JP7077660B2 - 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。

特許文献１には、バイポーラ電池が記載されている。このバイポーラ電池は、積層された複数枚のバイポーラ電極を含む電池要素を備える。このバイポーラ電池は、電池要素の外部を被覆する樹脂群を備えている。樹脂群は、電池内部の電解液等が外部に漏液しないように電池要素を液密に維持するために設けられている。

特開２００５－００５１６３号公報

上記のバイポーラ電池にあっては、積層方向の最外層に負極層が位置しており、且つ、電解液がアルカリ水溶液からなる場合には、いわゆるアルカリクリープ現象によって、例えば負極層と樹脂群との隙間から電解液が漏液しやすくなる。このような状況において、上記のバイポーラ電池といった蓄電モジュールにあっては、漏液を抑制して信頼性を向上することが望ましい。

そこで、本発明は、信頼性を向上可能な蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本発明の蓄電モジュールは、第１方向に沿って積層された複数の電極を含む積層体と、第１方向に沿って隣接する電極の間に電解液が収容される内部空間を形成すると共に、内部空間を封止するための複数の第１封止部と、を備え、電極は、複数のバイポーラ電極と、第１方向の積層体の一端に配置された負極終端電極と、を含み、第１封止部は、バイポーラ電極の少なくとも周縁部においてバイポーラ電極の表面に溶着された中間封止部と、負極終端電極の少なくとも周縁部において負極終端電極の表面に溶着された終端封止部と、を含み、第１方向に沿った断面において、負極終端電極の表面における終端封止部が溶着されたエリアの長さは、バイポーラ電極の表面における中間封止部が溶着されたエリアの長さよりも大きい。

この蓄電モジュールにおいては、電極は、複数のバイポーラ電極と、第１方向の積層体の一端に配置された負極終端電極と、を含んでいる。第１封止部は、第１方向に沿って隣接する電極の間に電解液が収容される内部空間を形成すると共に、内部空間を封止するためのものである。また、第１封止部は、バイポーラ電極の少なくとも周縁部においてバイポーラ電極の表面に溶着された中間封止部と、負極終端電極の少なくとも周縁部において負極終端電極の表面に溶着された終端封止部と、を有している。ここで、第１方向に沿った断面において、負極終端電極の表面における終端封止部が溶着されたエリアの長さは、バイポーラ電極の表面における中間封止部が溶着されたエリアの長さよりも大きい。これにより、内部空間に収容された電解液が、負極終端電極側から漏液することが抑制される。よって、この蓄電モジュールによれば、信頼性を向上可能である。

本発明の蓄電モジュールにおいては、バイポーラ電極は、電極板と、電極板の第１面に設けられた正極と、電極板の第１面に対して反対側の第２面に設けられた負極と、を含み、負極終端電極は、電極板と、第２面に設けられた負極と、を含み、第２面が積層体の第１方向の内側に向くように配置されており、バイポーラ電極及び負極終端電極の表面は、第１面と第２面とを含んでもよい。この場合、電極板の第１面に正極が設けられ、第２面に負極が設けられた蓄電モジュールを構成することができる。

本発明の蓄電モジュールにおいては、中間封止部は、バイポーラ電極の第１面に溶着されており、終端封止部は、負極終端電極の第１面に溶着されており、第１方向に沿った断面において、負極終端電極の第１面における終端封止部が溶着されたエリアの長さは、バイポーラ電極の第１面における中間封止部が溶着されたエリアの長さよりも大きくてもよい。この場合、第１方向に沿った断面において、負極終端電極の第１面における終端封止部が溶着されたエリアが十分に確保され、負極終端電極側からの電解液の漏液が確実に抑制される。

本発明の蓄電モジュールにおいては、終端封止部は、第１方向から見て、正極に重なるように延在していてもよい。このように、負極終端電極の第１面においては、第１方向からみて正極に重なるように終端封止部と溶着されたエリアを拡大できる。このため、負極終端電極側からの電解液の漏液をより確実に抑制できる。

本発明の蓄電モジュールにおいては、中間封止部は、バイポーラ電極の第１面に溶着されており、終端封止部は、負極終端電極の第１面に溶着された第１部分と、負極終端電極の第２面に溶着された第２部分と、を含み、第１方向に沿った断面において、負極終端電極の第１面における第１部分が溶着されたエリアの長さと負極終端電極の第２面における第２部分が溶着されたエリアの長さとの合計は、バイポーラ電極の第１面における中間封止部が溶着されたエリアの長さよりも大きくてもよい。この場合、負極終端電極の第１面及び第２面の両方を利用して、電解液の漏液を抑制できる。

本発明の蓄電モジュールにおいては、第１部分及び第２部分の少なくとも一方は、中間封止部と同一の部材であってもよい。この場合、部材の共通化を図ることができる。

本発明の蓄電モジュールにおいては、複数の第１封止部を第１方向の外側から包囲するように、第１封止部に接合された第２封止部を更に備え、第２封止部は、第１方向から見て、電極板に重なるように終端封止部上に設けられた重なり部を含んでもよい。この場合、重なり部により終端封止部が補強されるため、当該終端封止部の変形が抑制される。これにより、電解液の漏液がより確実に抑制される。

本発明によれば、信頼性を向上可能な蓄電モジュールを提供することができる。

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に示されたバイポーラ電極の平面図である。 図２に示された負極終端電極の平面図である。 互いに積層されたバイポーラ電極及び負極終端電極の平面図である。 比較例に係る蓄電モジュールの一部拡大断面図である。 変形例に係る蓄電モジュールの一部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、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に対してその積層方向（ここでは、後述する電極積層体１１における電極の積層方向Ｄ）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Ｄ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Ｄ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Ｄ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の積層方向Ｄ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の積層方向Ｄ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の積層方向Ｄ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Ｄ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Ｄと、正極端子６及び負極端子７の引き出し方向と、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ほか、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つ。なお、図１の例では、積層方向Ｄから見た導電板５の面積は、蓄電モジュール４の面積よりも小さいが、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てもよい。

拘束部材３は、モジュール積層体２を積層方向Ｄ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Ｄ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板である。エンドプレート８の積層方向Ｄの内側面（モジュール積層体２側に向いた面）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には、モジュール積層体２と積層方向Ｄに重なる部位よりも外周側の縁部に挿通孔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Ｄ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４の内部構成を示す概略断面図である。図２に示されるように、蓄電モジュール４は、電極積層体（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、セパレータ１３を介して、積層方向Ｄ（第１方向）に沿って積層された複数の電極（複数のバイポーラ電極１４、単一の負極終端電極１８、及び、単一の正極終端電極１９）を含む。ここでは、電極積層体１１の積層方向Ｄはモジュール積層体２の積層方向と一致している。電極積層体１１は、積層方向Ｄに延びる側面１１ａを有している。側面１１ａは、一例として、後述する電極板１５の端面（第１面１５ａと第２面１５ｂとを接続する面）の集合として構成される。

バイポーラ電極１４は、電極板１５、電極板１５の第１面１５ａに設けられた正極１６、電極板１５の第１面１５ａに対して反対側の第２面１５ｂに設けられた負極１７を含んでいる。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は、積層方向Ｄから見て矩形状の外縁１５ｄを含んでいる。

電極板１５の表面は粗面化されている。ここでは、第１面１５ａ、第２面１５ｂ、及び第１面１５ａと第２面１５ｂとを接続する端面を含む電極板１５の表面全体が粗面化されている。電極板１５の表面は、例えば、電解メッキ処理で複数の突起が形成されることにより粗面化されている。このように電極板１５が粗面化されている場合、電極板１５と後述する第１樹脂部２１との接合界面では、溶融状態の第１樹脂部２１が粗面化により形成された凹部内に入り込み、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板１５と第１樹脂部２１との結合力を向上させることができる。少なくとも、第１面１５ａにおける周縁部１５ｃが粗面化されていれば、結合力向上の効果が得られる。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。この場合、互いに隣接する突起の間の断面形状はアンダーカット形状となり、アンカー効果が生じ易い。

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。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。正極１６は、積層方向Ｄから見て矩形状の外縁１６ｄを含んでいる。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。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。負極１７は、積層方向Ｄから見て矩形状の外縁１７ｄを含んでいる。

本実施形態では、電極板１５の第２面１５ｂにおける負極１７の形成領域は、電極板１５の第１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。つまり、負極１７の外縁１７ｄは、正極１６の外縁１６ｄよりも一回り大きい。電極板１５の周縁部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。つまり、電極板１５の周縁部１５ｃは、積層方向Ｄから見て、電極板１５における正極１６及び負極１７が形成された領域以外の部分であって、正極１６及び負極１７を包囲する部分である。なお、バイポーラ電極１４、負極終端電極１８、及び正極終端電極１９の表面は、それぞれ電極板１５の周縁部１５ｃにおける第１面１５ａ及び第２面１５ｂを含んでいる。

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に隣り合うさらに別のバイポーラ電極１４の正極１６と対向している。

負極終端電極１８は、電極板１５、及び電極板１５の第２面１５ｂに設けられた負極１７を含んでいる。負極終端電極１８は、正極１６を含んでいない。すなわち、負極終端電極１８の電極板１５の第１面１５ａには、活物質層が設けられていない（すなわち、負極終端電極１８の第１面１５ａの全体が露出している）。負極終端電極１８は、第２面１５ｂが電極積層体１１の積層方向Ｄの内側（積層方向Ｄについての中心側）に向くように、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、及び電極板１５の第１面１５ａに設けられた正極１６を含んでいる。正極終端電極１９は、負極１７を含んでいない。すなわち、正極終端電極１９の電極板１５の第２面１５ｂには、活物質層が設けられていない（すなわち、正極終端電極１９の第２面１５ｂの全体が露出している）。正極終端電極１９は、第１面１５ａが電極積層体１１の積層方向Ｄの内側に向くように、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。

負極終端電極１８の電極板１５の第１面１５ａには、導電板５が接触している。また、正極終端電極１９の電極板１５の第２面１５ｂには、隣接する蓄電モジュール４の導電板５が接触している。拘束部材３からの拘束荷重は、導電板５を介して負極終端電極１８及び正極終端電極１９から電極積層体１１に付加される。すなわち、導電板５は、積層方向Ｄに沿って電極積層体１１に拘束荷重を付加する拘束部材でもある。

セパレータ１３は、例えばシート状に形成されている。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、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、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、全体として断面が略矩形の筒状に形成されている。封止体１２は、周縁部１５ｃを包囲するように電極積層体１１の側面１１ａに沿って設けられている。封止体１２は、周縁部１５ｃを保持している。封止体１２は、周縁部１５ｃに溶着された複数の第１樹脂部（複数の第１封止部）２１と、電極積層体１１の側面１１ａに沿って第１樹脂部２１を積層方向Ｄの外側から包囲するように第１樹脂部２１に接合された単一の第２樹脂部（第２封止部）２２と、を有している。

図３は、積層方向Ｄから見た場合における中間樹脂部２３が溶着されたバイポーラ電極１４を示す図である。図４は、積層方向Ｄから見た場合における負極終端樹脂部２４が溶着された負極終端電極１８を示す図である。図５は、積層方向Ｄから見た場合におけるバイポーラ電極１４及び負極終端電極１８を示す図である。なお、図５に示されるバイポーラ電極１４及び負極終端電極１８は、それぞれ中間樹脂部２３及び負極終端樹脂部２４が溶着されており、互いに積層されている。

図２～図５に示されるように、第１樹脂部２１は、中間樹脂部（中間封止部）２３と、負極終端樹脂部（終端封止部）２４と、正極終端樹脂部（終端封止部）２５，２６と、を含んでいる。中間樹脂部２３は所定の厚さ（積層方向Ｄの長さ）を有するフィルムである。中間樹脂部２３は、積層方向Ｄから見て、矩形枠状をなし、バイポーラ電極１４の周縁部１５ｃの全周にわたって連続的に設けられている。中間樹脂部２３は、積層方向Ｄから見て矩形状の内縁２３ｃ及び矩形状の外縁２３ｄを含んでいる。中間樹脂部２３は、バイポーラ電極１４の少なくとも周縁部１５ｃにおいてバイポーラ電極１４の表面に溶着されている。具体的には、中間樹脂部２３は、バイポーラ電極１４の第１面１５ａに溶着されて気密（液密）にバイポーラ電極１４に接合されている。

中間樹脂部２３は、第１中間樹脂部２３１と第２中間樹脂部２３２とを有している。第１中間樹脂部２３１及び第２中間樹脂部２３２は、積層方向Ｄに沿って互いに積層されている。第１中間樹脂部２３１及び第２中間樹脂部２３２のそれぞれは、積層方向Ｄから見て、矩形枠状をなし、矩形状の内縁及び外縁を含んでいる。積層方向Ｄから見て、第１中間樹脂部２３１の外縁及び第２中間樹脂部２３２の外縁は、互いに一致しており中間樹脂部２３の外縁２３ｄを構成している。

積層方向Ｄから見て、第２中間樹脂部２３２の内縁は、第１中間樹脂部２３１の内縁よりも一回り大きい矩形状である。これにより、中間樹脂部２３には、段差部２３ｅが形成されている。段差部２３ｅ上には、セパレータ１３の縁部が載置されている。第１中間樹脂部２３１の内縁は、中間樹脂部２３の内縁２３ｃを構成している。第１中間樹脂部２３１は、バイポーラ電極１４の第１面１５ａに溶着されて電極板１５に接合されている。第２中間樹脂部２３２は、第１中間樹脂部２３１上に溶着されて第１中間樹脂部２３１に接合されている。

負極終端樹脂部２４は所定の厚さ（積層方向Ｄの長さ）を有するフィルムである。負極終端樹脂部２４は、積層方向Ｄから見て、矩形枠状をなし、負極終端電極１８の周縁部１５ｃの全周にわたって連続的に設けられている。負極終端樹脂部２４は、積層方向Ｄから見て矩形状の内縁２４ｃ及び矩形状の外縁２４ｄを含んでいる。負極終端樹脂部２４は、負極終端電極１８の少なくとも周縁部１５ｃにおいて負極終端電極１８の表面に溶着されている。具体的には、負極終端樹脂部２４は、負極終端電極１８の第１面１５ａに溶着されて気密（液密）に負極終端電極１８に接合されている。

正極終端樹脂部２５，２６は所定の厚さ（積層方向Ｄの長さ）を有するフィルムである。正極終端樹脂部２５，２６は、積層方向Ｄから見て、矩形枠状をなし、正極終端電極１９の周縁部１５ｃの全周にわたって連続的に設けられている。正極終端樹脂部２５は、積層方向Ｄから見て矩形状の内縁２５ｃ及び矩形状の外縁２５ｄを含んでいる。正極終端樹脂部２５は、正極終端電極１９の少なくとも周縁部１５ｃにおいて正極終端電極１９の表面に溶着されている。具体的には、正極終端樹脂部２５は、正極終端電極１９の第１面１５ａに溶着されて気密（液密）に正極終端電極１９に接合されている。

正極終端樹脂部２５は、第１部分２５１と第２部分２５２とを有している。第１部分２５１及び第２部分２５２は、積層方向Ｄに沿って互いに積層されている。第１部分２５１及び第２部分２５２のそれぞれは、積層方向Ｄから見て、それぞれ矩形枠状をなし、矩形状の内縁及び外縁を含んでいる。積層方向Ｄから見て、第１部分２５１の外縁及び第２部分２５２の外縁は、互いに一致しており正極終端樹脂部２５の外縁２５ｄを構成している。積層方向Ｄから見て、第２部分２５２の内縁は、第１部分２５１の内縁よりも一回り大きい矩形状である。これにより、正極終端樹脂部２５には、段差部２５ｅが形成されている。段差部２５ｅ上には、セパレータ１３の縁部が載置されている。第１部分２５１の内縁は、正極終端樹脂部２５の内縁２５ｃを構成している。第１部分２５１は、正極終端電極１９の第１面１５ａに溶着されて電極板１５に接合されている。第２部分２５２は、第１部分２５１上に溶着されて第１部分２５１に接合されている。

正極終端樹脂部２６は、積層方向Ｄから見て矩形状の内縁２６ｃ及び矩形状の外縁２６ｄを含んでいる。正極終端樹脂部２６は、正極終端電極１９の少なくとも周縁部１５ｃにおいて正極終端電極１９の表面に溶着されている。具体的には、正極終端樹脂部２６は、正極終端電極１９の第２面１５ｂに溶着されて気密（液密）に正極終端電極１９に接合されている。

中間樹脂部２３、負極終端樹脂部２４、及び正極終端樹脂部２５のそれぞれは、例えば超音波又は熱によって第１面１５ａに溶着されている。電極板１５の端面は、中間樹脂部２３、負極終端樹脂部２４、及び正極終端樹脂部２５によって覆われておらず露出している。中間樹脂部２３、負極終端樹脂部２４、及び正極終端樹脂部２５のそれぞれの内側端部は、積層方向Ｄに互いに隣り合う電極板１５の周縁部１５ｃ同士の間に位置しており、外側端部は、積層方向Ｄからみて電極板１５から外側に張り出している。中間樹脂部２３、負極終端樹脂部２４、及び正極終端樹脂部２５のそれぞれは、当該外側端部において第２樹脂部２２に埋設されている。積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う第１樹脂部２１同士は、互いに離間している。

第２樹脂部２２は、電極積層体１１及び第１樹脂部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樹脂部２２は、例えば樹脂の射出成型によって形成され、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樹脂部２２は、積層方向Ｄを軸方向として延在する筒状（環状）を呈している。第２樹脂部２２は、例えば、射出成型時の熱によって第１樹脂部２１の外表面に溶着（接合）されている。

第２樹脂部２２は、第１樹脂部２１と共に、積層方向Ｄに沿って互いに隣接するバイポーラ電極１４の間、積層方向Ｄに沿って互いに隣接する負極終端電極１８とバイポーラ電極１４との間、及び、積層方向Ｄに沿って互いに隣接する正極終端電極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、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（液密）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水溶液からなる電解液（不図示）が収容されている。すなわち、第１樹脂部２１は、積層方向Ｄに沿って隣接する電極の間に電解液が収容される内部空間Ｖを形成すると共に、内部空間Ｖを封止するためのものである。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。

第１樹脂部２１及び第２樹脂部２２は、例えば、絶縁性の樹脂であって、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又は変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等から構成され得る。

続いて、各部の相対的な関係について詳細に説明する。なお、内側とは、積層方向Ｄから見て、蓄電モジュール４の中心の側をいう。外側とは、積層方向Ｄから見て、蓄電モジュール４の中心から遠ざかる側をいう。バイポーラ電極１４において、負極１７は、電極板１５よりも一回り小さい。つまり、負極１７の外縁１７ｄは、電極板１５の外縁１５ｄよりも内側に位置している。正極１６は、負極１７よりも一回り小さい。つまり、正極１６の外縁１６ｄは、負極１７の外縁１７ｄよりも内側に位置している。中間樹脂部２３の外縁２３ｄは、電極板１５の外縁１５ｄの外側に位置している。中間樹脂部２３の内縁２３ｃは、電極板１５の外縁１５ｄと負極１７の外縁１７ｄとの間に位置している。

中間樹脂部２３は、第１エリア１５ｅ（図３においてハッチングが施された領域）においてバイポーラ電極１４の表面（ここでは、バイポーラ電極１４の第１面１５ａ）に溶着されている。換言すれば、第１エリア１５ｅは、バイポーラ電極１４の第１面１５ａにおける中間樹脂部２３が溶着されたエリアであって、電極板１５の外縁１５ｄ及び中間樹脂部２３の内縁２３ｃにより矩形枠状に規定されたエリアである。

負極終端電極１８において、負極１７は、電極板１５よりも一回り小さい。つまり、負極１７の外縁１７ｄは、電極板１５の外縁１５ｄよりも内側に位置している。正極１６は、負極１７よりも一回り小さい。つまり、正極１６の外縁１６ｄは、負極１７の外縁１７ｄよりも内側に位置している。負極終端樹脂部２４の外縁２４ｄは、電極板１５の外縁１５ｄの外側に位置している。負極終端樹脂部２４の内縁２４ｃは、正極１６の外縁１６ｄよりも内側に位置している。つまり、負極終端樹脂部２４は、正極１６に重なるように延在している。

負極終端樹脂部２４は、第２エリア１５ｆ（図４においてハッチングが施された領域）において負極終端電極１８の表面（ここでは、負極終端電極１８の第１面１５ａ）に溶着されている。換言すれば、第２エリア１５ｆは、負極終端電極１８の第１面１５ａにおける負極終端樹脂部２４が溶着されたエリアであって、電極板１５の外縁１５ｄ及び負極終端樹脂部２４の内縁２４ｃにより矩形枠状に規定されたエリアである。

バイポーラ電極１４及び負極終端電極１８の電極板１５の外縁１５ｄは、互いに一致している。バイポーラ電極１４及び負極終端電極１８のそれぞれの負極１７の外縁１７ｄは、互いに一致している。中間樹脂部２３の外縁２３ｄ及び負極終端樹脂部２４の外縁２４ｄは、互いに一致している。負極終端樹脂部２４の内縁２４ｃは、中間樹脂部２３の内縁２３ｃよりも内側に位置している。つまり、第２エリア１５ｆは、第１エリア１５ｅよりも大きい。すなわち、積層方向Ｄに沿った全ての断面において、第２エリア１５ｆの長さ（矩形枠状の幅）は、第１エリア１５ｅの長さ（矩形枠状の幅）よりも大きい（図２参照）。つまり、積層方向Ｄから見て電極積層体１１の全周に亘って、負極終端電極１８の電極板１５の外縁１５ｄと負極終端樹脂部２４の内縁２４ｃとの距離は、バイポーラ電極１４の電極板１５の外縁１５ｄと中間樹脂部２３の内縁２３ｃとの距離よりも大きい。

正極終端樹脂部２５は、第１エリア１５ｇにおいて正極終端電極１９の表面（ここでは、正極終端電極１９の第１面１５ａ）に溶着されている。換言すれば、第１エリア１５ｇは、正極終端電極１９の第１面１５ａにおける正極終端樹脂部２５が溶着されたエリアであって、電極板１５の外縁１５ｄ及び正極終端樹脂部２５の内縁２５ｃにより矩形枠状に規定されたエリアである。正極終端樹脂部２６は、正極終端電極１９の表面（ここでは、正極終端電極１９の第２面１５ｂ）に溶着されて正極終端電極１９に接合されている。

続いて、蓄電モジュール４の作用・効果について説明する。図６は、比較例に係る蓄電モジュールの一部拡大断面図である。図６に示されるように、比較例に係る蓄電モジュール４００は、負極終端樹脂部２４に代えて負極終端樹脂部２４０を備えている点で、蓄電モジュール４と相違する。負極終端樹脂部２４０の外縁２４０ｄ及び内縁２４０ｃのそれぞれは、積層方向Ｄから見て、中間樹脂部２３の外縁２３ｄ及び内縁２３ｃのそれぞれと一致している。つまり、蓄電モジュール４００においては、積層方向Ｄに沿った断面において、第２エリア１５ｈの長さが第１エリア１５ｅの長さと同一である。

蓄電モジュールでは、いわゆるアルカリクリープ現象により、電解液Ｌが負極終端電極１８の電極板１５上を伝わり、封止体１２の第１樹脂部２１（ここでは、負極終端樹脂部２４０）と電極板１５との間の隙間を通って電極板１５の第１面１５ａ側に滲み出ることがある。図６には、アルカリクリープ現象における電解液Ｌの移動経路が矢印Ａで示されている。電解液Ｌの移動経路には、第２エリア１５ｈが含まれている。このアルカリクリープ現象は、電気化学的な要因と流体現象等により、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る。

これに対して、蓄電モジュール４によれば、アルカリクリープ現象に起因した漏液を抑制し、信頼性を向上可能である。すなわち、蓄電モジュール４においては、電極は、複数のバイポーラ電極１４と、積層方向Ｄの電極積層体１１の一端に配置された負極終端電極１８と、を含んでいる。第１樹脂部２１は、積層方向Ｄに沿って隣接する電極の間に電解液が収容される内部空間Ｖを形成すると共に、内部空間Ｖを封止するためのものである。また、第１樹脂部２１は、バイポーラ電極１４の少なくとも周縁部１５ｃにおいてバイポーラ電極１４の表面に溶着された中間樹脂部２３と、負極終端電極１８の少なくとも周縁部１５ｃにおいて負極終端電極１８の表面に溶着された負極終端樹脂部２４と、を有している。ここで、積層方向Ｄに沿った断面において、負極終端電極１８の表面における負極終端樹脂部２４が溶着された第２エリア１５ｆの長さは、バイポーラ電極１４の表面における中間樹脂部２３が溶着された第１エリア１５ｅの長さよりも大きい。これにより、内部空間Ｖに収容された電解液が、負極終端電極１８側から漏液することが抑制される。よって、蓄電モジュール４によれば、信頼性を向上可能である。

また、蓄電モジュール４においては、バイポーラ電極１４は、電極板１５と、電極板１５の第１面１５ａに設けられた正極１６と、電極板１５の第１面１５ａに対して反対側の第２面１５ｂに設けられた負極１７と、を含んでいる。負極終端電極１８は、電極板１５と、第２面１５ｂに設けられた負極１７と、を含み、第２面１５ｂが電極積層体１１の積層方向Ｄの内側に向くように配置されている。バイポーラ電極１４及び負極終端電極１８の表面は、第１面１５ａと第２面１５ｂとを含んでいる。これにより、電極板１５の第１面１５ａに正極１６が設けられ、第２面１５ｂに負極１７が設けられた蓄電モジュール４を構成することができる。

また、蓄電モジュール４においては、中間樹脂部２３は、バイポーラ電極１４の第１面１５ａに溶着されている。負極終端樹脂部２４は、負極終端電極１８の第１面１５ａに溶着されている。積層方向Ｄに沿った断面において、負極終端電極１８の第１面１５ａにおける負極終端樹脂部２４が溶着された第２エリア１５ｆの長さは、バイポーラ電極１４の第１面１５ａにおける中間樹脂部２３が溶着された第１エリア１５ｅの長さよりも大きい。このため、積層方向Ｄに沿った断面において、負極終端電極１８の第１面１５ａにおける負極終端樹脂部２４が溶着された第２エリア１５ｆが十分に確保され、負極終端電極１８側からの電解液の漏液が確実に抑制される。

また、蓄電モジュール４においては、負極終端樹脂部２４は、積層方向Ｄから見て、正極１６に重なるように延在している。このように、負極終端電極１８の第１面１５ａにおいては、積層方向Ｄからみて正極１６に重なるように負極終端樹脂部２４と溶着された第２エリア１５ｆを拡大できる。このため、負極終端電極１８側からの電解液の漏液をより確実に抑制できる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

図７は、変形例に係る蓄電モジュールの一部拡大断面図である。図７に示されるように、負極終端樹脂部２４は、第１部分２７と第２部分２８とを含んでいてもよい。第１部分２７及び第２部分２８は、中間樹脂部２３（ここでは、第２中間樹脂部２３２）と同一の部材である。この場合、部材の共通化を図ることができる。第１部分２７は、負極終端電極１８の第１面１５ａに溶着されている。第２部分２８は、負極終端電極１８の第２面１５ｂに溶着されている。積層方向Ｄから見て、第１部分２７の外縁２７ｄ、第２部分２８の外縁２８ｄ、及び中間樹脂部２３の外縁２３ｄは、互いに一致している。積層方向Ｄから見て、第１部分２７の内縁２７ｃ、第２部分２８の内縁２８ｃ、及び中間樹脂部２３の内縁２３ｃは、互いに一致している。

第１部分２７は、第２エリア１５ｊにおいて負極終端電極１８の表面（ここでは、負極終端電極１８の第１面１５ａ）に溶着されている。換言すれば、第２エリア１５ｊは、負極終端電極１８の第１面１５ａにおける第１部分２７が溶着されたエリアであって、電極板１５の外縁１５ｄ及び第１部分２７の内縁２７ｃにより矩形枠状に規定されたエリアである。第２部分２８は、第３エリア１５ｋにおいて負極終端電極１８の表面（ここでは、負極終端電極の第２面１５ｂ）に溶着されている。換言すれば、第３エリア１５ｋは、負極終端電極１８の第２面１５ｂにおける第２部分２８が溶着されたエリアであって、電極板１５の外縁１５ｄ及び第２部分２８の内縁２８ｃにより矩形枠状に規定されたエリアである。

この例でも、積層方向Ｄに沿った断面において、負極終端電極１８の表面における負極終端樹脂部２４が溶着されたエリアの長さは、バイポーラ電極１４の表面における中間樹脂部２３が溶着されたエリアの長さよりも大きい。より具体的には、積層方向Ｄに沿った全ての断面において、第２エリア１５ｊの長さと第３エリア１５ｋの長さとの合計は、第１エリア１５ｅの長さよりも大きい。ここでは、第２エリア１５ｊの長さと第３エリア１５ｋの長さとの合計は、第１エリア１５ｅの長さの２倍である。この場合、負極終端電極１８の第１面１５ａ及び第２面１５ｂの両方を利用して、電解液の漏液を抑制できる。

また、第２樹脂部２２は、積層方向Ｄにおける電極積層体１１の一端側に設けられた重なり部２９を含んでもよい。重なり部２９は、積層方向Ｄから見て、電極板１５に重なるように負極終端樹脂部２４上に設けられている。具体的には、重なり部２９は、積層方向Ｄから見て、矩形枠状に形成されており、第１部分２７の外縁部の全周にわたって第１部分２７上に設けられている。重なり部２９の内縁２９ｃは、積層方向Ｄから見て、第１部分２７の内縁２７ｃと一致している。重なり部２９は、第１部分２７の外表面に溶着されて気密（液密）に接合されている。この場合、重なり部２９により負極終端樹脂部２４（ここでは、第１部分２７）が補強されるため、負極終端樹脂部２４の変形が抑制される。これにより、電解液の漏液がより確実に抑制される。

また、積層方向Ｄに沿った断面において、負極終端電極１８の表面における負極終端樹脂部２４が溶着されたエリアの長さが、バイポーラ電極１４の表面における中間樹脂部２３が溶着されたエリアの長さよりも大きければ、負極終端樹脂部２４の形態は限定されない。

上記実施形態において、負極終端樹脂部２４の内縁２４ｃが、積層方向から見て、正極１６の外縁１６ｄよりも内側に位置している例を示したが、これに限定されない。積層方向Ｄに沿った断面において、第２エリア１５ｆの長さが第１エリア１５ｅの長さよりも大きければ、負極終端樹脂部２４の内縁２４ｃは、例えば、積層方向Ｄから見て、中間樹脂部２３の内縁２３ｃと正極１６の外縁１６ｄ又は負極１７の外縁１７ｄとの間に位置していてもよい。

また、上記変形例において、第１部分２７及び第２部分２８が、第２中間樹脂部２３２と同一の部材である例を示したが、第１部分２７及び第２部分２８の何れか一方（例えば、第２部分２８）が第２中間樹脂部２３２と同一の部材であってもよい。つまり、第１部分２７及び第２部分２８の少なくとも一方が第２中間樹脂部２３２と同一の部材であればよい。また、積層方向Ｄに沿った断面において、負極終端電極１８の表面における負極終端樹脂部２４が溶着されたエリアの長さ（ここでは、第２エリア１５ｊの長さ及び第３エリア１５ｋの長さの合計）が、バイポーラ電極１４の表面における中間樹脂部２３が溶着されたエリアの長さ（ここでは、第１エリア１５ｅの長さ）よりも大きければ、第１部分２７及び第２部分２８は、第２中間樹脂部２３２と同一の部材でなくてもよい。

また、上記変形例において、積層方向Ｄに沿った断面において、負極終端電極１８の表面における負極終端樹脂部２４が溶着されたエリアの長さが、バイポーラ電極１４の表面における中間樹脂部２３が溶着されたエリアの長さよりも大きければ、第２エリア１５ｊの長さは、第１エリア１５ｅの長さよりも大きくてもよい。この場合、第２エリア１５ｊの長さは、例えば上記実施形態における第２エリア１５ｆの長さと同一であってもよい。

４…蓄電モジュール、１１…電極積層体（積層体）、１４…バイポーラ電極、１５…電極板、１５ａ…第１面、１５ｂ…第２面、１５ｃ…周縁部、１６…正極、１７…負極、１８…負極終端電極、２１…第１樹脂部（第１封止部）、２２…第２樹脂部（第２封止部）、２３…中間樹脂部（中間封止部）、２４…負極終端樹脂部（終端封止部）、２７…第１部分、２８…第２部分、２９…重なり部、１５ｅ…第１エリア、１５ｆ，１５ｊ…第２エリア、１５ｋ…第３エリア、Ｄ…積層方向（第１方向）、Ｖ…内部空間。

Claims (8)

1. 第１方向に沿って積層された複数の電極を含む積層体と、
   前記電極の少なくとも周縁部において前記電極の表面に溶着され、前記第１方向に沿って隣接する前記電極の間にアルカリ水溶液からなる電解液が収容される内部空間を形成すると共に、前記内部空間を封止するための複数の第１封止部と、
   前記第１方向から見た場合に複数の前記第１封止部を外側から包囲するように、前記第１封止部に接合され、複数の前記第１封止部と共に前記内部空間を形成し、前記内部空間を封止するための第２封止部と、
   前記積層体に対して前記第１方向の一方側に設けられ、前記積層体と電気的に接続された第１導電板と、
   前記積層体に対して前記第１方向の他方側に設けられ、前記積層体と電気的に接続された第２導電板と、
   を備え、
   前記電極は、複数のバイポーラ電極と、前記第１方向の前記積層体の一端に配置された負極終端電極と、前記第１方向の前記積層体の他端に配置された正極終端電極と、を含み、
   前記第１導電板は、前記負極終端電極のうち前記第１封止部及び前記第２封止部から露出している部分に接触しており、
   前記第２導電板は、前記正極終端電極のうち前記第１封止部及び前記第２封止部から露出している部分に接触しており、
   前記積層体には、前記第１導電板及び前記第２導電板を介して前記負極終端電極及び前記正極終端電極から拘束荷重が付加されており、
   前記第１封止部は、前記バイポーラ電極の少なくとも周縁部において前記バイポーラ電極の表面に溶着された中間封止部と、前記負極終端電極の少なくとも周縁部において前記負極終端電極の表面に溶着された終端封止部と、を含み、
   前記第１方向に沿った断面において、前記負極終端電極の表面における前記終端封止部が溶着されたエリアの長さは、前記バイポーラ電極の表面における前記中間封止部が溶着されたエリアの長さよりも大きい、
   蓄電モジュール。
2. 前記バイポーラ電極は、電極板と、前記電極板の第１面に設けられた正極と、前記電極板の前記第１面に対して反対側の第２面に設けられた負極と、を含み、
   前記負極終端電極は、前記電極板と、前記第２面に設けられた負極と、を含み、前記第２面が前記積層体の前記第１方向の内側に向くように配置されており、
   前記バイポーラ電極及び前記負極終端電極の表面は、前記第１面と前記第２面とを含む、
   請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記中間封止部は、前記バイポーラ電極の前記第１面に溶着されており、
   前記終端封止部は、前記負極終端電極の前記第１面に溶着されており、
   前記第１方向に沿った断面において、前記負極終端電極の前記第１面における前記終端封止部が溶着されたエリアの長さは、前記バイポーラ電極の前記第１面における前記中間封止部が溶着されたエリアの長さよりも大きい、
   請求項２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記終端封止部は、前記第１方向から見て、前記正極に重なるように延在している、
   請求項３に記載の蓄電モジュール。
5. 前記中間封止部は、前記バイポーラ電極の前記第１面に溶着されており、
   前記終端封止部は、前記負極終端電極の前記第１面に溶着された第１部分と、前記負極終端電極の前記第２面に溶着された第２部分と、を含み、
   前記第１方向に沿った断面において、前記負極終端電極の前記第１面における前記第１部分が溶着されたエリアの長さと前記負極終端電極の前記第２面における前記第２部分が溶着されたエリアの長さとの合計は、前記バイポーラ電極の前記第１面における前記中間封止部が溶着されたエリアの長さよりも大きい、
   請求項２～４の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
6. 前記第１部分及び前記第２部分の少なくとも一方は、前記中間封止部と同一の部材である、
   請求項５に記載の蓄電モジュール。
7. 前記第２封止部は、前記第１方向から見て、前記電極板に重なるように前記終端封止部上に設けられた重なり部を含む、
   請求項２～６の何れか一項に記載の蓄電モジュール。
8. 前記第１導電板及び前記第２導電板のそれぞれの内部には、冷媒を流通させる流路が設けられ、
   前記流路は、前記第１方向に交差する方向に沿って延在している、請求項１～７の何れか一項に記載の蓄電モジュール。

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