JP2024055180A - 蓄電モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】エネルギー密度の低下や封止部の破損を抑制しつつ、その内部が大気圧よりも低圧に減圧された場合における短絡を抑制することが可能な蓄電モジュールを提供すること。【解決手段】蓄電モジュール１は、複数のバイポーラ電極１００と、最外正極電極２００と、最外負極電極３００と、第１封止部４１０と、第２封止部４２０と、内側封止部４３０と、第１絶縁部材５００と、第２絶縁部材６００と、内側絶縁部材７１０と、を備える。各正極集電箔１１１の周縁部には、正極未塗工部１１１ａが形成されており、各負極集電箔１１２の周縁部には、負極未塗工部１１２ａが形成されている。第１絶縁部材５００は、第１外側絶縁部５１５を含み、第２絶縁部材６００は、第２外側絶縁部６１５を含み、内側絶縁部材７１０は、内側絶縁部７１２を含む。第１外側絶縁部５１５の厚み及び第２外側絶縁部６１５の厚みは、内側絶縁部７１２の厚みよりも大きい。【選択図】図１

Description

本開示は、蓄電モジュールに関する。
特開２０２１－１２８８９８号公報には、複数のバイポーラ電極と、互いに隣接するバイポーラ電極間に配置された複数のセパレータと、互いに隣接するバイポーラ電極間に形成される空間を封止する封止部と、その空間に配置された電解液と、を備える蓄電モジュールが開示されている。セパレータは、積層方向から見た場合に、バイポーラ電極における電極層と重なる重畳部と、電極層に重ならない露出部と、を有している。露出部が存在する領域は、充放電時に生じるガスを収容する機能を有している。
特開２０２１－１２８８９８号公報
特開２０２１－１２８８９８号公報に記載される蓄電モジュールでは、蓄電モジュール内が大気圧未満となるまで減圧される場合があり、この場合、積層方向において最も外側に配置された電極は、蓄電モジュールの内部と外部との差圧に起因して内側に変形することがある。最も外側の電極のうちこの変形する領域、つまり、セパレータの露出部が存在する領域に金属片等の異物が存在する場合、その異物がセパレータを貫通することによって露出部を挟むように配置された一対の電極同士が互いに接触する懸念がある。
上記のような短絡を回避するために、各セパレータの厚みを大きくすることが考えられる。しかしながら、そのようにすると、露出部が存在する領域のうち充放電時に生じるガスを収容可能な領域の体積が小さくなるため、当該領域の圧力が高くなることによって封止部が破損する懸念がある。また、この領域の高圧下を回避するためには、電極層の面積を小さくすることが考えられるが、そのようにすると、エネルギー密度が低下する。
本開示の目的は、エネルギー密度の低下や封止部の破損を抑制しつつ、その内部が大気圧よりも低圧に減圧された場合における短絡を抑制することが可能な蓄電モジュールを提供することである。
本開示の一局面に従った蓄電モジュールは、互いに積層された複数のバイポーラ電極と、前記複数のバイポーラ電極の積層方向における前記複数のバイポーラ電極の外側の一方に配置された最外正極電極と、前記積層方向における前記複数のバイポーラ電極の外側の他方に配置された最外負極電極と、前記最外正極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外正極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に形成される第１外側領域が大気圧よりも低圧となった状態で前記第１外側領域を封止する第１封止部と、前記最外負極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外負極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に形成される第２外側領域が大気圧よりも低圧となった状態で前記第２外側領域を封止する第２封止部と、前記積層方向に互いに隣接する一対の前記バイポーラ電極間に形成される内側領域が大気圧よりも低圧となった状態で前記内側領域を封止する内側封止部と、前記最外正極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外正極電極と対向する前記バイポーラ電極との間を絶縁する第１絶縁部材と、前記最外負極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外負極電極と対向する前記バイポーラ電極との間を絶縁する第２絶縁部材と、前記積層方向に互いに隣接する一対の前記バイポーラ電極間を絶縁する内側絶縁部材と、を備え、前記複数のバイポーラ電極の各々は、正極集電箔及び負極集電箔を含む集電体と、前記集電体における前記正極集電箔に設けられた正極活物質層と、前記集電体における前記負極集電箔に設けられた負極活物質層と、を有し、前記最外正極電極は、正極集電箔と、前記正極集電箔に設けられた正極活物質層と、を有し、前記最外負極電極は、負極集電箔と、前記負極集電箔に設けられた負極活物質層と、を有し、各前記集電体における前記正極集電箔の周縁部及び前記最外正極電極における前記正極集電箔の周縁部には、前記正極活物質層が設けられていない正極未塗工部が形成されており、各前記集電体における前記負極集電箔の周縁部及び前記最外負極電極における前記負極集電箔の周縁部には、前記積層方向に前記正極未塗工部と対向しており前記負極活物質層が設けられていない負極未塗工部が形成されており、前記最外正極電極における前記正極未塗工部と当該正極未塗工部と対向する前記負極未塗工部との間の領域が前記第１外側領域を構成し、前記最外負極電極における前記負極未塗工部と当該負極未塗工部と対向する前記正極未塗工部との間の領域が前記第２外側領域を構成し、互いに隣接する一対の前記バイポーラ電極のうち前記積層方向に対向する前記正極未塗工部と前記負極未塗工部との間の領域が前記内側領域を構成し、前記第１絶縁部材は、前記第１外側領域に配置された第１外側絶縁部を含み、前記第２絶縁部材は、前記第２外側領域に配置された第２外側絶縁部を含み、前記内側絶縁部材は、前記内側領域に配置された内側絶縁部を含み、前記第１外側絶縁部の厚み及び前記第２外側絶縁部の厚みは、前記内側絶縁部の厚みよりも大きい。
本開示によれば、エネルギー密度の低下や封止部の破損を抑制しつつ、その内部が大気圧よりも低圧に減圧された場合における短絡を抑制することが可能な蓄電モジュールを提供することができる。
本開示の第１実施形態における蓄電モジュールを概略的に示す断面図である。 各領域が減圧された状態を概略的に示す断面図である。 本開示の第２実施形態における蓄電モジュールを概略的に示す断面図である。 実施例及び比較例とその評価結果とを示す表である。
本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
（第１実施形態）
図１は、本開示の第１実施形態における蓄電モジュールを概略的に示す断面図である。図１に示されるように、蓄電モジュール１は、複数のバイポーラ電極１００と、最外正極電極２００と、最外負極電極３００と、第１封止部４１０と、第２封止部４２０と、内側封止部４３０と、第１絶縁部材５００と、第２絶縁部材６００と、内側絶縁部材７１０と、を備えている。
複数のバイポーラ電極１００は、互いに積層されている。各バイポーラ電極１００は、集電体１１０と、正極活物質層１２０と、負極活物質層１３０と、を有している。
集電体１１０は、金属からなり、例えば矩形状に形成されている。集電体１１０は、正極集電箔１１１と、負極集電箔１１２と、を有している。正極集電箔１１１は、例えばアルミニウムからなる。負極集電箔１１２は、例えば銅箔からなる。負極集電箔１１２は、導電性接着材によって正極集電箔１１１に接着されている。
正極活物質層１２０は、集電体１１０における一方の面、すなわち、正極集電箔１１１の表面に設けられている。負極活物質層１３０は、集電体１１０における他方の面、すなわち、負極集電箔１１２の表面に設けられている。
複数のバイポーラ電極１００は、一のバイポーラ電極１００における正極活物質層１２０と、前記一のバイポーラ電極１００に隣接するバイポーラ電極１００における負極活物質層１３０と、が互いに対向するように積層されている。
正極集電箔１１１の周縁部には、正極活物質層１２０が設けられていない正極未塗工部１１１ａが形成されている。負極活物質層１３０の周縁部には、負極活物質層１３０が設けられていない負極未塗工部１１２ａが形成されている。負極未塗工部１１２ａは、複数のバイポーラ電極１００の積層方向（図１における上下方向）に正極未塗工部１１１ａと対向している。
最外正極電極２００は、積層方向における複数のバイポーラ電極１００の外側の一方に配置されている。最外正極電極２００は、正極集電箔１１１と、正極集電箔１１１に設けられた正極活物質層１２０と、を有している。最外正極電極２００における正極集電箔１１１及び正極活物質層１２０の構成は、バイポーラ電極１００におけるそれと同じである。
最外負極電極３００は、積層方向における複数のバイポーラ電極１００の外側の他方に配置されている。最外負極電極３００は、負極集電箔１１２と、負極集電箔１１２に設けられた負極活物質層１３０と、を有している。最外負極電極３００における負極集電箔１１２及び負極活物質層１３０の構成は、バイポーラ電極１００におけるそれと同じである。
第１封止部４１０は、最外正極電極２００と複数のバイポーラ電極１００のうち最外正極電極２００と対向するバイポーラ電極１００（以下、「バイポーラ電極１０２」と表記する。）との間に形成される第１外側領域Ｒ１（図１を参照）が大気圧よりも低圧となった状態で第１外側領域Ｒ１を封止している。第１外側領域Ｒ１は、最外正極電極２００における正極未塗工部１１１ａと当該正極未塗工部１１１ａと対向する負極未塗工部１１２ａとの間に形成された領域である。この第１外側領域Ｒ１は、電解液で満たされている。第１外側領域Ｒ１が大気圧よりも低圧であるため、図１に示されるように、最外正極電極２００における正極未塗工部１１１ａは、積層方向における内側に向かって変形している。
第１封止部４１０は、絶縁材料（樹脂等）からなる。第１封止部４１０は、第１外側領域Ｒ１からの電解液の漏出及び外部から第１外側領域Ｒ１への水分の浸入を防止する機能や、第１外側領域Ｒ１を挟むように配置された正極未塗工部１１１ａ及び負極未塗工部１１２ａ間の間隔を確保する機能を有している。
第２封止部４２０は、最外負極電極３００と複数のバイポーラ電極１００のうち最外負極電極３００と対向するバイポーラ電極１００（以下、「バイポーラ電極１０３」と表記する。）との間に形成される第２外側領域Ｒ２（図１を参照）が大気圧よりも低圧となった状態で第２外側領域Ｒ２を封止している。第２外側領域Ｒ２は、最外負極電極３００における負極未塗工部１１２ａと当該負極未塗工部１１２ａと対向する正極未塗工部１１１ａとの間に形成された領域である。この第２外側領域Ｒ２は、電解液で満たされている。第２外側領域Ｒ２の圧力は、第１外側領域Ｒ１の圧力と同じである。第２外側領域Ｒ２が大気圧よりも低圧であるため、図１に示されるように、最外負極電極３００における負極未塗工部１１２ａは、積層方向における内側に向かって変形している。第２封止部４２０の構成は、第１封止部４１０のそれと同じである。
内側封止部４３０は、積層方向に互いに隣接する一対のバイポーラ電極１００間に形成される内側領域Ｒ３（図１を参照）が大気圧よりも低圧となった状態で内側領域Ｒ３を封止している。内側領域Ｒ３は、互いに隣接する一対のバイポーラ電極１００のうち積層方向に対向する正極未塗工部１１１ａと負極未塗工部１１２ａとの間の領域である。この内側領域Ｒ３は、電解液で満たされている。内側封止部４３０の構成は、第１封止部４１０のそれと同じである。内側領域Ｒ３の圧力は、第１外側領域Ｒ１の圧力と同じである。
第１絶縁部材５００は、最外正極電極２００とバイポーラ電極１０２との間を絶縁している。第１絶縁部材５００は、第１セパレータ５１０と、第１絶縁膜５２０と、を有している。
第１セパレータ５１０は、最外正極電極２００とバイポーラ電極１０２との間に配置されている。第１セパレータ５１０は、絶縁材料からなり、イオンの透過を許容する。第１セパレータ５１０として、ポリオレフィン微多孔膜（ポリエチレンの単層構造や、ポリプロピレン、ポリエチレン及びポリプロピレンの３層構造など）が挙げられる。なお、ポリオレフィン微多孔膜の少なくとも一方の面に、セラミック層が設けられてもよい。第１セパレータ５１０は、第１介在部５１１と、第１周縁部５１２と、を有している。
第１介在部５１１は、最外正極電極２００における正極活物質層１２０とバイポーラ電極１０２における負極活物質層１３０との間に介在している。
第１周縁部５１２は、第１介在部５１１の外縁につながっている。第１周縁部５１２は、第１外側領域Ｒ１に配置されている。第１周縁部５１２の外端部は、第１封止部４１０に保持されている。図１に示されるように、第１周縁部５１２は、積層方向における内側に向かって変形している正極未塗工部１１１ａに押されることにより、積層方向における内側に向かって変形している。
第１絶縁膜５２０は、第１セパレータ５１０とは別部材からなる。第１絶縁膜５２０は、第１外側領域Ｒ１に配置されている。第１絶縁膜５２０の厚みは、例えば、第１セパレータ５１０の厚みと同じかそれよりも大きく設定される。第１絶縁膜５２０は、第１外側領域Ｒ１のうち積層方向における第１周縁部５１２の内側に配置されることが好ましい。なお、図１では、第１周縁部５１２と第１絶縁膜５２０との間に金属片等の異物１０が示されている。
第１周縁部５１２と第１絶縁膜５２０は、第１外側領域Ｒ１に配置された第１外側絶縁部５１５を構成している。第１外側絶縁部５１５は、第１外側領域Ｒ１を挟むように配置された正極未塗工部１１１ａ及び負極未塗工部１１２ａ間を絶縁している。
第２絶縁部材６００は、最外負極電極３００とバイポーラ電極１０３との間を絶縁している。第２絶縁部材６００は、第２セパレータ６１０と、第２絶縁膜６２０と、を有している。
第２セパレータ６１０は、最外負極電極３００とバイポーラ電極１０３との間に配置されている。第２セパレータ６１０の構成は、第１セパレータ５１０の構成と同じである。すなわち、第２セパレータ６１０の厚みは、第１セパレータ５１０の厚みと同じである。第２セパレータ６１０は、第２介在部６１１と、第２周縁部６１２と、を有している。
第２介在部６１１は、最外負極電極３００における負極活物質層１３０とバイポーラ電極１０３における正極活物質層１２０との間に介在している。
第２周縁部６１２は、第２介在部６１１の外縁につながっている。第２周縁部６１２は、第２外側領域Ｒ２に配置されている。第２周縁部６１２の外端部は、第２封止部４２０に保持されている。図１に示されるように、第２周縁部６１２は、積層方向における内側に向かって変形している負極未塗工部１１２ａに押されることにより、積層方向における内側に向かって変形している。
第２絶縁膜６２０は、第２セパレータ６１０とは別部材からなる。第２絶縁膜６２０は、第２外側領域Ｒ２に配置されている。第２絶縁膜６２０の構成は、第１絶縁膜５２０の構成と同じである。第２絶縁膜６２０は、第２外側領域Ｒ２のうち積層方向における第２周縁部６１２の内側に配置されることが好ましい。
第２周縁部６１２と第２絶縁膜６２０は、第２外側領域Ｒ２に配置された第２外側絶縁部６１５を構成している。第２外側絶縁部６１５は、第２外側領域Ｒ２を挟むように配置された正極未塗工部１１１ａ及び負極未塗工部１１２ａ間を絶縁している。
内側絶縁部材７１０は、積層方向に互いに隣接する一対のバイポーラ電極１００間を絶縁している。内側絶縁部材７１０は、積層方向に互いに隣接する一対のバイポーラ電極１００間に配置された内側セパレータ（以下、「内側セパレータ７１０」と表記する。）で構成されている。内側セパレータ７１０は、第１セパレータ５１０の厚みと同じ厚みを有している。内側セパレータ７１０は、内側介在部７１１と、内側周縁部７１２と、を有している。
内側介在部７１１は、一のバイポーラ電極１００における正極活物質層１２０と、前記一のバイポーラ電極１００に隣接するバイポーラ電極１００における負極活物質層１３０と、の間に介在している。
内側周縁部７１２は、内側介在部７１１につながっている。内側周縁部７１２は、内側領域Ｒ３に配置されている。内側周縁部７１２は、内側絶縁部（以下、「内側絶縁部７１２」と表記することもある。）を構成している。
図１に示されるように、第１外側絶縁部５１５の厚み及び第２外側絶縁部６１５の厚みは、内側絶縁部７１２の厚みよりも大きい。なお、「第１外側絶縁部５１５の厚み」は、第１外側絶縁部５１５の総厚み、すなわち、第１周縁部５１２の厚みと第１絶縁膜５２０の厚みとの和を意味する。「第２外側絶縁部６１５の厚み」についても同様である。
次に、蓄電モジュール１の製造方法について説明する。
まず、各バイポーラ電極１００と、最外正極電極２００と、最外負極電極３００と、が準備され、それらがセパレータ５１０，６１０，７１０を介して積層されるとともに、第１外側領域Ｒ１に第１絶縁膜５２０が配置され、第２外側領域Ｒ２に第２絶縁膜６２０が配置される。
そして、各正極未塗工部１１１ａ及び各負極未塗工部１１２ａに各封止部４１０～４３０が熱溶着され、注液口より各領域Ｒ１～Ｒ３に電解液が注入される。図２は、例えば、各領域Ｒ１～Ｒ３に電解液が注入された状態を示している。
次いで、蓄電モジュール１が所定電圧まで充電され、電解液溶媒や添加物の分解による負極へのＳＥＩ被膜の形成が行われ、その副生成物であるガスが蓄電モジュール１外に排出される。
その後、減圧雰囲気（大気圧よりも低圧の雰囲気）下において注液口が封止される（減圧封止工程）。これにより蓄電モジュール１が完成する。この蓄電モジュール１が減圧雰囲気下から大気圧下に移動された際、図１に示されるように、最外正極電極２００における正極未塗工部１１１ａ及び最外負極電極３００における負極未塗工部１１２ａが積層方向における内側に向かって変形する。
以上に説明したように、本実施形態における蓄電モジュール１では、第１外側領域Ｒ１、第２外側領域Ｒ２及び内側領域Ｒ３が大気圧よりも低圧であることにより、最外正極電極２００における正極未塗工部１１１ａ及び最外負極電極３００における負極未塗工部１１２ａが積層方向における内側に向かって変形するものの、第１外側絶縁部５１５の厚み及び第２外側絶縁部６１５の厚みが内側絶縁部７１２の厚みよりも大きいため、例えば第１外側領域Ｒ１に金属片等の異物１０が存在したとしても、その異物１０が第１外側絶縁部５１５を貫通することが抑制される。
また、内側絶縁部７１２の厚みが第１外側絶縁部５１５の厚み及び第２外側絶縁部６１５の厚みよりも小さいことにより、充放電時に生じるガスを収容する体積が内側領域Ｒ３に確保されるため、当該内側領域Ｒ３が高圧になることが抑制される。よって、内側封止部４３０の破損が抑制されるとともに、内側領域Ｒ３の高圧下を回避するためにバイポーラ電極１００における各未塗工部１１１ａ，１１２ａを広げること、すなわち、エネルギー密度の低下が抑制される。
上記実施形態において、第１絶縁膜５２０は、第１封止部４１０を構成する材料と同一材料からなるとともに、第１封止部４１０と一体的に形成されてもよく、第２絶縁膜６２０は、第２封止部４２０を構成する材料と同一材料からなるとともに、第２封止部４２０と一体的に形成されてもよい。この態様では、第１外側領域Ｒ１内での第１絶縁膜５２０の位置ずれ及び第２外側領域Ｒ２内での第２絶縁膜６２０の位置ずれが抑制される。
また、第１絶縁膜５２０は、積層方向における第１周縁部５１２の外側に配置され、第２絶縁膜６２０は、積層方向における第２周縁部６１２の外側に配置されてもよい。
（第２実施形態）
次に、図３を参照しながら、本開示の第２実施形態における蓄電モジュール１について説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は繰り返さない。
本実施形態では、第１セパレータ５１０の厚み及び第２セパレータ６１０の厚みは、内側セパレータ７１０の厚みよりも大きい。また、第１外側絶縁部５１５は、内側周縁部７１２の厚みよりも大きな厚みを有する第１周縁部５１２のみで構成されており、第２外側絶縁部６１５は、内側周縁部７１２の厚みよりも大きな厚みを有する第２周縁部６１２のみで構成されている。
次に、蓄電モジュール１の実施例について、比較例とともに説明する。実施例１－１～実施例１－８は、第２実施形態の実施例であり、実施例２－１～実施例５－３は、第１実施形態の実施例である。各実施例及び比較例では、以下の構成を有する蓄電モジュールが用いられた。
正極集電箔：アルミニウム箔の片面に正極を設けたもの。
正極：ＰＶｄＦバインダーと導電材とをＮＭＰ又は水溶媒でスラリー化したもの。
負極集電箔：銅箔の片面に負極を設けたもの。
負極：ＳＢＲとＣＭＣと必要に応じて導電材とを水溶媒でスラリー化したもの。
正極活物質層：Ｌｉ（ＮｉｘＭｎｙＣｏｚ）Ｏ２、ＬｉＦｅＰＯ４など。
負極活物質層：天然黒鉛、人造黒鉛など。
セパレータ：ポリオレフィン微多孔膜（ポリエチレンの単層とセラミック層とを有する膜）。
第１絶縁膜：ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ポリイミド。
各実施例及び比較例において、蓄電モジュール１における第１外側領域Ｒ１のうち積層方向における第１周縁部５１２の内側に５個の異物１０を配置した状態で蓄電モジュール１の製造時における減圧封止工程と同じ環境で第１外側領域Ｒ１を減圧していき、最外正極電極２００及びバイポーラ電極１０２間の抵抗値を測定しながら、第１外側絶縁部５１５が破れることによって最外正極電極２００の正極集電箔１１１とバイポーラ電極１０２の負極集電箔１１２とが導通したときの大気圧からの減圧度（大気圧からの差圧）を評価した。図４は、各実施例と比較例の評価結果を示す表である。なお、異物は、Ｌ字型（長手方向０．６ｍｍ、短手方向０．４ｍｍ）の金属片である。また、第１絶縁膜５２０によるバイポーラ電極１０２の負極未塗工部１１２ａの被覆率は、９５％である。
図４における実施例１－１～１－８に示されるように、第１外側絶縁部５１５が第１周縁部５１２のみで構成される例では、第１周縁部５１２の厚みが大きくなるにしたがって減圧度が大きくなることが確認された。
また、実施例２－１～５－３では、比較例と同じ構成を有するセパレータと、互いに厚みの異なる第１絶縁膜５２０と、が用いられた。これらの実施例に示されるように、第１外側絶縁部５１５が第１周縁部５１２と第１絶縁膜５２０とにより構成される例においても、第１外側絶縁部５１５の厚み（第１絶縁膜５２０の厚み）が大きくなるにしたがって減圧度が大きくなることが確認された。
上述した例示的な実施形態及び実施例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
［態様１］
互いに積層された複数のバイポーラ電極と、
前記複数のバイポーラ電極の積層方向における前記複数のバイポーラ電極の外側の一方に配置された最外正極電極と、
前記積層方向における前記複数のバイポーラ電極の外側の他方に配置された最外負極電極と、
前記最外正極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外正極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に形成される第１外側領域が大気圧よりも低圧となった状態で前記第１外側領域を封止する第１封止部と、
前記最外負極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外負極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に形成される第２外側領域が大気圧よりも低圧となった状態で前記第２外側領域を封止する第２封止部と、
前記積層方向に互いに隣接する一対の前記バイポーラ電極間に形成される内側領域が大気圧よりも低圧となった状態で前記内側領域を封止する内側封止部と、
前記最外正極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外正極電極と対向する前記バイポーラ電極との間を絶縁する第１絶縁部材と、
前記最外負極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外負極電極と対向する前記バイポーラ電極との間を絶縁する第２絶縁部材と、
前記積層方向に互いに隣接する一対の前記バイポーラ電極間を絶縁する内側絶縁部材と、を備え、
前記複数のバイポーラ電極の各々は、
正極集電箔及び負極集電箔を含む集電体と、
前記集電体における前記正極集電箔に設けられた正極活物質層と、
前記集電体における前記負極集電箔に設けられた負極活物質層と、を有し、
前記最外正極電極は、
正極集電箔と、
前記正極集電箔に設けられた正極活物質層と、を有し、
前記最外負極電極は、
負極集電箔と、
前記負極集電箔に設けられた負極活物質層と、を有し、
各前記集電体における前記正極集電箔の周縁部及び前記最外正極電極における前記正極集電箔の周縁部には、前記正極活物質層が設けられていない正極未塗工部が形成されており、
各前記集電体における前記負極集電箔の周縁部及び前記最外負極電極における前記負極集電箔の周縁部には、前記積層方向に前記正極未塗工部と対向しており前記負極活物質層が設けられていない負極未塗工部が形成されており、
前記最外正極電極における前記正極未塗工部と当該正極未塗工部と対向する前記負極未塗工部との間の領域が前記第１外側領域を構成し、
前記最外負極電極における前記負極未塗工部と当該負極未塗工部と対向する前記正極未塗工部との間の領域が前記第２外側領域を構成し、
互いに隣接する一対の前記バイポーラ電極のうち前記積層方向に対向する前記正極未塗工部と前記負極未塗工部との間の領域が前記内側領域を構成し、
前記第１絶縁部材は、前記第１外側領域に配置された第１外側絶縁部を含み、
前記第２絶縁部材は、前記第２外側領域に配置された第２外側絶縁部を含み、
前記内側絶縁部材は、前記内側領域に配置された内側絶縁部を含み、
前記第１外側絶縁部の厚み及び前記第２外側絶縁部の厚みは、前記内側絶縁部の厚みよりも大きい、蓄電モジュール。
この蓄電モジュールでは、第１外側領域、第２外側領域及び内側領域が大気圧よりも低圧であることにより、最外正極電極における正極未塗工部及び最外負極電極における負極未塗工部が積層方向における内側に向かって変形するものの、第１外側絶縁部の厚み及び第２外側絶縁部の厚みが内側絶縁部の厚みよりも大きいため、例えば第１外側領域に金属片等の異物が存在したとしても、その異物が第１外側絶縁部を貫通することが抑制される。
また、内側絶縁部の厚みが第１外側絶縁部の厚み及び第２外側絶縁部の厚みよりも小さいことにより、充放電時に生じるガスを収容する体積が内側領域に確保されるため、当該内側領域が高圧になることが抑制される。よって、内側封止部の破損が抑制されるとともに、内側領域の高圧下を回避するためにバイポーラ電極における各未塗工部を広げること、すなわち、エネルギー密度の低下が抑制される。
［態様２］
前記第１絶縁部材は、前記最外正極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外正極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に配置された第１セパレータを含み、
前記第１セパレータは、
前記最外正極電極における前記正極活物質層と前記バイポーラ電極における前記負極活物質層との間に介在する第１介在部と、
前記第１介在部につながっており前記第１外側領域に配置された第１周縁部と、を有し、
前記第１外側絶縁部は、
前記第１周縁部と、
前記第１セパレータとは別部材からなり前記第１外側領域に配置された第１絶縁膜と、を有し、
前記第２絶縁部材は、前記最外負極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外負極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に配置されており、前記第１セパレータの厚みと同じ厚みを有する第２セパレータを含み、
前記第２セパレータは、
前記最外負極電極における前記負極活物質層と前記バイポーラ電極における前記正極活物質層との間に介在する第２介在部と、
前記第２介在部につながっており前記第２外側領域に配置された第２周縁部と、を有し、
前記第２外側絶縁部は、
前記第２周縁部と、
前記第２セパレータとは別部材からなり前記第２外側領域に配置された第２絶縁膜と、を有し、
前記内側絶縁部材は、前記積層方向に互いに隣接する一対の前記バイポーラ電極間に配置されており、前記第１セパレータの厚みと同じ厚みを有する内側セパレータを含み、
前記内側セパレータは、前記バイポーラ電極における前記正極活物質層と前記バイポーラ電極における前記負極活物質層との間に介在する内側介在部と、
前記内側介在部につながっており前記内側領域に配置された内側周縁部と、を有し、
前記内側絶縁部は、前記内側周縁部で構成されている、態様１に記載の蓄電モジュール。
この態様では、第１セパレータ、第２セパレータ及び内側セパレータが互いに同じ厚みを有しているため、互いに同じセパレータを用いることが可能となる。また、第１セパレータ全体の厚み及び第２セパレータ全体の厚みが内側セパレータの厚みよりも大きい場合に比べて、第１介在部の厚みと第２介在部の厚みを小さくなる。
［態様３］
前記第１絶縁膜は、前記第１外側領域のうち前記積層方向における前記第１周縁部の内側に配置されており、
前記第２絶縁膜は、前記第２外側領域のうち前記積層方向における前記第２周縁部の内側に配置されている、態様２に記載の蓄電モジュール。
この態様では、最外正極電極における正極未塗工部及び最外負極電極における負極未塗工部の積層方向における内側への変形によって各絶縁膜の位置がずれることが抑制される。また、各絶縁膜が各外側領域のうち積層方向における各周縁部の外側に配置された場合に比べ、最外正極電極おける正極未塗工部及び最外負極電極における負極未塗工部の前記変形に起因する第１周縁部及び第２周縁部の破損が抑制される。
［態様４］
前記第１絶縁膜は、前記第１封止部を構成する材料と同一材料からなるとともに、前記第１封止部と一体的に形成されており、
前記第２絶縁膜は、前記第２封止部を構成する材料と同一材料からなるとともに、前記第２封止部と一体的に形成されている、態様３に記載の蓄電モジュール。
この態様では、第１外側領域内での第１絶縁膜の位置ずれ及び第２外側領域内での第２絶縁膜の位置ずれが抑制される。
［態様５］
前記第１絶縁部材は、前記最外正極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外正極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に配置された第１セパレータを含み、
前記第１セパレータは、
前記最外正極電極における前記正極活物質層と前記バイポーラ電極における前記負極活物質層との間に介在する第１介在部と、
前記第１介在部につながっており前記第１外側領域に配置された第１周縁部と、を有し、
前記第１外側絶縁部は、前記第１周縁部で構成されており、
前記第２絶縁部材は、前記最外負極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外負極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に配置されており、前記第１セパレータの厚みと同じ厚みを有する第２セパレータを含み、
前記第２セパレータは、
前記最外負極電極における前記負極活物質層と前記バイポーラ電極における前記正極活物質層との間に介在する第２介在部と、
前記第２介在部につながっており前記第２外側領域に配置された第２周縁部と、を有し、
前記第２外側絶縁部は、前記第２周縁部で構成されており、
前記内側絶縁部材は、前記積層方向に互いに隣接する一対の前記バイポーラ電極間に配置されており、前記第１セパレータの厚みよりも小さな厚みを有する内側セパレータを含み、
前記内側セパレータは、前記バイポーラ電極における前記正極活物質層と前記バイポーラ電極における前記負極活物質層との間に介在する内側介在部と、
前記内側介在部につながっており前記内側領域に配置された内側周縁部と、を有し、
前記内側絶縁部は、前記内側周縁部で構成されている、態様１に記載の蓄電モジュール。
この態様では、各セパレータの厚みを調整することによって上記態様１が奏する効果と同じ効果が得られる。
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
１ 蓄電モジュール、１０ 異物、１００ バイポーラ電極、１１０ 集電体、１１１ 正極集電箔、１１１ａ 正極未塗工部、１１２ 負極集電箔、１１２ａ 負極未塗工部、１２０ 正極活物質層、１３０ 負極活物質層、２００ 最外正極電極、３００ 最外負極電極、４１０ 第１封止部、４２０ 第２封止部、４３０ 内側封止部、５００ 第１絶縁部材、５１０ 第１セパレータ、５１１ 第１介在部、５１２ 第１周縁部、５１５ 第１外側絶縁部、５２０ 第１絶縁膜、６００ 第２絶縁部材、６１０ 第２セパレータ、６１１ 第２介在部、６１２ 第２周縁部、６１５ 第２外側絶縁部、６２０ 第２絶縁膜、７１０ 内側絶縁部材（内側セパレータ）、７１１ 内側介在部、７１２ 内側周縁部（内側絶縁部）、Ｒ１ 第１外側領域、Ｒ２ 第２外側領域、Ｒ３ 内側領域。

Claims (5)

  1. 互いに積層された複数のバイポーラ電極と、
    前記複数のバイポーラ電極の積層方向における前記複数のバイポーラ電極の外側の一方に配置された最外正極電極と、
    前記積層方向における前記複数のバイポーラ電極の外側の他方に配置された最外負極電極と、
    前記最外正極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外正極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に形成される第１外側領域が大気圧よりも低圧となった状態で前記第１外側領域を封止する第１封止部と、
    前記最外負極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外負極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に形成される第２外側領域が大気圧よりも低圧となった状態で前記第２外側領域を封止する第２封止部と、
    前記積層方向に互いに隣接する一対の前記バイポーラ電極間に形成される内側領域が大気圧よりも低圧となった状態で前記内側領域を封止する内側封止部と、
    前記最外正極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外正極電極と対向する前記バイポーラ電極との間を絶縁する第１絶縁部材と、
    前記最外負極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外負極電極と対向する前記バイポーラ電極との間を絶縁する第２絶縁部材と、
    前記積層方向に互いに隣接する一対の前記バイポーラ電極間を絶縁する内側絶縁部材と、を備え、
    前記複数のバイポーラ電極の各々は、
    正極集電箔及び負極集電箔を含む集電体と、
    前記集電体における前記正極集電箔に設けられた正極活物質層と、
    前記集電体における前記負極集電箔に設けられた負極活物質層と、を有し、
    前記最外正極電極は、
    正極集電箔と、
    前記正極集電箔に設けられた正極活物質層と、を有し、
    前記最外負極電極は、
    負極集電箔と、
    前記負極集電箔に設けられた負極活物質層と、を有し、
    各前記集電体における前記正極集電箔の周縁部及び前記最外正極電極における前記正極集電箔の周縁部には、前記正極活物質層が設けられていない正極未塗工部が形成されており、
    各前記集電体における前記負極集電箔の周縁部及び前記最外負極電極における前記負極集電箔の周縁部には、前記積層方向に前記正極未塗工部と対向しており前記負極活物質層が設けられていない負極未塗工部が形成されており、
    前記最外正極電極における前記正極未塗工部と当該正極未塗工部と対向する前記負極未塗工部との間の領域が前記第１外側領域を構成し、
    前記最外負極電極における前記負極未塗工部と当該負極未塗工部と対向する前記正極未塗工部との間の領域が前記第２外側領域を構成し、
    互いに隣接する一対の前記バイポーラ電極のうち前記積層方向に対向する前記正極未塗工部と前記負極未塗工部との間の領域が前記内側領域を構成し、
    前記第１絶縁部材は、前記第１外側領域に配置された第１外側絶縁部を含み、
    前記第２絶縁部材は、前記第２外側領域に配置された第２外側絶縁部を含み、
    前記内側絶縁部材は、前記内側領域に配置された内側絶縁部を含み、
    前記第１外側絶縁部の厚み及び前記第２外側絶縁部の厚みは、前記内側絶縁部の厚みよりも大きい、蓄電モジュール。
  2. 前記第１絶縁部材は、前記最外正極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外正極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に配置された第１セパレータを含み、
    前記第１セパレータは、
    前記最外正極電極における前記正極活物質層と前記バイポーラ電極における前記負極活物質層との間に介在する第１介在部と、
    前記第１介在部につながっており前記第１外側領域に配置された第１周縁部と、を有し、
    前記第１外側絶縁部は、
    前記第１周縁部と、
    前記第１セパレータとは別部材からなり前記第１外側領域に配置された第１絶縁膜と、を有し、
    前記第２絶縁部材は、前記最外負極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外負極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に配置されており、前記第１セパレータの厚みと同じ厚みを有する第２セパレータを含み、
    前記第２セパレータは、
    前記最外負極電極における前記負極活物質層と前記バイポーラ電極における前記正極活物質層との間に介在する第２介在部と、
    前記第２介在部につながっており前記第２外側領域に配置された第２周縁部と、を有し、
    前記第２外側絶縁部は、
    前記第２周縁部と、
    前記第２セパレータとは別部材からなり前記第２外側領域に配置された第２絶縁膜と、を有し、
    前記内側絶縁部材は、前記積層方向に互いに隣接する一対の前記バイポーラ電極間に配置されており、前記第１セパレータの厚みと同じ厚みを有する内側セパレータを含み、
    前記内側セパレータは、前記バイポーラ電極における前記正極活物質層と前記バイポーラ電極における前記負極活物質層との間に介在する内側介在部と、
    前記内側介在部につながっており前記内側領域に配置された内側周縁部と、を有し、
    前記内側絶縁部は、前記内側周縁部で構成されている、請求項１に記載の蓄電モジュール。
  3. 前記第１絶縁膜は、前記第１外側領域のうち前記積層方向における前記第１周縁部の内側に配置されており、
    前記第２絶縁膜は、前記第２外側領域のうち前記積層方向における前記第２周縁部の内側に配置されている、請求項２に記載の蓄電モジュール。
  4. 前記第１絶縁膜は、前記第１封止部を構成する材料と同一材料からなるとともに、前記第１封止部と一体的に形成されており、
    前記第２絶縁膜は、前記第２封止部を構成する材料と同一材料からなるとともに、前記第２封止部と一体的に形成されている、請求項３に記載の蓄電モジュール。
  5. 前記第１絶縁部材は、前記最外正極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外正極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に配置された第１セパレータを含み、
    前記第１セパレータは、
    前記最外正極電極における前記正極活物質層と前記バイポーラ電極における前記負極活物質層との間に介在する第１介在部と、
    前記第１介在部につながっており前記第１外側領域に配置された第１周縁部と、を有し、
    前記第１外側絶縁部は、前記第１周縁部で構成されており、
    前記第２絶縁部材は、前記最外負極電極と前記複数のバイポーラ電極のうち前記最外負極電極と対向する前記バイポーラ電極との間に配置されており、前記第１セパレータの厚みと同じ厚みを有する第２セパレータを含み、
    前記第２セパレータは、
    前記最外負極電極における前記負極活物質層と前記バイポーラ電極における前記正極活物質層との間に介在する第２介在部と、
    前記第２介在部につながっており前記第２外側領域に配置された第２周縁部と、を有し、
    前記第２外側絶縁部は、前記第２周縁部で構成されており、
    前記内側絶縁部材は、前記積層方向に互いに隣接する一対のバイポーラ電極間に配置されており、前記第１セパレータの厚みよりも小さな厚みを有する内側セパレータを含み、
    前記内側セパレータは、前記バイポーラ電極における前記正極活物質層と前記バイポーラ電極における前記負極活物質層との間に介在する内側介在部と、
    前記内側介在部につながっており前記内側領域に配置された内側周縁部と、を有し、
    前記内側絶縁部は、前記内側周縁部で構成されている、請求項１に記載の蓄電モジュール。
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