JP7371458B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電素子とエンドプレートと外装体とを備える蓄電装置に関する。

従来、分割された一対の外装体に、リチウムイオン電池などの複数の蓄電素子を収容して、一対の外装体の連結面同士を熱溶着した蓄電装置が知られている。このような、蓄電装置においては、複数の蓄電素子を挟む位置に配置された一対の平板状のエンドプレートも外装体内に収容されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９－７９５９９号公報

蓄電素子は、充放電に伴って徐々に膨張する特性を有している。このため複数の蓄電素子の膨張が進んでいくと、最外の蓄電素子がエンドプレートを介して外装体の内面を押圧する。これにより、外装体の熱溶着部に作用する応力が高まり、熱溶着部が損傷するおそれがある。

本発明は、蓄電素子の膨張を起因とした外装体の熱溶着部の損傷を抑制することができる蓄電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電装置は、所定の方向に積層された複数の蓄電素子と、複数の蓄電素子を所定の方向で挟む位置に配置された一対のエンドプレートと、複数の蓄電素子及び一対のエンドプレートを収容する外装体とを備え、外装体は、開口部を有し、複数の蓄電素子及びエンドプレートが開口部内に収容される第一部材と、開口部を覆った状態で第一部材に接合される第二部材と、を備え、第一部材と第二部材とは、開口部の全周に沿って相互に接合された熱溶着部を有し、開口部は、当該開口部を平面視した場合に多角形状に形成されており、一対のエンドプレートのうち、少なくとも一つのエンドプレートは、平面視した場合に、両端部のそれぞれが開口部内における角部に当接する当接部であり、両端部の間である中間部が開口部の内壁面に対して当接しない非当接部である。

ここで、複数の蓄電素子が膨張する際には、第一部材に備わる開口部の一つの内壁面内では、その中央部が膨張時の押圧力を受けて最も変形しやすい。この変形を起因として内壁面の中央部に対応した位置の熱溶着部が損傷しやすい。一方、開口部の角部は、内壁面の中央部よりも剛性が大きいために、押圧力を受けたとしても変形しにくい。つまり、角部に対応した位置の熱溶着部は損傷しにくい。

本態様では、エンドプレートの両端部である当接部が開口部内における角部に当接し、中間部である非当接部が開口部の内壁面に対して当接していない。これにより、エンドプレートを介して開口部の内壁面が受ける押圧力を角部に集中させて、内壁面の中央部には作用させないようにすることができる。したがって、外装体の熱溶着部の損傷を抑制することができる。

当接部は、開口部の角部をなす一対の縁辺に対して傾斜していてもよい。

これによれば、エンドプレートの当接部が角部をなす一対の縁辺に対して傾斜しているので、エンドプレートが押圧力を受けた際に、当該エンドプレートを内壁面に対して突っ張らせることができる。これにより、エンドプレートが変形しにくくなり、万が一、非当接部が内壁面に当接してしまうことを抑制できる。したがって、外装体の熱溶着部の損傷をより確実に抑制することができる。

エンドプレートは、平面視で湾曲した形状を有していてもよい。

これによれば、エンドプレートが湾曲した形状を有しているので、エンドプレート自体で弾性力を発揮することができる。このため、複数の蓄電素子が膨張した際に、エンドプレートが反発することとなり、複数の蓄電素子に対して拘束力を作用させることができる。したがって、エンドプレート自体の変形を抑制することができ、第一部材の内壁面に作用する押圧力も抑制することができる。これにより、外装体の熱溶着部の損傷をより確実に抑制することができる。

非当接部は、開口部に対して複数の蓄電素子を挿入する際の挿入方向において、当該蓄電素子の中央部に対応する位置から熱溶着部に対応する位置まで開口部の内壁面に当接していなくてもよい。

ここで、蓄電素子は、中央部が最も膨張量が大きくなる。つまり、蓄電素子の中央部では、膨張時に最も押圧力が大きくなる。非当接部は、蓄電素子の中央部に対応する位置から熱溶着部に対応する位置まで開口部の内壁面に当接していないために、最も押圧力が大きい箇所を避けることができる。したがって、エンドプレート自体が変形しにくくなるので、内壁面に作用する押圧力も抑制することができる。これにより、外装体の熱溶着部の損傷をより確実に抑制することができる。

エンドプレートは、複数の蓄電素子が膨張していない状態では、開口部内において拘束されていなくてもよい。

エンドプレートが例えば他の拘束部材を介して複数の蓄電素子とともに拘束されている場合には、複数の蓄電素子が膨張したとしても、拘束部材からの拘束力によってエンドプレートの変形が抑制されている。一方、エンドプレートが開口部内において拘束されていなければ、複数の蓄電素子が膨張することで受ける押圧力によって変形しやすい。つまり、外装体の熱溶着部の損傷を誘発しやすい。このような非拘束なエンドプレートに対して、本発明の構成が好適である。

本発明における蓄電装置によれば、蓄電素子の膨張を起因とした外装体の熱溶着部の損傷を抑制することができる。

実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電装置を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係るエンドプレートの概略構成を示す説明図である。 実施の形態に係る本体部の内部構造を模式的に示す上面図である。 変形例１に係るエンドプレートの概略構成を示す説明図である。 変形例２に係るエンドプレートの概略構成を示す説明図である。 変形例３に係るエンドプレートの概略構成を示す説明図である。 変形例４に係るエンドプレートの概略構成を示す説明図である。 変形例５に係るエンドプレートの概略構成を示す説明図である。

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。なお、以下で説明する実施の形態及びその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。

また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子の並び方向、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Ｘ軸方向と定義する。また、１つの蓄電素子における電極端子の並び方向、または、蓄電素子の容器の短側面の対向方向をＹ軸方向と定義する。また、蓄電装置の外装体における本体部と外蓋との並び方向、または、上下方向をＺ軸方向と定義する。Ｚ軸方向は、本体部の開口部に対して複数の蓄電素子を挿入する際の挿入方向でもある。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（以下実施の形態及びその変形例では、直交）する方向である。なお、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。また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸方向プラス側とは、Ｘ軸の矢印方向側を示し、Ｘ軸方向マイナス側とは、Ｘ軸方向プラス側とは反対側を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。さらに、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が直交している、とは、当該２つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。

［蓄電装置の全般的な説明］
まず、図１及び図２を用いて、実施の形態に係る蓄電装置１の全般的な説明を行う。図１は、実施の形態に係る蓄電装置１の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る蓄電装置１を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。

蓄電装置１は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる装置であり、本実施の形態では、略直方体形状を有している。例えば、蓄電装置１は、電力貯蔵用途または電源用途等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１は、例えば、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）及びガソリン自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール及びリニアモーターカーが例示される。また、蓄電装置１は、家庭用または発電機用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。

図１及び図２に示すように、蓄電装置１は、蓄電素子２０と、複数の蓄電素子２０を収容する外装体１０とを備える。外装体１０は、複数の蓄電素子２０を収容する本体部１１と、複数の蓄電素子２０の上方に配置されるバスバープレート１７と、バスバープレート１７の上方を覆う外蓋１２とを有する。

外装体１０は、蓄電装置１の外装体を構成する矩形状（箱状）の容器（モジュールケース）である。つまり、外装体１０は、複数の蓄電素子２０及びバスバープレート１７等を所定の位置に固定し、これら要素を衝撃などから保護する部材である。

本体部１１は、開口部１１１を有する第一部材の一例である。本体部１１は、上部が開放された有底矩形筒状の部材であり、その開放部分が開口部１１１である。開口部１１１は、平面視において略四角形状である。本体部１１の上端部には、開口部１１１を全周にわたって連続的に囲む壁部５０が設けられている。本体部１１の開口部１１１内には、複数の蓄電素子２０、バスバープレート１７に加えて、バスバープレート１７に保持された複数のバスバー３３と、制御回路等を含む接続ユニット８０と、一対のエンドプレート３９とが収容されている。

外蓋１２は、本体部１１の開口部１１１を閉塞する矩形状の部材であり、第二部材の一例である。外蓋１２は、本体部１１の開口部１１１を覆った状態で本体部１１に接合されている。外蓋１２は、正極側の外部端子９１及び負極側の外部端子９２を有している。外部端子９１及び９２は、接続ユニット８０及びバスバー３３を介して複数の蓄電素子２０と電気的に接続されており、蓄電装置１は、この外部端子９１及び９２を介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。外部端子９１及び９２は、例えば、真鍮などの銅合金、銅、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製の導電部材で形成されている。本体部１１は、開口が形成された有底矩形筒状のハウジング（筐体）であり、蓄電素子２０等を収容する。

また、外装体１０の本体部１１及び外蓋１２は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、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、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材、または、絶縁塗装をした金属等により形成されている。外装体１０は、これにより、蓄電素子２０等が外部の金属部材等に接触することを回避する。なお、蓄電素子２０等の電気的絶縁性が保たれる構成であれば、外装体１０は、金属等の導電部材で形成されていてもよい。

蓄電素子２０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２０は、扁平な直方体形状（角形）を有しており、本実施の形態では、８個の蓄電素子２０がＸ軸方向に配列されている。なお、蓄電素子２０の形状、及び、配列される蓄電素子２０の個数は限定されない。また、蓄電素子２０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く、また、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。

具体的には、蓄電素子２０は、金属製の容器２１を備えている。容器２１は、略直方体形状に形成されており、一対の長側面２１１と、一対の長側面２１１に隣接する一対の短側面２１２とを有している。一対の長側面２１１はＸ軸方向で対向しており、一対の短側面２１２はＹ軸方向で対向している。複数の蓄電素子２０のそれぞれは、容器２１の長側面２１１同士が対向するように積層されて、本体部１１内に収容されている。

容器２１の蓋部分には、金属製の正極端子２２１及び負極端子２２２が設けられている。蓋部分と正極端子２２１及び負極端子２２２との間には絶縁部材（図示省略）が介在しており、この絶縁部材によって蓋部分と正極端子２２１及び負極端子２２２とが絶縁されている。

正極端子２２１及び負極端子２２２は、容器２１の蓋部分から、バスバープレート１７側に向けて（上方、つまりＺ軸方向プラス側に向けて）突出して配置された電極端子である。この正極端子２２１及び負極端子２２２が、少なくとも１つのバスバー３３及び接続ユニット８０を介して外部端子９１、９２に接続されることにより、蓄電装置１が、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる。なお、容器２１の蓋部分には、電解液を注液する注液部、及び、容器２１内の圧力上昇時にガスを排出して圧力を開放するガス排出弁等が設けられていてもよい。また、容器２１の内方には、電極体（蓄電要素または発電要素ともいう）及び集電体（正極集電体及び負極集電体）等が配置され、電解液（非水電解質）などが封入されているが、詳細な説明は省略する。

バスバー３３は、バスバープレート１７に保持された状態で、少なくとも２つの蓄電素子２０上に配置され、当該少なくとも２つの蓄電素子２０の正極端子２２１及び負極端子２２２同士を電気的に接続する矩形状の板状部材である。バスバー３３は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製の導電部材で形成されている。なお、本実施の形態では、５つのバスバー３３を用いて、蓄電素子２０を２個ずつ並列に接続して４セットの蓄電素子群を構成し、かつ、当該４セットの蓄電素子群を直列に接続している。

また、接続ユニット８０は、複数のバスバー及び制御基板等を有するユニットであり、８個の蓄電素子２０からなる蓄電素子群と、外部端子９１及び９２とを接続する。接続ユニット８０が有する制御基板は複数の電気部品を有し、これら複数の電気部品により、各蓄電素子２０の状態を検出する検出回路、及び、充電及び放電を制御する制御回路等が形成されている。本実施の形態では、接続ユニット８０は、バスバープレート１７に固定されている。なお、検出回路及び制御回路は個別の基板に形成されていてもよい。また、接続ユニット８０は、制御基板を有しなくてもよい。この場合、例えば、蓄電装置１の外部に配置された制御装置が各蓄電素子２０の充電及び放電を制御してもよい。

バスバープレート１７は、複数の蓄電素子２０の上方（正極端子２２１及び負極端子２２２が配置されている側）に配置される保持部材の一例であり、本実施の形態では、バスバー３３を保持する部材である。より詳細には、バスバープレート１７は、複数のバスバー３３、接続ユニット８０、及び、その他配線類等（図示せず）を保持し、これら部材の位置規制等を行うことができる部材である。また、バスバープレート１７には、複数のバスバー３３のそれぞれを保持し、かつ、複数のバスバー３３それぞれの一部を複数の蓄電素子２０の側に露出させるバスバー用開口部１７ａが複数設けられている。また、バスバープレート１７は、本体部１１に固定されることで、例えば、複数の蓄電素子２０の上方（Ｚ軸方向プラス側）への移動を規制する役目も有している。

なお、複数の蓄電素子２０の上方に配置されるバスバープレート１７は、例えば、「バスバーフレーム」、または、「中蓋」等と呼ばれる場合もある。また、バスバープレート１７は、例えば、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＰＳ、ＰＰＥ（変性ＰＰＥを含む）、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＥＫ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＥＳ、ＡＢＳ樹脂、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材、または、絶縁塗装をした金属等により形成されている。

一対のエンドプレート３９は、本体部１１内において複数の蓄電素子２０を一括して挟む位置に配置される矩形状の板体である。具体的には、一対のエンドプレート３９は、ＹＺ平面に平行な姿勢で、複数の蓄電素子２０をＸ軸方向で挟む位置に配置されている。つまり、一対のエンドプレート３９は、最も外側に配置された蓄電素子２０の容器２１の長側面２１１に対して重なるように配置されている。エンドプレート３９は、例えば、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＰＰＳ、ＰＰＥ（変性ＰＰＥを含む）、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＥＫ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＥＳ、ＡＢＳ樹脂、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材、または、絶縁塗装をした金属等により形成されている。エンドプレート３９の詳細については後述する。

［本体部と外蓋との接合構造］
次に、本体部１１と外蓋１２との接合構造について説明する。図２及び後述の図３の（ｃ）に示すように、外蓋１２の全周縁には、下方に向けて延設されたスカート部１２３が設けられている。スカート部１２３は、下面視において周方向に連続した矩形枠状に形成されている。

また、外蓋１２において、スカート部１２３よりも内方には、下面視において周方向に連続した矩形枠状に形成された接合部１２４が形成されている（図３の（ｃ）参照）。接合部１２４は、その下端部がスカート部１２３の下端部よりも上方に配置されている。接合部１２４は、本体部１１の壁部５０に対して接合される部位である。

接合部１２４と壁部５０との接合には熱溶着が採用されている。熱溶着は、接合対象である部材同士を熱により溶融した後に、密着させて再硬化させることにより接合する手法である。熱溶着としては、例えばヒートシール、超音波溶着などが挙げられる。本開示では、接着剤による接合は熱溶着に含まれないものとする。接着剤を用いた接合においても、接合対象である部材同士が溶融し、再硬化することになるが、硬化後に接合箇所を解析すれば当該部位に接着剤が残存している。このため、接合後においても、当該接合が熱溶着によるものか、接着剤によるものかを判別することが可能である。

熱溶着時においては、本体部１１では、壁部５０の先端部（上端部）の全周が加熱され溶融されている。一方、外蓋１２では、接合部１２４の下端部の全周が溶融されている。この両者が溶融した状態で、外蓋１２を本体部１１に近づけて、接合部１２４の下端部の全周を、壁部５０の先端部の全周に押し付けることで、溶融した部位同士が混ざり合う。混ざり合った部位は、非加熱の状態で一定時間経過すると硬化し一体化されて接合される。この接合部位は、熱溶着部９０である（図３の（ｃ）参照）。熱溶着部９０は、開口部１１１の全周に沿って連続的に設けられている。換言すると、本体部１１と外蓋１２とは、開口部１１１の全周に沿って接合された熱溶着部９０を有している。なお、図３の（ｃ）では、熱溶着部９０に対して、接合部１２４の先端部（下端部）と壁部５０の先端部（上端部）との界面が図示されているが、実際には両者が混ざり合った状態で硬化しているので、界面は存在していない。この熱溶着部９０によって、本体部１１と外蓋１２とが全周にわたって封止され、気密性が確保されている。

［エンドプレート］
次に、エンドプレート３９の詳細について説明する。図３は、実施の形態に係るエンドプレート３９の概略構成を示す説明図である。具体的には、図３の（ａ）は、エンドプレート３９の上面図であり、図３の（ｂ）は、エンドプレート３９の平面図であり、図３の（ｃ）は、エンドプレート３９の断面図である。図３の（ａ）においては、開口部１１１を二点鎖線で示し、蓄電素子２０を破線で示している。また、図３の（ｃ）においては、本体部１１及び外蓋１２を二点鎖線で示し、蓄電素子２０を破線で示している。図３の（ｃ）は、図３の（ａ）及び図３の（ｂ）におけるＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線を含む切断面を見た断面図である。

ここでは、一対のエンドプレート３９はそれぞれ姿勢が異なるものの同形状である。具体的には、Ｘ軸方向マイナス側に配置されるエンドプレート３９は、中央部がＸ軸方向プラス側に向けて突出する姿勢であり、Ｘ軸方向プラス側に配置されるエンドプレート３９は、中央部がＸ軸方向マイナス側に向けて突出する姿勢である。このため、本実施の形態では、Ｘ軸方向マイナス側に配置されるエンドプレート３９の詳細について説明し、Ｘ軸方向プラス側に配置されるエンドプレート３９の詳細については省略する。また、以降の説明において、開口部１１１内において、Ｘ軸方向で対向する一対の内壁面を第一内壁面１１８と称し、Ｙ軸方向で対向する一対の内壁面を第二内壁面１１９と称す。

図３に示すように、エンドプレート３９は平面視矩形状の湾曲した板体である。エンドプレート３９は、開口部１１１内に収容されて、最もＸ軸方向マイナス側に配置された蓄電素子２０と、開口部１１１の第一内壁面１１８との間に介在している。エンドプレート３９の上端部は、本体部１１の上端部よりも下方、つまり熱溶着部９０よりも下方に配置されている。

エンドプレート３９は、上面視において中央部がＸ軸方向プラス側に向けて突出、つまり蓄電素子２０に向けて突出するように湾曲している。エンドプレート３９は、Ｚ軸方向の全長にわたって一様な形状を有している。エンドプレート３９の両端部は、中央部よりもＸ軸方向マイナス側に配置されている。エンドプレート３９におけるＹ軸方向の両端面は、開口部１１１の一対の第二内壁面１１９に対して対向している。なお、エンドプレート３９におけるＹ軸方向の両端面は、一対の第二内壁面１１９に対して当接していてもよい。

エンドプレート３９におけるＹ軸方向の両端部は、開口部１１１内においてＸ軸方向マイナス側の一対の角部１１３、１１４に対して当接する当接部３９１、３９２である。当接部３９１、３９２は、開口部１１１の角部１１３、１１４をなす一対の縁辺に対して傾斜している。例えば、角部１１３は、開口部１１１の１つの第一内壁面１１８である縁辺１１５と、開口部１１１の１つの第二内壁面１１９である縁辺１１６とから構成されている。当接部３９１は、縁辺１１５に対して角度αで傾斜しており、縁辺１１６に対して角度βで傾斜している。ここで、角部１１３、１１４は、ある程度の範囲がある部位である。角部は、角のあたりという趣旨であり、例えば角部が丸まっている場合は、当該角部を構成する縁辺の角度が変わり始める境界の位置からが角部に含まれる。

また、エンドプレート３９の両端部の間である中間部は、開口部１１１の第一内壁面１１８に対して当接しない非当接部３９３である。本実施の形態では、エンドプレート３９のＹ軸方向における両端面の間の全領域が非当接部３９３となっている。

上述したように、エンドプレート３９はＺ軸方向の全長にわたって一様な形状であり、なおかつ、エンドプレート３９の上端部は、熱溶着部９０よりも下方に配置されている。このため、非当接部３９３は、図３の（ｃ）に示すように、Ｚ軸方向における蓄電素子２０の中央部に対応する位置から熱溶着部９０に対応する位置まで開口部１１１の第一内壁面１１８に当接していない。

次に、エンドプレート３９の作用について説明する。図４は、実施の形態に係る本体部１１の内部構造を模式的に示す上面図である。図４の矢印Ｙ１は、蓄電素子２０の膨張時に蓄電素子２０からエンドプレート３９に付与される押圧力を示している。また、図４の矢印Ｙ２は、押圧力Ｙ１を受けたエンドプレート３９から本体部１１に付与される押圧力を示している。つまり、蓄電素子２０が膨張していない状態では押圧力Ｙ１、Ｙ２が発生しておらず、エンドプレート３９は開口部１１１内において拘束（圧迫）されていない。つまり、エンドプレート３９は、本体部１１に収容される前の状態から変形していない。なお、エンドプレート３９は、複数の蓄電素子２０とともに開口部１１１内に挿入された直後には、開口部１１１や膨張前の蓄電素子２０から外力を受ける場合もある。この外力は、蓄電素子２０が膨張した場合の押圧力Ｙ１に比べて僅かな力（１０％未満）であるので、この状態もエンドプレート３９は拘束（圧迫）されていないものとする。

複数の蓄電素子２０は、充放電に伴って膨張する。この膨張によって蓄電素子２０からエンドプレート３９に対して押圧力Ｙ１が付与される。具体的には、蓄電素子２０は、容器２１の長側面２１１の中央部が最も膨張する。このため、押圧力Ｙ１は、エンドプレート３９におけるＹ軸方向の中央部に対して作用する。また、エンドプレート３９の非当接部３９３は、開口部１１１の第一内壁面１１８に対して当接していないが、当接部３９１、３９２は開口部１１１の角部１１３、１１４に当接している。このため、当接部３９１、３９２から角部１１３、１１４に対してのみ押圧力Ｙ２が付与される。

ここで、比較例として平板状のエンドプレートを想定する。複数の蓄電素子２０が膨張する際には、平板状のエンドプレートの中央部に対して大きな押圧力が付与される。このため、開口部１１１の第一内壁面１１８では、その面内の中央部が平板状のエンドプレートの中央部から押圧力を受けて最も変形しやすい。この変形を起因として第一内壁面１１８の中央部に対応した位置の熱溶着部９０が損傷しやすい。

一方、開口部１１１の角部１１３、１１４は、第一内壁面１１８の中央部よりも剛性が大きいために、押圧力Ｙ１を受けたとしても変形しにくい。つまり、角部１１３、１１４に対応した位置の熱溶着部９０は損傷しにくい。

本実施の形態では、上述したようにエンドプレート３９の両端部である当接部３９１、３９２が開口部１１１内における角部１１３、１１４に当接し、中間部である非当接部３９３が開口部１１１の第一内壁面１１８に対して当接していない。これにより、エンドプレート３９を介して開口部１１１の第一内壁面１１８が受ける押圧力を角部１１３、１１４に集中させて、第一内壁面１１８の中央部には作用させないようにすることができる。したがって、熱溶着部９０の損傷を抑制することができる。

［効果など］
以上のように、本実施の形態に係る蓄電装置１によれば、Ｘ軸方向（所定の方向）に積層された複数の蓄電素子２０と、複数の蓄電素子２０をＸ軸方向で挟む位置に配置された一対のエンドプレート３９と、複数の蓄電素子２０及び一対のエンドプレート３９を収容する外装体１０とを備えている。外装体１０は、開口部１１１を有し、複数の蓄電素子２０及びエンドプレート３９が開口部１１１内に収容される本体部１１（第一部材）と、開口部１１１を覆った状態で本体部１１に接合される外蓋１２（第二部材）と、を備えている。本体部１１と外蓋１２は、開口部１１１の全周に沿って相互に接合された熱溶着部９０を有する。開口部１１１は、当該開口部１１１を平面視した場合に多角形状に形成されている。一対のエンドプレート３９のうち、少なくとも一つのエンドプレート３９は、開口部１１１を平面視した場合に、両端部のそれぞれが開口部１１１内における角部１１３、１１４に当接する当接部３９１、３９２であり、両端部の間である中間部が開口部１１１の第一内壁面１１８に対して当接しない非当接部３９３である。

これによれば、エンドプレート３９の両端部である当接部３９１、３９２が開口部１１１内における角部１１３、１１４に当接し、中間部である非当接部３９３が開口部１１１の第一内壁面１１８に対して当接していない。これにより、エンドプレート３９を介して開口部１１１の第一内壁面１１８が受ける押圧力を角部１１３、１１４に集中させて、第一内壁面１１８の中央部には作用させないようにすることができる。したがって、熱溶着部９０の損傷を抑制することができる。

また、当接部３９１、３９２は、開口部１１１の角部１１３、１１４をなす一対の縁辺に対して傾斜している。

これによれば、エンドプレート３９の当接部３９１、３９２が角部１１３、１１４をなす一対の縁辺に対して傾斜しているので、エンドプレート３９が押圧力Ｙ１を受けた際に、当該エンドプレート３９を開口部１１１の一対の第二内壁面１１９に対して突っ張らせることができる。これにより、エンドプレート３９が変形しにくくなり、万が一、非当接部３９３が開口部１１１の第一内壁面１１８に当接してしまうことを抑制できる。したがって、熱溶着部９０の損傷をより確実に抑制することができる。

また、エンドプレート３９は、開口部１１１の平面視で湾曲した形状を有する。

これによれば、エンドプレート３９が湾曲した形状を有しているので、エンドプレート３９自体で弾性力を発揮することができる。このため、複数の蓄電素子２０が膨張した際に、エンドプレート３９が反発することとなり、複数の蓄電素子２０に対して拘束力を作用させることができる。したがって、エンドプレート３９自体の変形を抑制することができ、開口部１１１の第一内壁面１１８に作用する押圧力Ｙ２も抑制することができる。これにより、熱溶着部９０の損傷をより確実に抑制することができる。

また、非当接部３９３は、Ｚ軸方向（挿入方向）において、当該蓄電素子２０の中央部に対応する位置から熱溶着部９０に対応する位置まで、開口部１１１の第一内壁面１１８に当接していない。

これによれば、非当接部３９３は、蓄電素子２０の中央部に対応する位置から熱溶着部９０に対応する位置まで開口部１１１の第一内壁面１１８に当接していない。このため、膨張した蓄電素子２０における最も押圧力が大きくなる箇所（中央部）から、熱溶着部９０までの直接的な力の伝達経路が分断される。したがって、蓄電素子２０の膨張を起因とした力が熱溶着部９０に作用しにくくなり、熱溶着部９０の損傷をより確実に抑制することができる。

また、エンドプレート３９は、複数の蓄電素子２０が膨張していない状態では、開口部１１１内において拘束されていない。

ここで、エンドプレート３９が例えば他の拘束部材を介して複数の蓄電素子２０とともに拘束されている場合には、複数の蓄電素子２０が膨張したとしても、拘束部材からの拘束力によってエンドプレート３９の変形が抑制されている。一方、エンドプレート３９が開口部１１１内において拘束されていなければ、複数の蓄電素子２０が膨張することで受ける押圧力Ｙ１によって変形しやすい。つまり、熱溶着部９０の損傷を誘発しやすい。このような非拘束なエンドプレート３９に対して、本開示の構成が好適である。

［変形例１］
上記実施の形態では、エンドプレート３９におけるＹ軸方向の両端面が、一対の第二内壁面１１９に対向している場合を例示した。この変形例１では、エンドプレート３９におけるＹ軸方向の両端面が第一内壁面１１８に当接している場合について説明する。図５は、変形例１に係るエンドプレート３９ａの概略構成を示す説明図である。図５は、図３に対応する図である。具体的には、図５の（ａ）は、エンドプレート３９ａの上面図であり、図５の（ｂ）は、エンドプレート３９ａの平面図であり、図５の（ｃ）は、エンドプレート３９ａの断面図である。図５の（ｃ）は、図５の（ａ）及び図５の（ｂ）におけるＶＣ－ＶＣ線を含む切断面を見た断面図である。なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図５に示すように、エンドプレート３９ａは、上面視において中央部がＸ軸方向プラス側に向けて突出、つまり蓄電素子２０に向けて突出するように湾曲している。エンドプレート３９ａは、Ｚ軸方向の全長にわたって均等な形状を有している。エンドプレート３９ａにおけるＹ軸方向の両端部は、中央部よりもＸ軸方向マイナス側に配置されている。エンドプレート３９ａにおけるＹ軸方向の両端面は、開口部１１１の第一内壁面１１８に対して面接触している。なお、当該両端面は、蓄電素子２０が膨張した際に第一内壁面１１８に当接していればよく、蓄電素子２０が膨張する前においては、第一内壁面１１８に当接していなくてもよい。

エンドプレート３９ａにおけるＹ軸方向の両端部は、開口部１１１内においてＸ軸方向マイナス側の一対の角部１１３、１１４に対して当接する当接部３９１ａ、３９２ａである。当接部３９１ａ、３９２ａは、開口部１１１の角部１１３、１１４をなす一対の縁辺に対して傾斜している。また、エンドプレート３９ａの両端部の間である中間部は、開口部１１１の第一内壁面１１８に対して当接しない非当接部３９３ａである。

このようなエンドプレート３９ａにおいても上記実施の形態と同等の作用効果を奏することが可能である。

ここで、膨張した蓄電素子２０からの押圧力をエンドプレート３９ａが受けると、当該エンドプレート３９ａにおけるＹ軸方向の両端面が第一内壁面１１８に押圧力を付与する。当該両端面は、第一内壁面１１８に対して面接触しているので、押圧力が分散される。これにより、角部１１３、１１４に付与される押圧力を弱めることができ、角部１１３、１１４の損傷を抑制することが可能である。

［変形例２］
上記実施の形態では、エンドプレート３９におけるＹ軸方向の中央部が蓄電素子２０に向けて凸となるようにエンドプレート３９の全体が湾曲している場合を例示した。この変形例２では、エンドプレート３９ｂにおけるＹ軸方向の両端部が屈折している場合について説明する。

図６は、変形例２に係るエンドプレート３９ｂの概略構成を示す説明図である。図６は、図３に対応する図である。具体的には、図６の（ａ）は、エンドプレート３９ｂの上面図であり、図６の（ｂ）は、エンドプレート３９ｂの平面図であり、図６の（ｃ）は、エンドプレート３９ｂの断面図である。図６の（ｃ）は、図６の（ａ）及び図６の（ｂ）におけるＶＩＣ－ＶＩＣ線を含む切断面を見た断面図である。なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図６に示すように、エンドプレート３９ｂは、平板部３９５ｂと、平板部３９５ｂにおけるＹ軸方向の両端部から第一内壁面１１８に向けて屈折するように突出した一対の突出部３９６ｂ、３９７ｂとを備えている。各突出部３９６ｂ、３９７ｂは、平板部３９５ｂに対して直交するように屈折している。各突出部３９６ｂ、３９７ｂは、開口部１１１の角部１１３、１１４に対して当接する当接部の一例である。具体的には、各突出部３９６ｂ、３９７ｂの先端面が第一内壁面１１８に対して面接触し、各突出部３９６ｂ、３９７ｂの外側面が第二内壁面１１９に対して面接触している。なお、各突出部３９６ｂ、３９７ｂの先端面及び外側面は、蓄電素子２０が膨張した際に第一内壁面１１８及び第二内壁面１１９に当接していればよく、蓄電素子２０が膨張する前においては、第一内壁面１１８及び第二内壁面１１９に当接していなくてもよい。

エンドプレート３９ｂの一対の突出部３９６ｂ、３９７ｂの間である平板部３９５ｂ（中間部）は、開口部１１１の第一内壁面１１８に対して当接しない非当接部の一例である。

このようなエンドプレート３９ｂにおいても上記実施の形態と同等の作用効果を奏することが可能である。

ここで、膨張した蓄電素子２０からの押圧力をエンドプレート３９ｂが受けると、当該エンドプレート３９ｂにおける各突出部３９６ｂ、３９７ｂの先端面が第一内壁面１１８に押圧力を付与する。当該先端面は、第一内壁面１１８に対して面接触しているので、押圧力が分散される。これにより、角部１１３、１１４に付与される押圧力を弱めることができ、角部１１３、１１４の損傷を抑制することが可能である。

［変形例３］
上記変形例２では、エンドプレート３９ｂの一対の突出部３９６ｂ、３９７ｂが平板部３９５ｂに対して直交するように屈折している場合を例示した。この変形例３では、エンドプレート３９におけるＹ軸方向の両端部が屈折している場合について説明する。図６は、変形例２に係るエンドプレート３９ｃの一対の突出部３９６ｃ、３９７ｃが平板部３９５ｃに対して傾斜するように屈折している場合について説明する。

図７は、変形例３に係るエンドプレート３９ｃの概略構成を示す説明図である。図７は、図６に対応する図である。具体的には、図７の（ａ）は、エンドプレート３９ｃの上面図であり、図７の（ｂ）は、エンドプレート３９ｃの平面図であり、図７の（ｃ）は、エンドプレート３９ｃの断面図である。図７の（ｃ）は、図７の（ａ）及び図７の（ｂ）におけるＶＩＩＣ－ＶＩＩＣ線を含む切断面を見た断面図である。なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図７に示すように、エンドプレート３９ｃは、平板部３９５ｃと、平板部３９５ｃにおけるＹ軸方向の両端部から第一内壁面１１８に向けて屈折するように突出した一対の突出部３９６ｃ、３９７ｃとを備えている。各突出部３９６ｃ、３９７ｃは、平板部３９５ｃに対して、先端に向かうほど互いの間隔が広がる傾きで屈折している。各突出部３９６ｃ、３９７ｃは、開口部１１１の角部１１３、１１４に対して当接する当接部の一例である。具体的には、各突出部３９６ｃ、３９７ｃの先端面が第一内壁面１１８に対して面接触し、各突出部３９６ｃ、３９７ｃの外側面は第二内壁面１１９に対して傾斜し、接触していない。なお、各突出部３９６ｃ、３９７ｃの先端面は、蓄電素子２０が膨張した際に第一内壁面１１８に当接していればよく、蓄電素子２０が膨張する前においては、第一内壁面１１８に当接していなくてもよい。

エンドプレート３９ｃの一対の突出部３９６ｃ、３９７ｃの間である平板部３９５ｃ（中間部）は、開口部１１１の第一内壁面１１８に対して当接しない非当接部の一例である。

このようなエンドプレート３９ｃにおいても上記変形例２と同等の作用効果を奏することが可能である。

［変形例４］
上記実施の形態では、エンドプレート３９におけるＹ軸方向の中央部が蓄電素子２０に向けて凸となるようにエンドプレート３９の全体を湾曲させることで、非当接部３９３を形成している場合を例示した。この変形例４では、エンドプレート３９ｄにスリット部３９０ｄを設けて非当接部となす場合について説明する。

図８は、変形例４に係るエンドプレート３９ｄの概略構成を示す説明図である。図８は、図３に対応する図である。具体的には、図８の（ａ）は、エンドプレート３９ｄの上面図であり、図８の（ｂ）は、エンドプレート３９ｄの平面図であり、図８の（ｃ）は、エンドプレート３９ｄの断面図である。図８の（ｃ）は、図８の（ａ）及び図８の（ｂ）におけるＶＩＩＩＣ－ＶＩＩＩＣ線を含む切断面を見た断面図である。なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図８に示すように、エンドプレート３９ｄは、全体として平板状であり、そのＹ軸方向中央部の上端部にはスリット部３９０ｄが形成されている。スリット部３９０ｄは、上方が開放された平面視矩形状の開口である。スリット部３９０ｄの下端部は、蓄電素子２０の中央部よりも下方に配置されている。つまり、スリット部３９０ｄは、Ｚ軸方向（挿入方向）において、当該蓄電素子２０の中央部に対応する位置から熱溶着部９０に対応する位置まで、開口部１１１の第一内壁面１１８に当接しない。このようにスリット部３９０ｄは、開口部１１１の第一内壁面１１８に対して非当接部の一例である。

また、エンドプレート３９ｄにおけるＹ軸方向の両端部は、開口部１１１の角部１１３、１１４に対して当接する当接部３９１ｄ、３９２ｄである。具体的には、当接部３９１ｄ、３９２ｄは、蓄電素子２０が膨張した際に第一内壁面１１８に当接していればよく、蓄電素子２０が膨張する前においては、第一内壁面１１８に当接していなくてもよい。

このようなエンドプレート３９ｄにおいても上記実施の形態と同等の作用効果を奏することが可能である。

また、エンドプレート３９ｄにはスリット部３９０ｄが設けられているのでエンドプレート３９ｄ自体が軽量化されている。したがって、蓄電装置１の軽量化を図ることが可能である。

［変形例５］
上記実施の形態では、Ｚ軸方向の全長に沿って一様な形状のエンドプレート３９を例示した。この変形例５では、Ｚ軸方向の全長に沿って一様な形状でないエンドプレート３９ｅについて説明する。

図９は、変形例５に係るエンドプレート３９ｅの概略構成を示す説明図である。図９は、図３に対応する図である。具体的には、図９の（ａ）は、エンドプレート３９ｅの上面図であり、図９の（ｂ）は、エンドプレート３９ｅの平面図であり、図９の（ｃ）は、エンドプレート３９ｅの断面図である。図９の（ｃ）は、図９の（ａ）及び図９の（ｂ）におけるＩＸＣ－ＩＸＣ線を含む切断面を見た断面図である。なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図９に示すように、エンドプレート３９ｅは、下端部が平板状に形成されており、その全体が開口部１１１の第一内壁面１１８に当接している。また、エンドプレート３９ｅの上端部は、Ｙ軸方向の中央部がＸ軸方向プラス側に向けて突出、つまり蓄電素子２０に向けて突出するように湾曲している。ここで、エンドプレート３９ｅにおけるＹ軸方向の両端部は、開口部１１１内において一対の角部１１３、１１４に対して当接する当接部３９１ｅ、３９２ｅである。当接部３９１ｅ、３９２ｅは、Ｚ軸方向の全長にわたって各角部１１３、１１４に対して当接する。

エンドプレート３９ｅにおいて下端部から上端部までの間の形状は、下端部から上端部に向けて徐々に湾曲するように滑らかな曲板形状となっている。このような形状であるために、エンドプレート３９ｅの両端部の間である中間部であって、エンドプレート３９ｅにおける下端部よりも上方の部位は、第一内壁面１１８に当接しない非当接部３９３ｅとなる。この場合においても、非当接部３９３ｅは、図９の（ｃ）に示すように、Ｚ軸方向における蓄電素子２０の中央部に対応する位置から熱溶着部９０に対応する位置まで開口部１１１の第一内壁面１１８に当接していない。

このようなエンドプレート３９ｅにおいても上記実施の形態と同等の作用効果を奏することが可能である。

［その他］
以上、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したが、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及び変形例は全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。本発明の範囲は上記した説明ではなく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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施の形態及びその変形例では、開口部１１１が平面視で四角形状である場合を例示したが、開口部は他の多角形状であってもよい。その場合、開口部は、複数の蓄電素子の並び方向（Ｘ軸方向）で対向する一対の第一内壁面を有していることがよい。

また、上記実施の形態及びその変形例では、エンドプレート３９の上端部が、熱溶着部９０の下方に配置されている場合を例示したが、エンドプレートの上端部が熱溶着部９０と同等、または上方に配置されていてもよい。この場合においても、エンドプレートの非当接部は、Ｚ軸方向において蓄電素子２０の中央部に対応する位置から熱溶着部９０に対応する位置まで第一内壁面１１８に当接していないことが望まれる。

また、上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素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。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子を備えた蓄電装置に適用できる。

１ 蓄電装置
１０ 外装体
１１ 本体部
１２ 外蓋
１７ バスバープレート
１７ａ バスバー用開口部
２０ 蓄電素子
２１ 容器
３３ バスバー
３９、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ、３９ｅ エンドプレート
５０ 壁部
８０ 接続ユニット
９０ 熱溶着部
９１、９２ 外部端子
１１１ 開口部
１１３、１１４ 角部
１１５、１１６ 縁辺
１１８ 第一内壁面
１１９ 第二内壁面
１２３ スカート部
１２４ 接合部
２１１ 長側面
２１２ 短側面
２２１ 正極端子
２２２ 負極端子
３９０ｄ スリット部
３９１ 当接部
３９１、３９１ａ、３９１ｄ、３９１ｅ、３９２、３９２ａ、３９２ｄ、３９２ｅ 当接部
３９３、３９３ａ、３９３ｅ 非当接部
３９５ｂ、３９５ｃ 平板部（非当接部）
３９６ｂ、３９６ｃ、３９７ｂ、３９７ｃ 突出部（当接部）
Ｙ１、Ｙ２ 押圧力
α、β 角度

Claims (5)

1. 所定の方向に積層された複数の蓄電素子と、
   前記複数の蓄電素子を前記所定の方向で挟む位置に配置された一対のエンドプレートと、
   前記複数の蓄電素子及び前記一対のエンドプレートを収容する外装体とを備え、
   前記外装体は、
   開口部を有し、前記複数の蓄電素子及び前記エンドプレートが前記開口部内に収容される第一部材と、
   前記開口部を覆った状態で前記第一部材に接合される第二部材と、を備え、
   前記第一部材と前記第二部材とは、前記開口部の全周に沿って相互に接合された熱溶着部を有し、
   前記開口部は、当該開口部を平面視した場合に多角形状に形成されており、
   前記一対のエンドプレートのうち、少なくとも一つのエンドプレートは、前記平面視した場合に、両端部のそれぞれが前記開口部内における角部に当接する当接部であり、前記両端部の間である中間部が前記開口部の内壁面に対して当接しない非当接部である
   蓄電装置。
2. 前記当接部は、前記開口部の角部をなす一対の縁辺に対して傾斜している
   請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記エンドプレートは、前記平面視で湾曲した形状を有する
   請求項１または２に記載の蓄電装置。
4. 前記非当接部は、前記開口部に対して前記複数の蓄電素子を挿入する際の挿入方向において、当該蓄電素子の中央部に対応する位置から前記熱溶着部に対応する位置まで前記開口部の内壁面に当接していない
   請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
5. 前記エンドプレートは、前記複数の蓄電素子が膨張していない状態では、前記開口部内において拘束されていない
   請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電装置。

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