JP7448499B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本開示は、蓄電装置に関する。

特許文献１（特開２０１７－０５４８２３号公報）には、上面側に開口を有する容器状に形成され、充放電に係るエレメントを収容するケースと、ケースの上面側開口を閉塞する蓋体（閉塞部）とを備えた、二次電池が開示されている。この二次電池には、補強部が設けられる。補強部は、蓋体で閉塞されたケースの上面を覆うように蓋体上に嵌装され、上面に交わる外側面に対して溶接固定される。

特許文献２（特開２０１２－１１３９６１号公報）には、蓄電装置が開示されている。この蓄電装置は、所定方向に並んで配置された複数の蓄電素子と、２つの蓄電素子の間に配置されたスペーサと、所定方向において複数の蓄電素子およびスペーサを挟む力を発生させる拘束機構とを備えている。各蓄電素子は、発電要素と、一部分の溶接によって発電要素を密閉状態で収容するケースと、を有している。スペーサには、所定方向に突出し、ケースの溶接部分に接触する押さえ部が設けられている。

特開２０１７－０５４８２３号公報 特開２０１２－１１３９６１号公報

蓄電装置を構成する各蓄電セルにおいては、ケース上側に開口部が設けられ、開口部を通して電極体がケースに収容され、ケースの上縁部と蓋体とが相互に溶接される。ケースが蓋体により閉塞されるとともに、ケースの上縁部と蓋体との間には封口部（溶接部）が形成される。特許文献１に開示された構成においては、補強部が、蓋体で閉塞されたケースの上面を覆うように蓋体上に嵌装され、上面に交わる外側面に対して溶接固定される。

上記のような補強部は、幅狭形状を有する小型電池に採用された場合には有効に機能しやすく、ケース内の電極体が膨張することに起因してケースが破断することを、補強部の存在によって効果的に抑制することができる。しかしながら、上記のような補強部は、セルの膨化そのものに対して変位を抑制するものではないため、上記のような補強部が幅広形状の大型電池に採用された場合には、電極体の膨張量が大きいことに起因して膨張時に補強部の溶接部分に応力が集中しやすく、補強部の位置を起点として破断が生じやすく、結果としてケースが部分的に破断し、密閉状態を保てなくなる可能性がある。

本開示は、蓄電セルのケース内の電極体が膨張することに起因してケースが破断することを効果的に抑制することが可能な構成を備えた、蓄電装置を提供することを目的とする。

本開示に基づく蓄電装置は、一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルと、複数のうちの隣り合う２つの上記蓄電セルの間に配置されたスペーサと、複数の上記蓄電セルおよび上記スペーサに上記一方向に沿った荷重をかけてこれらを拘束する拘束部材と、を備え、複数の上記蓄電セルの各々は、有底筒状に形成されたケースと、上記ケースに収容された電極体と、上記ケースの上縁部に溶接され上記ケースの上側開口を閉塞する蓋体と、を含み、上記ケースと上記蓋体との間には、上記ケースと上記蓋体とが溶接されることによって封口部が形成されており、上記ケースの外表面は、上記一方向に対して直交する面方向に延びる端面部を含み、上記端面部は、幅方向に延びる長辺と高さ方向に延びる短辺とを有する長方形状に形成されており、上記短辺の長さに対する上記長辺の長さで示されるアスペクト比は１．４以上であり、上記電極体は、上記ケースのうちの上記端面部を構成している部位の内表面に隣接する主面領域を有し、上記一方向に沿って上記主面領域を上記端面部に対して投影することにより、上記端面部上に主面領域投影像が形成され、上記一方向に沿って上記封口部を上記端面部に対して投影することにより、上記端面部上に封口部投影像が形成され、上記端面部は、上記封口部投影像の下端と上記主面領域投影像の上端との間に形成される第１領域と、上記主面領域投影像の上記上端と上記主面領域投影像の下端との間に形成される第２領域と、を含み、複数の上記蓄電セルおよび上記スペーサが上記拘束部材によって拘束された状態では、上記第１領域の少なくとも一部が上記スペーサから第１面圧の圧力を受けるとともに、上記第２領域の少なくとも一部が上記スペーサから第２面圧の圧力を受けており、上記第１面圧は、上記第２面圧よりも高く、かつ、１．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内であり、上記第１領域において、上記スペーサから上記第１面圧の圧力を受けている上記少なくとも一部の高さは、１ｍｍ以上である。

上記蓄電装置においては、上記第１面圧と上記第２面圧との差は、０．５ＭＰａ以上であり、上記第２面圧は、０．０１ＭＰａ以上であってもよい。

上記蓄電装置においては、上記第１領域は、上記封口部投影像の上端と上記主面領域投影像の上端との間の領域を含むように形成されてもよい。

上記蓄電装置においては、上記スペーサは、上記第１領域に接触する第１部分と、上記第２領域に接触する第２部分と、を有し、上記第１部分は、上記第２部分よりも硬質な部材から形成されていてもよい。

上記蓄電装置においては、上記スペーサは、上記第１領域に接触する第１部分と、上記第２領域に接触する第２部分と、を有し、上記一方向において、上記第１部分は、上記第２部分よりも厚い厚みを有していてもよい。

上記蓄電装置においては、上記スペーサは、上記第１領域に接触する第１部分と、上記第２領域に接触する複数の第２部分と、を有し、複数の上記第２部分は、相互の間に間隔を空けて離れて設けられていてもよい。

上記構成を備えた蓄電装置によれば、蓄電セルのケース内の電極体が膨張することに起因してケースが破断することを効果的に抑制することができる。

実施の形態１に係る蓄電装置を示す斜視図である。 図１の蓄電装置に含まれる蓄電セルを示す斜視図である。 図２に示す蓄電セルを示す分解斜視図である。 図１の蓄電装置に含まれる蓄電セルおよびスペーサを分解して示す断面図であり、図１中のＩＶ－ＩＶ線に沿った位置における蓄電セルおよびスペーサの断面構造を表している。 図１の蓄電装置に含まれる蓄電セルおよびスペーサを分解して示す図であり、図１中の矢印Ｖ（一方向Ｄ１）に沿う方向から見た蓄電セルおよびスペーサの構造を表している。 実施の形態１に係る蓄電装置に含まれる蓄電セルにおける充電状態と封口部（溶接部）の変位との関係を示すグラフである。 実施の形態１に係る蓄電装置に含まれる蓄電セルにおける充電状態とセル抵抗との関係を示すグラフである。 実施の形態１に関する比較例１の蓄電装置に含まれる蓄電セルおよびスペーサを分解して示す断面図であり、実施の形態１における図４に対応している。 実施の形態１に関する比較例１に係る蓄電装置に含まれる蓄電セルにおける充電状態とセル抵抗との関係を示すグラフである。 実施の形態１に関する比較例１に係る蓄電装置に含まれる蓄電セルにおける充電状態と封口部（溶接部）の変位との関係を示すグラフである。 実施の形態１に関する比較例２の蓄電装置に含まれる蓄電セルおよびスペーサを分解して示す断面図であり、実施の形態１における図４に対応している。 実施の形態１に関する比較例２に係る蓄電装置に含まれる蓄電セルにおける充電状態と封口部（溶接部）の変位との関係を示すグラフである。 実施の形態１に関する比較例２に係る蓄電装置に含まれる蓄電セルにおける充電状態とセル抵抗との関係を示すグラフである。 実施の形態２の蓄電装置に含まれる蓄電セルを示す斜視図である。 実施の形態２の蓄電装置に含まれる蓄電セルおよびスペーサを分解して示す断面図であり、実施の形態１における図４に対応している。 実施の形態３の蓄電装置に含まれるスペーサを示す断面図であり、一方向Ｄ１に対して平行な方向に沿った断面形状を表している。 実施の形態３の蓄電装置に含まれるスペーサを示す図であり、一方向Ｄ１に沿う方向から見たスペーサの外観構造を表している。 実施の形態４の蓄電装置に含まれるスペーサを示す断面図であり、一方向Ｄ１に対して平行な方向に沿った断面形状を表している。 実施の形態４の蓄電装置に含まれるスペーサを示す図であり、一方向Ｄ１に沿う方向から見たスペーサの外観構造を表している。 本開示に関連する実施例および比較例を示す表である。 本開示に関連する実施例および比較例を示す表である。

以下に、本開示の実施の形態について説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本開示の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本開示にとって必ずしも必須のものではない。同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

［実施の形態１］
（蓄電装置１００）
図１は、実施の形態１に係る蓄電装置１００を示す斜視図である。蓄電装置１００は、典型的にはリチウムイオン電池である。蓄電装置１００は、複数の蓄電セル１０、複数のスペーサ６０、および拘束部材８０を備える。

複数の蓄電セル１０および複数のスペーサ６０は、一方向Ｄ１に並ぶように配置されている。スペーサ６０は、複数のうちの隣り合う２つの蓄電セル１０の間に配置される。拘束部材８０は、複数の蓄電セル１０および複数のスペーサ６０に一方向Ｄ１に沿った荷重をかけてこれらを拘束する。

たとえば、拘束部材８０は、拘束板８１、拘束板８２、および拘束バンド８３を含む。拘束板８１は、一方向Ｄ１において蓄電装置１００の一端に配置され、拘束板８２は、一方向Ｄ１において蓄電装置１００の他端に配置される。拘束バンド８３は、拘束板８１，８２を接続し、拘束板８１，８２を拘束する。拘束板８１，８２の間に配置された複数の蓄電セル１０および複数のスペーサ６０は、拘束板８１，８２によって押圧されており、拘束板８１，８２の間で拘束されている。

（蓄電セル１０）
図２は、蓄電セル１０を示す斜視図である。図３は、蓄電セル１０を示す分解斜視図である。図２，図３に示すように、蓄電セル１０は、いわゆる角型の二次電池であり、全体として扁平な直方体形状を有している。蓄電セル１０は、ケース２０、電極体３０および蓋体４０を含む。

特に制限するものではないが、この種の電池の角型ケースのサイズとして、ケース２０および蓋体４０の長辺側の長さは８０ｍｍ～１０００ｍｍ、ケース２０および蓋体４０の短辺側の長さ（即ちケース２０の厚み）は８ｍｍ～４０ｍｍ、ケース２０の高さは４５ｍｍ～１５０ｍｍを例示することができる。電極体３０のサイズは、使用する角型ケースに収容できるサイズに規定されればよく、特に限定されない。

（ケース２０）
ケース２０は、上方に向けて開口する上側開口２６を有し、全体として有底筒状に形成されている。電極体３０は、電解液２８とともにケース２０内に収容される。電解液２８はたとえば、リチウム塩および溶媒を含む。蓋体４０は、ケース２０の上縁部に溶接され、ケース２０の上側開口２６を閉塞する。

ケース２０の外表面は、端面部２１，２２、側面部２３，２４および底面部２５を含む。端面部２１および端面部２２は一方向Ｄ１に配列しており、側面部２３および側面部２４は幅方向Ｗに配列している。端面部２１，２２および側面部２３，２４は、底面部２５の周縁部から上方（高さ方向Ｈ）に向けて延びるように形成されている。端面部２１，２２は、一方向Ｄ１に対して直交する面方向に延びている。

図４は、図１の蓄電装置１００に含まれる蓄電セル１０およびスペーサ６０を分解して示す断面図であり、図１中のＩＶ－ＩＶ線に沿った位置における蓄電セル１０およびスペーサ６０の断面構造を表している。図５は、図１の蓄電装置１００に含まれる蓄電セル１０およびスペーサ６０を分解して示す図であり、図１中の矢印Ｖ（一方向Ｄ１）に沿う方向から見た蓄電セル１０およびスペーサ６０の構造を表している。

図３～図５（特に図５）に示すように、ケース２０の端面部２１は、幅方向Ｗに延びる長辺２１ａ，２１ｃと、高さ方向Ｈに延びる短辺２１ｂ，２１ｄとを有する、長方形状に形成されている。短辺２１ｂ，２１ｄは長さＬ２１Ｈを有し、長辺２１ａ，２１ｃは長さＬ２１Ｗを有する。短辺２１ｂ，２１ｄの長さＬ２１Ｈに対する長辺２１ａ，２１ｃの長さＬ２１Ｗで示されるアスペクト比は、１．４以上に設定され、好ましくは１．５以上に設定されている。

（蓋体４０）
蓋体４０は、板状に形成されている。蓋体４０の上面には、正極外部端子４１および負極外部端子４２が幅方向Ｗに間隔をあけて配置されている。蓋体４０の下面には、正極集電板４３および負極集電板４４が配置される。正極集電板４３は正極外部端子４１に接続され、負極集電板４４は負極外部端子４２に接続される。正極集電板４３および負極集電板４４は、図３では模式的に図示されているが、電極体３０における正極３１および負極３２にそれぞれ電気的に接続される。

（封口部５０）
ケース２０と蓋体４０との間には、ケース２０と蓋体４０とが溶接されることによって封口部５０（図４）が形成されている。ここでは、蓋体４０はケース２０の上縁部の内側に配置される。封口部５０は、ケース２０のうちの上側開口２６を形成している内周面部分と、蓋体４０の外周面部分との間に形成され、所定の深さを有して、蓋体４０の外周縁部分に沿って全体として環状に延在している。

（電極体３０）
図３に示すように、電極体３０は積層型の発電要素である。図１４，図１５を参照して後述するが、本開示の技術的思想は積層型に限られず、巻回型の発電要素（電極体３０Ａ）にも適用可能である。図３に示す電極体３０はたとえば、正極３１および負極３２が、その間にセパレータ３８を挟みつつ交互に積層されることにより形成されている。電極体３０は全体として、ケース２０と同様に、扁平直方体の外形形状を有する。電極体３０は、扁平直方体の長手方向がケース２０の長手方向に一致するようにケース２０内に収容される。

正極３１は、正極集電体３３および正極合材層３５を含む。正極集電体３３は、正極集電板４３を介して正極外部端子４１に電気的に接続される。正極合材層３５は、正極集電体３３の両面あるいは片面に形成される。負極３２は、負極合材層３４および負極集電体３６を含む。負極集電体３６は、負極集電板４４を介して負極外部端子４２に電気的に接続される。負極合材層３４は、負極集電体３６の両面あるいは片面に形成される。セパレータ３８は帯状のフィルムである。セパレータ３８は、正極３１と負極３２との間に配置され、正極３１と負極３２とを電気的に絶縁する。

（主面領域３０Ｓ）
電極体３０は、自身の外表面上に、主面領域３０Ｓを有している。電極体３０がケース２０内に収容された際、電極体３０の主面領域３０Ｓは、ケース２０のうちの端面部２１を構成している部位の内表面２１Ｎ（図４）に隣接する。

（主面領域投影像３０Ｐ）
一方向Ｄ１に沿って主面領域３０Ｓをケース２０の端面部２１に対して投影することにより、ケース２０の端面部２１上に主面領域投影像３０Ｐ（図５）が形成される。主面領域投影像３０Ｐは、幅方向Ｗに対して平行に延びる上端Ｐ１および下端Ｐ２を有している。

（封口部投影像５０Ｑ）
一方向Ｄ１に沿って封口部５０をケース２０の端面部２１に対して投影することにより、ケース２０の端面部２１上に封口部投影像５０Ｑが形成される。封口部投影像５０Ｑも、幅方向Ｗに対して平行に延びる上端Ｑ１および下端Ｑ２を有している。

（第１領域Ｒ１・第２領域Ｒ２）
ケース２０の端面部２１は、封口部投影像５０Ｑの下端Ｑ２と主面領域投影像３０Ｐの上端Ｐ１との間に形成される第１領域Ｒ１と、主面領域投影像３０Ｐの上端Ｐ１と主面領域投影像３０Ｐの下端Ｐ２との間に形成される第２領域Ｒ２と、を含む。第１領域Ｒ１は、封口部投影像５０Ｑの下端Ｑ２と主面領域投影像３０Ｐの上端Ｐ１との間のすべての領域であってもよいし、封口部投影像５０Ｑの下端Ｑ２と主面領域投影像３０Ｐの上端Ｐ１との間の一部の領域であってもよい。同様に、第２領域Ｒ２は、主面領域投影像３０Ｐの上端Ｐ１と主面領域投影像３０Ｐの下端Ｐ２との間のすべての領域であってもよいし、主面領域投影像３０Ｐの上端Ｐ１と主面領域投影像３０Ｐの下端Ｐ２との間の一部の領域であってもよい。

（スペーサ６０）
図４，図５に示すように、幅方向Ｗにおいて、スペーサ６０は電極体３０の幅よりも大きな幅寸法を有する。高さ方向Ｈにおいて、スペーサ６０は電極体３０の高さよりも大きな高さ寸法を有する。

複数の蓄電セル１０およびスペーサ６０が拘束部材８０（図１）によって拘束された状態では、ケース２０の端面部２１上における第１領域Ｒ１の少なくとも一部がスペーサ６０から第１面圧の圧力を受けるとともに、ケース２０の端面部２１上における第２領域Ｒ２の少なくとも一部がスペーサ６０から第２面圧の圧力を受ける。第１領域Ｒ１において、スペーサ６０から第１面圧の圧力を受けている少なくとも一部の高さは、１ｍｍ以上である。第１面圧は、第２面圧よりも高く、かつ、１．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内である。

ここでは、スペーサ６０は平板状の形状を有する。スペーサ６０は、第１部分６１および第２部分６２を含む。第１部分６１は、ケース２０の端面部２１における第１領域Ｒ１に接触するように配置される。第２部分６２は、ケース２０の端面部２１における第２領域Ｒ２に接触するように配置される。第１領域Ｒ１は、封口部投影像５０Ｑの上端Ｑ１と主面領域投影像３０Ｐの上端Ｐ１との間の領域を含むように形成されていてもよい。

第２部分６２は、たとえば酸化ケイ素系繊維材料、ゴムなどの弾性部材からなる。電極体３０の膨張することに起因して、塩濃度に内部差が生じたり正負極間の距離が拡大したりして、ひいては内部抵抗が増大し得る。第２部分６２を構成する弾性部材としては、たとえば、電極体３０の中央部の膨張を吸収し、上記のような内部抵抗の増加を緩和できる程度に柔らかいものが用いられる。さらに、第２部分６２を構成する弾性部材としては、ケース２０内のガス圧の増大によっては変形せず、電極体３０を拘束できる程度の特性を有していてもよい。

第１部分６１は、第２部分６２を構成している弾性部材よりも硬質な部材から形成される。硬質部材としては、たとえばポリプロピレン樹脂などが用いられる。第１部分６１および第２部分６２とは、一体成型によって作製されてもよいし、これらが別体として作製された後に互いに接合されてもよい。

（作用および効果）
蓄電装置１００において充放電が繰り返されたとき、電極体３０の温度が高くなり、電極体３０の内圧も高くなる。特段の対策が施されていない場合には、電極体３０が大きく膨らむように変形し得る。電極体３０が大きく膨らんだ場合には、電極体３０とケース２０との間に作用する面圧が高くなる。ケース２０のうちの端面部２１を構成している部位の内表面２１Ｎ（特に、内表面２１Ｎのうちの電極体３０に面している部分）は、電極体３０の主面領域３０Ｓに押される。その結果、ケース２０のうちの端面部２１を構成している部位は膨らむように変形し、ケース２０が破断することにも繋がり得る。

これに対して本実施の形態の蓄電装置１００においては、ケース２０の端面部２１は、封口部投影像５０Ｑの下端Ｑ２と主面領域投影像３０Ｐの上端Ｐ１との間に形成される第１領域Ｒ１と、主面領域投影像３０Ｐの上端Ｐ１と主面領域投影像３０Ｐの下端Ｐ２との間に形成される第２領域Ｒ２と、を含んでおり、複数の蓄電セル１０およびスペーサ６０が拘束部材８０によって拘束された状態では、第１領域Ｒ１の少なくとも一部がスペーサ６０から第１面圧の圧力を受けるとともに、第２領域Ｒ２の少なくとも一部がスペーサ６０から第２面圧の圧力を受けており、第１面圧は、第２面圧よりも高く、かつ、１．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内である。

スペーサ６０によれば、電極体３０が膨張したときであっても、硬質部材からなる第１部分６１がへこむように弾性変形し、硬質部材からなる第１部分６１（第１面圧）の作用によって、封口部５０の近傍が拘束される。隣り合う２つの蓄電セル１０において、封口部５０が位置している高さの近傍においては、封口部５０および第１部分６１を含む梁構造が形成され、電極体３０が膨張した場合であっても、封口部５０（溶接部）の変位が大きくなることは効果的に抑制される。

図６は、蓄電装置１００に含まれる蓄電セル１０における充電状態と封口部（溶接部）の変位との関係を示すグラフである。図６に示すように、蓄電装置１００においては、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に上記のような関係を有する圧力が作用しつつ、さらに、第１領域Ｒ１に所定範囲内の面圧が作用していることによって、充電状態（ＳＯＣ：State of Charge）が上昇したとしても、封口部５０（溶接部）の変位が大きくなることは効果的に抑制されており、ひいては、蓄電セル１０のケース２０内の電極体３０が膨張することに起因してケース２０が破断することを効果的に抑制することが可能となっている。

（実施の形態１に関する他の構成）
第１面圧と第２面圧との差は０．５ＭＰａ以上であり、第２面圧は０．０１ＭＰａ以上であってもよい。

ここで、電極体３０は、たとえば、正極シート、セパレータ、および負極シートを積層することによって形成される。電極体３０の内部（正極シートと負極シートとの間）には電解液２８（図３）が浸透している。充放電が繰り返された際に、特段の対策が施されていない場合には、電極体３０における中央部の内圧が電極体３０における周辺部の内圧よりも相対的に高くなり、電解液２８が電極体３０の中央部から周縁部に移動する。この結果、電極体３０の内部において塩濃度に差が生じ、内部抵抗が高くなり得る。電極体３０の膨張に伴って正極と負極との間の距離が拡大することによっても内部抵抗が高くなり得る。

また、ケース２０内においてガスが発生し、ガスの圧力に起因してケース２０が膨張する場合もある。このとき、ケース２０と電極体３０との間に空隙が発生し、電極体３０の一部が十分に拘束されていない状態が形成され、この結果、蓄電セル１０の容量が低下することもあり得る。

図７は、蓄電装置１００に含まれる蓄電セル１０における充電状態とセル抵抗との関係を示すグラフである。図７に示すように、第１面圧と第２面圧との差が０．５ＭＰａ以上であり、第２面圧は０．０１ＭＰａ以上であることによって、上記のような事象が発生することを効果的に抑制でき、ひいては電池性能を担保することが可能となる。また、たとえば蓄電装置１００が車両などに搭載された場合であっても、車両を通して受ける振動に対し、ケース２０内の電極体３０が移動してしまうことも効果的に抑制することが可能となる。

［実施の形態１に関する比較例１］
図８は、実施の形態１に関する比較例１の蓄電装置に含まれる蓄電セルおよびスペーサを分解して示す断面図であり、実施の形態１における図４に対応している。この比較例１は、スペーサ６０の代わりにスペーサ６０Ｙが用いられるという点で実施の形態１と相違する。

スペーサ６０Ｙは、スペーサ６０（図４参照）と同一の外形形状を有しているが、スペーサ６０Ｙは、スペーサ６０の第２部分６２に相当する部材の材質のみから構成されており、第１面圧と第２面圧とが同一であるという点で、実施の形態１の場合と相違する。

図９に示すように、スペーサ６０Ｙがスペーサ６０の第２部分６２に相当する部材の材質のみから構成されている場合には、スペーサ６０の第２部分６２に相当する部分の作用および効果を得ることは可能であり、たとえば面圧が所定値以上であることによって、電極体３０の膨張に伴って正極と負極との間の距離が拡大してしまうことを抑制でき、内部抵抗が高くなることも抑制可能となり、ひいては電池性能を担保することが可能となる。

図１０に示すように、しかしながら、第１面圧が第２面圧よりも高く且つ１．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内であるといった構成が採用されておらず、単なる板状の形状を有するスペーサ６０Ｙが用いられている場合には、充電状態が上昇した際に、封口部５０（溶接部）の変位も大きくなり、その結果、蓄電セル１０のケース２０内の電極体３０が膨張することに起因してケース２０が破断することを抑制することは難しい。

［実施の形態１に関する比較例２］
図１１は、実施の形態１に関する比較例２の蓄電装置に含まれる蓄電セルおよびスペーサを分解して示す断面図であり、実施の形態１における図４に対応している。この比較例２は、スペーサ６０の代わりにスペーサ６０Ｚが用いられるという点で実施の形態１と相違する。

スペーサ６０Ｚは、スペーサ６０（図４参照）と同一の外形形状を有しているが、スペーサ６０Ｚは、スペーサ６０の第１部分６１に相当する部材の材質のみから構成されており、第１面圧と第２面圧とが同一であるという点で、実施の形態１の場合と相違する。

図１２に示すように、スペーサ６０Ｚがスペーサ６０の第１部分６１に相当する部材の材質のみから構成されている場合には、スペーサ６０の第１部分６１に相当する部分の作用および効果を得ることは可能であり、たとえば面圧が所定値以上であることによって、封口部５０（溶接部）の変位が大きくなることは抑制でき、ひいては、蓄電セル１０のケース２０内の電極体３０が膨張することに起因してケース２０が破断することを抑制することが可能となる。

図１３に示すように、しかしながら、第１面圧が第２面圧よりも高く且つ１．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内であるといった構成が採用されておらず、単なる板状の形状を有するスペーサ６０Ｚが用いられている場合には、充電状態が上昇した際に、セル抵抗が大きくなり、電池性能を担保することが困難となる。

［実施の形態２］
図１４は、実施の形態２の蓄電装置に含まれる蓄電セル１０Ａを示す斜視図である。図１５は、実施の形態２の蓄電装置に含まれる蓄電セル１０Ａおよびスペーサ６０を分解して示す断面図であり、実施の形態１における図４に対応している。この実施の形態２における蓄電セル１０Ａは、電極体３０の代わりに電極体３０Ａが用いられるという点で実施の形態１と相違する。

電極体３０Ａは、たとえば、正極シートと、セパレータと、負極シートとを積層した状態で巻回され、さらに、扁平形状に変形させることで形成されている。電極体３０Ａにおいても、電極体３０Ａの自身の外表面上に、主面領域３０Ｓ（図１５）を有している。電極体３０Ａがケース２０内に収容された際、電極体３０Ａの主面領域３０Ｓは、ケース２０のうちの端面部２１を構成している部位の内表面２１Ｎに隣接する。電極体３０Ａの主面領域３０Ｓは、たとえば、巻回形状の湾曲の終点Ｓ１，Ｓ２の間に形成される。

実施の形態２においても、複数の蓄電セル１０Ａおよびスペーサ６０が拘束部材８０（図１）によって拘束された状態では、ケース２０の端面部２１上における第１領域Ｒ１の少なくとも一部がスペーサ６０から第１面圧の圧力を受けるとともに、ケース２０の端面部２１上における第２領域Ｒ２の少なくとも一部がスペーサ６０から第２面圧の圧力を受ける。第１領域Ｒ１において、スペーサ６０から第１面圧の圧力を受けている少なくとも一部の高さは、１ｍｍ以上である。第１面圧は、第２面圧よりも高く、かつ、１．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内である。当該構成によって、上述の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることができる。

［実施の形態３］
図１６は、実施の形態３の蓄電装置に含まれるスペーサ６０Ａを示す断面図であり、一方向Ｄ１に対して平行な方向に沿った断面形状を表している。図１７は、実施の形態３の蓄電装置に含まれるスペーサ６０Ａを示す図であり、一方向Ｄ１に沿う方向から見たスペーサ６０Ａの外観構造を表している。

図１６および図１７に示すように、第１面圧と第２面圧との間に上述のような関係性を成立させて実施の形態１で述べたような作用および効果を得るためには、スペーサ６０Ａは、第１領域Ｒ１に接触する第１部分６１と、第２領域Ｒ２に接触する第２部分６２と、を有し、一方向Ｄ１において、第１部分６１は、第２部分６２よりも厚い厚みを有していてもよい。

［実施の形態４］
図１８は、実施の形態４の蓄電装置に含まれるスペーサ６０Ｂを示す断面図であり、一方向Ｄ１に対して平行な方向に沿った断面形状を表している。図１９は、実施の形態４の蓄電装置に含まれるスペーサ６０Ｂを示す図であり、一方向Ｄ１に沿う方向から見たスペーサ６０Ｂの外観構造を表している。

図１８および図１９に示すように、第１面圧と第２面圧との間に上述のような関係性を成立させて実施の形態１で述べたような作用および効果を得るためには、スペーサ６０Ｂは、第１領域Ｒ１に接触する第１部分６１と、第２領域Ｒ２に接触する複数の第２部分６２と、を有し、複数の第２部分６２は、相互の間に間隔を空けて離れて設けられていてもよい。

［実施例および比較例］
図２０および図２１を参照して、本開示に関連する実施例および比較例について説明する。図２０および図２１中のサンプル番号１～８，１１～６２に示されるように、第１面圧の大きさ、第１面圧を作用させる高さ、第２面圧の大きさ、および端面部２１のアスペクト比が異なる蓄電装置を準備して、疲労試験およびサイクル試験を行なった。以下、サンプル番号１～８，１１～６２を、実施例または比較例という文言と組み合わせて呼称する。

疲労試験においては、セル変位量を２ｍｍとし、変位回数を１５００とし、亀裂ないし破断の発生有無について確認した。図中において、亀裂がなかった場合にはＡ評価とし、亀裂が発生した場合にはＢ評価とし、破断が発生した場合にはＣ評価とした。

サイクル試験においては、充電条件を４．２５Ｖ、０．５ＣのＣＣＣＶ充電、０．１Ｃカットとし、放電条件を２．８Ｖ、０．５Ｃとし、サイクル回数；５００サイクルとした。図中において、セル抵抗増加率が１１０％以下の場合にはＡ評価とし、セル抵抗増加率が１１０％以上の場合にはＢ評価とし、セル抵抗増加率が１１５％以上の場合にはＣ評価とした。

比較例１～４の場合、第１面圧は、第２面圧よりも高く、かつ、１．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内である。ケース２０の端面部２１は、短辺の長さに対する長辺の長さで示されるアスペクト比が、１．４以上に設定されている。しかしながら、第１領域Ｒ１において、スペーサ６０から第１面圧の圧力を受けている少なくとも一部の高さは、１ｍｍ未満である。比較例１～４においては、疲労破断に関する評価がＢまたはＣとなった。

実施例５～８の場合、第１面圧は、第２面圧よりも高く、かつ、１．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内である。ケース２０の端面部２１は、短辺の長さに対する長辺の長さで示されるアスペクト比が、１．４以上に設定されている。第１領域Ｒ１において、スペーサ６０から第１面圧の圧力を受けている少なくとも一部の高さは、１ｍｍ以上である。実施例５～８においては、疲労破断に関する評価およびセル抵抗に関する評価はいずれもＡとなった。

比較例１１～１３の場合、第１面圧は、第２面圧よりも高いが、１．５ＭＰａ未満である。比較例１～４においては、疲労破断に関する評価がＢまたはＣとなった。

実施例１４～２１の場合、第１面圧と第２面圧との差は０．５ＭＰａ以上である。実施例１４～２１においては、疲労破断に関する評価およびセル抵抗に関する評価はいずれもＡとなった。実施例２２～２６の場合、第１面圧と第２面圧との差は０．５ＭＰａ未満である。実施例２２～２６においては、疲労破断に関する評価はＡとなり、セル抵抗に関する評価はＢとなった。

比較例２７～２８，３２～３３，３７～３８の場合、第１面圧が、１．５ＭＰａ未満である。比較例２７～２８，３２～３３，３７～３８においては、疲労破断に関する評価がＢまたはＣとなった。

実施例２９～３１，３４～３６の場合、第１面圧が、１．５ＭＰａ以上であり、第１面圧と第２面圧との差は０．５ＭＰａ以上である。実施例２９～３１，３４～３６においては、疲労破断に関する評価およびセル抵抗に関する評価はいずれもＡとなった。

実施例３９～６２においては、疲労破断に関する評価はいずれもＡとなった。第１面圧と第２面圧との差が０．５ＭＰａ以上である場合（実施例３９～４５，４９～５２，５６～５９）に、セル抵抗に関する評価はＡとなった。

以上、本開示の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０，１０Ａ 蓄電セル、２０ ケース、２１，２２ 端面部、２１Ｎ 内表面、２１ａ，２１ｃ 長辺、２１ｂ，２１ｄ 短辺、２３，２４ 側面部、２５ 底面部、２６ 上側開口、２８ 電解液、３０，３０Ａ 電極体、３０Ｐ 主面領域投影像、３０Ｓ 主面領域、３１ 正極、３２ 負極、３３ 正極集電体、３４ 負極合材層、３５ 正極合材層、３６ 負極集電体、３８ セパレータ、４０ 蓋体、４１ 正極外部端子、４２ 負極外部端子、４３ 正極集電板、４４ 負極集電板、５０ 封口部、５０Ｑ 封口部投影像、６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｙ，６０Ｚ スペーサ、６１ 第１部分、６２ 第２部分、８０ 拘束部材、８１，８２ 拘束板、８３ 拘束バンド、１００ 蓄電装置、Ｄ１ 一方向、Ｈ 高さ方向、Ｌ２１Ｈ，Ｌ２１Ｗ 長さ、Ｐ１，Ｑ１ 上端、Ｐ２，Ｑ２ 下端、Ｒ１ 第１領域、Ｒ２ 第２領域、Ｓ１，Ｓ２ 終点、Ｖ 矢印、Ｗ 幅方向。

Claims (3)

1. 一方向に並ぶように配置された複数の蓄電セルと、
   複数のうちの隣り合う２つの前記蓄電セルの間に配置されたスペーサと、
   複数の前記蓄電セルおよび前記スペーサに前記一方向に沿った荷重をかけてこれらを拘束する拘束部材と、を備え、
   複数の前記蓄電セルの各々は、有底筒状に形成されたケースと、前記ケースに収容された電極体と、前記ケースの上縁部に溶接され前記ケースの上側開口を閉塞する蓋体と、を含み、
   前記ケースと前記蓋体との間には、前記ケースと前記蓋体とが溶接されることによって封口部が形成されており、
   前記ケースの外表面は、前記一方向に対して直交する面方向に延びる端面部を含み、
   前記端面部は、幅方向に延びる長辺と高さ方向に延びる短辺とを有する長方形状に形成されており、前記短辺の長さに対する前記長辺の長さで示されるアスペクト比は１．４以上であり、
   前記電極体は、前記ケースのうちの前記端面部を構成している部位の内表面に隣接する主面領域を有し、
   前記一方向に沿って前記主面領域を前記端面部に対して投影することにより、前記端面部上に主面領域投影像が形成され、
   前記一方向に沿って前記封口部を前記端面部に対して投影することにより、前記端面部上に封口部投影像が形成され、
   前記端面部は、前記封口部投影像の下端と前記主面領域投影像の上端との間に形成される第１領域と、前記主面領域投影像の前記上端と前記主面領域投影像の下端との間に形成される第２領域と、を含み、
   複数の前記蓄電セルおよび前記スペーサが前記拘束部材によって拘束された状態では、前記第１領域の少なくとも一部が前記スペーサから第１面圧の圧力を受けるとともに、前記第２領域の少なくとも一部が前記スペーサから第２面圧の圧力を受けており、
   前記第１面圧は、前記第２面圧よりも高く、かつ、１．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の範囲内であり、
   前記第１領域において、前記スペーサから前記第１面圧の圧力を受けている前記少なくとも一部の高さは、１ｍｍ以上であり、
   前記スペーサは、前記第１領域に接触する第１部分と、前記第２領域に接触する第２部分と、を有し、
   前記第１部分は、前記第２部分よりも硬質な部材から形成され、
   前記一方向において、前記第１部分は、前記第２部分と同じ厚みを有し、
   前記第１部分は、前記一方向に対して直交する面方向に延びる形状を有し、
   前記第２部分は、前記一方向に対して直交する面方向に延びる形状を有し、
   前記第１部分および前記第２部分は、前記端面部に接触し、かつ、前記封口部および前記蓋体には接触しないように配置されている、
   蓄電装置。
2. 前記第１面圧と前記第２面圧との差は、０．５ＭＰａ以上であり、
   前記第２面圧は、０．０１ＭＰａ以上である、
   請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記第１領域は、前記封口部投影像の上端と前記主面領域投影像の上端との間の領域を含むように形成される、
   請求項１または２に記載の蓄電装置。

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