JP2023019710A - 蓄電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電池性能の低下を抑制できる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置10は、複数の電極が積層された電極積層体20と、電極積層体20を複数の電極が積層される方向である積層方向に挟持して、電極積層体20に拘束荷重を与える一対の拘束板と、弾性部31及び導電部32を有し、電極積層体20の積層方向の一方の端面であり、複数の電極から電力を取り出すための第1端面20aに接触配置された導電性弾性体13とを備える。弾性部31は、絶縁性のゴムからなる。導電部32は、弾性部31と別体であって、弾性部31を被覆する金属箔からなる。導電部32は、弾性部31の第1面31aを覆う第1被覆部32aと、弾性部31の第2面31bを覆い、かつ電極積層体20の第1端面20aと当接する第2被覆部32bと、第1被覆部32aと第2被覆部32bを積層方向に接続する第3被覆部32c及び第4被覆部32dとを有する。【選択図】図2
Description
本発明は、蓄電装置に関する。
例えば特許文献1のように、蓄電装置として、複数の電極が積層された複数の電極積層体と、複数の電極積層体を複数の電極が積層される方向である積層方向に挟持して、電極積層体に拘束荷重を与える一対の拘束板と、電極積層体の積層方向の一方の端面に形成された、複数の電極から電力を取り出すための端子電極面に接触配置された導電性弾性体とを備えるものが知られている。
導電性弾性体としては、一般に高分子材料に金属等の導電性材料を混合したものが採用され得る。しかしながら、このような導電性弾性体の電気抵抗は、金属等の導電性材料そのものと比べて大きくなる。導電性弾性体の電気抵抗が大きいと、蓄電装置の内部抵抗が増加し、電池性能が損なわれるおそれがある。
上記問題点を解決するための蓄電装置は、複数の電極が積層された1以上の電極積層体と、前記1以上の電極積層体を前記複数の電極が積層される方向である積層方向に挟持して、前記電極積層体に拘束荷重を与える一対の拘束板と、弾性部及び導電部を有し、前記電極積層体の前記積層方向の一方の端面に形成された、前記複数の電極から電力を取り出すための端子電極面に接触配置された導電性弾性体と、を備えた蓄電装置であって、前記弾性部は、絶縁性のゴムからなり、前記導電部は、前記弾性部と別体であって、前記弾性部を被覆する金属箔からなり、前記導電部は、前記弾性部の前記積層方向の一方の面を覆う第1当接部と、前記弾性部の前記積層方向の他方の面を覆い、かつ前記端子電極面と当接する第2当接部と、前記第1当接部と前記第2当接部とを前記積層方向に接続する接続部とを有することを要旨とする。
これによれば、弾性部とは別体の金属箔によって導電部が構成されていることにより、高分子材料に金属等の導電性材料が混合された導電性弾性体と比較して導電性弾性体の電気抵抗が低減されるため、電池性能の低下を抑制できる。
上記蓄電装置において、前記積層方向において前記一対の拘束板の間に介在する金属板の導電板をさらに備え、前記第1当接部が前記導電板と当接することにより、前記導電板は前記導電性弾性体を介して前記電極積層体と電気的に接続されていてもよい。
上記蓄電装置において、前記電極積層体を前記積層方向において複数有し、前記第1当接部が、前記積層方向に隣り合う一方の前記電極積層体の前記端子電極面に当接し、前記第2当接部が、前記積層方向に隣り合う他方の前記電極積層体の前記端子電極面に当接することにより、前記一方の電極積層体と前記他方の電極積層体とは、前記導電性弾性体を介して電気的に接続されていてもよい。
上記蓄電装置において、前記導電性弾性体は、前記積層方向と直交する方向において複数設けられており、前記積層方向と直交する方向に並ぶ前記導電性弾性体の前記積層方向の厚みは、互いに同じあってもよい。
これによれば、導電性弾性体が1つだけ設けられている場合と比較して、接続部の断面積、すなわち積層方向に沿う導電経路の断面積が大きくなる。このため、電極積層体の一方の端面から電力を取り出す際の電気抵抗を低減できる。よって、電池性能の低下をより抑制できる。
上記蓄電装置において、前記弾性部は、前記積層方向と直交する方向において、前記導電部によって被覆されずに露出する露出面を有していてもよい。
一対の拘束板によって電極積層体が積層方向に挟持された際、弾性部は、積層方向の寸法が減少するとともに、積層方向と直交する方向の寸法が増大するように圧縮変形しようとする。このとき、弾性部が積層方向と直交する方向において露出面を有していない場合、弾性部は、積層方向と直交する方向に変形しにくい。これに対し、弾性部が積層方向と直交する方向において露出面を有する場合、露出面により、積層方向と直交する方向への弾性部の変形が許容されるため、弾性部は、積層方向と直交する方向に変形しやすい。例えば、弾性部には、積層方向における電極積層体の厚みにムラがある場合に一対の拘束板が電極積層体に加える拘束荷重のばらつきを抑制する効果があるが、弾性部が積層方向と直交する方向に変形しやすくなることで、この効果がさらに得られやすくなる。
一対の拘束板によって電極積層体が積層方向に挟持された際、弾性部は、積層方向の寸法が減少するとともに、積層方向と直交する方向の寸法が増大するように圧縮変形しようとする。このとき、弾性部が積層方向と直交する方向において露出面を有していない場合、弾性部は、積層方向と直交する方向に変形しにくい。これに対し、弾性部が積層方向と直交する方向において露出面を有する場合、露出面により、積層方向と直交する方向への弾性部の変形が許容されるため、弾性部は、積層方向と直交する方向に変形しやすい。例えば、弾性部には、積層方向における電極積層体の厚みにムラがある場合に一対の拘束板が電極積層体に加える拘束荷重のばらつきを抑制する効果があるが、弾性部が積層方向と直交する方向に変形しやすくなることで、この効果がさらに得られやすくなる。
上記蓄電装置において、前記導電部は、1枚の金属箔からなり、前記弾性部に巻きつけられていてもよい。
これによれば、例えば、筒状の導電部に弾性部を挿入して導電性弾性体を製造したり、複数枚の金属箔により弾性部を被覆して導電性弾性体を製造したりする場合と比較して、導電性弾性体を製造しやすい。
これによれば、例えば、筒状の導電部に弾性部を挿入して導電性弾性体を製造したり、複数枚の金属箔により弾性部を被覆して導電性弾性体を製造したりする場合と比較して、導電性弾性体を製造しやすい。
上記蓄電装置において、前記導電性弾性体は、前記弾性部に巻きつけられた前記導電部の一端部を固定する固定部を有し、前記固定部は、前記導電部と前記導電板との間には配置されていてもよい。
固定部が導電部と電極積層体との間に位置する場合、例えば、固定部の端によって電極積層体が損傷したり、電極積層体における固定部と重なる部分が凹んだりする虞がある。これに対し、導電部と導電板との間に固定部が配置される場合、すなわち導電部と電極積層体との間に固定部が位置しない場合、固定部による電極積層体の損傷や凹みを回避できる。
上記蓄電装置において、前記電極積層体の前記積層方向の他方の端面に当接して前記電極積層体を冷却する冷却板をさらに備えていてもよい。
これによれば、電極積層体の一方の端面に形成された導電性弾性体により電極積層体に加えられる荷重のばらつきを抑制できるとともに、電極積層体の電気的な接続を確保しつつ、電極積層体の他方の端面に当接する冷却板により電極積層体を冷却できる。
これによれば、電極積層体の一方の端面に形成された導電性弾性体により電極積層体に加えられる荷重のばらつきを抑制できるとともに、電極積層体の電気的な接続を確保しつつ、電極積層体の他方の端面に当接する冷却板により電極積層体を冷却できる。
本発明によれば、電池性能の低下を抑制できる。
(第1実施形態)
以下、蓄電装置を具体化した第1実施形態を図1~図4にしたがって説明する。
図1に示すように、蓄電装置10は、複数の蓄電モジュール11と、複数の導電板12と、複数の導電性弾性体13とを備える。本実施形態の蓄電装置10は、4つの蓄電モジュール11と、5つの導電板12と、4つの導電性弾性体13とを備える。各蓄電モジュール11は、リチウムイオン二次電池である。
以下、蓄電装置を具体化した第1実施形態を図1~図4にしたがって説明する。
図1に示すように、蓄電装置10は、複数の蓄電モジュール11と、複数の導電板12と、複数の導電性弾性体13とを備える。本実施形態の蓄電装置10は、4つの蓄電モジュール11と、5つの導電板12と、4つの導電性弾性体13とを備える。各蓄電モジュール11は、リチウムイオン二次電池である。
<蓄電モジュール>
図2に示すように、蓄電モジュール11は、電極積層体20と、電極積層体20を封止する樹脂製の枠部21とを有する。電極積層体20は、電極としての負極終端電極22と、電極としての正極終端電極23とを有するとともに、電極としてのバイポーラ電極24を複数有する。負極終端電極22、複数のバイポーラ電極24、及び正極終端電極23は、この順で積層されている。負極終端電極22、複数のバイポーラ電極24、及び正極終端電極23が積層される方向を積層方向とする。
図2に示すように、蓄電モジュール11は、電極積層体20と、電極積層体20を封止する樹脂製の枠部21とを有する。電極積層体20は、電極としての負極終端電極22と、電極としての正極終端電極23とを有するとともに、電極としてのバイポーラ電極24を複数有する。負極終端電極22、複数のバイポーラ電極24、及び正極終端電極23は、この順で積層されている。負極終端電極22、複数のバイポーラ電極24、及び正極終端電極23が積層される方向を積層方向とする。
負極終端電極22は、積層方向における電極積層体20の第1端に配置されるとともに、正極終端電極23は、積層方向における電極積層体20の第1端とは反対側の第2端に配置されている。複数のバイポーラ電極24は、積層方向において負極終端電極22と正極終端電極23との間に配置されている。
積層方向において、負極終端電極22とバイポーラ電極24との間、隣り合う2つのバイポーラ電極24の間、及びバイポーラ電極24と正極終端電極23との間には、セパレータ25が介在している。つまり、負極終端電極22、複数のバイポーラ電極24、及び正極終端電極23は、セパレータ25を介して積層されている。
<バイポーラ電極>
バイポーラ電極24は、集電体26と、集電体26の一方の面である第1面26aに設けられた正極活物質層27と、集電体26の他方の面である第2面26bに設けられた負極活物質層28とを有する。集電体26は、銅メッキされたアルミ箔である。集電体26の厚みは約30μmである。集電体26は長方形状である。集電体26の周縁部26cは、正極活物質層27及び負極活物質層28が塗工されていない未塗工領域である。集電体26の第2面26bにおける負極活物質層28の形成領域は、集電体26の第1面26aにおける正極活物質層27の形成領域よりも一回り大きい。負極活物質層28の周縁部は、正極活物質層27の周縁部よりも外側に位置している。
バイポーラ電極24は、集電体26と、集電体26の一方の面である第1面26aに設けられた正極活物質層27と、集電体26の他方の面である第2面26bに設けられた負極活物質層28とを有する。集電体26は、銅メッキされたアルミ箔である。集電体26の厚みは約30μmである。集電体26は長方形状である。集電体26の周縁部26cは、正極活物質層27及び負極活物質層28が塗工されていない未塗工領域である。集電体26の第2面26bにおける負極活物質層28の形成領域は、集電体26の第1面26aにおける正極活物質層27の形成領域よりも一回り大きい。負極活物質層28の周縁部は、正極活物質層27の周縁部よりも外側に位置している。
電極積層体20において、1つのバイポーラ電極24の正極活物質層27は、セパレータ25を挟んで積層方向に隣り合う他のバイポーラ電極24又は負極終端電極22の負極活物質層28とセパレータ25を介して向かい合っている。電極積層体20において、1つのバイポーラ電極24の負極活物質層28は、セパレータ25を挟んで積層方向に隣り合う他のバイポーラ電極24又は正極終端電極23の正極活物質層27とセパレータ25を介して向かい合っている。
<負極終端電極>
負極終端電極22は、集電体26と、集電体26の第2面26bに設けられた負極活物質層28とを有する。負極終端電極22の負極活物質層28は、複数のバイポーラ電極24のうち、積層方向の第1端に最も近いバイポーラ電極24の正極活物質層27とセパレータ25を介して向かい合っている。負極終端電極22の集電体26の第1面26aには活物質層は設けられていない。負極終端電極22の集電体26の第1面26aは、積層方向における電極積層体20の一端面である第1端面20aを構成している。第1端面20aは、電極積層体20が有する複数の電極22,23,24から電力を取り出すための負極の端子電極面として機能する。
負極終端電極22は、集電体26と、集電体26の第2面26bに設けられた負極活物質層28とを有する。負極終端電極22の負極活物質層28は、複数のバイポーラ電極24のうち、積層方向の第1端に最も近いバイポーラ電極24の正極活物質層27とセパレータ25を介して向かい合っている。負極終端電極22の集電体26の第1面26aには活物質層は設けられていない。負極終端電極22の集電体26の第1面26aは、積層方向における電極積層体20の一端面である第1端面20aを構成している。第1端面20aは、電極積層体20が有する複数の電極22,23,24から電力を取り出すための負極の端子電極面として機能する。
<正極終端電極>
正極終端電極23は、集電体26と、集電体26の第1面26aに設けられた正極活物質層27とを有する。正極終端電極23の正極活物質層27は、複数のバイポーラ電極24のうち、積層方向の第2端に最も近いバイポーラ電極24の負極活物質層28とセパレータ25を介して向かい合っている。正極終端電極23の集電体26の第2面26bには、活物質層は設けられていない。正極終端電極23の集電体26の第2面26bは、積層方向における電極積層体20の端面であって、第1端面20aとは反対側に位置する第2端面20bを構成している。第2端面20bは、電極積層体20が有する複数の電極22,23,24から電力を取り出すための正極の端子電極面として機能する。
正極終端電極23は、集電体26と、集電体26の第1面26aに設けられた正極活物質層27とを有する。正極終端電極23の正極活物質層27は、複数のバイポーラ電極24のうち、積層方向の第2端に最も近いバイポーラ電極24の負極活物質層28とセパレータ25を介して向かい合っている。正極終端電極23の集電体26の第2面26bには、活物質層は設けられていない。正極終端電極23の集電体26の第2面26bは、積層方向における電極積層体20の端面であって、第1端面20aとは反対側に位置する第2端面20bを構成している。第2端面20bは、電極積層体20が有する複数の電極22,23,24から電力を取り出すための正極の端子電極面として機能する。
<枠部>
枠部21は、四角枠状である。枠部21は、電極積層体20を囲んで封止するとともに、正極活物質層27及び負極活物質層28を囲む。枠部21は、積層方向に隣り合う集電体26の周縁部26cの間に挟まれている部分と、周縁部26cよりも外側に位置する部分とを有する。
枠部21は、四角枠状である。枠部21は、電極積層体20を囲んで封止するとともに、正極活物質層27及び負極活物質層28を囲む。枠部21は、積層方向に隣り合う集電体26の周縁部26cの間に挟まれている部分と、周縁部26cよりも外側に位置する部分とを有する。
蓄電モジュール11は、正極活物質層27及び負極活物質層28が収容される空間Sを複数有する。各空間Sは、積層方向に対向する一対の集電体26及び枠部21によって画定されている。空間Sには、正極活物質層27、負極活物質層28、セパレータ25、及び図示しない液体電解質が配置されている。枠部21は、各空間Sを封止している。液体電解質は、例えば、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む、所謂電解液である。液体電解質はセパレータ25に含浸している。
<導電板>
導電板12は、金属板である。本実施形態の導電板12は、アルミニウム製の板である。各導電板12の厚みは約2mmである。導電板12は、厚さ方向の一端面として第1端面12aを有するとともに、厚さ方向の他端面として第2端面12bを有する。導電板12の第1端面12a及び第2端面12bは長方形状である。導電板12の第1端面12a及び第2端面12bの長辺に沿う方向を導電板12の長手方向とし、導電板12の第1端面12a及び第2端面12bの短辺に沿う方向を導電板12の短手方向とする。導電板12には、電極積層体20を冷却するための冷却構造として、冷却風が通過可能な通路12cが設けられている。すなわち、導電板12は、電極積層体20を冷却する冷却板を兼ねている。本実施形態では、導電板12の短手方向に延びる通路12cが導電板12の長手方向に複数配置されている。
導電板12は、金属板である。本実施形態の導電板12は、アルミニウム製の板である。各導電板12の厚みは約2mmである。導電板12は、厚さ方向の一端面として第1端面12aを有するとともに、厚さ方向の他端面として第2端面12bを有する。導電板12の第1端面12a及び第2端面12bは長方形状である。導電板12の第1端面12a及び第2端面12bの長辺に沿う方向を導電板12の長手方向とし、導電板12の第1端面12a及び第2端面12bの短辺に沿う方向を導電板12の短手方向とする。導電板12には、電極積層体20を冷却するための冷却構造として、冷却風が通過可能な通路12cが設けられている。すなわち、導電板12は、電極積層体20を冷却する冷却板を兼ねている。本実施形態では、導電板12の短手方向に延びる通路12cが導電板12の長手方向に複数配置されている。
<導電性弾性体>
図3に示すように、導電性弾性体13は、弾性部31及び導電部32を有する。弾性部31は、絶縁性のゴムからなる。本実施形態の弾性部31は、ウレタンからなる。導電部32は、弾性部31と別体である。導電部32は、金属箔からなる。本実施形態の導電部32は、約15μm厚の1枚のアルミ箔である。導電部32は、弾性部31に沿って設けられて、弾性部31を被覆している。導電性弾性体13は、弾性部31により、弾性変形可能であるとともに、導電部32により、導電性を有する。なお、図2~図4では、導電部32の厚みを誇張して図示している。
図3に示すように、導電性弾性体13は、弾性部31及び導電部32を有する。弾性部31は、絶縁性のゴムからなる。本実施形態の弾性部31は、ウレタンからなる。導電部32は、弾性部31と別体である。導電部32は、金属箔からなる。本実施形態の導電部32は、約15μm厚の1枚のアルミ箔である。導電部32は、弾性部31に沿って設けられて、弾性部31を被覆している。導電性弾性体13は、弾性部31により、弾性変形可能であるとともに、導電部32により、導電性を有する。なお、図2~図4では、導電部32の厚みを誇張して図示している。
弾性部31は、板状である。弾性部31は、厚さ方向の一端面として第1面31aを有するとともに、厚さ方向の他端面として第2面31bを有する。弾性部31の第1面31a及び第2面31bは長方形状である。第1面31a及び第2面31bの長辺に沿う方向を弾性部31の長手方向とし、第1面31a及び第2面31bの短辺に沿う方向を弾性部31の短手方向とする。弾性部31は、弾性部31の短手方向の一端面として第3面31cを有するとともに、弾性部31の短手方向の他端面として第4面31dを有する。弾性部31は、弾性部31の長手方向の一端面として第5面31eを有するとともに、弾性部31の長手方向の他端面として第6面31fを有する。
弾性部31の長手方向の寸法は、集電体26の長手方向における負極活物質層28の寸法よりも大きい。また、弾性部31の短手方向の寸法は、集電体26の短手方向における負極活物質層28の寸法よりも大きい。
導電部32は、弾性部31の第1面31a、第2面31b、第3面31c、及び第4面31dを覆うように、弾性部31に沿って巻きつけられている。導電部32は、弾性部31の第1面31aを覆う第1被覆部32aと、弾性部31の第2面31bを覆う第2被覆部32bと、弾性部31の第3面31cを覆う第3被覆部32cと、弾性部31の第4面31dを覆う第4被覆部32dとを有する。弾性部31の第5面31e及び第6面31fは、導電部32によって被覆されずに露出する露出面である。
弾性部31に巻きつけられる前の導電部32は、長方形状である。導電部32の長手方向の寸法は、弾性部31の第1面31aの短手方向の寸法、弾性部31の第2面31bの短手方向の寸法、弾性部31の厚さ方向における第3面31cの寸法、及び弾性部31の厚さ方向における第4面31dの寸法の合計よりも長い。すなわち、導電部32の長手方向の寸法は、弾性部31の長手方向から見たときの弾性部31の外周寸法よりも長い。導電部32の短手方向の寸法は、弾性部31の長手方向の寸法と同じである。
弾性部31に巻きつけられた導電部32の両端部は、弾性部31の第1面31aにおいて重なっている。巻きつけられた導電部32の両端部のうち、外周に位置する方の一端部は、導電部32の外周面に対し、テープ33(固定部)により固定されている。つまり、テープ33は、外周に位置する一端部から導電部32の外周面にかけて貼着されている。テープ33は、樹脂製である。なお、図2では、テープ33の図示を省略するとともに、図3及び図4では、テープ33の厚みを誇張して図示している。
導電性弾性体13は、厚さ方向の一端面に第1端面13aを有するとともに、他端面に第2端面13bを有する。導電性弾性体13の第1端面13aは、導電部32の第1被覆部32a及びテープ33によって構成されている。導電性弾性体13の第2端面13bは、導電部32の第2被覆部32bによって構成されている。
<蓄電装置>
図1に示すように、蓄電装置10において、複数の蓄電モジュール11は、導電板12及び導電性弾性体13を介して積層されている。蓄電モジュール11、導電板12、及び導電性弾性体13が積層される方向は、負極終端電極22、複数のバイポーラ電極24、及び正極終端電極23が積層される方向である積層方向と一致している。蓄電装置10において、各集電体26の一方の面である第1面26aが積層方向における一方を向き、各集電体26の他方の面である第2面26bが積層方向における他方を向いている。また、蓄電装置10において、各電極積層体20の第1端面20aが積層方向における一方を向き、各電極積層体20の第2端面20bが積層方向における他方を向いている。積層方向における複数の蓄電モジュール11の両端に導電板12が設けられている。また、積層方向において各蓄電モジュール11の両側に、一対の導電板12が位置している。
図1に示すように、蓄電装置10において、複数の蓄電モジュール11は、導電板12及び導電性弾性体13を介して積層されている。蓄電モジュール11、導電板12、及び導電性弾性体13が積層される方向は、負極終端電極22、複数のバイポーラ電極24、及び正極終端電極23が積層される方向である積層方向と一致している。蓄電装置10において、各集電体26の一方の面である第1面26aが積層方向における一方を向き、各集電体26の他方の面である第2面26bが積層方向における他方を向いている。また、蓄電装置10において、各電極積層体20の第1端面20aが積層方向における一方を向き、各電極積層体20の第2端面20bが積層方向における他方を向いている。積層方向における複数の蓄電モジュール11の両端に導電板12が設けられている。また、積層方向において各蓄電モジュール11の両側に、一対の導電板12が位置している。
蓄電装置10は、複数の蓄電モジュール11を積層方向に拘束する一対の拘束板14a,14bを含む。一対の拘束板14a,14bは、それぞれ絶縁体15a,15bを介して積層方向における複数の蓄電モジュール11の両端に設けられる導電板12に対し拘束荷重を付与している。拘束板14a,14bと導電板12及び蓄電モジュール11とは、絶縁体15a,15bによって絶縁されている。一対の拘束板14a,14bによる拘束荷重は、積層方向において一対の拘束板14a,14bの間に介在する各導電板12を介して、各導電板12が挟持する蓄電モジュール11に作用している。すなわち、一対の拘束板14a,14bは、電極積層体20に拘束荷重を与えている。
蓄電装置10は、積層方向から見たとき、長方形状である。積層方向から見たときの蓄電装置10の長手方向は、導電板12、弾性部31、及び集電体26の長手方向と一致している。また、積層方向から見たときの蓄電装置10の短手方向は、導電板12、弾性部31、及び集電体26の短手方向と一致している。蓄電装置10の長手方向及び短手方向はそれぞれ、積層方向と直交する方向である。
弾性部31の第1面31a及び第2面31bは、積層方向と直交する面である。弾性部31の第1面31aは、積層方向の一方を向き、弾性部31の第2面31bは、積層方向の他方を向いている。弾性部31の第3面31c及び第4面31dは、積層方向と直交する方向である蓄電装置10の短手方向に対をなす面である。弾性部31の第5面31e及び第6面31fは、積層方向と直交する方向である蓄電装置10の長手方向に対をなす面である。弾性部31の第5面31e及び第6面31f(露出面)は、蓄電装置10の長手方向において、導電部32が設けられず露出している。積層方向から見たときの弾性部31の周縁部は、負極活物質層28の周縁部よりも外側に位置している。
図2に示すように、積層方向において、各電極積層体20と各電極積層体20の第1端面20a側にそれぞれ位置する導電板12との間には、導電性弾性体13が配置されている。したがって、各電極積層体20の第1端面20a側にそれぞれ位置する導電板12は導電性弾性体13に当接し、導電性弾性体13を介して各電極積層体20と電気的に接続される。各電極積層体20の第2端面20b側にそれぞれ位置する導電板12は、導電性弾性体13を介さず各電極積層体20に当接して、各電極積層体20と電気的に接続されている。
導電板12の第1端面12aは、電極積層体20の第2端面20bに当接している。すなわち、導電板12の第1端面12aは、正極終端電極23の集電体26の第2面26bに当接している。これにより、導電板12の第1端面12aに当接する電極積層体20と導電板12とが電気的に接続されている。また、導電板12の第1端面12aに当接する電極積層体20は、導電板12によって冷却されている。
導電板12の第2端面12bは、導電性弾性体13の第1端面13aに当接している。すなわち、導電部32の第1被覆部32aは、導電板12に当接している。これにより、導電板12と導電性弾性体13とが電気的に接続されている。導電部32の第1被覆部32aは、弾性部31の第1面31aと導電板12の第2端面12bとの間に位置している。テープ33は、導電部32の第1被覆部32aと導電板12の第2端面12bとの間に位置している。
導電性弾性体13の第2端面13bは、電極積層体20の第1端面20aに当接している。すなわち、導電部32の第2被覆部32bは、負極終端電極22の集電体26の第1面26aに当接している。これにより、導電性弾性体13と電極積層体20とが電気的に接続され、当該電極積層体20が当該導電性弾性体13の第1端面13aに当接する導電板12と電気的に接続される。導電部32の第2被覆部32bは、弾性部31の第2面31bと負極終端電極22の集電体26の第1面26aとの間に位置している。導電部32と電極積層体20との間には、テープ33は配置されていない。
導電部32の第3被覆部32c及び第4被覆部32dは、第1被覆部32aと第2被覆部32bとを積層方向に接続している。
導電部32は、弾性部31の第1面31aを覆い、かつ導電板12に当接する第1当接部としての第1被覆部32aと、弾性部31の第2面31bを覆い、かつ電極積層体20の第1端面20aに当接する第2当接部としての第2被覆部32bとを有する。また、導電部32は、第1当接部と第2当接部とを積層方向に接続する接続部としての第3被覆部32c及び第4被覆部32dを有する。
導電部32は、弾性部31の第1面31aを覆い、かつ導電板12に当接する第1当接部としての第1被覆部32aと、弾性部31の第2面31bを覆い、かつ電極積層体20の第1端面20aに当接する第2当接部としての第2被覆部32bとを有する。また、導電部32は、第1当接部と第2当接部とを積層方向に接続する接続部としての第3被覆部32c及び第4被覆部32dを有する。
複数の蓄電モジュール11は、導電板12及び導電性弾性体13を介して積層方向に直列接続されている。蓄電装置10において、積層方向の第1端に位置する導電板12には、負極端子16が接続されている。蓄電装置10において、積層方向の第2端に位置する導電板12には、正極端子17が接続されている。
ここで、導電板12及び導電性弾性体13を介して積層方向に隣り合う2つの電極積層体20間の導電経路について詳述する。なお、弾性部31は絶縁性のゴムからなるため、弾性部31には電流は流れない。
電流は、導電性弾性体13と当接している電極積層体20から、導電部32の第2被覆部32bに流入する。第2被覆部32bに流入した電流は、導電部32の第3被覆部32c又は第4被覆部32dを積層方向に流れる。そして、電流は、導電部32の第3被覆部32c又は第4被覆部32dから導電板12に流入した後、積層方向において導電板12を挟んで導電性弾性体13とは反対側に配置された電極積層体20に流入する。
図4に示すように、導電板12内における導電経路には、積層方向に沿って流れる第1経路A1と、積層方向と交差する方向に流れる第2経路A2とが存在する。各経路A1,A2における電気抵抗は、経路長に比例し、断面積に反比例する。第2経路A2は、第1経路A1よりも長い。導電板12の厚みは約2mmである。このため、第2経路A2の断面積は十分大きい。よって、第2経路A2が第1経路A1よりも長くても、第1経路A1における電気抵抗と、第2経路A2における電気抵抗との差は小さい。
第1実施形態の作用及び効果について説明する。
(1-1)導電性弾性体13は、絶縁性のゴムからなる弾性部31と、弾性部31と別体であって、弾性部31を被覆する金属箔からなる導電部32とを有する。弾性部31とは別体の金属箔により導電部32が構成されていることにより、高分子材料に金属等の導電性材料が混合された導電性弾性体と比較して導電性弾性体13の電気抵抗が低減されるため、電池性能の低下を抑制できる。
(1-1)導電性弾性体13は、絶縁性のゴムからなる弾性部31と、弾性部31と別体であって、弾性部31を被覆する金属箔からなる導電部32とを有する。弾性部31とは別体の金属箔により導電部32が構成されていることにより、高分子材料に金属等の導電性材料が混合された導電性弾性体と比較して導電性弾性体13の電気抵抗が低減されるため、電池性能の低下を抑制できる。
(1-2)導電性弾性体13の電気抵抗が低減されることにより、電流が流れる際の導電性弾性体13の発熱量も低減される。よって、導電性弾性体13の発熱によって生じ得る弾性部31の劣化を抑制できる。弾性部31の劣化としては、本実施形態の弾性部31が熱硬化性樹脂であることに起因する、弾性部31が変形した状態から変形前の形状に戻らなくなることが挙げられる。また、弾性部31と導電部32とが別体であるため、電流が流れる際の導電部32の発熱が弾性部31へ伝達することが抑えられる。
(1-3)導電部32として金属箔を用いることで、例えば、弾性部31に導電部32がコーティングされた導電性弾性体と比較して、弾性部31の変形に導電部32が追従しやすくなる。よって、弾性部31に導電部32がコーティングされた導電性弾性体の場合に生じ得る、導電経路の一部が途切れることによる導電部32の電気抵抗の増大が抑制される。その結果、電池性能の低下を抑制できる。
(1-4)電極積層体20を構成する電極22,23,24の厚みにムラが生じている場合、積層方向における電極積層体20の厚みにもムラが生じる。この場合、蓄電装置10が導電性弾性体13を備えていないと、一対の拘束板14a,14bが電極積層体20を挟持した際に、電極積層体20に加えられる拘束荷重がばらつく。詳しくは、電極積層体20において積層方向における厚みが厚い部分では、電極積層体20に加わる拘束荷重が大きくなる。反対に、電極積層体20において積層方向における厚みが薄い部分では、電極積層体20に加わる拘束荷重が小さくなる。これに対し、本実施形態の蓄電装置10は、電極積層体20の第1端面20aに当接するように配置された導電性弾性体13を備える。これにより、積層方向における電極積層体20の厚みにムラがあったとしても、弾性部31が弾性変形することにより、一対の拘束板14a,14bによって電極積層体20を積層方向に挟持した際の電極積層体20に加えられる拘束荷重のばらつきを抑制できる。
(1-5)導電性弾性体13は、電極積層体20の第1端面20aに当接するように配置されている。このため、電極積層体20と導電性弾性体13との間に異物が混入したとしても、異物が導電部32を介して弾性部31にめり込むことで、電極積層体20が異物によって損傷することを抑制できる。
(1-6)積層方向において、電極積層体20と導電板12との間には、導電性弾性体13が配置されている。弾性部31により、電極積層体20と導電部32との密着性、及び導電板12と導電部32との密着性が向上する。よって、電極積層体20と導電部32との接触抵抗、及び導電板12と導電部32との接触抵抗を低減できる。
(1-7)一対の拘束板14a,14bが電極積層体20を積層方向に挟持して電極積層体20に拘束荷重を加える際、弾性部31は、積層方向の寸法が減少するとともに、積層方向と直交する方向の寸法が増大するように圧縮変形しようとする。このとき、弾性部31の第3~6面31c~31f全てが導電部32によって被覆されている場合、弾性部31は、積層方向と直交する方向に変形しにくい。これに対し、本実施形態では、弾性部31は、積層方向と直交する方向において、導電部32によって被覆されずに露出する露出面としての第5面31e及び第6面31fを有する。露出面により、積層方向と直交する方向への弾性部31の変形が許容されるため、弾性部31は、積層方向と直交する方向に変形しやすい。よって、弾性部31による、電極積層体20に加えられる拘束荷重のばらつきを抑制する効果が得られやすくなる。
(1-8)導電性弾性体13は、弾性部31に1枚の金属箔からなる導電部32が巻きつけられることにより構成されている。このため、例えば、筒状の導電部32に弾性部31を挿入して導電性弾性体13を製造する場合や、複数の導電部32により弾性部31を被覆して導電性弾性体13を製造する場合と比較して、導電性弾性体13を製造しやすい。
(1-9)テープ33が導電部32と電極積層体20との間に位置する場合、例えば、テープ33の端によって電極積層体20が損傷したり、電極積層体20におけるテープ33と重なる部分が凹んだりする虞がある。本実施形態では、テープ33は、導電部32と導電板12との間に配置されているため、テープ33の端によって電極積層体20が損傷することがない。また、電極積層体20とテープ33との間には弾性部31が介在するため、テープ33による電極積層体20の凹みが抑制される。つまり、導電部32と電極積層体20との間にテープ33を配置しないことにより、電極積層体20の損傷や凹みを回避できる。
(1-10)図5には、本実施形態に対する比較例として、テープ33が電極積層体20と導電部32との間に位置している場合の導電経路を示す。電極積層体20と導電部32との間にテープ33が存在していない部分、すなわち集電体26と導電部32とが当接している部分では、電流は、第1経路B1を通って電極積層体20から導電部32に流入する。第1経路B1は、積層方向に沿った経路である。
電極積層体20と導電部32との間にテープ33が存在する部分では、テープ33は絶縁性であるか、集電体26よりも電気抵抗が高いため、電流は、電極積層体20からテープ33を介して導電部32に流入しにくい。このため、電極積層体20と導電部32との間にテープ33が存在する部分では、電流は、第2経路B2を通って電極積層体20から導電部32に流入する。第2経路B2は、電極積層体20からテープ33を迂回して導電部32に流入する経路である。電流は、テープ33を迂回するため、集電体26内を積層方向と交差する方向に流れる。第2経路B2は、積層方向に沿う経路と、積層方向と交差する経路とを有する。
第2経路B2は、電流がテープ33を迂回する分だけ、第1経路B1よりも長くなる。また、集電体26の厚みは約30μmと薄いため、第2経路B2における積層方向と交差する経路の断面積は小さくなる。よって、第2経路B2における電気抵抗は、第1経路B1における電気抵抗よりも大きくなる。このような電気抵抗の差は、蓄電装置10の反応ムラの原因となる。
これに対し、本実施形態では、テープ33は、導電部32と導電板12との間に配置されている。導電板12の厚みは十分に厚い。このため、電流が導電板12内を積層方向と交差する方向に流れる際の断面積は十分大きい。よって、導電板12内における導電経路の長さに差があったとしても、各導電経路における電気抵抗を比較したときの電気抵抗の差は小さくなる。その結果、蓄電装置10の反応ムラを抑制できる。
(1-11)電極積層体20の第1端面20aは、導電性弾性体13と当接するとともに、電極積層体20の第2端面20bは、冷却構造を有する導電板12と当接している。導電性弾性体13により、電極積層体20に加えられる拘束荷重のばらつきを抑制できるとともに、電極積層体20と導電板12との電気的な接続を確保しつつ、冷却構造を有する導電板12により電極積層体20を冷却できる。
(1-12)導電部32は、弾性部31における積層方向と平行な面である第3~第6面31c~31fのうち、第3面31c及び第4面31dを被覆している。このため、接続部の断面積、すなわち積層方向に沿う導電経路の断面積は、導電部32が第3面31c及び第4面31dを被覆せず、かつ第5面31e及び第6面31fを被覆している場合における積層方向に沿う導電経路の断面積よりも大きくなる。よって、導電部32の電気抵抗が小さくなる。その結果、電池性能の低下をより抑制できる。
(1-13)積層方向において、2つの電極積層体20の間には、導電板12及び導電性弾性体13が配置されている。このため、積層方向において、2つの電極積層体20の間に、導電板12及び導電性弾性体13の何れか一方が配置されている場合と比較して、蓄電装置10全体として電極積層体20に加えられる拘束荷重のばらつきをより抑制できる。
(第2実施形態)
以下、蓄電装置を具体化した第2実施形態を図6及び図7にしたがって説明する。なお、第1実施形態と同じ構成については説明を省略する。
以下、蓄電装置を具体化した第2実施形態を図6及び図7にしたがって説明する。なお、第1実施形態と同じ構成については説明を省略する。
図6に示すように、蓄電装置10は、4つの蓄電モジュール11と、3つの導電板12と、2つの導電性弾性体13とを備える。4つの蓄電モジュール11は、導電板12又は導電性弾性体13を介して積層されている。蓄電モジュール11、導電板12、及び導電性弾性体13が積層される方向は、電極積層体20を構成する負極終端電極22、複数のバイポーラ電極24、及び正極終端電極23が積層される方向である積層方向と一致している。
4つの蓄電モジュール11を積層方向の第1端から第2端に向かって第1蓄電モジュール11a、第2蓄電モジュール11b、第3蓄電モジュール11c、第4蓄電モジュール11dとする。第1蓄電モジュール11aと第2蓄電モジュール11bとの間には、導電板12が配置されている。第2蓄電モジュール11bと第3蓄電モジュール11cとの間には、導電性弾性体13が配置されている。第3蓄電モジュール11cと第4蓄電モジュール11dとの間には、導電板12が配置されている。つまり、複数の蓄電モジュール11のうち、積層方向に隣り合う2つの蓄電モジュール11の間には、導電板12と導電性弾性体13とが交互に介在している。
一対の拘束板14a,14bは、第1~第4蓄電モジュール11a~11dを積層方向に拘束する。積層方向の第1端側に位置する一方の拘束板14aと第1蓄電モジュール11aとの間、及び積層方向の第2端側に位置する他方の拘束板14bと第4蓄電モジュール11dとの間にはそれぞれ、導電板12が配置されている。つまり、積層方向において第1~第4蓄電モジュール11a~11dの両端には導電板12が配置されている。拘束板14a,14bと導電板12及び蓄電モジュール11とは、絶縁体15a,15bによって絶縁されている。一対の拘束板14a,14bによる拘束荷重は、積層方向において一対の拘束板14a,14bの間に介在する各導電板12を介して、各導電板12が挟持する蓄電モジュール11に作用している。
3枚の導電板12のうち、積層方向の第1端側に配置された導電板12を第1導電板12xとし、積層方向の第2端側に配置された導電板12を第2導電板12yとする。また、積層方向において第2蓄電モジュール11bと第3蓄電モジュール11cとの間に配置された導電板12を第3導電板12zとする。第1導電板12x及び第2導電板12yは、積層方向において第1蓄電モジュール11a及び第2蓄電モジュール11bの両側に配置された一対の導電板12である。第2導電板12y及び第3導電板12zは、積層方向において第3蓄電モジュール11c及び第4蓄電モジュール11dの両側に配置された一対の導電板12である。
第1蓄電モジュール11aと第2蓄電モジュール11bとの間に配置された導電性弾性体13を第1導電性弾性体13xとする。また、第3蓄電モジュール11cと第4蓄電モジュール11dとの間に配置された導電性弾性体13を第2導電性弾性体13yとする。
第1導電板12xの第2端面12bは、第1蓄電モジュール11aの電極積層体20の第1端面20aと当接している。これにより、第1導電板12xと第1蓄電モジュール11aの電極積層体20とは電気的に接続されている。第1導電板12xには、負極端子16が接続されている。
第1導電性弾性体13xの第1端面13aは、第1蓄電モジュール11aの電極積層体20の第2端面20bと当接している。これにより、第1蓄電モジュール11aの電極積層体20と第1導電性弾性体13xとは電気的に接続されている。また、第1導電性弾性体13xの第2端面13bは、第2蓄電モジュール11bの電極積層体20の第1端面20aと当接している。これにより、第1導電性弾性体13xと第2蓄電モジュール11bの電極積層体20とは電気的に接続されている。第1蓄電モジュール11aの電極積層体20と第2蓄電モジュール11bの電極積層体20とは、第1導電性弾性体13xを介して電気的に接続されている。
第3導電板12zの第1端面12aは、第2蓄電モジュール11bの電極積層体20の第2端面20bと当接している。これにより、第2蓄電モジュール11bの電極積層体20と第3導電板12zとは電気的に接続されている。第3導電板12zの第2端面12bは、第3蓄電モジュール11cの電極積層体20の第1端面20aと当接している。これにより、第3導電板12zと第3蓄電モジュール11cの電極積層体20とは電気的に接続されている。第2蓄電モジュール11bの電極積層体20と第3蓄電モジュール11cの電極積層体20とは、第3導電板12zを介して電気的に接続されている。
第2導電性弾性体13yの第1端面13aは、第3蓄電モジュール11cの電極積層体20の第2端面20bと当接している。これにより、第3蓄電モジュール11cの電極積層体20と第2導電性弾性体13yとは電気的に接続されている。また、第2導電性弾性体13yの第2端面13bは、第4蓄電モジュール11dの電極積層体20の第1端面20aと当接している。これにより、第2導電性弾性体13yと第4蓄電モジュール11dの電極積層体20とは電気的に接続されている。第3蓄電モジュール11cの電極積層体20と第4蓄電モジュール11dの電極積層体20とは、第2導電性弾性体13yを介して電気的に接続されている。
第2導電板12yの第1端面12aは、第4蓄電モジュール11dの電極積層体20の第2端面20bと当接している。これにより、第2導電板12yと第4蓄電モジュール11dの電極積層体20とは電気的に接続されている。第2導電板12yには、正極端子17が接続されている。
図7に示すように、導電部32の第1被覆部32aは、電極積層体20の第2端面20bと弾性部31の第1面31aとの間に位置している。また、図示しないが、導電部32に貼着されたテープは、電極積層体20の第2端面20bと導電部32の第1被覆部32aとの間に位置している。導電部32の第2被覆部32bは、弾性部31の第2面31bと電極積層体20の第1端面20aとの間に位置している。導電部32の第3被覆部32c及び第4被覆部32dは、第1被覆部32aと第2被覆部32bとを積層方向に接続している。
積層方向において2つの電極積層体20の間に配置された導電性弾性体13の導電部32は、積層方向に隣り合う一方の電極積層体20に当接する第1当接部としての第1被覆部32aと、積層方向に隣り合う他方の電極積層体20に当接する第2当接部としての第2被覆部32bとを有する。また、導電部32は、第1当接部と第2当接部とを積層方向に接続する接続部としての第3被覆部32c及び第4被覆部32dを有する。
第2実施形態では、第1実施形態の効果(1-1)~(1-5),(1-7),(1-8),(1-11),(1-12)と同様の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(2-1)積層方向において、第1蓄電モジュール11aと第2蓄電モジュール11bとの間には、導電性弾性体13が配置されている。弾性部31により、第1蓄電モジュール11aの電極積層体20と導電部32との密着性、及び導電部32と第2蓄電モジュール11bの電極積層体20との密着性が向上する。よって、第1蓄電モジュール11aの電極積層体20と導電部32との接触抵抗、及び導電部32と第2蓄電モジュール11bの電極積層体20との接触抵抗を低減できる。
また、積層方向において、第3蓄電モジュール11cと第4蓄電モジュール11dとの間には、導電性弾性体13が配置されている。弾性部31により、第3蓄電モジュール11cの電極積層体20と導電部32との密着性、及び導電部32と第4蓄電モジュール11dの電極積層体20との密着性が向上する。よって、第3蓄電モジュール11cの電極積層体20と導電部32との接触抵抗、及び導電部32と第4蓄電モジュール11dの電極積層体20との接触抵抗を低減できる。
(2-2)積層方向において隣り合う2つの電極積層体20の間には、導電板12又は導電性弾性体13が配置されている。このため、積層方向に隣り合う2つの電極積層体20の間に、導電板12及び導電性弾性体13の両方が配置されている場合と比較して、蓄電装置10を積層方向に小型化できる。
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 蓄電装置10が備える蓄電モジュール11の数は適宜変更してよい。蓄電装置10は、1~3つの蓄電モジュール11を備えていてもよいし、5つ以上の蓄電モジュール11を備えていてもよい。また、蓄電モジュール11の数、及び蓄電装置10における蓄電モジュール11、導電板12、及び導電性弾性体13の積層態様に応じて、導電板12及び導電性弾性体13の数も変更してよい。
○ 蓄電装置10が備える蓄電モジュール11の数は適宜変更してよい。蓄電装置10は、1~3つの蓄電モジュール11を備えていてもよいし、5つ以上の蓄電モジュール11を備えていてもよい。また、蓄電モジュール11の数、及び蓄電装置10における蓄電モジュール11、導電板12、及び導電性弾性体13の積層態様に応じて、導電板12及び導電性弾性体13の数も変更してよい。
○ 第1実施形態では、各蓄電モジュール11の両側に一対の導電板12が設けられているが、一対の導電板12の間に複数の蓄電モジュール11が積層方向に配設されていてもよい。この場合、複数の蓄電モジュール11のうち隣り合う蓄電モジュール11同士が互いに当接することで電気的に接続されていてもよい。
○ 積層方向から見た蓄電装置10の形状は、長方形状に限定されない。積層方向から見た蓄電装置10の形状は、例えば、正方形であってもよい。
○ 積層方向において導電板12と電極積層体20との間には、導電性弾性体13が積層方向と直交する方向に複数設けられ、積層方向と直交する方向に並ぶ複数の導電性弾性体13の積層方向の厚みは、互いに同じであってもよい。同様に、積層方向において2つの電極積層体20間には、導電性弾性体13が積層方向と直交する方向に複数設けられ、積層方向と直交する方向に並ぶ複数の導電性弾性体13の積層方向の厚みは、互いに同じであってもよい。
○ 積層方向において導電板12と電極積層体20との間には、導電性弾性体13が積層方向と直交する方向に複数設けられ、積層方向と直交する方向に並ぶ複数の導電性弾性体13の積層方向の厚みは、互いに同じであってもよい。同様に、積層方向において2つの電極積層体20間には、導電性弾性体13が積層方向と直交する方向に複数設けられ、積層方向と直交する方向に並ぶ複数の導電性弾性体13の積層方向の厚みは、互いに同じであってもよい。
例えば、積層方向において、導電板12と電極積層体20との間、又は2つの電極積層体20の間には、積層方向の厚みが互いに同じな3つの導電性弾性体130が配置されていてもよい。
図8及び図9に示すように、3つの導電性弾性体130は、蓄電装置10の長手方向に並べて配置されている。各導電性弾性体130の導電部32の接続部は、蓄電装置10の長手方向に並んでいる。各導電性弾性体130の弾性部31の露出面は、蓄電装置10の短手方向の両端に位置している。3つの導電性弾性体130は、積層方向と交差する方向(蓄電装置10の長手方向)に互いに当接している。詳しくは、蓄電装置10の長手方向に並ぶ3つの導電性弾性体13のうち、中央に位置する導電性弾性体130は、一端側に位置する導電性弾性体130と当接するとともに、他端側に位置する導電性弾性体130とも当接している。
例えば、積層方向において、導電板12と電極積層体20との間、又は2つの電極積層体20の間には、積層方向の厚みが互いに同じな導電性弾性体としての第1導電性弾性体131、第2導電性弾性体132、第3導電性弾性体133、及び第4導電性弾性体134が配置されていてもよい。
図10に示すように、第1導電性弾性体131及び第2導電性弾性体132は、蓄電装置10の長手方向に並べて配置されている。第3導電性弾性体133及び第4導電性弾性体134は、蓄電装置10の短手方向において第1導電性弾性体131及び第2導電性弾性体132とは異なる位置において、蓄電装置10の長手方向に並べて配置されている。
各導電性弾性体131,132,133,134は、積層方向と交差する方向(蓄電装置10の長手方向及び短手方向)に互いに当接している。詳しくは、第1導電性弾性体131は、蓄電装置10の長手方向において第2導電性弾性体132と当接するとともに、蓄電装置10の短手方向において第3導電性弾性体133と当接している。第4導電性弾性体134は、蓄電装置10の長手方向において第3導電性弾性体133と当接するとともに、蓄電装置10の短手方向において第2導電性弾性体132と当接している。
この場合、導電性弾性体13が1つだけ設けられている場合と比較して、接続部の断面積、すなわち積層方向に沿う導電経路の断面積が大きくなる。よって、電極積層体20の第1端面20aから電力を取り出す際の電気抵抗を低減できる。その結果、電池性能の低下をより抑制できる。
また、積層方向と直交する方向に並ぶ複数の導電性弾性体13の積層方向の厚みが互いに同じである。これにより、例えば、積層方向と直交する方向に並ぶ複数の導電性弾性体13の厚みが異なる場合に生じ得る、一対の拘束板14a,14bによって電極積層体20に拘束荷重を加えた際の荷重の差を回避できる。
なお、図9において積層方向と交差する方向に並べられた複数の導電性弾性体130は、積層方向と交差する方向に互いに当接せず、間隔を空けて配置されてもよい。また、図10において積層方向と交差する方向に並べられた第1~第4導電性弾性体131,132,133,134は、積層方向と交差する方向に互いに当接せず、間隔を空けて配置されてもよい。
○ 電極積層体20を冷却するための導電板12の冷却構造は、通路12cに冷却風を流す構造に限定されず、適宜変更してよい。
○ 複数の導電板12は冷却構造を有していなくてもよい。この場合、冷却構造を有する冷却板が別途設けられてもよい。
○ 複数の導電板12は冷却構造を有していなくてもよい。この場合、冷却構造を有する冷却板が別途設けられてもよい。
○ 導電板12における通路12cの数や配置は適宜変更してよい。
○ 積層方向における電極積層体20の両端面が導電性弾性体13に当接していてもよい。また、積層方向における電極積層体20の一方の端面は、導電性弾性体13に当接するとともに、電極積層体20の他方の端面は、冷却構造を有していない導電板12に当接していてもよい。
○ 積層方向における電極積層体20の両端面が導電性弾性体13に当接していてもよい。また、積層方向における電極積層体20の一方の端面は、導電性弾性体13に当接するとともに、電極積層体20の他方の端面は、冷却構造を有していない導電板12に当接していてもよい。
○ 導電部32は、弾性部31を被覆するとともに、第1当接部、第2当接部、及び接続部を有していれば、弾性部31における導電部32によって被覆される面、及び導電部32の形状や導電部32を構成する金属箔の枚数は適宜変更してよい。
例えば、導電部32は、上記実施形態と同様、長方形状であるとともに、弾性部31の第1面31a、第2面31b、第5面31e、及び第6面31fを被覆していてもよい。この場合、導電部32における弾性部31の第5面31e及び第6面31fを被覆する部分が、第1当接部と第2当接部とを接続する接続部となる。弾性部31の第3面31c及び第4面31dは、導電部32によって被覆されずに露出する露出面となる。
例えば、導電部32は、上記実施形態と同様の長方形状である帯状部と、帯状部の一方の長辺から突出して第1当接部と第2当接部とを接続する第1突出部と、帯状部の他方の長辺から突出して第1当接部と第2当接部とを接続する第2突出部とを有していてもよい。この場合、帯状部は、弾性部31の第1~第4面31a~31dを被覆する。第1突出部は、弾性部31の第5面31eを被覆する。第2突出部は、弾性部31の第6面31fを被覆する。つまり、弾性部31の第1~第6面31a~31fの全ての面が導電部32によって被覆される。
弾性部31が積層方向と直交する方向において有する複数の面のうち、導電部32によって被覆される面の数が増大するほど、接続部の断面積、すなわち積層方向に沿う導電経路の断面積が増大する。よって、接続部の電気抵抗が小さくなる。その結果、電池性能の低下を抑制できるとともに、導電部32の発熱による弾性部31の劣化をより抑制できる。
例えば、筒状の導電部32に弾性部31が挿入されていてもよい。
例えば、導電部32は、複数枚の金属箔から構成されていてもよい。
○ テープ33は、金属製であってもよい。
例えば、導電部32は、複数枚の金属箔から構成されていてもよい。
○ テープ33は、金属製であってもよい。
○ 第2実施形態において、テープ33は、導電部32と電極積層体20との間に配置されていてもよい。
○ 第1及び第2実施形態において、テープ33は、導電部32の第3被覆部32c又は第4被覆部32dに位置していてもよい。
○ 第1及び第2実施形態において、テープ33は、導電部32の第3被覆部32c又は第4被覆部32dに位置していてもよい。
○ 第1実施形態において、テープ33を省略してもよい。この場合、例えば、導電部32の長手方向の両端が、導電板12と弾性部31とによって挟持されることにより、導電部32のずれが規制されるようにしてもよい。
○ 第2実施形態において、テープ33を省略してもよい。この場合、例えば、導電部32の長手方向の両端部が、電極積層体20と弾性部31とによって挟持されることにより、導電部32のずれが規制されるようにしてもよい。
○ 導電部32の一端部は、テープ33によって導電部32の外周面に固定されていたが、溶接や接着剤等によって導電部32の外周面に固定されていてもよい。
○ 導電部32は、長手方向の両端部が重なるように弾性部31に巻き付けられていたが、長手方向の両端部が重ならず、互いに突き合わせられるように弾性部31に巻きつけられてもよい。また、導電部32の長手方向の両端部同士が離間するように、弾性部31に巻きつけられていてもよい。この場合も、上述の通り、積層方向と直交する方向への電気抵抗の増大を抑制するため、導電板12と当接する第1被覆部32aに導電部32の長手方向の両端部が位置することが好ましい。
○ 導電部32は、長手方向の両端部が重なるように弾性部31に巻き付けられていたが、長手方向の両端部が重ならず、互いに突き合わせられるように弾性部31に巻きつけられてもよい。また、導電部32の長手方向の両端部同士が離間するように、弾性部31に巻きつけられていてもよい。この場合も、上述の通り、積層方向と直交する方向への電気抵抗の増大を抑制するため、導電板12と当接する第1被覆部32aに導電部32の長手方向の両端部が位置することが好ましい。
○ 弾性部31となる絶縁性のゴムは、ウレタンに限定されない。弾性部31となる絶縁性のゴムは、例えば、シリコンであってもよい。
○ 導電部32となる金属箔は、アルミ箔に限定されない。
○ 導電部32となる金属箔は、アルミ箔に限定されない。
○ 図11に示すように、電極積層体20は、電極としての第1電極41と、電極としての第2電極42とを、それぞれ複数を有する構成であってもよい。第1電極41は正極であり、第2電極42は負極である。
第1電極41は、第1集電体44と、第1集電体44の片面に設けられた第1活物質層45とを有する。第1集電体44は、例えば、厚みが約50μmのアルミ箔である。第1集電体44において、第1活物質層45が設けられた面を第1面44aとし、第1活物質層45が設けられていない面を第2面44bとする。
第2電極42は、第2集電体46と、第2集電体46の片面に設けられた第2活物質層47とを有する。第2集電体46は、例えば、厚みが約15μmの銅箔である。第2集電体46において、第2活物質層47が設けられていない面を第1面46aとし、第2活物質層47が設けられた面を第2面46bとする。
電極積層体20において、第1電極41の第1活物質層45と、第2電極42の第2活物質層47との間には、セパレータ43が配置されている。第1電極41の第1活物質層45は、セパレータ43を挟んで積層方向に隣り合う第2電極42の第2活物質層47とセパレータ43を介して向かい合っている。また、第1電極41の第1集電体44の第2面44bは、第2電極42の第2集電体46の第1面46aと対向している。つまり、第1集電体44及び第2集電体46により、その第1集電体44及び第2集電体46を1つの集電体とみなした疑似的なバイポーラ電極40が形成されている。擬似的なバイポーラ電極40は、第1集電体44、第2集電体46、第1活物質層45、及び第2活物質層47を含む。
積層方向における電極積層体20の第1端には、第1終端電極として第2電極42が配置されるとともに、積層方向における電極積層体20の第2端には、第2終端電極として第1電極41が配置されている。電極積層体20の第1端面20aは、第2集電体46の第1面46aである。電極積層体20の第2端面20bは、第1集電体44の第2面44bである。
上記電極積層体20では、第2集電体46の強度は、第1集電体44の強度よりも低い。この場合、電極積層体20の第1端面20aと導電板12との間に導電性弾性体13を配置するとよい。電極積層体20の第1端面20aと導電性弾性体13との間に異物が混入したとしても、異物が導電部32を介して弾性部31にめり込むことで、第2集電体46に穴が空くことを抑制できる。
なお、第1集電体44及び第2集電体46の強度は、材質や厚みによって決まる。よって、第1集電体44の強度が第2集電体46の強度よりも低い場合には、電極積層体20の第2端面20bと導電板12との間に導電性弾性体13を配置するとよい。
10…蓄電装置、12…導電板、13…導電性弾性体、14a,14b…拘束板、20…電極積層体、20a…端子電極面としての第1端面、20b…端子電極面としての第2端面、22…電極としての負極終端電極、23…電極としての正極終端電極、24…電極としてのバイポーラ電極、31…弾性部、31e…露出面としての第5面、31f…露出面としての第6面、32…導電部、32a…第1当接部としての第1被覆部、32b…第2当接部としての第2被覆部、32c…接続部としての第3被覆部、32d…接続部としての第4被覆部、33…固定部としてのテープ、41…電極としての第1電極、42…電極としての第2電極、130…導電性弾性体、131…導電性弾性体としての第1導電性弾性体、132…導電性弾性体としての第2導電性弾性体、133…導電性弾性体としての第3導電性弾性体、134…導電性弾性体としての第4導電性弾性体。
Claims (8)
- 複数の電極が積層された1以上の電極積層体と、
前記1以上の電極積層体を前記複数の電極が積層される方向である積層方向に挟持して、前記電極積層体に拘束荷重を与える一対の拘束板と、
弾性部及び導電部を有し、前記電極積層体の前記積層方向の一方の端面に形成された、前記複数の電極から電力を取り出すための端子電極面に接触配置された導電性弾性体と、
を備えた蓄電装置であって、
前記弾性部は、絶縁性のゴムからなり、
前記導電部は、前記弾性部と別体であって、前記弾性部を被覆する金属箔からなり、
前記導電部は、前記弾性部の前記積層方向の一方の面を覆う第1当接部と、前記弾性部の前記積層方向の他方の面を覆い、かつ前記端子電極面と当接する第2当接部と、前記第1当接部と前記第2当接部とを前記積層方向に接続する接続部とを有することを特徴とする蓄電装置。 - 前記積層方向において前記一対の拘束板の間に介在する金属板の導電板をさらに備え、
前記第1当接部が前記導電板と当接することにより、前記導電板は前記導電性弾性体を介して前記電極積層体と電気的に接続される請求項1に記載の蓄電装置。 - 前記電極積層体を前記積層方向において複数有し、
前記第1当接部が、前記積層方向に隣り合う一方の前記電極積層体の前記端子電極面に当接し、前記第2当接部が、前記積層方向に隣り合う他方の前記電極積層体の前記端子電極面に当接することにより、前記一方の電極積層体と前記他方の電極積層体とは、前記導電性弾性体を介して電気的に接続される請求項1に記載の蓄電装置。 - 前記導電性弾性体は、前記積層方向と直交する方向において複数設けられており、
前記積層方向と直交する方向に並ぶ前記導電性弾性体の前記積層方向の厚みは、互いに同じである請求項1~3の何れか一項に記載の蓄電装置。 - 前記弾性部は、前記積層方向と直交する方向において、前記導電部によって被覆されずに露出する露出面を有する請求項1~4の何れか一項に記載の蓄電装置。
- 前記導電部は、1枚の金属箔からなり、前記弾性部に巻きつけられている請求項1~請求項5の何れか一項に記載の蓄電装置。
- 前記導電性弾性体は、前記弾性部に巻きつけられた前記導電部の一端部を固定する固定部を有し、
前記固定部は、前記導電部と前記導電板との間に配置される請求項2を引用する請求項6に記載の蓄電装置。 - 前記電極積層体の前記積層方向の他方の端面に当接して前記電極積層体を冷却する冷却板をさらに備える請求項1~7の何れか一項に記載の蓄電装置。
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