DE112017004735T5

DE112017004735T5 - Elektrizitätsspeichervorrichtung und Verfahren zum Herstellen der Elektrizitätsspeichervorrichtung

Info

Publication number: DE112017004735T5
Application number: DE112017004735.8T
Authority: DE
Inventors: Kojiro TAMARU; Takayuki Hirose; Atsuhiko Nishii; Satoshi Endo; Tomohiro Nakamura
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2019-07-04
Also published as: JPWO2018055858A1; CN109792070B; CN109792070A; JP6721053B2; US20210280948A1; US11276903B2; WO2018055858A1

Abstract

Eine Elektrizitätsspeichervorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform ist eine Elektrizitätsspeichervorrichtung, in der die Vielzahl von bipolaren Elektroden 10, in denen eine positive Elektrodenschicht 13 auf einer Fläche 11a einer Kollektorplatte 11 vorgesehen ist und eine negative Elektrodenschicht 15 auf der anderen Fläche 11b der Kollektorplatte 11 vorgesehen ist, über Separatoren 17 gestapelt sind, und weist eine Vielzahl von Abstandshaltern 21, die entlang Umfangsrändern 11c der Kollektorplatten 11 zwischen entsprechenden Kollektorplatten benachbart zueinander in einer Stapelrichtung angeordnet sind, und einen Harzrahmen 25 auf, der Außenumfänge 21b von der Vielzahl von Abstandshaltern 21 abdeckt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrizitätsspeichervorrichtung bzw. Stromspeichervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Elektrizitätsspeichervorrichtung bzw. Stromspeichervorrichtung.
Stand der Technik
In dem Stand der Technik ist eine Elektrizitätsspeichervorrichtung bekannt, die eine bipolare Elektrode aufweist. Zum Beispiel weist eine Batterie, die in Patentliteratur 1 offenbart ist, eine Vielzahl von Elektroden auf, in denen eine positive Elektrodenschicht, die mit einer Fläche eines Kollektors bzw. einer Sammeleinrichtung elektrisch gekoppelt ist, ausgebildet ist und eine negative Elektrodenschicht, die mit einer Fläche der entgegengesetzten Seite des Kollektors elektrisch gekoppelt ist, ausgebildet ist. Diese Elektroden sind über eine Elektrolytschicht gestapelt, die ein elektrizitätserzeugendes Element ausbildet. Zum Zwecke eines Verhinderns einer Flüssigkeitsverbindung aufgrund eines Lecks der elektrolytischen Lösung von der Elektrolytschicht ist ein Dichtabschnitt an dem Außenumfangsabschnitt der Batterie angeordnet.
Literaturstellenliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Ungeprüfte Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2010-212092
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Im Allgemeinen können in einer Batterie mit einem Aufbau, in dem Bipolarelektroden in der Stapelrichtung gestapelt sind, die Elektroden, die benachbart zueinander in der Stapelrichtung angeordnet sind, miteinander in Kontakt sein, und dementsprechend kann ein Kurzschluss auftreten. Deshalb wird zum Beispiel in der Batterie, die in Patentliteratur 1 offenbart ist, ein Kurzschluss durch ein Isolieren von benachbarten Elektroden durch ein Verwenden von Dichtabschnitten verhindert.
Jedoch ist der Dichtabschnitt, der in Patentliteratur 1 offenbart ist, hauptsächlich dazu gedacht, eine Leckage einer elektrolytischen Lösung zu verhindern, und der Dichtabschnitt wird um einen vorbestimmten Betrag in der Stapelrichtung gedrückt bzw. gepresst. In diesem Fall, um die Höhe des gestapelten Körpers beizubehalten, um einheitlich zu sein, ist es notwendig, einen Stauchungsbetrag von jedem Dichtabschnitt streng einzustellen, und eine Quergestaltung wird schwierig. Deshalb wird die Genauigkeitsanforderung für das Bauteil erhöht, was zu einem Anstieg in Herstellungskosten führt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine Elektrizitätsspeichervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrizitätsspeichervorrichtung zu bieten, die in der Lage sind, einen Kurzschluss zwischen Elektroden bei geringen Kosten zu unterdrücken.
Lösung des Problems
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Elektrizitätsspeichervorrichtung vorgesehen, in der die Vielzahl von Elektroden, in denen eine positive Elektrodenschicht auf einer Fläche einer Kollektorplatte vorgesehen ist und eine negative Elektrodenschicht auf der anderen Fläche der Kollektorplatte vorgesehen ist, über Separatoren bzw. Trenneinrichtungen gestapelt sind, wobei die Elektrizitätsspeichervorrichtung folgendes aufweist: eine Vielzahl von Abstandshaltern (spacers), die entlang Umfangsrändern der Kollektorplatten zwischen den Kollektorplatten benachbart zueinander in einer Stapelrichtung angeordnet sind; und einen Harzrahmen, der Außenumfänge von der Vielzahl von Abstandshaltern abdeckt.
In solch einer Elektrizitätsspeichervorrichtung wird ein Kurzschluss zwischen den Kollektorplatten durch eine Vielzahl von Abstandshaltern unterdrückt, die zwischen den Kollektorplatten benachbart zueinander in der Stapelrichtung angeordnet sind. Außerdem sind durch den Harzrahmen, der Außenumfänge von der Vielzahl von Abstandshaltern abdeckt, die Umfangsränder von der gestapelten Vielzahl von Elektroden in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise ausgebildet, und dementsprechend kann die Leckage einer elektrolytischen Lösung verhindert werden. Mit solch einer Konfiguration ist es unnötig, den Stauchungsbetrag und dergleichen in Erwägung zu ziehen, sodass die Genauigkeitsanforderung von jedem Bauteil nicht steigt. Deshalb ist es möglich, den Kurzschluss zwischen den Elektroden bei geringen Kosten zu unterdrücken.
Außerdem können in einem Aspekt der Abstandshalter und der Harzrahmen mit dem gleichen Material ausgebildet sein. Außerdem können in einem Aspekt der Abstandshalter und der Harzrahmen mit unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Zum Beispiel in einem Fall, in dem es gewünscht ist, den Abstandshalter und den Harzrahmen durch ein Verschweißen oder dergleichen zu integrieren, ist es wünschenswert, dass der Abstandshalter und der Harzrahmen mit dem gleichen Material ausgebildet sind.
Außerdem kann in einem Aspekt der Außenumfang der Kollektorplatte bzw. Sammelplatte in dem Abstandshalter angeordnet sein. Gemäß solch einer Konfiguration ist es möglich, den Abstandshalter und die Kollektorplatte in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise zu verbinden bzw. zu verkleben (bonden).
Außerdem kann in einem Aspekt der Außenumfang der Kollektorplatte in dem Harzrahmen angeordnet sein. Gemäß solch einer Konfiguration ist es möglich, den Harzrahmen und die Kollektorplatte noch zuverlässiger in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise zu verbinden.
Außerdem kann in einem Aspekt der Außenumfang des Abstandshalters eine konvexe Form zu dem Harzrahmen hin haben. Gemäß solch einer Konfiguration ist es möglich, einen Kontakt zwischen den Kollektorplatten, die benachbart zueinander sind, weiter niederzuhalten.
Außerdem kann in einem Aspekt ein distales Ende des Außenumfangs des Abstandshalters sich zu einer Position außerhalb des Außenumfangs der Kollektorplatte hin erstrecken. Gemäß solch einer Konfiguration ist es möglich, zuverlässig einen Kontakt zwischen den zueinander benachbarten Kollektorplatten zu unterdrücken.
Außerdem kann in einem Aspekt eine Innenumfangsfläche des Harzrahmens eine konkave Form haben, die der konvexen Form des Außenumfangs des Abstandshalters entspricht. Gemäß solch einer Konfiguration können der Abstandshalter und der Harzrahmen leicht in die Situation versetzt werden, in engem Kontakt miteinander zu sein.
Außerdem kann in einem Aspekt eine Schnittführung bzw. ein Einschnitt, der stetig zu dem Außenumfang ist, an dem Umfangsrand der Kollektorplatte ausgebildet sein. Da der Umfangsrand der Kollektorplatte leicht durch den Einschnitt zu bewegen ist, ist es möglich, ein Auftreten von Falten bzw. Unebenheiten und dergleichen zu unterdrücken.
Außerdem hat in einem Aspekt der Abstandshalter einen ersten Abschnitt, der mit dem Harzrahmen überlappt, wenn von der Stapelrichtung aus betrachtet, und einen zweiten Abschnitt, der sich von den Harzrahmen aus einwärts erstreckt, wenn von der Stapelrichtung aus betrachtet. Der erste Abschnitt kann an den Harzrahmen gebondet bzw. mit diesem verbunden sein und der zweite Abschnitt kann mit der Kollektorplatte verbunden sein. Da die Steifigkeit der Kollektorplatte durch den zweiten Abschnitt verbessert werden kann, der mit der Kollektorplatte verbunden ist, ist es möglich, eine Deformation der Elektrizitätsspeichervorrichtung aufgrund einer externen Kraft, wie zum Beispiel einem Innendruck, zu unterdrücken.
Außerdem muss in einem Aspekt der zweite Abschnitt nicht mit einer von der positiven Elektrodenschicht und der negativen Elektrodenschicht überlappen, wenn von der Stapelrichtung aus betrachtet, und der zweite Abschnitt kann einen Abschnitt haben, der mit dem Separator bzw. der Trenneinrichtung überlappt, wenn von der Stapelrichtung aus betrachtet. Gemäß solch einer Konfiguration, da ein Bereich, in dem der Abstandshalter und der Separator miteinander überlappen, geeignet gewährleistet werden kann, ist es möglich, einen Kurzschluss zwischen den Kollektorplatten effektiv zu unterdrücken.
Außerdem können in einem Aspekt der Abstandshalter und der Harzrahmen mit dem gleichen Material ausgebildet sein. Zum Beispiel in einem Fall, in dem der Abstandshalter und der Harzrahmen durch ein Verschweißen oder dergleichen integriert sind, ist es wünschenswert, dass der Abstandshalter und der Harzrahmen mit dem gleichen Material ausgebildet sind.
Außerdem kann in einem Aspekt der Abstandshalter in einer Rahmenform ausgebildet sein, wenn von der Stapelrichtung aus betrachtet. Gemäß solch einer Konfiguration ist es möglich, die Form des Abstandshalters zu vereinfachen.
Außerdem kann in einem Aspekt die Elektrizitätsspeichervorrichtung ferner einen Verbindungsabschnitt aufweisen, der Endabschnitte der Abstandshalter benachbart zueinander in der Stapelrichtung verbindet. Gemäß solch einer Konfiguration ist es durch ein Vorsehen des Verbindungsabschnitts möglich, dass Verziehen bzw. Verdrehen (warping) des Abstandshalters zu unterdrücken. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein Auftreten einer Stapelfehlausrichtung von der Vielzahl von Elektroden effektiv zu unterdrücken. Außerdem kann in einem Aspekt ein Vorsprungsbetrag des Abstandshalters von einer Endfläche der Kollektorplatte, die in eine Richtung gewandt ist, die die Stapelrichtung schneidet, gleich wie oder größer als eine Dicke des Abstandshalters in der Stapelrichtung sein. Gemäß solch einer Konfiguration ist es möglich, Beschränkungen auf ein Konstruktionsverfahren zur Zeit eines Ausbildens des Harzrahmens abzuschwächen. Zum Beispiel ist es einfach, den Harzrahmen mit dem Abstandshalter durch ein Heißelementschweißen unter Verwendung des Vorsprungsabschnitts (das heißt den ersten Abschnitt) des Abstandshalters zu verbinden, der einen Vorsprungsbetrag gleich wie oder größer als einen vorbestimmten Wert hat, wie vorangehend beschrieben ist.
Außerdem kann in einem Aspekt der Harzrahmen durch ein Spritzgießen ausgebildet sein. Außerdem kann in einem Aspekt der Harzrahmen durch ein Heißelementschweißen an den Abstandshalter ausgebildet sein. Gemäß solch einer Konfiguration ist es möglich, die Umfangsränder von der gestapelten Vielzahl von Elektroden in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise durch den Harzrahmen auszubilden, und dementsprechend ist es möglich, eine Leckage einer elektrolytischen Lösung zu verhindern.
Außerdem ist gemäß einem Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Elektrizitätsspeichervorrichtung bzw. Stromspeichervorrichtung vorgesehen, dass folgende Prozesse aufweist: ein Fixieren von Abstandshaltern an Umfangsrändern von Kollektorplatten in Elektroden, in denen eine positive Elektrodenschicht auf einer Fläche der Kollektorplatte vorgesehen ist und eine negative Elektrodenschicht auf der anderen Fläche der Kollektorplatte vorgesehen ist; ein Stapel einer Vielzahl von Elektroden, an denen die Abstandshalter fixiert sind; und eine Ausbilden eines Harzrahmens durch ein Spritzgießen oder ein Heißelementschweißen an die Abstandshalter, um Außenumfänge der Abstandshalter abzudecken, die an der gestapelten Vielzahl von Elektroden fixiert sind.
Gemäß solch einem Verfahren eines Herstellens einer Elektrizitätsspeichervorrichtung sind die Abstandshalter an den Umfangsrändern der Kollektorplatten fixiert, und danach werden die Elektroden gestapelt, sodass die entsprechenden Abstandshalter zwischen den Kollektorplatten benachbart zueinander in der Stapelrichtung angeordnet sind. Mit diesem Abstandshalter wird ein Kurzschluss zwischen den Kollektorplatten unterdrückt. Außerdem sind durch den Harzrahmen, der kollektiv die Außenumfänge von der Vielzahl von Abstandshaltern abdeckt, die Umfangsränder von der gestapelten Vielzahl von Elektroden in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise ausgebildet, und dementsprechend ist eine Leckage einer elektrolytischen Lösung verhindert. Da der Harzrahmen durch ein Spritzgießen oder ein Heißelementschweißen an den Abstandshalter ausgebildet wird, ist es möglich, den Harzrahmen leicht herzustellen. Deshalb ist es möglich, den Kurzschluss zwischen den Elektroden bei geringen Kosten zu unterdrücken.
Außerdem kann in einem Aspekt das Herstellungsverfahren ferner einen Prozess eines Verbindens von Endabschnitten der Abstandshalter benachbart zueinander in der Stapelrichtung vor dem Prozess eines Ausbildens des Harzrahmens aufweisen. Gemäß solch einer Konfiguration ist es möglich, den Harzrahmen in einem Zustand auszubilden, in dem das Verziehen bzw. Verdrehen der Abstandshalter unterdrückt wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, eine Stapelfehlausrichtung von einer Vielzahl von Elektroden zu unterdrücken.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der Elektrizitätsspeichervorrichtung und dem Verfahren zum Herstellen der Elektrizitätsspeichervorrichtung ist es möglich, einen Kurzschluss zwischen den Elektroden bei geringen Kosten zu unterdrücken.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Elektrizitätsspeichervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist eine Draufsicht, die eine Bipolarelektrode schematisch darstellt.
3 ist eine Ansicht, die einen Herstellungsprozess der Elektrizitätsspeichervorrichtung darstellt.
4 ist eine Ansicht, die einen Herstellungsprozess der Elektrizitätsspeichervorrichtung darstellt.
5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Elektrizitätsspeichervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch darstellt.
6. Ist eine Querschnittsansicht, die eine Elektrizitätsspeichervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform schematisch darstellt.
7 ist eine Querschnittsansicht, die ein Elektrizitätsspeichermodul, das die Elektrizitätsspeichervorrichtung von 6 bildet, schematisch darstellt.
8 ist eine Querschnittsansicht, die entlang eine Linie VIII-VIII von 7 genommen ist.
9 ist eine Ansicht, die ein Heißelementschweißen eines zweiten Dichtabschnitts an einen ersten Dichtabschnitt darstellt.
10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Verbindungsabschnitts schematisch darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Hiernach werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Der Einfachheit halber werden im Wesentlichen die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung kann weggelassen werden.
[Erste Ausführungsform]
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration einer elektrischen Speichervorrichtung bzw. Stromspeichervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. 2 ist eine Draufsicht, die eine Bipolarelektrode schematisch darstellt, die in der Elektrizitätsspeichervorrichtung verwendet wird. Eine Elektrizitätsspeichervorrichtung bzw. Stromspeichervorrichtung 1, die in 1 dargestellt ist, ist zum Beispiel eine Sekundärbatterie bzw. ein Akkumulator, wie zum Beispiel eine Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterie oder eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie oder ist ein elektrischer Doppelschichtkondensator. Die Elektrizitätsspeichervorrichtung 1 wird als eine Batterie von verschiedenen Fahrzeugen, wie zum Beispiel einem Gabelstapler, einem Hybridfahrzeug und einem Elektrofahrzeug verwendet. In der folgenden Beschreibung wird eine Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterie veranschaulicht.
Wie in 1 dargestellt ist, weist die Elektrizitätsspeichervorrichtung 1 eine Vielzahl von Bipolarelektroden 10, einen Rahmen 20 und ein Paar von Beschränkungsplatten 30A und 30B auf. Die Bipolarelektrode 10 weist eine Kollektorplatte 11, eine positive Elektrodenschicht 13, die auf einer Fläche 11a der Kollektorplatte 11 vorgesehen ist, und eine negative Elektrodenschicht 15 auf, die auf der anderen Fläche 11b (Fläche entgegengesetzt zu der einen Fläche 11a der Kollektorplatte 11) der Kollektorplatte 11 vorgesehen ist. Die Kollektorplatte 11 ist eine Metallfolie, die zum Beispiel aus Nickel hergestellt ist, und hat eine rechtwinklige Form in einer Draufsicht, wie in 2 dargestellt ist. Die Dicke der Kollektorplatte 11 ist zum Beispiel ungefähr 0,1 µm bis 1000 µm. Als das positive Elektrodenaktivmaterial, das die positive Elektrodenschicht 13 bildet, kann Nickelhydroxid und dergleichen beispielhaft genannt werden. Als das negative Elektrodenaktivmaterial, das die negative Elektrodenschicht 15 bildet, kann eine Wasserstoffspeicherlegierung und dergleichen beispielhaft genannt werden.
Wie in 2 dargestellt ist, ist ein Umfangsrand 11c der Kollektorplatte 11 ein unbeschichteter Bereich, der nicht mit dem positiven Elektrodenaktivmaterial und dem negativen Elektrodenaktivmaterial beschichtet ist. Der Ausbildungsbereich der negativen Elektrodenschicht 15 auf der anderen Fläche 11b der Kollektorplatte 11 kann geringfügig größer als der Ausbildungsbereich der positiven Elektrodenschicht 13 auf der einen Fläche 11a der Kollektorplatte 11 sein. Auf dem Umfangsrad 11c der Kollektorplatte 11 sind Einschnitte 11e stetig von einem Außenumfang 11d aus ausgebildet. In dieser Ausführungsform sind die Einschnitte 11e an den vier Ecken der Kollektorplatte 11 ausgebildet. Der Einschnitt 11e ist von dem Scheitelpunkt bzw. dem Eckpunkt der Ecke zu der Position innerhalb des unbeschichteten Bereichs ausgebildet und erreicht die negative Elektrodenschicht 15 nicht.
Die Vielzahl von Bipolarelektroden 10 sind über Separatoren bzw. Trenneinrichtungen 17 gestapelt. In einem Zustand, in dem die Vielzahl von Bipolarelektroden gestapelt sind, ist die positive Elektrodenschicht 13 von einer Bipolarelektrode 10 der negativen Elektrodenschicht 15 von einer Bipolarelektrode 10 benachbart in der Stapelrichtung zugewandt mit dem Separator 17, der dazwischen liegt, und die negative Elektrodenschicht 15 von einer Bipolarelektrode 10 bis der positiven Elektrodenschicht 13 der anderen Bipolarelektrode 10 benachbart in der Stapelrichtung zugewandt mit dem Separator 17, der dazwischen liegt. In dieser Ausführungsform ist die negative Elektrodenschicht 15, die auf der anderen Fläche 11b von jeder Bipolarelektrode 10 vorgesehen ist, mit dem bahnförmigen bzw. blattförmigen Separator 17 abgedeckt. Deshalb ist durch einen Stapel der Vielzahl von Bipolarelektroden 10 in der gleichen Richtung hinsichtlich der Stapelrichtung der Separator 17 zwischen der positiven Elektrodenschicht 13 und der negativen Elektrodenschicht 15 der benachbarten Bipolarelektroden 10 angeordnet.
Als ein Material, das den Separator 17 bildet, wird eine poröse Folie aus einem Polyolefinharz wie Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), ein Gewebe oder Fließstoff aus Polypropylen, Polyethylenterephthalat (PET), Methylcellulose oder dergleichen, und dergleichen veranschaulicht. Darüber hinaus kann der Separator 17 mit einer Vinylidenfluoridharzverbindung verstärkt werden.
Eine Kollektorplatte 18, die mit lediglich der positiven Elektrodenschicht 13 versehen ist, ist auf eine Fläche von einem gestapelten Ende (gestapeltes Ende auf der oberen Seite in 1) der gestapelten Bipolarelektroden 10 gestapelt. Die positive Elektrodenschicht 13 der Kollektorplatte 18 ist der negativen Elektrodenschicht 15 der Bipolarelektrode 10 als die oberste Schicht über den Separator 17 hinweg zugewandt. Außerdem ist eine Kollektorplatte 19, die mit lediglich der negativen Elektrodenschicht 15 versehen ist, auf das andere gestapelte Ende (gestapeltes Ende auf der unteren Seite in 1) der gestapelten Bipolarelektroden 10 gestapelt. Die negative Elektrodenschicht 15 ist mit dem Separator 17 abgedeckt. Die negative Elektrodenschicht 15 der Kollektorplatte 19 ist der positiven Elektrodenschicht 13 der Bipolarelektrode 10 als die unterste Schicht über den Separator 17 hinweg zugewandt. Ähnlich zu der Kollektorplatte 17 sind die Kollektorplatten 18 und 19 Metallfolien, die aus zum Beispiel Nickel hergestellt sind, und eine rechtwinklige Form in einer Draufsicht haben.
Der Umfangrand 11c der Kollektorplatte 11 wird durch den Rahmen 20 in einem Zustand gehalten, in dem sie in der Innenwand des Rahmens 20 eingebettet ist. Deshalb ist ein Raum, der durch die Kollektorplatten 11 und 11 und die Innenwand des Rahmens 20 unterteilt ist, zwischen den Kollektorplatte 11 und 11 benachbart zueinander in der Stapelrichtung ausgebildet. Dieser Raum enthält eine elektrolytische Lösung (nicht dargestellt), wie aus einer alkalischen Lösung, wie beispielsweise eine wässrige Kaliumhydroxidlösung, hergestellt ist.
Ähnlich zu der Kollektorplatte 11 der Bipolarelektrode 10 sind Umfangsränder 18c und 19c der Kollektorplatten 18 und 19 durch den Rahmen 20 in einem Zustand gehalten, in dem sie in der Innenwand des Rahmens 20 eingebettet sind. Außerdem können die Kollektorplatten 18 und 19 ausgebildet sein, um dicker als die Kollektorplatte 11 der Bipolarelektrode 10 zu sein.
Der Rahmen 20 ist durch eine Vielzahl von Abstandshaltern (spacers) 21 und einem Harzrahmen 25 ausgebildet und hat eine rechtwinklige röhrenförmige Form. In dieser Ausführungsform ist die Innenwand des Rahmens 20 durch die Vielzahl von Abstandshaltern 21 ausgebildet und die Außenwand des Rahmens 20 ist durch den Harzrahmen 25 ausgebildet.
Der Abstandshalter 21 ist mit einem isolierenden Harz ausgebildet und hat eine rechtwinklige Rahmenform. Ein Innenumfang 21a des Abstandshalters 21 befindet sich innerhalb des Außenumfangs 11d der Kollektorplatte 11 der Bipolarelektrode 10 und ein Außenumfang 21b des Abstandshalters 21 befindet sich außerhalb des Außenumfangs 11d der Kollektorplatte 11. Der Abstandshalter 21 hat eine vorbestimmte Dicke in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden 10. Die Dicke des Abstandshalters 21 ist im Wesentlich gleich einer Summe der Dicke der Bipolarelektrode 10 und der Dicke des Separators und ist zum Beispiel 0,1 bis 0,5 mm. Der Abstandshalter 21 hält den Umfangsrand 11c der Kollektorplatte 11 der Bipolarelektrode 10. Das heißt, der Außenumfang 11d der Kollektorplatte 11 ist in dem Abstandshalter 21 angeordnet. In dieser Ausführungsform ist der Umfangsrand 11c der Kollektorplatte 11 an der Mitte des Abstandshalters 21 in der Dickenrichtung angeordnet. Zum Beispiel sind der Umfangsrand 11c der Kollektorplatte 11 und der Abstandshalter 21 durch ein Thermokompressionsbonden oder dergleichen verbunden bzw. gebondet. In einem Zustand, in dem die Vielzahl von Bipolarelektroden 10 gestapelt sind, sind auch die Vielzahl von Abstandshaltern 21 gestapelt. In diesem Zustand sind ein Abschnitt (der Abschnitt, der der anderen Bipolarelektrodenseite zugewandt ist) des Abstandshalters 21, der eine Bipolarelektrode 10 hält, und ein Abschnitt (der Abschnitt, der einer Bipolarelektrodenseite zugewandt ist) des Abstandshalters 21, der die andere Bipolarelektrode 10 hält, zwischen den Bipolarelektroden 10 und 10 benachbart zueinander in der Stapelrichtung angeordnet.
Ähnlich zu der Kollektorplatte 11 der Bipolarelektrode 10 sind die Umfangsränder 18c und 19c der Kollektorplatten 18 und 19 durch den Abstandshalter 21 gehalten. Ein Abschnitt bzw. ein Teil des Abstandshalters 21, der die Kollektorplatte 18 hält, und ein Teil bzw. ein Abschnitt des Abstandshalters 21, der die Kollektorplatte 11 hält, sind zwischen der Kollektorplatte 18 und der Kollektorplatte 11 benachbart zu der Kollektorplatte 18 angeordnet. Ein Abschnitt bzw. ein Teil des Abstandshalters 21, der die Kollektorplatte 19 hält, und ein Teil bzw. ein Abschnitt des Abstandshalters 21, der die Bipolarelektrode 10 hält, sind zwischen der Kollektorplatte 19 und der Kollektorplatte 11 benachbart zu der Kollektorplatte 19 angeordnet.
Der Harzrahmen 25 hat eine rechtwinklige Röhrenform und deckt kollektiv die Außenumfänge von der Vielzahl von Abstandshaltern 21 ab. Die Vielzahl von Abstandshaltern 21 und der Harzrahmen 25 sind durch ein Schweißen oder dergleichen beispielsweise integriert. Das Harz, das den Harzrahmen 25 bildet, kann das gleiche wie das Harz sein, das den Abstandshalter 21 bildet. Als solch ein Harz kann Polypropylen (PP), Polyphenylensulfid (PPS), modifizierter Polyvinylether (modifizierter PPE) und dergleichen veranschaulicht werden.
Das Paar von Beschränkungsplatten 30A und 30B beschränkt die Vielzahl von Bipolarelektroden 10 und die Kollektorplatten 18 und 19 in der Stapelrichtung. Außerdem beschränkt das Paar von Beschränkungsplatten 30A und 30B ebenfalls den Rahmen 20. Ein positiver Elektrodenanschluss 33 ist mit einer Beschränkungsplatte 30A verbunden. Ein negativer Elektrodenanschluss 35 ist mit der anderen Beschränkungsplatte 30B verbunden. Es ist möglich, ein Laden und Entladen der Elektrizitätsspeichervorrichtung 1 durch den positiven Elektrodenanschluss 33 und den negativen Elektrodenanschluss 35 durchzuführen.
Die Beschränkungsplatten 30A und 30B sind mit Durchgangslöchern 37 zum Durchdringen von Schrauben 36 versehen, die sich in der Stapelrichtung erstrecken. Die Schraube bzw. der Bolzen 36 ist von der Beschränkungsplatte 30A aus zu der Beschränkungsplatte 30B hin eingesetzt. Eine Mutter 38 ist auf das distale Ende der Schraube 36 geschraubt. Deshalb bringen die Beschränkungsplatte 30A und die Beschränkungsplatte 30B eine Beschränkungslast auf die Vielzahl von Bipolarelektroden 10 einschließlich dem Separator 17, der Kollektorplatte 18, der Kollektorplatte 19 und dem Rahmen 20 auf. Als ein Ergebnis ist das Innere des Rahmens 20 abgedichtet.
Hiernach wird ein Verfahren zum Herstellen der vorangehend beschriebenen Elektrizitätsspeichervorrichtung 1 geschrieben.
Das Verfahren zum Herstellen der Elektrizitätsspeichervorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform weist einen ersten Prozess eines Fixierens bzw. Befestigens der Abstandshalter 21 an den Umfangsrändern 11c, der Kollektorplatten 11 in den Bipolarelektroden 10, einen zweiten Prozess eines Stapelns der Vielzahl von Bipolarelektroden 10, an denen die Abstandshalter 21 fixiert sind, und einen dritten Prozess eines Ausbildens des Harzrahmens 25 an den Außenseiten der Abstandshalter 21 auf, die an den gestapelten Bipolarelektroden 10 fixiert sind.
3 ist eine Ansicht, die den ersten Prozess darstellt. In dem ersten Prozess wird der Separator 17 an der Bipolarelektrode 10 mit der Kollektorplatte 11, der positiven Elektrodenschicht 13 und der negativen Elektrodenschicht 15 fixiert. Dann wird der Abstandshalter 21 an dem Umfangsrand 11c der Kollektorplatte 11 in der Bipolarelektrode 10 fixiert. Wie in einem Abschnitt (a) von 3 dargestellt ist, ist in dieser Ausführungsform ein halbes Abstandshalterstück 22 mit einer rechtwinkligen Rahmenform, in der der Abstandshalter 21 in der Dickenrichtung aufgeteilt ist, bereitgestellt. Ein Innenumfang 22a des halben Abstandshalterstücks 22 befindet sich innerhalb des Außenumfangs 11d der Kollektorplatte 11 der Bipolarelektrode 10 und ein Außenumfang 22b des halben Abstandshalterstücks 22 befindet sich außerhalb des Außenumfangs 11d der Kollektorplatte 11. Die halben Abstandshalterstücke 22 sind auf der einen Fläche 11a und der anderen Fläche 11b der Kollektorplatte 11 der Bipolarelektrode 10 jeweils angeordnet. Der Umfangsrand 11c der Kollektorplatte 11 liegt zwischen dem Paar von halben Abstandshalterstücken 22 und 22. Dann werden, wie in einem Abschnitt (b) von 3 dargestellt ist, durch ein Druckbeaufschlagen des Paars von halben Abstandshalterstücken 22 und 22, während diese erwärmt werden, die Kollektorplatte 11 und das Paar von halben Abstandshalterstücken 22 und 22 thermokompressionsgebondet und das Paar von halben Abstandshalterstücken 22 und 22 werden miteinander thermokompressionsgebondet. Deshalb wird die Bipolarelektrode 10 durch den Abstandshalter 21 gehalten.
4 ist eine Ansicht, die den zweiten Prozess und den dritten Prozess darstellt. Nachfolgend werden durch den zweiten Prozess die Vielzahl von Bipolarelektroden 10, an denen die Abstandshalter 21 fixiert sind, gestapelt. In dem zweiten Prozess werden eine vorbestimmte Anzahl von den Bipolarelektroden 10 gestapelt, an denen die Abstandshalter 21 durch den ersten Prozess fixiert sind. In diesem Fall werden die Bipolarelektroden 10 derart gestapelt, dass die Richtungen der positiven Elektrodenschicht 13 und der negativen Elektrodenschicht 15 von allen Bipolarelektroden 10 die gleichen sind. Eine Kollektorplatte 18 ist an dem Endabschnitt der gestapelten Bipolarelektrode 10 auf der Seite der negativen Elektrodenschicht 15 angeordnet. Außerdem ist eine Kollektorplatte 19 an dem Endabschnitt der gestapelten Bipolarelektrode 10 auf der Seite der positiven Elektrodenschicht 13 angeordnet. Ähnlich zu den Bipolarelektroden 10 sind die Abstandshalter 21 an den Umfangsrändern 18c und 19c der Kollektorplatten 18 und 19 fixiert.
In dem nachfolgenden dritten Prozess wird ein Harzrahmen 25 auf der Außenseite von der Vielzahl von Abstandshaltern 21 ausgebildet, der die Vielzahl von Bipolarelektroden 10 und die Kollektorplatten 18 und 19 hält, die gestapelt sind. In dem dritten Prozess wird der Harzrahmen 25 durch ein Spritzgießen ausgebildet. Wie in 4 dargestellt ist, ist eine Form bzw. ein Gesenk K an den Außenumfängen der gestapelten Abstandshaltern 21 fixiert und ein Harz wird in die Form K eingespritzt. In dieser Ausführungsform sind die Außenumfänge 21b der Abstandshalter 21 innerhalb der Form K freiliegend. Aus diesem Grund werden das Harz, das in die Form K eingespritzt wird, und die Außenumfänge 21b der Abstandshalter 21 verschweißt und integriert. Deshalb wird der Harzrahmen 25 ausgebildet, der die Außenumfänge 21b von allen Abstandshaltern 21 kollektiv abdeckt. Das heißt, der Rahmen 20 ist durch die Abstandshalter 21 und den Harzrahmen 25 ausgebildet. Dann ist die elektrische Speichervorrichtung 1 ausgebildet durch ein Beschränken der Vielzahl von Bipolarelektroden 10 mit den Separatoren 17, der Kollektorplatte 18, der Kollektorplatte 19 und dem Rahmen 20 unter Verwendung des Paars von Beschränkungsplatten 30A und 30B.
In der vorangehend beschriebenen Elektrizitätsspeichervorrichtung 1 werden die Kollektorplatten 11 daran gehindert, in direkten Kontakt miteinander zu gelangen, durch die Vielzahl von Abstandshaltern 21, die zwischen den Kollektorplatten 11 benachbart zueinander in der Stapelrichtung angeordnet sind, und dementsprechend wird ein Kurzschluss verhindert. Außerdem sind die Außenumfänge 11d der gestapelten Vielzahl von Kollektorplatten 11 in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise durch den Harzrahmen 25 ausgebildet, der die Außenumfänge 21b von der Vielzahl von Abstandshaltern 21 kollektiv abdeckt, und dementsprechend ist eine Leckage einer elektrolytischen Lösung verhindert. In dem Stand der Technik ist es notwendig, den Stauchungsbetrag des Dichtabschnitts streng einzustellen bzw. genau einzustellen, der zwischen den benachbarten Elektroden isoliert. Jedoch in der vorangehend beschriebenen Konfiguration, da es nicht notwendig ist, den Stauchungsbetrag oder dergleichen in Erwägung zu ziehen, ist die Genauigkeitsanforderung von jedem Bauteil nicht erhöht. Deshalb ist es möglich, den Kurzschluss zwischen den Elektroden bei geringen Kosten zu unterdrücken.
Außerdem sind gemäß dem Verfahren zum Herstellen der Elektrizitätsspeichervorrichtung 1, die vorangehend beschrieben ist, die Abstandshalter 21 an den Umfangsrändern 11c der Kollektorplatten 11 fixiert und danach werden die Bipolarelektroden 10 gestapelt. Als ein Ergebnis werden die Abstandshalter 21 zwischen den Kollektorplatten 11 benachbart zueinander in der Stapelrichtung angeordnet. Zum Beispiel, wenn das Spritzgießen durchgeführt wird, um den Harzrahmen 25 auszubilden, in einem Zustand, in dem die Abstandshalter 21 nicht angeordnet sind, gibt es Bedenken, dass die Umfangsränder 11c der benachbarten Kollektorplatten 11 durch das eingespritzte Harz bewegt werden. In diesem Fall gibt es bedenken, dass die bewegten Umfangsränder 11c miteinander in Kontakt stehen. Außerdem gibt es Bedenken, dass das eingespritzte Harz fließen kann und die positive Elektrodenschicht 13 oder die negative Elektrodenschicht 15 erreichen kann. In dieser Ausführungsform wird durch ein Anordnen der Abstandshalter 21 vorab vor dem Harzeinspritzen ein Kontakt zwischen den Kollektorplatten 11 unterdrückt. Außerdem hindern die Abstandshalter 21 das Harz daran, zu der Seite der positiven Elektrodenschicht 13 und der Seite der negativen Elektrodenschicht 15 hin vorzudringen. Außerdem, da der Harzrahmen 25 durch ein Spritzgießen ausgebildet wird, kann der Harzrahmen 25 leicht hergestellt werden. Deshalb ist es möglich, einen Kurzschluss zwischen den Elektroden bei geringen Kosten zu unterdrücken.
Außerdem, da der Abstandshalter 21 und der Harzrahmen 25 aus dem gleichen Material ausgebildet sind, werden in dem Prozess eines Ausbildens des Harzrahmens 25 durch ein Spritzgießen der Abstandshalter 21 und der Harzrahmen 25 durch ein Schweißen integriert. Deshalb ist es möglich, ein Austreten einer elektrolytischen Lösung noch effektiver zu unterdrücken.
Außerdem ist der Außenumfang 11d der Kollektorplatte 11 in dem Abstandshalter 21 angeordnet. Gemäß solch einer Konfiguration ist es möglich, den Abstandshalter 21 und die Kollektorplatte 11 in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise zu verbinden bzw. zu bonden.
Außerdem sind Einschnitte 11e, die stetig zu dem Außenumfang 11d sind, an dem Umfangsrand 11c der Kollektorplatte 11 ausgebildet. In der Ausführungsform sind die Einschnitte 11e an vier Ecken der Kollektorplatte 11 mit einer rechtwinkligen Form ausgebildet. Deshalb ist der Umfangsrand 11c der Kollektorplatte 11 in vier Abschnitte aufgeteilt, die den Seiten entsprechen, und die vier Abschnitte bewegen sich unabhängig voneinander. Deshalb wird ein Auftreten von Falten bzw. Unebenheiten, Verdrehungen oder dergleichen an der Kollektorplatte 11 zur Zeit eines Anbringens des Abstandshalters 21 oder dergleichen unterdrückt.
[Zweite Ausführungsform]
Eine Elektrizitätsspeichervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist hauptsächlich von der Elektrizitätsspeichervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Form des Abstandshalters verschieden. Hiernach werden hauptsächlich Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben und die gleichen Elemente und Bauteile werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
5 ist eine Querschnittsansicht, die die Elektrizitätsspeichervorrichtung gemäß dieser Ausführungsform schematisch darstellt. Wie in 5 dargestellt ist, weist eine Elektrizitätsspeichervorrichtung 101 eine Vielzahl von Bipolarelektroden 10, einen Rahmen 120 und ein Paar von Beschränkungsplatten 30A und 30B auf.
Der Rahmen 120 ist durch eine Vielzahl von Abstandshaltern 121 und einen Harzrahmen 125 ausgebildet und hat eine rechtwinklige röhrenförmige Form. Der Abstandshalter 121 ist mit einem isolierenden Harz ausgebildet und hat eine rechtwinklige Rahmenform. Der Abstandshalter 121 hat eine vorbestimmte Dicke in der Stapelrichtung der Bipolarelektrode 10. Ähnlich zu der ersten Ausführungsform ist die Dicke des Abstandshalters 121 im Wesentlichen gleich zu der Dicke der Bipolarelektrode 10. Die Mitte des Außenumfangs 121b des Abstandshalters 121 in der Dickenrichtung hat eine konvexe Form zu dem Harzrahmen 125 hin. In dem dargestellten Beispiel ist der Außenumfang 121b des Abstandshalters 121 geneigt, um zu der Seite des Harzrahmens 125 an der Mitte in der Dickenrichtung vorzuragen. Das distale Ende des Außenumfangs 121b des Abstandshalters 121 erstreckt sich zu einer Position außerhalb des Außenumfangs 11d der Kollektorplatte 11.
Der Abstandshalter 121 ist zwischen den Bipolarelektroden 10 benachbart zueinander in der Stapelrichtung angeordnet. Außerdem ist der Abstandshalter 121 an dem Umfangsrand 11c der Kollektorplatte 11 der Bipolarelektrode 10 angeordnet. Das heißt, der Umfangsrand 11c der Kollektorplatte 11 liegt zwischen einem Paar von den Abstandshaltern 121 und 121, die auf einer Seite und der anderen Seite in der Stapelrichtung angeordnet sind. Außerdem, wie in der Zeichnung dargestellt ist, liegt der Außenumfang 11d der Kollektorplatte 11 nicht zwischen den Abstandshaltern 121, sondern erstreckt sich zu der Seite des Harzrahmens 125. Außerdem sind die Abstandshalter 121 auch zwischen der Kollektorplatte 18 und der Bipolarelektrode 10 und zwischen der Kollektorplatte 19 und der Bipolarelektrode 10 angeordnet.
Der Harzrahmen 125 hat eine rechtwinklige röhrenförmige Form und deckt kollektiv die Außenumfänge 121b von der Vielzahl von Abstandshaltern 121 ab. Die Vielzahl von Abstandshaltern 121 und der Harzrahmen 125 sind durch zum Beispiel ein Schweißen oder dergleichen integriert. Die Außenumfänge 11d der Kollektorplatten 11 in der Bipolarelektrode 10 sind in dem Harzrahmen 125 eingebettet. Außerdem sind auch die Außenumfänge der Kollektorplatten 18 und 19 in dem Harzrahmen 125 eingebettet. Das Harz, das den Harzrahmen 125 bildet, kann das gleiche wie das Harz sein, das den Abstandshalter 121 ausbildet, oder kann davon verschieden sein. Als solch ein Harz kann Polypropylen (PP), Polyphenylensulfid (PPS), ein modifizierter Polyethylenether (modifizierter PPE) und dergleichen als Beispiel genannt werden.
Ähnlich zu dem Harzrahmen 25 der ersten Ausführungsform kann der Harzrahmen 125 durch ein Spritzgießen ausgebildet sein. Deshalb hat die Innenumfangsfläche des Harzrahmens 125 eine konkave Form, die der konvexen Form des Außenumfangs 121b des Abstandshalters 121 entspricht. Die Elektrizitätsspeichervorrichtung 110 wird durch ein Beschränken der Vielzahl von Bipolarelektroden 10 mit den Separatoren 17, der Kollektorplatte 18, der Kollektorplatte 19 und dem Rahmen 120 durch ein Verwenden der Beschränkungsplatten 30A und 30B hergestellt.
In solch einer Elektrizitätsspeichervorrichtung 101, ähnlich zu der Elektrizitätsspeichervorrichtung 1 der ersten Ausführungsform, werden die Kollektorplatten 11 durch die Vielzahl von Abstandshaltern 121, die zwischen den Kollektorplatten 11 angeordnet sind, die benachbart zueinander in der Stapelrichtung sind, darin unterdrückt, in direktem Kontakt miteinander zu sein. Außerdem sind die Außenumfänge 11d der gestapelten Vielzahl von Kollektorplatten 11 in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise durch den Harzrahmen 125 ausgebildet, der gemeinsamen bzw. kollektiv die Außenumfänge 121b von der Vielzahl von Abstandshaltern 121 abdeckt, und dementsprechend wird eine Leckage einer elektrolytischen Lösung verhindert. Insbesondere, da die Außenumfänge 11d der Kollektorplatten 11 in dem Harzrahmen 125 angeordnet sind, ist es möglich, den Harzrahmen 125 und die Kollektorplatten 11 in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise noch zuverlässiger zu verbinden bzw. zu bonden.
Außerdem ragt der Außenumfang 121b des Abstandshalters 121 zu dem Harzrahmen 125 hin vor. Außerdem erstreckt sich das distale Ende des Außenumfangs 121b des Abstandshalters 121 zu einer Position hin außerhalb des Außenumfangs 11d der Kollektorplatte 11. Mit solch einer Konfiguration ist es möglich, die Kollektorplatten 11 und 11, die benachbart zueinander sind, zuverlässig daran zu hindern, miteinander in Kontakt zu sein.
Außerdem, da die Innenumfangsfläche des Harzrahmens 125 eine konkave Form hat, die der konvexen Form des Außenumfangs 121b des Abstandshalters 121 entspricht, ist es möglich, dem Abstandshalter 121 und dem Harzrahmen 125 leicht zu ermöglichen, in engem Kontakt miteinander zu sein.
Außerdem, selbst in einem Fall, in dem der Abstandshalter 121 und der Harzrahmen 125 mit unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind, ist es möglich, eine Leckage einer elektrolytischen Lösung und dergleichen zu unterdrücken, da die Außenumfänge 11d der Kollektorplatten 11 in dem Harzrahmen 125 eingebettet sind.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden vorangehend im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, jedoch ist die spezifische Konfiguration nicht auf die Ausführungsformen begrenzt.
Zum Beispiel ist in der ersten Ausführungsform das Beispiel offenbart, in dem der Umfangsrand 11c der Kollektorplatte 11 in dem Abstandshalter 21 gehalten wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Zum Beispiel können die Abstandshalter lediglich an eine Fläche der Kollektorplatte geschweißt sein, um eine Einheit auszubilden, und dann werden die Einheiten gestapelt.
[Dritte Ausführungsform]
Eine Elektrizitätsspeichervorrichtung 201 gemäß einer dritten Ausführungsform wird mit Bezug auf 6 bis 10 beschrieben. Die Elektrizitätsspeichervorrichtung 201, die in 6 dargestellt ist, wird als eine Batterie von verschiedenen Fahrzeugen verwendet, wie zum Beispiel einem Gabelstapler, einem Hybridfahrzeug und einem Elektrofahrzeug. Die Elektrizitätsspeichervorrichtung 201 weist eine Vielzahl von (drei in dieser Ausführungsform) Elektrizitätsspeichermodulen 202 auf, jedoch kann die Elektrizitätsspeichervorrichtung 201 ein einzelnes Elektrizitätsspeichermodul 202 haben. Das Elektrizitätsspeichermodul 202 ist eine bipolare Batterie. Das Elektrizitätsspeichermodul 202 ist zum Beispiel eine Sekundärbatterie, wie zum Beispiel eine Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterie oder eine Lithium-Ionen-Sekundärbatterie, jedoch kann das Elektrizitätsspeichermodul 202 ein elektrischer Doppelschichtkondensator sein. In der folgenden Beschreibung wird eine Nicke-Wasserstoff-Sekundärbatterie veranschaulicht.
Eine Vielzahl von Elektrizitätsspeichermodulen 202 kann über eine leitfähige Platte 203 gestapelt werden, wie zum Beispiel eine Metallplatte. Wenn von einer Stapelrichtung D1 (Z-Richtung) des Elektrizitätsspeichermoduls 202 betrachtet, haben das Elektrizitätsspeichermodul 202 und die leitfähige Platte 203 zum Beispiel eine rechtwinklige Form. Die leitfähige Platte 203 ist außerdem an den Außenseiten der Elektrizitätsspeichermodule 202 angeordnet, die sich an beiden Enden in der Stapelrichtung D1 befinden. Die leitfähige Platte 203 ist elektrisch Verbunden mit den benachbarten Elektrizitätsspeichermodulen 202. Deshalb sind die Vielzahl von Elektrizitätsspeichermodulen 202 in Reihe in der Stapelrichtung D1 verbunden. In der Stapelrichtung D1 ist ein positiver Elektrodenanschluss bzw. Pluspol 204 mit der leitfähigen Platte 203 verbunden, die sich an einem Ende befindet. Ein negativer Elektrodenanschluss bzw. Minuspol 205 ist mit einer leitfähigen Platte 203 verbunden, die sich an dem anderen Ende befindet. Der positive Elektrodenanschluss 204 kann mit der leitfähigen Platte 203, die zu verbinden ist, integriert sein. Der negative Elektrodenanschluss 205 kann mit der leitfähigen Platte 203, die zu verbinden ist, integriert sein. Der positive Elektrodenanschluss 204 und der negative Elektrodenanschuss 205 erstrecken sich in einer Richtung (X-Richtung), die die Stapelrichtung D1 schneidet. Es ist möglich, ein Laden und Entladen der Elektrizitätsspeichervorrichtung 201 durch den positiven Elektrodenanschluss 204 und den negativen Elektrodenanschluss 205 durchzuführen.
Die leitfähige Platte 203 kann außerdem als eine Wärmeabgabeplatte funktionieren zum Abgeben der Wärme, die in dem Elektrizitätsspeichermodul 202 erzeugt wird. Ein Kühlmittel bzw. Kältemittel, wie zum Beispiel Luft, tritt durch die Vielzahl von Spalten 203a, die innerhalb der leitfähigen Platte 203 vorgesehen sind, sodass es möglich ist, die Wärme effizient von dem Elektrizitätsspeichermodul 202 an die Außenseite hin abzugeben. Jeder von den Spalten 203a erstreckt sich zum Beispiel in einer Richtung (Y-Richtung), die die Stapelrichtung D1 schneidet. Wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet, ist die leitfähige Platte 203 kleiner als das Elektrizitätsspeichermodul 202, jedoch kann die leitfähige Platte 203 gleich wie oder größer als das Elektrizitätsspeichermodul 202 sein.
Die Elektrizitätsspeichervorrichtung 201 kann ein Beschränkungsbauteil 206 aufweisen, das die abwechselnd gestapelten Elektrizitätsspeichermodule 202 und leitfähige Platten 203 in der Stapelrichtung D1 beschränkt. Das Beschränkungsbauteil 206 weist ein Paar von Beschränkungsplatten 206A und 206B und Verbindungsbauteile (Schraube 207 und Mutter 208) zum Verbinden der Beschränkungsplatten 206A und 206B miteinander auf. Ein isolierender Film 209, wie zum Beispiel ein Harzfilm, ist zwischen jeder von den Beschränkungsplatten 206A und 206B und der leitfähigen Platte 203 angeordnet. Jede von den Beschränkungsplatten 206A und 206B ist mit zum Beispiel einem Metall, wie zum Beispiel Eisen, ausgebildet. Wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet, hat jede von den Beschränkungsplatten 206 und 20B und der isolierende Film 209 eine rechtwinklige Form. Der isolierende Film 209 ist größer als die leitfähige Platte 203. Die Beschränkungsplatten 206A und 206B sind größer als die Elektrizitätsspeichermodule 202. Wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet, ist ein Einsetzloch H1, in das ein Wellenabschnitt bzw. Schaftabschnitt der Schraube 207 eingesetzt wird, an dem Randabschnitt der Beschränkungsplatte 206A an einer Position außerhalb des Elektrizitätsspeichermoduls 202 vorgesehen. Ähnlicherweise, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet, ist ein Einsetzloch H2, in das der Wellenabschnitt der Schraube 207 eingesetzt wird, an dem Randabschnitt der Beschränkungsplatte 206B an einer Position außerhalb des Elektrizitätsspeichermoduls 202 vorgesehen. In einem Fall, in dem jede von den Beschränkungsplatten 206A und 206B eine rechtwinklige Form hat, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet, befinden sich das Einsetzloch H1 und das Einsetzloch H2 an Ecken der Beschränkungsplatten 206A und 206B
Eine Beschränkungsplatte 206A liegt gegen die leitfähige Platte 203 an, die mit dem negativen Elektrodenanschuss 205 über den isolierenden Film 209 verbunden ist. Die andere Beschränkungsplatte 206B liegt gegen die leitfähige Platte 203 an, die mit dem positiven Elektrodenanschuss bzw. Pluspol 204 über den isolierenden Film 209 verbunden ist. Zum Beispiel wird die Schraube 206 durch das Einsetzloch H1 und das Einsetzloch H2 von einer Seite der einen Beschränkungsplatte 206A zu der Seite der anderen Beschränkungsplatte 206B hin durchgeführt. Die Mutter 208 ist gewindeartig mit dem distalen Ende der Schraube 207 in Eingriff, die von der anderen Beschränkungsplatte 206B vorragt. Deshalb werden der isolierende Film 209, die leitfähige Platte 203 und das Elektrizitätsspeichermodul 202 gehalten und vereinigt und eine Beschränkungslast wird in der Stapelrichtung D1 aufgebracht.
7 ist eine Querschnittsansicht, die das Elektrizitätsspeichermodul 202 schematisch darstellt, das die Elektrizitätsspeichervorrichtung 201 bildet. 8 ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie VIII-VIII von 7 genommen ist. Wie in 7 dargestellt ist, weist das Elektrizitätsspeichermodul 202 einen gestapelten Körper bzw. Stapelkörper 210 auf, in dem eine Vielzahl von Bipolarelektroden (Elektroden) 212 gestapelt sind. Wenn von der Stapelrichtung D1 der Bipolarelektroden 212 aus betrachtet, hat der gestapelte Körper 210 zum Beispiel eine rechtwinklige bzw. rechteckige Form. Ein Separator 220 kann zwischen den benachbarten Bipolarelektroden 212 angeordnet sein.
Die Bipolarelektrode 212 weist eine Elektrodenplatte 214 (Kollektorplatte), eine positive Elektrode 216 (positive Elektrodenschicht), die auf einer Fläche der Elektrodenplatte 214 vorgesehen ist, und eine negative Elektrode 218 (negative Elektrodenschicht) auf, die auf der anderen Fläche der Elektrodenplatte 214 vorgesehen ist. In dem gestapelten Körper 210 ist die positive Elektrode 216 einer Bipolarelektrode 212 der negativen Elektrode 218 von einer Bipolarelektrode 212 benachbart in der Stapelrichtung D1 zugewandt mit dem Separator 220, der dazwischen liegt, und die negative Elektroden 218 der Bipolarelektrode 212 ist der positiven Elektrode 216 der anderen Bipolarelektrode 212 benachbart in der Stapelrichtung D1 zugewandt mit dem Separator 220, der dazwischen liegt.
In der Stapelrichtung D1 ist die Elektrodenplatte 214 (negative Elektrodenseitenanschlusselektrode) mit der negativen Elektrode 218, die auf der Innenseite von dieser angeordnet ist, an einem Ende des gestapelten Körpers 210 angeordnet. Die Elektrodenplatte 214 (positive Elektrodenseitenanschlusselektrode) mit der positiven Elektrode 216, die auf der Innenseite von dieser angeordnet ist, ist an dem anderen Ende des gestapelten Körpers 210 angeordnet. Die negative Elektrode 218 der negativen Elektrodenseitenanschlusselektrode ist der positiven Elektrode 216 der Bipolarelektrode 212 der obersten Schicht über den Separator 212 hinweg zugewandt. Die positive Elektrode 216 der positiven Elektrodenseitenanschlusselektrode ist der negativen Elektrode 218 der Bipolarelektrode 212 der untersten Schicht über den Separator 220 hinweg zugewandt. Die Elektrodenplatten 214 der Anschlusselektroden sind mit den benachbarten leitfähigen Platten 203 verbunden (bezugnehmend auf 6).
Das Elektrizitätsspeichermodul 202 weist einen Rahmen 230 auf, der die Seitenfläche des gestapelten Körpers 210 umgibt, der sich in der Stapelrichtung D1 erstreckt. Der Rahmen 230 kann einen ersten Dichtabschnitt 240 (Abstandshalter), der an den Umfangsrandabschnitt 214a der Elektrodenplatte 214 gebondet bzw. damit verbunden ist, und einen zweiten Dichtabschnitt 250 (Harzrahmen) auf, der um den ersten Dichtabschnitt 240 herum vorgesehen ist, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet.
Ein erster Dichtabschnitt 240 ist für jede Bipolarelektrode 212 vorgesehen. Der erste Dichtabschnitt 240 ist in einer Rahmenform (einer rechtwinkligen bzw. rechteckigen Rahmenform dieser Ausführungsform) ausgebildet, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet, und ist über den gesamten Umfang des Umfangsrandabschnitts der Elektrodenplatte 214 vorgesehen. Der erste Dichtabschnitt 240 weist einen ersten Abschnitt 241, der mit dem zweiten Dichtabschnitt 250 überlappt, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet, und einen zweiten Abschnitt 242 auf, der sich von dem zweiten Dichtabschnitt 250 aus einwärts erstreckt, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet.
Der erste Abschnitt 241 ist ein Abschnitt des ersten Dichtabschnitts 240 auf der Außenumfangsseite und ist vorgesehen, um stetig bzw. kontinuierlich von der Außenseite des zweiten Abschnitts 242 zu sein. Der erste Abschnitt 241 ist in dem zweiten Dichtabschnitt 250 eingebettet, um an den zweiten Dichtabschnitt 250 gebondet zu werden. Der Raum zwischen den ersten Abschnitten 241 benachbart zueinander in der Stapelrichtung D1 ist mit dem zweiten Dichtabschnitt 250 gefüllt. Wie später beschrieben wird, sind der erste Abschnitt 241 und der zweite Dichtabschnitt 250 durch zum Beispiel ein Spritzgießen oder Heißelementschweißen gebondet bzw. verbunden. Die Länge L des ersten Abschnitts 241 ist größer als oder gleich wie die Dicke T des ersten Abschnitts 241 in der Stapelrichtung D1 (L ≥ T). Hierin entspricht die Länge L des ersten Abschnitts 241 dem Vorsprungsbetrag des ersten Dichtabschnitts 240 von dem Seitenendabschnitt 214b (die Endfläche, die der Richtung zugewandt ist, die die Stapelrichtung D1 schneidet) der Elektrodenplatte 214.
Der zweite Abschnitt 242 ist ein Abschnitt auf der Innenumfangsseite des ersten Dichtabschnitts 240. Der zweite Abschnitt 242 ist an die Elektrodenplatte 214 gebondet bzw. mit dieser verbunden. Wie in 7 dargestellt ist, sind in dieser Ausführungsform eine Fläche des zweiten Abschnitts 242 in der Stapelrichtung D1 und der Randabschnitt der Seitenfläche der Elektrodenplatte 214 auf der Seite, auf der die positive Elektrode 214 vorgesehen ist, durch zum Beispiel ein Schweißen verbunden. Außerdem ist der zweite Abschnitt 242 ausgebildet, um nicht mit irgendeiner von der positiven Elektrode 216 und der negativen Elektroden 218 zu überlappen, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet. Das heißt, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet, ist die Breite des zweiten Abschnitts 242 in der Richtung senkrecht zu der Stapelrichtung D1 derart eingestellt, dass ein Spalt zwischen der Innenfläche 240a (das heißt der Innenfläche des zweiten Abschnitts 242) des ersten Dichtabschnitts 240 und jeder von der positiven Elektrode 216 und der negativen Elektrode 218 ausgebildet ist.
Der zweite Abschnitt 242 hat einen Abschnitt, der mit dem Separator 222 überlappt, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet. In dieser Ausführungsform ist ein Stufenabschnitt 243 mit einer kleineren Dicke in der Stapelrichtung D1 als der andere Abschnitt des ersten Dichtabschnitts 240 in dem Innenabschnitt bzw. dem inneren Teil des zweiten Abschnitts 242 ausgebildet. Der Stufenabschnitt 243 ist auf der anderen Fläche (die Fläche entgegengesetzt zu der Fläche, die an die Elektrodenplatte 214 gebondet ist) des zweiten Abschnitts 242 in der Stapelrichtung D1 vorgesehen. Ein Umfangsrandabschnitt 220a des Separators 220 ist in dem Stufenabschnitt 243 angeordnet. Das heißt, in dieser Ausführungsform entspricht der Stufenabschnitt 243 dem vorangehend beschriebenen Abschnitt, der mit dem Separator 220 überlappt.
Außerdem ist in 7 die Höhe (Länge in der Stapelrichtung D1) des Stufenabschnitts 243 eingestellt, um gleich der Höhe des Separators 220 zu sein. Jedoch kann die Höhe des Stufenabschnitts 243 größer als die Höhe des Separators 220 sein oder kann kleiner als die Höhe des Separators 220 sein. Außerdem ist es nicht notwendig, den Stufenabschnitt 243 in dem zweiten Abschnitt 242 vorzusehen, und der Separator 220 kann angeordnet sein, um sich mit zumindest einem Teil des zweiten Abschnitts 242 zu überlappen. Außerdem sind in 7 der erste Dichtabschnitt 240, der an eine Elektrodenplatte 214 gebondet ist, und die andere Elektrodenplatte 214 benachbart zu der einen Elektrodenplatte 214 auf der Seite der positiven Elektrode 216 der einen Elektrodenplatte 214 voneinander getrennt mit dem Separator 220, der dazwischen liegt. Jedoch kann die Dicke T des ersten Dichtabschnitts 240 derart eingestellt sein, dass der erste Dichtabschnitt 240 und die andere Elektrodenplatte 214 miteinander in Kontakt sind.
Der zweite Dichtabschnitt 250 ist ein röhrenförmiges Bauteil, das sich in der Stapelrichtung D1 als einer axialen Richtung erstreckt. Der zweite Dichtabschnitt 250 ist in einer rechtwinkligen bzw. rechteckigen Rahmenform ausgebildet, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet (bezugnehmend auf 8). Der zweite Dichtabschnitt 250 erstreckt sich über die gesamte Länge des gestapelten Körpers 210 in der Stapelrichtung D1 (bezugnehmend auf 7). Die ersten Abschnitte 241 von der Vielzahl von ersten Dichtabschnitten 240, die in der Stapelrichtung D1 angeordnet sind, sind in den zweiten Dichtabschnitt 250 eingebettet. Die Innenfläche 250a des zweiten Dichtabschnitts 250 ist mit dem Seitenendabschnitt 214b der Elektrodenplatte 214 in Kontakt. Ein Innenraum, der luftdicht durch die Elektrodenplatten 214 und 214, den ersten Dichtabschnitt 240 und den zweiten Dichtabschnitt 250 unterteilt ist, ist zwischen den Elektrodenplatten 214 und 214 benachbart zueinander in der Stapelrichtung D1 ausgebildet. Der Innenraum enthält eine elektrolytische Lösung (nicht dargestellt), die aus zum Beispiel einer alkalischen Lösung, wie beispielsweise eine wässrige Kaliumhydroxidlösung, hergestellt ist.
Die Elektrodenplatte 214 ist eine rechtwinklige bzw. rechteckige Metallfolie, wie zum Beispiel aus Nickel hergestellt ist. Der Umfangsrandabschnitt 214a mit dem Seitenendabschnitt 214b der Elektrodenplatte 214 ist ein unbeschichteter Bereich, der nicht mit dem positiven Elektrodenaktivmaterial und dem negativen Elektrodenaktivmaterial beschichtet ist. Als das positive Elektrodenaktivmaterial, das die positive Elektrode 216 bildet, kann zum Beispiel Nickelhydroxid als Beispiel genannt werden. Als das negative Elektrodenaktivmaterial, das die negative Elektrode 218 bildet, kann zum Beispiel eine Wasserstoffspeicherlegierung als Beispiel genannt werden. Der Ausbildungsbereich der negativen Elektrode 218 auf der anderen Fläche der Elektrodenplatte 214 ist geringfügig größer als der Ausbildungsbereich der positiven Elektrode 216 auf einer Fläche der Elektrodenplatte 214.
Der Separator 220 ist zum Beispiel in einer Bahn- bzw. Bogenform ausgebildet. Der Separator 220 hat zum Beispiel eine rechtwinklige bzw. rechteckige Form. Der Separator 220 ist aus einem porösen Harz hergestellt. Der Separator 220 ist zum Beispiel aus einem Fließgewebe hergestellt, das eine Art eines porösen Harzes ist. Als ein Material, das den Separator 220 bildet, werden ein poröser Film, der aus einem Polyolefin-Harz, wie zum Beispiel Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), einem Gewebe oder Fließstoff, der aus Polypropylen oder dergleichen hergestellt ist, und dergleichen als Beispiele genannt. Außerdem kann der Separator 220 mit einer Vinylidenfluoridharzverbindung oder dergleichen verstärkt sein. Außerdem ist der Separator 220 nicht auf eine Bogenform begrenzt und ein beutelförmiger Separator kann verwendet werden.
Als Harzmaterial, das den Rahmen 230 bildet (der erste Dichtabschnitt 240 und der zweite Dichtabschnitt 250) können beispielsweise Polypropylen (PP), Polyphenylensulfid (PPS), modifizierter Polyphenylenether (modifizierte PPE) oder dergleichen veranschaulicht werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Elektrizitätsspeichervorrichtung bzw. Stromspeichervorrichtung 201 (hauptsächlich das Elektrizitätsspeichermodul 202) beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung der Elektrizitätsspeichervorrichtung 201 gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet den ersten Prozess zum Befestigen der zweiten Abschnitte 242 der ersten Dichtabschnitte 240 an den Umfangsrandabschnitten 214a der Elektrodenplatten 214a in den Bipolarelektroden 212 einen zweiten Prozess zum Stapeln der Vielzahl von Bipolarelektroden 212, an denen die ersten Dichtabschnitte 240 befestigt sind, und einen dritten Prozess zum Bilden des zweiten Dichtabschnitts 250 an den Außenseiten der ersten Dichtabschnitte 240, die an den gestapelten Bipolarelektroden 212 befestigt bzw. fixiert sind.
In dem ersten Prozess werden die zweiten Abschnitte 242 der ersten Dichtabschnitte 240 an den Umfangsrandabschnitten 214a der Elektrodenplatten 214, die mit der positiven Elektrode 216 und der negativen Elektrode 218 versehen sind, durch ein Schweißen oder dergleichen fixiert. Dann wird der Umfangsrandabschnitt 220a des Separators 220 an den Stufenabschnitt 243 angeordnet, der in dem zweiten Abschnitt 242 vorgesehen ist.
In dem zweiten Prozess werden die Vielzahl von Bipolarelektroden 212 gestapelt, an denen die ersten Dichtabschnitte 240 durch den ersten Prozess fixiert sind. Deshalb wird der gestapelte Körper 210 ausgebildet (bezugnehmend auf 7). Wenn der zweite Prozess beendet ist, ist der zweite Dichtabschnitt 250 nicht ausgebildet.
In dem dritten Prozess wird der zweite Dichtabschnitt 250 derart ausgebildet, dass der erste Abschnitt 241 (das heißt der Abschnitt, der von dem Seitenendabschnitt 214b der Elektrodenplatte 214 auswärts vorragt, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet) des ersten Dichtabschnitts 240 in dem zweiten Dichtabschnitt 250 eingebettet ist. Der zweite Dichtabschnitt 250 kann durch ein Spritzgießen ähnlich dem Verfahren ausgebildet werden, das in der ersten Ausführungsform beschrieben ist (bezugnehmend auf 4). Alternativ kann der zweite Dichtabschnitt 250 durch ein Heißelementschweißen des ersten Abschnitts 241 des ersten Dichtabschnitts 240 ausgebildet werden.
9 ist eine Ansicht, die das Heißelementschweißen des zweiten Dichtabschnitts 250 an den ersten Dichtabschnitt 240 darstellt. Hiernach ist als ein Beispiel der zweite Dichtabschnitt 250, der in einer rechtwinkligen Rahmenform ausgebildet ist, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet, in vier plattenförmige Bauteile 251 aufgeteilt, die entsprechenden Seiten des rechtwinkligen Rahmens entsprechen, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet. Dann wird ein plattenförmiges Bauteil 251 an einen Abschnitt geschweißt, der einer Seite des ersten Dichtabschnitts 240 entspricht, der in einer rechtwinkligen Rahmenform ausgebildet ist, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet, durch ein Heißelementschweißen. Insbesondere, wie in 9 dargestellt ist, wird ein geschmolzener Abschnitt 251a des plattenförmigen Bauteils 251, der durch ein Erwärmen der Fläche geschmolzen ist, gegen den ersten Abschnitt 241 des ersten Dichtabschnitts 240 in einer Richtung gedrückt, die der Außenfläche 240b des ersten Dichtabschnitts 240 zugewandt ist. Dementsprechend wird der erste Abschnitt 241 auf das plattenförmige Bauteil 251 geschweißt, um in den geschmolzenen Abschnitt 251a eingebettet zu sein. Solch ein Heißelementschweißen wird für jede von den vier Seiten des ersten Dichtabschnitts 240 durchgeführt. Deshalb werden die vier plattenförmigen Bauteile 251 an den ersten Abschnitt 241 geschweißt und werden in einer rechtwinkligen Rahmenform ausgebildet, um den Umfang des gestapelten Körpers 210 zu umgeben. In dem ersten Dichtabschnitt 240 ist ein Vorsprungsbetrag (das heißt, die Länge L des ersten Abschnitts 241) des ersten Dichtabschnitts 240 von dem Seitenendabschnitt 214b der Elektrodenplatte 214 gewährleistet, um gleich wie oder größer als ein bestimmter Wert zu sein (L ≥ T), sodass die vorangehend beschriebene Heißelementschweißarbeit vereinfacht ist. Schließlich wird der zweite Dichtabschnitt 250 ausgebildet durch ein Bonden bzw. Verbinden der Endabschnitte der benachbarten plattenförmigen Bauteile 251 durch ein Schweißen oder dergleichen. Jedoch ist die Prozedur zum Ausbilden des zweiten Dichtabschnitts 250 durch ein Heißelementschweißen nicht auf die vorangehend beschriebene Prozedur begrenzt. Zum Beispiel kann der zweite Dichtabschnitt 250 in zwei plattenförmige Bauteile aufgeteilt sein, die in einer L-Form ausgebildet sind, um zwei benachbarten Seiten eines rechtwinkligen Rahmens zu entsprechen, der von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet wird. In diesem Fall werden die entsprechenden plattenförmigen Bauteile, die in einer L-Form ausgebildet sind, an Abschnitte geschweißt, die den zwei benachbarten Seiten des ersten Dichtabschnitts 240 entsprechen, durch ein Heißelementschweißen, und die Endabschnitte der plattenförmigen Bauteile werden aneinander durch ein Schweißen oder dergleichen gebondet bzw. verbunden, sodass der zweite Dichtabschnitt 250 ausgebildet werden kann.
Durch den ersten bis dritten Prozess, die vorangehend beschrieben sind, wird Elektrizitätsspeichermodul 202 ausgebildet (bezugnehmend auf 7). Eine Vielzahl von (drei in dieser Ausführungsform) Elektrizitätsspeichermodulen bzw. Stromspeichermodulen 202 sind durch die gleichen Prozesse bereitgestellt. Danach, wie in 7 dargestellt ist, wird die Elektrizitätsspeichervorrichtung bzw. Stromspeichervorrichtung 201 hergestellt durch ein Beschränken der Elektrizitätsspeichermodule 202, der leitfähigen Platten 203 und der isolierenden Filme 209 durch das Beschränkungsbauteil 206.
In der vorangehend beschriebenen Elektrizitätsspeichervorrichtung 201 hat der erste Dichtabschnitt 240 (Abstandshalter) einen ersten Abschnitt 241, der mit dem zweiten Dichtabschnitt 250 (Harzrahmen) überlappt, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet, und einen zweiten Abschnitt 242, der sich von dem zweiten Dichtabschnitt 250 aus einwärts erstreckt, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet. Der erste Abschnitt 241 ist an den zweiten Dichtabschnitt 250 gebondet. Der zweite Abschnitt 242 ist an die Elektrodenplatte 214 (Kollektorplatte) gebondet. Gemäß solch einer Konfiguration, da die Steifigkeit der Elektrodenplatte 214 durch den zweiten Abschnitt 242 verbessert werden kann, der an die Elektrodenplatte 214 gebondet ist, ist es möglich, eine Deformation der Elektrizitätsspeichervorrichtung 201 aufgrund einer externen Kraft, wie zum Beispiel einem Innendruck, zu unterdrücken.
Außerdem überlappt der zweite Abschnitt 242 nicht mit irgendeiner von der positiven Elektrode 214 (positive Elektrodenschicht) und der negativen Elektrode 218 (negative Elektrodenschicht), wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet, und der zweite Abschnitt 242 hat einen Abschnitt, der mit dem Separator 220 überlappt, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet. In dieser Ausführungsform hat der zweite Abschnitt 242 den Stufenabschnitt 243 als einen Abschnitt, der mit dem Separator 220 überlappt. Gemäß solch einer Konfiguration, da der Bereich, in dem der erste Dichtabschnitt 240 und der Separator 220 miteinander überlappen, geeignet gewährleistet werden kann, ist es möglich, einen Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten 214 benachbart zueinander in der Stapelrichtung D1 effektiv zu unterdrücken.
Außerdem kann der erste Dichtabschnitt 240 und der zweite Dichtabschnitt 250 mit dem gleichen Material ausgebildet werden. Zum Beispiel, in einem Fall, in dem der erste Dichtabschnitt 240 und der zweite Dichtabschnitt 250 durch ein Schweißen (Spritzgießen oder Heißelementschweißen oder dergleichen) integriert werden, wie vorangehend beschrieben ist, ist es wünschenswert, dass der erste Dichtabschnitt 240 und der zweite Dichtabschnitt 250 mit dem gleichen Material ausgebildet sind.
Außerdem ist der erste Dichtabschnitt 240 in einer Rahmenform (einer rechtwinkligen bzw. rechteckigen Rahmenform in dieser Ausführungsform) ausgebildet, wenn von der Stapelrichtung D1 aus betrachtet. Mit solch einer Konfiguration ist es möglich, die Form des ersten Dichtabschnitts 240 zu vereinfachen.
Außerdem ist ein Vorsprungsbetrag (das heißt, die Länge L des ersten Abschnitts 241) des ersten Dichtabschnitts 240 von dem Seitenendabschnitt 214b (der Endfläche, die einer Richtung zugewandt ist, die die Stapelrichtung D1 schneidet) der Elektrodenplatte 214 gleich wie oder größer als eine Dicke des ersten Dichtabschnitts 240 in der Stapelrichtung D1. Gemäß solch einer Konfiguration ist es möglich, Beschränkungen bezüglich eines Konstruktionsverfahrens zu der Zeit eines Ausbildens des zweiten Dichtabschnitts 250 abzumildern. Wie vorangehend beschrieben ist, ist es einfach, den zweiten Dichtabschnitt 250 an den ersten Dichtabschnitt 240 durch ein Heißelementschweißen unter Verwendung des Vorsprungsabschnitts (das heißt den ersten Abschnitt 241) des ersten Dichtabschnitts 240 zu bonden bzw. zu verbinden, der einen Vorsprungsbetrag (Länge L) gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Wert hat.
Außerdem kann, wie vorangehend beschrieben ist, der zweite Dichtabschnitt 250 durch ein Spritzgießen ausgebildet sein oder kann durch ein Heißelementschweißen an den ersten Dichtabschnitt 240 ausgebildet sein. Gemäß solch einer Konfiguration ist es möglich, den Umfangsrand der gestapelten Vielzahl von Bipolarelektroden 212 in einer flüssigkeitsdichten Art und Weise durch den zweiten Dichtabschnitt 250 auszubilden, und es ist möglich, eine Leckage einer elektrolytischen Lösung zu verhindern.
[Modifiziertes Beispiel der dritten Ausführungsform]
In der dritten Ausführungsform kann das Elektrizitätsspeichermodul 202 ferner einen Verbindungsabschnitt 260 aufweisen, der Endabschnitte (Umfangsrandabschnitte) des ersten Dichtabschnitts 240 benachbart zueinander in der Stapelrichtung D1 verbindet. 10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des Verbindungsabschnitts 260 (Abschnitt, der von einer Strichlinienfigur 10 umgeben ist) schematisch darstellt. Der Verbindungsabschnitt 260 kann zum Beispiel durch ein Ausbilden von geschmolzenen Abschnitten durch ein Erwärmen der Außenflächen 240b (bezugnehmend auf 9) der benachbarten ersten Dichtabschnitte 240 und ein Bonden bzw. Verbinden der geschmolzenen Abschnitte ausgebildet werden, die in den entsprechenden benachbarten ersten Dichtabschnitten 240 ausgebildet sind. Durch ein Ausbilden solch eines Verbindungsabschnitts 260 ist es möglich, das Verziehen bzw. Verdrehen (warping) des Umfangsrandabschnitts des ersten Dichtabschnitts 240 in der Stapelrichtung D1 zu unterdrücken, und dementsprechend ist es möglich, dass Auftreten einer Stapelfehlausrichtung von der Vielzahl von Bipolarelektroden 212 effektiv zu unterdrücken.
In dem Verfahren zum Herstellen der Elektrodenspeichervorrichtung 201 in dem Fall eines Ausbildens des Verbindungabschnitts 260 wird ein Prozess eines Verbindens der Endabschnitte des ersten Dichtabschnitts 240 benachbart zueinander in der Stapelrichtung D1 durchgeführt vor dem vorangehend beschriebenen dritten Prozess. In diesem Prozess werden zum Beispiel die vorangehend beschriebene Wärmebehandlung und Bondingverarbeitung von geschmolzenen Abschnitten durchgeführt, sodass der Verbindungsabschnitt 260 ausgebildet wird. Gemäß solch einer Konfiguration kann der zweite Dichtabschnitt 250 in dem dritten Prozess in einem Zustand ausgebildet werden, in dem ein Verziehen des Umfangsrandabschnitts des ersten Dichtabschnitts 240 in der Stapelrichtung D1 unterdrückt wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, ein Auftreten einer Stapelfehlausrichtung von der Vielzahl von Bipolarelektroden 212 effektiv zu unterdrücken.
Außerdem kann der Verbindungsabschnitt 240, der die benachbarten ersten Dichtabschnitte 240 verbindet, nicht über den gesamten Umfang des Umfangsrandabschnitts des ersten Dichtabschnitts 240 vorgesehen werden, sondern kann an einem Abschnitt des Umfangsrandabschnitts des ersten Dichtabschnitts 240 vorgesehen werden. Zum Beispiel kann der Verbindungsabschnitt 260 in einer Punktform in bestimmten Intervallen bzw. Abständen an dem Umfangsrandabschnitt des ersten Dichtabschnitts 240 vorgesehen werden. Außerdem gibt es in dem Beispiel von 10 einen Spalt zwischen der Innenfläche 260a des Verbindungsabschnitts 260 und dem Seitenendabschnitt 214b der Elektrodenplatte 214. Jedoch kann die Innenfläche 260a des Verbindungsabschnitts 260 und der Seitenendabschnitt 214b der Elektrodenplatte 214 miteinander in Kontakt sein.
Bezugszeichenliste
1, 101, 201: Elektrizitäts- bzw. Stromspeichervorrichtung, 10, 212: Bipolarelektrode, 11: Kollektorplatte, 13: positive Elektrodenschicht, 15: negative Elektrodenschicht, 17, 220: Separator, 21, 121: Abstandshalter, 25, 125: Harzrahmen, 202: Elektrizitäts- bzw. Stromspeichermodul, 214: Elektrodenplatte (Kollektorplatte), 216: positive Elektrode (positive Elektrodenschicht), 218: negative Elektrode (negative Elektrodenschicht), 230: Rahmen, 240: erster Dichtabschnitt (Abstandshalter), 241: erster Abschnitt, 242: zweiter Abschnitt, 250: zweiter Dichtabschnitt (Harzrahmen), 260: Verbindungsabschnitt.

Claims

Elektrizitätsspeichervorrichtung, in der eine Vielzahl von Elektroden, in denen eine positive Elektrodenschicht auf einer Fläche einer Kollektorplatte vorgesehen ist und eine negative Elektrodenschicht auf der anderen Fläche der Kollektorplatte vorgesehen ist, über Separatoren gestapelt sind, wobei die Elektrizitätsspeichervorrichtung folgendes aufweist: eine Vielzahl von Abstandshaltern, die entlang Umfangsrändern der Kollektorplatten zwischen den in einer Stapelrichtung zueinander benachbarten Kollektorplatten angeordnet sind; und einen Harzrahmen, der Außenumfänge von der Vielzahl von Abstandshaltern abdeckt.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstandshalter und der Harzrahmen mit dem gleichen Material ausgebildet sind.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstandshalter und der Harzrahmen mit unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach einem von Ansprüchen 1 bis 3, wobei ein Außenumfang der Kollektorplatte in dem Abstandshalter angeordnet ist.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach einem von Ansprüchen 1 bis 3, wobei ein Außenumfang der Kollektorplatte in dem Harzrahmen angeordnet ist.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Außenumfang des Abstandshalters eine konvexe Form zu dem Harzrahmen hin hat.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach Anspruch 6, wobei ein distales Ende des Außenumfangs des Abstandshalters sich zu einer Position außerhalb des Außenumfangs der Kollektorplatte hin erstreckt.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine Innenumfangsfläche des Harzrahmens eine konkave Form hat, die der konvexen Form des Außenumfangs des Abstandshalters entspricht.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach einem von Ansprüchen 1 bis 8, wobei ein durchgehender Einschnitt von dem Außenumfang aus an dem Umfangsrand der Kollektorplatte ausgebildet ist.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstandshalter einen ersten Abschnitt, der mit dem Harzrahmen überlappt, wenn von der Stapelrichtung aus betrachtet, und einen zweiten Abschnitt hat, der sich von dem Harzrahmen einwärts erstreckt, wenn von der Stapelrichtung aus betrachtet, wobei der erste Abschnitt an den Harzrahmen gebondet ist, und wobei der zweite Abschnitt an die Kollektorplatte gebondet ist.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach Anspruch 10, wobei der zweite Abschnitt nicht mit einer von der positiven Elektrodenschicht und der negativen Elektrodenschicht überlappt, wenn von der Stapelrichtung aus betrachtet, und wobei der zweite Abschnitt einen Abschnitt hat, der mit dem Separator überlappt, wenn von der Stapelrichtung aus betrachtet.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Abstandshalter und der Harzrahmen mit dem gleichen Material ausgebildet sind.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach einem von Ansprüchen 10 bis 12, wobei der Abstandshalter in einer Rahmenform ausgebildet ist, wenn von der Stapelrichtung aus betrachtet.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach einem von Ansprüchen 10 bis 13, ferner mit einem Verbindungsabschnitt, der Endabschnitte der Abstandshalter benachbart zueinander in der Stapelrichtung verbindet.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach einem von Ansprüchen 10 bis 14, wobei ein Vorsprungsbetrag des Abstandshalters von einer Endfläche der Kollektorplatte, die in eine Richtung gewandt ist, die die Stapelrichtung schneidet, gleich wie oder größer als eine Dicke des Abstandshalters in der Stapelrichtung ist.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach einem von Ansprüchen 10 bis 15, wobei der Harzrahmen durch ein Spritzgießen ausgebildet ist.
Elektrizitätsspeichervorrichtung nach einem von Ansprüchen 10 bis 15, wobei der Harzrahmen durch ein Heißelementschweißen an dem Abstandshalter ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Elektrizitätsspeichervorrichtung, das folgende Prozesse aufweist: ein Fixieren von Abstandshaltern an Umfangsrändern von Kollektorplatten in Elektroden, in denen eine positive Elektrodenschicht auf einer Fläche der Kollektorplatte vorgesehen ist und eine negative Elektrode auf der anderen Fläche der Kollektorplatte vorgesehen ist; ein Stapeln einer Vielzahl von Elektroden, an denen die Abstandshalter fixiert sind; und ein Ausbilden eines Harzrahmens durch ein Spritzgießen oder ein Heißelementschweißen an den Abstandshaltern, um so Außenumfänge der Abstandshalter abzudecken, die an der gestapelten Vielzahl von Elektroden fixiert sind.
Verfahren zum Herstellen einer Elektrizitätsspeichervorrichtung nach Anspruch 18, ferner mit einem Prozess eines Verbindens von Endabschnitten der benachbarten Abstandshalter vor dem Prozess eines Ausbildens des Harzrahmens.