JP7196280B2 - 電気化学セルモジュール - Google Patents

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Description

本開示は、電気化学セルモジュールに関する。
従来、電気化学セルモジュールとして、例えば、特許文献１に記載の電気化学セルモジュールが提案されている。特許文献１に記載の電気化学セルモジュールは、積層された複数の角型電池を有している。複数の角型電池は、それぞれ扁平な直方体形状である。また、特許文献１に記載の電気化学セルモジュールは、一対の押圧プレートとバネとを有している。一対の押圧プレートは、バネによって、複数の角型電池を加圧している。
特開２００３－０３６８３０号公報
本開示の電気化学セルモジュールは、筐体と、電気化学セルと、押圧板と、バネと、を備える。筐体は、第１面に第１凹部を有する主面板及び前記主面板と接する側面板を有する。電気化学セルは、前記筐体の内部に位置し、主面を有する板状である。押圧板は、前記筐体の内部に位置し、前記第１面に対向し、前記主面に接する。バネは、前記第１凹部の内部に位置し、前記押圧板および前記主面板を押圧する。前記第１凹部の底面は、貫通孔を有する。
本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
電気化学セルモジュールＸ１の斜視図を示す。 図１の電気化学セルモジュールＸ１をII－II線で切断した断面図を示す。 電気化学セルの外観図を示す。 図３の電気化学セルをIV－IV線で切断した断面図を示す。 図２の領域Vの拡大図を示す。 電気化学セルモジュールから主面板を取り出し、主面板を第１面に垂直な方向から見たときの平面図を示す。 電気化学セルモジュールＸ２における、図２に対応する断面図を示す。 図７の領域VIの拡大図を示す。 電気化学セルモジュールから押圧板を取り出し、押圧板を第３面に垂直な方向から見たときの平面図を示す。 電気化学セルモジュールＸ３の斜視図を示す。 図１０の電気化学セルモジュールＸ３をXI－XI 線で切断した断面図を示す。 電気化学セルモジュールＸ４の図７に対応する断面図を示す。
電気化学セルモジュールＸ１について図１及び図２を用いて詳細に説明する。電気化学セルモジュールは、図１及び図２に示すように、主面板７と側面板８とを有する筐体５と、第１電気化学セル１と、第２電気化学セル１１と、第１電気化学セル１または第２電気化学セル１１に接し、主面板７と対抗する押圧板１０と、押圧板１０と主面板７とを押圧するバネ１６と、を有している。
図３および図４に示すように、第１電気化学セル１は、電気化学セルモジュール内で電池として機能するための部材である。第１電気化学セル１は、例えば、リチウムイオン電池である。第１電気化学セル１は、第１発電要素２と、第１包装体３と、第１端子４と、を備えている。第１電気化学セル１は、例えば、板状である。第１電気化学セル１は、外部装置に電気的に接続することによって、外部装置に電気を流すことができる。
第１発電要素２は、電気化学反応を利用して電気を蓄え、放出するための部材である。第１発電要素２は、例えば、正極２ａと、負極２ｂと、正極２ａ及び負極２ｂの間にあるセパレータ２ｃと、を備えている。第１発電要素２は、セパレータ２ｃを通して、正極２ａと負極２ｂとの間で陽イオン及び陰イオンを交換することができる。第１発電要素２は、正極２ａ及び負極２ｂと外部装置とを電気的に接続することによって、外部装置に電気を流すことができる。
第１発電要素２は、例えば、正極２ａとセパレータ２ｃと負極２ｂとを積層したものである。第１発電要素２は、例えば、板状である。第１発電要素２は、例えば、板状の厚み方向に正極２ａとセパレータ２ｃと負極２ｂとが積層されている。
正極２ａと負極２ｂとは、例えば、電気化学的に活性な物質である。正極２ａと負極２ｂとは、例えば、活物質及び電解質を有していてもよい。電解質としては、例えば、溶剤または溶剤混合液に塩を加えたものを用いることができる。
具体的には、正極２ａと負極２ｂとしては、例えば、「Ｓｅｍｉ－Ｓｏｌｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ」と題された米国仮特許出願第６１／７８７，３８２及び「Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｈａｖｉｎｇ ａ Ｓｅｍｉ－Ｓｏｌｉｄ Ｃａｔｈｏｄｅ ａｎｄ Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ａｎｏｄｅ」と題された米国仮特許出願第６１／７８７，３７２において記載されている活性物質及び電解質を用いることができる。正極２ａと負極２ｂとは、例えば、添加剤を有していてもよい。
セパレータ２ｃは、正極２ａと負極２ｂとの間で陽イオンと陰イオンとを交換するために設けられている部材である。セパレータ２ｃは、例えば、陽イオンと陰イオンとが通過するための微細な穴が開いていてもよい。セパレータ２ｃは、例えば、多孔質の絶縁材料を用いることができる。具体的には、セパレータ２ｃとして、例えば、ポリオレフィンまたは塩化ポリビニルを用いることができる。発電要素は、セパレータ２ｃを有していることによって、正極２ａと負極２ｂとを電気的に絶縁することができる。
第１発電要素２は、板状の場合は、例えば、縦５０～５００ｍｍ、横５０～３００ｍｍおよび厚み０．１～２．０ｍｍに設定できる。
第１包装体３は、第１発電要素２を包装体の内側に包むための空間を有する部材である。第１包装体３は、外部環境から第１発電要素２を保護するために設けられている。より具体的には、第１包装体３は、外部環境から第１発電要素２を電気的に絶縁するために設けられている。第１包装体３は、第１発電要素２全体を覆うように設けられている。
また、第１包装体３は、例えば、平たい袋形状である。第１包装体３は、例えば、ラミネートフィルムを平たい袋形状にすることで形成されている。また、第１包装体３は、例えば、２つのラミネートフィルムを溶着して形成されていてもよい。第１包装体３は、例えば、正極２ａとセパレータ２ｃと負極２ｂとの積層方向から見たときに、長方形状であってもよい。
第１包装体３は、例えば、絶縁材料を有している。これにより、第１包装体３を介して、外部環境と第１発電要素２とが短絡することなく、第１包装体３が外部環境から第１発電要素２を保護することができる。第１包装体３は、例えば、樹脂材料を有している。より具体的には、樹脂材料には、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレン等を用いることができる。
また、第１包装体３は、例えば、多層構造を有していてもよい。具体的には、第１包装体３は、例えば、熱接着性樹脂材料と耐熱性樹脂材料とを有している。熱接着性樹脂材料は、具体的には、融解する温度が１５０℃より低い樹脂材料である。また、耐熱性樹脂材料は、具体的には、融解する温度が１５０℃以上３００℃以下の樹脂材料である。耐熱性樹脂材料には、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレンナフタレート等を用いることができる。熱接着性樹脂材料には、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン等を用いることができる。
第１端子４は、第１発電要素２と外部装置とを電気的に接続するために設けられている。第１端子４は、例えば、板状である。具体的には、第１端子４は、例えば、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との積層方向から見たときに、四角形状である。第１端子４は、例えば、長方形状であってもよい。長方形状は、例えば、長辺と短辺とを有していてもよい。
第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との積層方向から見たときに、第１端子４は、第１発電要素２に接触している。第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との積層方向から見たときに、第１端子４は、第１発電要素２の外周のいずれかの辺に位置している。また、第１端子４は、外部装置に電気的に接続されるために、第１電気化学セル１よりも外に伸びている。また、第１端子４は、第１電気化学セル１よりも外で外部接続端子と電気的に接続されている。
第１端子４は、例えば、導電性部材である。第１端子４は、例えば、金属材料を有していてもよい。より具体的には、金属材料としては、例えば、アルミニウムまたは銅等を用いることができる。第１端子４は、板形状である場合は、例えば、縦３０～１００ｍｍ、横１０～１００ｍｍおよび厚み０．１～０．５ｍｍに設定できる。
第２電気化学セル１１は、第１電気化学セル１と同様に、外部装置に電気を流すために設けられている。電気化学セルモジュールでは、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とが並列に接続されている。これにより、電気化学セルモジュールの容量を多くすることができる。また、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とが直列に接続されていてもよい。これにより、電気化学セルモジュールの電圧を高めることができる。
第２電気化学セル１１と第１電気化学セル１とは、例えば、筐体５内で積層されている。第２電気化学セル１１は、第２発電要素１２と、第２包装体１３と、第２端子１４と、を備えている。第２電気化学セル１１は、電気化学セルモジュールにおいては、第１電気化学セル１と同じ形状である。ただし、第２電気化学セル１１は、例えば、第１電気化学セル１と異なる形状であってもよい。電気化学セルモジュールにおいては、第２電気化学セル１１は、第１電気化学セル１と外周を揃えて積層されている。なお、第２電気化学セル１１は、第１電気化学セル１と外周を揃えずに積層されていてもよい。
第１発電要素２と第２発電要素１２とは、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との積層方向から見たときに、それぞれの長辺及びそれぞれの短辺を揃えて積層されている。また、第１包装体３と第２包装体１３とは、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との積層方向から見たときに、それぞれの長辺及びそれぞれの短辺を揃えて積層されている。
第２発電要素１２としては、例えば、第１発電要素２に用いられる材料を用いることができる。より具体的には、第２発電要素１２は、第１発電要素２と同じ材料で形成されていてもよい。また、第２発電要素１２としては、例えば、第１発電要素２と異なる材料を用いてもよい。
第２包装体１３は、第１包装体３と同じ形状である。ただし、第２包装体１３は、例えば、第１包装体３と異なる形状であってもよい。第２包装体１３としては、例えば、第１包装体３に用いられる材料を用いることができる。より具体的には、第２包装体１３は、第１包装体３と同じ材料を用いてもよい。また、第２包装体１３としては、例えば、第１包装体３と異なる材料を用いてもよい。
第２端子１４は、第１端子４と同じ形状である。ただし、第２端子１４は、例えば、第１端子４と異なる形状であってもよい。第２端子１４としては、例えば、第１端子４に用いられる材料を用いることができる。より具体的には、第２端子１４は、第１端子４と同じ材料を用いてもよい。また、第２端子１４としては、例えば、第１端子４と異なる材料を用いてもよい。
第２電気化学セル１１は、例えば、第１電気化学セル１と同じ寸法に設定できる。また、第２電気化学セル１１は、例えば、第１電気化学セル１と異なる寸法であってもよい。
筐体５は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とを筐体５の内側に収容するための空間を有する部材である。筐体５は、外部環境から第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とを保護するための部材である。より具体的には、筐体５は、外部環境から受ける外力から第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とを保護するための部材である。筐体５は、例えば、箱形状である。筐体５は、例えば、１つの部材を直方体形状にすることで形成されていてもよい。また、筐体５は、例えば、２つ以上の部材を組み合わせて形成されていてもよい。
筐体５は、例えば、金属材料を有している。これにより、筐体５の剛性が大きくなり、外部環境からの外力を第１電気化学セル１及び第２電気化学セル１１に伝わりにくくすることができ、筐体５は外部環境から第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とを保護することができる。金属材料としては、例えば、アルミニウムまたはステンレス等を用いることができる。これにより、電気化学セルで発生した熱が筐体５に伝わりやすくなり、放熱効率を向上させることができ、電池としての特性が低下する可能性を低減することができる。
筐体５は、例えば、複数の部材を有していてもよい。筐体５は、例えば、２つの主面板７と２つの側面板８と底面板９と端子カバー６とを有していてもよい。具体的には、筐体５は金属材料と樹脂材料との組み合わせであってもよい。
端子カバー６は、積層された第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とのそれぞれの端子を保護するために設けられている。そのため、端子カバー６は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とが積層された端子側に面している。端子カバー６は、例えば、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との端子側から見たときに、長方形状であってもよい。端子カバー６は、例えば、樹脂材料であってもよい。具体的には、樹脂材料は、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレンナフタレート等を用いることができる。端子カバー６の寸法は、例えば、長方形状である場合、縦２００ｍｍ～６００ｍｍ、横５０ｍｍ～３００ｍｍ、および厚み０．１ｍｍ～５ｍｍであってもよい。
主面板７は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とのそれぞれの主面を保護するために設けられている。そのため、主面板７は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との主面に面している。主面板７は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とが積層されている方向から見て、長方形状であってもよい。主面板７は、例えば、金属材料を用いることができる。金属材料としては、具体的には、例えば、アルミニウムまたはステンレス等を用いることができる。これにより、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１で発生した熱が外部へ伝わりやすくなり、電池の特性が低下する可能性を低減することができる。
また、主面板７は、例えば、樹脂材料を用いてもよい。樹脂材料としては、例えば、融点が高い耐熱性樹脂材料を用いることができる。耐熱性樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（PET）等を用いることができる。これにより、第１電気化学セル１または第２電気化学セル１１と外部環境とを電気的に絶縁することができるため、第１電気化学セル１または第２電気化学セル１１と外部環境とが短絡してしまう可能性を低減することができる。主面板７の寸法は、長方形状である場合、縦２００ｍｍ～６００ｍｍ、横５０ｍｍ～３００ｍｍ、および厚み０．５ｍｍ～５ｍｍであってもよい。
また、主面板７は、第１面Ａ１を有している。第１面Ａ１は、筐体５の内側に向いている。第１面Ａ１は、例えば、第１電気化学セル１または第２電気化学セル１１に対向していてもよい。また、主面板７は、第１面Ａ１上に第１凹部１５を有している。第１凹部１５は、バネ１６を固定するために設けられている。第１面Ａ１に垂直な方向から見たときに、第１凹部１５は、例えば、円形であってもよい。第１凹部１５の寸法は、例えば、第１面Ａ１に垂直な方向から見たときに円形である場合には、例えば、直径５ｍｍ～４０ｍｍ、深さ１ｍｍ～３０ｍｍであってもよい。第１凹部１５は、例えば、主面板７をプレス成型して形成してもよい。また、第１凹部１５の機能および形状の詳細については後述する。
側面板８は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とのそれぞれの側面側を保護するために設けられている。そのため、側面板８は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との側面に面している。また、側面板８は、例えば、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とに接していてもよい。側面板８は、例えば、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との側面に垂直な方向から見て、長方形状であってもよい。また、側面板８は、例えば、金属材料を用いることができる。側面板８は、具体的には、例えば、アルミニウムまたはステンレス等を用いることができる。これにより、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とで発生した熱を外部へ伝わりやすくすることができる。その結果、電池の特性が低下する可能性を低減することができる。
また、側面板８は、例えば、樹脂材料を用いることができる。樹脂材料としては、例えば、耐熱性樹脂材料を用いることができる。耐熱性樹脂材料としては、例えば、PET等を用いることができる。これにより、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１と外部環境とを電気的に絶縁することができるため、第１電気化学セル１または第２電気化学セル１１と外部環境とが短絡してしまう可能性を低減することができる。側面板８の寸法は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との側面に垂直な方向から見たときに長方形状である場合、例えば、縦２００ｍｍ～６００ｍｍ、横５０ｍｍ～３００ｍｍ、および厚み０．５ｍｍ～５ｍｍであってもよい。
底面板９は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との端子が出ている面と反対側の面を保護するために設けられている。そのため、底面板９は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との端子が出ている面と反対側の面と接していてもよい。底面板９は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との端子が出ている面と反対側の面に垂直な方向から見たときに、長方形状であってもよい。また、底面板９は、例えば、金属材料が用いられてもよい。金属材料としては、例えば、アルミニウムまたはステンレス等が用いられてもよい。これにより、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とから発生した熱を外部へ伝わりやすくすることができる。その結果、電池としての特性が低下する可能性を低減することができる。
また、底面板９としては、例えば、樹脂材料が用いられてもよい。樹脂材料としては、例えば、耐熱性樹脂材料を用いることができる。耐熱性樹脂材料としては、例えば、PET等を用いることができる。これにより、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１と外部環境とを電気的に絶縁することができるため、第１電気化学セル１または第２電気化学セル１１と外部環境とが短絡してしまう可能性を低減することができる。また、底面板９は、側面板８もしくは主面板７の一部を折り曲げることで底面板９としてもよい。底面板９の寸法は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との端子が出ている面と反対側の面に垂直な方向から見たときに長方形状である場合は、縦２００ｍｍ～６００ｍｍ、横５０ｍｍ～３００ｍｍ、および厚み０．５ｍｍ～５ｍｍであってもよい。
押圧板１０は、第１電気化学セル１及び第２電気化学セル１１に圧力を加えるために設けられている。押圧板１０は、筐体５の内側に位置しており、主面板７と第１電気化学セル１または第２電気化学セル１１との間に位置している。押圧板１０は、例えば、第１電気化学セル１または第２電気化学セル１１に接していてもよい。第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との積層方向から見たときに、押圧板１０は、例えば、長方形状であってもよい。
また、押圧板１０は、例えば、金属材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、アルミニウムまたはステンレス等を用いることができる。これにより、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１とから発生した熱を外部へ伝わりやすくすることができる。その結果、電池の特性が低下する可能性を低減することができる。
また、押圧板１０としては、例えば、樹脂材料が用いられてもよい。樹脂材料としては、例えば、熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、PET等を用いることができる。これにより、第１電気化学セル１及び第２電気化学セル１１と外部環境とを電気的に絶縁することができるため、第１電気化学セル１及び第２電気化学セル１１と外部環境とが短絡する可能性を低減することができる。
押圧板１０は、電気化学セルと接する第２面Ａ２と、第２面Ａ２と反対側の第３面Ａ３と、を有している。押圧板１０の第３面Ａ３は、主面板の第１面Ａ１に対向している。押圧板１０は、第１電気化学セル１と第２電気化学セル１１との積層方向に沿って移動可能である。また、押圧板１０は、例えば、第３面Ａ３上に第２凹部１７を有していてもよい。第２凹部１７は、第３面Ａ３に垂直な方向から見て、円形である。また、第２凹部１７は、例えば、第３面Ａ３に垂直な方向から見て、四角形状であってもよい。第２凹部１７は、例えば、第３面Ａ３に垂直な方向から見たときに円形状であった場合、直径５ｍｍ～４０ｍｍ、深さ１ｍｍ～５０ｍｍであってもよい。第２凹部１７は、例えば、押圧板１０をプレス成型して形成してもよい。また、第２凹部１７の機能および形状の詳細については後述する。
バネ１６は、主面板７と押圧板１０とを押圧するための部材である。そのため、バネ１６は、主面板７と押圧板１０との間に位置している。バネ１６は、例えば、弾性体であってもよい。バネ１６は、具体的には、らせん形状のコイルバネであってもよい。また、バネ１６は、例えば、曲がった板形状の板バネであってもよい。バネ１６は、例えば、金属材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、鋼またはステンレスを用いることができる。バネ１６の寸法は、例えば、らせん形状の場合は、直径５ｍｍ～４０ｍｍで、長さは、１ｍｍ～５０ｍｍで、ピッチは０．５ｍｍ～５ｍｍであってもよい。
また、バネ１６は一方の端部と他方の端部とを有している。バネ１６の一方の端部は、主面板７に接している。また、バネ１６の他方の端部は、押圧板１０に接している。
バネ１６の一方の端部は、主面板７の第１面Ａ１上に位置する第１凹部１５の内部に位置している。これにより、第１凹部１５の側面１５ａは、バネ１６の一方の端部の位置ずれを抑えることができる。そのため、主面板７と押圧板１０との間でバネ１６をずれにくくすることができる。これにより、バネ１６は、押圧板１０に適切な圧力を加えることで、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１に適切な圧力を加えることができる。その結果、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１の寿命が短くなる可能性を低減することができる。
第１凹部１５は、図２に示すように、第１面Ａ１に垂直な断面を見たときに、例えば、長方形状であってもよい。第１凹部１５は、例えば、断面の形状が長方形状のとき、長方形の長辺が深さ方向に位置していてもよい。これにより、第１凹部１５の側面１５ａがバネ１６の端部を固定しつつ、バネ１６の他の部分もずれにくくすることができる。そのため、バネ１６が適切な圧力を押圧板１０に加えることができる。その結果、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１の寿命が短くなる可能性を低減することができる。
また、第１凹部１５は、図５に示すように、第１凹部１５の側面１５ａが第１凹部１５の底面１５ｂに対して９０°よりも大きくまたは小さく傾斜していてもよい。第１凹部１５の側面１５ａと第１凹部１５の底面１５ｂとが成す角度は、例えば、９０°以下であってもよい。この場合、バネ１６のうち、底面１５ｂに接する部分の径が第１凹部１５の開口に位置する部分の径よりも大きくてもよい。これにより、第１凹部１５の底面１５ｂに接するバネ１６の端部を第１凹部１５の側面１５ａに引っ掛けることができるので、バネ１６の位置ずれを抑えることができる。そのため、バネ１６が適切な圧力を押圧板１０に加えることができる。その結果、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１の寿命が短くなる可能性を低減することができる。
第１凹部１５は、例えば、主面板７の第１面Ａ１上に複数あってもよい。また、複数の第１凹部１５は、図６に示すように、主面板７の長辺に沿って位置していてもよい。複数の第１凹部１５は、例えば、図６に示すように、長辺方向及び短辺方向に均等な間隔をあけて第１面Ａ１上に位置していてもよい。これにより、バネ１６は第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１に均一に圧力を加えることができる。その結果、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１の寿命が短くなる可能性を低減することができる。
バネ１６の他方の端部は、例えば、押圧板１０の第３面Ａ３上に位置する第２凹部１７の内部に位置していてもよい。これにより、主面板７と押圧板１０との間でバネ１６をずれにくくすることができる。そのため、バネ１６が押圧板１０に加える力を均一にすることができる。その結果、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１の寿命が短くなる可能性を低減することができる。
第２凹部１７は、図７に示すように、第３面Ａ３に垂直な断面を見たときに、例えば、長方形状であってもよい。第２凹部１７は、例えば、断面の形状が長方形状のとき、長方形の長辺が深さ方向に位置していてもよい。これにより、第２凹部１７の側面１７ａがバネ１６の端部を固定しつつ、バネ１６の他の部分もずれにくくすることができる。そのため、バネ１６が適切な圧力を押圧板１０に加えることができる。その結果、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１の寿命が短くなる可能性を低減することができる。
また、第２凹部１７は、図８に示すように、第２凹部１７の側面１７ａが第２凹部１７の底面１７ｂに対して傾斜していてもよい。第２凹部１７の側面１７ａと第２凹部１７の底面１７ｂとが成す角度は、例えば、９０°以下であってもよい。これにより、第２凹部１７の側面１７ａがバネ１６の位置ずれをより抑えることができる。そのため、バネ１６が適切な圧力を押圧板１０に加えることができる。その結果、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１の寿命が短くなる可能性を低減することができる。
第２凹部１７は、例えば、押圧板１０の第３面Ａ３上に複数あってもよい。また、複数の第２凹部１７は、図９に示すように、押圧板１０の長辺に沿って位置していてもよい。複数の第２凹部１７は、例えば、図９に示すように、長辺方向及び短辺方向に均等な間隔をあけて第３面Ａ３上に位置していてもよい。これにより、バネ１６は第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１に均一に圧力を加えることができる。その結果、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１の寿命が短くなる可能性を低減することができる。
押圧板１０は、例えば、第３面Ａ３上に第１凸部１８を有していてもよい。第１凸部１８は、例えば、第３面Ａ３上の一方向に延びていてもよい。これにより、外部からの応力が押圧板１０に加わっても、第１凸部１８に交差する方向に押圧板１０が折れてしまう可能性を低減することができる。第１凸部１８は、例えば、第３面Ａ３に垂直な方向から見たときに、帯形状であってもよい。
また、第１凸部１８は、例えば、押圧板１０の長辺に交差する方向に沿って位置していてもよい。これにより、押圧板１０の短辺に交差する方向に押圧板１０が折れてしまう可能性を低減することができる。第１凸部１８は、例えば、複数あってもよい。複数の第１凸部１８は、例えば、図９に示すように、第１凸部１８同士の間隔を均等に空けて第３面Ａ３上に位置していてもよい。
第１凸部１８は、例えば、金属材料が用いられてもよい。金属材料としては、例えば、アルミニウムまたはステンレス等を用いることができる。また、第１凸部１８は、例えば、押圧板１０と同じ材料が用いられてもよい。第１凸部１８は、例えば、一枚の押圧板１０を曲げ加工することで形成されてもよい。第１凸部１８の寸法は、例えば、第３面に垂直な方向から見たときに、縦１ｍｍ～５０ｍｍ、横１ｍｍ～５０ｍｍ、および高さ１ｍｍ～５０ｍｍであってもよい。
主面板７は、例えば、第２凸部１９を有していてもよい。第２凸部１９は、例えば、第１面Ａ１上に位置していてもよい。また、主面板７は、第１面Ａ１と反対側に第４面Ａ４を有していてもよい。第２凸部１９は、例えば、第４面Ａ４上に位置していてもよい。これにより、外部から加わる応力を第２凸部１９に分散させることができるため、主面板７が破損する可能性を低減することができる。第２凸部１９は、例えば、第１面Ａ１に垂直な方向から見たときに、帯形状であってもよい。第２凸部１９は、例えば、金属材料を用いることができる。金属材料としては、アルミニウムまたはステンレス等を用いてもよい。第２凸部１９は、例えば、主面板７と同じ材料を用いて設けられていてもよい。第２凸部１９は、例えば、一枚の主面板７を曲げ加工することで形成されてもよい。
第２凸部１９は、例えば、主面板７が長方形状である場合、主面板７の長辺に交差する方向に沿って位置していてもよい。これにより、主面板７の長辺と側面板８とが固定されている場合に、主面板７が長辺に交わる方向に曲がる可能性を低減することができる。その結果、筐体５が破損する可能性を低減することができる。第２凸部１９の寸法は、例えば、縦１ｍｍ～５０ｍｍ、横１ｍｍ～５０ｍｍ、高さ１ｍｍ～５０ｍｍであってもよい。
主面板７は、第１面Ａ１の反対側に第４面Ａ４を有している。すなわち、第４面Ａ４は、筐体５の外側に向いている面である。主面板７は、第４面Ａ４のうち、第１凹部１５の底面１５ｂの反対側に位置する第１部分２２を有している。また、主面板７は、第４面Ａ４のうち、側面板８に接している第２部分２３を有している。図１１に示すように、第４面Ａ４は、第２部分２３Ａと第２部分２３Ｂとを有している。また、第４面Ａ４は、第１部分２２と第２部分２３以外の第３部分２４を有している。側面板８は、主面板７側の辺が折り曲げられており、第４面Ａ４上で主面板７に固定されていてもよい。
ここで、第１部分２２は、図１１に示すように、領域Ｓに位置している。ここで、領域Ｓとは、筐体５を底面板９に平行な面で断面視したときに、第２部分２３Ａと第２部分２３Ｂとを結んだ線分と第３部分２４とに挟まれた領域のことを意味している。すなわち、第１部分２２は、第２部分２３よりも筐体５の内側に位置している。そのため、第１部分２２がバネ１６からの応力を受け、筐体５の外側に向かって変形したとしても、第１部分２２が図１１の領域Ｓから外に出にくくすることができる。その結果、第１部分２２が外部環境にぶつかりにくくすることができるため、筐体５が破損する可能性を低減することができる。
側面板８は、主面板７の第４面Ａ４上でビス止めをすることで固定することができる。また、主面板７と側面板８とは、例えば、接合材で固定されていてもよい。接合材としては、例えば、樹脂材料が用いられてもよい。樹脂材料としては、例えば、酢酸ビニル樹脂またはアクリル樹脂等を用いることができる。接合材としては、例えば、単一の樹脂材料を用いることができる。また、接合材としては、例えば、複数の樹脂材料を混合して用いることができる。
また、バネ１６は、例えば、押圧板１０に接合材２０を介して接していてもよい。これにより、バネ１６が押圧板１０に接合材２０により固定されるため、より主面板７と押圧板１０との間でバネ１６をずれにくくすることができる。その結果、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１の特性が低下する可能性を低減することができる。ここで、バネ１６の他方の端部のみ接合材２０で固定されている。これにより、バネ１６の他方の端部を押圧板１０に固定しながら、バネ１６の他方の端部以外で伸縮することができる。そのため、バネ１６を押圧板１０に固定しながら、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１を加圧することができる。
また、バネ１６は、例えば、主面板７に接合材２０を介して接していてもよい。これにより、バネ１６が主面板７に接合材２０により固定されるため、より主面板７と押圧板１０との間でバネ１６をずれにくくすることができる。その結果、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１の特性が低下する可能性を低減することができる。ここで、バネ１６の一方の端部のみ接合材２０で固定されている。これにより、バネ１６の一方の端部を押圧板１０に固定しながら、バネ１６の一方の端部以外で伸縮することができる。そのため、バネ１６を押圧板１０に固定しながら、第１電気化学セル１および第２電気化学セル１１を加圧することができる。
接合材２０は、押圧板１０または主面板７とバネ１６を接着するために設けられている。また、接合材２０には、樹脂材料を用いることができる。これにより、バネ１６と押圧板１０または主面板７とを電気的に絶縁することができ、第１電気化学セル１または第２電気化学セル１１と外部環境とが短絡しにくくすることができる。樹脂材料としては、例えば、１つの樹脂材料を用いてもよい。また、樹脂材料としては、２つの樹脂材料を混合して用いてもよい。樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、酢酸ビニル系等を用いることができる。接合材２０としては、例えば、単一の樹脂材料を用いることができる。また、接合材２０としては、例えば、複数の樹脂材料を混合して用いることができる。
また、図１２に示すように、第１凹部１５の底面１５ｂに貫通孔２１を有していてもよい。これにより、貫通孔２１を介してバネ１６の長さを測ることができる。そのため、筐体５内部の電気化学セルにかかる圧力を算出することができる。
なお、説明を簡単にするため、図１から図１２において、各電気化学セルと各発電要素と各包装体と各端子とがそれぞれ同じ形状で外周を揃えた状態で図示したが、厳密な意味で同じ形状で外周が揃っていなくてもよい。例えば、製造上の誤差程度のずれが外周にあってもよい。また、筐体５内の電気化学セルは第１電気化学セル１及び第２電気化学セル１１だけではなく、３つ以上の電気化学セルが筐体５内で積層されていてもよい。
本開示は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本開示の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
Ｘ１～Ｘ４ 電気化学セルモジュール
１ 第１電気化学セル
２ 第１発電要素
２ａ 正極
２ｂ 負極
２ｃ セパレータ
３ 第１包装体
４ 第１端子
５ 筐体
６ 端子カバー
７ 主面板
８ 側面板
９ 底面板
１０ 押圧板
１１ 第２電気化学セル
１２ 第２発電要素
１３ 第２包装体
１４ 第２端子
１５ 第１凹部
１６ バネ
１７ 第２凹部
１８ 第１凸部
１９ 第２凸部
２０ 接合材
２１ 貫通孔
２２ 第１部分
２３ 第２部分
２４ 第３部分
Ａ１ 第１面
Ａ２ 第２面
Ａ３ 第３面
Ａ４ 第４面

Claims (8)

  1. 第１面に第１凹部を有する主面板及び前記主面板と接する側面板を有する筐体と、
    前記筐体の内部に位置し、主面を有する板状の電気化学セルと、
    前記筐体の内部に位置し、前記第１面に対向し、前記主面に接する押圧板と、
    前記第１凹部の内部に一方の端部が位置し、前記押圧板および前記主面板を押圧するバネと、を備え、
    前記第１凹部の底面が貫通孔を有する電気化学セルモジュール。
  2. 前記押圧板は、前記電気化学セルと接する第２面と前記第２面と反対側の第３面を有し、
    前記押圧板は、前記第３面に第２凹部を有しており、
    前記バネは、他方の端部が前記第２凹部の内部に位置している請求項１に記載の電気化学セルモジュール。
  3. 前記押圧板は、前記第３面上に第１凸部を有している請求項２に記載の電気化学セルモジュール。
  4. 前記主面板は、第２凸部を有する請求項１～３のいずれか一項に記載の電気化学セルモジュール。
  5. 前記主面板は、前記第１面に垂直な方向から見たときに、長辺と短辺とを有する長方形状であり、
    前記主面板は、前記長辺で前記筐体の側面板に固定されており、
    前記第２凸部が、前記長辺に交差する方向に沿って位置している請求項４に記載の電気化学セルモジュール。
  6. 前記主面板は、前記第１面の反対側に第４面を有しており、
    前記主面板は、前記第４面のうち、前記第１凹部の底面の反対側に位置する第１部分と、前記側面板に接している第２部分と、を有しており、
    前記第１部分が前記第２部分よりも前記筐体の内側に位置している請求項１～５のいずれか一項に記載の電気化学セルモジュール。
  7. 前記押圧板と前記バネとが接合材を介して接している請求項１～６のいずれか一項に記載の電気化学セルモジュール。
  8. 前記主面板と前記バネとが接合材を介して接している請求項１～７のいずれか一項に記載の電気化学セルモジュール。
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