JP2020030951A - Power storage module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電モジュールに関する。 The present invention relates to a power storage module.
従来の蓄電モジュールとして、電極板の一方面に正極が形成され、他方面に負極が形成されたバイポーラ電極を備えるバイポーラ電池が知られている(特許文献1参照)。バイポーラ電池は、セパレータを介して複数のバイポーラ電極を積層してなる積層体を備えている。積層体の側面には、積層方向に隣り合うバイポーラ電極間を封止する封止体が設けられており、バイポーラ電極間に形成された内部空間に電解液が収容されている。 BACKGROUND ART As a conventional power storage module, a bipolar battery including a bipolar electrode in which a positive electrode is formed on one surface of an electrode plate and a negative electrode is formed on the other surface is known (see Patent Document 1). A bipolar battery includes a laminate formed by laminating a plurality of bipolar electrodes with a separator interposed therebetween. A sealing body that seals between the bipolar electrodes adjacent to each other in the stacking direction is provided on a side surface of the stacked body, and the electrolyte is contained in an internal space formed between the bipolar electrodes.
上述したような蓄電モジュールでは、積層体における積層方向の一端に、負極終端電極が配置されている。負極終端電極は、電極板の片面に負極のみが設けられ、負極が積層方向の中央側を向くように積層方向の一端に配置されている。この負極終端電極の電極板の縁部も他のバイポーラ電極と同様に封止体によって封止されている。しかしながら、電解液がアルカリ溶液からなる場合、いわゆるアルカリクリープ現象により、電解液が負極終端電極の電極板の表面を伝わり、封止体と当該電極板との間を通って当該電極板の外面側に滲み出てしまうことが生じ得る。電解液が外面側に漏れ出て拡散すると、例えば負極終端電極に隣接して配置された導電板の腐食や、負極終端電極と拘束部材との短絡などが生じるおそれがあり、信頼性を低下させる要因となり得る。 In the above-described power storage module, the negative terminal electrode is disposed at one end in the stacking direction of the stack. The negative electrode termination electrode is provided with only the negative electrode on one side of the electrode plate, and is disposed at one end in the stacking direction such that the negative electrode faces the center in the stacking direction. The edge of the electrode plate of the negative terminal electrode is also sealed by a sealing body like other bipolar electrodes. However, when the electrolytic solution is composed of an alkaline solution, the electrolytic solution is transmitted along the surface of the electrode plate of the negative electrode terminal electrode by a so-called alkaline creep phenomenon, passes between the sealing body and the electrode plate, and faces the outer surface of the electrode plate. May ooze into the surface. When the electrolyte leaks to the outer surface side and diffuses, for example, corrosion of a conductive plate disposed adjacent to the negative electrode termination electrode or a short circuit between the negative electrode termination electrode and the restraining member may occur, thereby lowering reliability. Can be a factor.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、アルカリクリープ現象による電解液の滲み出しを抑制できる蓄電モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problem, and an object of the present invention is to provide a power storage module that can suppress oozing of an electrolytic solution due to an alkaline creep phenomenon.
本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、複数のバイポーラ電極の積層体と、当該積層体の積層方向の一端に配置された負極終端電極とを含んで構成された電極積層体と、電極積層体の側面を囲むように設けられ、隣り合う電極間に内部空間を形成すると共に当該内部空間を封止する封止体と、内部空間に収容されたアルカリ溶液を含む電解液と、を備え、電極積層体は、内部空間から負極終端電極の外部に至るアルカリ溶液のアルカリクリープ現象の経路上に余剰空間を有し、余剰空間には、吸湿部材が配置されている。 An energy storage module according to one aspect of the present invention includes an electrode stack including a stacked body of a plurality of bipolar electrodes, and a negative electrode termination electrode disposed at one end in the stacking direction of the stacked body, and an electrode stacked body. A sealing body that is provided so as to surround the side surface of the electrode, forms an internal space between adjacent electrodes and seals the internal space, and an electrolytic solution containing an alkaline solution contained in the internal space. The laminate has an extra space on the path of the alkali creep phenomenon of the alkaline solution from the internal space to the outside of the negative electrode termination electrode, and a moisture absorbing member is arranged in the extra space.
アルカリクリープ現象は、負極電位、水分、及び電解液の通り道がそれぞれ存在することにより生じ、時間の経過とともに進行する。これに対し、この蓄電モジュールでは、アルカリ溶液のアルカリクリープの経路上に位置する余剰空間に吸湿部材を配置することで、アルカリクリープ現象の発生要件である水分が余剰空間から除去される。これにより、内部空間から負極終端電極の外部に向かうアルカリクリープ現象の進行経路を余剰空間において遮断できる。したがって、この蓄電モジュールでは、アルカリクリープ現象による電解液の滲み出しを抑制できる。 The alkali creep phenomenon occurs due to the existence of the paths of the negative electrode potential, moisture, and the electrolytic solution, respectively, and progresses with the passage of time. On the other hand, in this power storage module, by arranging the moisture absorbing member in the surplus space located on the path of the alkali creep of the alkali solution, moisture, which is a requirement for occurrence of the alkali creep phenomenon, is removed from the surplus space. Thereby, the traveling path of the alkaline creep phenomenon from the internal space to the outside of the negative electrode termination electrode can be blocked in the surplus space. Therefore, in this power storage module, oozing of the electrolyte due to the alkali creep phenomenon can be suppressed.
また、電極積層体は、負極終端電極の電極板に対して積層方向の外側に配置された金属板を有すると共に、封止体と負極終端電極の電極板と金属板とによって囲まれた第1余剰空間を有し、第1余剰空間には、第1吸湿部材が配置されていてもよい。この場合、第1余剰空間に第1吸湿部材を配置することで、アルカリクリープ現象の発生要件である水分が第1余剰空間から除去される。これにより、内部空間から負極終端電極の外部に向かうアルカリクリープ現象の進行経路を第1余剰空間において遮断できる。また、比較的剛性の高い金属板が電極板に対して配置されることで、封止体と当該電極板との間の隙間の拡大が抑制され、アルカリクリープ現象の進行経路の発生が抑制される。また、電極間の内部空間への外部からの水分の浸入も抑制される。 Further, the electrode laminate has a metal plate disposed outside in the laminating direction with respect to the electrode plate of the negative electrode terminal electrode, and the first electrode surrounded by the sealing body, the electrode plate of the negative electrode terminal electrode, and the metal plate. It may have an extra space, and the first moisture absorbing member may be arranged in the first extra space. In this case, by disposing the first moisture absorbing member in the first surplus space, moisture, which is a requirement for the occurrence of the alkali creep phenomenon, is removed from the first surplus space. Thereby, the traveling path of the alkaline creep phenomenon from the internal space to the outside of the negative electrode termination electrode can be blocked in the first surplus space. Further, by disposing a relatively rigid metal plate with respect to the electrode plate, the expansion of the gap between the sealing body and the electrode plate is suppressed, and the generation of a traveling path of the alkali creep phenomenon is suppressed. You. Further, intrusion of moisture from the outside into the internal space between the electrodes is also suppressed.
また、封止体は、バイポーラ電極の電極板の縁部、負極終端電極の電極板の縁部、及び金属板の縁部にそれぞれ結合された第1封止部と、第1封止部を外側から包囲するように設けられた第2封止部とを有し、電極積層体は、負極終端電極の電極板の縁部に結合された第1封止部と、金属板の縁部に結合された第1封止部と、第2封止部と、金属板とによって囲まれた第2余剰空間を有し、第2余剰空間には、第2吸湿部材が配置されていてもよい。この場合、内部空間から負極終端電極の外部に向かうアルカリクリープ現象の進行経路を第1余剰空間及び第2余剰空間において段階的に遮断することができる。したがって、アルカリクリープ現象による電解液の滲み出しを一層確実に抑制できる。 The sealing body includes a first sealing portion coupled to an edge of the electrode plate of the bipolar electrode, an edge of the electrode plate of the negative electrode termination electrode, and an edge of the metal plate, and a first sealing portion. A second sealing portion provided so as to surround from the outside, and the electrode laminate has a first sealing portion coupled to an edge portion of the electrode plate of the negative terminal electrode, and a second sealing portion provided at an edge portion of the metal plate. It has a second surplus space surrounded by the coupled first sealing portion, the second sealing portion, and the metal plate, and the second excess space may be provided with a second moisture absorbing member. . In this case, the traveling path of the alkali creep phenomenon from the internal space to the outside of the negative electrode termination electrode can be blocked stepwise in the first surplus space and the second surplus space. Therefore, the seepage of the electrolyte solution due to the alkali creep phenomenon can be more reliably suppressed.
また、電極積層体は、負極終端電極の電極板の縁部に結合された第1封止部と、バイポーラ電極の電極板の縁部に結合された第1封止部と、第2封止部と、負極終端電極の電極板とによって囲まれた第3余剰空間を有し、第3余剰空間には、第3吸湿部材が配置されていてもよい。この場合、内部空間から負極終端電極の外部に向かうアルカリクリープ現象の進行経路を第1余剰空間、第2余剰空間、及び第3余剰空間において段階的に遮断することができる。したがって、アルカリクリープ現象による電解液の滲み出しを一層確実に抑制できる。 The electrode laminate further includes a first sealing portion coupled to an edge of the electrode plate of the negative electrode, a first sealing portion coupled to an edge of the electrode plate of the bipolar electrode, and a second sealing portion. A third excess space surrounded by the portion and the electrode plate of the negative electrode termination electrode, and a third moisture absorbing member may be arranged in the third excess space. In this case, the traveling path of the alkali creep phenomenon from the internal space to the outside of the negative electrode termination electrode can be blocked stepwise in the first extra space, the second extra space, and the third extra space. Therefore, the seepage of the electrolyte solution due to the alkali creep phenomenon can be more reliably suppressed.
余剰空間は、封止体と前記負極終端電極の電極板とによって囲まれた空間であってもよい。この場合、金属板を設けない構成においても、内部空間から負極終端電極の外部に向かうアルカリクリープ現象の進行経路を余剰空間において遮断できる。 The surplus space may be a space surrounded by the sealing body and the electrode plate of the negative electrode terminal electrode. In this case, even in the configuration in which the metal plate is not provided, the traveling path of the alkali creep phenomenon from the internal space to the outside of the negative electrode termination electrode can be blocked in the surplus space.
金属板は、負極終端電極の電極板と同一の部材によって構成されていてもよい。この場合、部材の共通化による蓄電モジュールの低コスト化を実現できる。 The metal plate may be formed of the same member as the electrode plate of the negative terminal electrode. In this case, the cost of the power storage module can be reduced by using common components.
この蓄電モジュールによれば、アルカリクリープ現象による電解液の滲み出しを抑制できる。 According to this power storage module, oozing of the electrolyte solution due to the alkali creep phenomenon can be suppressed.
以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る蓄電モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a power storage module according to one aspect of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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に対してモジュール積層体2の積層方向に拘束荷重を付加する拘束部材3とを備えている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating one embodiment of a power storage device. The power storage device 1 shown in FIG. 1 is used as a battery of various vehicles such as a forklift, a hybrid vehicle, and an electric vehicle. The power storage device 1 includes a
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。
The
積層方向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。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。
The
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っている。なお、図1の例では、積層方向から見た導電板5の面積は、蓄電モジュール4の面積よりも小さくなっているが、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なっていてもよい。
Inside the
拘束部材3は、モジュール積層体2を積層方向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、積層方向から見た蓄電モジュール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におけるモジュール積層体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。
The restraining member 3 includes a pair of
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。
At the edge of the
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3は、図2の要部拡大断面図である。図2及び3に示されるように、蓄電モジュール4は、電極積層体11と、電極積層体11を封止する樹脂製の封止体12とを備えている。電極積層体11は、セパレータ13を介して蓄電モジュール4の積層方向Dに沿って積層された複数の電極によって構成されている。これらの電極は、複数のバイポーラ電極14の積層体と、負極終端電極18と、正極終端電極19とを含む。
Next, the configuration of the
バイポーラ電極14は、一方面15a及び一方面15aの反対側の他方面15bを含む電極板15と、一方面15aに設けられた正極16と、他方面15bに設けられた負極17とを有している。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の一方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の他方に隣り合う別のバイポーラ電極14の正極16と対向している。
The bipolar electrode 14 includes an
負極終端電極18は、電極板15と、電極板15の他方面15bに設けられた負極17とを有している。負極終端電極18は、他方面15bが電極積層体11における積層方向Dの中央側を向くように、積層方向Dの一端に配置されている。負極終端電極18の電極板15の一方面15aには、後述する金属板20が更に積層され、この金属板20を介して蓄電モジュール4に隣接する一方の導電板5(図1参照)と電気的に接続されている。負極終端電極18の電極板15の他方面15bに設けられた負極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。
The negative
正極終端電極19は、電極板15と、電極板15の一方面15aに設けられた正極16とを有している。正極終端電極19は、一方面15aが電極積層体11における積層方向Dの中央側を向くように、積層方向Dの他端に配置されている。正極終端電極19の一方面15aに設けられた正極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。正極終端電極19の電極板15の他方面15bは、電極積層体11の積層方向における他方の外側面を構成し、蓄電モジュール4に隣接する他方の導電板5(図1参照)と電気的に接続されている。
The positive
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の他方面15bにおける負極17の形成領域は、電極板15の一方面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。
The
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、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。なお、セパレータ13は、シート状に限られず、袋状のものを用いてもよい。
The
封止体12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12は、電極板15の縁部15cを包囲するように電極積層体11の側面11aに設けられている。封止体12は、側面11aにおいて縁部15cを保持している。封止体12は、電極板15の縁部15cに結合された複数の第1封止部21と、側面11aに沿って第1封止部21を外側から包囲し、第1封止部21のそれぞれに結合された第2封止部22とを有している。第1封止部21及び第2封止部22は、例えば、耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂である。第1封止部21及び第2封止部22の構成材料としては、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)、変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)などが挙げられる。
The sealing
第1封止部21は、電極板15の一方面15aにおいて縁部15cの全周にわたって連続的に設けられ、積層方向Dから見て矩形環状をなしている。第1封止部21は、例えば超音波又は熱によって電極板15の一方面15aに溶着され、気密に接合されている。第1封止部21は、例えば積層方向Dに所定の厚さを有するフィルムである。第1封止部21の内側は、積層方向Dに互いに隣り合う電極板15の縁部15c同士の間に位置している。第1封止部21の外側は、電極板15の縁よりも外側に張り出しており、その先端部分は、第2封止部22に埋設されている。積層方向Dに沿って互いに隣り合う第1封止部21同士は、互いに離間していてもよく、接していてもよい。また、第1封止部21の外縁部分同士は、例えば熱板溶着などによって互いに結合していてもよい。
The
電極板15の一方面15aにおける縁部15cと第1封止部21とが重なる領域は、電極板15と第1封止部21との結合領域Kとなっている。結合領域Kにおいて、電極板15の表面は、粗面化されている。粗面化された領域は、結合領域Kのみでもよいが、本実施形態では電極板15の一方面15aの全体が粗面化されている。粗面化は、例えば電解メッキによる複数の突起の形成により実現し得る。一方面15aに複数の突起が形成されることにより、一方面15aにおける第1封止部21との接合界面では、溶融状態の樹脂が粗面化により形成された複数の突起間に入り込み、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板15と第1封止部21との間の結合強度を向上させることができる。粗面化の際に形成される突起は、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。これにより、隣り合う突起の間の断面形状がアンダーカット形状となり、アンカー効果を高めることが可能となる。
A region where the
第2封止部22は、電極積層体11及び第1封止部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。第2封止部22は、例えば樹脂の射出成型によって形成され、積層方向Dに沿って電極積層体11の全長にわたって延在している。第2封止部22は、積層方向Dを軸方向として延在する矩形の筒状(環状)を呈している。第2封止部22は、例えば射出成型時の熱によって第1封止部21の外表面に溶着されている。
The
第1封止部21及び第2封止部22は、隣り合う電極の間に内部空間Vを形成すると共に内部空間Vを封止する。より具体的には、第2封止部22は、第1封止部21と共に、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との間をそれぞれ封止している。これにより、隣り合うバイポーラ電極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。この内部空間Vには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液を含む電解液(不図示)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。
The
次に、上述した負極終端電極18の周辺の構成について更に詳細に説明する。図3は、蓄電モジュール4の内部構成を示す要部拡大図である。
Next, the configuration around the negative
同図に示すように、電極積層体11において、負極終端電極18の積層方向Dの外側には、金属板20が更に積層されている。金属板20は、電極板15と実質的に同一の部材であり、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、金属板20は、ニッケルからなる矩形の金属箔である。金属板20の一方面20a及び他方面20bは、正極活物質層及び負極活物質層のいずれもが塗工されていない未塗工領域となっている。この金属板20により、負極終端電極18は、積層方向Dに沿って金属板20とバイポーラ電極14との間に配置された状態となっている。
As shown in the figure, a
金属板20の縁部20cの他方面20b側は、負極終端電極18の電極板15の縁部15cに設けられた第1封止部21(以下、「第1封止部21A)と称す)に対して、例えば超音波又は熱によって溶着されている。また、金属板20の中央部20dは、第1封止部21Aの厚さに応じて負極終端電極18側に窪み、負極終端電極18の電極板15の一方面15aに当接している。金属板20の縁部20cの一方面20a側には、バイポーラ電極14及び負極終端電極18と同様に第1封止部21(以下「第1封止部21B」と称す)が設けられている。第1封止部21Bは、例えば超音波又は熱によって金属板20の一方面20aに溶着されている。金属板20の一方面20a及び他方面20bは、電極板15の一方面15aと同様に、粗面化されていてもよい。粗面化されている領域は、金属板20と第1封止部21A,21Bとの結合領域Kのみであってもよく、一方面20a及び他方面20bの全体であってもよい。
The
電極積層体11において、負極終端電極18の周囲には、電解液が収容されない余剰空間Sが設けられている。本実施形態では、図3に示すように、第1余剰空間S1と、第2余剰空間S2と、第3余剰空間S3とが設けられている。
In the
第1余剰空間S1は、第1封止部21Aと、負極終端電極18の電極板15と、金属板20とによって囲まれた空間である。詳細には、第1余剰空間S1は、第1封止部21Aの内側面21Aaと、負極終端電極18の電極板15の一方面15aと、金属板20の他方面20bとによって画成されている。
The first surplus space S1 is a space surrounded by the
第2余剰空間S2は、第1封止部21Aと、第1封止部21Bと、第2封止部22と、金属板20とによって囲まれた空間である。詳細には、第2余剰空間S2は、第1封止部21Aの第1面(積層方向Dの積層端側を向く面)21Abと、第1封止部21Bの第2面(積層方向Dの中央側を向く面)21Bcと、第2封止部22の内側面22aと、金属板20の側面20eとによって画成されている。
The second surplus space S2 is a space surrounded by the
第3余剰空間S3は、第1封止部21Aと、バイポーラ電極14の電極板15の縁部15cに結合された第1封止部21と、第2封止部22と、負極終端電極18の電極板15とによって囲まれた空間である。詳細には、第3余剰空間S3は、第1封止部21Aの第2面(積層方向Dの中央側を向く面)21Acと、第1封止部21の第1面(積層方向Dの積層端側を向く面)21aと、第2封止部22の内側面22aと、電極板15の側面15dとによって画成されている。
The third surplus space S3 includes a
第1余剰空間S1、第2余剰空間S2、及び第3余剰空間S3のそれぞれには、空間内の水分を吸収する吸湿部材31が配置されている。吸湿部材31としては、例えばシート状のシリカゲル、アルカリ土類金属の酸化物粉末を用いた塗布型の乾燥剤などを用いることができる。第1余剰空間S1内の第1吸湿部材31Aは、例えば負極終端電極18の電極板15の一方面15aのうち、第1余剰空間S1を画成している部分の全体に配置されている。第2余剰空間S2内の第2吸湿部材31Bは、例えば第1封止部21Aの第1面21Abのうち、第2余剰空間S2を画成している部分の全体に配置されている。第3余剰空間S3内の第3吸湿部材31Cは、例えば第1封止部21の第1面21aのうち、第3余剰空間S3を画成している部分の全体に配置されている。
In each of the first surplus space S1, the second surplus space S2, and the third surplus space S3, a
続いて、蓄電モジュール4の作用効果について説明する。図4は、比較例に係る蓄電モジュールの要部拡大断面図である。同図に示すように、比較例に係る蓄電モジュール100は、電極積層体11に金属板20が含まれておらず、余剰空間Sに対する吸湿部材31の配置もなされていない点で、実施例に係る蓄電モジュール4と相違している。
Next, the operation and effect of the
蓄電モジュール100では、いわゆるアルカリクリープ現象により、内部空間Vに存在する電解液が負極終端電極18の電極板15の表面を伝わり、結合領域Kにおける電極板15と第1封止部21との間の隙間を通って電極板15の一方面15a側に滲み出ることがある。図4には、アルカリクリープ現象における電解液Lの進行経路を矢印Aで示す。このアルカリクリープ現象は、電気化学的な要因及び流体現象などにより、蓄電装置の充電時及び放電時並びに無負荷時において生じ得る。アルカリクリープ現象は、負極電位、水分、及び電解液Lの通り道がそれぞれ存在することにより生じ、時間の経過とともに進行する。
In the
アルカリクリープ現象は、結合領域Kにおいて電極板15の一方面15aが粗面化されている場合にも生じ得る。粗面化により電極板15と第1封止部との間の結合強度が強化されていた場合でも、電解液Lが電極板15の一方面15aに形成された複数の突起と第1封止部21を構成する樹脂との間を通る際に、樹脂が電極板15から引き剥がされることがある。また、負極活物質(水素吸蔵合金)の自己放電反応に伴って発生した水素ガスによって内圧が上昇し、内圧による発生応力が樹脂の破断応力を超えた場合には、樹脂が破断して第1封止部21に膨れが生じることも考えられる。
The alkali creep phenomenon can also occur when one
これに対し、蓄電モジュール4では、負極終端電極18の電極板15に対して金属板20が配置されている。比較的剛性の高い金属板20が電極板15に対して配置されることで、第1封止部21Aと当該電極板15との間の隙間の拡大が抑制され、アルカリクリープ現象の進行経路の発生が抑制される。また、電極間の内部空間Vへの外部からの水分の浸入も抑制される。さらに、蓄電モジュール4では、第1封止部21Aと負極終端電極18の電極板15と金属板20とによって囲まれた第1余剰空間S1に第1吸湿部材31Aが配置されている。第1余剰空間S1に第1吸湿部材31Aを配置することで、アルカリクリープ現象の発生要件である水分が第1余剰空間S1から除去される。これにより、内部空間Vから負極終端電極18の外部に向かうアルカリクリープ現象の進行経路を第1余剰空間S1において遮断できる。したがって、この蓄電モジュール4では、アルカリクリープ現象による電解液Lの滲み出しを抑制できる。
On the other hand, in the
また、蓄電モジュール4では、第1封止部21Aと、第1封止部21Bと、第2封止部22と、金属板20とによって囲まれた第2余剰空間S2に第2吸湿部材31Bが配置されている。これにより、内部空間Vから負極終端電極18の外部に向かうアルカリクリープ現象の進行経路を第1余剰空間S1及び第2余剰空間S2において段階的に遮断することができる。したがって、アルカリクリープ現象による電解液Lの滲み出しを一層確実に抑制できる。
In the
また、蓄電モジュール4では、第1封止部21Aと、第1封止部21と、第2封止部22と、負極終端電極18の電極板15とによって囲まれた第3余剰空間S3に第3吸湿部材31Cが配置されている。これにより、内部空間Vから負極終端電極18の外部に向かうアルカリクリープ現象の進行経路を第1余剰空間S1、第2余剰空間S2、及び第3余剰空間S3において段階的に遮断することができる。したがって、アルカリクリープ現象による電解液Lの滲み出しを一層確実に抑制できる。
Further, in the
なお、第3余剰空間S3の第3吸湿部材31Cによるアルカリクリープ現象による電解液Lの浸み出し抑制効果を高める観点からは、負極終端電極18の電極板15の縁部15cの両面が第1封止部21と結合していることが好ましい。すなわち、負極終端電極18の電極板15の縁部15cと、負極終端電極18と隣り合うバイポーラ電極14の電極板15の縁部15cに設けられた第1封止部21との間に結合領域Kが更に形成されていることが好ましい。
In addition, from the viewpoint of enhancing the effect of suppressing the seepage of the electrolytic solution L due to the alkali creep phenomenon of the third
また、蓄電モジュール4では、金属板20が負極終端電極18の電極板15と同一の部材によって構成されている。このため、部材の共通化による蓄電モジュール4の低コスト化を実現できる。
In the
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、金属板20が負極終端電極18の電極板15と同一の部材によって構成されているが、金属板20は、電極板15を構成する金属とは別の金属を用いて構成されていてもよい。また、上記実施形態では、第1余剰空間S1、第2余剰空間S2、及び第3余剰空間S3のいずれにも吸湿部材31が配置されているが、第2余剰空間S2及び第3余剰空間S3への吸湿部材31の配置を省略してもよい。余剰空間S内での吸湿部材31の配置態様に特に制限はない。吸湿部材31は、余剰空間Sを画成しているいずれの面に配置してもよい。また、吸湿部材は、必ずしも余剰空間Sに沿って連続的に配置されてなくてもよく、離散的に配置されていてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the
また、金属板20は、必ずしも設けなくてもよい。この場合、例えば図5に示すように、封止体12と負極終端電極18の電極板15とによって囲まれた空間によって余剰空間Sを形成し得る。図5の例では、余剰空間Sは、第3余剰空間S3(図3参照)と同様に、第1封止部21Aの第2面(積層方向Dの中央側を向く面)21Acと、第1封止部21の第1面(積層方向Dの積層端側を向く面)21aと、第2封止部22の内側面22aと、電極板15の側面15dとによって画成されている。余剰空間S内の吸湿部材31は、例えば第1封止部21の第1面21aのうち、余剰空間Sを画成している部分の全体に配置されている。このような構成においても、内部空間Vから負極終端電極18の外部に向かうアルカリクリープ現象の進行経路を余剰空間Sにおいて遮断できる。したがって、アルカリクリープ現象による電解液Lの滲み出しを抑制できる。
Further, the
また、正極終端電極19の電極板15の縁部15cにおける他方面15bにも矩形枠状の第1封止部21が結合していてもよい。この場合、当該第1封止部21も第2封止部22によって他の第1封止部21と結合される。また、当該第1封止部21の外縁部分は、熱板溶着などによって他の第1封止部21の外縁部分と結合されていてもよい。
Further, the
4…蓄電モジュール、11…電極積層体、11a…側面、12…封止体、14…バイポーラ電極、15…電極板、15c…縁部、18…負極終端電極、20…金属板、20c…縁部、21,21A,21B…第1封止部、22…第2封止部、31(31A〜31C)…吸湿部材(第1の吸湿部材〜第3の吸湿部材)、K…結合領域、L…電解液、S(S1〜S3)…余剰空間、V…内部空間。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電極積層体の側面を囲むように設けられ、隣り合う電極間に内部空間を形成すると共に当該内部空間を封止する封止体と、
前記内部空間に収容されたアルカリ溶液を含む電解液と、を備え、
前記電極積層体は、前記内部空間から前記負極終端電極の外部に至る前記アルカリ溶液のアルカリクリープ現象の経路上に余剰空間を有し、
前記余剰空間には、吸湿部材が配置されている蓄電モジュール。 A stacked body of a plurality of bipolar electrodes, and an electrode stacked body including a negative electrode termination electrode disposed at one end in the stacking direction of the stacked body,
A sealing body provided so as to surround the side surface of the electrode laminate, forming an internal space between adjacent electrodes and sealing the internal space,
And an electrolytic solution containing an alkaline solution contained in the internal space,
The electrode laminate has a surplus space on a path of the alkali creep phenomenon of the alkali solution from the internal space to the outside of the negative electrode termination electrode,
A power storage module in which a moisture absorbing member is disposed in the surplus space.
前記第1余剰空間には、第1吸湿部材が配置されている請求項1記載の蓄電モジュール。 The electrode laminate has a metal plate disposed outside the electrode plate of the negative terminal electrode in the laminating direction, and is surrounded by the sealing body, the electrode plate of the negative terminal electrode, and the metal plate. Having a first surplus space,
The power storage module according to claim 1, wherein a first moisture absorbing member is disposed in the first excess space.
前記電極積層体は、前記負極終端電極の電極板の縁部に結合された前記第1封止部と、前記金属板の縁部に結合された前記第1封止部と、前記第2封止部と、前記金属板とによって囲まれた第2余剰空間を有し、
前記第2余剰空間には、第2吸湿部材が配置されている請求項2記載の蓄電モジュール。 A first sealing portion coupled to an edge of the electrode plate of the bipolar electrode, an edge of the electrode plate of the negative terminal electrode, and an edge of the metal plate; A second sealing portion provided to surround the stop portion from the outside,
The electrode laminate includes the first sealing portion coupled to an edge of the electrode plate of the negative electrode, the first sealing portion coupled to an edge of the metal plate, and the second sealing portion. A stop portion and a second surplus space surrounded by the metal plate,
The power storage module according to claim 2, wherein a second moisture absorbing member is disposed in the second excess space.
前記第3余剰空間には、第3吸湿部材が配置されている請求項3記載の蓄電モジュール。 The electrode laminate, the first sealing portion coupled to an edge of the electrode plate of the negative electrode termination electrode, the first sealing portion coupled to the edge of the electrode plate of the bipolar electrode, A second sealing portion, and a third surplus space surrounded by the electrode plate of the negative terminal electrode;
The power storage module according to claim 3, wherein a third moisture absorbing member is disposed in the third excess space.
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