JP7489001B2 - Energy Storage Module - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電モジュールに関する。 The present invention relates to an energy storage module.

蓄電モジュールとしては、例えば、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の蓄電モジュールは、複数の蓄電セルが積層されてなるセルスタックと、セルスタックに隣接する通電板と、を備える。蓄電セルはそれぞれ、正極と、負極と、電解液と、電解液を正極と負極の間に封止する封止材と、を備える。負極は、負極集電体と、負極集電体に設けられた負極活物質層と、を備える。複数の蓄電セルは、セルスタックの最外層に位置する負極集電体を備える第1蓄電セルと、第1蓄電セル以外の第2蓄電セルと、を含む。最外層に位置する負極集電体は、積層方向においてセルスタックの一端に配置されるとともに、通電板と接触する。 An example of a storage module is described in Patent Document 1. The storage module described in Patent Document 1 includes a cell stack in which multiple storage cells are stacked, and a current-carrying plate adjacent to the cell stack. Each storage cell includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a sealant that seals the electrolyte between the positive electrode and the negative electrode. The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector. The multiple storage cells include a first storage cell that includes a negative electrode current collector located in the outermost layer of the cell stack, and a second storage cell other than the first storage cell. The negative electrode current collector located in the outermost layer is disposed at one end of the cell stack in the stacking direction and is in contact with the current-carrying plate.

特開2020-27694号公報JP 2020-27694 A

ところで、蓄電セルとしてリチウムイオン電池からなるリチウムイオン蓄電セルを用いた場合、リチウムイオン蓄電セルは、負極活物質層に蓄えられた電荷キャリアを放出することで、電池として機能する。特に銅製の負極集電体が用いられる場合、負極活物質層の電荷キャリアが欠乏している状態、すなわち、過放電状態でリチウムイオン蓄電セルが放電すると、負極集電体の銅がイオン化して電解液中に溶出する。セルスタックの最外層に位置する負極集電体が溶出した場合、蓄電モジュールの外部へ電解液の液漏れが生じる虞がある。 When a lithium-ion storage cell made of a lithium-ion battery is used as the storage cell, the lithium-ion storage cell functions as a battery by releasing charge carriers stored in the negative electrode active material layer. In particular, when a copper negative electrode collector is used, if the lithium-ion storage cell is discharged in a state where the negative electrode active material layer is deficient in charge carriers, i.e., in an overdischarged state, the copper of the negative electrode collector is ionized and dissolved into the electrolyte. If the negative electrode collector located in the outermost layer of the cell stack dissolves, there is a risk that the electrolyte will leak outside the storage module.

上記課題を解決する蓄電モジュールは、複数のリチウムイオン蓄電セルを積層したセルスタックと、前記リチウムイオン蓄電セルが過放電であるか否かを判定するように構成された判定部と、前記リチウムイオン蓄電セルが過放電であると前記判定部が判定した場合に前記セルスタックの放電を禁止するように構成された過放電制御部と、を備えた蓄電モジュールであって、前記リチウムイオン蓄電セルはそれぞれ、正極と、負極と、電解液と、前記電解液を前記正極と前記負極の間に封止する封止材と、を備え、前記正極は、正極集電体と、前記正極集電体に設けられる正極活物質と、を備え、前記負極は、銅製の負極集電体と、前記負極集電体に設けられる負極活物質と、を備え、前記複数のリチウムイオン蓄電セルは、前記セルスタックの最外層に位置する前記負極集電体を備える第1蓄電セルと、前記第1蓄電セル以外の第2蓄電セルと、を含み、前記第1蓄電セルの電池容量は、いずれの前記第2蓄電セルの電池容量より大きい。 The storage module that solves the above problem is a storage module that includes a cell stack in which multiple lithium ion storage cells are stacked, a judgment unit configured to judge whether the lithium ion storage cell is over-discharged, and an over-discharge control unit configured to prohibit discharging of the cell stack when the judgment unit judges that the lithium ion storage cell is over-discharged. Each of the lithium ion storage cells includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a sealant that seals the electrolyte between the positive electrode and the negative electrode. The positive electrode includes a positive electrode collector and a positive electrode active material provided on the positive electrode collector. The negative electrode includes a copper negative electrode collector and a negative electrode active material provided on the negative electrode collector. The multiple lithium ion storage cells include a first storage cell that includes the negative electrode collector located in the outermost layer of the cell stack, and a second storage cell other than the first storage cell. The battery capacity of the first storage cell is greater than the battery capacity of any of the second storage cells.

これによれば、第1蓄電セルの電池容量が第2蓄電セルの電池容量より大きいため、第1蓄電セルが過放電状態となる前に第2蓄電セルが過放電状態となりやすい。そのため、判定部は第1蓄電セルが過放電状態となる前に第2蓄電セルを過放電と判定しやすい。第2蓄電セルが過放電と判定されると、過放電制御部は、セルスタックの放電を禁止する。セルスタックの放電が禁止されることで、第1蓄電セルが過放電状態となる前に第1蓄電セルの放電が抑制される。そのため、セルスタックの最外層に位置する負極集電体の溶出が抑制される。したがって、電解液の液漏れを抑制することができる。 According to this, since the battery capacity of the first storage cell is larger than the battery capacity of the second storage cell, the second storage cell is likely to be in an over-discharged state before the first storage cell is in an over-discharged state. Therefore, the judgment unit is likely to judge the second storage cell as over-discharged before the first storage cell is in an over-discharged state. When the second storage cell is judged to be over-discharged, the over-discharge control unit prohibits discharging the cell stack. By prohibiting discharging the cell stack, discharging of the first storage cell is suppressed before the first storage cell is in an over-discharged state. Therefore, elution of the negative electrode collector located in the outermost layer of the cell stack is suppressed. Therefore, leakage of the electrolyte can be suppressed.

上記蓄電モジュールは、前記第2蓄電セルは複数設けられており、複数の前記第2蓄電セルの電池容量は互いに等しくてもよい。
上記蓄電モジュールは、前記第1蓄電セルに用いられる正極活物質の材料は、前記第2蓄電セルに用いられる前記正極活物質の材料と同じであり、前記第1蓄電セルに用いられる負極活物質の材料は、前記第2蓄電セルに用いられる前記負極活物質の材料と同じであり、前記第1蓄電セルの正極活物質の質量は、前記第2蓄電セルの正極活物質の質量より大きく、前記第1蓄電セルの負極活物質の質量は、前記第2蓄電セルの負極活物質の質量より大きくてもよい。
The power storage module may include a plurality of the second power storage cells, and the battery capacities of the plurality of second power storage cells may be equal to one another.
In the above-mentioned storage module, a material of the positive electrode active material used in the first storage cell may be the same as a material of the positive electrode active material used in the second storage cell, a material of the negative electrode active material used in the first storage cell may be the same as a material of the negative electrode active material used in the second storage cell, a mass of the positive electrode active material of the first storage cell may be greater than a mass of the positive electrode active material of the second storage cell, and a mass of the negative electrode active material of the first storage cell may be greater than a mass of the negative electrode active material of the second storage cell.

上記蓄電モジュールは、前記複数のリチウムイオン蓄電セル同士の間を封止するセル間封止材を備えていてもよい。 The storage module may include an inter-cell sealant that seals between the lithium-ion storage cells.

本発明によれば、電解液の液漏れを抑制することができる。 The present invention makes it possible to prevent leakage of electrolyte.

蓄電モジュールが適用される一例としての回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of an application of a power storage module. 組電池の断面図。FIG. 制御装置が行う制御を示すフローチャート。4 is a flowchart showing control performed by a control device.

以下、蓄電モジュールの一実施形態を図1~図3に従って説明する。
図1に示す蓄電モジュール10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に用いられる。
Hereinafter, one embodiment of the electricity storage module will be described with reference to FIGS.
The power storage module 10 shown in FIG. 1 is used in batteries for various vehicles, such as forklifts, hybrid cars, and electric cars.

図1及び図2に示すように、蓄電モジュール10は、組電池20と、正極通電板40と、負極通電板50と、リレースイッチ70と、セルバランス回路80と、電圧センサ85と、制御装置90と、を備える。蓄電モジュール10は機器100に放電する。機器100は、例えば、インバータである。 As shown in Figs. 1 and 2, the energy storage module 10 includes a battery pack 20, a positive electrode conductive plate 40, a negative electrode conductive plate 50, a relay switch 70, a cell balance circuit 80, a voltage sensor 85, and a control device 90. The energy storage module 10 discharges to a device 100. The device 100 is, for example, an inverter.

図2に示すように、組電池20は、セルスタック30と、セル間封止材37と、を備える。
セルスタック30は、複数のリチウムイオン蓄電セル31を備える。セルスタック30は、複数のリチウムイオン蓄電セル31を積層した積層体である。以下の説明では、リチウムイオン蓄電セル31が積層された方向を積層方向と称することがある。また、以下の説明では、積層方向からセルスタック30を見る平面視を、単に平面視と称することがある。
As shown in FIG. 2 , the battery pack 20 includes a cell stack 30 and an inter-cell sealing material 37 .
The cell stack 30 includes a plurality of lithium ion storage cells 31. The cell stack 30 is a laminate in which a plurality of lithium ion storage cells 31 are stacked. In the following description, the direction in which the lithium ion storage cells 31 are stacked may be referred to as the stacking direction. In the following description, a planar view of the cell stack 30 seen from the stacking direction may be simply referred to as the planar view.

各リチウムイオン蓄電セル31は、正極32と、負極33と、セパレータ34と、封止材35と、電解液36と、を備える。
正極32は、正極集電体32aと、正極活物質層32bと、を備える。正極集電体32aは、化学的に不活性な電気伝導帯である。正極集電体32aは、例えばアルミニウム箔である。正極集電体32aは、積層方向に垂直な第1面32cと、積層方向において第1面32cの反対側に位置する第2面32dと、を有する。正極活物質層32bは、正極集電体32aの第1面32cに設けられている。
Each lithium ion storage cell 31 includes a positive electrode 32 , a negative electrode 33 , a separator 34 , a sealing material 35 , and an electrolyte 36 .
The positive electrode 32 includes a positive electrode collector 32a and a positive electrode active material layer 32b. The positive electrode collector 32a is a chemically inactive electrical conduction band. The positive electrode collector 32a is, for example, an aluminum foil. The positive electrode collector 32a has a first surface 32c perpendicular to the stacking direction and a second surface 32d located on the opposite side of the first surface 32c in the stacking direction. The positive electrode active material layer 32b is provided on the first surface 32c of the positive electrode collector 32a.

積層方向からセルスタック30を見た平面視において、正極活物質層32bは、正極集電体32aの第1面32cの中央部に形成されている。平面視における正極集電体32aの第1面32cの周縁部は、正極活物質層32bが設けられていない正極未塗工部32eとなっている。正極未塗工部32eは、平面視において正極活物質層32bの周囲を囲むように配置されている。 In a plan view of the cell stack 30 viewed from the stacking direction, the positive electrode active material layer 32b is formed in the center of the first surface 32c of the positive electrode current collector 32a. The peripheral portion of the first surface 32c of the positive electrode current collector 32a in plan view is a positive electrode uncoated portion 32e where the positive electrode active material layer 32b is not provided. The positive electrode uncoated portion 32e is arranged to surround the periphery of the positive electrode active material layer 32b in plan view.

正極活物質層32bは、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出し得る正極活物質32gを含む。したがって、正極活物質32gは、正極集電体32aに設けられている。正極活物質32gとしては、層状岩塩構造を有するリチウム複合金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物、及びポリアニオン系化合物等、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用可能なものを採用すればよい。また、2種以上の正極活物質を併用してもよい。 The positive electrode active material layer 32b includes a positive electrode active material 32g that can absorb and release charge carriers such as lithium ions. Therefore, the positive electrode active material 32g is provided on the positive electrode current collector 32a. As the positive electrode active material 32g, any material that can be used as a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery, such as a lithium composite metal oxide having a layered rock salt structure, a metal oxide having a spinel structure, or a polyanion-based compound, may be used. Two or more types of positive electrode active materials may also be used in combination.

負極33は、銅製の負極集電体33aと、負極活物質層33bと、を備える。負極集電体33aは、銅箔である。負極集電体33aは、積層方向に垂直な第1面33cと、積層方向において第1面33cの反対側に位置する第2面33dと、を有する。負極活物質層33bは、負極集電体33aの第1面33cに設けられている。 The negative electrode 33 includes a copper negative electrode collector 33a and a negative electrode active material layer 33b. The negative electrode collector 33a is a copper foil. The negative electrode collector 33a has a first surface 33c perpendicular to the stacking direction and a second surface 33d located on the opposite side of the first surface 33c in the stacking direction. The negative electrode active material layer 33b is provided on the first surface 33c of the negative electrode collector 33a.

負極活物質層33bは、平面視において、負極集電体33aの第1面33cの中央部に形成されている。平面視における負極集電体33aの第1面33cの周縁部は、負極活物質層33bが設けられていない負極未塗工部33eとなっている。負極未塗工部33eは、平面視において負極活物質層33bの周囲を囲むように配置されている。 The negative electrode active material layer 33b is formed in the center of the first surface 33c of the negative electrode current collector 33a in a plan view. The peripheral portion of the first surface 33c of the negative electrode current collector 33a in a plan view is a negative electrode uncoated portion 33e where the negative electrode active material layer 33b is not provided. The negative electrode uncoated portion 33e is arranged to surround the periphery of the negative electrode active material layer 33b in a plan view.

負極活物質層33bは、負極活物質33gを含む。したがって、負極活物質33gは、負極集電体33aに設けられている。負極活物質33gには、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出可能である単体、合金、又は化合物であれば、特に限定はない。例えば、負極活物質33gとしては、リチウム、炭素、金属化合物、及びリチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物等が挙げられる。炭素としては、天然黒鉛、人造黒鉛、ハードカーボン(難黒鉛化性炭素)、及びソフトカーボン(易黒鉛化性炭素)を挙げることができる。人造黒鉛としては、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ等が挙げられる。リチウムと合金化可能な元素の例としては、シリコン(ケイ素)及びスズが挙げられる。 The negative electrode active material layer 33b includes a negative electrode active material 33g. Therefore, the negative electrode active material 33g is provided on the negative electrode current collector 33a. There is no particular limitation on the negative electrode active material 33g, so long as it is a simple substance, an alloy, or a compound that can absorb and release charge carriers such as lithium ions. For example, the negative electrode active material 33g may be lithium, carbon, a metal compound, or an element or compound thereof that can be alloyed with lithium. Examples of carbon include natural graphite, artificial graphite, hard carbon (hardly graphitizable carbon), and soft carbon (easily graphitizable carbon). Examples of artificial graphite include highly oriented graphite and mesocarbon microbeads. Examples of elements that can be alloyed with lithium include silicon and tin.

負極33の第1面33cは、積層方向において正極32の第1面32cと向かい合うように配置されている。したがって、負極活物質層33bは正極活物質層32bと向かい合うように配置されている。平面視において、正極活物質層32bの形成領域の全体が負極活物質層33bの形成領域内に位置している。 The first surface 33c of the negative electrode 33 is disposed so as to face the first surface 32c of the positive electrode 32 in the stacking direction. Therefore, the negative electrode active material layer 33b is disposed so as to face the positive electrode active material layer 32b. In a plan view, the entire formation area of the positive electrode active material layer 32b is located within the formation area of the negative electrode active material layer 33b.

セパレータ34は、リチウムイオンを通過させる部材である。セパレータ34は、正極活物質層32bと負極活物質層33bとの間に配置されている。これにより、セパレータ34は、正極32及び負極33の接触による短絡を防止する。セパレータ34は、例えば、液体電解質を吸収保持するポリマーを含む多孔性シート又は不織布である。セパレータ34を構成する材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリエステルなどが挙げられる。セパレータ34は、単層構造又は多層構造を有してもよい。多層構造は、例えば、接着層、耐熱層としてのセラミック層等を有してもよい。 The separator 34 is a member that allows lithium ions to pass through. The separator 34 is disposed between the positive electrode active material layer 32b and the negative electrode active material layer 33b. As a result, the separator 34 prevents a short circuit caused by contact between the positive electrode 32 and the negative electrode 33. The separator 34 is, for example, a porous sheet or nonwoven fabric containing a polymer that absorbs and retains a liquid electrolyte. Examples of materials that constitute the separator 34 include polypropylene, polyethylene, polyolefin, and polyester. The separator 34 may have a single-layer structure or a multi-layer structure. The multi-layer structure may have, for example, an adhesive layer, a ceramic layer as a heat-resistant layer, etc.

封止材35は、正極集電体32aと負極集電体33aとの間の距離を保持し、正極集電体32aと負極集電体33aとの短絡を防止している。封止材35は、平面視において、正極集電体32a及び負極集電体33aの周縁部に沿って設けられるとともに、正極活物質層32b及び負極活物質層33bの周囲を取り囲む枠状に形成されている。封止材35は、正極集電体32aの第1面32cの正極未塗工部32eと、負極集電体33aの第1面33cの負極未塗工部33eとの間に配置されている。 The sealant 35 maintains the distance between the positive electrode collector 32a and the negative electrode collector 33a and prevents short-circuiting between the positive electrode collector 32a and the negative electrode collector 33a. In a plan view, the sealant 35 is provided along the peripheral portions of the positive electrode collector 32a and the negative electrode collector 33a, and is formed in a frame shape surrounding the periphery of the positive electrode active material layer 32b and the negative electrode active material layer 33b. The sealant 35 is disposed between the positive electrode uncoated portion 32e of the first surface 32c of the positive electrode collector 32a and the negative electrode uncoated portion 33e of the first surface 33c of the negative electrode collector 33a.

正極32と負極33との間には、枠状の封止材35、正極32及び負極33によって囲まれた密閉空間Sが形成されている。
密閉空間Sには、セパレータ34及び電解液36が収容されている。したがって、封止材35は、正極32と負極33との間に電解液36を封止するものと言える。電解液36には、例えば、非水溶媒と非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む液体電解質が挙げられる。なお、セパレータ34の周縁部分は、封止材35に埋まった状態とされている。
Between the positive electrode 32 and the negative electrode 33 , a sealed space S surrounded by a frame-shaped sealing material 35 , the positive electrode 32 , and the negative electrode 33 is formed.
The sealed space S contains a separator 34 and an electrolyte 36. Therefore, it can be said that the sealant 35 seals the electrolyte 36 between the positive electrode 32 and the negative electrode 33. The electrolyte 36 may be, for example, a liquid electrolyte containing a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent. The peripheral portion of the separator 34 is embedded in the sealant 35.

封止材35は、正極32及び負極33との間の密閉空間Sを封止することにより、密閉空間Sに収容された電解液36の外部への漏出を抑制し得る。また、封止材35は、セルスタック30の外部から密閉空間S内への水分の侵入を抑制し得る。さらに、封止材35は、例えば、充放電反応等により正極32又は負極33から発生したガスが密閉空間Sの外部に漏れることを抑制し得る。 The sealing material 35 can prevent the electrolyte 36 contained in the sealed space S from leaking out by sealing the sealed space S between the positive electrode 32 and the negative electrode 33. The sealing material 35 can also prevent moisture from entering the sealed space S from outside the cell stack 30. Furthermore, the sealing material 35 can prevent gas generated from the positive electrode 32 or the negative electrode 33 due to, for example, a charge/discharge reaction, from leaking out of the sealed space S.

セルスタック30は、複数のリチウムイオン蓄電セル31が、隣り合う一方のリチウムイオン蓄電セル31の正極集電体32aの第2面32dと、隣り合う他方のリチウムイオン蓄電セル31の負極集電体33aの第2面33dとが接触するように重ね合わされた構造を有する。これにより、セルスタック30を構成する複数のリチウムイオン蓄電セル31が直列に接続されている。 The cell stack 30 has a structure in which multiple lithium ion storage cells 31 are stacked so that the second surface 32d of the positive electrode collector 32a of one adjacent lithium ion storage cell 31 contacts the second surface 33d of the negative electrode collector 33a of the other adjacent lithium ion storage cell 31. This allows the multiple lithium ion storage cells 31 that make up the cell stack 30 to be connected in series.

セルスタック30は、バイポーラ電極38を備えている。ここで、セルスタック30においては、積層方向に隣り合う二つのリチウムイオン蓄電セル31を積層することにより、互いに接する正極集電体32a及び負極集電体33aを一つの集電体とみなした疑似的なバイポーラ電極38が形成される。疑似的なバイポーラ電極38は、正極集電体32a及び負極集電体33aが重ね合わされた構造の集電体と、その集電体の一方側の面に形成された正極活物質層32bと、他方側の面に形成された負極活物質層33bとを含む。なお、バイポーラ電極38は、正極集電体32a及び負極集電体33aが互いに一体化または接合された構造の集電体を用いて形成されていてもよい。 The cell stack 30 includes a bipolar electrode 38. Here, in the cell stack 30, by stacking two adjacent lithium ion storage cells 31 in the stacking direction, a pseudo bipolar electrode 38 is formed in which the positive electrode collector 32a and the negative electrode collector 33a that are in contact with each other are regarded as one current collector. The pseudo bipolar electrode 38 includes a current collector having a structure in which the positive electrode collector 32a and the negative electrode collector 33a are stacked, a positive electrode active material layer 32b formed on one side of the current collector, and a negative electrode active material layer 33b formed on the other side. The bipolar electrode 38 may be formed using a current collector having a structure in which the positive electrode collector 32a and the negative electrode collector 33a are integrated or joined to each other.

セル間封止材37は、積層方向と垂直な方向からセルスタック30の全周を囲むように設けられている。これにより、セル間封止材37が、集電体の外周を覆う。セル間封止材37が集電体の外周を覆うことにより、隣り合う一方のリチウムイオン蓄電セル31の正極集電体32aの第2面32dと、隣り合う他方のリチウムイオン蓄電セル31の負極集電体33aの第2面33dとの間がセル間封止材37により封止されている。従って、セル間封止材37は、複数のリチウムイオン蓄電セル31同士の間を封止している。 The inter-cell sealing material 37 is provided so as to surround the entire circumference of the cell stack 30 in a direction perpendicular to the stacking direction. As a result, the inter-cell sealing material 37 covers the outer periphery of the current collector. By covering the outer periphery of the current collector with the inter-cell sealing material 37, the gap between the second surface 32d of the positive electrode current collector 32a of one adjacent lithium ion storage cell 31 and the second surface 33d of the negative electrode current collector 33a of the other adjacent lithium ion storage cell 31 is sealed by the inter-cell sealing material 37. Therefore, the inter-cell sealing material 37 seals the gap between the multiple lithium ion storage cells 31.

このように積層されたセルスタック30では、積層方向におけるセルスタック30の第1端に正極集電体32aが配置されている。当該正極集電体32aは、積層方向においてセルスタック30の最外層に位置する。また、積層方向におけるセルスタック30の第2端に負極集電体33aが配置されている。当該負極集電体33aもまた、セルスタック30の最外層に位置する。 In the cell stack 30 stacked in this manner, a positive electrode current collector 32a is disposed at a first end of the cell stack 30 in the stacking direction. The positive electrode current collector 32a is located in the outermost layer of the cell stack 30 in the stacking direction. In addition, a negative electrode current collector 33a is disposed at a second end of the cell stack 30 in the stacking direction. The negative electrode current collector 33a is also located in the outermost layer of the cell stack 30.

正極通電板40は、セルスタック30の最外層に位置する正極集電体32aの第2面32dに接触している。正極通電板40は金属製の導体で構成されており、例えば、正極集電体32aと同材料の金属で構成され、平面視において正極集電体32aよりも小さく形成される。正極通電板40は、蓄電モジュール10の外部へセルスタック30の電力を取り出すために用いられる。したがって、セルスタック30の最外層に位置する正極集電体32aの第2面32dは、セルスタック30の外部への電力取り出し面である。 The positive electrode current-carrying plate 40 is in contact with the second surface 32d of the positive electrode current collector 32a located in the outermost layer of the cell stack 30. The positive electrode current-carrying plate 40 is made of a metal conductor, for example, made of the same metal material as the positive electrode current collector 32a, and is formed smaller than the positive electrode current collector 32a in a plan view. The positive electrode current-carrying plate 40 is used to extract power from the cell stack 30 to the outside of the energy storage module 10. Therefore, the second surface 32d of the positive electrode current collector 32a located in the outermost layer of the cell stack 30 is the power extraction surface to the outside of the cell stack 30.

負極通電板50は、セルスタック30の最外層に位置する負極集電体33aの第2面33dに接触している。負極通電板50は金属製の導体で構成されており、例えば、負極集電体33aと同材料の金属で構成され、平面視において負極集電体33aよりも小さく形成される。負極通電板50は、蓄電モジュール10の外部へセルスタック30の電力を取り出すために用いられる。したがって、セルスタック30の最外層に位置する負極集電体33aの第2面33dは、セルスタック30の外部への電力取り出し面である。 The negative electrode current-carrying plate 50 is in contact with the second surface 33d of the negative electrode current collector 33a located in the outermost layer of the cell stack 30. The negative electrode current-carrying plate 50 is made of a metal conductor, for example, made of the same metal material as the negative electrode current collector 33a, and is formed smaller than the negative electrode current collector 33a in a plan view. The negative electrode current-carrying plate 50 is used to extract power from the cell stack 30 to the outside of the energy storage module 10. Therefore, the second surface 33d of the negative electrode current collector 33a located in the outermost layer of the cell stack 30 is the power extraction surface to the outside of the cell stack 30.

複数のリチウムイオン蓄電セル31は、第1蓄電セル31aと、第2蓄電セル31bと、を含む。第1蓄電セル31aは、セルスタック30の最外層に位置する負極集電体33aを備える。第2蓄電セル31bは、セルスタック30を構成するリチウムイオン蓄電セル31のうち、第1蓄電セル31a以外のものである。 The plurality of lithium ion storage cells 31 include a first storage cell 31a and a second storage cell 31b. The first storage cell 31a has a negative electrode current collector 33a located in the outermost layer of the cell stack 30. The second storage cell 31b is one of the lithium ion storage cells 31 constituting the cell stack 30 other than the first storage cell 31a.

したがって、複数のリチウムイオン蓄電セル31は、セルスタック30の最外層に位置する負極集電体33aを備える第1蓄電セル31aと、第1蓄電セル31a以外の第2蓄電セル31bと、を含む。 The plurality of lithium ion storage cells 31 therefore includes a first storage cell 31a having a negative electrode current collector 33a located in the outermost layer of the cell stack 30, and a second storage cell 31b other than the first storage cell 31a.

第1蓄電セル31aに用いられる正極活物質32gの材料は、第2蓄電セル31bに用いられる正極活物質32gとの材料と同じである。第1蓄電セル31aに用いられる正極活物質32gの密度は、第2蓄電セル31bに用いられる正極活物質32gの密度と等しい。なお、この説明における「同じ」及び「等しい」とは、不確かさの範囲内で同じもしくは等しいことを意味し、必ずしも厳密に同じもしくは等しい場合に限られない。第1蓄電セル31aに用いられる正極活物質32gの体積は、第2蓄電セル31bに用いられる正極活物質32gの体積より大きい。したがって、第1蓄電セル31aの正極活物質32gの質量は、第2蓄電セル31bの正極活物質32gの質量より大きいと言える。 The material of the positive electrode active material 32g used in the first storage cell 31a is the same as the material of the positive electrode active material 32g used in the second storage cell 31b. The density of the positive electrode active material 32g used in the first storage cell 31a is equal to the density of the positive electrode active material 32g used in the second storage cell 31b. In this description, "same" and "equal" mean the same or equal within the range of uncertainty, and are not necessarily limited to the case where they are strictly the same or equal. The volume of the positive electrode active material 32g used in the first storage cell 31a is larger than the volume of the positive electrode active material 32g used in the second storage cell 31b. Therefore, it can be said that the mass of the positive electrode active material 32g of the first storage cell 31a is larger than the mass of the positive electrode active material 32g of the second storage cell 31b.

第1蓄電セル31aに用いられる負極活物質33gの材料は、第2蓄電セル31bに用いられる負極活物質33gの材料と同じである。第1蓄電セル31aの負極活物質33gの密度は、第2蓄電セル31bの負極活物質33gの密度と等しい。第1蓄電セル31aの負極活物質33gの体積は、第2蓄電セル31bの負極活物質33gの体積より大きい。したがって、第1蓄電セル31aの負極活物質33gの質量は、第2蓄電セル31bの負極活物質33gの質量より大きいと言える。 The material of the negative electrode active material 33g used in the first storage cell 31a is the same as the material of the negative electrode active material 33g used in the second storage cell 31b. The density of the negative electrode active material 33g of the first storage cell 31a is equal to the density of the negative electrode active material 33g of the second storage cell 31b. The volume of the negative electrode active material 33g of the first storage cell 31a is larger than the volume of the negative electrode active material 33g of the second storage cell 31b. Therefore, it can be said that the mass of the negative electrode active material 33g of the first storage cell 31a is larger than the mass of the negative electrode active material 33g of the second storage cell 31b.

ここで、リチウムイオン蓄電セル31の電池容量は、正極活物質32gの及び負極活物質33gの物質量の増加に応じて大きくなる。上述のように、各活物質32g,33gの材料が同一であるため、本実施形態では、リチウムイオン蓄電セル31の電池容量は、各活物質32g,33gの質量の増加に応じて大きくなる。したがって、第1蓄電セル31aの電池容量は、いずれの第2蓄電セル31bの電池容量より大きいと言える。 Here, the battery capacity of the lithium ion storage cell 31 increases with an increase in the amount of material of the positive electrode active material 32g and the negative electrode active material 33g. As described above, since the material of each active material 32g, 33g is the same, in this embodiment, the battery capacity of the lithium ion storage cell 31 increases with an increase in the mass of each active material 32g, 33g. Therefore, it can be said that the battery capacity of the first storage cell 31a is larger than the battery capacity of any of the second storage cells 31b.

また、本実施形態では、複数の第2蓄電セル31bの正極活物質32gの体積は互いに等しい。また、複数の第2蓄電セル31bの負極活物質33gの体積は、互いに等しい。したがって、複数の第2蓄電セル31bの電池容量は互いに等しい。 In this embodiment, the volumes of the positive electrode active material 32g of the second storage cells 31b are equal to each other. The volumes of the negative electrode active material 33g of the second storage cells 31b are equal to each other. Therefore, the battery capacities of the second storage cells 31b are equal to each other.

本実施形態では、封止材35が各リチウムイオン蓄電セル31の正極32と負極33との間に電解液36を封止しており、電解液36を封止するための筐体をセルスタック30の外部に別途設けていないため、セルスタック30の最外層に位置する負極集電体33aの溶出が、蓄電モジュール10の外部への電解液36の液漏れを引き起こすおそれがある。 In this embodiment, the sealing material 35 seals the electrolyte 36 between the positive electrode 32 and the negative electrode 33 of each lithium ion storage cell 31, and since no separate housing for sealing the electrolyte 36 is provided outside the cell stack 30, dissolution of the negative electrode collector 33a located in the outermost layer of the cell stack 30 may cause leakage of the electrolyte 36 to the outside of the storage module 10.

一方、第2蓄電セル31bの負極集電体33aは、隣接する他のリチウムイオン蓄電セル31に積層されている。これにより、第2蓄電セル31bの負極集電体33aは、隣接する他のリチウムイオン蓄電セル31の正極集電体32aによって覆われている。したがって、第2蓄電セル31bの負極集電体33aが溶出した場合であっても、蓄電モジュール10の外部への電解液の液漏れが発生しにくい。 On the other hand, the negative electrode collector 33a of the second storage cell 31b is stacked on the other adjacent lithium ion storage cell 31. As a result, the negative electrode collector 33a of the second storage cell 31b is covered by the positive electrode collector 32a of the other adjacent lithium ion storage cell 31. Therefore, even if the negative electrode collector 33a of the second storage cell 31b dissolves, leakage of the electrolyte to the outside of the storage module 10 is unlikely to occur.

なお、セルスタック30の最外層に位置する負極集電体33aは負極通電板50に接触し、かつ、覆われているが、最外層に位置する負極集電体33aが溶出した場合、負極通電板50を伝って蓄電モジュール10の外部へ電解液36の液漏れが発生しやすい。特に、負極通電板50が負極集電体33aと同じく銅製である場合は、最外層に位置する負極集電体33aが溶出したとき、負極通電板50も溶出するおそれがあり、蓄電モジュール10の外部へ電解液36の液漏れがより発生しやすい。さらに、平面視において負極通電板50が負極集電体33aよりも小さく形成される場合は、最外層に位置する負極集電体33aが負極通電板50によって覆われない位置が生じるため、蓄電モジュール10の外部へ電解液36の液漏れがより発生しやすい。 The negative electrode collector 33a located in the outermost layer of the cell stack 30 is in contact with and covered by the negative electrode current-carrying plate 50. However, if the negative electrode collector 33a located in the outermost layer dissolves, the electrolyte 36 is likely to leak along the negative electrode current-carrying plate 50 to the outside of the storage module 10. In particular, if the negative electrode current-carrying plate 50 is made of copper like the negative electrode collector 33a, when the negative electrode collector 33a located in the outermost layer dissolves, the negative electrode current-carrying plate 50 may also dissolve, making it more likely that the electrolyte 36 will leak to the outside of the storage module 10. Furthermore, if the negative electrode current-carrying plate 50 is formed smaller than the negative electrode collector 33a in a plan view, there will be a position where the negative electrode collector 33a located in the outermost layer is not covered by the negative electrode current-carrying plate 50, making it more likely that the electrolyte 36 will leak to the outside of the storage module 10.

図1に示すように、リレースイッチ70は、蓄電モジュール10の充電又は放電を禁止するためのスイッチである。リレースイッチ70は、組電池20に直列に接続されている。 As shown in FIG. 1, the relay switch 70 is a switch for prohibiting charging or discharging of the storage module 10. The relay switch 70 is connected in series to the battery pack 20.

セルバランス回路80は、セルバランス抵抗81とスイッチ82とが直列に接続された複数の直列接続体を備える。直列接続体は、それぞれのリチウムイオン蓄電セル31に対して並列接続されている。スイッチ82がオン状態の場合、リチウムイオン蓄電セル31とセルバランス抵抗81とが接続され、リチウムイオン蓄電セル31からセルバランス抵抗81に電流が流れる。これにより、リチウムイオン蓄電セル31の放電が行われる。そして、セルバランス回路80により、放電させるリチウムイオン蓄電セル31の残量を、目標とするリチウムイオン蓄電セル31の残量へ均等化させるセルバランスが行われる。目標とする残量は、例えば、複数のリチウムイオン蓄電セル31のそれぞれの残量のうち、最も低い残量に設定することができる。本実施形態のセルバランス回路80は、パッシブ方式のセルバランスを行う。 The cell balance circuit 80 includes a plurality of series-connected bodies in which a cell balance resistor 81 and a switch 82 are connected in series. The series-connected bodies are connected in parallel to each lithium ion storage cell 31. When the switch 82 is in an on state, the lithium ion storage cell 31 and the cell balance resistor 81 are connected, and a current flows from the lithium ion storage cell 31 to the cell balance resistor 81. This causes the lithium ion storage cell 31 to be discharged. Then, the cell balance circuit 80 performs cell balancing to equalize the remaining capacity of the lithium ion storage cell 31 to be discharged to the target remaining capacity of the lithium ion storage cell 31. The target remaining capacity can be set to, for example, the lowest remaining capacity among the remaining capacities of the plurality of lithium ion storage cells 31. The cell balance circuit 80 of this embodiment performs passive cell balancing.

電圧センサ85は、各リチウムイオン蓄電セル31の電圧を検出するためのセンサである。電圧センサ85は、各リチウムイオン蓄電セル31に対して並列に接続されている。
制御装置90は、プロセッサと、記憶部と、を備える。プロセッサとしては、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、又はDSP(Digital Signal Processor)が用いられる。記憶部は、RAM(Random access memory)及びROM(Read Only Memory)を含む。記憶部は、処理をプロセッサに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。記憶部、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御装置90は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である制御装置90は、コンピュータプログラムに従って動作する1つ以上のプロセッサ、ASICやFPGA等の1つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。
The voltage sensor 85 is a sensor for detecting the voltage of each lithium ion storage cell 31. The voltage sensor 85 is connected in parallel to each lithium ion storage cell 31.
The control device 90 includes a processor and a storage unit. The processor may be, for example, a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a digital signal processor (DSP). The storage unit includes a random access memory (RAM) and a read only memory (ROM). The storage unit stores program code or instructions configured to cause the processor to execute a process. The storage unit, i.e., the computer-readable medium, includes any available medium accessible by a general-purpose or dedicated computer. The control device 90 may be configured by a hardware circuit such as an application specific integrated circuit (ASIC) or a field programmable gate array (FPGA). The control device 90, which is a processing circuit, may include one or more processors that operate according to a computer program, one or more hardware circuits such as an ASIC or an FPGA, or a combination thereof.

制御装置90は、リレースイッチ70と、スイッチ82と、を制御する。制御装置90は、リレースイッチ70を制御することでセルスタック30の充電又は放電を禁止する。また、制御装置90は、スイッチ82を制御することで、各リチウムイオン蓄電セル31に対してセルバランスを行う。制御装置90は、電圧センサ85の検出結果を取得可能である。 The control device 90 controls the relay switch 70 and the switch 82. The control device 90 prohibits charging or discharging of the cell stack 30 by controlling the relay switch 70. The control device 90 also performs cell balancing for each lithium ion storage cell 31 by controlling the switch 82. The control device 90 can obtain the detection results of the voltage sensor 85.

なお、以下の説明では、各リチウムイオン蓄電セル31の電圧を総称して「電圧Vi」と称することがある。電圧Viの中でも特に、第1蓄電セル31aの電圧を表すときは「電圧V1」と称し、各第2蓄電セル31bの電圧を総称するときは「電圧V2」と称することがある。 In the following description, the voltages of the lithium ion storage cells 31 may be collectively referred to as "voltage Vi." When referring to the voltage of the first storage cell 31a in particular, voltage Vi may be referred to as "voltage V1," and when referring to the voltages of the second storage cells 31b in particular, voltage Vi may be referred to as "voltage V2."

制御装置90は、記憶部に過放電閾値Vaを記憶している。過放電閾値Vaとしては、例えば、リチウムイオン蓄電セル31が実際に負極集電体33aの溶出が発生するような過放電状態となる電圧値よりも高い電圧値が設定される。 The control device 90 stores an overdischarge threshold value Va in a memory unit. The overdischarge threshold value Va is set to, for example, a voltage value higher than the voltage value at which the lithium ion storage cell 31 actually goes into an overdischarge state where elution of the negative electrode collector 33a occurs.

いずれかのリチウムイオン蓄電セル31の電圧が設定された過放電閾値を下回るとき、制御装置90は、当該リチウムイオン蓄電セル31を過放電と判定し、リレースイッチ70をOFFにすることで、セルスタック30の放電を禁止する。しかしながら、過放電と判定されたリチウムイオン蓄電セル31が自然放電等により放電が続いた場合、当該リチウムイオン蓄電セル31は、負極集電体33aの溶出が発生するような過放電状態となる。 When the voltage of any of the lithium ion storage cells 31 falls below the set over-discharge threshold, the control device 90 determines that the lithium ion storage cell 31 is over-discharged and turns off the relay switch 70 to prohibit discharging of the cell stack 30. However, if the lithium ion storage cell 31 determined to be over-discharged continues to discharge due to natural discharge or the like, the lithium ion storage cell 31 will enter an over-discharged state in which elution of the negative electrode current collector 33a occurs.

以下、制御装置90が行う制御について図3を用いて説明する。図3に示すように、ステップS10において、制御装置90は、電圧センサ85が検出した検出結果を示す情報、具体的には、各リチウムイオン蓄電セル31の電圧Viを取得する。 The control performed by the control device 90 will be described below with reference to FIG. 3. As shown in FIG. 3, in step S10, the control device 90 acquires information indicating the detection result detected by the voltage sensor 85, specifically, the voltage Vi of each lithium ion storage cell 31.

次に、ステップS11において、制御装置90は、各リチウムイオン蓄電セル31の電圧Viの中で最小の電圧Vminを算出する。以下の説明では、各リチウムイオン蓄電セル31の電圧Viの中で最小の電圧Vminを、単に「最小電圧Vmin」と称することがある。 Next, in step S11, the control device 90 calculates the minimum voltage Vmin among the voltages Vi of each lithium ion storage cell 31. In the following description, the minimum voltage Vmin among the voltages Vi of each lithium ion storage cell 31 may be simply referred to as the "minimum voltage Vmin."

次に、制御装置90は、ステップS12において、最小電圧Vminが過放電閾値Vaより低いか否かを判定する。
最小電圧Vminが過放電閾値Vaより低い場合、制御装置90は、ステップS13に進み、リチウムイオン蓄電セル31が過放電であると判定する。したがって、制御装置90は、リチウムイオン蓄電セル31が過放電であるか否かを判定するように構成された判定部91を含む。また、これに伴い、制御装置90は、リレースイッチ70をOFFにすることで、セルスタック30の充放電を禁止する。したがって、制御装置90は、リチウムイオン蓄電セル31が過放電であると判定部91が判定した場合にセルスタック30の充放電を禁止するように構成された過放電制御部92を含む。このとき、最小電圧Vminを有する少なくとも1つのリチウムイオン蓄電セル31が、過放電であると判定されている。したがって、判定部91は、複数のリチウムイオン蓄電セル31の少なくとも1つが過放電であるか否かを判定するように構成されているとも言える。また、制御装置90がセルスタック30の充放電を禁止した場合、制御装置90は、リチウムイオン蓄電セル31が過放電であると判定されたことをユーザーへ通知する。ユーザーへの通知方法は、任意であるが、例えば、光や音による通知することが考えられる。
Next, in step S12, the control device 90 determines whether the minimum voltage Vmin is lower than the over-discharge threshold value Va.
If the minimum voltage Vmin is lower than the over-discharge threshold value Va, the control device 90 proceeds to step S13 and determines that the lithium ion storage cell 31 is over-discharged. Therefore, the control device 90 includes a determination unit 91 configured to determine whether or not the lithium ion storage cell 31 is over-discharged. In addition, the control device 90 prohibits charging and discharging of the cell stack 30 by turning off the relay switch 70. Therefore, the control device 90 includes an over-discharge control unit 92 configured to prohibit charging and discharging of the cell stack 30 when the determination unit 91 determines that the lithium ion storage cell 31 is over-discharged. At this time, at least one lithium ion storage cell 31 having the minimum voltage Vmin is determined to be over-discharged. Therefore, it can be said that the determination unit 91 is configured to determine whether or not at least one of the multiple lithium ion storage cells 31 is over-discharged. In addition, when the control device 90 prohibits charging and discharging of the cell stack 30, the control device 90 notifies the user that the lithium ion storage cell 31 has been determined to be over-discharged. The method of notifying the user is arbitrary, but possible methods include notifying the user by light or sound, for example.

最小電圧Vminが過放電閾値Va以上の場合、制御装置90は、ステップS14に進み、セルスタック30の放電を制限しない。
本実施形態の作用について説明する。
If the minimum voltage Vmin is equal to or greater than the over-discharge threshold value Va, the control device 90 proceeds to step S 14 and does not limit the discharge of the cell stack 30 .
The operation of this embodiment will be described.

セルスタック30の放電が行われるにつれて、リチウムイオン蓄電セル31の電圧Viが低下する。各リチウムイオン蓄電セル31の電圧Viの低下は、各リチウムイオン蓄電セル31の劣化の度合いに依存する。しかし、制御装置90がスイッチ82を制御することで、セルバランス回路80は、各リチウムイオン蓄電セル31に対してセルバランスを行う。これにより、各リチウムイオン蓄電セル31の電圧Viは、誤差の範囲内で一致する。 As the cell stack 30 is discharged, the voltage Vi of the lithium ion storage cell 31 decreases. The decrease in the voltage Vi of each lithium ion storage cell 31 depends on the degree of deterioration of each lithium ion storage cell 31. However, the control device 90 controls the switch 82, so that the cell balance circuit 80 performs cell balancing for each lithium ion storage cell 31. As a result, the voltage Vi of each lithium ion storage cell 31 matches within the error range.

最小電圧Vminが過放電閾値Vaより低い場合、制御装置90は、いずれか1つのリチウムイオン蓄電セル31が過放電であると判定し、セルスタック30の放電を禁止する。セルスタック30が放電するとき、第1蓄電セル31aの放電量と第2蓄電セル31bの放電量は、ともにセルスタック30の放電量と等しい。そのため、第1蓄電セル31aと第2蓄電セル31bとの電池容量が等しい場合に第2蓄電セル31bがセルスタック30の放電によって過放電と判定されたとき、第1蓄電セル31aもまた過放電と判定されやすい。リチウムイオン蓄電セル31が過放電と判定されることでセルスタック30の放電が禁止される。この場合、第1蓄電セル31aは自然放電等により放電が続くと、負極集電体33aの溶出が発生するような過放電状態となりやすい。特に、第1蓄電セル31aの負極集電体33aはセルスタック30の最外層に位置するため、当該負極集電体33aの溶出が電解液36の液漏れを引き起こすおそれがある。 If the minimum voltage Vmin is lower than the overdischarge threshold Va, the control device 90 determines that one of the lithium ion storage cells 31 is overdischarged and prohibits discharging the cell stack 30. When the cell stack 30 discharges, the discharge amount of the first storage cell 31a and the discharge amount of the second storage cell 31b are both equal to the discharge amount of the cell stack 30. Therefore, when the battery capacity of the first storage cell 31a and the second storage cell 31b is equal, when the second storage cell 31b is determined to be overdischarged due to the discharge of the cell stack 30, the first storage cell 31a is also likely to be determined to be overdischarged. Discharging the cell stack 30 is prohibited by determining that the lithium ion storage cell 31 is overdischarged. In this case, if the first storage cell 31a continues to discharge due to natural discharge or the like, it is likely to enter an overdischarge state in which the elution of the negative electrode collector 33a occurs. In particular, since the negative electrode collector 33a of the first storage cell 31a is located in the outermost layer of the cell stack 30, dissolution of the negative electrode collector 33a may cause leakage of the electrolyte 36.

一方、本実施形態では、第1蓄電セル31aの電池容量は、第2蓄電セル31bの電池容量より大きい。そのため、第2蓄電セル31bが過放電状態となった場合でも、第1蓄電セル31aは、第1蓄電セル31aの電池容量と第2蓄電セル31bの電池容量の差分に応じた残量を有する。したがって、第1蓄電セル31aが第2蓄電セル31bとともに負極集電体33aの溶出が発生するような過放電状態に至る前に、余裕をもってセルスタック30(第1蓄電セル31a)の放電が禁止される。したがって、第1蓄電セル31aが過放電状態に至ることが抑制される。よって、第1蓄電セル31aの負極集電体33aの溶出が抑制される。また、これに伴い、当該負極集電体33aの溶出による電解液36の液漏れが抑制される。 On the other hand, in this embodiment, the battery capacity of the first storage cell 31a is larger than the battery capacity of the second storage cell 31b. Therefore, even if the second storage cell 31b is in an overdischarged state, the first storage cell 31a has a remaining capacity corresponding to the difference between the battery capacity of the first storage cell 31a and the battery capacity of the second storage cell 31b. Therefore, before the first storage cell 31a and the second storage cell 31b reach an overdischarged state in which the elution of the negative electrode collector 33a occurs, the discharge of the cell stack 30 (the first storage cell 31a) is prohibited in advance. Therefore, the first storage cell 31a is prevented from reaching an overdischarged state. Therefore, the elution of the negative electrode collector 33a of the first storage cell 31a is suppressed. In addition, along with this, leakage of the electrolyte 36 due to the elution of the negative electrode collector 33a is suppressed.

以下、本実施形態の効果について説明する。
(1)本実施形態では、第1蓄電セル31aの電池容量は、いずれの第2蓄電セル31bの電池容量より大きい。このため、セルスタック30の放電によって第2蓄電セル31bが過放電と判定された場合でも、第1蓄電セル31aは、第1蓄電セル31aの電池容量と第2蓄電セル31bの電池容量の差分に応じた残量を有する。したがって、第1蓄電セル31aが過放電状態に至ることが抑制される。よって、第1蓄電セル31aの負極集電体33aの溶出を抑制することができる。また、これに伴い、当該負極集電体33aの溶出による電解液36の液漏れを抑制することができる。
The effects of this embodiment will be described below.
(1) In this embodiment, the battery capacity of the first storage cell 31a is larger than the battery capacity of any of the second storage cells 31b. Therefore, even if the second storage cell 31b is determined to be over-discharged due to discharging of the cell stack 30, the first storage cell 31a has a remaining capacity corresponding to the difference between the battery capacity of the first storage cell 31a and the battery capacity of the second storage cell 31b. Therefore, the first storage cell 31a is prevented from reaching an over-discharge state. Thus, it is possible to prevent the elution of the negative electrode collector 33a of the first storage cell 31a. In addition, it is possible to prevent leakage of the electrolyte 36 due to the elution of the negative electrode collector 33a.

特に、本実施形態の蓄電モジュール10のように、蓄電モジュール10が電解液36を収容するための筐体を備えていない場合に電解液36の液漏れが生じると、電解液36が蓄電モジュール10の外部まで漏れ出るおそれがある。したがって、蓄電モジュール10が電解液36を収容するための筐体を備えていない場合は、蓄電モジュール10が電解液36を備えている場合に比べて、セルスタック30の最外層に位置する負極集電体33aの溶出を抑制することが求められる。セルスタック30の最外層に位置する負極集電体33aの溶出及びこれによる電解液36の液漏れを抑制することで、電解液36を収容する筐体を備えない蓄電モジュール10であっても、電解液36が蓄電モジュール10の外部に漏れ出ることを抑制することができる。 In particular, when the storage module 10 does not have a housing for containing the electrolyte 36, as in the case of the storage module 10 of this embodiment, leakage of the electrolyte 36 may cause the electrolyte 36 to leak to the outside of the storage module 10. Therefore, when the storage module 10 does not have a housing for containing the electrolyte 36, it is necessary to suppress the elution of the negative electrode collector 33a located in the outermost layer of the cell stack 30, compared to when the storage module 10 has the electrolyte 36. By suppressing the elution of the negative electrode collector 33a located in the outermost layer of the cell stack 30 and the resulting leakage of the electrolyte 36, even in a storage module 10 that does not have a housing for containing the electrolyte 36, it is possible to suppress the electrolyte 36 from leaking to the outside of the storage module 10.

(2)リチウムイオン蓄電セル31の中に電池容量の大きいものがある場合であっても、セルスタック30の電池容量は、リチウムイオン蓄電セル31のうち、電池容量が最も小さいものに支配される。そこで、本実施形態では、第1蓄電セル31aの電池容量のみ第2蓄電セル31bより大きくし、複数の第2蓄電セル31bの電池容量は互いに等しいものを用いている。これにより、第1蓄電セル31aの負極集電体33aの溶出を抑制しつつ、第2蓄電セル31b間で電池容量に差がある場合に比べて、第2蓄電セル31bの残量をそろえてセルスタック30を放電することができる。したがって、電解液36の液漏れを抑制した上で、最も小さい電池容量以外の電池容量を持つ第2蓄電セル31bにて無駄になる電池容量を減らすことができる。 (2) Even if some of the lithium ion storage cells 31 have a large battery capacity, the battery capacity of the cell stack 30 is dominated by the lithium ion storage cells 31 with the smallest battery capacity. Therefore, in this embodiment, only the battery capacity of the first storage cell 31a is made larger than that of the second storage cell 31b, and the battery capacities of the multiple second storage cells 31b are equal to each other. This makes it possible to discharge the cell stack 30 with the remaining amount of the second storage cells 31b uniform, while suppressing the elution of the negative electrode collector 33a of the first storage cell 31a, compared to the case where there is a difference in battery capacity between the second storage cells 31b. Therefore, it is possible to reduce the battery capacity wasted in the second storage cells 31b having a battery capacity other than the smallest battery capacity while suppressing the leakage of the electrolyte 36.

(3)リチウムイオン蓄電セル31の充放電特性は、特に正極活物質32g及び負極活物質33gそれぞれに用いられる材料に依存する。そこで、本実施形態では、各リチウムイオン蓄電セル31の活物質32g,33gに同じ材料が用い、かつ、第1蓄電セル31aの両活物質32g,33gの質量が、第2蓄電セル31bの両活物質32g,33gの質量が大きくなるように設けられている。これにより、第1蓄電セル31aの電池容量を第2蓄電セル31bの電池容量より大きくしつつ、第1蓄電セル31aが、第2蓄電セル31bと同様の充放電特性を示す。そのため、第1蓄電セル31aに対する制御と第2蓄電セル31bに対する制御との間の差異を減らすことができる。したがって、より簡易な構成で蓄電モジュール10の制御を行うことができる。 (3) The charge and discharge characteristics of the lithium ion storage cell 31 depend on the materials used for the positive electrode active material 32g and the negative electrode active material 33g. Therefore, in this embodiment, the same material is used for the active materials 32g, 33g of each lithium ion storage cell 31, and the masses of the active materials 32g, 33g of the first storage cell 31a are set so that the masses of the active materials 32g, 33g of the second storage cell 31b are larger. As a result, the battery capacity of the first storage cell 31a is made larger than the battery capacity of the second storage cell 31b, while the first storage cell 31a exhibits charge and discharge characteristics similar to those of the second storage cell 31b. Therefore, the difference between the control of the first storage cell 31a and the control of the second storage cell 31b can be reduced. Therefore, the storage module 10 can be controlled with a simpler configuration.

(4)蓄電モジュール10は、複数のリチウムイオン蓄電セル31同士の間を封止するセル間封止材37を備えている。セル間封止材37は、各リチウムイオン蓄電セル31同士の間に介在している正極集電体32aの第2面32dと負極集電体33aの第2面33dとの間を封止している。このため、第2蓄電セル31bの負極集電体33aが各リチウムイオン蓄電セル31の過放電により溶出した場合であっても、セル間封止材37は、負極集電体33aの溶出箇所からセルスタック30の外に電解液36が漏れることを抑制する。したがって、電解液36の液漏れをより好適に抑制することができる。 (4) The storage module 10 includes an inter-cell sealant 37 that seals between the multiple lithium ion storage cells 31. The inter-cell sealant 37 seals between the second surface 32d of the positive electrode collector 32a and the second surface 33d of the negative electrode collector 33a, which are interposed between the lithium ion storage cells 31. Therefore, even if the negative electrode collector 33a of the second storage cell 31b dissolves due to over-discharging of each lithium ion storage cell 31, the inter-cell sealant 37 prevents the electrolyte 36 from leaking out of the cell stack 30 from the dissolution site of the negative electrode collector 33a. Therefore, leakage of the electrolyte 36 can be more effectively prevented.

なお、上記実施例は、以下のように変更して実施することができる。上記の各実施例及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。 The above embodiment can be modified as follows. The above embodiments and the following modified examples can be combined together to the extent that no technical contradiction exists.

○セル間封止材37は、封止材35と一体であっても、別体であってもよい。
○制御装置90が行う制御は、本実施形態のものに限られず、任意である。例えば、リチウムイオン蓄電セル31の電圧Viではなく、リチウムイオン蓄電セル31の充電状態をもとに制御を行ってもよい。
The inter-cell sealing material 37 may be integrated with the sealing material 35 or may be separate from the sealing material 35 .
The control performed by the control device 90 is not limited to that in the present embodiment and may be any control. For example, the control may be performed based on the state of charge of the lithium ion storage cell 31, instead of the voltage Vi of the lithium ion storage cell 31.

○判定部91としての制御装置90は、リチウムイオン蓄電セル31、特に第2蓄電セル31bが過放電であるか否かを判定するに際し、最小電圧Vminを用いて判定しなくてもよい。例えば、制御装置90は、第2蓄電セル31bごとに電圧V2が過放電閾値Vaより低いか否かを判定することにより、第2蓄電セル31bが過放電であるか否かを第2蓄電セル31bごとに判定してもよい。 The control device 90 as the determination unit 91 may not use the minimum voltage Vmin to determine whether the lithium ion storage cell 31, particularly the second storage cell 31b, is over-discharged. For example, the control device 90 may determine whether the second storage cell 31b is over-discharged for each second storage cell 31b by determining whether the voltage V2 for each second storage cell 31b is lower than the over-discharge threshold Va.

○リレースイッチ70は、MOSFETやIGBTなどの種々のスイッチによって置き換えてもよい。
○過放電制御部92としての制御装置90は、リレースイッチ70をOFFにすることによりセルスタック30の充放電の禁止を実現しなくてもよい。例えば、制御装置90は、機器100の出力を直接制御してセルスタック30の充放電を禁止してもよい。
The relay switch 70 may be replaced with various switches such as a MOSFET or an IGBT.
The control device 90 as the overdischarge control unit 92 does not have to turn off the relay switch 70 to prohibit charging and discharging of the cell stack 30. For example, the control device 90 may directly control the output of the device 100 to prohibit charging and discharging of the cell stack 30.

○セルバランス回路80は、本実施形態のようなパッシブ方式のセルバランスを行うものに限られない。例えば、セルバランス回路80は、セルスタック30の放出した電力を各リチウムイオン蓄電セル31に還元するアクティブ方式のセルバランスを行うものであってもよいし、パッシブ方式及びアクティブ方式の両セルバランスを行うものであってもよい。具体的なアクティブセルバランス回路の構成は、任意であるが、例えば、フライバックコンバータ型が挙げられる。 The cell balance circuit 80 is not limited to a passive cell balance circuit as in this embodiment. For example, the cell balance circuit 80 may be an active cell balance circuit that returns the power discharged from the cell stack 30 to each lithium ion storage cell 31, or may be a circuit that performs both passive and active cell balancing. The specific configuration of the active cell balance circuit is arbitrary, but examples include a flyback converter type.

○制御装置90の行う制御は単一の制御装置90によって行われてもよいし、シーケンスS10~S14ごとに別個の制御装置によって行われてもよい。
○蓄電モジュール10は、セル間封止材37を備えていなくてもよい。
The control performed by the control device 90 may be performed by a single control device 90, or may be performed by separate control devices for the sequences S10 to S14.
The energy storage module 10 does not necessarily have to include the inter-cell sealing material 37 .

○第1蓄電セル31aの両活物質32g,33gの体積は、それぞれ第2蓄電セル31bの両活物質32g,33gの体積より大きくなくともよい。例えば、第1蓄電セル31aの両活物質32g,33gの体積が第2蓄電セル31bの両活物質32g,33gの体積と等しく、かつ、第1蓄電セル31aの両活物質32g,33gの密度が第2蓄電セル31bの両活物質32g,33gの密度より大きくてもよい。要は、第1蓄電セル31aの電池容量が第2蓄電セル31bの電池容量より大きければ、第1蓄電セル31aの両活物質32g,33gと第2蓄電セル31bの両活物質32g,33gの材料、密度、体積は任意である。 ○ The volumes of the active materials 32g, 33g of the first storage cell 31a do not have to be larger than the volumes of the active materials 32g, 33g of the second storage cell 31b. For example, the volumes of the active materials 32g, 33g of the first storage cell 31a may be equal to the volumes of the active materials 32g, 33g of the second storage cell 31b, and the densities of the active materials 32g, 33g of the first storage cell 31a may be larger than the densities of the active materials 32g, 33g of the second storage cell 31b. In short, as long as the battery capacity of the first storage cell 31a is larger than the battery capacity of the second storage cell 31b, the materials, densities, and volumes of the active materials 32g, 33g of the first storage cell 31a and the active materials 32g, 33g of the second storage cell 31b are arbitrary.

○第1蓄電セル31aの電池容量がいずれか1つの第2蓄電セル31bの電池容量より大きければ、第2蓄電セル31bの電池容量は互いに等しくなくてもよい。
○第2蓄電セル31bは、1つでも設けられていればよく、複数設けられていなくてもよい。
As long as the battery capacity of the first storage cell 31a is larger than the battery capacity of any one of the second storage cells 31b, the battery capacities of the second storage cells 31b do not need to be equal to each other.
It is sufficient that only one second storage cell 31b is provided, and it is not necessary to provide a plurality of second storage cells 31b.

○第1蓄電セル31aは、1つとは限らない。例えば、2つのセルスタック30を最外層の正極32が互いに向き合うよう積層した組電池20を構成する場合、蓄電モジュール10は、2つの第1蓄電セル31aを有することとなる。 The number of first storage cells 31a is not limited to one. For example, when constructing a battery pack 20 in which two cell stacks 30 are stacked so that the positive electrodes 32 of the outermost layers face each other, the storage module 10 has two first storage cells 31a.

10…蓄電モジュール、30…セルスタック、31…リチウムイオン蓄電セル、31a…第1蓄電セル、31b…第2蓄電セル、32…正極、32a…正極集電体、32g…正極活物質、33…負極、33a…負極集電体、33g…負極活物質、35…封止材、36…電解液、37…セル間封止材、91…判定部、92…過放電制御部。 10...storage module, 30...cell stack, 31...lithium ion storage cell, 31a...first storage cell, 31b...second storage cell, 32...positive electrode, 32a...positive electrode collector, 32g...positive electrode active material, 33...negative electrode, 33a...negative electrode collector, 33g...negative electrode active material, 35...sealing material, 36...electrolyte, 37...inter-cell sealing material, 91...determination unit, 92...overdischarge control unit.

Claims (4)

複数のリチウムイオン蓄電セルを積層したセルスタックと、
前記リチウムイオン蓄電セルが過放電であるか否かを判定するように構成された判定部と、
前記リチウムイオン蓄電セルが過放電であると前記判定部が判定した場合に前記セルスタックの放電を禁止するように構成された過放電制御部と、を備えた蓄電モジュールであって、
前記リチウムイオン蓄電セルはそれぞれ、正極と、負極と、電解液と、前記電解液を前記正極と前記負極の間に封止する封止材と、を備え、
前記正極は、正極集電体と、前記正極集電体に設けられる正極活物質と、を備え、
前記負極は、銅製の負極集電体と、前記負極集電体に設けられる負極活物質と、を備え、
前記複数のリチウムイオン蓄電セルは、前記セルスタックの最外層に位置する前記負極集電体を備える第1蓄電セルと、前記第1蓄電セル以外の第2蓄電セルと、を含み、
前記第1蓄電セルの電池容量は、いずれの前記第2蓄電セルの電池容量より大きい蓄電モジュール。
A cell stack in which a plurality of lithium-ion storage cells are stacked;
A determination unit configured to determine whether the lithium ion storage cell is over-discharged;
an overdischarge control unit configured to prohibit discharging of the cell stack when the determination unit determines that the lithium ion storage cell is overdischarged,
Each of the lithium ion storage cells includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a sealant that seals the electrolyte between the positive electrode and the negative electrode;
The positive electrode includes a positive electrode current collector and a positive electrode active material provided on the positive electrode current collector,
The negative electrode includes a copper negative electrode current collector and a negative electrode active material provided on the negative electrode current collector,
the plurality of lithium ion storage cells include a first storage cell including the negative electrode current collector located in an outermost layer of the cell stack, and a second storage cell other than the first storage cell,
A storage module in which the battery capacity of the first storage cell is larger than the battery capacity of any of the second storage cells.
前記第2蓄電セルは複数設けられており、
複数の前記第2蓄電セルの電池容量は互いに等しい請求項1に記載の蓄電モジュール。
The second storage cell is provided in plurality,
The energy storage module according to claim 1 , wherein the battery capacities of the second energy storage cells are equal to each other.
前記第1蓄電セルの前記正極活物質に用いられる材料は、前記第2蓄電セルに用いられる前記正極活物質の材料と同じであり、
前記第1蓄電セルの前記負極活物質に用いられる材料は、前記第2蓄電セルに用いられる前記負極活物質の材料と同じであり、
前記第1蓄電セルの前記正極活物質の質量は、前記第2蓄電セルの前記正極活物質の質量より大きく、
前記第1蓄電セルの前記負極活物質の質量は、前記第2蓄電セルの負極活物質の質量より大きい請求項1又は請求項2に記載の蓄電モジュール。
a material used for the positive electrode active material of the first storage cell is the same as a material used for the positive electrode active material of the second storage cell;
a material used for the negative electrode active material of the first storage cell is the same as a material used for the negative electrode active material of the second storage cell;
a mass of the positive electrode active material of the first storage cell is greater than a mass of the positive electrode active material of the second storage cell;
The energy storage module according to claim 1 or 2, wherein a mass of the negative electrode active material of the first energy storage cell is greater than a mass of the negative electrode active material of the second energy storage cell.
前記複数のリチウムイオン蓄電セル同士の間を封止するセル間封止材を備える請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。 The storage module according to any one of claims 1 to 3, further comprising an inter-cell sealing material that seals between the plurality of lithium ion storage cells.
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