JP7107067B2 - 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

上述したようなバイポーラ電池においては、電解液を内部空間に注液するための注液口が封止体に設けられる場合がある。ここで、積層方向における最外層の内部空間に注液するための注液口は、積層方向における封止体の端部に近い位置に設けられることになる。このような注液口と封止体の端部との間の部分は、比較的厚みが薄い部分（薄肉部）となり、他の部分と比較して耐圧強度が低い部分となる。このため、例えば異常ガスの発生等に起因してバイポーラ電池の内圧が異常に上昇した場合等において、上記薄肉部を起点として変形及び破損等が生じるおそれがある。

本発明の一側面は、耐圧強度の向上が図られた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、セパレータを介して積層された複数の電極を有する電極積層体と、複数の電極の積層方向から見て積層体を包囲し、積層方向に隣り合う電極間に形成された複数の内部空間をそれぞれ封止する封止体と、を備え、封止体の積層方向に沿った側面には、複数の内部空間の各々と連通する複数の連通孔が設けられており、積層方向における一方側の封止体の第１端部のうち、積層方向から見て一方側の最外層の内部空間と連通する連通孔である第１連通孔と重なる部分の少なくとも一部には、封止体の厚みを増すための第１凸部が設けられており、積層方向における他方側の封止体の第２端部のうち、積層方向から見て他方側の最外層の内部空間と連通する連通孔である第２連通孔と重なる部分の少なくとも一部には、封止体の厚みを増すための第２凸部が設けられている。

上記蓄電モジュールでは、封止体のうち第１連通孔よりも積層方向における外側（一方側）の部分に第１凸部が設けられている。同様に、封止体のうち第２連通孔よりも積層方向における外側（他方側）の部分に第２凸部が設けられている。ここで、封止体の第１端部と第１連通孔との間の部分（すなわち、封止体のうち第１連通孔よりも外側の部分）は、第１凸部が設けられていない場合に特に厚みが薄くなってしまう部分（すなわち、第１端部と他の連通孔との間の部分よりも厚みが薄い部分）であり、耐圧強度が特に低くなってしまう部分である。同様に、封止体の第２端部と第２連通孔との間の部分（すなわち、封止体のうち第２連通孔よりも外側の部分）は、第２凸部が設けられていない場合に特に厚みが薄くなってしまう部分（すなわち、第２端部と他の連通孔との間の部分よりも厚みが薄い部分）であり、耐圧強度が特に低くなってしまう部分である。上記蓄電モジュールでは、このように局所的に耐圧強度が低下し易い部分に第１凸部及び第２凸部が設けられている。これにより、封止体における第１端部と第１連通孔との間の部分及び第２端部と第２連通孔との間の部分の耐圧強度を向上させることができ、ひいては蓄電モジュールの耐圧強度の向上を図ることができる。

封止体は、複数の電極の各々の周縁部に設けられた複数の第１封止部と、複数の第１封止部を外側から包囲する第２封止部と、を有し、連通孔は、内部空間と連通するように第１封止部に設けられた第１連通部と、第１連通部と連通するように第２封止部に設けられた第２連通部と、を含み、第１凸部及び第２凸部は、第２封止部に設けられていてもよい。この場合、第２封止部に設けられた第１凸部及び第２凸部によって、第２封止部のうち局所的に耐圧強度が低下し易い部分の耐圧強度を向上させることができる。

第２封止部は、積層方向から見て第１封止部よりも外側に位置する筒部と、筒部の一方側の端部から内側に延び、積層方向から見て第１封止部の少なくとも一部と重なる第１重複部と、筒部の他方側の端部から内側に延び、積層方向から見て第１封止部の少なくとも一部と重なる第２重複部と、を有し、第１凸部は、少なくとも第１重複部に設けられており、第２凸部は、少なくとも第２重複部に設けられていてもよい。第１重複部及び第２重複部は、電極積層体を積層方向に挟み込む部分であり、電極積層体の内圧上昇時に特に荷重がかかる部分である。上記構成によれば、このように異常発生時に荷重がかかり易い（すなわち一定以上の耐圧強度が求められる）第１重複部及び第２重複部の耐圧強度の向上を図ることができる。その結果、蓄電モジュールの耐圧強度をより効果的に向上させることができる。

第１凸部及び第２凸部の各々は、第２封止部と一体的に形成されていてもよい。この場合、第１凸部又は第２凸部を第２封止部とは別部材で構成した場合よりも、耐圧強度を適切に向上させることができる。

第１凸部と第２凸部とは、積層方向から見て互いに重ならないように設けられていてもよい。この場合、蓄電モジュールの積層方向における厚みの増大を抑制することができる。その結果、複数の蓄電モジュールを積層してなる蓄電装置の大型化を抑制することができる。

第２端部のうち、積層方向から見て第１凸部と重なる部分には、第１凸部の形状に応じた第１凹部が設けられており、第１端部のうち、積層方向から見て第２凸部と重なる部分には、第２凸部の形状に応じた第２凹部が設けられていてもよい。この場合、複数の蓄電モジュールを積層方向に積層した場合に、第１の蓄電モジュールの第１凸部を、第１の蓄電モジュールよりも積層方向における一方側に配置された第２の蓄電モジュールの第１凹部に入り込ませることができる。併せて、第２の蓄電モジュールの第２凸部を、第１の蓄電モジュールの第２凹部に入り込ませることができる。これにより、第１凹部及び第２凹部が設けられない場合と比較して、積層された複数の蓄電モジュールの全体の厚みを薄くすることができる。その結果、蓄電装置の大型化を効果的に抑制することができる。

複数の連通孔は、封止体における同一の側面に開口しており、第１凸部と第２凸部とは、上記同一の側面に対向する方向から見て、上記同一の側面の中心に関して互いに点対称に配置されていてもよい。この場合、第１凸部又は第２凸部が設けられることで封止体の他の部分よりも厚くされた部分がバランス良く配置されるため、蓄電モジュールの構造の安定化を図ることができる。

本発明の一側面によれば、耐圧性の向上が図られた蓄電モジュールが提供され得る。

一実施形態に係る蓄電モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。 蓄電モジュールの概略断面図である。 蓄電モジュールの概略斜視図である。 蓄電モジュールの一側面を示す図である。 図４におけるＶａ－Ｖａ線及びＶｂ－Ｖｂ線に沿った断面図である。 ２つの蓄電モジュールを積層した構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。図１において、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、電気自動車等の車両のバッテリとして使用される。蓄電装置１は、複数（ここでは３つ）のバイポーラ電池２（蓄電モジュール）を備えている。バイポーラ電池２は、例えばニッケル水素二次電池である。

複数のバイポーラ電池２は、金属製の導電板３を介して積層されている。導電板３は、積層方向（Ｚ軸方向）の両端に位置するバイポーラ電池２の外側にも配置されている。バイポーラ電池２及び導電板３は、例えば積層方向から見て矩形状（平面視矩形状）を呈している。導電板３は、隣り合うバイポーラ電池２と電気的に接続されている。これにより、複数のバイポーラ電池２が積層方向に直列接続されている。

積層方向の一端（ここでは下端）に位置する導電板３には、正極端子４が接続されている。積層方向の他端（ここでは上端）に位置する導電板３には、負極端子５が接続されている。正極端子４及び負極端子５は、積層方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に延在している。このような正極端子４及び負極端子５を設けることにより、蓄電装置１の充放電を実施することができる。

導電板３は、バイポーラ電池２において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板３には、積層方向と正極端子４及び負極端子５の延在方向とに垂直な方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の空隙３ａが設けられている。これらの空隙３ａを空気等の冷媒が通過することにより、バイポーラ電池２からの熱を効率的に外部に放出することができる。

また、蓄電装置１は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に拘束する拘束ユニット６を備えている。拘束ユニット６は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に挟む１対の拘束プレート７と、これらの拘束プレート７同士を締結する複数組のボルト８及びナット９とを有している。

拘束プレート７は、鉄等の金属で形成されている。各拘束プレート７と導電板３との間には、樹脂フィルム等の絶縁フィルム１０がそれぞれ配置されている。拘束プレート７及び絶縁フィルム１０は、例えば平面視矩形状を呈している。ボルト８の軸部８ａが各拘束プレート７に設けられた挿通孔７ａを挿通した状態で、軸部８ａの先端部にナット９が螺合することで、バイポーラ電池２、導電板３及び絶縁フィルム１０に積層方向の拘束荷重が付与される。

図２は、バイポーラ電池２の概略断面図である。図３は、バイポーラ電池２の概略斜視図である。図２及び図３において、バイポーラ電池２は、複数のセル（例えば２４セル）が積層された構造（複数セル構造）を有している。バイポーラ電池２は、モジュール本体１１を備えている。モジュール本体１１の一側面（側面２３ｂ）には、複数（ここでは２４）の内部空間Ｖの各々と連通する複数の連通孔１６ａ（図４参照）が開口している。なお、図３においては、複数の連通孔１６ａの図示は省略されている。

モジュール本体１１は、電極積層体１５と、封止体１６と、を備えている。電極積層体１５は、セパレータ１４を介して積層された複数の電極（バイポーラ電極１３、正極終端電極２０、及び負極終端電極２１）を有している。封止体１６は、複数の電極の積層方向（Ｚ方向）から見て電極積層体１５を包囲するように設けられ、積層方向に隣り合う電極間に形成された複数の内部空間Ｖをそれぞれ封止している。

バイポーラ電極１３及びセパレータ１４は、例えば平面視矩形状を呈している。セパレータ１４は、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１３の間に配置されている。バイポーラ電極１３は、集電体である電極板１７と、この電極板１７の上面１７ａ（一方面）に形成された正極１８と、電極板１７の下面１７ｂ（他方面）に形成された負極１９とを有している。

バイポーラ電極１３の正極１８は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極１３の負極１９と対向している。バイポーラ電極１３の負極１９は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極１３の正極１８と対向している。

電極積層体１５の最下層には、正極終端電極２０が配置されている。正極終端電極２０は、電極板１７と、この電極板１７の上面１７ａに形成された正極１８と、を有している。電極積層体１５の最上層には、負極終端電極２１が配置されている。負極終端電極２１は、電極板１７と、この電極板１７の下面１７ｂに形成された負極１９と、を有している。正極終端電極２０の正極１８は、セパレータ１４を挟んで最下層のバイポーラ電極１３の負極１９と対向している。負極終端電極２１の負極１９は、セパレータ１４を挟んで最上層のバイポーラ電極１３の正極１８と対向している。正極終端電極２０及び負極終端電極２１の電極板１７は、積層方向に隣り合う導電板３（図１参照）に接続されている。

電極板１７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１７は、ニッケルからなる矩形の金属箔である。正極１８は、電極板１７の一方面に正極活物質を塗工することにより形成されている。正極活物質としては、例えばコバルト（Ｃｏ）酸化物コートが施された水酸化ニッケルが用いられる。負極１９は、電極板１７の他方面に負極活物質を塗工することにより形成されている。負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が用いられる。電極板１７の周縁部１７ｃは、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。

セパレータ１４は、正極１８と負極１９との間に配置され、正極１８と負極１９とを隔離する。セパレータ１４は、積層方向から見て電極板１７よりも小さく且つ正極１８及び負極１９よりも大きい。セパレータ１４は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１４は、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、もしくはＰＥ、ＰＰ、またはメチルセルロース等からなる不織布または織布等で形成されている。また、セパレータ１４は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されていてもよい。なお、セパレータ１４の形状としては、特にシート状に限られず、袋状であってもよい。

封止体１６は、電極積層体１５の側面において各電極板１７の周縁部１７ｃを保持している。封止体１６は、複数の電極（電極板１７）の各々の周縁部１７ｃに設けられた複数の第１封止部２２と、複数の第１封止部２２を外側から包囲する第２封止部２３と、を有している。

第１封止部２２は、積層方向から見て、矩形環状をなし、電極板１７の周縁部１５ｃの全周にわたって連続的に設けられている。第１封止部２２は、例えば、電極板１７の一方面に溶着されて気密に接合されている。第１封止部２２は、例えば超音波又は熱によって溶着されている。第１封止部２２は、所定の厚さ（積層方向における長さ）を有するフィルムである。第１封止部２２の内側の一部は、積層方向に互いに隣り合う電極板１７の周縁部１７ｃ同士の間に位置しており、外側の一部は、電極板１７の端部よりも外側に張り出している。複数の第１封止部２２の各々の当該外側の一部の端部同士は、溶着されている。例えば、複数の第１封止部２２の各々の当該外側の一部の端部に熱板を当てることにより、これらの端部の位置が揃うようにして各端部同士が固定されている。ただし、複数の第１封止部２２の各々の当該外側の一部の端部同士は、溶着等によって互いに固定されていなくてもよい。この場合、複数の第１封止部２２の各々の当該外側の一部の端部同士の間に形成された隙間に、第２封止部２３が入り込んでいてもよい。なお、図２に示されるように、第１封止部２２は、正極終端電極２０の電極板１７の下面１７ｂの縁部にも設けられている。

積層方向に隣り合う電極板１７間には、電極板１７、正極１８、負極１９及び第１封止部２２によって画成された内部空間Ｖが設けられている。従って、電極積層体１５には、複数の内部空間Ｖが設けられている。セパレータ１４内を含む内部空間Ｖには、アルカリ性の電解液が注入されている。アルカリ性の電解液としては、例えば水酸化カリウム水溶液等を含むアルカリ溶液が用いられている。第１封止部２２は、内部空間Ｖを封止する。バイポーラ電池２の各セルは、２つの電極板１７、正極１８、負極１９、セパレータ１４及び第１封止部２２により構成され、内部空間Ｖを有している。

第２封止部２３は、電極積層体１５及び第１封止部２２の外側に設けられ、バイポーラ電池２の外壁（筐体）を構成している。第２封止部２３は、例えば樹脂の射出成型によって形成されている。第２封止部２３は、積層方向に沿って電極積層体１５の全長にわたって延在している。すなわち、第２封止部２３は、積層方向を軸方向として延在する筒状（環状）を呈している。第２封止部２３は、例えば、射出成型時の熱によって第１封止部２２の外表面に溶着（接合）されている。

第１封止部２２及び第２封止部２３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）または変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等の樹脂で形成されている。

図４は、バイポーラ電池２の側面（第２封止部２３の側面２３ｂ）を示す図である。図５の（Ａ）は、図４におけるＶａ－Ｖａ線に沿った断面を示しており、図５の（Ｂ）は、図４におけるＶｂ－Ｖｂ線に沿った断面を示している。なお、図５においては、複数のフィルム状の第１封止部２２同士が互いに重なる領域を１つの領域として模式的に示している。図４及び図５に示されるように、側面２３ｂには、複数（ここでは２４）の内部空間Ｖの各々と連通する複数の連通孔１６ａが開口している。図５に示されるように、各連通孔１６ａは、内部空間Ｖと連通するように第１封止部２２に設けられた第１連通部２２ａと、第１連通部２２ａと連通するように第２封止部２３に設けられた第２連通部２３ａと、を含む。

図４及び図５において、「連通孔１６ａＸ（Ｘ＝１～２４）」は、第Ｘ層の内部空間Ｖと連通する連通孔１６ａである。ここで、Ｘは、負極終端電極２１側から正極終端電極２０側に向かって順に大きくなる。すなわち、最も負極終端電極２１側（本実施形態では上側）の内部空間Ｖが第１層の内部空間Ｖであり、最も正極終端電極２０側（本実施形態では下側）の内部空間Ｖが第２４層の内部空間Ｖである。各連通孔１６ａＸ（Ｘ＝１～２４）は、Ｘの数が小さいものから順に、積層方向（Ｚ方向）において、負極終端電極２１側（上側）から正極終端電極２０側（下側）へと配列されている。つまり、連通孔１６ａ１（第１連通孔）は、積層方向（Ｚ方向）における一方側（ここでは上側）の最外層（第１層）の内部空間Ｖと連通する連通孔１６ａであり、連通孔１６ａ２４（第２連通孔）は、積層方向（Ｚ方向）における他方側（ここでは下側）の最外層（第２４層）の内部空間Ｖと連通する連通孔１６ａである。

各連通孔１６ａは、バイポーラ電池２の製造時において、各内部空間Ｖに電解液を注入するための注液口として利用され得る。また、電解液の注入後には、各連通孔１６ａは、図示しない圧力調整弁と接続され、各内部空間Ｖで発生した異常ガスを外部に放出するための排ガス流路としても利用され得る。

本実施形態では、２４個の連通孔１６ａ１～１６ａ２４は、積層方向（Ｚ方向）に直交し且つ側面２３ｂに沿った方向（Ｙ方向）に並んだ４つの領域Ａ１～Ａ４に分かれて配置されている。側面２３ｂに対向する方向（Ｘ方向）から見て、領域Ａ１～Ａ４は、この順に、右から左へと配置されている。各領域Ａ１～Ａ４は、同じ大きさの領域であり、それぞれ図示しない圧力調整弁が取り付けられる領域である。領域Ａ１～Ａ４には、それぞれ６つの連通孔１６ａが開口している。各領域Ａ１～Ａ４に取り付けられる圧力調整弁は、各領域Ａ１～Ａ４に開口する６つの連通孔１６ａと連通するように設けられた複数（ここでは６つ）の連通孔と、当該複数の連通孔の連通孔１６ａとは反対側の開口端を塞ぐ弁体（例えば弾性体）と、を有している。例えば、ある内部空間Ｖ内に異常ガスが発生し、規定以上の内圧が生じると、当該内部空間Ｖと連通した連通孔１６ａに対応する圧力調整弁の弁体が内圧によって押し上げられ、異常ガスが外部に放出される。

領域Ａ１には、Ｙ方向に沿った３列に分かれて、各列に２つずつの連通孔１６ａが積層方向（Ｚ方向）に沿って配置されるように、連通孔１６ａ１，１６ａ５，１６ａ９，１６ａ１３，１６ａ１７，１６ａ２１が配置されている。最も右側の列に連通孔１６ａ１，１６ａ１３が配置されており、真ん中の列に連通孔１６ａ５，１６ａ１７が配置されており、最も左側の列に連通孔１６ａ９，１６ａ２１が配置されている。領域Ａ２には、領域Ａ１に配置された６つの連通孔１６ａの各々に対して積層方向に１段下にずれるように、６つの連通孔１６ａ２，１６ａ６，１６ａ１０，１６ａ１４，１６ａ１８，１６ａ２２が配置されている。領域Ａ３には、領域Ａ１に配置された６つの連通孔１６ａの各々に対して積層方向に２段下にずれるように、６つの連通孔１６ａ３，１６ａ７，１６ａ１１，１６ａ１５，１６ａ１９，１６ａ２３が配置されている。領域Ａ４には、領域Ａ１に配置された６つの連通孔１６ａの各々に対して積層方向に３段下にずれるように、６つの連通孔１６ａ４，１６ａ８，１６ａ１２，１６ａ１６，１６ａ２０，１６ａ２４が配置されている。このように、本実施形態では一例として、２４個の連通孔１６ａは、側面２３ｂに対向する方向（Ｘ方向）から見て、側面２３ｂの中心Ｃに関して点対称となるように配置されている。

積層方向（Ｚ方向）における一方側（ここでは、図４における上側）の第２封止部２３の端部２３ｃ（第１端部）のうち、連通孔１６ａ１と重なる部分には、第２封止部２３の厚みを増すための第１凸部２４が設けられている。すなわち、第１凸部２４は、端部２３ｃの主表面（第１凸部２４及び後述する第２凹部２７が設けられていない部分）よりも一方側（上側）に盛り上がった形状を有している。なお、図４に示されるように、Ｘ方向から見て、第１凸部２４は、端部２３ｃのうち連通孔１６ａ１と重なる部分の外側にはみ出した部分を有していてもよい。

積層方向（Ｚ方向）における他方側（ここでは、図４における下側）の第２封止部２３の端部２３ｄ（第２端部）のうち、連通孔１６ａ２４と重なる部分には、第２封止部２３の厚みを増すための第２凸部２５が設けられている。すなわち、第２凸部２５は、端部２３ｄの主表面（第２凸部２５及び後述する第１凹部２６が設けられていない部分）よりも他方側（下側）に盛り上がった形状を有している。なお、図４に示されるように、Ｘ方向から見て、第２凸部２５は、端部２３ｄのうち連通孔１６ａ２４と重なる部分の外側にはみ出した部分を有していてもよい。

ここで、図５の（Ａ）に示されるように、第２封止部２３は、筒部２８と、第１重複部２９Ａと、第２重複部２９Ｂと、を有している。筒部２８は、積層方向から見て第１封止部２２よりも外側に位置する筒状の部分である。第１重複部２９Ａは、筒部２８の一方側の端部から内側に延び、積層方向から見て第１封止部２２の少なくとも一部と重なる部分である。第２重複部２９Ｂは、筒部２８の他方側の端部から内側に延び、積層方向から見て第１封止部２２の少なくとも一部と重なる部分である。電極積層体１５は、上述した第１重複部２９Ａと第２重複部２９Ｂとによって、積層方向に挟み込まれている。第１重複部２９Ａと第２重複部２９Ｂとによって電極積層体１５の周縁部が積層方向に拘束されることにより、電極積層体１５の内圧が上昇した際等における電極積層体１５の積層方向への膨張が抑制されている。

第１凸部２４は、少なくとも第１重複部２９Ａに設けられている。本実施形態では、図３及び図５に示されるように、第１凸部２４は、側面２３ｂから第１重複部２９Ａの内側端部にかけて連続的に形成されている。第１凸部２４は、断面矩形状（直方体状）に形成されている。ただし、第１凸部２４の形状は、上記形状に限られず、例えば断面台形状等であってもよい。

第２凸部２５は、少なくとも第２重複部２９Ｂに設けられている。本実施形態では、第２凸部２５は、側面２３ｂから第２重複部２９Ｂの内側端部にかけて連続的に形成されている。第２凸部２５は、第１凸部２４と同様に、断面矩形状（直方体状）に形成されている。ただし、第２凸部２５の形状は、上記形状に限られず、例えば断面台形状等であってもよい。

端部２３ｄのうち、積層方向から見て第１凸部２４と重なる部分には、第１凸部２４の形状に応じた第１凹部２６が設けられている。具体的には、第１凹部２６は、第１凸部２４の少なくとも一部が第１凹部２６の内部に入り込むことが可能なように形成されている。より具体的には、第１凹部２６は、側面２３ｂから第２重複部２９Ｂの内側端部にかけて連続的に形成されている。第１凹部２６によって、第１凸部２４の上側部分（上側半分程度の部分）よりも若干大きい直方体状の空間が形成されている。

端部２３ｃのうち、積層方向から見て第２凸部２５と重なる部分には、第２凸部２５の形状に応じた第２凹部２７が設けられている。具体的には、第２凹部２７は、第２凸部２５の少なくとも一部が第２凹部２７の内部に入り込むことが可能なように形成されている。より具体的には、第２凹部２７は、側面２３ｂから第１重複部２９Ａの内側端部にかけて連続的に形成されている。第２凹部２７によって、第２凸部２５の下側部分（下側半分程度の部分）よりも若干大きい直方体状の空間が形成されている。

端部２３ｃの主表面と連通孔１６ａ１の上端部との間の部分の厚みｔ１は、例えば１ｍｍ～２ｍｍ程度である。端部２３ｄの主表面と連通孔１６ａ２４の下端部との間の部分の厚みｔ２は、厚みｔ１と同様である。また、第１凸部２４の高さｈ１（すなわち、端部２３ｃの主表面と第１凸部２４の頂部との積層方向における距離）は、例えば３ｍｍ～４ｍｍ程度である。第２凸部２５の高さｈ２（すなわち、端部２３ｄの主表面と第２凸部２５の頂部との積層方向における距離）は、第１凸部２４の高さｈ１と同様である。第１凹部２６の深さｄ１（すなわち、端部２３ｄの主表面と第１凹部２６の底部との積層方向における距離）は、例えば１ｍｍ程度である。第２凹部２７の深さｄ２（すなわち、端部２３ｃの主表面と第２凹部２７の底部との積層方向における距離）は、第１凹部２６の深さｄ１と同様である。

第１凸部２４及び第２凸部２５は、第２封止部２３と一体的に形成されている。すなわち、第１凸部２４及び第２凸部２５は、第２封止部２３の一部である。例えば、第１凸部２４及び第２凸部２５は、射出成型によって第２封止部２３が形成される際に、第２封止部２３の一部として形成される。

次に、上述したバイポーラ電池２の作用効果について説明する。バイポーラ電池２では、封止体１６のうち連通孔１６ａ１よりも積層方向における外側（一方側）の部分に第１凸部２４が設けられている。同様に、封止体１６のうち連通孔１６ａ２４よりも積層方向における外側（他方側）の部分に第２凸部２５が設けられている。ここで、封止体１６の第１端部ｃと連通孔１６ａ１との間の部分（すなわち、封止体１６のうち連通孔１６ａ１よりも外側の部分）は、第１凸部２４が設けられていない場合に特に厚みが薄くなってしまう部分（すなわち、端部２３ｃと他の連通孔１６ａ２～１６ａ２４との間の部分よりも薄い厚みｔ１を有する部分）であり、耐圧強度が特に低くなってしまう部分である。同様に、封止体１６の端部２３ｄと連通孔１６ａ２４との間の部分（すなわち、封止体１６のうち連通孔１６ａ２４よりも外側の部分）は、第２凸部２５が設けられていない場合に特に厚みが薄くなってしまう部分（すなわち、端部２３ｄと他の連通孔１６ａ１～１６ａ２３との間の部分よりも薄い厚みｔ２を有する部分）であり、耐圧強度が特に低くなってしまう部分である。バイポーラ電池２では、このように局所的に耐圧強度が低下し易い部分に第１凸部２４及び第２凸部２５が設けられている。これにより、端部２３ｃと連通孔１６ａ１との間の部分及び端部２３ｄと連通孔１６ａ２４との間の部分の耐圧強度を向上させることができ、ひいてはバイポーラ電池２の耐圧強度の向上を図ることができる。

なお、耐圧強度を向上させる手段としては、第２封止部２３全体の積層方向における厚みを大きくすることも考えられるが、その場合には、第２封止部２３を形成するために必要となる材料量（樹脂量）が増大する。また、蓄電モジュールが大型化及び重量化してしまい、ひいては蓄電装置１が大型化及び重量化してしまうという問題がある。一方、上述したバイポーラ電池２のように局所的に耐圧強度が低下し易い部分に対して第１凸部２４及び第２凸部２５が部分的に設けられることにより、上述した問題を回避できる。

また、第１凸部２４及び第２凸部２５は、第２封止部２３に設けられている。第２封止部２３に設けられた第１凸部２４及び第２凸部２５によって、第２封止部２３のうち局所的に耐圧強度が低下し易い部分の耐圧強度を向上させることができる。

また、第１凸部２４は、少なくとも第１重複部２９Ａに設けられており、第２凸部２５は、少なくとも第２重複部２９Ｂに設けられている。上述したように、第１重複部２９Ａ及び第２重複部２９Ｂは、電極積層体１５を積層方向に挟み込む部分であり、電極積層体１５の内圧上昇時に特に荷重がかかる部分である。上記構成によれば、このように異常発生時に荷重がかかり易い（すなわち一定以上の耐圧強度が求められる）第１重複部２９Ａ及び第２重複部２９Ｂの耐圧強度の向上を図ることができる。その結果、バイポーラ電池２の耐圧強度をより効果的に向上させることができる。

また、第１凸部２４及び第２凸部２５の各々は、第２封止部２３と一体的に形成されている。これにより、第１凸部２４又は第２凸部２５を第２封止部２３とは別部材で構成した場合よりも、耐圧強度を適切に向上させることができる。

また、仮に、積層方向から見て第１凸部２４と第２凸部２５とが重なる場合（すなわち、連通孔１６ａ１と連通孔１６ａ２４とが積層方向から見て重なるように設けられている場合）、第１凸部２４及び第２凸部２５が設けられた部分において局所的にバイポーラ電池２の厚みが大きくなってしまう。その結果、複数のバイポーラ電池２を積層してなる蓄電装置１が大型化してしまう。一方、本実施形態では、積層方向から見て第１凸部２４と第２凸部２５とが互いに重ならないように設けられていることにより、バイポーラ電池２の積層方向における厚みの増大が抑制されている。その結果、蓄電装置１の大型化が抑制されている。

また、上述した第１凹部２６及び第２凹部２７が設けられていることにより、図６に示されるように、複数のバイポーラ電池２を積層方向に積層した場合に、第１のバイポーラ電池２Ａの第１凸部２４を、第１のバイポーラ電池２Ａよりも積層方向における一方側（上側）に配置された第２のバイポーラ電池２Ｂの第１凹部２６に入り込ませることができる。併せて、第２のバイポーラ電池２Ｂの第２凸部２５を、第１のバイポーラ電池２Ａの第２凹部２７に入り込ませることができる。これにより、第１凹部２６及び第２凹部２７が設けられない場合と比較して、積層された複数のバイポーラ電池２の全体の厚みを薄くすることができる。具体的には、第１のバイポーラ電池２Ａと第２のバイポーラ電池２Ｂとの距離ｄ（ここでは、第１のバイポーラ電池２Ａの端部２３ｃの主表面と第２のバイポーラ電池２Ｂの端部２３ｄの主表面との距離）を、第１凹部２６及び第２凹部２７が設けられない場合の距離（すなわち、第１凸部２４の高さｈ１と第２凸部２５の高さｈ２との大きい方）よりも短くすることができる。その結果、蓄電装置１の大型化を効果的に抑制することができる。

また、図１に示されるように、蓄電装置１においては、隣り合うバイポーラ電池２の間に、積層方向（Ｚ方向）に隣り合うバイポーラ電池２と電気的且つ物理的に接続される導電板３が配置される場合がある。この場合、隣り合うバイポーラ電池２の両方と接触するように導電板３を適切に配置するためには、隣り合うバイポーラ電池２間の距離を導電板３の厚み以下となるように調整可能であることが求められる。ここでの「隣り合うバイポーラ電池２間の距離」とは、一方側（上側）のバイポーラ電池２の正極終端電極２０の電極板１７の下面と他方側（下側）のバイポーラ電池２の負極終端電極２１の電極板１７の上面との距離である。ここで、第１凸部２４の高さｈ１又は第２凸部２５の高さｈ２が一定以上大きい場合には、隣り合うバイポーラ電池２間の距離が導電板３の厚みよりも大きくなってしまう可能性がある。つまり、導電板３を一方側（上側）のバイポーラ電池２の正極終端電極２０の電極板１７の下面に当接させると共に他方側（下側）のバイポーラ電池２の負極終端電極２１の電極板１７の上面に当接させることができない可能性がある。一方、第１凹部２６及び第２凹部２７が設けられた上記構成によれば、第１凸部２４及び第２凸部２５によってバイポーラ電池２の耐圧強度を向上させつつ、第１凹部２６及び第２凹部２７によって隣り合うバイポーラ電池２間の距離ｄを短くして導電板３を適切に配置することが可能となる。

また、複数の連通孔１６ａ１～１６ａ２４は、封止体１６における同一の側面（側面２３ｂ）に開口しており、第１凸部２４と第２凸部２５とは、側面２３ｂに対向する方向（Ｘ方向）から見て、側面２３ｂの中心Ｃに関して互いに点対称に配置されている。これにより、第１凸部２４又は第２凸部２５が設けられることで第２封止部２３の他の部分よりも厚くされた部分がバランス良く配置されるため、バイポーラ電池２の構造の安定化を図ることができる。同様に、第１凹部２６と第２凹部２７についても、側面２３ｂに対向する方向（Ｘ方向）から見て、中心Ｃに関して互いに点対称に配置されている。これにより、第１凹部２６又は第２凹部２７が設けられることで第２封止部２３の他の部分よりも薄くされた部分がバランス良く配置されるため、バイポーラ電池２の構造の安定化を図ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。

上記実施形態では、蓄電モジュールとしてのバイポーラ電池２はニッケル水素二次電池であるが、本発明は、ニッケル水素二次電池には限られず、例えばリチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ等にも適用可能である。

また、第１凸部２４は、必ずしも側面２３ｂから第１重複部２９Ａの内側端部までの全域に設けられていなくてもよく、特に耐圧強度が求められる部分にのみ設けられていてもよい。同様に、第２凸部２５は、必ずしも側面２３ｂから第２重複部２９Ｂの内側端部までの全域に設けられていなくてもよく、特に耐圧強度が求められる部分にのみ設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、端部２３ｃにおいて、端部２３ｃから連通孔１６ａまでの厚みが最も薄くなる部分にのみ１つの凸部（第１凸部２４）が設けられたが、端部２３ｃにおいて、複数の凸部が設けられてもよい。例えば、凸部は、端部２３ｃから連通孔１６ａまでの厚みが閾値（例えば所定の耐圧強度を確保するために最低限必要な厚み等）未満である複数の部分に設けられてもよい。例えば、端部２３ｃから連通孔１６ａまでの厚みが２番目に小さい部分（すなわち、積層方向から見て連通孔１６ａ２と重なる部分）にも、第１凸部２４と同様の凸部が設けられてもよい。同様に、端部２３ｄにおいても、第２凸部２５と同様の複数の凸部が設けられてもよい。

また、第１凸部２４又は第２凸部２５は、第１凸部２４及び第２凸部２５が設けられる前の状態の第２封止部を射出成型によって形成した後に、射出成型とは別の工程によって設けられてもよい。また、第１凹部２６又は第２凹部２７は、射出成型によって第２封止部２３を形成する際に併せて形成されてもよいし、第１凹部２６又は第２凹部２７が形成される前の状態の第２封止部が射出成型によって形成された後に、射出成型とは別の工程（例えば、第２封止部の一部をくり抜く工程等）によって形成されてもよい。

また、例えば第１凹部２６及び第２凹部２７を設けなくとも隣り合うバイポーラ電池２間に適切に導電板３を配置可能な場合（例えば導電板３の厚みが比較的大きい場合）には、第１凹部２６及び第２凹部２７は、省略されてもよい。

また、上記実施形態では、側面２３ｂの各領域Ａ１～Ａ４は平坦状に設けられているが、各領域Ａ１～Ａ４には、例えば熱板溶着等によって図示しない圧力調整弁と接合されるための突起（壁部）が設けられてもよい。

また、上記実施形態では、各内部空間Ｖと連通する複数の連通孔１６ａ１～１６ａ２４が同一の側面２３ｂに開口するように設けられているが、複数の連通孔は、複数の側面に分散して設けられてもよい。また、複数の連通孔の数は、内部空間Ｖの数（セル数）に応じて適宜変更され得る。また、上記実施形態では各連通孔１６ａの断面形状は矩形状であるが、各連通孔１６ａの断面形状は、これ以外の形状（例えば円形状等）であってもよい。

２…バイポーラ電池（蓄電モジュール）、１３…バイポーラ電極（電極）、１４…セパレータ、１５…電極積層体、１６…封止体、１６ａ…連通孔、１６ａ１…連通孔（第１連通孔）、１６ａ２４…連通孔（第２連通孔）、２０…正極終端電極（電極）、２１…負極終端電極（電極）、２２…第１封止部、２２ａ…第１連通部、２３…第２封止部、２３ａ…第２連通部、２３ｂ…側面、２３ｃ…端部（第１端部）、２３ｄ…端部（第２端部）、２４…第１凸部、２５…第２凸部、２６…第１凹部、２７…第２凹部、２８…筒部、２９Ａ…第１重複部、２９Ｂ…第２重複部、Ｃ…中心、Ｖ…内部空間。

Claims (7)

1. セパレータを介して積層された複数の電極を有する電極積層体と、
   前記複数の電極の積層方向から見て前記積層体を包囲し、前記積層方向に隣り合う前記電極間に形成された複数の内部空間をそれぞれ封止する封止体と、を備え、
   前記封止体の前記積層方向に沿った側面には、前記複数の内部空間の各々と連通する複数の連通孔が設けられており、
   前記積層方向における一方側の前記封止体の第１端部のうち、前記積層方向から見て前記一方側の最外層の前記内部空間と連通する前記連通孔である第１連通孔と重なる部分の少なくとも一部には、前記封止体の厚みを増すための第１凸部が設けられており、
   前記積層方向における他方側の前記封止体の第２端部のうち、前記積層方向から見て前記他方側の最外層の前記内部空間と連通する前記連通孔である第２連通孔と重なる部分の少なくとも一部には、前記封止体の厚みを増すための第２凸部が設けられており、
   前記第１凸部と前記第２凸部とは、前記積層方向から見て互いに重ならないように設けられている、蓄電モジュール。
2. セパレータを介して積層された複数の電極を有する電極積層体と、
   前記複数の電極の積層方向から見て前記積層体を包囲し、前記積層方向に隣り合う前記電極間に形成された複数の内部空間をそれぞれ封止する封止体と、を備え、
   前記封止体の前記積層方向に沿った側面には、前記複数の内部空間の各々と連通する複数の連通孔が設けられており、
   前記積層方向における一方側の前記封止体の第１端部のうち、前記積層方向から見て前記一方側の最外層の前記内部空間と連通する前記連通孔である第１連通孔と重なる部分の少なくとも一部には、前記封止体の厚みを増すための第１凸部が設けられており、
   前記積層方向における他方側の前記封止体の第２端部のうち、前記積層方向から見て前記他方側の最外層の前記内部空間と連通する前記連通孔である第２連通孔と重なる部分の少なくとも一部には、前記封止体の厚みを増すための第２凸部が設けられており、
   前記第２端部のうち、前記積層方向から見て前記第１凸部と重なる部分には、前記第１凸部の形状に応じた第１凹部が設けられており、
   前記第１端部のうち、前記積層方向から見て前記第２凸部と重なる部分には、前記第２凸部の形状に応じた第２凹部が設けられている、蓄電モジュール。
3. 前記封止体は、前記複数の電極の各々の周縁部に溶着された複数の第１封止部と、前記複数の第１封止部の外側に設けられ、前記積層方向に沿って前記電極積層体の全長にわたって延在し、前記複数の第１封止部の外表面に溶着された第２封止部と、を有し、
   前記第２封止部は、前記積層方向の一方側に位置し、前記積層方向から見て前記第１封止部の少なくとも一部と重なる第１重複部と、前記積層方向の他方側に位置し、前記積層方向から見て前記第１封止部の少なくとも一部と重なる第２重複部と、を有し、
   前記第１凸部及び前記第２凸部は、前記第２封止部に設けられており、
   前記連通孔は、前記内部空間と連通するように前記第１封止部に設けられた第１連通部と、前記第１連通部と連通するように前記第２封止部に設けられた第２連通部と、を含む、請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記封止体は、前記複数の電極の各々の周縁部に設けられた複数の第１封止部と、前記複数の第１封止部を外側から包囲する第２封止部と、を有し、
   前記連通孔は、前記内部空間と連通するように前記第１封止部に設けられた第１連通部と、前記第１連通部と連通するように前記第２封止部に設けられた第２連通部と、を含み、
   前記第１凸部及び前記第２凸部は、前記第２封止部に設けられている、請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。
5. 前記第２封止部は、前記積層方向から見て前記第１封止部よりも外側に位置する筒部と、前記筒部の前記一方側の端部から内側に延び、前記積層方向から見て前記第１封止部の少なくとも一部と重なる第１重複部と、前記筒部の前記他方側の端部から内側に延び、前記積層方向から見て前記第１封止部の少なくとも一部と重なる第２重複部と、を有し、
   前記第１凸部は、少なくとも前記第１重複部に設けられており、
   前記第２凸部は、少なくとも前記第２重複部に設けられている、請求項４に記載の蓄電モジュール。
6. 前記第１凸部及び前記第２凸部の各々は、前記第２封止部と一体的に形成されている、請求項４又は５に記載の蓄電モジュール。
7. 前記複数の連通孔は、前記封止体における同一の側面に開口しており、
   前記第１凸部と前記第２凸部とは、前記同一の側面に対向する方向から見て、前記同一の側面の中心に関して互いに点対称に配置されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。

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