JP7000276B2 - 蓄電モジュール - Google Patents

Description

本発明は、蓄電モジュールに関する。

従来の蓄電モジュールとして、電極板の一方面に正極が形成され、他方面に負極が形成されたバイポーラ電極を備えるバイポーラ電池が知られている（特許文献１参照）。バイポーラ電池は、セパレータを介して複数のバイポーラ電極を積層してなる積層体を備えている。積層体の側面には、積層方向に隣り合うバイポーラ電極間を封止する封止体が設けられており、バイポーラ電極間に形成された内部空間に電解液が収容されている。

特開２０１１－２０４３８６号公報

ところで、上述したような蓄電モジュールでは、電極積層体の積層方向の一端に、電極積層体の内側に負極が形成された負極終端電極が配置されている。この負極終端電極の電極板についても封止体によって封止されているが、電解液がアルカリ溶液を含んでいる場合、いわゆるアルカリクリープ現象により、電解液が負極終端電極の電極板の表面を伝わり、封止体と当該電極板との間を通って蓄電モジュールの外部に滲み出てしまうことが生じ得る。電解液が蓄電モジュールの外部に漏れ出て拡散すると、例えば蓄電モジュールに接して配置された導電板の腐食や、蓄電モジュールと拘束部材との短絡等が生じるおそれがあり、信頼性を低下させる要因となり得る。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュールの外部に滲み出ることを抑制可能な蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、複数のバイポーラ電極の積層体と、当該積層体の積層方向の一端側に配置された負極終端電極とを含んで構成された電極積層体と、電極積層体の側面を囲むように設けられ、隣り合う電極間に内部空間を形成すると共に内部空間を封止する封止体と、内部空間に収容されたアルカリ溶液を含む電解液と、を備え、電極積層体は、負極終端電極の電極板に対して積層方向の外側に配置された第１の金属板と、第１の金属板に対して積層方向の外側に配置された第２の金属板と、を有し、封止体と負極終端電極の電極板と第１の金属板とによって第１の余剰空間が形成され、封止体と第１の金属板と第２の金属板とによって第２の余剰空間が形成されている。

この蓄電モジュールの積層体は、負極終端電極の電極板に対して積層方向の外側に配置された第１の金属板と、第１の金属板に対して積層方向の外側に配置された第２の金属板と、を有し、封止体と負極終端電極の電極板と第１の金属板とによって第１の余剰空間が形成され、封止体と第１の金属板と第２の金属板とによって第２の余剰空間が形成されている。第１の余剰空間は、封止体と負極終端電極の金属板と第１の金属板とによって形成されているので、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に位置している。同様に、第２の余剰空間は、封止体と第１の金属板と第２の金属板とによって形成されているので、第１の余剰空間よりも積層方向の外側において、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に位置している。このように、少なくとも２つの余剰空間が電解液の移動経路上に位置しているので、電解液が滲み出す起点となる負極終端電極の電極板と第１封止部との間の隙間に、外部の空気中に含まれる水分が入り込むことを抑制できる。したがって、アルカリクリープ現象の加速条件となる外部の湿度の影響が抑制されるので、電解液が蓄電モジュールの外部に滲み出ることを抑制することができる。

第１の金属板及び第２の金属板の厚さは、負極終端電極の電極板の厚さよりも小さくてもよい。この構成によれば、第１の金属板及び第２の金属板を設けたことによる蓄電モジュールの体格の増大を抑制しつつ、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュールの外部に滲み出ることを抑制することができる。

第１の金属板の厚さと第２の金属板の厚さとの合計は、負極終端電極の電極板の厚さ以下であってもよい。この構成によれば、第１の金属板及び第２の金属板を設けたことによる蓄電モジュールの体格の増大を抑制しつつ、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュールの外部に滲み出ることを抑制することができる。

封止体と第１の金属板とによって第３の余剰空間が形成されていてもよい。この構成によれば、第１の余剰空間及び第２の余剰空間に加え、第３の余剰空間がアルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に更に設けられている。したがって、電解液が滲み出す起点となる負極終端電極の電極板との間の隙間に、外部の空気中に含まれる水分が入り込むことを確実に抑制できる。

封止体と第２の金属板とによって第４の余剰空間が形成されていてもよい。この構成によれば、第１の余剰空間及び第２の余剰空間に加え、第４の余剰空間がアルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に更に設けられている。したがって、電解液が滲み出す起点となる負極終端電極の電極板との間の隙間に、外部の空気中に含まれる水分が入り込むことを確実に抑制できる。

電極積層体は、第２の金属板を複数有し、積層方向において隣り合う第２の金属板同士の間に第５の余剰空間が形成されていてもよい。この構成によれば、第１の余剰空間及び第２の余剰空間に加え、第５の余剰空間がアルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に更に設けられている。したがって、電解液が滲み出す起点となる負極終端電極の電極板との間の隙間に、外部の空気中に含まれる水分が入り込むことを確実に抑制できる。

負極終端電極の電極板と封止体との結合領域、第１の金属板と封止体との結合領域、及び第２の金属板と封止体との結合領域において、電極板、第１の金属板、及び第２の金属板はそれぞれ粗面化されていてもよい。この構成によれば、アンカー効果によって、封止体と負極終端電極の電極板との結合強度、封止体と第１の金属板との結合強度、及び封止体と第２の金属板との結合強度の向上を図ることができる。

本発明によれば、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュールの外部に滲み出ることを抑制可能な蓄電モジュールが提供される。

一実施形態に係る蓄電装置を示す概略断面図である。 図１に示された蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。 図２の蓄電モジュールの一部を示す拡大断面図である。 比較例に係る蓄電モジュールの一部拡大断面図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、蓄電装置の一実施形態を示す概略断面図である。図１に示される蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電装置１は、積層された複数の蓄電モジュール４を含むモジュール積層体２と、モジュール積層体２に対してモジュール積層体２の積層方向に拘束荷重を付加する拘束部材３とを備えている。

モジュール積層体２は、複数（ここでは３つ）の蓄電モジュール４と、複数（ここでは４つ）の導電板５とを含む。蓄電モジュール４は、バイポーラ電池であり、積層方向から見て矩形状をなしている。蓄電モジュール４は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、又は電気二重層キャパシタ等である。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。

積層方向に互いに隣り合う蓄電モジュール４同士は、導電板５を介して電気的に接続されている。導電板５は、積層方向に互いに隣り合う蓄電モジュール４間と、積層端に位置する蓄電モジュール４の外側とにそれぞれ配置されている。積層端に位置する蓄電モジュール４の外側に配置された一方の導電板５には、正極端子６が接続されている。積層端に位置する蓄電モジュール４の外側に配置された他方の導電板５には、負極端子７が接続されている。正極端子６及び負極端子７は、例えば導電板５の縁部から積層方向に交差する方向に引き出されている。正極端子６及び負極端子７により、蓄電装置１の充放電が実施される。

導電板５の内部には、空気等の冷媒を流通させる複数の流路５ａが設けられている。流路５ａは、例えば積層方向と、正極端子６及び負極端子７の引出方向と、にそれぞれ交差（直交）する方向に沿って延在している。導電板５は、蓄電モジュール４同士を電気的に接続する接続部材としての機能の他、これらの流路５ａに冷媒を流通させることにより、蓄電モジュール４で発生した熱を放熱する放熱板としての機能を併せ持っている。なお、図１の例では、積層方向から見た導電板５の面積は、蓄電モジュール４の面積よりも小さくなっているが、放熱性の向上の観点から、導電板５の面積は、蓄電モジュール４の面積と同じであってもよく、蓄電モジュール４の面積よりも大きくなっていてもよい。

拘束部材３は、モジュール積層体２を積層方向に挟む一対のエンドプレート８と、エンドプレート８同士を締結する締結ボルト９及びナット１０とによって構成されている。エンドプレート８は、積層方向から見た蓄電モジュール４及び導電板５の面積よりも一回り大きい面積を有する矩形の金属版である。エンドプレート８におけるモジュール積層体２側の面には、電気絶縁性を有するフィルムＦが設けられている。フィルムＦにより、エンドプレート８と導電板５との間が絶縁されている。

エンドプレート８の縁部には、モジュール積層体２よりも外側となる位置に挿通孔８ａが設けられている。締結ボルト９は、一方のエンドプレート８の挿通孔８ａから他方のエンドプレート８の挿通孔８ａに向かって通され、他方のエンドプレート８の挿通孔８ａから突出した締結ボルト９の先端部分には、ナット１０が螺合されている。これにより、蓄電モジュール４及び導電板５がエンドプレート８によって挟持されてモジュール積層体２としてユニット化されると共に、モジュール積層体２に対して積層方向に拘束荷重が付加される。

次に、蓄電モジュール４の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示された蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。図３は、図２の蓄電モジュールの一部を示す拡大断面図である。図２及び図３に示されるにように、蓄電モジュール４は、電極積層体１１と、電極積層体１１を封止する樹脂製の封止体１２とを備えている。電極積層体１１は、セパレータ１３を介して蓄電モジュール４の積層方向Ｄに沿って積層された複数の電極によって構成されている。これらの電極は、複数のバイポーラ電極１４の積層体と、負極終端電極１８と、正極終端電極１９とを含む。

バイポーラ電極１４は、一方面１５ａ及び一方面１５ａの反対側の他方面１５ｂを含む電極板１５と、一方面１５ａに設けられた正極１６と、他方面１５ｂに設けられた負極１７とを有している。正極１６は、正極活物質が電極板１５に塗工されることにより形成される正極活物質層である。負極１７は、負極活物質が電極板１５に塗工されることにより形成される負極活物質層である。電極積層体１１において、一のバイポーラ電極１４の正極１６は、セパレータ１３を挟んで積層方向Ｄの一方に隣り合う別のバイポーラ電極１４の負極１７と対向している。電極積層体１１において、一のバイポーラ電極１４の負極１７は、セパレータ１３を挟んで積層方向Ｄの他方に隣り合う別のバイポーラ電極１４の正極１６と対向している。なお、セパレータ１３は、後述の第１封止部２１に接するほど積層方向Ｄに交差する方向に延びていることが好ましい。これにより、電極同士の短絡を抑制することができる。

負極終端電極１８は、電極板１５と、電極板１５の他方面１５ｂに設けられた負極１７とを有している。負極終端電極１８は、他方面１５ｂが電極積層体１１における積層方向Ｄの中央側を向くように、積層方向Ｄの一端に配置されている。負極終端電極１８の電極板１５の一方面１５ａは、電極積層体１１の積層方向Ｄにおける一方の外側面を構成し、蓄電モジュール４に隣接する一方の導電板５（図１参照）と電気的に接続されている。負極終端電極１８の電極板１５の他方面１５ｂに設けられた負極１７は、セパレータ１３を介して積層方向Ｄの一端のバイポーラ電極１４の正極１６と対向している。

正極終端電極１９は、電極板１５と、電極板１５の一方面１５ａに設けられた正極１６とを有している。正極終端電極１９は、一方面１５ａが電極積層体１１における積層方向Ｄの中央側を向くように、積層方向Ｄの他端に配置されている。正極終端電極１９の一方面１５ａに設けられた正極１６は、セパレータ１３を介して、積層方向Ｄの他端のバイポーラ電極１４の負極１７と対向している。正極終端電極１９の電極板１５の他方面１５ｂは、電極積層体１１の積層方向における他方の外側面を構成し、蓄電モジュール４に隣接する他方の導電板５（図１参照）と電気的に接続されている。

電極板１５は、例えば、ニッケル又はニッケルメッキ鋼板といった金属からなる。一例として、電極板１５は、ニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板１５の縁部１５ｃは、矩形枠状をなし、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。正極１６を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極１７を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。本実施形態では、電極板１５の他方面１５ｂにおける負極１７の形成領域は、電極板１５の一方面１５ａにおける正極１６の形成領域に対して一回り大きくなっている。

セパレータ１３は、例えばシート上に形成されている。セパレータ１３としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリプロピレン、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。セパレータ１３は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。なお、セパレータ１３は、シート状に限られず、袋状のものを用いてもよい。

封止体１２は、例えば絶縁性の樹脂によって、全体として矩形の筒状に形成されている。封止体１２は、電極板１５の縁部１５ｃを包囲するように電極積層体１１の側面１１ａに設けられている。封止体１２は、側面１１ａにおいて縁部１５ｃを保持している。封止体１２は、電極板１５の縁部１５ｃに結合された複数の第１封止部２１（樹脂部）と、側面１１ａに沿って第１封止部２１を外側から包囲し、第１封止部２１のそれぞれに結合された第２封止部２２とを含んでいる。第１封止部２１及び第２封止部２２は、例えば、耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂である。第１封止部２１及び第２封止部２２の構成材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）などが挙げられる。

第１封止部２１は、電極板１５の一方面１５ａにおいて縁部１５ｃの全周にわたって連続的に設けられ、積層方向Ｄから見て矩形環状をなしている。第１封止部２１は、例えば超音波又は熱によって電極板１５の一方面１５ａに溶着され、気密に接合されている。第１封止部２１は、例えば積層方向Ｄに所定の厚さを有するフィルムである。第１封止部２１の内側は、積層方向Ｄに互いに隣り合う電極板１５の縁部１５ｃ同士の間に位置している。第１封止部２１の外側は、電極板１５の縁よりも外側に張り出しており、その先端部分は、第２封止部２２に保持されている。積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う第１封止部２１同士は、互いに離間していてもよく、接していてもよい。

電極板１５の一方面１５ａにおける縁部１５ｃと第１封止部２１とが重なる領域は、電極板１５と第１封止部２１との結合領域Ｋとなっている。結合領域Ｋにおいて、電極板１５の表面は、粗面化されている。粗面化された領域は、結合領域Ｋのみでもよいが、本実施形態では電極板１５の一方面１５ａの全体が粗面化されている。粗面化は、例えば電解メッキによる複数の突起の形成により実現し得る。一方面１５ａに複数の突起が形成されうることにより、一方面１５ａにおける第１封止部２１との接合界面では、溶融状態の樹脂が粗面化により形成された複数の突起間に入り込み、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板１５と第１封止部２１との間の結合強度を向上させることができる。粗面化の際に形成される突起は、例えば基端側から先端側に向かって先太りとなる形状を有している。これにより、隣り合う突起の間の断面形状がアンダーカット形状となり、アンカー効果を高めることが可能となる。

第２封止部２２は、電極積層体１１及び第１封止部２１の外側に設けられ、蓄電モジュール４の外壁（筐体）を構成している。第２封止部２２は、例えば樹脂の射出成形によって形成され、積層方向Ｄに沿って電極積層体１１の全長にわたって延在している。第２封止部２２は、積層方向Ｄを軸方向として延在する矩形の筒状（環状）を呈している。第２封止部２２は、例えば射出成形時の熱によって第１封止部２１の外表面に溶着されている。

第１封止部２１及び第２封止部２２は、隣り合う電極の間に内部空間Ｖを形成すると共に内部空間Ｖを封止する。より具体的には、第２封止部２２は、第１封止部２１と共に、積層方向Ｄに沿って互いに隣り合うバイポーラ電極１４の間に、積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う負極終端電極１８とバイポーラ電極１４との間、及び積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う正極終端電極１９とバイポーラ電極１４との間をそれぞれ封止している。これにより、隣り合うバイポーラ電極１４の間、負極終端電極１８とバイポーラ電極１４との間、及び正極終端電極１９とバイポーラ電極１４との間には、それぞれ気密に仕切られた内部空間Ｖが形成されている。この内部空間Ｖには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液を含む電解液（不図示）が収容されている。電解液は、セパレータ１３、正極１６、及び負極１７内に含浸されている。

ここで、電極積層体１１は、第１の金属板２０と、第２の金属板３０とを有している。第１の金属板２０は、負極終端電極１８の電極板１５に対して積層方向Ｄの外側に配置されている。第１の金属板２０は、負極終端電極１８の電極板１５の一方面１５ａに対向する他方面２０ｂと、他方面２０ｂの反対側の一方面２０ａとを有している。第１の金属板２０の一方面２０ａ及び他方面２０ｂには、正極活物質及び負極活物質が塗工されておらず、一方面２０ａ及び他方面２０ｂの全面が未塗工領域となっている。すなわち、本実施形態において、第１の金属板２０は、正極１６及び負極１７のいずれも設けられていない未塗工電極板である。また、第１の金属板２０は、負極終端電極１８側に窪むと共に負極終端電極１８の電極板１５に接触する矩形状の接触部Ｃを有する。より具体的に、接触部Ｃにおいて、第１の金属板２０の他方面２０ｂは、負極終端電極１８の電極板１５の一方面１５ａに接触し、第１の金属板２０の一方面２０ａは、後述の第２の金属板３０に接触している。第１の金属板２０は、電極板１５と同様に、例えば、ニッケル又はニッケルメッキ鋼板といった金属からなる。

第２の金属板３０は、第１の金属板２０に対して積層方向Ｄの外側に配置されている。第２の金属板３０は、第１の金属板２０の一方面２０ａに対向する他方面３０ｂと、他方面３０ｂの反対側の一方面３０ａとを有している。第２の金属板３０の一方面３０ａ及び他方面３０ｂには、正極活物質及び負極活物質が塗工されておらず、一方面３０ａ及び他方面３０ｂの全面が未塗工領域となっている。すなわち、本実施形態において、第２の金属板３０は、第１の金属板２０と同様に、正極１６及び負極１７のいずれも設けられていない未塗工電極板である。また、第２の金属板３０は、第１の金属板２０側に窪むと共に第１の金属板２０に接触する矩形状の接触部Ｃを有する。より具体的に、接触部Ｃにおいて、第２の金属板３０の他方面３０ｂは、第１の金属板２０の一方面２０ａに接触し、第２の金属板３０の一方面３０ａは導電板５（図１参照）に接触している。これにより、負極終端電極１８は、第１の金属板２０及び第２の金属板３０を介して導電板５と電気的に接続されている。第２の金属板３０は、第１の金属板２０と同様に、例えば、ニッケル又はニッケルメッキ鋼板といった金属からなる。

第１の金属板２０の厚さＴ２０（積層方向Ｄにおける寸法）及び第２の金属板３０の厚さＴ３０は、負極終端電極１８の電極板１５の厚さＴ１５よりも小さくなっている。また、第１の金属板２０の厚さＴ２０と第２の金属板３０の厚さＴ３０との合計は、負極終端電極１８の電極板１５の厚さＴ１５以下である。本実施形態では、第１の金属板２０の厚さＴ２０及び第２の金属板の厚さＴ３０は、負極終端電極１８の電極板１５の厚さＴ１５の半分程度となっており、第１の金属板２０の厚さＴ２０と第２の金属板３０の厚さＴ３０との合計は電極板１５の厚さＴ１５と略同一である。また、第１の金属板２０の厚さＴ２０と第２の金属板の厚さＴ３０とは、互いに略同一である。一例として、第１の金属板２０の厚さＴ２０及び第２の金属板３０の厚さＴ３０は、１０μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。なお、第１の金属板２０の厚さＴ２０と第２の金属板３０の厚さＴ３０とは、互いに略同一でなくてもよい。

第１の金属板２０の一方面２０ａ及び他方面２０ｂにおける縁部２０ｃと第１封止部２１とが重なる領域は、電極板１５の表面と同様に粗面化されている。粗面化された領域は、縁部２０ｃと第１封止部２１が結合した領域のみでもよいが、本実施形態では第１の金属板２０の一方面２０ａ及び他方面２０ｂの全体が粗面化されている。第１の金属板２０の一方面２０ａ及び他方面２０ｂにおける縁部２０ｃには、それぞれ第１封止部２１が結合されている。これにより、第１封止部２１と負極終端電極１８の電極板１５と第１の金属板２０とによって、電解液が収容されていない第１の余剰空間ＶＡが形成されている。積層方向Ｄから見て、第１の余剰空間ＶＡは、第１の金属板２０の接触部Ｃの周囲を囲むように形成されている。また、積層方向Ｄに沿った断面から見て、第１の余剰空間ＶＡは、第１封止部２１側から接触部Ｃ側へ向かうにつれて高さ（積層方向Ｄに沿った寸法）が小さくなる略三角形状をなしている。

第２の金属板３０の一方面３０ａ及び他方面３０ｂにおける縁部３０ｃと第１封止部２１とが重なる領域も、電極板１５の表面と同様に粗面化されている。粗面化された領域は、縁部３０ｃと第１封止部２１が結合した領域のみでもよいが、本実施形態では第２の金属板３０の一方面３０ａ及び他方面３０ｂの全体が粗面化されている。第２の金属板３０の一方面３０ａ及び他方面３０ｂにおける縁部３０ｃには、それぞれ第１封止部２１が結合されている。これにより、第１封止部２１と第１の金属板２０と第２の金属板３０とによって、電解液が収容されていない第２の余剰空間ＶＢが形成されている。積層方向Ｄから見て、第２の余剰空間ＶＢは、第２の金属板３０の接触部Ｃの周囲を囲むように形成されている。また、積層方向Ｄに沿った断面から見て、第２の余剰空間ＶＢは、第１の余剰空間ＶＡと同様に、第１封止部２１側から接触部Ｃ側へ向かうにつれて高さ（積層方向Ｄに沿った寸法）が小さくなる略三角形状をなしている。

また、蓄電モジュール４は、封止体１２と第１の金属板２０とによって形成された第３の余剰空間ＶＣを有している。より具体的には、第３の余剰空間ＶＣは第１封止部２１と第２封止部２２と第１の金属板２０とによって囲まれている。第３の余剰空間ＶＣは電解液が収容されていない密閉された空間であり、蓄電モジュール４においてアルカリクリープ現象が発生した場合の電解液の移動経路上に設けられている。第３の余剰空間ＶＣは、第１の金属板２０の縁部２０ｃの外側を囲むように形成されている。積層方向Ｄに沿った断面から見て、第３の余剰空間ＶＣは略矩形状をなしている。

蓄電モジュール４は、封止体１２と第２の金属板３０とによって形成された第４の余剰空間ＶＤを更に有している。より具体的には、第４の余剰空間ＶＤは第１封止部２１と第２封止部２２と第２の金属板３０とによって囲まれている。第４の余剰空間ＶＤは電解液が収容されていない密閉された空間であり、蓄電モジュール４においてアルカリクリープ現象が発生した場合の電解液の移動経路上に設けられている。第４の余剰空間ＶＤは、第２の金属板３０の縁部３０ｃの外側を囲むように形成されている。積層方向に沿った断面から見て、第４の余剰空間ＶＤは略矩形状をなしている。

続いて、図４を参照して蓄電モジュール４の作用効果について説明する。図４は、比較例に係る蓄電モジュールの要部拡大断面図である。図４に示されるように、比較例に係る蓄電モジュール１００は、積層方向Ｄにおける電極積層体１１の一端に配置された第１の金属板２０及び第２の金属板３０を有しておらず、負極終端電極１８が電極積層体１１の一端に位置している点で、本実施形態に係る蓄電モジュール４と相違している。

蓄電モジュール１００では、いわゆるアルカリクリープ現象により、内部空間Ｖに存在する電解液が負極終端電極１８の電極板１５の表面を伝わり、結合領域Ｋにおける電極板１５と第１封止部１２１Ａとの間の隙間を通って電極板１５の一方面１５ａ側に滲み出ることがある。図４には、アルカリクリープ現象における電解液Ｌの移動経路を矢印Ａで示す。このアルカリクリープ現象は、電気化学的な要因及び流体現象などにより、蓄電装置の充電時及び放電時並びに無負荷時において生じ得る。アルカリクリープ現象は、負極電位、水分、及び電解液Ｌの通り道がそれぞれ存在することにより生じ、時間の経過とともに進行する。

これに対し、蓄電モジュール４の電極積層体１１は、負極終端電極１８の電極板１５に対して積層方向Ｄの外側に配置された第１の金属板２０と、第１の金属板２０に対して積層方向Ｄの外側に配置された第２の金属板３０と、を有し、封止体１２と負極終端電極１８の電極板１５と第１の金属板２０とによって第１の余剰空間ＶＡが形成され、封止体１２と第１の金属板２０と第２の金属板３０とによって第２の余剰空間ＶＢが形成されている。第１の余剰空間ＶＡは、封止体１２と負極終端電極１８の電極板１５と第１の金属板２０とによって形成されているので、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に位置している。同様に、第２の余剰空間ＶＢは、封止体１２と第１の金属板２０と第２の金属板３０とによって形成されているので、第１の余剰空間ＶＡよりも積層方向Ｄの外側において、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に位置している。このように、第１の余剰空間ＶＡ及び第２の余剰空間ＶＢが電解液の移動経路上に位置しているので、電解液が滲み出す起点となる負極終端電極１８の電極板１５と第１封止部２１との間の隙間に、外部の空気中に含まれる水分が入り込むことを抑制できる。したがって、アルカリクリープ現象の加速条件となる外部の湿度の影響が抑制されるので、電解液が蓄電モジュール４の外部に滲み出ることを抑制することができる。

また、第１の金属板２０の厚さＴ２０及び第２の金属板３０の厚さＴ３０は、負極終端電極１８の電極板１５の厚さよりも小さくなっている。これにより、第１の金属板２０及び第２の金属板３０を設けたことによる蓄電モジュール４の体格の増大を抑制しつつ、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュール４の外部に滲み出ることを抑制することができる。

また、第１の金属板２０の厚さＴ２０と第２の金属板３０の厚さＴ３０との合計は、負極終端電極１８の電極板１５の厚さＴ１５以下であってもよい。この構成によれば、第１の金属板及び第２の金属板を設けたことによる蓄電モジュールの体格の増大を抑制しつつ、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュールの外部に滲み出ることを抑制することができる。

また、蓄電モジュール４では、封止体１２と第１の金属板２０とによって第３の余剰空間ＶＣが形成されている。これにより、第１の余剰空間ＶＡ及び第２の余剰空間ＶＢに加え、第３の余剰空間ＶＣがアルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に更に設けられている。したがって、電解液が滲み出す起点となる負極終端電極１８の電極板１５との間の隙間に、外部の空気中に含まれる水分が入り込むことを確実に抑制できる。

また、蓄電モジュール４では、封止体１２と第２の金属板３０とによって第４の余剰空間ＶＤが形成されている。これにより、第１の余剰空間ＶＡ、第２の余剰空間ＶＢ、及び第３の余剰空間ＶＣに加え、第４の余剰空間ＶＤがアルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に更に設けられている。したがって、電解液が滲み出す起点となる負極終端電極１８の電極板１５との間の隙間に、外部の空気中に含まれる水分が入り込むことを確実に抑制できる。

負極終端電極１８の電極板１５と封止体１２との結合領域、第１の金属板２０と封止体１２との結合領域、及び第２の金属板３０と封止体１２との結合領域において、電極板１５、第１の金属板２０、及び第２の金属板３０はそれぞれ粗面化されている。これにより、アンカー効果によって、封止体１２と負極終端電極１８の電極板１５との結合強度、封止体１２と第１の金属板２０との結合強度、及び封止体１２と第２の金属板３０との結合強度の向上を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、上記の実施形態では、電極積層体１１が負極終端電極１８の外側に第１の金属板２０及び第２の金属板３０を有する（すなわち、２枚の金属板を有する）例について説明したが、電極積層体１１は、第２の金属板３０を複数有していてもよい。この場合、積層方向Ｄにおいて隣り合う第２の金属板３０同士の間に、第５の余剰空間（不図示）が形成される。第５の余剰空間は、封止体１２と第１の金属板２０と第２の金属板３０とによって形成された第２の余剰空間ＶＢと略同一の形状を有する。このように、電極積層体１１が第２の金属板３０を複数有する（すなわち、３枚以上の金属板を有する）ことにより、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に更に多くの余剰空間を形成することが可能である。また、金属板の厚さは、電極積層体１１が有する金属板の枚数に応じて適宜変更可能である。例えば、電極積層体１１が３枚の金属板（第１の金属板２０と、２枚の第２の金属板３０）を有する場合、それぞれの金属板の厚さを負極終端電極１８の電極板１５の厚さＴ１５の１／３程度とするとこができる。

また、上記の実施形態では、第１の金属板２０の厚さＴ２０及び第２の金属板３０の厚さＴ３０が電極板１５の厚さＴ１５よりも小さい例について説明したが、第１の金属板２０の厚さＴ２０及び第２の金属板３０の厚さＴ３０は、電極板１５の厚さＴ１５と略同一であってもよい。また、第１の金属板２０の厚さＴ２０及び第２の金属板３０の厚さＴ３０は、電極板１５の厚さＴ１５より大きくてもよい。

また、上記の実施形態では、蓄電モジュール４が、封止体１２と第１の金属板２０とによって形成された第３の余剰空間ＶＣ及び封止体１２と第２の金属板３０とによって形成された第４の余剰空間ＶＤを有する例について説明したが、蓄電モジュール４は、第３の余剰空間ＶＣ及び第４の余剰空間ＶＤを有していなくてもよい。

また、正極終端電極１９の電極板１５の他方面１５ｂ側にも矩形枠状の第１封止部２１が結合されていてもよい。この第１封止部２１も、第２封止部２２によって他の第１封止部２１と結合され得る。また、正極終端電極１９の電極板１５の他方面１５ｂ側に結合された第１封止部２１の縁部と、正極終端電極１９の電極板１５の一方面１５ａ側の第１封止部２１の縁部とは、熱板溶着等によって結合されていてもよい。

４…蓄電モジュール、１１…電極積層体、１１ａ…側面、１２…封止体、１４…バイポーラ電極、１５…電極板、１８…負極終端電極、２０…第１の金属板、２１…第１封止部、２２…第２封止部、３０…第２の金属板、Ｄ…積層方向、Ｋ…結合領域、Ｖ…内部空間、ＶＡ…第１の余剰空間、ＶＢ…第２の余剰空間、ＶＣ…第３の余剰空間、ＶＤ…第４の余剰空間。

Claims (7)

1. 複数のバイポーラ電極の積層体と、当該積層体の積層方向の一端側に配置された負極終端電極とを含んで構成された電極積層体と、
   前記電極積層体の側面を囲むように設けられ、隣り合う電極間に内部空間を形成すると共に当該内部空間を封止する封止体と、
   前記内部空間に収容されたアルカリ溶液を含む電解液と、を備え、
   前記電極積層体は、前記負極終端電極の電極板に対して前記積層方向の外側に配置された第１の金属板と、前記第１の金属板に対して前記積層方向の外側に配置された第２の金属板と、を有し、
   前記封止体と前記負極終端電極の前記電極板と前記第１の金属板とによって第１の余剰空間が形成され、
   前記封止体と前記第１の金属板と前記第２の金属板とによって第２の余剰空間が形成されている、蓄電モジュール。
2. 前記第１の金属板及び前記第２の金属板の厚さは、前記負極終端電極の前記電極板の厚さよりも小さい、請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記第１の金属板の厚さと前記第２の金属板の厚さとの合計は、前記負極終端電極の電極板の厚さ以下である、請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記封止体と前記第１の金属板とによって第３の余剰空間が形成されている、請求項１～３の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
5. 前記封止体と前記第２の金属板とによって第４の余剰空間が形成されている、請求項１～４の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
6. 前記電極積層体は、前記第２の金属板を複数有し、
   前記積層方向において隣り合う前記第２の金属板同士の間に第５の余剰空間が形成されている、請求項１～５の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
7. 前記負極終端電極の前記電極板と前記封止体との結合領域、前記第１の金属板と前記封止体との結合領域、及び前記第２の金属板と前記封止体との結合領域において、前記電極板、前記第１の金属板、及び前記第２の金属板はそれぞれ粗面化されている、請求項１～６の何れか一項に記載の蓄電モジュール。

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