特開 2022-77634 蓄電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022077634

(43)【公開日】2022-05-24

(54)【発明の名称】蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0585 20100101AFI20220517BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20220517BHJP

   H01M 4/66 20060101ALI20220517BHJP

   H01M 50/183 20210101ALI20220517BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0585

H01M10/052

H01M4/66 A

H01M2/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020188530

(22)【出願日】2020-11-12

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】秋山 泰有

【テーマコード（参考）】

5H011

5H017

5H029

【Ｆターム（参考）】

5H011AA17

5H011FF01

5H011GG01

5H011JJ12

5H011KK02

5H017AA03

5H017AS03

5H017EE01

5H029AJ05

5H029AJ12

5H029AK01

5H029AK03

5H029AL06

5H029AL07

5H029AL11

5H029AL12

5H029AM03

5H029AM04

5H029AM07

5H029BJ12

5H029BJ17

5H029DJ03

5H029DJ04

5H029DJ07

5H029HJ07

5H029HJ12

(57)【要約】

【課題】負極集電体から空間を満たす電解液中への銅の溶出を抑制する。
【解決手段】シール部材５０は、正極集電体３２の正極表面３２ａと、負極集電体２２の負極表面２２ａと、の間に配置されている。シール部材５０は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにおいて、正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲んでいる。負極集電体２２は銅からなる。負極表面２２ａは、積層方向Ｚから見た平面視で、負極活物質層２３及びシール部材５０によって覆われている。負極活物質層２３及びシール部材５０は互いに当接している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層方向に複数積層する集電体と、
前記積層方向における前記集電体の一方面である第１面に配置される正極活物質層と、
前記積層方向における前記集電体の他方面である第２面に配置される負極活物質層と、
前記積層方向において隣り合う２つの前記集電体のうち、一方の前記集電体の前記第１面と、他方の前記集電体の前記第２面と、の間に配置されるとともに、前記積層方向に直交する直交方向において前記正極活物質層及び前記負極活物質層を囲むシール部材と、を備え、
前記積層方向において隣り合う２つの前記集電体と、前記シール部材と、によって区画形成される空間の内部が電解液で満たされるリチウムイオン二次電池の蓄電装置であって、
前記集電体は、銅からなる負極集電体を含み、
前記第２面は、前記負極集電体の前記積層方向における一面であるとともに、前記積層方向から見た平面視で前記負極活物質層及び前記シール部材によって覆われており、
前記負極活物質層及び前記シール部材は互いに当接していることを特徴とする蓄電装置。

【請求項2】

前記積層方向における平面視で前記第２面を見たときに、前記負極活物質層と前記シール部材との境界位置が前記正極活物質層と重なっていない請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項3】

前記シール部材は、前記第１面を覆う面積よりも大きい面積で前記第２面を覆っている請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。

【請求項4】

前記第１面は、前記正極活物質層及び前記シール部材のいずれによっても覆われない露出面を備える請求項１～請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。

【請求項5】

前記シール部材は、前記一方の前記集電体の前記第１面及び前記他方の前記集電体の前記第２面に接合される第１シール部と、前記他方の前記集電体の前記第２面のみに接合されるとともに、前記直交方向において前記第１シール部から前記負極活物質層に向かって延出する第２シール部と、を含み、
前記負極活物質層は、前記第２シール部と当接している請求項４に記載の蓄電装置。

【請求項6】

前記第２シール部の前記積層方向における寸法は、前記負極活物質層よりも小さい請求項５に記載の蓄電装置。

【請求項7】

前記積層方向における前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に位置するセパレータをさらに備え、
前記シール部材は、前記空間に面するとともに前記積層方向に交差する設置面を有し、
前記設置面上に前記セパレータの端部が配置される請求項１～６のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載のリチウムイオン二次電池である蓄電装置は、複数積層する集電体と、正極活物質層と、負極活物質層と、シール部材と、を備えている。正極活物質層は、集電体の積層方向における集電体の一方面に配置されている。負極活物質層は、積層方向における集電体の他方面に配置されている。シール部材は、積層方向において隣り合う２つの集電体の間に配置されているとともに、正極活物質層及び負極活物質層の周囲を液密に封止している。集電体とシール部材によって区画される空間には、電解液が注入される。

【0003】

また、蓄電装置は、集電体として、銅からなる負極集電体を含むものが知られている。この場合、積層方向における負極集電体の一面に負極活物質層が配置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－６１２２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、積層方向における負極集電体の一面の一部が、負極活物質層が配置されず、且つ空間の電解液中に露出する露出面となる場合がある。この場合、空間への電解液の注入から初充電までの間や過放電が生じたとき等の負極集電体の電位が、銅が電解液に溶出する電位まで高まる際に、空間を満たす電解液中に露出面から銅が溶出するおそれがある。電解液中に銅が溶出すると、短絡、ガス発生、及びシール部材によるシール性悪化等、種々の問題が生じるおそれがあり好ましくない。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する蓄電装置は、積層方向に複数積層する集電体と、前記積層方向における前記集電体の一方面である第１面に配置される正極活物質層と、前記積層方向における前記集電体の他方面である第２面に配置される負極活物質層と、前記積層方向において隣り合う２つの前記集電体のうち、一方の前記集電体の前記第１面と、他方の前記集電体の前記第２面と、の間に配置されるとともに、前記積層方向に直交する直交方向において前記正極活物質層及び前記負極活物質層を囲むシール部材と、を備え、前記積層方向において隣り合う２つの前記集電体と、前記シール部材と、によって区画形成される空間の内部が電解液で満たされるリチウムイオン二次電池の蓄電装置であって、前記集電体は、銅からなる負極集電体を含み、前記第２面は、前記負極集電体の前記積層方向における一面であるとともに、前記積層方向から見た平面視で前記負極活物質層及び前記シール部材によって覆われており、前記負極活物質層及び前記シール部材は互いに当接していることを特徴とする。

【0007】

上記構成によれば、第２面は、負極活物質層が配置されず、且つ空間の電解液中に露出する露出面を有さない。そのため、空間への電解液の注入から初充電までの間や過放電が生じた場合に、負極集電体から空間を満たす電解液中への銅の溶出を抑制できる。

【0008】

蓄電装置において、前記積層方向における平面視で前記第２面を見たときに、前記負極活物質層と前記シール部材との境界位置が前記正極活物質層と重なっていないことが好ましい。

【0009】

負極集電体の一面を負極活物質層とシールとで覆う手段として、一面に負極活物質層を配置した負極集電体に対して、負極活物質層の周りに溶融したシール材を配置する方法がある。こうした方法では、溶融したシール材が負極活物質層の周縁部に接する際に、負極活物質層の周縁部がシール材から伝熱を受けて成分が変化するおそれがある。

【0010】

上記構成によれば、積層方向における平面視で第２面を見たときに、負極活物質層とシール部材との境界位置が正極活物質層と重なっていない。そのため、負極活物質層の周縁部が正極活物質層と積層方向に対向しない。したがって、負極活物質層の周縁部にシール部材が当接するように形成する際の熱の影響による成分の変化が生じたとしても、電池性能への影響を抑制できる。

【0011】

蓄電装置において、前記シール部材は、前記第１面を覆う面積よりも大きい面積で前記第２面を覆っていることが好ましい。
上記構成によれば、第２面は第１面と比較してシール部材によって覆われる面積が大きい。すなわち、第２面において、シール部材による被覆面積を増やすことで、負極活物質層が配置されず露出する露出面を第２面が有さない構成としている。そのため、第２面において、内部に電解液を含む負極活物質層による被覆面積を増やす場合と比較して、負極集電体から電解液中への銅の溶出をさらに抑制できる。

【0012】

蓄電装置において、前記第１面は、前記正極活物質層及び前記シール部材のいずれによっても覆われない露出面を備えることが好ましい。
上記構成によれば、第１面が露出面を備える分だけ、蓄電装置の内部の空間を大きくできる。そのため、蓄電装置の使用中にガスが発生したとしても、空間が大きい分だけ蓄電装置の内圧上昇を低減できる。

【0013】

蓄電装置において、前記シール部材は、前記一方の前記集電体の前記第１面及び前記他方の前記集電体の前記第２面に接合される第１シール部と、前記他方の前記集電体の前記第２面のみに接合されるとともに、前記直交方向において前記第１シール部から前記負極活物質層に向かって延出する第２シール部と、を含み、前記負極活物質層は、前記第２シール部と当接していてもよい。

【0014】

蓄電装置において、前記第２シール部の前記積層方向における寸法は、前記負極活物質層よりも小さいことが好ましい。
上記構成によれば、第２シール部の積層方向における寸法を負極活物質層よりも小さくする分だけ空間を大きくできる。そのため、蓄電装置の使用中にガスが発生した際に、蓄電装置の内圧上昇をさらに低減できる。

【0015】

蓄電装置において、前記積層方向における前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に位置するセパレータをさらに備え、前記シール部材は、前記空間に面するとともに前記積層方向に交差する設置面を有し、前記設置面上に前記セパレータの端部が配置されることが好ましい。

【0016】

上記構成によれば、シール部材の設置面上にセパレータの端部を配置することで、直交方向におけるセパレータの位置決めを行うことができる。

【発明の効果】

【0017】

この発明によれば、負極集電体から空間を満たす電解液中への銅の溶出を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】蓄電装置を示す断面図。

【図2】蓄電セルを示す断面斜視図。

【図3】蓄電セルを示す断面図。

【図4】セルスタックとして積層される前の蓄電セルを示す断面図。

【図5】別の実施形態において、セルスタックとして積層される前の蓄電セルを示す断面図。

【図6】別の実施形態において、セルスタックとして積層される前の蓄電セルを示す断面図。

【図7】別の実施形態において、セルスタックとして積層される前の蓄電セルを示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、蓄電装置を具体化した実施形態について、図１～図４を用いて説明する。なお、蓄電装置は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリに用いられる蓄電モジュールである。本実施形態の蓄電装置はリチウムイオン二次電池である。

【0020】

図１に示すように、蓄電装置１０は、セルスタック１１と、正極通電板１２ｂと、負極通電板１２ａと、を備える。正極通電板１２ｂ及び負極通電板１２ａは、セルスタック１１を挟んで互いに対向している。正極通電板１２ｂ及び負極通電板１２ａは、金属製の良導電性材料で構成されている。セルスタック１１、正極通電板１２ｂ、及び負極通電板１２ａは、積層方向Ｚに積層している。積層方向Ｚは、正極通電板１２ｂ及び負極通電板１２ａにおける外面のうち、セルスタック１１と隣接する外面に垂直をなす方向である。セルスタック１１は、複数の蓄電セル２０が積層方向Ｚに積層された積層体である。

【0021】

正極通電板１２ｂ及び負極通電板１２ａは、それぞれセルスタック１１と電気的に接続している。図示は省略しているが、正極通電板１２ｂ及び負極通電板１２ａの各々には端子が接続されている。この端子を通じて蓄電装置１０の充放電が行われる。

【0022】

セルスタック１１、正極通電板１２ｂ、及び負極通電板１２ａは、積層方向Ｚにおける両側から拘束ユニット等によって拘束されている。これにより、積層方向Ｚにおける拘束荷重がセルスタック１１、正極通電板１２ｂ、及び負極通電板１２ａに付与されている。

【0023】

各蓄電セル２０は、正極３１と、負極２１と、セパレータ４０と、を備える。正極３１は、正極集電体３２と、正極集電体３２の一方面である正極表面３２ａに配置される正極活物質層３３と、を備える。正極集電体３２は、正極表面３２ａの裏面である正極裏面３２ｂに正極活物質層３３を有さない。

【0024】

負極２１は、負極集電体２２と、負極集電体２２の一方面である負極表面２２ａに配置される負極活物質層２３と、を備える。負極集電体２２は、負極表面２２ａの裏面である負極裏面２２ｂに負極活物質層２３を有さない。

【0025】

本実施形態において、正極集電体３２及び負極集電体２２は、積層方向Ｚから見た平面視で同じ面積を有する長方形状をなす。正極集電体３２及び負極集電体２２は、積層方向Ｚから見た平面視で、互いの縁部が重なっている。正極活物質層３３は、積層方向Ｚから見た平面視で、正極集電体３２よりも小さい長方形状をなす。負極活物質層２３は、積層方向Ｚから見た平面視で、負極集電体２２よりも小さく、且つ正極活物質層３３よりも大きい長方形状をなす。

【0026】

図２及び図３に示すように、負極集電体２２を積層方向Ｚから見た平面視で、負極集電体２２の長辺が延びる方向を第１方向Ｘといい、負極集電体２２の短辺が延びる方向を第２方向Ｙという。図示は省略しているが、正極集電体３２を積層方向Ｚから見た平面視で、正極集電体３２の長辺は第１方向Ｘに延びており、正極集電体３２の短辺は第２方向Ｙに延びている。第１方向Ｘは、積層方向Ｚと直交する方向である。第２方向Ｙは、積層方向Ｚ及び第１方向Ｘの両方向と直交する方向である。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、積層方向Ｚに直交する直交方向に相当する。

【0027】

図１に示すように、セパレータ４０は、積層方向Ｚにおける正極活物質層３３と負極活物質層２３との間に位置する。セパレータ４０を介して、正極活物質層３３と負極活物質層２３とは積層方向Ｚに対向している。積層方向Ｚから見た平面視で、正極活物質層３３の全体がセパレータ４０を介して負極活物質層２３と重なっている。

【0028】

セパレータ４０は、積層方向Ｚから見た平面視で、正極活物質層３３及び負極活物質層２３よりも大きい長方形状をなす。セパレータ４０を積層方向Ｚから見た平面視で、セパレータ４０の長辺は第１方向Ｘに延びており、セパレータ４０の短辺は第２方向Ｙに延びている。

【0029】

セパレータ４０は、積層方向Ｚから見た平面視で、中央に位置するセパレータ中央部４０ａと、セパレータ中央部４０ａの周りに位置するセパレータ端部４０ｂと、を備える。積層方向Ｚから見た平面視で、セパレータ中央部４０ａは、正極活物質層３３及び負極活物質層２３の各々の全体と重なっている。積層方向Ｚから見た平面視で、セパレータ端部４０ｂは、正極活物質層３３及び負極活物質層２３よりも外側に位置している。セパレータ端部４０ｂの積層方向Ｚにおける一面は、正極表面３２ａに溶着して接合するとともに正極表面３２ａに沿って配置されている。

【0030】

セパレータ４０は、正極３１と負極２１とを隔離する。セパレータ４０は、正極３１及び負極２１の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオン等の電荷担体を通過させる部材である。セパレータ４０は、接着剤などによって正極活物質層３３及び負極活物質層２３に接着していてもよい。ホットプレス等の公知の手法により蓄電セル２０に加圧することで、セパレータ４０を正極活物質層３３及び負極活物質層２３に接着してもよい。

【0031】

図１に示すように、蓄電装置１０はシール部材５０を備える。シール部材５０は、積層方向Ｚにおいて隣り合う正極集電体３２と負極集電体２２との間に配置されている。シール部材５０は、絶縁材料を含み、正極集電体３２と負極集電体２２との間を絶縁することによって、それら両集電体間の短絡を防止する。

【0032】

図２及び図３に示すように、シール部材５０を積層方向Ｚから見た平面視において、シール部材５０は四角枠状をなしている。シール部材５０は、４つの縁部によって正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲んでいる。シール部材５０の２つの縁部は、第１方向Ｘにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲んでいる。シール部材５０の２つの縁部は、第２方向Ｙにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲んでいる。シール部材５０は、積層方向Ｚにおいて隣り合う正極集電体３２及び負極集電体２２のうち、正極集電体３２の正極表面３２ａと、負極集電体２２の負極表面２２ａと、に溶着している。

【0033】

シール部材５０は樹脂製である。シール部材５０を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、変性ポリプロピレン（変性ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂、及びＡＳ樹脂等、種々の樹脂材料が挙げられる。

【0034】

蓄電セル２０の内部には、積層方向Ｚにおいて隣り合う正極集電体３２及び負極集電体２２と、シール部材５０と、によって空間Ｓが区画形成されている。空間Ｓには、正極活物質層３３、負極活物質層２３、セパレータ４０、及び電解液が収容されている。

【0035】

なお、正極集電体３２及び負極集電体２２は、化学的に不活性な電気伝導体である。負極集電体２２を構成する材料としては、銅が用いられる。正極集電体３２を構成する材料としては、例えば、金属材料、導電性樹脂材料、及び導電性無機材料等を用いることができる。導電性樹脂材料としては、例えば、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料に必要に応じて導電性フィラーが添加された樹脂等が挙げられる。正極集電体３２は、金属材料又は導電性樹脂材料を含む１以上の層を含む複数層を備えてもよい。

【0036】

正極集電体３２の表面に、メッキ処理又はスプレーコート等の公知の方法により被覆層を形成してもよい。正極集電体３２及び負極集電体２２は、例えば、板状、箔状、シート状、フィルム状、及びメッシュ状等の形態に形成されていてもよい。

【0037】

正極集電体３２を金属箔とする場合、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、チタン箔又はステンレス鋼箔等を用いることができる。正極集電体３２としてステンレス鋼箔を用いた場合、正極集電体３２の機械的強度を確保することができる。ステンレス鋼箔としては、例えばＪＩＳＧ４３０５：２０１５にて規定されるＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０１、及びＳＵＳ３０４等が挙げられる。正極集電体３２は、上記金属の合金箔又はクラッド箔であってもよい。箔状の正極集電体３２及び負極集電体２２を用いる場合、その厚みは、例えば、１～１００μｍとしてもよい。

【0038】

正極通電板１２ｂを構成する材料には、正極集電体３２を構成する材料と同じ材料を用いることができる。負極通電板１２ａを構成する材料には、負極集電体２２を構成する材料と同じ材料を用いることができる。正極通電板１２ｂ及び負極通電板１２ａは、正極集電体３２及び負極集電体２２よりも厚い金属板で構成してもよい。

【0039】

正極活物質層３３は、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出し得る正極活物質を含む。正極活物質としては、層状岩塩構造を有するリチウム複合金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物、及びポリアニオン系化合物等、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用可能なものを採用すればよい。また、２種以上の正極活物質を併用してもよい。

【0040】

負極活物質層２３は、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出可能である単体、合金、又は化合物であれば、特に限定はなく使用可能である。例えば、負極活物質としては、炭素、金属化合物、及びリチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物等が挙げられる。炭素としては、天然黒鉛、人造黒鉛、ハードカーボン（難黒鉛化性炭素）、及びソフトカーボン（易黒鉛化性炭素）を挙げることができる。人造黒鉛としては、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ等が挙げられる。リチウムと合金化可能な元素の例としては、シリコン（ケイ素）及びスズが挙げられる。

【0041】

正極活物質層３３及び負極活物質層２３を単に活物質層ともいう。活物質層は、必要に応じて電気伝導性を高めるための導電助剤、結着剤、電解質（ポリマーマトリクス、イオン伝導性ポリマー、電解液等）、及びイオン伝導性を高めるための電解質支持塩（リチウム塩）等をさらに含み得る。活物質層に含まれる成分、当該成分の配合比、及び活物質層の厚さは特に限定されず、リチウムイオン二次電池についての従来公知の知見が適宜参照され得る。活物質層の厚みは、例えば２～１５０μｍである。正極集電体３２及び負極集電体２２の表面に活物質層を形成させるには、ロールコート法等の従来から公知の方法を用いてもよい。

【0042】

正極３１及び負極２１の熱安定性を向上させるために、正極表面３２ａ又は活物質層の表面に、耐熱層を設けてもよい。耐熱層は、例えば、無機粒子と結着剤とを含み、その他に増粘剤等の添加剤を含んでもよい。

【0043】

導電助剤は、正極３１又は負極２１の導電性を高めるために添加される。導電助剤は、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、及びグラファイト等である。
結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン－ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、デンプン－アクリル酸グラフト重合体を例示することができる。これらの結着剤は、単独で又は複数で用いられ得る。溶媒には、例えば、水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン等が用いられる。

【0044】

セパレータ４０は、例えば、電解質を吸収保持するポリマーを含む多孔性シート又は不織布であってもよい。セパレータ４０を構成する材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンといったポリオレフィン、及びポリエステルなどが挙げられる。セパレータ４０は、単層構造又は多層構造を有してもよい。多層構造は、例えば、耐熱層としてのセラミック層等を有してもよい。セパレータ４０は、電解質が含浸されてもよく、セパレータ４０自体を高分子電解質又は無機型電解質等の電解質で構成してもよい。

【0045】

セパレータ４０に含浸される電解質としては、例えば、非水溶媒と非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む液体電解質である電解液、又はポリマーマトリックス中に保持された電解質を含む高分子ゲル電解質等が挙げられる。

【0046】

セパレータ４０に電解液が含浸される場合、その電解質塩として、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２等の公知のリチウム塩を使用できる。また、非水溶媒として、環状カーボネート類、環状エステル類、鎖状カーボネート類、鎖状エステル類、及びエーテル類等の公知の溶媒を使用できる。なお、これら公知の溶媒材料を二種以上組合せて用いてもよい。

【0047】

本実施形態における正極集電体３２はアルミニウム箔である。本実施形態における負極集電体２２は銅箔である。本実施形態における正極活物質層３３は、複合酸化物としてのオリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）を含む。本実施形態における負極活物質層２３は、炭素系材料としての黒鉛を含む。本実施形態において、セパレータ４０には電解液が含浸されている。

【0048】

次に、積層されてセルスタック１１を構成する前の蓄電セル２０について、シール部材５０の構成を中心にさらに詳しく説明する。
図４に示すように、シール部材５０は、シール本体５６及びシール端部５７を備える。シール本体５６は、積層方向Ｚにおいて隣り合う正極集電体３２の正極表面３２ａと負極集電体２２の負極表面２２ａと、の間に配置されている。シール端部５７は、シール本体５６から正極集電体３２及び負極集電体２２よりも外側に延びている。

【0049】

シール本体５６は、第１シール部５８と、第２シール部５９と、を備えてもよい。第２シール部５９は、第１シール部５８から負極活物質層２３に向かって延出している。すなわち、積層方向Ｚから見た平面視で第２シール部５９は第１シール部５８よりも空間Ｓ内側に位置している。第１方向Ｘにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲むシール部材５０においては、図４に図示するように、第２シール部５９は、第１方向Ｘにおいて第１シール部５８から負極活物質層２３に向かって延出する。図示は省略しているが、第２方向Ｙにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲むシール部材５０においては、第２方向Ｙにおいて第１シール部５８から負極活物質層２３に向かって延出する。

【0050】

第１シール部５８は、第１溶着面５８ａと、セパレータ溶着面５８ｂと、第２溶着面５８ｃと、を備える。第１溶着面５８ａは、積層方向Ｚに直交する面であるとともに、正極集電体３２の正極表面３２ａに溶着している。積層方向Ｚにおける平面視で見たときに、第１溶着面５８ａは、正極集電体３２の周縁部に沿って位置する四角枠状をなしている。

【0051】

セパレータ溶着面５８ｂは、積層方向Ｚから見た平面視で第１溶着面５８ａより空間Ｓ内側に位置する。セパレータ溶着面５８ｂは、積層方向Ｚに直交する面であるとともに、セパレータ４０のセパレータ端部４０ｂと溶着している。すなわち、セパレータ溶着面５８ｂは、セパレータ端部４０ｂを介して正極集電体３２の正極表面３２ａに接合している。積層方向Ｚにおける平面視で見たときに、セパレータ溶着面５８ｂは、セパレータ４０のセパレータ端部４０ｂに沿って位置する四角枠状をなしている。

【0052】

セパレータ溶着面５８ｂの空間Ｓ内側の端縁は、正極活物質層３３の周縁部から離れている。具体的には、シール部材５０のうち、第１方向Ｘにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲む部分においては、図４に図示するように、セパレータ溶着面５８ｂの空間Ｓ内側の端縁は、第１方向Ｘにおいて正極活物質層３３の周縁部から離れている。図示は省略しているが、シール部材５０のうち、第２方向Ｙにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲む部分においては、セパレータ溶着面５８ｂの空間Ｓ内側の端縁は、第２方向Ｙにおいて正極活物質層３３の周縁部から離れている。

【0053】

正極表面３２ａのうち、第１溶着面５８ａ及び正極活物質層３３によって覆われる部分以外は空間Ｓに露出している。すなわち、正極表面３２ａは、正極活物質層３３及びシール部材５０のいずれによっても覆われない露出面３２ｃを備える。露出面３２ｃは、積層方向Ｚから見た平面視において、第１溶着面５８ａによって覆われる正極表面３２ａの部分と、正極活物質層３３によって覆われた正極表面３２ａの部分と、の間に位置する四角枠状をなしている。

【0054】

第２溶着面５８ｃは、積層方向Ｚに直交する面であるとともに、負極集電体２２の負極表面２２ａに溶着している。第１シール部５８において、第２溶着面５８ｃは第１溶着面５８ａ及びセパレータ溶着面５８ｂの反対側に位置する面である。積層方向Ｚにおける平面視で見たときに、第２溶着面５８ｃは、負極集電体２２の周縁部に沿って位置する四角枠状をなしており、第１溶着面５８ａ及びセパレータ溶着面５８ｂと全体が重なっている。

【0055】

シール部材５０のうち第１方向Ｘにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲む部分においては、図４に図示するように、第２溶着面５８ｃの第１方向Ｘにおける寸法は、第１溶着面５８ａ及びセパレータ溶着面５８ｂの第１方向Ｘにおける寸法の和に等しい。図示は省略しているが、シール部材５０のうち第２方向Ｙにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲む部分においては、第２溶着面５８ｃの第２方向Ｙにおける寸法は、第１溶着面５８ａ及びセパレータ溶着面５８ｂの第２方向Ｙにおける寸法の和に等しい。

【0056】

第１シール部５８は、第１溶着面５８ａ及びセパレータ溶着面５８ｂを介して正極集電体３２の正極表面３２ａに接合するとともに、第２溶着面５８ｃを介して負極集電体２２の負極表面２２ａに接合している。すなわち、シール部材５０において、積層方向Ｚにおける平面視で見たときに、シール部材５０と正極集電体３２の正極表面３２ａとの接合面と、シール部材５０と負極集電体２２の負極表面２２ａとの接合面と、が重なり合う部分が第１シール部５８といえる。第１シール部５８は、積層方向Ｚにおいて隣り合う正極集電体３２及び負極集電体２２のうち、正極集電体３２の正極表面３２ａ及び負極集電体２２の負極表面２２ａに接合されているといえる。

【0057】

第２シール部５９は、積層方向Ｚに直交し、空間Ｓに面している直交面５９ａと、負極活物質層２３と当接する当接面５９ｂと、直交面５９ａの反対側に位置する第３溶着面５９ｃと、を備える。積層方向Ｚにおける平面視で見たときに、直交面５９ａは、セパレータ溶着面５８ｂより内側に位置する四角枠状をなしている。直交面５９ａは、積層方向Ｚに正極集電体３２の正極表面３２ａと離間している。すなわち、第２シール部５９は、正極集電体３２の正極表面３２ａと接合されない。

【0058】

当接面５９ｂは、積層方向Ｚから見て直交面５９ａの空間Ｓ内側の縁部から積層方向Ｚに延びている。シール部材５０のうち、第１方向Ｘにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲む部分においては、図４に図示するように、当接面５９ｂは、第１方向Ｘにおいて負極活物質層２３の周縁部と対向している。図示は省略しているが、シール部材５０のうち、第２方向Ｙにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲む部分においては、当接面５９ｂは、第２方向Ｙにおいて負極活物質層２３の周縁部と対向している。負極活物質層２３及びシール部材５０は互いに当接している。詳細には、負極活物質層２３は、第２シール部５９と当接している。シール部材５０は、第２シール部５９の当接面５９ｂを介して負極活物質層２３の周縁部と当接している。第２シール部５９の積層方向Ｚにおける寸法は、負極活物質層２３の積層方向Ｚにおける寸法以上である。本実施形態では、第２シール部５９の積層方向Ｚにおける寸法は、負極活物質層２３の積層方向Ｚにおける寸法と等しい。負極活物質層２３の周縁部の全体が当接面５９ｂと当接している。

【0059】

第３溶着面５９ｃは、積層方向Ｚに直交する面であるとともに、負極集電体２２の負極表面２２ａに溶着している。すなわち第２シール部５９は、第３溶着面５９ｃを介して負極集電体２２に接合しているといえる。第２シール部５９は、積層方向Ｚにおいて隣り合う正極集電体３２及び負極集電体２２のうち、正極集電体３２の正極表面３２ａに接合されない一方で、負極集電体２２の負極表面２２ａに接合されているといえる。積層方向Ｚにおける平面視で見たときに、第３溶着面５９ｃは、第１シール部５８の第２溶着面５８ｃより空間Ｓ内側に位置するとともに、負極集電体２２の周縁部に沿って位置する四角枠状をなしている。

【0060】

第１方向Ｘにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲むシール部材５０において、図４に図示するように、シール部材５０と正極集電体３２の正極表面３２ａとの接合面である、第１方向Ｘに並ぶ第１溶着面５８ａの各々と、第１方向Ｘに並ぶセパレータ溶着面５８ｂの各々との第１方向Ｘでの寸法の和を第１寸法Ｌ１という。また、シール部材５０と負極活物質層２３の負極表面２２ａとの接合面である、第１方向Ｘに並ぶ第２溶着面５８ｃの各々と、第１方向Ｘに並ぶ第３溶着面５９ｃの各々との第１方向Ｘでの寸法の和を第２寸法Ｌ２という。図示は省略しているが、第２方向Ｙにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲むシール部材５０において、第２方向Ｙに並ぶ第１溶着面５８ａの各々と、第２方向Ｙに並ぶセパレータ溶着面５８ｂの各々との第２方向Ｙでの寸法の和は第１寸法Ｌ１と同じ寸法である。第２方向Ｙにおいて正極活物質層３３及び負極活物質層２３を囲むシール部材５０において、第２方向Ｙに並ぶ第２溶着面５８ｃの各々と、第２方向Ｙに並ぶ第３溶着面５９ｃの各々との第２方向Ｙでの寸法の和は第２寸法Ｌ２と同じ寸法である。

【0061】

第２寸法Ｌ２は第１寸法Ｌ１よりも大きい。なお、正極集電体３２及び負極集電体２２は、積層方向Ｚから見た平面視で、互いの縁部が重なっている。すなわち、第２寸法Ｌ２が第１寸法Ｌ１よりも大きいことにより、第２溶着面５８ｃ及び第３溶着面５９ｃによって覆う負極表面２２ａの面積は、第１溶着面５８ａ及びセパレータ溶着面５８ｂによって覆う正極表面３２ａの面積よりも大きいと言える。言い換えると、シール部材５０は、正極表面３２ａを覆う面積よりも大きい面積で負極表面２２ａを覆っていると言える。

【0062】

図３に示すように、負極表面２２ａは、積層方向Ｚから見た平面視で負極活物質層２３及びシール部材５０によって覆われている。積層方向Ｚにおける平面視で負極表面２２ａを見たときに、シール部材５０における当接面５９ｂは、正極活物質層３３よりも外側に位置している。負極活物質層２３の周縁部とシール部材５０における当接面５９ｂとが当接する位置が、負極活物質層２３とシール部材５０との境界位置に相当する。すなわち、積層方向Ｚにおける平面視で負極表面２２ａを見たときに、負極活物質層２３とシール部材５０との境界位置が正極活物質層３３と重なっていない。

【0063】

蓄電セル２０の内部の空間Ｓに電解液を注入することで、正極活物質層３３及び負極活物質層２３への電解液の含浸を行う。空間Ｓへの電解液の注入は、例えばシール部材５０に形成された図示しない注液孔を介して行ってもよい。注入された電解液によって空間Ｓは満たされる。蓄電セル２０は、空間Ｓへの電解液の含浸が完了した後に、複数積層されてセルスタック１１を構成する。

【0064】

次に、積層されてセルスタック１１を構成した状態で、蓄電セル２０の構成について、さらに詳しく説明する。
図１に示すように、積層方向Ｚに隣り合う２つの蓄電セル２０のうち、一方の蓄電セル２０の正極裏面３２ｂと、他方の蓄電セル２０の負極裏面２２ｂと、が互いに接する。これにより、積層方向Ｚに隣り合う２つの蓄電セル２０において、一方の蓄電セル２０の正極３１と他方の蓄電セル２０の負極２１とが接している。

【0065】

互いに接する正極３１及び負極２１によって疑似的なバイポーラ電極２５が形成されている。互いに接する正極集電体３２及び負極集電体２２が、バイポーラ電極２５の電極体として機能する。１つのバイポーラ電極２５は、積層方向Ｚにおいて互いに接する正極集電体３２及び負極集電体２２と、正極活物質層３３及び負極活物質層２３と、を含む。バイポーラ電極２５は、積層方向Ｚにおいてセパレータ４０と交互に積層されている。

【0066】

１つのバイポーラ電極２５を構成する正極集電体３２及び負極集電体２２の組を、１つの集電体２６という。集電体２６は、積層方向Ｚに複数積層する。正極表面３２ａは、積層方向Ｚにおける集電体２６の一方面である。負極表面２２ａは、積層方向Ｚにおける集電体２６の他方面である。以下では、正極表面３２ａを集電体２６の第１面２６ｂともいい、負極表面２２ａを集電体２６の第２面２６ａともいう。

【0067】

正極活物質層３３は、積層方向Ｚにおける集電体２６の第１面２６ｂに配置されるといえる。負極活物質層２３は、積層方向Ｚにおける集電体２６の第２面２６ａに配置されるといえる。

【0068】

蓄電装置１０は、積層方向Ｚにおける一端に正極３１を備えるとともに、積層方向Ｚにおける他端に負極２１を備える。正極通電板１２ｂは、積層方向Ｚにおける一端に位置する正極３１の正極集電体３２に電気的に接続される。負極通電板１２ａは、積層方向Ｚにおける他端に位置する負極２１の負極集電体２２に電気的に接続される。

【0069】

積層方向Ｚに隣り合う蓄電セル２０において、シール部材５０のシール端部５７同士が接合されて一体化している。積層方向Ｚにおいて積層する全ての蓄電セル２０のシール端部５７が一体化している。一体化されたシール端部５７を封止体５７ａという。

【0070】

封止体５７ａは、正極集電体３２及び負極集電体２２の周縁部を覆っている。封止体５７ａは、積層方向Ｚにおいてセルスタック１１の一端に配置された正極集電体３２から、積層方向Ｚにおいてセルスタック１１の他端に配置された負極集電体２２まで延びている。なお、接合方法としては、例えば、熱溶着、超音波溶着、及び赤外線溶着等が挙げられる。

【0071】

シール部材５０は、正極３１と負極２１との間の空間Ｓを封止する封止部としても機能する。シール部材５０は、空間Ｓに収容された電解液が蓄電装置１０の外部に漏れることを防止し得る。シール部材５０は、蓄電装置１０の外部から空間Ｓへと水分が侵入することを防止し得る。さらに、シール部材５０は、例えば充放電反応等により正極３１又は負極２１から発生したガスが蓄電装置１０の外部に漏れることを防止し得る。

【0072】

次に、蓄電セル２０の製造手順について説明する。
図４に示すように、まず、負極表面２２ａに負極活物質層２３を配置した負極集電体２２に対して、負極活物質層２３の周りに溶融したシール材を配置する。負極表面２２ａ上に型を設置するとともに、溶融したシール材を型の内部に流す。これにより、シール材はシール本体５６及びシール端部５７を備えた形状になる。溶融したシール材を負極活物質層２３の周縁部に接触させる。この状態でシール材を固定することで、シール部材５０を形成する。負極表面２２ａのうち、負極活物質層２３が位置しない部分の全てがシール部材５０で覆われる。

【0073】

シール部材５０の形成後、セパレータ４０を積層方向Ｚにおいて負極活物質層２３と重ねる。このとき、セパレータ端部４０ｂをシール部材５０の上に配置する。さらに、正極３１を積層方向Ｚにおいてセパレータ４０と重ねる。

【0074】

つづいて、シール部材５０を正極集電体３２及び負極集電体２２に溶着する。正極集電体３２及び負極集電体２２へのシール部材５０の溶着は、例えば溶着治具を正極裏面３２ｂの周縁部及び負極裏面２２ｂに当接することで行ってもよい。シール部材５０は、溶着治具からの熱の伝達を受けて溶融する。第１溶着面５８ａが正極表面３２ａに溶着すると共に、第２溶着面５８ｃ及び第３溶着面５９ｃが負極表面２２ａに溶着する。また、セパレータ端部４０ｂが正極表面３２ａに溶着すると共に、シール部材５０と溶着し、セパレータ溶着面５８ｂが形成される。その後、蓄電セル２０の空間Ｓへの電解液の注入を行う。蓄電セル２０を複数積層してセルスタック１１を形成する。

【0075】

次に、本実施形態の作用について説明する。
集電体２６の第２面２６ａは、負極活物質層２３が配置されない部分の全てがシール部材５０によって覆われている。そのため、第２面２６ａは、空間Ｓの電解液中に露出しない。空間Ｓへの電解液の注入から初充電までの間や過放電が生じた場合も、空間Ｓの電解液中に第２面２６ａが露出しないため、集電体２６から空間Ｓの電解液中への銅の溶出が生じにくい。

【0076】

上記実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）第２面２６ａは、負極活物質層２３が配置されず、且つ空間Ｓの電解液中に露出する露出面を有さない。そのため、空間Ｓへの電解液の注入から初充電までの間や過放電が生じた場合に、負極集電体２２から空間Ｓを満たす電解液中への銅の溶出を抑制できる。

【0077】

（２）積層方向Ｚにおける平面視で第２面２６ａを見たときに、負極活物質層２３とシール部材５０との境界位置が正極活物質層３３と重なっていない。そのため、負極活物質層２３の周縁部が正極活物質層３３と積層方向Ｚに対向しない。したがって、負極活物質層２３の周縁部にシール部材５０が当接するように形成する際の熱の影響による成分の変化が生じたとしても、電池性能への影響を抑制できる。

【0078】

（３）シール部材５０は、第１面２６ｂを覆う面積よりも大きい面積で第２面２６ａを覆っている。そのため、第２面２６ａは第１面２６ｂと比較して、シール部材５０によって覆われる面積が大きい。すなわち、第２面２６ａにおいて、シール部材５０による被覆面積を増やすことで、負極活物質層２３が配置されず露出する露出面を第２面２６ａが有さない構成としている。そのため、第２面２６ａにおいて、内部に電解液を含む負極活物質層２３による被覆面積を増やす場合と比較して、負極集電体２２から電解液中への銅の溶出をさらに抑制できる。

【0079】

（４）第１面２６ｂは、正極活物質層３３及びシール部材５０のいずれによっても覆われない露出面３２ｃを備える。そのため、第１面２６ｂが露出面３２ｃを備える分だけ、蓄電装置１０の内部の空間Ｓを大きくできるため、蓄電装置１０の使用中にガスが発生したとしても、空間Ｓが大きい分だけ蓄電装置１０の内圧上昇を低減できる。

【0080】

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記の各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0081】

○ 図５に示すように、シール部材５０は、空間Ｓに面するとともに積層方向Ｚに交差する設置面を有してもよい。設置面上にセパレータ４０のセパレータ端部４０ｂが配置されてもよい。具体的には、この変更例のシール部材５０は、セパレータ端部４０ｂが溶着するセパレータ溶着面５８ｂを有さない。シール部材５０は、積層方向Ｚにおける第１シール部５８の一方の面全体に、正極集電体３２の正極表面３２ａと溶着する第１溶着面５８ａを有している。第２シール部５９の直交面５９ａは上記設置面として機能している。設置面として機能する直交面５９ａは、空間Ｓに面するとともに、積層方向Ｚに交差している。

【0082】

上記変更例によれば、上記実施形態での効果と合わせて以下の効果を得ることができる。
（５）シール部材５０は、空間Ｓに面するとともに積層方向Ｚに直交する設置面としての直交面５９ａを有している。直交面５９ａ上にセパレータ端部４０ｂが配置されている。そのため、シール部材５０の直交面５９ａ上にセパレータ端部４０ｂを配置することで、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにおけるセパレータ４０の位置決めを行うことができる。

【0083】

○ 図５に示すように、第２シール部５９の積層方向Ｚにおける寸法である第３寸法Ｌ３は、負極活物質層２３の積層方向Ｚにおける寸法である第４寸法Ｌ４よりも小さくてもよい。第４寸法Ｌ４は、負極活物質層２３の厚みである。

【0084】

上記変更例によれば、上記実施形態での効果と合わせて以下の効果を得ることができる。
（６）第２シール部５９の積層方向Ｚにおける寸法は、負極活物質層２３よりも小さい。そのため、第２シール部５９の積層方向Ｚにおける寸法を負極活物質層２３よりも小さくする分だけ空間Ｓを大きくできる。したがって、蓄電装置１０の使用中にガスが発生した際に、蓄電装置１０の内圧上昇をさらに低減できる。

【0085】

○ 図６に示すように、シール部材５０によって第１面２６ｂを覆う面積と、第２面２６ａを覆う面積とが同じ大きさであってもよい。すなわち、シール部材５０は負極集電体２２の負極表面２２ａのみに接合される第２シール部を有していない。この場合、上記実施形態よりも大きい面積で負極活物質層２３が第２面２６ａを覆う。これにより、第２面２６ａは、積層方向Ｚから見た平面視で、負極活物質層２３及びシール部材５０によって覆われる。

【0086】

○ 図６に示すように、シール部材５０は積層方向Ｚにおいて複数に分割されていてもよい。図６には積層方向Ｚにおいて２つに分割されたシール部材５０を図示している。この場合のシール部材５０は、積層方向Ｚにおいて２つに分割されたシール端部５７を備えている。シール部材５０は、シール本体５６に代えて、積層方向Ｚに分割された第１シール本体部５６ａと第２シール本体部５６ｂを備えている。第１シール本体部５６ａは、負極集電体２２の負極表面２２ａのみに接合されている。第２シール本体部５６ｂは、正極集電体３２の正極表面３２ａのみに接合されている。第１シール本体部５６ａは、負極活物質層２３と当接している。第１シール本体部５６ａの負極表面２２ａと接合される面の反対側の面は、第２シール本体部５６ｂの正極表面３２ａと接合される面の反対側の面と互いに接合される。第１シール本体部５６ａと第２シール本体部５６ｂとの間にはセパレータ端部４０ｂが挟み込まれる。セパレータ端部４０ｂは第１シール本体部５６ａ及び第２シール本体部５６ｂに溶着している。

【0087】

○ 第１面２６ｂは露出面３２ｃを備えなくてもよい。この場合、第１面２６ｂは、正極活物質層３３及びシール部材５０によって全体が覆われている。
○ 負極表面２２ａへのシール部材５０の配置を、負極活物質層２３よりも先に行ってもよい。この場合、まず、負極表面２２ａに溶融したシール材を流す等によって、負極表面２２ａの中央部分を除いた部分をシール部材５０で覆う。その後、シール部材５０が配置されない負極表面２２ａの中央部分に、負極活物質を含んだスラリーを塗工する等により、負極活物質層２３を配置する。これにより、形成された負極活物質層２３の周縁部がシール部材５０と接触するようになる。負極表面２２ａの全てが、負極活物質層２３及びシール部材５０で覆われるようになる。

【0088】

○ バイポーラ電極２５の集電体２６は、上記実施形態のように別体の正極集電体３２及び負極集電体２２からなるものに限らない。例えば、集電体２６は、異なる金属同士のクラッド箔であってもよいし、金属箔の表面にメッキ加工を施したものであってもよい。この場合、積層方向Ｚにおける集電体２６の一方面は、正極活物質層３３を有する第１面２６ｂとなる。積層方向Ｚにおける集電体２６の他方面は、銅からなるとともに、負極活物質層２３を有する第２面２６ａとなる。

【0089】

○ 図７に示すように、積層方向Ｚにおいてシール部材５０と負極活物質層２３とが重なり合ってもよい。この変更例のシール部材５０は図５を用いて説明した上記の変更例と同様の形態を備える。この変更例においては、積層方向Ｚにおいて、第２シール部５９の内周端と負極活物質層２３の外周端とが重なり合っている。負極活物質層２３の外周端は、積層方向Ｚにおける第２シール部５９の内周端とセパレータ４０との間に位置する。なお、この変更例におけるシール部材５０及び負極活物質層２３の位置関係は、上記変更例と同様に、負極表面２２ａへのシール部材５０の配置を負極活物質層２３よりも先に行うことで実現可能である。

【符号の説明】

【0090】

Ｓ…空間、Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向、Ｚ…積層方向、１０…蓄電装置、２２…負極集電体、２３…負極活物質層、２６…集電体、２６ａ…第２面、２６ｂ…第１面、３２…正極集電体、３２ｃ…露出面、３３…正極活物質層、４０…セパレータ、４０ｂ…セパレータ端部、５０…シール部材、５８…第１シール部、５９…第２シール部、５９ａ…直交面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】