WO2021039550A1 - 蓄電モジュール - Google Patents

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WO2021039550A1
WO2021039550A1 PCT/JP2020/031346 JP2020031346W WO2021039550A1 WO 2021039550 A1 WO2021039550 A1 WO 2021039550A1 JP 2020031346 W JP2020031346 W JP 2020031346W WO 2021039550 A1 WO2021039550 A1 WO 2021039550A1
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current collector
power storage
lead portion
storage module
foil
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English (en)
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地郎 村津
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to a power storage module.
  • This power storage module includes a plurality of cylindrical batteries, a positive electrode current collector plate, and a negative electrode current collector plate.
  • the positive electrode collector plate is used to connect the positive electrodes of a plurality of cylindrical batteries in parallel on one side in the axial direction of the cylindrical battery
  • the negative electrode current collector plate is used to connect a plurality of positive electrodes in the axial direction of the cylindrical battery. It is used to connect the negative electrodes of a cylindrical battery in parallel.
  • this power storage module By using a positive electrode current collector plate and a negative electrode current collector plate, this power storage module appropriately connects a plurality of cylindrical batteries in parallel to increase the battery capacity.
  • An object of the present disclosure is to provide a power storage module that can be compactly configured and can improve the handleability of a current collector plate.
  • the power storage module includes a power storage group including a plurality of power storage devices each having a first electrode and a second electrode, and a plate-shaped current collector that electrically connects the plurality of power storage devices and faces the power storage group.
  • the current collecting member is provided with a member, and the current collecting member is arranged side by side on an insulating substrate having a plurality of holes facing the electricity storage group and a first surface of the insulating substrate opposite to the surface facing the electricity storage group.
  • the first current collector foil and the second current collector foil are adjacent to each other in a direction parallel to the first surface among the plurality of current collector foils, which have the current collector foils of the above and insulating sheets provided on the plurality of current collector foils.
  • the electric foils are arranged apart from each other, and the insulating substrate has at least one or more holes overlapping between the first current collecting foil and the second current collecting foil when viewed from the height direction, and the first
  • the current collector foil has a tongue-shaped first lead portion that extends from the edge and is electrically connected to the first electrode of the power storage device through a hole in the insulating substrate, and the second current collector foil is from the edge. It has a tongue-shaped second lead portion that extends and is electrically connected to the second electrode of the power storage device through a hole in the insulating substrate, and the insulating sheet contains the first current collector foil and the second current collector foil. It extends to cover it.
  • the plurality of current collector foils are arranged side by side on the first surface of the insulating substrate opposite to the surface facing the power storage group, the plurality of current collector foils are arranged in the height direction. It can be arranged on only one side, and the power storage module can be configured compactly. Further, since the insulating sheet extends so as to cover the first and second current collecting foils, both the first and second current collecting foils can be fixed to the insulating sheet, and the first and second current collecting foils can be fixed. The second current collector foil can be handled integrally. Therefore, the handleability of the current collector foil can be improved in manufacturing the current collector member.
  • FIG. 2 is a plan view showing a partial excerpt of the insulating sheet portion in the region indicated by R1 when viewed from the side opposite to the battery side.
  • FIG. 2 is a plan view showing a partial excerpt of the current collector foil in the region indicated by R1 when viewed from the side opposite to the battery side.
  • FIG. 2 is a plan view showing a partial excerpt of the insulating substrate portion in the region indicated by R1 when viewed from the side opposite to the battery side.
  • the X direction which is the first direction, indicates an arrangement direction in which two or more cylindrical batteries 11 belonging to each row are arranged with respect to the cylindrical batteries 11 arranged in a plurality of rows. ..
  • the Y direction indicates an orthogonal direction orthogonal to the arrangement direction
  • the Z direction indicates the height direction of the power storage module 1.
  • the X, Y, and Z directions are orthogonal to each other.
  • the power storage device may be a square secondary battery or a capacitor, but in this embodiment, the case where the power storage device is a cylindrical secondary battery will be described as an example.
  • abbreviation when used in this specification, it is used in the same meaning as the word “roughly speaking”, and the requirement "abbreviation” is used if the person looks like “abbreviation”. It is filled. For example, the requirement of a substantially circular shape is met if a person looks roughly circular.
  • the components not described in the independent claims indicating the highest level concept are arbitrary components and are not essential components.
  • FIG. 1 is a partial perspective view of the power storage module 1 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the power storage module 1 includes a power storage group 10, a first holder 20, a second holder (not shown), and a current collector 30.
  • the power storage group 10 has a plurality of cylindrical secondary batteries (hereinafter, simply referred to as batteries) 11 as an example of the plurality of power storage devices.
  • the battery 11 has, for example, an electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are wound around a separator, a cylindrical outer can containing the electrode group together with an electrolytic solution, and an opening of the outer can electrically formed with the outer can. It has a sealing body that seals in an insulated state.
  • the outer can is electrically connected to the negative electrode of the electrode group, and the sealing body is electrically connected to the positive electrode.
  • An insulating gasket is arranged between the outer peripheral surface of the sealing body and the inner peripheral surface of the open end of the outer can. The open end of the outer can, together with the gasket, bends toward the inside of the outer can and covers the outer peripheral edge of the sealing body.
  • the first holder 20 is arranged so as to cover the bottom of the outer can of the battery 11.
  • the first holder 20 is open to the battery 11 side and has the same number of first accommodating portions as the number of batteries 11, and each first accommodating portion corresponds to an end portion of the battery 11 opposite to the positive electrode side. It has a concave shape.
  • the second holder is arranged on the sealing plate side of the battery 11.
  • the second holder accommodates the sealing body of the battery 11 and the opening of the outer can, and has the same number of second accommodating portions as the number of the batteries 11.
  • the second accommodating portion extends from the inner peripheral surface facing the outer peripheral surface of the outer can toward the inside of the second accommodating portion and forms a part of the peripheral edge portion on the end surface of the battery 11 on the sealing body side.
  • the number of first and second accommodating units may be larger than the number of power storage devices.
  • FIG. 2 is a plan view of the current collector member 30, and FIG. 3 is a bottom view of the current collector member 30 as viewed from the power storage group side.
  • the dotted line represents the edge of the insulating sheet 70
  • the hatched area of the point is the area where the current collecting foil 50 exists
  • the hatched area of the diagonal line is the area where the insulating substrate 40 exists.
  • the current collecting member 30 has a plate shape, and has an insulating substrate 40, a plurality of metal current collecting foils 50, and an insulating sheet 70.
  • the insulating substrate 40, the current collecting foil 50, and the insulating sheet 70 are arranged so as to be laminated, and the current collecting member 30 has a three-layer structure.
  • the insulating substrate is made of an insulating material and has a plate shape.
  • the rigidity of the insulating substrate is higher than the rigidity of the insulating sheet 70.
  • the insulating substrate 40 faces the electricity storage group 10, and the three layers are arranged in the order of the insulating substrate, the plurality of current collector foils, and the insulating sheet 70 from the side closer to the electricity storage group 10.
  • the insulating substrate 40 is composed of, for example, a glass composite substrate, a glass epoxy substrate, a Teflon (registered trademark) substrate, an alumina (ceramics) substrate, a PC (polycarbonate) substrate, an acrylic substrate, a composite substrate, or the like.
  • the insulating substrate 40 preferably has heat resistance equivalent to that of the glass epoxy substrate, or has heat resistance equal to or higher than that of the glass epoxy substrate.
  • the plurality of current collector foils 50 are made of metal foil, for example, aluminum foil, copper foil, or the like.
  • the plurality of current collector foils 50 are arranged side by side on the first surface of the insulating substrate 40 on the opposite side of the surface facing the storage group 10.
  • the insulating sheet 70 may be made of any sheet having an insulating property, and is made of, for example, a PET (polyethylene terephthalate) film, a PC (polycarbonate) film, a polyimide film, a fluorine film, or the like.
  • the insulating sheet 70 is more flexible than the insulating substrate 40.
  • the insulating sheet 70 has an integral structure, is arranged on the side opposite to the insulating substrate side of the plurality of current collector foils, and is arranged so as to cover the surface of the plurality of current collector foils 50 opposite to the storage group 10. To. All of the plurality of current collector foils 50 are attached to the insulating sheet 70 with an adhesive or the like.
  • a structure in which a plurality of current collector foils 50 and an insulating sheet 70 are integrated can be formed, for example, by adhering an integrated sheet-shaped conductive foil to the insulating sheet 70 and then etching the conductive foil into a predetermined shape.
  • the structure in which the plurality of current collector foils 50 and the insulating sheet 70 are integrated is fixed by being attached to the insulating substrate 40 on the side opposite to the storage group 10 side by, for example, an adhesive or double-sided tape, and as a result, the insulating substrate is fixed. 70, a plurality of current collecting foils 50, and an insulating sheet 70 are integrally integrated to form a current collecting member 30. Further, the insulating substrate 40 is adhered to a second holder (not shown) and fastened with screws. As a result, the current collector 30, the power storage group 10, and the first and second holders are integrally integrated to form the main part of the power storage module.
  • the main part of the power storage module may be housed in a case (not shown) in a positioned state.
  • FIG. 4 is a plan view showing a partial excerpt of the current collector member of FIG. 5 is a plan view showing a partial excerpt of the insulating sheet 70 portion in the region shown by R1 in FIG. 2 when viewed from the side opposite to the battery 11 side
  • FIG. 6 is a plan view showing R1 in FIG. It is a top view which shows the part of the current collector foil 50 part in the region shown by (2) excerpted partially when viewed from the side opposite to the battery 11 side.
  • FIG. 7 is a plan view showing a partial excerpt of the insulating substrate 40 portion in the region shown by R1 in FIG. 2 when viewed from the side opposite to the battery 11 side.
  • FIG. 8 is a plan view showing the structure of the current collector foil 50 in the current collector member 30.
  • the plurality of current collector foils 50 included in the power storage module 1 are orthogonal to the arrangement direction (X direction) in which the batteries 11 in each row are arranged in the batteries 11 arranged in a plurality of rows. It is located at intervals in the Y direction).
  • the plurality of current collector foils 50 are arranged apart from each other in the Y direction (included in the direction parallel to the first surface), and include the first current collector foil 51 and the second current collector foil 52 adjacent to each other in the Y direction. ..
  • the gap 55 provided between the first current collecting foil 51 and the second current collecting foil 52 includes a plurality of elongated linear first regions 55a arranged at intervals and two adjacent first regions 55a. It includes a plurality of second regions 55b that communicate with both of the above and overlap at least a part of the axial end surface (for example, the top surface of the sealing body) of the battery 11 in the height direction (Z direction).
  • the insulating substrate 40 has at least one or more through holes that overlap between the first current collecting foil 51 and the second current collecting foil 52 when viewed from the Z direction. At least a part of each through hole of the insulating substrate 40 overlaps the second region 55b when viewed from the Z direction.
  • the first current collecting foil 51 has a tongue-shaped first lead portion 57 that extends from the edge and is electrically connected to the positive electrode as the first electrode of the battery 11 through the through hole of the insulating substrate 40.
  • the second current collecting foil 52 has a tongue piece-shaped second lead portion 58 extending from the edge and passing through a through hole of the insulating substrate 40 to electrically connect to the negative electrode as the second electrode of the battery 11. ..
  • a part of the edge of the second region 55b is defined by the edge of the first lead portion 57 and the edge of the second lead portion 58. As shown in FIGS.
  • the insulating sheet 70 has a through hole 71 in which at least a part thereof overlaps the second region 55b when viewed from the Z direction, and as shown in FIGS. 6 and 7, the insulating substrate has an insulating substrate.
  • Reference numeral 40 denotes a through hole 41 in which at least a part thereof overlaps with the second region 55b when viewed from the Z direction.
  • the insulating sheet 70 has a tongue piece-shaped lead protection portion 89 that overlaps all of the first lead portion 57 and all of the second lead portions 58 when viewed from the Z direction.
  • Part 39a, 39b of the through hole 39 exists.
  • the first lead portion 57, the second lead portion 58, and the lead protection portion 89 project inside the through hole 39 of the current collecting member 30.
  • the insulating sheet 70 covers the entire surface of the current collector foil 50 on the side opposite to the storage group 10 side. As a result, the current collector foil 50 can be reliably insulated from the outside.
  • the positive electrode of the battery 11 is the first.
  • a part of the peripheral edge of the outer can that overlaps the tip of the lead portion 57 and constitutes the negative electrode of the battery 11 overlaps the tip of the second lead portion 58.
  • the through hole 41 of the insulating substrate 40 is formed from both the through hole 71 and the second region 55b in a region other than the roots of the first and second lead portions 57 and 58. Is also getting bigger. Therefore, the first and second lead portions 57, 58 can be easily pushed down toward the battery 11, and the end face portion of the battery 11 exposed to the current collector foil 50 side through the through hole 41 can be widened. As a result, the first lead portion 57 can be reliably and easily welded to the positive electrode of the battery 11, and the second lead portion 58 can be reliably and easily welded to the negative electrode of the battery 11. As described above, the flexibility of the insulating sheet 70 is higher than the flexibility of the insulating substrate 40. Therefore, when the first and second lead portions 57,58 are pushed down, the insulating sheet 70 can be easily pushed down so as to follow the first and second lead portions 57,58.
  • the circuit portion of the power storage module 1 has a circuit structure in which five batteries 11 (see FIG. 1) are connected in parallel and three are connected in series.
  • the power storage module 1 has a large capacity by connecting a plurality of batteries 11 in parallel in this way. Further, by connecting a plurality of structures in which a plurality of batteries 11 are connected in parallel in series, the electromotive force, that is, the voltage of the supplied electric power is increased.
  • the power storage module 1 has a potential of a high potential side current collector plate 90 (see FIG. 1) that is electrically connected to the current collector foil 50 having the smallest potential and is adhered to the insulating substrate 40. It has a low-potential side current collector plate (not shown) that is electrically connected to the largest current collector foil 50 and is adhered to the insulating substrate 40. The electric power generated by the power storage module 1 is taken out to the outside by using the low potential side current collector plate 90 and the high potential side current collector plate 90.
  • a plurality of current collector foils 50 are arranged side by side on the first surface of the insulating substrate 40 opposite to the surface facing the power storage group 10.
  • the electric foil 50 can be arranged on only one side in the Z direction, and the power storage module 1 can be made compact and highly productive.
  • the integrated insulating sheet 70 extends so as to cover all the current collecting foils 50 arranged discretely, all the current collecting foils 50 can be fixed to the integrated insulating sheet 70. All current collector foils 50 can be handled integrally.
  • an insulating sheet holding a plurality of current collecting foils can be obtained by processing a laminate of one insulating sheet 70 and one conductive foil, a plurality of current collecting foils can be obtained from the individual conductive foils.
  • the productivity is higher than the manufacturing method in which these multiple current collector foils are attached to the insulating substrate. Therefore, the handleability of the current collector foil 50 can be improved, and the productivity of the current collector member and thus the power storage module is improved.
  • the side of the current collector foil 50 opposite to the storage group 10 side is covered with the insulating sheet 70, the current collector foil 50 can be reliably insulated from the outside, and mechanical strength can be ensured.
  • the holes in the insulating sheet may be processed after the plurality of current collecting foils are obtained.
  • the plurality of second lead portions 58 include one or more linear lead portions 81 extending linearly in a plan view when viewed from the height direction, and a substantially U-shape. Includes one or more bent lead portions 82 that are bent in. A part of the second region 55b is defined by the edge of the bent lead portion 82. The root side of the bent lead portion 82 extends in the X direction.
  • the first lead portion 57 which is electrically connected to the bent lead portion 82 and is closest to the bent lead portion 82, is one of the X directions so as to move away from the bent lead portion 82 toward the root side of the bent lead portion 82 in the Y direction.
  • the inclined lead portion 88 includes the inclined portion 88a that is inclined to the side. Further, as shown in FIG. 8, the first current collector foil 51 having the inclined lead portion 88 has a pair of bottomed slits 95, 96 on the root side of the inclined lead portion 88 and on both sides in the X direction. Next, this configuration will be described.
  • FIG. 9 is a plan view showing a part of the adjacent current collector foils 50 of the power storage module 1. Since the lead portion serves as a fuse that blows when an overcurrent flows, a predetermined length is required to ensure that the blow occurs when an overcurrent flows.
  • the second lead portion 58 is a bent lead portion 82 that bends in a substantially U shape in a plan view when viewed from the height direction. In comparison with the case where the second lead portion extends linearly due to the bent lead portion 82, the bent lead portion is formed from the root of the bent lead portion 82 as shown by the arrow A in FIG.
  • the current collection path to the root of the first reed portion 57 connected in series to the 82 can be shortened. Therefore, the current collecting resistance between the root of the bent reed portion 82 and the first lead portion 57 connected in series to the bent reed portion 82 can be reduced, and the energy efficiency of the power storage module 1 can be increased.
  • the power storage module 1 may be used for power supply in electric bicycles and electric vehicles, and may be used in an environment where vibration is likely to occur.
  • the first lead portion 57 The root is easily damaged by vibration.
  • Slits 95 and 96 are formed on the root side of the first lead portion 57 in order to suppress damage to the first lead portion 57 against the background.
  • the first lead portion 57 is arranged between the slits 95 and 96.
  • the slits 95 and 96 extend the distance of the first lead portion 57. Therefore, the first lead portion 57 easily follows the height direction by vibration, the stress acting on the root of the first lead portion 57 is relaxed, and the first lead portion 57 is less likely to be damaged by vibration.
  • FIG. 10 is a plan view showing a partially excerpt of a current collecting foil in which slits 95 and 96 adjacent to the first lead portion 57 are extended in the Y direction in the current collecting member 30.
  • a pair of bottomed slits 395,396 arranged in the root side and both sides in the X direction of the first lead portion 357 extending linearly along the Y direction and extending in the Y direction are formed, they are collected.
  • the width of the local portion 377 between the adjacent second regions 355b in the electric foil 350 becomes smaller, the current collecting foil 350 becomes easier to cut at the local portion 377, and the parallel connection indicated by the arrow B in FIG. 10 may be cut. Occurs.
  • the first lead portion 57 which is electrically connected to the bent lead portion 82 and is closest to the bent lead portion 82, is in the X direction in the Y direction toward the root side of the bent lead portion 82.
  • the inclined lead portion 88 includes an inclined portion 88a that is inclined to one side. Therefore, even if the second region 55b forms the bent lead portion 82 and expands to one side in the X direction, the root of the inclined lead portion 88 can be arranged so as to be separated from the second region 55b, and the current collecting foil 50 can be formed. It is possible to suppress or prevent cutting. Therefore, according to the power storage module 1 showing a part of the current collector foil 50 in FIG.
  • the first lead portion 57 is an inclined lead portion 88 having an inclined portion 88a
  • the first lead portion 57 is not limited to this configuration.
  • FIG. 11 that is, the plan view corresponding to FIG. 8 in the electricity storage module 101 of the modified example
  • FIG. 12 that is, the plan view corresponding to FIG. 9 in the electricity storage module 101
  • all the portions of the inclined lead portion 188 may be inclined to one side in the X direction toward the root side of the bent lead portion in the Y direction.
  • two or more batteries 11 are arranged not only in the arrangement direction (X direction) but also in the orthogonal direction (Y direction) at intervals.
  • the layout may be.
  • the direction connecting the centers of the batteries facing in the substantially Y direction in the skipped row is defined as the current collecting direction.
  • the current collecting direction shown in the ⁇ direction coincides with the Y direction
  • the current collecting direction shown in the ⁇ direction is inclined by an acute angle with respect to the Y direction. Will be done.
  • the inclined lead portion is inclined so as to be separated from the root of the bent lead portion in the vicinity of the inclined lead portion in the alignment direction (X direction) with respect to the current collecting direction ( ⁇ direction). It may include an inclined portion. By inclining the inclined lead portion in this way, it is possible to prevent the width of the current collecting path between the nearby bent lead portion and the inclined lead portion from becoming narrow.
  • the current collector foil 50 is electrically connected to the bent reed portion 82 and the slits 95 and 96 are provided on both sides of the root of the nearest first reed portion has been described.
  • the configuration may not be adopted as shown below.
  • the insulating sheet 70 has a pair of bottomed slits 78,79 that overlap with a pair of bottomed slits 95,96 of the current collecting foil 50 when viewed from the Z direction.
  • the first and second lead portions 57, 58 are pushed down when they are welded to the electrodes of the battery 11, they are made to easily be pushed down following the push-down.
  • the insulating sheet does not have to have such a slit.
  • all the first lead portions may extend linearly without having an inclined portion.

Abstract

蓄電モジュールは、複数の蓄電装置を備える蓄電群と向かい合い、複数の貫通孔を有する絶縁基板、絶縁基板において蓄電群と向かい合う面の反対側にある第１面上に互いに間隔をおいて並んで配置される複数の集電箔、及び複数の集電箔を覆うように配置される絶縁シートを備える。複数の集電箔は、第１面と平行な方向に間隔をあけて隣り合う第１集電箔と第２集電箔を有する。第１集電箔は、縁から延びて絶縁基板の孔を挿通して電池の正極と電気的に接続した舌片状の第１リード部を有し、第２集電箔は、縁から延びて絶縁基板の孔を挿通して電池の負極と電気的に接続した舌片状の第２リード部を有する。

Description

蓄電モジュール
　本開示は、蓄電モジュールに関する。
　従来、蓄電モジュールとしては、特許文献１に記載されているものがある。この蓄電モジュールは、複数の円筒形電池、正極集電板、及び負極集電板を備える。正極集電板は、円筒形電池の軸方向の一方側で複数の円筒形電池の正極を並列接続するのに用いられ、負極集電板は、円筒形電池の軸方向の他方側で複数の円筒形電池の負極を並列接続するのに用いられる。この蓄電モジュールは、正極集電板、及び負極集電板を用いることで、複数の円筒形電池を適切に並列接続し、電池容量を大きくしている。
国際公開２０１８／００３４６８号
　正極集電板と負極集電板を、共に蓄電装置の高さ方向の一方側（同一の側）に配置すると、蓄電モジュールをコンパクトに構成できる。しかし、そのような構成を採用すると、集電箔を構成する正極集電板と負極集電板を互いに間隔をおいて配置する必要が生じるため、集電板を一体に形成できなくなり、集電板の取り扱い性が悪化する。本開示の目的は、コンパクトに構成でき、集電板の取り扱い性も向上できる蓄電モジュールを提供することにある。
　本開示に係る蓄電モジュールは、第１電極と第２電極とをそれぞれ有する複数の蓄電装置を含む蓄電群と、複数の蓄電装置をそれぞれ電気的に接続し蓄電群と対向する板状の集電部材とを備え、集電部材は、蓄電群と向かい合い、複数の孔を有した絶縁基板と、絶縁基板において、蓄電群と向かい合う面の反対側にある第１面上に並んで配置された複数の集電箔と、複数の集電箔上に設けられた絶縁シートとを有し、複数の集電箔のうち、第１面と平行な方向に隣り合う第１集電箔と第２集電箔は離間して配置され、絶縁基板は、高さ方向から見たときに少なくとも一部が第１集電箔と第２集電箔の間に重なる１以上の孔を有し、第１集電箔は、縁から延びて絶縁基板の孔を挿通して蓄電装置の第１電極と電気的に接続した舌片状の第１リード部を有し、第２集電箔は、縁から延びて絶縁基板の孔を挿通して蓄電装置の第２電極と電気的に接続した舌片状の第２リード部を有し、絶縁シートは、第１集電箔および第２集電箔を覆うように延在している。
　本開示に係る蓄電モジュールによれば、複数の集電箔が絶縁基板において蓄電群と向かい合う面の反対側にある第１面上に並んで配置されるので、複数の集電箔を高さ方向の一方側のみに配置でき、蓄電モジュールをコンパクトに構成できる。また、絶縁シートが第１集電箔および第２集電箔を覆うように延在しているので、第１及び第２集電箔の両方を絶縁シートに固定することができ、第１及び第２集電箔を一体に取り扱うことができる。よって、集電部材を作製する上で集電箔の取り扱い性も向上できる。
本開示の一実施形態に係る蓄電モジュールの部分斜視図である。 上記蓄電モジュールの集電部材の平面図である。 上記集電部材の下面図である。 図２の集電部材を部分的に抜粋して示した平面図である。 図２にＲ１で示す領域における絶縁シート部分を電池側とは反対側から見て部分的に抜粋して示した平面図である。 図２にＲ１で示す領域における集電箔を電池側とは反対側から見て部分的に抜粋して示した平面図である。 図２にＲ１で示す領域における絶縁基板部分を電池側とは反対側から見て部分的に抜粋して示した平面図である。 上記集電部材の集電箔の構造を示す平面図である。 上記蓄電モジュールの隣り合う集電箔の一部を示す平面図である。 変形例の蓄電モジュールにおける図９に対応する平面図である。 更なる変形例の蓄電モジュールに用いられる集電部材における集電箔の平面図である。 更なる変形例の蓄電モジュールにおける図９に対応する平面図である。 蓄電群における電池の配置のレイアウトの一例を示す平面図である。 蓄電群における電池の配置のレイアウトの他の例を示す平面図である。
　以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて新たな実施形態を構築することは当初から想定されている。また、以下の実施例では、図面において同一構成に同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、複数の図面には、模式図が含まれ、異なる図間において、各部材における、縦、横、高さ等の寸法比は、必ずしも一致しない。また、以下の説明及び図面において、第１方向であるＸ方向は、複列に配置された円筒形電池１１に関して、各列に所属する２以上の円筒形電池１１が並んでいる並び方向を示す。また、Ｙ方向は、並び方向に直交する直交方向を示し、Ｚ方向は、蓄電モジュール１の高さ方向を示す。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、互いに直交する。また、蓄電装置は、角形二次電池やキャパシタでもよいが、本実施例では、蓄電装置が、円筒形二次電池である場合を例に説明を行う。また、本明細書で、「略」という文言を用いた場合、「大雑把に言って」という文言と同じ意味合いで用いており、「略～」という要件は、人がだいたい～のように見えれば満たされる。例を挙げれば、略円形という要件は、人がだいたい円形に見えれば満たされる。また、以下で説明される構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素であり、必須の構成要素ではない。
　図１は、本開示の一実施形態に係る蓄電モジュール１の部分斜視図である。図１に示すように、蓄電モジュール１は、蓄電群１０、第１ホルダ２０、第２ホルダ（図示せず）、及び集電部材３０を備える。蓄電群１０は、複数の蓄電装置の一例としての複数の円筒形二次電池（以下、単に電池という）１１を有する。電池１１は、例えば、正極および負極をセパレータを介して巻回した電極群と、この電極群を電解液とともに収容した円筒状の外装缶と、この外装缶の開口を、外装缶と電気的に絶縁した状態で封止する封口体とを有する。外装缶は電極群の負極と電気的に接続し、封口体は正極と電気的に接続している。封口体の外周面と外装缶の開口端の内周面の間には絶縁性のガスケットが配置されている。外装缶の開口端は、ガスケットともに外装缶の内部に向かって屈曲し、封口体の外周縁上を覆っている。
　第１ホルダ２０は、電池１１の外装缶の底部を覆うように配置される。第１ホルダ２０は、電池１１側に開口すると共に電池１１の数と同じ数の第１収容部を有し、各第１収容部は、電池１１の正極側とは反対側の端部に対応する凹形状を有する。一方、第２ホルダは、電池１１の封口板側に配置される。第２ホルダは、電池１１の封口体や外装缶の開口を収容すると共に電池１１の数と同じ数の第２収容部を有する。第２収容部はそれぞれ、外装缶の外周面と面した内周面と、その内周面から第２収容部の内部に向かって延びるとともに電池１１の封口体側の端面における周縁部の一部に接触する高さ方向位置決め部とを有する。例えば、各電池１１の外装缶の底部側を第１収容部に収容すると共に、各電池１１の封口体側を第２収容部に収容することで、蓄電群１０における複数の電池１１が位置決めされる。なお、第１、第２収容部は、蓄電装置の数より多くてもよい。
　図２は、集電部材３０の平面図であり、図３は、蓄電群側から見た集電部材３０の下面図である。図２、図３において、点線は、絶縁シート７０の縁を表し、点のハッチング領域は、集電箔５０が存在する領域であり、斜線のハッチング領域は、絶縁基板４０が存在する領域である。集電部材３０は、板形状を有し、絶縁基板４０、複数の金属製の集電箔５０、及び絶縁シート７０を有する。絶縁基板４０、集電箔５０、及び絶縁シート７０は、積層するように配置され、集電部材３０は、３層構造を有する。絶縁基板は、絶縁性を有する材料で構成され、板形状を有する。絶縁基板の剛性は、絶縁シート７０の剛性よりも高くなっている。絶縁基板４０は、蓄電群１０と向かい合い、３層は、蓄電群１０側に近い側から、絶縁基板、複数の集電箔、及び絶縁シート７０の順に配置される。
　絶縁基板４０は、例えば、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板、テフロン（登録商標）基板、アルミナ（セラミックス）基板、ＰＣ（ポリカーボネート）基板、アクリル基板、又はコンポジット基板等で構成される。絶縁基板４０は、ガラスエポキシ基板と同等の耐熱性を有するか、又はガラスエポキシ基板以上の耐熱性を有すると好ましい。
　複数の集電箔５０は、金属箔で構成され、例えば、アルミニウム箔、又は銅箔等で構成される。複数の集電箔５０は、絶縁基板４０において、蓄電群１０と向かい合う面の反対側にある第１面上に並んで配置される。また、絶縁シート７０は、絶縁性を有する如何なるシートで構成されてもよく、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）フィルム、ＰＣ（ポリカーボネート）フィルム、ポリイミドフィルム、又はフッ素フィルム等で構成される。絶縁シート７０は、絶縁基板４０より可撓性が高い。この構成により絶縁シート７０上で複数の集電箔５０を得る際に、巻き出しや巻取りなどを行うこともできるようになるので、集電部材を作製する上で生産性が高まる。絶縁シート７０は、一体構造を有し、複数の集電箔における絶縁基板側とは反対側に配置され、複数の集電箔５０における蓄電群１０とは反対側の面を覆うように配置される。複数の集電箔５０の全ては、絶縁シート７０に接着剤等で貼り付けられている。複数の集電箔５０と絶縁シート７０が一体になった構造は、例えば、絶縁シート７０に一体のシート状の導電箔を接着した後、この導電箔を所定形状にエッチングすることで形成できる。
　複数の集電箔５０と絶縁シート７０が一体になった構造は、例えば接着剤や両面テープにより絶縁基板４０における蓄電群１０側とは反対側に貼り付けられて固定され、その結果、絶縁基板７０、複数の集電箔５０、及び絶縁シート７０が一体に統合され、集電部材３０が形成される。更には、絶縁基板４０は、図示しない第２ホルダに接着されると共に、ビス締めされる。これにより、集電部材３０、蓄電群１０、並びに第１及び第２ホルダが一体に統合され、蓄電モジュールの主要部が構成される。蓄電モジュールの主要部は、図示しないケースに対して位置決めされた状態でそのケース内に収容されていてもよい。
　図４は、図２の集電部材を部分的に抜粋して示した平面図である。また、図５は、図２にＲ１で示す領域における絶縁シート７０部分を電池１１側とは反対側から見て部分的に抜粋して示した平面図であり、図６は、図２にＲ１で示す領域における集電箔５０部分を電池１１側とは反対側から見て部分的に抜粋して示した平面図である。また、図７は、図２にＲ１で示す領域における絶縁基板４０部分を電池１１側とは反対側から見て部分的に抜粋して示した平面図である。また、図８は、集電部材３０における集電箔５０の構造を示す平面図である。
　図８に示すように、蓄電モジュール１が備える複数の集電箔５０は、複列に配置された電池１１において各列の電池１１が並んでいる並び方向（Ｘ方向）に直交する直交方向（Ｙ方向）に間隔をおいて位置している。複数の集電箔５０は、Ｙ方向（上記第１面と平行な方向に含まれる）に離間して配置され、Ｙ方向に隣り合う第１集電箔５１と第２集電箔５２を含む。
　第１集電箔５１と第２集電箔５２との間に設けられる間隙５５は、間隔をおいて配置される細長い線状の複数の第１領域５５ａと、隣り合う２つの第１領域５５ａの両方と連通すると共に高さ方向（Ｚ方向）に関して電池１１の軸方向の端面（例えば、封口体の頂面）の少なくとも一部に重なる複数の第２領域５５ｂとを含む。後述するが、絶縁基板４０は、Ｚ方向から見たときに少なくとも一部が第１集電箔５１と第２集電箔５２の間に重なる１以上の貫通孔を有し、より詳しくは、絶縁基板４０の各貫通孔の少なくとも一部は、Ｚ方向から見たときに第２領域５５ｂに重なる。
　第１集電箔５１は、縁から延びて絶縁基板４０の貫通孔を挿通して電池１１の第１電極としての正極に電気的に接続する舌片状の第１リード部５７を有する。また、第２集電箔５２は、縁から延びて絶縁基板４０の貫通孔を挿通して電池１１の第２電極としての負極に電気的に接続する舌片状の第２リード部５８を有する。第２領域５５ｂの縁の一部は、第１リード部５７の縁と、第２リード部５８の縁とで画定されている。図５及び図６に示すように、絶縁シート７０は、Ｚ方向から見たとき少なくとも一部が第２領域５５ｂに重なる貫通孔７１を有し、図６及び図７に示すように、絶縁基板４０は、Ｚ方向から見たとき少なくとも一部が第２領域５５ｂに重なる貫通孔４１を有する。
　図２～４に示すように、絶縁シート７０は、Ｚ方向から見たとき第１リード部５７の全てと第２リード部５８の全てに重なる舌片状のリード保護部８９を有する。貫通孔７１、第２領域５５ｂ、及び貫通孔４１の全てがＺ方向に重なることで生成される集電部材３０の貫通孔３９が存在し、リード保護部８９のＸ方向の両側の夫々には、貫通孔３９の一部分３９ａ,３９ｂが存在する。換言すると、第１リード部５７と第２リード部５８、及びリード保護部８９は、集電部材３０の貫通孔３９の内側に突出する。絶縁シート７０は、集電箔５０における蓄電群１０側とは反対側の表面を全て覆っている。これにより、集電箔５０を外部に対して確実に絶縁できる。
　更には、蓄電群１０、第１ホルダ２０、第２ホルダ（図示せず）、集電部材３０が一体に統合された状態で、高さ方向から見たとき、電池１１の正極は、第１リード部５７の先端部に重なり、電池１１の負極を構成する外装缶における周縁部の一部は、第２リード部５８の先端部に重なる。
　そのような背景において、図３に示すように、絶縁基板４０の貫通孔４１は、第１及び第２リード部５７,５８の根元以外の領域で、貫通孔７１及び第２領域５５ｂの両方よりも大きくなっている。したがって、第１及び第２リード部５７,５８を電池１１側に押し下げ易くなると共に、貫通孔４１を介して集電箔５０側に露出する電池１１の端面部分を広くできる。その結果、第１リード部５７を電池１１の正極に確実かつ容易に溶接でき、第２リード部５８を電池１１の負極に確実かつ容易に溶接できる。なお、上述のように、絶縁シート７０の可撓性は、絶縁基板４０の可撓性よりも高くなっている。よって、第１及び第２リード部５７,５８が押し下げられる際に、絶縁シート７０を第１及び第２リード部５７,５８に追随するように容易に押し下げることができる。
　図２に示すように、蓄電モジュール１の回路部分は、５つの電池１１（図１参照）を並列に接続した構造を、３つ直列に接続した回路構造を有する。蓄電モジュール１は、このように複数の電池１１を並列に接続することで容量を大きくしている。更には、複数の電池１１を並列に接続した構造を、複数直列に接続することで、起電力、すなわち、供給する電力の電圧が高くなるようにしている。
　詳述しないが、蓄電モジュール１は、電位が最も小さくなる集電箔５０に電気的に接続されると共に絶縁基板４０に接着された高電位側集電板９０（図１参照）と、電位が最も大きくなる集電箔５０に電気的に接続されると共に絶縁基板４０に接着された低電位側集電板（図示せず）とを有する。蓄電モジュール１で生成した電力は、この低電位側集電板９０と高電位側集電板を用いて外部に取り出されるようになっている。
　以上、本開示に係る蓄電モジュール１によれば、複数の集電箔５０が絶縁基板４０において蓄電群１０と向かい合う面の反対側にある第１面上に並んで配置されるので、複数の集電箔５０をＺ方向の一方側のみに配置でき、蓄電モジュール１をコンパクトで生産性に優れたものにできる。また、一体の絶縁シート７０が離散的に配置される全ての集電箔５０を覆うように延在しているので、全ての集電箔５０を一体の絶縁シート７０に固定することができ、全ての集電箔５０を一体に取り扱うことができる。また、１枚の絶縁シート７０と一枚の導電箔の積層体を加工することで複数の集電箔を保持した絶縁シートが得られるため、個々の導電箔から複数の集電箔を得て、これらの複数の集電箔を絶縁基板へ張り付ける製造方法より生産性が高まる。よって、集電箔５０の取り扱い性も向上でき、集電部材ひいては蓄電モジュールの生産性が向上する。更には、集電箔５０の蓄電群１０側とは反対側が絶縁シート７０で覆されているので、集電箔５０を外部に対して確実に絶縁でき、機械的な強度も確保できる。なお、絶縁シート上の導電箔をエッチングして複数の集電箔を得る場合、絶縁シートへの孔などの加工は、複数の集電箔を得た後に行ってもよい。
　再度、図２を参照して、複数の第２リード部５８には、高さ方向から見たときの平面視において、直線状に延在する１以上の直線リード部８１と、略Ｕ字状に屈曲している１以上の屈曲リード部８２が含まれる。また、第２領域５５ｂは、屈曲リード部８２の縁で一部の縁が画定されている。屈曲リード部８２の根元側はＸ方向に延びている。
　また、屈曲リード部８２に電気的に接続されていると共に最も近い第１リード部５７は、Ｙ方向に屈曲リード部８２の根元側に行くにしたがって屈曲リード部８２から離れるようにＸ方向の一方側に傾斜する傾斜部８８ａを含む傾斜リード部８８になっている。また、図８に示すように、傾斜リード部８８を有する第１集電箔５１は、傾斜リード部８８の根元側かつＸ方向の両側に一対の有底のスリット９５,９６を有する。次にこの構成について説明する。
　図９は、蓄電モジュール１の隣り合う集電箔５０の一部を示す平面図である。リード部は、過電流が流れたときに切断が生じるヒューズとしての役割を果たすので、過電流が流れたときに確実に切断が生じるように所定の長さが必要になる。ここで、図９に示すように、第２リード部５８を、高さ方向から見たときの平面視において略Ｕ字状に屈曲する屈曲リード部８２とする。この屈曲リード部８２により、第２リード部が直線状に延在している場合との比較において、図９に矢印Ａで示す経路のように、屈曲リード部８２の根元から、その屈曲リード部８２に直列接続される第１リード部５７の根元に至る集電経路を短くできる。したがって、屈曲リード部８２の根元と、その屈曲リード部８２に直列接続される第１リード部５７との集電抵抗を低減でき、蓄電モジュール１のエネルギー効率を高くできる。
　また、蓄電モジュール１は、電動自転車や電気自動車における電力供給の用途等で使用されることがあって、振動し易い環境下で使用されることがあるが、この場合、第１リード部５７の根元が振動で破損し易くなる。
　係る背景に対して第１リード部５７の破損を抑制するために、第１リード部５７の根元側にスリット９５、９６を形成している。スリット９５、９６の間に第１リード部５７が配置される。このスリット９５、９６により、第１リード部５７の距離が延びる。そのため、第１リード部５７が振動で高さ方向に追随し易くて、第１リード部５７の根元に作用する応力を緩和し、第１リード部５７が振動で破損しにくくなる。
　図１０は、集電部材３０において、第１リード部５７に隣接するスリット９５、９６をＹ方向に延ばした集電箔を部分的に抜粋して示した平面図である。図１０のようにＹ方向に沿って直線状の延びる第１リード部３５７の根元側かつＸ方向の両側に配置され、Ｙ方向に延びた一対の有底のスリット３９５,３９６を形成すると、集電箔３５０における隣り合う第２領域３５５ｂ間の局所部分３７７の幅が小さくなって、その局所部分３７７で集電箔３５０が切断し易くなり、図１０に矢印Ｂで示す並列接続が切断する虞が生じる。
　これに対し、本開示の蓄電モジュール１では、屈曲リード部８２に電気的に接続されていると共に最も近い第１リード部５７は、Ｙ方向に屈曲リード部８２の根元側に行くにしたがってＸ方向の一方側に傾斜する傾斜部８８ａ含む傾斜リード部８８になっている。したがって、第２領域５５ｂが屈曲リード部８２を形成することでＸ方向の一方側に拡がっていても、傾斜リード部８８の根元を第２領域５５ｂから離れるように配置でき、集電箔５０が切断することを抑制又は防止できる。よって、図９に集電箔５０の一部を示す蓄電モジュール１によれば、図１０に集電箔３５０の一部を示す変形例の蓄電モジュールとの比較において、ジュール熱の発生を抑制できて、蓄電モジュール１のエネルギー効率を高くできるだけでなく、第１リード部５７の破損及び集電箔５０の破損も抑制又は防止できるという顕著な作用効果を奏することができる。
　なお、本開示は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
　例えば、図９に示すように、第１リード部５７が傾斜部８８ａを有した傾斜リード部８８である場合について説明した。しかし、第１リード部５７はこの構成に限定されない。図１１、すなわち、変形例の蓄電モジュール１０１における図８に対応する平面図や、図１２、すなわち、蓄電モジュール１０１における図９に対応する平面図に示すように、傾斜リード部１８８の全ての部分が、Ｙ方向に屈曲リード部の根元側に行くにしたがってＸ方向の一方側に傾斜してもよい。
　また、蓄電群１０における電池１１の配置も、図１３に示す平面図のように、２以上の電池１１が並び方向（Ｘ方向）のみならず直交方向（Ｙ方向）にも間隔をおいて配置されるレイアウトでもよい。又は、図１４に示す平面図のように、２以上の電池１１が並び方向（Ｘ方向）に直交する直交方向（Ｙ方向）に対して鋭角で傾斜する方向に間隔をおいて配置されるレイアウトでもよい。
　更には、これらの蓄電群１０における複数の電池１１の平面図でのレイアウトにおいて、一つ飛ばしの列において略Ｙ方向に対向する電池の中心を結んだ方向を集電方向として定義したとする。このとき、図１３に示すレイアウトでは、α方向で示す集電方向が、Ｙ方向に一致する一方、図１４に示すレイアウトでは、α方向で示す集電方向が、Ｙ方向に対して鋭角だけ傾斜することになる。このように集電方向を定義した場合、上記傾斜リード部は、集電方向（α方向）に対して並び方向（Ｘ方向）にこの傾斜リード部近傍の屈曲リード部の根元から離れるように傾斜する傾斜部を含んでもよい。このように傾斜リード部を傾斜することにより、近傍の屈曲リード部とこの傾斜リード部との間の集電経路の幅が狭くなることを抑制することができる。
　また、集電箔５０において屈曲リード部８２に電気的に接続されていると共に最も近い第１リード部の根元の両側にスリット９５,９６が設けられる場合について説明した。しかし、次に示すようにその構成は採用されなくてもよい。
　なお、本実施例では、図５に示すように、絶縁シート７０が、Ｚ方向から見たときに集電箔５０一対の有底のスリット９５,９６に重なる一対の有底のスリット７８,７９を含む貫通孔７１を有するようにし、第１及び第２リード部５７,５８が電池１１の電極に溶接される際に押し下げられたとき、その押し下げに追随して押し下げられ易いようにしている。しかし、本変形例の場合、絶縁シートが、そのようなスリットを有さなくてもよい。また、本変形例によれば、全ての第１リード部が、傾斜部を有さず、直線状に延在してもよい。
　１,１０１　蓄電モジュール、　１０　蓄電群、　１１　電池、　２０　第１ホルダ、　３０　集電部材、　３９,４１,７１　貫通孔、　４０　絶縁基板、　５０,２５０　集電箔、　５１　第１集電箔、　５２　第２集電箔、　５５　第１集電箔と第２集電箔との間に設けられる間隙、　５５ａ　第１領域、　５５ｂ　第２領域、　５７,２５７　第１リード部、　５８　第２リード部、　６８　屈曲リード部において負極と電気的に接続されている部分、　７０　絶縁シート、　７８,７９　スリット、　８１　直線リード部、　８２,２８２　屈曲リード部、　８８,１８８　傾斜リード部、　８８ａ　傾斜部、　８９　リード保護部、　９０　高電位側集電板、　９５,９６　スリット。

Claims (10)

  1. 　第１電極と第２電極とをそれぞれ有する複数の蓄電装置を含む蓄電群と、
    　前記複数の蓄電装置をそれぞれ電気的に接続し前記蓄電群と対向する板状の集電部材とを備え、
    　前記集電部材は、
    　前記蓄電群と向かい合い、複数の孔を有した絶縁基板と、
    　前記絶縁基板において、前記蓄電群と向かい合う面の反対側にある第１面上に並んで配置された複数の集電箔と、
    　前記複数の集電箔上に設けられた絶縁シートとを有し、
    　前記複数の集電箔のうち、前記第１面と平行な方向に隣り合う第１集電箔と第２集電箔は離間して配置され、
    　前記絶縁基板は、高さ方向から見たときに少なくとも一部が前記第１集電箔と前記第２集電箔の間に重なる１以上の孔を有し、
    　前記第１集電箔は、縁から延びて前記絶縁基板の前記孔を挿通して前記蓄電装置の前記第１電極と電気的に接続した舌片状の第１リード部を有し、
    　前記第２集電箔は、縁から延びて前記絶縁基板の前記孔を挿通して前記蓄電装置の前記第２電極と電気的に接続した舌片状の第２リード部を有し、
    　前記絶縁シートは、前記第１集電箔および前記第２集電箔を覆うように延在している、
    　蓄電モジュール。
  2. 　前記絶縁シートは、前記絶縁基板より可撓性が高い、
    　請求項１に記載の蓄電モジュール。
  3. 　前記複数の蓄電装置は、前記第１面に沿って配列されるとともに、前記蓄電群と前記集電部材とが向かい合う方向において、前記集電部材側に前記第１電極および前記第２電極が設けられた、
    　請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。
  4. 　前記絶縁シートは、少なくとも一部が前記絶縁基板の孔と重なる孔を有する、
    　請求項１乃至３のいずれか１つに記載の蓄電モジュール。
  5. 　複数の蓄電装置は、複列に配置され、
    　前記第１集電箔と前記第２集電箔は、前記各列において２以上の前記蓄電装置が並んでいる並び方向に直交する直交方向に互いに間隔をおいて配置され、
    　前記第１集電箔と前記第２集電箔との間に設けられる間隙は、間隔をおいて配置される細長い線状の複数の第１領域と、隣り合う２つの前記第１領域の間に配置され、前記２つの第１領域の両方と連通すると共に前記高さ方向に関して前記蓄電装置の軸方向の端面の少なくとも一部に重なる複数の第２領域とを含み、
    　前記第２領域の縁の一部は、前記第１リード部の縁と、前記第２リード部の縁とで画定され、
    　複数の前記第２リード部には、前記高さ方向から見たときの平面視において略Ｕ字状に屈曲している１以上の屈曲リード部が含まれ、
    　前記屈曲リード部の根元側が第１方向に延びており、
    　前記屈曲リード部に電気的に接続されていると共に最も近い前記第１リード部は、前記根元側に行くにしたがって前記第１方向において前記第２リード部から離れるように傾斜する傾斜部を含む傾斜リード部になっている、
    請求項１乃至４のいずれか１つに記載の蓄電モジュール。
  6. 前記傾斜リード部を有する前記第１集電箔は、前記傾斜リード部の前記根元側かつ前記並び方向の両側に一対の有底のスリットを有する、
    　請求項５に記載の蓄電モジュール。
  7. 　前記傾斜リード部の全ての部分が、前記根元側に行くにしたがって前記第１方向に傾斜する、
    　請求項５に記載の蓄電モジュール。
  8. 　前記傾斜リード部の一部に前記傾斜部を有する、
    　請求項５に記載の蓄電モジュール。
  9. 　前記絶縁シートが、前記高さ方向から見たときに前記一対の有底のスリットに重なる一対の有底のスリットを含む孔を有する、
    　請求項６に記載の蓄電モジュール。
  10. 　前記絶縁シートが、それが有する孔の縁の一部を画定すると共に前記高さ方向から見たときに前記第１リード部の全てと前記第２リード部の全てと重なるリード保護部を有する、
    　請求項１乃至９のいずれか１つに記載の蓄電モジュール。
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