JP2020017447A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズの増大化を抑制しつつも、外部短絡が発生する可能性を低減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１は、蓄電セル１１、正極集電板１２、及び負極集電板１３が一方向に配列されてなるセルスタック２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と共に、セルスタックを収容するケース１０に固定する一対の拘束部材５，６と、一方向において、正極側となるセルスタックの一方の端部と一方の拘束部材５との間の絶縁性能は、負極側となるセルスタックの他方の端部と他方の拘束部材６との間の絶縁性能よりも高い。【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ている態様が開示されている。これらの複数の積層電池、正極集電箔及び負極集電箔からなる積層体は、電気絶縁端板によって挟持された状態で、モールド樹脂によって封止されている。

特開２０１４−１１６１５６号公報

上記従来の蓄電装置のように、積層体の全てをモールドで一体化する蓄電装置に対して、積層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材によって積層体の全てが一体化された蓄電装置がある。このような構成では、拘束部材を介した外部短絡を防止する必要がある。例えば、上記従来の蓄電装置のように、積層体の両端に絶縁部材（電気絶縁端板）を配置することが一般的であるが、より確実に外部短絡を防止しようとすると、積層体の両端に配置された絶縁部材の厚みを大きくする必要があり、蓄電装置のサイズが増大化する。

そこで、本発明の目的は、サイズの増大化を抑制しつつも、外部短絡が発生する可能性を低減することができる蓄電装置を提供することにある。

本発明の蓄電装置は、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板と、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板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と共に、配列体を収容する筐体に固定する一対の拘束部材と、一方向において、正極側となる配列体の一方の端部と一方の拘束部材との間の絶縁性能は、負極側となる配列体の他方の端部と他方の拘束部材との間の絶縁性能よりも高い。

拘束部材を介した外部短絡をより確実に防止しようとすると、例えば、拘束部材と配列体の端部との間に配置される絶縁部材の厚みを大きくすることが考えられる。ところが、配列体の両端部に配置される絶縁部材の厚みを大きくすると蓄電装置全体のサイズが大きくなる。上記構成の蓄電装置では、正極側となる配列体の一方の端部と一方の拘束部材との間の絶縁性能が、負極側となる配列体の他方の端部と他方の拘束部材との間の絶縁性能よりも高くなるように構成される。このため、例えば、絶縁部材の厚みを大きくすることによって、より確実に外部短絡を防止しようとする場合、配列体の一方の端部である正極側に配置される絶縁部材の厚みのみを大きくすればよい。これにより、配列体の両方の端部に配置される絶縁部材の厚みを大きくする場合と比べ、サイズの増大化を抑制しつつも、外部短絡が発生する可能性を低減することができる。

本発明の蓄電装置は、一方向において、正極側となる配列体の一方の端部と一方の拘束部材との間に配置される第一絶縁部材と、負極側となる配列体の他方の端部と他方の拘束部材との間に配置される第二絶縁部材と、を更に備え、第一絶縁部材の絶縁性能は、第二絶縁部材の絶縁性能よりも高くしてもよい。この構成では、より確実に、サイズの増大化を抑制しつつも、外部短絡が発生する可能性を低減することができる。

本発明の蓄電装置では、第一絶縁部材と第二絶縁部材とは同じ材料から形成されており、一方向における第一絶縁部材の厚みは、第二絶縁部材の厚みより大きくしてもよい。この構成では、より簡易な構成で、サイズの増大化を抑制しつつも、外部短絡が発生する可能性を低減することができる。

本発明の蓄電装置では、一方向における第一絶縁部材の厚みは、第二絶縁部材の厚みと同じであり、第一絶縁部材が形成される材料は、第二絶縁部材が形成される材料よりも絶縁性能に優れていてもよい。この構成では、より簡易な構成で、サイズの増大化を抑制しつつも、外部短絡が発生する可能性を低減することができる。

本発明の蓄電装置は、一方向において、正極側となる配列体の一方の端部と一方の拘束部材との間に配置される第一絶縁部材を更に備え、一方向において、負極側となる配列体の他方の端部と他方の拘束部材とは接触配置されていてもよい。すなわち、この構成では、負極側となる配列体の他方の端部と他方の拘束部材との間には絶縁部材が配置されていない。この構成では、サイズの増大化をより一層抑制しつつも、外部短絡が発生する可能性を低減することができる。

本発明の蓄電装置は、一方向に交差する方向において、配列体に対向して配置されると共に、集電板に電気的に接続される接続部材を更に備え、接続部材は、一方向において一方の拘束部材の外側にまで延びており、一方向に交差する方向において、接続部材と一方の拘束部材との間には、絶縁材料から形成される第三絶縁部材が配置されていてもよい。この構成では、拘束部材を介した配列体と接続部材との間の外部短絡を防止できる。

本発明の蓄電装置は、接続部材における両方の主面のうち、配列体側とは反対側の主面を覆うカバー部を更に備えてもよい。この構成では、接続部材を介した外部短絡を防止できる。

本発明によれば、サイズの増大化を抑制しつつも、より確実に外部短絡を防止することができる。

図１は、第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、図１の蓄電装置に含まれる蓄電セル及び集電板の概略斜視図である。 図３は、図１の蓄電装置に含まれる蓄電セル及び集電板の概略側面図である。 図４は、図１の蓄電装置に含まれる蓄電セル及び集電板の断面図である。 図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿った概略断面図である。 図６は、変形例に係る蓄電装置のＶ−Ｖ線に沿った概略断面図である。 第二実施形態に係る蓄電装置を示す概略斜視図である。 図８は、図７の蓄電装置に含まれる蓄電セル及び集電板の概略側面図である。 図９は、図７の蓄電装置に含まれる蓄電セル及び集電板の概略側面図である。 図１０は、図１のＸ−Ｘ線に沿った概略断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の一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。

［第一実施形態］
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第一絶縁緩衝部材（第一絶縁部材）７と、セルスタック２と拘束部材６との間に配置される第二絶縁緩衝部材（第二絶縁部材）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（一方向に交差する方向）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。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（集電板）１２及び負極集電板（集電板）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及び第一絶縁緩衝部材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及び第二絶縁緩衝部材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、蓄電装置１を収容するケース（筐体）１０（図５参照）又は図示しない機台等に固定されている。この場合、拘束部材５，６のそれぞれには、ケース１０等に締結部材を介して固定されてもよいし、溶接によって固定されてもよい。

図１及び図５に示される第一絶縁緩衝部材７及び第二絶縁緩衝部材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。第一絶縁緩衝部材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。第一絶縁緩衝部材７は、後段にて詳述する積層体１４の正極端子に接触する正極集電板１２に接触する。第二絶縁緩衝部材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。第二絶縁緩衝部材８は、後段にて詳述する積層体１４の負極端子に接触する負極集電板１３に接触する。第一絶縁緩衝部材７及び第二絶縁緩衝部材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。

第一絶縁緩衝部材７及び第二絶縁緩衝部材８のそれぞれを形成する材料の例には、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）が含まれる。第一絶縁緩衝部材７及び第二絶縁緩衝部材８は、弾性を有していてもよい。本実施形態では、第一実施形態の第一絶縁緩衝部材７及び第二絶縁緩衝部材８は同じ材料から形成されている。第一絶縁緩衝部材７及び第二絶縁緩衝部材８の方向Ｘに沿った長さ（すなわち、厚み）は、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。第一実施形態では、第一絶縁緩衝部材７の厚みＴ７は、第二絶縁緩衝部材８の厚みＴ８の２倍である。すなわち、第一絶縁緩衝部材７の絶縁性能は、第二絶縁緩衝部材８の絶縁性能よりも高い。なお、絶縁性能を示す指標の例には、絶縁抵抗値、及び絶縁耐力値（耐電圧値）が含まれる。

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。

第一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。

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１８と、負極終端電極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。

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の厚みは、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。第一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。第一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２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２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１６，１６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の厚みは、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、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。第一実施形態では、方向Ｘにおける一端（図２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２における紙面左側）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の厚みは、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。保持部１５の厚みは、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３及び図４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。

図２〜図４に示されるように、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。すなわち、正極集電板１２は、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。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（又は蓄電セル１１）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。正極集電板１２の厚みは、例えば、５０μｍである。

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。すなわち、負極集電板１３は、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。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。負極集電板１３の厚みは、例えば、５０μｍである。

上述したように第一実施形態では、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する。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。このため第一実施形態では、セルスタック２内の複数の蓄電セル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。図５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。なお、図５に示される「正」及び「負」の文字は、積層体１４の端部に配置される終端電極が正極であるか負極であるか（蓄電セル１１における正極端子側であるか負極端子側であるか）を示している。

方向Ｘ又は方向Ｙから見たとき、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（上方向）に突出している。突出部１２ｃは、方向Ｘにおいて突出部１３ｃと重なっておらず、方向Ｙにおいて突出部１３ｃと距離を置いて設けられている。第一実施形態では、突出部１２ｃは蓄電セル１１の方向Ｙにおける一端側（図３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３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の厚みよりも大きくなっている。

図５に示されるように、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と第一絶縁緩衝部材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、第一絶縁緩衝部材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、第一絶縁緩衝部材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、第一絶縁緩衝部材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において第一絶縁緩衝部材７と重なり、且つ、第一絶縁緩衝部材７の外周面７ｂに沿って延在している。突出部１２ｃの全体は、第一絶縁緩衝部材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。

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、当該蓄電セル１１と第二絶縁緩衝部材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、第二絶縁緩衝部材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、第二絶縁緩衝部材８の外周面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、突出部１３ｃ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において第二絶縁緩衝部材８と重なり、且つ、第二絶縁緩衝部材８の外周面８ｂに沿って延在している。突出部１３ｃの全体は、第二絶縁緩衝部材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。

図５に示されるように、接続部材３は、方向Ｘにおいて拘束部材５の外側にまで延びている。絶縁部材（第三絶縁部材）４１は、方向Ｚにおいて、接続部材３と拘束部材５との間に配置されている。同様に、接続部材４は、方向Ｘにおいて拘束部材６の外側にまで延びている。絶縁部材４１は、方向Ｚにおいて、接続部材４と拘束部材６との間にも配置されている。絶縁部材４１を形成する材料の例には、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）が含まれる。

上記第一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。第一実施形態の蓄電装置１では、正極側となるセルスタック２の一方の端部と一方の拘束部材５との間の絶縁性能が、負極側となるセルスタック２の他方の端部と他方の拘束部材６との間の絶縁性能よりも高くなるように構成されている。具体的には、第一絶縁緩衝部材７及び第二絶縁緩衝部材８は同じ材料によって形成されているが、図５に示されるように、第一絶縁緩衝部材７の厚みＴ７が、第二絶縁緩衝部材８の厚みＴ８よりも大きく形成されている。これにより、セルスタック２の両方の端部に配置される絶縁部材の両方の厚みを大きくする場合と比べ、サイズの増大化を抑制しつつも、外部短絡が発生する可能性を低減することができる。

第一実施形態では、接続部材３は、図５に示されるように、方向Ｚにおいて接続部材３と一方の拘束部材５との間に絶縁部材４１が配置されており、方向Ｚにおいて接続部材４と他方の拘束部材６との間に絶縁部材４１が配置されている。この構成では、拘束部材５，６を介した接続部材３，４とセルスタック２との間の外部短絡を防止できる。

上記第一実施形態では、第一絶縁緩衝部材７の厚みＴ７よりも厚みＴ８が大きい第二絶縁緩衝部材８が配置される例を挙げて説明したが、例えば、図６に示されるように、セルスタック２の負極側に配置される第二絶縁緩衝部材８は配置されなくてもよい。すなわち、方向Ｘにおいて、負極側となるセルスタック２の端部に配置される正極集電板１２と拘束部材６とが直接接触するように配置されていてもよい。この変形例の蓄電装置１においては、サイズの増大化をより一層抑制しつつも、外部短絡が発生する可能性を低減することができる。

［第二実施形態］
次に、第二実施形態の蓄電装置１Ａについて説明する。ここでは、第一実施形態の蓄電装置１と異なる部分について主に説明する。第二実施形態の蓄電装置１Ａが第一実施形態の蓄電装置１と大きく異なるのは、第一実施形態の蓄電装置１では、接続部材３が方向Ｘにおける上方に配置されていた（図１参照）のに対し、第二実施形態の蓄電装置１Ａでは、接続部材３が方向Ｘにおける下方に配置されている（図７及び図１０参照）点である。以下、図７〜図１０を用いて相違点について順番に説明する。なお、図７には図示されていないが、蓄電セル１１の方向Ｚにおける移動を規制するためのカバー部材９が適宜設けられてもよい。

まず、図８及び図９に示されるように、第二実施形態では、方向Ｚにおいて、正極集電板１２の突出部１２ｃが負極集電板１３の突出部１３ｃと同方向に突出するのではなく、正極集電板１２の突出部１２ｃは、負極集電板１３の突出部１３ｃと反対側に突出している。また、第二実施形態では、正極集電板１２及び負極集電板１３は、正極集電板１２及び負極集電板１３のＹ方向における一部が方向Ｚに沿って突出するのではなく、Ｙ方向における全部が突出している。

また、第二実施形態では、正極集電板１２の突出部１２ｃと負極集電板１３の突出部１３ｃとは互いに反対に方向に折り曲げられているのではなく、最外負極集電板１１３を除き、正極集電板１２の突出部１２ｃと負極集電板１３の突出部１３ｃとは同じ方向に折り曲げられている。また、第二実施形態では、最外正極集電板１１２及び最外負極集電板１１３がそれぞれ第一絶縁緩衝部材７及び第二絶縁緩衝部材８に溶接されるのではなく、蓄電セル１１の保持部１５に溶接されている。

また、一方の拘束部材５には、開口部５ｃが形成されている。開口部５ｃは、接続部材３を方向Ｘにおいて拘束部材５の外側に延ばすために設けられている。すなわち、接続部材３は、方向Ｘにおいて拘束部材５の開口部５ｃを介して外側にまで延びている。拘束部材５と接続部材３との間には絶縁部材４１が配置されている。

更に、接続部材３をカバーする絶縁材料からなるカバー部材４３が配置されている。カバー部材４３は、接続部材３における両方の主面のうち、セルスタック２が配置される側とは反対側の主面３ｄを覆っている。すなわち、カバー部材４３は、接続部材３とケース１０との間に配置されている。カバー部材４３を形成する材料の例には、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）が含まれる。

なお、図示はしないが、接続部材４についても、接続部材４における両方の主面のうち、セルスタック２が配置される側とは反対側の主面４ｄを覆うカバー部材を設けてもよい。また、カバー部材の代わりに、主面４ｄ（主面３ｄ）を絶縁材料によって被覆（コーティング）してもよい。同様に、カバー部材４３に代えて、接続部材３の主面３ｄを絶縁材料によって被覆（コーティング）してもよい。

上記第二実施形態の蓄電装置１Ａにおいても、第一絶縁緩衝部材７の厚みＴ７が、第二絶縁緩衝部材８の厚みＴ８よりも大きく形成されている。これにより、第一実施形態と同様に、セルスタック２の両端部に配置される絶縁部材の両方の厚みを大きくする場合と比べ、サイズの増大化を抑制しつつも、外部短絡が発生する可能性を低減することができる。

上記第二実施形態の蓄電装置１Ａでは、第一実施形態の蓄電装置１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、突出部１２ｃと接続部材３との接続部、又は突出部１３ｃと接続部材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。

上記第二実施形態の蓄電装置１Ａでは、方向Ｚにおいて、接続部材３と拘束部材５との間には、絶縁材料から形成される絶縁部材４１が配置されているので、拘束部材５を介したセルスタック２と接続部材３との間の短絡を防止できる。同様に、上記第二実施形態の蓄電装置１Ａでは、方向Ｚにおいて、接続部材４と拘束部材６との間に絶縁材料から形成される絶縁部材４１が配置されているので、拘束部材６を介したセルスタック２と接続部材４との間の短絡を防止できる。

上記第二実施形態の蓄電装置１Ａでは、接続部材３における両方の主面のうち、配列体側とは反対側の主面３ｄを覆うカバー部材４３を備えている。これにより、接続部材３を介した外部短絡を防止できる。

以上、第一実施形態及び第二実施形態について説明したが、本発明は、上記第一実施形態及び第二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。

上記第一実施形態及び第二実施形態では、第一絶縁緩衝部材７及び第二絶縁緩衝部材８が同じ材料から形成されると共に、方向Ｘにおける厚みを互いに異ならせることによって絶縁性能を異ならせる例を挙げて説明したが、例えば、方向Ｘにおける厚みを互いに同じにして、第一絶縁緩衝部材７を形成する材料を、第二絶縁緩衝部材８を形成する材料よりも絶縁性能に優れるものとしてもよい。この場合であっても、サイズの増大化を抑制しつつも、外部短絡が発生する可能性を低減することができる。

上記第二実施形態の蓄電装置１Ａにおいても、第一実施形態の変形例と同様に、第二絶縁緩衝部材８の配置を省略してもよい。

上記第二実施形態の蓄電装置１Ａでは、正極集電板１２と接続される接続部材３が、方向Ｚにおいて下側に配置される例を挙げて説明したが、方向Ｚにおいて上側に配置されてもよい。すなわち、接続部材３は、ケース１０から離れた位置に配置されてもよい。

上記第二実施形態及び変形例では、拘束部材５に開口部５ｃを設けることによって、方向Ｘにおいて接続部材３を拘束部材５の外側にまで延在させる例を挙げて説明したが、開口部５ｃを設けなくても、例えば、ケース１０に接続部材３を配置する空間を設けたり、拘束部材５と重ならないように接続部材３を方向Ｙにずらしたりすることによって、拘束部材５の外側にまで接続部材３を延在させてもよい。

１，１Ａ…蓄電装置、２…セルスタック、３，４…接続部材、５，６…拘束部材、７…第一絶縁緩衝部材、８…第二絶縁緩衝部材、１０…ケース、１１…蓄電セル、１２…正極集電板、１２ｃ…突出部、１３…負極集電板、１３ｃ…突出部、１４…積層体、１５…保持部、１６…バイポーラ電極、１７…セパレータ、２１…電極体、２２…正極層、２３…負極層、４１…絶縁部材、４３…カバー部材、１１２…最外正極集電板、１１３…最外負極集電板、１１４…電極群。

Claims (7)

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、蓄電セルと電気的に接続される集電板と、
   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板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と共に、前記配列体を収容する筐体に固定する一対の拘束部材と、
   前記一方向において、正極側となる前記配列体の一方の端部と一方の前記拘束部材との間の絶縁性能は、負極側となる前記配列体の他方の端部と他方の前記拘束部材との間の絶縁性能よりも高い、蓄電装置。
2. 前記一方向において、前記正極側となる前記配列体の一方の端部と一方の前記拘束部材との間に配置される第一絶縁部材と、前記負極側となる前記配列体の他方の端部と他方の前記拘束部材との間に配置される第二絶縁部材と、を更に備え、
   前記第一絶縁部材の絶縁性能は、前記第二絶縁部材の絶縁性能よりも高い、請求項１記載の蓄電装置。
3. 前記第一絶縁部材と前記第二絶縁部材とは同じ材料から形成されており、前記一方向における前記第一絶縁部材の厚みは、前記第二絶縁部材の厚みより大きい、請求項２記載の蓄電装置。
4. 前記一方向における前記第一絶縁部材の厚みは、前記第二絶縁部材の厚みと同じであり、前記第一絶縁部材が形成される材料は、前記第二絶縁部材が形成される材料よりも絶縁性能に優れている、請求項２記載の蓄電装置。
5. 前記一方向において、前記正極側となる前記配列体の一方の端部と一方の前記拘束部材との間に配置される第一絶縁部材を更に備え、
   前記一方向において、前記負極側となる前記配列体の他方の端部と他方の前記拘束部材とは接触配置されている、請求項１記載の蓄電装置。
6. 前記一方向に交差する方向において、前記配列体に対向して配置されると共に、前記集電板に電気的に接続される接続部材を更に備え、
   前記接続部材は、前記一方向において一方の前記拘束部材の外側にまで延びており、
   前記一方向に交差する方向において、前記接続部材と一方の前記拘束部材との間には、絶縁材料から形成される第三絶縁部材が配置されている、請求項１〜５の何れか一項記載の蓄電装置。
7. 前記接続部材における両方の主面のうち、前記配列体側とは反対側の主面を覆うカバー部を更に備える、請求項６記載の蓄電装置。

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