JP2020017404A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集電体の設計の自由度を高めることができる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置１は、電極体２１の少なくとも一方の主面２１ａに正極層２２が塗工されたバイポーラ電極１６がセパレータ１７を介して一方向に積層された積層体１４と、電極体２１の周縁を保持すると共に積層体１４の側面を封止する保持部１５と、を有する蓄電セル１１と、方向Ｘにおいて少なくとも積層体１４の一方の端部に、蓄電セル１１に接触するように配置され、蓄電セル１１に電気的に接続される電極体２１と、を備え、積層体１４には、方向Ｘにおける両端に配置されると共に、電極体２１の一方の主面２１ａにのみ正極層２２が塗工された正極終端電極１８が含まれており、電極体２１は、正極終端電極１８における電極体２１の他方の主面２１ｂに接触するように配置される。【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及び負極集電箔を介して積み重ねられ、それぞれの正極集電箔は正極端子に接続され、それぞれの負極集電箔は負極端子に接続される態様が開示されている。正極集電箔及び負極集電箔は、一方の面に活物質が塗工されており、積層電池を構成する他の電極と同様に、電極の一部として機能している。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

ここで、正極端子に接続される正極集電箔及び負極端子に接続される正極集電箔は、電気抵抗等の観点から適度に厚く形成したり、所望の形状に形成したいといった要望がある。しかしながら、例えば、集電箔の厚みは、ロールから送り出される箔部材に活物質を塗工し、塗工された箔部材をロールに巻き取ることで形成されるので、集電箔を厚くしたり、形状を変更したりするには限度がある。

そこで、本発明の目的は、集電体の設計の自由度を高めることができる蓄電装置を提供することにある。

本発明に係る蓄電装置は、電極体の少なくとも一方の面に活物質が塗工された電極がセパレータを介して一方向に積層された電極群を含む積層体と、電極体の周縁を保持すると共に積層体の側面を封止する保持部と、を有する蓄電セルと、一方向において少なくとも蓄電セルの一方の端部に接触するように配置され、蓄電セルと電気的に接続される集電体と、を備え、積層体には、一方向における電極群の両端に配置されると共に、電極体の一方の面にのみ活物質が塗工された終端電極が含まれており、集電体は、終端電極における電極体の他方の面に接触するように配置される。

この構成の蓄電装置では、集電体が、蓄電セルを形成する部材とは別の部材として形成され、その集電体の少なくとも一方の面は、片面に活物質が塗工された電極に接触するように配置されている。このため、集電体そのものに、活物質を塗工する必要がないので、集電体の厚みを自由に変えたり、形状を変更したりすることが容易となる。この結果、集電体の設計の自由度を高めることができる。

本発明に係る蓄電装置では、一方向における集電体の両面に終端電極における電極体の他方の面が接触するように、集電体が配置されていてもよい。この構成の蓄電装置では、一つの集電板で隣り合う二つの蓄電セルに電気的に接続することができる。

本発明に係る蓄電装置では、集電体における厚みを、電極体における厚みよりも大きくしてもよい。この構成の蓄電装置では、集電体の電気抵抗を小さくすることができる。

本発明に係る蓄電装置では、複数の蓄電セルと、複数の蓄電セルのそれぞれに接触して配置される集電体とが一方向に配列されてなる配列体を、一方向における両側から荷重を付加した状態で拘束する拘束部を更に備えてもよい。この構成の蓄電装置は、蓄電装置を構成する全ての電極を積層するにあたり、モールド等によって一体化して積層する場合と比べて作業性に優れる。

本発明に係る蓄電装置では、蓄電セルを一方向から見たときに、保持部は、積層体から枠状に突出していてもよい。この構成の蓄電装置では、例えば、一方向から見たときに、周縁が保持部によって囲まれるように集電体を配置することができる。これにより、集電板を介しての短絡の可能性を低減できる。

本発明に係る蓄電装置では、集電体は、積層体から枠状に突出する保持部に嵌合するように配置されていてもよい。この構成の蓄電装置では、積層体に集電体を嵌合させることにより、蓄電セルと集電体とを容易に一体化させることができる。これにより、蓄電装置を構成する全ての電極を積層するにあたり、集電体が一体化された蓄電セルを積層する作業で済むので作業性が向上する。

本発明に係る蓄電装置では、集電体は、枠状の保持部に嵌合される本体部と、一方向から見たときに枠状の保持部の外側に突出する突出部と、を有しており、本体部における厚みは、突出部における厚みよりも大きくてもよい。この構成の蓄電装置では、集電体が突出部を有する構成であっても、集電体を蓄電セルに一体化させることができる。

本発明に係る蓄電装置では、保持部には、互いに隣り合う保持部との間で、一方向に重複する重複部が形成されていてもよい。この構成の蓄電装置では、隣り合う蓄電セル間において、蓄電セルの外部から積層体及び集電体までの経路を長くできる。これにより、蓄電セルにおける短絡の可能性を低減できる。

本発明によれば、集電体の設計の自由度を高めることができる。

図１は、一実施形態に係る蓄電装置を示す概略斜視図である。 図２は、蓄電セル及び蓄電セルに接触する集電板の概略斜視図である。 図３は、蓄電セル及び蓄電セルに接触する集電板の概略平面図である。 図４は、蓄電セル及び蓄電セルに接触する集電板の概略側面図である。 図５は、蓄電セルの概略断面図である。 図６は、図１のＶＩ−ＶＩ線に沿った概略断面図である。 図７は、図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った概略断面図である。 図８（ａ）は、変形例に係る保持部の一例の側面図であり、図８（ｂ）は、更なる変形例に係る保持部の一例の側面図である。

以下、添付図面を参照しながら一実施形態に係る蓄電装置を詳細に説明する。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。

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（配列体）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（一方向）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。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、複数の正極集電板（集電体）１２及び負極集電板（集電体）１３も有する。正極集電板１２及び負極集電板１３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。

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と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（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。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。

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、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と正極集電板１２と負極集電板１３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〜図４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。

本実施形態の蓄電セル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。

図５に示されるように、蓄電セル１１は、積層体１４と、保持部１５と、を備える。積層体１４は、複数のバイポーラ電極（電極）１６と複数のセパレータ１７とを含む電極群１１４と、正極終端電極（終端電極）１８と、負極終端電極（終端電極）１９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。なお、図５では、一の蓄電セル１１に隣接する他の蓄電セル１１，１１の一部が示されている。

複数のバイポーラ電極１６のそれぞれは、電極体２１と、正極層２２と、負極層２３とを備える。電極体２１は、方向Ｘに交差する一対の主面２１ａ，２１ｂを有する。電極体２１の主面（一方の面）２１ａ上には正極層２２が設けられ、電極体２１の主面（他方の面）２１ｂ上には負極層２３が設けられる。このため、電極体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。

電極体２１は、シート状の導電部材であり、略矩形状を呈している。電極体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。電極体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。電極体２１が合金箔である場合、もしくは電極体２１がアルミニウム箔以外の金属箔である場合、電極体２１の表面にはアルミニウムが被覆されていてもよい。電極体２１の厚さは、例えば、５μｍ以上２０μｍ以下である。

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_２Ｃ２Ｆ_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、リチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物、ホウ素添加炭素などである。リチウムと合金化可能な元素の例としては、シリコン（ケイ素）及びスズが挙げられる。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。

正極終端電極１８は、積層体１４の方向Ｘにおける一方の端部に設けられている。正極終端電極１８は、電極体２１の一方の主面２１ａにのみ上記の正極層（活物質）２２が塗工されて形成された電極である。すなわち、方向Ｘにおいて積層体１４の一端（図５における紙面右側）に配置される電極体２１の主面２１ｂ上には、負極層２３が配置されていない。このため、当該電極体２１は、積層体１４における正極端子に相当し、主面２１ｂは、積層体１４の主面１４ａに相当する。

負極終端電極１９は、積層体１４の方向Ｘにおける他方の端部に設けられている。負極終端電極１９も、正極終端電極１８と同様に、電極体２１の一方の主面２１ｂにのみ負極層（活物質）２３が塗工されて形成された電極である。すなわち、方向Ｘにおいて積層体１４の他端（図５における紙面左側）に配置される電極体２１の主面２１ａ上には、正極層２２が配置されていない。このため、当該電極体２１は、積層体１４における負極端子に相当し、主面２１ａは、積層体１４の主面１４ｂに相当する。

セパレータ１７は、隣り合うバイポーラ電極１６の間、バイポーラ電極１６と正極終端電極１８との間、及びバイポーラ電極１６と負極終端電極１９との間のそれぞれ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、隣り合うバイポーラ電極１６，１６間の短絡を防止する部材である。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。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。

保持部１５は、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、正極終端電極１８、及び負極終端電極１９を保持する部材であり、絶縁性を有している。積層体１４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。保持部１５は、少なくとも積層体１４の外周面１４ｃ上に設けられる。保持部１５は、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、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１５は、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、積層体１４の主面１４ａ，１４ｂに対して略平行に設けられる。保持部１５の側面１５ｃは、方向Ｘから見たときに、積層体１４から枠状に突出している。

保持部１５を形成する材料の例には、耐熱性を示す樹脂部材等が含まれる。耐熱性を示す樹脂部材の例には、ポリイミド、ＰＰ、ＰＰＳ、及びＰＡ６６等が含まれる。保持部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。

次に、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。なお、図２〜図５に示される正極集電板１２及び負極集電板１３は、セルスタック２に配置する前の状態である。正極集電板１２及び負極集電板１３のそれぞれに対しては、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。屈曲加工等が実施された正極集電板１２及び負極集電板１３についての詳細は、後述する。

正極集電板１２は、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、正極集電板１２の一方の面１２ｉが一の蓄電セル１１における正極終端電極１８の電極体２１に接触するように配置されると共に、正極集電板１２の他方の面１２ｈが、一の蓄電セル１１に隣り合う他の蓄電セル１１における正極終端電極１８の電極体２１に接触するように配置される。すなわち、本実施形態の蓄電装置１では、方向Ｘにおいて蓄電セル１１に挟まれる正極集電板１２は、その両方の面１２ｈ，１２ｉが、一方の主面２１ａにのみ正極層２２が形成された電極体２１の他方の主面２１ｂに接触するように配置される。また、方向Ｘにおいて蓄電セル１１の一方の端部に配置される正極集電板１２は、その片方の面１２ｉが、一方の主面２１ａにのみ正極層２２が形成された電極体２１の他方の主面２１ｂに接触するように配置されている。

正極集電板１２は、正極端子として機能する電極体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の一方の面１２ｉは一方の蓄電セル１１に接触し、本体部１２ａの他方の面１２ｈ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の正極終端電極１８に接触しており、負極終端電極１９には接触していない。

負極集電板１３は、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、負極集電板１３の一方の面１３ｈが一の蓄電セル１１における負極終端電極１９の電極体２１に接触するように配置されると共に、負極集電板１３の他方の面１３ｉが、一の蓄電セル１１に隣り合う他の蓄電セル１１における負極終端電極１９の電極体２１に接触するように配置される。すなわち、本実施形態の蓄電装置１では、方向Ｘにおいて蓄電セル１１に挟まれる負極集電板１３は、その両方の面１３ｈ，１３ｉが、一方の主面２１ｂにのみ負極層２３が形成された電極体２１の他方の主面２１ａに接触するように配置され、方向Ｘにおいて蓄電セル１１の他方の端部に配置される負極集電板１３は、その片方の面１３ｈが、一方の主面２１ｂにのみ負極層２３が形成された電極体２１の他方の主面２１ａに接触するように配置されている。

負極集電板１３は、負極端子として機能する電極体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の一方の面１３ｈは一方の蓄電セル１１に接触し、本体部１３ａの他方の面１３ｉ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の負極終端電極１９に接触しており、正極終端電極１８には接触していない。

正極集電板１２の厚みｔ１２及び負極集電板１３の厚みｔ１３は、バイポーラ電極１６を構成する電極体２１の厚みｔ２１よりも大きい。本実施形態では、正極集電板１２の厚みｔ１２及び負極集電板１３の厚みｔ１３が、例えば、５０μｍであるのに対して、電極体２１の厚みｔ２１の厚みｔ２１は、例えば、１０μｍ〜２０μｍである。正極集電板１２及び負極集電板１３において、本体部１２ａ及び本体部１３ａの厚みＴ１は、突出部１２ｃ及び突出部１３ｃの厚みＴ２よりも大きい。

蓄電セル１１を方向Ｘから見たときに、保持部１５は、積層体１４から枠状に突出している。詳細には、正極集電板１２及び負極集電板１３の突出部１２ｃ，１３ｃが接触する部分の保持部１５における突出量Ｐ１（図５参照）は、突出部１２ｃ，１３ｃが接触しない部分の突出量Ｐ２（図５参照）と比べて小さい。また、正極集電板１２及び負極集電板１３は、保持部１５に内包されるように形成されている。更に詳細には、正極集電板１２の本体部１２ａ及び負極集電板１３の本体部１３ａは、積層体１４から突出する保持部１５の側面１５ｃに嵌合するように配置されている。言い換えれば、正極集電板１２の本体部１２ａにおける周縁１２ｇは保持部１５の内周面１５ａの一部に接触され、負極集電板１３の本体部１３ａにおける周縁１３ｇは保持部１５の内周面１５ａの一部に接触されている。

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。この突出部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においては紙面右側）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においては紙面左側）に設けられる。突出部１２ｃ，１３ｃの突出量は、少なくとも保持部１５の厚さよりも大きくなっている。

図６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。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。

方向Ｘにおいて最も外側に位置する蓄電セル１１に接触する正極集電板１２は、当該蓄電セル１１と絶縁緩衝部材７との間に配置されており、且つ、当該正極集電板１２の本体部１２ａは、絶縁緩衝部材７の主面７ａと接触している。以下では、方向Ｘにおいて最も外側に位置する正極集電板１２を最外正極集電板１１２と呼称する。なお、絶縁緩衝部材７は、方向Ｘに交差すると共に本体部１２ａに接触する主面７ａと、主面７ａの縁から方向Ｘに沿って延在する外周面７ｂとを有する。

セルスタック２内の各正極集電板１２の突出部１２ｃには、屈曲加工が施されている。最外正極集電板１１２を除く正極集電板１２の突出部１２ｃは、保持部１５の外周面１５ｂに沿うように折り曲げられている。最外正極集電板１１２の突出部１２ｃは、絶縁緩衝部材７の外周面７ｂに沿うように折り曲げられている。最外正極集電板１１２を除く正極集電板１２の突出部１２ｃと、最外正極集電板１１２の突出部１２ｃとは、互いに同一方向に折り曲げられている。

最外正極集電板１１２を除く正極集電板１２の突出部１２ｃの全体は、保持部１５の外周面１５ｂと、接続部材３との両方に密着している。溶接部Ｗ１は、正極集電板１２と接続部材３とを接合する部分であり、突出部１２ｃと接続部材３とが接触している箇所に設けられる。溶接部Ｗ１は、例えば、レーザ溶接等によって形成される。

最外正極集電板１１２における突出部１２ｃは、方向Ｚにおいて絶縁緩衝部材７と重なり、且つ、絶縁緩衝部材７の外周面７ｂに沿って延在している。突出部１２ｃの全体は、絶縁緩衝部材７の外周面７ｂと、接続部材３との両方に密着している。溶接部Ｗ２は、最外正極集電板１１２と接続部材３とを接合する部分である。溶接部Ｗ２は、溶接部Ｗ１と同様に、例えば、レーザ溶接等によって形成される。

図７に示される、方向Ｘにおいて最も外側に位置する蓄電セル１１に接触する負極集電板１３は、蓄電セル１１と絶縁緩衝部材８との間に配置されており、且つ、当該負極集電板１３の本体部１３ａは、絶縁緩衝部材８の主面８ａと接触している。以下では、方向Ｘにおいて最も外側に位置する負極集電板１３を最外負極集電板１１３とも呼称する。

セルスタック２内の各負極集電板１３の突出部１３ｃには、屈曲加工が施されている。最外負極集電板１１３を除く負極集電板１３の突出部１３ｃは、保持部１５の側面１５ｃと外周面１５ｂに沿うように折り曲げられている。最外負極集電板１１３の突出部１３ｃは、絶縁緩衝部材８の主面８ａ及び外周面８ｂに沿うように折り曲げられている。最外負極集電板１１３を除く負極集電板１３の突出部１３ｃと、最外負極集電板１１３の突出部１３ｃとは、互いに同一方向に折り曲げられている。なお、各正極集電板１２の突出部１２ｃと、各負極集電板１３の突出部１３ｃとは、方向Ｘにおいて、互いに反対方向に折り曲げられている。

最外負極集電板１１３を除く負極集電板１３の突出部１３ｃの全体は、保持部１５の外周面１５ｂと、接続部材４との両方に密着している。溶接部Ｗ３は、負極集電板１３と接続部材４とを接合する部分であり、先端部１３ｅと接続部材４とが接触している箇所に設けられる。溶接部Ｗ３は、例えば、レーザ溶接等によって形成される。

最外負極集電板１１３における突出部１３ｃは、方向Ｚにおいて絶縁緩衝部材８と重なり、且つ、絶縁緩衝部材８の外周面８ｂに沿って延在している。突出部１３ｃの全体は、絶縁緩衝部材８の外周面８ｂと、接続部材４との両方に密着している。溶接部Ｗ４は、最外負極集電板１１３と接続部材４とを接合する部分である。溶接部Ｗ４は、溶接部Ｗ３と同様に、例えば、レーザ溶接等によって形成される。

上記実施形態の蓄電装置１における作用効果について説明する。上記実施形態の蓄電装置１によれば、図５に示されるように、接続部材３に接続される正極集電板１２が、蓄電セル１１を形成する部材とは別の部材として形成され、その正極集電板１２の少なくとも一方の面１２ｉが、片面に正極層２２が塗工された正極終端電極１８に接触するように配置されている。このため、接続部材３に接続される正極集電板１２そのものに、正極層２２を塗工する必要がないので、正極集電板１２の厚みを自由に変えたり、形状を変更したりすることが容易となる。この結果、正極集電板１２の設計の自由度を高めることができる。なお、接続部材４に接続される負極集電板１３についての構成も、正極集電板１２と同様であり、負極集電板１３の設計の自由度を高めることができる。

上記実施形態の蓄電装置１では、正極集電板１２の両方の面１２ｈ，１２ｉが、片面に正極層２２が塗工された正極終端電極１８に接触するように、正極集電板１２が配置されている。これにより、一つの正極集電板１２で隣り合う二つの蓄電セル１１，１１に電気的に接続することができる。なお、接続部材４に接続される負極集電板１３についての構成も、正極集電板１２と同様であり、一つの負極集電板１３で隣り合う二つの蓄電セル１１，１１に電気的に接続することができる。

上記実施形態の蓄電装置１では、正極集電板１２における厚みｔ１２が、電極体２１における厚みｔ２１よりも大きいので、電極体２１の電気抵抗を小さくすることができる。この結果、蓄電セル１１の集電効率を高めることができる。なお、負極集電板１３についての構成も、正極集電板１２と同様であり、蓄電セル１１の集電効率を高めることができる。

上記実施形態の蓄電装置１では、セルスタック２が、拘束部材５，６によって、方向Ｘの両端から荷重が付加された状態で拘束されている。これにより、蓄電装置１を構成する全てのバイポーラ電極１６を積層するにあたり、モールド等によって一体化して積層する場合と比べて作業性に優れる。

上記実施形態の蓄電装置１では、蓄電セル１１を方向Ｘから見たときに、保持部１５は、積層体１４から枠状に突出するように形成されている。これにより、方向Ｘから見たときに、正極集電板１２の周縁１２ｇが保持部１５によって囲まれるように正極集電板１２を配置することができる。負極集電板１３についても、周縁１３ｇが保持部１５によって囲まれるように配置することができる。これにより、正極集電板１２及び負極集電板１３を介しての短絡の可能性を低減できる。

上記実施形態の蓄電装置１では、正極集電板１２は、積層体１４から枠状に突出する保持部１５に嵌合するように配置されている。これにより、保持部１５に正極集電板１２を嵌合させることにより、蓄電セル１１と正極集電板１２とを容易に一体化させることができる。負極集電板１３についても、同様に、保持部１５に篏合させることが可能である。この結果、蓄電装置１を構成する全てのバイポーラ電極１６を積層するにあたり、正極集電板１２（及び／又は負極集電板１３）が一体化された蓄電セル１１を積層する作業で済むので作業性が向上する。

上記実施形態の蓄電装置１では、正極集電板１２の本体部１２ａにおける厚みＴ１は、突出部１２ｃにおける厚みＴ２よりも大きい。これにより、正極集電板１２が接続部材３に接続される突出部１２ｃを有する構成であっても、正極集電板１２を蓄電セル１１に一体化させることができる。なお、負極集電板１３についての構成も、正極集電板１２と同様であり、負極集電板１３が接続部材４に接続される突出部１３ｃを有する構成であっても、負極集電板１３を蓄電セル１１に一体化させることができる。

以上、一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記実施形態では、互いに隣り合う蓄電セル１１における保持部１５，１５の側面１５ｃ，１５ｃ同士は、互いに対向し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、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、互いに隣り合う蓄電セル１１における保持部１５，１５には、互いに隣り合う保持部１５，１５との間で、方向Ｘに重複する重複部１５ｄ，１５ｄが形成されていてもよい。この構成では、重複部１５ｄ，１５ｄがない構成と比べて、隣り合う蓄電セル１１，１１間において、蓄電セル１１の外部から積層体１４、正極集電板１２及び負極集電板１３までの経路を長くできる。これにより、蓄電セル１１における短絡の可能性を低減できる。

上記実施形態では、一つの正極集電板１２（又は一つの負極集電板１３）で隣り合う二つの蓄電セル１１，１１に電気的に接続することができる構成を例に挙げて説明したが、一つの蓄電セル１１ごとに一つの正極集電板１２及び一つの負極集電板１３が配置されていてもよい。すなわち、正極集電板１２の一方の面１２ｉのみが、正極終端電極１８における電極体２１に接触するように配置され、負極集電板１３の一方の面１３ｈのみが、負極終端電極１９における電極体２１に接触するように配置されてもよい。

上記実施形態では、正極集電板１２の突出部１２ｃ及び負極集電板１３の突出部１３ｃは、折り曲げ加工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、正極集電板１２の突出部１２ｃ及び負極集電板１３の突出部１３ｃは、折り曲げられずに、本体部１２ａ（本体部１３ａ）と突出部１２ｃ（突出部１３ｃ）とが直線状に形成されていてもよい。

上記実施形態では、正極集電板１２の突出部１２ｃ及び負極集電板１３の突出部１３ｃは、方向Ｚにおいて同方向に突出する例を挙げて説明したが、例えば、方向Ｚにおいて互いに異なる方向に突出していてもよい。この場合、上記実施形態と比べて突出部１２ｃ及び突出部１３ｃのＹ方向における長さを長くすることができる。すなわち、接続部材３又は接続部材４との接続部における電気抵抗を小さくすることができる。

１…蓄電装置、２…セルスタック（配列体）、３，４…接続部材、５，６…拘束部材、１１…蓄電セル、１２…正極集電板（集電体）、１２ａ…本体部、１２ｃ…突出部、１３…負極集電板（集電体）、１３ａ…本体部、１３ｃ…突出部、１４…積層体、１５…保持部、１６…バイポーラ電極（電極）、１７…セパレータ、１８…正極終端電極（終端電極）、１９…負極終端電極（終端電極）、２１…電極体、１１２…最外正極集電板、１１３…最外負極集電板。

Claims (8)

1. 電極体の少なくとも一方の面に活物質が塗工された電極がセパレータを介して一方向に積層された電極群を含む積層体と、前記電極体の周縁を保持すると共に前記積層体の側面を封止する保持部と、を有する蓄電セルと、
   前記一方向において少なくとも前記蓄電セルの一方の端部に接触するように配置され、前記蓄電セルと電気的に接続される集電体と、を備え、
   前記積層体には、前記一方向における前記電極群の両端に配置されると共に、前記電極体の一方の面にのみ活物質が塗工された終端電極が含まれており、
   前記集電体は、前記終端電極における前記電極体の他方の面に接触するように配置される、蓄電装置。
2. 前記一方向における前記集電体の両面に前記終端電極における前記電極体の他方の面が接触するように、前記集電体が配置されている、請求項１記載の蓄電装置。
3. 前記集電体における厚みは、前記電極体における厚みよりも大きい、請求項１又は２記載の蓄電装置。
4. 複数の前記蓄電セルと、複数の前記蓄電セルのそれぞれに接触して配置される前記集電体とが前記一方向に配列されてなる配列体を、前記一方向における両側から荷重を付加した状態で拘束する拘束部を更に備える、請求項１〜３の何れか一項記載の蓄電装置。
5. 前記蓄電セルを前記一方向から見たときに、前記保持部は、前記積層体から枠状に突出している、請求項１〜４の何れか一項記載の蓄電装置。
6. 前記集電体は、前記積層体から枠状に突出する前記保持部に嵌合するように配置されている、請求項５記載の蓄電装置。
7. 前記集電体は、前記枠状の保持部に嵌合される本体部と、前記一方向から見たときに枠状の前記保持部の外側に突出する突出部と、を有しており、
   前記本体部における厚みは、前記突出部における厚みよりも大きい、請求項６記載の蓄電装置。
8. 前記保持部には、互いに隣り合う前記保持部との間で、前記一方向に重複する重複部が形成されている、請求項１〜７の何れか一項記載の蓄電装置。

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