特許 7447814 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】2024-03-04

(45)【発行日】2024-03-12

(54)【発明の名称】蓄電装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/289 20210101AFI20240305BHJP

   H01M 50/209 20210101ALI20240305BHJP

   H01M 50/291 20210101ALI20240305BHJP

   H01M 50/293 20210101ALI20240305BHJP

   H01G 11/10 20130101ALI20240305BHJP

   H01G 11/78 20130101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

H01M50/289

H01M50/209

H01M50/291

H01M50/293

H01G11/10

H01G11/78

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020569503

(86)(22)【出願日】2020-01-16

(86)【国際出願番号】 JP2020001391

(87)【国際公開番号】W WO2020158430

(87)【国際公開日】2020-08-06

【審査請求日】2022-11-08

(31)【優先権主張番号】P 2019014715

(32)【優先日】2019-01-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】507151526

【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ

(74)【代理人】

【識別番号】100153224

【弁理士】

【氏名又は名称】中原 正樹

(72)【発明者】

【氏名】岩嶋 泰行

【審査官】小森 重樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１５９６１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／００３７７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－２３０７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２９４４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１４２６４５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／２０－５０／２９８

Ｈ０１Ｇ １１／１０

Ｈ０１Ｇ １１／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電素子と、
側方部材と、
前記蓄電素子及び前記側方部材の間に配置されるスペーサと、を備え、
前記スペーサは、第一部材と、前記第一部材に保持される第二部材と、を有し、
前記第二部材は、前記第一部材よりも硬く、かつ、前記第一部材よりも脆い
蓄電装置。

【請求項2】

前記第二部材は、前記蓄電素子と前記側方部材との並び方向において、前記第一部材の内方に配置される
請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項3】

前記第二部材は、前記蓄電素子と前記側方部材との並び方向と交差する方向における前記蓄電素子の中央部と対向する位置に配置される
請求項１または２に記載の蓄電装置。

【請求項4】

前記第二部材は、複数の粒体で構成されている
請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電装置。

【請求項5】

前記第二部材は、前記蓄電素子と前記側方部材との並び方向において、前記第一部材と並んで配置される板状部材である
請求項１～３のいずれか１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、蓄電素子とスペーサとを備える蓄電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、蓄電素子とスペーサとを備え、蓄電素子の間にスペーサを配置した構成の蓄電装置が広く知られている。特許文献１には、複数の二次電池セル（蓄電素子）の間に、セパレータ（スペーサ）を配置した構成の電源装置（蓄電装置）が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１１１４９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来の蓄電装置では、蓄電素子の寿命特性が低下するおそれがある。つまり、上記従来の蓄電装置では、蓄電素子の間にスペーサを配置して蓄電素子の膨張を抑制しているが、本願発明者は、蓄電素子の膨張が大きくなると、スペーサが蓄電素子を圧迫し過ぎてしまい、蓄電素子の寿命特性が低下するおそれがあることを見出した。

【0005】

本発明は、蓄電素子の寿命特性の向上を図ることができる蓄電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係る蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子の第一方向側に配置される側方部材と、前記蓄電素子及び前記側方部材の間に配置されるスペーサと、を備え、前記スペーサは、第一部材と、前記第一部材に保持される第二部材と、を有し、前記第二部材は、前記第一部材よりも硬く、かつ、前記第一部材よりも脆い。

【0007】

本発明は、このような蓄電装置として実現できるだけでなく、スペーサとしても実現できる。

【発明の効果】

【0008】

本発明における蓄電装置によれば、蓄電素子の寿命特性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。

【図2】図２は、実施の形態に係る蓄電素子の構成を示す斜視図である。

【図3】図３は、実施の形態に係るスペーサの構成を示す斜視図及び断面図である。

【図4】図４は、実施の形態の変形例１に係るスペーサの構成を示す断面図である。

【図5】図５は、実施の形態の変形例２に係るスペーサの構成を示す断面図である。

【図6】図６は、実施の形態の変形例２に係るスペーサの構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の一態様に係る蓄電装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子の第一方向側に配置される側方部材と、前記蓄電素子及び前記側方部材の間に配置されるスペーサと、を備え、前記スペーサは、第一部材と、前記第一部材に保持される第二部材と、を有し、前記第二部材は、前記第一部材よりも硬く、かつ、前記第一部材よりも脆い。

【0011】

これによれば、蓄電装置において、蓄電素子及び側方部材の間のスペーサは、第一部材と、第一部材に保持される第二部材と、を有しており、第二部材は、第一部材よりも硬く、かつ、第一部材よりも脆い。このように、スペーサが、第一部材よりも硬く脆い第二部材を有していることで、蓄電素子の膨張が小さい状態では、第二部材によって蓄電素子を圧迫し、蓄電素子の膨張が大きくなると、第二部材が砕ける。これにより、蓄電素子の膨張が大きくなった場合でも、スペーサが蓄電素子を圧迫し過ぎてしまうのを抑制できるため、蓄電素子の寿命特性の向上を図ることができる。

【0012】

前記第二部材は、前記第一方向において、前記第一部材の内方に配置されてもよい。

【0013】

これによれば、スペーサにおいて、第二部材は、第一部材の内方に配置されている。このように、スペーサにおいて第二部材を第一部材の内方に配置することで、蓄電素子の膨張が大きくなって第二部材が砕けた場合でも、第二部材が蓄電素子に向けて飛び出すのを抑制できる。これにより、スペーサの第二部材が蓄電素子を傷付けたりして蓄電素子の寿命特性が低下するのを抑制できるため、蓄電素子の寿命特性の向上を図ることができる。

【0014】

前記第二部材は、前記第一方向と交差する第二方向における前記蓄電素子の中央部と対向する位置に配置されてもよい。

【0015】

これによれば、スペーサにおいて、第二部材は、蓄電素子の中央部と対向する位置に配置されている。このように、蓄電素子は中央部が膨張しやすいため、スペーサの第二部材を、蓄電素子の中央部と対向する位置に配置する。これにより、蓄電素子の膨張に対して、効果的に蓄電素子を圧迫するとともに、蓄電素子の膨張が大きくなると蓄電素子を圧迫し過ぎてしまうのを抑制できるため、蓄電素子の寿命特性の向上を図ることができる。

【0016】

前記第二部材は、複数の粒体で構成されていてもよい。

【0017】

これによれば、スペーサにおいて、第二部材は、複数の粒体で構成されている。このように、第一部材に、第二部材として複数の粒体を配置することでスペーサを構成できるため、複雑な形状のスペーサでも容易に作製できる。これにより、容易に、蓄電素子の寿命特性の向上を図ることができる。

【0018】

前記第二部材は、前記第一方向において、前記第一部材と並んで配置される板状部材であってもよい。

【0019】

これによれば、スペーサにおいて、第二部材は、第一部材と並んで配置される板状部材である。このように、スペーサの第二部材を板状部材で構成することで、第二部材を蓄電素子に沿って均一に配置できる。これにより、蓄電素子の膨張に対して、満遍なく、蓄電素子を圧迫するとともに圧迫し過ぎてしまうのを抑制できるため、蓄電素子の寿命特性の向上を図ることができる。

【0020】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（及びその変形例）に係る蓄電装置について説明する。以下で説明する実施の形態は、包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。各図は、模式図であり、寸法等は必ずしも厳密に図示したものではない。さらに、各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。

【0021】

以下の説明及び図面中において、１つの蓄電素子における一対（正極側及び負極側）の電極端子の並び方向、蓄電素子の容器の短側面の対向方向、または、２つのサイドプレートの並び方向をＸ軸方向と定義する。複数の蓄電素子と複数のスペーサと２つのエンドプレートとの並び方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、または、当該容器の厚さ方向をＹ軸方向と定義する。蓄電素子の容器本体と蓋との並び方向、蓄電装置の外装体本体と蓋との並び方向、または、上下方向をＺ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。以下の説明において、Ｘ軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対方向を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。さらに、以下では、Ｙ軸方向を第一方向、Ｚ軸方向を第二方向とも呼ぶ場合がある。

【0022】

（実施の形態）
［１ 蓄電装置１０の全般的な説明］
まず、本実施の形態における蓄電装置１０の全般的な説明を行う。図１は、本実施の形態に係る蓄電装置１０の外観を示す斜視図である。同図は、外装体５００を透視して外装体５００内方を示した図となっており、外装体５００は破線で示している。

【0023】

蓄電装置１０は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電できる装置である。蓄電装置１０は、電力貯蔵用途または電源用途などに使用される電池モジュール（組電池）である。具体的には、蓄電装置１０は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）若しくはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電車、モノレール若しくはリニアモーターカー等の電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用若しくはエンジン始動用、または、家庭用若しくは発電機用に使用される定置用のバッテリ等として用いられる。

【0024】

図１に示すように、蓄電装置１０は、複数の蓄電素子１００（本実施の形態では、６つの蓄電素子１００）と、複数のスペーサ２００（本実施の形態では、７つのスペーサ２００）と、２つ（一対）のエンドプレート３００と、２つ（一対）のサイドプレート４００と、外装体５００とを備えている。蓄電装置１０は、蓄電素子１００同士を電気的に接続するバスバー、バスバーの位置決めを行うバスバーフレーム（バスバープレート）、蓄電素子１００の充電状態及び放電状態を監視するための回路基板またはリレー等の電気機器なども備えていてもよいが、これらの図示は省略し、詳細な説明も省略する。

【0025】

蓄電素子１００は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池（単電池）であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子１００は、扁平な直方体形状（角形）の形状を有しており、スペーサ２００に隣接して配置されている。つまり、複数の蓄電素子１００のそれぞれが、複数のスペーサ２００のそれぞれと交互に配置され、Ｙ軸方向に並べられている。本実施の形態では、７個のスペーサ２００のうちの隣り合うスペーサ２００の間に６個の蓄電素子１００がそれぞれ配置されている。蓄電素子１００の構成の詳細な説明については、後述する。

【0026】

蓄電素子１００の個数は６個に限定されず、１個、または、６個以外の複数個数であってもよい。蓄電素子１００の接続形態は特に限定されず、全てが直列接続されていてもよいし、いずれかの蓄電素子１００が並列接続されていてもよい。蓄電素子１００の形状は、直方体形状には限定されず、直方体形状以外の多角柱形状、円柱形状、楕円柱形状、長円柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。蓄電素子１００は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。蓄電素子１００は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。

【0027】

スペーサ２００は、蓄電素子１００の側方（Ｙ軸プラス方向またはＹ軸マイナス方向）に配置され、蓄電素子１００と他の部材とを絶縁する矩形状かつ板状のスペーサである。具体的には、スペーサ２００は、隣り合う２つの蓄電素子１００の間、及び、蓄電素子１００とエンドプレート３００との間に配置され、当該２つの蓄電素子１００間、及び、蓄電素子１００とエンドプレート３００との間を絶縁するスペーサである。本実施の形態では、６個の蓄電素子１００に対応して７個（７枚）のスペーサ２００が配置されているが、蓄電素子１００の個数が６個以外の場合には、スペーサ２００の個数も蓄電素子１００の個数に応じて適宜変更される。スペーサ２００の構成の詳細な説明については、後述する。

【0028】

エンドプレート３００及びサイドプレート４００は、複数の蓄電素子１００の並び方向（Ｙ軸方向）において、蓄電素子１００を外方から圧迫する部材である。つまり、エンドプレート３００及びサイドプレート４００は、複数の蓄電素子１００を当該並び方向の両側から挟み込むことで、複数の蓄電素子１００に含まれるそれぞれの蓄電素子１００を当該両側から圧迫する。エンドプレート３００及びサイドプレート４００は、強度の観点等から、鋼またはステンレス等の金属製（導電性）の部材で形成されているが、これに限定されず、強度の高い電気的絶縁性の部材で形成されていてもよい。エンドプレート３００またはサイドプレート４００が金属等の導電性の部材で形成されている場合には、エンドプレート３００またはサイドプレート４００に絶縁処理を施したり、エンドプレート３００またはサイドプレート４００と蓄電素子１００との間に絶縁部材を配置したりしてもよい。

【0029】

具体的には、エンドプレート３００は、複数の蓄電素子１００のＹ軸方向両側に配置された平板状の部材であり、複数の蓄電素子１００を、当該複数の蓄電素子１００の並び方向（Ｙ軸方向）の両側から挟み込んで保持する。

【0030】

サイドプレート４００は、両端がエンドプレート３００に取り付けられて、複数の蓄電素子１００を拘束する長尺状かつ平板状の部材である。つまり、サイドプレート４００は、当該複数の蓄電素子１００及び複数のスペーサ２００を跨ぐようにＹ軸方向に延設されて配置され、当該複数の蓄電素子１００及び複数のスペーサ２００に対してこれらの並び方向（Ｙ軸方向）における拘束力を付与する。本実施の形態では、複数の蓄電素子１００、複数のスペーサ２００及び２つのエンドプレート３００のＸ軸方向における両側方に、２つのサイドプレート４００が配置されている。当該２つのサイドプレート４００のそれぞれが、Ｙ軸方向両端部において、２つのエンドプレート３００のＸ軸方向端部に、ボルト等の固定部材４１０によって取り付けられている。これにより、２つのサイドプレート４００は、複数の蓄電素子１００及び複数のスペーサ２００をＸ軸方向の両側及びＹ軸方向の両側から挟み込んで拘束する。

【0031】

外装体５００は、蓄電装置１０の外装体を構成する略直方体形状（箱形）の容器（モジュールケース）である。つまり、外装体５００は、蓄電素子１００等の外方に配置されて、これら蓄電素子１００等を収容し、衝撃等から保護する。外装体５００は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の、後述のスペーサ２００の第一部材２１０と同様の絶縁部材により構成されている。外装体５００は、これにより、蓄電素子１００等が外部の金属部材などに接触することを回避する。外装体５００は、箱形の本体部分と蓋部分とを有しており、蓋部分には２つの外部端子（正極側及び負極側の外部接続端子）が設けられているが、これらの図示は省略し、詳細な説明も省略する。

【0032】

［２ 蓄電素子１００の構成の説明］
次に、蓄電素子１００の構成について、詳細に説明する。蓄電装置１０が有する蓄電素子１００は全て同様の構成を有するため、以下では、１つの蓄電素子１００の構成について詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る蓄電素子１００の構成を示す斜視図である。具体的には、図２は、蓄電素子１００が備える各構成要素を分解して示す分解斜視図である。

【0033】

図２に示すように、蓄電素子１００は、容器１１０と、一対の電極端子１２０（正極端子及び負極端子）とを備え、容器１１０の内方には、一対の集電体１３０（正極集電体及び負極集電体）及び電極体１４０等が収容されている。容器１１０（後述の蓋体１１２）と電極端子１２０との間、及び、容器１１０（後述の蓋体１１２）と集電体１３０との間には、電気的絶縁性及び気密性を高めるためにガスケット等が配置され、容器１１０の内方には、電解液（非水電解質）も収容されているが、これらの図示は省略する。当該電解液としては、蓄電素子１００の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択できる。上記の構成の他に、集電体１３０の側方等にスペーサが配置されていてもよいし、容器１１０の表面を覆う絶縁シートが配置されていてもよい。

【0034】

容器１１０は、開口が形成された容器本体１１１と、容器本体１１１の開口を閉塞する蓋体１１２とを有する直方体形状（角形）の容器である。容器本体１１１は、容器１１０の本体部を構成する矩形筒状で底を備える部材であり、Ｙ軸方向両側の側面に２つの長側面部１１１ａを有し、Ｘ軸方向両側の側面に２つの短側面部１１１ｂを有し、Ｚ軸マイナス方向側に底面部１１１ｃを有している。

【0035】

具体的には、長側面部１１１ａは、容器１１０の長側面を形成する矩形状かつ平面状の面部である。言い換えれば、長側面部１１１ａは、底面部１１１ｃ及び短側面部１１１ｂに隣接し、短側面部１１１ｂよりも面積が大きい面部である。本実施の形態では、長側面部１１１ａは、底面部１１１ｃ及び短側面部１１１ｂよりも面積が大きい（最も面積が大きい）面部である。短側面部１１１ｂは、容器１１０の短側面を形成する矩形状かつ平面状の面部である。言い換えれば、短側面部１１１ｂは、底面部１１１ｃ及び長側面部１１１ａに隣接し、長側面部１１１ａよりも面積が小さい面部である。本実施の形態では、短側面部１１１ｂは、底面部１１１ｃ及び長側面部１１１ａよりも面積が小さい（最も面積が小さい）面部である。底面部１１１ｃは、容器１１０の底面を形成する矩形状かつ平面状の面部である。

【0036】

蓋体１１２は、容器１１０の蓋部を構成する矩形状の板状部材であり、容器本体１１１のＺ軸プラス方向側に配置されている。蓋体１１２には、容器１１０内方の圧力が上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁１１３、及び、容器１１０内方に電解液を注液するための注液部１１４等も設けられている。

【0037】

このような構成により、容器１１０は、電極体１４０等を容器本体１１１の内方に収容後、容器本体１１１と蓋体１１２とが溶接等によって接合されることにより、内部が密封される構造となっている。容器１１０（容器本体１１１及び蓋体１１２）の材質は、特に限定されないが、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能（接合可能）な金属であるのが好ましい。

【0038】

電極端子１２０は、集電体１３０を介して、電極体１４０の正極板及び負極板に電気的に接続される端子（正極端子及び負極端子）である。つまり、電極端子１２０は、電極体１４０に蓄えられている電気を蓄電素子１００の外部空間に導出し、また、電極体１４０に電気を蓄えるために蓄電素子１００の内部空間に電気を導入するための金属製の部材である。電極端子１２０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などで形成されている。

【0039】

電極体１４０は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属からなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成された極板である。負極板は、銅または銅合金などの金属からなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成された極板である。正極活物質層及び負極活物質層に用いられる活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能なものであれば、適宜公知の材料を使用できる。セパレータは、樹脂等からなる微多孔性のシートである。

【0040】

電極体１４０は、正極板と負極板との間にセパレータが配置され（積層され）、巻回されて形成されている。本実施の形態では、電極体１４０の断面形状として長円形状を図示しているが、楕円形状、円形状、多角形状などでもよい。電極体１４０は、図２のようにＸ軸方向を巻回軸として巻回した形状であってもよいし、Ｚ軸方向を巻回軸として巻回した形状であってもよいし、巻回型ではなく、平板状極板を積層した積層型、または、極板を蛇腹状に折り畳んだ蛇腹型の形状等を有していてもよい。

【0041】

集電体１３０は、電極端子１２０と電極体１４０とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材（正極集電体及び負極集電体）である。正極集電体は、電極体１４０の正極板の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成され、負極集電体は、電極体１４０の負極板の負極基材層と同様、銅または銅合金などで形成されている。

【0042】

［３ スペーサ２００の構成の説明］
次に、スペーサ２００の構成について、詳細に説明する。蓄電装置１０が有するスペーサ２００は全て同様の構成を有するため、以下では、１つのスペーサ２００の構成について詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係るスペーサ２００の構成を示す斜視図及び断面図である。具体的には、図３の（ａ）は、蓄電素子１００とスペーサ２００とを並べて配置した状態を示す斜視図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）のスペーサ２００をＩＩＩｂ－ＩＩＩｂ線を通るＹＺ平面に平行な面で切断した場合の構成を示す断面図である。

【0043】

上述の通り、スペーサ２００は、蓄電素子１００のＹ軸プラス方向側またはＹ軸マイナス方向側に蓄電素子１００と隣接して配置される、ＸＺ平面に平行な矩形状かつ平板状のスペーサである。具体的には、スペーサ２００は、蓄電素子１００と側方部材との間に配置される。側方部材は、蓄電素子１００の側方に配置される部材であり、本実施の形態では、蓄電素子１００のＹ軸方向（第一方向）側に配置される他の蓄電素子１００またはエンドプレート３００が、側方部材の一例である。つまり、当該他の蓄電素子１００が側方部材の場合には、スペーサ２００は、２つの蓄電素子１００の間に配置される中間スペーサである。エンドプレート３００が側方部材の場合には、スペーサ２００は、蓄電素子１００とエンドプレート３００との間に配置されるエンドスペーサである。

【0044】

図３に示すように、本実施の形態では、スペーサ２００は、隣接する蓄電素子１００の長側面部１１１ａの全面を覆うように、Ｘ軸方向及びＺ軸方向において、当該長側面部１１１ａの一端から他端に亘って延設されて配置されている。スペーサ２００は、長側面部１１１ａの全面ではなく一部しか覆わない構成でもよいが、Ｘ軸方向及びＺ軸方向において、少なくとも長側面部１１１ａの中央部は覆うように配置されるのが好ましい。Ｚ軸方向における長側面部１１１ａの中央部とは、例えば、Ｚ軸方向に長側面部１１１ａを５等分した場合の中間の３つ分の領域、４等分した場合の中間の２つ分の領域、または、３等分した場合の中間の１つ分の領域である。Ｘ軸方向についても同様である。

【0045】

スペーサ２００は、第一部材２１０と、第一部材２１０に保持される第二部材２２０と、を有している。第一部材２１０は、スペーサ２００の本体部分であり、樹脂材料等により形成されている。第一部材２１０は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ（変性ＰＰＥを含む））、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ＡＢＳ樹脂、または、それらの複合材料等の絶縁部材等により形成されている。第一部材２１０は、ゴム（天然ゴム、合成ゴム）等の樹脂以外の材料により形成されていてもよい。

【0046】

第二部材２２０は、第一部材２１０の内部に配置される部材であり、第一部材２１０よりも硬く、かつ、第一部材２１０よりも脆い材料で形成されている。例えば、第二部材２２０は、ガラス、セラミック、陶器、鋳鉄、竹炭若しくは木炭等の炭、または、発泡材料等の多孔質体等の脆性材料により形成されている。第一部材２１０がＰＰ、ＰＣ及びＡＢＳのいずれかであり、第二部材２２０がガラス及びセラミックのいずれかであるのが好ましく、第一部材２１０がＰＰであり、第二部材２２０がガラス及びセラミックのいずれかであるのがさらに好ましい。

【0047】

第二部材２２０が第一部材２１０よりも硬いとは、第二部材２２０が第一部材２１０よりも硬度が高い（硬くて変形しにくい）ことを言い、例えば、ビッカース硬さを比較することで、硬度が高いか否かを判断できる。この硬度の比較は、適宜公知の方法により計測して判断できる。

【0048】

第二部材２２０が第一部材２１０よりも脆いとは、第二部材２２０が第一部材２１０よりも割れやすい（砕けやすい、壊れやすい）ことを言い、脆性材料であるか否か、または、破断点までのひずみが小さいか否か等により、脆いか否かを判断できる。つまり、第一部材２１０が延性材料であり、第二部材２２０が脆性材料である場合には、第二部材２２０は、第一部材２１０よりも脆いと言える。第一部材２１０及び第二部材２２０ともに脆性材料である場合には、第二部材２２０の方が第一部材２１０よりも破断点までのひずみが小さければ、第二部材２２０は、第一部材２１０よりも脆いと言える。脆いの概念には、材料として脆い場合の他、多孔質体のように構造的に脆い場合も含む。つまり、同じ力を加えた場合に、先に割れる（砕ける、壊れる）方が脆いと判断できる。この脆さの比較は、適宜公知の方法により計測して判断できる。

【0049】

本実施の形態では、第二部材２２０は、複数の粒体２２０ａで構成されている。蓄電素子１００の膨張が大きくなった場合に、第二部材２２０が砕けることで、スペーサ２００が蓄電素子１００を圧迫し過ぎてしまうのを抑制するためには、第二部材２２０のつぶれ代が重要であり、粒体２２０ａにはある程度の大きさが必要である。粒体２２０ａは、例えば、Ｙ軸方向の幅が０．１ｍｍ以上の粒体であり、本実施の形態では、直径が０．１ｍｍ以上の球体である。粒体２２０ａは、Ｙ軸方向の幅（直径）が０．５ｍｍ以上であるのが好ましく、Ｙ軸方向の幅（直径）が、第一部材２１０のＹ軸方向の幅（厚み）の半分程度であるのがさらに好ましい。粒体２２０ａの形状は、球体には限定されず、楕円体、立方体、直方体等であってもよいし、その他どのような形状であってもよい。

【0050】

第二部材２２０は、Ｙ軸方向（第一方向）において、第一部材２１０の内方に配置されている。つまり、第二部材２２０は、Ｙ軸方向において、第一部材２１０から露出しない位置に配置されている。本実施の形態では、第二部材２２０は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向においても、第一部材２１０の内方に（第一部材２１０から露出しない位置に）配置されている。具体的には、第二部材２２０は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向において、第一部材２１０の内方の全体に亘って満遍なく広がるように配置されている。

【0051】

第二部材２２０は、第一部材２１０の内方の全体に亘って満遍なく配置されているのではなく、第一部材２１０の内方に偏在して配置されていてもよいし、第一部材２１０の内方の一部にしか配置されていない構成でもよい。ただし、第二部材２２０は、少なくとも第一部材２１０の内方の中央部には配置されているのが好ましい。つまり、第二部材２２０は、Ｚ軸方向（第一方向と交差する第二方向）における蓄電素子１００の中央部と対向する位置に配置されているのが好ましい。第二部材２２０は、Ｘ軸方向においても、蓄電素子１００の中央部と対向する位置に配置されているのが好ましい。Ｚ軸方向（またはＸ軸方向）における蓄電素子１００の中央部とは、上述の長側面部１１１ａの中央部と同じ領域を指す。

【0052】

スペーサ２００は、第一部材２１０となる材料粒子（材料ペレット）に、予め第二部材２２０を混ぜ込んだものを、射出成形など、従来の方法を用いて一体成形することにより作製できる。

【0053】

［４ 効果の説明］
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電装置１０によれば、スペーサ２００は、第一部材２１０と、第一部材２１０に保持される第二部材２２０と、を有しており、第二部材２２０は、第一部材２１０よりも硬く、かつ、第一部材２１０よりも脆い。このように、スペーサ２００が、第一部材２１０よりも硬く脆い第二部材２２０を有していることで、蓄電素子１００の膨張が小さい状態では、第二部材２２０によって蓄電素子１００を圧迫し、蓄電素子１００の膨張が大きくなると、第二部材２２０が砕ける。これにより、蓄電素子１００の膨張が大きくなった場合でも、スペーサ２００が蓄電素子１００を圧迫し過ぎてしまうのを抑制できるため、蓄電素子１００の寿命特性の向上を図ることができる。

【0054】

スペーサ２００において、第二部材２２０は、第一部材２１０の内方に配置されている。このように、スペーサ２００において第二部材２２０を第一部材２１０の内方に配置することで、蓄電素子１００の膨張が大きくなって第二部材２２０が砕けた場合でも、第二部材２２０が蓄電素子１００に向けて飛び出すのを抑制できる。これにより、スペーサ２００の第二部材２２０が蓄電素子１００を傷付けたりして蓄電素子１００の寿命特性が低下するのを抑制できるため、蓄電素子１００の寿命特性の向上を図ることができる。

【0055】

スペーサ２００において、第二部材２２０は、蓄電素子１００の中央部と対向する位置に配置されている。このように、蓄電素子１００は中央部が膨張しやすいため、スペーサ２００の第二部材２２０を、蓄電素子１００の中央部と対向する位置に配置する。これにより、蓄電素子１００の膨張に対して、効果的に蓄電素子１００を圧迫するとともに、蓄電素子１００の膨張が大きくなると蓄電素子１００を圧迫し過ぎてしまうのを抑制できるため、蓄電素子１００の寿命特性の向上を図ることができる。

【0056】

スペーサ２００において、第二部材２２０は、複数の粒体２２０ａで構成されている。このように、第一部材２１０に、第二部材２２０として複数の粒体２２０ａを配置することでスペーサ２００を構成できるため、複雑な形状のスペーサ２００でも容易に作製できる。これにより、容易に、蓄電素子１００の寿命特性の向上を図ることができる。

【0057】

［５ 変形例の説明］
（変形例１）
次に、上記実施の形態の変形例１について、説明する。図４は、本実施の形態の変形例１に係るスペーサ２０１の構成を示す断面図である。具体的には、図４は、図３の（ｂ）に対応する図である。

【0058】

図４に示すように、本変形例におけるスペーサ２０１は、上記実施の形態におけるスペーサ２００の第一部材２１０に代えて、第一部材２１１を有している。第一部材２１１は、Ｚ軸方向の両端部に、突出部２１１ａを有している。第一部材２１１は、Ｘ軸方向の両端部にも、同様の突出部２１１ａを有している。突出部２１１ａは、Ｙ軸方向における厚みが、粒体２２０ａの直径よりも小さく形成されている。つまり、第一部材２１１は、Ｙ軸方向から見てスペーサ２０１の外縁に沿って配置された矩形状かつ環状の薄肉部分である。その他の構成については、上記実施の形態と同様のため、詳細な説明は省略する。

【0059】

スペーサ２０１は、上記実施の形態におけるスペーサ２００と同様に、第一部材２１１となる材料粒子（材料ペレット）に、予め第二部材２２０を混ぜ込んだものを、射出成形など、従来の方法を用いて一体成形することにより作製できる。

【0060】

以上のように、本変形例に係る蓄電装置によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、スペーサ２０１において、第一部材２１１が、粒体２２０ａの直径よりも小さい厚みの突出部２１１ａを有している。これにより、スペーサ２０１の作製時に、突出部２１１ａがストッパとなって、第一部材２１１の外縁から第二部材２２０の粒体２２０ａが露出するのを抑制できる。

【0061】

（変形例２）
次に、上記実施の形態の変形例２について、説明する。図５及び図６は、本実施の形態の変形例２に係るスペーサ２０２及び２０３の構成を示す断面図である。具体的には、図５及び図６は、図３の（ｂ）に対応する図である。

【0062】

まず、図５に示すように、本変形例におけるスペーサ２０２は、上記実施の形態におけるスペーサ２００の第一部材２１０及び第二部材２２０に代えて、第一部材２１２及び第二部材２２１を有している。第二部材２２１は、Ｙ軸方向（第一方向）において、第一部材２１２と並んで配置される板状部材である。具体的には、第二部材２２１は、ＸＺ平面に平行な矩形状かつ平板状の部材であり、Ｙ軸方向と、Ｘ軸方向及びＺ軸方向とにおいて、第一部材２１２の内方に（第一部材２１２から露出しない位置に）配置されている。つまり、第二部材２２１は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向において、蓄電素子１００の端部と対向する位置には配置されておらず、蓄電素子１００の中央部と対向する位置に配置されている。言い換えれば、第一部材２１２が、第二部材２２１のＹ軸方向両側と、Ｘ軸方向両側及びＺ軸方向両側とに配置されて、第二部材２２１の全体を覆うように形成されている。その他の構成については、上記実施の形態と同様のため、詳細な説明は省略する。

【0063】

スペーサ２０２は、第二部材２２１を予め金型内に設置した状態で、第一部材２１２を射出成形など、従来の方法を用いて一体成形する、いわゆるインサート成形により作製できる。スペーサ２０２は、第一部材２１２として射出成形で凹部を有する箱体と平板状の蓋体とを成形し、当該箱体の凹部に第二部材２２１を挿入して、当該箱体に蓋体を接着もしくは溶着することによっても作製できる。

【0064】

図６に示すように、本変形例におけるスペーサ２０３は、上記実施の形態におけるスペーサ２００の第一部材２１０及び第二部材２２０に代えて、第一部材２１３及び第二部材２２２を有している。第二部材２２２は、Ｙ軸方向（第一方向）において、第一部材２１３と並んで配置される板状部材である。具体的には、第二部材２２２は、ＸＺ平面に平行な矩形状かつ平板状の部材であり、Ｙ軸方向において、第一部材２１３の内方に（第一部材２１３から露出しない位置に）配置されている。第二部材２２２は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向においては、第一部材２１３から露出して配置されている。言い換えれば、２枚の平板状の第一部材２１３の間に、平板状の第二部材２２２が挟まれて配置されている。その他の構成については、上記実施の形態と同様のため、詳細な説明は省略する。

【0065】

スペーサ２０３は、シート状の第二部材２２２の表面に第一部材２１３を接着する等によって、第一部材２１３と第二部材２２２とを一体化することにより作製できる。

【0066】

以上のように、本変形例に係る蓄電装置によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、スペーサ２０２、２０３において、第二部材２２１、２２２は、第一部材２１２、２１３と並んで配置される板状部材である。このように、スペーサ２０２、２０３の第二部材２２１、２２２を板状部材で構成することで、第二部材２２１、２２２を蓄電素子１００に沿って均一に配置できる。これにより、蓄電素子１００の膨張に対して、満遍なく、蓄電素子１００を圧迫するとともに圧迫し過ぎてしまうのを抑制できるため、蓄電素子１００の寿命特性の向上を図ることができる。

【0067】

スペーサ２０２においては、第二部材２２１がＸ軸方向及びＺ軸方向において第一部材２１２から露出していないため、砕けた第二部材２２１が第一部材２１２からＸ軸方向またはＺ軸方向に飛び出すのを抑制できる。スペーサ２０３においては、平板状の第一部材２１３と第二部材２２２とを重ね合わせることで形成できるため、スペーサ２０３の作製を簡易に行うことができる。

【0068】

（その他の変形例）
以上、本実施の形態及びその変形例に係る蓄電装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例には限定されない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は、全ての点で例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

【0069】

上記実施の形態及びその変形例では、蓄電素子１００とでスペーサを挟む側方部材として、他の蓄電素子１００またはエンドプレート３００を例示した。しかし、蓄電装置がエンドプレート３００を備えていない場合には、外装体５００の側壁を側方部材の一例としてもよいし、その他、蓄電素子１００とでスペーサを挟む部材であれば、どのような部材を側方部材の一例としてもよい。

【0070】

上記実施の形態及びその変形例では、スペーサにおいて、第二部材は、Ｙ軸方向において、第一部材の内方に配置されていることとした。しかし、第二部材は、Ｙ軸方向において、第一部材から露出して配置されていてもよい。上記実施の形態及び変形例１において、第二部材２２０の粒体２２０ａが、第一部材のＹ軸プラス方向側の面、または、Ｙ軸マイナス方向側の面から露出して配置されていてもよい。この構成の場合、粒体２２０ａが球体であれば、第一部材から露出する部分は僅かであるため、粒体２２０ａは砕けても第一部材から飛び出し難い。上記変形例２のスペーサ２０３においては、第一部材２１３のうちの、第二部材２２２のＹ軸プラス方向側の部分またはＹ軸マイナス方向側の部分が設けられていないことで、第二部材２２２のＹ軸プラス方向側の面またはＹ軸マイナス方向側の面が露出していてもよい。この場合には、第二部材２２２の片側の面に１枚の第一部材２１３を貼り付けるだけでよいため、簡易にスペーサ２０３を作製できる。同様に、第二部材は、Ｘ軸方向またはＺ軸方向においても、第一部材から露出して配置されていてもよい。つまり、スペーサにおいて、第二部材は第一部材に保持されていればよい。

【0071】

上記実施の形態及びその変形例では、スペーサにおいて、第二部材は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向において、少なくとも蓄電素子の中央部と対向する位置に配置されることとした。しかし、第二部材は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の少なくとも一方において、蓄電素子の端部と対向する位置に配置されてもよい。

【0072】

上記実施の形態及びその変形例では、スペーサにおいて、第二部材は、複数の粒体または平板状部材で構成されていることとした。しかし、第二部材の形状は特に限定されず、長尺状の部材または曲板状の部材等で構成されていてもよい。

【0073】

上記実施の形態及びその変形例では、全てのスペーサが上記の構成を有していることとした。しかし、いずれかのスペーサが上記の構成を有していなくてもよい。

【0074】

上記実施の形態及びその変形例では、外装体５００は、本体部分と蓋部分とを有する箱形の容器であり、絶縁部材により構成されていることとした。しかし、外装体５００の形状及び材質は特に限定されない。つまり、外装体５００は箱形以外の形状でもよく、本体部分と蓋部分とに分かれていなくてもよい。外装体５００は、絶縁部材ではなく金属部材等で構成されていてもよい。さらに、蓄電装置は、外装体５００を備えていなくてもよい。

【0075】

上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

【0076】

本発明は、このような蓄電装置として実現できるだけでなく、スペーサとしても実現できる。

【産業上の利用可能性】

【0077】

本発明は、リチウムイオン二次電池等の蓄電素子を備えた蓄電装置等に適用できる。

【符号の説明】

【0078】

１０ 蓄電装置
１００ 蓄電素子
１１０ 容器
１１１ 容器本体
１１１ａ 長側面部
１１１ｂ 短側面部
１１１ｃ 底面部
１１２ 蓋体
１１３ ガス排出弁
１１４ 注液部
１２０ 電極端子
１３０ 集電体
１４０ 電極体
２００、２０１、２０２、２０３ スペーサ
２１０、２１１、２１２、２１３ 第一部材
２１１ａ 突出部
２２０、２２１、２２２ 第二部材
２２０ａ 粒体
３００ エンドプレート
４００ サイドプレート
４１０ 固定部材
５００ 外装体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】