CN112585799A - 蓄电模块及蓄电模块的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种蓄电模块(4),具备:电极层叠体(11),其构成为包含多个双极电极(14)的层叠体、以及配置在该层叠体的层叠方向(D)的一端侧的负极终端电极(18);密封体(12),其以包围电极层叠体(11)的侧面(11a)的方式设置,将在相邻的电极之间形成的内部空间(V)密封;以及电解液,其容纳于内部空间(V),包含碱性溶液,负极终端电极(18)的金属板(15)的两面是与密封体(12)结合的,具有由密封体(12)与负极终端电极(18)的金属板(15)包围的第1剩余空间(VB)。
Description
技术领域
本公开涉及蓄电模块及蓄电模块的制造方法。
背景技术
作为现有的蓄电模块,已知具备在金属板的一个面形成有正极活性物质层而在金属板的另一个面形成有负极活性物质层的双极电极的双极电池(参照专利文献1)。双极电池具备例如包含隔着隔离物层叠的多个双极电极的电极层叠体。在电极层叠体的侧面设置有密封体,上述密封体将在电极层叠体的层叠方向上相邻的双极电极之间形成的内部空间密封。在该内部空间中容纳有电解液。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2011-204386号公报
发明内容
发明要解决的问题
在电极层叠体中,例如在双极电极的层叠方向的一端配置有负极终端电极。负极终端电极是在金属板的一个面具有负极活性物质层的电极。电极层叠体中相邻的电极之间被密封体密封。然而,在电解液包含碱性溶液的情况下,由于所谓的碱蠕变(alkali creep)现象,可能会产生如下情形:容纳于内部空间的电解液在负极终端电极的金属板的表面上传播,穿过密封体与该金属板之间而渗出到蓄电模块的外部。如果电解液漏出到蓄电模块的外部并扩散,则可能会产生例如以与蓄电模块接触的方式配置的导电板的腐蚀、或者蓄电模块与约束构件的短路等。
本公开是为了解决上述的问题而完成的,其目的在于,提供一种能抑制由于碱蠕变现象致使电解液渗出到蓄电模块的外部的蓄电模块及蓄电模块的制造方法。
用于解决问题的方案
本公开的一个方面的蓄电模块具备:电极层叠体,其构成为包含多个双极电极的层叠体、以及负极终端电极,双极电极在金属板的一个面具有正极活性物质层,并且在金属板的另一个面具有负极活性物质层,负极终端电极在金属板的一个面具有负极活性物质层,并配置在该层叠体的层叠方向的一端侧;密封体,其以包围电极层叠体的侧面的方式设置,将在层叠方向上相邻的电极之间形成的内部空间密封;以及电解液,其容纳于内部空间,包含碱性溶液,负极终端电极的金属板的两面是与密封体结合的,具有由密封体与负极终端电极的金属板包围的第1剩余空间。
在该蓄电模块中,负极终端电极的金属板的两面是与密封体结合的,具有由密封体与负极终端电极的金属板包围的第1剩余空间。通过该第1剩余空间,由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间的湿度的变动得到抑制,使得难以满足碱蠕变现象的发展条件。因此,能够抑制由于碱蠕变现象致使电解液渗出到蓄电模块的外部。
也可以是,电极层叠体具有最外侧金属板,最外侧金属板相对于负极终端电极的金属板配置在层叠方向的外侧,最外侧金属板中的朝向负极终端电极的金属板侧的面是与密封体结合的,还具有由密封体、负极终端电极的金属板以及最外侧金属板包围的第2剩余空间。根据该构成,除了第1剩余空间之外,第2剩余空间也位于电解液由于碱蠕变现象而从内部空间顺着负极终端电极的金属板到达蓄电模块的外部的移动路径上。因此,由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间的湿度的变动进一步有效地得到抑制。
也可以是,第2剩余空间的内部压力低于大气压。根据该构成,能够降低存在于第2剩余空间内的水分的量。因此,能够使得更加难以满足碱蠕变现象的发展条件。
也可以是,最外侧金属板中的与朝向负极终端电极的金属板侧的面相反的一侧的面是与密封体结合的,还具有由密封体与最外侧金属板包围的第3剩余空间。根据该构成,除了第1剩余空间及第2剩余空间之外,第3剩余空间也位于电解液由于碱蠕变现象而从内部空间顺着负极终端电极的金属板到达蓄电模块的外部的移动路径上。因此,由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间的湿度的变动进一步有效地得到抑制。
也可以是,负极终端电极的金属板在与密封体的结合区域中被粗面化。根据该构成,通过锚固效果,能实现密封体与负极终端电极的金属板的结合强度的提高。因此,能够抑制由于电解液的浸入使得密封体从负极终端电极的金属板剥离,能够抑制碱蠕变现象的发展。
也可以是,密封体包含分别配置在金属板的缘部的多个树脂部,各树脂部的外缘部彼此通过热熔接被相互结合。在这种情况下,通过调整热熔接对各树脂部的外缘部的熔接量,能够调整剩余空间的大小。
也可以是,负极终端电极的金属板具有一个面、以及与一个面相反的一侧的另一个面,密封体包含:第1树脂部,其结合到负极终端电极的金属板的一个面;以及第2树脂部,其结合到负极终端电极的金属板的另一个面、以及与负极终端电极相邻的双极电极的金属板。在这种情况下,在碱蠕变现象所致的电解液的移动路径上形成的剩余空间被第1树脂部及第2树脂部密封。由此,由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间的湿度的变动得到抑制,使得难以满足碱蠕变现象的发展条件。另外,通过使第2树脂部结合到负极终端电极的金属板和双极电极的金属板这两者,能提高该第2树脂部的刚性。由此,能够抑制由于碱蠕变现象所致的电解液的浸入使得第2树脂部从负极终端电极的金属板剥离。
也可以是,第1树脂部与第2树脂部通过热熔接而成为一体的结合体,剩余空间是由结合体与负极终端电极的金属板包围的空间。这样,能够使负极终端电极周围的构成单元化,因此能实现使蓄电模块的制造工序变得容易。
也可以是,负极终端电极的金属板在与第1树脂部和第2树脂部中的至少一方树脂部的结合区域中被粗面化。根据该构成,通过锚固效果,能实现第1树脂部和第2树脂部中的至少一方与负极终端电极的金属板的结合强度的提高。因此,能够抑制由于电解液的浸入使得第1树脂部和第2树脂部中的至少一方从负极终端电极的金属板剥离,能够抑制碱蠕变现象的发展。
本公开的一个方面的蓄电模块的制造方法具备:第1工序,形成双极电极单元,双极电极单元包含多个双极电极的层叠体,双极电极在金属板的一个面具有正极活性物质层,并且在金属板的另一个面具有负极活性物质层;第2工序,形成负极终端电极单元,负极终端电极单元包含负极终端电极和双极电极,负极终端电极在金属板的一个面具有负极活性物质层;第3工序,使负极终端电极单元结合到双极电极单元中的层叠体的层叠方向的一端侧,形成包含多个双极电极和负极终端电极的电极层叠体;以及第4工序,以包围电极层叠体的侧面的方式形成密封体,将在电极层叠体中在层叠方向上相邻的电极之间形成的内部空间密封,使负极终端电极的金属板的两面与密封体结合,从而由密封体将独立于内部空间的剩余空间密封。
在该蓄电模块的制造方法中,使负极终端电极的金属板的两面与密封体结合,从而由密封体将独立于内部空间的剩余空间密封。通过该剩余空间,由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间的湿度的变动得到抑制,使得难以满足碱蠕变现象的发展条件。因此,能够抑制由于碱蠕变现象致使电解液渗出到蓄电模块的外部。
也可以是,在第2工序中,使构成密封体的第1树脂部结合到负极终端电极单元中的负极终端电极的金属板的一个面,并且使构成密封体的第2树脂部结合到负极终端电极单元中的负极终端电极的金属板的另一个面、以及双极电极的金属板的一个面。在这种情况下,在碱蠕变现象所致的电解液的移动路径上形成的剩余空间被第1树脂部及第2树脂部密封。由此,由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间的湿度的变动得到抑制,使得难以满足碱蠕变现象的发展条件。另外,通过使第2树脂部结合到负极终端电极的金属板和双极电极的金属板这两者,能提高该第2树脂部的刚性。由此,能够抑制由于碱蠕变现象所致的电解液的浸入使得第2树脂部从负极终端电极的金属板剥离。
也可以是,在第2工序中,通过热熔接使第1树脂部与第2树脂部成为一体的结合体。这样,能够使负极终端电极周围的构成单元化,因此能实现使蓄电模块的制造工序变得容易。
也可以是,在第3工序与第4工序之间,通过热熔接使第1树脂部与第2树脂部成为一体的结合体。这样,能够使负极终端电极周围的构成单元化,因此能实现使蓄电模块的制造工序变得容易。
发明效果
根据本公开,能够抑制由于碱蠕变现象致使电解液渗出到蓄电模块的外部。
附图说明
图1是示出一个实施方式的蓄电装置的概略截面图。
图2是示出图1所示的蓄电模块的内部构成的概略截面图。
图3是图2的蓄电模块的主要部分放大截面图。
图4是比较例的蓄电模块的局部放大截面图。
图5是示出变形例的蓄电模块的内部构成的概略截面图。
图6是图5所示的蓄电模块的主要部分放大截面图。
图7是另一变形例的蓄电模块的主要部分放大截面图。
图8是又一变形例的蓄电模块的主要部分放大截面图。
图9是示出图8所示的蓄电模块的制造方法的一个例子的流程图。
图10是再一变形例的蓄电模块的主要部分放大截面图。
具体实施方式
以下,参照附图详细地说明各种实施方式。此外,在各附图中对相同或相当的部分标注相同的附图标记,省略重复的说明。
图1是示出蓄电装置的一个实施方式的概略截面图。图1所示的蓄电装置1例如作为叉车、混合动力汽车、电动汽车等各种车辆的电池使用。蓄电装置1具备:模块层叠体2,其包含层叠的多个蓄电模块4;以及约束构件3,其对模块层叠体2在模块层叠体2的层叠方向D上附加约束载荷。
模块层叠体2包含多个(在此为3个)蓄电模块4、以及多个(在此为4个)导电板5。蓄电模块4为双极电池,在从层叠方向D观看时呈矩形形状。蓄电模块4例如是二次电池、锂离子二次电池等二次电池、或双电层电容器等。在以下的说明中,例示镍氢二次电池。
在层叠方向D上相互相邻的蓄电模块4彼此经由导电板5电连接。导电板5分别配置于在层叠方向D上相互相邻的蓄电模块4之间、以及位于层叠端的蓄电模块4的外侧。正极端子6连接到配置在位于层叠端的蓄电模块4的外侧的一个导电板5。负极端子7连接到配置在位于层叠端的蓄电模块4的外侧的另一导电板5。正极端子6和负极端子7例如从导电板5的缘部向与层叠方向D交叉的方向引出。通过正极端子6和负极端子7,实施蓄电装置1的充放电。
在导电板5的内部设置有使空气等冷却用流体流通的多个流路5a。流路5a例如沿着与层叠方向D、以及正极端子6和负极端子7的引出方向分别交叉(正交)的方向延伸。导电板5兼具将蓄电模块4彼此电连接的作为连接构件的功能、以及通过使在这些流路5a流通而对在蓄电模块4产生的热进行散热的作为散热板的功能。此外,虽然在图1的例子中,从层叠方向D观看的导电板5的面积小于蓄电模块4的面积,但从提高散热性的观点出发,导电板5的面积可以与蓄电模块4的面积相同,也可以大于蓄电模块4的面积。
约束构件3包括:一对端板8,其在层叠方向D上夹着模块层叠体2;以及紧固螺栓9和螺母10,其将端板8彼此紧固。端板8是具有比从层叠方向D观看的蓄电模块4和导电板5的面积大一圈的面积的矩形的金属板。在端板8的模块层叠体2侧的面设置有具有电绝缘性的膜F。通过膜F,端板8与导电板5之间被绝缘。
在端板8的缘部,在比模块层叠体2靠外侧的位置设置有插通孔8a。紧固螺栓9从一个端板8的插通孔8a朝向另一个端板8的插通孔8a穿过,螺母10螺合到从另一端板8的插通孔8a突出的紧固螺栓9的顶端部分。由此,蓄电模块4和导电板5由端板8夹持而被单元化为模块层叠体2。另外,模块层叠体2在层叠方向D上被附加约束载荷。
接着,详细地说明蓄电模块4的构成。图2是示出图1所示的蓄电模块的内部构成的概略截面图。如图2所示,蓄电模块4具备:电极层叠体11;以及树脂制的密封体12,其将电极层叠体11密封。电极层叠体11包括隔着隔离物(separator)13并沿着蓄电模块4的层叠方向D层叠的多个电极。这些电极包含:多个双极电极14的层叠体、负极终端电极18以及正极终端电极19。
双极电极14具有:金属板15,其包含一个面15a、以及与一个面15a相反的一侧的另一个面15b;正极16,其设置于一个面15a;以及负极17,其设置于另一个面15b。正极16是通过在金属板15涂敷正极活性物质而形成的正极活性物质层。负极17是通过在金属板15涂敷负极活性物质而形成的负极活性物质层。在电极层叠体11中,一个双极电极14的正极16隔着隔离物13与在层叠方向D的一方相邻的别的双极电极14的负极17相对。在电极层叠体11中,一个双极电极14的负极17隔着隔离物13与在层叠方向D上的另一方相邻的别的双极电极14的正极16相对。此外,优选隔离物13在与层叠方向D交叉的方向上延伸为与后述的第1密封部21抵接的程度。由此,能够抑制电极之间的短路。隔离物13不仅可以是与第1密封部21抵接,还可以是熔接于第1密封部21。也可以在第1密封部21设置台阶部,使隔离物13的缘部配置于该台阶部。
负极终端电极18具有:金属板15,其包含一个面15a、以及与一个面15a相反的一侧的另一个面15b;以及负极17,其设置于金属板15的另一个面15b。负极终端电极18以另一个面15b朝向电极层叠体11的层叠方向D的中央侧的方式配置在电极层叠体11的层叠方向D的一端。负极终端电极18的金属板15的一个面15a构成电极层叠体11的层叠方向D上的一个外侧面,电连接到与蓄电模块4相邻的一个导电板5(参照图1)。设置于负极终端电极18的金属板15的另一个面15b的负极17隔着隔离物13与电极层叠体11的层叠方向D的一端的双极电极14的正极16相对。
正极终端电极19具有:金属板15,其包含一个面15a、以及与一个面15a相反的一侧的另一个面15b;以及正极16,其设置于金属板15的一个面15a。正极终端电极19以一个面15a朝向电极层叠体11的层叠方向D的中央侧的方式配置在电极层叠体11的层叠方向D的另一端。设置于正极终端电极19的一个面15a的正极16隔着隔离物13与电极层叠体11的层叠方向D的另一端的双极电极14的负极17相对。正极终端电极19的金属板15的另一个面15b构成电极层叠体11的层叠方向D上的另一个外侧面,电连接到与蓄电模块4相邻的另一个导电板5(参照图1)。
金属板15例如包括镍或镀镍钢板这样的金属。作为一个例子,金属板15是包括镍的矩形的金属箔。金属板15的缘部15c呈矩形框状,是未涂敷正极活性物质和负极活性物质的未涂敷区域。作为构成正极16的正极活性物质,例如可举出氢氧化镍。作为构成负极17的负极活性物质,例如可举出储氢合金。在本实施方式中,金属板15的另一个面15b中的负极17的形成区域比金属板15的一个面15a中的正极16的形成区域大一圈。
隔离物13例如形成为片上。作为隔离物13,可例示包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃系树脂的多孔质膜、包括聚丙烯、聚丙烯、甲基纤维素等的织布或无纺布等。隔离物13也可以是由偏氟乙烯(vinylidene fluoride)树脂化合物进行了加强的隔离物。
密封体12例如通过绝缘性树脂在整体上形成为矩形的框状。密封体12以包围金属板15的缘部15c的方式设置在电极层叠体11的侧面11a。密封体12在侧面11a对缘部15c进行保持。密封体12包含:多个第1密封部21(树脂部),其结合到金属板15的缘部15c;以及第2密封部22,其沿着侧面11a从外侧包围第1密封部21,并结合到每个第1密封部21。第1密封部21及第2密封部22例如是具有耐碱性的绝缘性树脂。作为第1密封部21及第2密封部22的构成材料,例如可举出聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、改性聚苯醚(改性PPE)等。
第1密封部21在金属板15的一个面15a中连续地设置在缘部15c的整周上,在从层叠方向D观看时呈矩形的框状。第1密封部21例如通过超声波或热而熔接到金属板15的一个面15a。第1密封部21例如是在层叠方向D上具有规定的厚度的膜。第1密封部21的内侧位于在层叠方向D上相互相邻的金属板15的缘部15c彼此之间。第1密封部21的外侧比金属板15的边缘向外侧伸出。第1密封部21的顶端部分保持于第2密封部22。沿着层叠方向D相互相邻的第1密封部21彼此可以是相互分离的,也可以是相互接触的。
金属板15的一个面15a中的缘部15c与第1密封部21重叠的区域为金属板15与第1密封部21的结合区域K。在结合区域K中,金属板15的表面是被粗面化的。粗面化的区域可以仅是结合区域K,但在本实施方式中,形成结合区域K的整个面被粗面化。粗面化例如能通过电解镀敷形成多个突起来实现。通过在一个面15a形成多个突起,从而在一个面15a中的与第1密封部21的结合界面上,熔融状态的树脂进入由粗面化形成的多个突起之间,发挥锚固效果。由此,能够提高金属板15与第1密封部21之间的结合强度。粗面化时形成的突起例如具有从基端侧向顶端侧逐渐变粗的形状。由此,相邻的突起之间的截面形状成为底切(undercut)形状,能提高锚固效果。此外,通过电解镀敷将金属板15的表面粗面化的情况下的镀敷层可以具有单层结构,也可以具有多层结构。镀敷层例如可以具有基底镀敷层和主镀敷层。镀敷层例如也可以是镀镍层。
第2密封部22设置在电极层叠体11和第1密封部21的外侧,构成蓄电模块4的外壁(箱体)。第2密封部22例如通过树脂的注射模塑成型来形成,沿着层叠方向D在电极层叠体11的整个长度上延伸。第2密封部22呈以层叠方向D为轴向而延伸的矩形的框状。第2密封部22例如通过注射模塑成型时的热而熔接到第1密封部21的外缘部。
第1密封部21和第2密封部22将在相邻的电极之间形成的内部空间V密封。更具体地说,第2密封部22与第1密封部21一起将沿着层叠方向D相互相邻的双极电极14之间、沿着层叠方向D相互相邻的负极终端电极18与双极电极14之间、以及沿着层叠方向D相互相邻的正极终端电极19与双极电极14之间分别密封。由此,在相邻的双极电极14之间、负极终端电极18与双极电极14之间、以及正极终端电极19与双极电极14之间分别形成有被气密地分隔开的内部空间V。在该内部空间V例如容纳有包含氢氧化钾水溶液等碱性溶液的电解液(未图示)。电解液浸渍到隔离物13、正极16以及负极17内。
在此,如图3所示,在本实施方式中,负极终端电极18的金属板15的两面是与密封体12结合的。即,在本实施方式中,第1密封部21结合到负极终端电极18的金属板15的一个面15a及另一个面15b这两者。更具体地说,第1密封部21包含:第1密封部21A,其结合到负极终端电极18的金属板15的一个面15a;以及第1密封部21B,其结合到负极终端电极18的金属板15的另一个面15b。另外,在本实施方式中,在与负极终端电极18相邻地层叠的双极电极14的金属板15的一个面15a也结合有分体的第1密封部21B。即,在与负极终端电极18的金属板15的另一个面15b相对的双极电极14的金属板15的一个面15a也结合有第1密封部21B。在负极终端电极18中,在金属板15的一个面15a及另一个面15b这两者均设置有结合区域K,该金属板15的两面被粗面化。
第1密封部21A及第1密封部21B与其它的第1密封部21同样,在从层叠方向D观看时呈矩形的框状,连续地设置于金属板15的缘部15c的整周。第1密封部21A及第1密封部21B例如是在层叠方向D上具有规定的厚度的膜。由于在负极终端电极18的金属板15与双极电极14的金属板15之间配置两层第1密封部21B,因此,第1密封部21B的厚度小于第1密封部21A的厚度。在本实施方式中,第1密封部21B的厚度是第1密封部21A的厚度的一半左右。作为一个例子,第1密封部21B的厚度能够设为50μm以上且150μm以下。此外,第1密封部21B的厚度可以根据相邻的金属板15、15之间的距离适当地设定。
如上所述,在负极终端电极18的金属板15的一个面15a结合有第1密封部21A,并且在负极终端电极18的金属板15的另一个面15b结合有第1密封部21B,从而在蓄电模块4中,由密封体12密封有独立于内部空间V的剩余空间(surplus space)。更具体地说,如图3所示,蓄电模块4具有由密封体12与负极终端电极18的金属板15包围的剩余空间(第1剩余空间)VB。剩余空间VB被第1密封部21(第1密封部21A及第1密封部21B)、第2密封部22、以及负极终端电极18的金属板15包围。剩余空间VB是未容纳电解液的密闭的空间,设置于在蓄电模块4中产生了碱蠕变现象的情况下的电解液的移动路径上。剩余空间VB形成为包围负极终端电极18的金属板15的缘部15c的外侧。
接下来,参照图4来说明蓄电模块4的作用效果。图4是比较例的蓄电模块的主要部分放大截面图。如图4所示,在比较例的蓄电模块100中,仅在负极终端电极18的金属板15的一个面15a结合有第1密封部121A,在负极终端电极18的金属板15的另一个面15b未结合有第1密封部,这一点与蓄电模块4不同。
在蓄电模块100中,由于所谓的碱蠕变现象,存在于内部空间V的电解液有时会在负极终端电极18的金属板15的表面上传播,穿过结合区域K中的金属板15与第1密封部121A之间的间隙而渗出到金属板15的一个面15a侧。在图4中,由箭头A示出碱蠕变现象中的电解液L的移动路径。该碱蠕变现象可能会由于电化学因素及流体现象等而在蓄电装置的充电时、放电时以及无负载时产生。碱蠕变现象是由于分别存在负极电位、水分以及电解液L的通道而产生的,并随时间的经过而发展。
对此,在本实施方式的蓄电模块4中,负极终端电极18的金属板15的两面(一个面15a及另一个面15b)各自是与密封体12(第1密封部21A及第1密封部21B)结合的。在该蓄电模块4中,由密封体12与负极终端电极18的金属板15形成有独立于内部空间V的剩余空间VB。通过该剩余空间VB,由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间的湿度的变动得到抑制,使得难以满足碱蠕变现象的发展条件。因此,能够抑制由于碱蠕变现象致使电解液渗出到蓄电模块的外部。
另外,在蓄电模块4中,剩余空间VB是被密封体12与负极终端电极18的金属板15包围的,该剩余空间VB位于电解液由于碱蠕变现象而从内部空间V顺着负极终端电极18的金属板15到达蓄电模块4的外部的移动路径上。因此,由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间V的湿度的变动进一步有效地得到抑制。
另外,在蓄电模块4中,在第1密封部21A及第1密封部21B与负极终端电极18的金属板15的结合区域K中,金属板15的一个面15a及另一个面15b分别被粗面化。由此,通过锚固效果,能够实现第1密封部21A及第1密封部21B与负极终端电极18的金属板15的结合强度的提高。因此,能够抑制由于电解液的浸入使得第1密封部21A及第1密封部21B从负极终端电极18的金属板15剥离,能够抑制碱蠕变现象的发展(progress)。
接着,参照图5来说明变形例的蓄电模块40。
图5是示出变形例的蓄电模块40的内部构成的概略截面图。
蓄电模块40与蓄电模块4同样地具备电极层叠体11、以及将电极层叠体11密封的树脂制的密封体12。电极层叠体11包括隔着隔离物13并沿着层叠方向D层叠的多个电极。这些电极包含多个双极电极14的层叠体、负极终端电极18以及正极终端电极19。在蓄电模块40中,电极层叠体11还具有金属板(最外侧金属板)20,这一点与蓄电模块4不同。
金属板20相对于负极终端电极18的金属板15配置在层叠方向D的外侧。金属板20具有:与负极终端电极18的金属板15的一个面15a相对的另一个面20b;以及与另一个面20b相反的一侧的一个面20a。在金属板20的一个面20a及另一个面20b未涂敷正极活性物质和负极活性物质,一个面20a及另一个面20b的整面为未涂敷区域。即,金属板20是既未设置正极16也未设置负极17的未涂敷金属板。另外,金属板20具有与负极终端电极18的金属板15接触的接触部C。在接触部C中,金属板20的另一个面20b是与负极终端电极18的金属板15的一个面15a接触的,金属板20的一个面20a是与导电板5(参照图1)接触的。由此,负极终端电极18经由金属板20与导电板5电连接。金属板20与金属板15同样地例如包括镍或镀镍钢板这样的金属。
在金属板20的一个面20a和另一个面20b中,缘部20c与第1密封部21重叠的区域是与金属板15的表面同样地被粗面化的。粗面化的区域可以仅是缘部20c与第1密封部21结合的区域,但在本实施方式中,金属板20的一个面20a及另一个面20b的整面被粗面化。
如图6所示,在金属板20的一个面20a及另一个面20b中的缘部20c,分别结合有第1密封部21。由此,在蓄电模块40形成有由第1密封部21、负极终端电极18的金属板15以及金属板20包围的剩余空间(第2剩余空间)VA。在从层叠方向D观看时,剩余空间VA形成为包围接触部C的周围。另外,在从沿着层叠方向D的截面观看时,剩余空间VA呈随着从第1密封部21侧去往接触部C侧而高度(沿着层叠方向D的尺寸)逐渐变小的大致三角形形状。剩余空间VA的内部被减压,剩余空间VA的内部压力低于大气压。剩余空间VA的内部压力也可以低于容纳有电解液的内部空间V的内部压力。作为一个例子,剩余空间VA的内部压力能够设为0MPa以上且0.1MPa以下,内部空间V的内部压力能够设为0.1MPa以上且1MPa以下。在本实施方式中,在不产生内部气体的状态下,内部空间V的内部压力为大气压左右。
另外,如图6所示,蓄电模块40还具有未容纳电解液的剩余空间(第3剩余空间)VC。剩余空间VC相比于剩余空间VA位于层叠方向D的外侧。剩余空间VC由金属板20、第1密封部21以及第2密封部22包围。剩余空间VC形成为包围金属板20的缘部20c的外侧。
如上所述,在蓄电模块40中,形成有由密封体12与负极终端电极18的金属板15包围的剩余空间VB。该剩余空间VB位于电解液由于碱蠕变现象而从内部空间V顺着负极终端电极18的金属板15到达蓄电模块40的外部的移动路径上。因此,在蓄电模块40中,由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间的湿度的变动进一步有效地得到抑制,能够抑制由于碱蠕变现象致使电解液渗出到蓄电模块40的外部。
另外,在蓄电模块40中,电极层叠体11还具有相对于负极终端电极18的金属板15配置在层叠方向D的外侧的金属板20。并且,在蓄电模块40中,还设置有由密封体12、负极终端电极18的金属板15以及金属板20包围的剩余空间VA。通过除了剩余空间VB之外,在碱蠕变现象所致的电解液的移动路径上还设置剩余空间VA,从而由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间V的湿度的变动进一步有效地得到抑制。
另外,在蓄电模块40中,剩余空间VA的内部压力低于大气压。由此,能够降低存在于剩余空间VA内的水分的量。因此,能够使得进一步难以满足碱蠕变现象的发展条件。
另外,在蓄电模块40中,还设置有由密封体12与金属板20包围的剩余空间VC。通过除了剩余空间VA、VB之外,在碱蠕变现象所致的电解液的移动路径上还设置剩余空间VC,从而由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间V的湿度的变动进一步有效地得到抑制。
接着,参照图7来说明另一变形例的蓄电模块50。图7是示出另一变形例的蓄电模块50的一部分的放大截面图。如图7所示,蓄电模块50与蓄电模块4、40同样地具备电极层叠体11、以及将电极层叠体11密封的树脂制的密封体12。电极层叠体11包括隔着隔离物13并沿着层叠方向D层叠的多个电极。这些电极包含多个双极电极14的层叠体、负极终端电极18以及正极终端电极19。另外,蓄电模块50与蓄电模块40同样地在碱蠕变现象所致的电解液的移动路径上具有3个剩余空间VA、VB、VC。
在蓄电模块50中,在层叠方向D上相邻的第1密封部21的外缘部彼此通过热熔接层W被相互结合,这一点与蓄电模块40不同。热熔接层W例如通过热板熔接来形成。由此,在蓄电模块50中,剩余空间VB是被第1密封部21与负极终端电极18的金属板15包围的状态。同样地,剩余空间VC是被第1密封部21与金属板20包围的状态。
在上述的蓄电模块50中,也在碱蠕变现象所致的电解液的移动路径上设置有剩余空间VA、VB、VC。因此,在蓄电模块50中,由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间V的湿度的变动也会有效地得到抑制,能够抑制由于碱蠕变现象致使电解液渗出到蓄电模块50的外部。
另外,在蓄电模块50中,在层叠方向D上相邻的第1密封部21的外缘部彼此通过热熔接层W被相互结合。通过使相邻的第1密封部21的外缘部彼此相互结合,由密封体12与负极终端电极18的金属板15形成的剩余空间VB成为被第1密封部21与负极终端电极18的金属板15包围的状态。同样地,由密封体12与金属板20形成的另一剩余空间VC成为被第1密封部21与金属板20包围的状态。根据该构成,例如通过调整热板的按压强度,调整热熔接对各第1密封部21的外缘部的熔接量,能够改变热熔接后的第1密封部21的尺寸(与层叠方向D交叉的方向的尺寸)。因此,能够调整剩余空间VB及剩余空间VC的大小。
本公开不限于上述的实施方式,能够应用各种变更。例如,虽然在上述的实施方式中说明了剩余空间VA的内部压力低于大气压的例子,但剩余空间VA的内部压力也可以不低于大气压。另外,剩余空间VB、VC的内部压力也可以低于大气压。另外,虽然在上述的实施方式中说明了蓄电模块4具有1个剩余空间VB的例子、以及蓄电模块40、50具有3个剩余空间VA、VB、VC的例子,但蓄电模块4、40、50也可以具有更多的剩余空间。剩余空间VA、VB、VC只要配置在产生了碱蠕变现象的情况下的电解液的移动路径上即可,形成各剩余空间VA、VB、VC的蓄电模块的构成要素没有特别限定。
另外,也可以在正极终端电极19的金属板15的另一个面15b侧结合有矩形框状的第1密封部21。该第1密封部21还能通过第2密封部22与其它的第1密封部21结合。另外,结合到正极终端电极19的金属板15的另一个面15b侧的第1密封部21的缘部与正极终端电极19的金属板15的一个面15a侧的第1密封部21的缘部也可以通过热熔接被相互结合。
图8是又一变形例的蓄电模块的主要部分放大截面图。如图8所示,蓄电模块60的电极层叠体11包含:负极终端电极单元61,其包含一个双极电极14和负极终端电极18;以及双极电极单元62,其包含多个双极电极14。负极终端电极单元61结合到双极电极单元62的一端。负极终端电极单元61是在双极电极14上隔着隔离物13层叠负极终端电极18而成的单元。双极电极单元62是隔着隔离物13层叠多个双极电极14而成的单元。在电极层叠体11中,沿着层叠方向D,在双极电极单元62的一端侧的双极电极14上隔着隔离物13层叠有负极终端电极单元61的双极电极14。
第1密封部21包含:第1密封部(第1树脂部)21C,其结合到负极终端电极18的金属板15的一个面15a的缘部15c;以及第1密封部(第2树脂部)21D,其结合到负极终端电极18的金属板15的另一个面15b的缘部15c。第1密封部21C及第1密封部21D均包含于负极终端电极单元61。
第1密封部21C在负极终端电极18的金属板15的一个面15a中熔接于缘部15c的整周。在第1密封部21C中,与结合至负极终端电极18的一个面15a的面相反的一侧的面是与第2密封部22结合的。第1密封部21D被负极终端电极18的金属板15的缘部15c和双极电极14的金属板15的缘部15c夹着。第1密封部21D在负极终端电极18的金属板15的另一个面15b中熔接于缘部15c的整周。另外,第1密封部21D在面对负极终端电极18的双极电极14的金属板15的一个面15a中熔接于缘部15c的整周。
在负极终端电极单元61中,由密封体12与负极终端电极18的金属板15形成有独立于内部空间V的剩余空间(第1剩余空间)VD。剩余空间VD是由第1密封部21C及第1密封部21D、负极终端电极18的金属板15的缘部15c、以及第2密封部22包围的空间。剩余空间VD设置于在蓄电模块60中产生了碱蠕变现象的情况下的电解液的移动路径上。在从层叠方向D观看时,剩余空间VD形成为包围负极终端电极18的金属板15的周围。另外,在从沿着层叠方向D的截面观看时,剩余空间VD呈大致矩形形状。
接着,参照图9来说明蓄电模块60的制造方法的一个例子。图9是示出上述的蓄电模块的制造方法的一个实施方式的流程图。
在蓄电模块60的制造中,首先,分别形成负极终端电极单元61和双极电极单元62(步骤S1)。在负极终端电极单元61的形成中,准备在金属板15的一个面15a的缘部15c熔接有第1密封部21D的一个双极电极14、以及在金属板15的一个面15a的缘部15c熔接有第1密封部21C的负极终端电极18。接着,隔着隔离物13将负极终端电极18与双极电极14层叠。然后,将熔接于双极电极14的金属板15的一个面15a的缘部15c的第1密封部21D熔接到负极终端电极18的金属板15的另一个面15b的缘部15c。由此,形成负极终端电极单元61。
在双极电极单元62的形成中,准备在金属板15的一个面15a的缘部15c熔接有第1密封部21的多个双极电极14、以及在金属板15的一个面15a及另一个面15b这两者的缘部15c熔接有第1密封部21的正极终端电极19。接着,隔着隔离物13将多个双极电极14层叠而得到层叠体,并且在该层叠体中的双极电极14的层叠方向的一端层叠正极终端电极19。由此,形成双极电极单元62。
接着,在双极电极单元62中,在设置于与正极终端电极19相反的一侧的端部的双极电极14上层叠负极终端电极单元61,形成电极层叠体11(步骤S2)。此时,在设置于双极电极单元62的端部的双极电极14上会隔着隔离物13层叠负极终端电极单元61的双极电极14。
接着,在注射模塑成型的模具(未图示)内配置电极层叠体11,将熔融树脂射出到模具内,从而形成密封体12(步骤S3)。在此,以包围各第1密封部21的方式,通过注射模塑成型形成第2密封部22,将电极层叠体11密封。其结果是,由密封体12与负极终端电极18的金属板15包围的剩余空间VD与内部空间V一起被密封体12密封。在密封体12形成后,向双极电极14、14间的内部空间V注入电解液(步骤S4)。通过以上的工序,得到蓄电模块60。
如以上说明的那样,在该蓄电模块60中,第1密封部21C(第1树脂部)结合到负极终端电极18的金属板15的一个面15a,第1密封部21D(第2树脂部)结合到负极终端电极18的金属板15的另一个面15b。根据该构成,在碱蠕变现象所致的电解液的移动路径上形成的剩余空间VD被第1密封部21C及第1密封部21D密封。由此,由于来自外部的水分的浸入而导致的内部空间V的湿度的变动得到抑制,使得难以满足碱蠕变现象的发展条件。另外,在蓄电模块60中,通过使第1密封部21D结合到负极终端电极18的金属板15和双极电极14的金属板15这两者,能提高该第1密封部21D的刚性。由此,能够抑制由于碱蠕变现象所致的电解液的浸入使得第1密封部21D从负极终端电极18的金属板15剥离。
另外,在蓄电模块60中,在与第1密封部21C及第1密封部21D的结合区域中,负极终端电极18的金属板15被粗面化。根据该构成,通过锚固效果,能实现第1密封部21C及第1密封部21D与负极终端电极18的金属板15的结合强度的提高。因此,能够抑制由于电解液的浸入使得第1密封部21C及第1密封部21D从负极终端电极18的金属板15剥离,能够抑制碱蠕变现象的发展。
图10是再一变形例的蓄电模块的主要部分放大截面图。在图10所示的蓄电模块70中,第1密封部21C与第1密封部21D通过热熔接而成为一体的结合体75,这一点与蓄电模块60不同。
更具体地说,在蓄电模块70中,第1密封部21C的外缘部与第1密封部21D的外缘部通过热熔接层W相互结合,由此,形成了一体的结合体75。热熔接层W例如通过热板熔接来形成。热熔接层W在从层叠方向D观看时呈大致矩形框状,连续地设置于负极终端电极18的金属板15的缘部15c的整周。因此,在蓄电模块70中,由结合体75与负极终端电极18的金属板15包围的剩余空间VD被密封体12密封。
蓄电模块70的制造方法具有将第1密封部21C与第1密封部21D热熔接的工序,这一点与蓄电模块60的制造方法不同。在蓄电模块70的制造方法中,与蓄电模块60的制造方法同样地,也分别形成负极终端电极单元61和双极电极单元62。在形成负极终端电极单元61时,使第1密封部21C结合到负极终端电极18的金属板15的一个面15a的缘部15c,并且使第1密封部21D结合到负极终端电极18的金属板15的另一个面15b的缘部15c、以及双极电极14的金属板15的一个面15a的缘部15c。
在第1密封部21C及第1密封部21D的结合之后,例如通过热板熔接,将第1密封部21C的外缘部与第1密封部21D的外缘部熔接。由此,第1密封部21C的外缘部与第1密封部21D的外缘部通过热熔接层W相互结合,第1密封部21C与第1密封部21D成为一体的结合体75。根据这种制造方法,通过将第1密封部21C与第1密封部21D设为一体的结合体75,能够使负极终端电极18周围的构成单元化,因此能实现使蓄电模块70的制造工序变得容易。
将第1密封部21C与第1密封部21D热熔接的工序的实施顺序不限于上述的顺序。例如,也可以在实施了将第1密封部21C与第1密封部21D热熔接的工序之后,使第1密封部21C结合到负极终端电极18的金属板15的一个面15a,使第1密封部21D结合到负极终端电极18的金属板15的另一个面15b和双极电极14的金属板15的一个面15a。另外,也可以在形成了电极层叠体11之后,在实施第2密封部22的注射模塑成型之前,实施将第1密封部21C与第1密封部21D热熔接的工序。在任何一种情况下,都能够使负极终端电极18周围的构成单元化,因此能实现使蓄电模块70的制造工序变得容易。
附图标记说明
4、40、50、60、70…蓄电模块,11…电极层叠体,11a…侧面,12…密封体,14…双极电极,15…金属板,15a…一个面,15b…另一个面,18…负极终端电极,20…金属板(最外侧金属板),20c…缘部,21、21A、21B…第1密封部(树脂部),21C…第1密封部(第1树脂部),21D…第1密封部(第2树脂部),22…第2密封部,61…负极终端电极单元,62…双极电极单元,75…结合体,D…层叠方向,K…结合区域,V…内部空间,VA…剩余空间(第2剩余空间),VB、VD…剩余空间(第1剩余空间),VC…剩余空间(第3剩余空间)。
Claims (13)
1.一种蓄电模块,其特征在于,具备:
电极层叠体,其构成为包含多个双极电极的层叠体、以及负极终端电极,上述双极电极在金属板的一个面具有正极活性物质层,并且在金属板的另一个面具有负极活性物质层,上述负极终端电极在金属板的一个面具有负极活性物质层,并配置在该层叠体的层叠方向的一端侧;
密封体,其以包围上述电极层叠体的侧面的方式设置,将在上述层叠方向上相邻的电极之间形成的内部空间密封;以及
电解液,其容纳于上述内部空间,包含碱性溶液,
上述负极终端电极的上述金属板的两面是与上述密封体结合的,
具有由上述密封体与上述负极终端电极的上述金属板包围的第1剩余空间。
2.根据权利要求1所述的蓄电模块,其中,
上述电极层叠体具有最外侧金属板,上述最外侧金属板相对于上述负极终端电极的上述金属板配置在上述层叠方向的外侧,
上述最外侧金属板中的朝向上述负极终端电极的上述金属板侧的面是与上述密封体结合的,
还具有由上述密封体、上述负极终端电极的上述金属板以及上述最外侧金属板包围的第2剩余空间。
3.根据权利要求2所述的蓄电模块,其中,
上述第2剩余空间的内部压力低于大气压。
4.根据权利要求2或3所述的蓄电模块,其中,
上述最外侧金属板中的与朝向上述负极终端电极的上述金属板侧的面相反的一侧的面是与上述密封体结合的,
还具有由上述密封体与上述最外侧金属板包围的第3剩余空间。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的蓄电模块,其中,
上述负极终端电极的金属板在与上述密封体的结合区域中被粗面化。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的蓄电模块,其中,
上述密封体包含分别配置在上述金属板的缘部的多个树脂部,
上述各树脂部的外缘部彼此通过热熔接被相互结合。
7.根据权利要求1所述的蓄电模块,其中,
上述负极终端电极的上述金属板具有上述一个面、以及与上述一个面相反的一侧的另一个面,
上述密封体包含:
第1树脂部,其结合到上述负极终端电极的上述金属板的上述一个面;以及
第2树脂部,其结合到上述负极终端电极的上述金属板的上述另一个面、以及与上述负极终端电极相邻的上述双极电极的上述金属板。
8.根据权利要求7所述的蓄电模块,其中,
上述第1树脂部与上述第2树脂部通过热熔接而成为一体的结合体,
上述剩余空间是由上述结合体与上述负极终端电极的上述金属板包围的空间。
9.根据权利要求7或8所述的蓄电模块,其中,
上述负极终端电极的上述金属板在与上述第1树脂部和上述第2树脂部中的至少一方树脂部的结合区域中被粗面化。
10.一种蓄电模块的制造方法,其特征在于,具备:
第1工序,形成双极电极单元,上述双极电极单元包含多个双极电极的层叠体,上述双极电极在金属板的一个面具有正极活性物质层,并且在金属板的另一个面具有负极活性物质层;
第2工序,形成负极终端电极单元,上述负极终端电极单元包含负极终端电极和上述双极电极,上述负极终端电极在金属板的一个面具有负极活性物质层;
第3工序,使上述负极终端电极单元结合到上述双极电极单元中的上述层叠体的层叠方向的一端侧,形成包含上述多个双极电极和上述负极终端电极的电极层叠体;以及
第4工序,以包围上述电极层叠体的侧面的方式形成密封体,将在上述电极层叠体中在上述层叠方向上相邻的电极之间形成的内部空间密封,
使上述负极终端电极的上述金属板的两面与上述密封体结合,从而由上述密封体将独立于上述内部空间的剩余空间密封。
11.根据权利要求10所述的蓄电模块的制造方法,其中,
在上述第2工序中,使构成上述密封体的第1树脂部结合到上述负极终端电极单元中的上述负极终端电极的上述金属板的一个面,并且使构成上述密封体的第2树脂部结合到上述负极终端电极单元中的上述负极终端电极的上述金属板的另一个面、以及上述双极电极的上述金属板的一个面。
12.根据权利要求11所述的蓄电模块的制造方法,其中,
在上述第2工序中,通过热熔接使上述第1树脂部与上述第2树脂部成为一体的结合体。
13.根据权利要求12所述的蓄电模块的制造方法,其中,
在上述第3工序与上述第4工序之间,通过热熔接使上述第1树脂部与上述第2树脂部成为一体的结合体。
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