JP7572909B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本開示は、蓄電装置に関する。

積層された複数の蓄電モジュールを有する積層体と、積層体の積層端と対向する内面を有し、積層体に積層方向の拘束荷重を付加する拘束板と、を備える蓄電装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１０－１５７４５０号公報

上記蓄電装置では、周辺環境の急激な温度及び湿度の変化により、積層体の表面に水滴が付着する場合がある。また、上記蓄電装置では、拘束板に肉盗み部として凹部が設けられる場合がある。拘束板の内面に設けられた凹部に水滴が溜まり、凹部の側壁を超えて積層体側に侵入することにより、積層された蓄電モジュール間で短絡（トラッキング）が生じるおそれがある。

本開示の目的は、蓄電モジュール間で短絡が生じることを抑制可能な蓄電装置の提供である。

本開示の一側面に係る蓄電装置は、第１方向において積層された複数の蓄電モジュールを有するモジュール積層体と、第１方向においてモジュール積層体上に積層された絶縁板と、第１方向において絶縁板上に積層され、モジュール積層体及び絶縁板に拘束荷重を付加する拘束板と、を備え、拘束板は、モジュール積層体の重力方向の下側に配置され、第１方向から見てモジュール積層体と重なる本体部と、第１方向から見てモジュール積層体と隣り合う縁部と、を有し、縁部は、第１方向の内側に開口する凹部を有し、凹部は、第１方向に直交する第２方向でモジュール積層体と対向する側壁を有し、絶縁板は、モジュール積層体と本体部との間に配置された底部と、モジュール積層体と側壁との間に配置された側部と、を有し、側部の第１方向における高さは、側壁の第１方向における高さ以上であり、凹部には、液体排出口が設けられている。

上記蓄電装置では、拘束板の縁部は、第１方向の内側（重力方向の上側）に開口する凹部を有している。凹部には液体排出口が設けられているので、凹部に水滴が溜まることが抑制される。モジュール積層体と拘束板の間に配置された絶縁板は、モジュール積層体と拘束板の本体部との間に配置された底部だけでなく、モジュール積層体と凹部の側壁との間に配置された側部を有している。側部の第１方向における高さは、側壁の第１方向における高さ以上である。このため、仮に凹部に水滴が溜まったとしても、凹部の側壁を超えてモジュール積層体側に侵入することが絶縁板によって抑制される。以上により、蓄電モジュール間で短絡が生じることが抑制される。

モジュール積層体は、隣り合う蓄電モジュール間に設けられた集電板を有し、集電板には、第１方向に直交する第２方向に延在し、冷却用流体が流入する入口と、冷却用流体が流出する出口と、を有する流路が設けられており、凹部は、第１方向から見て、出口と隣り合うように設けられていてもよい。この場合、水滴が冷却用流体により出口から飛ばされ、凹部に溜まり易い。よって、液体排出口及び絶縁板の構成がより有効である。

流路は、第１方向と第２方向とに直交する第３方向に沿って複数配列されており、凹部は、第１方向から見て、複数の出口と隣り合うように第３方向に沿って延在していてもよい。この場合、凹部には、水滴が更に溜まり易い。よって、液体排出口及び絶縁板の構成がより一層有効である。

複数の蓄電モジュールのそれぞれは、セパレータを介して第１方向において積層された複数の電極を含む電極積層体と、電極積層体の第１方向に沿う側面を取り囲むとともに、隣り合う電極間に形成された内部空間を封止する封止体と、を有し、封止体は、第１方向に沿う外周面と、外周面に設けられ、電極積層体の外側に向けて張り出す庇部と、を有してもよい。この場合、凹部には、庇部によって水滴が更に溜まり易い。よって、液体排出口及び絶縁板の構成がより有効である。

液体排出口は、凹部の底壁を第１方向において貫通する貫通孔であってもよい。この場合、液体排出口が凹部の側壁に設けられている場合に比べて、凹部に水滴が溜まり難い。

本開示によれば、蓄電モジュール間で短絡が生じることを抑制可能な蓄電装置が提供される。

図１は、一実施形態に係る蓄電装置の斜視図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。 図５は、図１に示される蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。 図６は、図１に示される蓄電モジュールの斜視図である。 図７は、図１に示される拘束板の内面を示す平面図である。 図８は、図１に示される蓄電装置の一部拡大断面図である。

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

図１～図８を参照して、本実施形態に係る蓄電装置１について説明する。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、例えば電気二重層キャパシタであってもよい。本実施形態では、蓄電装置１がニッケル水素電池である場合を例示する。

図１及び図２に示されるように、蓄電装置１は、モジュール積層体２と、拘束部材４と、一対の絶縁板２０と、ダクト２１と、を備えている。モジュール積層体２は、第１方向Ｄ１において積層された複数（本実施形態では７つ）の蓄電モジュール３と、複数（本実施形態では８つ）の集電板５と、を含んでいる。第１方向Ｄ１は、例えば、重力方向である。

複数の蓄電モジュール３は、集電板５を介して第１方向Ｄ１において積層されている。複数の蓄電モジュール３は、集電板５を介して第１方向Ｄ１において電気的に直列に接続されている。集電板５は、例えば金属等の導電材料からなる板状部材である。集電板５の材料としては、例えばアルミニウムが挙げられる。集電板５の表面には、例えばニッケル等のめっき層が形成されていてもよい。本実施形態では、第１方向Ｄ１から見た集電板５の面積は、蓄電モジュール３の面積よりも小さい。

図２に示されるように、複数の集電板５は、第１方向Ｄ１における一端側の集電板５Ａと、他端側の集電板５Ｂと、蓄電モジュール３間に介在する複数（本実施形態では６つ）の集電板５Ｃと、を含んでいる。集電板５Ｃは、第１方向Ｄ１において互いに隣り合う蓄電モジュール３間に設けられ、複数の蓄電モジュール３と電気的に接続されている。第１方向Ｄ１において互いに隣り合う蓄電モジュール３間において、集電板５Ｃは、後述する金属板６０Ｂの他方面６０ｂの露出部６０ｄ、及び、金属板６０Ａの一方面６０ａの露出部６０ｄのそれぞれに接触配置されている。

集電板５Ａ，５Ｂは、複数の蓄電モジュール３及び複数の集電板５Ｃを第１方向Ｄ１の両側から挟むように配置されている。集電板５Ａ，５Ｂは、第１方向Ｄ１において、積層端に位置する蓄電モジュール３上にそれぞれ積層されている。集電板５Ａは、第１方向Ｄ１において、一方の積層端に位置する蓄電モジュール３上に積層され、少なくとも当該蓄電モジュール３と電気的に接続されている。集電板５Ｂは、第１方向Ｄ１において、他方の積層端に位置する蓄電モジュール３上に積層され、少なくとも当該蓄電モジュール３と電気的に接続されている。

集電板５Ａには、負極端子７（図１参照）が接続されている。負極端子７は、集電板５Ａの縁部から、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に直交する第３方向Ｄ３に引き出されている。集電板５Ｂには、正極端子６（図１参照）が接続されている。正極端子６は、集電板５Ｂの縁部から第３方向Ｄ３に引き出されている。正極端子６及び負極端子７により、蓄電装置１の充放電が実施される。本実施形態では、集電板５Ｂは、集電板５Ａよりも重力方向の下側に配置されている。

図３及び図４に示されるように、集電板５Ｃには、冷却用流体を流通させる複数の流路５ａが設けられている。ここで、冷却用流体としては、例えば、空気、水等が用いられる。流路５ａは、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に沿って延在する貫通孔である。流路５ａは、冷却用流体が流入する入口５ｂと、冷却用流体が流出する出口５ｃとを有している。流路５ａは、第３方向Ｄ３に沿って複数配列されている。複数の集電板５Ｃは、流路５ａに冷却用流体を流通させることにより、蓄電モジュール３で発生した熱を放熱する放熱板として機能する。集電板５Ａ，５Ｂには、流路は設けられていない。

モジュール積層体２は、集電板５Ｃの第３方向Ｄ３の両側に配置された複数の検出素子１２を有している。検出素子１２は、集電板５Ｃと共に、第１方向Ｄ１において互いに隣り合う蓄電モジュール３間に設けられている。検出素子１２は、例えば、蓄電モジュール３の温度を検出する素子、及び蓄電モジュール３から出力される電圧を検出する素子を含み、蓄電モジュール３の状態を監視するセンサである。検出素子１２は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）のような耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂により、集電板５と同じ厚さで形成されている。検出素子１２は、集電板５Ｃの第３方向Ｄ３の両端部に連結されている。

ダクト２１は、各流路５ａの入口５ｂに冷却用流体を流入させるように構成されている。ダクト２１は、集電板５Ｃの入口５ｂが設けられた側面に対向し、第３方向Ｄ３に延びている。ダクト２１の第３方向Ｄ３における一端は開放され、ダクト２１に冷却用流体を導入する入口２１ａを構成している。ダクト２１の第３方向Ｄ３における他端は、閉塞されている。入口２１ａからダクト２１に流入した冷却用流体は、ダクト２１を流通し、流路５ａの入口５ｂへと導かれる。入口５ｂから流路５ａに流入した冷却用流体は、流路５ａを流通し、出口５ｃから流出する。

図１に示されるように、ダクト２１は、延在部２１ｂを有する。延在部２１ｂは、後述する縁部１０の外面１０ａと対向するように、第２方向Ｄ２に沿って延在している。延在部２１ｂは、後述の係合部分１４と干渉しない形状及び大きさに形成されている。延在部２１ｂには、固定ネジ１９が挿通される貫通孔が形成されている。固定ネジ１９は、当該貫通孔に挿通され、縁部１０に設けられた穴部（不図示）に螺合されている。これにより、ダクト２１は、拘束板８に固定されている。

図５及び図６に示されるように、各蓄電モジュール３は、電極積層体５１と、電極積層体５１を封止する樹脂製の封止体５２とを備えている。蓄電モジュール３は、例えば、直方体形状に形成されている。

電極積層体５１は、セパレータ５３を介して第１方向Ｄ１に積層された複数の電極と、金属板６０Ａ，６０Ｂと、を含んでいる。複数の電極の積層体は、金属板６０Ａと金属板６０Ｂとの間に設けられている。複数の電極は、複数のバイポーラ電極５４の積層体と、負極終端電極５８と、正極終端電極５９とを含む。複数のバイポーラ電極５４の積層体は、負極終端電極５８及び正極終端電極５９の間に設けられている。

バイポーラ電極５４は、一方面５５ａ及び一方面５５ａの反対側の他方面５５ｂを含む金属板５５と、一方面５５ａに設けられた正極５６と、他方面５５ｂに設けられた負極５７とを有している。正極５６は、正極活物質が金属板５５に塗工されることにより形成される正極活物質層である。負極５７は、負極活物質が金属板５５に塗工されることにより形成される負極活物質層である。電極積層体５１において、一のバイポーラ電極５４の正極５６は、セパレータ５３を挟んで第１方向Ｄ１の一方に隣り合う別のバイポーラ電極５４の負極５７と対向している。電極積層体５１において、一のバイポーラ電極５４の負極５７は、セパレータ５３を挟んで第１方向Ｄ１の他方に隣り合う別のバイポーラ電極５４の正極５６と対向している。

負極終端電極５８は、金属板５５と、金属板５５の他方面５５ｂに設けられた負極５７とを有している。負極終端電極５８は、他方面５５ｂが電極積層体５１における第１方向Ｄ１の中央側を向くように、第１方向Ｄ１の一端側に配置されている。負極終端電極５８の金属板５５の一方面５５ａには、金属板６０Ａが更に積層され、この金属板６０Ａを介して蓄電モジュール３に隣接する一方の集電板５（図２参照）と電気的に接続されている。負極終端電極５８の金属板５５の他方面５５ｂに設けられた負極５７は、セパレータ５３を介して、第１方向Ｄ１の一端のバイポーラ電極５４の正極５６と対向している。

正極終端電極５９は、金属板５５と、金属板５５の一方面５５ａに設けられた正極５６とを有している。正極終端電極５９は、一方面５５ａが電極積層体５１における第１方向Ｄ１の中央側を向くように、第１方向Ｄ１の他端側に配置されている。正極終端電極５９の金属板５５の他方面５５ｂには、金属板６０Ｂが更に積層され、この金属板６０Ｂを介して蓄電モジュール３に隣接する他方の集電板５（図２参照）と電気的に接続されている。正極終端電極５９の金属板５５の一方面５５ａに設けられた正極５６は、セパレータ５３を介して、第１方向Ｄ１の他端のバイポーラ電極５４の負極５７と対向している。

金属板５５は、例えば、ニッケル又はニッケルメッキ鋼板といった金属からなる。一例として、金属板５５は、ニッケルからなる矩形の金属箔である。各金属板５５は、いずれも電極積層体５１に含まれる金属板の一つである。金属板５５の縁部５５ｃは、矩形枠状をなし、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。正極５６を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極５７を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。本実施形態では、金属板５５の他方面５５ｂにおける負極５７の形成領域は、金属板５５の一方面５５ａにおける正極５６の形成領域に対して一回り大きくなっている。電極積層体５１は、積層された複数の金属板５５，６０Ａ，６０Ｂを有している。

セパレータ５３は、金属板５５同士の短絡を防止するための部材であり、例えばシート状に形成されている。セパレータ５３としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。セパレータ５３は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。なお、セパレータ５３は、シート状に限られず、袋状のものを用いてもよい。

金属板６０Ａ，６０Ｂは、金属板５５と実質的に同一の部材であり、例えばニッケル又はニッケルメッキ鋼板といった金属からなる。金属板６０Ａ，６０Ｂは、いずれも電極積層体５１に含まれる金属板の一つである。一例として、金属板６０Ａ，６０Ｂは、ニッケルからなる矩形の金属箔である。金属板６０Ａ，６０Ｂは、一方面６０ａ及び他方面６０ｂに正極活物質層及び負極活物質層のいずれもが塗工されていない未塗工電極となっている。すなわち、金属板６０Ａ，６０Ｂは、両面に活物質層が設けられていない未塗工電極である。

金属板６０Ａは、電極積層体５１の一方の積層端に位置している。金属板６０Ａにより、負極終端電極５８は、第１方向Ｄ１に沿って金属板６０Ａとバイポーラ電極５４との間に配置された状態となっている。金属板６０Ｂは、電極積層体５１の他方の積層端に位置している。金属板６０Ｂにより、正極終端電極５９は、第１方向Ｄ１に沿って金属板６０Ｂとバイポーラ電極５４との間に配置された状態となっている。電極積層体５１では、電極積層体５１の中央領域（バイポーラ電極５４、負極終端電極５８、及び正極終端電極５９において活物質層が配置されている領域）が、その周りの領域に比べて第１方向Ｄ１に膨らんでいる。このため、金属板６０Ａ，６０Ｂは、金属板６０Ａ，６０Ｂの中央領域が互いに離間する方向に屈曲している。金属板６０Ａの一方面６０ａ及び金属板６０Ｂの他方面６０ｂの中央領域は、集電板５と当接（接触）している。すなわち、集電板５は、電極積層体５１の積層端の金属板６０Ａ，６０Ｂに接触して配置されている。

封止体５２は、例えば絶縁性の樹脂によって、全体として矩形の筒状に形成されている。封止体５２は、例えば、一対の長辺部分５２Ａと、一対の短辺部分５２Ｂとを有する長方形の筒状に形成されている。封止体５２は、電極積層体５１の第１方向Ｄ１に沿う側面５１ａを囲むように設けられている。封止体５２は、側面５１ａにおいて縁部５５ｃを保持している。封止体５２は、電極積層体５１に含まれる金属板の縁部（すなわち、金属板５５の縁部５５ｃ及び金属板６０Ａ，６０Ｂの縁部６０ｃ）にそれぞれ設けられた枠状の複数の第１封止部６１（樹脂部）と、側面５１ａに沿って第１封止部６１を外側から包囲し、第１封止部６１のそれぞれに結合された第２封止部６２とを有している。第１封止部６１及び第２封止部６２は、例えば、耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂である。第１封止部６１及び第２封止部６２の構成材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等が挙げられる。

第１封止部６１は、金属板５５の縁部５５ｃ又は金属板６０Ａ，６０Ｂの縁部６０ｃの全周にわたって連続的に設けられ、第１方向Ｄ１から見て矩形枠状をなしている。第１封止部６１は、例えば超音波又は熱によって金属板５５の縁部５５ｃ又は金属板６０Ａ，６０Ｂの縁部６０ｃに溶着され、気密に接合されている。第１封止部６１は、第１方向Ｄ１から見て、金属板５５の縁部５５ｃ又は金属板６０Ａ，６０Ｂの縁部６０ｃよりも外側にまで延びている。第１封止部６１は、金属板５５又は金属板６０Ａ，６０Ｂの縁よりも外側に張り出した外側部分６１ａと、金属板５５又は金属板６０Ａ，６０Ｂの縁よりも内側に位置する内側部分６１ｂと、を含む。第１封止部６１の外側部分６１ａの先端部（外縁部）は、溶着層６３により第２封止部６２に接合されている。溶着層６３は、例えば熱板溶着により溶融された第１封止部６１の先端部同士が互いに結合して形成される。第１方向Ｄ１において互いに隣り合う第１封止部６１の外側部分６１ａ同士は、互いに離間していてもよく、接していてもよい。また、第１方向Ｄ１において互いに隣り合う第１封止部６１の外側部分６１ａ同士は、例えば熱板溶着等によって互いに結合していてもよい。

複数の第１封止部６１は、バイポーラ電極５４及び正極終端電極５９に設けられた複数の第１封止部６１Ａと、負極終端電極５８に設けられた第１封止部６１Ｂと、金属板６０Ａに設けられた第１封止部６１Ｃと、金属板６０Ｂに設けられた第１封止部６１Ｄ，６１Ｅと、を有している。

第１封止部６１Ａは、バイポーラ電極５４及び正極終端電極５９の金属板５５の一方面５５ａに接合されている。第１封止部６１Ａの内側部分６１ｂは、第１方向Ｄ１に互いに隣り合う金属板５５の縁部５５ｃ同士の間に位置している。金属板５５の一方面５５ａにおける縁部５５ｃと、第１封止部６１Ａとが重なる領域は、金属板５５と第１封止部６１Ａとの結合領域となっている。

本実施形態では、第１封止部６１Ａは、１枚のフィルムが二つに折りたたまれることによって、二層構造で形成されている。第２封止部６２に埋設されている第１封止部６１Ａの外縁部は、フィルムの折り返し部（屈曲部）である。第１封止部６１Ａを構成する一層目のフィルムは、一方面５５ａに接合されている。二層目のフィルムの内縁は、一層目のフィルムの内縁よりも外側に位置し、セパレータ５３が載置される段差部を形成している。二層目のフィルムの内縁は、金属板５５の縁よりも内側に位置している。

第１封止部６１Ｂは、負極終端電極５８の金属板５５の一方面５５ａに接合されている。第１封止部６１Ｂの内側部分６１ｂは、第１方向Ｄ１において互いに隣り合う負極終端電極５８の金属板５５の縁部５５ｃと、金属板６０Ａの縁部６０ｃとの間に位置している。金属板５５の一方面５５ａにおける縁部５５ｃと第１封止部６１Ｂの内側部分６１ｂとが重なる領域は、金属板５５と第１封止部６１Ｂとの結合領域となっている。第１封止部６１Ｂは、金属板６０Ａの他方面６０ｂにも接合されている。金属板６０Ａの他方面６０ｂにおける縁部６０ｃと、第１封止部６１Ｂとが重なる領域は、金属板６０Ａと第１封止部６１Ｂとの結合領域となっている。本実施形態では、第１封止部６１Ｂは、金属板６０Ａの他方面６０ｂにおける縁部６０ｃにも接合されている。第１封止部６１Ｂは、負極終端電極５８だけでなく、金属板６０Ａにも設けられていると言える。

第１封止部６１Ｃは、金属板６０Ａの一方面６０ａ（外面）に接合されている。本実施形態では、第１封止部６１Ｃは、複数の第１封止部６１のうち、第１方向Ｄ１の最も一端側に位置する。金属板６０Ａの一方面６０ａにおける縁部６０ｃと、第１封止部６１Ｃとが重なる領域は、金属板６０Ａと第１封止部６１Ｃとの結合領域となっている。金属板６０Ａの一方面６０ａは、第１封止部６１Ｃから露出する露出部６０ｄを有している。集電板５は、露出部６０ｄに当接（接触）して配置されている。

本実施形態では、第２封止部６２に埋設されている第１封止部６１Ｂ，６１Ｃの外縁部同士は連続している。すなわち、第１封止部６１Ｂ，６１Ｃは、１枚のフィルムが金属板６０Ａの縁部６０ｃを挟んで二つに折りたたまれることによって形成されている。第１封止部６１Ｂ，６１Ｃの外縁部は、フィルムの折り返し部（屈曲部）である。第１封止部６１Ｂ，６１Ｃを構成するフィルムは、金属板６０Ａの一方面６０ａ及び他方面６０ｂの両方において縁部６０ｃと接合されている。このように、金属板６０Ａの両面を第１封止部６１Ｂ，６１Ｃと接合することで、いわゆるアルカリクリープ現象による電解液の滲み出しを抑制することができる。

第１封止部６１Ｄは、金属板６０Ｂの一方面６０ａに接合されている。第１封止部６１Ｄの内側部分６１ｂは、第１方向Ｄ１において互いに隣り合う正極終端電極５９の金属板５５の縁部５５ｃと、金属板６０Ｂの縁部６０ｃとの間に位置している。金属板６０Ｂの一方面６０ａにおける縁部６０ｃと、第１封止部６１Ｄとが重なる領域は、金属板６０Ｂと第１封止部６１Ｄとの結合領域となっている。

第１封止部６１Ｅは、金属板６０Ｂの他方面６０ｂ（外面）における縁部６０ｃに配置されている。本実施形態では、第１封止部６１Ｅは、複数の第１封止部６１のうち、第１方向Ｄ１の最も他端側に位置する。また、本実施形態では、第１封止部６１Ｅは、金属板６０Ｂに接合されていない。金属板６０Ｂの他方面６０ｂは、第１封止部６１Ｅから露出する露出部６０ｄを有している。集電板５は、露出部６０ｄに当接（接触）して配置されている。

本実施形態では、第２封止部６２に埋設されている第１封止部６１Ｄ，６１Ｅの外縁部同士は連続している。すなわち、第１封止部６１Ｄ，６１Ｅは、１枚のフィルムが金属板６０Ｂの縁部６０ｃを挟んで二つに折りたたまれることにより形成されている。第１封止部６１Ｄ，６１Ｅの外縁部は、フィルムの折り返し部（屈曲部）である。第１封止部６１Ｄ，６１Ｅを構成するフィルムは、金属板６０Ｂの一方面６０ａにおいて縁部６０ｃと接合されている。

結合領域において、金属板５５，６０Ａ，６０Ｂの表面は、粗面化されている。粗面化された領域は、結合領域のみでもよいが、本実施形態では金属板５５の一方面５５ａの全体が粗面化されている。また、金属板６０Ａの一方面６０ａ及び他方面６０ｂの全体が粗面化されている。また、金属板６０Ｂの一方面６０ａの全体が粗面化されている。

粗面化は、例えば電解メッキによる複数の突起の形成により実現し得る。結合領域に複数の突起が形成されることにより、結合領域における第１封止部６１との接合界面では、溶融状態の樹脂が粗面化により形成された複数の突起間に入り込み、アンカー効果が発揮される。これにより、金属板５５，６０Ａ，６０Ｂと第１封止部６１との間の結合強度を向上させることができる。粗面化の際に形成される突起は、例えば基端側から先端側に向かって先太りとなる形状を有している。これにより、隣り合う突起の間の断面形状がアンダーカット形状となり、アンカー効果を高めることが可能となる。

第２封止部６２は、電極積層体５１の側面５１ａを囲むように電極積層体５１及び第１封止部６１の外側に設けられ、蓄電モジュール３の外壁（筐体）を構成している。第２封止部６２は、例えば樹脂の射出成型によって形成され、第１方向Ｄ１に沿って電極積層体５１の全長にわたって延在している。第２封止部６２は、第１方向Ｄ１を軸方向として延在する矩形の枠状を呈している。第２封止部６２は、例えば射出成型時の熱によって第１封止部６１の外表面に溶着されている。第２封止部６２は、第１方向Ｄ１に沿う外周面６２ａを有している。

封止体５２は、第１方向Ｄ１において隣り合う電極の間に内部空間Ｖを形成すると共に内部空間Ｖを封止する。より具体的には、第２封止部６２は、第１封止部６１と共に、第１方向Ｄ１において互いに隣り合うバイポーラ電極５４の間、第１方向Ｄ１において互いに隣り合う負極終端電極５８とバイポーラ電極５４との間、及び第１方向Ｄ１において互いに隣り合う正極終端電極５９とバイポーラ電極５４との間をそれぞれ封止している。これにより、第１方向Ｄ１において互いに隣り合うバイポーラ電極５４の間、負極終端電極５８とバイポーラ電極５４との間、及び正極終端電極５９とバイポーラ電極５４との間には、それぞれ気密に仕切られた内部空間Ｖが形成されている。この内部空間Ｖには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液を含む電解液（不図示）が収容されている。電解液は、セパレータ５３、正極５６、及び負極５７内に含浸されている。封止体５２は、金属板６０Ａと負極終端電極５８との間、及び金属板６０Ｂと正極終端電極５９との間もそれぞれ封止している。

図６及び図８に示されるように、封止体５２は、第２封止部６２の外周面６２ａに設けられ、電極積層体５１の外側に向けて張り出す庇部６４を有する。図１等では、庇部６４の図示が省略されている。庇部６４は、外周面６２ａから突出するとともに、第１方向Ｄ１に交差する方向に沿って延在している。本実施形態では、庇部６４は、各長辺部分５２Ａの外周面６２ａに１つずつ設けられ、第３方向Ｄ３に沿って延在している。庇部６４は、各短辺部分５２Ｂには設けられていない。

庇部６４は、外周面６２ａに設けられた複数のリブ６５によって補強されている。図１等では、リブ６５の図示が省略されている。複数のリブ６５は、庇部６４の延在方向（第３方向Ｄ３）において所定間隔で設けられている。庇部６４及びリブ６５は、例えば耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂によって形成されている。庇部６４及びリブ６５は、例えば、第２封止部６２と同じ材料で形成されている。庇部６４及びリブ６５は、例えば樹脂の射出成形によって、第２封止部６２と一体的に形成されている。

庇部６４は、第２方向Ｄ２から見て、流路５ａの入口５ｂ及び出口５ｃ（図３及び図４参照）が設けられた集電板５Ｃの側面と第１方向Ｄ１において隣り合う。つまり、集電板５Ｃは、流路５ａの入口５ｂ及び出口５ｃが庇部６４に対応するように配置されている。庇部６４が設けられた長辺部分５２Ａの外周面６２ａと、流路５ａの入口５ｂ及び出口５ｃが設けられた集電板５Ａの側面とは、同じ方向（第２方向Ｄ２）を向いている。

庇部６４は、外周面６２ａの第１方向Ｄ１の中央よりも上方に取り付けられ、下方に傾斜している。庇部６４の第１方向Ｄ１の長さは、外周面６２ａの第１方向Ｄ１の長さよりも短い。庇部６４は、第１方向Ｄ１において外周面６２ａの内側に配置されている。したがって、集電板５Ａの流路５ａの入口５ｂ及び出口５ｃは、庇部６４によって覆われない。これにより、流路５ａに冷却用流体を円滑に流通させることができる。庇部６４によれば、外周面６２ａに付着した水滴や、内部空間Ｖから外周面６２ａに漏れ出た電解液が庇部６４を伝わって落ちる。よって、水滴や電解液の入り込みが抑制され、蓄電モジュール３間で短絡が生じることを抑制できる。

図１、図２、図７及び図８に示されるように、拘束部材４は、モジュール積層体２を第１方向Ｄ１の両側から挟む一対の拘束板８と、一対の拘束板８を連結する複数の連結部材９とを含む。一対の拘束板８は、負極端子７側の拘束板８Ａ及び正極端子６側の拘束板８Ｂを含む。図７には、重力方向の下側に配置される拘束板８Ｂの内面が示されている。拘束板８Ｂは、モジュール積層体２の重力方向の下側に配置されている。重力方向の上側に配置される拘束板８Ａは、拘束板８Ｂと同じ形状を有している。拘束板８Ａには、後述の液体排出口１６ｄが設けられていなくてもよい。

一対の拘束板８は、第１方向Ｄ１において、モジュール積層体２を挟むように、モジュール積層体２の両側に積層されている。連結部材９は、一対の拘束板８を介して第１方向Ｄ１の両側からモジュール積層体２に拘束荷重を付加する。複数の蓄電モジュール３及び複数の集電板５は、一対の拘束板８により挟持されることで、モジュール積層体２としてユニット化されている。本実施形態では、連結部材９は、一対の拘束板８を締結するボルト９ａ及びナット９ｂによって構成されている。

一対の絶縁板２０は、絶縁性材料により形成される。一対の絶縁板２０は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂からなる。一対の絶縁板２０は、負極端子７側の絶縁板２０Ａ及び正極端子６側の絶縁板２０Ｂを含む。

集電板５Ａと拘束板８Ａとの間には、絶縁板２０Ａが設けられる。絶縁板２０Ａは、集電板５Ａと拘束板８Ａとの間の絶縁性を確保するための部材である。絶縁板２０Ａは、集電板５Ａと拘束板８Ａとに接触している。絶縁板２０Ａは、第１方向Ｄ１においてモジュール積層体２上に積層されている。絶縁板２０Ａは、第１方向Ｄ１から見て、集電板５Ａの全域と重なるように配置される。拘束板８Ａは、第１方向Ｄ１において絶縁板２０Ａ上に積層され、少なくとも絶縁板２０Ａ及びモジュール積層体２に拘束荷重を付加する。

集電板５Ｂと拘束板８Ｂとの間には、絶縁板２０Ｂが設けられる。絶縁板２０Ｂは、集電板５Ｂと拘束板８Ｂとの間の絶縁性を確保するための部材である。絶縁板２０Ｂは、集電板５Ｂと拘束板８Ｂとに接触している。絶縁板２０Ｂは、第１方向Ｄ１においてモジュール積層体２上に積層されている。絶縁板２０Ｂは、第１方向Ｄ１から見て、集電板５Ｂの全域と重なるように配置される。拘束板８Ｂは、第１方向Ｄ１において絶縁板２０Ｂ上に積層され、少なくとも絶縁板２０Ｂ及びモジュール積層体２に拘束荷重を付加する。

拘束板８は、第１方向Ｄ１から見て、蓄電モジュール３及び集電板５の面積よりも一回り大きい面積を有する矩形の金属板である。拘束板８の短手方向は、第２方向Ｄ２と一致している。拘束板８の長手方向は、第３方向Ｄ３と一致している。拘束板８は、本体部１１及び一対の縁部１０を有する。本体部１１は、第１方向Ｄ１から見てモジュール積層体２と重なる。一対の縁部１０は、本体部１１から第２方向Ｄ２に延在する。一対の縁部１０は、第１方向Ｄ１から見てモジュール積層体２と隣り合い、モジュール積層体２と重ならない。本実施形態では、一対の縁部１０は、第２方向Ｄ２における本体部１１の両側に設けられている。すなわち、本体部１１は、第２方向Ｄ２において一対の縁部１０に挟まれている。

縁部１０は、第１方向Ｄ１の外側（第１方向Ｄ１におけるモジュール積層体２は反対側）を向く外面１０ａと、第１方向Ｄ１の内側（第１方向Ｄ１におけるモジュール積層体２側）を向く内面１０ｂと、を有している。本体部１１は、第１方向Ｄ１の外側を向く外面１１ａと、第１方向Ｄ１の内側を向く内面１１ｂと、を有している。内面１１ｂは、絶縁板２０と対向している。外面１０ａは、外面１１ａよりも第１方向Ｄ１の内側に位置している。内面１０ｂは、内面１１ｂよりも第１方向Ｄ１の内側に位置している。

一対の縁部１０は、拘束板８の長手方向（第３方向Ｄ３）に延在する外縁部分である。各縁部１０は、複数（本実施形態では５つ）の係合部分１４を有している。係合部分１４は、ボルト９ａが係合される部分である。複数の係合部分１４は、各縁部１０において、第３方向Ｄ３に沿って互いに離間するように配置されている。本実施形態では、複数の係合部分１４は、第３方向Ｄ３において等間隔で縁部１０に配置されている。

各係合部分１４には、ボルト９ａが挿通される挿通孔１４ａが設けられている。挿通孔１４ａは、係合部分１４を第１方向Ｄ１に沿って貫通している。挿通孔１４ａは、外面１０ａと内面１０ｂとを接続するように第１方向Ｄ１に沿って延在している。ボルト９ａの頭部は、拘束板８Ａの外面１０ａ上に配置されている。ボルト９ａの軸部の先端部（ネジ先）は、拘束板８Ｂの外面１０ａから突出している。ボルト９ａの先端部には、ナット９ｂが螺合されている。ナット９ｂは、拘束板８Ｂの外面１０ａ上に配置されている。

各縁部１０は、第１方向Ｄ１の内側（モジュール積層体２側、重力方向の上側）に開口する複数（本実施形態では４つ）の凹部１６及び一対の凹部１７を有している。凹部１６及び凹部１７は、第３方向Ｄ３に沿って延在している断面Ｕ字状の溝部である。凹部１６の第３方向Ｄ３の長さは、凹部１７の第３方向Ｄ３の長さよりも長い。一対の拘束板８は、互いの凹部１６同士が第１方向Ｄ１において対向すると共に、互いの凹部１７同士が第１方向Ｄ１において対向するように配置されている。

凹部１６は、第２方向Ｄ２で互いに対向している側壁１６ａ，１６ｂと、底壁１６ｃとを有している。第２方向Ｄ２の内側（モジュール積層体２側）に配置された側壁１６ａは、モジュール積層体２と第２方向Ｄ２で対向している。複数の凹部１６は、第３方向Ｄ３において互いに隣り合う係合部分１４間に配置されている。複数の凹部１６は、集電板５に対応する位置に設けられている。すなわち、複数の凹部１６の第２方向Ｄ２の位置範囲は、集電板５の第２方向Ｄ２の位置範囲と重なっている。

一方の縁部１０に設けられた凹部１６Ａは、第１方向Ｄ１から見て、集電板５Ｃに設けられた流路５ａの出口５ｃと、第２方向Ｄ２において隣り合うように設けられている。凹部１６Ａは、第１方向Ｄ１から見て、第２方向Ｄ２において複数の出口５ｃと隣り合うように第３方向Ｄ３に沿って延在している。他方の縁部１０に設けられた凹部１６Ｂは、第１方向Ｄ１から見て、集電板５Ｃに設けられた流路５ａの入口５ｂと隣り合うように設けられている。凹部１６Ｂは、第１方向Ｄ１から見て、複数の入口５ｂと隣り合うように第３方向Ｄ３に沿って延在している。

係合部分１４を介して一対の凹部１７とそれぞれ隣り合う両端の凹部１６Ａには、凹部１６Ａ内に溜まった水を抜くための液体排出口１６ｄが設けられている。液体排出口１６ｄは、底壁１６ｃを第１方向Ｄ１において貫通する貫通孔である。本発明者らの調査によれば、凹部１７と隣り合う両端の凹部１６Ａには、中央の凹部１６Ａよりも水が溜まり易いことが分かった。これは、モジュール積層体２の中央部よりも外側部分で蓄電モジュール３の温度変化が大きくなり、結露が生じ易いためと考えられる。また、冷却用流体の流量が、第３方向Ｄ３の中央部に設けられた流路５ａよりも両端部に設けられた流路５ａで大きくなり、水滴が飛ばされ易いためとも考えられる。

凹部１７は、第２方向Ｄ２で互いに対向している側壁と、底壁とを有している。一対の凹部１７は、各縁部１０の第３方向Ｄ３の一対の端部に配置されている。一対の凹部１７の間には、複数の係合部分１４及び複数の凹部１６が配置されている。一対の凹部１７は、第２方向Ｄ２において一対の検出素子１２に対応する位置に設けられている。すなわち、各凹部１７の第２方向Ｄ２の位置範囲は、対応する検出素子１２の第２方向Ｄ２の位置範囲と重なっている。

図７に示されるように、本体部１１は、第１方向Ｄ１の内側に開口する複数の凹部１８を有している。複数の凹部１８は、様々な形状を有している。凹部１６、凹部１７及び凹部１８は、拘束板８の肉盗み部（薄肉部）として機能している。

図２及び図８に示されるように、各絶縁板２０は、モジュール積層体２と本体部１１との間に配置された底部２０ａと、モジュール積層体２と側壁１６ａとの間に配置された一対の側部２０ｂとを有している。絶縁板２０Ａの底部２０ａは、集電板５Ａと本体部１１とに接触して配置されている。絶縁板２０Ｂの底部２０ａは、集電板５Ｂと本体部１１とに接触して配置されている。

底部２０ａは、矩形板状であり、第２方向Ｄ２及び第３方向Ｄ３に沿って配置されている。一対の側部２０ｂは、底部２０ａの第２方向Ｄ２の両端部に接続され、第１方向Ｄ１に延在している。各側部２０ｂは、側壁１６ａと第２方向Ｄ２において対向している。側部２０ｂは、第１方向Ｄ１において側壁１６ａの全体を覆う高さ（第１方向Ｄ１の長さ）を有している。すなわち、側部２０ｂの第１方向Ｄ１における高さは、側壁１６ａの第１方向Ｄ１における高さ以上である。各側部２０ｂは、第３方向Ｄ３に沿って延在し、凹部１７の側壁及び係合部分１４とも第２方向Ｄ２で対向している。各側部２０ｂは、第３方向Ｄ３において縁部１０の全体を覆う長さを有している。

次に、本実施形態に係る蓄電装置１の作用及び効果について説明する。

蓄電装置１では、拘束板８の縁部１０は、第１方向Ｄ１の内側に開口する凹部１６を有している。凹部１６には液体排出口１６ｄが設けられているので、凹部１６に水滴が溜まることが抑制される。モジュール積層体２と拘束板８の間に配置された絶縁板２０は、モジュール積層体２と拘束板８の本体部１１との間に配置された底部２０ａだけでなく、モジュール積層体２と凹部１６の側壁１６ａとの間に配置された側部２０ｂを有している。側部２０ｂの第１方向Ｄ１における高さは、側壁１６ａの第１方向Ｄ１における高さ以上である。このため、仮に凹部１６に水滴が溜まったとしても、凹部１６の側壁を超えてモジュール積層体２側に侵入することが絶縁板２０によって抑制される。以上により、蓄電モジュール３間で短絡が生じることが抑制される。

モジュール積層体２は、第１方向Ｄ１において互いに隣り合う蓄電モジュール３間に設けられた集電板５Ｃを有し、集電板５Ｃには、流路５ａが設けられている。凹部１６は、第１方向Ｄ１から見て、流路５ａの出口５ｃと第２方向Ｄ２において隣り合うように設けられていている。このため、水滴が冷却用流体により出口５ｃから飛ばされ、出口５ｃと隣り合う凹部１６に溜まり易い。よって、液体排出口１６ｄ及び絶縁板２０の構成がより有効である。

流路５ａは、第３方向Ｄ３に沿って複数配列されており、凹部１６は、第１方向Ｄ１から見て、複数の出口５ｃと第２方向Ｄ２において隣り合うように第３方向Ｄ３に沿って延在していている。このため、凹部１６には、水滴が更に溜まり易い。よって、液体排出口１６ｄ及び絶縁板２０の構成がより一層有効である。

封止体５２は、外周面６２ａに設けられ、電極積層体５１の外側に向けて張り出す庇部６４を有する。このため、凹部１６には、庇部６４によって水滴が更に溜まり易い。よって、液体排出口１６ｄ及び絶縁板２０の構成がより有効である。

液体排出口１６ｄは、凹部１６の底壁１６ｃを第１方向Ｄ１において貫通する貫通孔である。このため、液体排出口１６ｄが凹部１６の側壁１６ａ，１６ｂに設けられている場合に比べて、凹部１６に水滴が溜まり難い。

本開示は上記実施形態に限定されない。

上記実施形態では、液体排出口１６ｄは、底壁１６ｃに設けられているが、第２方向Ｄ２の外側（モジュール積層体２の反対側）に配置された側壁１６ｂに設けられていてもよい。この場合、液体排出口１６ｄは、側壁１６ｂを第２方向Ｄ２に貫通する貫通孔であってもよい。

上記実施形態では、拘束板８Ｂが拘束板８Ａ及びモジュール積層体２より重力方向の下側に配置されるが、拘束板８Ｂが拘束板８Ａ及びモジュール積層体２より重力方向の上側に配置されてもよい。この場合、拘束板８Ａに液体排出口１６ｄが設けられる。一対の拘束板８の両方に液体排出口１６ｄが設けられてもよい。上記実施形態では、凹部１７と隣り合う両端の凹部１６Ａに液体排出口１６ｄが設けられ、中央の凹部１６Ａには液体排出口１６ｄが設けられていないが、全ての凹部１６Ａに液体排出口１６ｄが設けられていてもよい。

上記実施形態では、外面１０ａは、外面１１ａよりも第１方向Ｄ１の内側に位置しているが、外面１０ａは、外面１１ａと同一平面上に位置していてもよいし、外面１１ａよりも第１方向Ｄ１の外側に位置していてもよい。内面１０ｂは、内面１１ｂよりも第１方向Ｄ１の内側に位置しているが、内面１０ｂは、内面１１ｂと同一平面上に位置していてもよいし、内面１１ｂよりも第１方向Ｄ１の外側に位置していてもよい。

上記実施形態では、第１方向Ｄ１から見た集電板５の面積は、蓄電モジュール３の面積よりも小さいが、放熱性の向上の観点から、蓄電モジュール３の面積と同一であってもよく、蓄電モジュール３の面積よりも大きくてもよい。

絶縁板２０は、底部２０ａの第３方向Ｄ３の両端部に接続され、第１方向Ｄ１に延在する一対の側部を更に有する箱形状であってもよい。封止体５２は、庇部６４及びリブ６５を有していなくてもよい。

１…蓄電装置、２…モジュール積層体、３…蓄電モジュール、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…集電板、５ａ…流路、５ｂ…入口、５ｃ…出口、８，８Ａ，８Ｂ…拘束板、１０…縁部、１１…本体部、１６，１６Ａ，１６Ｂ…凹部、１６ａ…側壁、１６ｃ…底壁、１６ｄ…液体排出口、２０，２０Ａ，２０Ｂ…絶縁板、２０ａ…底部、２０ｂ…側部、５１…電極積層体、５１ａ…側面、５２…封止体、５３…セパレータ、６２ａ…外周面、６４…庇部、Ｖ…内部空間。

Claims (5)

1. 第１方向において積層された複数の蓄電モジュールを有するモジュール積層体と、
   前記第１方向において前記モジュール積層体上に積層された絶縁板と、
   前記第１方向において前記絶縁板上に積層され、前記モジュール積層体及び前記絶縁板に拘束荷重を付加する拘束板と、を備え、
   前記拘束板は、前記モジュール積層体の重力方向の下側に配置され、前記第１方向から見て前記モジュール積層体と重なる本体部と、前記第１方向から見て前記モジュール積層体と隣り合う縁部と、を有し、
   前記縁部は、前記第１方向の内側に開口する凹部を有し、
   前記凹部は、前記第１方向に直交する第２方向で前記モジュール積層体と対向する側壁を有し、
   前記絶縁板は、前記モジュール積層体と前記本体部との間に配置された底部と、前記モジュール積層体と前記側壁との間に配置された側部と、を有し、
   前記側部の前記第１方向における高さは、前記側壁の前記第１方向における高さ以上であり、
   前記凹部には、液体排出口が設けられている、
   蓄電装置。
2. 前記モジュール積層体は、隣り合う前記蓄電モジュール間に設けられた集電板を有し、
   前記集電板には、前記第１方向に直交する第２方向に延在し、冷却用流体が流入する入口と、前記冷却用流体が流出する出口と、を有する流路が設けられており、
   前記凹部は、前記第１方向から見て、前記出口と隣り合うように設けられている、
   請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記流路は、前記第１方向と前記第２方向とに直交する第３方向に沿って複数配列されており、
   前記凹部は、前記第１方向から見て、複数の前記出口と隣り合うように前記第３方向に沿って延在している、
   請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記複数の蓄電モジュールのそれぞれは、セパレータを介して前記第１方向において積層された複数の電極を含む電極積層体と、前記電極積層体の前記第１方向に沿う側面を取り囲むとともに、隣り合う前記電極間に形成された内部空間を封止する封止体と、を有し、
   前記封止体は、前記第１方向に沿う外周面と、前記外周面に設けられ、前記電極積層体の外側に向けて張り出す庇部と、を有する、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
5. 前記液体排出口は、前記凹部の底壁を前記第１方向において貫通する貫通孔である、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電装置。

Images