JP6334361B2

JP6334361B2 - 蓄電モジュール

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Publication number: JP6334361B2
Application number: JP2014213388A
Authority: JP
Inventors: 山本　達也; 達也山本; 泰伸堀; 高橋　建次; 建次高橋; 嘉治土井
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-10-20
Also published as: JP2016081792A

Description

本発明は、二次電池やキャパシタなどの蓄電セルを複数接続してなる蓄電モジュールに関し、特に正極端子と負極端子との接続部の構造に関するものである。

リチウムイオン二次電池やリチウムイオンキャパシタ等の蓄電セルにおいて、所望の出力電圧を得るために複数の蓄電セルを直列に接続したり、所望の蓄電容量を得るために複数の蓄電セルを並列に接続したり、あるいはこれら直列接続と並列接続とを組み合わせたりして、蓄電モジュールを構成することが行われている。以下、二次電池やキャパシタなどのように充放電が可能な蓄電体の一単位を蓄電セルと称し、これら複数の蓄電セルを直列及び／又は並列に接続した蓄電体を蓄電モジュールと称する。二つの蓄電セルを直列接続する場合には、一方の蓄電セルの正極端子及び負極端子と、他方の蓄電セルの負極端子及び正極端子とがそれぞれ電気的に接続される（特許文献１）。

特開２０１４−８６３６０号公報

リチウムイオン蓄電セルは、正極端子にアルミニウム、負極端子に銅が用いられるのが一般的である。しかしながら、この種の蓄電セルを直列接続する場合には、アルミニウム製正極端子と銅製負極端子とを接続させるため、異種金属同士が接している部分に水分が付着すると電食（異種金属接触腐食）が生じ、電気抵抗の増加や機械的強度の劣化が生じるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、蓄電モジュールの正極端子及び負極端子など異種金属製端子の接続部に電食が発生するのを抑制することである。

本発明は、
アルミニウムを主成分とする正極端子と、銅を主成分とし少なくとも一方の主面にニッケル層が形成された負極端子とを備えた少なくとも二つの蓄電セルを、直列に接続した蓄電モジュールにおいて、
前記正極端子と前記負極端子との接続部は、
前記正極端子の一方の主面と、前記負極端子の一方の主面との間に、
アルミニウムを主成分とし、一方の主面にニッケル層が密着して形成された接続部材を、当該接続部材のニッケル層が前記負極端子のニッケル層に接触し、当該接続部材の他方の主面が前記正極端子に接触するように介装し、
締結部材により、前記正極端子、前記接続部材及び前記負極端子を締め付けて構成される蓄電モジュールによって、上記課題を解決する。

上記本発明の蓄電モジュールにおいて、
前記正極端子と前記負極端子との接続部は、
アルミニウム又は樹脂を主成分とする第１補強部材と、銅を主成分とし少なくとも一方の主面にニッケル層が形成された第２補強部材と、表面にニッケル層が形成された前記締結部材と、両主面にニッケル層が形成された前記負極端子と、を備え、
前記正極端子の他方の主面に前記第１補強部材が接触し、前記負極端子の他方の主面に前記第２補強部材のニッケル層が接触するように、前記第１補強部材と前記第２補強部材が配置され、
少なくとも前記正極端子、前記接続部材、前記負極端子及び前記第２補強部材にそれぞれ形成された貫通孔に前記締結部材を挿通させ、前記第１補強部材、前記正極端子、前記接続部材、前記負極端子及び前記第２補強部材を締め付けて構成される蓄電モジュールであることがより好ましい。

上記本発明の蓄電モジュールにおいて、
前記正極端子と前記負極端子との接続部は、
樹脂を主成分とする第１補強部材と、銅を主成分とし少なくとも一方の主面にニッケル層が形成された第２補強部材と、金属材料からなる第３補強部材と、表面にニッケル層が形成された前記締結部材と、両主面にニッケル層が形成された前記負極端子と、を備え、
前記正極端子の他方の主面に前記第１補強部材が接触し、前記負極端子の他方の主面に前記第２補強部材のニッケル層が接触するように、前記第１補強部材と前記第２補強部材が配置され、
前記第１補強部材の前記正極端子と接触している一方の主面と反対側の他方の主面側に前記第３補強部材が配置され、
少なくとも前記第１補強部材、前記正極端子、前記接続部材、前記負極端子及び前記第２補強部材にそれぞれ形成された貫通孔に前記締結部材を挿通させ、前記第３補強部材、前記第１補強部材、前記正極端子、前記接続部材、前記負極端子及び前記第２補強部材を締め付けて構成される蓄電モジュールであることがより好ましい。

本発明によれば、正極端子と負極端子との接続部は、一方の主面にニッケル層が密着して形成された接続部材が、同種金属接触となるように介装されているので、正極端子と接続部材の界面、及び負極端子と接続部材の界面に電食が生じるのを抑制することができる。しかも、本発明の正極端子と負極端子との接続部において、異種金属接触となるのは、接続部材の基材であるアルミニウムと、当該アルミニウム製接続部材の表面に形成されたニッケル層との界面だけであるが、ニッケル層は接続部材の表面に密着して形成されているので、この界面に水分が浸入する余地が著しく少ない。このため、正極端子と負極端子との接続部に電食が発生することが抑制され、当該接続部の電食による電気抵抗の増加や機械的強度の低下を抑制することができる。

本発明に係る蓄電モジュールを構成する蓄電セルの一実施の形態を示す平面図である。本発明に係る蓄電モジュールの一実施の形態を示す斜視図である。図２Ａの蓄電モジュールを示す等価回路図である。図１のIIIB-IIIB線に沿う断面図である。図３Ａの蓄電要素を示す断面図である。図２のIVB-IVB線に沿う、正極端子と負極端子との接続部を示す分解断面図である。図２のIVB-IVB線に沿う、正極端子と負極端子との接続部を示す組み付け断面図である。図２のIVB-IVB線に沿う、正極端子と負極端子との接続部の他の例を示す分解断面図である。図２のIVB-IVB線に沿う、正極端子と負極端子との接続部の他の例を示す組み付け断面図である。図４Ａ及び図４Ｂの接続部材の電食状態を説明するための断面図及び平面図である。

《はじめに》
図１は、本発明に係る蓄電モジュールを構成する蓄電セルの一実施の形態を示す平面図、図２Ａは、図１に示す複数の蓄電セルを直列に接続してなる本発明に係る蓄電モジュールの一実施の形態を示す斜視図、図２Ｂは、図２Ａの蓄電モジュールを示す等価回路図である。本実施形態の蓄電モジュール１は、図１に示す扁平又は薄型の蓄電セル２を、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、電気絶縁材料で構成された支持部材３を間に介装しながら、複数（同図に示す例では１０個）積層してモジュール化した蓄電体である。図２Ｂの等価回路図に示すように、１０個の蓄電セル２のうち最上段の蓄電セル２の正極端子２３が、蓄電モジュール１の正極入出力端子１１となり、１０個の蓄電セル２のうち最下段の蓄電セル２の負極端子２４が、蓄電モジュール１の負極入出力端子１２となる。また、１０個の蓄電セル２は、樹脂製の支持部材３に挟まれた状態で支持され、１０個の支持部材３の四隅に形成された貫通孔に固定用ボルト４を挿通して締結することで、蓄電セル２及び支持部材３が固定される。なお、隣接する二つの蓄電セル２の正極端子２３と負極端子２４とを電気的に接続した接続部５の構成等については後述する。

こうした蓄電モジュール１は、単体で、又は複数の蓄電モジュール１を直列及び／又は並列に接続して、所望の電力負荷及び／又は発電機器に接続されて使用される。本実施形態の蓄電セル２の外形形状（大きさや厚さ）、電荷容量、出力電圧等の仕様は、用途に応じて適宜選択され、たとえばパーソナルコンピュータなどの小型電子機器の電源に使用する場合は小型の蓄電セル２に構成することができ、電気自動車や家電製品の電源に使用する場合は中型の蓄電セル２に構成することができ、プラントや家屋の電源に使用される場合は大型の蓄電セル２に構成することができる。なお、上述したとおり、蓄電セル２や蓄電モジュール１を直列に接続することで出力電圧を調整することができ、蓄電セル２や蓄電モジュール１を並列に接続することで蓄電容量（出力電力）を調整することができるので、用途の仕様に応じて蓄電セル２や蓄電モジュール１を直列及び／又は並列に接続して用途に供すればよい。

《蓄電セル２》
次に、本実施形態の蓄電セル２の構成について説明するが、本発明に係る蓄電モジュール１に用いられる蓄電セル２は、電荷を充放電できる二次電池やキャパシタを含み、少なくともアルミニウムを主成分とする正極端子２３と、銅を主成分とし少なくとも一方の主面にニッケル層２４１が形成された負極端子２４とを備えた蓄電体であればよい。本発明の理解を容易にするために、蓄電セル２の一例として、図１，図３Ａ及び図３Ｂに示す扁平型の有機電解質蓄電セル２を説明するが、これに限定される趣旨ではない。たとえば本発明に係る蓄電セル２の外形形状としては、扁平型のほか円筒型、角形、箱型等が挙げられ、その形状は特に限定されない。本実施形態の蓄電セル２は、図１及び図３Ａに示すように、電荷を蓄電及び放電する機能を有する蓄電要素２２と、この蓄電要素２２から引き出された正極端子２３及び負極端子２４と、蓄電要素２２を内包して封止するパッケージとしての機能を有する外包体２１，２１とを備える。図３Ｂは蓄電要素２２を示す詳細断面図である。

外包体２１，２１は、それぞれ同じラミネートフィルムで構成され、中央に蓄電要素２２を収納可能な凹部２１１が形成され、外周に封止部２１２が形成されている。外包体２１を構成するラミネートフィルムは、アルミニウムなどの金属箔の内面に、耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルム層が形成され、金属箔の外面に、電気絶縁性に優れた樹脂フィルム層が形成されてなり、適度の可撓性を有する。そして、２つの外包体２１，２１の凹部２１１，２１１に、正極端子２３及び負極端子２４が接続された蓄電要素２２を収容し、正極端子２３の先端を外包体２１の一方の端部から導出し、負極端子２４の先端を外包体２１の他方の端部から導出した状態で、外包体２１，２１の外周の封止部２１２の全周を熱融着などにより接着することで、蓄電セル２が製造される。

本実施形態の蓄電要素２２を含む有機電解質蓄電セル２は、正極２２１、負極２２４並びに電解液（不図示）としてリチウム塩の非プロトン性有機溶媒溶液を備えた有機電解質蓄電セル２である。そして、正極集電体２２２及び負極集電体２２５が、それぞれ表裏面を貫通する孔を備え、負極活物質２２６がリチウムを可逆的に担持可能であり、リチウムが負極２２４あるいは正極２２１と対向して配置されたリチウム極２２９との電気化学的接触により担持され、かつ当該リチウム２２９の対向面積が負極面積の４０％以下の蓄電セル２である。

本実施形態の蓄電要素２２は、図３Ｂに示すように、正極２２１と、負極２２４と、これらの間に介装されたセパレータ２２７と、最下段の負極２２４に積層されたリチウム極集電体２２８及びリチウム極２２９と、を有する。リチウム極集電体２２８及びリチウム極２２９は、図３Ｂに示す形態に限定されず、（１）最上段の正極２２１の上にさらに負極２２４を設けてこの上にリチウム極集電体２２８及びリチウム極２２９をさらに追加した形態、（２）蓄電要素２２の中央領域の２つの負極２２４，２２４の間にリチウム極２２９を追加した形態、（６）円筒型蓄電セルに応用した形態とすることができる。

本実施形態の蓄電セル２の正極２２１は、正極集電体２２２と、当該正極集電体２２２の原則として両面に塗工形成された正極活物質２２３とを備えるが、図３Ｂの最上段の正極２２１については、正極集電体２２２の片面のみに正極活物質２２３が塗工成形されている。負極２２４は、負極集電体２２５と、当該負極集電体２２５の原則として両面に塗工形成された負極活物質２２６とを備えるが、図３Ｂの最下段の負極２２４については、負極集電体２２５の片面のみに負極活物質２２６が塗工形成されている。なお、図３Ｂに示すように、最上段の正極２２１から最下段の負極２２４まで、正極２２１と負極２２４との間にセパレータ２２７が介装されている。また、蓄電要素２２の最下段に配置されたリチウム極集電体２２８は、ステンレスメッシュ、銅エキスパンドメタル等からなり、この片面にリチウム金属箔又はリチウム金属板からなるリチウム極２２９が圧着されている。本例においてリチウム極集電体２２８及びリチウム極２２９は負極の一部を構成するが、上述したとおり同様の構成のものを正極の一部としてもよい。なお、正極集電体２２２は図３Ｂにおいて右側に延在し、負極集電体２２５及びリチウム極集電体２２８は図３Ｂにおいて左側に延在し、それぞれが、二点鎖線で示す正極端子２３及び負極端子２４に集約されて、超音波溶接などの適宜の溶接方法によって電気的に接続される。

ちなみに、図１〜図３Ｂに示す蓄電セル２は、平面視で矩形の外包体２１の一端縁とこれに対向する他端縁から、正極端子２３と負極端子２４とが反対方向へ導出されているが、本発明の蓄電セル２はこの形態に限定されず、同じ一端縁から正極端子２３と負極端子２４とを導出させてもよい。

次に、本実施形態の有機電解質蓄電セル２の負極２２４（負極集電体２２５、負極活物質２２６）、正極２２１（正極集電体２２２及び正極活物質２２３）、正極端子２３及び負極端子２４について、それぞれ説明する。

《負極２２４》
本実施形態の有機電解質蓄電セル２の負極活物質２２６は、リチウムを可逆的に担持できるものであれば特に限定はされず、例えばグラファイト、種々の炭素材料、ポリアセン系物質、錫酸化物、珪素酸化物等を挙げることができる。そして、これらの中でも、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって水素原子／炭素原子の原子数比が０．５０〜０．０５であるポリアセン系骨格構造を有する不溶不融性基体（以下ＰＡＳという）を用いることが、高容量を得ることができて好ましい。本実施形態の有機電解質蓄電セル２における負極２２４は、上記ＰＡＳ等の負極活物質２２６を含み、粉末状、粒状、短繊維状等の成形しやすい形状にある負極活物質２２６をバインダーで成形したものとすることが好ましい。

《正極２２１》
本実施形態の有機電解質蓄電セル２における正極２２１の正極活物質２２３としては、リチウムを可逆的に担持可能であれば特に限定はされないが、例えば、Ｌｉ_ｘＣｏＯ_２、Ｌｉ_ｘＮｉＯ_２、Ｌｉ_ｘＭｎＯ_２、Ｌｉ_ｘＦｅＯ_２等のＬｉ_ｘＭ_ｙＯ_２（Ｍは金属、二種以上の金属でもよい）の一般式で表される、リチウムを電気化学的にドープ、脱ドープ可能なリチウム含有金属酸化物、あるいはコバルト、マンガン、ニッケル等の遷移金属酸化物を用いることができる。また、上記ＰＡＳ等の導電性高分子も用いることができる。
本実施形態の有機電解質蓄電セル２における正極２２１は、上記各種正極活物質２２３に、必要に応じて導電材、バインダー等を加え成形したものを含み、導電材、バインダーの種類、組成等は、適宜設定することができる。上記導電材としては、金属ニッケル等の金属粉末を用いることができ、例えば活性炭、カーボンブラック、アセチレンブラック、黒鉛等の炭素系のものを用いることができる。

《電解液》
本実施形態の有機電解質蓄電セル２に用いる電解液を構成する溶媒として、非プロトン性有機溶媒を用いることが好ましい。この非プロトン性有機溶媒としては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホラン等が挙げられる。さらに、これら非プロトン性有機溶媒の二種以上を混合した混合液を用いることもできる。また、上記の単一あるいは混合の溶媒に溶解させる電解質は、リチウムイオンを生成しうる電解質であれば、あらゆるものを用いることができる。このような電解質としては、例えばＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６等が挙げられる。

《正極集電体２２２及び負極集電体２２５》
本実施形態の有機電解質蓄電セル２における正極集電体２２２及び負極集電体２２５（以下総称して電極集電体ともいう）は、それぞれに表裏面を貫通する孔を備えているものであり、例えばエキスパンドメタル、パンチングメタル、網、発泡体等を挙げることができる。この貫通孔の形態、数等は特に限定されず、後述する電解液中のリチウムイオンが電極集電体２２２，２２５に途断されることなく電極の表裏間を移動できるように適宜設定することができる。例えば電極集電体２２２，２２５の気孔率により貫通孔の割合（形態や数）を設定する場合には、気孔率１０％以上、特に３０％以上とすることが好ましい。この電極集電体２２２，２２５の気孔率とは、｛１−（集電体重量／集電体真比重）／（集電体見かけ体積）｝の比を百分率に換算して得られるものである。この気孔率が小さい場合には、リチウムを担持させる時間が長くなり、また大きすぎる場合には、内部抵抗の高い電池となってしまうため、目的とする電池特性、電極厚み、安全性、集電体の種類等を考慮した上で設定することが好ましい。また、電極集電体２２２，２２５の材質としては、一般にリチウム系電池に適用できる種々の材質を用いることができ、正極集電体２２２にはアルミニウム、ステンレス等、負極集電体２２５にはステンレス、銅、ニッケル等をそれぞれ用いることができる。

《セパレータ２２７》
上記の蓄電セル２において、セパレータ２２７は、電解液あるいは電極活物質２２３，２２６等に対して耐久性があり、連通気孔を有する電子伝導性のない多孔体等からなり、通常はガラス繊維、ポリエチレンあるいはポリプロピレン等からなる布、不織布あるいは多孔体が用いられる。セパレータ２２７の厚みは、蓄電セル２の内部抵抗を小さくするために薄い方が好ましいが、電解液の保持量、流通性、強度等を勘案して適宜設定することができる。そして、セパレータ２２７には電解液が含浸されており、当該電解液には、ドーピングされうるリチウムイオンを生成しうる前述の化合物が非プロトン性有機溶媒に溶解されている。電解液は、通常液状であってセパレータ２２７に含浸されるが、漏液を防止するためにゲル状又は固体状にして用いることもできる。また、電解液をゲル状又は固体状にして用いる場合には、セパレータ２２７を設けない構造にすることもできる。

《リチウム極》
本実施形態の有機電解質蓄電セル２において、リチウム供給源として、有機電解質蓄電セル２内部に予めリチウム極集電体２２８上に形成されているリチウム極２２９が配置されている。有機電解質蓄電セル２内部に配置するリチウムの量（リチウム極２２９に含有されるリチウム）は所定の負極の静電容量が得られるだけの量があればよく、それ以上の量を配置させた場合にはリチウム極２２９から所定量だけ担持させた後、リチウム極２２９を有機電解質セル２内部に残しておいてもよい。リチウム極２２９は、リチウム金属あるいはリチウム−アルミニウム合金のように、少なくともリチウムを含有し、リチウムイオンを供給することのできる物質を用いる。リチウム極集電体２２８は、負極又は正極に対向するように配置することが好ましい。このように配置することで、リチウムを負極にスムーズに担持させることができる。なお、リチウム極集電体２２８は負極端子２４と短絡させて負極活物質２２６にリチウムを担持させることが可能である。また、本実施形態に係る有機電解質蓄電セル２においては、負極に担持させるリチウム極２２９を特定位置に局所的に配置することにより、セル設計上の自由度及び量産性の向上を可能とするとともに、優れた充放電特性を付与できる。

《正極端子２３及び負極端子２４》
本実施形態の蓄電セル２の正極端子２３は、アルミニウムを主成分とする金属、すなわちアルミニウム又はアルミニウム合金からなり、基端部には正極集電体２２２が溶接などにより接続され、先端部は外包体２１から導出されている。本実施形態の蓄電セル２の負極端子２４は、銅を主成分とする金属、すなわち銅又は銅合金からなり、銅の酸化を防止するために、メッキ処理などにより表面にニッケル層２４１が形成されている。なお、負極端子２４の表面に形成されるニッケル層２４１は、少なくとも後述する接続部材６との接触面に形成されていればよいが、両面に形成してもよい。正極端子２３及び負極端子２４の外形形状や厚さは、蓄電セル２の仕様に応じて適宜選択することができる。

《正極端子２３と負極端子２４との接続部５》
次に、図２Ａに示す正極端子２３と負極端子２４との接続部５の構成について説明する。図４Ａは、図２のIVB-IVB線に沿う、正極端子２３と負極端子２４との接続部５を示す分解断面図、図４Ｂは同じく接続部５を示す組み付け断面図である。本実施形態の蓄電モジュール１の接続部５においては、正極端子２３の一方の主面（図４Ａ，図４Ｂの上面）と、負極端子２４の一方の主面（図４Ａ，図４Ｂの下面）との間に、接続部材６が介装された構造とされている。本実施形態の接続部材６は、平面視において正極端子２３と負極端子２４とが接触する面積に等しいか僅かに大きい形状とされ、アルミニウム又はアルミニウム合金などアルミニウムを主成分とする材料により構成されている。また接続部材６は、負極端子２４と接触する一方の主面（図４Ａ，図４Ｂの上面）にニッケル層６１が密着して形成されている。このニッケル層６１は、アルミニウムを主成分とする接続部材６の一方の主面に、メッキ処理、スパッタリング処理又は圧延加工などの適宜の方法により形成することで、密着させることができる。なお本例において、接続部材６の他方の主面（図４Ａ，図４Ｂの下面）にはニッケル層６１を形成しない。

また本実施形態の接続部５においては、正極端子２３の下側に配置され、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする第１補強部材７と、負極端子２４の上側に配置され、銅を主成分とし少なくとも一方の主面（図４Ａ，図４Ｂの下面、本例では両主面）にニッケル層８１が形成された第２補強部材８と、を備える。本例の第２補強部材８については、両面にニッケル層８１，８１が、メッキ処理などにより形成されている。また、第１補強部材７の下側には、支持部材３が配置されている。さらに、締結部材である鉄製ボルト１０の表面には、メッキ処理などによりニッケル層１０１が形成されている。そして、図４Ａの上から順にいうと、第２補強部材８に形成された貫通孔８２と、負極端子２４に形成された貫通孔２４２と、接続部材６に形成された貫通孔６２と、正極端子２３に形成された貫通孔２３１と、第１補強部材７に形成された貫通孔７１に、鉄製ボルト１０を挿通させ、ボルト１０の先端のねじ部１０２を支持部材３に形成されたねじ孔３１に締め付けることで、これらの部材８，２４，６，２３，７，３が強固に接続及び固定される。

図４Ｂは、正極端子２３と負極端子２４との接続部５を締め付けた状態を示す断面図である。本実施形態の接続部５では、下から順にいうと、第１補強部材７（例えばアルミニウム）と正極端子２３（例えばアルミニウム）との接触面は、アルミニウムの同種金属の接触となるので電食が著しく生じ難い。同様に、正極端子２３（例えばアルミニウム）と接続部材６の下面（例えばアルミニウム）との接触面は、アルミニウムの同種金属の接触となるので、電食が著しく生じ難く、接続部材６の上面のニッケル層６１と負極端子２４の下面のニッケル層２４１との接触面は、ニッケルの同種金属の接触となるので、電食が著しく生じ難い。また、負極端子２４の上面のニッケル層２４１と第２補強部材８の下面のニッケル層８１との接触面も、ニッケルの同種金属の接触となるので、電食が著しく生じ難い。さらに、鉄製ボルト１０の表面にはニッケル層１０１が形成されているので、ボルト１０の頭部と第２補強部材８の上面のニッケル層８１との接触面も、ニッケルの同種金属の接触となるので、電食が著しく生じ難い。

なお、ボルト１０と、第２補強部材８の貫通孔８２、負極端子２４の貫通孔２４２、接続部材６の貫通孔６２、正極端子２３の貫通孔２３１、第１補強部材７の貫通孔７１との接触面は、主として異種金属の接触となるが、ボルト１０を強固に締め付けることにより、ボルト１０の頭部が第２補強部材８の上面と密着し、樹脂製の支持部材３が第１補強部材７の下面と密着するため、水分が浸入する余地が著しく少なくなる。

一方、アルミニウムを主成分とする接続部材６とその上面に形成されたニッケル層６１との界面は、異種金属の接触となるが、上述したとおりメッキ処理、スパッタリング処理、圧延加工などによって密着しているので、水分が浸入する余地が著しく少ない。同様に、銅を主成分とする負極端子２４とその両面に形成されたニッケル層２４１，２４１との界面や、銅を主成分とする第２補強部材８とその両面に形成されたニッケル層８１，８１との界面も、異種金属の接触となるが、上述したとおりメッキ処理、スパッタリング処理、圧延加工などによって密着しているので、水分が浸入する余地が著しく少ない。

図５は、接続部材６のアルミニウムを主成分とする基材と、その上面に形成されたニッケル層６１との電食を観察した実施例を示す断面図及び平面図（電食部位にハッチングを付す）である。本実施形態の接続部材６では、上述したとおりメッキ処理、スパッタリング処理、圧延加工などによってニッケル層６１を形成するので、接続部材６の基材とニッケル層６１との界面６３は密着している。したがって、接続部材６ではイオン化傾向が大きいアルミニウムを主成分とする基材であっても、電食は生じ難いといえる。ただし、本発明者らが確認したところ、厳密には全く水分が浸入しない訳ではなく僅かな電食が観察された。この観察結果によると、電食の進行は、接続部材６の外周縁の界面から開始し、中央に向かって進行する。しかしながら、図５の上図の断面図に示すように、接続部材６の基材の電食は、界面６３から深さが０．２ｍｍ以上にまで進行することはなく、この深さ０．２ｍｍ以内の状態で、矢印に示す中央に向かって進行することが確認された。したがって、接続部材６の板厚を０．２ｍｍより厚くすれば、接続部材６に電食による孔あきなどが生じるのを抑制することができる。接続部材６の板厚としては、余裕代を考慮して、０．５ｍｍ以上であることが望ましい。

なお、本実施形態において、第１補強部材７に形成された貫通孔７１にねじ溝を形成してねじ孔とし、第１補強部材７の下面にニッケル層を設け、ボルト１０を貫通孔（ねじ孔）に締め付ける構造としてもよい。こうすることで、支持部材３を省略することができる。

また、本実施形態において、第１補強部材７の貫通孔７１に代えて、下側の開口が塞がる非貫通孔とし、さらにねじ溝を形成した非貫通孔のねじ孔としてもよい。こうすることで、ボルト１０のねじ部１０２の先端が第１補強部材７の底面から突出しない構造とすることができ、第１補強部材７の下面のニッケル層を省略することができる。さらには支持部材３を省略することができる。

また、本実施形態において、第１補強部材７をアルミニウム又はアルミニウムを主成分とする材料で構成したが、この第１補強部材７は、樹脂を主成分とする材料であってもよい。図４Ａ及び図４Ｂに示す接続部５において、樹脂を主成分とする第１補強部材７を用いる場合は、支持部材３を省略してもよいし、第１補強部材７を支持部材３としてもよい。さらに、図４Ａ及び図４Ｂに示す接続部５において、樹脂を主成分とする第１補強部材７を用いるとともに第１補強部材７を支持部材３とする場合には、同図に示す支持部材３に代えて他の補強部材を設けてもよいし、設けなくてもよい。

図４Ｃ及び図４Ｄは、正極端子２３と負極端子２４との接続部５の他の例を示す図であり、図４Ｃは分解断面図、図４Ｄは組み付け断面図であり、図２のIVB-IVB線に相当する断面図である。図４Ａ及び図４Ｂに示す実施形態では、正極端子２３の外側にアルミニウム又はアルミニウムを主成分とする第１補強部材７を配置したが、本実施形態の接続部５では、正極端子２３の外側に樹脂を主成分とする第１補強部材７を配置している点が図４Ａ及び図４Ｂに示す実施形態と相違する。

より具体的には、本実施形態の接続部５は、正極端子２３の下側に配置され、樹脂材料からなる第１補強部材７と、負極端子２４の上側に配置され、銅を主成分とし少なくとも一方の主面（図４Ｃ，図４Ｄの下面、本例では両主面）にニッケル層８１が形成された第２補強部材８と、を備える。また、第１補強部材７の下側には、一方の主面（本例では下面側）にニッケル層９２が形成された金属材料からなる第３補強部材９が配置されている。金属材料としては、例えば、鉄、アルミニウム、銅、ニッケルなどを主成分とする金属を用いることができる。なお、金属材料をニッケルとすればニッケル層９２は省略することができる。この第３補強部材９をさらに配置することで、樹脂材料からなる第１補強部材７を補強することができる。さらに、締結部材である鉄製ボルト１０の表面には、メッキ処理などによりニッケル層１０１が形成されている。そして、図４Ｃの上から順にいうと、第２補強部材８に形成された貫通孔８２と、負極端子２４に形成された貫通孔２４２と、接続部材６に形成された貫通孔６２と、正極端子２３に形成された貫通孔２３１と、第１補強部材７に形成された貫通孔７１に、鉄製ボルト１０を挿通させ、ボルト１０の先端のねじ部１０２を第３補強部材９に形成された貫通孔（ねじ孔）９１に、締め付けることで、これらの部材８，２４，６，２３，７，９が強固に接続及び固定される。特に本実施形態では、貫通孔（ねじ孔）９１が、金属材料からなる第３補強部材９に形成されているために、上述した樹脂製の支持部材３にねじ孔３１を形成する場合に比べ、より強固にボルト１０を締め付けることができる。

図４Ｄは、正極端子２３と負極端子２４との接続部５を締め付けた状態を示す断面図である。本実施形態の接続部５では、下から順にいうと、第１補強部材７（樹脂）と正極端子２３（例えばアルミニウム）との接触面は、金属と非金属材料の接触となるので、電食は生じない。正極端子２３（例えばアルミニウム）と接続部材６の下面（例えばアルミニウム）との接触面は、アルミニウムの同種金属の接触となるので、電食が著しく生じ難い。また、接続部材６の上面のニッケル層６１と負極端子２４の下面のニッケル層２４１との接触面は、ニッケルの同種金属の接触となるので、電食が著しく生じ難い。

また、負極端子２４の上面のニッケル層２４１と第２補強部材８の下面のニッケル層８１との接触面も、ニッケルの同種金属の接触となるので、電食が著しく生じ難い。さらに、鉄製ボルト１０の表面にはニッケル層１０１が形成されているので、ボルト１０の頭部と第２補強部材８の上面のニッケル層８１との接触面は、ニッケルの同種金属の接触となるので、電食が著しく生じ難い。なお本実施形態においては、最下層に、貫通孔（ねじ孔）９１が形成された第３補強部材９が配置されているが、第３補強部材９の下面側にニッケル層９２が形成されているので、ねじ部１０２の先端（ニッケル）と第３補強部材９のニッケル層９２の接触面は、ニッケルの同種金属の接触となるので、電食が著しく生じ難い。

なお、本実施形態において、樹脂材料からなる第１補強部材７の強度が十分に確保できるのであれば、第３補強部材９を省略しても良い。この場合、最下層の第１補強部材（樹脂）とねじ部１０２の先端（ニッケル）との接触面は、金属と非金属材料の接触となるので、電食は生じない。

また本実施形態において、第１補強部材７を、図２Ａに示す、蓄電セル２の間に介装される支持部材３としてもよい。

１…蓄電池モジュール
１１…正極入出力端子
１２…負極入出力端子
２…蓄電セル
２１…外包体
２１１…凹部
２１２…封止部
２２…蓄電要素
２２１…正極
２２２…正極集電体
２２３…正極活物質
２２４…負極
２２５…負極集電体
２２６…負極活物質
２２７…セパレータ
２２８…リチウム極集電体
２２９…リチウム極
２３…正極端子
２３１…貫通孔
２４…負極端子
２４１…ニッケル層
２４２…貫通孔
３…支持部材
４…固定用ボルト
５…正極端子と負極端子との接続部
６…接続部材
６１…ニッケル層
６２…貫通孔
６３…界面
７…第１補強部材
７１…貫通孔
８…第２補強部材
８１…ニッケル層
８２…貫通孔
９…第３補強部材
９１…貫通孔（ねじ孔）
９２…ニッケル層
１０…ボルト（締結部材）
１０１…ニッケル層
１０２…ねじ部

Claims

アルミニウムを主成分とする正極端子と、銅を主成分とし少なくとも一方の主面にニッケル層が形成された負極端子とを備えた少なくとも二つの蓄電セルを、直列に接続した蓄電モジュールにおいて、
前記正極端子と前記負極端子との接続部は、
前記正極端子の一方の主面と、前記負極端子の一方の主面との間に、
アルミニウムを主成分とし、一方の主面にニッケル層が密着して形成された接続部材を、当該接続部材のニッケル層が前記負極端子のニッケル層に接触し、当該接続部材の他方の主面が前記正極端子に接触するように介装し、
締結部材により、前記正極端子、前記接続部材及び前記負極端子を締め付けて構成される蓄電モジュール。
請求項１に記載の蓄電モジュールにおいて、
前記正極端子と前記負極端子との接続部は、
アルミニウム又は樹脂を主成分とする第１補強部材と、銅を主成分とし少なくとも一方の主面にニッケル層が形成された第２補強部材と、表面にニッケル層が形成された前記締結部材と、両主面にニッケル層が形成された前記負極端子と、を備え、
前記正極端子の他方の主面に前記第１補強部材が接触し、前記負極端子の他方の主面に前記第２補強部材のニッケル層が接触するように、前記第１補強部材と前記第２補強部材が配置され、
少なくとも前記正極端子、前記接続部材、前記負極端子及び前記第２補強部材にそれぞれ形成された貫通孔に前記締結部材を挿通させ、前記第１補強部材、前記正極端子、前記接続部材、前記負極端子及び前記第２補強部材を締め付けて構成される蓄電モジュール。
請求項２に記載の蓄電モジュールにおいて、
前記正極端子と前記負極端子との接続部は、
樹脂を主成分とする第１補強部材と、銅を主成分とし少なくとも一方の主面にニッケル層が形成された第２補強部材と、金属材料からなる第３補強部材と、表面にニッケル層が形成された前記締結部材と、両主面にニッケル層が形成された前記負極端子と、を備え、
前記正極端子の他方の主面に前記第１補強部材が接触し、前記負極端子の他方の主面に前記第２補強部材のニッケル層が接触するように、前記第１補強部材と前記第２補強部材が配置され、
前記第１補強部材の前記正極端子と接触している一方の主面と反対側の他方の主面側に前記第３補強部材が配置され、
少なくとも前記第１補強部材、前記正極端子、前記接続部材、前記負極端子及び前記第２補強部材にそれぞれ形成された貫通孔に前記締結部材を挿通させ、前記第３補強部材、前記第１補強部材、前記正極端子、前記接続部材、前記負極端子及び前記第２補強部材を締め付けて構成される蓄電モジュール。