JP7261911B2 - 蓄電セル - Google Patents

Description

本発明は、蓄電セルに関する。

ハイブリッドカーや電気自動車等に搭載される蓄電モジュールは、複数の蓄電セルにより構成される。一般に、蓄電セルは、セル缶と呼ばれる金属製の容器の内部に正極及び負極を有する電池要素を電解液と共に収納し、上方の開口部を封口体によって封止することにより構成される。封口体には正負一対の電極端子が突設される。

ところで、蓄電セル内の電池要素は充放電によって膨張する。電池要素が膨張すると、蓄電セルのセル缶は外側に膨らむように変形する。このため、従来、複数の蓄電セルを積層方向に圧縮してケース内に収納し、蓄電セルを加圧した状態で使用することにより、電池要素の膨張を抑制して電池性能の向上を図ることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－１１１８９３号公報

しかしながら、蓄電セルを加圧しても、電池要素の膨張を完全に抑制することは困難である。電池要素の膨張によりセル缶が変形すると、特にセル缶と封口体との接合部に応力負荷が集中し、場合によっては接合部の破損につながるおそれがある。

そこで、本発明は、電池要素の膨張によるセル缶と封口体との接合部への応力負荷を低
減可能な蓄電セルを提供することを目的とする。

（１） 本発明に係る蓄電セルは、セル缶（例えば、後述のセル缶１０）の内部に電池要素（例えば、後述の第１電池要素２Ａ、第２電池要素２Ｂ）が収納され、前記セル缶の上方の開口部（例えば、後述の開口部１０ａ）が封口体（例えば、後述の封口体１１）によって封止された蓄電セル（例えば、蓄電セル１）であって、前記セル缶の内部に、前記電池要素の膨張を受けて圧縮することにより前記電池要素の膨張力を吸収可能なシート状の膨張力吸収体（例えば、後述の膨張力吸収体４）を有し、前記電池要素は、前記膨張力吸収体と前記セル缶の内壁面（例えば、後述の内壁面１０ｂ）との間に配置され、前記膨張力吸収体は、前記電池要素の高さに対応する高さを有すると共に、前記セル缶の高さ方向の中央部よりも前記封口体側の剛性が低い、又は、前記セル缶の高さ方向の中央部よりも前記封口体側の厚さが小さい。

上記（１）に記載の蓄電セルによれば、セル缶の内部において電池要素の膨張を膨張力吸収体によって吸収できるため、電池要素がセル缶を外側に膨らませようとする力が低減する。これにより、電池要素が膨張した際のセル缶と封口体との接合部への応力負荷を低減できる。しかも、電池要素は、セル缶の高さ方向の中央部よりも封口体側で膨張力吸収体側に膨張し易くなるため、セル缶と封口体との接合部への応力負荷をより良好に低減できる。

（２） （１）に記載の蓄電セルにおいて、前記膨張力吸収体は、弾性体又は膨潤性を有する構造体からなるものであってもよい。

上記（２）に記載の蓄電セルによれば、膨張力吸収体は、電池要素に対して密接した状態で、電池要素の膨張を受けて容易に圧縮して電池要素の膨張力を良好に吸収することができる。

（３） （２）に記載の蓄電セルにおいて、前記弾性体は、発泡体であり、前記膨潤性を有する構造体は、膨潤性樹脂又は樹脂繊維集合体であってもよい。

上記（３）に記載の蓄電セルによれば、軽量化、低コスト化を図ることが可能である。

（４） 本発明に係る蓄電セルは、セル缶（例えば、後述のセル缶１０）の内部に電池要素（例えば、後述の第１電池要素２Ａ、第２電池要素２Ｂ）と電解液とが収納され、前記セル缶の上方の開口部（例えば、後述の開口部１０ａ）が封口体（例えば、後述の封口体１１）によって封止された蓄電セル（例えば、後述の蓄電セル１）であって、前記セル缶の内部に、前記電池要素の膨張を受けて圧縮することにより前記電池要素の膨張力を吸収可能なシート状の膨張力吸収体（例えば、後述の膨張力吸収体４）を有し、前記電池要素は、前記膨張力吸収体と前記セル缶の内壁面（例えば、後述の内壁面１０ｂ）との間に配置され、前記膨張力吸収体は、不透液性フィルム（例えば、後述の不透液性フィルム５）内に封入されている。

上記（４）に記載の蓄電セルによれば、セル缶の内部において電池要素の膨張を膨張力吸収体によって吸収できるため、電池要素がセル缶を外側に膨らませようとする力が低減する。これにより、電池要素が膨張した際のセル缶と封口体との接合部への応力負荷を低減できる。しかも、膨張力吸収体への電解液の接触や滲み込みがなくなり、膨張力吸収体の変質や特性変化が防止されることにより、電池要素の膨張力の吸収作用を長期に安定化させることができる。また、電解液を電池要素の部分に限定して含浸させることができるため、電解液の使用量を削減でき、低コスト化が可能となる。

（５） （４）に記載の蓄電セルにおいて、前記膨張力吸収体は、弾性体又は膨潤性を有する構造体からなるものであってもよい。

上記（５）に記載の蓄電セルによれば、膨張力吸収体は、電池要素に対して密接した状態で、電池要素の膨張を受けて容易に圧縮して電池要素の膨張力を良好に吸収することができる。

（６） （５）に記載の蓄電セルにおいて、前記弾性体は、発泡体であり、前記膨潤性を有する構造体は、膨潤性樹脂又は樹脂繊維集合体であってもよい。

上記（６）に記載の蓄電セルによれば、軽量化、低コスト化を図ることが可能である。

（７） （５）又は（６）に記載の蓄電セルにおいて、前記膨潤性を有する構造体は、液体（例えば、後述の液体Ｗ）と共に前記不透液性フィルム内に封入されていてもよい。

上記（７）に記載の蓄電セルによれば、樹脂フィルム内の液体によって膨張力吸収体を膨潤させることができるため、初期から電池要素の膨張力の吸収作用を良好に発揮させることができる。

（８） （７）に記載の蓄電セルにおいて、前記液体は、前記電解液から添加剤を除去した液体、又は、前記電解液とは別の液体であってもよい。

上記（８）に記載の蓄電セルによれば、電解液よりも安価な液体を使用することができ、低コスト化が可能である。

（９） （１）～（８）のいずれかに記載の蓄電セルにおいて、前記膨張力吸収体は、前記セル缶の内部で厚さ方向に膨張することにより、前記電池要素を前記セル缶の内壁面に押し付けて保持するものであってもよい。

上記（９）に記載の蓄電セルによれば、電池要素とセル缶の内壁面との接触熱抵抗が低減し、電池要素の温度上昇も抑制できる。また、電池要素が、酸化物負極材等を適用した膨張が小さい電池要素の場合であっても、電池要素をセル缶の内壁面に対して均一に押し付けて保持することができる。

（１０） （１）～（９）のいずれかに記載の蓄電セルにおいて、前記セル缶の内部に、２つの前記電池要素が収納され、前記膨張力吸収体は、２つの前記電池要素の間に挟まれているものであってもよい。

上記（１０）に記載の蓄電セルによれば、セル缶の両側面を伝熱面として利用することができると共に、膨張力吸収体を２つの電池要素に共通に利用することができるため、セル構造の簡素化及び低コスト化が可能である。

（１１） （１０）に記載の蓄電セルにおいて、２つの前記電池要素は、前記セル缶の内部で直列接続されているものであってもよい。

上記（１１）に記載の蓄電セルによれば、膨張力吸収体を２つの電池要素間の絶縁距離として利用することができるため、２つの電池要素間に別途の絶縁部材を設ける必要がなくなり、セル構造の簡素化及び低コスト化が可能である。

（１２） 本発明に係る蓄電セルは、セル缶（例えば、後述のセル缶１０）の内部に電池要素（例えば、第１電池要素２Ａ、第２電池要素２Ｂ）が収納され、前記セル缶の上方の開口部（例えば、後述の開口部１０ａ）が封口体（例えば、後述の封口体１１）によって封止された蓄電セル（例えば、後述の蓄電セル１）の製造方法であって、前記電池要素の膨張を受けて圧縮することにより前記電池要素の膨張力を吸収可能なシート状の膨張力吸収体（例えば、後述の膨張力吸収体４）を、前記電池要素と積層し、前記膨張力吸収体は、前記電池要素の高さに対応する高さを有すると共に、前記セル缶の高さ方向の中央部よりも前記封口体側の剛性が低い、又は、前記セル缶の高さ方向の中央部よりも前記封口体側の厚さが小さいものであり、前記膨張力吸収体を厚さ方向に押し潰した状態で、前記電池要素と共に前記セル缶の内部に挿入し、その後、前記膨張力吸収体の膨張によって、前記電池要素を前記セル缶の内壁面（例えば、後述の内壁面１０ｂ）に押し付けて保持する。

上記（１２）に記載の蓄電セルの製造方法によれば、セル缶の内部の電池要素を、押し潰された膨張力吸収体自体の膨張力によって、セル缶の内壁面に均一に押し付けて保持することができるため、電池要素とセル缶の内壁面との接触熱抵抗が低減し、電池要素の温度上昇も抑制できる。しかも、電池要素が、酸化物負極材等を適用した膨張が小さい電池要素の場合であっても、電池要素をセル缶の内壁面に対して均一に押し付けて保持することができる。更に、電池要素をセル缶の内部に挿入する際に、膨張力吸収体が押し潰されて変形することにより、容易に挿入できるようになり、蓄電セルの組立て性が向上する。

本発明によれば、本発明は、電池要素の膨張によるセル缶と封口体との接合部への応力負荷を低減可能な蓄電セル及び蓄電セルの製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る蓄電セルを示す斜視図である。 図１に示す蓄電セルの分解斜視図である。 図１中のＸ－Ｘ線に沿う断面図である。 図３に示す蓄電セルの上部を拡大して示す断面図である。 図１に示す蓄電セルの内部を透視して示す斜視図である。 封口体に接続された電池要素を斜め下から見た図である。 本発明に係る蓄電セルの製造方法を説明する断面図である。 本発明の他の実施形態に係る蓄電セルの断面図である。 樹脂フィルム内に封入された膨張力吸収体の一例を示す断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る蓄電セルの断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る蓄電セルの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
蓄電セル１は、セル缶１０の内部に、２つの電池要素（第１電池要素２Ａ、第２電池要素２Ｂ）を電解液（図示せず）と共に収納し、封口体１１で封止することにより構成される。なお、各図中に示す方向において、Ｄ１方向は蓄電セル１の長さ方向を示し、Ｄ２方向は蓄電セル１の厚さ方向を示し、Ｄ３方向は蓄電セル１の高さ方向を示す。このＤ３方向の矢印が示す方向は重力方向に沿う上方である。

セル缶１０は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属材により、Ｄ１方向に長い略直方体状に成形された有底箱型の容器である。セル缶１０の上方は開放され、矩形状の開口部１０ａを有する。

封口体１１は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属材により、セル缶１０の開口部１０ａと同一の矩形状に形成された平板部材からなる。封口体１１は、セル缶１０の開口部１０ａの内周面に嵌合され、溶接やかしめ等によって開口部１０ａの内周面に対して接合される。これにより、セル缶１０の開口部１０ａと封口体１１との間には、開口部１０ａに沿う接合部１００が形成される。

封口体１１は、長さ方向（Ｄ１方向）の両端に離れて配置される正極端子１２と負極端子１３とを有する。正極端子１２及び負極端子１３は、それぞれ封口体１１を貫通して上面に突出している。正極端子１２及び負極端子１３と封口体１１との間は、絶縁材（図示せず）によって電気的に絶縁されている。また、封口体１１は、正極端子１２と負極端子１３との間に、圧力解放弁（安全弁）１４と、電解液の注液口１５とを有する。

セル缶１０の内部の第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂは、図４に示すように、複数の正極板２０１と複数の負極板２０２とを、セパレータ２０３を介して交互に積層した積層構造を有する。正極板２０１は、正極箔２０１ａと、その正極箔２０１ａの両面に塗布された正極活物質２０１ｂとで構成される。負極板２０２は、負極箔２０２ａと、その負極箔２０２ａの両面に塗布された負極活物質２０２ｂとで構成される。

第１電池要素２Ａは、上部に正極集電部２１Ａと負極集電部２２Ａとを有する。正極集電部２１Ａは、各正極板２０１の正極箔２０１ａの上端が部分的に帯状に延出され、積層されて１つに束ねられている。また、負極集電部２２Ａは、各負極板２０２の負極箔２０２ａの上端が部分的に帯状に延出され、積層されて１つに束ねられている。正極集電部２１Ａ及び負極集電部２２Ａは、それぞれ第１電池要素２Ａの上部において横向きに屈曲され、封口体１１に対して略平行な矩形状の平面を形成している。

第１電池要素２Ａの正極集電部２１Ａは、第１電池要素２Ａの上部における長さ方向（Ｄ１方向）の一方端部に配置され、各正極板２０１の正極箔２０１ａの一方端部の上端が部分的に帯状に延出されることにより形成される。また、負極集電部２２Ａは、第１電池要素２Ａの上部における長さ方向（Ｄ１方向）の他方端部よりもやや中央寄りにずれて配置され、各負極板２０２の負極箔２０２ａの他方端部よりもやや中央寄りの上端が部分的に帯状に延出されることにより形成される。

一方、第２電池要素２Ｂも、上部に正極集電部２１Ｂと負極集電部２２Ｂとを有する。正極集電部２１Ｂは、各正極板２０１の正極箔２０１ａの上端が部分的に帯状に延出され、積層されて１つに束ねられている。また、負極集電部２２Ｂは、各負極板２０２の負極箔２０２ａの上端が部分的に帯状に延出され、積層されて１つに束ねられている。正極集電部２１Ｂ及び負極集電部２２Ｂは、それぞれ第２電池要素２Ｂの上部において横向きに屈曲され、封口体１１に対して略平行な矩形状の平面を形成している。

第２電池要素２Ｂの正極集電部２１Ｂは、第２電池要素２Ｂの上部における長さ方向（Ｄ１方向）の一方端部よりもやや中央寄りにずれて配置され、各正極板２０１の正極箔２０１ａの一方端部よりもやや中央寄りの上端が部分的に帯状に延出されることにより形成される。また、負極集電部２２Ｂは、第２電池要素２Ｂの上部における長さ方向（Ｄ１方向）の他方端部に配置され、各負極板２０２の負極箔２０２ａの他方端部の上端が部分的に帯状に延出されることにより形成される。

第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂは、図２、図３に示すように、それぞれ絶縁部材３Ａ、３Ｂに個別に収容される。絶縁部材３Ａ、３Ｂは、いずれも絶縁性のシート材により、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂとほぼ同形状で、上部が開口する袋状に形成される。第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂは、正極集電部２１Ａ、２１Ｂと負極集電部２２Ａ、２２Ｂとが上方に配向されて、絶縁部材３Ａ、３Ｂ内にそれぞれ収容される。なお、以下の説明における第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂは、絶縁部材３Ａ
、３Ｂに収容された状態のものを指すものとする。

第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂは、正極板２０１と負極板２０２の積層方向に沿う蓄電セル１の厚さ方向（Ｄ２方向）に並列される。第１電池要素２Ａの正極集電部２１Ａは、図５、図６に示すように、封口体１１の裏面において正極端子１２と電気的に接続される。また、第１電池要素２Ａの負極集電部２２Ａは、負極端子１３寄りの封口体１１の裏面に電気的に接続される。一方、第２電池要素２Ｂの正極集電部２１Ｂは、正極端子１２寄りの封口体１１の裏面に電気的に接続される。また、第２電池要素２Ｂの負極集電部２２Ｂは、封口体１１の裏面において負極端子１３と電気的に接続される。これにより、セル缶１０内の第１電池要素２Ａと第２電池要素２Ｂとは、封口体１１を介して直列接続される。

セル缶１０の内部には、電解液（図示せず）と共に、封口体１１を取り付けた第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂと膨張力吸収体４とが収納される。膨張力吸収体４は、セル缶１０内の第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂが膨張した際にその膨張を受けて圧縮することにより、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂの膨張力を吸収可能なシート状の構造体により構成される。

膨張力吸収体４は、図２に示すように、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂの側面形状（Ｄ２方向に面する側面の形状）と略同一の矩形のシート状に形成されると共に、図３に示すように、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂの高さに対応する高さを有する。なお、本実施形態に示す膨張力吸収体４は、絶縁性材料の適用もしくは絶縁性フィルム内に収納することにより、絶縁体としても利用することが可能である。

膨張力吸収体４は、図３に示すように、第１電池要素２Ａと第２電池要素２Ｂとの間に挟まれて密接している。第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂは、膨張力吸収体４と接する側と反対側において、セル缶１０の内壁面１０ｂ、１０ｂにそれぞれ密接している。

図２、図３に示す膨張力吸収体４は、高さ方向（Ｄ３方向）に２分割されている。即ち、膨張力吸収体４は、高さ方向の上方（封口体１１側）に配置される第１吸収体４１と、高さ方向の下方（セル缶１０の底部１０ｃ側）に配置される第２吸収体４２とで構成される。第１吸収体４１と第２吸収体４２とは、高さ方向に積み重ねられている。第１吸収体４１は、第２吸収体４２に比べて高さが低い。従って、第１吸収体４１と第２吸収体４２との境界部４ａは、セル缶１０の高さ方向の中央部よりも封口体１１寄りに配置されている。

第１吸収体４１と第２吸収体４２とは、ほぼ同一厚さを有するが、剛性が異なっている。即ち、第１吸収体４１の剛性の方が、第２吸収体４２の剛性よりも低い。このため、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂの膨張力を受けた際に、第１吸収体４１は、第２吸収体４２に比較して大きく圧縮可能であり、それだけより多くの膨張力を吸収することができる。

ここで、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂが膨張した場合、その膨張力は、セル缶１０の内壁面１０ｂ、１０ｂの全面に略均等に作用する。しかし、セル缶１０は有底であり、セル缶１０の上方は封口体１１によって封止されているため、セル缶１０を高さ方向に見た場合、セル缶１０の高さ方向の中央部が外側に向けて最も大きく膨らむようになる。このとき、セル缶１０の下方は、セル缶１０の底部１０ｃと側部１０ｄとが一体に成形されているため、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂの膨張力に十分に耐え得る。しかし、セル缶１０の上方は、セル缶１０が膨らんだ際に、セル缶１０の開口部１０ａと封口体１１との接合部１００に応力負荷が集中し、接合部１００の破損につながるおそれがある。

これに対し、膨張力吸収体４は、セル缶１０の内部で第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂの膨張を受けて圧縮することにより、その膨張力を吸収する。このとき、封口体１１に近い側に配置される第１吸収体４１は、第２吸収体４２に比較して剛性が低いため、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂは、セル缶１０の高さ方向の中央部よりも封口体１１側で、内壁面１０ｂ側よりも膨張力吸収体４側に膨張し易くなり、第２吸収体４２よりも大きく圧縮され、より多くの膨張力を吸収する。その結果、図３に示すように、第１吸収体４１に対応するセル缶１０の上方側の内壁面１０ｂ、１０ｂに作用する電池要素の膨張力Ｆ１は、第２吸収体４２に対応するセル缶１０の中央部の内壁面１０ｂ、１０ｂに作用する電池要素の膨張力Ｆ２よりも小さくなる。これにより、接合部１００への応力負荷が低減され、蓄電セル１は耐久性に優れるようになる。

膨張力吸収体４としては、シート状に成形可能であり、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂの膨張力を受けた際に圧縮して膨張力を吸収可能なものであれば特に制限なく使用できるが、弾性体又は膨潤性を有する構造体を好ましく使用することができる。

弾性体としては、一般的なゴムや樹脂からなる弾性体を使用することができる。中でも、弾性体がゴムや樹脂の発泡体である場合は、蓄電セル１の軽量化及び低コスト化を図ることができる。また、発泡体は、発泡倍率を適宜設定することにより、第１吸収体４１と第２吸収体４２との剛性の高低差を容易に設けることができる。

膨潤性を有する構造体としては、液体（電解液を含む。）を含浸することにより膨潤する膨潤性樹脂や樹脂繊維集合体を使用することができる。これにより、発泡体を使用する場合と同様に、蓄電セル１の軽量化及び低コスト化を図ることができる。具体的な膨潤性樹脂としては、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）やシリコーン樹脂が例示される。また、具体的な樹脂繊維集合体としては、ポリオレフィン系樹脂繊維やフェノール樹脂繊維の不織布の積層体が例示される。第１吸収体４１と第２吸収体４２との剛性の高低差は、樹脂や樹脂繊維の密度、種類、径、長さ、形状を適宜調整することにより設けることができる。

本実施形態に示す第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂは、セル缶１０の内部において、膨張力吸収体４と接する側と反対側の内壁面１０ｂ、１０ｂにそれぞれ密接している。これにより、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂの熱は、セル缶１０の内壁面１０ｂ、１０ｂからセル缶１０に伝達される。このため、セル缶１０の外側面を伝熱面として利用することができる。また、膨張力吸収体４は第１電池要素２Ａと第２電池要素２Ｂとに共通であるため、セル缶１０内の電池要素の数に対する膨張力吸収体４の数を削減でき、セル構造の簡素化及び低コスト化を図ることができる。

また、膨張力吸収体４が第１電池要素２Ａと第２電池要素２Ｂとの間に配置されることにより、第１電池要素２Ａと第２電池要素２Ｂとの間に、膨張力吸収体４の厚さに相当する絶縁距離を設けることができる。このため、直列接続される第１電池要素２Ａと第２電池要素２Ｂとの間に、絶縁距離を確保するための別途の絶縁部材を設ける必要がない。従って、更にセル構造の簡素化及び低コスト化を図ることができる。

膨張力吸収体４は、セル缶１０の内部において厚さ方向（Ｄ２方向）に沿って膨張することにより、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂに対して、セル缶１０内壁面１０ｂ、１０ｂに向けて押し付けて、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂを膨張力吸収体４とセル缶１０の内壁面１０ｂ、１０ｂとの間に保持するようにしてもよい。これにより、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂとセル缶１０の内壁面１０ｂ、１０ｂとの接触熱抵抗が低減し、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂの温度上昇を抑制することができる。また、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂが、ＬＴＯ（チタン酸リチウム）等の酸化物負極材等を適用した膨張が小さい電池要素の場合であっても、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂをセル缶の内壁面１０ｂ、１０ｂに対して均一に押し付けて保持することができる。

本実施形態の第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂのように、正極板２０１と負極板２０２とをセパレータ２０３を挟んで積層した積層構造を有する電池要素は、巻回構造からなる電池要素とは異なり、巻回部による変形効果がないため、セル缶１０の内部において内壁面１０ｂ、１０ｂへの押し付け荷重を確保することが困難である。しかし、膨張力吸収体４がセル缶１０内で膨張することにより、積層構造を有する第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂを使用する場合でも、セル缶１０の内壁面１０ｂ、１０ｂへの押し付け荷重を容易に確保することができる。

膨張力吸収体４の膨張は、例えば、膨張力吸収体４が弾性体である場合の弾性復元力や、膨張力吸収体４が膨潤性を有する構造体である場合の膨潤による膨張を利用することができる。但し、この場合の膨張力吸収体４が第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂに対して作用させる膨張力は、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂが膨張力吸収体４に対して作用させる膨張力よりも小さいものである。このため、膨張力吸収体４自体の膨張力が、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂの膨張力を吸収する際の障害となることはない。

このように膨張力吸収体４が第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂを押し付けて保持する機能を発揮するためには、膨張力吸収体４を押し潰した状態でセル缶１０の内部に収納する方法が採用できる。即ち、図７に示すように、先ず、予め封口体１１が取り付けられた第１電池要素２Ａと第２電池要素２Ｂとの間に、膨張力吸収体４を挟むように積層させる。次いで、第１電池要素２Ａと第２電池要素２Ｂとを厚さ方向（Ｄ２方向）の両側から圧縮することにより、膨張力吸収体４を厚さ方向に押し潰した状態で、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂと共に膨張力吸収体４をセル缶１０の内部に挿入する。その後、セル缶１０の内部において、膨張力吸収体４が弾性復元力や膨潤によって膨張すると、膨張力吸収体４は、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂをセル缶１０の内壁面１０ｂ、１０ｂに押し付けて保持する。

なお、この場合のセル缶１０の厚さ方向（Ｄ２方向）の幅は、膨張力吸収体４の膨張による押し付け力を発揮させるため、第１電池要素２Ａ、膨張力吸収体４及び第２電池要素２Ｂからなる積層体の圧縮前の厚さ方向（Ｄ２方向）の幅よりも小さく設定される。しかし、セル缶１０の内部に挿入する際に、膨張力吸収体４が押し潰されて変形するため、第１電池要素２Ａ、膨張力吸収体４及び第２電池要素２Ｂからなる積層体をセル缶１０の内部に容易に挿入でき、蓄電セル１の組立て性が向上する効果が得られる。

蓄電セル１における第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂは、電解液が不要な全固体電池からなる電池要素とすることもできるが、本実施形態のようにセル缶１０内に電解液が収納される場合、膨張力吸収体４は、図８に示すように、不透液性フィルム５内に封入されていてもよい。これにより、膨張力吸収体４への電解液の接触や滲み込みがなくなるため、膨張力吸収体４の変質や特性変化が防止され、電池要素の膨張力の吸収作用を長期に安定化させることができる。また、セル缶１０内の電解液を第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂの部分に限定して含浸させることができるため、電解液の使用量を削減でき、低コスト化も可能となる。

不透液性フィルム５としては、不透液性で電解液に侵されない性質を有するフィルムであれば特に制限なく使用することができる。一般には、ポリエチレン等の樹脂フィルムが用いられるが、樹脂と金属とが積層一体化されたラミネートフィルムであってもよい。

膨張力吸収体４が膨潤性を有する構造体である場合は、図９に示すように、膨張力吸収体４を液体Ｗと共に不透液性フィルム５内に封入してもよい。不透液性フィルム５内の液体Ｗによって膨張力吸収体４を膨潤させることができるため、電解液の注液を待たずに、初期から電池要素の膨張力の吸収作用を良好に発揮させることができる。また、液体Ｗの量を適宜調整することにより、膨張力吸収体４の膨潤量を調整することも可能である。なお、液体Ｗは、膨張力吸収体４を膨潤させ得るだけの量で封入されるものであり、膨張力吸収体４の膨張力吸収作用に影響を与えることはない。

液体Ｗとしては、電解液から添加剤を除去した液体、又は、電解液とは別の液体を使用することができる。電解液よりも安価な液体（例えば有機溶媒）を使用することにより、低コスト化が可能である。また、液体Ｗとして不活性溶媒を使用する場合には、安全性を更に向上させることができる。なお、液体Ｗと共に不透液性フィルム５内に封入された膨潤性を有する膨張力吸収体４は、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂが全固体電池からなる電池要素である場合にも適用可能である。

膨張力吸収体４は、上述のように第１吸収体４１と第２吸収体４２とで剛性を異ならせることに代えて、図１０に示す膨張力吸収体４のように、第１吸収体４３と第２吸収体４４とで厚さを異ならせてもよい。即ち、封口体１１側に配置される第１吸収体４３の厚さは、第２吸収体４４の厚みに比較して小さく形成される。これにより、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂは、セル缶１０の高さ方向の中央部よりも封口体１１側で、内壁面１０ｂ側よりも膨張力吸収体４側に膨張し易くなり、剛性を異ならせる場合と同様の効果が得られる。

第１吸収体４３及び第２吸収体４４にも、上述した弾性体や膨潤性を有する構造体を使用することができる。第１吸収体４３と第２吸収体４４とは、厚さが異なるものであれば、同じ材質でも異なる材質でもよいが、厚さを異ならせることによる封口体１１側の膨張力吸収効果を損なうことのないように、第１吸収体４３と第２吸収体４４との剛性は略同一であることが望ましい。

また、膨張力吸収体４の厚さを異ならせる場合は、図１１に示すように、第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂの高さに対応する高さで一体に形成されたものであってもよい。この場合の膨張力吸収体４は、セル缶１０の高さ方向の中央部よりも封口体１１寄りの部位４ｂよりも上方の厚さを、当該部位４ｂよりも下方の厚さよりも小さく形成される。図１１に示す膨張力吸収体４は、上方側が次第に細くなるテーパー状に形成されているが、特にテーパー状とするものに制限されない。また、このように厚さを異ならせた膨張力吸収体４も、図８及び図９に示した膨張力吸収体４と同様に、不透液性フィルム５内に封入されてもよい。更に、厚さを異ならせた膨張力吸収体４も、押し潰してセル缶１０内に収納することにより、セル缶１０の内部で第１電池要素２Ａ及び第２電池要素２Ｂをセル缶１０の内壁面１０ｂ、１０ｂに押し付けて保持するようにしてもよい。

以上のように構成される蓄電セル１は、通常、厚さ方向（Ｄ２方向）に複数積層されることによりモジュール化される。モジュール化された蓄電セル１は、その側面（Ｄ１方向に面する側面）又は底面を、ヒートシンクや温調デバイスに押し付けるように設置される。この場合、セル缶１０を熱伝導部材として利用できるため、伝熱プレートが不要であり、部品点数を削減できてコストの低減が可能である。

分割構造の膨張力吸収体４は、第１吸収体４１、４３と第２吸収体４２、４４とに２分割されるものに制限されない。例えば、膨張力吸収体４は、セル缶１０の高さ方向の中央部と、中央部よりも上方の封口体１１側と、中央部よりも下方の底部１０ｃ側と、に３分割されてもよい。この場合、中央部よりも下方の底部１０ｃ側の吸収体も、封口体１１側の吸収体と同様に、剛性を低く又は厚さを小さくしてもよい。

また、セル缶１０内に収納される電池要素は１つだけでもよい。この場合、膨張力吸収体４は、セル缶１０の一方の内壁面１０ｂと電池要素との間に配置される。

１ 蓄電セル
２Ａ 第１電池要素
２Ｂ 第２電池要素
４ 膨張力吸収体
５ 不透液性フィルム
１０ セル缶
１０ａ 開口部
１０ｂ 内壁面
１１ 封口体

Claims (7)

1. セル缶の内部に電池要素と電解液とが収納され、前記セル缶の上方の開口部が封口体によって封止された蓄電セルであって、
   前記セル缶の内部に、前記電池要素の膨張を受けて圧縮することにより前記電池要素の膨張力を吸収可能なシート状の膨張力吸収体を有し、
   前記電池要素は、正極板と負極板とをセパレータを介して交互に積層した積層構造を有する非巻回構造の電池要素からなり、前記膨張力吸収体を間に挟んで、前記膨張力吸収体と前記セル缶の内壁面との間にそれぞれ配置され、
   前記膨張力吸収体は、発泡体である弾性体、又は膨潤性を有する構造体からなり、不透液性フィルム内に封入されている、蓄電セル。
2. 前記膨潤性を有する構造体は、膨潤性樹脂又は樹脂繊維集合体である、請求項１に記載の蓄電セル。
3. 前記膨潤性を有する構造体は、液体と共に前記不透液性フィルム内に封入されている、請求項１又は２に記載の蓄電セル。
4. 前記液体は、前記電解液から添加剤を除去した液体、又は、前記電解液とは別の液体である、請求項３に記載の蓄電セル。
5. 前記膨張力吸収体は、前記セル缶の内部で厚さ方向に膨張することにより、前記電池要素を前記セル缶の内壁面に押し付けて保持する、請求項１～４のいずれか１項に記載の蓄電セル。
6. 前記セル缶の内部に、２つの前記電池要素が収納され、
   前記膨張力吸収体は、２つの前記電池要素の間に挟まれている、請求項１～５のいずれか１項に記載の蓄電セル。
7. ２つの前記電池要素は、前記セル缶の内部で直列接続されている、請求項６に記載の蓄電セル。

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