JP2023048640A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端部に配置された蓄電素子の信頼性を高めることで、蓄電装置自体の信頼性を高める。【解決手段】蓄電装置１０は、所定の方向（Ｘ軸方向）に配列され、互いに対向する一対の対向部材（エンド部材４００）と、一対の対向部材の間において、所定の方向に配列された複数の蓄電素子２００とを有する蓄電装置であって、複数の蓄電素子２００のそれぞれは、電極体７００と、電極体７００を収容する容器２１０とを備え、複数の蓄電素子２００のうち、所定の方向において両端部に配置された一対の蓄電素子（第一蓄電素子２００Ａ）の、少なくとも一方の蓄電素子の容器（第一容器２１０ａ）は、当該一対の蓄電素子の間に配置された他の蓄電素子（第二蓄電素子２００Ｂ）の容器（第二容器２１０ｂ）よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい。【選択図】図５

Description

本発明は、蓄電素子を備える蓄電装置に関する。

従来、所定の方向に配列され、互いに対向する一対の対向部材と、一対の対向部材の間において、所定の方向に配列された複数の蓄電素子と、を備える蓄電装置が知られている。例えば、特許文献１には、所定の方向に配列され、互いに対向する一対のエンドプレート（対向部材）と、一対のエンドプレートの間において、所定の方向に配列された複数の二次電池（蓄電素子）とを備えた電池パック（蓄電装置）が開示されている。

特開２０１８－１３７１９１号公報

蓄電素子は、充放電が繰り返されることにより徐々に膨張することがある。ここで、所定の方向の両端部に配置された一対の蓄電素子以外の他の蓄電素子では、隣り合う蓄電素子同士が互いに膨張する際の反力を受けるため、その膨張が抑えられることになる。これに対し、端部に配置された蓄電素子では、その外方に別の蓄電素子がなく、この蓄電素子からの反力を受けないため、前記他の蓄電素子よりも大きく変形しうる。これにより、端部の蓄電素子においては容器が変形したり破断したりして損傷するおそれがある。

本発明は、端部に配置された蓄電素子の信頼性を高めることで、蓄電装置自体の信頼性を高めることを目的とする。

本発明の一態様に係る蓄電装置は、所定の方向に配列され、互いに対向する一対の対向部材と、前記一対の対向部材の間において、前記所定の方向に配列された複数の蓄電素子とを有する蓄電装置であって、前記複数の蓄電素子のそれぞれは、電極体と、前記電極体を収容する容器とを備え、前記複数の蓄電素子のうち、前記所定の方向において両端部に配置された一対の蓄電素子の、少なくとも一方の蓄電素子の前記容器は、当該一対の蓄電素子の間に配置された他の蓄電素子の前記容器よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい。

本発明における蓄電装置によれば、信頼性を高めることができる。

実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電装置を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る一対のエンド部材と、各蓄電素子との位置関係を模式的に示す上面図である。 比較例として、第二蓄電素子のみが複数配列された場合を示す上面図である。

本発明の一態様に係る蓄電装置は、所定の方向に配列され、互いに対向する一対の対向部材と、前記一対の対向部材の間において、前記所定の方向に配列された複数の蓄電素子とを有する蓄電装置であって、前記複数の蓄電素子のそれぞれは、電極体と、前記電極体を収容する容器とを備え、前記複数の蓄電素子のうち、前記所定の方向において両端部に配置された一対の蓄電素子の、少なくとも一方の蓄電素子の前記容器は、当該一対の蓄電素子の間に配置された他の蓄電素子の前記容器よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい。

このように、両端部に配置された一対の蓄電素子の、少なくとも一方の蓄電素子の容器が、当該一対の蓄電素子の間に配置された他の蓄電素子の容器よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きくなっている。例えば引張強さが大きい場合においては、引張力に対する容器の強度を高めることができ、容器の損傷を抑制することができる。降伏点が大きい場合には、容器の弾性領域を大きくすることができるので、容器の損傷を抑制することができる。また、硬度は、引張強さまたは降伏点に対して正の相関を有するパラメータであるので、硬度が大きい場合には、引張力または降伏点が大きい場合と同様の効果を得ることができる。いずれにおいても、前記少なくとも一方の蓄電素子の容器は、他の蓄電素子の容器よりも損傷しにくくなるので、蓄電装置全体の信頼性を高めることが可能である。

前記容器は、一端部が開放された容器本体と、前記容器本体の前記一端部を閉塞する蓋体とを有し、前記少なくとも一方の蓄電素子の前記蓋体は、前記他の蓄電素子の前記蓋体よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きくてもよい。

ここで、容器本体と蓋体とで構成された容器の場合、容器本体と蓋体との接合部分が損傷しやすい。本形態では、前記少なくとも一方の蓄電素子の蓋体は、他の蓄電素子の蓋体よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい。つまり、前記少なくとも一方の蓄電素子の蓋体のみの硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを調整するだけで、当該蓄電素子自体の硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを他の蓄電素子よりも大きくすることができる。つまり、少なくとも一方の蓄電素子において、損傷しやすい接合部分の損傷を抑制することができる。

前記容器は、一端部が開放された容器本体と、前記容器本体の前記一端部を閉塞する蓋体とを有し、前記少なくとも一方の蓄電素子の前記容器本体は、前記他の蓄電素子の前記容器本体よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きくてもよい。

これによれば、前記少なくとも一方の蓄電素子の容器本体は、他の蓄電素子の容器本体よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい。つまり、前記少なくとも一方の蓄電素子の容器本体のみの硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを調整するだけで、当該蓄電素子自体の硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを他の蓄電素子よりも大きくすることができる。

特に、前記少なくとも１つの蓄電素子の蓋体の硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを他の蓄電素子の蓋体よりも大きくするとともに、前記少なくとも１つの蓄電素子の容器本体の硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを他の蓄電素子の容器本体よりも大きくすることも可能である。この場合、前記少なくとも１つの蓄電素子の全体的な硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを、他の蓄電素子よりも大きくすることができる。したがって、前記少なくとも１つの蓄電素子は、他の蓄電素子よりもいっそう損傷しにくくなるので、蓄電装置全体の信頼性をより高めることが可能である。

前記少なくとも一方の蓄電素子における前記容器の材料は、前記他の蓄電素子における前記容器の材料とは異なってもよい。

これによれば、前記少なくとも一方の蓄電素子の容器と他の蓄電素子の容器との材料を異ならせることで、前記少なくとも１つの蓄電素子の容器の硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを、他の蓄電素子の容器よりも大きくすることができる。つまり、前記少なくとも１つの蓄電素子の容器と、他の蓄電素子の容器との外形を同一にすることができるので、金型などの共通化を図ることができ、製造の効率化が可能である。

（実施の形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（その変形例も含む）に係る蓄電装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。

以下の説明及び図面中において、複数の蓄電素子の配列方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、蓄電素子とスペーサとの並び方向、または、一対のエンド部材の並び方向を、Ｘ軸方向と定義する。１つの蓄電素子における一対（正極側及び負極側）の電極端子の並び方向、蓄電素子の容器の短側面の対向方向、または、一対のサイド部材の並び方向を、Ｙ軸方向と定義する。蓄電装置の外装体本体と外装体蓋体との並び方向、蓄電素子の容器本体と蓋体２３０との並び方向、蓄電素子とバスバーとの並び方向、または、上下方向を、Ｚ軸方向と定義する。Ｘ軸方向は所定の方向の一例である。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。

以下の説明において、Ｘ軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対方向を示す。単にＸ軸方向という場合は、Ｘ軸プラス方向及びＸ軸マイナス方向の双方向またはいずれか一方の方向を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。２つの方向が平行であるとは、当該２つの方向が完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行であること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。さらに、以下の説明において、「絶縁」と表現する場合、「電気的な絶縁」を意味する。

［１ 蓄電装置１０の全般的な説明］
まず、本実施の形態における蓄電装置１０の全般的な説明を行う。図１は、本実施の形態に係る蓄電装置１０の外観を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る蓄電装置１０を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。

蓄電装置１０は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電できる装置であり、本実施の形態では、略直方体形状を有している。例えば、蓄電装置１０は、電力貯蔵用途または電源用途等に使用される電池モジュール（組電池）である。具体的には、蓄電装置１０は、例えば、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）、及び、化石燃料（ガソリン、軽油、液化天然ガス等）自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール、リニアモーターカー、並びに、ディーゼル機関及び電気モーターの両方を備えるハイブリッド電車が例示される。蓄電装置１０は、家庭用または事業用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。

図１に示すように、蓄電装置１０は、外装体１００を備えている。図２に示すように、外装体１００の内方には、複数の蓄電素子２００、複数のスペーサ３００、一対のエンド部材４００、一対のサイド部材５００、及び、複数のバスバー６００等が収容されている。蓄電装置１０は、上記の構成要素の他、バスバー６００を保持するバスバーホルダ、蓄電素子２００の充電状態及び放電状態を監視するための回路基板、ヒューズ、リレー及びコネクタ等の電気機器、並びに、蓄電素子２００から排出されるガスを外装体１００の外方へ排気するための排気部等を備えていてもよい。

外装体１００は、蓄電装置１０の筐体（外殻）を構成する箱形（略直方体形状）の容器（モジュールケース）である。外装体１００は、複数の蓄電素子２００等の外方に配置され、当該複数の蓄電素子２００等を所定の位置で固定し、衝撃等から保護する。外装体１００は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ（変性ＰＰＥを含む））、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ＡＢＳ樹脂、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材、または、絶縁塗装をした金属等により形成されている。外装体１００は、これにより、蓄電素子２００等が外部の金属部材等に接触することを回避する。なお、蓄電素子２００等の絶縁性が保たれる構成であれば、外装体１００は、金属等の導電部材で形成されていてもよい。

外装体１００は、外装体１００の本体を構成する外装体本体１１０と、外装体１００の蓋体を構成する外装体蓋体１２０と、を有している。外装体本体１１０は、Ｚ軸プラス方向に向く開口が形成された有底矩形筒状のハウジング（筐体）であり、蓄電素子２００等を収容する。外装体蓋体１２０は、外装体本体１１０の開口を閉塞する扁平な矩形状の部材である。外装体蓋体１２０には、一対（正極側及び負極側）の外部端子１２１が設けられている。蓄電装置１０は、この一対の外部端子１２１を介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。

外装体本体１１０は、Ｙ軸方向両側の側面に、対向する一対の壁部１１１を有し、Ｘ軸方向両側の側面に、対向する一対の壁部１１２を有し、Ｚ軸マイナス方向側に、壁部１１３を有している。壁部１１３は、外装体１００の底面を形成する矩形状かつ平板状の壁部（底壁部）であり、蓄電素子２００の容器２１０の底壁部２２３（図３参照）と、Ｚ軸方向において対向して配置される。壁部１１３は、壁部１１１及び１１２に隣接する。外装体本体１１０及び外装体蓋体１２０は、ヒートシール（熱溶着）、超音波溶着、レーザ溶着、または、接着剤等によって接合される。

蓄電素子２００は、電気を充電し、また、電気を放電できる二次電池（単電池）であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。蓄電素子２００は、扁平な直方体形状（角形）を有しており、本実施の形態では、８個の蓄電素子２００がＸ軸方向に並んで配列されている。蓄電素子２００の大きさ、形状、及び、配列される蓄電素子２００の個数等は限定されず、例えば１つの蓄電素子２００しか配置されていなくてもよい。蓄電素子２００は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。蓄電素子２００は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。蓄電素子２００は、パウチタイプの蓄電素子であってもよい。蓄電素子２００の構成の詳細な説明については、後述する。

スペーサ３００は、蓄電素子２００の側方（Ｘ軸プラス方向またはＸ軸マイナス方向）に蓄電素子２００と並んで配置され、蓄電素子２００と他の部材とを絶縁する平板状かつ矩形状の部材である。スペーサ３００は、隣り合う２つの蓄電素子２００の間、及び、端部の蓄電素子２００とエンド部材４００との間に配置され、当該２つの蓄電素子２００の間、及び、当該端部の蓄電素子２００とエンド部材４００との間を絶縁する。本実施の形態では、８個の蓄電素子２００に対応して９枚のスペーサ３００が配置されているが、スペーサ３００の配置位置及び個数等は、特に限定されない。スペーサ３００は、上記の外装体１００に使用可能ないずれかの樹脂材料等の絶縁性を有する部材、または、マイカ片を集積し結合することで構成されるダンマ材等の断熱性を有する部材等で形成されている。

エンド部材４００及びサイド部材５００は、複数の蓄電素子２００の並び方向（Ｘ軸方向）において、蓄電素子２００を外方から圧迫（拘束）する拘束部材である。エンド部材４００及びサイド部材５００は、複数の蓄電素子２００を当該並び方向の両側から挟み込むことで、複数の蓄電素子２００に含まれるそれぞれの蓄電素子２００を当該並び方向の両側から圧迫（拘束）する。エンド部材４００及びサイド部材５００は、強度確保の観点等から、鋼またはステンレス等の金属製の部材で形成されているが、その材質は特に限定されず、例えば、強度の高い絶縁性の部材で形成されていてもよいし、金属製の部材に絶縁処理が施されていてもよい。

エンド部材４００は、複数の蓄電素子２００及び複数のスペーサ３００のＸ軸方向の両側に配置され、当該複数の蓄電素子２００等をこれらの並び方向（Ｘ軸方向）の両側から挟み込んで保持する、板状かつ矩形状の拘束部材（エンドプレート）である。一対のエンド部材４００は、Ｘ軸方向（所定の方向）で対向するように配置された対向部材の一例である。一対のエンド部材４００の間には、Ｘ軸方向に配列された複数の蓄電素子２００及び複数のスペーサ３００が配置されている。これにより、一対のエンド部材４００が複数の蓄電素子２００及び複数のスペーサ３００をＸ軸方向で拘束する。エンド部材４００は、板状ではなく、扁平なブロック状の部材等でもよい。

サイド部材５００は、複数の蓄電素子２００及び複数のスペーサ３００のＹ軸方向の両側に、Ｙ軸方向において当該複数の蓄電素子２００等に対向して配置される、板状かつ長尺状の拘束部材（サイドプレート）である。一対のサイド部材５００は、両端が一対のエンド部材４００に取り付けられて、一対のエンド部材４００を繋ぐことで、複数の蓄電素子２００及び複数のスペーサ３００を拘束する。つまり、サイド部材５００は、複数の蓄電素子２００及び複数のスペーサ３００を跨ぐようにＸ軸方向に延びて配置され、当該複数の蓄電素子２００等に対してこれらの並び方向（Ｘ軸方向）における拘束力を付与する。サイド部材５００は、板状ではなく、長尺な棒状の部材等でもよい。

一対のサイド部材５００は、それぞれが、Ｘ軸方向両端部において、一対のエンド部材４００のＹ軸方向端部に取り付けられる。これにより、一対のサイド部材５００は、一対のエンド部材４００とともに、当該複数の蓄電素子２００等をＸ軸方向の両側及びＹ軸方向の両側から挟み込んで拘束する。具体的には、サイド部材５００は、Ｚ軸方向に並ぶ複数（本実施の形態では、２つ）の接続部５００ａによって、エンド部材４００の接続部４００ａに接続（接合）される。本実施の形態では、接続部５００ａは、ボルト（ネジ）であり、エンド部材４００の接続部４００ａに形成された雌ネジ部と螺合により締結される。サイド部材５００のエンド部材４００への接続（接合）は、ボルト（ネジ）による固定には限定されず、溶接または接着等で接合されてもよい。サイド部材５００の構成の詳細な説明については、後述する。

バスバー６００は、蓄電素子２００に接続される板状の部材である。バスバー６００は、複数の蓄電素子２００の上方に配置され、複数の蓄電素子２００が有する電極端子２４０（図３参照）に接続（接合）される。具体的には、バスバー６００は、複数の蓄電素子２００の電極端子２４０同士を接続し、かつ、端部の蓄電素子２００の電極端子２４０と外部端子１２１とを電気的に接続する。本実施の形態では、バスバー６００は、蓄電素子２００を２個ずつ並列に接続して４セットの蓄電素子群を構成し、当該４セットの蓄電素子群を直列に接続する。バスバー６００の接続形態は特に限定されず、複数の蓄電素子２００をどのような組み合わせで直列に接続し、また、並列に接続してもよいし、全ての蓄電素子２００を直列または並列に接続してもよい。バスバー６００と電極端子２４０とは、例えば溶接によって接続（接合）されるが、その接続形態は特に限定されない。バスバー６００は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ニッケル等の金属製の導電部材若しくはそれらの組み合わせ、または、金属以外の導電性の部材等で形成されている。

［２ 蓄電素子２００の説明］
次に、蓄電素子２００の構成について、詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る蓄電素子２００の構成を示す斜視図である。具体的には、図３は、図２に示した複数の蓄電素子２００のうちの１つの蓄電素子２００の外観を拡大して示している。図４は、本実施の形態に係る蓄電素子２００を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。当該複数の蓄電素子２００は、概ね同様の構成を有しているため、以下では、１つの蓄電素子２００の構成について詳細に説明する。

図３に示すように、蓄電素子２００は、容器２１０と、一対（正極側及び負極側）の電極端子２４０と、上部ガスケット２５０と、を備えている。図４に示すように、容器２１０の内方には、正極及び負極の下部ガスケット（図示省略）と、電極体７００と、正極及び負極の集電体２８０が収容されている。なお、容器２１０の内方には、電解液（非水電解質）が収容されているが、図示は省略する。当該電解液としては、蓄電素子２００の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。

蓄電素子２００は、上記の構成要素の他、電極体の側方または下方等に配置されるスペーサ、及び、電極体等を包み込む絶縁フィルム等を有していてもよい。さらに、容器２１０の周囲には、容器２１０の外面を覆う絶縁フィルム（シュリンクチューブ等）が配置されていてもよい。当該絶縁フィルムの材質は、蓄電素子２００に必要な絶縁性を確保できるものであれば特に限定されないが、外装体１００に使用可能ないずれかの絶縁性の樹脂、エポキシ樹脂、カプトン（登録商標）、テフロン（登録商標）、シリコン、ポリイソプレン、及びポリ塩化ビニル等を例示することができる。

容器２１０は、Ｚ軸プラス方向の一端部が開放された容器本体２２０と、容器本体２２０の一端部を閉塞する蓋体２３０とを有する直方体形状（角形）の容器である。容器２１０（容器本体２２０及び蓋体２３０）の材質は、特に限定されず、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能（接合可能）な金属とすることができるが、樹脂を用いることもできる。本実施の形態では容器本体２２０及び蓋体２３０は同じ材料で形成されている。

容器本体２２０は、容器２１０の本体部を構成する矩形筒状で底を備える部材であり、一部材から形成されている。例えば上述した材質からなる平板に対し絞り加工を施すことによって、矩形筒状で底を有する容器本体２２０が形成されている。なお、一部材からなる容器本体２２０を形成できるのであれば、その製造方法は如何様でもよい。その他の製造方法としては、例えば切削、鋳造、焼結、３Ｄプリンティング方法、インパクト成形法などが挙げられる。

容器本体２２０は、Ｘ軸方向両側に一対の第一側壁部２２１を有し、Ｙ軸方向両側に一対の第二側壁部２２２を有し、Ｚ軸マイナス方向側に底壁部２２３を有している。具体的には、第一側壁部２２１は、容器２１０の長側面を形成する矩形状かつ板状の長側面部である。言い換えれば、第一側壁部２２１は、第二側壁部２２２及び底壁部２２３に隣接し、第二側壁部２２２よりも表面積（外面の面積）が大きい壁部である。一対の第一側壁部２２１は、電極体７００をＸ軸方向で挟んで対向している。

第二側壁部２２２は、容器２１０の短側面を形成する矩形状かつ板状の短側面部である。言い換えれば、第二側壁部２２２は、第一側壁部２２１及び底壁部２２３に隣接し、第一側壁部２２１よりも表面積（外面の面積）が小さい壁部である。一対の第二側壁部２２２は、電極体７００をＹ軸方向で挟んで対向している。

底壁部２２３は、容器２１０の底面を形成する矩形状かつ板状の底壁部である。

蓋体２３０は、容器２１０の蓋部を構成する矩形状の板状部材であり、容器本体２２０のＺ軸プラス方向側に配置されている。つまり、蓋体２３０は、底壁部２２３にＺ軸方向で対向し、かつ、第一側壁部２２１及び第二側壁部２２２に隣接する壁部である。本実施の形態では、蓋体２３０には、正極側及び負極側の電極端子２４０が配置されており、さらに、容器２１０内方の圧力が上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁２３１、及び、容器２１０内方に電解液を注液するための注液部２３２等も設けられている。

このような構成により、容器２１０は、電極体７００を容器本体２２０の内部に収容後、容器本体２２０と蓋体２３０とが溶接等によって接合されることにより、内部が密封される構造となっている。

電極端子２４０は、蓋体２３０に配置される蓄電素子２００の端子部材（正極端子及び負極端子）であり、集電体２８０を介して、電極体の正極板及び負極板に電気的に接続されている。つまり、電極端子２４０は、電極体に蓄えられている電気を蓄電素子２００の外部空間に導出し、また、電極体に電気を蓄えるために蓄電素子２００の内部空間に電気を導入するための金属製の部材である。電極端子２４０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで形成されている。

電極体７００は、正極板と負極板とセパレータとが積層されて形成された蓄電要素（発電要素）である。正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属からなる集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成されたものである。負極板は、銅または銅合金等の金属からなる集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成されたものである。正極活物質層及び負極活物質層に用いられる活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能なものであれば、適宜公知の材料を使用できる。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートまたは不織布等を用いることができる。本実施の形態では、電極体は、極板（正極板及び負極板）がＸ軸方向に積層されて形成されている。なお、電極体は、極板（正極板及び負極板）が巻回されて形成された巻回型の電極体、複数の平板状の極板が積層されて形成された積層型（スタック型）の電極体、または、極板を蛇腹状に折り畳んだ蛇腹型の電極体等、どのような形態の電極体でもよい。

集電体２８０は、電極端子２４０と電極体７００とに電気的に接続される導電性の部材（正極集電体及び負極集電体）である。正極集電体は、正極板の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で形成され、負極集電体は、負極板の負極基材層と同様、銅または銅合金等で形成されている。上部ガスケット２５０は、蓋体２３０と電極端子２４０との間に配置され、蓋体２３０と電極端子２４０との間を絶縁し、かつ封止するガスケットである。下部ガスケットは、蓋体２３０と集電体との間に配置され、蓋体２３０と集電体との間を絶縁し、かつ封止するガスケットである。上部ガスケット２５０及び下部ガスケットは、絶縁性を有していればどのような素材で形成されていてもよい。

［３ 一対のエンド部材と各蓄電素子との位置関係の説明］
次に、一対のエンド部材４００と各蓄電素子２００との位置関係について説明する。図５は、本実施の形態に係る一対のエンド部材４００と、各蓄電素子２００との位置関係を模式的に示す上面図である。なお、図５では、スペーサ３００、サイド部材５００を省略している。

ここで、蓄電装置１０に備わる複数の蓄電素子２００のうち、Ｘ軸方向の両端部に配置された一対の蓄電素子２００を第一蓄電素子２００Ａと称し、その容器２１０を第一容器２１０ａと称す。また、一対の第一蓄電素子２００Ａの間に配置された他の蓄電素子２００を第二蓄電素子２００Ｂと称し、その容器２１０を第二容器２１０ｂと称す。図５では、第一容器２１０ａにドットハッチングを付している。

第一容器２１０ａと、第二容器２１０ｂとは、形状は同じであるものの材料が異なっている。第一容器２１０ａと、第二容器２１０ｂとは、主要な材料が同じであるものの、添加剤の添加量が異なっている。例えば、主要な材料としてアルミニウムが用いられている場合には、添加剤としてＣｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎなどが挙げられる。添加剤の添加量が多いほど容器２１０の硬度、引張強さ及び降伏点が大きくなる。本実施の形態では、第一容器２１０ａは、第二容器２１０ｂよりも硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい。

例えば、引張強さが大きい場合においては、引張力に対する第一容器２１０ａの強度を高めることができ、第一容器２１０ａの損傷を抑制することができる。降伏点が大きい場合には、第一容器２１０ａの弾性領域を大きくすることができるので、第一容器２１０ａの損傷を抑制することができる。

引張強さ及び降伏点は、引張試験により測定可能である。第一容器２１０ａと第二容器２１０ｂとのそれぞれから、同じサイズの試験片を切り出し、引張試験用の試験機で各試験片が破断するまで引張力を付与しながら、各試験片の応力と歪みとの関係を測定することで引張強さ及び降伏点が求められる。第一容器２１０ａの引張強さは、第二容器２１０ｂの引張強さの１．０１倍以上であることが好ましく、１．０５倍以上であればより好ましい。また第一容器２１０ａの降伏点は、第二容器２１０ｂの降伏点の１．０１倍以上であることが好ましく、１．０５倍以上であればより好ましい。

硬度は、引張強さまたは降伏点に対して正の相関を有するパラメータであるので、第一蓄電素子２００Ａが第二蓄電素子２００Ｂよりも硬度が大きい場合には、引張力または降伏点が大きい場合と同様の効果を得ることができる。

ここで、硬度は、容器２１０の材料を異ならせることで調整可能であり、ビッカース硬さ試験で測定可能である。第一容器２１０ａと第二容器２１０ｂとのそれぞれから、同じサイズの試験片を切り出し、ビッカース試験機で各試験片に対してダイヤモンド圧子を押し付け、その圧痕を測定することで硬度が求められる。第一容器２１０ａの硬度は、第二容器２１０ｂの硬度の１．０１倍以上であることが好ましく、１．０５倍以上であればより好ましい。

図６は、比較例として、第二蓄電素子２００Ｂのみが複数配列された場合を示す上面図である。図６は図５に対応する図である。この比較例の場合、各第二蓄電素子２００Ｂの第二容器２１０ｂが膨張すると、Ｘ軸方向で両端部の第二蓄電素子２００Ｂ以外の第二蓄電素子２００Ｂでは、隣り合う第二容器２１０ｂ同士が互いに膨張する際の反力を受けるため、その膨張が抑えられることになる。これに対し、Ｘ軸方向で両端部の第二蓄電素子２００Ｂでは、第二容器２１０ｂの外側の長側面が膨張することになる（図６の二点鎖線参照）。この膨張により、Ｘ軸方向で両端部の第二蓄電素子２００Ｂの第二容器２１０ｂが損傷しうる。

本実施の形態では、第二蓄電素子２００Ｂよりも損傷抑制効果の高い第一蓄電素子２００ＡがＸ軸方向の両端部に配置されているので、第一蓄電素子２００Ａが比較例と同程度に膨張したとしても損傷しにくくなっている。

なお、蓄電素子２００において、外方から視認できる部位には、第一蓄電素子２００Ａと第二蓄電素子２００Ｂとを判別可能なマークが形成されていることが好ましい。このマークは、視覚的な判別が可能なマークであってもよいし、触覚的な判別が可能なマーク（刻印）であってもよい。外方から視認できる部位とは、容器本体２２０の外表面、蓋体２３０の外表面、上部ガスケット２５０において蓋体２３０及び電極端子２４０から外方に露出した箇所、電極端子２４０において上部ガスケット２５０から外方に露出した箇所などである。例えば、第一容器２１０ａの容器本体２２０の外表面のみにマークが形成されていれば、作業者は、当該マークを一見または一触りすることで、第一蓄電素子２００Ａを特定することが可能である。

［４ 効果の説明］
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電装置１０によれば、第一蓄電素子２００Ａの第一容器２１０ａが、第二蓄電素子２００Ｂの第二容器２１０ｂよりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きくなっている。これにより、第一蓄電素子２００Ａの第一容器２１０ａが、第二蓄電素子２００Ｂの第二容器２１０ｂよりも損傷しにくくなるので、蓄電装置１０全体の信頼性を高めることが可能である。特に、第一蓄電素子２００Ａの硬度、引張力及び降伏点の全てが第二蓄電素子２００Ｂよりも大きければ、より高い損傷抑制効果を得ることができる。

ここで、容器２１０の剛性を高めることで容器２１０の変形量を低減し、容器２１０の損傷を抑制する方式も想定される。剛性を高める方式の場合、例えば容器２１０の肉厚を厚くしたり、補強リブを容器２１０に設けたりなど、容器２１０の形状を調整する必要がある。この結果、電極体７００を収容できるスペースが小さくなってエネルギー密度が低減することや、容器２１０の形状が複雑化して成形性が悪化することなどの問題が生じうる。一方、本実施の形態で開示した方式の場合、第一容器２１０ａと第二容器２１０ｂとの形状が同じであっても材料を異ならせれば、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを調整することが可能である。つまり、剛性を高める方式と比較しても、エネルギー密度の低減や、容器２１０の成形性の悪化を抑制でき、好適である。

ここで、容器本体２１０と蓋体２３０とで構成された容器１００の場合、容器本体２１０と蓋体２３０との接合部分（溶接部分）が損傷しやすい。本実施の形態では、第一容器２１０ａの蓋体２３０は、第二容器２１０ｂの蓋体２３０よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい。つまり、第一容器２１０ａの蓋体２３０のみの硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを調整するだけで、第一蓄電素子２００Ａ自体の硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを第二蓄電素子２００Ｂよりも大きくすることができる。つまり、第一蓄電素子２００Ａにおいて、損傷しやすい接合部分の損傷を抑制することができる。

本実施の形態では、第一容器２１０ａの容器本体２２０は、第二容器２１０ｂの容器本体２２０よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい。つまり、第一容器２１０ａの容器本体２２０のみの硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを調整するだけで、第一蓄電素子２００Ａ自体の硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを第二蓄電素子２００Ｂよりも大きくすることができる。

特に、本実施の形態では、第一蓄電素子２００Ａの第一容器２１０ａの全体（容器本体２２０及び蓋体２３０）は、第二蓄電素子２００Ｂの第二容器２１０ｂの全体よりも、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい。したがって、第一蓄電素子２００Ａの第一容器２１０ａは、第二蓄電素子２００Ｂの第二容器２１０ｂよりもいっそう損傷しにくくなるので、蓄電装置１０全体の信頼性をより高めることが可能である。

第一蓄電素子２００Ａの第一容器２１０ａと第二蓄電素子２００Ｂの第二容器２１０ｂとの材料を異ならせることで、第一容器２１０ａの引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを第二容器２１０ｂよりも大きくすることができる。つまり、第一容器２１０ａと第二容器２１０ｂとの外形を同一にすることができるので、金型などの共通化を図ることができ、製造の効率化が可能である。

［５ 変形例の説明］
以下に、上記実施の形態の各変形例について説明する。以降の説明において上記実施の形態または他の変形例と同一の部分においては同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

上記実施の形態では、第一蓄電素子２００Ａの第一容器２１０ａの全体（容器本体２２０及び蓋体２３０）が、第二蓄電素子２００Ｂの第二容器２１０ｂの全体よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい場合を例示した。しかしながら、第一容器２１０ａの一部が、第二容器２１０ｂよりも硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きければ、一定の損傷抑制効果を得ることができる。

例えば、第一容器２１０ａの蓋体２３０は、第二容器２１０ｂの蓋体２３０よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きくてもよい。この場合、第一容器２１０ａの容器本体２２０と、第二容器２１０ｂの容器本体２２０とは同じ材料から形成されていて、硬度、引張強さ及び降伏点のそれぞれが同等である。この場合、第一容器２１０ａの蓋体２３０のみの硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを調整するだけで、第一蓄電素子２００Ａ自体の硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを第二蓄電素子２００Ｂよりも大きくすることができる。なお、第一容器２１０ａの容器本体２２０と、第二容器２１０ｂの容器本体２２０とは、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが異なっていてもよい。

また、第一容器２１０ａの容器本体２２０は、第二容器２１０ｂの容器本体２２０よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きくてもよい。この場合、第一容器２１０ａの蓋体２３０と、第二容器２１０ｂの蓋体２３０とは同じ材料から形成されていて、硬度、引張強さ及び降伏点のそれぞれが同等である。この場合、第一容器２１０ａの容器本体２２０のみの硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを調整するだけで、第一蓄電素子２００Ａ自体の硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを第二蓄電素子２００Ｂよりも大きくすることができる。なお、第一容器２１０ａの蓋体２３０と、第二容器２１０ｂの蓋体２３０とは、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが異なっていてもよい。

なお、容器本体２２０の全体の硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを調整しなくとも、一対の第一側壁部２２１のみの硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを調整してもよい。さらには、一対の第一側壁部２２１のうち、エンド部材４００に対向する第一側壁部２２１のみの硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを調整してもよい。

（その他の変形例）
以上、本実施の形態に係る蓄電装置１０について説明したが、本発明は、上記実施の形態には限定されない。今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

上記実施の形態では、本発明に係る一対の対向部材として一対のエンド部材４００を例示した。しかしながら、一対の対向部材はＸ軸方向で互いに対向しており、その間にＸ軸方向配列された複数の蓄電素子２００が配置されているのであれば如何なる部材であってもよい。例えば、外装体本体１１０の一対の壁部１１２を一対の対向部材としてもよい。これにより、一対のエンド部材４００及び一対のサイド部材５００を除くことが可能である。この場合、複数の蓄電素子２００に対する拘束力は、外装体本体１１０が付与すればよい。

上記実施の形態では、Ｘ軸方向の端部の蓄電素子２００とエンド部材４００との間にスペーサ３００が配置されている場合を例示した。しかしながら、端部の蓄電素子２００とエンド部材４００とは直接的に接触していてもよい。

上記実施の形態では、一対のエンド部材４００の間に、複数の蓄電素子２００が一列配列された蓄電装置１０を例示した。しかしながら、一対のエンド部材４００の間に、複数の蓄電素子２００からなる列が複数配列された蓄電装置１０であってもよい。この場合、各列において、第一蓄電素子２００Ａの第一容器２１０ａが、第二蓄電素子２００Ｂの第二容器２１０ｂよりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい関係性が満たされていればよい。

上記実施の形態では、一対の第一蓄電素子２００Ａの第一容器２１０ａのそれぞれが、第二蓄電素子２００Ｂの第二容器２１０ｂよりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい場合を例示した。しかしながら、一対の第一蓄電素子２００Ａのうち、一方の第一蓄電素子２００Ａの第一容器２１０ａのみが、第二蓄電素子２００Ｂの第二容器２１０ｂよりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きくてもよい。

上記実施の形態などでは、第一容器２１０ａと第二容器２１０ｂとの主要な材料を同じとし、添加剤の添加量を異ならせることで、第一容器２１０ａと第二容器２１０ｂとの硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを異ならせる場合を例示した。しかしながら、第一容器２１０ａと第二容器２１０ｂとの主要な材料を異ならせることで、第一容器２１０ａと第二容器２１０ｂとの硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを異ならせることも可能である。例えば、第一容器２１０ａの主要な材料を樹脂とし第二容器２１０ｂの主要な材料をアルミニウムとすること、第一容器２１０ａの主要な材料をアルミニウムとし第二容器２１０ｂの主要な材料をステンレス鋼とすることなどが挙げられる。また、第一容器２１０ａと第二容器２１０ｂとの主要な材料を同じとし、添加剤の種類を異ならせてもよい。

上記実施の形態では、第一容器２１０ａと第二容器２１０ｂとの材料を異ならせることで、第一容器２１０ａの引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを第二容器２１０ｂよりも大きくする場合を例示した。しかしながら、第一容器２１０ａをなす基材あるいは形成後の第一容器２１０ａに所定の処理を施すことによって、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを調整してもよい。所定の処理としては、例えば、加工硬化処理、熱処理（焼入れ等）、ショットピーニング処理などが挙げられる。なお、上述したように材料を異ならせることで、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つを調整する場合においては所定の処理が不要であるので、製造効率の観点で好ましい。

上記実施の形態では、容器本体２２０が一部材からなる場合を例示した。しかしながら容器本体は複数の部材を組み立てることで形成されていてもよい。この場合、複数の板材を接合することで容器本体が形成されることになる。複数の板材には、折り曲げられた板材及び平板状の板材の少なくとも一方が含まれる。

上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、リチウムイオン二次電池等の蓄電素子を備えた蓄電装置等に適用できる。

１０ 蓄電装置
１００ 外装体
１１０ 外装体本体
１１１、１１２、１１３ 壁部
１２０ 外装体蓋体
１２１ 外部端子
２００ 蓄電素子
２００Ａ 第一蓄電素子
２００Ｂ 第二蓄電素子
２１０ 容器
２１０ａ 第一容器
２１０ｂ 第二容器
２２０ 容器本体
２２１ 第一側壁部
２２２ 第二側壁部
２２３ 底壁部
２３０ 蓋体
２３１ ガス排出弁
２３２ 注液部
２４０ 電極端子
２５０ 上部ガスケット
２８０ 集電体
３００ スペーサ
４００ エンド部材（対向部材）
４００ａ、５００ａ 接続部
５００ サイド部材
６００ バスバー
７００ 電極体

Claims (4)

1. 所定の方向に配列され、互いに対向する一対の対向部材と、
   前記一対の対向部材の間において、前記所定の方向に配列された複数の蓄電素子とを有する蓄電装置であって、
   前記複数の蓄電素子のそれぞれは、
   電極体と、
   前記電極体を収容する容器とを備え、
   前記複数の蓄電素子のうち、前記所定の方向において両端部に配置された一対の蓄電素子の、少なくとも一方の蓄電素子の前記容器は、当該一対の蓄電素子の間に配置された他の蓄電素子の前記容器よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい、
   蓄電装置。
2. 前記容器は、一端部が開放された容器本体と、前記容器本体の前記一端部を閉塞する蓋体とを有し、
   前記少なくとも一方の蓄電素子の前記蓋体は、前記他の蓄電素子の前記蓋体よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい、
   請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記容器は、一端部が開放された容器本体と、前記容器本体の前記一端部を閉塞する蓋体とを有し、
   前記少なくとも一方の蓄電素子の前記容器本体は、前記他の蓄電素子の前記容器本体よりも、硬度、引張強さ及び降伏点の少なくとも１つが大きい、
   請求項１または２に記載の蓄電装置。
4. 前記少なくとも一方の蓄電素子における前記容器の材料は、前記他の蓄電素子における前記容器の材料とは異なる
   請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電装置。

Images