であれば、あらゆるものを用いることができる。このような電解質としては、例えば、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６等を例示することができる。

さらに、本実施形態における電極ユニット２０は、リチウム供給源として、蓄電デバイス１０の内部に、リチウム極集電体２４２上に設けられたリチウム極２４１を備えている。リチウム極２４１は、リチウム極集電体２４２の上面に圧着された金属箔又は金属板から構成されている。このリチウム極２４１は、少なくともリチウムを含有し、リチウムイオンを供給することのできる材料から構成されている。このリチウム極２４１を構成する具体的な材料としては、例えば、リチウム−アルミニウム合金等を例示することができる。リチウム極集電体２４２は、ステンレスメッシュ、銅エキスパンドメタル等の導電性多孔体から構成されている。このリチウム極２４１及びリチウム極集電体２４２は、最下段の負極板２２に積層されている。

本実施形態では、リチウム極２４１及びリチウム極集電体２４２が負極の一部を構成している。すなわち、後述するように、リチウム極集電体２４２は負極端子５０に接続されており、負極活物質にリチウムを担持させることが可能となっている。リチウムを負極にスムーズに担持させるために、リチウム極２４１及びリチウム極集電体２４２を負極板２２に対向するように配置することが好ましい。

なお、リチウム極２４１及びリチウム極集電体２４２は、図２に示す形態に限定されない。例えば、特に図示しないが、（１）最上段の正極板２１の上にさらに負極板２２を設けて当該負極板２２の上にリチウム極２４１及びリチウム極集電体２４２をさらに追加した形態、（２）電極ユニット２０の中央領域の２つの負極板２２，２２の間にリチウム極２４１を追加した形態としてもよい。

正極集電体２１１は、長方形状の基板部２１１１と、基板部２１１１の一方の短辺の中央から当該短辺に対して直交する方向（本発明における第１の方向に相当）に延びる延長部２１１２とを備えている。基板部２１１１の角部は円弧状に形成されている。延長部２１１２は、平面視にて長方形状に形成されており、延長部２１１２の長辺は、前記基板部２１１１の短辺に対して平行になっている。この延長部２１１２の長辺の長さは、基板部２１１１の短辺の長さの１／２程度に設定されている。

図２及び図３に示すように、延長部２１１２は、基端側において蓄電デバイス１０の厚さ方向の中心に向かって折り曲げられ、さらに先端側において蓄電デバイス１０の外周側に向かって折り曲げられている。延長部２１１２の先端部には、基板部２１１１に対して平行な長方形状の接合部２１１２Ａが形成されており、複数の延長部２１１２の接合部２１１２Ａが、相互に重ね合わされて溶接等により接合されている。

負極集電体２２１は、長方形状の基板部２２１１と、基板部２２１１の一方の短辺の中央から当該短辺に対して直交する方向（本発明における第２の方向に相当）に延びる延長部２２１２とを備えている。基板部２２１１の角部は円弧状に形成されている。延長部２２１２は、平面視にて長方形状に形成されており、延長部２２１２の長辺は、前記基板部２２１１の短辺に対して平行になっている。この延長部２２１２の長辺の長さは、基板部２２１１の短辺の長さの１／２程度に設定されている。

延長部２２１２は、基端側において蓄電デバイス１０の厚さ方向の中心に向かって折り曲げられ、さらに先端側において蓄電デバイス１０の外周側に向かって折り曲げられている。延長部２２１２の先端部には、基板部２２１１に対して平行な長方形状の接合部２２１２Ａが形成されており、複数の延長部２２１２の接合部２２１２Ａが、相互に重ね合わされて溶接等により接合されている。

即ち、電極ユニット２０は、長方形状の基板部２１１１、２２１１及びセパレータ２３が積層されてなる電極積層体２０Ａと、長方形状の接合部２１１２Ａが積層されてなる正極集電積層体２０Ｂと、長方形状の接合部２２１２Ａが積層されてなる負極集電積層体２０Ｃとを備える。

外装体３０は、上側部材３１と下側部材３２とを備えている。上側部材３１は、長方形状のラミネートフィルムであり、平面視にて長方形状の凹部３１１を中央に有している。下側部材３２も同様に、長方形状のラミネートフィルムであり、平面視にて長方形状の凹部３２１を中央に有している。凹部３１１，３２１は、上下に重なり合っており、電極積層体２０Ａを収容可能な空間を形成している。

上側部材３１及び下側部材３２を構成するラミネートフィルムは、図２の拡大図に示すように、アルミニウム等から構成される金属箔３０Ａと、当該金属箔３０Ａの両面にそれぞれ積層された第１及び第２の樹脂フィルム３０Ｂ，３０Ｃとを備えており、適度な可撓性を有している。金属箔３０Ａの内面に積層された第１の樹脂フィルム３０Ｂは、耐電解液性及び熱融着性に優れたポリプロピレン等の樹脂材料から構成されている。一方、金属箔３０Ａの外面に積層された第２の樹脂フィルム３０Ｃは、電気絶縁性に優れた樹脂材料から構成されている。

上側部材３１の外周縁と下側部材３２の外周縁とは、第１の樹脂フィルム３０Ｂが相互に熱融着されることによって接合されている。これにより、外装体３０の全周に亘って、外装体３０を封止する封止部（熱シール部）３３が形成され、電極ユニット２０が密封状態の外装体３０の内部に収容されている。

図３に示すように、封止部３３は、外装体３０の短辺を封止する一対の短辺封止部３３１と、外装体３０の長辺を封止する一対の長辺封止部３３２とを備えている。長辺封止部３３２と凹部３１１、３２１の長辺とは離間していないのに対して、短辺封止部３３１と凹部３１１、３２１の短辺とは離間している。ここで、一方の短辺封止部３３１と凹部３１１、３２１の一方の短辺との間には、正極集電積層体２０Ｂが配され、他方の短辺封止部３３１と凹部３１１、３２１の他方の短辺との間には、負極集電積層体２０Ｃが配されている。

外装体３０の一方の長辺を挟む２角には、それぞれ切欠き部３４，３５が形成されている。切欠き部３４は、一方の長辺封止部３３２と正極集電積層体２０Ｂ側の短辺封止部３３１との交差部を矩形状に切り欠くことにより形成されている。また、切欠き部３４は、正極集電体２１１の延長部２１１２を基板部２１１１の短辺に対して直交する方向（本発明における第１の方向に相当）に投影した領域から離間して配されている。

一方、切欠き部３５は、一方の長辺封止部３３２と負極集電積層体２０Ｃ側の短辺封止部３３１との交差部を矩形状に切り欠くことにより形成されている。また、切欠き部３５は、負極集電体２２１の延長部２２１２を基板部２２１１の短辺に対して直交する方向（本発明における第２の方向に相当）に投影した領域から離間して配されている。

なお、以下の説明では、外装体３０において正極集電積層体２０Ｂ及び切欠き部３４が設けられている側を、外装体３０の正極側と称し、外装体３０において負極集電積層体２０Ｃ及び切欠き部３５が設けられている側を外装体３０の負極側と称する。

正極端子４０は、表面処理層を有する板状の基材で形成されており、この基材は、アルミニウムを主成分とする金属材料、すなわちアルミニウム又はアルミニウム合金から構成されている。正極端子４０は、Ｌ字型に形成されており、細長の長方形状の細長部４１と、細長部４１の長手方向一端部から突出した矩形状の接点部４２とを備えている。

正極端子４０は、外装体３０の正極側に配されている。細長部４１は、外装体３０の正極側において、短辺封止部３３１と凹部３１１、３２１の短辺との間にこれらに対して平行に配されている。この細長部４１の長手方向他端側（接点部４２側の反対側）と正極集電積層体２０Ｂとは、相互に重ね合わされて溶接等により接合されている。一方、細長部４１の長手方向一端側は、切欠き部３４，３５に挟まれた外装体３０の長辺まで延びており、接点部４２が切欠き部３４において外装体３０から露出している。この接点部４２の中央には、ネジ用の貫通孔４２Ａが形成されている。

負極端子５０は、表面処理層を有する板状の基材で形成されており、この基材は、銅を主成分とする金属材料、すなわち銅又は銅合金から構成されている。負極端子５０は、Ｌ字型に形成されており、細長の長方形状の細長部５１と、細長部５１の長手方向一端部から突出した矩形状の接点部４２とを備えている。

負極端子５０は、外装体３０の負極側に配されている。細長部５１は、外装体３０の負極側において、短辺封止部３３１と凹部３１１、３２１の短辺との間にこれらに対して平行に配されている。この細長部５１の長手方向他端側（接点部５２側の反対側）と負極集電積層体２０Ｃとは、相互に重ね合わされて溶接等により接合されている。一方、細長部５１の長手方向一端側は、切欠き部３４，３５に挟まれた外装体３０の長辺まで延びており、接点部５２が切欠き部３５において外装体３０から露出している。この接点部５２の中央には、ネジ用の貫通孔５２Ａが形成されている。

封止部３３は、上述の短辺封止部３３１及び長辺封止部３３２に加えて、第１の封止部３３３及び第２の封止部３３４を備える。ここで、切欠き部３４，３５の間の長辺封止部３３２は、正極端子４０の細長部４１と負極端子５０の細長部５１との間において、上側部材３１と下側部材３２とが直接接合されることで形成されている。それに対して、第１の封止部３３３は、正極端子４０の細長部４１を介して上側部材３１と下側部材３２とが接合されることで形成され、第２の封止部３３４は、負極端子５０の細長部５１を介して上側部材３１と下側部材３２とが接合されることで形成されている。

細長部４１の長手方向一端側の両面には、第１の樹脂フィルム３０Ｂと同様の構成の第３の樹脂フィルム４３が形成されている。この第３の樹脂フィルム４３は、長方形状に形成されており、第３の樹脂フィルム４３の幅は、短辺封止部３３１及び長辺封止部３３２の幅と同一、または短辺封止部３３１及び長辺封止部３３２よりも幅広であり、第３の樹脂フィルム４３の長さは、短辺封止部３３１及び長辺封止部３３２の幅の２倍程度である。それにより、第３の樹脂フィルム４３は、切欠き部３４と長辺封止部３３２の長手方向一端部との間から、短辺封止部３３１の長手方向一端部と凹部３１１、３２１の短辺との間まで広がっている。ここで、第３の樹脂フィルム４３は、第１の封止部３３３よりも幅広であり、第１の封止部３３３から接点部４２の表裏両面に食み出している。また、第３の樹脂フィルム４３は、第２の封止部３３４よりも幅広であり、第２の封止部３３４から接点部５２の表裏両面に食み出している。

第１の封止部３３３は、上側部材３１の第１の樹脂フィルム３０Ｂと細長部４１の上面側の第３の樹脂フィルム４３とが熱融着すると共に、下側部材３２の第１の樹脂フィルム３０Ｂと細長部４１の下面側の第３の樹脂フィルム４３とが熱融着することにより形成されている。これにより、第１の封止部３３３は、切欠き部３４と長辺封止部３３２の長手方向一端部との間から、短辺封止部３３１の長手方向一端部と凹部３１１、３２１の短辺との間までを封止している。以上により、切欠き部３４の縁部には、同じ幅の短辺封止部３３１、第１の封止部３３３及び長辺封止部３３２が連続的に接続された封止構造が形成されている。

一方、外装体３０の負極側では、細長部５１の長手方向一端側の両面に、第３の樹脂フィルム４３が形成されている。第３の樹脂フィルム４３は、切欠き部３５と長辺封止部３３２の長手方向他端部との間から、短辺封止部３３１の一端部と凹部３１１、３２１の短辺との間まで広がっている。

第２の封止部３３４は、上側部材３１の第１の樹脂フィルム３０Ｂと細長部５１の上面側の第３の樹脂フィルム４３とが熱融着すると共に、下側部材３２の第１の樹脂フィルム３０Ｂと細長部５１の下面側の第３の樹脂フィルム４３とが熱融着することにより形成されている。これにより、第２の封止部３３４は、切欠き部３５と長辺封止部３３２の長手方向他端部との間から、短辺封止部３３１の長手方向一端部と凹部３１１、３２１の短辺との間までを封止している。以上により、切欠き部３５の縁部には、同じ幅の短辺封止部３３１、第２の封止部３３４及び長辺封止部３３２が連続的に接続された封止構造が形成されている。

以上のように、本実施形態に係る蓄電デバイス１０では、正極集電体２１１に設けられた延長部２１１２が、正極板２１の一辺の一部から当該一辺に対して直交する方向（以下、第１の方向という）に延び、この延長部２１１２に正極端子４０が電気的に接続された状態で固定されている。正極板２１の延長部２１１２が設けられた一辺に沿って延びる外装体３０の一辺には、切欠き部３４が形成されており、正極端子４０の一部が切欠き部３４において外装体３０から露出している。ここで、切欠き部３４が、延長部２１１２を上記第１の方向に投影した領域から離間して配され、切欠き部３４と電極ユニット２０との間に、短辺封止部３３１及び長辺封止部３３２の幅以上の間隔が確保されている。そこで、切欠き部３４と電極ユニット２０との間において、電極ユニット２０を挟むことなく正極端子４０の細長部４１を挟んだ状態で、上側部材３１と下側部材３２とを相互に接合している。即ち、切欠き部３４の縁部に、同じ幅の短辺封止部３３１、第１の封止部３３３及び長辺封止部３３２が連続的に接続された封止構造を形成している。

外装体３０の負極側についても同様に、負極集電体２２１に設けられた延長部２２１２が、負極板２２の一辺の一部から当該一辺に対して直交する方向（以下、第２の方向という）に延び、この延長部２２１２に負極端子５０が電気的に接続された状態で固定されている。負極板２２の延長部２２１２が設けられた一辺に沿って延びる外装体３０の一辺には、切欠き部３５が形成されており、負極端子５０の一部が切欠き部３５において外装体３０から露出している。ここで、切欠き部３５が、延長部２２１２を上記第２の方向に投影した領域から離間して配され、切欠き部３５と電極ユニット２０との間に、短辺封止部３３１及び長辺封止部３３２の幅以上の間隔が確保されている。そこで、切欠き部３５と電極ユニット２０との間において、電極ユニット２０を挟むことなく負極端子５０の細長部５１を挟んだ状態で、上側部材３１と下側部材３２とを相互に接合している。即ち、切欠き部３５の縁部に、同じ幅の短辺封止部３３１、第２の封止部３３４及び長辺封止部３３２が連続的に接続された封止構造を形成している。

従って、切欠き部３４、３５の縁部を含む外装体３０の全周を、同等の幅で封止することが可能になるので、蓄電デバイス１０を大型化させることなく、外装体３０の封止部３３の密封性を確保することができる。

また、正極端子４０では、正極集電体２１１の延長部２１１２に電気的に接続された状態で固定された細長部４１が、延長部２１１２上から上記第１の方向に対して直交する方向に延びており、接点部４２が、延長部２１１２から離間した位置において細長部４１から上記第１の方向に突出している。この接点部４２が、切欠き部３４において外装体３０から露出している。これにより、切欠き部３４の縁部に正極集電体２１１を存在させることなく正極端子４０を切欠き部３４まで導出できるので、切欠き部３４の縁部を封止する幅を十分に確保できる。

また、負極端子５０では、負極集電体２２１の延長部２２１２に電気的に接続された状態で固定された細長部５１が、延長部２２１２上から上記第２の方向に対して直交する方向に延びており、接点部５２が、延長部２２１２から離間した位置において細長部５１から上記第２の方向に突出している。この接点部５２が、切欠き部３５において外装体３０から露出している。これにより、切欠き部３５の縁部に負極集電体２２１を存在させることなく負極端子５０を切欠き部３５まで導出できるので、切欠き部３５の縁部を封止する幅を十分に確保できる。

図４は、他の実施形態に係る蓄電デバイス１００を示す平面図であり、図５は、蓄電デバイス１００の内部を上側から示す平面図である。これらの図に示すように、本実施形態に係る蓄電デバイス１００は、上述の実施形態に係る蓄電デバイス１０と比較して、接点部４２、５２及び切欠き部３４、３５の位置が異なる。なお、上述の実施形態と同様の構成については、繰り返しの説明を省略し、上述の実施形態においてした説明を援用する。

切欠き部３４は、外装体３０の正極側の角部から離れて外装体３０の正極側の短辺に形成されている。また、切欠き部３４は、正極集電積層体２０Ｂを上記第１の方向に投影した領域と外装体３０の正極側の角部との間に配されている。

切欠き部３５は、外装体３０の負極側の角部から離れて外装体３０の負極側の短辺に形成されている。また、切欠き部３５は、負極集電積層体２０Ｃを上記第２の方向に投影した領域と外装体３０の負極側の角部との間に配されている。

正極端子４０の細長部４１の長手方向一端側（接点部４２側）は、切欠き部３４と凹部３１１、３２１の短辺との間まで延びている。正極端子４０の接点部４２は、長方形状に形成されており、接点部４２の長手方向一端側は、切欠き部３４において外装体３０から露出し、接点部４２の長手方向他端側は、上側部材３１の短辺と下側部材３２の短辺との間に介在している。この接点部４２の長手方向一端側には、ネジ用の貫通孔４２Ａが形成されている。

第３の樹脂フィルム４３は、Ｌ字型に形成されている。外装体３０の正極側では、第３の樹脂フィルム４３が、細長部４１の長手方向一端側と接点部４２の長手方向他端側とを被覆している。ここで、第３の樹脂フィルム４３は、細長部４１の長手方向一端部と外装体３０とに跨ってこれらを被覆すると共に、接点部４２の長手方向他端側と外装体３０とに跨ってこれらを被覆するように形成されている。

外装体３０の負極側では、第３の樹脂フィルム４３が、細長部５１の長手方向一端側と接点部５２の長手方向他端側とを被覆している。ここで、第３の樹脂フィルム４３は、細長部５１の長手方向一端部と外装体３０とに跨ってこれらを被覆すると共に、接点部５２の長手方向他端側と外装体３０とに跨ってこれらを被覆するように形成されている。

第１の封止部３３３では、上側部材３１の第１の樹脂フィルム３０Ｂと正極端子４０の上面側の第３の樹脂フィルム４３とが熱融着すると共に、下側部材３２の第１の樹脂フィルム３０Ｂと正極端子４０の下面側の第３の樹脂フィルム４３とが熱融着している。また、第１の封止部３３３では、上下の第３の樹脂フィルム４３に正極端子４０から食み出した部分が存在するところ、これらの上下の食み出し部分が相互に熱融着される。以上により、切欠き部３４の縁部に、同じ幅の短辺封止部３３１、第１の封止部３３３及び長辺封止部３３２が連続的に接続された封止構造が形成されている。

第２の封止部３３４では、上側部材３１の第１の樹脂フィルム３０Ｂと負極端子５０の上面側の第３の樹脂フィルム４３とが熱融着すると共に、下側部材３２の第１の樹脂フィルム３０Ｂと負極端子５０の下面側の第３の樹脂フィルム４３とが熱融着している。また、第１の封止部３３３では、上下の第３の樹脂フィルム４３に負極端子５０から食み出した部分が存在するところ、これらの上下の食み出し部分が相互に熱融着される。以上により、切欠き部３５の縁部に、同じ幅の短辺封止部３３１、第２の封止部３３４及び長辺封止部３３２が連続的に接続された封止構造が形成されている。

図６は、他の実施形態に係る蓄電デバイス２００を示す平面図である。この図に示すように、本実施形態に係る蓄電デバイス２００は、上述の実施形態に係る蓄電デバイス１０、と比較して、接点部４２、５２及び切欠き部３４、３５の位置関係が異なる。なお、上述の実施形態と同様の構成については、繰り返しの説明を省略し、上述の実施形態においてした説明を援用する。

切欠き部３４と切欠き部３５とは、外装体３０の一組の対角に形成されており、接点部４２と接点部５２とは、外装体３０の一組の対角に配されている。切欠き部３４と切欠き部３５とは、外装体３０の中心点に対して対称に構成されている。また、正極端子４０と負極端子５０とは、外装体３０の中心点に対して対称に構成されている。さらに、第１の封止部３３３と第２の封止部３３４とは、外装体３０の中心点に対して対称に構成されている。また、図示しないものの、上述した蓄電デバイス２００と同様に、図５に示した蓄電デバイス１００の接点部４２、５２及び切欠き部３４、３５の位置関係が、外装体３０の中心点に対して対称に構成されていてもよい。

ここで、上述の実施形態における「電極ユニット２０」が本発明における「電極ユニット」の一例に相当し、上述の実施形態における「正極板２１」が本発明における「正極板」の一例に相当し、上述の実施形態における「負極板２２」が本発明における「負極板」の一例に相当し、上述の実施形態における「セパレータ２３」が本発明における「絶縁層」の一例に相当する。

また、上述の実施形態における「正極集電体２１１」が本発明における「正極集電体」の一例に相当し、上述の実施形態における「延長部２１１２」が本発明における「第１の延長部」の一例に相当する。また、上述の実施形態における「負極集電体２２１」が本発明における「負極集電体」の一例に相当し、上述の実施形態における「延長部２２１２」が本発明における「第２の延長部」の一例に相当する。

また、上述の実施形態における「外装体３０」が本発明における「外装体」の一例に相当し、上述の実施形態における「上側部材３１」及び「下側部材３２」が本発明における「外装フィルム」の一例に相当し、上述の実施形態における「封止部３３」が本発明における「封止部」に相当し、上述の実施形態における「第１の封止部３３３」が本発明における「第１の封止部」の一例に相当し、上述の実施形態における「第２の封止部３３４」が本発明における「第２の封止部」の一例に相当する。また、上述の実施形態における「切欠き部３４」が本発明における「第１の切欠き部」の一例に相当し、上述の実施形態における「切欠き部３５」が本発明における「第２の切欠き部」の一例に相当する。

また、上述の実施形態における「正極端子４０」が本発明における「正極端子」の一例に相当し、上述の実施形態における「細長部４１」が本発明における「第１の細長部」の一例に相当し、上述の実施形態における「接点部４２」が本発明における「第１の突出部」の一例に相当する。

また、上述の実施形態における「負極端子５０」が本発明における「負極端子」の一例に相当し、上述の実施形態における「細長部５１」が本発明における「第２の細長部」の一例に相当し、上述の実施形態における「接点部５２」が本発明における「第２の突出部」の一例に相当する。

図７は、複数の蓄電デバイス１０から構成される蓄電モジュール１を示す斜視図であり、図８は、蓄電モジュール１を示す分解斜視図であり、図９は、蓄電モジュール１の等価回路図である。これらの図に示すように、蓄電モジュール１は、相互に積層された複数（本例では１０個）の蓄電デバイス１０と、蓄電デバイス１０を支持する複数（蓄電デバイス１０と同数であり、本例では１０個）の支持部材２とを備えている。

複数の蓄電デバイス１０は、下段の蓄電デバイス１０の正極端子４０の接点部４２が上段の蓄電デバイス１０の負極端子５０の接点部５２に対向するように積層されている。相互に隣り合う蓄電デバイス１０の間には、電気絶縁材料から構成される板状の支持部材２がそれぞれ介装されている。

支持部材２は、長方形状の板部２Ａと、板部２Ａの四隅に設けられた耳部２Ｂとを備えている。耳部２Ｂは、板部２Ａと比較して厚みが大きくなっており、板部２Ａの隅部から上下に突出している。また、耳部２Ｂは、板部２Ａの隅部から板部２Ａの長手方向に突出しており、この突出部に貫通孔２Ｃが形成されている。複数の支持部材２は、四隅の貫通孔２Ｃに挿通されたボルト３により締結されている。あるいは、ボルト３を用いて締結するのではなく、複数の支持部材２の積層体全体を上下からクランプすることで一体化してもよい。

板部２Ａの長辺を挟んだ一対の耳部２Ｂには、上面から側面に跨って端子部５が設けられている。この端子部５の上面は、蓄電デバイス１０の接点部４２、５２に対応する位置に設けられている。また、端子部５の上面の中央にはネジ孔５Ａが形成されている。接点部４２は、貫通孔４２Ａに挿通されたネジ４により一方の端子部５の上面に固定されている。また、接点部５２は、貫通孔５２Ａに挿通されたネジ４により他方の端子部５の上面に固定されている。尚、本発明の蓄電デバイス１０においては、接点部４２、５２にはネジ孔５Ａが形成されておらず、接点部４２及び接点部５２と、一方及び他方の端子部５とが溶接により固定されていても良い。その他、半田や導電性接着剤等によって固定されていてもよい。

ここで、耳部２Ｂの下面には、ネジ４の頭部との干渉を避けるための凹部（図示省略）が形成されている。これにより、上側の耳部２Ｂの下面と下側の耳部２Ｂの上面とを当接させることが可能である。

端子部５の側面の中央にはネジ孔５Ｂが形成されている。正極端子４０の接点部４２が固定された上段の端子部５と、負極端子５０の接点部５２が固定された下段の端子部５とが、接続金具７を介して接続されている。そして、１０個の蓄電デバイス１０のうち最上段の蓄電デバイス１０の正極端子４０が、蓄電モジュール１の正極入出力端子を構成している。一方、１０個の蓄電デバイス１０のうち最下段の蓄電デバイス１０の負極端子５０が、蓄電モジュール１の負極入出力端子を構成している。

以上のように、本実施形態に係る蓄電モジュール１では、複数の蓄電デバイス１０の外装体３０の一辺に形成された切欠き部３４、３５にそれぞれ正極端子４０の接点部４２と負極端子５０の接点部５２とが設けられている。また、蓄電デバイス１０を支持する支持部材２に、接点部４２、５２をネジ止めする端子部５が設けられている。そして、接点部５２が固定された負極の端子部５と、その下側において接点部４２が固定された正極の端子部５とが、支持部材２の側面において薄板である接続金具７を介してネジ止めされることにより、積層された蓄電デバイス１０が電気的に直列に接続されている。

これにより、蓄電デバイス１０の面積を大きくすることなく蓄電モジュール１の平面積を外装体３０と同等にまで低減できる。従って、蓄電モジュール１の小型化を効果的に実現できる。

上述の実施形態における「蓄電モジュール１」は本発明における「蓄電モジュール」の一例に相当し、上述の実施形態における「支持部材２」は本発明における「第１の支持部材」及び「第２の支持部材」の一例に相当し、上述の実施形態における「端子部５」は本発明における「第１の端子」、「第２の端子」、「第３の端子」、及び「第４の端子」に相当する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、上述の実施形態では、リチウムイオンキャパシタを例に挙げて本発明を説明したが、本発明は、リチウムイオン電池等の他の蓄電デバイス及び蓄電モジュールにも適用できる。

また、上述の実施形態では、正極端子４０及び負極端子５０を各１個としたが、それぞれ複数個としてもよい。また、正極端子４０及び負極端子５０の形状は、Ｌ字型に限らず、他の形状にしてもよい。また、切欠き部３４、３５の形状は、矩形状に限らず、三角形状や円弧状等の他の形状にしてもよい。また、切欠き部３４、３５の双方を、外装体３０の角あるいは角から離間した位置に形成することは必須ではなく、何れか一方を角に形成し、他方を角から離間した位置に形成する等してもよい。

また、上述の実施形態では、正極集電体２１１の延長部２１１２と負極集電体２２１の延長部２２１２とを、電極ユニット２０の対辺に設けたが、電極ユニット２０の角を共有する２辺に設けたり、電極ユニット２０の共通の一辺に設けたりしてもよい。さらに、延長部２１１２、２２１２を、電極ユニット２０の辺の中央に設けることは必須ではなく、辺の端に設ける等してもよい。

１…蓄電モジュール
２…支持部材
２Ａ…板部
２Ｂ…耳部
２Ｃ…貫通孔
３…ボルト
４…ネジ
５…端子部
５Ａ…ネジ孔
５Ｂ…ネジ孔
７…接続金具
１０…蓄電デバイス
２０…電極ユニット
２０Ａ…電極積層体
２０Ｂ…正極集電積層体
２０Ｃ…負極集電積層体
２１…正極板
２１１…正極集電体
２１１１…基板部
２１１２…延長部
２１１２Ａ…接合部
２１２…正極活物質層
２２…負極板
２２１…負極集電体
２２１１…基板部
２２１２…延長部
２２１２Ａ…接合部
２２２…負極活物質層
２３…セパレータ
２４１…リチウム極
２４２…リチウム極集電体
３０…外装体
３０Ａ…金属箔
３０Ｂ…第１の樹脂フィルム
３０Ｃ…第２の樹脂フィルム
３１…上側部材
３１１…凹部
３２…下側部材
３２１…凹部
３３…封止部
３３１…短辺封止部
３３２…長辺封止部
３３３…第１の封止部
３３４…第２の封止部
４０…正極端子
４１…細長部
４２…接点部
４２Ａ…貫通孔
４３…第３の樹脂フィルム
５０…負極端子
５１…細長部
５２…接点部
５２Ａ…貫通孔
１００…蓄電デバイス
２００…蓄電デバイス

Claims

絶縁層を挟んだ状態で相互に重ねられた矩形状の正極板と矩形状の負極板とを備える電極ユニットと、
前記電極ユニットを挟んだ状態で相互に重ねられた一対の矩形状の外装フィルムを備え、一対の前記外装フィルムの外周縁部が相互に接合されることで前記正極板及び前記負極板の各辺に沿って延びる四辺の封止部が形成された外装体と、
前記正極板と電気的に接続され、前記外装体の内側から外側に延びる正極端子と、
前記負極板と電気的に接続され、前記外装体の内側から外側に延びる負極端子と
を備える蓄電デバイスであって、
前記正極板は、
前記正極板の一辺の一部から当該一辺に対して直交する第１の方向に延びる第１の延長部が設けられた正極集電体を備え、
前記負極板は、
前記負極板の一辺の一部から当該一辺に対して直交する第２の方向に延びる第２の延長部が設けられた負極集電体を備え、
前記外装体は、
前記第１の延長部が設けられた前記正極板の一辺に沿って延びる前記外装体の一辺に形成された第１の切欠き部と、
前記第２の延長部が設けられた前記負極板の一辺に沿って延びる前記外装体の一辺に形成された第２の切欠き部と
を備え、
前記正極端子は、前記第１の延長部に電気的に接続された状態で固定され、一部が前記第１の切欠き部において前記外装体から露出し、
前記負極端子は、前記第２の延長部に電気的に接続された状態で固定され、一部が前記第２の切欠き部において前記外装体から露出し、
前記第１の切欠き部は、前記第１の延長部を前記第１の方向に投影した領域から離間して配され、
前記第２の切欠き部は、前記第２の延長部を前記第２の方向に投影した領域から離間して配され、
前記封止部は、
前記第１の切欠き部の縁部において、一対の前記外装フィルムが前記正極端子を挟んだ状態で相互に接合されることで形成された第１の封止部と、
前記第２の切欠き部の縁部において、一対の前記外装フィルムが前記正極端子を挟んだ状態で相互に接合されることで形成された第２の封止部と
を備える蓄電デバイス。
請求項１に記載の蓄電デバイスであって、
前記正極端子は、
前記第１の延長部に電気的に接続された状態で固定され、前記第１の延長部から前記第１の方向に対して直交する方向に延びる第１の細長部と、
前記第１の延長部から離間した位置において前記第１の細長部から前記第１の方向に突出して、全体又は一部が前記第１の切欠き部において前記外装体から露出する第１の突出部と
を備え、
前記負極端子は、
前記第２の延長部に電気的に接続された状態で固定され、前記第２の延長部から前記第２の方向に対して直交する方向に延びる第２の細長部と、
前記第２の延長部から離間した位置において前記第２の細長部から前記第２の方向に突出して、全体又は一部が前記第２の切欠き部において前記外装体から露出する第２の突出部と
を備える蓄電デバイス。
請求項１又は２に記載の蓄電デバイスであって、
前記第１の切欠き部及び前記第２の切欠き部の少なくとも一方は、前記外装体の角に配されている蓄電デバイス。
請求項１又は２に記載の蓄電デバイスであって、
前記第１の切欠き部及び前記第２の切欠き部の少なくとも一方は、前記外装体の角から離間して配されている蓄電デバイス。
請求項１〜４の何れか一項に記載の第１及び第２の蓄電デバイスを備える蓄電モジュールであって、
前記第１の蓄電デバイスの前記正極端子と前記第２の蓄電デバイスの前記負極端子とが電気的に接続され、又は、前記第１の蓄電デバイスの前記負極端子と前記第２の蓄電デバイスの前記正極端子とが電気的に接続されている蓄電モジュール。
請求項５に記載の蓄電モジュールであって、
前記第１の蓄電デバイスは、前記第２の蓄電デバイスの上に重ねて設けられ、
前記第１の蓄電デバイスと前記第２の蓄電デバイスとの間に配されて前記第１の蓄電デバイスを支持する第１の支持部材と、
前記第２の蓄電デバイスを支持する第２の支持部材と
を備え、
前記第１の支持部材は、
前記第１の蓄電デバイスの前記正極端子の前記第１の切欠き部から露出した一部が、電気的に接続された状態で固定される第１の端子と、
前記第１の蓄電デバイスの前記負極端子の前記第２の切欠き部から露出した一部が、電気的に接続された状態で固定される第２の端子と
を備え、
前記第２の支持部材は、
前記第２の蓄電デバイスの前記正極端子の前記第１の切欠き部から露出した一部が、電気的に接続された状態で固定される第３の端子と、
前記第２の蓄電デバイスの前記負極端子の前記第２の切欠き部から露出した一部が、電気的に接続された状態で固定される第４の端子と
を備え、
前記第１の支持部材の前記第１の端子と前記第２の支持部材の前記第４の端子とが電気的に接続され、又は前記第１の支持部材の前記第２の端子と前記第２の支持部材の前記第３の端子とが電気的に接続されている蓄電モジュール。