JP2022110002A - 蓄電デバイス、蓄電デバイス集合体、移動体 - Google Patents

蓄電デバイス、蓄電デバイス集合体、移動体 Download PDF

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Abstract

【課題】放電時の高出力化及び急速充電が可能な蓄電デバイスを提供する。【解決手段】放電時の高出力化及び急速充電が可能な蓄電デバイスを提供する。熱接着性樹脂層３８を有する積層体の外装部材２０に蓄電素子１１が封入された蓄電デバイス１０において、外装部材２０が、一面に略長方形の開口部１６ａを開口して所定の深さに形成されるとともに蓄電素子１１を収納する収納部１６と、開口部１６ａの周縁から外周側に突出するフランジ部１７と、開口部１６ａを覆いフランジ部１７と熱接着する蓋部１８と、を有し、蓄電素子１１が、開口部１６ａの対向する長辺側からそれぞれ外側に突出してフランジ部１７と蓋部１８とで挟持される一対の電極端子１２、１３を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、蓄電デバイス、それを用いた蓄電デバイス集合体、及び移動体に関する。
従来の蓄電デバイスは特許文献１に開示される。この蓄電デバイスは、外装部材に蓄電素子が封入される。蓄電素子はセパレータを介して正極板と負極板とを対向配置し、正極板と負極板との間には電解質が配される。正極板及び負極板には電極端子がそれぞれ接続され、接続端子は外装部材の外側に突出する。
特許第３８５２１１０号公報（第３頁～第５頁、第１図）
しかしながら、上記従来の蓄電デバイスによると、対向する電極端子間の距離が長くなるに従って、蓄電素子の内部抵抗が大きくなる。このため、放電時の出力が低下し、充電完了まで時間がかかる問題があった。
本発明は、放電時の高出力化及び急速充電が可能な蓄電デバイス、それを用いた蓄電デバイス集合体及び移動体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は、熱接着性樹脂層を有する積層体の外装部材に蓄電素子が封入された蓄電デバイスにおいて、前記外装部材が、一面に略長方形の開口部を開口して所定の深さに形成されるとともに前記蓄電素子を収納する収納部と、前記開口部の周縁から外周側に突出するフランジ部と、前記開口部を覆い前記フランジ部と熱接着する蓋部と、を有し、前記蓄電素子が、前記開口部の対向する長辺側からそれぞれ外側に突出して前記フランジ部と前記蓋部とで挟持される一対の電極端子を有することを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスにおいて、前記電極端子の幅は、前記開口部の長手方向の長さの１／２よりも大きいことを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスにおいて、前記開口部は、長手方向の長さが短手方向の長さの１．５倍以上３０倍以下であることを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスにおいて、前記電極端子の幅は、５ｃｍ以上１００ｃｍ以下であることを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスにおいて、前記電極端子は、前記フランジ部の外縁から０．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下外側に突出することを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスにおいて、前記外装部材の流れ方向が、前記電極端子の幅方向と直交することを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイスを前記収納部の深さ方向に複数並設した蓄電デバイス集合体において、前記収納部の深さ方向に並ぶ複数の前記電極端子を電気的に接続する回路基板を備え、前記回路基板は、前記電極端子が挿通されるスリットと、前記スリットに挿通された前記電極端子と電気接続する電極パターンを有することを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイス集合体において、前記スリットから突出する前記電極端子の先端部は、屈曲して前記電極パターンと電気接続されていることを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイス集合体において、冷媒が流通する冷媒流路を内部に有し、前記回路基板上に配置して前記電極端子に接触又は近接する冷却板を備えることを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイス集合体と、前記蓄電デバイス集合体から電力供給される駆動モータと、前記駆動モータにより駆動される移動体であって、前記収納部の深さ方向が、移動体本体の前後方向に配置され、前記開口部の長手方向が、移動体本体の左右方向に配置され、前記開口部の短手方向が、移動体本体の高さ方向に配置されることを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイス集合体と、前記蓄電デバイス集合体から電力供給される駆動モータと、前記駆動モータにより駆動される移動体であって、前記収納部の深さ方向が、移動体本体の左右方向に配置され、前記開口部の長手方向が、移動体本体の前後方向に配置され、前記開口部の短手方向が、移動体本体の高さ方向に配置されることを特徴としている。
また本発明は上記構成の蓄電デバイス集合体と、前記蓄電デバイス集合体から電力供給される駆動モータと、前記駆動モータにより駆動される移動体であって、前記収納部の深さ方向が、移動体本体の高さ方向に配置されることを特徴としている。
本発明によると、蓄電素子が収納される外装部材の収納部は、一面に略長方形の開口部を開口して蓋部に覆われる。また、蓄電素子は開口部の対向する長辺側からそれぞれ外側に突出する一対の電極端子を有する。これにより、対向する電極端子間の距離を狭めて蓄電素子を形成することができる。従って、充放電時における蓄電素子の内部抵抗を低減でき、放電時の高出力化及び急速充電が可能な蓄電デバイス、それを用いた蓄電デバイス集合体及び移動体を提供できる。また、電極端子は、開口部の長手方向の長さに応じて幅を大きく形成することができ、電気伝導率が向上する。従って、より高い電圧を印加し、充電時間をより短縮できる。また、電極端子及び蓄電素子の発熱を低減して劣化を低減できる。
本発明の第１実施形態の電動自動車を示す側面図 本発明の第１実施形態の電動自動車を示す上面図 本発明の第１実施形態の電動自動車の蓄電デバイス集合体を示す斜視図 本発明の第１実施形態の電動自動車の蓄電デバイス集合体を示す斜視図 本発明の第１実施形態の電動自動車の蓄電デバイス集合体を示す側面断面図 本発明の第１実施形態の電動自動車の蓄電デバイスを示す斜視図 本発明の第１実施形態の電動自動車の蓄電デバイスを示す分解斜視図 本発明の第１実施形態の電動自動車の蓄電デバイスの外装部材の包装材の積 層構造を示す断面図 本発明の第１実施形態の電動自動車の蓄電デバイスの成形工程を説明する説 明図 本発明の第１実施形態の電動自動車の蓄電デバイスの成形工程の変形例を 説明する説明図 本発明の第２実施形態の電動自動車の蓄電デバイスを示す分解斜視図 本発明の第３実施形態の電動自動車を示す上面図
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１、図２は第１実施形態の電動自動車１の側面図及び上面図を示している。電動自動車（移動体）１は車輪２を駆動する動力源として駆動モータ３を備えている。電動自動車１の車体（移動体本体）のフロア下には駆動モータ３に電力を供給する駆動源として蓄電デバイス集合体５が設置される。
図３、図４は蓄電デバイス集合体５の斜視図を示しており、図４は冷却板５０を図示しない。図５は、蓄電デバイス集合体５の側面断面図を示している。蓄電デバイス集合体５は、複数並設された蓄電デバイス１０と、回路基板４０と、冷却板５０と、を有する。
蓄電デバイス１０には金属から成る正極の電極端子１２及び負極の電極端子１３（図６参照）が設けられる。蓄電デバイス１０を配列したときに電極端子１２は、蓄電デバイス集合体５の上面側に配列し、電極端子１３は、蓄電デバイス集合体５の下面側に配列する。なお、電極端子１２、１３の正極及び負極を逆にしてもよい。
回路基板４０は、複数の電極端子１２、１３をそれぞれ電気的に接続して複数の蓄電デバイス１０を容易に並列接続できる。回路基板４０は、並設された蓄電デバイス１０の上面及び下面にそれぞれ配置される。回路基板４０は、スリット４１と、電極パターン４２と、接続端子４３と、を有する。スリット４１は、並設された蓄電デバイス１０と同数設けられ、Ｙ方向（蓄電デバイス１０の並設方向）に配列される。各スリット４１は、回路基板４０をＺ方向（上下方向）に貫通して形成され、Ｘ方向に延びる（図５参照）。
蓄電デバイス集合体５の上面側に配置される回路基板４０の上面には、接続端子４３を接続した電極パターン４２が配置される。スリット４１には、後述する周縁シール部２１及び電極端子１２が挿通される。スリット４１に挿通された周縁シール部２１及び電極端子１２は、回路基板４０の上面側に折曲される。電極端子１２の先端部は、屈曲して電極パターン４２とスポット溶接、半田付け等により電気接続される。これにより、電極パターン４２を介して複数の電極端子１２と接続端子４３とが電気接続される。
蓄電デバイス集合体５の下面側に配置される回路基板４０の下面には、接続端子４３を接続した電極パターン（不図示）が配置される。スリット４１に挿通された周縁シール部２１及び電極端子１３は、回路基板４０の下面側に折曲される。電極端子１３の先端部は、屈曲して電極パターンとスポット溶接、半田付け等により電気接続される。これにより、電極パターン（不図示）を介して複数の電極端子１３と接続端子４３とが電気接続される。
周縁シール部２１を折曲させることにより、蓄電デバイス集合体５の高さを小さくすることができる。なお、本実施形態では、電極端子１２、１３の先端部を屈曲して電極パターンと電気接続させたが、屈曲させずに溶接により電気接続させてもよい。
冷却板５０は、電極端子１２、１３に接触して回路基板４０上に各々配置され、内部に冷媒が流通する冷媒流路５１を有する。冷媒流路５１は、電動自動車１に搭載されるラジエータ（不図示）から延びる配管が接続される。冷却媒体は、冷媒ポンプ（不図示）により循環し、回路基板４０に接続された電極端子１２、１３を冷却する。このとき、電極端子１２、１３の先端部を屈曲させることにより、冷却板５０と対向する面積が大きくなり冷却効率が向上する。なお、冷却板５０は、電極端子１２、１３に近接してもよい。
なお、蓄電デバイス集合体５は、外装容器（不図示）により包装してパッケージ化されてもよい。このとき、外装容器は、熱接着性樹脂層、金属箔及び基材層を積層した積層体により形成することができる。また、蓄電デバイス集合体５と外装容器との間の空間に充填材（不図示）を充填し、熱接着性樹脂層を熱接着して外装容器を密封してもよい。また、外装容器を射出成形品により形成してもよい。
図６、図７は蓄電デバイス１０の斜視図及び分解斜視図を示している。なお、図６の蓄電デバイス１０は、蓄電デバイス集合体５に組み込む前の状態を示す。蓄電デバイス１０は外装部材２０に蓄電素子１１を封入した二次電池から成っている。蓄電デバイス１０として例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムイオン全固体電池、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル鉄蓄電池、ニッケル亜鉛蓄電池、酸化銀亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池等が用いられる。
蓄電素子１１は正極板と負極板（いずれも不図示）とを絶縁体のセパレータ（不図示）を介して対向配置して形成される。正極板及び負極板にはそれぞれ電極端子１２、１３が接続される。長尺状のセパレータ、正極板及び負極板を重ねた状態で巻回して蓄電素子１１を形成することができる。シート状の正極板、セパレータ、負極板、セパレータの順に複数段に積層して蓄電素子１１を形成してもよい。また、長尺状のセパレータ、正極板及び負極板を折り畳みにより積層して蓄電素子１１を形成してもよい。
正極板と負極板との間には電解質が配される。本実施形態では電解質が電解液から成り、外装部材２０の内部に充填される。電解質として固体電解質またはゲル電解質を用いてもよい。
外装部材２０は内面に熱接着性樹脂層３８（図８参照）を有した積層体から成る包装材１５及び包装材２５を備えている。
図８は包装材１５の積層構造を示す断面図である。包装材２５は包装材１５と同じ積層構造になっている。包装材１５及び包装材２５は基材層３４、バリア層３６、熱接着性樹脂層３８を順に積層して形成される。包装材１５及び包装材２５の厚みは強度を考慮して５０μｍ以上が望ましく、蓄電デバイス１０の軽量化を考慮して４００μｍ以下が望ましい。
基材層３４は絶縁性を有し、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムにより形成される。基材層３４の厚みは例えば、１０μｍ以上７５μｍ以下に形成される。耐熱性の向上のために一軸延伸フィルムまたは二軸延伸フィルムにより基材層３４を形成するとより望ましい。
また、耐ピンホール性、絶縁性等の向上のために、異なる素材の樹脂フィルムを複数積層して基材層３４を形成してもよい。この時、複数の樹脂フィルムはポリウレタン系、アクリル系等の接着剤により接着される。本実施形態では、ポリエチレンテレフタレート（厚み１２μｍ）とナイロン（厚み１５μｍ）とを接着剤（厚み４μｍ）により積層して基材層３４を形成している。
バリア層３６は金属箔により形成され、水蒸気、酸素、光等の侵入を防止する。バリア層３６を形成する金属として、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン等を用いることができる。バリア層３６の厚みは例えば、１０μｍ以上３００μｍ以下に形成される。基材層３４とバリア層３６とはポリウレタン系、アクリル系等の接着剤（不図示）により接着される。本実施形態では厚み４０μｍのアルミニウム箔によりバリア層３６を形成している。
熱接着性樹脂層３８は熱接着性を有する樹脂であればよく、例えばポリプロピレン、酸変性ポリプロピレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等の熱接着性樹脂により形成される。異なる素材の樹脂を複数積層して熱接着性樹脂層３８を形成してもよい。熱接着性樹脂層３８の厚みは例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下に形成される。熱接着性樹脂層３８はバリア層３６上に押出して形成される。熱接着性樹脂層３８を形成するフィルムをバリア層３６上に接着剤を介して接着してもよい。
本実施形態では、バリア層３６上に酸変性ポリプロピレン（厚み４０μｍ）、ポリプロピレン（厚み４０μｍ）を順に押出して熱接着性樹脂層３８を形成している。
図６、図７において、外装部材２０は包装材１５と包装材２５とがＸ方向に連続して一体に形成される。包装材１５は収納部１６及びフランジ部１７を有している。包装材１５は冷間成形によってフランジ部１７に対して収納部１６を所定の深さに凹設して形成される。収納部１６は一面に略長方形の開口部１６ａを開口し、蓄電素子１１を収納する。フランジ部１７は開口部１６ａの周縁から外周側に突出して形成される。包装材２５は矩形のシート状に形成される。包装材２５はフランジ部１７と熱接着され、開口部１６ａを覆う蓋部１８を形成する。
電極端子１２、１３は、対向する開口部１６ａの長辺側からそれぞれ外側に突出してフランジ部１７と蓋部１８とで挟持された状態で熱接着される。蓄電素子１１は、一対の電極端子１２、１３間の距離を狭めて構成することにより、充放電時における内部抵抗を低減できる。これにより、放電時の高出力化及び急速充電が可能な蓄電デバイス１０を提供できる。
また、電極端子１２、１３は、開口部１６ａの長手方向の長さＡｘに応じて幅を大きく形成することができ、電極端子１２、１３の電気伝導率を向上することができる。従って、電極端子１２、１３の発熱を低減できる。これにより、充電時に高電圧を印加し、充電をより急速化できる。また、電極端子１２、１３及び蓄電素子１１の発熱を低減して劣化を低減できる。従って、高電圧の充放電を繰り返した場合であっても劣化し難い蓄電デバイス１０を提供できる。また、短時間で高電圧の充放電が可能であるためＢＥＶ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）以外にも、ＨＥＶ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、４８Ｖ電源のマイクロハイブリッド自動車の動力源としても好適に用いることができる。
また、電極端子１２、１３のＸ方向の幅Ｌは、開口部１６ａの長手方向の長さＡｘの１／２よりも大きい。これにより、蓄電デバイス１０の容量に対して電極端子１２、１３の幅Ｌが大きく形成される。従って、電極端子１２、１３の発熱をより低減できる。具体的には、電極端子１２、１３の幅Ｌは、５ｃｍ以上１００ｃｍ以下で形成される。さらに、１０ｃｍ以上１００ｃｍ以下が好ましく、１５ｃｍ以上１００ｃｍ以下がより好ましい。電極端子１２、１３の幅Ｌが１００ｃｍを超えると、電極端子１２、１３周辺の密封性が低下する。なお、本実施形態では図示しないが、電極端子１２、１３は、熱接着性を有するタブフィルム（不図示）を介してフランジ部１７と蓋部１８とで挟持されている。これにより、電極端子１２、１３周辺の密封性が向上する。
開口部１６ａは、長手方向の長さＡｘが短手方向の長さＡｚの１．５倍以上３０倍以下である。長さＡｘが長さＡｚの１．５倍よりも小さいと蓄電デバイス１０の容量が小さくなる。このため、長さＡｘを長さＡｚの１．５倍以上に形成し、蓄電デバイス１０の容量を大きくすることができる。また、長さＡｘが長さＡｚの３０倍を超えると包装材１５を容易に成形できないため歩留りが低下する。このため、長さＡｘを長さＡｚの３０倍以下に形成し、包装材１５の成形時の歩留りを向上することができる。また、長さＡｘを長さＡｚに対して大きく形成することにより、電極端子１２、１３の幅Ｌをより大きく形成することができ、電気伝導率がより向上する。
また、電極端子１２、１３は、フランジ部１７の外縁から０．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下外側に突出する。電極端子１２、１３は、フランジ部１７の外縁からの突出量が５０ｍｍより大きい場合、電気伝導率が低下する。また、フランジ部１７の外縁からの突出量が０．５ｍｍ未満の場合、電極端子１２、１３と回路基板４０とを接続する際の作業性が低下する。
収納部１６の深さＡｙは成形時のクラック等が発生しないように包装材１５のバリア層３６の厚みに応じて決められる。本実施形態では４０μｍの厚みのバリア層３６に対して収納部１６の深さを５ｍｍ～１０ｍｍに形成している。この時、収納部１６の深さ方向に垂直な面内の各コーナーＲは例えば約３ｍｍ、深さ方向に平行な面内の各コーナーＲは例えば約１．５ｍｍに形成される。尚、バリア層３６の厚みを大きくすることにより、収納部１６の深さを例えば、５ｍｍ～３０ｍｍに形成することができる。
蓄電デバイス１０は、収納部１６の深さ方向（Ｙ方向）が電動自動車１の前後方向に配置される。また、開口部１６ａの長手方向（Ｘ方向）が電動自動車１の左右方向に配置され、開口部１６ａの短手方向（Ｚ方向）が電動自動車１の高さ方向に配置される。
収納部１６は冷間成形により形成されるため深さを大きくすることが困難である。これに対して、収納部１６は開口部１６ａの２方向の長さＡｘ、Ａｚを深さ方向の深さＡｙよりも容易に大きくすることができる。このため、収納部１６の深さ方向（Ｙ方向）を電動自動車１の前後方向に配置することにより、複数の蓄電デバイス１０を積み重ねずに電動自動車１に設置して所望の電力を供給することができる。従って、積み重ねた際の加重による外装部材２０の破損を防止することができ、蓄電デバイス１０の信頼性を向上することができる。
また、収納部１６の短手方向（Ｚ方向）を高さ方向に配置するため、蓄電デバイス１０の高さを小さくして電動自動車１の居住性を向上することができる。この時、収納部１６はＸ方向に長く延びてＸ方向の長さＡｘがＺ方向の長さＡｚよりも大きいため、高さを抑制して容量の大きい蓄電デバイス１０を得ることができる。
なお、電動自動車１がセダンタイプまたはコンパクトカータイプの場合には、蓄電デバイス集合体５の高さは例えば１００ｍｍ以下に形成される。電動自動車１がＳＵＶタイプまたはワンボックスタイプの場合には、蓄電デバイス集合体５の高さは例えば１５０ｍｍ以下に形成される。
外装部材２０（包装材１５、２５）の流れ方向（ＭＤ）はＺ方向（電極端子１２、１３の幅方向と直交する方向）に配される。積層体を流れ方向に平行に折曲すると金属箔のクラックや樹脂フィルムのピンホールが発生する可能性が高くなる。しかし、包装材１５、２５の流れ方向が電極端子１２、１３の幅方向と直交するため、前述の図５において、Ｘ方向に沿って周縁シール部２１を折曲した際に外装部材２０のクラック及びピンホールの発生を抑制することができる。
包装材１５、２５の流れ方向（ＭＤ）は、バリア層３６の金属箔（アルミニウム合金箔等）の圧延方向（ＲＤ）に対応する。包装材１５、２５の直角方向ＴＤは金属箔の直角方向ＴＤに対応する。金属箔の圧延方向（ＲＤ）は圧延目により判別できる。
また、包装材１５、２５の熱接着性樹脂層３８の複数の断面を電子顕微鏡で観察して海島構造を確認し、熱接着性樹脂層３８の厚み方向に垂直な方向の島の径の平均が最大であった断面と平行な方向をＭＤと判断することができる。金属箔の圧延目により包装材１５、２５のＭＤを特定できない場合に、この方法によりＭＤを特定することができる。
具体的には、熱接着性樹脂層３８の長さ方向の断面と、当該長さ方向の断面と平行な方向から１０度ずつ角度を変更し、長さ方向の断面と垂直な方向までの各断面（合計１０の断面）について、それぞれ電子顕微鏡写真で観察して海島構造を確認する。次に、各断面上の個々の島について、熱接着性樹脂層３８の厚み方向に垂直な方向の両端を結ぶ直線距離によって島の径ｄを計測する。次に、各断面毎に、大きい方から上位２０個の島の径ｄの平均を算出する。そして、島の径ｄの平均が最も大きかった断面と平行な方向をＭＤと判断する。
図９は、蓄電デバイス１０の成形工程を説明する説明図である。蓄電デバイス１０は、成形加工された外装部材２０を準備する工程後、蓄電素子１１を外装部材２０により包装する包装工程を行って製造される。
外装部材２０を成形加工する成形工程はロール状の積層体の幅方向の一端部側に、冷間成形により収納部１６を所定間隔で複数凹設する。これにより、幅方向に連設された包装材１５、２５が流れ方向（ＭＤ）に複数形成される。この時、包装材１５、２５はロール状の積層体の流れ方向（ＭＤ）をＺ方向に配して形成される。その後、収納部１６に蓄電素子１１を収納し、隣接する収納部１６間を裁断する。
包装工程は、蓄電素子１１が収納された収納部１６内に電解液を充填する。次に、包装材２５を折曲して開口部１６ａを覆い、包装材１５のフランジ部１７に包装材２５の蓋部１８を熱接着する（図７参照）。これにより、収納部１６の周囲に沿う周縁シール部２１が形成され、収納部１６が封止される。これにより、蓄電素子１１が外装部材２０により包装される。
図１０は、蓄電デバイス１０の成形工程の変形例を説明する説明図である。成形工程では、狭幅のロール状の積層体を用いる場合に、流れ方向（ＭＤ）に冷間成形により収納部１６を所定間隔で複数凹設する。これにより、流れ方向（ＭＤ）に連設された包装材１５、２５が流れ方向（ＭＤ）に複数形成される。この時、包装材１５、２５はロール状の積層体の流れ方向（ＭＤ）をＸ方向に配して形成される。その後、収納部１６に蓄電素子１１を収納し、切断線２５ａに沿って隣接する包装材１５、２５間を裁断する。
なお、本実施形態では、成形工程において、包装材１５、２５を連設した状態で形成したが、包装材１５と包装材２５とをそれぞれ別のロール状の積層体により形成してもよい。
本実施形態によると、蓄電素子１１が収納される外装部材２０の収納部１６は、一面に略長方形の開口部１６ａを開口する。また、蓄電素子１１は開口部１６ａの対向する長辺側からそれぞれ外側に突出する一対の電極端子１２、１３を有する。これにより、対向する電極端子１２、１３間の距離を狭めて蓄電素子１１を形成することができる。従って、充放電時における蓄電素子１１の内部抵抗を低減でき、放電時の高出力化及び急速充電が可能な蓄電デバイス１０を提供できる。また、電極端子１２、１３は、開口部１６ａの長手方向の長さに応じて幅を大きく形成することができ、電気伝導率が向上する。従って、充電時により高い電圧を印加し、充電時間をより短縮できる。また、電極端子１２、１３及び蓄電素子１１の発熱を低減して劣化を低減できる。
また、電極端子１２、１３の幅Ｌは、開口部１６ａの長手方向の長さＡｘの１／２よりも大きい。また、開口部１６ａは、長さＡｘが短手方向の長さＡｚの１．５倍以上３０倍以下である。また、電極端子１２、１３の幅は、５ｃｍ以上１００ｃｍ以下である。また、電極端子１２、１３は、フランジ部１７の外縁から０．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下外側に突出する。これにより、蓄電デバイス１０の容量を確保しながら電極端子１２、１３の電気伝導率を向上できる。
また、外装部材２０（包装材１５、２５）の流れ方向（ＭＤ）はＺ方向（電極端子１２、１３の幅方向と直交する方向）に配される。これにより、Ｘ方向に沿って周縁シール部２１を折曲した際に外装部材２０のクラック及びピンホールの発生を抑制することができる。
また、蓄電デバイス１０を収納部１６の深さ方向（Ｙ方向）に複数並設した蓄電デバイス集合体５において、Ｙ方向に並ぶ複数の電極端子１２、１３を電気的に接続する回路基板４０を備える。回路基板４０は、電極端子１２、１３が挿通するスリット４１と、挿通された電極端子１２、１３と電気接続する電極パターン４２を有する。これにより、複数の蓄電デバイス１０を容易に並列接続できる。
また、スリット４１から突出する電極端子１２、１３の先端部は、屈曲して電極パターン４２と電気接続されている。これにより、蓄電デバイス集合体５の高さを小さくすることができる。
また、冷媒が流通する冷媒流路５１を内部に有し、回路基板４０上に配置される冷却板５０を有する。これにより、電極端子１２、１３を効率よく冷却できる。
また、蓄電デバイス１０は、収納部１６の深さ方向（Ｙ方向）が電動自動車（移動体）１の前後方向に配置される。また、開口部１６ａの長手方向（Ｘ方向）が電動自動車（移動体）１の前後方向に配置され、開口部１６ａの短手方向（Ｚ方向）が電動自動車（移動体）１の高さ方向に配置される。複数の蓄電デバイス１０を積み重ねずに電動自動車１に設置して所望の電力を供給することができる。従って、積み重ねた際の加重による外装部材２０の破損を防止することができ、蓄電デバイス１０の信頼性を向上することができる。
＜第２実施形態＞
次に、図１１は第２実施形態の蓄電デバイス１０の分解斜視図を示している。説明の便宜上、前述の図１～図１０に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は包装材２５の形状が第１実施形態と異なっており、その他の部分は第１実施形態と同様である。
包装材２５は包装材１５と同様に収納部２６及びフランジ部２７を有している。収納部２６は一面に略長方形の開口部２６ａを開口する。包装材１５の収納部１６及び包装材２５の収納部２６に蓄電素子１１が収納される。フランジ部２７は開口部２６ａの周縁から外周側に突出して形成される。
フランジ部１７及びフランジ部２７の熱接着性樹脂層３８（図６参照）を熱接着することにより、収納部１６及び収納部２６の周囲に沿う環状の周縁シール部２１が形成される。これにより、周縁シール部２１の内縁から所定の深さに形成される収納部１６及び収納部２６が周縁シール部２１によって封止される。なお、収納部１６及び収納部２６の合計した深さは、３０ｍｍ以下が好ましい。
蓄電デバイス１０は収納部１６、２６の深さ方向（Ｙ方向）を電動自動車１の前後方向に配置される。また、開口部２６ａの長手方向（Ｘ方向）を電動自動車１の左右方向に配置され、短手方向（Ｚ方向）を電動自動車１の高さ方向に配置される。
これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、包装材１５及び包装材２５がそれぞれ収納部１６及び収納部２６を備えるので、蓄電素子１１の体積を大きくして蓄電デバイス１０の容量を大きくすることができる。従って、蓄電デバイス集合体５（図４参照）を形成する蓄電デバイス１０の数量を削減し、蓄電デバイス集合体５の製造工数を削減することができる。
＜第３実施形態＞
次に、図１２は第３実施形態の電動自動車１の上面図を示している。説明の便宜上、前述の図１～図１０に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は第１実施形態に対して蓄電デバイス集合体５の配置が異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
蓄電デバイス集合体５は電動自動車１の車体のフロア下に設置され、蓄電デバイス１０の並設方向を電動自動車１の左右方向に配置される。これにより、蓄電デバイス１０は収納部１６（図６参照）の深さ方向（Ｙ方向）を電動自動車１の左右方向に配置される。また、開口部１６ａの長手方向（Ｘ方向）が、電動自動車１の前後方向に配置され、開口部１６ａの短手方向（Ｚ方向）が、電動自動車１の高さ方向に配置される。
これにより、複数の蓄電デバイス１０を積み重ねずに電動自動車１に設置して所望の電力を供給することができる。従って、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、電動自動車１の走行時に前面のフロントグリルを介して内部に取り込まれた空気が後方に流通し、蓄電デバイス集合体５の各蓄電デバイス１０に接触する。このため、蓄電デバイス１０を冷却することができる。
尚、第２実施形態の蓄電デバイス１０を電動自動車１に設置し、蓄電デバイス１０の並設方向を電動自動車１の左右方向に配置してもよい。
また、駆動モータ３に電力を供給する蓄電デバイス１０が二次電池から成るが、キャパシタ（電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等）であってもよい。
また、移動体の一例として電気自動車を挙げたが、蓄電デバイス集合体５は、他の移動体に搭載されてもよい。例えば、蓄電デバイス集合体５を、二足歩行ロボット、電車、飛行機、ヘリコプター、ドローン、農業機械、建設機械等に搭載してもよい。
また、移動体の構造に応じて蓄電デバイス１０の設置方法を変えることが可能である、例えば、蓄電デバイス１０の収納部１６の深さ方向（Ｙ方向）を、移動体本体の高さ方向に配置してもよい。このとき、複数の蓄電デバイス１０が、移動体本体の高さ方向に積み重ねられ、電極端子１２、１３は水平方向に延びる。このため、外装部材２０の内部に充填された電解質が、電極端子１２、１３の一方に偏ることを防止できる。
また、蓄電デバイス１０及び蓄電デバイス集合体５は、移動体の駆動源以外に使用してもよい。例えば、電力貯蔵システム（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、二次電池電力貯蔵システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、無停電電源装置（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）の固定電源として使用してもよい。
本発明によると、蓄電デバイスを搭載した移動体に広く利用可能である。
１ 電動自動車（移動体）
２ 車輪
３ 駆動モータ
５ 蓄電デバイス集合体
１０ 蓄電デバイス
１１ 蓄電素子
１２、１３ 電極端子
１５、２５ 包装材
１６、２６ 収納部
１６ａ、２６ａ 開口部
１７、２７ フランジ部
１８ 蓋部
２０ 外装部材
２１ 周縁シール部
３４ 基材層
３６ バリア層
３８ 熱接着性樹脂層
４０ 回路基板
４１ スリット
４２ 電極パターン
４３ 接続端子
５０ 冷却板
５１ 冷媒流路

Claims (12)

  1. 熱接着性樹脂層を有する積層体の外装部材に蓄電素子が封入された蓄電デバイスにおいて、
    前記外装部材が、一面に略長方形の開口部を開口して所定の深さに形成されるとともに前記蓄電素子を収納する収納部と、前記開口部の周縁から外周側に突出するフランジ部と、前記開口部を覆い前記フランジ部と熱接着する蓋部と、を有し、
    前記蓄電素子が、前記開口部の対向する長辺側からそれぞれ外側に突出して前記フランジ部と前記蓋部とで挟持される一対の電極端子を有することを特徴とする蓄電デバイス。
  2. 前記電極端子の幅は、前記開口部の長手方向の長さの１／２よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の蓄電デバイス。
  3. 前記開口部は、長手方向の長さが短手方向の長さの１．５倍以上３０倍以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄電デバイス。
  4. 前記電極端子の幅は、５ｃｍ以上１００ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれかに記載の蓄電デバイス。
  5. 前記電極端子は、前記フランジ部の外縁から０．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下外側に突出することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載の蓄電デバイス。
  6. 前記外装部材の流れ方向が、前記電極端子の幅方向と直交することを特徴とする請求項１～請求項５のいずれかに記載の蓄電デバイス。
  7. 請求項１～請求項６のいずれかに記載の蓄電デバイスを前記収納部の深さ方向に複数並設した蓄電デバイス集合体において、
    前記収納部の深さ方向に並ぶ複数の前記電極端子を電気的に接続する回路基板を備え、
    前記回路基板は、前記電極端子が挿通されるスリットと、前記スリットに挿通された前記電極端子と電気接続する電極パターンを有することを特徴とする蓄電デバイス集合体。
  8. 前記スリットから突出する前記電極端子の先端部は、屈曲して前記電極パターンと電気接続されていることを特徴とする請求項７に記載の蓄電デバイス集合体。
  9. 冷媒が流通する冷媒流路を内部に有し、前記回路基板上に配置して前記電極端子に接触または近接する冷却板を備えることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の蓄電デバイス集合体。
  10. 請求項７～請求項９の蓄電デバイス集合体と、前記蓄電デバイス集合体から電力供給される駆動モータと、前記駆動モータにより駆動される移動体であって、
    前記収納部の深さ方向が、移動体本体の前後方向に配置され、
    前記開口部の長手方向が、移動体本体の左右方向に配置され、
    前記開口部の短手方向が、移動体本体の高さ方向に配置されることを特徴とする移動体。
  11. 請求項７～請求項９の蓄電デバイス集合体と、前記蓄電デバイス集合体から電力供給される駆動モータと、前記駆動モータにより駆動される移動体であって、
    前記収納部の深さ方向が、移動体本体の左右方向に配置され、
    前記開口部の長手方向が、移動体本体の前後方向に配置され、
    前記開口部の短手方向が、移動体本体の高さ方向に配置されることを特徴とする移動体。
  12. 請求項７～請求項９の蓄電デバイス集合体と、前記蓄電デバイス集合体から電力供給される駆動モータと、前記駆動モータにより駆動される移動体であって、
    前記収納部の深さ方向が、移動体本体の高さ方向に配置されることを特徴とする移動体。
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