特開 2024-117438 蓄電デバイス及びスタック

(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】P2024117438

(43)【公開日】2024-08-29

(54)【発明の名称】蓄電デバイス及びスタック

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/103 20210101AFI20240822BHJP

   H01M 50/131 20210101ALI20240822BHJP

   H01G 11/78 20130101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

H01M50/103

H01M50/131

H01G11/78

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023023549

(22)【出願日】2023-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130605

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 浩治

(72)【発明者】

【氏名】内田 陽三

(72)【発明者】

【氏名】藤村 哲史

【テーマコード（参考）】

5E078

5H011

【Ｆターム（参考）】

5E078HA01

5E078HA12

5E078HA22

5H011AA03

5H011KK00

(57)【要約】

【課題】電極体の厚みばらつきに対する押圧荷重ばらつきを緩和することで、蓄電デバイス毎の内部抵抗のばらつきを緩和した蓄電デバイスを提供すること。
【解決手段】
ここに開示される蓄電デバイス１００は、一対の対向する矩形状の幅広面２０ａ、２０ｂを有する扁平な電極体２０と、電極体２０を厚み方向に弾性的に圧縮する一対の押圧部材７０を備える。ここで、押圧部材７０は、電極体２０の幅広面２０ａに向かって突出する第１凸部７１ａと、第１凸部７１ａより前記電極体の幅広面に向かって更に突出する第２凸部７１ｂと、を有しており、押圧部材７０は、基準押圧荷重Ｆａにおいて弾性変形するように形成される。弾性変形後の押圧部材７０の第２ばね定数は、弾性変形前の押圧部材７０の第１ばね定数より小さい。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極と負極を備える電極体であって、一対の対向する矩形状の幅広面を有する扁平な電極体を備える蓄電デバイスであって、
前記電極体と対向し、前記電極体の前記一対の幅広面のそれぞれを前記電極体の厚み方向に弾性的に圧縮する一対の押圧部材を有し、
ここで、前記一対の押圧部材の少なくともいずれか一方は、前記電極体の前記幅広面に向かって突出する第１凸部と、該第１凸部より前記電極体の幅広面に向かって更に突出する第２凸部と、を有し、
前記押圧部材は、基準押圧荷重Ｆａにおいて弾性変形するように形成されており、
前記弾性変形前の前記押圧部材のばね定数を第１ばね定数、前記弾性変形後の前記押圧部材のばね定数を第２ばね定数としたとき、
前記第２ばね定数は、前記第１ばね定数より小さい、
蓄電デバイス。

【請求項2】

前記電極体を収容する六面体形状のケースを更に有し、
前記ケースは、
幅広な矩形状の第１面および該第１面に対向する開口と、前記第１面の長辺側の周縁から前記開口に向かって延びる一対の第２面と、前記第１面の短辺側の周縁から前記開口に向かって延びる一対の第３面と、を有するケース本体と、
前記開口を封口し、前記第１面に対向する幅広な矩形状の封口板と、を備え、
ここで、前記押圧部材は前記封口板または前記第１面の一部分である、
請求項１に記載の蓄電デバイス。

【請求項3】

請求項１または２に記載の蓄電デバイスを複数備える、
スタック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、蓄電デバイス及びスタックに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、蓄電デバイスにおいては、特許文献１、２に示すような、複数の蓄電デバイス（セル）を所定方向に積層し、拘束治具によって配列方向に圧縮して拘束荷重（押圧荷重）を印加することで、蓄電デバイスの抵抗を下げる技術が知られる。例えば、特許文献１には、電極巻回体（電極体）が収容された複数の角型の電池セル（蓄電デバイス）と、複数のスペーサとが厚み方向に交互に積層された組電池（スタック）であって、上記スペーサの表面には、櫛歯状に並ぶとともに上記電池セルの表面に当接する複数のリブが形成された組電池が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－３２５８１号公報

【特許文献2】特開２０１１－１８９９６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記のようなスタック（複数の蓄電デバイス）に対し押圧荷重を印加する技術を蓄電デバイス単体に適用するのは困難であった。また、蓄電デバイスに用いられる電極体の厚みには多少のばらつきがある。本発明者の鋭意検討によれば、電極体の厚みが小さい場合、電極体の厚み方向にかかる押圧荷重が小さくなり、その一方で、電極体の厚みが大きい場合、電極体の厚み方向にかかる押圧荷重が大きくなることが分かった。この結果、従来の押圧荷重の印加技術を採用した場合、蓄電デバイス毎に押圧荷重にばらつきが生じる為、蓄電デバイス毎に内部抵抗のばらつきが生じることが判明した。

【0005】

ここに開示される技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電デバイスにおける電極体の厚みばらつきに対する押圧荷重ばらつきを緩和することで、蓄電デバイス毎の内部抵抗のばらつきを緩和した蓄電デバイスを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ここに開示される蓄電デバイスは、正極と負極を備える電極体であって、一対の対向する矩形状の幅広面を有する扁平な電極体と、該電極体と対向し、上記電極体の上記一対の幅広面のそれぞれを上記電極体の厚み方向に弾性的に圧縮する一対の押圧部材を有する。ここで、上記一対の押圧部材の少なくともいずれか一方は、上記電極体の上記幅広面に向かって突出する第１凸部と、該第１凸部より上記電極体の幅広面に向かって更に突出する第２凸部と、を有し、上記押圧部材は、基準押圧荷重Ｆａにおいて弾性変形するように形成されており、上記弾性変形前の上記押圧部材のばね定数を第１ばね定数、上記弾性変形後の上記押圧部材のばね定数を第２ばね定数としたとき、上記第２ばね定数は、上記第１ばね定数より小さい。

【0007】

かかる構成によると、上記押圧部材は、基準押圧荷重Ｆａにおいて弾性変形するように形成される。そして、上記押圧部材の弾性変形前後において、弾性変形後のばね定数（第２ばね定数）が弾性変形前のばね定数（第１ばね定数）より小さくなるように構成される。これにより、蓄電デバイスにおける電極体の厚みばらつきに対する押圧荷重ばらつきを緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態に係る蓄電デバイスを模式的に示す斜視図である。

【図2】図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う模式的な縦断面図である。

【図3】図３は、図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う模式的な縦断面図である。

【図4】図４は、一実施形態に係る電極体の模式図である。

【図5】図５は、一実施形態に係る封口板（第１押圧部材）をケース内面側から見た平面図である。

【図6】図６は、図５中のＶＩ－ＶＩ線に沿う縦断面図である。

【図7】図７は、一実施形態に係るケース本体（第２押圧部材）を正面（前側）から見た平面図である。

【図8】図８は、一実施形態に係る、電極体をケース内部に収容する様子を示す模式図である。

【図9】図９は、一実施形態に係る蓄電デバイスにおける電極体の厚み変位と荷重変化の関係について説明するグラフである。

【図10】図１０は、一実施形態に係るスタックを模式的に示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながらここに開示される技術に係る実施の形態を説明する。なお、本明細書において言及していない事柄であって、ここに開示される技術の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここに開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。なお、本明細書において「Ａ～Ｂ」として表現される数値範囲には、ＡおよびＢが含まれるとともに、「好ましくはＡより大きい」および「好ましくはＢより小さい」の意を包含するものとする。

【0010】

本明細書において「蓄電デバイス」とは、充電と放電を行なうことができるデバイスをいう。蓄電デバイスには、一般にリチウムイオン電池やリチウム二次電池などと称される電池の他、リチウムポリマー電池、リチウムイオンキャパシタなどが包含される。二次電池とは、正負極間の電荷担体の移動に伴って繰り返しの充放電が可能な電池一般をいう。ここでは、蓄電デバイスの一形態として、リチウムイオン二次電池を例示する。

【0011】

＜蓄電デバイス１００＞
図１は、一実施形態に係る蓄電デバイス１００を模式的に示す斜視図である。図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿う模式的な縦断面図である。図３は、図１中のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う模式的な横断面図である。なお、以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、前、後、上、下を表す。また、図面中の符号Ｘは、蓄電デバイス１００の短辺方向（厚み方向ともいう。）を示し、符号Ｙは、蓄電デバイス１００の長辺方向を示し、符号Ｚは、鉛直方向（高さ方向ともいう。）を示す。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、蓄電デバイス１００の設置形態を何ら限定するものではない。

【0012】

図１、図２に示すように、蓄電デバイス１００は、ケース１０と、電極体２０と、正極端子３０と、負極端子４０と、を備えている。図示は省略するが、蓄電デバイス１００は、ここではさらに電解液を備えている。蓄電デバイス１００は、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池であることが好ましい。

【0013】

ケース１０は、例えば、電極体２０を収容する六面体形状の部材である。図１、図２に示すように、ケース１０は、ケース本体１２と、封口板１４とを備えている。ケース１０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳ等からなることがより好ましい。本実施形態に係るケース１０は、ここではアルミニウムからなる。

【0014】

ケース本体１２は、例えば、電極体２０を内部に収容する、ケース１０の本体である。ケース本体１２は、図１、図２に示すように、開口１２ｈと、第１面１２ａと、一対の対向する第２面１２ｂ，１２ｃと、一対の対向する第３面１２ｄ，１２ｅを有している。この実施形態では、第１面１２ａは、幅広な矩形状であり、開口１２ｈに対向している。一対の第２面１２ｂ，１２ｃは、第１面１２ａの一対の対向する長辺側の周縁から延びており、第２面１２ｂ，１２ｃは互いに対向している。図１、図２に示すように、下側の第２面１２ｃは、蓄電デバイス１００の底面を構成する。また、上側の第２面１２ｂは、この底面に対向する上面であり、ここでは正極端子３０および負極端子４０の取付面である。また、一対の第３面１２ｄ，１２ｅは、第１面１２ａの一対の対向する短辺側の周縁から延びており、第３面１２ｄ，１２ｅは互いに対向している。ケース本体１２の形状やサイズは、例えば、ケース本体１２に収容する電極体２０のサイズなどに併せて適宜変更することができる。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。詳細は後述するが、本実施形態では、ケース本体１２の第１面１２ａの一部分（ここでは、表面。）に第２押圧部材７２を備える。

【0015】

開口１２ｈは、例えば、封口板１４が装着される部位である。ここでは、開口１２ｈは、一対の第２面１２ｂ，１２ｃの上縁と、一対の第３面１２ｄ，１２ｅの上縁とで囲まれることによって形成されており、幅広な矩形状である。ケース本体１２の開口１２ｈに封口板１４を嵌めこみ、封口板１４の周縁が溶接されることによって、ケース本体１２と封口板１４とが一体化され、ケース１０が気密に封止される。

【0016】

図２に示すように、第２面１２ｂには、排出弁１５と、注液孔１６と、貫通孔１８，１９、が設けられている。排出弁１５は、例えば、薄肉部である。ここでは、排出弁１５は、ケース１０内の圧力が所定値以上になったときに破断して、ケース１０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１６は、ケース本体１２に封口板１４を組み付けた後、ケース１０の内部に電解液を注液するための貫通孔である。注液孔１６は、ここでは、電解液の注液後に封止部材１６ａによって封止されている。貫通孔１８は、正極端子３０が取り付けられる（挿通される）部位である。貫通孔１９は、負極端子４０が取り付けられる（挿通される）部位である。

【0017】

封口板１４は、開口１２ｈを封口する平板状の部材である。このため、封口板１４の形状は、開口１２ｈの形状に応じた形状であるとよい。ここでは、封口板１４は、幅広な矩形状である。ここでは、封口板１４が開口１２ｈに取り付けられると、封口板１４は、第１面１２ａに対向する。詳細は後述するが、本実施形態では、封口板１４の一部分（ここでは、表面。）に第１押圧部材７１を備える。

【0018】

電解液としては、従来公知において使用されているものを特に制限なく使用できる。一例として、非水系溶媒（有機溶媒）に支持塩（電解質塩）を溶解させた非水電解液が好ましく用いられる。非水系溶媒の一例として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート系溶媒が挙げられる。支持塩の一例として、ＬｉＰＦ_６等のフッ素含有リチウム塩が挙げられる。電解液は、必要に応じて添加剤を含有してもよい。

【0019】

正極端子３０は、電極体２０の正極２２と電気的に接続される部材である。図２に示すように、正極端子３０は、貫通孔１８に挿通され、ケース本体１２の外側に露出している。正極端子３０は、ここでは、かしめ加工によって正極集電体５０と接続される。正極端子３０は、金属製であることが好ましく、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることがより好ましい。

【0020】

負極端子４０は、電極体２０の負極２４と電気的に接続される部材である。図２に示すように、負極端子４０は、貫通孔１９に挿通され、ケース本体１２の外側に露出している。負極端子４０は、ここでは、かしめ加工によって負極集電体６０と接続される。負極端子４０は、例えば、銅または銅合金で構成される。負極端子４０は、例えば、正極端子３０と同様の構成を有してよい。このため、負極端子４０の構成についての説明は、ここでは省略する。

【0021】

正極集電体５０は、例えば、正極集電箔２２ｃと正極端子３０とを電気的に接続する部材である。正極集電体５０は、板状の導電部材である。図２に示されているように、正極集電体５０の一方の端部（図２の下端部）には、正極活物質層非形成部分２２ｄ（正極集電箔２２ｃ）が接続される。また、正極集電体５０の他方の端部（図２の上端部）は、正極端子３０の下端部にかしめられる。正極集電体５０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。

【0022】

負極集電体６０は、負極集電箔２４ｃと負極端子４０とを電気的に接続する部材である。負極集電体６０は、例えば、板状の導電部材である。図２に示されているように、負極集電体６０の一方の端部（図２の下端部）には、負極集電箔２４ｃが接続される。また、負極集電体６０の他方の端部（図２の上端部）は、負極端子４０の下端部にかしめられる。負極集電体６０は、例えば、銅または銅合金で構成される。

【0023】

蓄電デバイス１００では、種々の絶縁部材が用いられている。例えば、ケース１０の外側において、正極端子３０と第２面１２ｂとの間、ならびに、負極端子４０と第２面１２ｂとの間には、ガスケット９２が配置されている。ガスケット９２は、ここではケース本体１２と正極端子３０および負極端子４０とを絶縁すると共に、貫通孔１８、１９をシール（閉鎖）する機能を有する。また、ケース１０の内側において、正極集電体５０と第２面１２ｂとの間、ならびに、負極集電体６０と第２面１２ｂとの間には、内部絶縁部材９３が配置されている。

【0024】

ガスケット９２、内部絶縁部材９３には、耐薬品性や耐候性に優れた材料が用いられるとよい。ガスケット９２や内部絶縁部材９３は、電気絶縁性を有し、弾性変形が可能な樹脂材料、例えば、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）等のフッ素化樹脂や、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、脂肪族ポリアミド等で構成されていてもよい。ガスケット９２および内部絶縁部材９３は、例えば、インサート成型により一体化していてもよい。

【0025】

電極体２０は、正極２２と負極２４とを有する、蓄電デバイス１００の発電要素である。図４は、一実施形態に係る電極体２０の模式図である。図３に示すように、ここでは、１個の電極体２０がケース本体１２の内部に配置される。図４に示すように、電極体２０は、外形が扁平形状である。図４に示すように、電極体２０は、ここでは長尺なシート状の正極２２と長尺なシート状の負極２４とがセパレータ２３（ここでは、２枚。）を介在させつつ、長手方向に捲回された形態を有する、いわゆる捲回電極体である。電極体２０は、例えば、正極２２と負極２４とセパレータ２３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。なお、電極体２０は、絶縁性の樹脂シートから構成される電極体ホルダ（図示せず）に覆われた状態でケース１０の内部に収容されてもよい。

【0026】

電極体２０は、一対の対向する矩形状を有する幅広面である第１主面２０ａ、第２主面２０ｂと、第１主面２０ａおよび第２主面２０ｂの両端に設けられ、湾曲外面を有する一対の湾曲領域２０ｒと、を有している。図３に示すように、電極体２０は、電極体２０の第１主面２０ａと封口板１４とが対向し、かつ、第２主面２０ｂと第１面１２ａとが対向するようにケース本体１２に収容される。電極体２０の一方（図３の上側）の湾曲領域２０ｒは、第２面１２ｂと対向し、他方（図３の下側）の湾曲領域２０ｒは、第２面１２ｃと対向している。電極体２０の端面は、ここでは、正極２２と負極２４とセパレータ２３との積層面であり、開放面である。第１主面２０ａ、第２主面２０ｂは、「電極体の幅広面」の一例である。

【0027】

図４に示すように、正極２２は、長尺な帯状の正極集電箔２２ｃ（例えばアルミニウム箔）と、正極集電箔２２ｃの少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層２２ａとを有する。特に限定するものではないが、正極２２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（図示せず）が設けられていてもよい。なお、正極活物質層２２ａの構成材料と保護層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。

【0028】

図４に示すように、負極２４は、長尺な帯状の負極集電箔２４ｃ（例えば銅箔）と、負極集電箔２４ｃの少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層２４ａとを有する。なお、負極活物質層２４ａ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。

【0029】

正極活物質層非形成部分２２ｄ（すなわち、正極活物質層２２ａが形成されずに正極集電箔２２ｃが露出した部分）および負極活物質層非形成部分２４ｄ（すなわち、負極活物質層２４ａが形成されずに負極集電箔２４ｃが露出した部分）は、電極体２０の捲回軸方向（すなわち、上記長手方向に直交するシート幅方向）の両端から外方にはみ出すように形成されている。正極活物質層非形成部分２２ｄおよび負極活物質層非形成部分２４ｄには、それぞれ正極集電体５０および負極活物質層非形成部分２４ｄが接合される。

【0030】

セパレータ２３は、正極２２の正極活物質層２２ａと、負極２４の負極活物質層２４ａと、を絶縁する部材である。セパレータ２３は、この実施形態では、電極体２０の外表面を構成している。セパレータ２３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。

【0031】

ここに開示される蓄電デバイス１００は、押圧部材７０を有することを特徴とする。図５は、一実施形態に係る封口板１４（第１押圧部材７１）をケース１０内面側から見た平面図である。図６は、図５中のＶＩ－ＶＩ線に沿う縦断面図である。図７は、一実施形態に係るケース本体１２（第２押圧部材７２）を正面（前側）から見た平面図である。図８は、一実施形態に係る、電極体２０をケース１０内部に収容する様子を示す模式図である。説明の便宜上、図８では、ケース１０収容前の電極体２０について、仮想線で示す。

【0032】

押圧部材７０は、電極体２０の第１主面２０ａおよび第２主面２０ｂのそれぞれを電極体２０の厚み方向Ｘに弾性的に圧縮する一対の部材である。ここでは、図３に示すように押圧部材７０は、第１押圧部材７１と第２押圧部材７２を有する。本実施形態では、押圧部材７０（第１押圧部材７１、第２押圧部材７２）は封口板１４およびケース１０の一部分である。

【0033】

第１押圧部材７１は、電極体２０の一方の幅広面である第１主面２０ａと対向するように配置される。第１押圧部材７１は封口板１４の周縁部１４ｐよりさらに第１主面２０ａ側に突出するようにして、封口板１４の中央部に形成される。第１押圧部材７１は第１凸部７１ａと、第２凸部７１ｂと、第１ベース部７１ｆと、を有する。図５、図６に示すように、ここでは、第１押圧部材７１のうち、電極体２０の第１主面２０ａに対向する面（ここでは、後側。）について複数の第１凸部７１ａと、複数の第２凸部７１ｂと、複数の第１ベース部７１ｆと、を有する。第１凸部７１ａと、第２凸部７１ｂと、第１ベース部７１ｆとは、ここでは一体的に成型されている。図６に示すように、第１凸部７１ａは第１ベース部７１ｆから電極体２０の第１主面２０ａに向かって突出する。換言すれば、複数の第１凸部７１ａは、第１ベース部７１ｆから同じ高さでケース本体１２の第１面１２ａに向かって突出する。図６に示すように、第２凸部７１ｂは第１凸部７１ａあるいは第１ベース部７１ｆから電極体２０の第１主面２０ａに向かって突出する。換言すれば、複数の第２凸部７１ｂは、第１凸部７１ａあるいは第１ベース部７１ｆから同じ高さでケース本体１２の第１面１２ａに向かって突出する。図３に示すように、ここでは、第１押圧部材７１は封口板１４の一部分である。ただし、これに限定されず、いくつかの好ましい態様においては、第１押圧部材７１は、封口板１４と独立した部材であってもよく、この場合、第１押圧部材７１の第１凸部７１ａと第２凸部７１ｂと第１ベース部７１ｆが電極体２０の一方の第１主面２０ａと対向するようにして、ケース１０の内部に配置される。

【0034】

第２押圧部材７２は、電極体２０の他方の幅広面である第２主面２０ｂと対向するように配置される。図７に示すように、ここでは、第２押圧部材７２は、凸部を有しておらず第２ベース部７２ｆのみを有する。第２押圧部材７２は第１面１２ａの周縁部１２ａｐよりさらに第２主面２０ｂ側に突出するようにして、第１面１２ａの中央部に形成される。ただし、これに限定されず、に凸部（例えば、櫛型形状等）を設けてもよい。また、これに限定されず、いくつかの好ましい態様においては、第２押圧部材７２は、ケース１０と独立した部材であってもよく、この場合、第２押圧部材７２の第２ベース部７２ｆが電極体２０の第２主面２０ｂと対向するようにして、ケース１０の内部に配置される。図３に示すように、ここでは、第２押圧部材７２は第１面１２ａの一部分である。ただし、これに限定されず、いくつかの好ましい態様においては、第２押圧部材７２は、第１面１２ａと独立した部材であってもよく、この場合、第２押圧部材７２の第２ベース部７２ｆが電極体２０の一方の第２主面２０ｂと対向するようにして、ケース１０の内部に配置される。

【0035】

図５に示すように、本実施形態では、複数の第１凸部７１ａはケース１０の長辺方向Ｙの中心ＣＬに略線対称に配置される。複数の第１凸部７１ａは、ここではいわゆる櫛歯状（畝状）に配置される。詳述すると、最も中心ＣＬに配置された第１凸部７１ａは長辺方向Ｙの両端部に向かって延び、換言すればＴ字状に形成される。そして、他の複数の第１凸部７１ａは、封口板１４の長辺方向Ｙの中心近傍において、封口板１４の下端から上方向に向かって延びる。その後、第１凸部７１ａは、湾曲しながら長辺方向Ｙの端部に向かって延びる。

【0036】

本実施形態では、図５に示すように、第２凸部７１ｂは、ケース１０の長辺方向Ｙの中心ＣＬに略線対称に配置される。ここでは、第２凸部７１ｂは、ケース１０の長辺方向Ｙの中心付近に配置される。第２凸部７１ｂは、ここではテーパ状に形成される。第２凸部７１ｂは、ここでは第１凸部７１ａと一体成型されている。第２凸部７１ｂは、第１凸部７１ａより先行して電極体２０の第１主面２０ａに当接するように配置される。

【0037】

第２凸部７１ｂの高さは、電極体２０の厚みや寸法公差、目的とする荷重に併せて適宜変更し得るが、例えば約０．３～２ｍｍであり、約０．５～１．５ｍｍであることが好ましい。なお、本明細書において、「第２凸部７１ｂの高さ」とは、蓄電デバイス１００の短辺方向Ｘにおける、第１凸部７１ａと第２凸部７１ｂの高さの差を示す。

【0038】

押圧部材７０は、第１押圧部材７１と電極体２０の第１主面２０ａ、および第２押圧部材７２と第２主面２０ｂとがそれぞれ当接するように配置される。そのうち、第２凸部７１ｂは電極体２０の第１主面２０ａの当接した部分およびその周辺部分に対して、電極体２０の厚み方向Ｘから荷重を加えるように（押接するように）構成される。第１凸部７１ａ及び第２凸部７１ｂの形状、サイズ、配置は、例えば要求される蓄電デバイスの特性や電極体２０に応じて適宜決定することができる。

【0039】

押圧部材７０によって、電極体２０に加える荷重目標値Ｆｘは、電極体２０の厚みや、蓄電デバイス１００に求められる性能などによって決まる。そして、電極体２０に加える荷重目標値Ｆｘに合わせて、押圧部材７０の幅（ここでは、厚み方向Ｘにおける第１押圧部材７１から第２押圧部材７２までの距離。）を調整する。なお、押圧部材７０の幅（ここでは、ケース１０の厚み方向における内寸Ｌ）は電極体２０の初期厚みＴより小さく（狭く）設定される（図８参照）。かかる幅に調整した押圧部材７０に対し、電極体２０を厚み方向Ｘに挟み込むことにより、電極体２０が厚み方向Ｘに弾性的に圧縮される。ここで、蓄電デバイス１００の製造過程において、電極体２０の初期厚みＴは多少のばらつきが生じる。例えば、電極体２０の初期厚みＴが小さい場合、押圧部材７０によって電極体２０にかかる押圧荷重Ｆは荷重目標値Ｆｘより小さくなる。一方で、電極体２０の初期厚みＴが大きい場合、押圧部材７０によって電極体２０にかかる押圧荷重Ｆは荷重目標値Ｆｘより大きくなる。すなわち、電極体２０の初期厚みＴのばらつきにより、電極体２０に実際にかかる押圧荷重Ｆにばらつきが生じる。本発明者は、電極体２０の初期厚みＴのばらつきにより生じる電極体２０に実際にかかる押圧荷重Ｆのばらつきを抑えたいと考えている。ここで、本明細書における「ケース１０の内寸Ｌ」とは、Ｘ方向において、第１押圧部材７１の第２凸部７１ｂから、第２押圧部材７２の第２ベース部７２ｆまでの最短距離を示す。また、本明細書における「電極体２０の初期厚みＴ」とは、電極体２０がケース１０に挿入される前における、電極体２０の第１主面２０ａと第２主面２０ｂとの最短距離（Ｘ方向）を示す。

【0040】

以下、本実施形態に係る押圧部材７０について、図９を参照しながら説明する。図９は、一実施形態に係る蓄電デバイスにおける電極体の厚み変位と押圧荷重変化の関係について説明するグラフである。図９に示すグラフは、ＣＡＥ（ｃｏｍｐｕｔｏｒ ａｉｄｅｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）解析を用いて、蓄電デバイスの評価用サンプルを設計し、解析することで得ることができる。以下、ここで開示される技術に関し、図９に関する具体的な試験例を説明するが、かかる試験例はここに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。

【0041】

＜１．評価用サンプルの設計＞
本実施例に係る蓄電デバイスの評価用サンプルとして、図１、図４、図５～７に示す形状のケース本体、封口板（押圧部材）、電極体を設計した。なお、ここでは、ケースの材質はアルミニウムとし、該アルミニウムの板厚は３ｍｍとした。また、押圧部材を封口板に形成し、第１凸部の高さは３ｍｍとし、第２凸部の高さは１ｍｍとした。電極体の厚みの初期値は８ｍｍとした。

【0042】

＜２．サンプルの評価＞
上記した評価用サンプルについて、図３に示すようにケース内部に電極体を収容し、封口板とケース本体とを接合した状態とした。なお、ここでは、ケース（押圧部材）および電極体以外は設計していない。かかる状態の蓄電デバイスにおいて、ケースの条件は変化させず電極体の厚みを初期値から増加させていき、厚み変位（ｍｍ）および電極体に作用する荷重（ｋＮ）を測定した。なお、電極体に作用する荷重は、ここでは押圧荷重を示す。測定結果を、荷重（ｋＮ）を縦軸、厚み変位（ｍｍ）を横軸とする直交座標にプロットした。結果を図９に示す。

【0043】

＜３．ばね定数＞
なお、押圧部材７０の第１ばね定数および第２ばね定数は、上記したＣＡＥ解析で得られた測定結果より、以下の式（ｉ）に基づいて算出することができる。
ばね定数（ｋＮ／ｍｍ）＝Δ荷重変位（ｋＮ）／Δ電極体厚み変位（ｍｍ）・・・（ｉ）

【0044】

本実施形態にかかる蓄電デバイス１００の押圧部材７０のうち、第１押圧部材７１は、基準押圧荷重Ｆａにおいて弾性変形するように形成されている。詳述すると、押圧部材７０によって、電極体２０を厚み方向に押圧する際、第２凸部７１ｂは電極体２０の第１主面２０ａの当接した部分およびその周辺部分に対して押圧荷重Ｆを印加する。電極体２０に対し押圧部材７０より印加される押圧荷重Ｆが基準押圧荷重Ｆａに達した際、第２凸部７１ｂの周縁（第１凸部７１ａの一部）が撓むようにして弾性変形する。かかる基準押圧荷重Ｆａは荷重目標値Ｆｘより小さい値で設定される。押圧部材７０のばね定数は、第１押圧部材７１が弾性変形する前後で変化するように構成される。その後、第２基準押圧荷重Ｆｂに達し、第１ベース部７１ｆが変形するまで、かかる第１押圧部材７１の弾性変形後のばね定数で押圧荷重Ｆが推移する。ここで、第１押圧部材７１の第２凸部７１ｂが弾性変形する前の押圧荷重Ｆ（０≦Ｆ≦Ｆａ）を第１荷重範囲ＲＦ１、第１押圧部材７１の第２凸部７１ｂが弾性変形した後の押圧荷重Ｆ（Ｆａ＜Ｆ≦Ｆｂ）を第２荷重範囲ＲＦ２とする。そして、第１荷重範囲ＲＦ１における押圧部材７０のばね定数を第１ばね定数、第２荷重範囲ＲＦ２における押圧部材７０のばね定数を第２ばね定数とする。この時、本実施形態に係る押圧部材７０の第２ばね定数は、第１ばね定数より小さくなるように構成される。換言すれば、基準押圧荷重Ｆａを境に押圧部材７０のばね定数が小さくなる（電極体２０の厚み変位に対する、押圧荷重Ｆの変量が小さくなる。）。

【0045】

第１荷重範囲ＲＦ１では、第１ばね定数が、第２ばね定数に比して大きい。換言すれば、第１荷重範囲ＲＦ１では、電極体２０の厚み変位に対する、押圧荷重Ｆの変位が大きい。このため、電極体２０の厚み方向に十分な大きさの押圧荷重Ｆをかけることができる。しかしながら、従来の蓄電デバイスのような、押圧部材のばね定数が第１ばね定数のみである構成を用いて、電極体を押圧した場合、電極体厚みばらつきに対し、押圧荷重Ｆのばらつきが大きくなる。

【0046】

一方、本実施形態では、押圧部材７０のばね定数は、第１押圧部材７１が弾性変形した後で第２ばね定数に変化するように構成される。第２荷重範囲ＲＦ２では、第２ばね定数が、第１ばね定数に比して小さい。換言すれば、第２荷重範囲ＲＦ２では、電極体２０の厚み変位に対する押圧荷重Ｆの変位が小さい。ここで、荷重目標値Ｆｘを第２荷重範囲ＲＦ２に設定することにより、電極体２０の初期厚みＴにばらつきが生じた場合も、押圧荷重Ｆのばらつきが緩和される。換言すれば、蓄電デバイス１００毎の荷重目標値Ｆｘに対する押圧荷重Ｆの誤差を緩和することができる。従って、蓄電デバイス１００毎の内部抵抗のばらつきを緩和した蓄電デバイス１００を提供することができる。

【0047】

押圧部材７０の第１ばね定数は、電極体２０の厚みやサイズによって適宜調整し得る。押圧部材７０の第１ばね定数は、電極体２０に十分な大きさの押圧荷重Ｆを印加し、電極体の位置を固定する観点から、例えば、０．２ｋＮ／ｍｍ以上であり得、好ましくは０．５ｋＮ／ｍｍ以上であり得る。押圧部材７０の第１ばね定数の上限は、特に限定されないが、例えば４ｋＮ／ｍｍ以下であり得る。

【0048】

押圧部材７０の第２ばね定数は、電極体２０の厚みやサイズによって適宜調整し得る。押圧部材７０の第２ばね定数は、電極体２０に十分な大きさの押圧荷重Ｆを印加し、電極体２０の初期厚みＴのばらつきに対する押圧荷重Ｆのばらつきを緩和する観点から、例えば、０．０１ｋＮ／ｍｍ以上であり得、好ましくは０．０５ｋＮ／ｍｍ以上であり得る。押圧部材７０の第２ばね定数の上限は、第１ばね定数より小さければよく、特に限定されないが、例えば０．５ｋＮ／ｍｍ以下であり得る。

【0049】

押圧部材７０による電極体２０への荷重目標値Ｆｘは、電極体２０の厚みやサイズによって適宜調整し得、例えば、約０．５～１５ｋＮであり、好ましくは約１．５～２．５ｋＮである。同様に基準押圧荷重Ｆａおよび第２基準押圧荷重Ｆｂは、荷重目標値Ｆｘに応じて適宜調整し得ることができる。言い換えれば、第２荷重範囲ＲＦ２の範囲内に荷重目標値Ｆｘが入るように基準押圧荷重Ｆａおよび第２基準押圧荷重Ｆｂを適宜設定することができる。

【0050】

押圧部材７０の厚みや、材質は、任意の基準押圧荷重Ｆａにおいて、押圧部材７０が変形しうる厚みや材質を採用し得る。押圧部材７０の材質は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳ等の金属を用いることができる。ここでは、図６に示すように、第１凸部７１ａと第２凸部７１ｂと第１ベース部７１ｆの厚さは同じである。ただし、これに限定されず、任意の基準押圧荷重Ｆａにおいて、押圧部材７０が弾性変形するように、第１押圧部材７１の第１凸部７１ａと第２凸部７１ｂと第１ベース部７１ｆの厚みを異ならせても良い。

【0051】

いつくかの好適な実施態様においては、蓄電デバイス１００は、本実施形態のような、ケース本体１２と、幅広な矩形状の封口板１４と、を備え、第１押圧部材７１は封口板１４の一部分であって、第２押圧部材７２は第１面１２ａの一部分である。かかる構成のケース１０は、第１押圧部材７１と第２押圧部材７２がケース１０の一部として構成される。また、図８に示すように、ケース１０は、封口板１４をケース本体１２に嵌め込む時、蓄電デバイス１００の厚み方向Ｘにおけるケース１０の内寸が電極体２０の初期厚みＴより小さくなるように設計されている。これにより、ケース本体１２内部に電極体２０を収容し、封口板１４をケース本体の開口１２ｈに押し込みながら（換言すれば、封口板１４を第１面１２ａ方向に押し込みながら。）封口板１４の周縁が溶接されることで、電極体２０はケース本体１２の第２押圧部材７２および封口板１４の第１押圧部材７１によって拘束される。これにより、部品点数をより少なくすることができ、また、介在部材が不要となるため蓄電デバイスの小型化が実現される。

【0052】

蓄電デバイス１００は各種用途に利用可能であるが、典型的には、各種の車両、例えば、乗用車、トラック等に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、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。

【0053】

ここに開示される技術の別の側面から、上記した蓄電デバイス１００を複数組みあわせてなるスタック１５０が提供される。図１０は、一実施形態に係るスタック１５０を模式的に示す斜視図である。本実施形態においては、例えば、図１０に示すように、バスバー９０を介して複数の蓄電デバイス１００を相互に電気的に接続してなるスタック１５０が提供されうる。この場合、複数の蓄電デバイス１００の間の電気的な接続は、複数の蓄電デバイス１００の正極端子３０と負極端子４０との間に、例えば平板状のバスバー９０を架け渡すことで行いうる。バスバー９０は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属から構成される。バスバー９０と正極端子３０および負極端子４０とは、例えばレーザ溶接等の溶接によって電気的に接続しうる。また、バスバー９０の接続のために、正極端子３０および負極端子４０に外部接続端子（図示せず）をさらに設けてもよい。スタック１５０に用いられる蓄電デバイス１００は、各々のケース１０に第１押圧部材７１および第２押圧部材７２を備えるため、拘束治具を必要としない。これにより、小型化したスタック１５０の提供が実現される。さらに、蓄電デバイス１００毎に、電極体２０の厚みに対応した荷重を押圧部材７０によって付与されている。このため、抵抗ばらつきを抑えたスタック１５０の提供が可能となる。

【0054】

以上、ここに開示される技術におけるいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。ここに開示される技術は、他にも種々の形態にて実施することができる。ここに開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。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。

【0055】

以上の通り、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：正極と負極を備える電極体であって、一対の対向する矩形状の幅広面を有する扁平な電極体を備える蓄電デバイスであって、上記電極体と対向し、上記電極体の上記一対の幅広面のそれぞれを上記電極体の厚み方向に弾性的に圧縮する一対の押圧部材を有し、ここで、上記一対の押圧部材の少なくともいずれか一方は、上記電極体の上記幅広面に向かって突出する第１凸部と、該第１凸部より上記電極体の幅広面に向かって更に突出する第２凸部と、を有し、上記押圧部材は、基準押圧荷重Ｆａにおいて弾性変形するように形成されており、上記弾性変形前の上記押圧部材のばね定数を第１ばね定数、上記弾性変形後の上記押圧部材のばね定数を第２ばね定数としたとき、上記第２ばね定数は、上記第１ばね定数より小さい、蓄電デバイス。
項２：上記電極体を収容する六面体形状のケースを更に有し、上記ケースは、幅広な矩形状の第１面および該第１面に対向する開口と、上記第１面の長辺側の周縁から上記開口に向かって延びる一対の第２面と、上記第１面の短辺側の周縁から上記開口に向かって延びる一対の第３面と、を有するケース本体と、上記開口を封口し、上記第１面に対向する幅広な矩形状の封口板と、を備え、ここで、上記押圧部材は上記封口板または上記第１面の一部分である、項１に記載の蓄電デバイス。
項３：項１または２に記載の蓄電デバイスを複数備える、スタック。

【符号の説明】

【0056】

１０ ケース
１２ ケース本体
１２ａ 第１面
１２ｂ、１２ｃ 第２面
１２ｄ、１２ｅ 第３面
１２ｈ 開口
１４ 封口板
１８、１９ 貫通孔
２０ 電極体
２０ａ 第１主面
２０ｂ 第２主面
２２ 正極
２３ セパレータ
２４ 負極
３０ 正極端子
４０ 負極端子
７０ 押圧部材
７１ 第１押圧部材
７１ａ 第１凸部
７１ｂ 第２凸部
７１ｆ 第１ベース部
７２ 第２押圧部材
７２ｆ 第２ベース部
９０ バスバー
９２ ガスケット
９３ 内部絶縁部材
１００ 蓄電デバイス
１５０ スタック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】