(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】P2022080243
(43)【公開日】2022-05-27
(54)【発明の名称】蓄電セル及び蓄電装置
(51)【国際特許分類】
H01M 10/04 20060101AFI20220520BHJP
H01M 10/0585 20100101ALI20220520BHJP
H01M 50/528 20210101ALI20220520BHJP
H01M 50/60 20210101ALI20220520BHJP
【FI】
H01M10/04 Z
H01M10/0585
H01M2/22 A
H01M2/36 101A
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021021271
(22)【出願日】2021-02-12
(31)【優先権主張番号】P 2020190776
(32)【優先日】2020-11-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】村田 卓也
(72)【発明者】
【氏名】栗田 幹也
【テーマコード(参考)】
5H023
5H028
5H029
5H043
【Fターム(参考)】
5H023AA03
5H023AS07
5H028AA08
5H028CC19
5H029AJ14
5H029AK01
5H029AK03
5H029AL01
5H029AL06
5H029AL07
5H029AL11
5H029AL12
5H029AM03
5H029AM04
5H029AM05
5H029AM07
5H029BJ06
5H043AA19
5H043BA19
5H043CA08
5H043CA13
5H043FA10
(57)【要約】
【課題】電解質の含浸時間を短縮できる蓄電セル及び蓄電装置を提供すること。
【解決手段】セパレータ40は、空間Sを、正極活物質層22が位置する第1空間S1と、負極活物質層32が位置する第2空間S2とに区画している。蓄電セル10は、第1空間S1と蓄電セル10の外部との間を第2方向Bに延びる第1貫通部と、第2空間S2と蓄電セル10の外部との間を第2方向Bに延びる第2貫通部62と、第1貫通部を閉塞する第1閉塞部と、第2貫通部62を閉塞する第2閉塞部72と、を備える。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
一対の集電体と、
前記一対の集電体の一方に設けられた正極活物質層と、
前記一対の集電体の他方に設けられ、前記正極活物質層と対向配置された負極活物質層と、
対向配置された前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に挟まれたセパレータと、
前記一対の集電体のそれぞれの外周縁部の間に配置され、前記正極活物質層及び前記負極活物質層を囲む枠状をなすスペーサと、を備え、
前記セパレータは、前記一対の集電体及び前記スペーサにより区画された空間を、前記正極活物質層が位置する第1空間と、前記負極活物質層が位置する第2空間とに区画している蓄電セルであって、
前記一対の集電体、前記正極活物質層、前記セパレータ、及び前記負極活物質層が重なり合う第1方向に直交する方向を第2方向とすると、
前記スペーサに設けられ、且つ前記第1空間と前記蓄電セルの外部との間を前記第2方向に延びる第1貫通部と、
前記スペーサに設けられ、且つ前記第2空間と前記蓄電セルの外部との間を前記第2方向に延びる第2貫通部と、
前記第1貫通部を閉塞する第1閉塞部と、
前記第2貫通部を閉塞する第2閉塞部と、を備えることを特徴とする蓄電セル。
【請求項2】
前記第1方向で見た平面視において、前記第1貫通部と前記第2貫通部とは重ならないことを特徴とする請求項1に記載の蓄電セル。
【請求項3】
前記スペーサは、複数の壁部で構成されて前記平面視において矩形枠状であり、
前記第1貫通部は、前記第2貫通部の設けられた前記壁部とは異なる前記壁部に設けられることを特徴とする請求項2に記載の蓄電セル。
【請求項4】
積層された複数の蓄電セルを備え、
前記複数の蓄電セルは、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の蓄電セルを含むことを特徴とする蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蓄電セル及び蓄電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
蓄電装置として、例えば、特許文献1に記載されるようなリチウムイオン二次電池が知られている。二次電池は、複数の蓄電セルが積層されることで構成されている。
上記の蓄電セルは、一対の集電体と、一対の集電体の一方に設けられた正極活物質層と、一対の集電体の他方に設けられ、正極活物質層に対向配置された負極活物質層と、正極活物質層と負極活物質層との間に挟まれたセパレータと、を備えている。蓄電セルの内部には、流動性のある電解質、例えば電解液が収容されている。
【0003】
蓄電セルは、一対の集電体の間に配置されるシール部材と、シール部材を貫通して蓄電セルの内外に延びる連通部材と、を備えている。シール部材は、蓄電セルの外部に電解質が漏れることを防止している。連通部材は、蓄電セルの内部に電解質を注入するときの経路、又は蓄電セル内で発生したガスを排出するための経路として使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記の蓄電セルにおいて、セパレータは、一対の集電体及びシール部材により区画された空間を、正極活物質層が位置する第1空間と、負極活物質層が位置する第2空間とに区画している。また、連通部材は、蓄電セルの第1空間と蓄電セルの外部との間で延びている。
【0006】
そのため、連通部材を介して蓄電セル内にゲル電解質や電解液等の流動性のある電解質を注入すると、電解質は、第1空間に注入され、第1空間に位置する正極活物質層に含浸される。また、電解質は、セパレータを通過して第2空間にも移動して、第2空間に位置する負極活物質層に含浸される。一般的に、セパレータは、電解質を吸収保持する構造を有しているため、第1空間に供給された電解質の第2空間への移動において、電解質のセパレータ通過に長い時間がかかり、第2空間に位置する負極活物質層への電解質の含浸がスムーズに進まないこととなる。その結果、蓄電セルへの電解質の注入開始から正極活物質層、負極活物質層及びセパレータに電解質が十分に含浸されて蓄電セルへの電解質の注入完了となるまでの時間が長くなる虞がある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決する蓄電セルは、一対の集電体と、前記一対の集電体の一方に設けられた正極活物質層と、前記一対の集電体の他方に設けられ、前記正極活物質層と対向配置された負極活物質層と、対向配置された前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に挟まれたセパレータと、前記一対の集電体のそれぞれの外周縁部の間に配置され、前記正極活物質層及び前記負極活物質層を囲む枠状をなすスペーサと、を備え、前記セパレータは、前記一対の集電体及び前記スペーサにより区画された空間を、前記正極活物質層が位置する第1空間と、前記負極活物質層が位置する第2空間とに区画している蓄電セルであって、前記一対の集電体、前記正極活物質層、前記セパレータ、及び前記負極活物質層が重なり合う第1方向に直交する方向を第2方向とすると、前記スペーサに設けられ、且つ前記第1空間と前記蓄電セルの外部との間を前記第2方向に延びる第1貫通部と、前記スペーサに設けられ、且つ前記第2空間と前記蓄電セルの外部との間を前記第2方向に延びる第2貫通部と、前記第1貫通部を閉塞する第1閉塞部と、前記第2貫通部を閉塞する第2閉塞部と、を備える。
【0008】
これによれば、第1閉塞部により第1貫通部が閉塞される前、且つ第2閉塞部により第2貫通部が閉塞される前の状態において、第1貫通部を介して第1空間に電解質を注入でき、且つ第2貫通部を介して第2空間に電解質を注入できる。第1貫通部を介して第1空間に注入された電解質を正極活物質層に含浸させる。これと同時に、第2貫通部を介して第2空間に注入された電解質を負極活物質層に含浸させる。また、セパレータには、第1空間と第2空間の双方に注入された電解質を含浸させる。このため、電解質を注入するための貫通部がスペーサに一つだけ設けられ、当該貫通部が第1空間と蓄電セルの外部との間に延びている場合、又は当該貫通部が第2空間と蓄電セルの外部との間に延びている場合に比べて、正極活物質層、負極活物質層、及びセパレータに電解質が含浸されるまでの時間が短くなる。したがって、蓄電セルに対する電解質の含浸時間を短縮できる。
【0009】
上記の蓄電セルにおいて、前記第1方向で見た平面視において、前記第1貫通部と前記第2貫通部とは重ならないとよい。
蓄電セルに電解質を注入する場合、第1貫通部に接続され、且つ第1貫通部から蓄電セルに電解質を注入する設備と、第2貫通部に接続され、且つ第2貫通部から蓄電セルに電解質を注入する設備とを採用することが考えられる。
【0010】
その点、これによれば、第1貫通部と第2貫通部とが第1方向で重ならないため、第1貫通部に接続される設備と、第2貫通部に接続される設備との干渉を避けることができる。
【0011】
上記の蓄電セルにおいて、前記スペーサは、複数の壁部で構成されて前記平面視において矩形枠状であり、前記第1貫通部は、前記第2貫通部の設けられた前記壁部とは異なる壁部に設けられるとよい。
【0012】
これによれば、第1貫通部が第2貫通部の設けられた壁部と同じ壁部に設けられる構成に比べて、第1貫通部と第2貫通部とを離して配置し易い。蓄電セルに対する電解質の注入を行う際、蓄電セルの空間を減圧することがあるが、第1貫通部と第2貫通部とが離れて配置されているほど、減圧できる箇所が離れることになり、蓄電セルの空間を効率良く減圧できる。したがって、蓄電セルの減圧時間を短縮できる。
【0013】
また、第1貫通部を介して第1空間に電解質を注入した場合、正極活物質層、負極活物質層、及びセパレータにおける第1貫通部から離れた部位ほど、電解質を含浸させ難い。
その点、これによれば、第1貫通部が第2貫通部の設けられた壁部とは異なる壁部に設けられるため、第1貫通部と第2貫通部とを離して配置し易い。このため、第1貫通部と第2貫通部とが離れるほど、正極活物質層、負極活物質層、及びセパレータに対し電解質を供給する箇所を離すことができ、正極活物質層、負極活物質層、及びセパレータに対し電解質を含浸させ易くできる。したがって、蓄電セルに対する電解質の含浸時間をさらに短縮できる。
【0014】
上記課題を解決する蓄電装置は、積層された複数の蓄電セルを備え、前記複数の蓄電セルは、上述の蓄電セルを含む。
これによれば、蓄電装置においても同様に、電解質の含浸時間を短縮できる。
【発明の効果】
【0015】
この発明によれば、蓄電セル及び蓄電装置に対する電解質の含浸時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【
図7】蓄電セルに電解質を注入する際に使用する装置の一例を模式的に示す図。
【
図8】変更例における第1貫通部と第2貫通部を示す断面図。
【
図9】変更例における第1貫通部と第2貫通部を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【0017】
<第1の実施形態>
以下、蓄電セル及び蓄電装置を具体化した第1の実施形態を
図1~
図4にしたがって説明する。
【0018】
図1に示すように、蓄電装置1は、積層された複数の蓄電セル10により構成されるセルスタック2を含んでいる。複数の蓄電セル10が積層される方向を積層方向Cとする。積層方向Cは、重力方向と一致している。積層方向Cにおいて蓄電セル10を外側から見ることを平面視と呼ぶ。
【0019】
図3及び
図4に示すように、蓄電セル10は、正極20と、負極30と、セパレータ40と、スペーサ50と、を備えている。
正極20は、例えば矩形状の電極である。正極20は、平面視で矩形状の正極集電体21、及び正極活物質層22を有している。正極集電体21は、第1面21aと、第1面21aとは反対側に位置する第2面21bとを有している。正極集電体21は、外周縁21cを有する。正極集電体21は、第1面21aにおける外周縁21c寄りに位置する外周縁部21dを有する。正極活物質層22は、正極集電体21の第1面21aに設けられている。正極集電体21の第2面21bには、正極活物質層22は設けられていない。
【0020】
負極30は、例えば矩形状の電極である。負極30は、平面視で矩形状の負極集電体31、及び負極活物質層32を有している。負極集電体31は、第1面31aと、第1面31aとは反対側に位置する第2面31bとを有している。負極集電体31は、外周縁31cを有する。負極集電体31は、第1面31aにおける外周縁31c寄りに位置する外周縁部31dを有する。負極活物質層32は、負極集電体31の第1面31aに設けられている。負極集電体31の第2面31bには、負極活物質層32は設けられていない。ここで、正極集電体21及び負極集電体31は、一対の集電体の一例であり、正極集電体21は、一対の集電体の一方であり、負極集電体31は、一対の集電体の他方である。
【0021】
正極集電体21の第1面21aと負極集電体31の第1面31aとは対向している。正極活物質層22と負極活物質層32とは対向配置されている。セパレータ40は、対向配置された正極活物質層22と負極活物質層32との間に挟まれている。つまり、正極20と負極30とは、セパレータ40を介して重なり合っている。正極集電体21、負極集電体31、正極活物質層22、セパレータ40、及び負極活物質層32が重なり合う方向を第1方向Aとし、第1方向Aに直交する方向を第2方向Bとする。第1方向Aは、積層方向Cと一致している。このため、第1方向Aにおいて蓄電セル10を見ることも平面視と記載する。
【0022】
正極活物質層22及び負極活物質層32は、それぞれ矩形状に形成されている。負極活物質層32は、正極活物質層22よりも一回り大きく形成されている。平面視において、正極活物質層22の形成領域の全体が、負極活物質層32の形成領域の内側に位置している。
【0023】
セパレータ40は、平面視において、負極活物質層32の形成領域よりも大きい矩形状をなしている。セパレータ40は、平面視において、正極集電体21及び負極集電体31よりも小さい矩形状をなしている。セパレータ40は、第1方向Aにおいて、正極活物質層22及び負極活物質層32に対向しない非対向部41を有している。セパレータ40は、第1方向Aにおける正極活物質層22寄りに下面40aを有し、第1方向Aにおける負極活物質層32寄りに上面40bを有する。
【0024】
図2、
図3、及び
図4に示すように、スペーサ50は、正極集電体21と負極集電体31との間に位置する。スペーサ50は、絶縁材料を含み、正極集電体21と負極集電体31とを絶縁することにより正極集電体21と負極集電体31との短絡を防止する。本実施形態では、スペーサ50の材料は、酸変性ポリエチレンである。なお、スペーサ50の材料としては、酸変性ポリエチレン以外にも、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樹脂等の種々の樹脂材料を用いることができる。
【0025】
スペーサ50は、正極集電体21の外周縁部21dと、負極集電体31の外周縁部31dとの間に配置されている。
スペーサ50は、正極活物質層22及び負極活物質層32を囲む枠状をなしている。平面視において、スペーサ50は、四角枠状をなしている。スペーサ50は、スペーサ50の壁部としての第1スペーサ壁部50a、第2スペーサ壁部50b、第3スペーサ壁部50c、及び第4スペーサ壁部50dを有する。
【0026】
スペーサ50は、正極集電体21の外周縁部21dと負極集電体31の外周縁部31dとの間に挟まれている部分と、正極集電体21の外周縁21c及び負極集電体31の外周縁31cよりも外側に位置する部分とを有している。スペーサ50は、複数の枠状の構成体により構成されている。本実施形態において、スペーサ50は、第1構成体51と第2構成体52とを第1方向Aで重ねることで構成されている。第1構成体51及び第2構成体52は、四角枠状をなしている。
【0027】
図2に示すように、第1構成体51は、4つの壁部を備える。第1構成体51を構成する4つの壁部を、第1壁部511、第2壁部512、第3壁部513、及び第4壁部514とする。第1壁部511には、第2壁部512及び第3壁部513が連続している。第4壁部514には、第2壁部512及び第3壁部513が連続している。平面視において、第1壁部511と第4壁部514は、平行に延びている。平面視において、第2壁部512と第3壁部513とは、平行に延びている。
【0028】
平面視において、第2壁部512と第3壁部513との間で、第1壁部511が延びる方向を第1延設方向D1とし、第4壁部514が延びる方向を第4延設方向D4とする。平面視において、第1壁部511と第4壁部514との間で、第2壁部512が延びる方向を第2延設方向D2とし、第3壁部513が延びる方向を第3延設方向D3とする。第1延設方向D1と第2延設方向D2とは直交している。第1延設方向D1と第3延設方向D3とは直交している。第2延設方向D2と第3延設方向D3とは平行をなしている。第2延設方向D2と第4延設方向D4とは直交している。第3延設方向D3と第4延設方向D4とは直交している。第1延設方向D1と第4延設方向D4とは平行をなしている。第1構成体51は、矩形枠状をなしている。
【0029】
第2構成体52は、4つの壁部を備える。第2構成体52を構成する4つ壁部を、第1壁部521、第2壁部522、第3壁部523、及び第4壁部524とする。第2構成体52は、第1構成体51と同様の構成を有している。すなわち、第1壁部521は、第1壁部511と同じ構成を有し、第1延設方向D1に延びている。第2壁部522は、第2壁部512と同じ構成を有し、第2延設方向D2に延びている。第3壁部523は、第3壁部513と同じ構成を有し、第3延設方向D3に延びている。第4壁部524は、第4壁部514と同じ構成を有し、第4延設方向D4に延びている。第2構成体52は、矩形枠状をなしている。
【0030】
第1壁部511と第1壁部521、第2壁部512と第2壁部522、第3壁部513と第3壁部523、及び第4壁部514と第4壁部524は、第1方向Aにおいて重なっている。よって、第1方向Aに重なる第1壁部511と第1壁部521とから、第1スペーサ壁部50aが構成されている。第1方向Aに重なる第2壁部512と第2壁部522とから、第2スペーサ壁部50bが構成されている。第1方向Aに重なる第3壁部513と第3壁部523とから、第3スペーサ壁部50cが構成されている。第1方向Aに重なる第4壁部514と第4壁部524とから、第4スペーサ壁部50dが構成されている。
【0031】
図3及び
図4に示すように、第1構成体51は、第1方向Aの両端面のうち、正極集電体21寄りの一端面に四角枠状の第1端面51aを有し、負極集電体31寄りの他端面に四角枠状の第2端面51bを有している。第2構成体52は、第1方向Aの両端面のうち、負極集電体31寄りの一端面に四角枠状の第1端面52aを有し、正極集電体21寄りの他端面に四角枠状の第2端面52bを有している。
【0032】
蓄電セル10は、第1構成体51と正極集電体21とが接合された部位である第1接合部W1を有している。第1接合部W1は、第1構成体51の第1端面51aにおける正極集電体21の外周縁部21dが重なり合う部分が正極集電体21の外周縁部21dに溶着されて形成されている。矩形枠状の第1構成体51における第1端面51aは、矩形状の正極集電体21の外周縁部21dの全周に溶着されている。平面視において、第1接合部W1は、四角枠状をなしている。
【0033】
蓄電セル10は、第2構成体52と負極集電体31とが接合された部位である第2接合部W2を有している。第2接合部W2は、第2構成体52の第1端面52aにおける負極集電体31の外周縁部31dが重なり合う部分が負極集電体31の外周縁部31dに溶着されて形成されている。矩形枠状の第2構成体52における第1端面52aは、矩形状の負極集電体31の外周縁部31dの全周に溶着されている。平面視において、第2接合部W2は、四角枠状をなしている。なお、第1接合部W1及び第2接合部W2は、同じ溶着面積を有している。
【0034】
セパレータ40の非対向部41は、第1構成体51と第2構成体52とに挟まれている。非対向部41の外周縁の全周が第1構成体51と第2構成体52との間に挟まれている。スペーサ50には、第1構成体51と第2構成体52との間に非対向部41を挟む部分と、第1構成体51と第2構成体52とが互いに溶着された第3接合部W3とが形成されている。なお、第3接合部W3が形成される際に、第1構成体51及び第2構成体52は、それぞれ、セパレータ40の非対向部41にも若干溶着される。
【0035】
第3接合部W3は、第1構成体51と第2構成体52において、正極集電体21の外周縁部21dと負極集電体31の外周縁部31dとに挟まれた領域に設けられている。第3接合部W3は、第2端面51bにおける正極集電体21の外周縁部21dと負極集電体31の外周縁部31dに挟まれた領域と、第2端面52bにおける正極集電体21の外周縁部21dと負極集電体31の外周縁部31dに挟まれた領域とを全周に亘って溶着することで形成される。なお、蓄電セル10を単一で見たとき、第1構成体51の第2端面51bと第2構成体52の第2端面52bとの間には、第1構成体51と第2構成体52とが溶着されない非溶着部が設けられている。非溶着部は、第1構成体51と第2構成体52との間において、正極集電体21の外周縁部21dと負極集電体31の外周縁部31dとの間に挟まれていない領域に設けられている。
【0036】
蓄電セル10の内部には、正極集電体21、負極集電体31、及びスペーサ50により区画された空間Sが形成されている。空間Sは、セパレータ40により正極活物質層22が位置する第1空間S1と、負極活物質層32が位置する第2空間S2とに区画されている。第1空間S1と第2空間S2とは、第1方向Aにおいてセパレータ40を介して隣り合っている。第1空間S1は、正極集電体21の第1面21aと、セパレータ40の下面40aと、第1構成体51の内面とによって区画されている。第1空間S1は、第1方向Aにおいてセパレータ40よりも正極集電体21寄りに位置している。第2空間S2は、負極集電体31の第1面31aと、セパレータ40の上面40bと、第2構成体52の内面とによって区画されている。第2空間S2は、第1方向Aにおいてセパレータ40よりも負極集電体31寄りに位置している。第1接合部W1、第2接合部W2、及び第3接合部W3により蓄電セル10の正極集電体21、負極集電体31、及びスペーサ50により区画される空間Sのシール性が保たれる。
【0037】
図1に示すように、セルスタック2において、複数の蓄電セル10は、積層方向Cに隣り合う一方の蓄電セル10の正極集電体21の第2面21bと、他方の蓄電セル10の負極集電体31の第2面31bとが互いに接するようにスタックされている。複数の蓄電セル10は電気的に直列に接続される。セルスタック2では、積層方向Cに隣り合う蓄電セル10により互いに接する正極集電体21及び負極集電体31を電極体とする疑似的なバイポーラ電極13が形成される。1つのバイポーラ電極13は、正極集電体21、負極集電体31、正極活物質層22、及び負極活物質層32を含む。なお、複数の蓄電セル10が備えるスペーサ50において、正極集電体21の外周縁21c及び負極集電体31の外周縁31cよりも外側に位置する部分は、互いに接合されて一体化している。これにより、蓄電装置1として、バイポーラ電極13を構成している正極集電体21と負極集電体31との間のシール性が確保される。なお、蓄電セル10を単一で見たときに設けられていた非溶着部の構成は、隣り合うスペーサ50同士が互いに接合されて一体化したときに無くなる。
【0038】
セルスタック2における積層方向Cの第1端部11には、終端電極として正極集電体21と正極活物質層22が配置される。蓄電装置1における積層方向Cの第2端部12には、終端電極として負極集電体31と負極活物質層32が配置される。
【0039】
蓄電装置1は、積層方向Cにおいてセルスタック2を挟むように配置された、正極通電板70及び負極通電板80からなる一対の通電体を備えている。正極通電板70及び負極通電板80は、それぞれ良導電性材料で構成される。正極通電板70は、第1端部11において最も外側に配置された正極集電体21に電気的に接続されている。負極通電板80は、第2端部12において最も外側に配置された負極集電体31に電気的に接続されている。正極通電板70及び負極通電板80に設けられた図示しない端子を通じて蓄電装置1の充放電が行われる。正極通電板70及び負極通電板80を構成する材料としては、正極集電体21及び負極集電体31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70及び負極通電板80は、蓄電セル10に用いられた正極集電体21及び負極集電体31よりも厚い金属板で構成してもよい。
【0040】
正極集電体21及び負極集電体31は、化学的に不活性な電気伝導体である。正極集電体21及び負極集電体31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、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21及び負極集電体31は、前述した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。正極集電体21及び負極集電体31の表面には、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21及び負極集電体31は、例えば、板状、箔状、シート状、フィルム状、メッシュ状等の形態に形成されていてもよい。正極集電体21及び負極集電体31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21及び負極集電体31として、アルミニウム箔、銅箔、又はステンレス鋼箔を用いた場合、正極集電体21及び負極集電体31の機械的強度を確保できる。正極集電体21及び負極集電体31は、上記金属箔の合金からなる箔又は異種金属を接合したクラッド材からなる箔であってもよい。本実施形態において、正極集電体21はアルミニウム箔であり、負極集電体31は銅箔である。正極集電体21及び負極集電体31は、箔状である場合、厚みを例えば、1μm~100μmとすればよい。
【0041】
正極活物質層22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、例えば、層状岩塩構造を有するリチウムイオン複合金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物、ポリアニオン系化合物など、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。本実施形態において、正極活物質層22は、複合活物質としてのオリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO4)を含む。
【0042】
負極活物質層32は、リチウムイオン等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、リチウム、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、あるいはハードカーボン(難黒鉛化性炭素)及びソフトカーボン(易黒鉛化性炭素)等が挙げられる。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、例えば、シリコン(ケイ素)やスズ等が挙げられる。本実施形態において、負極活物質層32は炭素系材料としての黒鉛を含む。
【0043】
正極活物質層22及び負極活物質層32のそれぞれは、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)、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又は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2μm~150μmである。正極集電体21及び負極集電体31の表面に活物質層を形成させるために、ロールコート法等の公知の方法を用いてもよい。正極20又は負極30の熱安定性を向上させるために、正極集電体21及び負極集電体31の表面(片面又は両面)又は正極活物質層22及び負極活物質層32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。
【0044】
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、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、フッ化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、ポリアクリル酸や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(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、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が挙げられる。これらの結着剤は、単独で又は複数で用いられ得る。溶媒としては、例えば、水、N-メチル-2-ピロドリン(NMP)等が用いられる。
【0045】
セパレータ40は、正極20と負極30とを隔離することで両極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。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、ポリオレフィン、ポリエステル等が挙げられる。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、接着層、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自体を高分子ゲル電解質又は電解質等の電解質で構成してもよい。セパレータ40は、電解質を保持する機能を有している。
【0046】
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(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の流動性を有する電解質が挙げられる。
【0047】
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、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)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、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み合わせて用いてもよい。
【0048】
図2、
図3、及び
図4に示すように、蓄電セル10は、第1貫通部61と、第2貫通部62と、第1閉塞部71と、第2閉塞部72とを備えている。
図2及び
図4に示すように、第1貫通部61は、第1構成体51に設けられている。第1貫通部61は、第1構成体51の第1壁部511を貫通する貫通孔である。第1貫通部61は、第1壁部511を第1延設方向D1及び第1方向Aに直交する方向に貫通している。第1貫通部61は、第1壁部511を第2延設方向D2及び第3延設方向D3に貫通している。第1貫通部61は、第1構成体51における第1空間S1と蓄電セル10の外部との間を第2方向Bに延びている。
【0049】
第1貫通部61を第1延設方向D1及び第1方向Aに延びる仮想面で切断したときの断面は、矩形状をなしている。第1貫通部61は、第1延設方向D1において、第1壁部511の中間よりも第2壁部512寄りに設けられている。第1貫通部61は、蓄電セル10の空間Sに電解質を注入するために設けられた注入口としての機能を有している。また、第1貫通部61は、蓄電セル10の空間Sに電解質を注入した後、蓄電セル10の内部に発生するガスを蓄電セル10の外部に排出するガス排出口としての機能も有している。蓄電セル10の内部に発生するガスとしては、蓄電セル10の内部に電解質を注入する前に残存していた空気や、蓄電装置1の初期充放電時に発生するガスを示している。第1貫通部61を第1延設方向D1及び第1方向Aに延びる仮想面で切断したときの断面は、矩形状に限らず、円形状をなしていてもよい。第1貫通部61の形状は、適宜変更してもよい。
【0050】
第1閉塞部71は、樹脂部材である。第1閉塞部71は、第1貫通部61を閉塞している。第1閉塞部71は、蓄電セル10の内部に注入された電解質が蓄電セル10の外部に漏れ出すことを防止する。電解質は、第1閉塞部71により第1貫通部61を閉塞する前の状態において蓄電セル10の空間Sに注入される。また、蓄電セル10の内部に発生したガスは、第1閉塞部71により第1貫通部61を閉塞する前の状態において蓄電セル10の外部に排出される。
【0051】
図2及び
図3に示すように、第2貫通部62は、第2構成体52に設けられている。第2貫通部62は、第2構成体52の第1壁部521を貫通する貫通孔である。第2貫通部62は、第1壁部521を第1延設方向D1及び第1方向Aに直交する方向に貫通している。第2貫通部62は、第1壁部521を第2延設方向D2及び第3延設方向D3に貫通している。第2貫通部62は、第2構成体52における第2空間S2と蓄電セル10の外部との間を第2方向Bに延びている。
【0052】
第2貫通部62を第1延設方向D1及び第1方向Aに延びる仮想面で切断したときの断面は、矩形状をなしている。第2貫通部62は、第1延設方向D1において、第1壁部521の中央よりも第3壁部523寄りに設けられている。第2貫通部62は、蓄電セル10の空間Sに電解質を注入するために設けられた注入口としての機能を有している。また、第2貫通部62は、蓄電セル10の空間Sに電解質を注入した後、蓄電セル10の内部に発生するガスを蓄電セル10の外部に排出するガス排出口としての機能も有している。第2貫通部62を第1延設方向D1及び第1方向Aに延びる仮想面で切断したときの断面は、矩形状に限らず、円形状をなしていてもよい。第2貫通部62の形状は、適宜変更してもよい。
【0053】
第2閉塞部72は、樹脂部材である。第2閉塞部72は、第2貫通部62における正極集電体21の外周縁部21dと負極集電体31の外周縁部31dとの間に挟まれていない部分を閉塞している。第2閉塞部72は、蓄電セル10の外部に臨んでいる。なお、第2閉塞部72は、蓄電セル10の内部に注入された電解質が蓄電セル10の外部に漏れ出すことを防止する封止部材である。そのため、電解質は、第2閉塞部72により第2貫通部62を閉塞する前の状態において蓄電セル10の空間Sに注入される。また、蓄電セル10の内部に発生したガスは、第2閉塞部72により第2貫通部62を閉塞する前の状態において蓄電セル10の外部に排出される。
【0054】
第1の実施形態の作用を説明する。
第1閉塞部71により第1貫通部61が閉塞される前、且つ第2閉塞部72により第2貫通部62が閉塞される前の状態において、第1貫通部61を介して第1空間S1に電解質を注入でき、且つ第2貫通部62を介して第2空間S2に電解質を注入できる。
【0055】
第1の実施形態では、例えば、
図2の二点鎖線で示すように、蓄電セル10に電解質を注入する場合、第1貫通部61に接続され、且つ第1貫通部61から蓄電セル10に電解質を注入する第1設備F1と、第2貫通部62に接続され、且つ第2貫通部62から蓄電セル10に電解質を注入する第2設備F2とを採用する。第1設備F1及び第2設備F2には、流動性を有する電解質が充填され、且つ充填された電解質を放出できる装置である。第1設備F1と第2設備F2とは、蓄電セル10における第1延設方向D1において間隔をおいて配置される。なお、第1設備F1と第1貫通部61とを接続する際に、第1設備F1と第1構成体51の第1壁部511との間には、図示しないパッキンが設けられる。第2設備F2と第2貫通部62とを接続する際に、第2設備F2と第2構成体52の第1壁部521との間には、図示しないパッキンが設けられる。上記のパッキンは、第1設備F1及び第2設備F2から放出される電解質が、蓄電セル10の外部に漏れ出すことを防止するシール部材である。
【0056】
第1貫通部61を介して第1空間S1に注入された電解質を正極活物質層22に含浸させる。これと同時に、第2貫通部62を介して第2空間S2に注入された電解質を負極活物質層32に含浸させる。また、セパレータ40には、第1空間S1と第2空間S2の双方に注入された電解質を含浸させる。このため、電解質を注入するための貫通部がスペーサ50に1つだけ設けられ、当該貫通部が第1空間S1と蓄電セル10の外部との間に延びている場合、又は当該貫通部が第2空間S2と蓄電セル10の外部との間に延びている場合に比べて、正極活物質層22、負極活物質層32、及びセパレータ40に電解質が含浸されるまでの時間が短くなる。
【0057】
また、蓄電セル10に電解質を含浸させるために、蓄電セル10の空間Sに許容量を上回る電解質を注入した後、蓄電セル10に注入した余剰分の電解質を蓄電セル10の外部に排出する液抜き工程を実施することがある。第1の実施形態のように、セパレータ40が空間Sを第1空間S1と第2空間S2とに区画している状態において、仮にスペーサ50に第1貫通部61のみが設けられている場合を考える。この場合、液抜き工程において、第2空間S2に注入された余剰分の電解質を第1貫通部61から排出しようとしても、セパレータ40が干渉して液抜きに時間がかかる。その点、第1の実施形態では、スペーサ50には、第1貫通部61及び第2貫通部62が設けられている。よって、液抜き工程を実施するときに第1空間S1に注入された余剰分の電解質は、第1貫通部61を介して蓄電セル10の外部に誘導され易くなり、且つ第2空間S2に注入された余剰分の電解質は、第2貫通部62から蓄電セル10の外部に誘導され易くなる。
【0058】
第1の実施形態の効果を説明する。
(1-1)第1の実施形態の蓄電セル10及び蓄電装置1において、第1貫通部61を介して第1空間S1に電解質を注入でき、且つ第2貫通部62を介して第2空間S2に電解質を注入できる。したがって、蓄電セル10及び蓄電装置1に対する電解質の含浸時間を短縮できる。
【0059】
(1-2)蓄電セル10及び蓄電装置1において、第1貫通部61及び第2貫通部62により液抜き工程を迅速に実施できる。そのため、蓄電セル10及び蓄電装置1に対する電解質の含浸時間をより短縮できる。よって、蓄電セル10及び蓄電装置1の製造にかかる時間をより短縮できる。
【0060】
(1-3)第1貫通部61と第2貫通部62とが第1方向Aで重ならないため、第1貫通部61に接続される第1設備F1と、第2貫通部62に接続される第2設備F2との干渉を避けることができる。
【0061】
(1-4)仮に、第1貫通部61と第2貫通部62とが第1方向Aで重なるように配置されている場合を考える。この場合、第1貫通部61と第2貫通部62との第1方向Aにおける距離が近いと、第1設備F1と第1構成体51との間に配置されるパッキンと、第2設備F2と第2構成体52との間に配置されるパッキンとが干渉する虞があり、2つのパッキンの配置が困難になる。
【0062】
その点、第1の実施形態では、第1貫通部61と第2貫通部62とが第1方向Aで重ならず、且つ第1設備F1と第2設備F2とが第1延設方向D1において間隔を隔てて配置されている。そのため、2つのパッキンが互いに干渉することなく、第1設備F1と第1構成体51との間のシール性、及び第2設備F2と第2構成体52との間のシール性を保つことができる。
【0063】
(1-5)第1貫通部61及び第2貫通部62から蓄電セル10のガス抜きを実施したとき、スペーサ50における第1貫通部61及び第2貫通部62の周囲にはガス圧が作用して応力が発生する。しかし、第1貫通部61と第2貫通部62とが第1方向Aで重ならないため、第1貫通部61と第2貫通部62とが第1方向Aで重なる場合と比べて、スペーサ50における応力発生箇所を分散させ、局所的に応力が集中することを抑制できる。
【0064】
<第2の実施形態>
次に、蓄電セル及び蓄電装置を具体化した第2の実施形態を
図5~
図7にしたがって説明する。なお、第2の実施形態は、第1の実施形態の第1貫通部61及び第2貫通部62を配置する位置を変更した構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【0065】
図5及び
図6に示すように、第1貫通部61は、第1構成体51の第1壁部511を貫通する貫通孔である。第2貫通部62は、第2構成体52の第4壁部524を貫通する貫通孔である。第1貫通部61は、第1スペーサ壁部50aに設けられ、第2貫通部62は、第4スペーサ壁部50dに設けられている。したがって、第1貫通部61は、第2貫通部62の設けられた壁部とは異なる壁部に設けられている。第1貫通部61は、第1延設方向D1において、第1スペーサ壁部50aにおける第1壁部511の中間に設けられている。第2貫通部62は、第4延設方向D4において、第4スペーサ壁部50dにおける第4壁部524の中間に設けられている。第1貫通部61と第2貫通部62とは、第1方向Aで見た平面視において、第2方向Bに対向するように配置されている。
【0066】
スペーサ50は、長四角枠状をなしている。第1延設方向D1及び第4延設方向D4に沿うスペーサ50の長さは、第2延設方向D2及び第3延設方向D3に沿うスペーサ50の長さよりも短い。第1延設方向D1及び第4延設方向D4は、スペーサ50の短手方向と一致する。第2延設方向D2及び第3延設方向D3は、スペーサ50の長手方向と一致する。
【0067】
次に、蓄電セル10に電解質を注入する方法の一例を説明するとともに、第2の実施形態の作用を説明する。
図7に示すように、蓄電セル10の製造装置100は、第1配管X1、第2配管X2、第3配管X3、第4配管X4、第1真空ポンプP1、第2真空ポンプP2、第1タンクT1、及び第2タンクT2を有している。
【0068】
第1配管X1の第1端は、第1貫通部61を介して蓄電セル10の内部に挿入される。第1配管X1の第2端は、第1真空ポンプP1に接続されている。第1配管X1には、第1開閉弁V1が設けられている。第1開閉弁V1は、第1配管X1を遮断する閉状態と、第1配管X1を開放する開状態とに切り替え可能である。
【0069】
第2配管X2の第1端は、第1開閉弁V1よりも第1配管X1の第1端側の第1配管X1の部位に接続されている。第2配管X2の第2端は、第1タンクT1に接続されている。第1タンクT1には、蓄電セル10の第1空間S1に注入される電解質が貯蔵されている。第2配管X2には、第2開閉弁V2が設けられている。第2開閉弁V2は、第2配管X2を遮断する閉状態と、第2配管X2を開放する開状態とに切り替え可能である。
【0070】
第1配管X1には、流量計Y1が設けられている。第1タンクT1から第2配管X2を介して第1空間S1に向けて電解質が流れる方向を流れ方向とする。流量計Y1は、第1配管X1における第2配管X2の接続される部位よりも、流れ方向の下流に設けられている。流量計Y1は、第1貫通部61から第1配管X1に排出された電解質を検知する。
【0071】
第3配管X3の第1端は、第2貫通部62を介して蓄電セル10の内部に挿入される。第3配管X3の第2端は、第2真空ポンプP2に接続されている。第3配管X3には、第3開閉弁V3が設けられている。第3開閉弁V3は、第3配管X3を遮断する閉状態と、第3配管X3を開放する開状態とに切り替え可能である。
【0072】
第4配管X4の第1端は、第3開閉弁V3よりも第3配管X3の第1端側の第3配管X3の部位に接続されている。第4配管X4の第2端は、第2タンクT2に接続されている。第2タンクT2には、蓄電セル10の第2空間S2に注入される電解質が貯蔵されている。第4配管X4には、第4開閉弁V4が設けられている。第4開閉弁V4は、第4配管X4を遮断する閉状態と、第4配管X4を開放する開状態とに切り替え可能である。
【0073】
第1開閉弁V1、第2開閉弁V2、第3開閉弁V3、及び第4開閉弁V4は、図示しない制御装置によって、閉状態と開状態とを切り替え可能に制御されている。流量計Y1によって検知された電解質の流量は、制御装置に出力される。
【0074】
第1真空ポンプP1は、蓄電セル10の空間Sを減圧する。第2真空ポンプP2は、蓄電セル10の空間Sを減圧する。
蓄電セル10に電解質を注入する方法は、第1工程、第2工程、及び第3工程を有している。蓄電セル10に電解質を注入する方法は、第1工程、第2工程、及び第3工程の順に実施する。
【0075】
第1工程では、第1貫通部61を介して蓄電セル10の空間Sを減圧するとともに、第2貫通部62を介して蓄電セル10の空間Sを減圧する。第1工程の開始時点では、制御装置は、第1開閉弁V1及び第3開閉弁V3を開状態にするとともに、第2開閉弁V2及び第4開閉弁V4を閉状態にする。
【0076】
第1工程では、制御装置は、第1真空ポンプP1及び第2真空ポンプP2を駆動させる。すると、第1空間S1及び第2空間S2が減圧され、蓄電セル10の空間Sが減圧される。つまり、第1工程では、蓄電セル10の空間Sが、第2方向Bの両側から減圧され、空間Sが所定の圧力まで減圧される。
【0077】
第2工程では、第1貫通部61を介して蓄電セル10の空間Sを減圧するとともに、第2貫通部62を介して第2空間S2に電解質を注入する。第2工程では、制御装置は、第1開閉弁V1を開状態に維持するとともに、第2開閉弁V2を閉状態に維持したままとする。また、第2工程では、制御装置は、第3開閉弁V3を開状態から閉状態に切り替え、第2空間S2を減圧することを停止する。制御装置は、第3開閉弁V3を開状態から閉状態に切り替えると同時、又は第3開閉弁V3を開状態から閉状態に切り替えた後に、第4開閉弁V4を閉状態から開状態に切り替える。すると、第2貫通部62を介して第2タンクT2から蓄電セル10の第2空間S2に電解質が注入される。
【0078】
第2空間S2に注入された電解質は、セパレータ40を介して第1空間S1にも誘導される。所定の量の電解質が第2貫通部62を介して第2空間S2に注入されると、第1空間S1から第1貫通部61を介して第1配管X1に電解質が排出されることがある。すると、流量計Y1により電解質が検知される。制御装置は、流量計Y1からの信号を入力すると、第1開閉弁V1を開状態から閉状態に切り替え、第1貫通部61を介して蓄電セル10の空間Sを減圧することを停止する。
【0079】
第3工程では、制御装置は、第1開閉弁V1を開状態から閉状態に切り替えると同時、又は第1開閉弁V1を開状態から閉状態に切り替えた後に、第2開閉弁V2を閉状態から開状態に切り替える。すると、第1貫通部61を介して第1タンクT1から蓄電セル10の第1空間S1に電解質が注入される。
【0080】
第2の実施形態によれば、第1の実施形態に記載の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(2-1)第1貫通部61は第1スペーサ壁部50aに設けられ、第2貫通部62は第4スペーサ壁部50dに設けられている。例えば、第1貫通部61が、第2貫通部62の設けられた第4スペーサ壁部50dに設けられる構成に比べて、第1貫通部61と第2貫通部62とを離して配置し易い。
【0081】
(2-2)第1貫通部61と第2貫通部62とが、第2方向Bの両側に離れて配置されている。このため、第1工程において、蓄電セル10の空間Sの空気を大きく離した二箇所となる第2方向Bの両側から吸引でき、蓄電セル10の空間Sの空気を素早く蓄電セル10の外部へ排出できる。したがって、蓄電セル10の空間Sの減圧時間を短縮できる。
【0082】
(2-3)第2工程において、第1貫通部61から蓄電セル10の空間Sを減圧しながら、第2貫通部62から蓄電セル10の空間Sに電解質を注入する。このため、第2貫通部62を介して空間Sに注入した電解質によって蓄電セル10の空間Sに残存する空気を空間Sの外へ押し出すことができる。したがって、蓄電セル10の空間Sの注液時間を短縮できる。
【0083】
(2-4)第3工程において、第1貫通部61と第2貫通部62を第2方向Bに離して配置した状態で、正極活物質層22、負極活物質層32、及びセパレータ40に対し電解質を含浸させるようにした。仮に、第1貫通部61と第2貫通部62とが第1方向Aで重なる場合に比べて、正極活物質層22、負極活物質層32、及びセパレータ40に対し、第2方向Bに離れた二箇所から電解質を供給でき、正極活物質層22、負極活物質層32、及びセパレータ40に対し電解質を含浸させ易くできる。したがって、蓄電セル10に対する電解質の含浸時間をさらに短縮できる。
【0084】
(2-5)蓄電セル10の空間Sを減圧する際に使用する配管と、蓄電セル10の空間Sに電解質を注入する際に使用する配管とは、第1配管X1における第2配管X2の接続される部位よりも流れ方向の下流側で共通している。これによれば、仮に、第2貫通部62を介した減圧から、蓄電セル10の空間Sへの電解質の注入に切り替える際に、第2貫通部62から注入した電解質が第1貫通部61から蓄電セル10の外部へ漏れてしまったとしても、第1タンクT1から注入された電解質で蓄電セル10の外部へ漏れた電解質を蓄電セル10の内部へ押し戻すことができる。
【0085】
(2-6)第1貫通部61が第1スペーサ壁部50aに設けられるとともに、第2貫通部62が第4スペーサ壁部50dに設けられることにより、第1貫通部61と第2貫通部62とが、スペーサ50の長手方向で対向している。例えば、第1貫通部61が第2スペーサ壁部50bに設けられるとともに、第2貫通部62が第3スペーサ壁部50cに設けられることにより、第1貫通部61と第2貫通部62とが、スペーサ50の短手方向で対向する場合に比べて、第1貫通部61と第2貫通部62とを離して配置し易い。
【0086】
(2-7)第1貫通部61が第1スペーサ壁部50aに設けられるとともに、第2貫通部62が第1スペーサ壁部50aと対向する第4スペーサ壁部50dに設けられている。このため、例えば、第1貫通部61が第1スペーサ壁部50aに設けられるとともに、第2貫通部62が第2スペーサ壁部50bや第3スペーサ壁部50cに設けられている場合に比べて、第2貫通部62をより第1貫通部61より離れた位置に配置できる。これにより、第1貫通部61から空気を抜きにくいあるいは電解質を含浸させにくい蓄電セル10の第1貫通部61より離れた部分を第2貫通部62により減圧あるいは電解質を含浸できるため、蓄電セル10の注液時間をさらに短縮できる。
【0087】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記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できる。
○ 第1の実施形態において、第1貫通部61及び第2貫通部62に同時に電解質を注入できるのであれば、電解質を注入するための設備の数は1つだけでもよい。
【0088】
○ 各実施形態において、スペーサ50は、第1構成体51と第2構成体52とを重ねることで構成されていたが、単一の枠状部材に変更してもよい。合わせて第1貫通部61及び第2貫通部62を
図8のように変更してもよい。
【0089】
図8に示すように、スペーサ50は、第1方向Aの両端面のうち正極集電体21寄りの一端面に第1端面501を有し、負極集電体31寄りの他端面に第2端面502を有している。第1端面501及び第2端面502は、図示しないが、平面視において四角枠状をなしている。
【0090】
蓄電セル10は、第1貫通部形成部材81と、第2貫通部形成部材82とを備えている。第1貫通部形成部材81及び第2貫通部形成部材82は、スペーサ50の第2端面502に負極集電体31及びセパレータ40とともに積層されている。第1貫通部形成部材81及び第2貫通部形成部材82は、第1延設方向D1に間隔を隔てて配置されている。
【0091】
第1貫通部形成部材81は、第1樹脂部81aと、第1樹脂部81aに埋設された第1筒部材81bとを有する。第1樹脂部81aは、スペーサ50の第2端面502に溶着され、スペーサ50と一体化されている。
【0092】
第2貫通部形成部材82は、第2樹脂部82aと、第2樹脂部82aに埋設された第2筒部材82bとを有する。第2樹脂部82aは、
図8の紙面手前方向においてスペーサ50の第2端面502に溶着され、スペーサ50と一体化されている。
【0093】
第1樹脂部81aには、第1貫通部91が設けられている。第1貫通部91は、第1樹脂部81aを第2延設方向D2及び第3延設方向D3(
図8の紙面手前及び紙面奥行方向)に貫通する貫通孔である。第1貫通部91は、第1樹脂部81aにおける第1空間S1と蓄電セル10の外部との間を第2方向Bに延びている。第1貫通部91の内周面には、第1筒部材81bが設けられている。第1貫通部91の内周面と第1筒部材81bの外周面とは溶着されている。第1筒部材81bの内部には、第1封止樹脂101が設けられている。なお、第1封止樹脂101は、第1の実施形態の第1閉塞部71と同じ構成である。
【0094】
第1樹脂部81a及び第2樹脂部82aがスペーサ50の第2端面502と一体化することから、第1樹脂部81a及び第2樹脂部82aは、スペーサ50の一部である。すなわち、第1貫通部91及び第2貫通部92は、スペーサ50に設けられている。第1筒部材81b及び第1封止樹脂101は、第1閉塞部の一例である。第2筒部材82b及び第2封止樹脂102は、第2閉塞部の一例である。
【0095】
○ 上記の変更例において、第1貫通部形成部材81と第2貫通部形成部材82とは第1延設方向D1において間隔を隔てて設けられていたが、
図9のように変更してもよい。
図9に示すように、第1方向Aにおいて、第2貫通部形成部材82を第1貫通部形成部材81に積層してもよい。そして、第1貫通部91は、第1樹脂部81aと第2樹脂部82aとにより形成され、且つ第2延設方向D2及び第3延設方向D3で第1樹脂部81a及び第2樹脂部82aを貫通する貫通孔としてもよい。第1貫通部91は、第1空間S1と蓄電セル10の外部との間で第2方向Bに延びている。第2貫通部92は、第2樹脂部82aに形成され、且つ第1方向Aにおいてスペーサ50に向けて凹む溝部であってもよい。第2貫通部92は、第2延設方向D2及び第3延設方向D3に延びている。第2貫通部92は、第2空間S2と蓄電セル10の外部との間を第2方向Bに延びている。第2貫通部92の第1方向Aにおける開口は、負極集電体31の第1面31aにより閉塞されるように構成されてもよい。第2貫通部92と負極集電体31の第1面31aとにより形成される貫通孔を、第2筒部材82b及び第2封止樹脂102により閉塞するとよい。
【0096】
○ 第1の実施形態において、平面視において、第1貫通部61と第2貫通部62とが重なっていてもよい。
○ 第1の実施形態において、第1貫通部61は、第1空間S1と蓄電セル10の外部との間を第2方向Bに延びているのであれば、第1壁部511ではなく、第2壁部512、第3壁部513、及び第4壁部514のいずれに設けられていてもよい。また、第1貫通部61は、第2延設方向D2及び第3延設方向D3に延びていたが、延びる方向を適宜変更してもよい。
【0097】
○ 第1の実施形態において、第2貫通部62は、第2空間S2と蓄電セル10の外部との間を第2方向Bに延びているのであれば、第1壁部521ではなく、第2壁部522、第3壁部523、及び第4壁部524のいずれに設けられていてもよい。また、第2貫通部62は、第2延設方向D2及び第3延設方向D3に延びていたが、延びる方向は適宜変更してもよい。
【0098】
○ 第2の実施形態において、第1貫通部61と第2貫通部62とは、第1方向Aで見た平面視において、第2方向Bに対向するように配置されていたが、これに限らない。例えば、第1貫通部61が第1スペーサ壁部50aに設けられるとともに、第2貫通部62が第3スペーサ壁部50cに設けられていてもよい。要は、第1貫通部61の設けられた壁部と第2貫通部62の設けられたスペーサ壁部とが異なっていればよい。
【0099】
○ 第2の実施形態において、第1貫通部61を介した空間Sの減圧から電解質の注入に切り替える契機は、第1配管X1に設けられた流量計Y1によって管理される構成であったが、これに限らない。第1貫通部61を介した減圧から電解質の注入に切り替える契機は、例えば、第2貫通部62から電解質を注入した注入時間によって管理される構成であってもよい。
【0100】
○ 第2の実施形態において、第1真空ポンプP1と第2真空ポンプP2を1つの共通の真空ポンプに代えてもよい。また、第1タンクT1と第2タンクT2を1つの共通のタンクに代えてもよい。
【0101】
○ 各実施形態において、第1貫通部61は、第1構成体51に設けられた貫通孔であったが、第1貫通部61を第1構成体51の第1端面51aから第1方向Aに凹む溝に変更してもよい。当該溝を正極集電体21の外周縁部21dにより閉塞して貫通孔を形成し、当該貫通孔を第1閉塞部71で閉塞してもよい。なお、当該貫通孔を上記変更例に記載した第1筒部材81b及び第1封止樹脂101で閉塞してもよい。
【0102】
○ 各実施形態において、第2貫通部62は、第2構成体52に設けられた貫通孔であったが、第2貫通部62を第2構成体52の第1端面52aから第1方向Aに凹む溝に変更してもよい。当該溝を負極集電体31の外周縁部31dにより閉塞して貫通孔を形成し、当該貫通孔を第2閉塞部72で閉塞してもよい。なお、当該貫通孔を上記変更例に記載した第2筒部材82b及び第2封止樹脂102で閉塞してもよい。
【0103】
○ 各実施形態において、第1貫通部61及び第2貫通部62から電解質を蓄電セル10に注入した後、蓄電セル10の内部に発生したガスを排出するためのガス排出部を別途設けるようにしてもよい。当該ガス排出部は、第1貫通部61及び第2貫通部62から最も離れた位置に配置するとよい。
【0104】
○ 各実施形態において、セパレータ40の非対向部41を挟む箇所は、空間Sを第1空間S1と第2空間S2に区画できれば、適宜変更してもよい。例えば、スペーサ50を3つの枠状の構成体もしくは4つ以上の枠状の構成体で構成し、隣り合う構成体の間に非対向部41を挟んでもよい。
【0105】
○ 各実施形態において、第1構成体51及び第2構成体52は、矩形枠状をなしていたが、例えば、正極集電体21の外周縁部21dと負極集電体31の外周縁部31dとの間に配置され、正極活物質層22及び負極活物質層32を囲む枠状をなしていれば、形状は適宜変更してもよい。例えば、平面視においてひし形や平行四辺形であってもよいし、円形をなしていてもよい。なお、上記変更例の単一のスペーサ50も同様に変更してもよい。
【0106】
○ 各実施形態において、蓄電装置1は、上記変更例に記載した蓄電セル10を含むように構成してもよい。
○ 各実施形態において、バイポーラ電極13を構成する上で、積層方向Cに隣り合う一方の蓄電セル10の正極集電体21の第2面21bと、他方の蓄電セル10の負極集電体31の第2面31bとを接触させていたが、例えば、正極集電体21と負極集電体31とを一体的に構成してもよい。
【0107】
○ 各実施形態において、正極集電体21と負極集電体31とは異なる材質で構成されていたが、これに限らない。正極集電体21と負極集電体31とが同じ材質で構成されていてもよい。
【符号の説明】
【0108】
1…蓄電装置、10…蓄電セル、20…正極、21…正極集電体、21a…第1面、21d…外周縁部、22…正極活物質層、30…負極、31…負極集電体、31a…第1面、31d…外周縁部、32…負極活物質層、40…セパレータ、41…非対向部、50…スペーサ、50a…スペーサの壁部としての第1スペーサ壁部、50b…スペーサの壁部としての第2スペーサ壁部、50c…スペーサの壁部としての第3スペーサ壁部、50d…スペーサの壁部としての第4スペーサ壁部、51…第1構成体、52…第2構成体、61…第1貫通部、62…第2貫通部、71…第1閉塞部、72…第2閉塞部、91…第1貫通部、92…第2貫通部、S…空間、S1…第1空間、S2…第2空間、A…第1方向、B…第2方向、D1…第1延設方向、D2…第2延設方向、D3…第3延設方向、D4…第4延設方向。