蓄電デバイス
【課題】耐振動、耐衝撃性、耐水性、放熱性を改良した高い信頼性を有する蓄電デバイスを提供する。
【解決手段】蓄電デバイス１００は、正極、負極、および電解液が収容された外装体１２を有する蓄電セル１０と、蓄電セル１０が収容された筐体２０と、筐体２０内に充填され、蓄電セル１０を固定する樹脂体３０と、を含む。筐体内は外装体収容領域２１と端子収容領域２２に区画される。さらに複数の蓄電セルを接続し、蓄電セル間には放熱板を設ける。
【解決手段】蓄電デバイス１００は、正極、負極、および電解液が収容された外装体１２を有する蓄電セル１０と、蓄電セル１０が収容された筐体２０と、筐体２０内に充填され、蓄電セル１０を固定する樹脂体３０と、を含む。筐体内は外装体収容領域２１と端子収容領域２２に区画される。さらに複数の蓄電セルを接続し、蓄電セル間には放熱板を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電デバイスの構成要素である蓄電セルは、例えば、シート状の正極および負極をセパレータを介して対向配置させながら所定数積層してなる電極体を、電解液とともに外装体内に密封したものである。このような密閉型蓄電セルは、例えば、アルミ材などの部材を箱状に形成してなる筐体に、収容されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２８６１０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、蓄電デバイスは、外部から衝撃が加えられる場合がある。そして、外部からの衝撃により、筐体内の蓄電セルが振動し、例えば蓄電セルの端子（正極端子および負極端子）に亀裂が入ってしまうことがあった。また、外部からの衝撃により、蓄電セルが所望の位置がずれてしまうことがあった。そのため、蓄電デバイスの信頼性が低下することがあった。
【０００５】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、高い信頼性を有する蓄電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【０００７】
［適用例１］
本発明に係る蓄電デバイスの一態様は、
正極、負極、および電解液が収容された外装体を有する蓄電セルと、
前記蓄電セルが収容された筐体と、
前記筐体内に充填され、前記蓄電セルを固定する樹脂体と、
を含む。
【０００８】
［適用例２］
適用例１において、
前記樹脂体の材質は、シリコーン樹脂であることができる。
【０００９】
［適用例３］
適用例１または２において、
前記樹脂体には、熱伝導性フィラーが分散されている、蓄電デバイス。
【００１０】
［適用例４］
適用例１ないし３のいずれか１例において、
前記蓄電セルは、
前記正極と電気的に接続され、前記外装体から延出された正極端子と、
前記負極と電気的に接続され、前記外装体から延出された負極端子と、
を有し、
前記筐体内は、
前記外装体が収容された外装体収容領域と、前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方が収容された端子収容領域と、に区画され、
前記樹脂体は、前記外装体収容領域に充填されていることができる。
【００１１】
［適用例５］
適用例１ないし４のいずれか１例において、
前記蓄電セルは、複数設けられ、
複数の前記蓄電セルは、直列に接続されており、
前記放熱板は、隣り合う前記蓄電セルの間に設けられていることができる。
【００１２】
［適用例６］
適用例１ないし５のいずれか１例において、
前記外装体の外表面に形成された放熱板を、さらに含むことができる。
【００１３】
［適用例７］
適用例６において、
前記放熱板と接合されたヒートシンクを、さらに含むことができる。
【００１４】
［適用例８］
適用例７において、
前記ヒートシンクを冷却するための冷却部を、さらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る蓄電デバイスによれば、蓄電セルは、筐体内に充填された樹脂体によって固定されている。そのため、例えば、本発明に係る蓄電デバイスに外部から衝撃が加えられたとしても、蓄電セルが振動したり、蓄電セルが所望の位置からずれたりすることを抑制できる。すなわち、蓄電セルの耐震性を向上させることができる。したがって、本発明に係る蓄電デバイスは、高い信頼性を有することができる。さらに、本発明に係る蓄電デバイスによれば、樹脂体によって、蓄電セルの耐水性や防塵性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る蓄電デバイスを模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る蓄電デバイスを模式的に示す平面図。
【図３】本実施形態に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る蓄電デバイスの蓄電セルを模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態の第２変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す平面図。
【図１０】本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図１２】本実施形態の第４変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す平面図。
【図１３】本実施形態の第４変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
１． 蓄電デバイス
まず、本実施形態に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しなら説明する。図１は、本実施形態に係る蓄電デバイス１００を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る蓄電デバイス１００を模式的に示す平面図であって、図１のＸ軸方向から見た図である。図３は、本実施形態に係る蓄電デバイス１００を模式的に示す断面図であって、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図（ＸＹ平面の断面図）である。図４は、本実施形態に係る蓄電デバイス１００を模式的に示す断面図であって、図１のＩＶ−ＩＶ線断面図（ＸＺ平面の断面図）である。
【００１９】
なお、便宜上、図１では、筐体２０を簡略化かつ透視して図示し、図２では、筐体２０の一部を透視して図示している。また、便宜上、図３および図４では、外装体１２内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
【００２０】
蓄電デバイス１００は、図１〜図４に示すように、蓄電セル１０と、筐体２０と、樹脂体３０と、を含む。
【００２１】
蓄電セル１０の形態としては、リチウムイオンキャパシタ、二次電池、電気二重層キャパシタなどを例示することができる。蓄電セル１０は、外装体１２と、正極端子１６と、負極端子１８と、を有する。
【００２２】
外装体１２は、正極、負極、および電解液を収容している。外装体１２の形状は、正極、負極、および電解液を収容することができれば特に限定されず、例えば、２枚のフィルムを張り合わせたラミネート型でもよし、箱型でもよいし、円筒型でもよい。図１〜図４の例では、外装体１２をラミネート型（ラミネートフィルム）として図示している。
【００２３】
ラミネートフィルムからなる外装体１２は、図３および図４に示すように、第１扁平面１３と、第１扁平面１３と反対を向き（図示の例では＋Ｘ方向を向き）第１扁平面１３より面積の小さい第２扁平面１４と、を有することができる。外装体１２は、例えば、凸の部分を有し、第２扁平面１４は、凸の部分を形成する面であるともいえる。第１扁平面１３と第２扁平面１４との間の距離（蓄電セル１０の厚み）は、例えば、５ｍｍ程度である。
【００２４】
ラミネートフィルムの材質としては、ポリプロピレンやナイロンなどの合成樹脂の一部を、アルミニウム箔や銅箔などの金属箔としたものなどが挙げられる。このようなフィルム状の外装体１２を用いることにより、例えば、金属等からなる硬質の外装体（金属缶等）を用いる場合に比べて、蓄電セル１０の小型化や軽量化を図ることができる。
【００２５】
正極端子１６および負極端子１８は、図２に示すように、外装体１２から延出して（突出して）設けられている。より具体的には、正極端子１６および負極端子１８は、外装体１２の密閉性を保持した状態で、外装体１２の内側から外側まで延出している。図示の例では、正極端子１６および負極端子１８は、外装体１２から互いに反対方向に延出している。より具体的には、正極端子１６は、外装体１２から−Ｙ方向に向けて延出し、負極端子１８は、外装体１２から＋Ｙ方向に向けて延出している。なお、図示はしないが、正極端子１６および負極端子１８は、ともに同じ方向（例えば−Ｙ方向）に向けて延出していてもよい。
【００２６】
正極端子１６は、外装体１２内の正極と電気的に接続されており、負極端子１８は、外装体１２内の負極と電気的に接続されている。正極端子１６の材質としては、例えば、アルミニウムが挙げられる。負極端子１８の材質としては、例えば、銅、ニッケルが挙げられる。なお、外装体１２の内部構造については、後述する。
【００２７】
筐体２０は、蓄電セル１０を収容することができる。筐体２０の形状は、蓄電セル１０を収容できれば特に限定されないが、例えば、箱型の形状を有する。図２に示す例では、筐体２０は、基部２５および蓋部２６を有し、基部２５内に蓄電セル１０を配置し、基部２５の開口を蓋部２６で塞ぐことにより、蓄電セル１０を収容している。蓋部２６には、ネジ部２７が装着されていてもよく、ネジ部２７を締緩することにより、蓋部２６が開閉されてもよい。筐体２０の材質としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス、マグネシウム、銅が挙げられる。
【００２８】
筐体２０内は、図１〜図３に示すように、例えば、仕切板２３，２４によって、外装体収容領域２１と端子収容領域２２とに区画されている。図示の例では、端子収容領域２２は、２つ設けられ、外装体収容領域２１は、２つの端子収容領域２２の間に配置されている。仕切板２３は、外装体収容領域２１と、一方の端子収容領域２２ａと、を区画している。仕切板２４は、外装体収容領域２１と、他方の端子収容領域２２ｂと、を区画している。仕切板２３，２４は、絶縁性を有することが望ましい。これにより、仮に端子１６，１８と仕切板２３，２４とが接触したとしても、リーク電流の発生を抑制することができる。
【００２９】
外装体収容領域２１には、外装体１２が収容されている。端子収容領域２２ａには、正極端子１６が収容されている。例えば、仕切板２３には、開口部（スリット部）が形成されており、正極端子１６は、外装体１２から延出し該開口部を通って、端子収容領域２２ａに収容されていてもよい。端子収容領域２２ｂには、負極端子１８が収容されている。例えば、仕切板２４には、開口部（スリット部）が形成されており、負極端子１８は、外装体１２から延出し該開口部を通って、端子収容領域２２ｂに収容されていてもよい。
【００３０】
なお、図示はしないが、正極端子１６および負極端子１８が、ともに同じ方向に向けて延出している形態では、１つの端子収容領域２２を有していてもよい。この場合、１つの端子収容領域２２に、正極端子１６および負極端子１８が収容されていてもよい。
【００３１】
樹脂体３０は、筐体２０内に充填されている。樹脂体３０は、蓄電セル１０を固定している。図示の例では、樹脂体３０は、筐体２０の外装体収容領域２１に充填されている。樹脂体３０は、端子収容領域２２には設けられていない。すなわち、外装体１２の一部は、樹脂体３０に覆われており、正極端子１６および負極端子１８は、露出している。樹脂体３０は、図４に示すように、Ｚ軸方向において外装体１２の半分以上を覆うように充填されていることが望ましい。これにより、蓄電セル１０を確実に固定することができる。 なお、図示はしないが、樹脂体３０は、端子収容領域２２にも充填されていてもよい。
【００３２】
樹脂体３０としては、低温（例えば８０℃以下）で硬化する熱硬化樹脂や、紫外線硬化樹脂などが挙げられる。より具体的な樹脂体３０の材質としては、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられるが、蓄電セル１０の発熱量が大きい場合には、伝熱性の高いシリコーン樹脂などを好ましく用いることができる。樹脂体３０には、熱伝導性フィラーが分散されていてもよい。熱伝導性フィラーの材質としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミセラミックス、銀、ニッケル、カーボン、パラジウムが挙げられる。なお、熱伝導性フィラーは、導電性を有していてもよいが、端子１６，１８間の短絡などを考慮すると、樹脂体３０全体としては、絶縁性を有していることが望ましい。
【００３３】
仮に、樹脂体が、例えば８０℃より高温で硬化する熱硬化樹脂の場合は、樹脂体の硬化の際に、熱によって蓄電セルの充放電特性が劣化する場合がある。したがって、樹脂体３０は、上記のとおり、低温で硬化する熱硬化樹脂や、紫外線硬化樹脂であることが望ましい。樹脂体３０は、筐体２０（基部２５）に蓄電セル１０を収容したのち、外装体収容領域２１に樹脂体３０の前駆体を充填させ、該前駆体を熱や紫外線で硬化させることによって形成されることができる。
【００３４】
次に、蓄電セル１０の内部構造について説明する。図５は、図３に示した本実施形態に係る蓄電デバイス１００の蓄電セル１０を示す断面図あって、蓄電セル１０の（外装体１２の）内部構造を模式的に示す断面図である。以下では、一例として、蓄電セル１０がリチウムイオンキャパシタである場合について説明する。
【００３５】
蓄電セル１０は、図５に示すように、外装体１２に収容された電極積層体５および電解液（図示せず）を有する。図示の例では、電極積層体５および電解液は、第１ラミネートフィルム１２ａと第２ラミネートフィルム１２ｂとからなる外装体１２内に収容されている。
【００３６】
電極積層体５は、電解液に浸漬されている。電極積層体５は、正極１と、負極２と、リチウム極３と、セパレータ４と、を有する。正極１、負極２、リチウム極３、およびセパレータ４は、シート状の形状を有する。図示の例では、電極積層体５は、第１ラミネートフィルム１２ａの内側の底面から、リチウム極３、負極２、正極１、負極２、正極１、負極２、リチウム極３の順で積層され、極と極との間、および極とラミネートフィルムとの間にセパレータ４を介することによって構成されている。電極積層体５において、正極１および負極２は、それぞれ並列に接続されている。
【００３７】
なお、正極１および負極２の数は、特に限定されない。同様に、リチウム極３の数および設置場所も特に限定されない。また、電極積層体５の形態は、図示の例に限定されず、例えば、正極、負極、リチウム極、およびセパレータを重ねて積層シートを形成し、該積層シートを捲回させてなる捲回構造体でもよい。
【００３８】
正極１は、正極集電体１ａと、正極活物質層１ｂと、を有する。正極集電体１ａとしては、多孔性の金属箔を用いることができる。正極集電体１ａの材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレスが挙げられる。正極集電体１ａの厚みは、例えば、１５μｍ以上５０μｍ以下である。正極集電体１ａは、正極リード６を介して、正極端子１６に接続されている。
【００３９】
正極活物質層１ｂは、正極集電体１ａに形成されている。図示の例では、正極活物質層１ｂは、正極集電体１ａの両面に形成されているが、片面にのみ形成されていてもよい。正極活物質層１ｂの厚みは、例えば、６０μｍ以上９０μｍ以下である。
【００４０】
正極活物質層１ｂは、正極活物質を含有している。正極活物質は、ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ６−）や、テトラフルオロボレート（ＢＦ４−）のようなアニオンを可逆的に担持できる物質である。より具体的には、正極活物質としては、活性炭、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であるポリアセン系物質（ＰＡＳ）が挙げられる。
【００４１】
正極活物質層１ｂの形成方法としては、まず、正極活物質粉末およびバインダーを、水系媒体または有機溶媒中に分散してスラリーを調整する。必要に応じて、導電性粉末を混入させてもよい。次に、調整したスラリーを正極集電体１ａの表面に塗布して乾燥させる。このようにして、正極活物質層１ｂを得ることをできる。
【００４２】
負極２は、負極集電体２ａと、負極活物質層２ｂと、を有する。負極集電体２ａとしては、多孔性の金属箔を用いることができる。負極集電体２ａの材質としては、例えば、銅、ステンレス、ニッケルが挙げられる。負極集電体２ａの厚みは、例えば、１０μｍ以上５０μｍ以下である。負極集電体２ａは、負極リード７を介して、負極端子１８に接続されている。
【００４３】
負極活物質層２ｂは、負極集電体２ａに形成されている。図示の例では、負極活物質層２ｂは、負極集電体２ａの両面に形成されているが、片面にのみ形成されていてもよい。負極活物質層２ｂの厚みは、例えば、２０μｍ以上５０μｍ以下である。
【００４４】
負極活物質層２ｂは、負極活物質を含有している。負極活物質は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵できる物質である。より具体的には、負極活物質としては、黒鉛（グラファイト）、難黒鉛化炭素（ハードカーボン）、もしくはそれらの粉砕品が挙げられる。
【００４５】
負極活物質層２ｂの形成方法としては、まず、負極活物質粉末およびバインダーを、水系媒体または有機溶媒中に分散してスラリーを調整する。必要に応じて、導電性粉末を混入させてもよい。次に、調整したスラリーを負極集電体２ａの表面に塗布して乾燥させる。このようにして、負極活物質層２ｂを得ることをできる。
【００４６】
リチウム極３は、リチウム極集電体３ａと、リチウム箔３ｂと、を有する。リチウム極集電体３ａとしては、多孔性の金属箔を用いることができる。リチウム極集電体３ａの材質としては、例えば、銅、ステンレスが挙げられる。リチウム極集電体３ａの厚みは、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下である。
【００４７】
リチウム箔３ｂは、例えば、リチウム極集電体３ａの一方の面に圧着されている。リチウム箔３ｂの材質は、リチウムである。リチウム箔３ｂは、リチウムイオンの供給源として機能することができる。すなわち、リチウム極集電体３ａと負極集電体２ａとを負極リード７を介して接続させて短絡させることにより、リチウム箔３ｂは、電解液に溶解してリチウムイオンとなることができる。そして、リチウムイオンは、電気化学的に電解液を介して負極活物質層２ｂにドープ（「プレドープ」ともいえる）される。その結果、負極２の電位を下げることができる。リチウム箔３ｂの厚みは、例えば、５０μｍ以上３００μｍ以下である。
【００４８】
なお、リチウム箔３ｂは、プレドープによって、例えば完全に電解液に溶解するが、図示の例では、便宜上、電解液の図示を省略し、電解液に溶解する前のリチウム箔３ｂを図示している。
【００４９】
電解液としては、リチウム塩を電解質とする非プロトン性有機溶媒電解質溶液を用いる。非プロトン性有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホランなどが挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎなどが挙げられる。
【００５０】
本実施形態に係る蓄電デバイス１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５１】
蓄電デバイス１００によれば、蓄電セル１０は、筐体２０内に充填された樹脂体３０によって固定されている。そのため、例えば、蓄電デバイス１００に外部から衝撃が加えられたとしても、蓄電セル１０が振動したり、蓄電セル１０が所望の位置からずれたりすることを抑制できる。すなわち、蓄電セル１０の耐震性を向上させることができる。したがって、蓄電デバイス１００は、高い信頼性を有することができる。さらに、蓄電デバイス１００によれば、樹脂体３０によって、蓄電セル１０の耐水性や防塵性を向上させることができる。
【００５２】
蓄電デバイス１００によれば、樹脂体３０の材質は、シリコーン樹脂であることができる。そのため、蓄電セル１０を高温（例えば８０℃より高温）に曝すことなく、樹脂体３０の前駆体を硬化させることができる。したがって、熱によって蓄電セル１０の充放電特性が劣化することを抑制することができる。
【００５３】
蓄電デバイス１００によれば、樹脂体３０には、熱導電性フィラーが分散されていることができる。これにより、樹脂体３０の放熱性を向上させることができる。したがって、蓄電セル１０が発熱して高温となることを抑制することができる。例えば、樹脂体３０の量および熱導電性フィラーの量を調整することにより、蓄電デバイス１００の放熱性を設計することもできる。
【００５４】
蓄電デバイス１００によれば、筐体２０内は、外装体１２が収容された外装体収容領域２１と、正極端子１６および負極端子１８の少なくとも一方が収容された端子収容領域２２と、に区画され、樹脂体３０は、外装体収容領域２１に充填されていることができる。そのため、正極端子１６および負極端子１８は、樹脂体３０に覆われておらず露出している。したがって、正極端子１６および負極端子１８と、外部の端子（図示せず）と、を容易に接続することができ、蓄電デバイス１００の利便性を向上させることができる。
【００５５】
２． 変形例
２．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイス２００を模式的に示す断面図であって、図３に対応している。図７は、本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイス２００を模式的に示す断面図であって、図４に対応している。なお、図６および図７では、便宜上、外装体１２内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
【００５６】
以下、本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイス２００において、本実施形態に係る蓄電デバイス１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
蓄電デバイス１００の例では、図３および図４に示すように、１つの蓄電セル１０を有していた。これに対し、蓄電デバイス２００は、図６および図７に示すように、複数の蓄電セル１０を有する。図示の例では、蓄電デバイス１０は、４つ設けられているが、その数は特に限定されず、蓄電デバイス２００の用途に応じて適宜変更することができる。複数の蓄電デバイス１０は、樹脂体３０によって固定されている。
【００５８】
図示の例では、複数の蓄電セル１０は、Ｘ軸方向に沿って積層されている。隣り合う蓄電セル１０は、互いに接していてもよい。これにより、蓄電デバイス２００全体の小型化を図ることができる。隣り合う蓄電セル１０は、例えば、第１扁平面１３と第２扁平面１４とが対向するように、配置されている。図示はしないが、隣り合う蓄電セル１０は、第１扁平面１３同士、または第２扁平面１４同士が対向するように配置されていてもよい。
【００５９】
図６に示す例では、隣り合う蓄電セル１０の正極端子１６および負極端子１８は、配線１７を介して接続され、複数の蓄電セル１０は、直列に接続されている。図示はしないが、蓄電デバイス２００の用途に応じて、複数の蓄電セル１０は、並列に接続されてもよい。
【００６０】
蓄電デバイス２００によれば、例えば蓄電デバイス１００に比べて、高エネルギー化を図ることができる。さらに、蓄電デバイス２００によれば、樹脂体３０に熱伝導性フィラーが分散されている場合には、樹脂体３０は高い熱伝導率を有することができるため、複数の蓄電セル１０の温度の均一化を図ることができる。すなわち、複数の蓄電セル１０を熱的に連結することができる。これにより、複数の蓄電セル１０の劣化速度や充放電特性の差を小さくすることができ、蓄電デバイス２００は、高い信頼性を有することができる。
【００６１】
２．２． 第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態の第２変形例に係る蓄電デバイス３００を模式的に示す斜視図であって、図４および図７に対応している。なお、図８では、便宜上、外装体１２内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
【００６２】
以下、本実施形態の第２変形例に係る蓄電デバイス３００において、本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイス２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、後述する本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイス４００についても、同様である。
【００６３】
蓄電デバイス２００の例では、図７に示すように、樹脂体３０は、Ｚ軸方向において外装体１２の半分程度を覆うように充填されていた。これに対し、蓄電デイバス３００では、図８に示すように、樹脂体３０は、外装体１２の外表面が露出しないように外装体１２の外表面を覆っている。すなわち、図８に示すようにＹ軸方向から平面視して、外装体１２は、樹脂体３０の外周の内側に位置している。図示の例では、筐体２０の外装体収容領域２１は、樹脂体３０で満たされている。
【００６４】
蓄電デバイス３００によれば、蓄電デバイス２００の例に比べて、より確実に蓄電セル１０を固定することができる。さらに、蓄電デバイス３００によれば、蓄電セル１０の耐水性や防塵性をより向上させることができる。また、蓄電セル１０が安全弁を備える場合には、安全弁が作動しても電解液の飛散を抑制することができ、蓄電デバイスを安定的に動作させることができる。
【００６５】
２．３． 第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイス４００を模式的に示す平面図であって、図２に対応している。図１０は、本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイス４００を模式的に示す断面図であって、図３および図６に対応している。図１１は、本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイス４００を模式的に示す断面図であって、図４，７，８に対応している。なお、図９では、筐体２０の一部を透視して図示している。また、便宜上、図１０および図１１では、外装体１２内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
【００６６】
蓄電デバイス４００は、図９〜図１１に示すように、放熱板４０と、ヒートシンク５０と、を含むことができる。
【００６７】
放熱板４０は、外装体１２の外表面に形成されている。蓄電セル１０と放熱板４０とは、図１０および図１１に示すように、Ｘ軸方向に沿って、交互に積層されていてもよい。図示の例では、４つの蓄電セル１０の各々を挟むように５つの放熱板４０が設けられている。隣り合う蓄電セル１０の間に設けられた放熱板４０は、一方の蓄電セル１０の第１扁平面１３と、他方の蓄電セル１０の第２扁平面１４と、に接合されていてもよい。放熱板４０と蓄電セル１０との接合は、例えば接着剤を用いて行われる。接着剤としては、例えば、粘着性および熱伝熱率が高く、熱抵抗の低い、アクリル系熱伝導シートや、アクリル接着剤付グラファイトシートを用いることができる。
【００６８】
放熱板４０としては、熱伝導率の高い材料を用いることができる。具体的に放熱板４０の材質としては、アルミニウム、銅が挙げられる。放熱板４０は、蓄電セル１０において発生した熱を、放熱させながら、ヒートシンク５０に伝熱させることができる。すなわち、放熱板４０は、伝熱板としての機能を有することができる。
【００６９】
放熱板４０は、例えば、Ｘ軸方向を厚み方向とする板状の形状を有し、その厚みは、０．２ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。放熱板４０のＹ軸方向の長さは、例えば、１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、放熱板４０のＺ軸方向の長さは、例えば、１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。
【００７０】
放熱板４０は、図９および図１１に示すように、端部４２を有することができる。端部４２は、放熱板４０のＺ軸方向における端部である。端部４２は、例えば、放熱板４０の端部４２以外の部分に比べて、大きな厚みを有することができる。すなわち、端部４２は、Ｘ軸方向の長さが大きい。これにより、ヒートシンク５０との接合面積を大きくすることができる。端部４２は、放熱板４０のヒートシンク５０と接合されている部分であるともいえる。
【００７１】
ヒートシンク５０は、放熱板４０と接合されている。図１１に示すように、放熱板４０が複数設けられている場合は、ヒートシンク５０は、複数の放熱板４０と接合されていてもよい。より具体的には、複数の放熱板４０は、Ｚ軸方向に沿って延出されて、放熱板４０の端部４２においてヒートシンク５０と接合されている。図示の例では、ヒートシンク５０は、全ての放熱板４０と接合されている。蓄電セル１０において発生した熱は、放熱板４０をＺ軸方向に伝わり、端部４２からヒートシンク５０へ伝熱されて、ヒートシンク５０から放熱されることができる。ヒートシンク５０の材質としては、例えば、アルミニウム、銅が挙げられる。
【００７２】
ヒートシンク５０と放熱板４０との接合は、特に限定されないが、例えば、予め、ヒートシンク５０および放熱板４０の端部４２に複数の穴（図示せず）を設け、ヒートシンク５０の穴と端部４２の穴とが重なるように両者を配置したのち、該穴径（直径）より外径の大きいノックピン（図示せず）を圧入することにより行うことができる。ノックピンは、塑性変形しながら穴に挿入されるため、ノックピンと穴との間に空隙が生じず、ヒートシンク５０と放熱板４０と間の熱抵抗を小さくすることができる。これにより、放熱板４０に伝わった蓄電セル１０の熱を、効率よくヒートシンク５０から放熱することができる。さらに、ヒートシンク５０と端部４２との間に、シリコングリスや銀入りペースト等の高い伝熱特性を示す材料を塗布して、放熱板４０とヒートシンク５０等との間の空隙を充填してもよい。これにより、放熱板４０とヒートシンク５０等との間の熱抵抗を小さくすることができる。
【００７３】
ヒートシンク５０は、例えば、直方体の一面に複数の凹部を形成してなる凸部５２を有する。凸部５２は、ヒートシンク５０の放熱板４０と接合された面と反対側の面に形成されている。凸部５２の数は、特に限定されない。凸部５２により、ヒートシンク５０の表面積を大きくすることができ、放熱性を向上させることができる。
【００７４】
蓄電デバイス４００によれば、蓄電デバイス３００の例に比べて、放熱性を向上させることができる。さらに、複数の放熱板４０をヒートシンク５０に接続させることができるので、複数の放熱板４０を熱的に連結することができる。これにより、複数の蓄電セル１０の温度差を、さらに小さくすることができる。その結果、蓄電セル１０の劣化速度や充放電特性の差を小さくすることができる。
【００７５】
なお、図示はしないが、ヒートシンク５０は、複数設けられていてもよい。例えば、Ｚ軸方向において、放熱板４０を挟むように、２つのヒートシンク５０が対向配置されていてもよい。このような形態においても、複数の蓄電セル１０の温度の均一化を考慮すると、２つのヒートシンク５０の各々は、複数の放熱板４０と接合されていることが望ましい。
【００７６】
２．４． 第４変形例
次に、本実施形態の第４変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図１２は、本実施形態の第４変形例に係る蓄電デバイス５００を模式的に示す平面図であって、図２および図９に対応している。図１３は、本実施形態の第４変形例に係る蓄電デバイス５００を模式的に示す平面図であって、図１２のＹ軸方向から見た図である。なお、図１２では、筐体２０の一部を透視して図示している。
【００７７】
以下、本実施形態の第４変形例に係る蓄電デバイス５００において、本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイス４００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
蓄電デバイス５００は、図１２および図１３に示すように、冷却部６０を有する。冷却部６０としては、ヒートシンク５０を冷却することができれば、その形態は特に限定されないが、例えば、冷却ファンを用いることができる。冷却部６０の配置は、例えば、ヒートシンク５０の凸部５２に直接送風できるように、ヒートシンク５０に接続されている。これにより、ヒートシンク５０は、より効率よく放熱することができる。図示はしないが、冷却部６０は、複数設けられていてもよい。
【００７９】
蓄電デバイス５００によれば、例えば蓄電デバイス４００に比べて、放熱性を向上させることができる。
【００８０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明は、上述した各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。また、本発明は、例えば、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００８１】
１ 正極、１ａ 正極集電体、１ｂ 正極活物質層、２ 負極、２ａ 負極集電体、
２ｂ 負極活物質層、３ リチウム極、３ａ リチウム極集電体、３ｂ リチウム箔、
４ セパレータ、５ 電極積層体、６ 正極リード、７ 負極リード、１０ 蓄電セル、
１２ 外装体、１２ａ 第１ラミネートフィルム、１２ｂ 第２ラミネートフィルム、
１３ 第１扁平面、１４ 第２扁平面、１６ 正極端子、１７ 配線、１８ 負極端子、
２０ 筐体、２１ 外装体収容領域、２２ 端子収容領域、２３ 仕切板、
２４ 仕切板、２５ 基部、２６ 蓋部、２７ ネジ部、３０ 樹脂体、４０ 放熱板、
４２ 端部、５０ ヒートシンク、６０ 冷却部、１００〜５００ 蓄電デバイス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電デバイスの構成要素である蓄電セルは、例えば、シート状の正極および負極をセパレータを介して対向配置させながら所定数積層してなる電極体を、電解液とともに外装体内に密封したものである。このような密閉型蓄電セルは、例えば、アルミ材などの部材を箱状に形成してなる筐体に、収容されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２８６１０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、蓄電デバイスは、外部から衝撃が加えられる場合がある。そして、外部からの衝撃により、筐体内の蓄電セルが振動し、例えば蓄電セルの端子（正極端子および負極端子）に亀裂が入ってしまうことがあった。また、外部からの衝撃により、蓄電セルが所望の位置がずれてしまうことがあった。そのため、蓄電デバイスの信頼性が低下することがあった。
【０００５】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、高い信頼性を有する蓄電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【０００７】
［適用例１］
本発明に係る蓄電デバイスの一態様は、
正極、負極、および電解液が収容された外装体を有する蓄電セルと、
前記蓄電セルが収容された筐体と、
前記筐体内に充填され、前記蓄電セルを固定する樹脂体と、
を含む。
【０００８】
［適用例２］
適用例１において、
前記樹脂体の材質は、シリコーン樹脂であることができる。
【０００９】
［適用例３］
適用例１または２において、
前記樹脂体には、熱伝導性フィラーが分散されている、蓄電デバイス。
【００１０】
［適用例４］
適用例１ないし３のいずれか１例において、
前記蓄電セルは、
前記正極と電気的に接続され、前記外装体から延出された正極端子と、
前記負極と電気的に接続され、前記外装体から延出された負極端子と、
を有し、
前記筐体内は、
前記外装体が収容された外装体収容領域と、前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方が収容された端子収容領域と、に区画され、
前記樹脂体は、前記外装体収容領域に充填されていることができる。
【００１１】
［適用例５］
適用例１ないし４のいずれか１例において、
前記蓄電セルは、複数設けられ、
複数の前記蓄電セルは、直列に接続されており、
前記放熱板は、隣り合う前記蓄電セルの間に設けられていることができる。
【００１２】
［適用例６］
適用例１ないし５のいずれか１例において、
前記外装体の外表面に形成された放熱板を、さらに含むことができる。
【００１３】
［適用例７］
適用例６において、
前記放熱板と接合されたヒートシンクを、さらに含むことができる。
【００１４】
［適用例８］
適用例７において、
前記ヒートシンクを冷却するための冷却部を、さらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る蓄電デバイスによれば、蓄電セルは、筐体内に充填された樹脂体によって固定されている。そのため、例えば、本発明に係る蓄電デバイスに外部から衝撃が加えられたとしても、蓄電セルが振動したり、蓄電セルが所望の位置からずれたりすることを抑制できる。すなわち、蓄電セルの耐震性を向上させることができる。したがって、本発明に係る蓄電デバイスは、高い信頼性を有することができる。さらに、本発明に係る蓄電デバイスによれば、樹脂体によって、蓄電セルの耐水性や防塵性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る蓄電デバイスを模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る蓄電デバイスを模式的に示す平面図。
【図３】本実施形態に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図４】本実施形態に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る蓄電デバイスの蓄電セルを模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態の第２変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す平面図。
【図１０】本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す断面図。
【図１２】本実施形態の第４変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す平面図。
【図１３】本実施形態の第４変形例に係る蓄電デバイスを模式的に示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
１． 蓄電デバイス
まず、本実施形態に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しなら説明する。図１は、本実施形態に係る蓄電デバイス１００を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る蓄電デバイス１００を模式的に示す平面図であって、図１のＸ軸方向から見た図である。図３は、本実施形態に係る蓄電デバイス１００を模式的に示す断面図であって、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図（ＸＹ平面の断面図）である。図４は、本実施形態に係る蓄電デバイス１００を模式的に示す断面図であって、図１のＩＶ−ＩＶ線断面図（ＸＺ平面の断面図）である。
【００１９】
なお、便宜上、図１では、筐体２０を簡略化かつ透視して図示し、図２では、筐体２０の一部を透視して図示している。また、便宜上、図３および図４では、外装体１２内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
【００２０】
蓄電デバイス１００は、図１〜図４に示すように、蓄電セル１０と、筐体２０と、樹脂体３０と、を含む。
【００２１】
蓄電セル１０の形態としては、リチウムイオンキャパシタ、二次電池、電気二重層キャパシタなどを例示することができる。蓄電セル１０は、外装体１２と、正極端子１６と、負極端子１８と、を有する。
【００２２】
外装体１２は、正極、負極、および電解液を収容している。外装体１２の形状は、正極、負極、および電解液を収容することができれば特に限定されず、例えば、２枚のフィルムを張り合わせたラミネート型でもよし、箱型でもよいし、円筒型でもよい。図１〜図４の例では、外装体１２をラミネート型（ラミネートフィルム）として図示している。
【００２３】
ラミネートフィルムからなる外装体１２は、図３および図４に示すように、第１扁平面１３と、第１扁平面１３と反対を向き（図示の例では＋Ｘ方向を向き）第１扁平面１３より面積の小さい第２扁平面１４と、を有することができる。外装体１２は、例えば、凸の部分を有し、第２扁平面１４は、凸の部分を形成する面であるともいえる。第１扁平面１３と第２扁平面１４との間の距離（蓄電セル１０の厚み）は、例えば、５ｍｍ程度である。
【００２４】
ラミネートフィルムの材質としては、ポリプロピレンやナイロンなどの合成樹脂の一部を、アルミニウム箔や銅箔などの金属箔としたものなどが挙げられる。このようなフィルム状の外装体１２を用いることにより、例えば、金属等からなる硬質の外装体（金属缶等）を用いる場合に比べて、蓄電セル１０の小型化や軽量化を図ることができる。
【００２５】
正極端子１６および負極端子１８は、図２に示すように、外装体１２から延出して（突出して）設けられている。より具体的には、正極端子１６および負極端子１８は、外装体１２の密閉性を保持した状態で、外装体１２の内側から外側まで延出している。図示の例では、正極端子１６および負極端子１８は、外装体１２から互いに反対方向に延出している。より具体的には、正極端子１６は、外装体１２から−Ｙ方向に向けて延出し、負極端子１８は、外装体１２から＋Ｙ方向に向けて延出している。なお、図示はしないが、正極端子１６および負極端子１８は、ともに同じ方向（例えば−Ｙ方向）に向けて延出していてもよい。
【００２６】
正極端子１６は、外装体１２内の正極と電気的に接続されており、負極端子１８は、外装体１２内の負極と電気的に接続されている。正極端子１６の材質としては、例えば、アルミニウムが挙げられる。負極端子１８の材質としては、例えば、銅、ニッケルが挙げられる。なお、外装体１２の内部構造については、後述する。
【００２７】
筐体２０は、蓄電セル１０を収容することができる。筐体２０の形状は、蓄電セル１０を収容できれば特に限定されないが、例えば、箱型の形状を有する。図２に示す例では、筐体２０は、基部２５および蓋部２６を有し、基部２５内に蓄電セル１０を配置し、基部２５の開口を蓋部２６で塞ぐことにより、蓄電セル１０を収容している。蓋部２６には、ネジ部２７が装着されていてもよく、ネジ部２７を締緩することにより、蓋部２６が開閉されてもよい。筐体２０の材質としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス、マグネシウム、銅が挙げられる。
【００２８】
筐体２０内は、図１〜図３に示すように、例えば、仕切板２３，２４によって、外装体収容領域２１と端子収容領域２２とに区画されている。図示の例では、端子収容領域２２は、２つ設けられ、外装体収容領域２１は、２つの端子収容領域２２の間に配置されている。仕切板２３は、外装体収容領域２１と、一方の端子収容領域２２ａと、を区画している。仕切板２４は、外装体収容領域２１と、他方の端子収容領域２２ｂと、を区画している。仕切板２３，２４は、絶縁性を有することが望ましい。これにより、仮に端子１６，１８と仕切板２３，２４とが接触したとしても、リーク電流の発生を抑制することができる。
【００２９】
外装体収容領域２１には、外装体１２が収容されている。端子収容領域２２ａには、正極端子１６が収容されている。例えば、仕切板２３には、開口部（スリット部）が形成されており、正極端子１６は、外装体１２から延出し該開口部を通って、端子収容領域２２ａに収容されていてもよい。端子収容領域２２ｂには、負極端子１８が収容されている。例えば、仕切板２４には、開口部（スリット部）が形成されており、負極端子１８は、外装体１２から延出し該開口部を通って、端子収容領域２２ｂに収容されていてもよい。
【００３０】
なお、図示はしないが、正極端子１６および負極端子１８が、ともに同じ方向に向けて延出している形態では、１つの端子収容領域２２を有していてもよい。この場合、１つの端子収容領域２２に、正極端子１６および負極端子１８が収容されていてもよい。
【００３１】
樹脂体３０は、筐体２０内に充填されている。樹脂体３０は、蓄電セル１０を固定している。図示の例では、樹脂体３０は、筐体２０の外装体収容領域２１に充填されている。樹脂体３０は、端子収容領域２２には設けられていない。すなわち、外装体１２の一部は、樹脂体３０に覆われており、正極端子１６および負極端子１８は、露出している。樹脂体３０は、図４に示すように、Ｚ軸方向において外装体１２の半分以上を覆うように充填されていることが望ましい。これにより、蓄電セル１０を確実に固定することができる。 なお、図示はしないが、樹脂体３０は、端子収容領域２２にも充填されていてもよい。
【００３２】
樹脂体３０としては、低温（例えば８０℃以下）で硬化する熱硬化樹脂や、紫外線硬化樹脂などが挙げられる。より具体的な樹脂体３０の材質としては、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられるが、蓄電セル１０の発熱量が大きい場合には、伝熱性の高いシリコーン樹脂などを好ましく用いることができる。樹脂体３０には、熱伝導性フィラーが分散されていてもよい。熱伝導性フィラーの材質としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、窒化ホウ素、窒化アルミセラミックス、銀、ニッケル、カーボン、パラジウムが挙げられる。なお、熱伝導性フィラーは、導電性を有していてもよいが、端子１６，１８間の短絡などを考慮すると、樹脂体３０全体としては、絶縁性を有していることが望ましい。
【００３３】
仮に、樹脂体が、例えば８０℃より高温で硬化する熱硬化樹脂の場合は、樹脂体の硬化の際に、熱によって蓄電セルの充放電特性が劣化する場合がある。したがって、樹脂体３０は、上記のとおり、低温で硬化する熱硬化樹脂や、紫外線硬化樹脂であることが望ましい。樹脂体３０は、筐体２０（基部２５）に蓄電セル１０を収容したのち、外装体収容領域２１に樹脂体３０の前駆体を充填させ、該前駆体を熱や紫外線で硬化させることによって形成されることができる。
【００３４】
次に、蓄電セル１０の内部構造について説明する。図５は、図３に示した本実施形態に係る蓄電デバイス１００の蓄電セル１０を示す断面図あって、蓄電セル１０の（外装体１２の）内部構造を模式的に示す断面図である。以下では、一例として、蓄電セル１０がリチウムイオンキャパシタである場合について説明する。
【００３５】
蓄電セル１０は、図５に示すように、外装体１２に収容された電極積層体５および電解液（図示せず）を有する。図示の例では、電極積層体５および電解液は、第１ラミネートフィルム１２ａと第２ラミネートフィルム１２ｂとからなる外装体１２内に収容されている。
【００３６】
電極積層体５は、電解液に浸漬されている。電極積層体５は、正極１と、負極２と、リチウム極３と、セパレータ４と、を有する。正極１、負極２、リチウム極３、およびセパレータ４は、シート状の形状を有する。図示の例では、電極積層体５は、第１ラミネートフィルム１２ａの内側の底面から、リチウム極３、負極２、正極１、負極２、正極１、負極２、リチウム極３の順で積層され、極と極との間、および極とラミネートフィルムとの間にセパレータ４を介することによって構成されている。電極積層体５において、正極１および負極２は、それぞれ並列に接続されている。
【００３７】
なお、正極１および負極２の数は、特に限定されない。同様に、リチウム極３の数および設置場所も特に限定されない。また、電極積層体５の形態は、図示の例に限定されず、例えば、正極、負極、リチウム極、およびセパレータを重ねて積層シートを形成し、該積層シートを捲回させてなる捲回構造体でもよい。
【００３８】
正極１は、正極集電体１ａと、正極活物質層１ｂと、を有する。正極集電体１ａとしては、多孔性の金属箔を用いることができる。正極集電体１ａの材質としては、例えば、アルミニウム、ステンレスが挙げられる。正極集電体１ａの厚みは、例えば、１５μｍ以上５０μｍ以下である。正極集電体１ａは、正極リード６を介して、正極端子１６に接続されている。
【００３９】
正極活物質層１ｂは、正極集電体１ａに形成されている。図示の例では、正極活物質層１ｂは、正極集電体１ａの両面に形成されているが、片面にのみ形成されていてもよい。正極活物質層１ｂの厚みは、例えば、６０μｍ以上９０μｍ以下である。
【００４０】
正極活物質層１ｂは、正極活物質を含有している。正極活物質は、ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ６−）や、テトラフルオロボレート（ＢＦ４−）のようなアニオンを可逆的に担持できる物質である。より具体的には、正極活物質としては、活性炭、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であるポリアセン系物質（ＰＡＳ）が挙げられる。
【００４１】
正極活物質層１ｂの形成方法としては、まず、正極活物質粉末およびバインダーを、水系媒体または有機溶媒中に分散してスラリーを調整する。必要に応じて、導電性粉末を混入させてもよい。次に、調整したスラリーを正極集電体１ａの表面に塗布して乾燥させる。このようにして、正極活物質層１ｂを得ることをできる。
【００４２】
負極２は、負極集電体２ａと、負極活物質層２ｂと、を有する。負極集電体２ａとしては、多孔性の金属箔を用いることができる。負極集電体２ａの材質としては、例えば、銅、ステンレス、ニッケルが挙げられる。負極集電体２ａの厚みは、例えば、１０μｍ以上５０μｍ以下である。負極集電体２ａは、負極リード７を介して、負極端子１８に接続されている。
【００４３】
負極活物質層２ｂは、負極集電体２ａに形成されている。図示の例では、負極活物質層２ｂは、負極集電体２ａの両面に形成されているが、片面にのみ形成されていてもよい。負極活物質層２ｂの厚みは、例えば、２０μｍ以上５０μｍ以下である。
【００４４】
負極活物質層２ｂは、負極活物質を含有している。負極活物質は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵できる物質である。より具体的には、負極活物質としては、黒鉛（グラファイト）、難黒鉛化炭素（ハードカーボン）、もしくはそれらの粉砕品が挙げられる。
【００４５】
負極活物質層２ｂの形成方法としては、まず、負極活物質粉末およびバインダーを、水系媒体または有機溶媒中に分散してスラリーを調整する。必要に応じて、導電性粉末を混入させてもよい。次に、調整したスラリーを負極集電体２ａの表面に塗布して乾燥させる。このようにして、負極活物質層２ｂを得ることをできる。
【００４６】
リチウム極３は、リチウム極集電体３ａと、リチウム箔３ｂと、を有する。リチウム極集電体３ａとしては、多孔性の金属箔を用いることができる。リチウム極集電体３ａの材質としては、例えば、銅、ステンレスが挙げられる。リチウム極集電体３ａの厚みは、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下である。
【００４７】
リチウム箔３ｂは、例えば、リチウム極集電体３ａの一方の面に圧着されている。リチウム箔３ｂの材質は、リチウムである。リチウム箔３ｂは、リチウムイオンの供給源として機能することができる。すなわち、リチウム極集電体３ａと負極集電体２ａとを負極リード７を介して接続させて短絡させることにより、リチウム箔３ｂは、電解液に溶解してリチウムイオンとなることができる。そして、リチウムイオンは、電気化学的に電解液を介して負極活物質層２ｂにドープ（「プレドープ」ともいえる）される。その結果、負極２の電位を下げることができる。リチウム箔３ｂの厚みは、例えば、５０μｍ以上３００μｍ以下である。
【００４８】
なお、リチウム箔３ｂは、プレドープによって、例えば完全に電解液に溶解するが、図示の例では、便宜上、電解液の図示を省略し、電解液に溶解する前のリチウム箔３ｂを図示している。
【００４９】
電解液としては、リチウム塩を電解質とする非プロトン性有機溶媒電解質溶液を用いる。非プロトン性有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホランなどが挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎなどが挙げられる。
【００５０】
本実施形態に係る蓄電デバイス１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５１】
蓄電デバイス１００によれば、蓄電セル１０は、筐体２０内に充填された樹脂体３０によって固定されている。そのため、例えば、蓄電デバイス１００に外部から衝撃が加えられたとしても、蓄電セル１０が振動したり、蓄電セル１０が所望の位置からずれたりすることを抑制できる。すなわち、蓄電セル１０の耐震性を向上させることができる。したがって、蓄電デバイス１００は、高い信頼性を有することができる。さらに、蓄電デバイス１００によれば、樹脂体３０によって、蓄電セル１０の耐水性や防塵性を向上させることができる。
【００５２】
蓄電デバイス１００によれば、樹脂体３０の材質は、シリコーン樹脂であることができる。そのため、蓄電セル１０を高温（例えば８０℃より高温）に曝すことなく、樹脂体３０の前駆体を硬化させることができる。したがって、熱によって蓄電セル１０の充放電特性が劣化することを抑制することができる。
【００５３】
蓄電デバイス１００によれば、樹脂体３０には、熱導電性フィラーが分散されていることができる。これにより、樹脂体３０の放熱性を向上させることができる。したがって、蓄電セル１０が発熱して高温となることを抑制することができる。例えば、樹脂体３０の量および熱導電性フィラーの量を調整することにより、蓄電デバイス１００の放熱性を設計することもできる。
【００５４】
蓄電デバイス１００によれば、筐体２０内は、外装体１２が収容された外装体収容領域２１と、正極端子１６および負極端子１８の少なくとも一方が収容された端子収容領域２２と、に区画され、樹脂体３０は、外装体収容領域２１に充填されていることができる。そのため、正極端子１６および負極端子１８は、樹脂体３０に覆われておらず露出している。したがって、正極端子１６および負極端子１８と、外部の端子（図示せず）と、を容易に接続することができ、蓄電デバイス１００の利便性を向上させることができる。
【００５５】
２． 変形例
２．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイス２００を模式的に示す断面図であって、図３に対応している。図７は、本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイス２００を模式的に示す断面図であって、図４に対応している。なお、図６および図７では、便宜上、外装体１２内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
【００５６】
以下、本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイス２００において、本実施形態に係る蓄電デバイス１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
蓄電デバイス１００の例では、図３および図４に示すように、１つの蓄電セル１０を有していた。これに対し、蓄電デバイス２００は、図６および図７に示すように、複数の蓄電セル１０を有する。図示の例では、蓄電デバイス１０は、４つ設けられているが、その数は特に限定されず、蓄電デバイス２００の用途に応じて適宜変更することができる。複数の蓄電デバイス１０は、樹脂体３０によって固定されている。
【００５８】
図示の例では、複数の蓄電セル１０は、Ｘ軸方向に沿って積層されている。隣り合う蓄電セル１０は、互いに接していてもよい。これにより、蓄電デバイス２００全体の小型化を図ることができる。隣り合う蓄電セル１０は、例えば、第１扁平面１３と第２扁平面１４とが対向するように、配置されている。図示はしないが、隣り合う蓄電セル１０は、第１扁平面１３同士、または第２扁平面１４同士が対向するように配置されていてもよい。
【００５９】
図６に示す例では、隣り合う蓄電セル１０の正極端子１６および負極端子１８は、配線１７を介して接続され、複数の蓄電セル１０は、直列に接続されている。図示はしないが、蓄電デバイス２００の用途に応じて、複数の蓄電セル１０は、並列に接続されてもよい。
【００６０】
蓄電デバイス２００によれば、例えば蓄電デバイス１００に比べて、高エネルギー化を図ることができる。さらに、蓄電デバイス２００によれば、樹脂体３０に熱伝導性フィラーが分散されている場合には、樹脂体３０は高い熱伝導率を有することができるため、複数の蓄電セル１０の温度の均一化を図ることができる。すなわち、複数の蓄電セル１０を熱的に連結することができる。これにより、複数の蓄電セル１０の劣化速度や充放電特性の差を小さくすることができ、蓄電デバイス２００は、高い信頼性を有することができる。
【００６１】
２．２． 第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態の第２変形例に係る蓄電デバイス３００を模式的に示す斜視図であって、図４および図７に対応している。なお、図８では、便宜上、外装体１２内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
【００６２】
以下、本実施形態の第２変形例に係る蓄電デバイス３００において、本実施形態の第１変形例に係る蓄電デバイス２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、後述する本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイス４００についても、同様である。
【００６３】
蓄電デバイス２００の例では、図７に示すように、樹脂体３０は、Ｚ軸方向において外装体１２の半分程度を覆うように充填されていた。これに対し、蓄電デイバス３００では、図８に示すように、樹脂体３０は、外装体１２の外表面が露出しないように外装体１２の外表面を覆っている。すなわち、図８に示すようにＹ軸方向から平面視して、外装体１２は、樹脂体３０の外周の内側に位置している。図示の例では、筐体２０の外装体収容領域２１は、樹脂体３０で満たされている。
【００６４】
蓄電デバイス３００によれば、蓄電デバイス２００の例に比べて、より確実に蓄電セル１０を固定することができる。さらに、蓄電デバイス３００によれば、蓄電セル１０の耐水性や防塵性をより向上させることができる。また、蓄電セル１０が安全弁を備える場合には、安全弁が作動しても電解液の飛散を抑制することができ、蓄電デバイスを安定的に動作させることができる。
【００６５】
２．３． 第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイス４００を模式的に示す平面図であって、図２に対応している。図１０は、本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイス４００を模式的に示す断面図であって、図３および図６に対応している。図１１は、本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイス４００を模式的に示す断面図であって、図４，７，８に対応している。なお、図９では、筐体２０の一部を透視して図示している。また、便宜上、図１０および図１１では、外装体１２内に収容される正極や負極等を省略して図示している。
【００６６】
蓄電デバイス４００は、図９〜図１１に示すように、放熱板４０と、ヒートシンク５０と、を含むことができる。
【００６７】
放熱板４０は、外装体１２の外表面に形成されている。蓄電セル１０と放熱板４０とは、図１０および図１１に示すように、Ｘ軸方向に沿って、交互に積層されていてもよい。図示の例では、４つの蓄電セル１０の各々を挟むように５つの放熱板４０が設けられている。隣り合う蓄電セル１０の間に設けられた放熱板４０は、一方の蓄電セル１０の第１扁平面１３と、他方の蓄電セル１０の第２扁平面１４と、に接合されていてもよい。放熱板４０と蓄電セル１０との接合は、例えば接着剤を用いて行われる。接着剤としては、例えば、粘着性および熱伝熱率が高く、熱抵抗の低い、アクリル系熱伝導シートや、アクリル接着剤付グラファイトシートを用いることができる。
【００６８】
放熱板４０としては、熱伝導率の高い材料を用いることができる。具体的に放熱板４０の材質としては、アルミニウム、銅が挙げられる。放熱板４０は、蓄電セル１０において発生した熱を、放熱させながら、ヒートシンク５０に伝熱させることができる。すなわち、放熱板４０は、伝熱板としての機能を有することができる。
【００６９】
放熱板４０は、例えば、Ｘ軸方向を厚み方向とする板状の形状を有し、その厚みは、０．２ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。放熱板４０のＹ軸方向の長さは、例えば、１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、放熱板４０のＺ軸方向の長さは、例えば、１００ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。
【００７０】
放熱板４０は、図９および図１１に示すように、端部４２を有することができる。端部４２は、放熱板４０のＺ軸方向における端部である。端部４２は、例えば、放熱板４０の端部４２以外の部分に比べて、大きな厚みを有することができる。すなわち、端部４２は、Ｘ軸方向の長さが大きい。これにより、ヒートシンク５０との接合面積を大きくすることができる。端部４２は、放熱板４０のヒートシンク５０と接合されている部分であるともいえる。
【００７１】
ヒートシンク５０は、放熱板４０と接合されている。図１１に示すように、放熱板４０が複数設けられている場合は、ヒートシンク５０は、複数の放熱板４０と接合されていてもよい。より具体的には、複数の放熱板４０は、Ｚ軸方向に沿って延出されて、放熱板４０の端部４２においてヒートシンク５０と接合されている。図示の例では、ヒートシンク５０は、全ての放熱板４０と接合されている。蓄電セル１０において発生した熱は、放熱板４０をＺ軸方向に伝わり、端部４２からヒートシンク５０へ伝熱されて、ヒートシンク５０から放熱されることができる。ヒートシンク５０の材質としては、例えば、アルミニウム、銅が挙げられる。
【００７２】
ヒートシンク５０と放熱板４０との接合は、特に限定されないが、例えば、予め、ヒートシンク５０および放熱板４０の端部４２に複数の穴（図示せず）を設け、ヒートシンク５０の穴と端部４２の穴とが重なるように両者を配置したのち、該穴径（直径）より外径の大きいノックピン（図示せず）を圧入することにより行うことができる。ノックピンは、塑性変形しながら穴に挿入されるため、ノックピンと穴との間に空隙が生じず、ヒートシンク５０と放熱板４０と間の熱抵抗を小さくすることができる。これにより、放熱板４０に伝わった蓄電セル１０の熱を、効率よくヒートシンク５０から放熱することができる。さらに、ヒートシンク５０と端部４２との間に、シリコングリスや銀入りペースト等の高い伝熱特性を示す材料を塗布して、放熱板４０とヒートシンク５０等との間の空隙を充填してもよい。これにより、放熱板４０とヒートシンク５０等との間の熱抵抗を小さくすることができる。
【００７３】
ヒートシンク５０は、例えば、直方体の一面に複数の凹部を形成してなる凸部５２を有する。凸部５２は、ヒートシンク５０の放熱板４０と接合された面と反対側の面に形成されている。凸部５２の数は、特に限定されない。凸部５２により、ヒートシンク５０の表面積を大きくすることができ、放熱性を向上させることができる。
【００７４】
蓄電デバイス４００によれば、蓄電デバイス３００の例に比べて、放熱性を向上させることができる。さらに、複数の放熱板４０をヒートシンク５０に接続させることができるので、複数の放熱板４０を熱的に連結することができる。これにより、複数の蓄電セル１０の温度差を、さらに小さくすることができる。その結果、蓄電セル１０の劣化速度や充放電特性の差を小さくすることができる。
【００７５】
なお、図示はしないが、ヒートシンク５０は、複数設けられていてもよい。例えば、Ｚ軸方向において、放熱板４０を挟むように、２つのヒートシンク５０が対向配置されていてもよい。このような形態においても、複数の蓄電セル１０の温度の均一化を考慮すると、２つのヒートシンク５０の各々は、複数の放熱板４０と接合されていることが望ましい。
【００７６】
２．４． 第４変形例
次に、本実施形態の第４変形例に係る蓄電デバイスについて、図面を参照しながら説明する。図１２は、本実施形態の第４変形例に係る蓄電デバイス５００を模式的に示す平面図であって、図２および図９に対応している。図１３は、本実施形態の第４変形例に係る蓄電デバイス５００を模式的に示す平面図であって、図１２のＹ軸方向から見た図である。なお、図１２では、筐体２０の一部を透視して図示している。
【００７７】
以下、本実施形態の第４変形例に係る蓄電デバイス５００において、本実施形態の第３変形例に係る蓄電デバイス４００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
蓄電デバイス５００は、図１２および図１３に示すように、冷却部６０を有する。冷却部６０としては、ヒートシンク５０を冷却することができれば、その形態は特に限定されないが、例えば、冷却ファンを用いることができる。冷却部６０の配置は、例えば、ヒートシンク５０の凸部５２に直接送風できるように、ヒートシンク５０に接続されている。これにより、ヒートシンク５０は、より効率よく放熱することができる。図示はしないが、冷却部６０は、複数設けられていてもよい。
【００７９】
蓄電デバイス５００によれば、例えば蓄電デバイス４００に比べて、放熱性を向上させることができる。
【００８０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明は、上述した各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。また、本発明は、例えば、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００８１】
１ 正極、１ａ 正極集電体、１ｂ 正極活物質層、２ 負極、２ａ 負極集電体、
２ｂ 負極活物質層、３ リチウム極、３ａ リチウム極集電体、３ｂ リチウム箔、
４ セパレータ、５ 電極積層体、６ 正極リード、７ 負極リード、１０ 蓄電セル、
１２ 外装体、１２ａ 第１ラミネートフィルム、１２ｂ 第２ラミネートフィルム、
１３ 第１扁平面、１４ 第２扁平面、１６ 正極端子、１７ 配線、１８ 負極端子、
２０ 筐体、２１ 外装体収容領域、２２ 端子収容領域、２３ 仕切板、
２４ 仕切板、２５ 基部、２６ 蓋部、２７ ネジ部、３０ 樹脂体、４０ 放熱板、
４２ 端部、５０ ヒートシンク、６０ 冷却部、１００〜５００ 蓄電デバイス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極、および電解液が収容された外装体を有する蓄電セルと、
前記蓄電セルが収容された筐体と、
前記筐体内に充填され、前記蓄電セルを固定する樹脂体と、
を含む、蓄電デバイス。
【請求項２】
請求項１において、
前記樹脂体の材質は、シリコーン樹脂である、蓄電デバイス。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記樹脂体には、熱伝導性フィラーが分散されている、蓄電デバイス。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記蓄電セルは、
前記正極と電気的に接続され、前記外装体から延出された正極端子と、
前記負極と電気的に接続され、前記外装体から延出された負極端子と、
を有し、
前記筐体内は、
前記外装体が収容された外装体収容領域と、前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方が収容された端子収容領域と、に区画され、
前記樹脂体は、前記外装体収容領域に充填されている、蓄電デバイス。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記蓄電セルは、複数設けられ、
複数の前記蓄電セルは、直列に接続されており、
前記放熱板は、隣り合う前記蓄電セルの間に設けられている、蓄電デバイス。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記外装体の外表面に形成された放熱板を、さらに含む、蓄電デバイス。
【請求項７】
請求項６において、
前記放熱板と接合されたヒートシンクを、さらに含む、蓄電デバイス。
【請求項８】
請求項７において、
前記ヒートシンクを冷却するための冷却部を、さらに含む、蓄電デバイス。
【請求項１】
正極、負極、および電解液が収容された外装体を有する蓄電セルと、
前記蓄電セルが収容された筐体と、
前記筐体内に充填され、前記蓄電セルを固定する樹脂体と、
を含む、蓄電デバイス。
【請求項２】
請求項１において、
前記樹脂体の材質は、シリコーン樹脂である、蓄電デバイス。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記樹脂体には、熱伝導性フィラーが分散されている、蓄電デバイス。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記蓄電セルは、
前記正極と電気的に接続され、前記外装体から延出された正極端子と、
前記負極と電気的に接続され、前記外装体から延出された負極端子と、
を有し、
前記筐体内は、
前記外装体が収容された外装体収容領域と、前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方が収容された端子収容領域と、に区画され、
前記樹脂体は、前記外装体収容領域に充填されている、蓄電デバイス。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記蓄電セルは、複数設けられ、
複数の前記蓄電セルは、直列に接続されており、
前記放熱板は、隣り合う前記蓄電セルの間に設けられている、蓄電デバイス。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記外装体の外表面に形成された放熱板を、さらに含む、蓄電デバイス。
【請求項７】
請求項６において、
前記放熱板と接合されたヒートシンクを、さらに含む、蓄電デバイス。
【請求項８】
請求項７において、
前記ヒートシンクを冷却するための冷却部を、さらに含む、蓄電デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１７４９７２（Ｐ２０１２−１７４９７２Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３７１００（Ｐ２０１１−３７１００）
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（３０７０３７５４３）ＪＭエナジー株式会社 (57)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２３日（２０１１．２．２３）
【出願人】（３０７０３７５４３）ＪＭエナジー株式会社 (57)
【Ｆターム（参考）】
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