JP2018085293A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズの大型化を回避しつつ収容空間ごとの圧力調整を可能とし、かつ、電池性能の損失を抑制することができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置は、集電体の一方の面に正極層が設けられると共に集電体の他方の面に負極層が設けられたバイポーラ電極がセパレータを介して積層された積層体を収容する筐体と、筐体内の収容空間のそれぞれに設けられる開放弁と、を備える。開放弁は、複数の収容空間のそれぞれと筐体の外面との間を連通する複数の連通孔と、複数の連通孔を塞ぐように筐体の外面に付勢された状態で配置される弾性部材と、弾性部材と筐体とによって囲まれる空間により形成され、筐体の外側に連通する連通路と、を有し、筐体の外面において、連通孔と連通孔に直近の連通路との距離が連通孔同士の距離よりも短くなるように、連通孔及び連通路が配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電装置に関する。

集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極が電解質を保持するセパレータを介して一方向に積層された蓄電装置（バイポーラ電池）が知られている。このような蓄電装置では、隣接する集電体間において、電解液等を収容する収容空間が形成されている。このような蓄電装置では、収容空間内での水素ガス等の発生により、収容空間の圧力が上昇する場合がある。圧力の過度な上昇によって筐体に破損などが発生することを防止するために、圧力が一定の閾値を超えた場合に収容空間内の圧力を外側に開放する構成が必要となる。

例えば、特許文献１に記載の蓄電装置には、一端が上記収容空間に臨み、他端が収容空間の外側に臨むチューブがシール部に貫通された蓄電装置が開示されている。この蓄電装置では、収容空間の圧力が上昇すると、当該チューブを介して収容空間の圧力を開放させることができる。

特開２０１０−２８７４５１号公報

上記従来のバイポーラ電池のように、１つの収容空間（セル）の圧力を逃すことができるので、内部の圧力の増加に起因して筐体が破損したり内部の電解液が飛散したりすることが防止され得る。また、上記従来のバイポーラ電池では、収容空間が大気開放された状態が継続すると、収容空間の電極の劣化が進行し、電池性能が損失する可能性がある。そこで、チューブごとに弁体を設けることが考えられるが、所定のスペースを要するので、電池の大型化を招く可能性がある。

本発明は、サイズの大型化を回避しつつ収容空間ごとの圧力調整を可能とし、かつ、電池性能の損失を抑制することができる蓄電装置を提供することを目的とする。

本発明に係る蓄電装置は、集電体の一方の面に正極層が設けられると共に集電体の他方の面に負極層が設けられたバイポーラ電極がセパレータを介して積層された積層体と、集電体の外縁を保持すると共に積層体を収容する筐体と、隣接する集電体と筐体とによって囲まれることにより形成される複数の収容空間のそれぞれに設けられ、収容空間の圧力が所定閾値に到達した際に、収容空間の圧力を筐体の外側に開放する開放弁と、を備え、開放弁は、複数の収容空間のそれぞれと筐体の外側との間を連通する、複数の連通孔と、複数の連通孔を塞ぐように筐体の外面に付勢された状態で配置される弾性部材と、弾性部材と筐体とによって囲まれる空間により形成され、筐体の外側に連通する連通路と、を有し、筐体の外面において、連通孔と連通孔に直近の連通路との距離が連通孔同士の距離よりも短くなるように、連通孔及び連通路が配置されている。

上記蓄電装置では、弁体として作用する弾性部材が複数の連通孔に共通して設けられている。これにより、収容空間ごとに弁体を設ける構成と比べて装置のサイズを小さくすることができる。収容空間の圧力が高まると連通孔を塞ぐ弾性部材は、連通孔の端部から遠ざかる方向に押し上げられて、筐体の外面から離反した状態となる。このような弾性部材において筐体から離反する範囲（以下、「離反範囲」と称する。）は、収容空間の圧力が高くなるほど広くなり、連通孔を中心に同心円状に広がる。そして、上記構成の蓄電装置では、収容空間の圧力が所定閾値に到達したとき、上記離反範囲が連通路の連通孔側端部に到達する。これにより、収容空間は、連通孔と連通路とが連通し、連通孔及び連通路を介して筐体の外側に連通されるので、収容空間の圧力を筐体の外側に逃がすことができる。上記実施形態の蓄電装置では、筐体の外面において、連通孔と連通孔に直近の連通路との距離が連通孔同士の距離よりも短いので、上記離反範囲は、隣接する連通孔よりも直近の連通路に先に到達する。これにより、弾性部材が複数の連通孔をまとめて覆う構成であっても、隣接する連通孔同士が連通することはない。そして、収容空間の圧力が所定閾値よりも下がれば、弾性部材は再び連通孔を覆い、収容空間を密閉する。したがって、大気開放された状態が継続して、収容空間内の電極の劣化が進行し、電池性能が損失する可能性を低減できる。これらの結果、本構成の蓄電装置は、大型化を回避しつつ収容空間ごとの圧力調整が可能となり、かつ、電池性能の損失を抑制することができる。

本発明に係る蓄電装置では、筐体は、収容空間側に形成される第一筐体と、第一筐体の外側に設けられる第二筐体と、を有しており、弾性部材は、第二筐体の外面に接触した状態で配置され、連通路は、弾性部材と第二筐体とによって囲まれる空間により形成されていてもよい。この蓄電装置では、積層体を保持する第一筐体の外面に、例えば、連通路が形成された第二筐体を配置し、更にその外面に弾性部材を配置するだけの簡易な工程で、容易に開放弁を形成することができる。

本発明に係る蓄電装置では、第一筐体は、集電体の周縁に沿って配置されており、隣接するバイポーラ電極の集電体同士の間隔を保持する第一シール部と、第一シール部の外面を取り囲むように配置される第二シール部と、を有していてもよい。この蓄電装置では、第一シール部をスペーサ（間隔保持部材）としてバイポーラ電極を積層していくことができるので、容易に積層体を形成することができる。

本発明に係る蓄電装置では、第一シール部と第二シール部とは、同じ材料により形成されていてもよい。この蓄電装置では、例えば、膨張時に第一シール部及び第二シール部が互いに同じような挙動を示すので要求水準を満たすための設計がし易くなる。

本発明に係る蓄電装置では、連通路は、筐体の外面に形成される溝と弾性部材とによって囲まれる空間により形成されていてもよい。上記蓄電装置では、筐体の外面に弾性部材を配置するだけの簡易な工程によって、容易に連通路を形成することができる。

本発明に係る蓄電装置では、筐体の外面には、連通孔を囲むように突起部が形成され、凹部の一部は、突起部を取り囲むように形成されており、弾性部材は、突起部に接触するように配置されていてもよい。上記蓄電装置では、収容空間の圧力が高くなって弾性部材が少しでも押し上げられると、連通孔と連通路とが連通する。これにより、連通孔と連通路とをより確実に連通させられるようになる。

本発明に係る蓄電装置では、筐体の外面には、連通孔を囲むように突起部が形成され、弾性部材は、突起部に接触すると共に、筐体の外面とは隙間を介して配置され、連通路は、隙間によって形成されていてもよい。上記蓄電装置では、筐体の外面に弾性部材を配置するだけの簡易な工程によって、容易に連通路を形成することができる。

本発明に係る蓄電装置では、連通路は、互いに隣接する連通孔の間に形成されていてもよい。上記蓄電装置では、連通孔と連通孔に直近の連通路との距離を、連通孔同士の距離よりも確実に短くすることができる。

本発明に係る蓄電装置では、筐体の外面において互いに隣接する連通孔同士の少なくとも一部は、バイポーラ電極の積層方向における位置が互いに重ならないように配置されていてもよい。上記蓄電装置では、筐体の外面において互いに隣接する連通孔同士の距離を確保することができるので、より確実に収容空間で高まった圧力を筐体の外側に開放することができる。

本発明に係る蓄電装置は、弾性部材を筐体の外面に付勢するカバーを更に備え、カバーは、筐体を囲むように配置されていてもよい。

上記蓄電装置は、ニッケル水素二次電池として構成してもよい。このように構成されたニッケル水素二次電池においても、電池モジュールの大型化を回避しつつ内部の圧力調整を可能とし、かつ、電池性能の損失を抑制することができる。

本発明によれば、電池モジュールの大型化を回避しつつ内部の圧力調整を可能とし、かつ、電池性能の損失を抑制することができる。

第一実施形態に係る蓄電装置を模式的に示す断面図である。 図１の蓄電装置をカバー及び弾性部材を外した状態で、図１のＡ方向から第二筐体を見たときの正面図である。 図２に示すIII−III線に沿って切断したときの断面斜視図である。 （Ａ）は、図１の蓄電装置を図１のＡ方向から第二筐体を見たときの正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示すIV−IV線に沿って切断したときの断面図である。 （Ａ）は、第二実施形態に係る蓄電装置をカバー及び弾性部材を外した状態で、図１のＡ方向から第二筐体を見たときの正面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示すV−V線に沿って切断したときの断面図である。 図５（Ｂ）の蓄電装置において弾性部材が配置されたときの断面図である。 第三実施形態に係る蓄電装置をカバー及び弾性部材を外した状態で、図１のＡ方向から第二筐体を見たときの正面図である。 図７に示すVIII−VIII線に沿って切断したときの断面斜視図である。 変形例に係る蓄電装置をカバー及び弾性部材を外した状態で、図１のＡ方向から第二筐体を見たときの正面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図１〜図９には、ＸＹＺ直交座標系が示される。

＜第一実施形態＞
図１に示される蓄電装置１０は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、又は電気自動車等の車両に搭載されるニッケル水素二次電池である。蓄電装置１０は、複数のバイポーラ電極１２と、正極終端電極３０と、正極端子部材３５と、負極終端電極４０と、負極端子部材４５と、一対の拘束体５０，５０と、筐体６０と、開放弁８０と、を備える。

複数のバイポーラ電極１２は、セパレータ１４を介して直列に積層される。複数のバイポーラ電極１２のそれぞれは、一方の面１６ａ及び一方の面１６ａとは反対側の他方の面１６ｂを有する集電体１６と、一方の面１６ａに設けられた正極層１８と、他方の面１６ｂに設けられた負極層２０とを有している。正極層１８及び負極層２０は、複数のバイポーラ電極１２の積層方向（以下、Ｚ軸方向ともいう）に直行する平面（ＸＹ平面）に沿って延在している。

セパレータ１４は、互いに隣接するバイポーラ電極１２の間、正極終端電極３０とバイポーラ電極１２との間、及びバイポーラ電極１２と負極終端電極４０との間に配置されている。例えば、セパレータ１４は、Ｚ軸方向から見た形状が矩形であり、シート状に形成されている。セパレータ１４は、例えば多孔膜又は不織布である。セパレータ１４は電解液を透過させ得る。セパレータ１４の材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、又はポリイミド等が挙げられる。電解液としては、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液が使用され得る。

集電体１６は、例えば、Ｚ軸方向から見た形状が矩形であり、ニッケル、ステンレススチール、Ｎｉメッキされた鋼板等からなる金属箔である。集電体１６の厚みは、例えば１〜５０μｍである。正極層１８は、正極活物質を含む。正極活物質は、例えば水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）_２）の粒子である。負極層２０は、負極活物質を含む。負極活物質は、例えば水素吸蔵合金の粒子である。なお、集電体１６は、導電性樹脂でもよい。

正極終端電極３０は、複数のバイポーラ電極１２のＺ軸方向における一方側の端部にセパレータ１４を介して配置される。すなわち、正極終端電極３０は、Ｚ軸方向において、複数のバイポーラ電極１２の最も外側に配置される。正極終端電極３０は、例えば、Ｚ軸方向から見た形状が矩形であり、ニッケル、ステンレススチール、Ｎｉメッキされた鋼板等からなる金属板である集電体３１と、集電体３１の一方の面３１ａに設けられた正極層３３と、を有している。正極層３３は、ＸＹ平面に沿って延在している。集電体３１は、Ｚ軸方向において集電体１６よりも厚い。正極層３３は、バイポーラ電極１２における正極層１８と同じ構成である。なお、集電体３１は、導電性樹脂でもよい。

負極終端電極４０は、複数のバイポーラ電極１２のＺ軸方向における他方側の端部にセパレータ１４を介して配置される。すなわち、負極終端電極４０は、Ｚ軸方向において、複数のバイポーラ電極１２の最も外側に配置される。負極終端電極４０は、例えば、Ｚ軸方向から見た形状が矩形であり、ニッケル、ステンレススチール、Ｎｉメッキされた鋼板等からなる金属板である集電体４１と、集電体４１の一方の面４１ａに設けられた負極層４３と、を有している。負極層４３は、ＸＹ平面に沿って延在している。集電体４１は、Ｚ軸方向において集電体１６よりも厚い。負極層４３は、バイポーラ電極１２における負極層２０と同じ構成である。なお、集電体３１は、導電性樹脂でもよい。

正極端子部材３５は、正極終端電極３０と拘束体５０との間に配置され、正極終端電極３０における集電体３１に接触配置されている。正極端子部材３５は、接触部３７と、引出部３９と、を有している。接触部３７は、例えば、Ｚ軸方向から見た形状が矩形であり、正極終端電極３０における集電体３１の他方の面３１ｂに、接触配置されている。引出部３９は、後段にて詳述する第二シール部６５における貫通部６５ａに挿通され、第二シール部６５の外側に引き出される。引出部３９は、蓄電装置１０の充放電を行うことができる端子として機能する。

負極端子部材４５は、負極終端電極４０と拘束体５０との間に配置され、負極終端電極４０における集電体４１に接触配置されている。負極端子部材４５は、接触部４７と、引出部４９と、を有している。接触部４７は、例えば、Ｚ軸方向から見た形状が矩形であり、負極終端電極４０における集電体４１の他方の面４１ｂに、接触配置されている。引出部４９は、後段にて詳述する第二シール部６５における貫通部６５ａに挿通され、第二シール部６５の外側に引き出される。引出部４９は、蓄電装置１０の充放電を行うことができる端子として機能する。

筐体６０は、集電体１６の外縁１６ｃを保持すると共に、セパレータ１４を介して積層されるバイポーラ電極１２からなる電極群と、当該電極群の一端にセパレータ１４を介して配置される正極終端電極３０と、当該電極群の他端にセパレータ１４を介して配置される負極終端電極４０とからなる積層体２５を収容する。筐体６０は、第一筐体６１と、第一筐体６１の外側に設けられる第二筐体７１と、を有している。第一筐体６１は、集電体１６の外縁１６ｃに沿って配置されており、隣接するバイポーラ電極１２の集電体１６，１６同士の間隔を保持する第一シール部６３と、第一シール部６３の外面６３ａを取り囲むように配置される第二シール部６５と、を有している。第一筐体６１をＺ軸方向から見たときに矩形に形成されており、四つの側面を有している。

第一シール部６３は、隣接するバイポーラ電極１２の集電体１６同士の間隔を保持すると共に互いに隣接する集電体１６間に収容空間Ｓを形成する。収容空間Ｓには、電解液が充填される。第一シール部６３は、集電体１６の外縁１６ｃに沿って配置されており、枠体として形成されている。第一シール部６３には、収容空間Ｓと第二筐体７１の外面７１ａとの間を連通可能にする連通孔６３ｂが形成されている。連通孔６３ｂは、連通孔６５ｂ及び連通孔７１ｂに連通しており、Ｘ軸方向に延在している。第一シール部６３は、例えば、電解液（水酸化カリウム）に対する耐性を有する樹脂から形成されている。第一シール部６３を形成する樹脂の例には、変性ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等が含まれる。

第二シール部６５は、積層体２５のＺ軸方向と直交する方向における端部（Ｚ軸方向から積層体２５を見たときの外形となる端部）を覆う。第二シール部６５は、第一シール部６３の外面６３ａ、集電体３１の周縁３１ｃ、集電体１６の外縁１６ｃ及び集電体４１の周縁４１ｃを取り囲むように配置されている。第二シール部６５には、収容空間Ｓと第二筐体７１の外面７１ａの間とを連通可能にする連通孔６５ｂが形成されている。連通孔６５ｂは、連通孔６３ｂ及び連通孔７１ｂに連通しており、Ｘ軸方向に延在している。第二シール部６５は、例えば、電解液（水酸化カリウム）に対する耐腐食性を有すると共にガス透過性が低い、絶縁性の樹脂から形成されている。第二シール部６５を形成する樹脂の例は、変性ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）及びＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）が含まれる。第一実施形態では、第一シール部６３と第二シール部６５とは、同じ材料により形成されている。なお、第一シール部６３と第二シール部６５とは、互いに異なる材料により形成されていてもよい。

第二筐体７１は、第一筐体６１の外面６１ａの一部、具体的には、第一筐体６１の四つの側面のうち、連通孔７１ｂが設けられた一の側面に接触して設けられている。第二筐体７１には、収容空間Ｓと第二筐体７１の外面７１ａとの間を連通可能にする連通孔７１ｂが形成されている。連通孔７１ｂは、連通孔６３ｂ及び連通孔６５ｂに連通しており、Ｘ軸方向に延在している。連通孔７１ｂは、Ｚ軸方向に配列される収容空間Ｓに対応して配置されている。図２に示されるように、複数の連通孔７１ｂは、Ｚ軸方向に一列に配列されている。図３に示されるように、第二筐体７１の外面７１ａには、Ｙ軸方向に延在する深さＤの溝（凹部）７６が形成されている。溝７６は、後段にて詳述する弾性部材８１により覆われることにより、開放弁８０の一部となる連通路７５を形成する。第二筐体７１の材質の例は、変性ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）及びＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）が含まれる。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、開放弁８０は、隣接する集電体１６と筐体６０（第一筐体６１）とによって囲まれることにより形成される複数の収容空間Ｓのそれぞれに設けられ、収容空間Ｓの圧力が所定閾値に到達した際に、収容空間Ｓの圧力を筐体６０の外側に開放する。開放弁８０は、複数の連通孔７３と、弾性部材８１と、複数の連通路７５と、一つのカバー８５と、を有している。

連通孔７３は、複数の収容空間Ｓのそれぞれと筐体６０の外面（すなわち、第二筐体７１の外面７１ａ）との間を連通する。連通孔７３は、上述した連通孔６３ｂと、連通孔６５ｂと、連通孔７１ｂとからなり、Ｘ軸方向に延在している。

弾性部材８１は、第二筐体７１の外面７１ａに接触して配置されるＺ軸方向に延在する板状部材である。弾性部材８１は、複数の連通孔７３を塞ぐように第二筐体７１の外面７１ａに付勢された状態で配置されている。弾性部材８１は、カバー８５によって第二筐体７１の外面７１ａに付勢されている。弾性部材８１を形成する材料の例には、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）及びフッ素ゴム等のゴム等が含まれる。弾性部材８１は、開放弁８０として形成される全ての連通孔７３を覆うように一つの部材を配置してもよいし、複数の部材（ただし、一つの部材は二つ以上の連通孔７３を覆う）によって全ての連通孔７３を覆うようにしてもよい。

連通路７５は、弾性部材８１と第二筐体７１とによって囲まれる空間により形成され、筐体６０の外側に連通する。連通路７５は、連通孔側端部７７から外側端部７９までＹ軸方向に延在している。第一実施形態では、図３及び図４に示されるように、連通路７５は、第二筐体７１の外面７１ａに形成されている深さＤの溝７６と、弾性部材８１とによって囲まれる空間により形成されている。

図２に示されるように、連通方向（Ｘ軸方向）から連通孔７３及び連通路７５を見たとき、連通孔７３及び連通路７５は、第二筐体７１の外面７１ａにおいて、連通孔７３と連通孔７３に直近の連通路７５（連通孔側端部７７）との距離Ｌ２が、連通孔７３，７３同士の距離Ｌ１よりも短くなるように配置（Ｌ２＜Ｌ１）されている。

図４（Ｂ）に示されるように、カバー８５は、例えば、矩形の主面部８５ａと当該主面部８５ａの外縁から立設する壁部８５ｂとを有しており、有底筒状に形成されている。カバー８５は、主面部８５ａと壁部８５ｂとによって囲まれる空間に弾性部材８１を内包し、主面部８５ａにおける頂部８５ｃを第二筐体７１の外面に接触させたとき、主面部８５ａが弾性部材８１を押圧可能なサイズに形成されている。これにより、カバー８５は、弾性部材８１を第二筐体７１の外面７１ａに付勢することができる。カバー８５を形成する材料の例には、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）及び変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等の樹脂が含まれる。カバー８５は、例えば、熱溶着によって第二筐体７１に固定される。

図１に戻り、一対の拘束体５０，５０は、Ｚ軸方向において、複数のバイポーラ電極１２と、正極終端電極３０と、負極終端電極４０とを含んで構成される積層体２５と、正極端子部材３５と，負極端子部材４５と、を挟持する。また、一対の拘束体５０，５０は、第一筐体６１及び第二筐体７１も挟持する。一対の拘束体５０，５０は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）により形成されている。この場合、拘束体５０と正極端子部材３５との間、及び拘束体５０と負極端子部材４５との間に絶縁シートを配置すればよい。なお、一対の拘束体５０，５０は、樹脂により形成されていてもよい。絶縁シート又は樹脂材料は、水酸化カリウムに対する耐性を有していてもよい。

一対の拘束体５０，５０には、Ｚ軸方向に延びるボルトＢを貫通するための貫通孔５０ａが設けられる。貫通孔５０ａは、Ｚ軸方向から見て第二シール部６５の外側に配置される。ボルトＢは、一方の拘束体５０から他方の拘束体５０に向かって挿通される。ボルトＢの先端にはナットＮが螺合される。これにより、一対の拘束体５０，５０は、積層体２５、正極終端電極３０、負極終端電極４０、及び第二シール部６５に対して、拘束荷重を付加する。その結果、第二シール部６５内は密封される。ボルトＢの貫通孔５０ａは、貫通孔内周及びボルト座面とその周面が絶縁処理されている。

次に、開放弁８０の動作について説明する。上記蓄電装置１０の開放弁８０は、収容空間Ｓの圧力が高まると連通孔７３を塞ぐ弾性部材８１は、連通孔７３から遠ざかる方向に押し上げられて、第二筐体７１の外面７１ａから離反した状態となる。このような弾性部材８１において第二筐体７１から離反する範囲（離反範囲）は、収容空間Ｓの圧力が高くなるほど広くなり、連通孔７３を中心に同心円状に広がる。そして、収容空間Ｓの圧力が所定閾値に到達したとき、上記離反範囲が直近の連通路７５の連通孔側端部７７に到達する。これにより、収容空間Ｓは、連通孔７３と連通路７５とが連通し、連通孔７３及び連通路７５を介して第二筐体７１の外側に連通される。収容空間Ｓにおいて発生したガスは、連通孔７３を介して連通孔側端部７７から連通路７５に入り、連通路７５の外側端部７９から筐体６０の外側に出る。これにより、収容空間Ｓの圧力を第二筐体７１の外側に逃がすことができる。

また、上記蓄電装置１０の開放弁８０では、第二筐体７１の外面７１ａにおいて、連通孔７３と、連通孔７３に直近の連通路７５との距離Ｌ２が、連通孔７３，７３同士の距離Ｌ１よりも短いので、上記離反範囲は、隣接する連通孔７３よりも直近の連通路７５よりも先に到達する。これにより、弾性部材８１が複数の連通孔７３をまとめて覆っている場合であっても、隣接する連通孔７３，７３同士が連通することはない。そして、収容空間Ｓの圧力が所定閾値よりも下がれば、弾性部材８１は再び連通孔７３を覆い、収容空間Ｓを密閉する。

なお、上記溝７６の深さＤ１、幅Ｗ１、及び連通孔７３の径等のサイズは、収容空間Ｓの圧力が所定閾値以上となった場合に発生するガス量が適切に筐体６０の外側に排出されるように適宜設定される。以下、第二、第三の実施形態で説明する溝７６Ａの深さＤ２及び幅Ｗ２、隙間Ｇの大きさについても同様である。

上記のような開放弁８０を備える蓄電装置１０は、下記のように製造される。すなわち、まず、第一シール部６３を、負極終端電極４０における集電体４１の周縁４１ｃに沿って配置する。次に、当該第一シール部６３にバイポーラ電極１２を載置する。次に、当該バイポーラ電極１２における集電体１６の上面の周縁に沿って第一シール部６３を配置する。次に、当該第一シール部６３にバイポーラ電極１２を載置する。このような手順で、隣接するバイポーラ電極１２の集電体１６同士の間隔を保持しながら積層していき、最後に正極終端電極３０を載置する。

次に、第一シール部６３を介して積層された複数のバイポーラ電極１２、セパレータ１４、正極終端電極３０、及び負極終端電極４０からなる積層体２５を積層方向に熱プレスする。これにより、Ｚ軸方向における第一シール部６３の両端が溶融状態となり、集電体１６又は集電体３１，４１と第一シール部６３との間が溶着される。そして、積層体２５として一体化された一次品が形成される。

次に、成形金型にインサート部品となる上記一次品を固定した後、成形金型に第二シール部６５を形成する樹脂を注入し（インサート成形）、インサート部品の外側を溶融樹脂で包み込み固化させる。次に、第二シール部６５の外面６５ｃの一部（一つの側面）に第二筐体７１を配置する。第二筐体７１は、例えば、第二シール部６５の外面６５ｃに熱溶着されることによって固定される。これにより、積層体２５と第二筐体７１とが一体化された二次品が完成する。

次に、連通孔７３から収容空間Ｓに電解液を注入する。収容空間Ｓへの電解液の注入が完了すると、全ての連通孔７３を覆うように弾性部材８１を配置する。次に、弾性部材８１を第二筐体７１の外面７１ａに固定するためのカバー８５を第二筐体７１に取り付ける。次に、当該二次品の両端部の一方に正極端子部材３５を配置し、他方に負極端子部材４５を配置した後、これらを一対の拘束体５０，５０により挟持し、ボルトＢ及びナットＮによって一対の拘束体５０，５０同士を締結する。これにより、一対の拘束体５０，５０によって、積層体２５が加圧された状態となり、蓄電装置１０が完成する。

次に、第一実施形態の蓄電装置１０の作用効果について説明する。上記蓄電装置１０では、弁体として作用する弾性部材８１が複数の連通孔７３に共通して設けられている。これにより、収容空間Ｓごとに弁体を設ける構成と比べて装置のサイズを小さくすることができる。上記蓄電装置１０では、収容空間Ｓの圧力が高まると連通孔７３を塞ぐ弾性部材８１が、連通孔７３の端部から遠ざかる方向に押し上げられて、第二筐体７１の外面７１ａから離反した状態となる。このとき、弾性部材８１は、隣接する連通孔７３を覆う部分よりも直近の連通路７５を覆う部分が先に押し上げられる。これにより、圧力が高くなった収容空間Ｓに対応する連通孔７３と直近の連通路７５とが連通し、収容空間Ｓ内の圧力が第二筐体７１の外側に開放される。そして、収容空間Ｓの圧力が所定閾値よりも下がれば、弾性部材８１は再び連通孔７３を覆い、収容空間Ｓを密閉する。したがって、大気開放された状態が継続して、収容空間Ｓ内の電極の劣化が進行し、電池性能が損失する可能性を低減できる。これらの結果、上記蓄電装置１０は、大型化を回避しつつ収容空間Ｓごとの圧力調整が可能となり、かつ、電池性能の損失を抑制することができる。

上記の蓄電装置１０では、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、弾性部材８１が、第二筐体７１の外面７１ａに接触した状態で配置され、連通路７５は、弾性部材８１と第二筐体７１の外面７１ａに形成された溝７６とによって囲まれる空間により形成されている。上記蓄電装置１０では、第二筐体７１の外面７１ａに弾性部材８１を配置するだけの簡易な工程で、容易に開放弁８０を形成することができる。

上記の蓄電装置１０では、図１に示されるように、第一シール部６３をスペーサ（間隔保持部材）としてバイポーラ電極１２を積層していくことができるので、容易に積層体２５を形成することができる。

上記の蓄電装置１０では、第一シール部６３と第二シール部６５とは、同じ材料により形成されている。このような蓄電装置１０では、膨張時に第一シール部６３及び第二シール部６５が互いに同じような挙動を示すので要求水準を満たすための設計がし易くなる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る蓄電装置１０Ａは、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されるように、第二筐体７１の外面７１ａには、連通孔７３を囲むように突起部７１ｃが形成されている。また、蓄電装置１０Ａでは、図６に示されるように、弾性部材８１は、突起部７１ｃに接触すると共に、第二筐体７１の外面７１ａとは隙間Ｇを介して配置されている。このような点で、突起部７１ｃがなく、第二筐体７１の外面７１ａに溝７６が形成されている第一実施形態に係る蓄電装置１０とは異なっている。すなわち、第二実施形態の蓄電装置１０Ａは、連通路７５Ａが、弾性部材８１と第二筐体７１の外面７１ａとの隙間Ｇによって形成されている点で、弾性部材８１と第二筐体７１の外面７１ａに形成された溝７６とによって囲まれる空間により形成される連通路７５を有する第一実施形態の蓄電装置１０とは異なる。なお、その他の点は、第一実施形態の蓄電装置１０の構成と同じであるので、詳細な説明を省略する。

第二実施形態に係る蓄電装置１０Ａにおいても、上記第一実施形態の蓄電装置１０と同様の効果を得ることができる。更に、この蓄電装置１０Ａにおいても、上記蓄電装置１０Ａでは、第二筐体７１の外面７１ａに弾性部材８１を配置するだけの簡易な製造工程によって、容易に連通路７５Ａを形成することができる。

＜第三実施形態＞
第三実施形態に係る蓄電装置１０Ｂは、図７及び図８に示されるように、第二筐体７１の外面７１ａには、連通孔７３を囲むように突起部７１ｃが形成され、第二筐体７１の外面７１ａに形成される溝７６Ａの一部は、突起部７１ｃを取り囲むように形成されており、弾性部材８１が、突起部７１ｃに接触するように配置されている点で、突起部７１ｃがなく、第二筐体７１の外面７１ａに形成される溝７６が突起部７１ｃを取り囲んでいない第一実施形態に係る蓄電装置１０とは異なる。なお、その他の点は、第一実施形態の蓄電装置１０の構成と同じであるので、詳細な説明を省略する。

第三実施形態に係る蓄電装置１０Ｂにおいても、上記第一実施形態の蓄電装置１０と同様の効果を得ることができる。更に、この蓄電装置１０Ｂでは、収容空間Ｓの圧力が高くなって弾性部材８１が少しでも押し上げられると、連通孔７３と連通路７５とが連通する。これにより、連通孔７３と連通路７５とをより確実に連通させられるようになる。

以上、第一〜第三実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、連通孔７３が、バイポーラ電極１２の積層方向（Ｚ軸方向）に一直線に配列されている例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、第二筐体７１の外面７１ａにおいて互いに隣接する連通孔７３，７３同士の少なくとも一部は、Ｚ軸方向における位置が互いに重ならないように配置されていてもよい。例えば、図９に示されるように、複数の連通孔７３は、千鳥状に配置されてもよい。

この場合であっても、連通方向（Ｘ軸方向）から連通孔７３及び連通路７５を見たとき、連通孔７３及び連通路７５は、第二筐体７１の外面７１ａにおいて、連通孔７３と連通孔７３に直近の連通路７５との距離Ｌ２が、連通孔７３，７３同士の距離Ｌ１よりも短くなるように配置（Ｌ２＜Ｌ１）する。

このようなバイポーラ電池では、互いに隣接する集電体１６，１６同士が、例えば、１ｍｍ以下等、非常に狭い間隔で設けられる。すなわち、収容空間Ｓごとに設けられる連通孔７３も同様に、非常に短い間隔で設けられる。上記実施形態は、このように非常に短い間隔で開放弁８０を設ける場合に有利な構成であるが、変形例に係る蓄電装置１０では、更なる改善を図っている。すなわち、変形例に係る蓄電装置１０では、上記実施形態と比べて、第二筐体７１の外面７１ａにおいて互いに隣接する連通孔７３，７３同士の距離Ｌ１を長く確保することができる。これにより、より確実に収容空間Ｓで高まった圧力を第二筐体７１の外側に開放することができる。

また、上記実施形態では、カバー８５は、筐体６０の一側面、すなわち、第二筐体７１の外面７１ａのみに取り付けられている例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、カバー８５は、筐体６０を囲むように取り付けられてもよい。すなわち、カバー８５は、第二筐体７１の外面７１ａと第一筐体６１の外面６１ａとにまたがって一周するように取り付けられてもよい。

また、上記実施形態又は変形例では、開放弁８０を形成する全ての連通孔７３が第一筐体６１の一つの側面である外面６１ａに設けられている例を挙げて説明したが、第一筐体６１の複数の側面に分散して配置されてもよい。この場合、第二筐体７１も、当該連通孔７３が設けられた側面に対応する箇所に複数設けられてもよい。すなわち、上記実施形態又は変形例では、第一筐体６１の一つの側面である外面６１ａに一つの第二筐体７１が設けられている例を挙げて説明したが、第一筐体６１の複数の側面である外面６１ａにそれぞれ第二筐体７１が設けられてもよい。

また、上記実施形態又は変形例では、一つの収容空間Ｓに対し一つの開放弁８０が設けられる例を挙げて説明したが、一つの収容空間Ｓに対し複数の開放弁８０が設けられてもよい。この場合、開放弁８０は、第一筐体６１の一つの側面である外面６１ａに設けられてもよいし、第一筐体６１の複数の側面に分散して設けられてもよい。

また、上記実施形態又は変形例では、第一筐体６１の外側に第二筐体７１を配置する例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、第一筐体６１と弾性部材８１とによって開放弁を形成してもよい。すなわち、例えば、第一筐体６１の外面６１ａに溝を設けたり、第一筐体６１の連通路６１ｂの周囲に突起部を設けたりすることにより、上記実施形態又は変形例と同様に開放弁を形成することができる。

また、上記実施形態又は変形例では、一の連通孔７３に対応して一の連通路７５，７５Ａが設けられるような例を挙げて説明したが、複数の連通孔７３に対応して一の連通路７５，７５Ａが設けられるような構成としてもよい。例えば、図２に示される溝７６を、互いに隣接する連通孔７３の間を横切るように配置されてもよい。

上記実施形態又は変形例では、蓄電装置１０の充放電を行うことができる端子を積層体２５の側面から引き出す例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、Ｚ軸方向における両端、すなわち、積層方向における両端に設けられてもよい。この場合、一対の拘束体５０，５０のそれぞれを導電部材によって形成し、それぞれの拘束体５０，５０に電気的に接続される端子を設けることができる。また、端子に電気的に接続される導通部材が一対の拘束体５０，５０のそれぞれに埋め込まれてもよい。

また、上記実施形態又は変形例では、蓄電装置１０がニッケル水素二次電池の例を挙げて説明したが、リチウムイオン二次電池であってもよい。この場合、正極活物質は、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等である。負極活物質は、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ…蓄電装置、１２…バイポーラ電極、１４…セパレータ、１６…集電体、１８…正極層、２０…負極層、２５…積層体、６０…筐体、６１…第一筐体、６３…第一シール部、６５…第二シール部、７１…第二筐体、７１ａ…外面、７１ｃ…突起部、７３…連通孔、７５，７５Ａ…連通路、７６，７６Ａ…溝（凹部）、８０…開放弁、８１…弾性部材、８５…カバー、Ｇ…隙間、Ｓ…収容空間。

Claims (11)

1. 集電体の一方の面に正極層が設けられると共に前記集電体の他方の面に負極層が設けられたバイポーラ電極がセパレータを介して積層された積層体と、
   前記集電体の外縁を保持すると共に前記積層体を収容する筐体と、
   隣接する前記集電体と前記筐体とによって囲まれることにより形成される複数の収容空間のそれぞれに設けられ、前記収容空間の圧力が所定閾値に到達した際に、前記収容空間の圧力を前記筐体の外側に開放する開放弁と、を備え、
   前記開放弁は、
   複数の前記収容空間のそれぞれと前記筐体の外面との間を連通する、複数の連通孔と、
   前記複数の連通孔を塞ぐように前記筐体の外面に付勢された状態で配置される弾性部材と、
   前記弾性部材と前記筐体とによって囲まれる空間により形成され、前記筐体の外側に連通する連通路と、を有し、
   前記筐体の外面において、前記連通孔と前記連通孔に直近の連通路との距離が前記連通孔同士の距離よりも短くなるように、前記連通孔及び前記連通路が配置されている、蓄電装置。
2. 前記筐体は、前記収容空間側に形成される第一筐体と、前記第一筐体の外側に設けられる第二筐体と、を有しており、
   前記弾性部材は、前記第二筐体の外面に接触した状態で配置され、
   前記連通路は、前記弾性部材と前記第二筐体とによって囲まれる空間により形成されている、請求項１記載の蓄電装置。
3. 前記第一筐体は、前記集電体の周縁に沿って配置されており、隣接する前記バイポーラ電極の前記集電体同士の間隔を保持する第一シール部と、前記第一シール部の外面を取り囲むように配置される第二シール部と、を有している、請求項２記載の蓄電装置。
4. 前記第一シール部と前記第二シール部とは、同じ材料により形成されている、請求項３記載の蓄電装置。
5. 前記連通路は、前記筐体の外面に形成される凹部と前記弾性部材とによって囲まれる空間により形成されている、請求項１〜４の何れか一項記載の蓄電装置。
6. 前記筐体の外面には、前記連通孔を囲むように突起部が形成され、前記凹部の一部は、前記突起部を取り囲むように形成されており、
   前記弾性部材は、前記突起部に接触するように配置されている、請求項５記載の蓄電装置。
7. 前記筐体の外面には、前記連通孔を囲むように突起部が形成され、
   前記弾性部材は、前記突起部に接触すると共に、前記筐体の外面とは隙間を介して配置され、
   前記連通路は、前記隙間によって形成されている、請求項１〜４の何れか一項記載の蓄電装置。
8. 前記連通路は、互いに隣接する前記連通孔の間に形成されている、請求項１〜６の何れか一項記載の蓄電装置。
9. 前記筐体の外面において互いに隣接する前記連通孔同士の少なくとも一部は、前記バイポーラ電極の積層方向における位置が互いに重ならないように配置されている、請求項１〜８の何れか一項に記載の蓄電装置。
10. 前記弾性部材を前記筐体の外面に付勢するカバーを更に備え、
    前記カバーは、前記筐体の外形を囲むように配置されている、請求項１〜９の何れか一項記載の蓄電装置。
11. ニッケル水素二次電池である、請求項１〜１０の何れか一項記載の蓄電装置。

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