特開 2025-148385 電気化学セルおよび電気化学セルモジュール

(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】P2025148385

(43)【公開日】2025-10-07

(54)【発明の名称】電気化学セルおよび電気化学セルモジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/682 20210101AFI20250930BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20250930BHJP

   H01M 50/211 20210101ALI20250930BHJP

【ＦＩ】

H01M50/682

H01M50/105

H01M50/211

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2025111768

(22)【出願日】2025-07-01

(62)【分割の表示】P 2023197761の分割

【原出願日】2020-07-28

(31)【優先権主張番号】P 2019138989

(32)【優先日】2019-07-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】福島 孝明

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電気化学セルを均一に安定して動作させ、容量低下やガス発生等の不具合を抑制することができる電気化学セルモジュール、及び前記モジュールが備える電気化学セルを提供する。
【解決手段】電気化学セルは、第１発電要素と第１発電要素を内側に有する第１包装体とを有する第１単セルと、第２発電要素と第２発電要素を内側に有する第２包装体とを有する第２単セルと、第１単セルと第２単セルとを内側に有する外容器と、を備える。電気化学セルは、第１包装体の内部と、第２包装体の内部と、第１包装体と第２包装体との間と、に電解液が位置しており、少なくとも第１包装体と第２包装体とのどちらか一方が開口部を有しており、開口部の寸法は、縦１０ｍｍ～２００ｍｍ、横１０ｍｍ～５０ｍｍである。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１発電要素と前記第１発電要素を内側に有する第１包装体とを有する第１単セルと、
第２発電要素と前記第２発電要素を内側に有する第２包装体とを有する第２単セルと、
前記第１単セルと前記第２単セルとを内側に有する外容器と、を備え、
前記第１包装体の内部と、前記第２包装体の内部と、前記第１包装体と前記第２包装体との間と、に電解液が位置しており、
前記第１包装体及び前記第２包装体はラミネートフィルムからなる平たい袋形状であり、
前記外容器は袋形状であることを特徴とする電気化学セル。

【請求項2】

前記第１包装体および／または前記第２包装体の一端の一部に開口部を有する請求項１に記載の電気化学セル。

【請求項3】

請求項１または２に記載の電気化学セルと、
前記電気化学セルを内部に有する筐体と、
前記第１単セルおよび前記第２単セルを加圧する機構と、を備える電気化学セルモジュール。

【請求項4】

請求項１または２に記載の電気化学セルと、
前記電気化学セルを内部に有する筐体と、を備え、
前記筐体は、前記第１単セルおよび前記第２単セルを加圧する電気化学セルモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電気化学セルおよび電気化学セルモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気化学セルモジュールとして、例えば、特許文献１に記載の電気化学セルモジュールが提案されている。特許文献１に記載の電気化学セルモジュールは、電気化学セルを均一に安定して動作させることができ、容量低下やガス発生等の不具合を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－２１３８２号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示の電気化学セルは、第１発電要素と第１発電要素を内側に有する第１包装体とを有する第１単セルと、第２発電要素と第２発電要素を内側に有する第２包装体とを有する第２単セルと、第１単セルと第２単セルとを内側に有する外容器と、を備える。第１包装体の内部と、第２包装体の内部と、第１包装体と第２包装体との間と、に電解液が位置している。第１包装体及び第２包装体はラミネートフィルムからなる平たい袋形状である。外容器は袋形状である。

【0005】

本開示の電気化学セルは、第１包装体および／または第２包装体の一端の一部に開口部を有する。

【0006】

本開示の電気化学セルモジュールは、上記の電気化学セルと、電気化学セルを内部に有する筐体と、第１単セルおよび第２単セルを加圧する機構と、を備える。

【0007】

本開示の電気化学セルモジュールは、上記の電気化学セルと、電気化学セルを内部に有する筐体と、を備える。筐体は、第１単セルおよび第２単セルを加圧する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

本開示の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。

【図1】電気化学セルモジュールの斜視図を示す。

【図2】図１の切断面線ＩＩ－ＩＩで切断した断面図を示す。

【図3】図２の領域ＩＩＩの拡大図を示す。

【図4】電気化学セルモジュールの別の例における、図２に対応する断面図を示す。

【図5】電気化学セルモジュールのさらに別の例における、図２に対応する断面図を示す。

【図6】電気化学セルモジュールのさらに別の例における、図２に対応する断面図を示す。

【図7】電気化学セルモジュールの他の例における、図２に対応する断面図を示す。

【図8】電気化学セルモジュールのさらに他の例における、図２に対応する断面図を示す。

【図9】電気化学セルモジュールのさらに他の例における、図２に対応する断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

電気化学セルモジュール１００について図１および図２を用いて詳細に説明する。電気化学セルモジュール１００は、図１および図２に示すように、筐体５と、筐体５内に位置する電気化学セル５０と、を備えている。電気化学セル５０は、電気化学セルモジュール１００内で電池として機能するための部材である。電気化学セル５０は、例えば、リチウムイオン電池を含む。電気化学セル５０は、外容器４と、外容器４内に第１単セル１と、第２単セル１１と、第１単セル１と第２単セル１１との間に位置する液体層１４と、を備えている。第１単セル１と第２単セル１１とは、例えば、主面同士が押圧されて保持されていてもよい。電気化学セル５０内では、第１単セル１と第２単セル１１とは、例えば、積層されていてもよい。また、電気化学セル５０は、例えば、板状である。電気化学セル５０は、外部装置に電気的に接続されることによって、外部装置に電気を流すことができる。

【0010】

第１単セル１は、第１発電要素２と、第１発電要素２を内側に有する第１包装体３と、第１端子と、を有している。第１単セル１は、電気化学セル５０内で電池として機能する最小の単位の部材である。第１単セル１は、例えば、主面を有する板状である。また、第１単セル１は、例えば、円形状であってもよい。第１単セル１は、例えば、第１単セル１の主面に垂直な方向から見たときに、矩形状であってもよい。第１単セル１の寸法は、例えば、縦５０ｍｍ～５００ｍｍ、横５０ｍｍ～３００ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ～２ｍｍであってもよい。

【0011】

第１発電要素２は、電気化学反応を利用して電気を蓄え、放出するための部材である。第１発電要素２は、例えば、正極と、負極と、正極および負極の間にあるセパレータと、を備えている。第１発電要素２は、セパレータを介して、正極と負極との間で陽イオンおよび陰イオンを交換することができる。第１発電要素２は、正極および負極と外部装置とを電気的に接続することによって、外部装置に電気を流すことができる。

【0012】

第１発電要素２は、例えば、正極とセパレータと負極とを積層したものである。第１発電要素２は、例えば、板状である。第１発電要素２は、例えば、板状の厚み方向に正極とセパレータと負極とが積層されている。

【0013】

正極と負極とは、例えば、電気化学的に活性な物質である。正極と負極とは、例えば、活性物質および電解液を有していてもよい。電解液としては、例えば、溶剤または溶剤混合液に塩を加えたものを用いることができる。

【0014】

具体的には、正極および負極としては、例えば、「Ｓｅｍｉ－Ｓｏｌｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｒａｔｅ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ」と題された米国仮特許出願第６１／７８７，３８２および「Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｈａｖｉｎｇ ａ Ｓｅｍｉ－Ｓｏｌｉｄ Ｃａｔｈｏｄｅ ａｎｄ Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ａｎｏｄｅ」と題された米国仮特許出願第６１／７８７，３７２において記載されている活性物質および電解液を用いることができる。正極と負極とは、例えば、添加剤を有していてもよい。

【0015】

セパレータは正極と負極とが短絡しないようにするために設けられている部材である。セパレータは、例えば、陽イオンと陰イオンとが通過するための微細な穴が開いていてもよい。セパレータは、例えば、多孔質の絶縁材料を用いることができる。具体的には、セパレータの材料として、例えば、ポリオレフィンまたは塩化ポリビニルを用いることができる。

【0016】

第１発電要素２は、板状の場合は、例えば、縦５０ｍｍ～５００ｍｍ、横５０ｍｍ～３００ｍｍおよび厚み０．１ｍｍ～２．０ｍｍに設定できる。

【0017】

第１包装体３は、第１発電要素２を内側に包むための空間を有する部材である。第１包装体３は、外部環境から第１発電要素２を保護するために設けられている。より具体的には、第１包装体３は、外部環境から第１発電要素２を電気的に絶縁するために設けられている。第１包装体３は、第１発電要素２全体を覆うように設けられている。

【0018】

また、第１包装体３は、例えば、平たい袋形状である。第１包装体３は、例えば、ラミネートフィルムを平たい袋形状にすることで形成されている。また、第１包装体３は、例えば、２つのラミネートフィルムを溶着して形成されていてもよい。第１包装体３は、例えば、正極とセパレータと負極との積層方向から見たときに、長方形状であってもよい。

【0019】

第１包装体３は、例えば、絶縁材料を有している。これにより、第１包装体３を介して、外部環境と第１発電要素２とが短絡することなく、第１包装体３が外部環境から第１発電要素２を保護することができる。第１包装体３は、例えば、樹脂材料を有している。より具体的には、樹脂材料には、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレン等を用いることができる。

【0020】

また、第１包装体３は、例えば、多層構造を有していてもよい。具体的には、第１包装体３は、例えば、熱接着性樹脂材料と耐熱性樹脂材料とを有している。熱接着性樹脂材料は、具体的には、融解する温度が１５０℃より低い樹脂材料である。また、耐熱性樹脂材料は、具体的には、融解する温度が１５０℃以上３００℃以下の樹脂材料である。耐熱性樹脂材料には、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレンナフタレート等を用いることができる。熱接着性樹脂材料には、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン等を用いることができる。

【0021】

第１端子は、第１発電要素２と外部装置とを電気的に接続するために設けられている。第１端子は、例えば、板状である。具体的には、第１端子は、例えば、第１単セル１と第２単セル１１との積層方向から見たときに、四角形状である。第１端子は、例えば、長方形状であってもよい。長方形状は、例えば、長辺と短辺とを有していてもよい。

【0022】

第１単セル１と第２単セル１１との積層方向から見たときに、第１端子は、第１発電要素２に接触している。第１単セル１と第２単セル１１との積層方向から見たときに、第１端子は、第１発電要素２の外周のいずれかの辺に位置している。また、第１端子は、外部装置に電気的に接続されるために、第１単セル１よりも外に伸びている。また、第１端子は、第１単セル１よりも外で外部接続端子に電気的に接続されている。

【0023】

第１端子は、例えば、導電性部材を有する。第１端子は、例えば、金属材料を有していてもよい。より具体的には、金属材料としては、例えば、アルミニウムまたは銅等を用いることができる。第１端子は、板形状である場合は、例えば、縦３０ｍｍ～１００ｍｍ、横１０ｍｍ～１００ｍｍおよび厚み０．１ｍｍ～０．５ｍｍに設定できる。

【0024】

第２単セル１１は、第１単セル１と同様に、電気を蓄えるために設けられている。電気化学セル５０では、第１単セル１と第２単セル１１とが並列に接続されている。これにより、電気化学セル５０の容量を多くすることができる。また、第１単セル１と第２単セル１１とが直列に接続されていてもよい。これにより、電気化学セル５０の電圧を高めることができる。

【0025】

第２単セル１１と第１単セル１とは、例えば、外容器４内で積層されている。第２単セル１１は、第２発電要素１２と、第２包装体１３と、第２端子と、を備えている。第２単セル１１は、電気化学セル５０においては、第１単セル１と同じ形状である。ただし、第２単セル１１は、例えば、第１単セル１と異なる形状であってもよい。電気化学セル５０においては、第２単セル１１は、第１単セル１に外周を揃えて積層されている。なお、第２単セル１１は、第１単セル１と外周を揃えずに積層されていてもよい。

【0026】

第１発電要素２と第２発電要素１２とは、第１単セル１と第２単セル１１との積層方向から見たときに、それぞれの長辺およびそれぞれの短辺を揃えて積層されている。また、第１包装体３と第２包装体１３とは、第１単セル１と第２単セル１１との積層方向から見たときに、それぞれの長辺およびそれぞれの短辺を揃えて積層されている。また、第１端子と第２端子とは、第１単セル１と第２単セル１１との積層方向から見たときに、それぞれの長辺およびそれぞれの短辺を揃えて積層されている。

【0027】

第２発電要素１２としては、例えば、第１発電要素２に用いられる材料を用いることができる。より具体的には、第２発電要素１２は、第１発電要素２と同じ材料で形成されていてもよい。また、第２発電要素１２としては、例えば、第１発電要素２と異なる材料を用いてもよい。

【0028】

第２包装体１３は、第１包装体３と同じ形状である。ただし、第２包装体１３は、例えば、第１包装体３と異なる形状であってもよい。第２包装体１３としては、例えば、第１包装体３に用いられる材料を用いることができる。より具体的には、第２包装体１３は、第１包装体３と同じ材料を用いてもよい。また、第２包装体１３としては、例えば、第１包装体３と異なる材料を用いてもよい。

【0029】

第２端子は、第１端子と同じ形状である。ただし、第２端子は、例えば、第１端子と異なる形状であってもよい。第２端子としては、例えば、第１端子に用いられる材料を用いることができる。より具体的には、第２端子は、第１端子と同じ材料を用いてもよい。また、第２端子としては、例えば、第１端子と異なる材料を用いてもよい。

【0030】

第２単セル１１は、例えば、第１単セル１と同じ寸法に設定できる。また、第２単セル１１は、例えば、第１単セル１と異なる寸法であってもよい。

【0031】

外容器４は、第１単セル１と第２単セル１１とを内側に包むための空間を有する部材である。外容器４は、外部環境から第１単セル１と第２単セル１１とを保護するための部材である。より具体的には、外容器４は、空気中の酸素および水分から第１単セル１と第２単セル１１とを保護するための部材である。

【0032】

外容器４は、例えば、円筒形状であってもよい。また、外容器４は、例えば、直方体形状であってもよい。さらに、外容器４は、例えば、袋形状であってもよい。外容器４は、例えば、１つの部材を袋形状にすることで形成されている。また、外容器４は、例えば、２つの部材を溶着して形成されていてもよい。外容器４は、第１単セル１と第２単セル１１との積層方向から見たときに、長方形状であってもよい。外容器４は、後述のように加圧機構によって外部から加えられる圧力が、その内部に伝わるように構成されていればよい。

【0033】

外容器４は、例えば、絶縁材料を有している。これにより、外容器４を介して、外部環境と第１単セル１または第２単セル１１とが短絡する可能性を低減することができ、外容器４が外部環境から第１単セル１と第２単セル１１とを保護することができる。絶縁材料としては、例えば、樹脂材料であってもよい。より具体的には、樹脂材料として、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレン等を用いることができる。

【0034】

外容器４は、例えば、多層構造を有している。外容器４は、例えば、三層構造を有していてもよい。具体的には、外容器４は、例えば、第１絶縁層と防湿層と第２絶縁層とを有していてもよい。このとき、防湿層は、例えば、第１絶縁層と第２絶縁層との間に位置している。具体的には、防湿層は、例えば、第１絶縁層と第２絶縁層とに覆われていてもよい。また、防湿層は、例えば、第１絶縁層と第２絶縁層とに直接接触していてもよい。

【0035】

第１絶縁層は、例えば、樹脂材料を有している。具体的には、樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレンナフタレート等を用いることができる。防湿層は、第１樹脂層を浸透してきた酸素および水を第２樹脂層に到達させないために設けられた部材である。防湿層は、例えば、金属材料を有している。具体的には、金属材料としては、例えば、アルミニウムまたは銅等を用いることができる。第２樹脂層は、例えば、樹脂材料を有している。具体的には、樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン等を用いることができる。

【0036】

外容器４が防湿層を有することにより、第１樹脂層を浸透してきた酸素および水から第１単セル１と第２単セル１１とを保護することができる。これにより、第１単セル１と第２単セル１１とが劣化する可能性を低減することができる。その結果、電気化学セル５０が破損する可能性を低減することができる。

【0037】

外容器４の寸法は、第１単セル１と第２単セル１１との積層方向から見たときに長方形状である場合、例えば、縦５０ｍｍ～６００ｍｍ、横５０ｍｍ～４００ｍｍおよび厚み１ｍｍ～５０ｍｍであってもよい。

【0038】

従来、このような単セルは製造誤差により、各単セルの厚みが不均一となる場合がある。さらに、電気化学セルモジュールの充放電反応を繰り返すことによる正極および負極の膨張収縮およびガスの発生により、各単セルの厚みが不均一となる場合もある。その結果、均一な圧力を各単セルに加えることができず、発電要素間で界面抵抗が増大してしまうおそれがあった。界面抵抗が増大すれば、各単セル内で均一な充放電反応を進めることができず、各単セルの劣化が促進されてしまうことになる。

【0039】

液体層１４は、第１単セル１および第２単セル１１に外部からの圧力を伝えるために設けられている。液体層１４は、少なくとも第１単セル１と第２単セル１１との間に位置している。また、液体層１４は、第１単セル１と第２単セル１１とに直接接触している。より具体的には、液体層１４は、第１単セル１の第１包装体３と向かい合う第２単セル１１の第２包装体１３との間の表面に位置している。液体層１４は、例えば、第１単セル１の第１包装体３と向かいあう第２単セル１１の第２包装体１３との間に充填されていてもよい。これにより、厚みが不均一となった第１単セル１および第２単セル１１の表面に凹部が存在する場合であっても、凹部内部に液体層１４が位置することができる。そのため、凹部が存在する場合であっても、液体層１４を介して第１単セル１の主面および第２単セル１１の主面に圧力を均等に加えることができる。ここで、第１単セル１の主面および第２単セル１１の主面とは、電気化学セル５０内で第１単セル１と第２単セル１１とが積層している場合に、積層方向に交差して広がる表面である。第１単セル１の主面および第２単セル１１の主面は、それぞれ液体層１４を介して対向する第１単セル１の第１包装体３の表面と第２単セル１１の第２包装体１３の表面を含んでいてもよい。これにより、第１単セル１および第２単セル１１内で界面抵抗が不均一になることなく充放電反応を行うことができ、第１単セル１および第２単セル１１が劣化する可能性を低減することができる。その結果、電気化学セル５０の寿命を向上させることができる。

【0040】

ここで、液体層１４とは、第１包装体３および第２包装体１３の間に位置しており、第１包装体３および第２包装体１３に直接接している層状の液体状物質を指す。

【0041】

また、液体層１４は、例えば、有機溶媒を含んでいてもよい。より具体的には、有機溶媒は、エチレンカーボネイトまたはγ―ブチロラクトン等を用いることができる。また、液体層１４は、流動性を有する低分子量のポリマー材料を含んでいてもよい。より具体的には、流動性を有するポリマー材料としては、例えば、ポリエチレンオキシドを用いることができる。また、液体層１４としては、ケイ素系の高分子材料を用いることができる。ケイ素系の高分子材料としては、例えば、シリコーンを用いることができる。

【0042】

また、液体層１４として、吸水性を有する材料を用いることができる。これにより、吸水性の材料が外容器４内に外部から浸入してきた水分を吸収することで、第１単セル１および第２単セル１１の内部に水分が浸入しにくくすることができる。そのため、電気化学セル５０の寿命を向上させることができる。吸水性を有する材料としては、例えば、吸水性ポリマーを用いることができる。吸水性ポリマーとしては、例えば、ポリアクリロニトリル等を用いることができる。

【0043】

また、液体層１４は、無機材料を有していてもよい。図３に示すように、無機材料は、液体状物質中にフィラー１７として分散して液体層１４に含まれていてもよい。無機材料としては、例えば、多孔質のフィラー１７を有していてもよい。多孔質のフィラー１７としては、例えば、ゼオライト等を用いることができる。これにより、外容器４内に浸入した水分をゼオライトが吸収することができるため、電気化学セル５０の寿命を向上させることができる。液体層１４中の無機材料の割合は、例えば、０．１質量％～１０質量％であってもよい。

【0044】

また、無機材料としては、例えば、金属フィラー１７を有していてもよい。金属フィラー１７としては、例えば、水や酸素と反応するものであってもよい。金属フィラー１７としては、より具体的には、鉄、銅またはアルミニウム等を用いることができる。これにより、外容器４内に浸入した水と酸素とが、金属フィラー１７と反応することで、第１単セル１および第２単セル１１内に入りにくくなる。そのため、電気化学セル５０の寿命を向上させることができる。液体層１４の厚みは、例えば、１μｍ～１００μｍであってもよい。

【0045】

液体層１４は、例えば、第１単セル１と第２単セル１１とを積層する際に、第１単セル１の第１包装体３および第２単セル１１の第２包装体１３の一方の包装体上に設け、その上に他方の包装体を積層してもよい。また、液体層１４は、例えば、電気化学セル５０の外容器４内に第１単セル１および第２単セル１１を入れ、外容器４を封止する際に、第１単セル１と第２単セル１１との間に設けられてもよい。

【0046】

図４は、電気化学セルモジュールの別の例における、図２に対応する断面図を示す。第１単セル１および第２単セル１１の積層方向から見たときに、液体層１４は、例えば、第１発電要素２と第２発電要素１２とが重なる領域内に位置していてもよい。これにより、第１発電要素２と第２発電要素１２とに均一に圧力を加えやすくなる。そのため、電気化学セル５０が劣化する可能性を低減することができる。

【0047】

また、液体層１４は、例えば、第１発電要素２および第２発電要素１２に用いられる電解液と比較して、熱伝導度が大きい材料を用いてもよい。これにより、第１単セル１および第２単セル１１で発生した熱が液体層１４に伝わりやすくなる。そのため、第１単セル１および第２単セル１１に熱がこもりにくくなる。その結果、電気化学セル５０の寿命を向上させることができる。

【0048】

図５は、電気化学セルモジュールのさらに別の例における、図２に対応する断面図を示す。液体層１４は、例えば、図５に示すように、少なくとも第１包装体３と第２包装体１３とのどちらか一方と外容器４との間に位置していてもよい。図５に示した例では、第１包装体３と第２包装体１３との間に位置する液体層１４と、第１発電要素２を挟んで反対側にあって、第１包装体３と外容器４との間に、さらに液体層１４が位置している。また、第１包装体３と第２包装体１３との間に位置する液体層１４と、第２発電要素１２を挟んで反対側にあって、第２包装体１３と外容器４との間に、さらに液体層１４が位置している。これにより、外容器４内で第１単セル１および第２単セル１１が位置ずれしにくくすることができる。そのため、第１端子および第２端子と外部端子との接合部分を破損しにくくすることができる。その結果、電気化学セル５０が破損する可能性を低減することができる。

【0049】

また、液体層１４は、例えば、第１発電要素２および第２発電要素１２に用いられる電解液と比較して、粘度が大きい材料を用いてもよい。これにより、外容器４内で第１単セル１および第２単セル１１が位置ずれする可能性をより低減することができる。そのため、電気化学セル５０が破損する可能性をより低減することができる。

【0050】

図６は、電気化学セルモジュールのさらに別の例における、図２に対応する断面図を示す。図６に示すように、第１単セル１と第２単セル１１との積層方向から見たときに、液体層１４は、例えば、第１発電要素２と第２発電要素１２とが重なる領域に位置している第１液体層１４ａと、第１発電要素２と第２発電要素１２とが重ならない領域に位置している第２液体層１４ｂと、を有していてもよい。このとき、第２液体層１４ｂの厚みは、第１液体層１４ａの厚みより厚くてもよい。第１液体層１４ａおよび第２液体層１４ｂの厚みは、第１単セル１と第２単セル１１との積層方向の寸法である。これにより、第１単セル１と第２単セル１１との積層方向に垂直な方向から受ける外力を、第１単セル１および第２単セル１１に伝えにくくすることができる。そのため、電気化学セル５０が破損する可能性を低減することができる。

【0051】

ここで、第１液体層１４ａおよび第２液体層１４ｂの厚みは、例えば、次のように測定してもよい。電気化学セル５０を第１液体層１４ａおよび第２液体層１４ｂの凝固点以下の低温にすることで、第１液体層１４ａおよび第２液体層１４ｂを凝固させ、電気化学セル５０の主面に垂直な方向に切断し、断面を観察することで測定する。また、第１液体層１４ａおよび第２液体層１４ｂの厚みは、例えば、超音波測定を行うことで測定してもよい。

【0052】

次に、本開示の他の実施形態について説明する。図７は、電気化学セルモジュールの他の例における、図２に対応する断面図を示す。本実施形態は、図７に示すように、前述の液体層１４に代えて、電解液１８が第１包装体３と第２包装体１３との間に位置している。これにより、液体層１４と同様に、第１単セル１と第２単セル１１とに均一な圧力を加えることができるため、電気化学セル５０が劣化する可能性を低減することができる。電解液１８は、第１包装体３の内部と第２包装体１３の内部にも位置している。第１包装体３と第２包装体１３との間に位置している電解液１８は、第１発電要素２および第２発電要素１２に含まれる電解液と同じものであってもよい。

【0053】

図８は、電気化学セルモジュールのさらに他の例における、図２に対応する断面図を示す。図８に示すように、少なくとも第１包装体３または第２包装体１３のどちらか一方が、開口部１５を有していてもよい。開口部１５は、例えば、少なくとも第１包装体３または第２包装体１３のどちらか一方に、切り込みを入れることで設けられてもよい。開口部１５は、例えば、少なくとも第１包装体３または第２包装体１３のどちらか一方の一部を矩形状に切り取ることで設けてもよい。開口部１５の寸法は、例えば、縦１０ｍｍ～２００ｍｍ、横１０ｍｍ～５０ｍｍであってもよい。第１単セル１または第２単セル１１において、充放電の反応が繰り返されるうちに、第１単セル１または第２単セル１１中の電解液が減少するおそれがある。そのような場合に、第１包装体３と第２包装体１３との間に位置する電解液１８が、開口部１５を通って第１包装体３または第２包装体１３の内部に入ることができる。そのため、第１単セル１または第２単セル１１中の電解液が枯渇しにくくなり、電気化学セル５０の寿命を向上させることができる。

【0054】

また、開口部１５は、例えば、第１単セル１と第２単セル１１との積層方向に垂直な方向から見たときに、第１包装体３と第１発電要素２とが重ならない領域もしくは第２包装体１３と第２発電要素１２とが重ならない領域に位置していてもよい。これにより、第１包装体３と第２包装体１３との間に位置する電解液１８が、第１単セル１または第２単セル１１の内部に入りやすくなり、電気化学セル５０の寿命を向上させることができる。

【0055】

筐体５は、電気化学セル５０を内側に収容するための空間を有する部材である。筐体５は、外部環境から電気化学セル５０を保護するための部材である。より具体的には、筐体５は、外部環境から受ける外力から電気化学セル５０を保護するための部材である。筐体５は、例えば、箱形状である。筐体５は、例えば、１つの部材を直方体形状にすることで形成されていてもよい。また、筐体５は、例えば、２つ以上の部材を組み合わせて形成されていてもよい。

【0056】

筐体５は、例えば、金属材料を有している。これにより、筐体５の剛性が大きくなり、外部環境からの外力を電気化学セル５０に伝わりにくくすることができる。筐体５は外部環境から電気化学セル５０を保護することができる。金属材料としては、例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼等を用いることができる。これにより、電気化学セル５０で発生した熱が筐体５に伝わりやすくなり、放熱効率を向上させることができる。その結果、電気化学セル５０の寿命を向上させることができる。

【0057】

筐体５は、例えば、複数の部材を有していてもよい。筐体５は、例えば、２つの主面板７と２つの側面板８と底面板９と端子カバー６とを有していてもよい。具体的には、筐体５は金属材料と樹脂材料との組み合わせであってもよい。

【0058】

端子カバー６は、電気化学セル５０の外部接続端子を保護するために設けられている。そのため、端子カバー６は、電気化学セル５０の外部接続端子側に面している。端子カバー６は、例えば、電気化学セル５０の外部接続端子側から見たときに、長方形状であってもよい。端子カバー６は、例えば、樹脂材料であってもよい。具体的には、樹脂材料は、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレンナフタレート等を用いることができる。端子カバー６の底面の寸法は、例えば、電気化学セル５０の端子側の面に垂直な方向から見たときに長方形状である場合、例えば、縦２００ｍｍ～６００ｍｍ、横５０ｍｍ～３００ｍｍ、および厚み０．１ｍｍ～５ｍｍであってもよい。また、端子カバー６の側面の寸法は、長方形状である場合、例えば、縦２００ｍｍ～６００ｍｍ、横５０ｍｍ～３００ｍｍ、および厚み０．１ｍｍ～５ｍｍであってもよい。

【0059】

主面板７は、電気化学セル５０の主面を保護するために設けられている。そのため、主面板７は、電気化学セル５０の主面に面している。ここで、電気化学セル５０の主面とは、電気化学セル５０内で第１単セル１と第２単セル１１とが積層している場合に、外容器４の表面のうち、積層方向に交差して広がる表面である。主面板７は、電気化学セル５０の主面に垂直な方向から見て、長方形状であってもよい。主面板７は、例えば、金属材料を用いることができる。金属材料としては、具体的には、例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼等を用いることができる。これにより、電気化学セル５０で発生した熱が外部へ伝わりやすくすることができる。その結果、電気化学セル５０の寿命を向上させることができる。

【0060】

また、主面板７は、例えば、樹脂材料を用いてもよい。樹脂材料としては、例えば、融点が高い耐熱性樹脂材料を用いることができる。耐熱性樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等を用いることができる。これにより、電気化学セル５０と外部環境とを電気的に絶縁することができるため、電気化学セル５０と外部環境とが短絡してしまう可能性を低減することができる。主面板７の寸法は、電気化学セル５０の側面に垂直な方向から見たときに長方形状である場合は、例えば、縦２００ｍｍ～６００ｍｍ、横５０ｍｍ～３００ｍｍ、および厚み０．５ｍｍ～５ｍｍであってもよい。

【0061】

側面板８は、電気化学セル５０の側面側を保護するために設けられている。そのため、側面板８は、電気化学セル５０の側面に面している。また、側面板８は、例えば、電気化学セル５０に接していてもよい。側面板８は、例えば、電気化学セル５０の側面に垂直な方向から見て、長方形状であってもよい。また、側面板８は、例えば、金属材料を用いることができる。側面板８は、具体的には、例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼等を用いることができる。これにより、電気化学セル５０で発生した熱を外部へ伝わりやすくすることができる。その結果、電気化学セル５０の寿命を向上させることができる。

【0062】

また、側面板８は、例えば、樹脂材料を用いることができる。樹脂材料としては、例えば、耐熱性樹脂材料を用いることができる。耐熱性樹脂材料としては、例えば、ＰＥＴ等を用いることができる。これにより、電気化学セル５０と外部環境とを電気的に絶縁することができるため、電気化学セル５０と外部環境とが短絡してしまう可能性を低減することができる。側面板８の寸法は、電気化学セル５０の側面に垂直な方向から見たときに長方形状である場合、例えば、縦２００ｍｍ～６００ｍｍ、横５０ｍｍ～３００ｍｍ、および厚み０．５ｍｍ～５ｍｍであってもよい。

【0063】

底面板９は、電気化学セル５０の外部接続端子が出ている面と反対側の面を保護するために設けられている。そのため、底面板９は、電気化学セル５０の外部接続端子が出ている面と反対側の面と接していてもよい。底面板９は、外部接続端子が出ている面と反対側の面に垂直な方向から見たときに、長方形状であってもよい。また、底面板９は、例えば、金属材料が用いられてもよい。金属材料としては、例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼等が用いられてもよい。これにより、電気化学セル５０とから発生した熱を外部へ伝わりやすくすることができる。その結果、電池の寿命を向上させることができる。

【0064】

また、底面板９としては、例えば、樹脂材料が用いられてもよい。樹脂材料としては、例えば、耐熱性樹脂材料を用いることができる。耐熱性樹脂材料としては、例えば、ＰＥＴ等を用いることができる。これにより、電気化学セル５０と外部環境とを電気的に絶縁することができるため、電気化学セル５０と外部環境とが短絡してしまう可能性を低減することができる。また、底面板９は、側面板８もしくは主面板７の一部を折り曲げることで底面板９としてもよい。底面板９の寸法は、電気化学セル５０の外部接続端子が出ている面と反対側の面に垂直な方向から見たときに長方形状である場合は、例えば、縦２００ｍｍ～６００ｍｍ、横５０ｍｍ～３００ｍｍ、および厚み０．５ｍｍ～５ｍｍであってもよい。

【0065】

上記の各例において、電気化学セルモジュール１００は、例えば、筐体５内で、外容器４を介して第１単セル１の主面および第２単セル１１の主面を加圧する機構を備えていてもよい。このような加圧機構は、例えば、押圧板１０と弾性部材とを含む。第１単セル１と第２単セル１１とは、例えば、筐体５内で押圧板１０と弾性部材とによって加圧されて保持されていてもよい。押圧板１０は、電気化学セル５０を加圧するために、筐体５内において、主面板７と電気化学セル５０との間で変位可能に構成されていればよい。

【0066】

押圧板１０は、例えば、金属材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼等を用いることができる。これにより、電気化学セル５０から発生した熱を外部へ伝わりやすくすることができる。その結果、電気化学セル５０の寿命を向上させることができる。

【0067】

また、押圧板１０としては、例えば、樹脂材料が用いられてもよい。樹脂材料としては、例えば、熱硬化性樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂等を用いることができる。これにより、電気化学セル５０と外部環境とを電気的に絶縁することができるため、電気化学セル５０と外部環境とが短絡する可能性を低減することができる。

【0068】

押圧板１０は、例えば、樹脂材料と金属材料とを用いることができる。押圧板１０は、例えば、押圧板１０の電気化学セル５０に接する部分に樹脂材料を用いることができる。これにより、電気化学セル５０と押圧板１０とを電気的に絶縁することができる。その結果、電気化学セル５０と外部環境とが短絡する可能性を低減することができる。また、金属材料を用いることで、押圧板１０を破損しにくくすることができる。

【0069】

弾性体は、押圧板１０と筐体５の主面板７との間に位置している。また、弾性体は、押圧板１０に圧力を加え、電気化学セル５０に圧力を加えるために設けられている。弾性体は、例えば、バネ１６を用いることができる。バネ１６は、例えば、らせん形状のコイルばねであってもよい。また、バネ１６は、例えば、曲がった板形状の板ばねであってもよい。バネ１６は、例えば、金属材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、鋼またはステンレス鋼を用いることができる。バネ１６の寸法は、例えば、らせん形状の場合は、直径５ｍｍ～５０ｍｍで、長さは、１０ｍｍ～５０ｍｍで、ピッチは１ｍｍ～１０ｍｍであってもよい。

【0070】

また、弾性体は、ゴム材料を用いることができる。ゴム材料は、例えば、板形状であってもよい。ゴム材料は、例えば、押圧板１０と同じ形状であってもよい。ゴム材料は、例えば、天然ゴムを有していてもよい。また、ゴム材料は、例えば、合成ゴムを有していてもよい。

【0071】

また、上記のような加圧機構を備えず、第１単セル１と第２単セル１１とが、筐体５によって、外容器４を介して第１単セル１と第２単セル１１との主面が加圧されていてもよい。図９は、電気化学セルモジュールのさらに他の例における、図２に対応する断面図を示す。図９に示すように、例えば、筐体５の主面板７が、外容器４を押圧し、外容器４を介して第１単セル１と第２単セル１１との主面を加圧してよい。筐体５は、例えば、主面板７と側面板８とをねじ止めすることで、主面板７が第１単セル１と第２単セル１１との主面を加圧してもよい。

【0072】

なお、説明を簡単にするため、図１から図９において、各単セルと各発電要素と各包装体と各端子とがそれぞれ同じ形状で外周を揃えた状態で図示したが、厳密な意味で同じ形状で外周が揃っていなくてもよい。例えば、製造上の誤差程度のずれが外周にあってもよい。また、筐体５内の電気化学セル５０は、ただ１つの電気化学セル５０だけではなく、例えば、２つ以上の電気化学セル５０が筐体５内で積層されていてもよい。

【0073】

本開示は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本開示の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

【0074】

本開示に係る電気化学セルは、以下の構成（１）～（５）の態様で実施可能である。

【0075】

（１）第１発電要素と前記第１発電要素を内側に有する第１包装体とを有する第１単セルと、
第２発電要素と前記第２発電要素を内側に有する第２包装体とを有する第２単セルと、
前記第１単セルと前記第２単セルとを内側に有する外容器と、
前記第１包装体と前記第２包装体との間に位置し、前記第１包装体と前記第２包装体とに直接接している液体層と、を備える電気化学セル。

【0076】

（２）前記液体層が少なくとも前記第１包装体と前記第２包装体とのどちらか一方と前記外容器との間に位置している上記構成（１）に記載の電気化学セル。

【0077】

（３）前記第１単セルおよび前記第２単セルは一方向に積層しており、前記第１単セルおよび前記第２単セルを前記一方向から見たときに、前記液体層は、前記第１発電要素と前記第２発電要素とが重なる領域に位置している第１液体層と、前記第１発電要素と前記第２発電要素とが重ならない領域に位置している第２液体層と、を有しており、
前記第２液体層は前記第１液体層より厚い上記構成（１）または（２）に記載の電気化学セル。

【0078】

（４）第１発電要素と前記第１発電要素を内側に有する第１包装体とを有する第１単セルと、
第２発電要素と前記第２発電要素を内側に有する第２包装体とを有する第２単セルと、
前記第１単セルと前記第２単セルとを内側に有する外容器と、を備え、
前記第１包装体の内部と、前記第２包装体の内部と、前記第１包装体と前記第２包装体との間と、に電解液が位置していることを特徴とする電気化学セル。

【0079】

（５）少なくとも前記第１包装体と前記第２包装体とのどちらか一方が開口部を有している上記構成（４）に記載の電気化学セル。

【0080】

本開示に係る電気化学セルモジュールは、以下の構成（６）および（７）の態様で実施可能である。

【0081】

（６）上記構成（１）～（５）のいずれかに記載の電気化学セルと、
前記電気化学セルを内部に有する筐体と、
前記第１単セルおよび前記第２単セルを加圧する機構と、を備える電気化学セルモジュール。

【0082】

（７）上記構成（１）～（５）のいずれかに記載の電気化学セルと、
前記電気化学セルを内部に有する筐体と、を備え、
前記筐体は、前記第１単セルおよび前記第２単セルを加圧する電気化学セルモジュール。

【0083】

〔まとめ〕
本開示は、以下のようにも表現できる。

【0084】

本開示の一態様に係る電気化学セルは、第１単セルと、第２単セルと、外容器と、液体層と、を備える。第１単セルは、第１発電要素と、第１発電要素を内側に有する第１包装体と、を有する。第２単セルは、第２発電要素と、第２発電要素を内側に有する第２包装体と、を有する。外容器は、第１単セルと第２単セルとを内側に有する。液体層は、第１包装体と第２包装体との間に位置し、第１包装体と第２包装体とに直接接している。

【0085】

また、本開示の一態様に係る電気化学セルは、第１単セルと、第２単セルと、外容器と、を備える。第１単セルは、第１発電要素と、第１発電要素を内側に有する第１包装体と、を有する。第２単セルは、第２発電要素と、第２発電要素を内側に有する第２包装体と、を有する。外容器は、第１単セルと第２単セルとを内側に有する。第１包装体の内部と、第２包装体の内部と、第１包装体と第２包装体との間と、に電解液が位置している。

【0086】

また、本開示の一態様に係る電気化学セルモジュールは、上記の電気化学セルと、電気化学セルを内部に有する筐体と、第１単セルおよび第２単セルを加圧する機構と、を備える。

【0087】

また、本開示の一態様に係る電気化学セルモジュールは、上記の電気化学セルと、電気化学セルを内部に有する筐体と、を備える。筐体は、第１単セルおよび第２単セルを加圧する。

【符号の説明】

【0088】

１ 第１単セル
２ 第１発電要素
３ 第１包装体
４ 外容器
５ 筐体
６ 端子カバー
７ 主面板
８ 側面板
９ 底面板
１０ 押圧板
１１ 第２単セル
１２ 第２発電要素
１３ 第２包装体
１４ 液体層
１４ａ 第１液体層
１４ｂ 第２液体層
１５ 開口部
１６ バネ
１７ フィラー
１８ 電解液
５０ 電気化学セル
１００ 電気化学セルモジュール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】