JP2019169341A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の向上が可能である蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置は、第１方向に沿って並ぶ第１蓄電セル及び第２蓄電セルと、第１方向に沿って第１蓄電セルの一方の端子に隣接する第１集電板と、第１方向に沿って第２蓄電セルの一方の端子に隣接する第２集電板と、第１集電板と第２集電板とを接合する第１溶接部と、を備え、第１集電板は、第１蓄電セルに接触する第１本体部と、第１方向に交差する第２方向に沿って第１本体部の縁から突出する第１基端部と、第１基端部の先端から第１方向に沿って延在する第１先端部とを有し、第２集電板は、第２蓄電セルに接触する第２本体部と、第２方向に沿って第２本体部の縁から突出する第２基端部と、第２基端部の先端から第１方向に沿って延在する第２先端部とを有し、第１溶接部は、第２方向において、第１基端部と第２先端部とが重なる第１領域上に設けられる。【選択図】図５

Description

本発明は、蓄電装置に関する。

蓄電装置の一種として、全固体電池が挙げられる。下記特許文献１には、複数の積層電池が正極集電箔および負極集電箔を介して積み重ねられている態様が開示されている。これらの積層電池は、互いに並列接続され、且つ、モールド樹脂によって封止されている。

特開２０１４−１１６１５６号公報

上記特許文献１にて、各正極集電箔（各負極集電箔）は、モールド樹脂によって封止される前に、正極端子（負極端子）に溶接される。この溶接を実施するためには、各正極集電箔（各負極集電箔）と正極端子（負極端子）とを載置するための治具を準備する工程、当該治具を所定位置に配置する工程、及び溶接後に当該治具を取り出す工程等が必要になる。積層電池等の蓄電装置の製造にあたっては、上述したような工程を削除又は簡略化し、生産性を向上することが望まれている。

本発明の一側面の目的は、生産性の向上が可能である蓄電装置を提供することである。

本発明の一側面に係る蓄電装置は、第１方向に沿って並ぶ第１蓄電セル及び第２蓄電セルと、第１方向に沿って第１蓄電セルの一方の端子に隣接する第１集電板と、第１方向に沿って第２蓄電セルの一方の端子に隣接する第２集電板と、第１集電板と第２集電板とを接合する第１溶接部と、を備え、第１集電板は、第１蓄電セルに接触する第１本体部と、第１方向に交差する第２方向に沿って第１本体部の縁から突出する第１基端部と、第１基端部の先端から第１方向に沿って延在する第１先端部とを有し、第２集電板は、第２蓄電セルに接触する第２本体部と、第２方向に沿って第２本体部の縁から突出する第２基端部と、第２基端部の先端から第１方向に沿って延在する第２先端部とを有し、第１溶接部は、第２方向において、第１基端部と第２先端部とが重なる第１領域に設けられる。

この蓄電装置によれば、第１溶接部は、第２方向において、第１基端部と第２先端部とが重なる第１領域に設けられる。このため、第１集電板における第１基端部を台座として利用し、第１溶接部を形成することができる。これにより、第１溶接部を形成するための治具の準備工程、及び当該治具の取り出し工程等を省略できるので、生産性の向上が可能になる。

第１方向に沿って第１蓄電セルと第２蓄電セルとは、互いに隣り合っており、第１方向において、第１蓄電セルと第２蓄電セルとは、第１集電板と第２集電板との間に位置してもよい。この場合、第１溶接部と第１蓄電セルとの距離を大きくすることができるので、溶接に伴う第１蓄電セルの損傷を抑制できる。

第１集電板の形状と第２集電板の形状とは、互いに略同一であってもよい。この場合、蓄電装置の製造コストを低減できる。

第１先端部は、その先端側ほど第２方向において第１蓄電セルから離れるように、第１方向に対して傾斜してもよい。この場合、蓄電装置の組立時に第１集電体と第２集電体とを容易に配置できる。加えて、第１溶接部と第１蓄電セルとの距離を大きくすることができる。

第１蓄電セル及び第２蓄電セルのそれぞれは、第１方向に沿って積層される複数の電極を含む電極積層体を有しており、複数の電極のそれぞれは、バイポーラ電極であってもよい。この場合、第１蓄電セル及び第２蓄電セルの内部抵抗を低減できる。

上記蓄電装置は、第１方向に沿って、第１蓄電セルの他方の端子と第２蓄電セルの他方の端子とに隣接する第３集電板と、第１方向に沿って第２蓄電セルを挟んで第１蓄電セルに対して反対側に位置し、その一方の端子が第２集電板に隣接する第３蓄電セルと、第１方向に沿って第３蓄電セルの他方の端子に隣接する第４集電板と、第３集電板と第４集電板とを接合する第２溶接部と、をさらに備え、第３集電板は、第２蓄電セルに接触する第３本体部と、第２方向に沿って第３本体部の縁から突出する第３基端部と、第３基端部の先端から第１方向に沿って延在する第３先端部とを有し、第４集電板は、第３蓄電セルに接触する第４本体部と、第２方向に沿って第４本体部の縁から突出する第４基端部と、第４基端部の先端から第１方向に沿って延在する第４先端部とを有し、第２溶接部は、第２方向において、第３先端部と第４基端部とが重なる第２領域に設けられてもよい。この場合、第４集電板における第４基端部を台座として利用し、第２溶接部を形成することができる。これにより、第２溶接部を形成するための治具の準備工程、及び当該治具の取り出し工程等を省略できるので、生産性のさらなる向上が可能になる。

第１先端部と第２先端部とは、第１方向の一方側に向かって延在し、第３先端部と第４先端部とは、第１方向の他方側に向かって延在してもよい。この場合、各蓄電セルの正極端子に接続される集電板と、各蓄電セルの負極端子に接続される集電板とを同一規格のものとすることができる。

第１溶接部と第２溶接部とは、第１蓄電セルに対して第２方向における一方側に位置してもよい。この場合、蓄電装置における余剰スペースを削減することができるので、蓄電装置の小型化が実現可能になる。

第１集電板の形状と第３集電板の形状とは、互いに略同一であってもよい。この場合、各蓄電セルの正極端子に接続される集電板と、各蓄電セルの負極端子に接続される集電板とを同一規格のものとすることができる。したがって、蓄電装置の製造コストを良好に低減できる。

第３集電板の形状と第４集電板の形状とは、互いに略同一であってもよい。この場合、蓄電装置の製造コストを良好に低減できる。

本発明の一側面によれば、生産性の向上が可能である蓄電装置を提供できる。

図１は、実施形態に係る蓄電装置を示す概略斜視図である。 図２（ａ）は、蓄電セル及び当該蓄電セルに接触する集電板の概略斜視図であり、図２（ｂ）は、蓄電セル及び当該蓄電セルに接触する集電板の概略側面図である。 図３は、蓄電セルの概略断面図である。 図４は、図３に示された破線で囲われた領域の拡大図である。 図５（ａ）は、図１のＶａ−Ｖａ線に沿った概略断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）にて示される正極集電板の概略平面図である。 図６（ａ）は、図１のＶＩａ−ＶＩａ線に沿った概略断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）にて示される負極集電板の概略平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。なお、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

図１は、本実施形態に係る蓄電装置を示す概略斜視図である。図１に示される蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる蓄電モジュールである。蓄電装置１は、セルスタック２と、セルスタック２に電気的に接続される接続部材３，４と、セルスタック２を拘束する一対の拘束部材５，６と、セルスタック２と拘束部材５との間に配置される絶縁緩衝部材７と、セルスタック２と拘束部材６との間に配置される絶縁緩衝部材８と、セルスタック２の一部を覆うカバー部材９とを備える。以下では、拘束部材５，６がセルスタック２を拘束する方向を図１に示される方向Ｘ（第１方向）とし、水平方向において方向Ｘと交差もしくは直交する方向を方向Ｙとし、方向Ｘ及び方向Ｙと交差もしくは直交する方向を方向Ｚ（第２方向）とする。

セルスタック２は、方向Ｘに沿って配列される複数の蓄電セル１１を有する。すなわち、セルスタック２は、複数の蓄電セル１１の集合体である。セルスタック２は、例えば８９個以上１１１個以下の蓄電セル１１を含む。本実施形態では、セルスタック２は、１００個の蓄電セルを含む。蓄電セル１１の構成の詳細については、後述する。また、セルスタック２は、図１では示されていないが、複数の集電板も有する。集電板の詳細についても、後述する。

接続部材３は、蓄電装置１の正極として機能する導電部材（バスバー）であり、略平板形状を呈している。接続部材３は、方向Ｙにおけるセルスタック２の一端側に設けられている。接続部材３は、例えば金属板又は合金板である。金属板は、例えば銅板、アルミニウム板、チタン板、もしくはニッケル板である。合金板は、例えばステンレス鋼板（ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等）、もしくは上記金属の合金板である。接続部材３は、方向Ｘに沿って延在すると共に方向Ｚにおいてセルスタック２及び絶縁緩衝部材７に重なる主板部３ａと、主板部３ａにおける拘束部材５側の一端から方向Ｘに沿って突出する突出板部３ｂとを有する。接続部材３の主板部３ａは、セルスタック２内に含まれる複数の蓄電セル１１の各正極端子（一方の端子）に電気的に接続されている。接続部材３の突出板部３ｂは、主板部３ａに連続して設けられている。方向Ｘに沿った突出板部３ｂの端は、拘束部材５よりも外側に位置する。接続部材３は、拘束部材５，６と離間している。なお、本実施形態において「方向Ｘに沿って延在する」とは、方向Ｘに完全一致して延在しなくてもよい。

接続部材４は、蓄電装置１の負極として機能する導電部材（バスバー）であり、略平板形状を呈している。接続部材４は、方向Ｙにおけるセルスタック２の他端側に設けられている。接続部材４は、接続部材３と同様に、例えば金属板又は合金板である。接続部材４は、接続部材３と同一の金属板又は合金板であってもよいし、異なる金属板又は合金板であってもよい。接続部材４は、方向Ｘに沿って延在すると共に方向Ｚにおいてセルスタック２及び絶縁緩衝部材８に重なる主板部４ａと、主板部４ａにおける拘束部材６側の一端から方向Ｘに沿って突出する突出板部４ｂとを有する。突出板部４ｂは、方向Ｘにおいて接続部材３の突出板部３ｂに対して反対側に設けられている。接続部材４の主板部４ａは、セルスタック２内に含まれる複数の蓄電セル１１の各負極端子（他方の端子）に電気的に接続されている。接続部材４の突出板部４ｂは、主板部４ａに連続して設けられている。方向Ｘに沿った突出板部４ｂの端は、拘束部材６よりも外側に位置する。接続部材４は、接続部材３と同様に拘束部材５，６と離間している。

拘束部材５，６のそれぞれは、セルスタック２に対して方向Ｘに沿った拘束力（拘束荷重）を付加する部材であり、略Ｌ字板形状を呈するエンドプレートである。拘束部材５は、方向Ｘにおけるセルスタック２の一端側に配置されており、セルスタック２に対して拘束荷重を付加する主部５ａと、方向Ｚにおける主部５ａの一端から方向Ｘに沿って延在する延在部５ｂとを有する。延在部５ｂは、セルスタック２から離れるように延在している。拘束部材６は、方向Ｘにおけるセルスタック２の他端側に配置されており、セルスタック２に対して拘束荷重を付加する主部６ａと、方向Ｚにおける主部６ａの一端から方向Ｘに沿って延在する延在部６ｂとを有する。延在部６ｂは、拘束部材５の延在部５ｂと同様に、セルスタック２から離れるように延在している。拘束部材５，６のそれぞれは、例えば金属製又は合金製の板材である。拘束部材５，６は、例えば締結部材（例えば、ボルト及びナット）等を用いた連結部材を介して互いに連結されてもよい。この場合、拘束部材５，６のそれぞれには、方向Ｘに沿って延在するボルト等の連結部材が挿通される貫通孔等が設けられてもよい。もしくは、拘束部材５，６のそれぞれは、図示しない基台又はケース等に固定されてもよい。この場合、拘束部材５，６のそれぞれには、これらを基台等に固定するための部材が挿通される貫通孔等が設けられてもよい。

絶縁緩衝部材７，８のそれぞれは、蓄電セル１１の膨張を吸収するための絶縁部材であり、略直方体形状を呈している。絶縁緩衝部材７は、方向Ｘにおいてセルスタック２と拘束部材５との間に配置されている。絶縁緩衝部材８は、方向Ｘにおいてセルスタック２と拘束部材６との間に配置されている。絶縁緩衝部材７，８のそれぞれにおいて接続部材３，４に対向する端面は、セルスタック２において接続部材３，４に対向する端面に対して揃ってもよい。すなわち、上記端面同士は、面一になっていてもよい。絶縁緩衝部材７，８のそれぞれは、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ナイロン６６（ＰＡ６６）を含む。絶縁緩衝部材７，８の少なくとも一つは、弾性を示してもよい。絶縁緩衝部材７，８の方向Ｘに沿った長さ（すなわち、厚さ）は、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。本実施形態では、絶縁緩衝部材７，８の厚さは、５ｍｍである。

カバー部材９は、蓄電セル１１の方向Ｚにおける移動を規制するための部材であり、略逆Ｕ字板形状を呈している。カバー部材９は、方向Ｙにおいて接続部材３，４の間に設けられており、且つ、接続部材３，４と離間している。カバー部材９は、方向Ｘに沿って延在するカバー部９ａと、方向Ｘにおけるカバー部９ａの一端から方向Ｚに沿って延在する第１取付部９ｂと、方向Ｘにおけるカバー部９ａの他端から方向Ｚに沿って延在する第２取付部９ｃとを有する。第１取付部９ｂは、締結部材Ｅ等を介して拘束部材５に固定されている。第２取付部９ｃは、第１取付部９ｂと同様に、締結部材等を介して拘束部材６に固定されている。このため本実施形態では、カバー部材９は、拘束部材５，６を連結するための連結部材として機能する。カバー部材９は、例えば金属板又は合金板である。

次に、図２〜図４を参照しながら、セルスタック２に含まれる蓄電セル１１と集電板との詳細について説明する。まず、蓄電セル１１の構成の詳細について説明する。図２（ａ）は、蓄電セル及び当該蓄電セルに接触する集電板の概略斜視図であり、図２（ｂ）は、蓄電セル及び当該蓄電セルに接触する集電板の概略側面図である。図３は、蓄電セルの概略断面図である。図４は、図３に示された破線で囲われた領域の拡大図である。

図２（ａ），（ｂ）に示されるように、蓄電セル１１は、略直方体形状を呈する単電池である。蓄電セル１１においては、方向Ｘに沿った辺が最も短く、方向Ｙに沿った辺が最も長くなっている。蓄電セル１１は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電セル１１は、電気二重層キャパシタでもよい。蓄電セル１１は、全固体電池でもよい。本実施形態では、蓄電セル１１は、バイポーラ型のリチウムイオン二次電池である。蓄電セル１１は、方向Ｘにおいて正極集電板１２と負極集電板１３とによって挟まれており、正極集電板１２を介して接続部材３に電気的に接続されると共に、負極集電板１３を介して接続部材４に電気的に接続される。蓄電セル１１は、方向Ｘに交差する一対の主面１４ａ，１４ｂ及び主面１４ａ，１４ｂをつなぐ外周面１４ｃを有する電極積層体１４と、少なくとも電極積層体１４の外周面１４ｃ上に設けられる保持部材１５とを備える。

図３及び図４に示されるように、電極積層体１４は、複数のバイポーラ電極１６と、複数のセパレータ１７とを有する。複数のバイポーラ電極１６と、複数のセパレータ１７とは、方向Ｘに沿って交互に配置されている。方向Ｘに沿った電極積層体１４の長さは、蓄電セル１１の厚さに相当し、例えば５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

複数のバイポーラ電極１６のそれぞれは、集電体２１と、正極層２２と、負極層２３とを備える。集電体２１は、方向Ｘに交差する一対の主面２１ａ，２１ｂを有する。集電体２１の主面２１ａ上には正極層２２が設けられ、集電体２１の主面２１ｂ上には負極層２３が設けられる。このため、集電体２１は、方向Ｘに沿って正極層２２と負極層２３とによって挟まれている。

集電体２１は、シート状の導電部材であり、略矩形状を呈している。集電体２１は、例えば金属箔又は合金箔である。金属箔は、例えば銅箔、アルミニウム箔、チタン箔、もしくはニッケル箔である。集電体２１が金属箔である場合、機械的強度を確保する観点から、当該金属箔はアルミニウム箔であってもよい。合金箔は、例えばステンレス鋼箔（ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等）、もしくは上記金属の合金箔である。集電体２１が合金箔である場合、もしくは集電体２１がアルミニウム箔以外の金属箔である場合、集電体２１の表面にはアルミニウムが被覆されていてもよい。集電体２１の厚さは、例えば５μｍ以上２０μｍ以下である。本実施形態では、集電体２１の厚さは１０μｍである。

正極層２２は、正極活物質と電解質とを含む層状部材であり、略矩形状を呈している。本実施形態の正極活物質は、例えば複合酸化物、金属リチウム、及び硫黄等である。複合酸化物の組成には、例えばマンガン、チタン、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとが含まれる。電解質は、例えば固体電解質、固体高分子電解質、もしくはゲル状電解質である。固体電解質は、ジルコニア、もしくはβアルミナを含む。固体高分子電解質は、例えばポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）等のアルキレンオキシド系高分子化合物、もしくはこれらの共重合体を含む。加えて、正極層２２が固体高分子電解質を含む場合、正極層２２は、例えばイオン伝導性を高めるための支持塩、電子伝導性を高めるための導電助剤、粘度調整溶媒、重合開始剤の少なくともいずれかを含む。支持塩は、アルキレンオキシド系高分子化合物に容易に溶解可能な観点から、例えばリチウム塩である。リチウム塩は、例えばＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２、もしくはこれらの混合物である。導電助剤は、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等である。粘度調整溶媒は、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等である。重合開始剤は、例えばアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）等である。ゲル状電解質は、流動性を完全にもしくはほぼ完全に示さない。例えば、２０℃におけるゲル状電解質の粘度は、０．１Ｐａ・Ｓ以上である。

負極層２３は、負極活物質と電解質とを含む層状部材であり、略矩形状を呈している。本実施形態の負極活物質は、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、ホウ素添加炭素などである。負極層２３の電解質としては、正極層２２に含まれる電解質と同様のものが用いられる。

セパレータ１７は、隣り合うバイポーラ電極１６同士を隔てる層状部材であり、略矩形状を呈している。セパレータ１７は、正極層２２及び負極層２３に含まれる電解質によって構成されている。あるいは、セパレータ１７は、電解質を充填可能な多孔質膜であってもよい。セパレータ１７が固体電解質によって構成される場合、セパレータ１７は、略矩形板形状を呈してもよい。セパレータ１７の厚さは、例えば１μｍ以上１０μｍ以下である。本実施形態では、セパレータ１７の厚さは５μｍである。

方向Ｘにおける電極積層体１４の両端には、集電体２１が設けられている。方向Ｘにおいて電極積層体１４の一端（図３における紙面右側）に配置される集電体２１の主面２１ｂ上には、負極層が配置されていない。このため、当該集電体２１は、電極積層体１４における正極端子に相当し、主面２１ｂは、電極積層体１４の主面１４ａに相当する。方向Ｘにおいて電極積層体１４の他端（図３における紙面左側）に配置される集電体２１の主面２１ａ上には、正極層が配置されていない。このため、当該集電体２１は、電極積層体１４における負極端子に相当し、主面２１ａは、電極積層体１４の主面１４ｂに相当する。

保持部材１５は、電極積層体１４に含まれる複数のバイポーラ電極１６、複数のセパレータ１７、正極端子、及び負極端子を保持する部材であり、絶縁性を示す。本実施形態では、保持部材１５は、電極積層体１４の外周面１４ｃを封止するように略矩形枠形状を呈する封止部材、及び、電極積層体１４内のバイポーラ電極１６同士の短絡を防止する短絡防止部材としても機能し得る。保持部材１５は、電極積層体１４の外周面１４ｃと接触する内周面１５ａと、内周面１５ａの反対側に位置する外周面１５ｂと、方向Ｘに交差する側面１５ｃとを有する。側面１５ｃは、電極積層体１４の主面１４ａ，１４ｂに対して略平行に設けられる。本実施形態では、方向Ｘにおける一端（図３における紙面右側）に位置する側面１５ｃは、主面１４ａと面一になっており、方向Ｘにおける他端（図３における紙面右側）に位置する側面１５ｃは、主面１４ｂと面一になっている。保持部材１５は、例えば耐熱性を示す樹脂部材を含む。耐熱性を示す樹脂部材は、例えばポリイミド、ＰＰ、ＰＰＳ、ＰＡ６６等である。保持部材１５の厚さは、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。この場合、熱等による保持部材１５の破損防止と、蓄電セル１１の重量低減とを両立可能である。保持部材１５の厚さは、方向Ｙもしくは方向Ｚに沿った内周面１５ａと外周面１５ｂとの距離に相当する。本実施形態では、保持部材１５の厚さは５ｍｍである。

次に、図２（ａ），（ｂ）に戻って正極集電板１２及び負極集電板１３の構成について説明する。正極集電板１２及び負極集電板１３のそれぞれに対しては、例えば、セルスタック２に配置される前に、屈曲加工等が施される。正極集電板１２及び負極集電板１３の板厚は、例えば蓄電セル１１の厚さの１０％以上２０％以下である。この場合、方向Ｘに沿ったセルスタック２の長さを抑えつつ、正極集電板１２及び負極集電板１３の強度を確保できる。

正極集電板１２は、電極積層体１４に接触する導電部材であり、板形状を呈している。正極集電板１２は、方向Ｘに沿って蓄電セル１１に隣接している。正極集電板１２は、正極端子として機能する集電体２１に接触する本体部１２ａと、方向Ｚに沿って本体部１２ａの縁１２ｂの一部から突出する突出部１２ｃとを有する。本体部１２ａは、方向Ｘにおいてバイポーラ電極１６及びセパレータ１７に重なる部分であり、略矩形状を呈している。本実施形態では、正極集電板１２が２つの蓄電セル１１によって方向Ｘに沿って挟持される場合、本体部１２ａの一方面は一方の蓄電セル１１に接触し、本体部１２ａの他方面は他方の蓄電セル１１に接触する。このとき、正極集電板１２は、各蓄電セル１１の正極端子に接触しており、負極端子として機能する集電体２１には接触していない。

正極集電板１２における突出部１２ｃは、屈曲している。このため、突出部１２ｃは、方向Ｚに沿って延在する基端部１２ｄと、基端部１２ｄの先端から方向Ｘに沿って延在する先端部１２ｅとを有する。基端部１２ｄは、方向Ｘにおいて電極積層体１４とは重ならず、且つ、保持部材１５の側面１５ｃに沿って設けられている。先端部１２ｅは、方向Ｚにおいて電極積層体１４と重なっておらず、且つ、保持部材１５の外周面１５ｂにも接していない。先端部１２ｅは、電極積層体１４から離れるように延在している。先端部１２ｅの方向Ｘに沿った長さは、少なくとも蓄電セル１１の厚さの２倍よりも大きい。先端部１２ｅの方向Ｘに沿った長さは、例えば蓄電セル１１の厚さの２２０％以上３００％以下である。この場合、セルスタック２に含まれる複数の正極集電板１２において、隣り合う正極集電板１２同士を確実に接触させることができる。先端部１２ｅは、方向Ｘ及び方向Ｙに沿って延在する水平面に対して傾斜している。本実施形態では、先端部１２ｅの先端側ほど方向Ｚにおいて蓄電セル１１から離れるように、先端部１２ｅは上記水平面（方向Ｘ，Ｙ）に対して傾斜している。

負極集電板１３は、電極積層体１４に接触する導電部材であり、板形状を呈している。負極集電板１３の形状は、正極集電板１２の形状と略同一である。負極集電板１３は、正極集電板１２と同様に方向Ｘに沿って蓄電セル１１に隣接している。負極集電板１３は、負極端子として機能する集電体２１に接触する本体部１３ａと、方向Ｚに沿って本体部１３ａの縁１３ｂの一部から突出する突出部１３ｃとを有する。本体部１３ａは、方向Ｘにおいてバイポーラ電極１６及びセパレータ１７に重なる部分であり、略矩形状を呈している。本実施形態では、負極集電板１３が２つの蓄電セル１１によって方向Ｘに沿って挟持される場合、本体部１３ａの一方面は一方の蓄電セル１１に接触し、本体部１３ａの他方面は他方の蓄電セル１１に接触する。このとき、負極集電板１３は、各蓄電セル１１の負極端子に接触しており、正極端子には接触していない。上述したように本実施形態では、正極集電板１２は、各蓄電セル１１の正極端子にそれぞれ接触し、負極集電板１３は、各蓄電セル１１の負極端子にそれぞれ接触する。このため本実施形態では、セルスタック２に含まれる複数の蓄電セル１１は、正極集電板１２及び負極集電板１３を介して並列接続されている。なお本実施形態における略同一とは、完全同一だけでなく±数％程度の製造誤差を含む概念である。

負極集電板１３の突出部１３ｃは、方向Ｚにおいて正極集電板１２の突出部１２ｃが突出する方向に沿って突出している。すなわち、突出部１２ｃ，１３ｃのそれぞれは、方向Ｚにおける一方側（図２（ｂ）においては紙面上側）に向かって突出している。突出部１３ｃは、方向Ｘにおいて突出部１２ｃと重なっておらず、方向Ｙにおいて突出部１２ｃと距離を置いて設けられている。本実施形態では、突出部１２ｃは蓄電セル１１の方向Ｙにおける一端側（図２（ａ）においては紙面左側）に設けられ、突出部１３ｃは蓄電セル１１の方向Ｙにおける他端側（図２（ａ）においては紙面右側）に設けられる。

突出部１３ｃは、突出部１２ｃと同様に屈曲している。このため、突出部１３ｃは、方向Ｚに沿って延在する基端部１３ｄと、基端部１２ｄの先端から方向Ｘに沿って延在する先端部１３ｅとを有する。基端部１３ｄは、方向Ｘにおいて電極積層体１４とは重ならず、且つ、保持部材１５の側面１５ｃに沿って設けられている。先端部１３ｅは、方向Ｚにおいて電極積層体１４と重なっておらず、且つ、保持部材１５の外周面１５ｂにも接していない。先端部１３ｅは、電極積層体１４から離れるように延在している。先端部１３ｅは、先端部１２ｅと同様に、水平面に対して傾斜している。先端部１３ｅの方向Ｘに沿った長さは、先端部１２ｅの長さと略同一である。このため、セルスタック２に含まれる複数の負極集電板１３において、隣り合う負極集電板１３同士を確実に接触させることができる。

図５（ａ）は、図１のＶａ−Ｖａ線に沿った概略断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）にて示される正極集電板１２の概略平面図である。図６（ａ）は、図１のＶＩａ−ＶＩａ線に沿った概略断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）にて示される負極集電板１３の概略平面図である。図５（ａ），（ｂ）においては、接続部材３が省略されており、図６（ａ），（ｂ）においては、接続部材４が省略されている。

図５（ａ）及び図６（ａ）に示されるように、セルスタック２内では、複数の蓄電セル１１と複数の集電板とが方向Ｘに沿って交互に配列されている。より具体的には、蓄電セル１１、正極集電板１２、蓄電セル１１、負極集電板１３の順に配置されたグループが方向Ｘに沿って連続して並ぶことによって、セルスタック２が構成されている。セルスタック２内において、各蓄電セル１１の形状は略同一であり、正極集電板及び負極集電板の形状も略同一である。各蓄電セル１１及び各集電板には、拘束部材５，６によって方向Ｘに沿った拘束力が、絶縁緩衝部材７，８を介して付加されている。また、各正極集電板１２の先端部１２ｅは、互いに同一方向に沿って延在している。具体的には、上記先端部１２ｅは、方向Ｘの一方側に向かって延在している。一方、各負極集電板１３の先端部１３ｅは、先端部１２ｅの延在方向と反対側に沿って延在している。具体的には、上記先端部１３ｅは、方向Ｘの他方側に向かって延在している。

以下では、方向Ｘにおいて最も拘束部材５に近い蓄電セル１１を第１蓄電セル１１Ａとし、方向Ｘにおいて最も拘束部材５に近く、第１蓄電セル１１Ａの正極端子に隣接する正極集電板１２を第１集電板１２Ａとする。このとき、第１集電板１２Ａの本体部１２ａが第１蓄電セル１１Ａに接触する。加えて第１集電板１２Ａにおいては、本体部１２ａと、基端部１２ｄの少なくとも一部とが、絶縁緩衝部材７に密着している。基端部１２ｄの少なくとも一部は、より具体的には、絶縁緩衝部材７と、第１蓄電セル１１Ａの保持部材１５とによって挟持されている。このため、第１集電板１２Ａの基端部１２ｄの上記一部は、絶縁緩衝部材７及び保持部材１５によって補強されている。

また、方向Ｘに沿って第１蓄電セル１１Ａに対して隣り合う蓄電セル１１を第２蓄電セル１１Ｂとし、第２蓄電セル１１Ｂの正極端子に隣接する正極集電板１２を第２集電板１２Ｂとする。このとき、第２集電板１２Ｂの本体部１２ａが第２蓄電セル１１Ｂに接触する。なお、第１蓄電セル１１Ａと第２蓄電セル１１Ｂとは、方向Ｘにおいて第１集電板１２Ａと第２集電板１２Ｂとの間に位置する。

また、第１蓄電セル１１Ａの負極端子と第２蓄電セル１１Ｂの負極端子とに隣接する負極集電板１３を、第３集電板１３Ａとする。第３集電板１３Ａは、方向Ｘにおいて第１蓄電セル１１Ａと第２蓄電セル１１Ｂとによって挟持されている。このため、第３集電板１３Ａの本体部１３ａが、第１蓄電セル１１Ａと第２蓄電セル１１Ｂとに接触する。加えて、第３集電板１３Ａにおける基端部１３ｄの少なくとも一部は、第１蓄電セル１１Ａの保持部材１５と、第２蓄電セル１１Ｂの保持部材１５とによって挟持されている。このため、第３集電板１３Ａの基端部１３ｄの上記一部は、各保持部材１５によって補強されている。

また、方向Ｘに沿って第２蓄電セル１１Ｂを挟んで第１蓄電セル１１Ａに対して反対側に位置する蓄電セル１１を第３蓄電セル１１Ｃとする。この場合、第１蓄電セル１１Ａと、第２蓄電セル１１Ｂと、第３蓄電セル１１Ｃとは、方向Ｘに沿って順に並んでいる。第３蓄電セル１１Ｃの正極端子は、第２集電板１２Ｂに隣接している。このため、方向Ｘにおいて第２蓄電セル１１Ｂと第３蓄電セル１１Ｃとによって、第２集電板１２Ｂが挟持されている。したがって、第２集電板１２Ｂにおける基端部１２ｄの少なくとも一部は、第２蓄電セル１１Ｂの保持部材１５と、第３蓄電セル１１Ｃの保持部材１５とによって挟持されている。このため、第２集電板１２Ｂの基端部１２ｄの上記一部は、各保持部材１５によって補強されている。

また、第３蓄電セル１１Ｃの負極端子に隣接する負極集電板１３を第４集電板１３Ｂとする。第４集電板１３Ｂは、方向Ｘにおいて第３蓄電セル１１Ｃを挟んで第２集電板１２Ｂの反対側に位置する。第４集電板１３Ｂにおける基端部１３ｄの少なくとも一部は、第３蓄電セル１１Ｃの保持部材１５に密着している。このため、第４集電板１３Ｂの基端部１３ｄの上記一部は、保持部材１５によって補強されている。

図５（ａ），（ｂ）に示されるように、第１集電板１２Ａは、第２集電板１２Ｂと接触している。具体的には、第１集電板１２Ａの基端部１２ｄ（第１基端部）及び先端部１２ｅ（第１先端部）上には、第２集電板１２Ｂの先端部１２ｅ（第２先端部）の先端が載置されている。方向Ｚにおいて、第１集電板１２Ａの基端部１２ｄと、第２集電板１２Ｂの先端部１２ｅとが重なる第１領域Ｒ１には、第１溶接部Ｗ１が設けられている。第１溶接部Ｗ１は、隣り合う２つの正極集電板１２において、一方の正極集電板１２の基端部１２ｄと、他方の正極集電板１２の先端部１２ｅとが方向Ｚにおいて互いに重なる領域に、第１溶接部Ｗ１が設けられる。このため、セルスタック２に含まれる複数の正極集電板１２は、一体化している。第１溶接部Ｗ１は、例えばレーザ溶接等によって形成される。第１溶接部Ｗ１が形成されるとき、第１集電板１２Ａの本体部１２ａ及び基端部１２ｄが、溶接工程における台座としても機能する。

第１溶接部Ｗ１は、第１領域Ｒ１以外にも設けられる。図５（ａ），（ｂ）に示されるように、第１溶接部Ｗ１は、隣り合う正極集電板１２同士が方向Ｚにおいて互いに重なる領域毎に設けられる。例えば、第２集電板１２Ｂの基端部１２ｄと、方向Ｘにおいて第２集電板１２Ｂを挟んで第１集電板１２Ａに対して反対側に位置する正極集電板１２の先端部１２ｅとが、方向Ｚにおいて互いに重なる領域にも、第１溶接部Ｗ１が設けられる。なお、本実施形態では、各先端部１２ｅは蓄電セル１１に対して離間している。このため、第１溶接部Ｗ１の形成時における蓄電セル１１の損傷が抑制される。

図６（ａ），（ｂ）に示されるように、第３集電板１３Ａは、第４集電板１３Ｂと接触している。具体的には、第４集電板１３Ｂの基端部１３ｄ（第４基端部）及び先端部１３ｅ（第４先端部）上には、第３集電板１３Ａの先端部１３ｅ（第３先端部）の先端が載置されている。方向Ｚにおいて、第３集電板１３Ａの先端部１３ｅと、第４集電板１３Ｂの基端部１３ｄとが重なる第２領域Ｒ２には、第２溶接部Ｗ２が設けられている。第２溶接部Ｗ２は、例えば第３集電板１３Ａと第４集電板１３Ｂのように、隣り合う負極集電板１３同士を接合する部分である。第２溶接部Ｗ２は、第１溶接部Ｗ１と同様に、第１蓄電セル１１Ａに対して方向Ｚにおける一方側に設けられる。第２溶接部Ｗ２は、例えばレーザ溶接等によって形成される。第２溶接部Ｗ２が形成されるとき、第４集電板１３Ｂの本体部１３ａ及び基端部１３ｄが、溶接工程における台座としても機能する。なお図示はしないが、第２溶接部Ｗ２は、第２領域Ｒ２以外にも設けられる。例えば、隣り合う２つの負極集電板１３において、一方の負極集電板１３の基端部１３ｄと、他方の負極集電板１３の先端部１３ｅとが方向Ｚにおいて互いに重なる領域にも、第２溶接部Ｗ２が設けられる。このため、セルスタック２に含まれる複数の負極集電板１３は、一体化している。なお、本実施形態では、各先端部１３ｅもまた蓄電セル１１に対して離間している。このため、第２溶接部Ｗ２の形成時における蓄電セル１１の損傷が抑制される。

以上に説明した本実施形態に係る蓄電装置１によれば、第１溶接部Ｗ１は、方向Ｚにおいて、第１集電板１２Ａの基端部１２ｄと、第２集電板１２Ｂの先端部１２ｅとが重なる第１領域Ｒ１に設けられる。このため、第１集電板１２Ａにおける基端部１２ｄを台座として利用し、第１溶接部Ｗ１を形成することができる。これにより、第１溶接部Ｗ１を形成するための治具の準備工程、及び当該治具の取り出し工程等を省略できる。加えて、第１集電板１２Ａを、第１溶接部Ｗ１を形成するための台座として兼用することによって、蓄電装置１の部品点数を増加させることなく生産性の向上が可能になる。

方向Ｘに沿って第１蓄電セル１１Ａと第２蓄電セル１１Ｂとは、互いに隣り合っており、方向Ｘにおいて、第１蓄電セル１１Ａと第２蓄電セル１１Ｂとは、第１集電板１２Ａと第２集電板１２Ｂとの間に位置している。このため、第１溶接部Ｗ１と第１蓄電セル１１Ａとの距離を大きくすることができるので、溶接に伴う第１蓄電セル１１Ａの損傷を抑制できる。

第１集電板１２Ａの形状と第２集電板１２Ｂの形状とは、互いに略同一である。このため、各正極集電板１２を同一規格のものにできるので、蓄電装置１の製造コストを低減できる。

第１蓄電セル１１Ａ及び第２蓄電セル１１Ｂのそれぞれは、方向Ｘに沿って積層される複数のバイポーラ電極１６を含む電極積層体１４を有している。このため、第１蓄電セル１１Ａ及び第２蓄電セル１１Ｂの内部抵抗を低減できる。

蓄電装置１は、方向Ｘに沿って、第１蓄電セル１１Ａの負極端子と第２蓄電セル１１Ｂの負極端子とに隣接する第３集電板１３Ａと、方向Ｘに沿って第２蓄電セル１１Ｂを挟んで第１蓄電セル１１Ａに対して反対側に位置し、その正極端子が第２集電板１２Ｂに隣接する第３蓄電セル１１Ｃと、方向Ｘに沿って第３蓄電セル１１Ｃの負極端子に隣接する第４集電板１３Ｂと、第３集電板１３Ａと第４集電板１３Ｂとを接合する第２溶接部Ｗ２と、を備え、第２溶接部Ｗ２は、方向Ｚにおいて、第３集電板１３Ａの先端部１３ｅと第４集電板１３Ｂの基端部１３ｄとが重なる第２領域Ｒ２に設けられている。このため、第４集電板１３Ｂにおける基端部１３ｄを台座として利用し、第２溶接部Ｗ２を形成することができる。これにより、第２溶接部Ｗ２を形成するための治具の準備工程、及び当該治具の取り出し工程等を省略できる。加えて、第４集電板１３Ｂを、第２溶接部Ｗ２を形成するための台座として兼用することによって、蓄電装置１の部品点数を増加させることなく生産性のさらなる向上が可能になる。

第１溶接部Ｗ１と第２溶接部Ｗ２とは、第１蓄電セル１１Ａに対して方向Ｚにおける一方側に位置している。このため、第１溶接部Ｗ１を第１蓄電セル１１Ａに対して方向Ｚにおける一方側に位置し、第２溶接部Ｗ２を第１蓄電セル１１Ａに対して方向Ｚにおける他方側に位置する場合と比較して、蓄電装置１における余剰スペースを削減することができる。したがって、蓄電装置１の小型化が実現可能になる。加えて、蓄電装置１の位置を変更することなく、同一装置にて第１溶接部Ｗ１と第２溶接部Ｗ２とを形成できる。

本実施形態では、各先端部１２ｅは、その先端側ほど方向Ｚにおいて第１蓄電セル１１Ａから離れるように、方向Ｘに対して傾斜してもよい。この場合、蓄電装置１の組立時に各正極集電板１２を容易に配置できる。加えて、第１溶接部Ｗ１と第１蓄電セル１１Ａとの距離を大きくすることができる。

第１集電板１２Ａの形状と第３集電板１３Ａの形状とは、互いに略同一である。このため、各蓄電セル１１の正極端子に接続される正極集電板１２と、各蓄電セル１１の負極端子に接続される負極集電板１３とを同一規格のものとすることができる。したがって、蓄電装置１の製造コストを良好に低減できる。このとき、各正極集電板１２の先端部１２ｅは、方向Ｘの一方側に向かって延在し、各負極集電板１３の先端部１３ｅは、方向Ｘの他方側に向かって延在してもよい。

第３集電板１３Ａの形状と第４集電板１３Ｂの形状とは、互いに略同一であってもよい。この場合、蓄電装置１の製造コストを良好に低減できる。

本発明に係る蓄電装置は、上記実施形態に限定されず、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、蓄電セルは方向Ｘから見て略矩形状を呈しているが、これに限られない。蓄電セルは、方向Ｘから見て三角形状、五角形状等の多角形状を呈してもよいし、円形状を呈してもよいし、楕円形状を呈してもよい。同様に、各集電板等の形状も、上記実施形態に限定されない。

上記実施形態では、第１溶接部は、隣り合う正極集電板同士のみを接合しているが、これに限られない。第１溶接部は、隣り合う正極集電板と、接続部材とを一体化するように設けられてもよい。同様に、第２溶接部は、隣り合う負極集電板と、接続部材とを一体化するように設けられてもよい。

上記実施形態では、正極集電板及び負極集電板のそれぞれに対しては、セルスタックに配置される前に屈曲加工等が施されるが、これに限られない。例えば、正極集電板及び負極集電板のそれぞれが金型加工される際に、基端部及び先端部が予め設けられてもよい。この場合、正極集電板及び負極集電板のそれぞれの突出部に対する屈曲加工を省略できる。

上記実施形態では、電極積層体にはバイポーラ電極が含まれているが、これに限られない。例えば、電極積層体には、正極層が設けられた正極箔と、負極層が設けられた負極箔と、セパレータとが含まれてもよい。

上記実施形態では、保持部材は、電極積層体の外周面を封止するように略矩形枠形状を呈するが、これに限られない。例えば、電解質が固体電解質であってセパレータが固体電解質から構成される場合、電極積層体の外周面の一部は保持部材から露出してもよい。一方、電解質が流動性を示す場合、保持部材は、電極積層体の外周面の全てを封止することが好ましい。これにより、電解質を介した短絡の発生等を保持部材によって良好に抑制できる。

上記実施形態では、第１蓄電セルが方向Ｘにおいて最も拘束部材に近い蓄電セルとされているが、これに限られない。例えば、上記実施形態において第３蓄電セルとされる蓄電セルを第１蓄電セルとしてもよい。同様に、第１集電板は、方向Ｘにおいて最も拘束部材に近い正極集電板ではなくてもよい。

上記実施形態では、蓄電セルと、正極集電板と、負極集電板とが互いに別体となっているが、これに限られない。例えば、蓄電セルと、正極集電板と、負極集電板とは、互いに一体化されてもよい。この場合、例えば保持部材が、電極積層体と、正極集電板と、負極集電板とを一体化してもよい。これにより、電極積層体と、正極集電板及び負極集電板との接触を確保できる。また、セルスタックには、蓄電セル、正極集電板及び負極集電板が互いに一体化されたユニットと、正極集電板及び負極集電板が別体である蓄電セルとの両方が含まれてもよい。この場合、当該ユニットと蓄電セルとが、方向Ｘに沿って交互に配列される。

１…蓄電装置、２…セルスタック、３…接続部材、４…接続部材、５，６…拘束部材、７，８…絶縁緩衝部材、９…カバー部材、１１…蓄電セル、１１Ａ…第１蓄電セル、１１Ｂ…第２蓄電セル、１１Ｃ…第３蓄電セル、１２…正極集電板、１２ａ…本体部、１２ｂ…縁、１２ｃ…突出部、１２ｄ…基端部、１２ｅ…先端部、１２Ａ…第１集電板、１２Ｂ…第２集電板、１３…負極集電板、１３ａ…本体部、１３ｃ…突出部、１３ｄ…基端部、１３ｅ…先端部、１３Ａ…第３集電板、１３Ｂ…第４集電板、１４…電極積層体、１４ａ，１４ｂ…主面、１４ｃ…外周面、１５…保持部材、１５ａ…内周面、１５ｂ…外周面、１５ｃ…側面、１６…バイポーラ電極、１７…セパレータ、２１…集電体、２２…正極層、２３…負極層、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｗ１…第１溶接部、Ｗ２…第２溶接部。

Claims (10)

1. 第１方向に沿って並ぶ第１蓄電セル及び第２蓄電セルと、
   前記第１方向に沿って前記第１蓄電セルの一方の端子に隣接する第１集電板と、
   前記第１方向に沿って前記第２蓄電セルの一方の端子に隣接する第２集電板と、
   前記第１集電板と前記第２集電板とを接合する第１溶接部と、
   を備え、
   前記第１集電板は、前記第１蓄電セルに接触する第１本体部と、前記第１方向に交差する第２方向に沿って前記第１本体部の縁から突出する第１基端部と、前記第１基端部の先端から前記第１方向に沿って延在する第１先端部とを有し、
   前記第２集電板は、前記第２蓄電セルに接触する第２本体部と、前記第２方向に沿って前記第２本体部の縁から突出する第２基端部と、前記第２基端部の先端から前記第１方向に沿って延在する第２先端部とを有し、
   前記第１溶接部は、前記第２方向において、前記第１基端部と前記第２先端部とが重なる第１領域に設けられる、
   蓄電装置。
2. 前記第１方向に沿って前記第１蓄電セルと前記第２蓄電セルとは、互いに隣り合っており、
   前記第１方向において、前記第１蓄電セルと前記第２蓄電セルとは、前記第１集電板と前記第２集電板との間に位置する、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記第１集電板の形状と前記第２集電板の形状とは、互いに略同一である、請求項１又は２に記載の蓄電装置。
4. 前記第１先端部は、その先端側ほど前記第２方向において前記第１蓄電セルから離れるように、前記第１方向に対して傾斜している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
5. 前記第１蓄電セル及び前記第２蓄電セルのそれぞれは、前記第１方向に沿って積層された複数の電極を有しており、
   前記複数の電極のそれぞれは、バイポーラ電極である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
6. 前記第１方向に沿って、前記第１蓄電セルの他方の端子と前記第２蓄電セルの他方の端子とに隣接する第３集電板と、
   前記第１方向に沿って前記第２蓄電セルを挟んで前記第１蓄電セルに対して反対側に位置し、その一方の端子が前記第２集電板に隣接する第３蓄電セルと、
   前記第１方向に沿って前記第３蓄電セルの他方の端子に隣接する第４集電板と、
   前記第３集電板と前記第４集電板とを接合する第２溶接部と、
   をさらに備え、
   前記第３集電板は、前記第２蓄電セルに接触する第３本体部と、前記第２方向に沿って前記第３本体部の縁から突出する第３基端部と、前記第３基端部の先端から前記第１方向に沿って延在する第３先端部とを有し、
   前記第４集電板は、前記第３蓄電セルに接触する第４本体部と、前記第２方向に沿って前記第４本体部の縁から突出する第４基端部と、前記第４基端部の先端から前記第１方向に沿って延在する第４先端部とを有し、
   前記第２溶接部は、前記第２方向において、前記第３先端部と前記第４基端部とが重なる第２領域に設けられる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電装置。
7. 前記第１先端部と前記第２先端部とは、前記第１方向の一方側に向かって延在し、
   前記第３先端部と前記第４先端部とは、前記第１方向の他方側に向かって延在する、請求項６に記載の蓄電装置。
8. 前記第１溶接部と前記第２溶接部とは、前記第１蓄電セルに対して前記第２方向における一方側に位置する、請求項６又は７に記載の蓄電装置。
9. 前記第１集電板の形状と前記第３集電板の形状とは、互いに略同一である、請求項６〜８のいずれか一項に記載の蓄電装置。
10. 前記第３集電板の形状と前記第４集電板の形状とは、互いに略同一である、請求項６〜９のいずれか一項に記載の蓄電装置。

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