JP2022016904A - 蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサのシール性の低下抑制と放熱性確保との両立が可能な蓄電モジュールを提供する。【解決手段】蓄電モジュール１は電極ユニットＵを備える。電極ユニットＵは、第１集電体２０と、第２集電体２１と、正極活物質層２２と、負極活物質層２３と、スペーサ１４とを備える。スペーサ１４は、第１集電体２０の外周縁に沿って配置された長尺部材１４１，１４３を繋ぎ合わせることで正極活物質層２２を取り囲む枠状に形成される。枠状のスペーサ１４の外周面１４ｂにおける長尺部材１４１，１４３同士の継ぎ目１４ｓの露出部には、継ぎ目１４ｓをシールするシール部材３０が設けられている。スペーサ１４の外周面１４ｂは、シール部材３０により覆われた第１領域Ｒ１と、シール部材３０に覆われていない第２領域Ｒ２とを有する。【選択図】図３

Description

本開示は、蓄電モジュールに関する。

集電体の周縁部に接合された樹脂枠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）。樹脂枠は、複数の樹脂フィルムを互いに接合することによって得られる。

特開２０１９－１２９０７０号公報

上記バイポーラ電池では、樹脂枠（スペーサ）の全周がシール材で覆われている。その場合、充電時又は放電時における電極反応による電池の発熱がシール材内にこもり易くなる。その結果、電極材料の劣化が進む可能性がある。一方、樹脂枠を、複数のシール部材を繋ぎ合わせて形成する場合、シール部材の繋ぎ合わせ部分（継ぎ目）のシール性は、その他の部分のシール性よりも低くなる。その結果、継ぎ目における電解液漏れ等の不具合が生じる可能性がある。

本開示は、スペーサのシール性の低下抑制と放熱性確保との両立が可能な蓄電モジュールを提供する。

本開示の一側面に係る蓄電モジュールは、少なくとも１つの電極ユニットを備える蓄電モジュールであって、前記少なくとも１つの電極ユニットは、一対の集電体と、前記一対の集電体の間に設けられ、セパレータを挟んで対向配置された一対の活物質層と、前記一対の集電体の間隔を保持するスペーサと、を備え、前記スペーサは、前記集電体の外周縁に沿って配置された複数のスペーサ部材を繋ぎ合わせることで前記活物質層を取り囲む枠状に形成され、前記枠状のスペーサの外周面における前記複数のスペーサ部材同士の継ぎ目の露出部には、当該継ぎ目をシールするシール部材が設けられており、前記スペーサの前記外周面は、前記シール部材により覆われた第１領域と、前記シール部材に覆われていない第２領域とを有する。

上記蓄電モジュールによれば、スペーサの外周面に露出した継ぎ目をシール部材によりシールすることによって、スペーサのシール性の低下を抑制できる。さらに、スペーサの外周面が、シール部材に覆われていない第２領域を有するので、蓄電モジュールから発生した熱を第２領域から外部に放出できる。したがって、上記蓄電モジュールによれば、スペーサのシール性の低下抑制と放熱性確保との両立が可能となる。

前記蓄電モジュールが、前記一対の集電体の一方の集電体に接続された導電線を更に備え、前記スペーサは、前記一対の集電体のそれぞれに接合された接合部分と、前記一対の集電体の外周縁から外側に突出する突出部分と、を有し、前記スペーサの前記第２領域には、前記突出部分の前記外周面から前記スペーサの内周面に向かって前記一方の集電体が露出するように切り欠き部が設けられており、前記導電線は、前記切り欠き部内において前記一方の集電体に接続されてもよい。この場合、第１領域においてスペーサの高いシール性を確保できる。さらに、導電線をシール部材から離すことができる。シール部材が導電性を有する場合、シール部材と導電線との間の短絡を抑制できる。

前記少なくとも１つの電極ユニットが、積層された複数の電極ユニットであり、隣り合う前記複数の電極ユニット間において、前記切り欠き部は、前記複数の電極ユニットの積層方向から見て、前記積層方向に直交する方向における位置が異なるように配置されてもよい。これにより、隣り合う切り欠き部間の距離を大きくできる。

前記枠状のスペーサは、矩形形状に形成され、前記矩形形状の第１辺には前記第１領域が位置しており、前記第１辺に接続された第２辺には前記第２領域が位置しており、前記第２辺における前記スペーサの内周面から前記外周面までの距離は、前記第１辺における前記内周面から前記外周面までの距離よりも大きくてもよい。この場合、例えばスペーサの内周面に圧力が加わった場合に、第１辺におけるスペーサに比べて第２辺におけるスペーサは破断し難い。したがって、第２辺におけるスペーサの外周面に対向する領域に保護対象（機器）を配置することによって、保護対象を保護できる。

前記第１領域及び前記第２領域のそれぞれは、前記活物質層の厚み方向に直交する方向に沿った長さを有しており、前記第２領域の前記長さは、前記第１領域の前記長さよりも大きくてもよい。この場合、第２領域の長さを長くできる。

互いに離間した複数の前記シール部材が、前記外周面に露出した複数の前記継ぎ目をそれぞれシールするように設けられてもよい。この場合、各シール部材により各継ぎ目をシールすることによって、スペーサのシール性の低下を更に抑制できる。

前記少なくとも１つの電極ユニットが、積層された複数の電極ユニットの積層方向の一端に位置する電極ユニットであり、前記スペーサは、前記スペーサの内周面と前記外周面とを繋ぐ頂面を有しており、前記シール部材は、前記頂面に露出した前記継ぎ目をシールするように前記頂面に設けられてもよい。この場合、積層方向の一端に位置する電極ユニットにおいて、シール部材がスペーサの頂面においても継ぎ目をシールしている。よって、スペーサのシール性の低下を更に抑制できる。

本開示によれば、スペーサのシール性の低下抑制と放熱性確保との両立が可能な蓄電モジュールが提供され得る。

図１は、一実施形態の蓄電モジュールを模式的に示す斜視図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は、一実施形態の蓄電モジュールにおける電極ユニットを模式的に示す平面図である。 図４は、他の実施形態の蓄電モジュールにおける電極ユニットを模式的に示す平面図である。 図５は、他の実施形態の蓄電モジュールにおける電極ユニットを模式的に示す平面図である。 図６は、他の実施形態の蓄電モジュールにおける電極ユニットを模式的に示す平面図である。 図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。 図８は、積層された図６の電極ユニットを模式的に示す側面図である。 図９は、他の実施形態の蓄電モジュールにおける電極ユニットを模式的に示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

図１は、一実施形態の蓄電モジュールを模式的に示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２に示す蓄電モジュール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に用いられる蓄電モジュールである。蓄電モジュール１は、例えばニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電モジュール１は、電気二重層キャパシタであってもよいし、全固体電池であってもよい。本実施形態では、蓄電モジュール１がリチウムイオン二次電池である場合を例示する。

図２に示すように、蓄電モジュール１は、複数の蓄電セル２が積層方向にスタック（積層）されたセルスタック５（積層体）を含んで構成されている。蓄電モジュール１は、積層方向から見て例えば矩形形状を有する。各蓄電セル２は、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３と、スペーサ１４とを備える。

正極１１は、第１集電体２０と、第１集電体２０の一方面２０ａに設けられた正極活物質層２２とを備える。正極１１は、例えば矩形状の電極である。負極１２は、第２集電体２１と、第２集電体２１の一方面２１ａに設けられた負極活物質層２３とを備える。負極１２は、例えば矩形状の電極である。正極活物質層２２及び負極活物質層２３は、第１集電体２０と第２集電体２１との間に設けられ、セパレータ１３を挟んで対向配置されている。本実施形態では、正極活物質層２２及び負極活物質層２３は、いずれも矩形状に形成されている。負極活物質層２３は、正極活物質層２２よりも一回り大きく形成されており、積層方向から見て、正極活物質層２２の形成領域の全体が負極活物質層２３の形成領域内に位置している。

第１集電体２０は、一方面２０ａとは反対側の面である他方面２０ｂを有する。他方面２０ｂには、正極活物質層２２が形成されていない。第２集電体２１は、一方面２１ａとは反対側の面である他方面２１ｂを有する。他方面２１ｂには、負極活物質層２３が形成されていない。第１集電体２０の他方面２０ｂと第２集電体２１の他方面２１ｂとが互いに接するように、蓄電セル２がスタックされることによって、セルスタック５が構成される。これにより、複数の蓄電セル２が電気的に直列に接続される。セルスタック５では、積層方向に隣り合う蓄電セル２，２により、互いに接する第１集電体２０及び第２集電体２１を電極体とする疑似的なバイポーラ電極１０が形成される。すなわち、１つのバイポーラ電極１０は、第１集電体２０、第２集電体２１、正極活物質層２２及び負極活物質層２３を含む。積層方向の一端には、終端電極として第１集電体２０が配置される。積層方向の他端には、終端電極として第２集電体２１が配置される。

第１集電体２０及び第２集電体２１のそれぞれ（以下、単に「集電体」ともいう）は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、正極活物質層２２及び負極活物質層２３に電流を流し続けるための化学的に不活性な電気伝導体である。本実施形態において、第１集電体２０はアルミニウム箔であり、第２集電体２１は銅箔である。集電体を構成する材料としては、例えば、金属材料、導電性樹脂材料、導電性無機材料等を用いることができる。導電性樹脂材料としては、例えば、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料に必要に応じて導電性フィラーが添加された樹脂等が挙げられる。集電体は、前述した金属材料又は導電性樹脂材料を含む１以上の層を含む複数層を備えてもよい。集電体の表面は、公知の保護層により被覆されてもよい。集電体の表面は、メッキ処理等の公知の方法により処理されてもよい。集電体は、例えば箔、シート、フィルム、線、棒、メッシュ又はクラッド材等の形態を有してもよい。集電体は、アルミニウム箔、銅箔以外に、例えば、ニッケル箔、チタン箔又はステンレス鋼箔等の金属箔であってもよい。機械的強度を確保する観点から、集電体は、ステンレス鋼箔（例えばＪＩＳ Ｇ ４３０５：２０１５にて規定されるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等）であってもよい。集電体は、上記金属の合金箔であってもよい。第１集電体２０は、アルミニウム膜によって被覆された基材を含む箔であってもよい。第２集電体２１は、銅膜によって被覆された基材を含む箔であってもよい。箔状の集電体の場合、集電体の厚みは１μｍ～１００μｍの範囲内であってもよい。

正極活物質層２２は、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出し得る正極活物質を含む。正極活物質としては、層状岩塩構造を有するリチウム複合金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物、ポリアニオン系化合物など、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用可能なものを採用すればよい。また、２種以上の正極活物質を併用してもよい。本実施形態において、正極活物質層２２は複合酸化物としてのオリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）を含む。

負極活物質層２３は、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出可能である単体、合金又は化合物であれば特に限定はなく使用可能である。例えば、負極活物質としてＬｉや、炭素、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等が挙げられる。炭素としては天然黒鉛、人造黒鉛、あるいはハードカーボン（難黒鉛化性炭素）やソフトカーボン（易黒鉛化性炭素）を挙げることができる。人造黒鉛としては、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ等が挙げられる。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。

正極活物質層２２及び負極活物質層２３のそれぞれ（以下、単に「活物質層」ともいう）は、必要に応じて電気伝導性を高めるための導電助剤、結着剤、電解質（ポリマーマトリクス、イオン伝導性ポリマー、電解液等）、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩（リチウム塩）等をさらに含み得る。活物質層に含まれる成分又は当該成分の配合比及び活物質層の厚さは特に限定されず、リチウムイオン二次電池についての従来公知の知見が適宜参照され得る。活物質層の厚みは、例えば２～１５０μｍである。集電体の表面に活物質層を形成させるには、ロールコート法等の従来から公知の方法を用いてもよい。正極１１又は負極１２の熱安定性を向上させるために、集電体の表面（片面又は両面）又は活物質層の表面に耐熱層を設けてもよい。耐熱層は、例えば、無機粒子と結着剤とを含み、その他に増粘剤等の添加剤を含んでもよい。

導電助剤は、正極１１又は負極１２の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、正極１１又は負極１２の導電性が不足する場合に任意に加えられてもよく、正極１１又は負極１２の導電性が十分に優れている場合には加えられなくてもよい。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。

結着剤は、活物質又は導電助剤を集電体の表面に繋ぎ止める役割を果たす。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリ（メタ）アクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、デンプン－アクリル酸グラフト重合体を例示することができる。これらの結着剤は、単独で又は複数で用いられ得る。溶媒には、例えば、水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等が用いられる。

セパレータ１３は、正極１１と負極１２とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオン等の電荷担体を通過させる。セパレータ１３は、正極１１と負極１２との間に配置されている。セパレータ１３は、蓄電セル２をスタックした際に隣り合うバイポーラ電極１０，１０間の短絡を防止する。

本実施形態において、セパレータ１３は、基材層１３ａと、基材層１３ａの第１面１３ａａに設けられた第１接着層１３ｂと、基材層１３ａの第２面１３ａｂに設けられた第２接着層１３ｃとを有する。セパレータ１３は、正極活物質層２２及び負極活物質層２３に対向している中央部と、正極活物質層２２及び負極活物質層２３に対向していない縁部１３ｅとを有する。第１接着層１３ｂ及び第２接着層１３ｃは、少なくともセパレータ１３の縁部１３ｅに設けられる。

第１接着層１３ｂは、正極活物質層２２に接着される。第１接着層１３ｂは、正極１１と基材層１３ａとの間の位置ずれを防止する。本実施形態において、第１接着層１３ｂは、セパレータ１３の中央部にも設けられる。よって、第１接着層１３ｂは、基材層１３ａの第１面１３ａａの全面に設けられている。

第２接着層１３ｃは、負極活物質層２３に接着される。第２接着層１３ｃは、負極１２と基材層１３ａとの間の位置ずれを防止する。本実施形態において、第２接着層１３ｃは、セパレータ１３の中央部にも設けられる。よって、第２接着層１３ｃは、基材層１３ａの第２面１３ａｂの全面に設けられている。

基材層１３ａは、例えば、電解質を吸収保持するポリマーを含む多孔性シート又は不織布であってもよい。基材層１３ａを構成する材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）からなる多孔質フィルムが用いられる。基材層１３ａを構成する材料は、ポリプロピレン或いはメチルセルロース等からなる織布又は不織布等であってもよい。基材層１３ａは、単層構造又は多層構造を有してもよい。多層構造は、例えば、接着層、耐熱層としてのセラミック層等を有してもよい。基材層１３ａには、電解質が含浸されてもよい。基材層１３ａ自体を全固体電解質（高分子固体電解質、無機固体型電解質）等の電解質で構成してもよい。

基材層１３ａに含浸される電解質としては、具体的には、従来公知の材料として、液体電解質（電解液）、高分子ゲル電解質を用いることができる。電解液は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質とを含む。高分子ゲル電解質は、ポリマーマトリックス中に保持された電解質を含む。全固体型電解質を用いると、電解質の流動性が低下し、集電体への電解質の流出が抑制される。その結果、電解質と集電体との間のイオン伝導性を遮断することが可能になる。

電解液は、非水溶媒と非水溶媒に溶解した電解質とを含んでいる。非水溶媒としては、環状カーボネート類、環状エステル類、鎖状カーボネート類、鎖状エステル類、エーテル類等の公知の溶媒を使用できる。また、これらの材料を単独、または二種以上組合せて用いてもよい。電解質としては、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２等の公知のリチウム塩を使用できる。

第１接着層１３ｂ及び第２接着層１３ｃのそれぞれは、熱硬化性接着剤又は熱可塑性接着剤を含んでもよいし、例えば電解液等の水分と反応して固化する接着剤（液湿気硬化型接着剤）を含んでもよい。液湿気硬化型接着剤は、例えば蓄電モジュール１の使用温度（例えば常温）よりも高い温度で固化してもよい。エステル系電解液が使用される場合、液湿気硬化型接着剤は８０℃以下で固化してもよい。熱硬化性接着剤は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を含んでもよい。熱可塑性接着剤は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の熱可塑性樹脂を含んでもよい。第１接着層１３ｂ及び第２接着層１３ｃのそれぞれは、接着剤を塗布することによって形成されてもよい。

スペーサ１４は、第１集電体２０と第２集電体２１との間隔を保持する。スペーサ１４は、第１集電体２０と第２集電体２１との間に形成され、第１集電体２０及び第２集電体２１に接合又は固定される。スペーサ１４は、絶縁材料を含み、第１集電体２０と第２集電体２１との間を絶縁することによって短絡を防止する。本実施形態において、スペーサ１４は、絶縁材料として樹脂であるポリエチレン（ＰＥ）を含む。スペーサ１４を構成する樹脂材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）の他に、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、変性ポリプロピレン（変性ＰＰ）、及びアクリロニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂が挙げられる。

本実施形態において、スペーサ１４は、第１集電体２０の一方面２０ａ及び第２集電体２１の一方面２１ａと接合する接合部分１４ｐと、第１集電体２０の外周縁２０ｅ（一方面２０ａの外周縁２０ａｅ）及び第２集電体２１の外周縁２１ｅ（一方面２１ａの外周縁２１ａｅ）から外側に突出する突出部分１４ｑとを有する。スペーサ１４は、正極活物質層２２及び負極活物質層２３を取り囲むように設けられた枠状のスペーサである。

本実施形態において、スペーサ１４は、正極１１及び負極１２との間の空間Ｓを封止する封止部としても機能する。本実施形態では、セルスタック５の積層方向に隣り合うスペーサ１４の突出部分１４ｑ同士が接合されて一体化している。複数のスペーサ１４が一体化されて封止体３を形成している。スペーサ１４、正極１１及び負極１２によって囲まれた空間Ｓには、セパレータ１３の基材層１３ａに含浸される電解質（電解液）が収容されている。スペーサ１４は、平面視において矩形の枠状をなしており、第１集電体２０の縁部（外周縁２０ｅを含む部分）及び第２集電体２１の縁部（外周縁２１ｅを含む部分）に接着されている。封止体３は、セルスタック５の積層方向の一端に配置された第１集電体２０から積層方向の他端に配置された第２集電体２１まで積層方向に延在している。封止体３は筒状の部材である。このような封止体３は、複数の樹脂枠同士を溶着することによって形成される。

スペーサ１４は、正極１１及び負極１２との間の空間Ｓを封止することで、電解質の透過を防止し得る。また、スペーサ１４は、正極１１及び負極１２との間の空間Ｓを封止することで、蓄電モジュール１の外部から空間Ｓ内への水分の侵入を防止し得る。さらに、スペーサ１４は、例えば充放電反応等により正極１１又は負極１２から発生したガスが蓄電モジュール１の外部に漏れることを防止し得る。

本実施形態では、第２集電体２１の一方面２１ａが、セパレータ１３の縁部１３ｅにおける第２接着層１３ｃに接着される。すなわち、第２集電体２１の一方面２１ａは、第２接着層１３ｃに接着された接着面２１ａａを含む。第２集電体２１の一方面２１ａは、負極活物質層２３が形成された形成領域と、負極活物質層２３が形成されていない非形成領域とを含む。非形成領域は、形成領域の周囲に設けられ、第２接着層１３ｃに接着された接着面２１ａａを含む。

スペーサ１４は、セパレータ１３の縁部１３ｅにおける第１接着層１３ｂに接着される。スペーサ１４は、第１接着層１３ｂの端面１３ｂｓ及び第２接着層１３ｃの端面１３ｃｓに接着されてもよい。セパレータ１３の縁部１３ｅは、接着面２１ａａとスペーサ１４との間に挟まれている。セパレータ１３の縁部１３ｅは、スペーサ１４に埋め込まれていてもよい。

本実施形態において、蓄電モジュール１は、図１～図３に示されるように、積層された複数の電極ユニットＵを備える。各電極ユニットＵは蓄電セル２に相当する。各電極ユニットＵは、第１集電体２０と、第２集電体２１と、正極活物質層２２と、負極活物質層２３と、スペーサ１４とを備える。なお、図３において負極１２は省略されている。スペーサ１４は、内周面１４ａと、外周面１４ｂと、内周面１４ａと外周面１４ｂとを繋ぐ頂面１４ｃと、内周面１４ａと外周面１４ｂとを繋ぐ底面１４ｄとを有する。スペーサ１４の内周面１４ａは、正極活物質層２２に対向する面である。スペーサ１４の外周面１４ｂは、内周面１４ａとは反対側の面である。内周面１４ａ及び外周面１４ｂは、例えば積層方向に延在する筒状の平面であり、積層方向から見て矩形形状を有する。底面１４ｄは頂面１４ｃと反対側の面である。頂面１４ｃ及び底面１４ｄは、例えば積層方向に交差する平面に沿って延在する。本実施形態において、スペーサ１４は、第１集電体２０の外周縁２０ｅに沿って配置された長尺部材１４１，１４３（複数のスペーサ部材）を繋ぎ合わせることで正極活物質層２２を取り囲む枠状に形成される。よって、スペーサ１４は、長尺部材１４１，１４３同士の複数（例えば４つ）の継ぎ目１４ｓを有する。各継ぎ目１４ｓは、スペーサ１４の長尺部材１４１，１４３の端部同士が接合されることによって形成される。各継ぎ目１４ｓは、スペーサ１４の内周面１４ａから外周面１４ｂまで延在する。各継ぎ目１４ｓは、例えば内周面１４ａ及び外周面１４ｂに交差する平面である。継ぎ目１４ｓは、内周面１４ａ、外周面１４ｂ、頂面１４ｃ及び底面１４ｄに露出している。なお、スペーサ１４の長尺部材１４１，１４３の端部同士が重なり合った状態で接合されてもよい。この場合、各継ぎ目１４ｓにおいてスペーサ１４のシール性の低下を抑制できる。各継ぎ目１４ｓは、例えば内周面１４ａ及び外周面１４ｂに沿って延在する平面である。

積層方向から見て、枠状のスペーサ１４は例えば矩形形状に形成される。スペーサ１４は、互いに対向する一対の長尺部材１４１と、互いに対向する一対の長尺部材１４３とを備える。各長尺部材１４１の両端は、各長尺部材１４３の両端に接続される。よって、スペーサ１４は、各長尺部材１４１と各長尺部材１４３との間に継ぎ目１４ｓを有している。本実施形態において、継ぎ目１４ｓは、長尺部材１４１に沿った平面である。継ぎ目１４ｓにおいて、例えば接着剤により長尺部材１４１と長尺部材１４３とが互いに接着されてもよい。矩形形状のスペーサ１４の外周面１４ｂにおける各辺の長さ（積層方向に直交する方向に沿った長さ）は例えば５００～２０００ｍｍである。

図３に示されるように、枠状のスペーサ１４の外周面１４ｂにおける継ぎ目１４ｓの露出部には、継ぎ目１４ｓをシールするシール部材３０が設けられている。本実施形態では、複数（例えば４つ）のシール部材３０が、外周面１４ｂに露出した複数の継ぎ目１４ｓをそれぞれシールするように設けられる。複数のシール部材３０は、互いに離間して設けられる。外周面１４ｂは、シール部材３０により覆われた複数の第１領域Ｒ１と、シール部材３０に覆われていない複数の第２領域Ｒ２とを有する。各第１領域Ｒ１は、長尺部材１４３に沿った平面である。第１領域Ｒ１が平面であるので、積層方向から見てシール部材３０が折り曲げられていない。第１領域Ｒ１は、積層方向（正極活物質層２２の厚み方向）に直交する方向に沿った長さＬ１を有している。２つの第２領域Ｒ２は、長尺部材１４３に沿った平面である。残りの２つの第２領域Ｒ２は、長尺部材１４１に沿った平面と、長尺部材１４３に沿った２つの平面とを有する。第２領域Ｒ２は、積層方向（正極活物質層２２の厚み方向）に直交する方向に沿った長さＬ２を有している。長さＬ２は、隣り合うシール部材３０間の外周面１４ｂに沿った距離である。長さＬ２は、長さＬ１よりも大きく、内周面１４ａから外周面１４ｂまでの距離Ｄの最小値よりも大きい。本実施形態において、スペーサ１４は一定の距離Ｄを有している。距離Ｄは、例えば５～１０ｍｍである。

本実施形態において、シール部材３０は、例えば金属フィルムの両面に樹脂フィルムが貼り付けられた三層構造を有するフィルム、又は単層構造を有する樹脂フィルム等のフィルムである。金属フィルムの材料としては、例えばアルミニウム等が挙げられる。樹脂フィルムの材料としては、例えばポリプロピレン、ナイロン、ポリイミド等が挙げられる。シール部材３０は、例えば接着剤又は両面テープ等によってスペーサ１４に接着されてもよいし、スペーサ１４に溶着されてもよい。シール部材３０がフィルムの場合、シール部材３０の厚さは例えば０．０５～３ｍｍである。

図１及び図２に示されるように、本実施形態では、積層方向の一端に位置する電極ユニットＵにおいて、シール部材３０は、スペーサ１４の頂面１４ｃに露出した継ぎ目１４ｓをシールするように頂面１４ｃに設けられる。シール部材３０は、外周面１４ｂから頂面１４ｃまで折り曲げられるように延在する。同様に、積層方向の他端に位置する電極ユニットＵにおいて、シール部材３０は、スペーサ１４の底面１４ｄに露出した継ぎ目１４ｓをシールするように底面１４ｄに設けられる。シール部材３０は、外周面１４ｂから底面１４ｄまで折り曲げられるように延在する。

本実施形態において、各電極ユニットＵのシール部材３０は互いに連結されて一体化されている。その結果、複数のシール部材３０が一体化されたシール材は、積層方向の一端に位置する電極ユニットＵから積層方向の他端に位置する電極ユニットＵまで延在している。積層方向におけるシール材の長さ（高さ）は例えば５０～２００ｍｍである（図２参照）。積層方向に直交する方向に沿ったシール部材３０の長さ（積層方向に直交する方向に沿った第１領域Ｒ１の長さＬ１）は例えば２～１００ｍｍである（図３参照）。

本実施形態の蓄電モジュール１によれば、スペーサ１４の外周面１４ｂに露出した各継ぎ目１４ｓを各シール部材３０によりシールすることによって、スペーサ１４のシール性の低下を抑制できる。さらに、スペーサ１４の外周面１４ｂが、シール部材３０に覆われていない第２領域Ｒ２を有するので、蓄電モジュール１から発生した熱を第２領域Ｒ２から外部に放出できる。したがって、蓄電モジュール１によれば、スペーサ１４のシール性の低下抑制と放熱性確保との両立が可能となる。また、各シール部材３０により各継ぎ目１４ｓが補強されるので、高い強度を有する蓄電モジュール１が得られる。さらに、第２領域Ｒ２がシール部材３０によって覆われていないので、隣り合うシール部材３０間の距離が大きくなる。よって、シール部材３０を第１領域Ｒ１に設置する際の位置精度の公差を大きくすることができる。シール部材３０の接合面積（第１領域Ｒ１の面積）が小さいと、接合に接着剤を使用する場合には接着剤の使用量を削減できる。接合に熱溶着を使用する場合には、ヒータの面積を小さくできる。したがって、低コストかつ短時間でシール部材３０を第１領域Ｒ１に設置することができる。

第２領域Ｒ２の長さＬ２が第１領域Ｒ１の長さＬ１よりも大きいと、第２領域Ｒ２の長さＬ２を長くできる。その結果、スペーサ１４の放熱性が更に向上する。

積層方向の一端に位置する電極ユニットＵにおいてシール部材３０がスペーサ１４の頂面１４ｃに設けられる場合、シール部材３０がスペーサ１４の頂面１４ｃにおいても継ぎ目１４ｓをシールしている。よって、スペーサ１４のシール性の低下を更に抑制できる。また、頂面１４ｃにおいてもシール部材３０によって各継ぎ目１４ｓを補強することができる。よって、蓄電モジュール１の強度が向上する。同様に、積層方向の他端に位置する電極ユニットＵにおいてシール部材３０がスペーサ１４の底面１４ｄに設けられる場合、シール部材３０がスペーサ１４の底面１４ｄにおいても継ぎ目１４ｓをシールしている。よって、スペーサ１４のシール性の低下を更に抑制できる。また、底面１４ｄにおいてもシール部材３０によって各継ぎ目１４ｓを補強することができる。よって、蓄電モジュール１の強度が向上する。

図４は、他の実施形態の蓄電モジュールにおける電極ユニットを模式的に示す平面図である。図４に示される電極ユニットＵ１は、長尺部材１４１及び長尺部材１４３に代えて４つの長尺部材１４１ａを備えること以外は電極ユニットＵと同じ構成を備える。各長尺部材１４１ａは、両端に傾斜面を有し、隣り合う長尺部材１４１ａの傾斜面同士が互いに接続されている。隣り合う長尺部材１４１ａ間に形成される継ぎ目１４ｓは、矩形形状を有するスペーサ１４の対角線に沿って延在している。電極ユニットＵ１には、シール部材１３０が設けられる。シール部材１３０は、矩形形状を有するスペーサ１４の角部を覆うように折り曲げられていること以外はシール部材３０と同じ構成を備える。

本実施形態においても図１～図３の実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、同じ構成を有する４つの長尺部材１４１ａを組み合わせてスペーサ１４を形成することができるので、部品点数を低減できる。

図５は、他の実施形態の蓄電モジュールにおける電極ユニットを模式的に示す平面図である。図５に示される電極ユニットＵ２は、電極ユニットＵの構造と電極ユニットＵ１の構造とを組み合わせた構造を有する。具体的には、電極ユニットＵ２は、１つの長尺部材１４１に代えて１つの長尺部材１４１ａを備え、２つの長尺部材１４３に代えて２つの長尺部材１４３ｂを備えること以外は電極ユニットＵと同じ構成を備える。各長尺部材１４３ｂは、一端に傾斜面を有し、他端に傾斜面を有していない。長尺部材１４３ｂの傾斜面は長尺部材１４１ａの傾斜面に接続されている。電極ユニットＵ２には、２つのシール部材３０及び２つのシール部材１３０が設けられる。

本実施形態においても図１～図３の実施形態及び図４の実施形態と同様の作用効果が得られる。

図６は、他の実施形態の蓄電モジュールにおける電極ユニットを模式的に示す平面図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。図８は、積層された図６の電極ユニットを模式的に示す側面図である。図６～図８に示される電極ユニットＵ３は、長尺部材１４１ａに代えて長尺部材１４１ｃを備え、２つの長尺部材１４３ｂに代えて２つの長尺部材１４１ａを備えること以外は電極ユニットＵ２と同じ構成を備える。電極ユニットＵ３には、導電線４０が設けられる。

積層方向から見て、スペーサ１４の外周面１４ｂは矩形形状を有している。矩形形状の第１辺Ｗ１には第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が位置しており、第１辺Ｗ１に接続された第２辺Ｗ２には第２領域Ｒ２のみが位置している。第２辺Ｗ２に接続された第３辺Ｗ３と第３辺Ｗ３に接続された第４辺Ｗ４には第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が位置している。第２辺Ｗ２における内周面１４ａから外周面１４ｂまでの距離Ｄ２（長尺部材１４１ｃの幅）は、第１辺Ｗ１、第３辺Ｗ３及び第４辺Ｗ４における内周面１４ａから外周面１４ｂまでの距離Ｄ１（長尺部材１４１ａの幅）よりも大きい。

本実施形態では、スペーサ１４の第２辺Ｗ２の第２領域Ｒ２に切り欠き部１４ｒが設けられている。切り欠き部１４ｒは、突出部分１４ｑの外周面１４ｂから内周面１４ａに向かって第１集電体２０が露出するように設けられる。切り欠き部１４ｒが設けられた第２辺Ｗ２の第２領域Ｒ２において、スペーサ１４と第１集電体２０との接合部分１４ｐは、第２辺Ｗ２に直交する方向（積層方向に直交する径方向）において第１距離を有している。一方、第１辺Ｗ１、第３辺Ｗ３及び第４辺Ｗ４において、接合部分１４ｐは、第１辺Ｗ１、第３辺Ｗ３及び第４辺Ｗ４のそれぞれに直交する方向（積層方向に直交する径方向）において第２距離を有している。第２距離は、第１距離と同じであってもよい。切り欠き部１４ｒ内において、導電線４０は、第１集電体２０に接続される。導電線４０は、例えば電極ユニットＵ３の電圧を監視するための電圧監視線である。図８に示されるように、隣り合う電極ユニットＵ３間において、切り欠き部１４ｒは、積層方向から見て、第２辺Ｗ２に沿った位置（積層方向に直交する方向における位置）が異なるように配置される。これにより、隣り合う切り欠き部１４ｒ間の距離が大きくなるので、隣り合う導電線４０間の距離も大きくなる。なお、図８において第１集電体２０及び導電線４０は省略されている。

本実施形態においても図５の実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、距離Ｄ２が距離Ｄ１よりも大きいので、例えば蓄電セル２の空間Ｓの圧力が高くなることによってスペーサ１４の内周面１４ａに圧力が加わった場合に、第１辺Ｗ１におけるスペーサ１４（長尺部材１４１ａ）に比べて第２辺Ｗ２におけるスペーサ１４（長尺部材１４１ｃ）は破断し難い。したがって、第２辺Ｗ２におけるスペーサ１４の外周面１４ｂに対向する領域に保護対象（機器）を配置することによって、保護対象を保護できる。また、距離Ｄ２が比較的大きいので、第２辺Ｗ２におけるスペーサ１４の外周面１４ｂに比較的大きな切り欠き部１４ｒを形成することができる。

第２辺Ｗ２の第２領域Ｒ２に設けられた切り欠き部１４ｒ内において導電線４０が第１集電体２０に接続される場合、第１領域Ｒ１に切り欠き部を設ける必要がないので、第１領域Ｒ１においてスペーサ１４の高いシール性を確保できる。さらに、導電線４０をシール部材３０から離すことができる。シール部材３０が導電性を有する場合、シール部材３０と導電線４０との間の短絡を抑制できる。

図９は、他の実施形態の蓄電モジュールにおける電極ユニットを模式的に示す平面図である。図９に示される電極ユニットＵ３には、シール部材３０，１３０に代えて単一のシール部材２３０が設けられている。シール部材２３０は、スペーサ１４の外周面１４ｂにおいて切り欠き部１４ｒを除く領域に設けられている。シール部材２３０は、スペーサ１４を取り囲むように延在する。第１辺Ｗ１、第３辺Ｗ３及び第４辺Ｗ４には第１領域Ｒ１のみが位置している。第２辺Ｗ２には第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２が位置している。

本実施形態においても図６の実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、図６の実施形態の蓄電モジュールよりも高いシール性及び強度を有する蓄電モジュールが得られる。

以上、本開示の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本開示は上記実施形態に限定されない。各実施形態の各要素は任意に組み合わされてもよい。例えば、電極ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は電極ユニットＵに代えて使用され得る。

蓄電セル２をスタックしたセルスタック５において、第１集電体２０の外周縁２０ｅ及び第２集電体２１の外周縁２１ｅは、スペーサ１４から露出する部分を有してもよい。この場合、第１集電体２０の外周縁２０ｅ及び第２集電体２１の外周縁２１ｅの全てがスペーサ１４に埋まっている構成に比べてスペーサ１４の材料を少なくできる。

スペーサ１４は、絶縁材料として、セラミック等を含んでもよい。スペーサ１４は、例えばゴム等の高弾性を有する材料からなってもよい。スペーサ１４は、部分的に金属等の導電性材料から形成されてもよい。

図１及び図２の蓄電モジュール１において、セパレータ１３は第１接着層１３ｂ及び第２接着層１３ｃの少なくとも一方を備えなくてもよい。また、セパレータ１３の縁部１３ｅは、負極１２ではなく正極１１に接着されてもよいし、正極１１及び負極１２の両方から離間して配置されてもよい。セパレータ１３は、例えば正極活物質層２２又は負極活物質層２３にセパレータ材料を塗布することによって形成されてもよいし、その他の任意のセパレータであってもよい。

電極ユニットＵ３において、切り込み部１４ｒが形成されなくてもよい。この場合、導電線４０はスペーサ１４によって埋め込まれる。電極ユニットＵ３に導電線４０が設けられなくてもよい。この場合、切り込み部１４ｒは不要となる。

電極ユニットＵ３において、距離Ｄ２が距離Ｄ１と同じであってもよい。例えば、図４の電極ユニットＵ１において、切り込み部１４ｒが形成され、切り込み部１４ｒ内において導電線４０が第１集電体２０に接続されてもよい。

互いに接触する第１集電体２０及び第２集電体２１は、一体化されて単一の集電体を構成してもよい。

１…蓄電モジュール、１３…セパレータ、１４…スペーサ、１４ａ…内周面、１４ｂ…外周面、１４ｃ…頂面、１４ｐ…接合部分、１４ｑ…突出部分、１４ｓ…継ぎ目、２０…第１集電体（集電体）、２０ｅ…外周縁、２１…第２集電体（集電体）、２１ｅ…外周縁、２２…正極活物質層、２３…負極活物質層、３０，１３０，２３０…シール部材、４０…導電線、１４１，１４３…長尺部材（部分）、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｕ，Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３…電極ユニット、Ｗ１…第１辺、Ｗ２…第２辺。

Claims (7)

1. 少なくとも１つの電極ユニットを備える蓄電モジュールであって、
   前記少なくとも１つの電極ユニットは、
   一対の集電体と、
   前記一対の集電体の間に設けられ、セパレータを挟んで対向配置された一対の活物質層と、
   前記一対の集電体の間隔を保持するスペーサと、
   を備え、
   前記スペーサは、前記集電体の外周縁に沿って配置された複数のスペーサ部材を繋ぎ合わせることで前記活物質層を取り囲む枠状に形成され、
   前記枠状のスペーサの外周面における前記複数のスペーサ部材同士の継ぎ目の露出部には、当該継ぎ目をシールするシール部材が設けられており、
   前記スペーサの前記外周面は、前記シール部材により覆われた第１領域と、前記シール部材に覆われていない第２領域とを有する、蓄電モジュール。
2. 前記一対の集電体の一方の集電体に接続された導電線を更に備え、
   前記スペーサは、前記一対の集電体のそれぞれに接合された接合部分と、前記一対の集電体の外周縁から外側に突出する突出部分と、を有し、
   前記スペーサの前記第２領域には、前記突出部分の前記外周面から前記スペーサの内周面に向かって前記一方の集電体が露出するように切り欠き部が設けられており、
   前記導電線は、前記切り欠き部内において前記一方の集電体に接続される、請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記少なくとも１つの電極ユニットが、積層された複数の電極ユニットであり、
   隣り合う前記複数の電極ユニット間において、前記切り欠き部は、前記複数の電極ユニットの積層方向から見て、前記積層方向に直交する方向における位置が異なるように配置される、請求項２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記枠状のスペーサは、矩形形状に形成され、
   前記矩形形状の第１辺には前記第１領域が位置しており、前記第１辺に接続された第２辺には前記第２領域が位置しており、
   前記第２辺における前記スペーサの内周面から前記外周面までの距離は、前記第１辺における前記内周面から前記外周面までの距離よりも大きい、請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
5. 前記第１領域及び前記第２領域のそれぞれは、前記活物質層の厚み方向に直交する方向に沿った長さを有しており、
   前記第２領域の前記長さは、前記第１領域の前記長さよりも大きい、請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
6. 互いに離間した複数の前記シール部材が、前記外周面に露出した複数の前記継ぎ目をそれぞれシールするように設けられる、請求項１～５のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
7. 前記少なくとも１つの電極ユニットが、積層された複数の電極ユニットの積層方向の一端に位置する電極ユニットであり、
   前記スペーサは、前記スペーサの内周面と前記外周面とを繋ぐ頂面を有しており、
   前記シール部材は、前記頂面に露出した前記継ぎ目をシールするように前記頂面に設けられる、請求項１～６のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。

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