JP2021125305A

JP2021125305A - 二次電池

Info

Publication number: JP2021125305A
Application number: JP2020015852A
Authority: JP
Inventors: 雅人西原; Masahito Nishihara
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2021-08-30

Abstract

【課題】複数のセル同士を適切に接続することができる二次電池を提供する。
【解決手段】二次電池は、第１セルと、第２セルと、隔壁とを備える。第１セルは、筐体内に位置し、第１電極を有する。第２セルは、筐体内に位置し、第２電極を有する。隔壁は、第１セルと第２セルとの間に位置する第１板と第２板とを有する。第１板は、筐体に接続されている。第２板は、筐体に接続されていない。第１セルおよび第２セルは、第２板に位置する貫通孔を介して電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、二次電池に関する。

従来、正極と負極との間に、テトラヒドロキシ亜鉛酸イオン（［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−）を含有する電解液を循環させる二次電池が知られている。

また、所望の電圧を出力するために複数のセルを積層させたセルスタックの導入が検討されている。

国際公開第２０１７／１５９２９９号

しかしながら、上記に記載の二次電池では、複数のセル同士を電気的に接続させる接続構造に改善の余地があった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のセル同士を適切に接続することができる二次電池を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る二次電池は、第１セルと、第２セルと、隔壁とを備える。隔壁は、前記第１セルと前記第２セルとの間に位置する第１板と第２板とを有する。第１セルは、前記筐体内に位置し、第１電極を有する。第２セルは、前記筐体内に位置し、第２電極を有する。第１板は、前記筐体に接続されている。第２板は、前記筐体に接続されていない。前記第１セルおよび前記第２セルは、前記第２板に位置する貫通孔を介して電気的に接続されている。

実施形態の一態様の二次電池によれば、複数のセル同士を適切に接続することができる。

図１は、実施形態に係る二次電池の概略を示す図である。図２は、実施形態に係る二次電池の各セルが備える電極部の概略を示す図である。図３は、実施形態に係る二次電池の各セルが備える電極部における電極間の接続の一例について説明する図である。図４は、実施形態に係る二次電池の概略を示す平面図である。図５は、隔壁の第１板と第２板との着脱の一例について説明する図である。図６は、実施形態に係る二次電池における接続部材の拡大断面図である。図７は、第１変形例に係る接続部材の拡大断面図である。図８は、第２変形例に係る隔壁の拡大断面図である。図９は、第３変形例に係る隔壁の拡大断面図である。図１０は、第４、第５変形例に係る隔壁の拡大断面図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する二次電池の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

＜実施形態＞
図１は、実施形態に係る二次電池の概略を示す図である。図１に示す二次電池１は、筐体１７に収容された反応部１０と、発生部１９と、供給部１４とを備える。

なお、説明を分かりやすくするために、図１には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。また、図１に示す二次電池１と同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略または簡略化する。

反応部１０は、第１方向（Ｙ軸方向）に並んだ複数のセル１０−１〜１０−３を有している。セル１０−１〜１０−３は、ＺＸ平面に沿うように位置する隔壁２０で区画されている。なお、反応部１０が有するセル１０−１〜１０−３の数は一例にすぎず、２または４以上であってもよい。また、説明の便宜上、複数のセル１０−１〜１０−３のうち、隔壁２０を挟んでＹ軸負方向側に位置するセル（例えば、セル１０−１）を第１セル、Ｙ軸正方向側に位置するセル（例えば、セル１０−２）を第２セルと称する場合がある。

セル１０−１〜１０−３はそれぞれ、電解液６を貯留することができる。二次電池１は、発生部１９で発生した気泡８を電解液６中で浮上させることによりセル１０−１〜１０−３内に収容された電解液６をそれぞれ流動させる装置である。

また、電解液６中には、正極と負極とを有した、第１方向（Ｙ軸方向）に並んだ電極部１２が配されている。その結果、二次電池１は、充放電することができる。また、電解液６には、粉末７が添加されてもよい。また、二次電池１は、上板１８を備える。上板１８は、反応部１０を覆っている。

ここで、電極部１２の構成について図２を用いて説明する。図２は、実施形態に係る二次電池の各セルが備える電極部の概略を示す図である。電極部１２は、複数の電極として正極２と負極３とを備える。なお、説明の便宜上、複数のセル１０−１〜１０−３にそれぞれ位置する各電極部１２のうち、第１セルに位置する電極部１２を第１電極、第２セルに位置する電極部１２を第２電極と称する場合がある。

正極２は、例えば、ニッケル化合物またはマンガン化合物を正極活物質として含有する導電性の部材である。ニッケル化合物は、例えば、オキシ水酸化ニッケル、水酸化ニッケル、コバルト化合物含有水酸化ニッケル等が使用できる。マンガン化合物は、例えば、二酸化マンガン等が使用できる。また、正極２は、コバルト化合物を有していてもよい。コバルト化合物は、例えば、水酸化コバルト、オキシ水酸化コバルト等が使用できる。また、正極２は、導電体として黒鉛、カーボンブラック、導電性樹脂等を含んでもよい。正極２は、ニッケル金属、コバルト金属またはマンガン金属、あるいはそれらの合金であってもよい。

また、正極２は、例えば、上記した正極活物質や導電体その他の添加剤を含む。また、上記した正極活物質や導電体その他の添加剤は、例えば、複数の粒状体であってもよい。具体的には、正極２は、例えば、予め定められた割合で配合された粒状の活物質および導電体と、保形性に寄与するバインダとを含有する正極材料を、例えばニッケル金属またはニッケル合金などの導電性を有する板状部材を箱形状またはポケット形状に加工した集電部材の内部に封入したものであってもよい。

負極３は、負極活物質を金属として含む。負極３は、例えば、ステンレスや銅などの金属板や、ステンレスや銅板の表面をニッケルやスズ、亜鉛でメッキ処理したものを使用することができる。また、メッキ処理された表面が一部酸化されたものを負極３として使用してもよい。

正極２は、正極２Ａ，２Ｂを含む。負極３は、負極３Ａ〜３Ｃを含む。正極２および負極３は、負極３Ａと、正極２Ａと、負極３Ｂと、正極２Ｂと、負極３Ｃとが予め定められた間隔でＹ軸方向に沿って順に並ぶように位置している。このように隣り合う正極２と負極３との間隔をそれぞれ設けることにより、正極２と負極３との間における電解液６の流通経路が確保される。

また、正極２は、隔膜４を有していてもよい。隔膜４は、正極２の厚み方向、すなわちＹ軸方向の両側を挟むように位置する。隔膜４は、電解液６に含まれるイオンの移動を許容する材料で構成される。具体的には、隔膜４の材料として、例えば、隔膜４が水酸化物イオン伝導性を有するように、陰イオン伝導性材料が挙げられる。陰イオン伝導性材料としては、例えば、有機ヒドロゲルのような三次元構造を有するゲル状の陰イオン伝導性材料、無機層状複水酸化物、または固体高分子型陰イオン伝導性材料などが挙げられる。固体高分子型陰イオン伝導性材料は、例えば、ポリマーと、周期表の第１族〜第１７族より選択された少なくとも一種類の元素を含有する、酸化物、水酸化物、層状複水酸化物、硫酸化合物およびリン酸化合物からなる群より選択された少なくとも一つの化合物とを含む。

隔膜４は、好ましくは、水酸化物イオンよりも大きいイオン半径を備えた［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−等の金属イオン錯体の透過を抑制するように緻密な材料で構成されると共に所定の厚さを有する。緻密な材料としては、例えば、アルキメデス法で算出された９０％以上、より好ましくは９２％以上、さらに好ましくは９５％以上の相対密度を有する材料が挙げられる。所定の厚さは、例えば、１０μｍ〜１０００μｍ、より好ましくは５０μｍ〜５００μｍである。

この場合には、充電の際に、負極３において析出する亜鉛がデンドライト（針状結晶）として成長し、隔膜４を貫通することを低減することができる。その結果、互いに向かい合う負極３と正極２との間の導通を低減することができる。

図１に戻り、二次電池１についてさらに説明する。電解液６は、例えば、亜鉛種を含有するアルカリ水溶液である。電解液６中の亜鉛種は、［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−として電解液６中に存在している。電解液６は、例えば、Ｋ^＋やＯＨ⁻を含むアルカリ水溶液に亜鉛種を飽和させたものを使用することができる。なお、電解液６は、後述する粉末７とともに調製すれば、充電容量を大きくできる。ここで、アルカリ水溶液としては、例えば、６〜１３ｍｏｌ・ｄｍ^−３、具体的には、例えば６．５ｍｏｌ・ｄｍ^−３〜１２ｍｏｌ・ｄｍ^−３といった水酸化カリウム水溶液を使用することができる。また、１ｄｍ^３の水酸化カリウム水溶液に対し、例えば０．６ｍｏｌ〜２．４ｍｏｌといった割合でＺｎＯを溶解させたものを電解液６として使用することができる。また、酸素発生抑制を目的に、リチウムやナトリウムなどのアルカリ金属を水酸化物（水酸化リチウム、水酸化ナトリウム）として添加してもよい。また、電解液６は、例えばＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）などの増粘剤、界面活性剤などを含んでもよい。

また、電解液６中に粉末７を含んでいてもよい。粉末７は、例えば、亜鉛を含んでいてもよい。具体的には、粉末７は、例えば粉末状に加工または生成された酸化亜鉛、水酸化亜鉛等である。粉末７は、アルカリ水溶液中には容易に溶解する。しかし、亜鉛種の飽和した電解液６中には溶解せずに分散または浮遊していてもよい。また、粉末７の一部は、例えば、沈降していてもよい。電解液６が長時間静置されていた場合、ほとんどの粉末７が、電解液６の中で沈降している。しかし、電解液６に対流等を生じさせれば、沈降していた粉末７の一部は、電解液６に分散または浮遊させることができる。つまり、粉末７は、電解液６中に移動可能に存在している。なお、ここで移動可能とは、粉末７が、周囲の他の粉末７の間にできた局所的な空間の中のみを移動できることではなく、電解液６の中を別の位置に粉末７が移動することにより、当初の位置以外の電解液６に粉末７が晒されるようになっていることを表す。さらに、移動可能の範疇には、正極２を挟む隔膜４および負極３の両方の近傍まで粉末７が移動できるようになっていることや、反応部１０内に存在する電解液６中の、ほぼどこにでも粉末７が移動できるようになっていることが含まれる。電解液６中に溶存する亜鉛種である［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−が消費されると、電解液６中に混在する粉末７は、粉末７および電解液６が互いに平衡状態を維持するように電解液６中に存在する亜鉛種が飽和するまで溶解する。

気泡８は、例えば正極２、負極３および電解液６に対して不活性な気体で構成される。このような気体としては、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス、またはアルゴンガスなどが挙げられる。電解液６に不活性な気体の気泡８を発生させることにより、電解液６の変性を低減することができる。また、例えば、亜鉛種を含有するアルカリ水溶液である電解液６の劣化を低減し、電解液６のイオン伝導度を高く維持することができる。なお、気体は酸素を含有してもよく、例えば、空気であってもよい。

発生部１９は、反応部１０の下方に位置している。発生部１９は、供給部１４から供給された気体を一時的に貯留する中空部９を備える。また、中空部９を覆うように位置する発生部１９の天板１１は、反応部１０の内底１０ｅを兼ねている。すなわち、発生部１９は、セル１０−１〜１０−３の下面に位置している。

また、天板１１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿って並ぶ複数の吐出口９ａを有している。吐出口９ａは、セル１０−１〜１０−３の内部におけるＹ軸方向の両端部、より具体的には、Ｙ軸正方向側に位置する各内壁１０ａと電極部１２との間、電極部１２とＹ軸負方向側に位置する各内壁１０ｂとの間を気泡８が浮上するようにそれぞれ位置している。発生部１９は、複数の吐出口９ａを介して複数のセル１０−１〜１０−３と接続している。発生部１９は、供給部１４から供給された気体を吐出口９ａから吐出することにより、セル１０−１〜１０−３のそれぞれの内部に配された電解液６中に気泡８を発生させる。

吐出口９ａは、例えば５μｍ以上５００μｍ以下、さらに１０μｍ以上５００μｍ以下の直径を有する。具体的には、吐出口９ａは、例えば０．１ｍｍの直径を有してもよい。吐出口９ａの直径をこのように規定することにより、吐出口９ａから発生部１９の内部の中空部９に電解液６や粉末７が進入する不具合を低減することができる。また、吐出口９ａから吐出される気体に対し、気泡８を発生させるのに適した圧力損失を与えることができる。

また、吐出口９ａのＸ軸方向に沿った間隔（ピッチ）は、例えば、２．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、さらに１０ｍｍ以下にしてもよい。ただし、吐出口９ａは、発生した気泡８が電解液６中を適切に浮上することができるように位置していれば、大きさや間隔に制限はない。

発生部１９の吐出口９ａからセル１０−１〜１０−３にそれぞれ配された電解液６中に供給された気体により発生した気泡８は、Ｙ軸方向の両端部において、それぞれ電解液６中を浮上する。電解液６中を気泡８として浮上した気体は、電解液６の液面６ａで消滅し、上板１８と電解液６の液面６ａとの間に気体層１３を構成する。

また、上記した気泡８の浮上に伴い、電解液６には上昇液流が発生し、各セル１０−１〜１０−３におけるＹ軸方向の両端部では、電解液６は反応部１０の下方から上方に向かって流動する。また、負極３Ａと正極２Ａとの間、正極２Ａと負極３Ｂとの間、負極３Ｂと正極２Ｂとの間、および正極２Ｂと負極３Ｃとの間では電解液６は上方から下方に向かってそれぞれ流動する。

供給部１４は、配管１６を介してセル１０−１〜１０−３からそれぞれ回収された気体を、配管１５を介して発生部１９に供給する。供給部１４は、例えば気体を移送可能なポンプ（気体ポンプ）、コンプレッサまたはブロワである。供給部１４の気密性を高くすれば、気体や電解液６に由来する水蒸気を外部に漏出させることによる二次電池１の充放電性能の低下が起きにくい。

ここで、二次電池１における電極反応について、正極活物質として水酸化ニッケルを適用したニッケル亜鉛電池を例に挙げて説明する。充電時における正極２および負極３での反応式はそれぞれ、以下のとおりである。

正極：Ｎｉ（ＯＨ）_２＋ＯＨ⁻ → ＮｉＯＯＨ＋Ｈ_２Ｏ＋ｅ⁻
負極：［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２− ＋２ｅ⁻ → Ｚｎ＋４ＯＨ⁻

一般的には、この反応に伴って負極３で生成したデンドライトが正極２側へ成長し、正極２と負極３とが導通する懸念がある。反応式から明らかなように、負極３では、充電により亜鉛が析出するのに伴い、負極３の近傍における［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−の濃度が低下する。そして、析出した亜鉛の近傍で［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−の濃度が低下する現象が、デンドライトとして成長する一因である。すなわち、充電時に消費される電解液６中の［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−を補給することにより、電解液６中の亜鉛種である［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−の濃度が高い状態に保持される。これにより、デンドライトの成長が低減され、正極２と負極３とが導通する可能性が低減される。

二次電池１では、発生部１９の吐出口９ａから電解液６中に気体を供給して気泡８を発生させる。気泡８は、反応部１０の内底１０ｅから上方に向かって電解液６中を浮上する。また、気泡８の浮上に伴い、各セル１０−１〜１０−３では電解液６が流動する。

これにより、充電によって電解液６中の［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−が消費されると、これに追従するように高濃度の［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−を含有する電解液６が負極３の近傍に補給される。このため、電解液６中の［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−を濃度が高い状態に保つことができ、デンドライトの成長に伴う正極２と負極３との導通の可能性を低減することができる。

なお、亜鉛を含有する粉末７としては、酸化亜鉛および水酸化亜鉛以外に、金属亜鉛、亜鉛酸カルシウム、炭酸亜鉛、硫酸亜鉛、塩化亜鉛などが挙げられ、特に酸化亜鉛および水酸化亜鉛を使用することができる。

また、負極３では、放電によりＺｎが消費され、［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−を生成する。しかし、電解液６中ではすでに［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−が飽和状態である。そのため、電解液６中では、過剰となった［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−がＺｎＯとして析出する。このとき負極３で消費される亜鉛は、充電時に負極３の表面に析出した亜鉛である。このため、元来亜鉛種を含有する負極を用いて充放電を繰り返す場合とは異なり、負極３の表面形状が変化するいわゆるシェイプチェンジが生じない。これにより、実施形態に係る二次電池１によれば、負極３の経時劣化を低減することができる。なお、電解液６の状態によっては、過剰となった［Ｚｎ（ＯＨ）_４］^２−から析出するのは、Ｚｎ（ＯＨ）_２や、ＺｎＯとＺｎ（ＯＨ）_２とが混合したものになる。

また、隔壁２０は、上部に貫通孔２５を有している。貫通孔２５には、接続部材３０が位置している。接続部材３０は、セル１０−１〜１０−３にそれぞれ位置し、隔壁２０を挟んで隣り合う電極部１２同士の接続に利用される。なお、接続部材３０を含む電極部１２同士の接続の詳細については、後述する。

［電極間の接続］
次に、二次電池１の各セル１０−１〜１０−３における電極間の接続について説明する。図３は、実施形態に係る二次電池の各セルが備える電極部における電極間の接続の一例について説明する図である。

図３に示すように、負極３Ａ〜３Ｃは、負極タブ３Ａ１〜３Ｃ１を介して並列接続されている。また、正極２Ａ，２Ｂは、正極タブ２Ａ１，２Ｂ１を介して並列接続されている。このように負極３および正極２をそれぞれ並列に接続することにより、正極２および負極３の総数が異なる場合であっても二次電池１の各電極間を適切に接続し、使用することができる。

また、セル１０−１が有する負極３−１と、セル１０−２が有する正極２−２は、隔壁２０を貫通する貫通孔２５に位置する接続部材３０を介して電気的に接続されている。同様に、セル１０−２が有する負極３−２と、セル１０−３が有する正極２−３は、貫通孔２５に位置する接続部材３０を介して電気的に接続されている。このように二次電池１の各セル１０−１〜１０−３は、各セル１０−１〜１０−３を区画する隔壁２０に位置する貫通孔２５を介して電気的に接続されている。

なお、二次電池１では、各セル１０−１〜１０−３の電極部１２がそれぞれ有する合計５枚の電極について、負極３および正極２を交互に位置させたが、これに限らず、３枚または７枚以上の電極を交互に位置させてもよく、正極２および負極３をそれぞれ１枚ずつ位置させてもよい。また、二次電池１では、両端がともに負極３となるように位置させたが、これに限らず、両端がともに正極２となるように位置させてもよい。さらに、一方の端部が正極２、他方の端部が負極３となるように同枚数の負極３および正極２をそれぞれ交互に位置させてもよい。

以下では、図４〜図６を用いて、隣り合う電極部１２同士を接続する接続部材３０が位置する隔壁２０について説明する。図４は、実施形態に係る二次電池の概略を示す平面図である。図５は、隔壁の第１板と第２板との着脱の一例について説明する図である。図６は、実施形態に係る二次電池における接続部材の拡大断面図である。

隔壁２０は、筐体１７に接続された第１板２１と、筐体１７に接続されていない第２板２２とを有する。第１板２１は、図５に示すように、上方に開口した切欠部２６を有し、第２板２２は、切欠部２６と向かい合って位置している。

切欠部２６は、ＹＺ平面に沿うように延びる端部２６ｂ，２６ｃと、ＸＹ平面に沿うように延び、端部２６ｂ，２６ｃの間に位置する端部２６ａを有する。図４に示すように、端部２６ｂ，２６ｃは、第２板２２側に突出するように位置している。また、図６に示すように、第２板２２は、端部２６ａ側に突出するように位置している。このように第１板２１と第２板２２とが切欠部２６を介して係合することにより、筐体１７に接続されていない第２板２２が適切に保持される。

また、貫通孔２５は、第２板２２に位置している。このため、貫通孔２５に位置する接続部材３０および接続部材３０に接続された電極部１２は、第２板２２とともに第１板２１および筐体１７からの着脱が可能となる。このため、例えば、電極部１２のメンテナンスや交換が容易になる。

また、図４に示すように、セル１０−１とセル１０−２との間に位置する隔壁２０では、第２板２２は、Ｘ軸正方向寄りに位置している。セル１０−１とセル１０−２との間の第２板２２に位置する接続部材３０は、セル１０−１に位置する負極３−１と、セル１０−２に位置する正極２−２とを電気的に接続する。

また、セル１０−２とセル１０−３との間に位置する隔壁２０では、第２板２２は、Ｘ軸負方向寄りに位置している。セル１０−２とセル１０−３との間の第２板２２に位置する接続部材３０は、セル１０−２に位置する負極３−２と、セル１０−３に位置する正極２−３とを電気的に接続する。このように第２板２２を互い違いに位置させることにより、例えば、セル１０−２のように複数の接続部材３０が位置する場合において、かかる接続部材３０同士が干渉することなく、各セル１０−１〜１０−３の電極部１２がそれぞれ有する正極２および負極３をそれぞれ適切に接続させることができる。

また、筐体１７と第２板２２とが接続されていないことで、例えば、筐体１７が外力によって振動した場合であっても、第２板２２に位置する接続部材３０には振動が伝わりにくくなる。このため、例えば、接続部材３０に接続された電極部１２の脱落や貫通孔２５の損傷といった不具合を低減することができる。その結果、複数のセル同士を適切に接続することができる。

隔壁２０の第１板２１は、天板１１、筐体１７、上板１８および発生部１９（図１参照）とともに、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニルなど、耐アルカリ性および絶縁性を有する樹脂材料で構成される。第１板２１、天板１１、筐体１７、上板１８および発生部１９は、好ましくは互いに同じ材料で構成されるが、異なる材料で構成されてもよい。また、発生部１９は、反応部１０（図１参照）の内部に位置してもよい。また、隔壁２０の第２板２２は、例えば、弾性係数が第１板２１よりも小さいものを使用することができる。第２板２２の弾性係数が小さいことにより、第２板２２は第１板２１よりも変形しやすい。そのため、第１板２１からの力を第２板２２に位置する接続部材３０に伝えにくくすることができる。その結果、例えば接続部材３０の損傷といった不具合を低減することができる。なお、第１板２１および第２板２２は、弾性係数が同じであってもよい。

接続部材３０は、図６に示すように、主部３１と、第１部材３２，３３と、第２部材３４，３５とを含む。主部３１は、隔壁２０の第１面２３側と第２面２４側とを連通させる貫通孔２５に位置している。主部３１は、導電性の部材であり、例えば、円柱、楕円柱または角柱といった柱状を有している。

第１部材３２，３３は、第１方向（Ｙ軸方向）に位置する主部３１の両端にそれぞれ接続されている。第１部材３２，３３は、導電性の部材であり、例えば、円板状を有している。第１部材３２，３３の外径は、貫通孔２５の内径よりも大きい。このため、例えば、接続部材３０の第１方向（Ｙ軸方向）への移動が規制される。

第２部材３４，３５は、第１部材３２，３３にそれぞれ接続されている。第２部材３４，３５は、導電性の部材であり、例えば、板状を有している。第２部材３４は、固定部３４ａと、接続部３４ｂと、保持部３４ｃとを有する。固定部３４ａは、第１部材３２に固定される。接続部３４ｂは、固定部３４ａと保持部３４ｃとを接続している。保持部３４ｃは、接続部３４ｂからＺ軸方向に沿って延びる分岐部３４ｃ１〜３４ｃ３を有している。分岐部３４ｃ１〜３４ｃ３は、隔壁２０のＹ軸負方向側に位置する第１セル（例えばセル１０−１）に位置する第１電極の負極タブ３Ａ１〜３Ｃ１（図３参照）にそれぞれ接続され、負極３Ａ〜３Ｃを保持する。第２部材３４は、第１部分の一例である。

第２部材３５は、固定部３５ａと、接続部３５ｂと、保持部３５ｃとを有する。固定部３５ａは、第１部材３３に固定される。接続部３５ｂは、固定部３５ａと保持部３５ｃとを接続している。保持部３５ｃは、接続部３５ｂからＺ軸方向に沿って延びる分岐部３５ｃ１，３５ｃ２を有している。分岐部３５ｃ１，３５ｃ２は、隔壁２０のＹ軸正方向側に位置する第２セル（例えばセル１０−２）に位置する第２電極の正極タブ２Ａ１，２Ｂ１（図３参照）にそれぞれ接続され、正極２Ａ，２Ｂを保持する。第２部材３５は、第２部分の一例である。

主部３１、第１部材３２，３３、第２部材３４，３５は、導電性の部材で構成される。具体的には、主部３１、第１部材３２，３３、第２部材３４，３５は、例えばニッケルメッキを施した鋼板、例えば冷間圧延鋼板が使用できる。主部３１、第１部材３２，３３および第２部材３４，３５は、それぞれ溶接により一体化することができる。なお、例えば、主部３１および第１部材３２を一体に形成させた後、貫通孔２５に位置させた主部３１の端部に第１部材３３を溶接することとしてもよい。

また、負極３および保持部３４ｃ、正極２および保持部３５ｃは、それぞれ溶接により固定することができる。また、例えば負極タブ３Ａ１〜３Ｃ１、分岐部３４ｃ１〜３４ｃ３、正極タブ２Ａ１，２Ｂ１および分岐部３５ｃ１，３５ｃ２をそれぞれ貫通する貫通孔（不図示）を位置させて、例えばボルトなどを含む固定化部材を介在させて負極３および保持部３４ｃ、正極２および保持部３５ｃをそれぞれ固定してもよい。このように固定化部材を用いて固定すれば、例えば負極３および正極２の交換が容易になる。

ここで、主部３１の外径は、貫通孔２５の内径よりも小さい。このため、貫通孔２５に位置する主部３１と第２板２２との間に隙間を有することができ、例えば、貫通孔２５を含む隔壁２０の損傷といった不具合を低減することができる。その結果、複数のセル同士を適切に接続することができる。

また、第１方向（Ｙ軸方向）に位置する主部３１の長さは、隔壁２０の厚みよりも大きい。具体的には、接続部材３０の第１部材３２，３３と隔壁２０との間に隙間を有する。このため、例えば、接続部材３０や隔壁２０の損傷といった不具合を低減することができる。その結果、複数のセル同士を適切に接続することができる。

また、第１部材３２，３３と隔壁２０との間の隙間に、環状の緩衝部材４０をそれぞれ位置させてもよい。緩衝部材４０は、貫通孔２５から突出する主部３１の周囲を囲むようにそれぞれ位置している。緩衝部材４０は、例えば、第１部材３２，３３と隔壁２０との間でそれぞれ圧接されて保持されている。このように緩衝部材４０を位置させることにより、例えば、接続部材３０や隔壁２０の損傷といった不具合をさらに低減することができる。また、緩衝部材４０が、例えば電解液６を封止できる場合には、例えば貫通孔２５を介した電解液６の移動を規制することができる。このような緩衝部材４０として、例えば耐電解液性を有するエチレンプロピレンジエンゴム製のＯリングを使用できる。

なお、接続部材３０が有する各部材は、単独で使用することも可能である。例えば、図４に示すように、セル１０−１に位置する正極２−１を接続する接続部材３５−１として、第２部材３５を使用してもよい。また、セル１０−３に位置する負極３−３を接続する接続部材３４−１として、第２部材３４を使用してもよい。このように第２部材３４，３５を接続部材３４−１，３５−１として使用することにより、例えば、部品点数を削減することができる。

＜第１変形例＞
図７は、第１変形例に係る接続部材の拡大断面図である。図７に示すように、複数の負極タブ３Ａ１〜３Ｃ１を、第１部材３２に直接接続してもよい。同様に、複数の正極タブ２Ａ１，２Ｂ１を、第１部材３３に直接接続してもよい。このように隔壁２０を介して隣り合う各セルにそれぞれ位置する正極２および負極３を接続することにより、第２部材３４，３５が不要となる。

なお、負極タブ３Ａ１〜３Ｃ１と第１部材３２との接続は、例えば、負極タブ３Ａ１〜３Ｃ１をひとまとめにして同時に第１部材３２に溶接されるものであってもよく、負極タブ３Ａ１〜３Ｃ１を順に溶接するものであってもよい。同様に、正極タブ２Ａ１，２Ｂ１と第１部材３３との接続は、正極タブ２Ａ１，２Ｂ１を同時に第１部材３３に溶接されるものであってもよく、正極タブ２Ａ１，２Ｂ１を順に溶接するものであってもよい。

また、図７では、負極タブ３Ａ１〜３Ｃ１および正極タブ２Ａ１，２Ｂ１を第１部材３２，３３に接続した例について示したが、例えば負極タブ３Ａ１〜３Ｃ１および正極タブ２Ａ１，２Ｂ１を主部３１に接続させてもよい。また、貫通孔２５を介して負極タブ３Ａ１〜３Ｃ１および正極タブ２Ａ１，２Ｂ１を直接接続させてもよい。

＜第２変形例＞
図８は、実施形態の第２変形例に係る隔壁の拡大断面図である。図８に示すように、第１板２１と第２板２２との間に、緩衝部材４１を位置させてもよい。第１板２１と第２板２２との間に位置する緩衝部材４１により、例えば第１板２１の振動が第２板２２に伝わりにくくなる。これにより、例えば接続部材３０の損傷といった不具合を低減することができる。

また、第２板２２と貫通孔２５内の接続部材３０（主部３１）との間に、緩衝部材４２を位置させてもよい。第２板２２と貫通孔２５内の接続部材３０（主部３１）との間に位置する緩衝部材４２により、例えば第１板２１の振動が接続部材３０に伝わりにくくなる。これにより、例えば接続部材３０の損傷といった不具合を低減することができる。また、緩衝部材４２が、例えば電解液６を封止できる場合には、例えば貫通孔２５を介した電解液６の移動を規制することができる。なお、緩衝部材４１，４２を構成する材料は、例えば、緩衝部材４０と同じであってもよく、また、異なってもよい。

＜第３〜第５変形例＞
図９は、実施形態の第３変形例に係る隔壁の拡大断面図である。図１０は、実施形態の第４、第５変形例に係る隔壁の拡大断面図である。

図９に示すように、第１板２１の端部２６ａが第２板２２側に突出するように位置していてもよい。また、図１０（ａ）に示すように、第２板２２が第１板２１の端部２６ｂ，２６ｃ側にそれぞれ突出するように位置していてもよい。さらに、図１０（ｂ）に示すように、第２板２２が第１板２１の端部２６ｃ側に突出し、第１板２１の端部２６ｂが第２板２２側に突出するようにそれぞれ位置していてもよい。

すなわち、第１板２１の切欠部２６および第２板２２は、第２板２２が切欠部２６に確実に保持され、かつＺ軸方向に沿う第２板２２の着脱が容易な構成であれば図示した構成に限らず、いかなる形状であってもよい。

以上、本発明の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定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記した実施形態では、流動装置の一例としての供給部１４が反応部１０に気体を供給することで電解液６を流動させる態様を説明したが、これに限らず、反応部１０から回収した電解液６を反応部１０に供給してもよい。また、二次電池１は、流動装置を有さなくてもよい。

また、上記した実施形態では、二次電池１の各セル１０−１〜１０−３は直列に接続されるとして説明したが、これに限らず、一部または全体が並列に接続されてもよい。

また、上記した実施形態では、隔膜４は正極２の厚み方向の両側に位置するとして説明したが、これに限らず、正極２を被覆していてもよい。

また、上記した実施形態では、接続部材３０の第１セル側に位置する第２部材３４が第１セルに位置する電極部１２の負極３に接続され、第２セル側に位置する第２部材３５が第２セルに位置する電極部１２の正極２に接続されるとして説明したが、これに限らない。接続部材３０は、第２部材３５が第１セルに位置する電極部１２の正極２に接続され、第２部材３４が第２セルに位置する電極部１２の負極３に接続されるよう位置してもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１二次電池
２，２Ａ，２Ｂ正極
３，３Ａ〜３Ｃ負極
４隔膜
６電解液
７粉末
８気泡
９ａ吐出口
１０反応部
１２電極部
１４供給部
１７筐体
１８上板
１９発生部
２０隔壁
２１第１板
２２第２板
２５貫通孔
２６切欠部
３０接続部材
４０〜４２緩衝部材

Claims

筐体と、
前記筐体内に位置し、第１電極を有する第１セルと、
前記筐体内に位置し、第２電極を有する第２セルと、
前記第１セルと前記第２セルとの間に位置し、前記筐体に接続された第１板と前記筐体に接続されていない第２板とを有する隔壁と
を備え、
前記第１セルおよび前記第２セルは、前記第２板に位置する貫通孔を介して電気的に接続されていることを特徴とする二次電池。
前記貫通孔に位置し、前記第１電極の負極および前記第２電極の正極または前記第２電極の負極および前記第１電極の正極を接続する導電性の接続部材
を備えることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
前記貫通孔に位置する前記接続部材と前記第２板との間に隙間を有することを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
前記接続部材は、前記貫通孔に位置する主部と、前記主部に接続され前記隔壁に向かいあう第１部材と、を有しており、
前記第１部材と前記隔壁との間に隙間を有することを特徴とする請求項２または３に記載の二次電池。
前記接続部材は、前記第１電極に接続される第１部分と、前記第２電極に接続される第２部分とを有し、
前記第１部分および前記第２部分はそれぞれ、分岐していることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の二次電池。
前記接続部材は、前記第１電極および前記第２電極と着脱可能に接続されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の二次電池。
前記第１板は、上方に開口した切欠部を有し、
前記第２板は、前記切欠部と向かい合って位置している
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の二次電池。
前記第１板は、前記第２板を着脱可能に保持している
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の二次電池。
前記第１板と前記第２板との間に位置する緩衝部材
を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の二次電池。
前記貫通孔は、前記筐体内に配された電解液の液面よりも上方に位置している
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の二次電池。
前記筐体の底面に位置する開口を通じて前記電解液中に気体を供給する供給部
を備えることを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。