JP2019192584A - 蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電解液の漏れを抑制することができる蓄電モジュールを提供する。【解決手段】蓄電モジュール４は、内部空間Ｖが形成された電極積層体１１と、内部空間Ｖに収容された電解液と、を備えている。電極積層体１１は、積層方向Ｄに積層された複数のシート状の電極（複数のバイポーラ電極１４、単一の負極終端電極１８、及び、単一の正極終端電極１９）と、電極の周縁部１５ｃに設けられた樹脂枠２１と、ガスを透過させつつ液体を留めるためのフィルタ２４と、を有している。樹脂枠２１は、積層方向Ｄに沿って隣接する一対の電極と共に内部空間Ｖを形成する。樹脂枠２１には、内部空間Ｖに電解液を注入するための注入口２１ｆが形成されている。フィルタ２４は、注入口２１ｆに対応する位置において樹脂枠２１の内側（すなわち内部空間Ｖ）に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電モジュールに関する。

特許文献１には、バイポーラ電池が記載されている。このバイポーラ電池は、積層された複数枚のバイポーラ電極を含む電池要素を備えている。また、このバイポーラ電池は、隣接する電池要素の間に電解液が収容される空間を形成するために電池要素の外部を被覆する樹脂群を備えている。この樹脂群の少なくとも一部には、被覆厚さを一般面より薄くした部位を有している。被覆の薄い部位は、異常時に電池の内圧が上昇した場合に、その部位から効果的にガスを放出するための安全弁としての効果を有している。

特開２００５−００５１６３号公報

ところで、バイポーラ電池においては、電池の内圧が上昇すると、安全弁からガスが放出されると共に電解液が漏れてしまう場合がある。この場合、液枯れにより電池の抵抗が増加するおそれがある。

そこで、本発明は、電解液の漏れを抑制することができる蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本発明の蓄電モジュールは、内部空間が形成された積層体と、内部空間に収容された電解液と、を備え、積層体は、第１方向に積層された複数のシート状の電極と、電極の周縁部に設けられ、第１方向に沿って隣接する一対の電極と共に内部空間を形成する樹脂枠と、内部空間内に配置され、ガスを透過させつつ液体を留めるためのフィルタと、を有し、樹脂枠には、内部空間に電解液を注入するための注入口が形成されており、フィルタは、注入口に対応する位置において樹脂枠の内側に配置されている。

この蓄電モジュールにおいては、互いに隣り合う一対の電極と樹脂枠とによって内部空間が形成されている。また、樹脂枠には、内部空間に対して電解液を注入するための注入口が形成されている。更に、積層体にあっては、樹脂枠の注入口に対応する位置において樹脂枠の内側（すなわち内部空間）には、ガスを透過させつつ液体を留めるフィルタが配置されている。このため、内部空間で発生したガスはフィルタを透過し注入口から排出される一方、内部空間に収容された電解液はフィルタによって内部空間に留められる。これにより、電解液が注入口から漏れることが抑制される。

本発明の蓄電モジュールにおいては、積層体は、電極の間に配置されたセパレータを更に有し、セパレータは、電極の活物質層の間に介在する第１部分と、第１部分から注入口に向けて延在し、注入口に対応する位置において樹脂枠の内側に配置される第２部分と、を有し、フィルタは、第２部分によって構成されていてもよい。この場合、セパレータによってフィルタを構成することにより、部品点数を削減できる。

本発明の蓄電モジュールにおいては、第２部分の厚さは、第１部分の厚さよりも大きくてもよい。このように、セパレータの第２部分を相対的に厚くすることにより、好適にフィルタを構成できる。

本発明の蓄電モジュールにおいては、樹脂枠は、電極上に配置された枠状の第１層と、第１層上に積層され注入口が形成された枠状の第２層と、を含み、第１層は、第１領域と、第１方向から見て第１領域よりも内側に配置された第２領域と、を含み、第２層は、第１方向から見て第２領域を露出するように第１領域上に積層されており、第２部分は、第２領域上に配置されていてもよい。このように、セパレータの第２部分を樹脂枠の第１層上に配置することにより、好適にフィルタを構成できる。

本発明の蓄電モジュールにおいては、第２部分は、第１層及び第１層に対向する電極に押圧されて圧縮されていてもよい。この場合、電解液の漏れがより確実に抑制される。

本発明の蓄電モジュールにおいては、積層体は、電極の間に配置されたセパレータを更に有し、フィルタは、セパレータとは別体に設けられていてもよい。この場合、フィルタの設計の自由度が向上される。

本発明の蓄電モジュールにおいては、フィルタの空隙率は、４０％以下であってもよい。この場合、電解液の漏れが確実に抑制される。すなわち、注入口からの電解液の排出量が抑制される。

本発明の蓄電モジュールにおいては、フィルタの空隙率は、３０％以上であってもよい。この場合、内部空間で発生したガスが確実に排出される。すなわち、内部空間で発生したガスによって内部空間と外部との圧力差が大きくなることが抑制される。

本発明の蓄電モジュールにおいては、フィルタの空隙率は、３６％以上であって、４０％以下であってもよい。この場合、電解液の漏れが確実に抑制されると共に、内部空間で発生したガスが確実に排出される。すなわち、注入口からの電解液の排出量が抑制されると共に、内部空間で発生したガスによって内部空間と外部との圧力差が大きくなることが抑制される。

本発明の蓄電モジュールにおいては、フィルタの材料は、不織布であってもよい。この場合、不織布を用いて上記効果を奏するフィルタを形成することができる。

本発明によれば、電解液の漏れを抑制することができる蓄電モジュールを提供することができる。

蓄電装置の一実施形態を示す概略断面図である。 図１に示された蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。 図２に示された電極ユニットの平面図である。 図２に示されたフィルタの性能を示す図である。 変形例に係る蓄電モジュールを示す図である。 変形例に係る蓄電モジュールを示す図である。 変形例に係る蓄電モジュールを示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、蓄電装置の一実施形態を示す概略断面図である。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。蓄電装置１は、積層方向（第１方向）Ｄに積層された複数の蓄電モジュール４を含むモジュール積層体２と、モジュール積層体２に対してその積層方向Ｄに拘束荷重を付加する拘束部材３とを備えている。

モジュール積層体２は、複数（ここでは３つ）の蓄電モジュール４と、複数（ここでは４つ）の導電板５と、を含む。蓄電モジュール４は、バイポーラ電池であり、積層方向Ｄから見て矩形状をなしている。蓄電モジュール４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、又は電気二重層キャパシタである。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。

積層方向Ｄに互いに隣り合う蓄電モジュール４同士は、導電板５を介して電気的に接続されている。導電板５は、積層方向Ｄに互いに隣り合う蓄電モジュール４間と、積層端に位置する蓄電モジュール４の外側と、にそれぞれ配置されている。すなわち、導電板５は、蓄電モジュール４と交互に積層されている。積層端に位置する蓄電モジュール４の外側に配置された一方の導電板５には、正極端子６が接続されている。積層端に位置する蓄電モジュール４の外側に配置された他方の導電板５には、負極端子７が接続されている。正極端子６及び負極端子７は、例えば導電板５の縁部から積層方向Ｄに交差する方向に引き出されている。正極端子６及び負極端子７により、蓄電装置１の充放電が実施される。

導電板５の内部には、空気等の冷媒を流通させる複数の流路５ａが設けられている。流路５ａは、例えば、積層方向Ｄと、正極端子６及び負極端子７の引き出し方向と、にそれぞれ交差（直交）する方向に沿って延在している。導電板５は、蓄電モジュール４同士を電気的に接続する接続部材としての機能のほか、これらの流路５ａに冷媒を流通させることにより、蓄電モジュール４で発生した熱を放熱する放熱板としての機能を併せ持つ。すなわち、導電板５は、蓄電モジュール４を冷却する機能を有している。

なお、図１の例では、積層方向Ｄから見た導電板５の面積は、蓄電モジュール４の面積よりも小さいが、放熱性の向上の観点から、導電板５の面積は、蓄電モジュール４の面積と同じであってもよく、蓄電モジュール４の面積よりも大きくてもよい。導電板５は、積層方向Ｄから見て、後述するフィルタ２４（図２参照）に重複するように延在している。導電板５は、積層方向Ｄから見て、後述する樹脂枠２１（図２参照）に重複するように延在している。

拘束部材３は、モジュール積層体２を積層方向Ｄに挟む一対のエンドプレート８と、エンドプレート８同士を締結する締結ボルト９及びナット１０と、によって構成されている。エンドプレート８は、積層方向Ｄから見て蓄電モジュール４及び導電板５の面積よりも一回り大きい面積を有する矩形の金属板である。エンドプレート８の内側面（モジュール積層体２側の面）には、電気絶縁性を有するフィルムＦが設けられている。フィルムＦにより、エンドプレート８と導電板５との間が絶縁されている。

エンドプレート８の縁部には、モジュール積層体２よりも外側となる位置に挿通孔８ａが設けられている。締結ボルト９は、一方のエンドプレート８の挿通孔８ａから他方のエンドプレート８の挿通孔８ａに向かって通され、他方のエンドプレート８の挿通孔８ａから突出した締結ボルト９の先端部分には、ナット１０が螺合されている。これにより、蓄電モジュール４及び導電板５がエンドプレート８によって挟持されてモジュール積層体２としてユニット化されると共に、モジュール積層体２に対して積層方向に拘束荷重が付加される。すなわち、蓄電モジュール４と導電板５とは、拘束部材３の拘束によって一体化されている。

次に、蓄電モジュール４の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示された蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。図２に示されるように、蓄電モジュール４は、電極積層体（積層体）１１と、電解液（不図示）と、を備えている。電極積層体１１は、積層方向Ｄに積層された複数の電極ユニット１２と、互いに隣接する電極ユニット１２の間に配置されたセパレータ１３と、を有している。電極ユニット１２は、シート状の電極（複数のバイポーラ電極１４、単一の負極終端電極１８、及び、単一の正極終端電極１９）と、電極の周縁部に設けられた樹脂枠２１と、樹脂枠２１の内側に配置されたフィルタ２４と、を有している。

バイポーラ電極１４は、電極板１５、電極板１５の第１面１５ａに設けられた正極１６、電極板１５の第１面１５ａの反対の第２面１５ｂに設けられた負極１７を含んでいる。正極１６は、正極活物質が電極板１５に塗工されることにより形成される正極活物質層である。負極１７は、負極活物質が電極板１５に塗工されることにより形成される負極活物質層である。電極積層体１１において、一のバイポーラ電極１４の正極１６は、セパレータ１３を挟んで積層方向Ｄに隣り合う別のバイポーラ電極１４の負極１７と対向している。電極積層体１１において、一のバイポーラ電極１４の負極１７は、セパレータ１３を挟んで積層方向Ｄに隣り合うさらに別のバイポーラ電極１４の正極１６と対向している。

負極終端電極１８は、電極板１５、及び電極板１５の第２面１５ｂに設けられた負極１７を含んでいる。負極終端電極１８は、その第２面１５ｂが電極積層体１１の内側（積層方向Ｄについての中心側）になるように、積層方向Ｄの一端に配置されている。負極終端電極１８の負極１７は、セパレータ１３を介して、積層方向Ｄの一端のバイポーラ電極１４の正極１６と対向している。正極終端電極１９は、電極板１５、及び電極板１５の第１面１５ａに設けられた正極１６を含んでいる。正極終端電極１９は、その第１面１５ａが電極積層体１１の内側になるように、積層方向Ｄの他端に配置されている。正極終端電極１９の正極１６は、セパレータ１３を介して、積層方向Ｄの他端のバイポーラ電極１４の負極１７と対向している。

負極終端電極１８の電極板１５の第１面１５ａには、導電板５が接触している。また、正極終端電極１９の電極板１５の第２面１５ｂには、蓄電モジュール４に隣接する他方の導電板５が接触している。拘束部材３からの拘束荷重は、導電板５を介して負極終端電極１８及び正極終端電極１９から電極積層体１１に付加される。すなわち、導電板５は、積層方向Ｄに沿って電極積層体１１に拘束荷重を付加する拘束部材でもある。

電極板１５は、例えば、ニッケル又はニッケルメッキ鋼板といった金属からなる。一例として、電極板１５は、ニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板１５の周縁部（バイポーラ電極１４、負極終端電極１８、及び、正極終端電極１９の周縁部）１５ｃは、矩形枠状をなし、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。正極１６を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極１７を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。本実施形態では、電極板１５の第２面１５ｂにおける負極１７の形成領域は、電極板１５の第１面１５ａにおける正極１６の形成領域に対して一回り大きくなっている。

電極板１５の表面は粗面化されている。ここでは、第１面１５ａ、第２面１５ｂ及び端面を含む電極板１５の表面全体が粗面化されている。電極板１５の表面は、例えば、電解メッキ処理で複数の突起が形成されることにより粗面化されている。このように電極板１５が粗面化されている場合、電極板１５と後述する樹脂枠２１との接合界面では、溶融状態の樹脂枠２１が粗面化により形成された凹部内に入り込み、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板１５と樹脂枠２１との結合力を向上させることができる。少なくとも、第１面１５ａにおける周縁部１５ｃが粗面化されていれば、結合力向上の効果が得られる。突起は、例えば、基端側から先端側に向かって先太りとなる形状を有している。この場合、互いに隣接する突起の間の断面形状はアンダーカット形状となり、アンカー効果が生じ易い。なお、突起の形状及び密度等は特に限定されない。

正極１６は、積層方向Ｄに交差する方向に延びる複数の溝１６ａ（図３参照）によって、溝１６ａの延在方向及び積層方向Ｄに交差する方向に沿って配列された複数のストライプ状の部分に分割されている。これにより、バイポーラ電極１４及び正極終端電極１９の第１面１５ａにおける当該部分の間の領域は、正極活物質から露出された未塗工領域１６ｂとなっている。また、バイポーラ電極１４及び正極終端電極１９の第１面１５ａにおける溝１６ａの延在方向の一方の端部（後述する注入口２１ｆと反対側の端部）にも、未塗工領域１６ｃが設けられている。未塗工領域１６ｃは、複数の未塗工領域１６ｂに接続されるように長方形状に設定されている。未塗工領域１６ｃの面積は、未塗工領域１６ｂの面積に比べて十分に大きい。これにより、後述する内部空間Ｖにおいてガスが発生した場合に、当該ガスが未塗工領域１６ｂから未塗工領域１６ｃに導入されて貯留されることにより、内部空間Ｖの内圧の上昇が抑制される。バイポーラ電極１４の第２面１５ｂ、及び、負極終端電極１８の第２面１５ｂについても、同様に構成されている。

すなわち、負極１７は、積層方向Ｄに交差する方向に延びる複数の溝によって、溝の延在方向及び積層方向Ｄに交差する方向に沿って配列された複数のストライプ状の部分に分割されている。これにより、バイポーラ電極１４及び負極終端電極１８の第２面１５ｂにおける当該部分の間の領域は、負極活物質から露出された未塗工領域（第１未塗工領域）となっている。また、バイポーラ電極１４及び負極終端電極１８の第２面１５ｂにおける溝の延在方向の一方の端部（後述する注入口２１ｆと反対側の端部）にも、未塗工領域（第２未塗工領域）が設けられている。第２未塗工領域は、複数の第１未塗工領域に接続されるように長方形状に設定されている。第２未塗工領域の面積は、第１未塗工領域の面積に比べて十分に大きい。これにより、内部空間Ｖにおいてガスが発生した場合に、当該ガスが第１未塗工領域から第２未塗工領域に導入されて貯留されることにより、内部空間Ｖの内圧の上昇が抑制される。

図３は、電極ユニット１２の平面図である。図２及び図３に示されるように、樹脂枠２１は、積層方向Ｄから見て、矩形環状をなし、周縁部１５ｃの全周にわたって連続的に設けられている。樹脂枠２１は、電極板１５の第１面１５ａに気密に接合（例えば溶着）されている。樹脂枠２１は、例えば超音波又は熱によって溶着されている。樹脂枠２１は所定の厚さ（積層方向Ｄの長さ）を有するフィルムである。電極板１５の端面は、樹脂枠２１から露出している。樹脂枠２１の内側の一部は、積層方向Ｄに互いに隣り合う電極板１５の周縁部１５ｃ同士の間に位置しており、外側の一部は、電極板１５から外側に張り出している。樹脂枠２１は、当該外側の一部において後述する封止体に埋設されている。積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う樹脂枠２１同士は、互いに離間している。

樹脂枠２１は、枠状の第１樹脂枠（第１層）２２と、枠状の第２樹脂枠（第２層）２３と、を含んでいる。第１樹脂枠２２は、電極板１５上に配置されている。第１樹脂枠２２は、積層方向Ｄから見て、矩形環状をなしている。第１樹脂枠２２は、矩形環状の第１領域２２ｅと矩形環状の第２領域２２ｆとを含んでいる。積層方向Ｄから見て、第２領域２２ｆは、第１領域２２ｅの内側に位置している。第１樹脂枠２２は、第３面２２ａ、及び第３面２２ａの反対の第４面２２ｂ、並びに、積層方向Ｄから見て矩形状をなしている内縁２２ｃ及び外縁２２ｄを含んでいる。

第１領域２２ｅは、積層方向Ｄから見て、矩形環状をなしている。積層方向Ｄから見て、第１領域２２ｅの外縁は、第１樹脂枠２２の外縁２２ｄと一致している。積層方向Ｄから見て、第１領域２２ｅの内縁は、第１樹脂枠２２の内縁２２ｃよりも一回り大きい矩形状である。第２領域２２ｆは、積層方向Ｄから見て第１領域２２ｅよりも内側に配置されている。第２領域２２ｆは、積層方向Ｄから見て、矩形環状をなしている。積層方向Ｄから見て、第２領域２２ｆの外縁は、第１領域２２ｅの内縁と一致している。積層方向Ｄから見て、第２領域２２ｆの内縁は、第１樹脂枠２２の内縁２２ｃと一致している。

第２樹脂枠２３は、第１樹脂枠２２上に積層されている。第２樹脂枠２３は、積層方向Ｄから見て、矩形環状をなしている。第２樹脂枠２３は、第５面２３ａ、及び第５面２３ａの反対の第６面２３ｂ、並びに、積層方向Ｄから見て矩形状をなしている内縁２３ｃ及び外縁２３ｄを含んでいる。積層方向Ｄから見て、第１樹脂枠２２の外縁２２ｄ及び第２樹脂枠２３の外縁２３ｄは、互いに一致しており樹脂枠２１の外縁２１ｄを構成している。積層方向Ｄから見て、第２樹脂枠２３の外縁２３ｄは、第１領域２２ｅの外縁と一致している。

積層方向Ｄから見て、第２樹脂枠２３の内縁２３ｃは、第１樹脂枠２２の内縁２２ｃよりも一回り大きい矩形状である。積層方向Ｄから見て、第２樹脂枠２３の内縁２３ｃは、第１領域２２ｅの内縁及び第２領域２２ｆの外縁と一致している。すなわち、第２樹脂枠２３は、積層方向Ｄから見て、第２領域２２ｆを露出するように第１領域２２ｅ上に積層されている。

第１樹脂枠２２の内縁２２ｃは、樹脂枠２１の内縁２１ｃを構成している。第１樹脂枠２２の第４面２２ｂは、バイポーラ電極１４及び正極終端電極１９の第１面１５ａに溶着されて第１面１５ａに接合されている。第２樹脂枠２３の第６面２３ｂは、第１樹脂枠２２の第３面２２ａに溶着されて第３面２２ａに接合されている。第２樹脂枠２３の第５面２３ａは、バイポーラ電極１４及び負極終端電極１８の第２面１５ｂに接触している。

このように、樹脂枠２１は、積層方向Ｄに沿って隣接する一対の電極と共に内部空間Ｖを形成している。すなわち、電極積層体１１には、内部空間Ｖが形成されている。具体的には、積層方向Ｄに沿って互いに隣り合うバイポーラ電極１４の間、積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う負極終端電極１８とバイポーラ電極１４との間、及び、積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う正極終端電極１９とバイポーラ電極１４との間には、内部空間Ｖが形成されている。内部空間Ｖには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液からなる電解液が収容されている。電解液は、セパレータ１３、正極１６及び負極１７内に含浸されている。

樹脂枠２１には、内部空間Ｖに電解液を注入するための注入口２１ｆが形成されている。注入口２１ｆは、矩形環状の樹脂枠２１の一つの辺部及び積層方向Ｄに交差（直交）する方向において、当該辺部を貫通している。具体的には、注入口２１ｆは、矩形環状の第２樹脂枠２３の一つの辺部に交差（直交）する方向において、当該辺部を貫通している。注入口２１ｆは、積層方向Ｄにおいて第２樹脂枠２３の当該辺部を貫通している。すなわち、第１樹脂枠２２の第３面２２ａは、第２樹脂枠２３と共に注入口２１ｆを形成する。

フィルタ２４は、内部空間Ｖ内に配置されている。フィルタ２４は、注入口２１ｆに対応する位置において樹脂枠２１の内側に配置されている。フィルタ２４は、注入口２１ｆに臨むように第１樹脂枠２２の内側に配置されている。フィルタ２４は、樹脂枠２１とセパレータ１３との間に配置されている。つまり、フィルタ２４は、セパレータ１３とは別体に設けられている。フィルタ２４は、樹脂枠２１と正極１６及び負極１７との間に配置されている。つまり、フィルタ２４は、積層方向Ｄから見て、電極板１５の未塗工領域に配置されている。フィルタ２４は、注入口２１ｆが形成された樹脂枠２１の辺部に沿って延在している。フィルタ２４の延在方向における両端は、第１樹脂枠２２の内縁２２ｃに当接している。

フィルタ２４は、積層方向Ｄに沿って隣接する一対の電極（ここでは、電極板１５）の間に配置されている。フィルタ２４は、電極板１５の第１面１５ａ及び第２面１５ｂに接触している。フィルタ２４の材料は、例えば不織布である。フィルタ２４としては、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる不織布が例示される。フィルタ２４は、一対の電極（ここでは、電極板１５）によって押圧されて圧縮されている。つまり、自然状態（圧縮等により変形していない状態）におけるフィルタ２４の厚さは、電極板１５の間の距離よりも大きい。

フィルタ２４は、ガス（ここでは、内部空間Ｖで発生したガス）を透過させつつ液体（ここでは、電解液）を留めるために設けられている。図４は、フィルタ２４の性能を示す図である。図４に示されるように、フィルタ２４の空隙率が上昇すると、フィルタ２４における圧力損失（実線）は低下する一方、内部空間Ｖに収容された電解液の排出量（点線）は上昇する。すなわち、フィルタ２４における圧力損失と内部空間Ｖに収容された電解液の排出量とは互いに背反の関係にある。これは、フィルタ２４の空隙率が上昇すると、内部空間Ｖで発生したガス及び電解液がフィルタ２４を介して注入口から排出しやすくなるためである。フィルタ２４における圧力損失とは、フィルタ２４の内側と外側との圧力差のことをいう。

内部空間Ｖで発生したガスが、フィルタ２４の内側に貯留し続けると、フィルタ２４における圧力損失は大きくなり、内部空間Ｖで発生したガスが排出されると、フィルタ２４における圧力損失は小さくなる。内部空間Ｖで発生したガスを排出させるために、フィルタ２４の空隙率を大きくすると、内部空間Ｖに収容された電解液の排出量も増えてしまう。ここで、電解液の排出量を抑制するために、フィルタ２４の空隙率を小さくすると、ガスが内部空間Ｖから排出され難くなってしまう。本願の発明者らは、フィルタ２４の空隙率が４０％以下である場合には、電解液の排出量が確実に減少することを見出した。また、フィルタ２４の空隙率が３０％以上である場合には、ガスが確実に排出されることを見出した。

このような観点から、フィルタ２４の空隙率を以下のように設定することができる。すなわち、フィルタ２４の空隙率は、例えば３０％以上であって、４０％以下である。フィルタ２４の空隙率は、好ましくは、３６％以上であって、４０％以下である。なお、フィルタ２４の空隙率は、一例として、一対の電極板１５によってフィルタ２４を圧縮する際に、フィルタ２４の圧縮率を制御することによって設定する。具体的には、例えば、自然状態におけるフィルタ２４の厚さと電極板１５の間の距離との相対関係を変更することによって、フィルタ２４の圧縮率を設定可能である。自然状態におけるフィルタ２４の厚さが電極板１５の間の距離より大きければ大きいほど、一対の電極板１５によってフィルタ２４を圧縮したときに、フィルタ２４の圧縮率が大きくなる。空隙率は、圧縮率に応じて減少する。すなわち、圧縮率が大きくなると、空隙率は小さくなる。フィルタ２４は、後述する封止体が設けられるときに、導電板５によって蓄電モジュール４を押圧することによって所定の圧縮率となるように圧縮される。

セパレータ１３は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１３は、積層方向Ｄに沿って隣接する一対の電極の間に配置されている。セパレータ１３は、正極１６と負極１７との間に配置されている。セパレータ１３の縁部（フィルタ２４側の縁部を除く）は、第１樹脂枠２２の第２領域２２ｆ上に載置されている。セパレータ１３としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。セパレータ１３は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。

蓄電モジュール４は、電極積層体１１を封止する樹脂製の封止体（不図示）を更に備えている。封止体は、例えば絶縁性の樹脂によって、全体として矩形の筒状に形成されている。封止体は、周縁部１５ｃを包囲するように電極積層体１１の側面に設けられている。封止体は、電極積層体１１の側面において周縁部１５ｃを保持している。封止体は、電極積層体１１の側面に沿って樹脂枠２１を外側から包囲するように樹脂枠２１に接合されている。封止体は、樹脂枠２１の外側に設けられ、蓄電モジュール４の外壁（筐体）を構成している。封止体は、例えば樹脂の射出成型によって形成されている。封止体は、例えば、射出成型時の熱によって樹脂枠２１の外表面に溶着（接合）されている。

封止体は、樹脂枠２１と共に内部空間Ｖを封止している。これにより、バイポーラ電極１４の間、負極終端電極１８とバイポーラ電極１４との間、及び、正極終端電極１９とバイポーラ電極１４との間には、それぞれ気密に仕切られた内部空間Ｖが形成されている。樹脂枠２１及び封止体は、例えば、絶縁性の樹脂であって、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又は変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等から構成され得る。

封止体には、注入口２１ｆに連通した連通孔が形成されている。連通孔には、安全弁（圧力調整弁）が設けられている。安全弁は、内部空間Ｖの内圧が上昇したときに、内部空間Ｖ内のガスを排出させるためのものである。連通孔及び注入口２１ｆは、各内部空間Ｖに電解液を注入するための注液口として機能すると共に、電解液が注入された後は、安全弁の接続口として機能する。

以上説明したように、蓄電モジュール４においては、互いに隣り合う一対の電極と樹脂枠２１とによって内部空間Ｖが形成されている。また、樹脂枠２１には、内部空間Ｖに対して電解液を注入するための注入口２１ｆが形成されている。更に、電極積層体１１にあっては、樹脂枠２１の注入口２１ｆに対応する位置において樹脂枠２１の内側（すなわち内部空間Ｖ）には、ガスを透過させつつ液体を留めるフィルタ２４が配置されている。このため、内部空間Ｖで発生したガスはフィルタ２４を透過し注入口２１ｆから排出される一方、内部空間Ｖに収容された電解液はフィルタ２４によって内部空間Ｖに留められる。これにより、電解液が注入口２１ｆから漏れることが抑制される。よって、蓄電モジュール４によれば、電解液の漏れを抑制することができる。

また、蓄電モジュール４においては、フィルタ２４がセパレータ１３とは別体に設けられている。これにより、フィルタの設計の自由度が向上される。

また、蓄電モジュール４においては、フィルタ２４の空隙率は、４０％以下である。これにより、電解液の漏れが確実に抑制される。すなわち、注入口２１ｆからの電解液の排出量が抑制される。

また、蓄電モジュール４においては、フィルタ２４の空隙率は、３０％以上である。これにより、内部空間Ｖで発生したガスが確実に排出される。すなわち、内部空間Ｖで発生したガスによって内部空間Ｖと外部との圧力差（フィルタ２４における圧力損失）が大きくなることが抑制される。

また、蓄電モジュール４においては、フィルタ２４の空隙率は、３６％以上であって、４０％以下である。これにより、電解液の漏れが確実に抑制されると共に、内部空間Ｖで発生したガスが確実に排出される。すなわち、注入口２１ｆからの電解液の排出量が抑制されると共に、内部空間Ｖで発生したガスによって内部空間Ｖと外部との圧力差が大きくなることが抑制される。

また、蓄電モジュール４においては、フィルタ２４の材料は、不織布である。これにより、不織布を用いて上記効果を奏するフィルタ２４を形成することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

図５〜図７は、変形例に係る蓄電モジュールの一部を示す図である。図５に示されるように、セパレータ１３は、第１部分１３ａと、第２部分１３ｂと、を有してもよい。第１部分１３ａは、積層方向Ｄに沿って隣接する一対の電極の活物質層の間（ここでは、正極１６と負極１７との間）に介在している。第２部分１３ｂは、第１部分１３ａから注入口２１ｆに向けて延在している。第２部分１３ｂは、セパレータ１３の縁部である。第１部分１３ａと第２部分１３ｂとは一体的に形成されている。第２部分１３ｂは、注入口２１ｆに対応する位置において第２樹脂枠２３の内側に配置されている。このような場合には、フィルタ２４は、セパレータ１３の第２部分１３ｂによって構成されている。この場合、セパレータ１３によってフィルタ２４を構成することにより、部品点数を削減できる。

また、第２部分１３ｂの厚さは、第１部分１３ａの厚さよりも大きくてもよい。第２部分１３ｂは、例えば、セパレータ１３における注入口２１ｆ側の縁部を（ここでは、１回）折り返すことによって、第２部分１３ｂをセパレータ１３の重複部分として形成し、第２部分１３ｂの厚さを第１部分１３ａの厚さよりも大きくしている。この場合、セパレータ１３の第２部分１３ｂを相対的に厚くすることにより、好適にフィルタ２４を構成できる。なお、第２部分１３ｂの厚さを相対的に大きくする方法については、セパレータ１３の縁部の折り返しによってセパレータ１３に重複部分を形成する態様に限定されない。例えば、重複することなく縁部が中心部よりも相対的に厚いセパレータ１３を用意してもよい。

また、第２部分１３ｂは、第１樹脂枠２２の第２領域２２ｆ上に配置されていてもよい。第２部分１３ｂは、第１樹脂枠２２の第２領域２２ｆ及び電極板１５の第２面１５ｂと接触している。この場合、セパレータ１３の第２部分１３ｂを樹脂枠２１の第１樹脂枠２２上に配置することにより、十分な圧縮率を確保して好適にフィルタ２４を構成できる。また、この場合には、第２部分１３ｂに加えて、第１樹脂枠２２（第２領域２２ｆ）が電極板１５の間に介在することになり、第２部分１３ｂが第１樹脂枠２２の厚さの分だけかさ上げされるので、第２部分１３ｂの厚さを第１部分１３ａの厚さよりも大きくしなくても、第２部分１３ｂを十分に圧縮してフィルタ２４として機能させることが可能である。

すなわち、図６に示されるように、第２部分１３ｂの厚さは、第１部分１３ａの厚さよりも大きくなくてもよい。第２部分１３ｂの厚さは、第１部分１３ａの厚さ以下であってもよい。具体的には、第２部分１３ｂは、第１樹脂枠２２及び第１樹脂枠２２に対向する電極（ここでは、電極板１５）によって押圧されて圧縮されていてもよい。この場合、例えばセパレータ１３の縁部を折り返さなくてもよいため、より容易にセパレータ１３によりフィルタ２４を構成することができる。また、フィルタ２４が圧縮されているため、電解液の漏れがより確実に抑制される。第２部分１３ｂの圧縮率は、例えば第２部分１３ｂの厚さと第２樹脂枠２３の厚さとの相対関係を変更することによって設定可能である。自然状態における第２部分１３ｂの厚さが第２樹脂枠２３の厚さより大きければ大きいほど、第１樹脂枠２２及び電極板１５によって、電極板１５が第２樹脂枠２３の第５面２３ａに接触するまでフィルタ２４を圧縮したときに、フィルタ２４の圧縮率が大きくなる。

また、図７に示されるように、フィルタ２４がセパレータ１３とは別体に設けられている場合においては、フィルタ２４が第１樹脂枠２２の第２領域２２ｆ上に配置されていてもよい。蓄電モジュール４においては、樹脂枠２１が正極１６及び負極１７に干渉しないように設けられることが求められている。このため、部品単体及び組み立て時の公差を考慮して、樹脂枠２１と正極１６及び負極１７とは、所定の大きさの隙間を介して互いに離れるように設けられている。上記公差の積み重ねによって、積層方向Ｄから見て、フィルタ２４が第１樹脂枠２２の内縁から突出する場合がある。このような場合には、電極（ここでは、電極板１５の第１面１５ａ）上に、フィルタ２４を支持するためのフィルム２５が配置されていてもよい。フィルム２５は、電極板１５の第１面１５ａに溶着されている。この場合、フィルム２５の厚さを変更することで、フィルム２５及びフィルム２５に対向する電極（ここでは、電極板１５）によってフィルタ２４を圧縮することができる。

また、第２部分１３ｂの厚さが第１部分１３ａの厚さよりも大きい場合には、第２部分１３ｂは、第１樹脂枠２２の第２領域２２ｆ上に配置されていなくてもよい。第２部分１３ｂは、樹脂枠２１の全体に対して内側に配置されていてもよい。

また、フィルタ２４は、圧縮されていなくてもよい。この場合、所望の空隙率を有するフィルタ２４があらかじめ用意されて、内部空間Ｖに配置されればよい。

また、フィルタ２４の材料が不織布である例を示したが、フィルタ２４の材料は織布であってもよい。

また、第１樹脂枠２２と第２樹脂枠２３とが積層されている例を示したが、第１樹脂枠２２と第２樹脂枠２３とは、一体的に形成されていてもよい。

また、負極終端電極１８には、樹脂枠２１が設けられていてもよく、設けられていなくてもよい。また、負極終端電極１８には、第１樹脂枠２２のみが設けられていてもよい。

４…蓄電モジュール、１１…電極積層体（積層体）、１３…セパレータ、１３ａ…第１部分、１３ｂ…第２部分、１４…バイポーラ電極、１５ｃ…周縁部、１６…正極（活物質層）、１７…負極（活物質層）、１８…負極終端電極、１９…正極終端電極、２１…樹脂枠、２１ｆ…注入口、２２…第１樹脂枠（第１層）、２２ｅ…第１領域、２２ｆ…第２領域、２３…第２樹脂枠（第２層）、２４…フィルタ、Ｄ…積層方向（第１方向）、Ｖ…内部空間。

Claims (10)

1. 内部空間が形成された積層体と、
   前記内部空間に収容された電解液と、
   を備え、
   前記積層体は、
   第１方向に積層された複数のシート状の電極と、
   前記電極の周縁部に設けられ、前記第１方向に沿って隣接する一対の前記電極と共に前記内部空間を形成する樹脂枠と、
   前記内部空間内に配置され、ガスを透過させつつ液体を留めるためのフィルタと、
   を有し、
   前記樹脂枠には、前記内部空間に前記電解液を注入するための注入口が形成されており、
   前記フィルタは、前記注入口に対応する位置において前記樹脂枠の内側に配置されている、
   蓄電モジュール。
2. 前記積層体は、前記電極の間に配置されたセパレータを更に有し、
   前記セパレータは、前記電極の活物質層の間に介在する第１部分と、前記第１部分から前記注入口に向けて延在し、前記注入口に対応する位置において前記樹脂枠の内側に配置される第２部分と、を有し、
   前記フィルタは、前記第２部分によって構成されている、
   請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記第２部分の厚さは、前記第１部分の厚さよりも大きい、
   請求項２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記樹脂枠は、前記電極上に配置された枠状の第１層と、前記第１層上に積層され前記注入口が形成された枠状の第２層と、を含み、
   前記第１層は、第１領域と、前記第１方向から見て前記第１領域よりも内側に配置された第２領域と、を含み、
   前記第２層は、前記第１方向から見て前記第２領域を露出するように前記第１領域上に積層されており、
   前記第２部分は、前記第２領域上に配置されている、
   請求項２又は３に記載の蓄電モジュール。
5. 前記第２部分は、前記第１層及び前記第１層に対向する前記電極に押圧されて圧縮されている、
   請求項４に記載の蓄電モジュール。
6. 前記積層体は、前記電極の間に配置されたセパレータを更に有し、
   前記フィルタは、前記セパレータとは別体に設けられている、
   請求項１に記載の蓄電モジュール。
7. 前記フィルタの空隙率は、４０％以下である、
   請求項１〜６の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
8. 前記フィルタの空隙率は、３０％以上である、
   請求項１〜７の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
9. 前記フィルタの空隙率は、３６％以上であって、４０％以下である、
   請求項１〜８の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
10. 前記フィルタの材料は、不織布である、請求項１〜９の何れか一項に記載の蓄電モジュール。

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