JP2021114422A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電素子の膨張を起因とした接合部の損傷を抑制する。【解決手段】蓄電装置１は、Ｘ軸方向（所定の方向）に積層された複数の蓄電素子２０と、複数の蓄電素子２０を収容する外装体１０とを備えている。外装体１０は、開口部１１１を有し、複数の蓄電素子２０が収容される本体部１１（第一部材）と、開口部１１１を覆った状態で本体部１１に接合される外蓋１２（第二部材）と、を備えている。本体部１１と外蓋１２とは、開口部１１１の周縁に沿って相互に接合された接合部９０を有している。本体部１１の接合部９０においてＸ軸方向に対応する第二接合部９２は、第一接合部９１よりも単位長さＬ１あたりの面積が大きい拡大部を少なくとも一部に有する。【選択図】図５

Description

本発明は、蓄電素子と外装体とを備える蓄電装置に関する。

従来、分割された一対の外装体（電池ケース）に対して蓄電素子（電池）を収容し、一対の外装体の連結面同士を超音波溶着することで接合部を形成し、分割された外装体を接合した蓄電装置（組電池）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３１３０１４号公報

蓄電素子は、充放電に伴って徐々に膨張する特性を有している。このため蓄電素子の膨張が進んでいくと、蓄電素子が外装体の内面を押圧して、外装体の接合部に作用する応力も高まり、接合部が損傷するおそれがある。

本発明は、外装体の接合部の損傷を抑制することができる蓄電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電装置は、所定の方向に積層された複数の蓄電素子と、複数の蓄電素子を収容する外装体とを備え、外装体は、開口部を有し、複数の蓄電素子が収容される第一部材と、開口部を覆った状態で第一部材に接合される第二部材と、を備え、第一部材と第二部材とは、開口部の周縁に沿って相互に接合された接合部を有し、第一部材の接合部において所定の方向に対応する部位には、その他の部位よりも、単位長さあたりの面積の大きい拡大部が少なくとも一部に設けられている。

例えば直方体状の蓄電素子の長側面同士が重なるように、複数の蓄電素子を積層した場合、複数の蓄電素子は、その並び方向（所定の方向）で膨張しやすい。つまり、第一部材における所定の方向に対応する部位では、他の部位よりも大きな押圧力が作用する。しかしながら、本態様では、この第一部材の接合部において所定の方向に対応する部位に、その他の部位よりも単位長さあたりの面積の大きい拡大部が少なくとも一部に設けられている。拡大部では、その他の部位よりも接合面積が大きくなるために、せん断強度も大きくなる。これにより、他の部位よりも大きな押圧力が作用したとしても、拡大部の損傷を抑制することができる。このように、接合部の損傷を抑制した蓄電装置を提供することができる。

また、拡大部の端縁である一対の辺のうち、少なくとも一方の辺は、少なくとも一つの凹部及び凸部からなる凹凸構造を有していてもよい。

これによれば、拡大部の端縁である一対の辺のうち、少なくとも一方の辺に凹凸構造が設けられているので、直線的な構造に比べて入り組む形状となる。このため、接合面積を拡大することができ、拡大部での接合強度を高めることができる。したがって、蓄電素子の膨張を起因とした拡大部の損傷をより確実に抑制することができる。

また、拡大部の端縁である一対の辺のうち、一方の辺は凹凸構造を有し、他方の辺は直線状に形成されていてもよい。

ここで、拡大部をなす他方の辺は、直線状に形成されており、凹凸構造を有した一方の辺と比べて変形しにくい。このため、蓄電素子が膨張して、拡大部が押圧力を受けたとしてもその変形量が抑制されるので、拡大部の損傷をより確実に抑制することができる。

また、拡大部は、第一部材の接合部において所定の方向に対応する部位の中央部に配置されていてもよい。

ここで、複数の蓄電素子が膨張する場合、第一部材の接合部において所定の方向に対応する部位では、その中央部が膨張時の押圧力を受けて最も変形しやすい。中央部に拡大部が設けられていれば中央部を補強することができ、拡大部の損傷をより確実に抑制することができる。

また、第二部材の接合部において拡大部に接合される部位は、当該拡大部と同形状に形成されていてもよい。

これによれば、第二部材の接合部において拡大部に接合される部位が、当該拡大部と同形状に形成されているので、第二部材側においても接合面積を大きくすることができ、せん断強度も大きくすることができる。特に、第二部材における当該部位と拡大部とを一致するように重ね合わせれば、せん断強度の向上もより顕著である。したがって、接合部の損傷をより確実に抑制することができる。

本発明における蓄電装置によれば、外装体の接合部の損傷を抑制することができる。

実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電装置を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る本体部の概略構成を示す上面図である。 実施の形態に係る外蓋の概略構成を示す下面図である。 実施の形態に係る本体部と外蓋との接合構造を示す断面図である。 実施の形態に係る接合部の一部の断面形状を示す断面図である。 変形例１に係る本体部の概略構成を示す上面図である。 変形例１に係る外蓋の概略構成を示す下面図である。 変形例２に係る接合部を示す断面図である。 変形例３に係る接合部を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態及びその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。

また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子の並び方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、または、当該容器の厚さ方向をＸ軸方向と定義する。また、１つの蓄電素子における電極端子の並び方向、または、蓄電素子の容器の短側面の対向方向をＹ軸方向と定義する。また、蓄電装置の外装体における本体部と外蓋との並び方向、または、上下方向をＺ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（以下実施の形態及びその変形例では、直交）する方向である。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸方向プラス側とは、Ｘ軸の矢印方向側を示し、Ｘ軸方向マイナス側とは、Ｘ軸方向プラス側とは反対側を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。さらに、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が直交している、とは、当該２つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。

［蓄電装置の全般的な説明］
まず、図１及び図２を用いて、実施の形態に係る蓄電装置１の全般的な説明を行う。図１は、実施の形態に係る蓄電装置１の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る蓄電装置１を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。

蓄電装置１は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる装置であり、本実施の形態では、略直方体形状を有している。例えば、蓄電装置１は、電力貯蔵用途または電源用途等に使用される電池モジュール（組電池）である。具体的には、蓄電装置１は、例えば、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）及びガソリン自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール及びリニアモーターカーが例示される。また、蓄電装置１は、家庭用または発電機用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。

図１及び図２に示すように、蓄電装置１は、蓄電素子２０と、複数の蓄電素子２０を収容する外装体１０とを備える。外装体１０は、複数の蓄電素子２０を収容する本体部１１と、複数の蓄電素子２０の上方に配置されるバスバープレート１７と、バスバープレート１７の上方を覆う外蓋１２とを有する。

外装体１０は、蓄電装置１の外装体を構成する矩形状（箱状）の容器（モジュールケース）である。つまり、外装体１０は、複数の蓄電素子２０及びバスバープレート１７等を所定の位置に固定し、これら要素を衝撃などから保護する部材である。

本体部１１は、開口部１１１を有する第一部材の一例である。本体部１１は、上部が開放された有底矩形筒状の部材であり、その開放部分が開口部１１１である。開口部１１１は、平面視において略四角形状である。本体部１１の上端部には、開口部１１１を全周にわたって連続的に囲む壁部５０が設けられている。本体部１１の開口部１１１内には、複数の蓄電素子２０、バスバープレート１７に加えて、バスバープレート１７に保持された複数のバスバー３３と、制御回路等を含む接続ユニット８０と、一対のエンドプレート３９とが収容されている。

外蓋１２は、本体部１１の開口部１１１を閉塞する矩形状の部材であり、第二部材の一例である。外蓋１２は、本体部１１の開口部１１１を覆った状態で本体部１１に接合されている。この接合構造の詳細については後述する。

外蓋１２は、正極側の外部端子８１及び負極側の外部端子８２を有している。外部端子８１及び９２は、接続ユニット８０及びバスバー３３を介して複数の蓄電素子２０と電気的に接続されており、蓄電装置１は、この外部端子８１及び９２を介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。外部端子８１及び９２は、例えば、真鍮などの銅合金、銅、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製の導電部材で形成されている。本体部１１は、開口が形成された有底矩形筒状のハウジング（筐体）であり、蓄電素子２０等を収容する。

また、外装体１０の本体部１１及び外蓋１２は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ（変性ＰＰＥを含む））、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ＡＢＳ樹脂、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材、または、絶縁塗装をした金属等により形成されている。外装体１００は、これにより、蓄電素子２０等が外部の金属部材等に接触することを回避する。なお、蓄電素子２０等の電気的絶縁性が保たれる構成であれば、外装体１００は、金属等の導電部材で形成されていてもよい。

蓄電素子２０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池（単電池）であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子２０は、扁平な直方体形状（角形）を有しており、本実施の形態では、８個の蓄電素子２０がＸ軸方向に配列されている。なお、蓄電素子２０の形状、及び、配列される蓄電素子２０の個数は限定されない。また、蓄電素子２０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよく、また、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。

具体的には、蓄電素子２０は、金属製の容器２１を備えている。容器２１は、略直方体形状に形成されており、一対の長側面２１１と、一対の長側面２１１に隣接する一対の短側面２１２とを有している。一対の長側面２１１はＸ軸方向で対向しており、一対の短側面２１２はＹ軸方向で対向している。複数の蓄電素子２０のそれぞれは、容器２１の長側面２１１同士が対向するように積層されて、本体部１１内に収容されている。

容器２１の蓋部分には、金属製の正極端子２２１及び負極端子２２２が設けられている。蓋部分と正極端子２２１及び負極端子２２２との間には絶縁部材（図示省略）が介在しており、この絶縁部材によって蓋部分と正極端子２２１及び負極端子２２２とが絶縁されている。

正極端子２２１及び負極端子２２２は、容器２１の蓋部分から、バスバープレート１７側に向けて（上方、つまりＺ軸方向プラス側に向けて）突出して配置された電極端子である。この正極端子２２１及び負極端子２２２が、少なくとも１つのバスバー３３及び接続ユニット８０を介して外部端子８１、８２に接続されることにより、蓄電装置１が、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる。なお、容器２１の蓋部分には、電解液を注液する注液部、及び、容器２１内の圧力上昇時にガスを排出して圧力を開放するガス排出弁等が設けられていてもよい。また、容器２１の内方には、電極体（蓄電要素または発電要素ともいう）及び集電体（正極集電体及び負極集電体）等が配置され、電解液（非水電解質）などが封入されているが、詳細な説明は省略する。

バスバー３３は、バスバープレート１７に保持された状態で、少なくとも２つの蓄電素子２０上に配置され、当該少なくとも２つの蓄電素子２０の正極端子２２１及び負極端子２２２同士を電気的に接続する矩形状の板状部材である。バスバー３３は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製の導電部材で形成されている。なお、本実施の形態では、５つのバスバー３３を用いて、蓄電素子２０を２個ずつ並列に接続して４セットの蓄電素子群を構成し、かつ、当該４セットの蓄電素子群を直列に接続している。

また、接続ユニット８０は、複数のバスバー及び制御基板等を有するユニットであり、８個の蓄電素子２０からなる蓄電素子群と、外部端子８１、８２とを接続する。接続ユニット８０が有する制御基板は複数の電気部品を有し、これら複数の電気部品により、各蓄電素子２０の状態を検出する検出回路、及び、充電及び放電を制御する制御回路等が形成されている。本実施の形態では、接続ユニット８０は、バスバープレート１７に固定されている。なお、検出回路及び制御回路は個別の基板に形成されていてもよい。また、接続ユニット８０は、制御基板を有しなくてもよい。この場合、例えば、蓄電装置１の外部に配置された制御装置が各蓄電素子２０の充電及び放電を制御してもよい。

バスバープレート１７は、複数の蓄電素子２０の上方（正極端子２２１及び負極端子２２２が配置されている側）に配置される保持部材の一例であり、本実施の形態では、バスバー３３を保持する部材である。より詳細には、バスバープレート１７は、複数のバスバー３３、接続ユニット８０、及び、その他配線類等（図示せず）を保持し、これら部材の位置規制等を行うことができる部材である。また、バスバープレート１７には、複数のバスバー３３のそれぞれを保持し、かつ、複数のバスバー３３それぞれの一部を複数の蓄電素子２０の側に露出させるバスバー用開口部１７ａが複数設けられている。また、バスバープレート１７は、本体部１１に固定されることで、例えば、複数の蓄電素子２０の上方（Ｚ軸方向プラス側）への移動を規制する役目も有している。

なお、複数の蓄電素子２０の上方に配置されるバスバープレート１７は、例えば、「バスバーフレーム」、または、「中蓋」等と呼ばれる場合もある。また、バスバープレート１７は、例えば、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＰＳ、ＰＰＥ（変性ＰＰＥを含む）、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＥＫ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＥＳ、ＡＢＳ樹脂、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材、または、絶縁塗装をした金属等により形成されている。

一対のエンドプレート３９は、本体部１１内において複数の蓄電素子２０を一括して挟む位置に配置される矩形状の板体である。具体的には、一対のエンドプレート３９は、ＹＺ平面に平行な姿勢で、複数の蓄電素子２０をＸ軸方向で挟む位置に配置されている。つまり、一対のエンドプレート３９は、最も外側に配置された蓄電素子２０の容器２１の長側面２１１に対して重なるように配置されている。エンドプレート３９は、例えば、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＰＳ、ＰＰＥ（変性ＰＰＥを含む）、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＥＫ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＥＳ、ＡＢＳ樹脂、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材、または、絶縁塗装をした金属等により形成されている。

［本体部と外蓋との接合構造］
次に、本体部１１と外蓋１２との接合構造について説明する。まず、本体部１１の接合構造に関する部位について説明する。図３は、実施の形態に係る本体部１１の概略構成を示す上面図である。なお、図３においては、外蓋１２が接合される前の状態の本体部１１を示している。

図３に示すように、本体部１１の開口部１１１は、壁部５０によって全周が連続的に囲まれている。壁部５０は、Ｙ軸方向で対向する一対の第一壁部５１と、Ｘ軸方向で対向する一対の第二壁部５２とを備えている。

第一壁部５１は、Ｘ軸方向に延設されており、その上端部の幅Ｈ１（Ｙ軸方向の厚み）が全体として均等に形成されている。

第二壁部５２は、Ｙ軸方向に延設されており、その上端部の幅（Ｘ軸方向の厚み）がＹ軸方向に沿って変動するように形成されている。例えば、第二壁部５２の上端部の端縁である一対の辺のうち、外方の辺を外縁部５２１とし、内方の辺を内縁部５２２とする。外縁部５２１は、全体としてＹ軸方向に沿う直線状に形成されている。内縁部５２２は、複数の凹部５２３及び凸部５２４からなる凹凸構造５２５を有している。各凹部５２３と各凸部５２４とは、Ｙ軸方向に交互に配置されている。

各凹部５２３は、隣り合う一対の凸部５２４の間の部分である。各凹部５２３は、平面視（上面視）における形状が同等である。各凹部５２３の幅Ｈ２（Ｘ軸方向の厚み）は、第一壁部５１の上端部の幅Ｈ１と同等である。

各凸部５２４は、隣り合う一対の凹部５２３の間の部分であり、その一部が凹部５２３よりも内方に突出している。各凸部５２４は、平面視における形状が同等である。各凸部５２４では、凹部５２３に連続する部分（底部５２４１）が、幅Ｈ２でＹ軸方向に一様に延設されている。また、各凸部５２４において底部５２４１から突出した部位を突端部５２４２とする。突端部５２４２の中央部には、平面視矩形状の中空部５２６が形成されている。

ここで、Ｙ軸方向における凹部５２３の長さＬ２よりも長い長さを単位長さＬ１とする。第一壁部５１の上端部においては、単位長さＬ１内での面積はＬ１×Ｈ１となる。これは、第一壁部５１の上端部のいずれの箇所において同様である。一方、第二壁部５２の上端部では、凹部５２３の少なくとも一部と、凸部５２４の少なくとも一部とが単位長さＬ１内に混在する。つまり、第二壁部５２の上端部のいずれの箇所においても、単位長さＬ１内には全体的に幅Ｈ２となる箇所に加えて、突端部５２４２の少なくとも一部が含まれる。このため、第二壁部５２の上端部において単位長さＬ１に収まる面積は、いずれの箇所においても第一壁部５１の上端部において単位長さＬ１に収まる面積よりも大きくなる。

次に、外蓋１２の接合構造に関する部位について説明する。図４は、実施の形態に係る外蓋１２の概略構成を示す下面図である。図４に示すように、外蓋１２の内天面１２１には、外部端子８１、８２と、収容凹部１２２とが設けられている。具体的には、外部端子８１、８２は、その基部が内天面１２１から露出するように、外蓋１２を貫通した状態で固定されている。収容凹部１２２は、内天面１２１よりも上方に向かって窪んだ部位であり、その内部に接続ユニット８０等が収容されている。

外蓋１２の全周縁には、下方に向けて延設されたスカート部１２３が設けられている。スカート部１２３は、下面視において周方向に連続した矩形枠状に形成されている。また、外蓋１２において、内天面１２１とスカート部１２３との間には、下方に向けて突出した凸条部６０が設けられている。凸条部６０は、下面視において周方向に連続した矩形枠状に形成されている。凸条部６０の平面視形状は、壁部５０の平面視形状と同形状である。

凸条部６０は、Ｙ軸方向で対向する一対の第一凸条部６１と、Ｘ軸方向で対向する一対の第二凸条部６２とを備えている。

第一凸条部６１は、第一壁部５１の上端部に接合される部位であり、第一壁部５１に対応した形状を有している。具体的には、第一凸条部６１は、Ｘ軸方向に延設されており、その下端部の幅Ｈ１１（Ｙ軸方向の厚み）が全体として均等に形成されている。幅Ｈ１１は、第一壁部５１の上端部の幅Ｈ１と同等である。

第二凸条部６２は、第二壁部５２の上端部に接合される部位であり、第二壁部５２に対応した形状を有している。具体的には、第二凸条部６２は、Ｙ軸方向に延設されており、その下端部の幅（Ｘ軸方向の厚み）がＹ軸方向に沿って変動するように形成されている。例えば、第二凸条部６２の下端部の端縁である一対の辺のうち、外方の辺を外縁部６２１とし、内方の辺を内縁部６２２とする。外縁部６２１は、全体としてＹ軸方向に沿う直線状に形成されている。内縁部６２２は、複数の凹部６２３及び凸部６２４からなる凹凸構造６２５を有している。各凹部６２３と各凸部６２４とは、Ｙ軸方向に交互に配置されている。

各凹部６２３は、隣り合う一対の凸部６２４の間の部分である。各凹部６２３は、平面視（下面視）における形状が同等である。各凹部６２３の幅Ｈ１２（Ｘ軸方向の厚み）は、第一凸条部６１の下端部の幅Ｈ１１と同等である。

各凸部６２４は、隣り合う一対の凹部６２３の間の部分であり、その一部が凹部６２３よりも内方に突出している。各凸部６２４は、平面視における形状が同等である。各凸部６２４では、凹部６２３に連続する部分（底部６２４１）が、幅Ｈ１２でＹ軸方向に一様に延設されている。また、各凸部６２４において底部６２４１から突出した部位を突端部６２４２とする。突端部６２４２の中央部には、平面視矩形状の中空部６２６が形成されている。このように第二凸条部６２の下端部は、第二壁部５２の上端部と同等の形状を有している。このため、第二凸条部６２の下端部において単位長さＬ１に収まる面積は、いずれの箇所においても第一凸条部６１の下端部において単位長さＬ１に収まる面積よりも大きくなる。

図５は、実施の形態に係る本体部１１と外蓋１２との接合構造を示す断面図である。図５は、本体部１１と外蓋１２とを接合した状態において、図３及び図４におけるＶ−Ｖ線を含むＸＺ平面に平行な切断面を見た断面図である。図５では、蓄電素子２０とバスバー３３とを平面図で図示している。

ここで、本体部１１と外蓋１２との接合には熱溶着が採用されている。熱溶着は、接合対象である部材同士を熱により溶融した後に、密着させて再硬化させることにより接合する手法である。熱溶着としては、例えばヒートシール、超音波溶着などが挙げられる。なお、本体部１１と外蓋１２との接合には接着剤による接着を採用してもよい。接着剤を用いた接合においても、接合対象である部材同士が溶融し、再硬化することになるが、硬化後に接合箇所を解析すれば当該部位に接着剤が残存している。このため、接合後においても、当該接合が熱溶着によるものか、接着剤によるものかを判別することが可能である。

熱溶着時においては、本体部１１では、壁部５０の先端部（上端部）の全周が加熱され溶融されている。一方、外蓋１２では、凸条部６０の下端部の全周が溶融されている。この両者が溶融した状態で、外蓋１２を本体部１１に近づけて、凸条部６０の下端部の全周を、壁部５０の先端部の全周に押し付けることで、溶融した部位同士が混ざり合う。

混ざり合った部位は、非加熱の状態で一定時間経過すると硬化し一体化されて接合される。この接合部位が接合部９０である。接合部９０は、開口部１１１の全周に沿って連続的に設けられている。換言すると、本体部１１と外蓋１２とは、開口部１１１の全周に沿って接合された接合部９０を有している。なお、図５では、接合部９０に対して、凸条部６０における第二凸条部６２の先端部（下端部）と、壁部５０における第二壁部５２の先端部（上端部）との界面が図示されているが、実際には両者が混ざり合った状態で硬化しているので、界面は存在していない。この接合部９０によって、本体部１１と外蓋１２とが全周にわたって封止され、気密性が確保されている。

接合部９０は、Ｙ軸方向で対向する一対の第一接合部９１と、Ｘ軸方向で対向する一対の第二接合部９２とを備えている。

図６は、実施の形態に係る接合部９０の一部の断面形状を示す断面図である。具体的には、図６の（ａ）は、図３及び図４における二点鎖線に囲まれた部分に対応した第一接合部９１の一部を示している。図６の（ｂ）は、図３及び図４における破線に囲まれた部分に対応した第二接合部９２の一部を示している。

上述したように、凸条部６０の下端部と壁部５０の上端部とは同等の形状を有している。このため、凸条部６０の下端部と第二壁部５２の上端部とを一致するように重ねて熱溶着することで、接合部９０が形成されている。具体的には、図６の（ａ）に示すように、第一接合部９１では、第一凸条部６１の下端部と、第一壁部５１の上端部とが一致するように重ねられている。つまり、第一接合部９１の外形線は、第一凸条部６１の下端部の外形線でもあり、第一壁部５１の上端部の外形線であるとも言える。

また、図６の（ｂ）に示すように、第二接合部９２では、第二凸条部６２の下端部と、第二壁部５２の上端部とが一致するように重ねられている。つまり、第二接合部９２の外形線は、第二凸条部６２の下端部の外形線でもあり、第二壁部５２の上端部の外形線であるとも言える。このため、第二接合部９２の端縁である一対の辺のうち、外方の外縁部９２１は、第二壁部５２の外縁部５２１であるとともに、第二凸条部６２の外縁部６２１であると言える。また、第二接合部９２の端縁である一対の辺のうち、内方の内縁部９２２は、第二壁部５２の内縁部５２２であるとともに、第二凸条部６２の内縁部６２２であると言える。第二接合部９２の内縁部９２２は、第二壁部５２の凹凸構造５２５と第二凸条部６２の凹凸構造６２５とからなる凹凸構造９２５を有している。凹凸構造９２５は、第二壁部５２の各凹部５２３及び第二凸条部６２の各凹部６２３からなる複数の凹部９２３と、第二壁部５２の各凸部５２４及び第二凸条部６２の各凸部６２４からなる複数の凸部９２４とを有している。

また、前述の通り、第二壁部５２の上端部において単位長さＬ１に収まる面積は、いずれの箇所においても第一壁部５１の上端部において単位長さＬ１に収まる面積よりも大きい。また、第二凸条部６２の下端部において単位長さＬ１に収まる面積は、いずれの箇所においても第一凸条部６１の下端部において単位長さＬ１に収まる面積よりも大きい。このことから、第一接合部９１と第二接合部９２とにおいても同様のことが言える。つまり、第二接合部９２は全体として、第一接合部９１よりも単位長さＬ１あたりの面積が大きい拡大部と言える。このため、第二接合部９２は、第一接合部９１よりも高いせん断強度を発揮することができる。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る蓄電装置１によれば、Ｘ軸方向（所定の方向）に積層された複数の蓄電素子２０と、複数の蓄電素子２０を収容する外装体１０とを備えている。外装体１０は、開口部１１１を有し、複数の蓄電素子２０が収容される本体部１１（第一部材）と、開口部１１１を覆った状態で本体部１１に接合される外蓋１２（第二部材）と、を備えている。本体部１１と外蓋１２とは、開口部１１１の周縁に沿って相互に接合された接合部９０を有している。本体部１１の接合部９０においてＸ軸方向に対応する第二接合部９２は、第一接合部９１よりも、単位長さＬ１あたりの面積が大きい拡大部である。

ここで、直方体状の蓄電素子２０の長側面２１１同士が重なるように、複数の蓄電素子２０を積層した場合、複数の蓄電素子２０は、その並び方向（Ｘ軸方向）で膨張しやすい。つまり、本体部１１における第二接合部９２は、第一接合部９１よりも大きな押圧力が作用する。しかしながら、本体部１１の第二接合部９２は、第一接合部９１よりも単位長さあたりの面積が大きい拡大部である。このため、拡大部では、第一接合部９１よりも接合面積が大きくなるために、せん断強度も大きくなる。これにより、第一接合部９１よりも大きな押圧力が作用したとしても、第二接合部９２の損傷を抑制することができる。このように、接合部９０の損傷を抑制した蓄電装置１を提供することができる。

また、第二接合部９２の端縁である一対の辺のうち、少なくとも一方の辺（内縁部９２２）は、少なくとも一つの凹部９２３及び凸部９２４からなる凹凸構造９２５を有している。

これによれば、拡大部である第二接合部９２の端縁である一対の辺のうち、少なくとも一方の辺（内縁部９２２）に凹凸構造９２５が設けられているので、直線的な構造に比べて入り組む形状となる。このため、接合面積を拡大することができ、第二接合部９２での接合強度を高めることができる。したがって、蓄電素子２０の膨張を起因とした第二接合部９２の損傷をより確実に抑制することができる。

特に、溶着により接合する場合においては、第一接合部９１と、第二接合部９２とを同等の溶融条件で溶融して接合することができる。これにより、第二接合部９２の凹凸構造９２５で接合面積を拡大しつつ、容易に接合強度を高めることが可能である。

また、第二接合部９２の端縁である一対の辺のうち、一方の辺（内縁部９２２）は凹凸構造９２５を有し、他方の辺（外縁部９２１）は直線状に形成されている。

ここで、外縁部９２１は、直線状に形成されており、凹凸構造９２５を有した内縁部９２２と比べて変形しにくい。このため、蓄電素子２０が膨張して、第二接合部９２が押圧力を受けたとしてもその変形量が抑制されるので、第二接合部９２の損傷をより確実に抑制することができる。

また、拡大部である第二接合部９２は、本体部１１においてＸ軸方向に対応する部位の中央部に配置されている。

ここで、複数の蓄電素子２０が膨張する場合、本体部１１においてＸ軸方向（蓄電素子２０の並び方向）に対応する部位では、その中央部が膨張時の押圧力を受けて最も変形しやすい。中央部に拡大部（第二接合部９２）が設けられていれば中央部を補強することができ、拡大部の損傷をより確実に抑制することができる。

また、外蓋１２の第二接合部９２は、本体部１１の第二接合部９２と同形状に形成されている。

これによれば、外蓋１２の第二接合部９２が、本体部１１の第二接合部９２と同形状に形成されているので、外蓋１２側においても接合面積を大きくすることができ、せん断強度も大きくすることができる。特に、外蓋１２の第二接合部９２と、本体部１１の第二接合部９２とを一致するように重ね合わせれば、せん断強度の向上もより顕著である。したがって、接合部９０の損傷をより確実に抑制することができる。

［変形例１］
上記実施の形態では、第二接合部９２の内縁部９２２が凹凸構造９２５を有し、外縁部９２１が直線状に形成されている場合について説明した。この変形例１では、第二接合部の内縁部及び外縁部のそれぞれが凹凸構造を備えた蓄電装置について説明する。なお、以降の説明において、上記実施の形態と同等の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図７は、変形例１に係る本体部１１ａの概略構成を示す上面図である。具体的には図７は図３に対応する図である。

図７に示すように、本体部１１ａの開口部１１１ａは、壁部５０ａによって全周が連続的に囲まれている。壁部５０ａは、Ｙ軸方向で対向する一対の第一壁部５１と、Ｘ軸方向で対向する一対の第二壁部５２ａとを備えている。

第二壁部５２ａは、Ｙ軸方向に延設されており、その上端部の幅（Ｘ軸方向の厚み）がＹ軸方向に沿って変動するように形成されている。例えば、第二壁部５２ａの上端部の端縁である一対の辺のうち、外方の辺を外縁部５２１ａとし、内方の辺を内縁部５２２とする。

外縁部５２１ａは、複数の凹部５２７ａ及び凸部５２８ａからなる凹凸構造５２９ａを有している。各凹部５２７ａと各凸部５２８ａとは、Ｙ軸方向に交互に配置されている。また、外縁部５２１ａの各凹部５２７ａは、内縁部５２２の各凸部５２４に対応する位置に配置されている。同様に、外縁部５２１ａの各凸部５２８ａは、内縁部５２２の各凹部５２３に対応する位置に配置されている。

外縁部５２１ａの各凹部５２７ａの底面と、内縁部５２２の各凸部５２４の先端面との幅Ｈ３は、第一壁部５１の上端部の幅Ｈ１と同等である。同様に、外縁部５２１ａの各凸部５２８ａの先端面と、内縁部５２２の各凹部５２３の底面との幅Ｈ４は、第一壁部５１の上端部の幅Ｈ１と同等である。第二壁部５２ａをＹ軸方向に連続的に見ると、幅Ｈ３と幅Ｈ４とが重複している部位がある。この部位においては、第一壁部５１の上端部の幅Ｈ１よりも拡幅されている。例えば、第一壁部５１の上端部においては、単位長さＬ１内での面積はＬ１×Ｈ１となる。これは、第一壁部５１の上端部のいずれの箇所において同様である。一方、第二壁部５２ａの上端部では、単位長さＬ内に、幅Ｈ３と幅Ｈ４とが重複する部位が存在する。つまり、第二壁部５２ａの上端部において単位長さＬ１に収まる面積は、いずれの箇所においても第一壁部５１の上端部において単位長さＬ１に収まる面積よりも大きくなる。

次に、外蓋１２ａの接合構造に関する部位について説明する。図８は、変形例１に係る外蓋１２ａの概略構成を示す下面図である。具体的には図８は図４に対応する図である。

図８に示すように、外蓋１２ａの凸条部６０ａは、Ｙ軸方向で対向する一対の第一凸条部６１と、Ｘ軸方向で対向する一対の第二凸条部６２ａとを備えている。凸条部６０ａの下端部は、壁部５０ａの上端部と同等の形状を有している。

第二凸条部６２ａは、第二壁部５２ａの上端部に接合される部位であり、第二壁部５２ａに対応した形状を有している。具体的には、第二凸条部６２ａは、Ｙ軸方向に延設されており、その下端部の幅（Ｘ軸方向の厚み）がＹ軸方向に沿って変動するように形成されている。例えば、第二凸条部６２ａの下端部の端縁である一対の辺のうち、外方の辺を外縁部６２１ａとし、内方の辺を内縁部６２２とする。

外縁部６２１ａは、複数の凹部６２７ａ及び凸部６２８ａからなる凹凸構造６２９ａを有している。各凹部６２７ａと各凸部６２８ａとは、Ｙ軸方向に交互に配置されている。また、外縁部６２１ａの各凹部６２７ａは、内縁部６２２の各凸部６２４に対応する位置に配置されている。同様に、外縁部６２１ａの各凸部６２８ａは、内縁部６２２の各凹部６２３に対応する位置に配置されている。

上述したように、凸条部６０ａの下端部と壁部５０ａの上端部とは同等の形状を有している。このため、凸条部６０ａの下端部と第二壁部５２ａの上端部とを一致するように重ねて熱溶着することで、接合部（図示省略）が形成される。

［変形例２］
上記実施の形態では、第二接合部９２の全体が拡大部である場合を例示した。しかしながら、拡大部は、第二接合部の一部にのみ設けられていてもよい。この場合、拡大部は、第二接合部における中央部にのみ設けられることが好ましい。変形例２では、第二接合部の中央部にのみ拡大部が設けられた蓄電装置について説明する。

図９は、変形例２に係る接合部９０ｂを示す断面図である。図９に示すように、接合部９０ｂの第二接合部９２ｂでは、内縁部９２２ｂのＹ軸方向の中央部にのみ凹凸構造９２５ｂが形成されている。内縁部９２２ｂにおいて凹凸構造９２５ｂ以外の領域は直線状に形成されている。第二接合部９２ｂにおいて凹凸構造９２５が形成された部位が、拡大部となる。

この場合においても、第二接合部９２ｂの中央部を補強することができ、拡大部の損傷を抑制することができる。特に、第二接合部９２ｂの中央部以外の部位では、単純な構造となるために、軽量化を図ることも可能である。

［変形例３］
上記実施の形態では、第二接合部９２に凹凸構造９２５を設けることで拡大部とした場合を例示した。しかしながら、単位長さＬ１あたりの面積が第一接合部９１よりも大きくなるのであれば、拡大部の形状は如何様でもよい。変形例３では、第二接合部９２ｃが全体として一様な形状である場合を例示する。

図１０は、変形例３に係る接合部９０ｃを示す断面図である。図１０に示すように、接合部９０ｃの第二接合部９２ｃは、第一接合部９１の幅Ｈ１よりも大きい幅Ｈ５で全長にわたって一様に形成されている。この場合においても、第二接合部９２ｃは全体として、第一接合部９１よりも単位長さＬ１あたりの面積が大きい拡大部と言える。このため、第二接合部９２ｃは、第一接合部９１よりも高いせん断強度を発揮することができる。

［その他］
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及び変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施の形態及びその変形例では、外蓋１２の凸条部６０の平面視形状が、壁部５０の平面視形状と同形状である場合を例示した。しかしながら、外蓋１２の凸条部の平面視形状は、壁部の平面視形状と異なっていてもよい。この場合、凸条部内に壁部の全体が収まる形状であればよい。これにより、壁部を全体的に凸条部に接合することができる。

また、上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子を備えた蓄電装置に適用できる。

１ 蓄電装置
１０ 外装体
１１、１１ａ 本体部
１２、１２ａ 外蓋
１７ バスバープレート
１７ａ バスバー用開口部
２０ 蓄電素子
２１ 容器
３３ バスバー
３９ エンドプレート
５０、５０ａ 壁部
５１ 第一壁部
５２、５２ａ 第二壁部
６０、６０ａ 凸条部
６１ 第一凸条部
６２、６２ａ 第二凸条部
８０ 接続ユニット
８１、８２ 外部端子
９０、９０ｂ、９０ｃ 接合部
９１ 第一接合部
９２ 第二接合部（拡大部）
９２ｂ、９２ｃ 第二接合部
１００ 外装体
１１１、１１１ａ 開口部
１２１ 内天面
１２２ 収容凹部
１２３ スカート部
２１１ 長側面
２１２ 短側面
２２１ 正極端子
２２２ 負極端子
５２１、５２１ａ、６２１、６２１ａ、９２１ 外縁部
５２２、６２２、９２２、９２２ｂ 内縁部
５２３、５２７ａ、６２３、６２７ａ、９２３ 凹部
５２４、５２８ａ、６２４、６２８ａ、９２４ 凸部
５２５、５２９ａ、６２５、６２９ａ、９２５、９２５ｂ 凹凸構造
５２６、６２６ 中空部
５２４１、６２４１ 底部
５２４２、６２４２ 突端部

Claims (5)

1. 所定の方向に積層された複数の蓄電素子と、
   前記複数の蓄電素子を収容する外装体とを備え、
   前記外装体は、
   開口部を有し、前記複数の蓄電素子が収容される第一部材と、
   前記開口部を覆った状態で前記第一部材に接合される第二部材と、を備え、
   前記第一部材と前記第二部材とは、前記開口部の周縁に沿って相互に接合された接合部を有し、
   前記第一部材の前記接合部において前記所定の方向に対応する部位には、その他の部位よりも、単位長さあたりの面積の大きい拡大部が少なくとも一部に設けられている
   蓄電装置。
2. 前記拡大部の端縁である一対の辺のうち、少なくとも一方の辺は、少なくとも一つの凹部及び凸部からなる凹凸構造を有している
   請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記拡大部の端縁である一対の辺のうち、一方の辺は前記凹凸構造を有し、他方の辺は直線状に形成されている
   請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記拡大部は、前記第一部材の前記接合部において前記所定の方向に対応する部位の中央部に配置されている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
5. 前記第二部材の前記接合部において前記拡大部に接合される部位は、当該拡大部と同形状に形成されている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置。

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