JP2022077153A - 蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電モジュールのシール性を向上させる。【解決手段】蓄電装置１（蓄電モジュール）は、積層方向に沿って積層された複数の蓄電セル２を含む積層体５と、積層体５を封止するためのシール部材５０と、を備え、積層体５は、積層方向に沿って延在する複数の外側面Ｐを含み、シール部材５０は、複数の外側面Ｐに接触して設けられており、蓄電セル２は、正極１１と、負極１２と、スペーサ１４と、を含み、シール部材５０のうち、少なくとも１つの外側面Ｐに設けられたシール部材５０は、スペーサ１４よりも小さい弾性率を有する低弾性率部Ｌである。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電モジュールに関する。

従来の蓄電モジュールとして、特許文献１に記載のバイポーラ電池ユニットに用いられる蓄電モジュールがある。特許文献１に記載のバイポーラ電池ユニットは、第一集電体と、第二集電体と、第一集電体と第二集電体の間かつ辺縁に設けられた内部封止層と、前述の内部封止層として形成した樹脂層の外部に設けられた外部封止層と、を備える。

特開２０１９－１７５７７８号公報

上述の蓄電モジュールでは、第一集電体、負極層、絶縁層、正極層、及び、第二集電体がこの順に積層されると共に、内部封止層等の封止層により封止されて蓄電セルが構成されていると捉えられる。例えば、このような蓄電セル内でガスが発生した場合、当該ガスに起因して蓄電セルに膨張が生じる場合がある。蓄電セルに膨張が生じた場合、第１集電体及び第２集電体と封止層との接合部分に剥離が生じ、蓄電セルのシール性が損なわれる可能性がある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、シール性を向上させることができる蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る蓄電モジュールは、第１方向に沿って積層された複数の蓄電セルを含む積層体と、積層体を封止するためのシール部材と、を備え、積層体は、第１方向に沿って延在する外側面である複数の積層体側面を含み、シール部材は、複数の積層体側面に接触して設けられており、蓄電セルは、第１方向に交差する第１面を含む第１電極板と、第１面に設けられた第１活物質層とを含む第１電極と、第１方向に交差する第２面を含む第２電極板と、第２面に設けられ、第１活物質層と異なる極性の第２活物質層とを含み、第２活物質層が第１活物質層に対向するように第１電極に積層された第２電極と、第１方向から見て第１活物質層及び第２活物質層を囲うように第１電極板と第２電極板との間に設けられたスペーサと、を含み、シール部材のうち、少なくとも１つの積層体側面に設けられた部分は、スペーサよりも小さい弾性率を有する低弾性率部である。

この蓄電モジュールでは、積層体は、第１方向に沿って積層された複数の蓄電セルを含む。蓄電セルは、それぞれ、互いに積層された第１電極及び第２電極と、それらの間に設けられたスペーサとを含む。一方、積層体における第１方向に沿って延在する複数の積層体側面には、積層体を封止するためのシール部材が設けられている。そして、当該シール部材のうち、少なくとも１つの積層体側面に設けられた部分は、蓄電セルを構成するスペーサよりも小さい弾性率を有する低弾性率部である。このような構成によれば、何らかの要因によって膨張やズレ等の変形が蓄電セルに生じたときに、相対的に変形しやすいシール部材が、シール性を確保しつつ当該変形に追従して十分に変形可能である。したがって、この蓄電モジュールによれば、シール性を向上させることができる。

本発明に係る蓄電モジュールでは、第１電極板は、第１面の反対側の第３面を含み、第２電極板は、第２面の反対側の第４面を含み、積層体は、一の蓄電セルの第１電極板の第３面と、別の蓄電セルの第２電極板の第４面と、が重ね合わされるように、複数の蓄電セルを積層することにより構成されていてもよい。この場合、互いに隣り合う蓄電セルの間に、電極板同士が重ね合された部分が発生する。したがって、蓄電セル同士の積層ずれのおそれがあることから、相対的に変形しやすいシール部材によるシール性の確保がより有効となる。

本発明に係る蓄電モジュールは、互いに隣り合う第３面と第４面との間に介在され、第１電極板及び第２電極板の少なくとも一方に接続されることにより、蓄電セルの状態を検出するための検出線をさらに備え、検出線は、シール部材から外部に突出しており、シール部材のうち、少なくとも検出線が突出している積層体側面に設けられた部分は、低弾性率部であってもよい。この場合、積層体側面から突出している検出線の根元を、シール部材のうちの比較的柔らかい部分で支持することができる。これにより、検出線の振動をシール部材で吸収して検出線の断線を抑制することができる。

本発明に係る蓄電モジュールでは、シール部材のうち、検出線が突出している積層体側面に設けられた部分は、別の積層体側面に設けられた部分よりも小さい弾性率を有してもよい。この場合、シール部材のうち、検出線が突出している積層体側面以外の積層体側面に設けられた部分が相対的に高弾性率となる。このため、蓄電モジュールの全体の剛性を確保したまま、検出線の断線を抑制することができる。

本発明に係る蓄電モジュールは、第１方向における積層体の一端及び他端のそれぞれに設けられた一対の集電体をさらに備え、シール部材には、積層体側面に交差する第２方向から見て第１方向と交差する方向に延在する溝部が形成されていてもよい。この場合、溝部によって、集電体間における積層体側面の沿面距離が延長される。この結果、例えば、シール部材が全体的に平坦な場合と比較して、シール部材の表面に結露等により生じた水が積層体側面の途中で途切れやすくなる。この結果、集電体間の短絡が抑制される。

本発明に係る蓄電モジュールでは、第２方向から見て、溝部は、第１方向に対して斜めに延在していてもよい。これにより、シール部材の表面に結露等により生じた水を所望の方向に誘導することができる。

本発明に係る蓄電モジュールでは、スペーサは、第１電極板と第２電極板との間の空間に臨む内側面と、内側面の反対側の外側面と、を含み、積層体側面に交差する方向におけるシール部材の厚さは、スペーサの内側面と外側面との間の厚さよりも薄くてもよい。この場合、蓄電モジュールの大型化及びコスト増を抑制しつつ、シール性を確保することができる。

本発明に係る蓄電モジュールでは、シール部材の融点は、スペーサの融点よりも低くてもよい。この場合、シール部材を溶着や流し込み等で形成する場合に、スペーサに与える熱影響を低減し、シール性の低下を抑制できる。

本発明によれば、シール性を向上させることができる蓄電モジュールを提供できる。

図１は、一実施形態に係る蓄電装置を示す概略的な断面図である。 図２は、図１に示された蓄電装置の模式的な平面図である。 図３は、図１に示された蓄電装置の一部の側面図である。 図４は、図１に示された蓄電装置の一部を拡大して示す断面図である。 図５（ａ）及び（ｂ）は、変形例に係る溝部を示す側面図である。 図６（ａ）及び（ｂ）は、変形例に係る溝部を示す断面図である。

以下、図面を参照して蓄電モジュールの一実施形態について説明する。なお、図面の説明においては、同一の要素同士、或いは、相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、各図には、Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸からなる直交座標系を示す場合がある。

図１は、一実施形態に係る蓄電装置を示す概略的な断面図である。図１に示される蓄電装置１（蓄電モジュール）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。蓄電装置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。蓄電装置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、蓄電装置１がリチウムイオン二次電池である場合を例示する。

蓄電装置１は、複数の蓄電セル２が積層方向（第１方向）にスタック（積層）された積層体５を含む。ここでは、蓄電セル２の積層方向をＺ軸方向とする。各蓄電セル２は、正極（第１電極）１１と、負極（第２電極）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電極板２０と、第１電極板２０の一方面（第１面）２０ａに設けられた正極活物質層（第１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電極板２１と、第２電極板２１の一方面（第２面）２１ａに設けられた負極活物質層（第１活物質層と異なる極性の第２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。一つの蓄電セル２において、負極１２は、負極活物質層２３が正極活物質層２２と対向するように正極１１に積層されている。本実施形態では、正極１１及び負極１２の積層方向は、蓄電セル２の積層方向と一致している（Ｚ軸方向である）。以下、蓄電セル２の積層方向と正極１１及び負極１２の積層方向を単に「積層方向」と称する場合がある。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、平面視において（積層方向からみたとき）、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電極板２０は、一方面２０ａとは反対側の面である他方面（第３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電極板２１は、一方面２１ａとは反対側の面である他方面（第４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。積層体５は、一の蓄電セル２の第１電極板２０の他方面２０ｂと、一の蓄電セル２と積層方向に隣り合った別の蓄電セル２の第２電極板２１の他方面２１ｂとが互いに重ね合わされるように、複数の蓄電セル２を積層することにより構成されている。

これにより、積層体５において、複数の蓄電セル２が電気的に直列に接続される。積層体５では、積層方向に隣り合う蓄電セル２により、互いに接する第１電極板２０及び第２電極板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電極板２０、第２電極板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電極板２０（正極１１）が配置される。積層方向の他端には、終端電極として第２電極板２１（負極１２）が配置される。なお、ここでは、一方面２０ａ，２１ａ及び他方面２０ｂ，２１ｂに沿う方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。なお、バイポーラ電極１０は、１つの電極板の両面に正極活物質層２２及び負極活物質層２３が設けられることで形成されてもよい。この場合、隣り合うバイポーラ電極１０の電極板の間にそれぞれ蓄電セル２が構成される。

第１電極板２０及び第２電極板２１のそれぞれ（以下、単に「電極板」という場合がある）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。電極板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。電極板は、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。電極板の表面は、公知の保護層により被覆されてもよい。電極板の表面は、メッキ処理等の公知の方法により処理されてもよい。

電極板は、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。電極板は、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、電極板は、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。電極板は、上記金属の合金箔であってもよい。第１電極板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。本実施形態において、第１電極板２０はアルミニウム箔であり、第２電極板２１は銅箔である。第２電極板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。箔状の電極板の場合、電極板の厚みは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。本実施形態において、負極活物質層２３は炭素系材料としての黒鉛を含む。

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」という場合がある）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。電極板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、電極板の表面（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電極板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、アクリル酸やメタクリル酸などのモノマー単位を含むアクリル系樹脂、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。一つの蓄電セル２において、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。

セパレータ１３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る。セパレータ１３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。セパレータ１３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。セパレータ１３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、耐熱層としてのセラミック層等を有してもよい。セパレータ１３には、電解質が含浸されてもよい。セパレータ１３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。

セパレータ１３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。

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。

スペーサ１４は、少なくとも、第１電極板２０と第２電極板２１との間に形成され、第１電極板２０及び第２電極板２１の少なくとも一方（例えば第１電極板２０及び第２電極板２１の両方、又は第１電極板２０及び第２電極板２１のいずれか一方のみ）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電極板２０と第２電極板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電極板２０の縁部２０ｅ又は第２電極板２１の縁部２１ｅに沿って延在している。スペーサ１４は、積層方向からみて正極活物質層２２又は負極活物質層２３を取り囲む枠である。

本実施形態において、スペーサ１４は、第１電極板２０と第２電極板２１との間の空間Ｓを封止する枠状の封止部としても機能する。本実施形態では、各蓄電セル２に配置されるスペーサ１４は、一対の電極板間に配置される部分と電極板の縁部よりも外側に延びる部分とを有している。スペーサ１４、第１電極板２０、及び第２電極板２１によって囲まれた空間Ｓには、セパレータ１３に含浸される電解質（電解液）が収容されている。本実施形態においては、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電極板２０の縁部２０ｅ及び第２電極板２１の縁部２１ｅに溶着されている。

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、電解質の漏れを防止し得る。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、蓄電装置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装置１の外部に漏れることを防止し得る。なお、セパレータ１３は、縁部１３ｅにおいてスペーサ１４に埋設されている。ここでは、積層方向に沿って互いに隣り合うスペーサ１４同士は、互いに離間している。したがって、積層方向に交差する第２方向（例えばＸ軸方向又はＹ軸方向）からみたとき、互いに隣り合うスペーサ１４の間に第１電極板２０及び第２電極板２１の側端面が露出されている。

蓄電装置１は、積層方向における積層体５の一端及び他端のそれぞれに設けられた正負一対の集電体をさらに含む。より具体的には、積層体５の一端には、積層方向から見て矩形状の正極集電体３０が設けられている。また、積層体５の他端には、積層方向から見て矩形状の負極集電体４０が設けられている。正極集電体３０の一方面３０ａは、終端電極として配置された第１電極板２０の他方面２０ｂに接している。負極集電体４０の一方面４０ａは、終端電極として配置された第２電極板２１の他方面２１ｂに接している。

正極集電体３０及び負極集電体４０のそれぞれ（以下、単に「集電体」という場合がある）は、良導電性材料によって構成されている。集電体の構成材料としては、例えば電極板の構成材料と同じ材料が用いられる。集電体の厚さは、積層体５に用いられた電極板の厚さより大きくてもよい。ここでは、集電体は、積層方向からみて積層体５（蓄電セル２）よりも大きく構成されており、スペーサ１４の外側面１４ｂよりも外側に突出している。なお、スペーサ１４の外側面１４ｂは、スペーサ１４における空間Ｓに臨む内側面１４ａの反対側の面である。ただし、集電体は、積層方向からみて積層体５（蓄電セル２）よりも小さく構成されていてもよい（同程度に構成されてもよい）。この場合、積層方向からみて、集電体の外縁は、スペーサ１４の外側面１４ｂよりも内側に位置していてもよい。

以上の集電体は、一例として、端子を設けることで、当該端子を通じて蓄電装置１の充放電を行うために用いられ得る。或いは、集電体は、集電体を介して複数の蓄電装置１を積層することにより、複数の蓄電装置１を電気的に接続するために用いられ得る。なお、集電体は、積層体５（蓄電セル２）を冷却するための冷却機能を有することができる。その場合、集電体は、例えば面内方向に延在する流路を備えており、当該流路内に冷却媒体を流すことにより積層体５との間で熱交換を行ってもよい。

積層体５の一端に配置された第１電極板２０と正極集電体３０との間、又は積層体５の他端に配置された第２電極板２１と負極集電体４０との間には、両部材間の導電接触を良好にする目的で、導電層（不図示）が更に配置されていてもよい。この場合、導電層は、電極板の他方面２０ｂ，２１ｂに密着していてもよい。導電層は、例えば電極板の硬度よりも低い硬度を有している。導電層は、アセチレンブラック又はグラファイト等のカーボンを含む層であってもよく、Ａｕを含むメッキ層であってもよい。

図２は、図１に示された蓄電装置の模式的な平面図である。図２では、積層体５の一端及び他端に設けられた集電体が省略されている。図１，２に示されるように、積層体５は、積層方向に沿って延在する外側面（積層体側面）Ｐを有している。ここでは、積層方向からみて積層体５が四角形状であることから、積層体５は、当該四角形の４辺のそれぞれに相当する４つの外側面（積層体側面）Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を有することとなる。外側面Ｐは、積層方向に沿って配列された複数のスペーサ１４の外側面１４ｂと、互いに隣り合うスペーサ１４の間に露出された電極板の側端面と、によって構成されている。蓄電装置１は、外側面Ｐに設けられたシール部材５０をさらに備える。

シール部材５０は、積層体５を封止するための絶縁性の部材である。シール部材５０は、全ての外側面Ｐ１～Ｐ４にわたって一体的に設けられている。シール部材５０は、外側面Ｐ、すなわち、スペーサ１４の外側面１４ｂと、互いに隣り合うスペーサ１４の間に露出する電極板の側端面と、に設けられている（接触されている）。すなわち、シール部材５０は、互いに隣り合うスペーサ１４の間に入り込むことにより、互いに隣り合う蓄電セル２間における第１電極板２０及び第２電極板２１の側端面（界面）を封止する。また、シール部材５０は、積層方向について、正極集電体３０から負極集電体４０にわたって延在している。なお、ここでは、スペーサ１４の外側面１４ｂは、電極板の側端面よりも外側に位置している。この場合には、シール部材５０は、スペーサ１４の外側面１４ｂのみに接触していてもよい。

そして、シール部材５０は、積層体５の一端では正極集電体３０の一方面３０ａに接触されると共に、積層体５の他端では負極集電体４０の一方面４０ａに接触されている。これにより、シール部材５０は、蓄電セル２のそれぞれを含む積層体５の全体を取り囲んで封止している。なお、ここでは、シール部材５０は、外側面Ｐ１に設けられた部分５１、外側面Ｐ２に設けられた部分５２、外側面Ｐ３に設けられた部分５３、及び、外側面Ｐ４に設けられた部分５４からなる。

以上のシール部材５０の材料は、例えば、シリコンゴム、ポリオレフィン、又はウレタンゴム等を用いることができる。特に、シール部材５０の材料は、少なくとも部分５１～５４のうちの１つの部分の弾性率が、スペーサ１４の弾性率よりも小さくなるように選択され得る。換言すれば、シール部材５０は、少なくとも、複数の外側面Ｐ１～Ｐ４のうちの少なくとも１つに設けられた部分が、スペーサ１４よりも小さい弾性率を有する低弾性率部Ｌとされている。ここでは、一例として、シール部材５０の全ての部分５１～５４が一様の弾性率を有しており、低弾性率部Ｌとされている。また、シール部材５０の低弾性率部Ｌの弾性率は、１０ＭＰａ以上６００ＭＰａ以下程度であり、スペーサ１４の弾性率は１００ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下程度である。

このようなシール部材５０は、例えば、複数の蓄電セル２を積層して積層体５を構成すると共に、積層体５の両端に集電体を配置した後に、積層体５の外側面Ｐに対して未硬化の上記材料を塗布して硬化させることにより形成され得る。シール部材５０が溶融した状態の材料をスペーサ１４に塗布することで形成される場合、シール部材５０を形成する際にスペーサ１４に与える熱影響を低減する目的から、シール部材５０を構成する材料を、スペーサ１４を構成する材料の融点よりも低い融点の材料とすることができる。

図３は、図１に示された蓄電装置の一部の側面図である。図１，３に示されるように、シール部材５０の外側面５０ｓには、複数の溝部６０が設けられている。シール部材５０の外側面５０ｓは、シール部材５０におけるスペーサ１４の外側面１４ｂに臨む（接触する）面と反対側の面である。複数の溝部６０は、積層方向に交差する方向（第２方向）からみたとき、互いに平行に、且つ、積層方向に直交する方向に沿って延在している。溝部６０は、一例として、シール部材５０の全ての部分５１～５４に設けられている。なお、ここでは、各溝部６０は、シール部材５０の厚さ（外側面Ｐに交差する方向の寸法）が積層方向に沿って漸増する部分と、シール部材５０の厚さが最も厚くなる最厚部６０ａと、シール部材５０の厚さが積層方向に沿って漸減する部分と、シール部材５０の厚さが最も薄くなる最薄部６０ｂと、が交互に配列されることにより構成されている。

したがって、ここでは、シール部材５０は、積層方向に沿って厚さが一定となる平坦部分を含まないが、平坦部分を含んでもよい。例えば、シール部材５０の厚さが全体的に積層方向に沿って漸増又は漸減することなく、段差状に（段階的に）シール部材５０の厚さが変化してもよい。なお、溝部６０が設けられず、シール部材５０の全体の厚さが一定であってもよい。また、ここでは、シール部材５０は、相対的に厚い部分において、正極集電体３０の一方面３０ａ及び負極集電体４０の一方面４０ａに接触されている。具体的には、シール部材５０と、一方面３０ａ又は一方面４０ａとが接触する部分が最厚部６０ａとなるように溝部６０が形成され得る。さらに、ここでは、シール部材５０の相対的に厚い部分が、互いに隣り合うスペーサ１４の間に露出する電極板の側端面上に配置されている。具体的には、最厚部６０ａと、互いに隣り合う蓄電セル２間における第１電極板２０及び第２電極板２１の界面とが一致するように溝部６０が形成され得る。すなわち、本実施形態では溝部６０は、蓄電セル２の積層数と同じ本数だけ設けられる。なお、溝部６０の本数は任意である。溝部６０の本数と蓄電セル２との積層数が異なる場合には、最薄部６０ｂと、互いに隣り合う蓄電セル２間における第１電極板２０及び第２電極板２１の界面とが一致しないように溝部６０が設けられることが好ましい。

本実施形態では、シール部材５０の厚さは、最厚部６０ａにおいて、スペーサ１４の内側面１４ａと外側面１４ｂとの間の厚さよりも薄くなっている。シール部材５０の厚さは、一例として、最も薄い部分において１ｍｍ程度とすることができる。

図４は、図１に示された蓄電装置の一部を拡大して示す断面図である。図２，４に示されるように、蓄電装置１は、蓄電セル２のそれぞれに対し、電圧検出線５５が設けられている。ここでは、電圧検出線５５は、蓄電セル２の状態として蓄電セル２のそれぞれの電圧を検出するために用いられる。電圧検出線５５は、シール部材５０の外側から隣り合う２つの蓄電セル２のスペーサ１４の間を通り、積層体５の内側に至るように設けられている。

より具体的には、電圧検出線５５は、一端部５５ａと一端部５５ａの反対側の他端部５５ｂとを含む。電圧検出線５５の一端部５５ａは、積層体５の内部に配置され、他端部５５ｂはシール部材５０の外部に配置されている。シール部材５０の外部とは、積層方向からみてシール部材５０の外周面よりも外側（積層体５の反対側）である。したがって、電圧検出線５５は、一端部５５ａと他端部５５ｂとの間において、積層方向からみたときにスペーサ１４及びシール部材５０に重なる部分を含む。電圧検出線５５のそれぞれは、シール部材５０の外側面５０ｓから突出している。

電圧検出線５５の一端部５５ａは、互いに隣り合う蓄電セル２のうちの一方の蓄電セル２の（第１電極板２０の）他方面２０ｂと、他方の蓄電セル２の（第２電極板２１の）他方面２１ｂとの間に介在され、それらの他方面２０ｂ，他方面２１ｂに接触している。これにより、電圧検出線５５は、互いに隣り合う蓄電セル２のうちの一方の蓄電セル２の第１電極板２０及び他方の蓄電セル２の第２電極板２１に電気的に接続されている。なお、一端部５５ａは、積層方向からみて正極活物質層２２及び負極活物質層２３が対向する領域に至らないよう、第１電極板２０及び第２電極板２１の活物質層が設けられていない領域にのみ介在する。

本実施形態では、電圧検出線５５のシール部材５０からの引出部分は、シール部材５０のうちの一部に集約されている。一例として、ここでは、全ての電圧検出線５５が、シール部材５０のうちの外側面Ｐ１に設けられた部分５１から外部に引き出されている。上述したように、ここでは、シール部材５０の全ての部分５１～５４が低弾性率部Ｌとされている。したがって、シール部材５０のうち、電圧検出線５５が突出している外側面Ｐ１に設けられた部分５１は、低弾性率部Ｌとなる。なお、シール部材５０における電圧検出線５５の引出部分は、隣り合う電圧検出線５５同士の接触を避けるために、積層方向に交差する方向に沿って互いにオフセットされている（すなわち、積層方向からみて重複が避けられている）。また、電圧検出線５５は、シール部材５０の相対的に厚い部分（最厚部６０ａ）から引き出されている。

以上説明したように、蓄電装置１では、積層体５は、積層方向に沿って積層された複数の蓄電セル２を含む。蓄電セル２は、それぞれ、互いに積層された正極１１及び負極１２と、それらの間に設けられたスペーサ１４とを含む。一方、積層体５における積層方向に沿って延在する複数の外側面Ｐには、積層体５を封止するためのシール部材５０が設けられている。そして、全ての外側面Ｐに設けられたシール部材５０は、蓄電セル２を構成するスペーサ１４よりも小さい弾性率を有する低弾性率部Ｌである。このような構成によれば、何らかの要因によって膨張やズレ等の変形が蓄電セル２に生じたときに、相対的に変形しやすいシール部材５０が、シール性を確保しつつ当該変形に追従して十分に変形可能である。したがって、この蓄電装置１によれば、シール性を向上させることができる。

なお、蓄電装置１では、第１電極板２０は、一方面２０ａの反対側の他方面２０ｂを含み、第２電極板２１は、一方面２１ａの反対側の他方面２１ｂを含み、積層体５は、一の蓄電セル２の第１電極板２０の他方面２０ｂと、別の蓄電セル２の第２電極板２１の他方面２１ｂと、が重ね合わされるように、複数の蓄電セル２を積層することにより構成されている。このため、互いに隣り合う蓄電セル２の間に、電極板同士が重ね合された部分が発生する。したがって、蓄電セル２同士の積層ずれのおそれがあることから、相対的に変形しやすいシール部材５０によるシール性の確保がより有効となる。

なお、蓄電装置１は、互いに隣り合う他方面２０ｂと他方面２１ｂとの間に介在され、第１電極板２０及び第２電極板２１の少なくとも一方に接続されることにより、蓄電セル２の状態を検出するための電圧検出線５５をさらに備え、電圧検出線５５は、シール部材５０から外部に突出しており、シール部材５０のうち、少なくとも電圧検出線５５が突出している外側面Ｐに設けられた部分は、低弾性率部Ｌである。このため、外側面Ｐから突出している電圧検出線５５の根元を、シール部材５０のうちの比較的柔らかい部分で支持することができる。これにより、電圧検出線５５の振動をシール部材５０で吸収して電圧検出線５５の断線を抑制することができる。

なお、蓄電装置１は、積層方向における積層体５の一端及び他端のそれぞれに設けられた正極集電体３０及び負極集電体４０をさらに備え、シール部材５０には、外側面Ｐに交差する方向から見て積層方向と交差する方向に延在する溝部６０が形成されている。この場合、溝部６０によって、正極集電体３０及び負極集電体４０の間における外側面Ｐの沿面距離が延長される。このため、例えば、シール部材５０が全体的に平坦な場合と比較して、シール部材５０の表面に結露等により生じた水が外側面Ｐの途中で途切れやすくなる。この結果、正極集電体３０及び負極集電体４０の間の短絡が抑制される。

なお、上述したように、積層方向から見たとき、集電体が積層体５（蓄電セル２）よりも小さく構成される結果、集電体の外縁がスペーサ１４の外側面１４ｂよりも内側に位置する場合、集電体の外縁がスペーサ１４の外側面１４ｂよりも外側に位置する場合と比較して、集電体間の短絡が生じにくい。しかし、このような場合でも、シール部材５０の外側面５０ｓに上述した溝部６０が設けられていることにより、正極集電体３０及び負極集電体４０の間における外側面Ｐの沿面距離が延長される結果、より確実に正極集電体３０及び負極集電体４０の間の短絡を抑制できる。

また、蓄電装置１では、スペーサ１４は、第１電極板２０と第２電極板２１との間の空間Ｓに臨む内側面１４ａと、内側面１４ａの反対側の外側面１４ｂと、を含み、外側面Ｐに交差する方向におけるシール部材５０の厚さは、スペーサ１４の内側面１４ａと外側面１４ｂとの間の厚さよりも薄い。このため、蓄電装置１の大型化を抑制しつつ、シール性を確保することができる。

なお、蓄電装置１では、シール部材５０の融点は、スペーサ１４の融点よりも低い。このため、シール部材５０を溶着や流し込み等で形成する場合に、スペーサ１４に与える熱影響を低減し、シール性の低下を抑制できる。

以上の実施形態は、本発明の一側面を説明したものである。したがって、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、任意に変形され得る。

上記実施形態では、溝部６０は、積層方向に交差する方向（第２方向）から見て、積層方向に直交する方向に延在しているが、溝部６０が延在する方向については、様々なものを採用することができる。図５は、変形例に係る溝部を示す側面図である。例えば図５（ａ），（ｂ）に示されるように、溝部６０は、積層方向に交差する方向（第２方向）からみて、互いに平行であり、且つ、積層方向に対して斜めに延在していてもよい。溝部６０の傾斜角度は、例えば溝部６０をつたって移動する水分を誘導するための任意の角度に設定され得るが、図示の例では、４５度程度である。ここでは、シール部材５０の少なくとも１つの部分（部分５１～５４）内では、全ての溝部６０が同一方向に延在している。

一方、例えば図５（ｂ）に示されるように、シール部材５０の少なくとも１つの部分（部分５１～５４）内において、互いに傾斜角度が異なる複数のグループの溝部６０Ａ，６０Ｂが形成されていてもよい。ここでは、積層方向に交差する方向（第２方向）からみたとき、シール部材５０の少なくとも１つの部分内に、積層方向に沿って配列された複数の溝部６０Ａであって、積層方向に対して一方向に傾斜する複数の溝部６０Ａを含む第１のグループと、積層方向に沿って配列された複数の溝部６０Ｂであって、積層方向に対して別方向に傾斜する複数の溝部６０Ｂの第２のグループと、が形成されている。図示の例では、溝部６０Ｂの傾斜角度は、溝部６０Ａの傾斜角度に直交するように設けられている。この場合、これらのグループの境界に向けて水分を誘導することが可能となる。このような溝部６０，６０Ａ，６０Ｂが形成されていることにより、シール部材５０の外側面５０ｓに結露等により生じた水を所望の方向に誘導することができる。

図５（ａ）及び（ｂ）に示される変形例では、上記実施形態と同様に、複数の溝部６０がそれぞれ平行に形成されている。溝部６０が積層方向に対して傾いている角度の大きさは、本発明の効果を奏する限りにおいて、適宜変更することができる。本変形例に係る蓄電装置１では、このような溝部６０が形成されていることにより、シール部材５０の表面に結露等により生じた水を所望の方向に誘導することができる。これにより、例えば水はけのよい排水口等に向けて結露水を誘導することにより、シール部材５０の外側面５０ｓの水切れがよくなる。したがって、上記構成によれば、正極集電体３０及び負極集電体４０の間の短絡がより確実に抑制される。

また、上記実施形態では、溝部６０は、シール部材５０の厚さが積層方向に沿って漸増する部分と漸減する部分とが交互に配列されることにより構成されていた。しかし、溝部６０の構成はこれに限定されない。例えば、図６の（ａ）に示されるように、溝部６０は、シール部材５０の厚さが積層方向に沿って漸増する部分と不連続に減少する部分とが交互に配列されることで構成されてもよい。或いは、図６の（ｂ）に示されるように、溝部６０は、シール部材５０の厚さが漸増する部分と漸減する部分とが交互に配列され、且つ、それらの接続部分が滑らかに形成されて（面取りされて）構成されてもよい。

また、上記実施形態では、シール部材５０の全ての部分５１～５４が、一様の弾性率とされ、スペーサ１４の弾性率よりも低い弾性率を有する低弾性率部Ｌとされていた。しかし、シール部材５０の部分５１～５４のうち、少なくとも１つが低弾性率部Ｌであればよく、他の部分はスペーサ１４の弾性率と例えば同等の弾性率を有していてもよい。一例として、電圧検出線５５の保護の観点からは、シール部材５０の部分５１～５４のうち、電圧検出線５５が突出している外側面Ｐ１に設けられた部分５１が少なくとも低弾性率部Ｌであればよい。さらに、シール部材５０の全ての部分５１～５４の間で弾性率に分布を形成することもできる。この場合も、シール部材５０のうち、電圧検出線５５が突出している外側面Ｐ１に設けられた部分５１が、別の外側面Ｐ２～Ｐ４に設けられた部分５２～５４よりも小さい弾性率を有していればよい。この場合、シール部材５０のうち、電圧検出線５５が突出している外側面Ｐ１以外の外側面Ｐ２～Ｐ４に設けられた部分５２～５４が、部分５１に対して相対的に高弾性率となる。このため、全体の剛性を確保したまま電圧検出線５５の断線を抑制することができる。なお、この場合には、シール部材５０の全ての部分５１～５４が低弾性率部Ｌであってもよいし、一部が低弾性率部Ｌでなくてもよい。

１…蓄電装置（蓄電モジュール）、２…蓄電セル、５…積層体、１１…正極（第１電極）、１２…負極（第２電極）、１４…スペーサ、１４ａ…内側面、１４ｂ…外側面、２０…第１電極板、２０ａ…一方面（第１面）、２０ｂ…他方面（第３面）、２１…第２電極板、２１ａ…一方面（第２面）、２１ｂ…他方面（第４面）、２２…正極活物質層（第１活物質層）、２３…負極活物質層（第２活物質層）、３０…正極集電体（集電体）、４０…負極集電体（集電体）、５０…シール部材、５５…電圧検出線（検出線）、６０…溝部、Ｌ…低弾性率部、Ｐ…外側面（積層体側面）、Ｓ…空間。

Claims (8)

1. 第１方向に沿って積層された複数の蓄電セルを含む積層体と、
   前記積層体を封止するためのシール部材と、
   を備え、
   前記積層体は、前記第１方向に沿って延在する外側面である複数の積層体側面を含み、
   前記シール部材は、前記複数の積層体側面に接触して設けられており、
   前記蓄電セルは、
   前記第１方向に交差する第１面を含む第１電極板と、前記第１面に設けられた第１活物質層とを含む第１電極と、
   前記第１方向に交差する第２面を含む第２電極板と、前記第２面に設けられ、前記第１活物質層と異なる極性の第２活物質層とを含み、前記第２活物質層が前記第１活物質層に対向するように前記第１電極に積層された第２電極と、
   前記第１方向から見て前記第１活物質層及び前記第２活物質層を囲うように前記第１電極板と前記第２電極板との間に設けられたスペーサと、
   を含み、
   前記シール部材のうち、少なくとも１つの前記積層体側面に設けられた部分は、前記スペーサよりも小さい弾性率を有する低弾性率部である、
   蓄電モジュール。
2. 前記第１電極板は、前記第１面の反対側の第３面を含み、
   前記第２電極板は、前記第２面の反対側の第４面を含み、
   前記積層体は、一の前記蓄電セルの前記第１電極板の前記第３面と、別の前記蓄電セルの前記第２電極板の前記第４面と、が重ね合されるように、複数の前記蓄電セルを積層することにより構成されている、
   請求項１記載の蓄電モジュール。
3. 互いに隣り合う前記第３面と前記第４面との間に介在され、前記第１電極板及び前記第２電極板の少なくとも一方に接続されることにより、前記蓄電セルの状態を検出するための検出線をさらに備え、
   前記検出線は、前記シール部材から外部に突出しており、
   前記シール部材のうち、少なくとも前記検出線が突出している前記積層体側面に設けられた部分は、前記低弾性率部である、
   請求項２記載の蓄電モジュール。
4. 前記シール部材のうち、前記検出線が突出している前記積層体側面に設けられた部分は、別の前記積層体側面に設けられた部分よりも小さい弾性率を有する、
   請求項３記載の蓄電モジュール。
5. 前記第１方向における前記積層体の一端及び他端のそれぞれに設けられた一対の集電体をさらに備え、
   前記シール部材には、前記積層体側面に交差する第２方向から見て前記第１方向と交差する方向に延在する溝部が形成されている、
   請求項１～４のいずれか一項記載の蓄電モジュール。
6. 前記第２方向から見て、前記溝部は、前記第１方向に対して斜めに延在している、
   請求項５記載の蓄電モジュール。
7. 前記スペーサは、前記第１電極板と前記第２電極板との間の空間に臨む内側面と、前記内側面の反対側の外側面と、を含み、
   前記積層体側面に交差する方向における前記シール部材の厚さは、前記スペーサの前記内側面と前記外側面との間の厚さよりも薄い、
   請求項１～６のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
8. 前記シール部材の融点は、前記スペーサの融点よりも低い、
   請求項１～７のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。

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