JP7745580B2 - 蓄電モジュール - Google Patents

Description

本開示は、蓄電モジュールに関する。

特許第５９１９９０８号公報には、正極と、負極と、正極と負極との間に介在する電解質層と、を有する平板積層型非水電解質二次電池が開示されている。この平板積層型電池では、負極が負極活物質として炭素粉末を含有し、炭素粉末のＸＲＤ測定により得られる黒鉛結晶の（１１０）面のピーク強度（Ｉ１１０）と（００４）面のピーク強度（Ｉ１１０）の比Ｉ１１０／Ｉ００４が０．６以上である。また、炭素粉末は、ｄ（００２）面の層間距離（ｄ値）が０．３３８０ｎｍ以下の黒鉛からなる核材と、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトルにおける１５８０ｃｍ^－１のピーク強度に対する１３６０ｃｍ^－１のピーク強度比であるＲ値が０．１以上である黒鉛からなる表層とからなる複層構造炭素質粉末である。同公報では、平板積層型電池によれば、電池の充放電時の負極電極の膨張収縮を抑制することができるため、セル膨れを抑制することができ、延いては、平板積層型電池の電池全体の変形が効果的に防止されると記載されている。

国際公開第２０２０／２６２０８１号には、複数の電池セルを、セパレータを挟んで厚さ方向に積層してなる電池ブロックと、電池ブロックの両端面に配置してなる一対のエンドプレートと、一対のエンドプレートに連結されて、エンドプレートを介して電池ブロックを加圧状態に固定してなるバインドバーとを備える電源装置が開示されている。この電源装置では、セパレータが、断熱層と、電池セルの膨張を吸収する弾性層と、弾性層の圧縮厚さを制限するストッパとを備え、ストッパの剛性が弾性層の剛性よりも高いことを特徴とする。同公報には、かかる構成の電源装置は、電池セルの膨張をセパレータで長期間にわたって吸収することができると記載されている。

特許第５９１９９０８号公報 国際公開第２０２０／２６２０８１号

ところで、本発明者は、拘束部材にかかる負荷を低減させたい、と考えている。

ここで開示される蓄電モジュールは、複数の蓄電デバイスと、複数の蓄電デバイスを拘束する拘束部材と、を備えている。複数の蓄電デバイスは、対向する一対の幅広面と対向する一対の幅狭面とを有する六面体形状のケースと、ケース内に収容された電極体と、を有し、幅広面が対向するように並べられた状態で、拘束部材によって拘束されている。電極体は、シート状の正極とシート状の負極とが、セパレータを介在させつつ積層された積層構造を有しており、かつ、シート状の正極とシート状の負極とが、一対の幅狭面に向けられて重ねられた状態で、ケースに収容されている。

かかる構成の蓄電モジュールによると、電極体における正極と負極とが重ねられた方向と、蓄電デバイスが拘束部材によって拘束される方向とが異なっている。このため、拘束部材にかかる負荷を低減させることができる。

蓄電デバイスは、電極体として、長尺なシート状の正極と長尺なシート状の負極とが、長尺なシート状のセパレータを介在させつつ積層され、シート長手方向に捲回された、対向する一対の平坦面を有する捲回電極体を複数備えてもよい。ケースにおいて、複数の電極体は、平坦面が幅狭面に向けられて重ね合わせられてもよい。かかる構成によると、各蓄電デバイスと蓄電モジュールとの高容量化、高電圧化等を実現することができる。

複数の電極体は、並列接続されていてもよい。かかる構成によると、各電極体の電圧を一定とすることができる。

複数の電極体は、直列接続されていてもよい。かかる構成によると、蓄電デバイスと蓄電モジュールとを高電圧化させることができる。

蓄電デバイスは、矩形シート状の正極と矩形シート状の負極とが、矩形シート状のセパレータを介在させつつ積層された、積層電極体を備えてもよい。ここで開示される技術の効果は、積層電極体を備える蓄電デバイスを有する蓄電モジュールにおいても、好ましく実現される。

ケースは、内部において、幅狭面に電極体を押圧する押圧部材を備えていてもよい。かかる構成によると、ケース内に収容された電極体に押圧力を付与することができる。

図１は、蓄電モジュール１の部分分解斜視図である。 図２は、蓄電デバイス１００の断面図である。 図３は、電極体１２０の模式図である。 図４は、蓄電デバイス２００の断面図である。 図５は、蓄電デバイス３００の断面図である。 図６は、電極体３２０の分解斜視図である。

以下、ここで開示される技術の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、特にここで開示される技術を限定することを意図したものではない。ここで開示される技術は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、同一の作用を奏する部材・部位には、適宜に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における「Ｒ」、「Ｌ」、「Ｕ」、「Ｄ」、「Ｆ」、および「Ｒｒ」の符号は、それぞれ、「右」、「左」、「上」、「下」、「前」、および「後」を示している。また、数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、特に言及されない限りにおいて「Ａ以上Ｂ以下」を意味するとともに、「Ａを上回り、かつ、Ｂを下回る」の意味をも包含する。

本明細書において、「蓄電デバイス」とは、電解質を介して一対の電極（正極および負極）の間で電荷担体が移動することによって充放電が生じるデバイスをいう。かかる蓄電デバイスは、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の二次電池；リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ；を包含する。以下では、上述した蓄電デバイスの一例として、リチウムイオン二次電池を対象とした場合の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、蓄電モジュール１の部分分解斜視図である。図１では、蓄電モジュール１に含まれる蓄電デバイス１００のうちの１つが分解された状態で示されている。図１に示されているように、蓄電モジュール１は、複数の蓄電デバイス１００と、拘束部材Ｒとを備えている。また、蓄電モジュール１では、複数の蓄電デバイス１００は、対向する一対の幅広面１１２ａが対向するように並べられた状態で、拘束部材Ｒによって拘束されている。

図２は、蓄電デバイス１００の断面図である。図２には、蓄電デバイス１００の幅広面１１２ａに沿う断面構造が示されている。図１および図２に示されているように、蓄電デバイス１００は、ケース１１０と電極体１２０とを有している。ケース１１０は、例えば、六面体形状であり、電極体１２０を収容する部材である。この実施形態では、ケース１１０は、対向する一対の幅広面１１２ａと、対向する一対の幅狭面１１２ｂとを有している。また、ケース１１０は、矩形状の底面１１２ｃを有している。対向する一対の幅広面１１２ａは、底面１１２ｃの対向する一対の長辺から延びている。対向する一対の幅狭面１１２ｂは、底面１１２ｃの対向する一対の短辺から延びている。なお、本明細書において、「矩形状」とは、直線状の長辺と短辺とが曲線を介して互いに接合している形状、長辺および短辺の少なくとも一方が直線状ではなく、湾曲したり、凹凸になっていたり、屈曲して複数の直線あるいは曲線から構成されている形状、等を包含する。

図１および図２に示されているように、ケース１１０は、ケース本体１１２と封口板１１４とを備えている。ケース本体１１２は、例えば、電極体１２０を内部に収容する、ケース１１０の本体である。この実施形態では、ケース本体１１２は、開口１１２ｈと、対向する一対の幅広面１１２ａと、対向する一対の幅狭面１１２ｂと、底面１１２ｃとを有している。底面１１２ｃは、ここでは、開口１１２ｈに対向している。

開口１１２ｈは、例えば、封口板１１４が装着される部位である。ここでは、開口１１２ｈは、一対の幅広面１１２ａの上縁と、一対の幅狭面１１２ｂの上縁とで囲まれることによって形成されており、矩形状である。図示は省略されているが、開口１１２ｈには、内縁に沿って凹んだ段差が設けられている。開口１１２ｈには、封口板１１４が嵌め込まれ、この段差の底に載置されている。そして、段差に封口板１１４が接合（例えば、溶接）されることによって、ケース本体１１２と封口板１１４とが一体化され、ケース１１０が気密に封止される。

封口板１１４は、例えば、開口１１２ｈを封口する平板状の部材である。このため、封口板１１４の形状は、開口１１２ｈの形状に応じた形状であるとよい。ここでは、封口板１１４が開口１１２ｈに取り付けられると、封口板１１４は、底面１１２ｃに対向する。図１および図２に示されているように、封口板１１４には、排出弁１１５と、注液孔１１７と、第１取付孔１１８と、第２取付孔１１９と、が設けられている。排出弁１１５は、例えば、薄肉部である。ここでは、排出弁１１５は、ケース１１０内の圧力が所定値以上になったときに破断して、ケース１１０内のガスを外部に排出するように構成されている。注液孔１１７は、電解液を注入する部位である。注液孔１１７には、封止栓１１６が取り付けられている。第１取付孔１１８は、例えば、正極端子１３０が取り付けられる部位である。第１取付孔１１８は、ここでは、貫通孔である。第２取付孔１１９は、例えば、負極端子１４０が取り付けられる部位である。第２取付孔１１９は、ここでは、貫通孔である。

図３は、電極体１２０の模式図である。電極体１２０は、例えば、正極と負極とを有する、蓄電デバイス１００の発電要素である。電極体１２０は、例えば、シート状の正極１２２とシート状の負極１２４とが、セパレータ１２３を介在させつつ積層された積層構造を有している。また、電極体１２０は、シート状の正極１２２とシート状の負極１２４との積層方向が、一対の幅狭面１１２ｂに向けられて重ねられた状態で、ケース１１０に収容されている。

図３に示されているように、電極体１２０は、例えば、シート状の正極１２２とシート状の負極１２４とが、セパレータ１２３を介在させつつ積層され、シート長手方向ＬＤに捲回された、捲回電極体である。電極体１２０は、例えば、正極１２２と負極１２４とセパレータ１２３とを捲回して筒状体とし、かかる筒状体をプレス成形することによって作製されうる。このため、電極体１２０は、扁平形状であり、一対の平坦面１２０ａを有する（図１および図２参照）。平坦面１２０ａは、正極１２２と負極１２４との積層方向における両端部にある。この実施形態では、電極体１２０の平坦面１２０ａは、幅狭面１１２ｂに対向している。

図１および図２に示された形態では、蓄電デバイス１００は、複数の電極体１２０を備えている。ここでは、ケース１１０において、複数の電極体１２０の平坦面１２０ａが幅狭面１１２ｂに向けられて重ね合わせられている。図２に示されているように、複数の電極体１２０は、それぞれの平坦面１２０ａを対向させて第１方向Ｐにおいて並べられている。ケース１１０内では、一対の対向する幅狭面１１２ｂの間に、第１方向Ｐにおいて並べられた複数の電極体１２０が挟み込まれている。並べられた複数の電極体１２０における各々の平坦面１２０ａは、幅狭面１１２ｂに対向している。

また、電極体１２０の一方の端面１２０ｂは封口板１１４と対向しており、他方の端面１２０ｃは底面１１２ｃと対向している。端面１２０ｂと端面１２０ｃとは、ここでは、正極１２２と負極１２４とセパレータ１２３との積層面であり、開放面である。また、端面１２０ｂは、正極タブ１２２ｔと負極タブ１２４ｔとが設けられた面である。端面１２０ｃは、端面１２０ｂと反対側の面である。図２および図３に示されているように、電極体１２０は、捲回軸方向ＷＤと蓄電デバイス１００の上下方向とが略平行になるように、ケース本体１１２に収容されている。また、電極体１２０の捲回軸ＷＬは、幅広面１１２ａと幅狭面１１２ｂと略平行になり、かつ、封口板１１４と略垂直である。

図３に示されているように、正極１２２は、長尺な帯状の正極集電箔１２２ｃ（例えばアルミニウム箔）と、正極集電箔１２２ｃの少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層１２２ａとを有する。特に限定するものではないが、正極１２２の捲回軸方向ＷＤにおける一方の側縁部には、必要に応じて、保護層１２２ｐが設けられていてもよい。なお、正極活物質層１２２ａの構成材料と保護層１２２ｐの構成材料としては、この種の蓄電デバイス（この実施形態では、リチウムイオン二次電池）において用いられるものが特に制限なく用いられてよい。

正極集電箔１２２ｃの捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図３の上端部）には、複数の正極タブ１２２ｔが設けられている。複数の正極タブ１２２ｔは、捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図３の上端部）に向かって突出している。複数の正極タブ１２２ｔは、正極１２２の長手方向ＬＤに沿って間隔を置いて（間欠的に）設けられている。正極タブ１２２ｔは、正極集電箔１２２ｃの一部であり、正極集電箔１２２ｃの正極活物質層１２２ａが形成されていない部分（活物質層未形成部）である。図３に示された実施形態では、正極タブ１２２ｔの基端側には、保護層１２２ｐが設けられている。この実施形態では、複数の正極タブ１２２ｔは、セパレータ１２３よりも捲回軸方向ＷＤに突出している。複数の正極タブ１２２ｔは捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図３の上端部）で積層され、正極タブ群１２５を構成する。このため、各々の正極タブ１２２ｔの高さ（捲回軸方向ＷＤにおける長さ）と、各々の正極タブ１２２ｔの幅（長手方向ＬＤにおける長さ）とは、同じでなくてもよい。図１に示されているように、正極タブ群１２５には、正極集電部材１５０が接合される。

図３に示されているように、負極１２４は、長尺な帯状の負極集電箔１２４ｃ（例えば銅箔）と、負極集電箔１２４ｃの少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層１２４ａとを有する。なお、負極活物質層１２４ａの構成材料としては、この種の蓄電デバイス（この実施形態では、リチウムイオン二次電池）において用いられるものが特に制限なく用いられてよい。

負極集電箔１２４ｃの捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図３の上端部）には、複数の負極タブ１２４ｔが設けられている。複数の負極タブ１２４ｔは、捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図３の上端部）に向かって突出している。複数の負極タブ１２４ｔは、負極１２４の長手方向ＬＤに沿って間隔を置いて（間欠的に）設けられている。負極タブ１２４ｔは、負極集電箔１２４ｃの一部であり、負極集電箔１２４ｃの負極活物質層１２４ａが形成されていない部分（活物質層未形成部）である。この実施形態では、複数の負極タブ１２４ｔは、セパレータ１２３よりも捲回軸方向ＷＤに突出している。例えば、複数の負極タブ１２４ｔは捲回軸方向ＷＤの一方の端部（図３の上端部）で積層され、負極タブ群１２６を構成する。このため、各々の負極タブ１２４ｔの高さ（捲回軸方向ＷＤにおける長さ）と、各々の負極タブ１２４ｔの幅（長手方向ＬＤにおける長さ）とは、同じでなくてもよい。図１に示されているように、負極タブ群１２６には、負極集電部材１６０が接合される。

セパレータ１２３は、正極１２２の正極活物質層１２２ａと、負極１２４の負極活物質層１２４ａと、を絶縁する部材である。セパレータ１２３は、この実施形態では、電極体１２０の外表面を構成している。セパレータ１２３としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂からなる樹脂製の多孔性シートが用いられる。

図３に示されているように、電極体１２０では、セパレータ１２３の下端Ｐ３が最も下側であり、次いで負極１２４の下端Ｐ２があり、正極１２２の下端Ｐ１が最も上側にある。各シートの幅（図３では、捲回方向ＷＤにおける長さ。ただし、正極タブ１２２ｔおよび負極タブ１２４ｔを除く。）は、セパレータ１２３、負極１２４、正極１２２の順に大きい。

この実施形態では、複数の電極体１２０は、並列接続されている。各電極体１２０の正極１２２は、例えば、正極端子１３０に接続されている。図１および図２に示されているように、各電極体１２０の正極タブ群１２５は、正極集電部材１５０に接続されている。正極集電部材１５０は、正極端子１３０に接続されている。これによって、電極体１２０の正極１２２と正極端子１３０とが電気的に接続されている。また、各電極体１２０の負極１２４は、例えば、負極集電部材１６０と負極端子１４０とに接続されている。図１および図２に示されているように、各電極体１２０の負極タブ群１２６は、負極集電部材１６０に接続されている。負極集電部材１６０は、負極端子１４０に接続されている。これによって、電極体１２０の負極１２４と負極端子１４０とが電気的に接続されている。

正極端子１３０は、例えば、電極体１２０の正極１２２と電気的に接続される部材である。また、正極端子１３０には、バスバーＢが取り付けられる（図１参照）。図２に示されているように、正極端子１３０は、第１取付孔１１８に挿通され、ケース本体１１２の外側と内側とに配置されている。正極端子１３０は、ここでは、第１導電部１３１と、第２導電部１３２と、軸部１３３とを有している。第１導電部１３１は、例えば、蓄電モジュール１において、バスバーＢ（図１参照）と接続される部位である。図２に示された形態では、第１導電部１３１は、平板状であり、封口板１１４の外側表面に沿って配置されている。第２導電部１３２は、例えば、正極集電部材１５０と接続される部位である。図２に示された形態では、第２導電部１３２は、平板状であり、封口板１１４の内側表面に沿って配置されている。軸部１３３は、例えば、円筒状であり、第１取付孔１１８に挿通される部位である。図２に示された形態では、軸部１３３は、第１導電部１３１から延び、第２導電部１３２に接続されている。例えば、第２導電部１３２には、貫通孔が設けられていてもよい。この場合、軸部１３３の先端は、この貫通孔に挿通されてかしめられるとよい。これによって、軸部１３３による第１導電部１３１と第２導電部１３２との接続が実現されうる。あるいは、第１導電部１３１と、第２導電部１３２と、軸部１３３とは、一体的に成型されたものであってもよい。正極端子１３０は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される。

正極集電部材１５０は、例えば、正極タブ１２２ｔと正極端子１３０とを電気的に接続する部材である。図１および図２に示されているように、正極集電部材１５０は、第１接続部１５１と、第２接続部１５２と、板状部１５３と、を有している。第１接続部１５１は、例えば、正極端子１３０と接続される部位である。図１および図２に示された形態では、第１接続部１５１は、板状部１５３から封口板１１４に向かって突出する凸部である。第１接続部１５１は、ここでは、正極端子１３０の第２導電部１３２に接合（例えば、溶接）される。第２接続部１５２は、例えば、各電極体１２０の正極タブ群１２５と接続される部位である。図１および図２に示された形態では、板状部１５３から電極体１２０に向かって突出する凸部である。ここでは、板状部１５３において、電極体１２０の数に応じた数の第２接続部１５２が設けられている。また、板状部１５３において、第２接続部１５２は、第１方向Ｐに沿って間欠的に設けられている。第２接続部１５２は、例えば、正極タブ群１２５に接合（例えば、溶接）される。板状部１５３は、例えば、各第２接続部１５２を接続させるとともに、第１接続部１５１に接続させる部位である。図１および図２に示された形態では、板状部１５３は、板状であり、封口板１１４の内側表面に沿って配置されている。正極集電部材１５０は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される。

負極端子１４０は、例えば、電極体１２０の負極１２４と電気的に接続される部材である。負極端子１４０には、バスバーＢが取り付けられる（図１参照）。負極端子１４０は、例えば、銅または銅合金で構成される。負極端子１４０は、例えば、正極端子１３０と同様の構成を有してよい。このため、負極端子１４０の構成についての説明は、ここでは省略する。負極集電部材１６０は、例えば、負極タブ１２４ｔと負極端子１４０とを電気的に接続する部材である。負極集電部材１６０は、例えば、銅または銅合金で構成される。負極集電部材１６０は、例えば、正極集電部材１５０と同様の構成を有してよい。このため、負極集電部材１６０の構成についての説明は、ここでは省略する。

電解液は、例えば、電解質塩と、非水溶媒とを含んでいる。電解質塩としては、例えば、ＬｉＰＦ_６等が挙げられる。電解液における電解質塩の濃度は、例えば、０．７ｍｏｌ／Ｌ～１．３ｍｏｌ／Ｌである。非水溶媒は、例えば、カーボネート類であるとよい。カーボネート類としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、モノフルオロエチレンカーボネート（ＭＦＥＣ）、ジフルオロエチレンカーボネート（ＤＦＥＣ）、モノフルオロメチルジフルオロメチルカーボネート（Ｆ－ＤＭＣ）、トリフルオロジメチルカーボネート（ＴＦＤＭＣ）等が挙げられる。これらは単独で、または、２種以上を組み合わせて用いることができる。

図２に示されているように、正極端子１３０と封口板１１４との間、ならびに、負極端子１４０と封口板１１４との間には、絶縁部材１９０が配置されている。絶縁部材１９０は、例えば、第１導電部１３１と封口板１１４の外側表面との間、第２導電部１３２と封口板１１４の内側表面との間、ならびに、軸部１３３と第１取付孔１１８との間に配置されている。負極側も同様であり、絶縁部材１９０は、例えば、負極端子１４０と、封口板１１４の外側表面と封口板１１４の内側表面と第２取付孔１１９との間に配置されている。絶縁部材１９０は、一体的に成型されたものでもよいし、複数の部位ごとに成型されたものが組み合わされたものでもよい。

蓄電モジュール１は、例えば、複数のバスバーＢを備えている。図１に示されているように、蓄電モジュール１では、複数の蓄電デバイス１００は、対向する一対の幅広面１１２ａが対向する第２方向Ｑに並べられている。この実施形態では、第２方向Ｑにおいて隣接する２つの蓄電デバイス１００では、一方の蓄電デバイス１００の正極端子１３０と他方の蓄電デバイス１００の負極端子１４０とが隣り合っている。バスバーＢは、一方の蓄電デバイス１００の正極端子１３０と他方の蓄電デバイス１００の負極端子１４０とに架渡されている。

また、この実施形態では、複数の蓄電デバイス１００は、第２方向Ｑに並べられた状態で、拘束部材Ｒによって拘束されている。ここでは、複数の蓄電デバイス１００は、拘束部材Ｒによって、第２方向Ｑにおいて拘束圧が付与されている。拘束部材Ｒは、一対のエンドプレートＲ１と、バインドバーＲ２と、を備えている。図１に示されているように、一対のエンドプレートＲ１は、平板状であり、第２方向Ｑの一端側と他端側とに配置され、同方向に並べられた複数の蓄電デバイス１００を挟みこんでいる。また、バインドバーＲ２は、一対のエンドプレートＲ１に架渡されており、複数の蓄電デバイス１００を第２方向Ｑに拘束している。

蓄電モジュール１は、種々の用途に用いられるものであるが、なかでも、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好ましく用いられうる。車両の種類は特に限定されないが、好適例として、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）等が挙げられる。

上述のとおり、蓄電モジュール１は、複数の蓄電デバイス１００と、複数の蓄電デバイス１００を拘束する拘束部材Ｒと、を備えている。複数の蓄電デバイス１００は、対向する一対の幅広面１１２ａと対向する一対の幅狭面１１２ｂとを有する六面体形状のケース１１０と、ケース１１０内に収容された電極体１２０と、を有している。複数の蓄電デバイス１００は、幅広面１１２ａが対向するように並べられた状態で、拘束部材Ｒによって拘束されている。電極体１２０は、シート状の正極１２２とシート状の負極１２４とが、セパレータ１２３を介在させつつ積層された積層構造を有している。また、電極体１２０は、シート状の正極１２２とシート状の負極１２４とが、一対の幅狭面１１２ｂに向けられて重ねられた状態で、ケースに収容されている。

蓄電モジュール１では、複数の蓄電デバイス１００は、幅広面１１２ａが対向する第２方向Ｑに並べられて、同方向に拘束されている。一方、ケース１１０内において、電極体１２０では、正極１２２と負極１２４とが一対の幅狭面１１２ｂに向く第１方向Ｐに重ね合わせられている。換言すれば、蓄電モジュール１では、複数の蓄電デバイス１００が並べられて拘束される方向（第２方向Ｑ）と、蓄電デバイス１００のケース１１０内における電極の積層方向（第１方向Ｐ）とが異なっている。蓄電モジュール１を充放電した場合、電極体１２０は、ケース１１０の幅狭面１１２ｂに向かって（第１方向Ｐにおいて）、膨張収縮する。一方で、拘束部材Ｒによって、蓄電デバイス１００では、幅広面１１２ａに向かって（第２方向Ｑにおいて）、拘束圧が付与される。このため、蓄電モジュール１の膨張収縮によって蓄電デバイス１００が膨張収縮しても、この膨張収縮による拘束部材Ｒへの負荷を低減させることができる。

蓄電デバイス１００は、長尺なシート状の正極１２２と長尺なシート状の負極１２４とが、長尺なシート状のセパレータ１２３を介在させつつ積層され、シート長手方向ＬＤに捲回された、対向する一対の平坦面１２０ａを有する捲回電極体（電極体１２０）を複数備えていてもよい。また、ケース１１０において、複数の電極体１２０は、平坦面１２０ａが幅狭面１１２ｂに向けられて重ね合わせられてもよい。ここで開示される技術の効果は、蓄電デバイス１００が捲回電極体である電極体１２０を複数備える場合に、好ましく実現される。また、複数の電極体１２０を備えることによって、各蓄電デバイス１００と蓄電モジュール１との高容量化、高電圧化等を実現することができる。

また、複数の電極体１２０は、並列接続されているとよい。これによって、各電極体１２０の電圧を一定にすることができる。

あるいは、他の実施形態において、複数の電極体１２０は、直列接続されていてもよい。図４は、蓄電デバイス２００の断面図である。図４には、蓄電デバイス２００の幅広面１１２ａに沿う断面構造が示されている。蓄電デバイス２００は、ここでは、正極集電部材２５０と、負極集電部材２６０と、複数の接続部材２７０と、を有している。蓄電デバイス２００では、例えば、複数の電極体１２０は、複数の接続部材２７０を介して直列接続されている。

接続部材２７０は、例えば、第１方向Ｐにおいて隣接する２つの電極体１２０を直列接続させる部材である。図４に示されているように、第１方向Ｐにおいて隣接する２つの電極体１２０の一方の電極体１２０の正極タブ群１２５と、他方の電極体１２０の負極タブ群１２６とが隣接している。ここでは、接続部材２７０は、一方の電極体１２０における正極タブ群１２５と他方の電極体１２０における負極タブ群１２６とに架渡されている。接続部材２７０は、例えば、断面Ｕ字状であり、平坦部２７１と、２つの接続部２７２とを有している。平坦部２７１は、例えば、２つの接続部２７２を連結させる部位である。この実施形態では、平坦部２７１は、略矩形の平板状の部位である。また、平坦部２７１は、封口板１１４の内側表面に対向している。接続部２７２は、例えば、電極タブ群に接続される部位である。この実施形態では、２つの接続部２７２は、平坦部２７１における対向する一対の辺から延びている。図４に示されているように、２つの接続部２７２のうちの一方は、第１方向Ｐにおいて隣接する２つの電極体のうちの一方の電極体１２０の正極タブ群１２５に接続されている。また、２つの接続部２７２のうちの他方は、第１方向Ｐにおいて隣接する２つの電極体のうちの他方の電極体１２０の負極タブ群１２６に接続されている。接続部２７２と電極タブ群とは、例えば、超音波接合、レーザ溶接、抵抗溶接等によって接合されることにより、接合されるとよい。なお、接続部材２７０は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される。

正極集電部材２５０は、例えば、直列接続された複数の電極体１２０の正極と正極端子１３０とを電気的に接続する部材である。図４に示されているように、正極集電部材２５０は、断面Ｌ字状であり、第１接続部２５１と、第２接続部２５２と、を有している。第１接続部２５１は、例えば、正極端子１３０と接続される部位である。図４に示された形態では、板状であり、正極端子１３０の第２導電部１３２に接合（例えば、溶接）される。第２接続部２５２は、例えば、正極タブ群１２５と接続される部位である。図４に示された形態では、第２接続部２５２は、複数の接続部材２７０によって直列接続された複数の電極体１２０における正極の電極体１２０（ここでは、第１方向Ｐにおける左端の電極体１２０）における正極タブ群１２５に接合（例えば、溶接）されている。

負極集電部材２６０は、直列接続された複数の電極体１２０の負極と負極端子１４０とを電気的に接続する部材である。図４に示された形態では、負極集電部材２６０は、複数の接続部材２７０によって直列接続された複数の電極体１２０における負極の１２０（ここでは、第１方向Ｐにおける右端の電極体１２０）における負極タブ群１２６に接合（例えば、溶接）されている。なお、負極集電部材２６０の構成は、上述した正極集電部材２５０の構成と同様である。このため、負極集電部材２６０の構成についての説明は、ここでは省略する。

蓄電デバイス２００では、複数の電極体１２０が直列接続されている。これによって、蓄電デバイス２００は、高電圧化しうる。このため、蓄電デバイス２００を用いることによって、蓄電モジュール１を高電圧化することができる。

上述の実施形態では、捲回電極体である電極体１２０が用いられている。しかし、これに限定されない。図５は、蓄電デバイス３００の断面図である。図５には、蓄電デバイス３００の幅広面１１２ａに沿う断面構造が示されている。ここでは、蓄電デバイス３００は、複数の電極体３２０と、正極集電部材３５０と、負極集電部材３６０と、を備えている。

図６は、電極体３２０の分解斜視図である。図６には、電極体３２０における各シートによる層構造が示されている。図６に示されているように、電極体３２０は、矩形シート状の正極３２２と矩形シート状の負極３２４とが、矩形シート状のセパレータ３２３を介在させつつ積層された、積層電極体である。この実施形態では、矩形シート状の正極３２２と矩形シート状の負極３２４と矩形シート状のセパレータ３２３が、幅狭面１１２ｂに向けられて重ねられた状態で、ケース１１０に収容される。

図６に示されているように、正極３２２は、正極集電箔３２２ｃと、正極集電箔３２２ｃの少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層３２２ａとを有する。ここでは、正極集電箔３２２ｃは、矩形状の塗工領域と、正極タブ３２２ｔと、を有する。塗工領域は、例えば、正極活物質層３２２ａが設けられた領域である。本明細書において、「矩形シート状の正極３２２」とは、正極集電箔３２２ｃにおける矩形状の塗工領域と、該塗工領域に設けられた正極活物質層３２２ａとからなる。正極タブ３２２ｔは、例えば、正極集電部材３５０と電気的に接続される部位である。この実施形態では、正極タブ３２２ｔは、正極３２２の短辺における一端から外方に突出している。また、正極タブ３２２ｔには、正極活物質層３２２ａは設けられていない。

図６に示されているように、負極３２４は、負極集電箔３２４ｃと、負極集電箔３２４ｃの少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層３２４ａとを有する。ここでは、負極集電箔３２４ｃは、矩形状の塗工領域と、負極タブ３２４ｔと、を有する。塗工領域は、例えば、負極活物質層３２４ａが設けられた領域である。本明細書において、「矩形シート状の負極３２４」とは、負極集電箔３２４ｃにおける矩形状の塗工領域と、該塗工領域に設けられた負極活物質層３２４ａとからなる。負極タブ３２４ｔは、例えば、負極集電部材３６０と電気的に接続される部位である。この実施形態では、負極タブ３２４ｔは、負極３２４の短辺における一端から外方に突出している。また、負極タブ３２４ｔには、負極活物質層３２４ａは設けられていない。

電極体３２０では、電極の短辺の一方から正極タブ３２２ｔが突出し、電極の短辺の多方から負極タブ３２４ｔが突出する。そして、例えば、複数の電極体３２０は、正極タブ３２２ｔの全てが一方側（図６では、手前側）に配置され、負極タブ３２４ｔの全てが他方側（図６では、後側）に配置されるように、第１方向Ｐに重ね合わせて並べられる。隣接する電極体３２０どうしの間には、両者が短絡しないようにセパレータ３２３を介在させるとよい。また、並べられた複数の電極体３２０について、第１方向Ｐの一方の端部（図５では、左側端部）と同方向の他方の端部（図５では、右側端部）と、ケース本体１１２の内側表面との間には、両者が短絡しないようにセパレータ３２３を介在させるとよい。

図５に示された形態では、各電極体３２０の正極タブ３２２ｔと正極集電部材３５０の第２接続部３５２とが相互に接合（例えば、溶接）されている。このため、正極集電部材３５０の板状部３５３には、ケース１１０に収容される電極体３２０の数に応じた数の第２接続部３５２を設けておくとよい。また、正極集電部材３５０の第１接続部３５１は、正極端子１３０の第２導電部１３２に接合（例えば、溶接）されている。負極側についても同様であり、各電極体３２０の負極タブ３２４ｔは、負極集電部材３６０に接合される。また、負極集電部材３６０は、負極端子１４０に接合される。

このとおり、蓄電デバイス３００は、複数の電極体３２０を備えている。電極体３２０は、矩形シート状の正極３２２と矩形シート状の負極３２４とが、矩形シート状のセパレータ３２３を介在させつつ積層された、積層電極体である。蓄電デバイス１００または蓄電デバイス２００に替えて、積層電極体である電極体３２０を複数備える蓄電デバイスを用いて蓄電モジュール１を構築する場合でも、拘束部材Ｒへの負荷を低減させることができる。

図示は省略されているが、上述した蓄電デバイス１００、蓄電デバイス２００、および、蓄電デバイス３００のいずれにおいても、ケース１１０は、内部において、幅狭面１１２ｂに電極体１２０または電極体３２０を押圧する押圧部材を備えてもよい。ケース１１０内に押圧部材を設けることによって、電極体１２０または電極体３２０に押圧力を付与することができる。これによって、蓄電モジュール１のパフォーマンスを向上させることができる。

以上のとおり、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項に記載のものが挙げられる。
項１：
複数の蓄電デバイスと、
複数の前記蓄電デバイスを拘束する拘束部材と、
を備え、
複数の前記蓄電デバイスは、
対向する一対の幅広面と対向する一対の幅狭面とを有する六面体形状のケースと、該ケース内に収容された電極体と、を有し、
前記幅広面が対向するように並べられた状態で、前記拘束部材によって拘束されており、
前記電極体は、
シート状の正極とシート状の負極とが、セパレータを介在させつつ積層された積層構造を有しており、かつ、前記シート状の正極とシート状の負極とが、前記一対の幅狭面に向けられて重ねられた状態で、前記ケースに収容されている、
蓄電モジュール。
項２；
前記蓄電デバイスは、前記電極体として、長尺なシート状の前記正極と長尺なシート状の前記負極とが、長尺なシート状の前記セパレータを介在させつつ積層され、シート長手方向に捲回された、対向する一対の平坦面を有する捲回電極体を複数備えており、
前記ケースにおいて、複数の前記電極体は、前記平坦面が前記幅狭面に向けられて重ね合わせられている、項１に記載の蓄電モジュール。
項３：
複数の前記電極体は、並列接続されている、項１または２に記載の蓄電モジュール。
項４：
複数の前記電極体は、直列接続されている、項１または２に記載の蓄電モジュール。
項５：
前記蓄電デバイスは、矩形シート状の前記正極と矩形シート状の前記負極とが、矩形シート状の前記セパレータを介在させつつ積層された、積層電極体を備える、項１～４のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
項６：
前記ケースは、内部において、前記幅狭面に前記電極体を押圧する押圧部材を備えている、項１～５のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。

以上、ここで開示される技術の実施形態について説明したが、ここで開示される技術を上記実施形態に限定することを意図したものではない。ここで開示される技術は、他の実施形態においても実施されうる。特許請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。

１ 蓄電モジュール
１００、２００、３００ 蓄電デバイス
１１０ ケース
１２０、３２０ 電極体
１３０ 正極端子
１４０ 負極端子
１５０、２５０、３５０ 正極集電部材
１６０、２６０、３６０ 負極集電部材
２７０ 接続部材
１９０ 絶縁部材
Ｂ バスバー
Ｒ 拘束部材

Claims (6)

1. 複数の蓄電デバイスと、
   複数の前記蓄電デバイスを拘束する拘束部材と、
   を備え、
   複数の前記蓄電デバイスは、
   対向する一対の幅広面と対向する一対の幅狭面とを有する六面体形状のケースと、該ケース内に収容された電極体と、を有し、
   前記幅広面が対向するように並べられた状態で、前記拘束部材によって拘束されており、
   前記ケースは、開口と前記一対の幅広面と前記一対の幅狭面とを有するケース本体と、該ケース本体の該開口を封口する封口板とを有しており、
   前記電極体は、
   シート状の正極とシート状の負極とが、セパレータを介在させつつ積層された積層構造を有しており、かつ、シート状の前記正極とシート状の前記負極とが、前記一対の幅狭面に向けられて重ねられた状態で、前記ケースに収容されており、
   前記封口板側の端部から突出する正極タブと負極タブとを有している、
   蓄電モジュール。
2. 前記蓄電デバイスは、前記電極体として、長尺なシート状の前記正極と長尺なシート状の前記負極とが、長尺なシート状の前記セパレータを介在させつつ積層され、シート長手方向に捲回された、対向する一対の平坦面を有する捲回電極体を複数備えており、
   前記ケースにおいて、複数の前記電極体は、前記平坦面が前記幅狭面に向けられて重ね合わせられている、請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 複数の前記電極体は、並列接続されている、請求項２に記載の蓄電モジュール。
4. 複数の前記電極体は、直列接続されている、請求項２に記載の蓄電モジュール。
5. 前記蓄電デバイスは、矩形シート状の前記正極と矩形シート状の前記負極とが、矩形シート状の前記セパレータを介在させつつ積層された、積層電極体を備える、請求項１に記載の蓄電モジュール。
6. 前記蓄電デバイスは、さらに、
   前記封口板に取り付けられた正極端子および負極端子と、
   前記封口板と前記電極体の前記端部との間に配置された、
   前記正極端子と前記正極タブとを接続する正極集電部材と、
   前記負極端子と前記負極タブとを接続する負極集電部材と、
   を備える、請求項１～５のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。