特許 7430537 蓄電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-02

(45)【発行日】2024-02-13

(54)【発明の名称】蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/588 20210101AFI20240205BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20240205BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20240205BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240205BHJP

   H01M 10/6557 20140101ALI20240205BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20240205BHJP

   H01G 11/12 20130101ALI20240205BHJP

   H01G 11/80 20130101ALI20240205BHJP

   H01G 11/78 20130101ALI20240205BHJP

   H01G 11/18 20130101ALI20240205BHJP

   H01M 50/591 20210101ALI20240205BHJP

   H01M 50/505 20210101ALI20240205BHJP

   H01M 50/503 20210101ALI20240205BHJP

   H01M 50/204 20210101ALI20240205BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20240205BHJP

【ＦＩ】

H01M50/588

H01M10/04 Z

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/6557

H01M50/342 101

H01G11/12

H01G11/80

H01G11/78

H01G11/18

H01M50/591

H01M50/505

H01M50/503

H01M50/204 401Z

H01M50/209

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020009772

(22)【出願日】2020-01-24

(65)【公開番号】P2021118072

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-07-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(74)【代理人】

【識別番号】100190470

【弁理士】

【氏名又は名称】谷澤 恵美

(72)【発明者】

【氏名】濱岡 賢志

(72)【発明者】

【氏名】井上 拓

(72)【発明者】

【氏名】植田 浩生

(72)【発明者】

【氏名】田丸 耕二郎

(72)【発明者】

【氏名】森岡 怜史

(72)【発明者】

【氏名】奥村 素宜

【審査官】上野 文城

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１４２９１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０９２７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１７９７９７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／５８８ － ５９５

Ｈ０１Ｍ １０／０４

Ｈ０１Ｍ １０／６１３

Ｈ０１Ｍ １０／６２５

Ｈ０１Ｍ １０／６５５７

Ｈ０１Ｍ ５０／３４２

Ｈ０１Ｍ ５０／２０４ － ２１６

Ｈ０１Ｍ ５０／５０２ － ５１６

Ｈ０１Ｇ １１／１２

Ｈ０１Ｇ １１／８０

Ｈ０１Ｇ １１／７８

Ｈ０１Ｇ １１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

積層された複数の蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールの積層方向で隣り合う前記蓄電モジュール間に設けられた導電板及びシール部材と、を備える蓄電装置であって、
前記複数の蓄電モジュールのそれぞれは、セパレータを介して前記蓄電モジュールの積層方向に沿って積層された複数の電極を含む電極積層体と、隣り合う前記電極間に形成される内部空間に収容された電解液と、前記電極積層体の積層方向に沿う側面を取り囲むとともに前記内部空間を封止する封止体と、を有し、
前記複数の電極は、負極終端電極と、正極終端電極と、前記負極終端電極及び前記正極終端電極の間に積層された複数のバイポーラ電極と、を有し、
前記複数のバイポーラ電極のそれぞれは、電極板と、前記電極板の一方面に設けられた正極と、前記電極板の他方面に設けられた負極と、を有し、
前記電極積層体は、前記積層方向の一端及び他端において前記封止体から露出する電極露出部を有し、
前記積層方向で隣り合う前記蓄電モジュール間において、互いに対向する前記電極露出部間に前記導電板が接触配置されるとともに、互いに対向する前記封止体間の少なくとも一部に前記シール部材が充填されており、
前記シール部材は、前記封止体に接着されている、蓄電装置。

【請求項2】

積層された複数の蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールの積層方向で隣り合う前記蓄電モジュール間に設けられた導電板及びシール部材と、を備える蓄電装置であって、
前記複数の蓄電モジュールのそれぞれは、セパレータを介して前記蓄電モジュールの積層方向に沿って積層された複数の電極を含む電極積層体と、隣り合う前記電極間に形成される内部空間に収容された電解液と、前記電極積層体の積層方向に沿う側面を取り囲むとともに前記内部空間を封止する封止体と、を有し、
前記複数の電極は、負極終端電極と、正極終端電極と、前記負極終端電極及び前記正極終端電極の間に積層された複数のバイポーラ電極と、を有し、
前記複数のバイポーラ電極のそれぞれは、電極板と、前記電極板の一方面に設けられた正極と、前記電極板の他方面に設けられた負極と、を有し、
前記電極積層体は、前記積層方向の一端及び他端において前記封止体から露出する電極露出部を有し、
前記積層方向で隣り合う前記蓄電モジュール間において、互いに対向する前記電極露出部間に前記導電板が接触配置されるとともに、互いに対向する前記封止体間の少なくとも一部に前記シール部材が充填されており、
前記封止体は、前記積層方向に沿う外周面と、前記積層方向を向く一対の端面と、前記外周面に設けられ、前記電極積層体の外側に向けて張り出す庇部と、を有し、
前記端面は、前記庇部の設置箇所に対応する第１部分と、前記設置箇所に対応しない第２部分と、を有し、
前記シール部材は少なくとも前記第２部分上に設けられている、蓄電装置。

【請求項3】

前記第１部分及び前記第２部分は、前記封止体の周方向で互いに隣り合っており、
前記シール部材は、前記第１部分にも設けられている、請求項２に記載の蓄電装置。

【請求項4】

前記導電板には、冷却用流体を流通させる冷却用流路が形成され、
前記導電板は、前記冷却用流路の入口及び出口が前記第１部分に対応するように配置されている、請求項２又は３に記載の蓄電装置。

【請求項5】

前記蓄電モジュールは、前記内部空間の圧力を調整する圧力調整弁を有し、
前記圧力調整弁は、前記第２部分に対応する前記外周面に取り付けられている、請求項２～４のいずれか一項に記載の蓄電装置。

【請求項6】

前記シール部材は、前記封止体に接着されている、請求項２～５の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】

本開示は、蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の蓄電装置として、積層された複数の蓄電モジュールを備える蓄電装置が知られている。また、従来の蓄電モジュールとして、電極板の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極を備えるバイポーラ電池が知られている。例えば、特許文献１に開示されたバイポーラ電池は、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、電極積層体の側面に設けられたポリプロピレン製のセルケーシング（封止体）と、を備えている。バイポーラ電極の縁部には、ポリプロピレン層が設けられており、バイポーラ電極とセルケーシングとは、ポリプロピレン層を介して一体成形により強固に固着されている。これにより、電解液を封止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－１３５７６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したような蓄電モジュールでは、電解液がアルカリ水溶液である場合、いわゆるアルカリクリープ現象により、電解液が各電極の電極板上を伝わり、ポリプロピレン層と当該電極板との間の隙間を通って当該電極板の外面側に滲み出ることがある。最外の電極でアルカリクリープ現象が起これば系外に電解液が漏れる。アルカリクリープ現象に限らず、液漏れが生じると、積層された蓄電モジュール間で短絡（トラッキング）が生じるおそれがある。

【0005】

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、蓄電モジュール間で短絡が生じることを抑制可能な蓄電装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の蓄電装置は、積層された複数の蓄電モジュールと、蓄電モジュールの積層方向で隣り合う蓄電モジュール間に設けられた導電板及びシール部材と、を備える蓄電装置であって、複数の蓄電モジュールのそれぞれは、セパレータを介して蓄電モジュールの積層方向に沿って積層された複数の電極を含む電極積層体と、隣り合う電極間に形成される内部空間に収容された電解液と、電極積層体の積層方向に沿う側面を取り囲むとともに内部空間を封止する封止体と、を有し、複数の電極は、負極終端電極と、正極終端電極と、負極終端電極及び正極終端電極の間に積層された複数のバイポーラ電極と、を有し、複数のバイポーラ電極のそれぞれは、電極板と、電極板の一方面に設けられた正極と、電極板の他方面に設けられた負極と、を有し、電極積層体は、積層方向の一端及び他端において封止体から露出する電極露出部を有し、積層方向で隣り合う蓄電モジュール間において、互いに対向する電極露出部間に導電板が接触配置されるとともに、互いに対向する封止体間の少なくとも一部にシール部材が充填されている。

【0007】

この蓄電装置では、積層方向で隣り合う蓄電モジュール間において、互いに対向する封止体の間の少なくとも一部にシール部材が充填されている。このため、蓄電モジュールの内部空間から電解液が漏れて封止体の外周面に流れ出た場合でも、シール部材が充填された部分では、封止体の外周面を伝わる電解液の入り込みが抑制できる。よって、封止体の外周面を伝わる電解液を通じ、蓄電モジュール間で短絡が生じることを抑制できる。

【0008】

封止体は、積層方向に沿う外周面と、積層方向を向く一対の端面と、外周面に設けられ、電極積層体の外側に向けて張り出す庇部と、を有し、端面は、庇部の設置箇所に対応する第１部分と、設置箇所に対応しない第２部分と、を有し、シール部材は少なくとも第２部分上に設けられていてもよい。この場合、封止体の端面のうち、庇部の設置箇所に対応する第１部分では、電解液が外周面に流れ出ても、電解液が庇部を伝わって落ちるので、電解液の入り込みが抑制できる。庇部の設置箇所に対応しない第２部分では、シール部材が設けられているので、電解液の入り込みが抑制できる。よって、封止体の外周面を伝わる電解液を通じ、蓄電モジュール間で短絡が生じることを確実に抑制できる。

【0009】

第１部分及び第２部分は、封止体の周方向で互いに隣り合っており、シール部材は、第１部分にも設けられていてもよい。この場合、液漏れによる蓄電モジュール間の短絡を更に抑制できる。

【0010】

導電板には、冷却用流体を流通させる冷却用流路が形成され、導電板は、冷却用流路の入口及び出口が第１部分に対応するように配置されていてもよい。この場合、冷却用流路の入口及び出口がシール部材によって塞がれることが抑制される。

【0011】

蓄電モジュールは、内部空間の圧力を調整する圧力調整弁を有し、圧力調整弁は、第２部分に対応する外周面に取り付けられていてもよい。この場合、第２部分に対応する外周面には庇部が設けられていないので、圧力調整弁を容易に取り付けることができる。

【0012】

シール部材は、封止体に接着されていてもよい。この場合、シール部材の位置ずれが抑制される。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、蓄電モジュール間で短絡が生じることを抑制可能な蓄電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】一実施形態に係る蓄電装置の斜視図である。

【図2】蓄電装置の側面図である。

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図4】図１のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。

【図5】シール部材が設けられた蓄電モジュールの斜視図である。

【図6】シール部材が設けられた蓄電モジュールの上面図である。

【図7】蓄電モジュールの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

【0016】

図１～図７を参照して、本実施形態に係る蓄電装置１について説明する。図１は、蓄電装置１の斜視図である。図２は、蓄電装置１の側面図である。図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。図５は、シール部材Ｓが設けられた蓄電モジュール３の斜視図である。図６は、シール部材Ｓが設けられた蓄電モジュール３の上面図である。図７は、蓄電モジュール３の断面図である。

【0017】

蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、及び電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電装置１は、モジュール積層体２と、拘束部材４と、を備えている。モジュール積層体２は、積層された複数の蓄電モジュール３を含んでいる。拘束部材４は、モジュール積層体２に対して、蓄電モジュール３の積層方向の両側から拘束荷重を付加する。蓄電モジュール３は、積層方向から見て、例えば矩形状を有する。本明細書では、説明の便宜上、積層方向をＺ軸方向とし、積層方向から見た蓄電モジュール３の長手方向をＹ軸方向とし、蓄電モジュール３の短手方向をＸ軸方向としている。

【0018】

モジュール積層体２は、複数（本実施形態では７つ）の蓄電モジュール３と、複数（本実施形態では８つ）の導電板５と、シール部材Ｓと、を含む。蓄電モジュール３は、一例としてバイポーラ電池である。蓄電モジュール３は、例えばニッケル水素二次電池及びリチウムイオン二次電池等の二次電池である。ただし、蓄電装置１は、上記二次電池に限られず、例えば電気二重層キャパシタであってもよい。本実施形態では、蓄電装置１は、ニッケル水素二次電池である。

【0019】

複数の蓄電モジュール３は、導電板５を介して積層されている。積層方向に互いに隣り合う蓄電モジュール３同士は、導電板５を介して電気的に接続されている。本実施形態では、図３に示されるように、複数の（８つ）の導電板５は、複数（６つ）の導電板５Ａと、複数（２つ）の導電板５Ｂ（導電部材）と、によって構成されている。導電板５Ａは、積層方向に互いに隣り合う蓄電モジュール３間に設けられている。積層方向に互いに隣り合う蓄電モジュール３間において、導電板５Ａは、互いに対向する電極積層体３１の電極露出部３１ｂ間に接触配置されている。電極露出部３１ｂについては、後述する。導電板５Ｂは、複数の蓄電モジュール３のうち積層端に位置する蓄電モジュール３の積層方向の外側に設けられている。図１及び図２に示されるように、一方の導電板５Ｂには、正極端子６（電極端子）が接続されている。他方の導電板５Ｂには、負極端子７（電極端子）が接続されている。正極端子６及び負極端子７は、導電板５Ｂの縁部から積層方向に交差する方向（Ｙ軸方向）に突出している。正極端子６及び負極端子７を介して、蓄電装置１の充放電が実施される。

【0020】

図３及び図４に示されるように、導電板５Ａには、冷却用流体を流通させる複数の冷却用流路５ａが形成されている。ここで、冷却用流体としては、例えば、空気、水等が用いられる。冷却用流路５ａは、積層方向（Ｚ軸方向）に交差する交差方向（Ｘ軸方向）に沿って延びている。冷却用流路５ａの延在する方向（Ｘ軸方向）は、積層方向（Ｚ軸方向）及び正極端子６及び負極端子７の引き出し方向（Ｙ軸方向）の両方に直交する。導電板５Ａは、冷却用流路５ａに冷却用流体を流通させることにより、蓄電モジュール３で発生した熱を放熱する放熱板として機能する。

【0021】

導電板５は、積層方向から見て、例えば矩形状を有する。冷却用流路５ａの一対の端部５ｂ，５ｃは、導電板５のＸ軸方向を向く一対の側面にそれぞれ設けられている。本実施形態では、積層方向から見た導電板５の面積は蓄電モジュール３の面積よりも小さい。放熱性の向上の観点から、導電板５の面積は蓄電モジュール３の面積と同じでもよく、蓄電モジュール３の面積よりも大きくてもよい。

【0022】

シール部材Ｓは、積層方向で互いに隣り合う蓄電モジュール３間に設けられている。本実施形態では、シール部材Ｓは、積層方向で互いに隣り合う蓄電モジュール３の間に導電板５Ａとともに配置されている。シール部材Ｓは、導電板５Ａの外側に配置されている。なお、シール部材Ｓは、積層端に位置する蓄電モジュール３の積層方向の外側にも導電板５Ｂとともに配置されていてもよい。シール部材Ｓの具体的な配置については、後述する。

【0023】

図１、図２及び図４に示されるように、蓄電装置１は、蓄電モジュール３を冷却するための冷却用流体を流通させる導入ダクト２１及び導出ダクト２２を有する。ここで、図４は、積層方向における一の導電板５Ａの中央部を通る平面に沿った断面を示している。図４では、説明の便宜上、一の導電板５Ａ、導入ダクト２１、及び導出ダクト２２のみが図示されている。

【0024】

導入ダクト２１は、各導電板５Ａの各冷却用流路５ａの一方の端部５ｂに対向してＹ軸方向に沿って延びるように設けられている。導入ダクト２１は、冷却用流体を流通させて冷却用流路５ａへと冷却用流体を導入するように構成されている。導入ダクト２１のＹ軸方向における一端には、導入ダクト２１に冷却用流体を導入するための導入口２１ａが設けられている。導入ダクト２１から冷却用流路５ａの端部５ｂへと導入された冷却用流体は、冷却用流路５ａを流通し、冷却用流路５ａの他方の端部５ｃから導出される。

【0025】

導出ダクト２２は、各導電板５Ａの各冷却用流路５ａの端部５ｃに対向してＹ軸方向に沿って延びるように設けられている。導出ダクト２２は、冷却用流路５ａの端部５ｃから導出された冷却用流体を流通させるように構成されている。導出ダクト２２のＹ軸方向における一端には、導出ダクト２２から外部に冷却用流体を排出するための導出口２２ａが設けられている。導出口２２ａには、例えば、導出ダクト２２内の冷却用流体を吸引するブロワ等が接続される。

【0026】

図１及び図２に示されるように、拘束部材４は、モジュール積層体２を積層方向の両側から挟む一対の拘束板８（負極端子７側の拘束板８Ａ及び正極端子６側の拘束板８Ｂ）と、一対の拘束板８を連結する複数（本実施形態では１０）の連結部材９と、を含む。連結部材９は、一対の拘束板８を介して積層方向にモジュール積層体２に拘束荷重を付加する。本実施形態では、連結部材９は、一対の拘束板８を締結するボルト９ａ及びナット９ｂによって構成されている。

【0027】

拘束板８は、積層方向から見た蓄電モジュール３及び導電板５の面積よりも一回り大きい面積を有する矩形の金属板である。各拘束板８と導電板５Ｂとの間には、例えば樹脂フィルム等の絶縁フィルムＦが配置されている。絶縁フィルムＦにより、拘束板８と導電板５Ｂとの間が絶縁されている。絶縁フィルムＦは、積層方向から見て、例えば矩形状を有する。本実施形態では、積層方向から見た絶縁フィルムＦの面積は、蓄電モジュール３及び導電板５よりも大きく、拘束板８よりも小さい。

【0028】

拘束板８は、積層方向から見てモジュール積層体２と重なる中央部１１と、中央部１１から積層方向に直交する方向（本実施形態ではＹ軸方向）に延在すると共に積層方向から見てモジュール積層体２と重ならない縁部１０と、を有する。本実施形態では、一対の縁部１０は、Ｘ軸方向における中央部１１の両側に設けられている。すなわち、中央部１１は、一対の縁部１０に挟まれている。縁部１０は、積層方向の外側を向く外面１０ａと、積層方向の内側を向く内面１０ｂと、を有している。中央部１１は、積層方向の外側を向く外面１１ａと、積層方向の内側を向く内面１１ｂと、を有している。外面１０ａは、外面１１ａよりも積層方向の内側に位置している。内面１０ｂは、内面１１ｂよりも積層方向の内側に位置している。

【0029】

一対の縁部１０は、拘束板８の長手方向（Ｙ軸方向）に延在する外縁部分である。一対の縁部１０は、積層方向から見てモジュール積層体２と重ならないように配置されている。各縁部１０には、ボルト９ａが挿通される複数（本実施形態では５つ）の挿通孔１０ｃが設けられている。各縁部１０において、複数の挿通孔１０ｃは、拘束板８の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って互いに離間するように配置されている。本実施形態では、複数の挿通孔１０ｃは、拘束板８の長手方向における縁部１０の一端から他端まで等間隔に配置されている。

【0030】

ボルト９ａの頭部は、拘束板８Ａの外面１０ａ上に配置されている。ボルト９ａの軸部の先端部（ネジ先）は、拘束板８Ｂの外面１０ａから突出している。ボルト９ａの先端部には、ナット９ｂが螺合されている。ナット９ｂは、拘束板８Ｂの外面１０ａ上に配置されている。これにより、複数の蓄電モジュール３及び複数の導電板５が、拘束板８Ａ，８Ｂによって挟持されてモジュール積層体２としてユニット化されている。また、積層方向の拘束荷重がモジュール積層体２に対して付加されている。

【0031】

内面１０ｂは、いずれの導電板５Ａよりも積層方向の外側に位置している。すなわち、Ｘ軸方向から見て、内面１０ｂは、複数の導電板５Ａのうち最外層に位置する導電板５Ａよりも積層方向の外側に位置している。すなわち、いずれの導電板５Ａの冷却用流路５ａの入口（端部５ｂ）又は出口（端部５ｃ）も、縁部１０によって覆われない。これにより、導入ダクト２１から冷却用流路５ａへと冷却用流体を円滑に導入させることができると共に、冷却用流路５ａから導出ダクト２２へと冷却用流体を円滑に導出させることができる。したがって、導電板５Ａの冷却用流路５ａに冷却用流体を確実に流通させることができる。

【0032】

上述したように、正極端子６及び負極端子７は、導電板５Ｂにおける短手方向（Ｘ軸方向）に沿った側面（Ｙ軸方向と交差する側面）から突出している。このように、導電板５Ｂにおける縁部１０と対向しない側面から電極端子（正極端子６及び負極端子７）を引き出すことにより、電極端子と縁部１０との干渉を確実に防止することができる。本実施形態のように、モジュール積層体２における長手方向（Ｙ軸方向）に沿った側面に対向する位置に導入ダクト２１及び導出ダクト２２を設ける場合には、電極端子と導入ダクト２１又は導出ダクト２２との干渉も防止することができる。

【0033】

図１に示されるように、本実施形態では、導入ダクト２１は、４つの固定ネジ１８Ａによって一方の縁部１０（冷却用流路５ａの一方の端部５ｂ側の縁部１０）に固定されている。導出ダクト２２は、４つの固定ネジ１８Ｂによって他方の縁部１０（冷却用流路５ａの他方の端部５ｃ側の縁部１０）に固定されている。各縁部１０には、固定ネジ１８Ａ，１８Ｂが螺合される４つのネジ穴（不図示）が設けられている。４つのネジ穴は、拘束板８の長手方向中央部に位置する連結部材９以外の４つの連結部材９の近傍に設けられている。

【0034】

導入ダクト２１及び導出ダクト２２は、延在部２１ｂ及び延在部２２ｂを有する。延在部２１ｂ，２２ｂは、各縁部１０のネジ穴に対向するように、積層方向に直交する平面（ＸＹ平面）に沿って延在している。延在部２１ｂ，２２ｂには、各縁部１０のネジ穴に対応する貫通孔が形成されている。固定ネジ１８Ａ，１８Ｂは、当該貫通孔に挿通され、孔部１９に螺合されている。これにより、導入ダクト２１及び導出ダクト２２は、縁部１０に固定されている。

【0035】

図５～図７に示されるように、蓄電モジュール３は、電極積層体３１と、樹脂製の封止体４０と、圧力調整弁５２と、を備えている。電極積層体３１は、セパレータ３３を介して蓄電モジュール３の積層方向（Ｚ軸方向）に沿って積層された複数の電極を含む。複数の電極は、負極終端電極３８と、正極終端電極３９と、負極終端電極３８及び正極終端電極３９の間に積層された複数のバイポーラ電極３４の積層体と、を含む。なお、図示例では、負極終端電極３８の外側に集電箔４４が配置されており、正極終端電極３９の外側に集電箔４５が配置されている。このような電極積層体３１では、セパレータ３３を介して互いに対面する一対の電極によって単セルが構成される。

【0036】

バイポーラ電極３４は、一方面３５ａ及び一方面３５ａの反対側の他方面３５ｂを含む電極板３５と、一方面３５ａに設けられた正極３６と、他方面３５ｂに設けられた負極３７とを有している。正極３６は、正極活物質が電極板３５に塗工されることにより形成される正極活物質層である。負極３７は、負極活物質が電極板３５に塗工されることにより形成される負極活物質層である。電極積層体３１において、一のバイポーラ電極３４の正極３６は、セパレータ３３を挟んで積層方向の一方に隣り合う別のバイポーラ電極３４の負極３７と対向している。電極積層体３１において、一のバイポーラ電極３４の負極３７は、セパレータ３３を挟んで積層方向の他方に隣り合う別のバイポーラ電極３４の正極３６と対向している。このように、電極積層体３１では、複数のバイポーラ電極３４がセパレータ３３を介して直列に積層されている。

【0037】

電極板３５は、例えば、ニッケル又はニッケルメッキ鋼板といった金属からなる。一例として、電極板３５は、ニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板３５の縁部３５ｃは、矩形枠状をなし、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。正極３６を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極３７を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。本実施形態では、電極板３５の他方面３５ｂにおける負極３７の形成領域は、電極板３５の一方面３５ａにおける正極３６の形成領域に対して一回り大きくなっている。

【0038】

負極終端電極３８は、電極板３５と、電極板３５の他方面３５ｂに設けられた負極３７とを有している。負極終端電極３８は、他方面３５ｂが電極積層体３１における積層方向の中央側を向くように、積層方向の一端に配置されている。負極終端電極３８の電極板３５の一方面３５ａは、電極積層体３１の積層方向における一方の外側面を構成している。負極終端電極３８の電極板３５の他方面３５ｂに設けられた負極３７は、セパレータ３３を介して、積層方向の一端のバイポーラ電極３４の正極３６と対向している。なお、負極終端電極３８は、後述するように、蓄電モジュール３に隣接して配置される導電板５（図３参照）と電気的に接続され得る。

【0039】

正極終端電極３９は、電極板３５と、電極板３５の一方面３５ａに設けられた正極３６とを有している。正極終端電極３９は、一方面３５ａが電極積層体３１における積層方向の中央側を向くように、積層方向の他端に配置されている。正極終端電極３９の電極板３５の他方面３５ｂは、電極積層体３１の積層方向における他方の外側面を構成している。正極終端電極３９の電極板３５の一方面３５ａに設けられた正極３６は、セパレータ３３を介して、積層方向の他端のバイポーラ電極３４の負極３７と対向している。なお、正極終端電極３９は、後述するように、蓄電モジュール３に隣接して配置される導電板５（図３参照）と電気的に接続され得る。

【0040】

集電箔４４は、一例として、電極板３５であってよい。集電箔４４では、電極板３５の一方面３５ａ及び他方面３５ｂのいずれにおいても、正極活物質及び負極活物質は塗工されていない。集電箔４４と負極終端電極３８とは互いに接触している。同様に、集電箔４５は、一例として、電極板３５であってよい。集電箔４５では、電極板３５の一方面３５ａ及び他方面３５ｂのいずれにおいても、正極活物質及び負極活物質は塗工されていない。集電箔４５と正極終端電極３９とは互いに接触している。なお、図示例では、集電箔４４と集電箔４５とが互いに近付く方向に屈曲するように示されているが、集電箔４４と集電箔４５とは、互いに離れる方向に屈曲し得る。例えば、集電箔４４と集電箔４５とは、後述する筒部３２の端部よりも積層方向の外側に突出するように屈曲し得る。

【0041】

セパレータ３３は、例えばシート状に形成されている。セパレータ３３としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。セパレータ３３は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。

【0042】

電極積層体３１は、積層方向（Ｚ軸方向）の一端及び他端において封止体４０から露出する電極露出部３１ｂを有する。本実施形態では、電極露出部３１ｂは、封止体４０から露出する集電箔４４，４５の中央領域によって構成されている。積層方向の一端側の電極露出部３１ｂは、一例として、封止体４０から露出する集電箔４４（電極板３５）における一方面３５ａの中央領域によって構成されている。積層方向の他端側の電極露出部３１ｂは、一例として、封止体４０から露出する集電箔４５（電極板３５）における他方面３５ｂの中央領域によって構成されている。

【0043】

封止体４０は、電極積層体３１の積層方向（Ｚ軸方向）に沿う（積層方向に延びる）側面３１ａを取り囲むとともに、電極積層体３１において隣り合う電極間に形成される内部空間Ｖを封止する。封止体４０は、側面３１ａを取り囲む筒部３２を有する。筒部３２は、積層方向に沿う（積層方向に延びる）外周面３２ａと、軸方向（Ｚ軸方向）を向く一対の端面３２ｂと、を有している。筒部３２は、全体として矩形の筒形状に形成されている。筒部３２は、電極板３５の縁部３５ｃを包囲するように電極積層体３１の側面３１ａに設けられている。筒部３２は、側面３１ａにおいて縁部３５ｃを保持している。筒部３２は、例えば耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂によって形成されている。筒部３２の構成材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）などが挙げられる。

【0044】

筒部３２は、複数の第１封止部４１と、第２封止部４２と、を有している。第１封止部４１は、電極板３５の縁部３５ｃに接合されている。第１封止部４１は、電極板３５の一方面３５ａにおいて縁部３５ｃの全周にわたって連続的に設けられ、積層方向から見て矩形枠状をなしている。本実施形態では、バイポーラ電極３４のみならず、負極終端電極３８、正極終端電極３９、集電箔４４及び集電箔４５の電極板３５に対しても第１封止部４１が設けられている。すなわち、バイポーラ電極３４、負極終端電極３８、正極終端電極３９、集電箔４４及び集電箔４５のそれぞれは、電極板３５に第１封止部４１が設けられた電極ユニットを形成している。なお、集電箔４５では、電極板３５の一方面３５ａ及び他方面３５ｂの両方の縁部３５ｃに第１封止部４１が設けられている。

【0045】

第１封止部４１は、例えば超音波、熱等によって電極板３５の一方面３５ａに溶着され、気密に接合されている。第１封止部４１は、例えば積層方向に所定の厚さを有するフィルムであってよい。また、所定の厚さを有する複数枚のフィルムを積層して、部分的に段差を有する第１封止部４１を形成してもよい。第１封止部４１の内側は、積層方向に互いに隣り合う電極板３５の縁部３５ｃ同士の間に位置している。第１封止部４１の外側は、電極板３５の縁よりも外側に張り出しており、その先端部分は、溶着層４６により第２封止部４２に接合されている。溶着層４６は、例えば熱板溶着により溶融された第１封止部４１の先端部分同士が互いに結合して形成される。積層方向に沿って互いに隣り合う第１封止部４１同士は、互いに離間していてもよく、接していてもよい。また、第１封止部４１の外縁部分同士は、例えば熱板溶着などによって互いに接合していてもよい。

【0046】

電極板３５と第１封止部４１とが重なる領域は、電極板３５と第１封止部４１との接合領域Ｋとなっている。接合領域Ｋにおいて、電極板３５の表面は、粗面化されている。粗面化された領域は、接合領域Ｋのみでもよいが、本実施形態では電極板３５の全面が粗面化されている。粗面化は、例えば電解メッキによる複数の突起の形成により実現し得る。複数の突起が形成されることにより、電極板３５と第１封止部４１との接合界面では、溶融状態の樹脂が粗面化により形成された複数の突起間に入り込み、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板３５と第１封止部４１との間に接合強度を向上させることができる。粗面化の際に形成される突起は、例えば基端側から先端側に向かって先太りとなる形状を有している。これにより、隣り合う突起の間の断面形状がアンダーカット形状となり、アンカー効果を高めることが可能となる。

【0047】

第２封止部４２は、側面３１ａに沿って第１封止部４１を外側から包囲し、第１封止部４１のそれぞれに接合されている。第２封止部４２は、電極積層体３１及び第１封止部４１によって構成されるユニット積層体４３の外側に設けられ、蓄電モジュール３の外壁を構成している。第２封止部４２は、例えば樹脂の射出成形によって形成され、積層方向に沿って電極積層体３１の全長にわたって延在している。第２封止部４２は、積層方向を軸方向として延在する矩形の筒形状を呈している。第２封止部４２は、例えば射出成形時の熱によって第１封止部４１の外表面に溶着されている。

【0048】

第１封止部４１及び第２封止部４２は、隣り合う電極の間に内部空間Ｖを形成すると共に内部空間Ｖを封止する。より具体的には、第２封止部４２は、第１封止部４１と共に、積層方向に沿って互いに隣り合うバイポーラ電極３４の間、積層方向に沿って互いに隣り合う負極終端電極３８とバイポーラ電極３４との間、及び積層方向に沿って互いに隣り合う正極終端電極３９とバイポーラ電極３４との間をそれぞれ封止している。これにより、隣り合うバイポーラ電極３４の間、負極終端電極３８とバイポーラ電極３４との間、及び正極終端電極３９とバイポーラ電極３４との間には、それぞれ気密に仕切られた内部空間Ｖが形成されている。

【0049】

一例として、本実施形態では、積層された電極によって２４個の内部空間Ｖが形成されている。この内部空間Ｖには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液を含む電解液（不図示）が収容されている。電解液は、セパレータ３３、正極３６、及び負極３７内に含浸されている。筒部３２の外周面３２ａには、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液口（不図示）が設けられている。外周面３２ａは、第２封止部４２の外周面により構成されている。

【0050】

本実施形態において、筒部３２は、Ｙ軸方向に沿って延在する一対の長辺部分と、Ｘ軸方向に沿って延在する一対の短辺部分と、を含む。筒部３２の周方向は、長辺部分ではＹ軸方向であり、短辺部分ではＸ軸方向である。外周面３２ａは、長辺部分ではＸ軸方向を向き、短辺部分ではＹ軸方向を向いている。内部空間Ｖに電解液を注入するための注液口（不図示）は、一方の短辺部分の外周面３２ａに設けられている。

【0051】

封止体４０は、筒部３２の外周面３２ａに設けられ、外周面３２ａから電極積層体３１の外側に向けて張り出す庇部５１を有している。庇部５１は、外周面３２ａから突出するとともに、筒部３２の周方向に沿って延在している。本実施形態では、庇部５１は、筒部３２の各長辺部分の外周面３２ａに１つずつ設けられ、筒部３２の周方向（Ｙ軸方向）に沿って延在している。

【0052】

庇部５１は、外周面３２ａに設けられた複数のリブ５３によって補強されている。複数のリブ５３は、庇部５１の延在方向（Ｙ軸方向）において所定間隔で設けられている。庇部５１及びリブ５３は、例えば耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂によって形成されている。庇部５１及びリブ５３は、例えば、筒部３２と同じ材料で形成されている。庇部５１及びリブ５３は、例えば樹脂の射出成形によって、第２封止部４２と一体的に形成されている。

【0053】

筒部３２の端面３２ｂは、庇部５１の設置箇所に対応する第１部分３２Ａと、庇部５１の設置箇所に対応しない第２部分３２Ｂと、を含む。第１部分３２Ａ及び庇部５１は、筒部３２の周方向における位置が互いに一致している。第２部分３２Ｂ及び庇部５１は、筒部３２の周方向における位置が互いに一致していない。本実施形態では、端面３２ｂは、一対の第１部分３２Ａと、一対の第２部分３２Ｂと、を含む。第１部分３２Ａは、筒部３２の長辺部分の両端部を除く部分の端面である。第１部分３２Ａは、筒部３２の周方向（Ｙ軸方向）の一対の端部３２Ａａを有している。端部３２Ａａは、第１部分３２Ａにおける第２部分３２Ｂとの境界部である。一方の第２部分３２Ｂは、筒部３２の一方の短辺部分と、一対の長辺部分のうち一方の短辺部分側の端部とからなるＵ字状の部分の端面である。他方の第２部分３２Ｂは、筒部３２の他方の短辺部分と、一対の長辺部分のうち他方の短辺部分側の端部とからなるＵ字状の部分の端面である。第１部分３２Ａ及び第２部分３２Ｂは、筒部３２（封止体４０）の周方向で互いに隣り合っている。

【0054】

第１部分３２Ａに対応する外周面３２ａは、冷却用流路５ａの入口（端部５ｂ）及び出口（端部５ｃ）が設けられた導電板５Ａの側面と積層方向において隣り合う。つまり、導電板５は、冷却用流路５ａの入口及び出口が第１部分３２Ａに対応するように配置されている。第１部分３２Ａに対応する外周面３２ａと、冷却用流路５ａの入口及び出口が設けられた導電板５Ａの側面とは、同じ方向（Ｘ軸方向）を向いている。

【0055】

庇部５１は、外周面３２ａの積層方向の中央よりも上方に取り付けられ、下方に傾斜している。庇部５１の積層方向の長さは、外周面３２ａの積層方向の長さよりも短い。庇部５１は、積層方向において外周面３２ａの内側に配置されている。したがって、導電板５Ａの冷却用流路５ａの入口（端部５ｂ）及び出口（端部５ｃ）は、庇部５１によって覆われない。これにより、冷却用流路５ａに冷却用流体を円滑に流通させることができる。

【0056】

圧力調整弁５２は、一方の第２部分３２Ｂに対応する外周面３２ａに取り付けられている。圧力調整弁５２は、外周面３２ａに設けられた注液口（不図示）に接続され、内部空間Ｖの圧力を調整する。本実施形態では、２つの圧力調整弁５２が筒部３２の一方の短辺部分の外周面３２ａに取り付けられている。

【0057】

シール部材Ｓは、積層方向で隣り合う蓄電モジュール３間において、互いに対向する封止体４０の間の少なくとも一部に充填されている。シール部材Ｓは、積層方向で互いに隣り合う蓄電モジュール３間に２つずつ配置されている。シール部材Ｓは、積層方向で隣り合う蓄電モジュール３の筒部３２間を封止する。シール部材Ｓは、少なくとも第２部分３２Ｂの全体に設けられている。本実施形態では、シール部材Ｓは、第２部分３２Ｂだけでなく、第１部分３２Ａの端部３２Ａａにも設けられている。シール部材Ｓは、第２部分３２Ｂと接するとともに、第１部分３２Ａの端部３２Ａａとも接している。

【0058】

シール部材Ｓは、筒部３２の周方向（短辺部分ではＸ軸方向、長辺部分ではＹ軸方向）に沿って延在している。シール部材Ｓは、筒部３２の周方向の一対の端部Ｓａを有している。端部Ｓａは、端部３２Ａａと接するように設けられている。つまり、端部３２Ａａには、シール部材Ｓが設けられていると共に、端部３２Ａａに対応する外周面３２ａには、庇部５１が設けられている。

【0059】

積層方向で隣り合う蓄電モジュール３では、筒部３２の端面３２ｂ同士が互いに対向している。シール部材Ｓは、積層方向で対向する端面３２ｂにより挟持され、圧縮されている。これにより、シール部材Ｓは、筒部３２間を液密に封止している。シール部材Ｓは、端面３２ｂと接するように設けられている。シール部材Ｓは、例えば、筒部３２よりも軟らかく、液密性を有するスポンジシール部材（発泡シール部材）である。このため、シール部材Ｓは、筒部３２によって容易に圧縮されて端面３２ｂに密着し、封止性を発揮する。シール部材Ｓの構成材料としては、例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等が挙げられる。シール部材Ｓは、例えば耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂によって形成されている。

【0060】

図５及び図６では、蓄電モジュール３が積層される前の状態が示されている。蓄電モジュール３が積層される際、シール部材Ｓは、例えば、図５及び図６に示されるように、予め筒部３２の端面３２ｂ上に配置される。シール部材Ｓが配置された状態で蓄電モジュール３が順次積層されることにより、積層方向で互いに隣り合う蓄電モジュール３によってシール部材Ｓが挟持される。シール部材Ｓは、例えば、端面３２ｂに接着されている。これにより、蓄電モジュール３の積層時及び積層後におけるシール部材Ｓの位置ずれが抑制される。

【0061】

以上説明したように、蓄電装置１では、積層方向で隣り合う蓄電モジュール３間において、互いに対向する封止体４０の間の少なくとも一部にシール部材Ｓが充填されている。このため、蓄電モジュール３の内部空間Ｖから電解液が漏れて外周面３２ａに流れ出た場合でも、シール部材Ｓが充填された部分では、外周面３２ａを伝わる電解液の入り込みが抑制できる。よって、外周面３２ａを伝わる電解液を通じ、蓄電モジュール３間で短絡が生じることを抑制できる。また、シール部材Ｓが充填された部分では、電解液が外周面３２ａに流れ出ることが抑制される。これによっても、外周面３２ａを伝わる電解液を通じ、蓄電モジュール３間で短絡が生じることを抑制できる。なお、蓄電モジュール３の液漏れの原因として、例えば、アルカリクリープ現象、又は、集電箔４５，４４を含む電極板３５の損傷等が考えられる。

【0062】

封止体４０の端面３２ｂは、外周面３２ａにおける庇部５１の設置箇所に対応する第１部分３２Ａと、設置箇所に対応しない第２部分３２Ｂと、を有する。シール部材Ｓは少なくとも第２部分３２Ｂ上に設けられている。第１部分３２Ａでは、電解液が外周面３２ａに流れ出ても、電解液が庇部５１を伝わって落ちるので、電解液の入り込みを抑制できる。第２部分３２Ｂでは、シール部材Ｓが設けられているので、電解液の入り込みが抑制される。よって、外周面３２ａを伝わる電解液を通じ、蓄電モジュール３間で短絡が生じることを確実に抑制できる。また、第２部分３２Ｂでは、電解液が外周面３２ａに流れ出ることが抑制される。電解液は、シール部材Ｓにより第１部分３２Ａ側に案内される。第１部分３２Ａ側から外周面３２ａに流れ出た電解液は、上述のように、庇部５１を伝って落ちる。

【0063】

第１部分３２Ａ及び第２部分３２Ｂは、封止体４０の周方向で互いに隣り合っており、シール部材Ｓは、第１部分３２Ａにも設けられている。シール部材Ｓは、具体的には、第１部分３２Ａの端部３２Ａａにも設けられている。端部３２Ａａは、第１部分３２Ａにおける第２部分３２Ｂとの境界部であるから、電解液が外周面３２ａにおける庇部５１が設けられていない箇所から端部３２Ａａに至り易い。しかしながら、端部３２Ａａにはシール部材Ｓが設けられているので、電解液の入り込みが抑制できる。この結果、液漏れによる蓄電モジュール３間の短絡を更に抑制できる。また、端部３２Ａａから流れ出た電解液は、外周面３２ａにおける庇部５１が設けられていない箇所に至り易い。しかしながら、端部３２Ａａにはシール部材Ｓが設けられているので、電解液が端部３２Ａａから外周面３２ａに流れ出て、第２部分３２Ｂの外周面３２ａに至ることを抑制できる。

【0064】

導電板５Ａには、冷却用流体を流通させる複数の冷却用流路５ａが形成され、導電板５Ａは、冷却用流路５ａの入口（端部５ｂ）及び出口（端部５ｃ）が第１部分３２Ａと対応するように配置されている。第１部分３２Ａに対応する外周面３２ａには、庇部５１が設けられ、庇部５１により蓄電モジュール３間の短絡を抑制できる。よって、第１部分３２Ａには、シール部材Ｓを設ける必要がないので、冷却用流路５ａの端部５ｂ，５ｃがシール部材Ｓによって塞がれることが抑制される。

【0065】

圧力調整弁５２は、一方の第２部分３２Ｂに対応する外周面３２ａに取り付けられている。第２部分３２Ｂに対応する外周面３２ａには庇部５１が設けられていないので、圧力調整弁５２を容易に取り付けることができる。一方の第２部分３２Ｂに対応する外周面３２ａには、圧力調整弁５２が取り付けられているので、庇部５１を設けるスペースがない。シール部材Ｓによれば、このように、対応する外周面３２ａに庇部５１を設けるスペースがない一方の第２部分３２Ｂでも電解液の入り込みを抑制できるので、蓄電モジュール３間で短絡が生じることを抑制できる。本実施形態では、他方の第２部分３２Ｂには圧力調整弁５２が設けられていない。このため、例えば、他方の第２部分３２Ｂの外周面３２ａに接するように他の部材（不図示）を配置することができる。

【0066】

シール部材Ｓは、筒部３２の端面３２ｂに接着されている。このため、シール部材Ｓの位置ずれが抑制される。

【0067】

以上、実施形態に係る蓄電装置１について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、他方の第２部分３２Ｂに対応する外周面３２ａに庇部５１が設けられていてもよい。シール部材Ｓは、端面３２ｂのうち、第２封止部４２と接するように配置されているが、第１封止部４１と接するように配置されていてもよいし、第１封止部４１及び第２封止部４２の両方と接するように配置されていてもよい。庇部５１は、積層方向に二列以上で並んで設けられ、それぞれ外周面３２ａから突出するとともに、筒部３２の周方向に延在していてもよい。

【符号の説明】

【0068】

１…蓄電装置、３…蓄電モジュール、５，５Ａ，５Ｂ…導電板、５ａ…冷却用流路、５ｂ，５ｃ…端部、３１…電極積層体、３１ａ…側面、３１ｂ…電極露出部、３２…筒部、３２ａ…外周面、３２ｂ…端面、３２Ａ…第１部分、３２Ｂ…第２部分、３３…セパレータ、３４…バイポーラ電極、３５…電極板、３５ａ…一方面、３５ｂ…他方面、３６…正極、３７…負極、３８…負極終端電極、３９…正極終端電極、４０…封止体、５１…庇部、５２…圧力調整弁、Ｓ…シール部材、Ｖ…内部空間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】