JP7489004B2

JP7489004B2 - 蓄電セル及び蓄電装置

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Publication number: JP7489004B2
Application number: JP2021021094A
Authority: JP
Inventors: 夕紀岡本
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2021-02-12
Filing date: 2021-02-12
Publication date: 2024-05-23
Anticipated expiration: 2041-02-12
Also published as: JP2022123651A

Description

本開示は、蓄電セル及び蓄電装置に関する。

特許文献１には、集電体と、集電体の一方の面に形成された正極活物質層と、集電体の他方の面に形成された負極活物質層と、を備える双極型電極がセパレータを介して積層されてなる双極型二次電池が記載されている。この双極型二次電池では、集電体の一方面及び他方面の周縁部にそれぞれシール部が設けられている。

特開２０１１－９０３９号公報

特許文献１に記載の電池では、正極と負極の短絡を抑制するように、積層方向で隣り合うシール部の間にセパレータの周縁部を挟み込んだ状態で、シール部同士及びシール部と集電体とが溶着されている。シール部を集電体に接着するには、集電体とシール部とが重なる溶着範囲に圧力及び熱をかけて、シール部を溶融させる必要がある。ところで、シール部と集電体の溶着範囲にセパレータの端部が位置する場合、熱をかける前の状態では、セパレータの端面の外側には、セパレータの厚さに起因してシール部が存在しない微小空間が形成される。セパレータの端部を溶着範囲に位置させた状態で、溶着範囲に圧力及び熱をかけると、溶融した樹脂の一部がこの微小空間にも流れ込む。しかしながら、この微小空間が形成されていた部分には、セパレータの厚さにより、圧力が十分にかかり難い。このため、セルを封止するためにシールしている領域の端部に、シール部同士の接合が不十分な弱接着部が形成されることとなる。この弱接着部は、セパレータの周縁部に隣接して形成されるため、電池に電解液を封入した状態では、セパレータ経由で電解液が弱接着部に浸透しやすくなっている。セパレータの端部を介して弱接着部の樹脂が電解液により膨潤すると、弱接着部の接着力が低下して、シール部同士の剥離が発生する。そして、この弱接着部は、シール部同士が強く接着された部分に連続しているため、弱接着部の剥離が起点となり、強く接着されている部分にも剥離が伝播するおそれがある。その結果、シール部が開裂し、電池の封止性が低下してしまうおそれがある。

本開示の目的は、封止性の低下を抑制可能な蓄電セル及び蓄電装置の提供である。

本開示の一側面に係る蓄電セルは、第１集電体、及び第１集電体の第１面に設けられた第１活物質層を有する第１電極と、第２集電体、及び第２集電体の第２面に設けられ、第１活物質層と対向すると共に、第１活物質層と異なる極性の第２活物質層を有する第２電極と、第１活物質層と第２活物質層が対向する対向方向において、第１活物質層及び第２活物質層の間に配置されたセパレータと、第１集電体及び第２集電体の間の空間に電解液を封止する封止部と、を備え、封止部は、第１面の縁部の全周及び第２面の縁部の全周にわたって接着された外周領域と、対向方向から見て外周領域の内側に配置され、第１面及び第２面に接着されていない内周領域と、を含み、内周領域には、セパレータの端部が固定されている。

上記蓄電セルでは、封止部は、第１集電体及び第２集電体に接着された外周領域を有し、外周領域により第１集電体及び第２集電体の間の空間を封止する。封止部は、セパレータの端部が固定されている内周領域を更に有する。セパレータの端部が封止部と第１集電体及び第２集電体との接着部である外周領域に固定されている場合と異なり、本構成では、封止部が第１集電体及び第２集電体に接着される接着部とは別の部分でセパレータの端部を固定している。したがって、接着部の端部に弱接着部が形成されない。このため、弱接着部の剥離を起点とする封止部の剥離が抑制される。これにより、封止性の低下を抑制することができる。

対向方向から見て、セパレータの端部は、外周領域から離間して外周領域の内周よりも内側に位置していてもよい。この場合、外周領域における第１集電体及び第２集電体との接着部と、セパレータの端部は、非接着部を介して互いに離間するので、接着部の端部に弱接着部が形成されないことに加えて、セパレータの端部を介して封止部が電解液により膨潤することによる影響は、外周領域における第１集電体及び第２集電体との接着部には更に及び難い。

対向方向において、内周領域は、第１面との間にセパレータの端部を挟み込んでいてもよい。この場合、セパレータと内周領域を接合しなくても、第１電極や第２電極の活物質が膨張・収縮した際のセパレータの位置ずれを防止することができる。

外周領域は、第１面の縁部に接着された第１樹脂層と、第２面の縁部に接着された第２樹脂層とが積層されてなり、対向方向から見て、第１樹脂層の内周は、第２樹脂層の内周よりも内側に位置し、第１樹脂層のうち、第２樹脂層の内周よりも内側に位置している領域は、内周領域を構成していてもよい。この場合、内周領域を第２樹脂層の分だけ薄くすることができる。よって、空間を広く保つことができる。

対向方向において、第１樹脂層は、第２樹脂層よりも薄くてもよい。この場合、空間を更に広く保つことができる。

対向方向において、内周領域は、第１面から離間していてもよい。この場合、第１面と内周領域との間に電解液が溜まり難い。

第１集電体は、第２集電体に対し、重力方向の上側に配置されていてもよい。この場合、第１面と内周領域との間に電解液が更に溜まり難い。

本開示に係る蓄電装置は、上記蓄電セルが積層された積層体を備える。

上記蓄電装置では、上記蓄電セルが積層された積層体を備えるので、封止性の低下を抑制することができる。

本開示によれば、封止性の低下を抑制可能な蓄電セル及び蓄電装置を提供できる。

図１は、一実施形態に係る蓄電装置を示す概略的な断面図である。図２は、図１に示される蓄電セルの概略的な断面図である。図３は、第１変形例に係る蓄電セルの概略的な断面図である。図４は、第２変形例に係る蓄電セルの概略的な断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本開示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、一実施形態に係る蓄電装置を示す概略的な断面図である。図１に示される蓄電装置１は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリに用いられる蓄電モジュールである。蓄電装置１は、例えばニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電装置１は、電気二重層キャパシタであってもよいし、全固体電池であってもよい。本実施形態では、蓄電装置１がリチウムイオン二次電池である場合を例示する。

蓄電装置１は、複数の蓄電セル２がスタック（積層）されたセルスタック３（積層体）を備える。図２は、図１に示される蓄電セルの概略的な断面図である。図１及び図２に示されるように、各蓄電セル２は、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３と、封止部１４と、を備える。正極１１及び負極１２は、互いに対向して配置されている。正極１１及び負極１２の対向方向Ｄは、複数の蓄電セル２の積層方向と一致している。正極１１及び負極１２は、対向方向Ｄから見て、例えば矩形状の電極である。対向方向Ｄは、例えば、重力方向であり、正極１１は、負極１２に対し、重力方向の上側に配置されている。

正極１１は、集電体２１と、正極活物質層２３とを備える。集電体２１は、互いに反対を向く第１面２１ａ及び第２面２１ｂを有している。第１面２１ａには、正極活物質層２３が設けられている。第１面２１ａの縁部２１ｃには、正極活物質層２３が設けられていない。縁部２１ｃは、対向方向Ｄから見て、第１面２１ａにおいて正極活物質層２３が設けられた領域の外側に位置している。第２面２１ｂには、全面的に正極活物質層２３が設けられていない。

負極１２は、集電体２２と、正極活物質層２３と異なる極性の負極活物質層２４とを備える。集電体２２は、互いに反対を向く第１面２２ａ及び第２面２２ｂを有している。第１面２２ａには、負極活物質層２４が設けられている。負極活物質層２４は、正極活物質層２３と対向方向Ｄにおいて対向する。第１面２２ａの縁部２２ｃには、負極活物質層２４が設けられていない。縁部２２ｃは、対向方向Ｄから見て、第１面２２ａにおいて負極活物質層２４が設けられた領域の外側に位置している。第２面２２ｂには、全面的に負極活物質層２４が設けられていない。

正極１１及び負極１２は、正極活物質層２３及び負極活物質層２４が対向方向Ｄにおいて互いに対向するように配置されている。本実施形態では、正極活物質層２３及び負極活物質層２４は、いずれも対向方向Ｄから見て矩形状に形成されている。負極活物質層２４は、正極活物質層２３よりも一回り大きく形成されている。対向方向Ｄから見て、正極活物質層２３の全体が負極活物質層２４の外縁よりも内側に位置している。

集電体２１の第２面２１ｂと集電体２２の第２面２２ｂとが互いに接するように、蓄電セル２がスタックされることによって、セルスタック３が構成される。これにより、複数の蓄電セル２が電気的に直列に接続される。積層方向において互いに隣り合う蓄電セル２，２では、一方の蓄電セル２の集電体２１と、他方の蓄電セル２の集電体２２とが互いに接する。

セルスタック３では、積層方向において互いに隣り合う蓄電セル２，２により、互いに接する集電体２１及び集電体２２を１つの集電体とする疑似的なバイポーラ電極１０が形成される。積層方向におけるセルスタック３の一端には、集電体２１を含む終端電極（本実施形態では正極終端電極）が配置される。積層方向におけるセルスタック３の他端には、集電体２２を含む終端電極（本実施形態では負極終端電極）が配置される。

集電体２１，２２は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、正極活物質層２３及び負極活物質層２４に電流を流し続けるための化学的に不活性な電気伝導体である。集電体２１，２２を構成する材料としては、例えば、金属材料、導電性樹脂材料、導電性無機材料等を用いることができる。導電性樹脂材料としては、例えば、導電性高分子材料や非導電性高分子材料に導電性フィラーが添加された樹脂等が挙げられる。集電体２１，２２は、前述した金属材料又は導電性樹脂材料を含む１以上の層を含む複数層を備えてもよい。集電体２１，２２の表面に、メッキ処理又はスプレーコート等の公知の方法により被覆層を形成してもよい。集電体２１，２２は、例えば、板状、箔状、シート状、フィルム状、メッシュ状等の形態に形成されていてもよい。集電体２１，２２を金属箔とする場合、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、チタン箔又はステンレス鋼箔等が用いられる。集電体２１，２２は、上記金属の合金箔又はクラッド箔であってもよい。集電体２１，２２が箔状の場合、集電体２１，２２の厚さは１μｍ以上１００μｍ以下の範囲内であってもよい。集電体２１，２２は、例えばアルミニウム箔の片面に銅メッキすることにより一体化されていてもよい。本実施形態では、集電体２１はアルミニウム箔であり、集電体２２は銅箔である。

正極活物質層２３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を含む。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、及び硫黄等が挙げられる。複合酸化物の組成には、例えば鉄、マンガン、チタン、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとが含まれる。複合酸化物としては、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ_２等が挙げられる。

負極活物質層２４は、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出し得る負極活物質を含む。負極活物質としては、例えば黒鉛、人造黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、金属化合物、リチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。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。

正極活物質層２３及び負極活物質層２４には、活物質のほか、結着剤及び導電助剤が含まれ得る。結着剤は、活物質又は導電助剤を互いに繋ぎ止め、電極中の導電ネットワークを維持する役割を果たす。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリアクリル酸やポリメタアクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、デンプン－アクリル酸グラフト重合体を例示することができる。これらの結着剤は、単独で又は複数で用いられ得る。導電助剤は、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等の導電性材料であり、電気伝導性を高めることができる。粘度調整溶媒には、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドン等が用いられる。

正極活物質層２３及び負極活物質層２４を第１面２１ａ，２２ａに形成するには、例えばロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法等の従来から公知の方法が用いられる。具体的には、活物質、溶剤、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を混合してスラリー状の活物質層形成用組成物を製造し、当該活物質層形成用組成物を第１面２１ａ，２２ａに塗布後、乾燥する。溶剤は、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水である。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮してもよい。

セパレータ１３は、対向方向Ｄにおいて、正極１１及び負極１２の間に配置されている。セパレータ１３は、正極１１及び負極１２の間に介在している。セパレータ１３は、蓄電セル２をスタックした際に隣り合う正極１１及び負極１２を隔離することで、両極の接触による電気的短絡を防止しつつ、リチウムイオン等の電荷担体を通過させる部材である。セパレータ１３は、互いに対向する正極活物質層２３及び負極活物質層２４の間に配置されている。

セパレータ１３は、対向方向Ｄから見て、正極活物質層２３及び負極活物質層２４よりも一回り大きく、かつ集電体２１，２２よりも一回り小さい矩形状をなしている。セパレータ１３の端部１３ａは、対向方向Ｄから見て、正極活物質層２３及び負極活物質層２４の外側に配置されている。セパレータ１３の端部１３ａは、対向方向Ｄから見て、正極活物質層２３及び負極活物質層２４のいずれとも重ならない。

セパレータ１３は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１３は、例えば、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１３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１３は、例えば、多層構造である。セパレータ１３は、基材層（不図示）及び一対の接着層（不図示）を含み、一対の接着層により正極活物質層２３及び負極活物質層２４に接着固定されている。セパレータ１３は、耐熱層となるセラミック層を含んでもよい。セパレータ１３は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されていてもよい。セパレータ１３は、単層構造であってもよい。

セパレータ１３に含浸される電解質としては、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（電解液）、又はポリマーマトリックス中に保持された電解質を含む高分子ゲル電解質などが挙げられる。セパレータ１３に電解液が含浸される場合、その電解質塩として、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２等の公知のリチウム塩を使用できる。また、非水溶媒として、環状カーボネート類、環状エステル類、鎖状カーボネート類、鎖状エステル類、エーテル類等の公知の溶媒を使用できる。なお、これら公知の溶媒材料を二種以上組合せて用いてもよい。

封止部１４は、集電体２１及び集電体２２の間の空間Ｓに電解液を封止する樹脂部材である。封止部１４は、対向方向Ｄから見て正極活物質層２３及び負極活物質層２４の周囲を取り囲むように、集電体２１の第１面２１ａ及び集電体２２の第１面２２ａの間に配置されている。封止部１４は、対向方向Ｄから見て、正極活物質層２３及び負極活物質層２４から離間している。

蓄電セル２では、集電体２１、集電体２２、及び封止部１４により空間Ｓが画定されている。空間Ｓには電解液（不図示）が収容されている。封止部１４は、集電体２１及び集電体２２の間に配置されることにより、集電体２１と集電体２２との間の間隔を保持するスペーサとしても機能している。封止部１４は、第１面２１ａと対向する対向面１４ａと、第１面２２ａと対向する対向面１４ｂと、空間Ｓに面する内周面１４ｃと、を有する。

封止部１４は、外周領域Ｒ１及び内周領域Ｒ２を含む。外周領域Ｒ１は、例えば熱圧着又は超音波により、第１面２１ａの縁部２１ｃの全周及び第１面２２ａの縁部２２ｃの全周にわたって接着されている。対向面１４ａ，１４ｂのうち、外周領域Ｒ１に含まれる部分がそれぞれ縁部２１ｃ，２２ｃに接着されている。封止部１４は、外周領域Ｒ１により空間Ｓを封止している。内周領域Ｒ２は、対向方向Ｄから見て、外周領域Ｒ１と隣り合い、外周領域Ｒ１の内側に配置されている。内周領域Ｒ２は、第１面２１ａ及び第１面２２ａに当接しているものの、第１面２１ａ及び第１面２２ａに接着されていない。よって、内周領域Ｒ２は、空間Ｓの封止には寄与していない。

封止部１４は、図２で示されるように外周領域Ｒ１及び内周領域Ｒ２において略均一の厚さ（対向方向Ｄにおける長さ）であってもよい。また、封止部１４は、集電体２１，２２に接着された外周領域Ｒ１の厚さが、接着されていない内周領域Ｒ２の厚さよりも薄くなっていてもよく、接着されていない内周領域Ｒ２の厚さよりも厚くなっていてもよい。

内周領域Ｒ２には、セパレータ１３の端部１３ａが溶着されている。対向方向Ｄにおいて、内周領域Ｒ２は、集電体２２の第１面２２ａとの間に端部１３ａを挟み込んでいる。これによっても、端部１３ａの位置が固定されている。対向方向Ｄから見て、端部１３ａは、外周領域Ｒ１の内周よりも内側に位置し、外周領域Ｒ１の内周から離間している。端部１３ａは、対向方向Ｄから見て、内周領域Ｒ２と重なっているので、端部１３ａ及び内周領域Ｒ２の接触面積を十分に確保することができる。図１及び図２では、厚さが強調して示されているが、実際の封止部１４は薄く、内周面１４ｃは狭い。

内周領域Ｒ２の幅は、例えば、外周領域Ｒ１の幅よりも狭い。内周領域Ｒ２の幅は、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。幅が１ｍｍ以上であることにより、セパレータ１３の端部１３ａ及び内周領域Ｒ２の接触面積が確保され、端部１３ａの位置をしっかり固定することができる。幅が１０ｍｍ以下であることにより、空間Ｓを広く保つことができる。なお、外周領域Ｒ１及び内周領域Ｒ２の幅は、対向方向Ｄから見て、集電体２１，２２の外縁２１ｄ，２２ｄ又は内周面１４ｃに直交する方向における外周領域Ｒ１及び内周領域Ｒ２の長さである。

封止部１４は、耐電解液性及び電気絶縁性を有する樹脂材料により構成される。封止部１４を構成する樹脂材料としては、酸変性ポリプロピレン（酸変性ＰＰ）、酸変性ポリエチレン（酸変性ＰＥ）、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、及びアクリロニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂が挙げられる。本実施形態では、封止部１４は、酸変性ポリプロピレンにより構成される。酸変性ポリプロピレンは、酸変性されていないポリプロピレンと比較して、金属に接着し易いので、封止性を向上させることができる。酸変性ポリエチレンも、酸変性されていないポリエチレンと比較して、金属に接着し易い。

本実施形態では、セルスタック３の積層方向に配列された複数の封止部１４が、溶着により互いに一体化されて矩形の筒状部材４を形成している。本実施形態では、封止部１４における集電体２１，２２の外縁２１ｄ，２２ｄから外にはみ出した部分が、溶着により互いに一体化されている。筒状部材４は、セルスタック３の積層方向の一端に配置された集電体２１から、積層方向の他端に配置された集電体２２まで積層方向に延在している。

以下、蓄電セル２及び蓄電装置１の作用効果について説明する。蓄電セル２では、封止部１４は、集電体２１及び集電体２２に接着された外周領域Ｒ１を有し、外周領域Ｒ１により集電体２１及び集電体２２の間の空間Ｓを封止している。空間Ｓには、電解液が収容されている。電解液はセパレータ１３に染み込むので、セパレータ１３の端部１３ａが封止部１４に当接する構成では、電解液がセパレータ１３の端部１３ａを通じて封止部１４を膨潤させるおそれがある。仮に、集電体２１，２２と封止部１４とが接着される部分である外周領域Ｒ１にセパレータ１３の端部１３ａが固定されている場合、特許文献１に記載の発明のようにセパレータ１３の端面の外側に弱接着部が形成される。弱接着部の樹脂は、電解液の膨潤により接着性が低下し易い。よって、セパレータ１３を介して弱接着部の樹脂が膨潤して剥離が発生すると、その弱接着部の剥離が起点となって、弱接着部に連続する集電体２１，２２と封止部１４とが強く接着された接着部にも剥離が伝播して、蓄電セル２の封止性が低下するおそれがある。

蓄電セル２では、封止部１４は、外周領域Ｒ１とは別の部分に、セパレータ１３の端部１３ａが溶着された内周領域Ｒ２を有する。内周領域Ｒ２は、集電体２２との間にセパレータ１３の端部１３ａを挟み込んでいる。内周領域Ｒ２は、集電体２１及び集電体２２に接着されていない。すなわち、対向方向Ｄから見て、内周領域Ｒ２の溶着部の外縁と、外周領域Ｒ１の各接着部の内縁とは、どこにも接着されていない非接着部を介して、互いに離間している。したがって、セパレータ１３の端部１３ａが外周領域Ｒ１に固定されている場合と異なり、外周領域Ｒ１における接着部の端部に弱接着部が形成されることがない。このため、電解液がセパレータ１３を通じて弱接着部の樹脂を膨潤させることにより発生する、封止部１４の集電体２１，２２からの剥離が抑制される。また、セパレータ１３の端部１３ａを介して内周領域Ｒ２の樹脂が電解液によって膨潤したとしても、外周領域Ｒ１の接着部には、その影響が及び難い。つまり、内周領域Ｒ２の樹脂の電解液による膨潤は、外周領域Ｒ１の接着部の接着性を低下させる直接の要因とはならない。よって、封止部１４が集電体２１，２２から剥離することが抑制される。これにより、蓄電セル２では、封止性の低下を抑制することができる。蓄電セル２では、対向方向Ｄから見て、セパレータ１３の端部１３ａは、外周領域Ｒ１から離間して外周領域Ｒ１の内周（内縁）よりも内側に位置している。

内周領域Ｒ２と集電体２２との間にセパレータ１３の端部１３ａを挟み込んだ状態で、外周領域Ｒ１及び内周領域Ｒ２を集電体２１，２２に接着した場合、内周領域Ｒ２側ではセパレータ１３の端部１３ａの分だけ厚さが増す。よって、内周領域Ｒ２にセパレータ１３の端部１３ａを溶着しなくても、セパレータ１３の端部１３ａを挟み込み、固定することができる。正極１１の集電体２１と負極１２の集電体２２が対向方向Ｄに直接対向しないように、セパレータ１３の端部１３ａが内周領域Ｒ２に溶着固定されているので、正極１１と負極１２の短絡が抑制される。

蓄電装置１は、蓄電セル２が積層されたセルスタック３を備える。

図３は、第１変形例に係る蓄電セルの概略的な断面図である。図３に示されるように、第１変形例に係る蓄電セル２Ａは、主に封止部１４Ａを備える点で、蓄電セル２（図２参照）と相違している。封止部１４Ａは、対向方向Ｄにおいて積層された第１樹脂層１５及び第２樹脂層１６を有する。第１樹脂層１５は、縁部２１ｃに接着されている。第２樹脂層１６は、縁部２２ｃに接着されている。第１樹脂層１５及び第２樹脂層１６は、互いに溶着（接着）されている。第１樹脂層１５及び第２樹脂層１６は、互いに同じ樹脂材料により構成されていてもよい。第１樹脂層１５及び第２樹脂層１６は、互いに異なる樹脂材料により構成されてもよい。対向方向Ｄにおいて、第１樹脂層１５は第２樹脂層１６よりも薄い。

第１樹脂層１５は、第１面２１ａと対向する対向面１５ａと、第２樹脂層１６を介して第１面２２ａと対向する対向面１５ｂと、空間Ｓに面する内周面１５ｃとを有する。第２樹脂層１６は、第１面２２ａと対向する対向面１６ａと、第１樹脂層１５を介して第１面２１ａと対向する対向面１６ｂと、空間Ｓに面する内周面１６ｃとを有する。

対向方向Ｄから見て、第１樹脂層１５の幅は、第２樹脂層１６の幅よりも広く、内周面１５ｃ（第１樹脂層１５の内周）は、内周面１６ｃ（第２樹脂層１６の内周）よりも内側に位置している。第１樹脂層１５の外周面及び第２樹脂層１６の外周面は、対向方向Ｄから見て同じ位置にある。第１樹脂層１５は、内周面１６ｃよりも内側に延在する延在部１５ｄを有している。延在部１５ｄは、対向方向Ｄから見て、第１樹脂層１５のうち、第２樹脂層１６よりも内側に位置している領域である。延在部１５ｄの厚さは、空間Ｓの厚さよりも薄い。延在部１５ｄは、第１面２１ａ及び第１面２２ａの少なくとも一方から離間している。なお、第１樹脂層１５及び第２樹脂層１６の幅は、対向方向Ｄから見て、集電体２１，２２の外縁２１ｄ，２２ｄ又は内周面１５ｃ，１６ｃに直交する方向における第１樹脂層１５及び第２樹脂層１６の長さである。

外周領域Ｒ１は、第１樹脂層１５及び第２樹脂層１６が積層されてなる。外周領域Ｒ１は、第１樹脂層１５の一部分（延在部１５ｄ以外の部分）、及び、第２樹脂層１６の全部を含む。対向面１５ａ，１６ａのうち、外周領域Ｒ１に含まれる部分が縁部２１ｃ，２２ｃにそれぞれ接着されている。対向面１５ｂ，１６ｂのうち、外周領域Ｒ１に含まれる部分同士が互いに溶着されている。

内周領域Ｒ２は、延在部１５ｄにより構成される。セパレータ１３の端部１３ａは、内周領域Ｒ２に溶着（接着）されている。端部１３ａは、第１樹脂層１５の対向面１５ａに溶着され、第１面２１ａと対向している。端部１３ａは、例えば、スポット溶着等により、部分的に内周領域Ｒ２に接着されている。内周領域Ｒ２は、外周領域Ｒ１よりも薄い。上述のように、封止部１４を接着により集電体２１，２２に取り付ける場合、外周領域Ｒ１の厚さは、溶着前より薄くなるものの、内周領域Ｒ２の厚さよりは厚い。内周領域Ｒ２は、重力及びセパレータ１３により引っ張られて垂れ下がり、対向方向Ｄにおいて、第１面２１ａから離間している。内周領域Ｒ２は、第１面２１ａに当接していてもよい。

図４は、第２変形例に係る蓄電セルの概略的な断面図である。図４に示されるように、第２変形例に係る蓄電セル２Ｂは、主に封止部１４Ｂを備える点で、蓄電セル２（図２参照）と相違している。封止部１４Ｂは、封止部１４Ａ（図３参照）と同形状を有しているため、説明を省略する。蓄電セル２Ｂでは、セパレータ１３の端部１３ａは、第１樹脂層１５の対向面１５ｂに溶着され、第１面２２ａと対向している点で、蓄電セル２Ａ（図３参照）と相違している。

蓄電セル２Ａ，２Ｂにおいても、対向方向Ｄから見て、内周領域Ｒ２の溶着部の外縁と外周領域Ｒ１の各接着部の内縁とは、非接着部を介して互いに離間している。したがって、外周領域Ｒ１の各接着部の端部に弱接着部が形成されないので、電解液がセパレータ１３を通じて弱接着部の樹脂を膨潤させて封止部１４を集電体２１，２２から剥離させるおそれがない。また、セパレータ１３の端部１３ａを介して内周領域Ｒ２の樹脂が電解液によって膨潤したとしても、外周領域Ｒ１の接着部には、その影響が及び難い。つまり、内周領域Ｒ２の樹脂の電解液による膨潤は、外周領域Ｒ１の接着部の接着性を低下させる直接の要因とはならない。よって、封止部１４が集電体２１，２２から剥離することが抑制され、蓄電セル２Ａ，２Ｂの封止性の低下を抑制することができる。蓄電セル２Ａ，２Ｂでは、内周領域Ｒ２が第１樹脂層１５の延在部１５ｄのみで構成されている。このため、内周領域Ｒ２を第２樹脂層１６の分だけ薄くすることができる。対向方向Ｄにおいて、内周領域Ｒ２を外周領域Ｒ１より薄くしているので、蓄電セル内に電池反応により発生するガス等を収容する余剰空間を確保しつつ蓄電セルの大型化を抑制することができる。

内周領域Ｒ２は、第１面２１ａ及び第１面２２ａの少なくとも一方から離間している。図４において蓄電セル２Ａ，２Ｂでは、内周領域Ｒ２が第１面２２ａ側に垂れ下がり、第１面２１ａ及び第１面２２ａの両方から離間している。よって、封止部１４の外周領域Ｒ１の接着部がセパレータ１３の端部１３ａを介して電解液によって膨潤されることが更に抑制され、封止性の低下を更に抑制することができる。

蓄電セル２Ａ，２Ｂでは、集電体２１は、集電体２２に対し、重力方向の上側に配置されていてもよい。電解液が重力方向に下に移動するので、セパレータ１３の端部１３ａが溶着されている内周領域Ｒ２と集電体２２の間に電解液が溜まり難い。よって、封止性の低下をより一層抑制することができる。

本開示は上記実施形態及び上記変形例に限定されない。

蓄電セル２では、正極１１は、負極１２に対し、重力方向の上側に配置されているが、正極１１は、負極１２に対し、重力方向の下側に配置されていてもよい。この場合、電解液は集電体２２側に溜まり難い。蓄電セル２Ａ，２Ｂにおいても、正極１１は、負極１２に対し、重力方向の下側に配置されていてもよい。

蓄電セル２では、内周領域Ｒ２は、集電体２２の第１面２２ａとの間にセパレータ１３の端部１３ａを挟み込んでいるが、集電体２１の第１面２１ａとの間にセパレータ１３の端部１３ａを挟み込んでいてもよい。この場合、正極１１は、負極１２に対し、重力方向の上側に配置されているため、電解液は集電体２１側に溜まり難い。

蓄電セル２Ａ，２Ｂでは、第１樹脂層１５が延在部１５ｄを有し、延在部１５ｄが内周領域Ｒ２を構成するが、第２樹脂層１６が延在部（不図示）を有してもよい。また、第２樹脂層１６は、第１樹脂層１５より薄くてもよいし、第１樹脂層１５及び第２樹脂層１６は、互いに同等の厚さを有していてもよい。

蓄電セル２Ａ，２Ｂでは、第１樹脂層１５及び第２樹脂層１６は、別部材であるが、一部材からなってもよい。例えば、１枚の樹脂層を折り畳んで積層し、１層目を第１樹脂層１５とし、２層目を第２樹脂層１６としてもよい。この場合、第１樹脂層１５及び第２樹脂層１６は外縁部で互いに連続する構成となる。

蓄電装置１は、蓄電セル２の代わりに蓄電セル２Ａが積層されたセルスタック３を備えてもよいし、蓄電セル２Ｂが積層されたセルスタック３を備えてもよい。セルスタック３は、蓄電セル２，２Ａ，２Ｂのうち２種類以上を含んでいてもよい。これらの場合でも、封止性の低下を抑制することができる。

１…蓄電装置、２，２Ａ，２Ｂ…蓄電セル、３…セルスタック（積層体）、１１…正極、１２…負極、１３…セパレータ、１３ａ…端部、１４，１４Ａ，１４Ｂ…封止部、１５…第１樹脂層、１６…第２樹脂層、１６ｃ…内周面、２１…集電体、２１ａ…第１面、２１ｃ…縁部、２２…集電体、２２ａ…第１面、２２ｃ…縁部、２３…正極活物質層、２４…負極活物質層、Ｒ１…外周領域、Ｒ２…内周領域、Ｓ…空間。

Claims

第１集電体、及び前記第１集電体の第１面に設けられた第１活物質層を有する第１電極と、
第２集電体、及び前記第２集電体の第２面に設けられ、前記第１活物質層と対向すると共に、前記第１活物質層と異なる極性の第２活物質層を有する第２電極と、
前記第１活物質層と前記第２活物質層が対向する対向方向において、前記第１活物質層及び前記第２活物質層の間に配置されたセパレータと、
前記第１集電体及び前記第２集電体の間の空間に電解液を封止する封止部と、を備え、
前記封止部は、前記第１面の縁部の全周及び前記第２面の縁部の全周にわたって接着された外周領域と、前記対向方向から見て前記外周領域の内側に配置され、前記第１面及び前記第２面に接着されていない内周領域と、を含み、
前記外周領域は、前記第１面と対向して当該第１面に接着された第３面と、前記第２面と対向して当該第２面に接着された第４面と、を有し、
前記セパレータの端部は、前記第３面及び前記第４面から離間して前記封止部に固定されている、
蓄電セル。
前記セパレータの端部は、前記内周領域に固定されている、
請求項１に記載の蓄電セル。
前記対向方向から見て、前記セパレータの端部は、前記外周領域の内周よりも内側に位置し、前記外周領域の内周から離間している、
請求項１又は２に記載の蓄電セル。
前記対向方向において、前記内周領域は、前記第１面との間に前記セパレータの端部を挟み込んでいる、
請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電セル。
前記封止部は、前記第１面の縁部に接着された第１樹脂層と、前記第２面の縁部に接着された第２樹脂層とが積層されてなり、
前記対向方向から見て、前記第１樹脂層の内周は、前記第２樹脂層の内周よりも内側に位置し、前記第１樹脂層のうち、前記第２樹脂層の内周よりも内側に位置している領域は、前記内周領域を構成している、
請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電セル。
前記対向方向において、前記第１樹脂層は、前記第２樹脂層よりも薄い、
請求項５に記載の蓄電セル。
前記対向方向において、前記内周領域は、前記第１面から離間している、
請求項５又は６に記載の蓄電セル。
前記第１集電体は、前記第２集電体に対し、重力方向の上側に配置されている、
請求項１～７のいずれか一項に記載の蓄電セル。
請求項１～８のいずれか一項に記載の蓄電セルが積層された積層体を備える、蓄電装置。