WO2022024893A1 - 蓄電モジュール - Google Patents

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WO2022024893A1
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power storage
storage module
storage device
terminal
negative electrode
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PCT/JP2021/027247
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English (en)
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地郎 村津
洋岳 荻野
裕史 高崎
達也 平野
恵督 永田
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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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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to a power storage module.
  • a power storage module is known as a power source provided with a plurality of power storage devices.
  • the power storage module disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of cylindrical batteries.
  • the sealing body is configured as a positive electrode terminal and the outer can is configured as a negative electrode terminal, and the negative electrode lead is bonded to the shoulder portion (crimped open end portion) of the outer can.
  • An object of the present disclosure is to provide a power storage module capable of securing a bonding region between a negative electrode and a negative electrode lead of a power storage device while ensuring an insulation distance between the positive electrode and the negative electrode lead of the power storage device.
  • the power storage module includes at least one cylindrical power storage device and a holder for holding one side of the power storage device, and a first terminal is attached to one end of the power storage device. And a second terminal is arranged, the second terminal is arranged outside the first terminal in the radial direction of the power storage device, and further includes a lead connected to the second terminal from the outside in the radial direction.
  • the holder has a regulatory section located inside at least a portion of the leads in the radial direction.
  • contact between the positive electrode lead and the negative electrode lead of the power storage device can be suppressed.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. It is a top view which shows the negative electrode lead of the power storage module which is another example of Embodiment. It is a perspective view of FIG.
  • FIG. 1 is a side sectional view showing a power storage module 10.
  • the side of the power storage module 10 and the power storage device 20 where the upper holder 30 as a holder holds the power storage device 20 will be described as the upper side in the vertical direction.
  • the upper holder 30 side may be the lower side of the power storage module 10.
  • the power storage module 10 is mainly used as a power source for power.
  • the power storage module 10 is used as a power source for electric devices driven by motors such as electric vehicles, electric tools, electric assisted bicycles, electric bikes, electric wheelchairs, electric three-wheeled vehicles, and electric carts.
  • motors such as electric vehicles, electric tools, electric assisted bicycles, electric bikes, electric wheelchairs, electric three-wheeled vehicles, and electric carts.
  • the use of the power storage module 10 is not limited, and it may be used as a power source for various electric devices used indoors and outdoors, such as cleaners, radios, lighting devices, digital cameras, and video cameras.
  • the power storage module 10 holds a plurality of cylindrical power storage devices 20, an upper holder 30 as a holder for holding the upper end side of the plurality of power storage devices 20, and a lower end side of the plurality of power storage devices 20, respectively.
  • a lower holder 40 (not shown) in which a positive electrode lead connected to a first terminal (positive electrode terminal) of the power storage device 20 is formed, and a second terminal (negative electrode terminal) of the power storage device 20.
  • a second current collector (not shown) on which the negative electrode lead 50 (see FIG. 2) is formed is provided as the lead connected to the). Details of the upper holder 30 and the negative electrode lead 50 will be described later.
  • FIG. 2 is a detailed view of part A in FIG.
  • each member will be described according to the radial direction and the circumferential direction of the cylindrical shape of the power storage device 20.
  • the power storage device 20 a cylindrical lithium ion secondary battery is used.
  • the power storage device 20 is not limited to the lithium ion secondary battery, and may be a nickel hydrogen battery, a capacitor, or the like.
  • a positive electrode terminal as a first terminal and a negative electrode terminal as a second terminal are arranged at the upper end portion, and the negative electrode terminal is arranged radially outside the positive electrode terminal. More specifically, the positive electrode terminal is configured on the top surface of the sealing body 26 described later. Further, the negative electrode terminal is configured at the crimped open end portion (hereinafter, shoulder portion 25C) of the outer can 25 described later.
  • the power storage device 20 includes, for example, an electrode group 24 in which a band-shaped positive electrode 21 and a band-shaped negative electrode 22 are wound via a band-shaped separator 23, and a cylindrical outer can 25 containing the electrode group 24 together with an electrolytic solution.
  • the sealing body 26 that seals the opening of the outer can 25 in an insulated state
  • the foil-shaped positive electrode tab 27 that electrically connects the positive electrode 21 and the sealing body 26, and the negative electrode 22 and the outer can 25 are electrically connected. It has a negative electrode tab (not shown) to connect to.
  • An insulating gasket 28 is arranged between the outer periphery of the sealing body 26 and the inner peripheral surface of the opening of the outer can 25.
  • An annular groove 25A is formed on the opening side of the outer peripheral surface of the outer can 25.
  • an annular convex portion 25B is formed on the inner peripheral surface of the corresponding outer can 25.
  • the gasket 28 and the sealing body 26 are arranged on the annular convex portion 25B in the outer can 25.
  • the shoulder portion 25C of the outer can 25 is crimped so as to fall toward the inside of the outer can 25 with the gasket 28 arranged on the inner peripheral side.
  • the opening of the outer can 25 is sealed by the sealing body 26 being vertically sandwiched by the crimped shoulder portion 25C and the convex portion 25B via the gasket 28.
  • the shoulder portion 25C does not have to have the above configuration.
  • the sealing body 26 has a terminal plate at the center of the sealing body 26 and a conductive joint portion arranged on the outermost periphery of the sealing body 26 in a state of being insulated from the terminal plate, and the opening end portion and this joint portion are welded together. By doing so, the opening of the outer can 25 may be sealed. At this time, the negative electrode lead 50 may be connected to the top surface of the joint portion.
  • the sealing body 26 may be provided with a current cutoff mechanism (CID) or an exhaust valve that bursts when the inside of the outer can 25 reaches a predetermined pressure or higher.
  • a current cutoff mechanism CID
  • an insulating plate 29 for insulating the electrode group 24 and the outer can 25 may be provided between the electrode group 24 and the convex portion 25B.
  • the positive electrode tab 27 may extend through a through hole formed in the insulating plate 29.
  • an insulating plate for insulating the electrode group 24 and the outer can 25 may be provided between the electrode group 24 and the bottom of the outer can 25.
  • the negative electrode tab may pass through a through hole formed in the insulating plate or may extend by bypassing the insulating plate.
  • the positive electrode terminal is configured on the top surface of the sealing body 26, and the positive electrode lead connected to the positive electrode current collector foil is joined.
  • the negative electrode terminal is configured on the crimped shoulder portion 25C of the outer can 25, and the negative electrode tab connected to the negative electrode current collecting foil is joined to the bottom portion of the outer can 25.
  • the negative electrode lead 50 is joined to the shoulder portion 25C of the outer can 25 from the radial outside of the power storage device 20.
  • FIG. 3 is a plan view of the upper holder 30 as viewed from below.
  • FIG. 4 is a detailed view (plan view) showing an excerpt of part B of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of the portion B of FIG. 4 as viewed from below.
  • FIG. 6 is a perspective view of the accommodating portion 31 of the upper holder 30 as viewed from above.
  • FIG. 7 is a side sectional view of the upper holder 30.
  • the upper holder 30 is a member that holds the upper end side of the plurality of power storage devices 20.
  • the upper holder 30 is formed of a thermoplastic resin.
  • the thermoplastic resin is roughly classified into general-purpose plastics and engineering plastics, and polyethylene, polypropylene, polyamide, ABS and the like are used.
  • the first current collector and the second current collector may be arranged side by side in a direction in which the top surface of the upper holder 30 expands.
  • the first current collector has a plurality of positive electrode leads and electrically connects a plurality of power storage devices 20, and the second current collector is connected to the negative electrode terminals of the plurality of power storage devices 20 and the plurality of power storage devices.
  • the device 20 may be electrically connected. Further, the first current collector and the second current collector may be laminated with each other via an insulating plate.
  • a plurality of accommodating portions 31 accommodating the upper end side of each power storage device 20 are formed on the bottom surface of the upper holder 30. By fitting the upper end side of the power storage device 20 into the accommodating portion 31, the upper end side of the power storage device 20 is held by the upper holder 30.
  • the accommodating portion 31 includes a ceiling portion 31A having a bottom surface facing the upper end surface of the power storage device 20 and a wall portion 31B having an inner peripheral surface facing the side peripheral surface of the power storage device 20. It is formed on the bottom surface of the upper holder 30 as a concave portion.
  • a notch 33 to be exposed and a regulation portion 34 located inside at least a part of the negative electrode lead 50 in the radial direction of the power storage device 20 are formed.
  • the opening 32 is a portion in which the ceiling portion 31A of the accommodating portion 31 is opened in a circular shape.
  • the diameter of the opening 32 is formed to be smaller than the inner diameter of the wall portion 31B. According to the opening 32, the top surface of the sealing body 26 of the power storage device 20 is exposed from the upper surface of the upper holder 30. Therefore, the top surface of the sealing body 26 and the positive electrode lead can be joined via the opening 32. Further, the bottom portion of the ceiling portion 31A may be in contact with the power storage device 20.
  • the cutout portion 33 is a portion formed by cutting out a part of the edge portion of the opening portion 32. According to the notch 33, a part of the shoulder portion 25C of the outer can 25 of the power storage device 20 can be exposed from the upper surface of the upper holder 30. It is preferable that the edge portion of the notch 33 on the upper surface of the upper holder 30 is formed with an inclined portion that is lowered toward the inside in the radial direction of the power storage device 20. As a result, the stress applied to the negative electrode lead when the negative electrode lead 50 is bent and comes into contact with the shoulder portion 25C can be reduced.
  • the top surface of the regulating portion 34 may be located at a position lower than the top surface of the region where the notch portion 33 is formed in the upper holder 30. With this configuration, the negative electrode lead 50 can be more easily accommodated in the notch 33.
  • the regulation unit 34 is a portion located inside at least a part of the negative electrode lead 50 in the radial direction of the power storage device 20.
  • the regulating unit 34 is a portion that regulates the negative electrode lead 50 so as not to move inward from the predetermined position in the radial direction.
  • the predetermined position is preferably the radial inner end position (open end position of the outer can 25) of the shoulder portion 25C of the outer can 25 of the power storage device 20.
  • the regulation portion 34 due to the regulation portion 34, not all of the negative electrode leads 50 need to be located on the shoulder portion 25C (outside the top surface of the sealing body). A part of the negative electrode lead 50 may overlap without contacting the top surface of the sealing body.
  • the negative electrode lead 50 includes a configuration in which the negative electrode lead 50 is housed in the window formed by the regulation portion 34 and the notch portion 33.
  • the regulating portion 34 is located inside the notch 33 in the radial direction, and is bridged over the surfaces of both sides of the notch 33 in the circumferential direction (the portion connected to both ends of the notch 33 in the ceiling portion 31A). It is formed.
  • the negative electrode lead 50 may be joined to the shoulder portion 25C of the outer can 25 in a state where the outer surface 34A of the regulating portion 34 and the negative electrode lead 50 are in contact with each other or slightly separated from each other in the radial direction of the power storage device 20.
  • the regulation unit 34 by restricting the negative electrode lead 50 to be located outside a predetermined position in the radial direction, the insulation distance between the top surface (positive electrode terminal) of the sealing body 26 of the power storage device 20 and the negative electrode lead 50. Can be secured. Further, when a conductive foreign substance enters from the outside of the upper holder 30, the risk of a short circuit between the top surface of the sealing body 26 and the negative electrode lead 50 due to the foreign substance or the like can be reduced.
  • the regulation unit 34 since the insulation distance from the top surface of the sealing body 26 can be secured, it is necessary to reduce the radial length of the negative electrode lead 50 in consideration of the insulation distance from the top surface of the sealing body 26. Therefore, the radial length of the negative electrode lead 50 can be sufficiently increased. As a result, it is possible to secure a joint region between the negative electrode lead 50 and the shoulder portion 25C (negative electrode terminal) of the outer can 25 of the power storage device 20.
  • the regulating portion 34 has an inclined portion 34B formed from the upper surface toward the outer surface 34A and falling in the radial direction of the power storage device 20 and lowering toward the outside.
  • the negative electrode lead 50 is brought into contact with the shoulder portion 25C in order to join the negative electrode lead 50 to the shoulder portion 25C of the outer can 25 by the inclined portion 34B, the negative electrode lead 50 is cut out using a joining tool or a jig. It becomes easy to accommodate in the portion 33.
  • the regulation unit 34 may have a bottom surface 34C, and the bottom surface 34C may be in contact with the power storage device 20.
  • the bottom surface 34C may be in contact with the shoulder portion 25C.
  • the wall portion 31B of the accommodating portion 31 has a pressing portion 35 that presses the side peripheral surface of the power storage device 20 toward the side where the regulation unit 34 is formed, and a side peripheral surface of the power storage device 20.
  • a support portion 36 for supporting is formed.
  • the power storage device 20 is pushed toward the side where the radial support portion 36 is formed, and the radial dimensions of the upper holder 30 and the power storage device 20 are formed.
  • the power storage device 20 can be unevenly distributed in the direction in which the pressing portion 35 pushes by absorbing the variation and the relative positional deviation between the upper holder 30 and the power storage device 20. Therefore, it is possible to prevent the shoulder portion 25C from being sufficiently exposed from the window defined by the notch portion 33 and the regulation portion 34 due to the dimensional tolerance and the assembly tolerance of the power storage device 20 and the upper holder 30.
  • the shoulder portion 25C and the negative electrode lead 50 due to the insufficient exposure amount. It should be noted that the variation in the exposure amount of the shoulder portion 25C from the notch portion 33 can be suppressed as compared with the configuration in which the pressing portion 35 is not provided even if the pressing portion 35 is used without the supporting portion 36.
  • the pressing portion 35 is a portion that presses the side peripheral surface of the outer can 25 of the power storage device 20 toward the side where the regulating portion 34 is formed in the circumferential direction at a position facing the regulating portion 34 in the circumferential direction. According to the pressing portion 35, the power storage device 20 is pressed to the side where the regulating portion 34 and the supporting portion 36 are formed in the radial direction. Therefore, the pressing unit 35 and the restricting unit 34 may be arranged on opposite sides of the power storage device 20. However, if a pushing force is generated toward the regulating portion 34, the pressing portion 35 does not necessarily have to be in a position symmetrical with respect to the central axis of the upper holder 30.
  • the pressing portion 35 is formed so as to extend downward from the ceiling surface of the recess 35A formed at the edge of the wall portion 31B of the accommodating portion 31. Therefore, the pressing portion 35 is located in the recess 35A or adjacent to the recess 35A. With such a configuration, it becomes easy to integrally mold the pressing portion formed on the upper holder 30. Further, on the upper surface of the upper holder 30, a through hole may be formed at a position adjacent to the pressing portion 35 when the upper holder 30 is viewed in a plan view. This through hole facilitates integral molding when the pressing portion 35 is molded using a mold.
  • the tip of the pressing portion 35 has a convex portion 35B protruding inward in the radial direction of the power storage device 20. The convex portion 35B is formed so as to project radially inward from the wall portion 31B of the accommodating portion 31 in a plan view. Further, a plurality of pressing portions 35 may be provided for one accommodating portion 31.
  • the support portion 36 is a portion that supports the side peripheral surface of the outer can 25 of the power storage device 20 at substantially the same position in the circumferential direction as the regulation portion 34.
  • the support portion 36 is formed as a groove shape along the vertical direction on the wall portion 31B of the accommodating portion 31.
  • the groove-shaped opening edge of the wall portion 31B of the accommodating portion 31 abuts on the side peripheral surface of the power storage device 20 to support the side peripheral surface of the outer can 25 of the power storage device 20.
  • the curvature of the inner peripheral surface of the wall portion 31B facing the power storage device 20 and the side peripheral surface of the power storage device 20 may be different.
  • the portion of the power storage device 20 accommodated in the support portion 36 can more reliably abut on the opening edge portion.
  • the curvature for example, the diameter of the inner peripheral surface of the wall portion 31B and the diameter of the side peripheral surface of the power storage device 20 can be made different.
  • the support portion 36 is not limited to the groove shape along the vertical direction.
  • it may be formed as a protrusion such as two ribs formed so as to project inward from the wall portion 31B of the accommodating portion 31 and formed along the vertical direction.
  • each protrusion abuts on the side peripheral surface of the power storage device 20 to support the side peripheral surface of the outer can 25 of the power storage device 20.
  • the support portion 36 may be provided at a plurality of locations on the wall portion 31B. Further, it does not have to be at substantially the same position in the circumferential direction of the power storage device. They may be separated from each other in the circumferential direction.
  • FIG. 8 is a perspective view of the accommodating portion 61 of the upper holder 60 as viewed from above.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. In FIG. 9, the shape of the power storage device 20 is omitted.
  • the upper holder 30 is a member that holds the upper end side of the plurality of power storage devices 20. Since the upper holder 60 has the same configuration as the upper holder 30 described above except for the regulating portion 64, only the regulating portion 64 will be described below. Specifically, the accommodating portion 61, the opening 62, the notch 63, the pressing portion 65, and the supporting portion 66 formed in the upper holder 60 are the accommodating portion 31, the opening formed in the upper holder 30 described above. It has the same configuration as the portion 32, the notch portion 33, the pressing portion 35, and the support portion 36.
  • the regulation unit 64 is located inside the power storage device 20 in the radial direction from at least a part of the negative electrode lead 50. In other words, the regulating unit 64 regulates the negative electrode lead 50 so as not to move inward from the predetermined position in the radial direction.
  • the predetermined position is preferably the radial inner end position (open end position of the outer can 25) of the shoulder portion 25C of the outer can 25 of the power storage device 20.
  • the restricting portion 64 is formed so as to extend from one of the ceiling portions 61A forming the notch portion 63 inside the notch portion 63 in the radial direction.
  • the regulating portion 64 is formed in the cutout portion 63 as a cantilever having the tip portion as a free end.
  • the gap between the tip of the regulating portion 64 and the other ceiling portion 61A is preferably smaller than the length of the regulating portion 64.
  • the negative electrode lead 50 is the shoulder portion 25C of the outer can 25 with the outer surface 64A of the regulating portion 64 and the tip portion 50A (see FIG. 6) of the negative electrode lead 50 in contact with each other or slightly separated in the radial direction of the power storage device 20. It may be joined to.
  • the insulation distance between the top surface (positive electrode) of the sealing body 26 of the power storage device 20 and the negative electrode lead 50 can be secured, and the negative electrode lead 50 and the power storage device can be secured. It is possible to secure a bonding region with the shoulder portion 25C (negative electrode) of the outer can 25 of 20.
  • the regulating portion 64 has an inclined portion 64B formed from the upper surface toward the outer surface 64A.
  • the regulation unit 64 has a bottom surface 64C that inclines downward toward the tip side.
  • the regulating portion 64 is formed so that the vertical position of the bottom surface 64C on the tip end side of the regulating portion 64 is located below the vertical position of the ceiling portion 61A.
  • the regulating unit 64 positively comes into contact with the top surface of the power storage device 20. Therefore, the regulating unit 64 can prevent the negative electrode lead 50 from slipping between the regulating unit 64 and the power storage device 20.
  • the vertical position of the bottom surface 64C on the tip side of the regulation unit 64 is located below the vertical position of the ceiling unit 61A, so that the bottom surface 64C of the regulation unit 64 stores electricity. It is possible to prevent the negative electrode lead 50 from coming into contact with the device 20 and slipping under the regulating portion 64.
  • the regulating portion 64 extends from one of the ceiling portions 61A and is formed, so that the tip of the regulating portion 64 is formed.
  • the side is slightly bent upward, and the bottom surface 64C of the regulation unit 64 can be prevented from coming into contact with the power storage device 20 and the negative electrode lead 50 from slipping under the regulation unit 64.
  • the bottom surface 64C on the tip end side protruded downward.
  • the bottom surface 64C on the root side of the regulating portion 64 may protrude downward.
  • the entire bottom surface 64C of the regulating portion 64 may be projected without being biased toward the tip end side or the root side. Further, if the regulating portion 64 is bent, it may have a shape that supports both ends instead of a cantilever shape unlike the regulating portion 64.
  • FIG. 10 is a plan view showing the negative electrode lead 70.
  • FIG. 11 is a perspective view of FIG.
  • the negative electrode lead 70 is a portion connected to the shoulder portion 25C (negative electrode terminal) of the outer can 25 of the power storage device 20 viewed from the cutout portion 33 of the upper holder 30.
  • the negative electrode lead 70 can be applied to either the power storage module 10 having the upper holder 30 or the power storage module 10 having the upper holder 60, but an example applied to the power storage module 10 having the upper holder 30 will be described below. ..
  • the negative electrode lead 70 has a joint portion 71 joined to the shoulder portion 25C (negative electrode terminal) of the outer can 25 of the power storage device 20, and the joint portion 71 is the main body of the second collector (not shown). ) With a connecting portion 72.
  • the joint portion 71 includes a wall portion 71A formed upright at both ends of the power storage device 20 in the circumferential direction (in a broad sense, the direction intersecting the radial direction).
  • the wall portion 71A is formed, for example, by bending.
  • the wall portion 71A may have separate members joined to both ends of the connecting portion 72 in the circumferential direction.
  • the vertical size of the wall portion 71A may be lower than the height protruding from the notch portion 33 on the top surface of the upper holder 60. Even if the size of the wall portion 71A in the vertical direction is smaller than the gap between the power storage device 20 and the regulation portion 64, the possibility of entering the gap can be reduced from the joint portion without the wall portion 71A. Further, if the size of the wall portion 71A in the vertical direction is larger than the gap, the possibility of entering the gap more remarkably can be reduced.
  • the wall portion 71A increases the vertical size (height) of the negative electrode lead 70, so that it is possible to prevent the negative electrode lead 70 from slipping into the gap. ..
  • the tip end portion (inner end side in the radial direction) of the joint portion 71 it is conceivable to bend the tip end portion (inner end side in the radial direction) of the joint portion 71 to form a wall portion at the tip end portion of the joint portion 71.
  • the negative electrode current collecting foil including the lead 70 is manufactured by punching from one metal foil, the tip of the joint portion 71 of the negative electrode lead 70 and the tip of the positive electrode lead are close to each other in the metal foil before punching. In many cases. In such a case, it may be difficult to form a wall portion at the tip end portion of the joint portion 71.
  • the negative electrode lead 70 is prevented from slipping under the regulation portion 34. be able to.

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Abstract

少なくとも一つの円筒形の蓄電装置(20)と、蓄電装置の上端側を保持する上ホルダ(30)と、を備え、蓄電装置の上端部には、正極端子(26)及び負極端子(25C)が配置され、負極端子は、蓄電装置の径方向において、正極端子よりも外側に配置され、負極端子に径方向の外側から接続される負極リード(50)をさらに備え、上ホルダは、径方向において負極リードの少なくとも一部より内側に位置する規制部(34)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、蓄電モジュールは、複数の蓄電装置を備える電源として公知である。例えば、特許文献1に開示される蓄電モジュールは、複数の円筒形電池を備える。この円筒形電池では、封口体が正極端子として構成されると共に外装缶が負極端子として構成され、外装缶の肩部(加締められた開口端部)に負極リードが接合される。
国際公開第2019/058938号
 上述した蓄電モジュールにおいて、外装缶の肩部に負極リードを溶接する際に、負極リードが外装缶の径方向内側にはみ出した場合には、負極リードと封口体との絶縁距離を保つことができないおそれがある。一方で、負極リードと封口体との絶縁距離を保つために、負極リードと外装缶との接合領域の径方向長さを小さくした場合には、接合するための十分な接合領域を確保することが困難となる。
 本開示の目的は、蓄電装置の正極と負極リードとの絶縁距離を確保しつつ、蓄電装置の負極と負極リードとの接合領域を確保することができる蓄電モジュールを提供することである。
 本開示の一態様である蓄電モジュールは、少なくとも一つの円筒形の蓄電装置と、蓄電装置の一側を保持するホルダと、を備え、蓄電装置の一側の端部には、第1の端子及び第2の端子が配置され、第2の端子は、蓄電装置の径方向において、第1の端子よりも外側に配置され、第2の端子に径方向の外側から接続されるリードをさらに備え、ホルダは、径方向においてリードの少なくとも一部より内側に位置する規制部を有する。
 本開示の一態様によれば、蓄電装置の正極と負極リードとの接触を抑制できる。
実施形態の一例である蓄電モジュールを示す側断面図である。 図1のA部を抜粋して示した詳細図である。 上ホルダを下側から見た平面図である。 図3のB部を抜粋して示した詳細図(平面図)である。 図4のB部の下側から見た斜視図である。 上ホルダの収容部と負極リードを上側から見た斜視図である。 上ホルダの側断面図である。 実施形態の他の一例である蓄電モジュールの上ホルダを上側から見た斜視図である。 図7のCC断面図である。 実施形態の他の一例である蓄電モジュールの負極リードを示す平面図である。 図10の斜視図である。
 以下、図面を用いて本開示の実施形態を説明する。以下で説明する形状、材料及び個数は例示であって、蓄電モジュールの仕様に応じて適宜変更することができる。
 図1を用いて、実施形態の一例である蓄電モジュール10について説明する。図1は、蓄電モジュール10を示す側断面図である。以下では、蓄電モジュール10及び蓄電装置20についてホルダとしての上ホルダ30が蓄電装置20を保持する側を上下方向の上側として説明する。しかし、上ホルダ30側が蓄電モジュール10の下側であってもよい。
 蓄電モジュール10は、主として動力用の電源として使用される。蓄電モジュール10は、例えば、電気自動車、電動工具、電動アシスト自転車、電動バイク、電動車椅子、電動三輪車、電動カート等のモータで駆動される電動機器の電源として使用される。ただし、蓄電モジュール10の用途は限定されることなく、例えば、クリーナー、無線機、照明装置、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の屋内外で使用される種々の電気機器の電源として使用されてもよい。
 図1では、蓄電モジュール10は、複数の円筒形の蓄電装置20と、複数の蓄電装置20の上端側をそれぞれ保持するホルダとしての上ホルダ30と、複数の蓄電装置20の下端側をそれぞれ保持する下ホルダ40と、蓄電装置20の第1の端子(正極端子)に接続される正極リードが形成される第1集電体(図示なし)と、蓄電装置20の第2の端子(負極端子)に接続されるリードとして負極リード50(図2参照)が形成される第2集電体(図示なし)とを備える。上ホルダ30及び負極リード50について詳細は後述する。
 図2を用いて、蓄電装置20について説明する。図2は、図1のA部の詳細図である。以下では、蓄電装置20の円筒形状の径方向及び周方向に従って各部材を説明する。
 蓄電装置20は、円筒形のリチウムイオン二次電池が用いられる。蓄電装置20は、リチウムイオン二次電池に限定されることなく、ニッケル水素電池、キャパシタ等であってもよい。
 蓄電装置20は、詳細は後述するが、上端部において第1の端子としての正極端子及び第2の端子としての負極端子が配置され、負極端子が正極端子よりも径方向外側に配置される。より具体的には、正極端子が後述する封口体26の頂面に構成される。また、負極端子が後述する外装缶25の加締められた開口端部(以下、肩部25C)に構成される。
 蓄電装置20は、例えば帯状の正極21と帯状の負極22とが帯状のセパレータ23を介した状態で巻回された電極群24と、電極群24を電解液と共に収容した円筒状の外装缶25と、外装缶25の開口を絶縁した状態で封止する封口体26と、正極21と封口体26とを電気的に接続する箔状の正極タブ27と、負極22と外装缶25とを電気的に接続する負極タブ(図示なし)とを有する。封口体26の外周と外装缶25の開口の内周面との間には、絶縁性のガスケット28が配置されている。
 外装缶25の外周面には、開口側に環状の溝部25Aが形成されている。この溝部25Aは、対応する外装缶25の内周面において環状の凸部25Bが形成される。ガスケット28及び封口体26は、外装缶25内において、この環状の凸部25B上に配置される。さらに、外装缶25の肩部25Cが、内周側にガスケット28を配置した状態で外装缶25の内側に向かって倒れるように加締められている。加締められた肩部25Cと凸部25Bとにより封口体26がガスケット28を介して上下方向に挟まれることにより、外装缶25の開口は封止される。なお、肩部25Cは、上記の構成である必要はない。例えば封口体26の中央部に端子板と、この端子板と絶縁された状態で封口体26の最外周に配置された導電性の接合部を有し、開口端部とこの接合部を溶接接合することで外装缶25の開口を封止してもよい。このとき、負極リード50は、接合部の頂面と接続してもよい。
 封口体26には、電流遮断機構(CID)や、外装缶25内が所定の圧力以上に達した場合に破裂する排気弁を設けてもよい。また、電極群24と凸部25Bとの間に電極群24と外装缶25とを絶縁するための絶縁板29を設けてもよい。絶縁板29が設けられる場合は、正極タブ27は絶縁板29に形成した貫通孔を通って延びてもよい。さらに、電極群24と外装缶25の底部との間に電極群24と外装缶25とを絶縁するための絶縁板を設けてもよい。負極タブは、絶縁板に形成した貫通孔を通っても、絶縁板を迂回して延びてもよい。
 蓄電装置20では、上述したように正極端子が封口体26の頂面に構成され、正極集電箔と接続される正極リードが接合される。また、蓄電装置20では、上述したように負極端子が外装缶25の加締められた肩部25Cに構成され、負極集電箔と接続される負極タブが外装缶25の底部と接合される。負極リード50は、蓄電装置20の径方向外側から外装缶25の肩部25Cに接合される。
 図3から図7を用いて、上ホルダ30について説明する。図3は、上ホルダ30を下側から見た平面図である。図4は、図3のB部を抜粋して示した詳細図(平面図)である。図5は、図4のB部を下から見た斜視図である。図6は、上ホルダ30の収容部31を上側から見た斜視図である。図7は、上ホルダ30の側断面図である。
 上ホルダ30は、複数の蓄電装置20の上端側を保持する部材である。上ホルダ30は、熱可塑性樹脂によって形成される。熱可塑性樹脂としては、汎用プラスチックとエンジニアリングプラスチックとに大別され、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ABS等が用いられる。上ホルダ30の頂面には、第1集電体及び第2集電体が上ホルダ30の頂面が拡がる方向に並んで配置されていてもよい。第1集電体は複数の正極リードをもち、複数の蓄電装置20を電気的に接続し、第2集電体は負極リード上記複数の蓄電装置20の負極端子と接続し、上記複数の蓄電装置20を電気的に接続していてもよい。また、第1集電体及び第2集電体は、絶縁板を介して互いに積層されていてもよい。
 図3では、上ホルダ30の底面には、それぞれの蓄電装置20の上端側が収容される複数の収容部31が形成される。収容部31に蓄電装置20の上端側が嵌合することによって、蓄電装置20の上端側が上ホルダ30に保持される。
 図4から図7では、収容部31は、蓄電装置20の上端面と対向する底面を有する天井部31Aと、蓄電装置20の側周面と対向する内周面を有する壁部31Bとを含む凹部として上ホルダ30の底面に形成される。
 収容部31の周囲には、蓄電装置20の封口体26の頂面を上ホルダ30の上面を露出させる開口部32と、蓄電装置20の外装缶25の肩部25Cを上ホルダ30の上面から露出させる切り欠き部33と、蓄電装置20の径方向において、負極リード50の少なくとも一部より内側に位置する規制部34とが形成される。
 開口部32は、収容部31の天井部31Aが円状に開口された部分である。開口部32の直径は、壁部31Bの内径よりも小さく形成される。開口部32によれば、蓄電装置20の封口体26の頂面が上ホルダ30の上面から露出する。そのため、開口部32を介して封口体26の頂面と正極リードと接合させることができる。また、天井部31Aの底部は蓄電装置20と当接していてもよい。
 切り欠き部33は、開口部32の縁部の一部が切り欠かれて形成される部分である。切り欠き部33によれば、蓄電装置20の外装缶25の肩部25Cの一部が上ホルダ30の上面から露出できる。上ホルダ30の上面における切り欠き部33の縁部には、蓄電装置20の径方向の内側に向かうほど下がる傾斜部が形成されることが好ましい。これにより、負極リード50を曲げて肩部25Cに当接する際に負極リードへ加わるストレスを低減できる。そのため、負極リード50を外装缶25の肩部25Cに接合する際の接合具又は治具等を負極リード50に近接させて、作業性を向上させることができる。また、規制部34の頂面は、上ホルダ30における切り欠き部33が形成される領域の頂面より低い位置にあってもよい。この構成により、切り欠き部33内に負極リード50をより容易に収容することが可能となる。
 規制部34は、上述したように蓄電装置20の径方向において負極リード50の少なくとも一部より内側に位置する部分である。換言すれば、規制部34は、負極リード50が上記径方向の所定位置より内側に移動しないように規制する部分である。所定位置とは、蓄電装置20の外装缶25の肩部25Cの径方向の内端位置(外装缶25の開口端位置)であることが好ましい。しかし、本発明では、上記は規制部34により、負極リード50のすべてが肩部25C(封口体の頂面の外)に位置しなくてもよい。負極リード50の一部が封口体の頂面と当接せずに重なっていてもよい。また、負極リード50が規制部34と切り欠き部33とにより形成される窓に収まっている構成を含むことは言うまでもない。
 規制部34は、切り欠き部33の径方向内側に位置すると共に、切り欠き部33の周方向両側の表面(天井部31Aにおける切り欠き部33の両端と接続する部分)に架け渡されるように形成される。規制部34の外側面34Aと負極リード50とは、互いに当接又は蓄電装置20の径方向において若干離間した状態で、負極リード50が外装缶25の肩部25Cに接合されていてもよい。
 規制部34によれば、負極リード50が径方向の所定位置より外側に位置するように規制することによって、蓄電装置20の封口体26の頂面(正極端子)と負極リード50との絶縁距離を確保することができる。また、上ホルダ30の外部から導電性の異物が侵入した場合に、この異物等による封口体26の頂面と負極リード50の短絡リスクを低減することができる。
 さらに、規制部34によれば、封口体26の頂面との絶縁距離を確保できるため、封口体26の頂面との絶縁距離を考慮して負極リード50の径方向長さを小さくする必要もなく、負極リード50の径方向長さを十分に大きくすることができる。これにより、負極リード50と蓄電装置20の外装缶25の肩部25C(負極端子)との接合領域を確保することができる。
 規制部34は、上面から外側面34Aに向かって形成され蓄電装置の20の径方向に落ちて外側に向かうほど下がる傾斜部34Bを有する。傾斜部34Bにより、負極リード50を外装缶25の肩部25Cに接合するために負極リード50を肩部25Cへ当接させる際に、接合具又は治具等を用いて負極リード50を切り欠き部33内に収容し易くなる。
 また、規制部34は、底面34Cを有し、底面34Cは蓄電装置20と当接していてもよい。これにより、負極リード50又は異物が規制部34の下方、すなわち蓄電装置20と規制部34との隙間に潜り込むことを防止することができる。また、底面34Cは、肩部25Cと当接していてもよい。この構成により、蓄電装置20において、切り欠き部33内から露出する領域は肩部25Cにのみである。そのため、肩部25Cより規制部34が蓄電装置20の径方向において内側にある構成と比べて、負極リード50の短絡がさらに抑制できる。
 図4から図7では、収容部31の壁部31Bには、蓄電装置20の側周面を規制部34が形成される側に向けて押し付ける押圧部35と、蓄電装置20の側周面を支持する支持部36とが形成される。
 押圧部35及び支持部36によれば、上ホルダ30の収容部31において、蓄電装置20を径方向の支持部36が形成される側に押し込み、上ホルダ30及び蓄電装置20の径方向の寸法ばらつき、並びに上ホルダ30と蓄電装置20との相対的な位置ずれを吸収して押圧部35が押す方向へ蓄電装置20を偏在させることができる。そのため、蓄電装置20や上ホルダ30の寸法公差や組立公差により切り欠き部33および規制部34により画定された窓から肩部25Cが十分に露出しないことを抑制することができる。そして、上記露出量が不十分であることによる肩部25Cと負極リード50との接合不良を抑制することができる。なお、支持部36がなく押圧部35のみだけでも押圧部35がない構成に比べて切り欠き部33からの肩部25Cの露出量のばらつきを抑制できる。
 押圧部35は、周方向において規制部34と対向する位置において、蓄電装置20の外装缶25の側周面を周方向において規制部34が形成される側に向けて押し付ける部分である。押圧部35によれば、蓄電装置20が径方向において規制部34及び支持部36が形成される側に押し付けられる。そのため、押圧部35と規制部34は、蓄電装置20を挟んで互いに反対側に配置されていてもよい。しかし、規制部34に向かって押す力が発生するのであれば、押圧部35は、必ずしも、上ホルダ30の中心軸に対して対称な位置になくてもよい。
 押圧部35は、収容部31の壁部31Bの縁部に形成された凹部35Aの天井面から下方に延出して形成される。よって、押圧部35は、凹部35A内に位置する又は凹部35Aに隣接している。このような構成により、上ホルダ30に形成される押圧部を一体成型し易くなる。また、上ホルダ30の上面において、この上ホルダ30を平面視した最に押圧部35に隣接した位置に貫通孔を形成していてもよい。この貫通孔により、押圧部35を、金型を用いて成型する際に、一体成型し易くなる。押圧部35の先端部には蓄電装置20の径方向の内側に突出した凸部35Bを有する。凸部35Bは、平面視において収容部31の壁部31Bよりも径方向内側に突出して形成される。また、押圧部35は一つの収容部31に対して複数設けてもよい。
 支持部36は、規制部34と周方向において略同一位置において、蓄電装置20の外装缶25の側周面を支持する部分である。支持部36は、収容部31の壁部31Bにおいて上下方向に沿った溝形状として形成される。支持部36では、収容部31の壁部31Bの溝形状の開口縁部が蓄電装置20の側周面に当接することによって蓄電装置20の外装缶25の側周面を支持する。このとき、壁部31Bにおいて蓄電装置20と対向する内周面と蓄電装置20の側周面とが曲率が異なっていてもよい。この曲率の異なりにより、蓄電装置20における支持部36へ収容される部分がより確実に開口縁部へ当接できる。曲率を異ならせる方法として、例えば壁部31Bの内周面の径と、蓄電装置20の側周面の径とを異ならせることが挙げられる。
 支持部36は、上下方向に沿った溝形状に限定されることはない。例えば、収容部31の壁部31Bから内側に向かって突出して形成されると共に上下方向に沿って形成される2本のリブ等の突部として形成されてもよい。この場合には、それぞれの突部が蓄電装置20の側周面に当接することによって蓄電装置20の外装缶25の側周面を支持する。また、支持部36は壁部31Bに複数箇所設けられていてもよい。また、蓄電装置の周方向において、略同一の位置になくてもよい。上記周方向において、互いに離間していてもよい。
 図8及び図9を用いて、実施形態の他の一例である蓄電モジュール10の上ホルダ60について説明する。図8は、上ホルダ60の収容部61を上側から見た斜視図である。図9は、図7のDD断面図である。図9では、蓄電装置20の形状を省略して示している。
 上ホルダ30は、上述したように、複数の蓄電装置20の上端側を保持する部材である。上ホルダ60では、規制部64以外の部分が上述した上ホルダ30と同様の構成であるため、以下では規制部64についてのみ説明する。具体的には、上ホルダ60に形成される、収容部61、開口部62、切り欠き部63、押圧部65、支持部66は、上述した上ホルダ30に形成される、収容部31、開口部32、切り欠き部33、押圧部35、支持部36と同様の構成である。
 規制部64は、負極リード50の少なくとも一部より蓄電装置20の径方向において内側に位置する。換言すれば、規制部64は、負極リード50が上記径方向において所定位置より内側に移動しないように規制する。所定位置とは、蓄電装置20の外装缶25の肩部25Cの径方向の内端位置(外装缶25の開口端位置)であることが好ましい。
 図8及び図9では、規制部64は、切り欠き部63の径方向内側において切り欠き部63を形成する一方の天井部61Aから延出して形成される。換言すれば、規制部64は、先端部を自由端とする片持ち梁として切り欠き部63に形成される。規制部64の先端部と、他方の天井部61Aとの隙間は、規制部64の長さよりも小さいことが好ましい。
 規制部64の外側面64Aと負極リード50の先端部50A(図6参照)とが互いに当接又は蓄電装置20の径方向において若干離間した状態で、負極リード50が外装缶25の肩部25Cに接合されていてもよい。
 規制部64によれば、上述した規制部34と同様に、蓄電装置20の封口体26の頂面(正極)と負極リード50との絶縁距離を確保することができ、負極リード50と蓄電装置20の外装缶25の肩部25C(負極)との接合領域を確保することができる。
 規制部64は、上面から外側面64Aに向かって形成される傾斜部64Bを有する。これにより、負極リード50を外装缶25の肩部25Cに接合する際の接合具又は治具等を用いて負極リード50を切り欠き部33内へ収容させ易くなる。
 また、規制部64は、先端側に向かって下方に傾斜する底面64Cを有する。規制部64は、規制部64の先端側の底面64Cの上下方向の位置が天井部61Aの上下方向の位置よりも下方に位置するように形成される。これにより、規制部64が蓄電装置20の頂面と積極的に当接する。そのため、規制部64によって負極リード50が規制部64と蓄電装置20の間に潜り込むことを抑制できる。
 例えば、蓄電装置20又は上ホルダ60の形状の寸法公差、或いは組立公差による蓄電装置20と上ホルダ60との相対的な位置ずれによって、蓄電装置20と上ホルダ60の天井部61Aとの間に隙間が生じている場合には、規制部64の先端側の底面64Cの上下方向の位置が天井部61Aの上下方向の位置よりも下方に位置しているため、規制部64の底面64Cが蓄電装置20に当接して負極リード50が規制部64の下方に潜り込むことを防止することができる。
 一方、蓄電装置20と上ホルダ60の天井部61Aとの間に隙間が生じていない場合には、規制部64が一方の天井部61Aから延出して形成されているため、規制部64の先端側が上方へ若干撓んだ状態となり、規制部64の底面64Cが蓄電装置20に当接して負極リード50が規制部64の下方に潜り込むことを防止することができる。なお、規制部64では、先端部側の底面64Cが下方に突出していた。しかし、規制部64の根本側の底面64Cが下方に突出していてもよい。また、規制部64が撓むのであれば、先端側や根本側に偏らず、規制部64の底面64Cの全体が突出していてもよい。また、規制部64が撓むのであれば、規制部64のように片持ち梁状でなく、両端を支持した形状であってもよい。
 図10及び図11を用いて、実施形態の他の一例である蓄電モジュール10の負極リード70について説明する。図10は、負極リード70を示す平面図である。図11は、図10の斜視図である。
 負極リード70は、上述したように上ホルダ30の切り欠き部33から覗く蓄電装置20の外装缶25の肩部25C(負極端子)に接続される部分である。負極リード70は、上ホルダ30を有する蓄電モジュール10、又は上ホルダ60を有する蓄電モジュール10のどちらにも適用できるが、以下では、上ホルダ30を有する蓄電モジュール10に適用される例について説明する。
 図10及び図11では、負極リード70は、蓄電装置20の外装缶25の肩部25C(負極端子)に接合される接合部71と、接合部71を第2集電体の本体(図示なし)に接続する接続部72とを有する。接合部71は、蓄電装置20の周方向(広義には径方向と交わる方向)の両端部に立設して形成される壁部71Aを含む。壁部71Aは、例えば折り曲げ加工によって形成される。壁部71Aは、別体の部材を接続部72の周方向の両端部に接合してもよい。また、壁部71Aの上下方向の大きさは、上ホルダ60の頂面において、切り欠き部33から突出する高さより低くてもよい。なお、壁部71Aの上下方向の大きさは、蓄電装置20と規制部64との間の隙間より小さくても、壁部71Aがない接合部より、上記隙間に入りこむ可能性を低減できる。また、同壁部71Aの上下方向の大きさは、上記隙間より大きいとより顕著に上記隙間への入り込む可能性を低減できる。
 例えば、蓄電装置20又は上ホルダ30の形状の寸法公差、或いは蓄電装置20と上ホルダ30との組立公差による相対的な位置ずれによって、蓄電装置20と上ホルダ30の天井部31Aとの間に隙間が生じている場合であっても、壁部71Aによって負極リード70の上下方向の大きさ(高さ)が大きくなっているため、負極リード70が上記隙間に潜り込むことを阻害することができる。
 一方、接合部71の先端部(径方向の内端側)を折り曲げ加工して接合部71の先端部に壁部を形成することも考えられるが、正極リードを含む正極集電箔と、負極リード70を含む負極集電箔とを1枚の金属箔から打ち抜き加工により作製する場合には、打ち抜き前の金属箔において負極リード70の接合部71の先端部と正極リードの先端部とが近接している場合が多い。このような場合には接合部71の先端部に壁部を形成することが困難な場合がある。
 そこで、接合部71の周方向(広義には径方向と交わる方向)の少なくとも一端を折り曲げ加工して壁部71Aを形成することによって、負極リード70が規制部34の下方に潜り込むことを防止することができる。
 なお、本発明は上述した実施形態及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の範囲内において種々の変更や改良が可能であることは勿論である。
 10 蓄電モジュール、20 蓄電装置、21 正極、22 負極、23 セパレータ、24 電極群、25 外装缶、25A 溝部、25B 凸部、25C 肩部、26 封口体、27 正極タブ、28 ガスケット、29 絶縁板、30 上ホルダ、31 収容部、31A 天井部、31B 壁部、32 開口部、33 切り欠き部、34 規制部、34A 外側面、34B 傾斜部、34C 底面、35 押圧部、35A 凹部、35B 凸部、36 支持部、40 下ホルダ、50 負極リード、50A 先端部、60 上ホルダ、61A 天井部、63 切り欠き部、64 規制部、64A 外側面、64B 傾斜部、64C 底面、70 負極リード、71 接合部、71A 壁部、72 接続部

Claims (11)

  1.  少なくとも一つの円筒形の蓄電装置と、
     前記蓄電装置の一側を保持するホルダと、
     を備え、
     前記蓄電装置の一側の端部には、第1の端子及び第2の端子が配置され、
     前記第2の端子は、前記蓄電装置の径方向において、前記第1の端子よりも外側に配置され、
     前記第2の端子に前記径方向の外側から接続されるリードをさらに備え、
     前記ホルダは、前記径方向において前記リードの少なくとも一部より内側に位置する規制部を有する、
     蓄電モジュール。
  2.  請求項1に記載の蓄電モジュールであって、
     前記ホルダは、前記第1の端子を露出させる開口部と、前記開口部の周囲に形成され、前記第2の端子を露出させる切り欠き部と、を有し、
     前記規制部は、前記切り欠き部内に両端を支持されて形成される、
     蓄電モジュール。
  3.  請求項1又は2に記載の蓄電モジュールであって、
     前記ホルダは、前記蓄電装置の側周面を前記規制部が設けられる側に向けて押圧する押圧部を有する、
     蓄電モジュール。
  4.  請求項3に記載の蓄電モジュールであって、
     前記押圧部は、前記蓄電装置の側周面と当接する凸部を含む、
     蓄電モジュール。
  5.  請求項3又は4に記載の蓄電モジュールであって、
     前記押圧部は、前記ホルダの前記蓄電装置を収容する収容部の壁部に形成された凹部内に位置する、又は前記凹部と隣接している、
     蓄電モジュール。
  6.  請求項3から5のいずれか一項に記載の蓄電モジュールであって、
     前記ホルダは、前記蓄電装置の側周面を支持する支持部を有する、
     蓄電モジュール。
  7.  請求項6に記載の蓄電モジュールであって、
     前記支持部は、前記ホルダの前記蓄電装置の側周面と対向する面に形成される溝部である、
    蓄電モジュール。
  8.  請求項1から7のいずれか一項に記載の蓄電モジュールであって、
     前記規制部の底部と前記第2の端子とは当接している、
     蓄電モジュール。
  9.  請求項1から8のいずれか一項に記載の蓄電モジュールであって、
     前記規制部の頂面から外側面に延びた傾斜部を有する、
     蓄電モジュール。
  10.  請求項2に記載の蓄電モジュールであって、
     前記規制部の頂面は、前記ホルダの切り欠き部の頂面より低い位置にある、
     蓄電モジュール。
  11.  請求項1から10のいずれか一項に記載の蓄電モジュールであって、
     前記蓄電装置は、
     第1電極と第2電極を含む電極体と、
     前記電極体を電解質と共に収容すると共に、円筒状の筒部と該筒部の一端が開口された外装缶と、
     前記外装缶の開口された一端を絶縁性のガスケットと共に塞ぐ封口体とを備え、
     前記封口体は、前記第1電極と電気的に接続され、
     前記外装缶は、前記第2電極と電気的に接続され、
     前記外装缶の一端部は、前記外装缶の径方向に向かって内側へ向かって屈曲して前記封口体の外周縁と前記ガスケットを介して当接し、
     前記第1の端子は、前記封口体であり、
     前記第2の端子は、前記外装缶の一端部である、
     蓄電モジュール。
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