(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0016】
図1は本発明の一実施の形態に係る蓄電モジュールを示す斜視図、
図2は
図1に示す蓄電モジュールの一部の分解斜視図、
図3は
図1に示す蓄電モジュールの等価回路図である。
【0017】
本実施形態における蓄電モジュール1は、
図1に示すように、5つの蓄電ユニット10A〜10Eを備えている。なお、蓄電モジュールを構成する蓄電ユニットの数は、特に限定されず、蓄電モジュールに要求される電圧等に基づいて設定することができる。また、蓄電モジュールが、複数の蓄電ユニットに加えて、単体の蓄電デバイスを備えてもよい。
【0018】
第1の蓄電ユニット10Aは、
図2に示すように、2つの蓄電デバイス20A,20Bを備えている。個々の蓄電デバイス20A,20Bの構造については後に詳述するが、いずれの蓄電デバイス20A,20Bも、一対の電極端子50a
1,60a
1(50a
2,60a
2)が同じ方向に導出していると共に、外装体40が一方の側のみに凸状の収容部421を持つタイプの蓄電デバイスである。この第1及び第2の蓄電デバイス20A,20Bは、相互に積み重ねられている。
【0019】
図2及び
図3に示すように、第1の蓄電デバイス20Aの正極端子50a
1と、第2の蓄電デバイス20Bの負極端子60a
2と、が接合されている。これにより、第1の蓄電デバイス20Aと第2の蓄電デバイス20Bが電気的に直列接続されている。また、本実施形態では、電圧検出線15a
1が、第1の蓄電デバイス20Aの正極端子50a
1と、第2の蓄電デバイス20Bの負極端子60a
2との間に介在しており、電極端子50a
1,60a
2と電圧検出線15a
1がまとめて接合されている。
【0020】
第2〜第5の蓄電ユニット10B〜10Eも、第1の蓄電ユニット10Aと同様の構成を有しており、相互に積み重ねられた2つの蓄電デバイス20A,20Bをそれぞれ備えている。
【0021】
図3に示すように、第2〜第5の蓄電ユニット10B〜10Eのいずれについても、第1の蓄電デバイス20Aの正極端子50b
1〜50e
1と、第2の蓄電デバイス20Bの負極端子60b
2〜60e
2と、がそれぞれ接合されることで、第1の蓄電デバイス20Aと第2の蓄電デバイス20Bが電気的に直列接続されている。また、本実施形態では、電圧検出線15b
1〜15e
1が、第1の蓄電デバイス20Aの正極端子50b
1〜50e
1と、第2の蓄電デバイス20Bの負極端子60b
2〜60e
2との間にそれぞれ介在しており、電極端子50b
1〜50e
1,60b
2〜60e
2と電圧検出線15b
1〜15e
1がそれぞれまとめて接合されている。
【0022】
第1の蓄電ユニット10Aと第2の蓄電ユニット10Bは、
図1及び
図2に示すように、相互に積み重ねられている。この際、下側の第1の蓄電ユニット10Aの正極端子50a
2と、上側の第2の蓄電ユニット10Bの負極端子60b
1と、がそれぞれ接合されている。これにより、第1の蓄電ユニット10Aと第2の蓄電ユニット10Bが電気的に直列接続されている。また、本実施形態では、電圧検出線15a
2が、第1の蓄電ユニット10Aの正極端子50a
2と、第2の蓄電ユニット10Bの負極端子60b
1との間に介在しており、電極端子50a
2,60b
1と電圧検出線15a
2がまとめて接合されている。
【0023】
同様に、第2〜第5の蓄電ユニット10B〜10Eも、
図1及び
図2に示すように、相互に積み重ねられている。この際、下側の蓄電ユニット10B〜10Dの正極端子50b
2〜50d
2と、上側の蓄電ユニット10C〜10Eの負極端子60c
1〜60e
1と、がそれぞれ接合されている。これにより、第2〜第5の蓄電ユニット10B〜10Eは、電気的に直列接続されている。また、本実施形態では、電圧検出線15b
2〜15d
2が、下側の蓄電ユニット10B〜10Dの正極端子50b
2〜50d
2と、上側の蓄電ユニット10C〜10Eの負極端子60c
1〜60e
1と、の間にそれぞれ介在しており、電極端子50b
2〜50d
2,60c
1〜60e
1と電圧検出線15b
2〜15d
2がそれぞれまとめて接合されている。
【0024】
なお、最上段に位置する第5の蓄電ユニット10Eの第2の蓄電デバイス20Bの正極端子50e
2は、蓄電モジュール1の外部正極端子として機能する。この正極端子50e
2には、電圧検出線15e
2が接合されている。同様に、最下段に位置する第1の蓄電ユニットの10Aの第1の蓄電デバイス20Aの負極端子60a
1も、蓄電モジュール1の外部負極端子として機能する。この負極端子60a
1にも、電圧検出線15a
0が接合されている。
【0025】
電圧検出線15a
0,15a
1〜15e
1,15a
2〜15e
2は、特に図示しない保護回路基板に接続されている。この保護回路基板は、蓄電デバイス20A,20Bの電圧を監視する。また、特に図示しないが、これらの外部端子50e
2,60a
1には、充放電用の電線を介して外部機器が接続される。
【0026】
本実施形態における蓄電モジュール1が本発明における蓄電モジュールの一例に相当し、本実施形態における蓄電ユニット10A〜10Eが本発明における蓄電ユニットの一例に相当し、本実施形態における第1の蓄電デバイス20Aが本発明における第1の蓄電デバイスの一例に相当し、本実施形態における第2の蓄電デバイス20Bが本発明における第2の蓄電デバイスの一例に相当する。
【0027】
次に、第1の蓄電デバイス20Aと第2の蓄電デバイス20Bについて説明する。なお、以下の説明では、第2の蓄電ユニット10Bの第1の蓄電デバイス20Aと第2の蓄電デバイス20Bを例にして、これらの詳細な構成について説明する。
【0028】
図4は本発明の一実施の形態に係る第1の蓄電デバイスの平面図、
図5は
図4のV-V線に沿った断面図、
図6は
図4のVI-VI線に沿った断面図、
図7は本発明の一実施の形態に係る第2の蓄電デバイスの平面図、
図8(A)は
図7のVIIIA-VIIIA線に沿った断面図、
図8(B)は
図7のVIIIB-VIIIB線に沿った断面図である。
【0029】
先ず、第1の蓄電デバイス20Aについて、
図4〜
図6を参照しながら説明する。
【0030】
図4〜
図6に示す第1の蓄電デバイス20Aは、扁平型のラミネートタイプのリチウムイオンキャパシタである。この第1の蓄電デバイス20Aは、80mm程度の長さ、55mm程度の幅、及び、3.5mm程度の厚さの寸法を有しており、小型に分類されるリチウムイオンキャパシタである。なお、第1の蓄電デバイス20Aの寸法は、特に上記の数値に限定されない。また、蓄電デバイスは、リチウムイオンキャパシタに限定されず、例えば、リチウムイオン二次電池や電気二重層コンデンサ等の他の蓄電デバイスであってもよい。
【0031】
この第1の蓄電デバイス20Aは、電極積層体30と、電極積層体30を収容して封止する外装体40と、電極積層体30に電気的に接続された電極端子50b
1、60b
1と、を備えている。外装体40の内部には電解液(不図示)が充填されている。
【0032】
本実施形態における電極積層体30が本発明における電極積層体の一例に相当し、本実施形態における外装体40が本発明における外装体の一例に相当する。また、本実施形態における負極端子60b
1が本発明における第1の電極端子の一例に相当し、本実施形態における正極端子50b
1が本発明における第2の電極端子の一例に相当する。
【0033】
電極積層体30は、複数の正極板31と、複数の負極板32と、複数のセパレータ33と、を備えている、正極板31と負極板32は、セパレータ33を介して交互に積層されている。なお、電極積層体30を構成する正極板31、負極板32、及びセパレータ33の枚数は特に限定されない。
【0034】
図5に示すように、それぞれの正極板31は、正極集電体311と正極層314を備えており、それぞれの正極集電体311は、本体部312とリード部313を有している。本体部312は、多数の貫通孔を有する矩形状の薄板であり、具体的には、エキスパンドメタル、パンチングメタル、網、発泡体等で構成されている。この本体部312を構成する材料の具体例としては、アルミニウムやステンレス等の金属材料を例示することができる。本体部312に形成された貫通孔は、電解液やリチウムイオンの移動経路として機能する。正極層314は、この本体部312の両面に設けられている。なお、最上段の正極板31については、本体部312の下面のみに正極層314が設けられている。
【0035】
リード部313は、貫通孔を有しない帯状の薄板であり、上述の本体部312と同様の材料から構成されている。このリード部313は、本体部312の一方の短辺における一端(
図4において左辺の上端)の近傍から延出しており、当該リード部313の先端は、他のリード部313と共に、正極端子50b
1の後端部分501(後述)に接合されている。本実施形態では、このリード部313は本体部312と一体的に形成されているが、特にこれに限定されず、リード部313と本体部312を別に形成した後にこれらを接合してもよい。
【0036】
正極層314は、正極活物質等を正極集電体311の本体部312の主面に塗布等により付着させることで形成されている。正極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に担持可能であれば特に限定されないが、例えば、黒鉛や活性炭等を例示することができる。なお、必要に応じて、正極層314が導電材やバインダ等を含有してもよい。
【0037】
図6に示すように、それぞれの負極板32も、負極集電体321と負極層324を備えており、それぞれの負極集電体321は、本体部322とリード部323を有している。本体部322は、多数の貫通孔を有し、上述の正極集電体311の本体部312と同じサイズの矩形状の薄板であり、具体的には、エキスパンドメタル、パンチングメタル、網、発泡体等で構成されている。この本体部322を構成する材料の具体例としては、ステンレス、銅、ニッケル等の金属材料を例示することができる。本体部322に形成された貫通孔は、電解液やリチウムイオンの移動経路として機能する。負極層324は、この本体部322の両面に設けられている。
【0038】
リード部323は、貫通孔を有しない帯状の薄板であり、上述の本体部322と同様の材料から構成されている。このリード部323は、本体部322の一方の短辺における他端(
図4において左辺の下端)の近傍から延出しており、当該リード部323の先端は、他のリード部323と共に負極端子60b
1の後端部分601(後述)に接合されている。本実施形態では、このリード部323は本体部322と一体的に形成されているが、特にこれに限定されず、リード部323と本体部322を別に形成した後にこれらを接合してもよい。
【0039】
負極層324は、負極活物質等を本体部322の主面に塗布等により付着させることで形成されている。負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に担持可能であれば特に限定されないが、例えば、黒鉛や活性炭等を例示することができる。なお、必要に応じて、負極層324が導電材やバインダ等を含有してもよい。
【0040】
セパレータ33は、電解液、正極活物質、及び負極活物質等に対して耐久性があり、連通孔を有する一方で電子導電性は有しない多孔体から構成されている。このセパレータ33は、具体的には、セルロース、ポリエチレン等から形成される不織布や微多孔膜から構成されている。このセパレータ33には電解液が含浸されている。なお、漏液を防止するために、電解液に代えて、ゲル状又は固体状の電解質を用いてもよく、この場合には、セパレータ33を省略してもよい。
【0041】
電解液の具体例としては、リチウム塩の非プロトン性有機溶媒電解質溶液を例示することができる。リチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、LiPF
6、LiBF
4、LiFSI、LiTFSIを用いることができる。また、非プロトン性有機溶媒の具体例としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどのカーボネートを例示することができる。なお、これら非プロトン性有機溶媒の二種以上を混合した混合液を用いてもよい。
【0042】
さらに、本実施形態における電極積層体30は、
図6に示すように、リチウム極34を備えている。このリチウム極34は、最下段の負極板32の更に下にセパレータ33を介して積層されており、負極板32に対してリチウムイオンを供給するリチウム供給源として機能する。このリチウム極34は、リチウム極集電体341とリチウム層344を備えており、リチウム極集電体341は、本体部342とリード部343を有している。本体部342は、上述の正極集電体311の本体部312と同じサイズの矩形状の薄板であり、例えば、銅やステンレス等の金属材料から構成されている。
【0043】
リード部343は、上述の本体部342と同様の材料から構成された帯状の薄板である。このリード部343は、本体部342の一方の短辺における他端(
図4において左辺の下端)の近傍から延出しており、当該リード部343の先端は、負極板32のリード部323と共に負極端子60b
1の後端部分601(後述)に接合されている。本実施形態では、このリード部343は本体部342と一体的に形成されているが、特にこれに限定されず、リード部343と本体部342を別に形成した後にこれらを接合してもよい。
【0044】
リチウム層344は、リチウム極集電体341の本体部342の表面に圧着された金属箔である。このリチウム層344は、少なくともリチウムを含有し、リチウムイオンを供給することが可能な材料から構成されている。このリチウム層344を構成する具体的な材料としては、例えば、リチウム−アルミニウム合金等を例示することができる。
【0045】
本実施形態では、リチウム極34が負極の一部を構成している。すなわち、リチウム極集電体341のリード部343が負極端子60b
1に接続されており、負極層324の負極活物質にリチウムイオンを担持させることが可能となっている。リチウムイオンを負極にスムーズに担持させるために、リチウム極34を負極板32に対向するように配置することが好ましい。
【0046】
なお、リチウム極は、
図5及び
図6に示す形態に限定されない。例えば、特に図示しないが、(1)最上段の正極板の上に負極板をさらに設け、当該負極板の上にリチウム極を配置した形態や、(2)電極積層体の中央領域の2つの負極板の間にリチウム極を介在させた形態としてもよい。
【0047】
外装体40は、
図4〜
図6に示すように、矩形状のラミネートフィルム41を屈曲部44で二つ折りにして、当該屈曲部44を除く他の三辺を熱融着することで形成されている。この外装体40は、電極積層体30を上側から覆う凸状の第1のシート部42と、当該電極積層体30を下側から保持する平坦な第2のシート部43と、を有している。
【0048】
ラミネートフィルム41は、屈曲可能な程度の可撓性を有したフィルムである。このラミネートフィルム41は、
図5の拡大図に示すように、アルミニウム等から構成される金属箔41aと、当該金属箔41aの両面にそれぞれ積層された第1及び第2の樹脂フィルム41b,41cと、を備えている。金属箔41aの内側に積層された第1の樹脂フィルム41bは、耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂材料から構成されている。一方、金属箔41aの外側に積層された第2の樹脂フィルム41cは、電気絶縁性に優れた樹脂材料から構成されている。
【0049】
第1のシート部42は、収容部421とフランジ部422を有している。収容部421は、絞り加工等により第1のシート部42が内側から凹状に加工されることで形成されている。結果的に、この収容部421は、外側に向かって凸状に突出した形状を有している。この収容部421は、上述の電極積層体30を収容可能な大きさを有しており、電極積層体30を包むことが可能となっている。フランジ部422は、上述の屈曲部44を除く収容部421の三方に設けられている。
【0050】
これに対し、第2のシート部43には、収容部等が形成されておらず、この第2のシート部43は、実質的に平坦な形状を有している。
【0051】
電極端子50b
1,60b
1が接続された電極積層体30を収容部421に収容して、ラミネートフィルム41を屈曲部44で二つ折りした状態で、第1のシート部42のフランジ部322と、第2のシート部43の周縁部と、が熱融着されている。これにより、第1及び第2のシート部42,43の間に電極積層体30が収容され、外装体40の内部に電極積層体30が密閉されている。
【0052】
正極端子50b
1は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属材料から構成された帯状の部材であり、全体に亘って平坦な形状を有している。この正極端子50b
1の後端部分501は、外装体40の内部に位置している。この正極端子50b
1の後端部分501に、正極板31のリード部313が接合されている。正極端子50b
1は、外装体40の一方の短辺45から一方の方向(
図5の左側方向)に向かって、外装体40の兄部から外側に引き出されており、正極端子50b
1の先端部分502は、外装体40の外部に位置している。また、この正極端子50b
1と外装体40との間にはシーラント樹脂層51が介在している。なお、正極端子50b
1の表面に、ニッケル又は錫等のめっき層を形成してもよい。
【0053】
負極端子60b
1は、全体に亘って平坦な形状を有する単一の帯状の部材から構成されている。この負極端子60b
1は、銅を主成分とする金属材料から構成されており、具体的には銅や銅合金等を例示することができる。さらに、本実施形態では、この負極端子60b
1の表面に、ニッケルから構成されたニッケルめっき層が形成されている。なお、負極端子60b
1の表面に、ニッケルめっき層を形成しなくてもよいし、或いは、ニッケルに代えて他の金属材料から構成されためっき層を形成してもよい。
【0054】
この負極端子60b
1の後端部分601は、外装体40の内部に位置している。この負極端子60b
1の後端部分601に、負極板32及びリチウム極34のリード部323,343が接合されている。この負極端子60b
1も、正極端子50b
1と同様に、外装体40の一方の短辺45から一方の方向(
図4の左側方向)に向かって、外装体40の内部から外側に引き出されており、当負極端子60b
1の先端部分602は、外装体40の外部に位置している。また、この負極子60b
1と外装体40との間にもシーラント樹脂層61が介在している。
【0055】
図4に示すように、第1の蓄電デバイス20Aにおいて、負極端子60b
1の外装体40から露出する部分の長さL
1(以下、単に「第1の長さL
1」とも称する。)は、正極端子50b
1の外装体40から露出する部分の長さL
2(以下、単に「第2の長さL
2」とも称する。)に対して相対的に大きくなっている(L
1>L
2)。本実施形態では、負極端子60b
1の第1の長さL
1は、正極端子50b
1の第2の長さL
2に対して、2倍以上の長さに設定されている(L
1≧2×L
2)。
【0056】
本実施形態における第1の長さL
1が本発明における第1の長さの一例に相当し、本実施形態における第2の長さL
2が本発明における第2の長さの一例に相当する。
【0057】
次に、第2の蓄電デバイス20Bについて、
図7、
図8(A)、及び
図8(B)を参照しながら説明する。
【0058】
第2の蓄電デバイス20Bは、
図7に示すように、正極端子50b
2及び負極端子60b
2の形状を除いて、上述した第1の蓄電デバイス20Aと同様の構成を有している。本実施形態における負極端子60b
2が本発明における第3の電極端子の一例に相当し、本実施形態における正極端子50b
2が本発明における第4の電極端子の一例に相当する。
【0059】
この第2の蓄電デバイス20Bの負極端子60b
2は、
図8(B)に示すように、外装体40の外側の部分に、2つの折曲部62,63を有している。第1の折曲部62は、外装体40の短辺45から導出する根元部分で、負極端子60b
2が上方(
図2中の下方)に向かって折り曲げられることで形成されている。一方、第2の折曲部63は、根元部分よりも先端側で、負極端子60b
2が下方(
図2中の上方)に向かって折り曲げられることで形成されている。なお、負極端子60b
2を折らずに湾曲させることで、第2の折曲部63を形成してもよい。
【0060】
この第2の蓄電デバイス20Bにおいて、正極端子50b
2の外装体40から露出する部分の長さL
4(以下、単に「第4の長さL
4」とも称する。)は、負極端子60b
2の外装体40から露出する部分の長さL
3(以下、単に「第3の長さL
3」とも称する。)に対して相対的に長くなっている(L
4>L
3)。本実施形態では、正極端子50b
2の第4の長さL
4は、負極端子60b
2の第3の長さL
3に対して2倍以上の長さに設定されている(L
4≧2×L
3)。
【0061】
第1の蓄電デバイス20Aにおける負極端子60b
1の第1の長さL
1と、第2の蓄電デバイス20Bにおける正極端子50b
2の第4の長さL
4とは、実質的に同一の長さとされている(L
1=L
4)。また、第1の蓄電デバイス20Aにおける正極端子50b
1の第2の長さL
2と、第2の蓄電デバイス20Bにおける負極端子60b
2の第3の長さL
3とは、負極端子60b2が折り曲げられている分だけ僅かに長くされているが、実質的に同一の長さとされている(L
2=L
3)。
【0062】
本実施形態における第3の長さL
3が本発明における第3の長さの一例に相当し、本実施形態における第4の長さL
4が本発明における第4の長さの一例に相当する。
【0063】
以上に説明した第1及び第2の蓄電デバイス20A,20Bを相互に積み重ねることで、第2の蓄電ユニット10Bが構成されている。
【0064】
図9は本発明の一実施形態における第2の蓄電ユニットにおける第1の蓄電デバイスの正極端子と第2の蓄電デバイスの負極端子との接続部分を示す部分断面図、
図10は第1の蓄電ユニットの第2の蓄電デバイスの正極端子と、第2の蓄電ユニットの第1の蓄電デバイスの負極端子との接続部分を示す部分断面図である。
【0065】
具体的には、
図9に示すように、第1の蓄電デバイス20Aに対して第2の蓄電デバイス20Bを反転させて収容部421同士を接触させた状態で、第1及び第2の蓄電デバイス20A,20Bが相互に積み重ねられている。この際、第1及び第2の蓄電デバイス20A,20Bの全ての電極端子50b
1,50b
2,60b
1,60b
2の導出方向が実質的に同一となっている。
【0066】
この場合、第2の蓄電ユニット10Bにおいて、第1の蓄電デバイス20Aの電極端子のうち相対的に長い負極端子60b1と、第2の蓄電デバイス20Bの電極端子のうち相対的に長い正極端子50b2とが、相互に対向して配されている。同様に、第2の蓄電ユニット10Bにおいて、第1の蓄電デバイス20Aの電極端子のうち相対的に短い正極端子50b1と、第2の蓄電デバイス20Bの電極端子のうち相対的に短い負極端子60b2とが、相互に対向して配されている。
【0067】
また、
図7に示すように、第2の蓄電デバイス20Bの負極端子60b
2が、第2の折曲部63よりも先端側の部分で、第1の蓄電デバイス20Aの正極端子50b
1に接合されている。この際、本実施形態では、電圧検出線15b
1が、第1の蓄電デバイス20Aの正極端子50b
1と、第2の蓄電デバイス20Bの負極端子60b
2との間に介在しており、電極端子50b
1,60b
2と電圧検出線15b
1が一括して接合されている。
【0068】
この電圧検出線15b
1は、略円形の断面形状を有する銅製の撚線16と、この撚線16を被覆する被覆層17と、を備えた電線である。本実施形態における撚線16の表面には、錫めっき層が形成されている。なお、撚線16の表面に、錫めっき層を形成しなくてもよいし、或いは、錫に代えて他の金属材料から構成されるめっき層を形成してもよい。また、撚線16がアルミニウム製の撚線であってもよいし、電圧検出線として撚線16に代えて単線を用いてもよい。
【0069】
上述のように、第1、第3〜第5の蓄電ユニット10A、10C〜10Eも第2の蓄電ユニット10Bと同様の構成を有している。また、本実施形態では、電圧検出線15a
1,15a
2,15b
2〜15e
1が、それぞれの第1、第3〜第5の蓄電ユニット10A〜10Eの電極端子50a
1、50c
1〜50e
1,60a
2、60c
1〜60e
2とそれぞれ接合されている。なお、電圧検出線15a
1、15a
2、15b
2〜15e
1は、上記の電圧検出線15b
1と同様の構成を有する電線である。
【0070】
また、
図9に示すように、相互に接合された電極端子50b
1,60b
2を被覆部材12,13により覆うことで、電気絶縁性を確保してもよい。なお、
図1及び
図2において、被覆部材12,13の図示は省略されている。被覆部材12,13の具体例としては、樹脂材料からなる熱収縮チューブを例示することができる。
【0071】
同様に、特に図示しないが、第1、第3〜第5の蓄電ユニット10A、10C〜10Eのそれぞれにおいて、第2の蓄電デバイス20Bの折れ曲がった負極端子60a
2、60c
2〜60e
2と、第1の蓄電デバイス20Aの平坦な正極端子50a
1、50c
1〜50e
2と、をそれぞれ接合した後に、これらの電極端子を2つの被覆部材11,12により覆ってもよい。
【0072】
そして、第1〜第5の蓄電ユニット10A〜10Eが相互に積み重ねられることで、蓄電モジュール1が構成されている。
【0073】
具体的には、
図1及び
図2に示すように、第1の蓄電ユニット10Aの第2の蓄電デバイス20Bの第2のシート部43と、第2の蓄電ユニット10Bの第1の蓄電デバイス20Aの第2のシート部43と、がそれぞれ接触するように、第1及び第2の蓄電ユニット10A,10Bが相互に積み重ねられている。この際、第1及び第2の蓄電ユニット10A,10Bの全ての電極端子の導出方向が実質的に同一となっている。
【0074】
また、
図10に示すように、下側の第1の蓄電ユニット10Aの第2の蓄電デバイス20Bの正極端子50a
2と、上側の第2の蓄電ユニット10Bの第1の蓄電デバイス20Aの負極端子60b
1とが外装体40(第1及び第2の蓄電ユニット10A,10Bの全ての蓄電デバイス20A,20B,20A,20Bの外装体40)の外側で接合されている。この際、本実施形態では、電圧検出線15a
2が、第1の蓄電ユニット10Aの正極端子50a
2と、第2の蓄電ユニット10Bの負極端子60b
1との間に介在しており、電極端子50a
2,60b
1と電圧検出線15a
2が一括して接合されている。
【0075】
また、相互に接合された下側の第1の蓄電ユニット10Aの第2の蓄電デバイス20Bの正極端子50a
2と、上側の第2の蓄電ユニット10Bの第1の蓄電デバイス20Aの負極端子60b
1とが第1及び第2の折り返し部70、71で一体的に折り返されている。
【0076】
第1の折り返し部70は、外装体40の外側に配されている。第1の折り返し部70は、正極端子50a
2と負極端子60b
1とが重ねられた状態で、これら正極端子50a
2及び負極端子60b
1の表裏を反転させるように折り返すことで形成されている。この第1の折り返し部70において、正極端子50a
2及び負極端子60b
1が、外装体40から離れる方向から外装体40に近づく方向(すなわち、正極端子50a
2及び負極端子60b
1の導出方向に対して逆方向)に、上側の第2の蓄電ユニット10B側に向かって折り返されている。第1の折り返し部70では、負極端子60b
1の主面同士が相互に対向している。
【0077】
第2の折り返し部71は、外装体40の外側に配されている。第2の折り返し部71は、正極端子50a
2と負極端子60b
1とが重ねられた状態で、これら正極端子50a
2及び負極端子60b
1の表裏を反転させるように折り返すことで形成されている。この第2の折り返し部71において、正極端子50a
2及び負極端子60b
1が、外装体40に近づく方向から外装体40から離れる方向(すなわち、正極端子50a
2及び負極端子60b
1の導出方向に対して同一の方向)に、上側の第2の蓄電ユニット10B側に向かって折り返されている。第2の折り返し部71にでは、正極端子50a
2の主面同士が相互に対向している。
【0078】
本実施形態では、折り返された電極端子50a
2,60b
1の第1及び第2の蓄電デバイス20A,20Bの外装体40,40から露出する部分の長さL
5(以下、単に「第5の長さL
5」とも称する。)が、正極端子50b
1の第2の長さL
2及び負極端子60a
2の第3の長さL
3の少なくとも一方に対して相対的に小さくなっている。
【0079】
同様に、
図1及び
図2に示すように、下側の蓄電ユニット10B〜10Dの第2の蓄電デバイス20Bの第2のシート部43と、上側の蓄電ユニット10C〜10Eの第1の蓄電デバイス20Aの第2のシート部43と、がそれぞれ接触するように、第2〜第5の蓄電ユニット10B〜10Eが相互に積み重ねられている。この際、第2〜第5の蓄電ユニット10B〜10Eの全ての電極端子の導出方向が実質的に同一となっている。
【0080】
また、下側の蓄電ユニット10B〜10Dの第2の蓄電デバイス20Bの正極端子50b
2〜50d
2と、上側の蓄電ユニット10C〜10Eの第1の蓄電デバイス20Aの負極端子60c
1〜60e
1と、がそれぞれ接合されている。さらに、本実施形態では、電圧検出線15b
2〜15d
2が、下側の蓄電ユニット10B〜10Dの正極端子50b
2〜50d
2と、上側の蓄電ユニット10C〜10Eの負極端子60c
1〜60e
1との間にそれぞれ介在しており、電極端子と電圧検出線15b
2〜15d
2がそれぞれまとめて接合されている。
【0081】
また、相下側の蓄電ユニット10B〜10Dの第2の蓄電デバイス20Bの正極端子50b
2〜50d
2及び上側の蓄電ユニット10C〜10Eの第1の蓄電デバイス20Aの負極端子60c
1〜60e
1のうち、相互に接合された電極端子同士が一体的に折り返されている。
【0082】
さらに、最上段に位置する第5の蓄電ユニットの10Eの第2の蓄電デバイス20Bの正極端子50e
2には、電圧検出線15e
2が接合されている。同様に、最下段に位置する第1の蓄電ユニットの10Aの第1の蓄電デバイス20Aの負極端子60a
1にも、電圧検出線15a
0が接合されている。電圧検出線15a
0,15e
2は、上述した電圧検出線15a
1と同様の構成を有する電線である。なお、外部機器(不図示)と接続される正極端子50e
2の外装体40から露出する部分の長さは、負極端子60e
2の第3の長さL
3と実質的に同一の長さとされている。同様に、外部機器(不図示)と接続される負極端子60a
1の外装体40から露出する部分の長さは、正極端子50a
1の第2の長さL
2と実質的に同一の長さとされている。
【0083】
また、
図10に示すように、折り返された電極端子50a
2,60b
1を被覆部材11により覆うことで、電極端子の折り返しの形状を固定すると共に、電気絶縁性を確保してもよい。なお、
図1及び
図2において、被覆部材11の図示は省略されている。
【0084】
具体的には、
図10に示すように、被覆部材11により、第1及び第2の折り返し部70,71で折り返されて複数(本実施形態では、三層)に積層された電極端子50a
2、60b
1を一括して覆ってもよい。被覆部材11の具体例としては、被覆部材12,12と同様、樹脂材料からなる熱収縮チューブを例示することができる。
【0085】
本実施形態における被覆部材11が、本発明における被覆部材の一例に相当する。
【0086】
同様に、特に図示しないが、第2〜第5の蓄電ユニット10B〜10Eのうち上下に積層される2つの蓄電ユニットにおいても、折り返された電極端子を被覆部材11により覆ってもよい。
【0087】
次に、以上に説明した蓄電モジュール1の製造方法について、
図9〜
図15(B)を参照しながら説明する。
【0088】
図11は本発明の一実施の形態に係る蓄電モジュールの製造方法を示す工程図である。
図12(A)及び
図12(B)は
図11のステップS30を示す図であり、
図12(A)は電極端子を重ね合わせている状態を示し、
図12(B)は電極端子を接合している状態を示す。
図13(A)は
図11のステップS20を示す図であり、外装体の第2のシート部同士が接触するように蓄電ユニットを重ね合わせている状態を示し、
図13(B)は
図11に示すステップS30及びステップS40を示す図であり、第2の蓄電ユニットの第2の蓄電デバイスの正極端子を折り曲げて、電極端子を重ね合わせている状態を示す。
図14(A)は
図11のステップS50を示す図であり、電極端子を接合している状態を示し、
図14(B)は
図11のステップS60を示す図であり、電極端子を折り返している状態を示す。
図15(A)は
図11に示すステップS70を示す図であり、折り曲げた電極端子を被覆部材で被覆している状態を示し、
図15(B)は
図11に示すステップS80を示す図であり、第2の蓄電ユニットの第2の蓄電デバイスの正極端子を折り曲げている状態を示す。
【0089】
先ず、
図11のステップS10において、第1の蓄電ユニット10Aを形成する。
【0090】
具体的には、
図11のステップS11において、第1の蓄電デバイス20Aと第2の蓄電デバイス20Bを準備する。この際、第2の蓄電デバイス20Bの負極端子60a
2には、2つの折曲部62,63を予め形成しておく。2つの折曲部62,63の形成方法は、特に限定されない。
【0091】
次いで、
図11のステップS12において、第1及び第2の蓄電デバイス20A,20Bを積み重ねる。
【0092】
次いで、第1の蓄電デバイス20Aに対して第2の蓄電デバイス20Bを反転させ、第1の蓄電デバイス20Aの電極端子50a
1,60a
1の導出方向と、第2の蓄電デバイス20Bの電極端子50a
2,60a
2の導出方向と、を実質的に同一としてから、第1及び第2の蓄電デバイス20A,20Bの収容部421同士を接触させる(
図2参照)。これにより、第1の蓄電デバイス20Aの正極端子50a
1と第2の蓄電デバイス20Bの負極端子60a
2が相互に対向するので、電圧検出線15a
1の撚線16をこの電極端子50a
1,60a
2の間に介在させる。
【0093】
次いで、
図11のステップS13において、第1の蓄電デバイス20Aの正極端子50a
1と、第2の蓄電デバイス20Bの負極端子60a
2を接合する。
【0094】
具体的には、
図12(a)に示すように、電圧検出線15a
1の撚線16を電極端子50a
1,60a
2の間に介在させた状態で、抵抗溶接機の可動電極111と固定電極112の間に挟む。次いで、
図12(b)に示すように、可動電極111と固定電極112間で電圧を印加することで、電極端子50a
1,60a
2同士を接合すると共に、電圧検出線15a
1の撚線16と電極端子50a
1,60a
2を接合する。例えば、可動電極111と固定電極112の間に220Vの電圧を4msec間印加することで、正極端子50a
1を負極端子60a
2に接合することができる。
【0095】
なお、抵抗溶接に代えて、超音波溶接により、電圧検出線15a
1の撚線16と電極端子50a
1,60a
2を接合してもよい。
【0096】
なお、上述の被覆部材12,13で電極端子50a
1,60a
2を覆う場合には、このステップS13において、電極端子50a
1,60a
2を接合した後に、当該電極端子50a
1,60a
2を被覆部材12,13で被覆する。
【0097】
以上のステップS11〜S13を経ることで第1の蓄電ユニット10Aが形成される。同様に、第2〜第5の蓄電ユニット10B〜10Eについて上記のステップS11〜S13をそれぞれ実行することで、第2〜第5の蓄電ユニット10B〜10Eが形成される。
【0098】
次いで、
図11のステップS20において、第1の蓄電ユニット10Aと第2の蓄電ユニット10Bを積み重ねる。この場合、第1の蓄電ユニット10Aの第2の蓄電デバイス20Bの第2のシート部43と、第2の蓄電ユニット10Bの第1の蓄電デバイス20Aの第2のシート部43とが接触するように、第1の蓄電ユニット10Aと第2の蓄電ユニット10Bを重ねる(
図13(A)参照)。また、第1の蓄電ユニット10Aの全ての電極端子50a
1,60a
1,50a
2,60a
2の導出方向と、第2の蓄電ユニット10Bの全ての電極端子50b
1,60b
1,50b
2,60b
2の導出方向と、が実質的に同一となるように、第1の蓄電ユニット10Aと第2の蓄電ユニット10Bを重ねる。
【0099】
次いで、
図11のステップS30において、第1の蓄電ユニット10Aに積層された第2の蓄電ユニット10Bの第2の蓄電デバイス20Bの正極端子50b
2を、第1の蓄電ユニット10Aの第2の蓄電デバイス20Bの正極端子50a
2及び第2の蓄電ユニット10Bの第1の蓄電デバイス20Aの負極端子60b
1と重ならないように折り曲げる(
図13(B)参照)。
【0100】
次いで、
図11のステップS40において、第1の蓄電ユニット10Aの第2の蓄電デバイス20Bの正極端子50a
2と、第2の蓄電ユニット10Bの第1の蓄電デバイス20Aの負極端子60b
1と、を相互に重ねる。この際、電圧検出線15a
2の撚線16を介在させた状態で、正極端子50a
2と負極端子60b
1とを相互に重ねる。
【0101】
次いで、
図11のステップS50において、第1の蓄電ユニット10Aの第2の蓄電デバイス20Bの正極端子50a
2と、第2の蓄電ユニット10Bの第1の蓄電デバイス20Aの負極端子60b
1とを相互に接合する。
【0102】
具体的には、
図14(A)に示すように、電圧検出線15a
2の撚線16を電極端子50a
2、60b
1の間に介在させた状態で、これら電極端子50a
2,60b
1の上下(蓄電ユニット10A〜10Eの積層方向に対する上下)から可動電極111と固定電極112とを押し付ける。そして、可動電極111と固定電極112との間に正極端子50a
2、電圧検出線15a
2、負極端子60b
1を順に挟んだ状態で、これら電極111,112間に電圧を印加することで、相互に重ねられた電極50a
2,60b
1を接合すると共に、電圧検出線15a
2と電極端子50a
2、60b
1を一括して接合する。なお、抵抗溶接に代えて、上述の超音波溶接により、電圧検出線15a
2と電極端子50a
2,60a
1を接合してもよい。
【0103】
この際、負極端子60b
1の第1の長さL
1が正極端子50b
1の第2の長さL
2に対して相対的に大きく、且つ、正極端子50a
2の第4の長さL
4が負極端子60a
2の第3の長さL
3に対して相対的に大きいことで、電極端子50a
2,60b
1を接合する際に、積層方向に並ぶ他の電極端子に干渉することなく可動電極111及び固定電極112を電極端子50a2,60b1に押し付けることができる。このため、電極端子50a
2,60b
1同士の接合作業性を向上させることができる。特に、本実施形態では、電極端子50a
2,60b
1を接合する前に、第2の蓄電ユニット10Bの第2の蓄電デバイス20Bの正極端子50b
2を電極端子50a
2,60b
1に重ならないように折り曲げることで、電極端子50a
2,60b
1に可動電極111及び固定電極112を押し付け易くなり、電極端子50a
2,60b
1同士の接合作業性をさらに向上させることができる。
【0104】
次いで、
図11のステップS60において、相互に接合された電極端子50a
2、60b
1を第1の折り返し部70で折り返すと共に、第2の折り返し部71で折り返す。この際、電圧検出線15a
2の脱落や断線を抑制する観点から、相互に接合された正極端子50a
2,60b
1の接合部分以外で正極端子50a
2,60b
1を折り返す(すなわち、第1及び第2の折り返し部70,71は、正極端子50a
2,60b
1の接合部分以外に配する。)。
【0105】
相互に接合された電極端子50a
2、60b
1を折り返す順番は、第1の折り返し部70を先に折り返してもよいし、第2の折り返し部71を先に折り返してもよい。このステップS60において、折り返された電極端子50a2、60b1の第5の長さL
5は、第1の蓄電ユニット10Aの第2の蓄電デバイス20Bの負極端子60a
2の第3の長さL
3及び第2の蓄電ユニット10Bの第1の蓄電デバイス20Aの正極端子50b
1の第2の長さL
2の少なくとも一方に対して相対的に短くなるように、相互に接合された電極端子50a
2、60b
1を折り返す。
【0106】
このように、相互に接合された電極端子50a
2、60b
1を折り返すことで、第1及び第2の蓄電ユニット10A,10Bの側方に電極端子50a
2、60b
1が突き出た状態となるのを防ぐことができるので、電極端子50a2,60b1が意図せず他の電極端子に接触するのを抑制することができる。これにより、電極端子同士の短絡を抑制することができる。また、蓄電モジュール1の小型化も図ることができる。
【0107】
特に、本実施形態では、折り返された電極端子50a
2、60b
1の第5の長さL
5を、正極端子50b
1の第2の長さL
2及び負極端子60a
2の第3の長さL
3の少なくとも一方に対して相対的に短くすることで、電極端子50a
2、60b
1が第1及び第2の蓄電ユニット10A,10Bの側方に突き出ることがなくなるので、より確実に電極端子同士の短絡を抑制することができると共に、より確実に蓄電モジュール1の小型化を図ることができる。
【0108】
次いで、
図11のステップS70において、折り返された電極端子50a
2、60b
1を被覆部材11により覆う。この際、折り返されて三層に積層された電極端子50a
2,60b
1を一括して覆うように被覆部材11を配することで、折り返した電極端子50a
2,60b
1が元の形状に戻ろうと広がるのを防ぐと共に、他の電極端子との間で短絡してしまうのを抑制することができる。
【0109】
次いで、
図11のステップS80において、ステップS30で折り曲げた正極端子50b
2を、元の形状に戻すように再度折り曲げる。
【0110】
以上に説明した
図15のステップS20〜S80を、第2〜第5の蓄電ユニット10B〜10Eについても繰り返すことで、第1〜第5の蓄電ユニット10A〜10Eが相互に積み重ねられと共に、第1〜第5の蓄電ユニット10A〜10Eが電気的に直列接続され、蓄電モジュール1が組み立てられる。
【0111】
本実施形態における
図11のステップS20が本発明における第4の工程の一例に相当し、本実施形態における
図11のステップS30が本発明における第5の工程の一例に相当し、本実施形態における
図11のステップS40が本発明における第1の工程の一例に相当し、本実施形態における
図11のステップS50が本発明における第2の工程の一例に相当し、本実施形態における
図11のステップS60が本発明における第3の工程の一例に相当し、本実施形態における
図11のステップS70が本発明における第6の工程の一例に相当する。
【0112】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【0113】
上述の実施形態では、蓄電デバイス20A,20Bを、一対の電極端子50a
1,60a
1(50a
2,60a
2)が同じ方向に導出していると共に、外装体40が一方の側のみに凸状の収容部421を持つタイプの蓄電デバイスとして説明したが、蓄電デバイスのタイプは、特にこれに限定されない。
【0114】
例えば、蓄電デバイスのタイプが、一対の電極端子が相反する方向に導出していると共に外装体が一方の側のみに凸状の収容部を持つタイプであってもよい。或いは、蓄電デバイスのタイプが、一対の電極端子が同じ方向に導出していると共に外装体が両側に凸状の収容部を持つタイプであってもよい。或いは、蓄電デバイスのタイプが、一対の電極端子が相反する方向に導出していると共に外装体が両側に凸状の収容部を持つタイプであってもよい。
【0115】
また、上述の実施形態では、第1の蓄電デバイス20Aの負極端子と、第2の蓄電デバイス20Bの正極端子とを接合(すなわち、電極端子のうち異なる極の電極端子同士を接合)していたが、特にこれに限定されず、例えば、第1の蓄電デバイス20Aの負極端子と、第2の蓄電デバイス20Bの正極端子とを接合(すなわち、電極端子のうち同一の極の電極端子同士を接合)してもよい。或いは、第1の蓄電デバイス20Aの正極端子と、第2の蓄電デバイス20Bの正極端子とを接合してもよい。
【解決手段】蓄電モジュール1の製造方法は、電極積層体30が外装体40内に収容された第1及び第2の蓄電デバイス20A,20Bを備えた蓄電モジュールの製造方法であり、第1の蓄電デバイスは、第1の蓄電デバイスの電極積層体に電気的に接続されていると共に、第1の蓄電デバイスの外装体から引き出されている負極端子60b