DE112017006436T5

DE112017006436T5 - Leistungsspeichermodul

Info

Publication number: DE112017006436T5
Application number: DE112017006436.8T
Authority: DE
Inventors: Atsushi MINAGATA; Satoshi Kono; Kojiro TAMARU; Satoshi Hamaoka
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2019-09-12
Also published as: JP2018101599A; JP6586969B2; US20190334195A1; CN110114927A; US10756379B2; CN110114927B

Abstract

Ein Leistungsspeichermodul hat einen zylindrischen Harzabschnitt, der sich in einer Richtung erstreckt, in der eine Vielzahl von Bipolarelektroden gestapelt sind, und der in sich die Vielzahl der Bipolarelektroden aufnimmt. Der Harzabschnitt hat einen ersten Dichtungsabschnitt, der eine zylindrische Form hat und mit Umfangsrandabschnitten von einer Vielzahl von Elektrodenplatten gefügt ist, und einen zweiten Dichtungsabschnitt, der eine zylindrische Form hat und außen von dem ersten Dichtungsabschnitt in einer Richtung angeordnet ist, die die Stapelrichtung der Bipolarelektroden kreuzt. Eine Vielzahl von Separatoren ist derart angeordnet, dass Außenumfangsenden der Separatoren zwischen einem Außenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts und einem Innenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts gelegen sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsspeichermodul.
Technischer Hintergrund
Als eine Sekundärbatterie ist eine Bipolarbatterie, die in Patentdokument 1 offenbart ist, bekannt. In der Bipolarbatterie sind Bipolarelektroden, die jeweils eine positive Elektrode an einer Fläche eines Stromabnehmers und eine negative Elektrode an der anderen Fläche des Stromabnehmers haben, mit Elektrolytschichten abwechselnd gestapelt. Ein Harzdichtungsabschnitt ist zwischen benachbarten Stromabnehmern vorgesehen.
Zitierungsliste
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2006-86049
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die Elektrolytschichten haben jeweils einen Separator, der ein Hindurchgehen einer elektrolytischen Lösung gestattet. Des Weiteren sind die Separatoren zwischen benachbarten Stromabnehmern (Elektrodenplatten) angeordnet, um einen Kurzschluss zwischen den Stromabnehmern zu verhindern. In einer Richtung, die die Stapelrichtung der Bipolarelektroden kreuzt, kann ein Freiraum zwischen dem Separator und dem Harzdichtungsabschnitt vorhanden sein. Falls solch ein Freiraum vorhanden ist, gibt es eine Gefahr, dass, wenn eine der Elektrodenplatten aus irgendeinem Grund verformt ist, ein Kurzschluss zwischen benachbarten Elektroden durch den Freiraum auftreten kann. Eine Verformung einer Elektrodenplatte, die vorstehend beschrieben ist, kann während eines Ausbildens des Dichtungsabschnitts auftreten oder wenn sich ein Innendruck während der Verwendung der Batterie ändert.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Vorsehen eines Leistungsspeichermoduls gerichtet, das einen Kurzschluss zwischen benachbarten Elektrodenplatten verhindert.
Mittel zum Lösen des Problems
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Leistungsspeichermodul vorgesehen, das eine Vielzahl von Bipolarelektroden, die jeweils eine Elektrodenplatte, eine positive Elektrode, die an einer ersten Fläche der Elektrodenplatte ausgebildet ist, und eine negative Elektrode haben, die an einer zweiten Fläche der Elektrodenplatte ausgebildet ist; und eine Vielzahl von Separatoren hat, mit denen die Bipolarelektroden abwechselnd gestapelt sind. Das Leistungsspeichermodul hat einen zylindrischen Harzabschnitt, der sich in einer Richtung erstreckt, in der die Bipolarelektroden gestapelt sind, und der in sich die Vielzahl von Bipolarelektroden aufnimmt. Der Harzabschnitt hat einen ersten Dichtungsabschnitt, der eine zylindrische Form hat und mit Umfangsrandabschnitten der Elektrodenplatten gefügt ist, und einen zweiten Dichtungsabschnitt, der eine zylindrische Form hat und außen von dem ersten Dichtungsabschnitt in einer Richtung angeordnet ist, die die Stapelrichtung der Bipolarelektroden kreuzt. Die Separatoren sind derart angeordnet, dass Außenumfangsenden der Separatoren zwischen einem Außenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts und einem Innenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts gelegen sind.
Gemäß dem Leistungsspeichermodul können die Umfangsrandabschnitte der Elektrodenplatten durch den ersten Dichtungsabschnitt gedichtet sein. Die Außenumfangsfläche des ersten Dichtungsabschnitts kann durch den zweiten Dichtungsabschnitt gedichtet sein, der außerhalb des ersten Dichtungsabschnitts vorgesehen ist. Da der Harzabschnitt eine Doppeldichtungsstruktur hat, wird ein Bewegen von einem Gas oder einer elektrolytischen Lösung, das/die in Räumen zwischen benachbarten Elektrodenplatten vorhanden ist, zu der Außenseite der Räume verhindert. Die Separatoren sind jeweils zwischen den benachbarten Elektrodenplatten angeordnet. Da die Außenumfangsenden der Separatoren zwischen dem Außenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts und dem Innenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts gelegen sind, sind die Separatoren immer in einer Region innen von dem Innenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts gelegen. Mit anderen Worten gesagt überlappen, in der Richtung, die die Stapelrichtung der Bipolarelektroden kreuzt, die Separatoren mit dem ersten Dichtungsabschnitt. Somit sind die Separatoren immer zwischen den benachbarten Elektrodenplatten gelegen. Mit dieser Gestaltung gibt es keine Region, wo die benachbarten Elektrodenplatten einander direkt zugewandt sind, so dass ein Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten verhindert wird.
Der erste Dichtungsabschnitt kann eine Vielzahl von Rahmenkörpern haben, die in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden gestapelt ist. Jeder der Rahmenkörper ist in Kontakt mit dem Umfangsrandabschnitt der entsprechenden Elektrodenplatte und hat eine Dicke, die größer ist als eine Dicke der Separatoren in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden. Die Rahmenkörper können jeweils einen gestuften Abschnitt haben, in dem das Außenumfangsende des entsprechenden Separators anzuordnen ist. In diesem Fall, da die Separatoren in den gestuften Abschnitten der Rahmenkörper angeordnet sind, ist es leicht, die vorstehend beschriebene Struktur zu erreichen, in der die Separatoren mit dem ersten Dichtungsabschnitt überlappen. Des Weiteren ist der Einfluss der Separatoren auf die Dicke der Rahmenkörper in der Stapelrichtung verringert worden.
Die Rahmenkörper können jeweils einen Innenumfangsabschnitt, der an einer von der ersten Fläche und der zweiten Fläche der entsprechenden Elektrodenplatte angeordnet ist und mit der einen von der ersten Fläche und der zweiten Fläche gefügt ist, an der der Rahmenkörper angeordnet ist, und einen Außenumfangsabschnitt haben, der fortlaufend von einer äußeren Seite des Innenumfangsabschnitts ausgebildet ist und in Kontakt ist mit einem der Rahmenkörper, der benachbart in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden ist. Die gestuften Abschnitte sind jeweils zwischen dem Innenumfangsabschnitt und dem Außenumfangsabschnitt des entsprechenden Rahmenkörpers ausgebildet. In diesem Fall können, da jeder Rahmenkörper mit nur einer von der ersten Fläche und der zweiten Fläche der entsprechenden Elektrodenplatte gefügt ist, die Bearbeitungskosten zum Fügen des Rahmenkörpers mit der Elektrodenplatte (beispielsweise die Kosten für die Oberflächenbehandlung an der Elektrodenplatte) verringert werden. Des Weiteren, da der Außenumfangsabschnitt eine Dicke in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden (das heißt der Höhe) hat, ist es leicht, den gestuften Abschnitt auszubilden, in dem der Separator anzuordnen ist.
Die Rahmenkörper haben jeweils ein erstes Rahmenkörperbauteil, das an der ersten Fläche der entsprechenden Elektrodenplatte angeordnet ist und mit der ersten Fläche gefügt ist, und ein zweites Rahmenkörperbauteil, das an der zweiten Fläche der entsprechenden Elektrodenplatte angeordnet ist und mit der zweiten Fläche gefügt ist. Eines von dem ersten Rahmenkörperbauteil und dem zweiten Rahmenkörperbauteil von jedem der Rahmenkörper kann einen gestuften Abschnitt haben. In diesem Fall, weil die Elektrodenplatte sandwichartig zwischen dem ersten Rahmenkörperbauteil und dem zweiten Rahmenkörperbauteil angeordnet ist, kann der Fügeprozess des ersten Rahmenkörperbauteils und des zweiten Rahmenkörperbauteils mit der Elektrodenplatte erleichtert werden. Der Prozess ist leichter, wenn beispielsweise ein Pressformen verwendet wird, um die Elektrodenplatte von sowohl der Seite der ersten Fläche als auch der Seite der zweiten Fläche von dieser zu pressen.
Der Rahmenkörper kann ein erstes Rahmenkörperbauteil, das an der ersten Fläche der Elektrodenplatte angeordnet ist und mit der ersten Fläche gefügt ist, und ein zweites Rahmenkörperbauteil haben, das an der zweiten Fläche der Elektrodenplatte angeordnet ist und mit der zweiten Fläche gefügt ist. Die gestuften Abschnitte können jeweils zwischen der Elektrodenplatte und einem von dem ersten Rahmenkörperbauteil und dem zweiten Rahmenkörperbauteil des entsprechenden Rahmenkörpers ausgebildet sein. In diesem Fall, weil die Elektrodenplatte sandwichartig zwischen dem ersten Rahmenkörperbauteil und dem zweiten Rahmenkörperbauteil angeordnet ist, kann der Fügeprozess des ersten Rahmenkörperbauteils und des zweiten Rahmenkörperbauteils mit der Elektrodenplatte erleichtert werden. Der Prozess ist leichter, wenn beispielsweise ein Pressformen verwendet wird, um die Elektrodenplatte von sowohl der Seite der ersten Fläche als auch der Seite der zweiten Fläche von dieser zu drücken.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Leistungsspeichermodul vorgesehen, das eine Vielzahl von Bipolarelektroden hat, die jeweils eine positive Elektrode, die an einer ersten Fläche der Elektrodenplatte ausgebildet ist, und eine negative Elektrode haben, die an einer zweiten Fläche der Elektrodenplatte ausgebildet ist, und eine Vielzahl von Separatoren hat, mit denen die Bipolarelektroden abwechselnd gestapelt sind. Das Leistungsspeichermodul hat einen zylindrischen Harzabschnitt, der sich in der Stapelrichtung der Vielzahl von Bipolarelektroden erstreckt und in sich die Vielzahl von Bipolarelektroden aufnimmt. Der Harzabschnitt hat einen ersten Dichtungsabschnitt, der eine zylindrische Form hat und mit Umfangsrandabschnitten der Elektrodenplatten gefügt ist, und einen zweiten Dichtungsabschnitt, der eine zylindrische Form hat und außen von dem ersten Dichtungsabschnitt in einer Richtung angeordnet ist, die die Stapelrichtung der Bipolarelektroden kreuzt. Die Separatoren sind derart angeordnet, dass die Außenumfangsenden der Separatoren bei der gleichen Position gelegen sind wie das Außenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts oder bei einer Position innen von dem Außenumfangsende der Separatoren und außen von dem Innenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts.
Gemäß dem Leistungsspeichermodul können die Umfangsrandabschnitte der Elektrodenplatte durch den ersten Dichtungsabschnitt gedichtet sein. Eine Außenumfangsfläche des ersten Dichtungsabschnitts kann durch den zweiten Dichtungsabschnitt gedichtet sein, der außen von dem ersten Dichtungsabschnitt vorgesehen ist. Da der Harzabschnitt eine Doppeldichtungsstruktur hat, wird ein Bewegen von einem Gas oder einer elektrolytischen Lösung, das/die in Räumen zwischen benachbarten Elektrodenplatten vorhanden ist, zu der Außenseite der Räume verhindert. Die Separatoren sind zwischen benachbarten Elektrodenplatten vorgesehen. Da die Außenumfangsenden der Separatoren bei der gleichen Position gelegen sind wie das Außenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts oder bei einer Position innen von den Außenumfangsenden der Separatoren und außen von dem Innenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts, sind die Separatoren immer in einer Region innen von dem Innenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts gelegen. Mit anderen Worten gesagt überlappen die Separatoren in der Richtung, die die Stapelrichtung der Bipolarelektroden kreuzt, mit dem ersten Dichtungsabschnitt. Somit sind die Separatoren immer zwischen den benachbarten Elektrodenplatten gelegen. Mit dieser Gestaltung gibt es keine Region, in der die benachbarten Elektrodenplatten einander direkt zugewandt sind, so dass ein Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten verhindert wird.
Der erste Dichtungsabschnitt kann eine Vielzahl von Rahmenkörpern haben, die in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden gestapelt sind. Jeder der Rahmenkörper kann mit dem Umfangsrandabschnitt der entsprechenden Elektrodenplatten gefügt sein. Die Separatoren können jeweils den Umfangsrandabschnitt haben, der das Außenumfangsende von jedem der Separatoren hat und außen von dem Innenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts gelegen ist. Wenigstens ein Teil des Umfangsrandabschnitts von jedem der Separatoren kann zwischen dem entsprechenden Rahmenkörper und dem Umfangsrandabschnitt der entsprechenden Elektrodenplatte gelegen sein und kann in Kontakt mit dem Umfangsrandabschnitt der Elektrodenplatte sein. In diesem Fall, da der Separator zwischen dem Rahmenkörper und der Elektrodenplatte gelegen ist und in Kontakt mit der Elektrodenplatte auch in der Region ist, wo der erste Dichtungsabschnitt vorgesehen ist, wird ein Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten zuverlässig verhindert.
Wenigstens ein Teil des Umfangsrandabschnitts von jedem der Separatoren kann mit wenigstens einem von dem entsprechenden Rahmenkörper und dem Umfangsrandabschnitt der entsprechenden Elektrodenplatte gefügt sein. In diesem Fall wird der Separator durch den ersten Dichtungsabschnitt in fester Weise gehalten.
Der zweite Dichtungsabschnitt kann mit einer Außenumfangsfläche des ersten Dichtungsabschnitts gefügt sein. Selbst in dem Fall, in dem ein Pfad, durch den ein Gas et cetera hindurchgehen kann, in dem ersten Dichtungsabschnitt ausgebildet ist, ist eine weitere Dichtung durch den zweiten Dichtungsabschnitt vorgesehen, so dass die Luftdichtigkeit und die Flüssigkeitsdichtigkeit verbessert sind.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung kann ein Kurzschluss zwischen den benachbarten Elektrodenplatten verhindert werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungsspeichervorrichtung, die ein Leistungsspeichermodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Leistungsspeichermoduls, das die Leistungsspeichervorrichtung von 1 bildet.
3A ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur um einen Harzabschnitt herum gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und 3B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand vor einem Stapeln von Bipolarbatterien gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV von 2 und entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel, das in 3A dargestellt ist.
5A ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur um einen Harzabschnitt herum gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und 5B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand vor einem Stapeln von Bipolarbatterien gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
6A ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur um einen Harzabschnitt herum gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und 6B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand vor einem Stapeln von Bipolarbatterien gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
7 ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur um einen Harzabschnitt herum gemäß einem Referenzausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Leistungsspeichermoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9A ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur um einen Harzabschnitt herum gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und 9B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand vor einem Stapeln von Bipolarbatterien gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt.
10A ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur um einen Harzabschnitt herum gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und 10B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand vor einem Stapeln von Bipolarbatterien gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel zeigt.
11A ist eine Querschnittsansicht, die eine Struktur um einen Harzabschnitt herum gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und 11B ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand vor einem Stapeln von Bipolarbatterien gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Das Folgende beschreibt Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen. Es sei angemerkt, dass die gleichen Bezugszeichen den gleichen Elementen zugeordnet sind und deren Beschreibung wird nicht wiederholt. In jeder der Zeichnungen ist ein XYZ-Orthogonalkoordinatensystem angezeigt.
Eine Leistungsspeichervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel wird nun mit Bezug auf 1 beschrieben. Eine Leistungsspeichervorrichtung 10, die in 1 dargestellt ist, wird als eine Batterie für Fahrzeuge verwendet, wie beispielsweise für Gabelstapler, Hybridfahrzeuge und elektrische Fahrzeuge. Obwohl die Leistungsspeichervorrichtung 10 eine Vielzahl von Leistungsspeichermodulen 12 hat (drei Leistungsspeichermodule 12 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), kann die Leistungsspeichervorrichtung 10 nur ein einziges Leistungsspeichermodul 12 haben. Die Leistungsspeichermodule 12 sind Bipolarbatterien. Die Leistungsspeichermodule 12 sind Sekundärbatterien, wie Nickel-Metallhydrid-Sekundärbatterien oder Lithium-Ionen-Sekundärbatterien. Jedoch können elektrische doppellagige Kondensatoren als die Leistungsspeichermodule 12 verwendet werden. In der folgenden Beschreibung sind Nickel-Metallhydrid-Batterien beispielhaft dargestellt.
Die Vielzahl von Leistungsspeichermodulen 12 können mit Leiterplatten 14, wie Metallplatten, die zwischen den Leistungsspeichermodulen 12 angeordnet sind, gestapelt sein. Die Leistungsspeichermodule 12 und die Leiterplatten 14 haben beispielsweise jeweils eine rechteckige Form aus Sicht in einer Richtung, in der die Leistungsspeichermodule 12 und die Leiterplatten 14 gestapelt sind. Details der Leistungsspeichermodule 12 werden später beschrieben. Die Leistungsspeichermodule 12 und die Leiterplatten 14 sind derart gestapelt, dass die Leiterplatten 14 außen von entgegengesetzten Enden der Leistungsspeichermodule 12 in der Stapelrichtung der Leistungsspeichermodule 12 (in der Z-Richtung) angeordnet sind. Die Leiterplatten 14 sind mit den benachbarten Leistungsspeichermodulen 12 elektrisch verbunden. Mit dieser Gestaltung ist die Vielzahl von Leistungsspeichermodulen 12 der Reihe nach in der Stapelrichtung gestapelt. Die Leiterplatte 14, die an einem Ende in der Stapelrichtung gelegen ist, ist mit einem Positivelektrodenanschluss 24 verbunden, und die Leiterplatte 14, die an dem anderen Ende in der Stapelrichtung gelegen ist, ist mit einem Negativelektrodenanschluss 26 verbunden. Der Positivelektrodenanschluss 24 und die Leiterplatte 14, die mit dem Positivelektrodenanschluss 24 verbunden ist, können integriert sein. Der Negativelektrodenanschluss 26 und die Leiterplatte 14, die mit dem Negativelektrodenanschluss 26 verbunden ist, können integriert sein. Der Positivelektrodenanschluss 24 und der Negativelektrodenanschluss 26 erstrecken sich in einer Richtung, die die Stapelrichtung kreuzt (in der X-Richtung). Die Leistungsspeichervorrichtung 10 wird mit dem Positivelektrodenanschluss 24 und dem Negativelektrodenanschluss 26 geladen und entladen.
Die Leiterplatten 14 können als Wärmeableitungsplatten funktionieren, die Wärme freisetzen, die in den Leistungsspeichermodulen 12 erzeugt wird. Eine Vielzahl von Leerraumabschnitten 14a ist innerhalb jeder der Leiterplatten 14 vorgesehen. Kältemittel, wie Luft, geht durch die Leerraumabschnitte 14a hindurch, so dass eine Wärme von den Leistungsspeichermodulen 12 effizient zu der Außenseite freigesetzt werden kann. Jeder Leerraumabschnitt 14a erstreckt sich beispielsweise in der Richtung, die die Stapelrichtung kreuzt (in der Y-Richtung). Obwohl die Leiterplatten 14 kleiner sind als die Leistungsspeichermodule 12 aus Sicht in der Stapelrichtung, können die Leiterplatten 14 die gleiche Größe wie die Leistungsspeichermodule 12 haben oder können ansonsten eine Größe haben, die größer ist als die Leistungsspeichermodule 12.
Die Leistungsspeichervorrichtung 10 hat ein Bindebauteil 16 zum Binden der Leistungsspeichermodule 12 und der Leiterplatten 14, die in der Stapelrichtung abwechselnd gestapelt sind. Das Bindebauteil 16 hat ein Paar Bindeplatten 16A und 16B und Verbindungsbauteile (Bolzen 18 und Muttern 20) zum miteinander Verbinden der Bindeplatten 16A und 16B. Ein Isolationsfilm 22, wie ein Harzfilm, ist zwischen der Bindeplatte 16A und der Leiterplatte 14 und zwischen der Bindeplatte 16B und der Leiterplatte 14 angeordnet. Jede der Bindeplatten 16A und 16B ist aus einem Metall, wie Eisen, ausgebildet. Die Bindeplatten 16A und 16B und die Isolationsfilme 22 haben beispielsweise eine rechteckige Form aus Sicht in der Stapelrichtung. Die Isolationsfilme 22 sind ausgebildet, um größer zu sein als die Leiterplatten 14, und die Bindeplatten 16A und 16B sind ausgebildet, um größer als die Leistungsspeichermodule 12 zu sein. Einsetzlöcher 16A1, durch die die Schaftabschnitte der Bolzen 18 hindurchgeführt sind, sind an Positionen in dem Randabschnitt der Bindeplatte 16A ausgebildet, die außen von den Leistungsspeichermodulen 12 aus Sicht in der Stapelrichtung sind. In gleicher Weise sind Einsetzlöcher 16B1, durch die die Schaftabschnitte der Bolzen 18 hindurchgeführt sind, an Positionen in dem Randabschnitt der Bindeplatte 16B ausgebildet, die außen von den Leistungsspeichermodulen 12 aus Sicht in der Stapelrichtung sind. In dem Fall, in dem die Bindeplatten 16A und 16B eine rechteckige Form aus Sicht in der Stapelrichtung haben, sind die Einsetzlöcher 16A1 und die Einsetzlöcher 16B1 dann an den Ecken der Bindeplatten 16A und 16B gelegen.
Die Bindeplatte 16A an einem Ende ist in Kontakt mit der Leiterplatte 14, die mit dem Negativelektrodenanschluss 26 über den Isolationsfilm 22 verbunden ist, und die Bindeplatte 16B an dem anderen Ende ist in Kontakt mit der Leiterplatte 14, die mit dem Positivelektrodenanschluss 24 über den Isolationsfilm 22 verbunden ist. Die Bolzen 18 sind in die Einsetzlöcher 16A1 und 16B1 beispielsweise von der Seite der Bindeplatte 16A an dem einen Ende in Richtung zu der Bindeplatte 16B an dem anderen Ende eingesetzt. Eine Mutter 20 ist an dem vorderen Ende von jedem Bolzen 18 festgezogen, das sich aus der Bindeplatte 16B an dem anderen Ende heraus erstreckt. Somit sind die Isolationsfilme 22, die Leiterplatten 14 und die Leistungsspeichermodule 12 sandwichartig angeordnet, um eine einzelne Einheit auszubilden, und gleichzeitig ist eine Bindelast in der Stapelrichtung aufgebracht.
Die Leistungsspeichermodule, die die Leistungsspeichervorrichtung bilden, werden nun mit Bezug auf 2 beschrieben. Das Leistungsspeichermodul 12, das in 2 dargestellt ist, hat einen Stapelkörper 30, der durch Stapeln einer Vielzahl von Bipolarelektroden 32 ausgebildet ist. Der Stapelkörper 30 hat beispielsweise eine rechteckige Form aus Sicht in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden 32. Separatoren 40 können zwischen benachbarten Bipolarelektroden 32 angeordnet sein.
Jede Bipolarelektrode 32 hat eine Elektrodenplatte 34, eine positive Elektrode 36, die an einer ersten Fläche 34c der Elektrodenplatte 34 angeordnet ist, und eine negative Elektrode 38, die an einer zweiten Fläche 34d der Elektrodenplatte 34 angeordnet ist. In dem Stapelkörper 30 ist die positive Elektrode 36 einer ersten Bipolarelektrode 32 der negativen Elektrode 38 von einer der Bipolarelektroden 32, die in der Stapelrichtung benachbart sind, über den Separator 40 zugewandt, und die negative Elektrode 38 der ersten Bipolarelektrode 32 ist der positiven Elektrode 36 der anderen von den benachbarten Bipolarelektroden 32 in der Stapelrichtung über den Separator 40 zugewandt.
Die Elektrodenplatte 34, die an einem Ende des Stapelkörpers 30 in der Stapelrichtung angeordnet ist, hat die negative Elektrode 38 an einer inneren Fläche der Elektrodenplatte 34 (der unteren Fläche der Elektrodenplatte 34 in der Zeichnung). Die Elektrodenplatte 34 entspricht der Anschlusselektrode an der Seite der negativen Elektrode. Die Elektrodenplatte 34, die an dem anderen Ende des Stapelkörpers 30 in der Stapelrichtung angeordnet ist, hat die positive Elektrode 36 an einer inneren Fläche der Elektrodenplatte 34 (der oberen Fläche der Elektrodenplatte 34 in der Zeichnung). Die Elektrodenplatte 34 entspricht der Anschlusselektrode an der Seite der positiven Elektrode. Die negative Elektrode 38 der Anschlusselektrode an der Seite der negativen Elektrode ist der positiven Elektrode 36 der Bipolarelektrode 32, die als die obere Schicht des Stapelkörpers 30 angeordnet ist, über den Separator 40 zugewandt. Die positive Elektrode 36 der Anschlusselektrode an der Seite der positiven Elektrode ist der negativen Elektrode 38 der Bipolarelektrode 32, die als die untere Schicht des Stapelkörpers 30 angeordnet ist, über den Separator 40 zugewandt. Jede der Elektrodenplatten 34 als die Anschlusselektroden ist mit der benachbarten Leiterplatte 14 verbunden (siehe 1).
Das Leistungsspeichermodul 12 erstreckt sich in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden 32 und hat einen zylindrischen Harzabschnitt 50, in dem der Stapelkörper 30 aufgenommen ist. Der Harzabschnitt 50 hält den Umfangsrandabschnitt 34a von jeder der Elektrodenplatten 34. Der Harzabschnitt 50 ist gestaltet, um den Stapelkörper 30 zu umgeben. Der Harzabschnitt 50 hat beispielsweise eine rechteckige Form aus Sicht in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden 32. Mit anderen Worten gesagt hat der Harzabschnitt 50 beispielsweise eine viereckige zylindrische Form.
Der Harzabschnitt 50 ist mit den Umfangsrandabschnitten 34a der Elektrodenplatten 34 gefügt und hat einen ersten Dichtungsabschnitt 52, der die Umfangsrandabschnitte 34a hält, und einen zweiten Dichtungsabschnitt 54, der außen von dem ersten Dichtungsabschnitt 52 in einer Richtung angeordnet ist, die die Stapelrichtung kreuzt (in der X-Richtung und der Y-Richtung).
Der erste Dichtungsabschnitt 52, der eine innere Wand des Harzabschnitts 50 ausbildet, ist so angeordnet, dass der erste Dichtungsabschnitt 52 den gesamten Umfang der Umfangsrandabschnitte 34a der Elektrodenplatten 34 in der Vielzahl von Bipolarelektroden 32 (das heißt dem Stapelkörper 30) umgibt. Der erste Dichtungsabschnitt 52 ist beispielsweise an die Umfangsrandabschnitte 34a der Elektrodenplatten 34 geschweißt, so dass der erste Dichtungsabschnitt 52 die Umfangsrandabschnitte 34a abdichtet. Mit anderen Worten gesagt ist der erste Dichtungsabschnitt 52 mit den Umfangsrandabschnitten 34a der Elektrodenplatten 34 gefügt. In jeder Bipolarelektrode 32 ist der Umfangsrandabschnitt 34a der Elektrodenplatte 34 in den ersten Dichtungsabschnitt 52 eingebettet und durch diesen gehalten. Die Umfangsrandabschnitte 34a der Elektrodenplatten 34, die an den entgegengesetzten Enden des Stapelkörpers 30 gelegen sind, sind auch in den ersten Dichtungsabschnitt 52 eingebettet und durch diesen gehalten. Mit dieser Gestaltung ist ein luftdichter Innenraum zwischen zwei benachbarten Elektrodenplatten 34 und 34 ausgebildet, die benachbart zueinander in der Stapelrichtung sind. Der Innenraum ist durch die zwei Elektrodenplatten 34, 34 und den ersten Dichtungsabschnitt 52 definiert. Der Innenraum ist mit einer elektrolytischen Lösung (nicht gezeigt) gefüllt, die aus einer alkalischen Lösung hergestellt ist, wie einer Kaliumhydroxidlösung.
Der zweite Dichtungsabschnitt 54, der eine äußere Wand des Harzabschnitts 50 bildet, bedeckt eine Außenumfangsfläche 52a des ersten Dichtungsabschnitts 52, der sich in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden 32 erstreckt. Eine Innenumfangsfläche 54a des zweiten Dichtungsabschnitts 54 ist beispielsweise an die Außenumfangsfläche 52a des ersten Dichtungsabschnitts 52 geschweißt, um die Außenumfangsfläche 52a abzudichten. Im Speziellen ist der zweite Dichtungsabschnitt 54 mit der Außenumfangsfläche 52a des ersten Dichtungsabschnitts 52 gefügt. Die Schweißfläche (die Fügefläche) des zweiten Dichtungsabschnitts 54, die an den ersten Dichtungsabschnitt 52 zu schweißen ist, bildet beispielsweise vier rechteckige Ebenen.
Die Elektrodenplatten 34 sind rechteckige metallische Folien, die aus Nickel oder dergleichen hergestellt sind. In jeder Elektrodenplatte 34 ist der Umfangsrandabschnitt 34a als ein nicht beschichteter Bereich vorgesehen, wo ein Positivaktivmaterial und ein Negativaktivmaterial nicht aufgebracht sind. Das heißt, in dem nicht beschichteten Bereich ist die Elektrodenplatte 34 exponiert. Der nicht beschichtete Bereich ist in den ersten Dichtungsabschnitt 52, der die innere Wand des Harzabschnitts 50 bildet, eingebettet und durch diesen gehalten. Beispiele des Positivaktivmaterials, das die positive Elektrode 36 bildet, umfassen Nickelhydroxid. Beispiel des Negativaktivmaterials, das die negative Elektrode 38 bildet, umfassen eine wasserstoffabsorbierende Legierung. In jeder Elektrodenplatte 34 kann ein Bereich in der zweiten Fläche 34d, wo die negative Elektrode 38 ausgebildet ist, geringfügig größer sein als ein Bereich in der ersten Fläche 34c, wo die positive Elektrode 36 ausgebildet ist.
Die Separatoren 40 sind in beispielsweise Platten ausgebildet. Jeder Separator 40 hat beispielsweise eine rechteckige Form. Beispiele der Materialien, die die Separatoren 40 bilden, umfassen einen porösen Film, der aus einem Polyolefinharz wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) hergestellt ist; und ein Gewebe oder ein Faservlies, das aus Polypropylen hergestellt ist, oder dergleichen. Die Separatoren 40 können auch durch beispielsweise einen Vinylidenfluoridharzverbund oder dergleichen verstärkt sein. Es sei angemerkt, dass der Typ der Separatoren 40 nicht auf die Platten beschränkt ist und von dem Umhüllungstyp sein kann.
Der Harzabschnitt 50 (der erste Dichtungsabschnitt 52 und der zweite Dichtungsabschnitt 54) ist beispielsweise aus einem isolierenden Harz hergestellt und in eine rechteckige zylindrische Form durch Spritzgießen geformt. Beispiele von Harzmaterialien, die den Harzabschnitt 50 ausbilden, umfassen Polypropylen (PP), Polyphenylensulfid (PPS) und modifizierten Polyphenylenether (modifiziertes PPE).
Die Strukturen des Harzabschnitts 50, der Bipolarelektroden 32 und der Separatoren 40 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden nun mit Bezug auf 3A, 3B und 4 beschrieben. Wie in 3A und 4 dargestellt ist, überlappt der Umfangsrandabschnitt 40a von jedem der Separatoren 40 mit dem Bereich, wo der erste Dichtungsabschnitt 52 vorgesehen ist, aus Sicht in der Stapelrichtung. Im Speziellen, wenn der Separator 40 und der erste Dichtungsabschnitt 52 in der Stapelrichtung auf eine Ebene (die X-Y-Ebene) projiziert werden, die senkrecht zu der Stapelrichtung ist, sind die projizierten Bilder übereinandergelegt (die Bilder überlappen miteinander). Der Separator 40 erstreckt sich zu dem Bereich, wo der erste Dichtungsabschnitt 52 vorgesehen ist. Das Außenumfangsende 40d des Separators 40 ist zwischen dem Außenumfangsende 52d des ersten Dichtungsabschnitts 52 und dem Innenumfangsende 52c des ersten Dichtungsabschnitts 52 gelegen. Es sei angemerkt, dass in 4 die Darstellung des Separators 40 zum leichteren Verstehen der Gestaltung des ersten Dichtungsabschnitts 52 teilweise unterbrochen ist.
Ein Separator 40 ist zwischen zwei benachbarten Elektrodenplatten 34 auch in der Region um die ersten Dichtungsabschnitte 52 der benachbarten Elektrodenplatten 34 herum angeordnet, so dass die nicht beschichteten Bereiche der benachbarten Elektrodenplatten 34 einander nicht direkt zugewandt sind. Ein Separator 40 ist immer zwischen dem nicht beschichteten Bereich von einer der zwei benachbarten Elektrodenplatten 34 und dem nicht beschichteten Bereich der anderen der zwei benachbarten Elektrodenplatten 34 vorhanden. Die Separatoren 40 sind vorgesehen, um mit dem ersten Dichtungsabschnitt 52 zu überlappen, so dass die zwei benachbarten Elektrodenplatten 34 (insbesondere die nicht beschichteten Bereiche) einander nicht berühren, und deshalb wird ein Auftreten eines Kurzschlusses verhindert. Der gesamte Umfang des Außenumfangsendes 40d des Separators 40 kann zwischen dem Außenumfangsende 52d des ersten Dichtungsabschnitts 52 und dem Innenumfangsende 52c des ersten Dichtungsabschnitts 52 gelegen sein. In einem Teil von jedem Separator 40 in der Umfangsrichtung von diesem kann das Außenumfangsende 40d zwischen dem Außenumfangsende 52d des ersten Dichtungsabschnitts 52 und dem Innenumfangsende 52c des ersten Dichtungsabschnitts 52 gelegen sein. In der Umfangsrichtung von jedem Separator 40 kann, wenn der Bereich von jedem Separator 40, der mit dem ersten Dichtungsabschnitt 52 überlappt, größer ist, eine Verhinderung eines Kurzschlusses zuverlässiger gemacht werden.
Die vorstehend beschriebene Gestaltung wird weiter im Detail mit Bezug auf 3A und 3B beschrieben. Der erste Dichtungsabschnitt 52 ist durch Stapeln einer Vielzahl von Rahmenkörpern 60 in der Stapelrichtung gestaltet. Jeder Rahmenkörper 60 hat eine Dicke in der Stapelrichtung, die größer ist als die von jedem Separator 40. Im Speziellen hat jeder Rahmenkörper 60 eine Dicke in der Stapelrichtung, die größer ist als eine Summe aus der Dicke von einer Elektrodenplatte 34 und der Dicke von einem Separator 40. Jeder Rahmenkörper 60 ist in Kontakt mit dem Umfangsrandabschnitt 34a der Elektrodenplatte 34 und mit seinen benachbarten Rahmenkörpern 60, die in der Stapelrichtung benachbart sind. Ein Rahmenkörper 60 und der andere Rahmenkörper 60, die in Kontakt miteinander sind, definieren die Höhe eines Innenraums, der zwischen zwei benachbarten Elektrodenplatten 34 und 34 ausgebildet ist, die in der Stapelrichtung benachbart sind. Mit anderen Worten gesagt definieren die Rahmenkörper 60 die Höhe einer Zelle des Leistungsspeichermoduls 12.
Es sei angemerkt, dass die „Dicke“ des Separators 40 sich hierin auf die Dicke eines Separators 40 in einem Leistungsspeichermodul 12 bezieht. Die Dicke eines Separators 40 in einem Leistungsspeichermodul 12 kann kleiner sein als die Dicke des Separators 40, bevor das Leistungsspeichermodul 12 zusammengebaut wird. Im Speziellen ist der Separator 40 sandwichartig zwischen der positiven Elektrode 36 und der negativen Elektrode 38 angeordnet und kann somit komprimiert sein. Die „Dicke“ des Separators 40 bezieht sich hierin auf die Dicke des komprimierten Separators 40.
Jeder Rahmenkörper 60 hat einen Innenumfangsabschnitt 61, der an der Seite der ersten Fläche 34c der Elektrodenplatte 34 ausgebildet ist und mit der ersten Fläche 34c in Kontakt ist, und einen Außenumfangsabschnitt 62, der fortlaufend von der äußeren Seite des Innenumfangsabschnitts 61 ausgebildet ist. Der Innenumfangsabschnitt 61 und der Außenumfangsabschnitt 62 sind jeweils der Form der Elektrodenplatte 34 entsprechend ausgebildet und haben beispielsweise eine rechteckige Form. Der Innenumfangsabschnitt 61 ist beispielsweise an die erste Fläche 34c der Elektrodenplatte 34 geschweißt. Im Speziellen ist der Innenumfangsabschnitt 61 mit der ersten Fläche 34c der Elektrodenplatte 34 gefügt. Das Innenumfangsende 61c des Innenumfangsabschnitts 61 (siehe 3B) entspricht dem Innenumfangsende 52c des ersten Dichtungsabschnitts 52. Die Dicke des Außenumfangsabschnitts 62 ist größer als die Dicke des Innenumfangsabschnitts 61 und entspricht der Dicke des Rahmenkörpers 60. Die Außenumfangsfläche 62d des Außenumfangsabschnitts 62 entspricht dem Außenumfangsende 52d des ersten Dichtungsabschnitts 52 (das heißt der Außenumfangsfläche 52a). In der Stapelrichtung ist die erste Endfläche 62a des Außenumfangsabschnitts 62 mit der zweiten Endfläche 62b von deren benachbartem Au-ßenumfangsabschnitt 62 in Kontakt.
Der Innenumfangsabschnitt 61 und der Außenumfangsabschnitt 62 von jedem Rahmenkörper 60, die in der Stapelrichtung unterschiedliche Dicken haben, wirken zusammen, um einen gestuften Abschnitt 68 auszubilden, der eine Form eines rechteckigen Rings hat und den Innenumfangsabschnitt 61 und den Außenumfangsabschnitt 62 verbindet. Die Höhe des gestuften Abschnitts 68 in der Stapelrichtung ist größer als die Dicke des Separators 40. Ein Umfangsrandabschnitt 40a, der das Außenumfangsende 40d des Separators 40 hat, ist in dem gestuften Abschnitt 68 angeordnet. Im Speziellen ist der gestufte Abschnitt 68, der mit dem Rahmenkörper 60 ausgebildet ist, nach innen von dem Rahmenkörper 60 gewandt, um einen Raum zum Anordnen des Außenumfangsendes 40d des Separators 40 in dem ersten Dichtungsabschnitt 52 vorzusehen. Beispielsweise ist der Umfangsrandabschnitt 40a des Separators 40 mit der Fläche 61a des Innenumfangsabschnitts 61 in Kontakt (siehe 3B; die Fläche des Innenumfangsabschnitts 61 entgegengesetzt zu der Fläche, die mit der ersten Fläche 34c gefügt ist). Der Separator 40 ist innerhalb der Höhe des Rahmenkörpers 60 festgelegt. Ein kleiner Freiraum kann zwischen dem Umfangsrandabschnitt 40a und der Elektrodenplatte 34, die benachbart zu dem Separator 40 ist, mit einem Abstand entsprechend der Dicke der negativen Elektrode 38 ausgebildet sein.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann in jedem Leistungsspeichermodul 12 der Separator 40 in der Stapelrichtung bei dem Bereich von sich komprimiert sein, wo die positive Elektrode 36 und die negative Elektrode 38 vorgesehen sind. Des Weiteren nehmen der Bereich des Separators 40, der dem nicht beschichteten Bereich zugewandt ist, und der Bereich des Separators 40, der innen von dem ersten Dichtungsabschnitt 52 angeordnet ist, nicht die Druckkraft in der Stapelrichtung auf. Deshalb werden solche Bereiche des Separators 40 in der Stapelrichtung nicht komprimiert. Mit anderen Worten gesagt haben der Bereich des Separators 40, der dem nicht beschichteten Bereich zugewandt ist, und der Bereich des Separators 40, der innerhalb des ersten Dichtungsabschnitts 52 gelegen ist, ein Spiel in der Stapelrichtung (der Separator 40 kann sich frei bewegen). Mit dieser Gestaltung kann die Kompression des Separators 40 minimiert werden und die Kompressionsreaktionskraft des Separators 40 kann minimiert werden. Als eine Folge kann die Bindekraft des Bindebauteils 16 verringert werden. Des Weiteren fällt der Leerraumabschnitt des Separators 40 nicht unbeabsichtigt zusammen, so dass der Innenraum erhöht werden kann. Als eine Folge kann eine Erhöhung des Innendrucks verhindert werden.
Es sei angemerkt, dass die Größenbeziehung zwischen der Größe der Separatoren 40 und der Größe der Elektrodenplatten 34 eine beliebige Größenbeziehung sein kann, solange die Umfangsrandabschnitte 40a der Separatoren 40 innerhalb der Breite des ersten Dichtungsabschnitts 52 in der Richtung gelegen sind, die die Stapelrichtung kreuzt (die X-Richtung und die Y-Richtung). Die Separatoren 40 können größer sein als die Elektrodenplatten 34 und können auch kleiner sein als die Elektrodenplatten 34 aus Sicht in der Stapelrichtung. Die Separatoren 40 können eine Größe haben, die im Wesentlichen gleich zu der Größe der Elektrodenplatten 34 aus Sicht in der Stapelrichtung ist.
Ein Verfahren zum Herstellen der Leistungsspeichermodule 12 wird als Nächstes beschrieben. Zuerst wird die positive Elektrode 36 an der ersten Fläche 34c von jeder Elektrodenplatte 34 ausgebildet, und die negative Elektrode 38 wird an der zweiten Fläche 34d der Elektrodenplatte 34 ausgebildet, um eine Bipolarelektrode 32 zu erhalten. Als Nächstes wird der Rahmenkörper 60 mit dem Umfangsrandabschnitt 34a der Elektrodenplatte 34 der Bipolarelektrode 32 gefügt. Zum Fügen kann der Rahmenkörper 60 an den Umfangsrandabschnitt 34a geschweißt werden durch Heißpressen der oberen und unteren Fläche der Bipolarelektrode 32. Anschließend wird eine Vielzahl von Bipolarelektroden 32, von denen jede mit dem Rahmenkörper 60 gefügt ist, gestapelt, wobei die Separatoren 40 dazwischen angeordnet werden, um einen Stapelkörper 30 zu erhalten (siehe 3B).
Es sei angemerkt, dass, wenn der Rahmenkörper 60 durch Heißpressen an den Umfangsrandabschnitt 34a geschweißt wird, der Rahmenkörper 60 unter Verwendung einer Heißpressform ausgebildet werden kann. Beispielsweise können die Fläche 61a, die erste Endfläche 62a und der gestufte Abschnitt 68 des Rahmenkörpers 60 unter Verwendung einer Heißpressform ausgebildet werden. Die Heißpressform kann beispielsweise aus Harz hergestellt sein. Die Heißpressform kann aus einem Fluorharzenthaltenden PTFE (Polytetrafluorethylen) und PFA (Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer) hergestellt sein. In diesem Fall kann ein Eindringen von Fremdteilchen in den Rahmenkörper 60 verhindert werden.
Als Nächstes wird der zweite Dichtungsabschnitt 54 durch beispielsweise Spritzgießen ausgebildet (siehe 3A). Beispielsweise wird ein Harzmaterial des zweiten Dichtungsabschnitts 54, das eine Fluidität hat, in eine Form gegossen, um den zweiten Dichtungsabschnitt 54 auszubilden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der erste Dichtungsabschnitt 52 als ein Teil des Harzabschnitts 50 vor dem Stapelprozess ausgebildet, und der zweite Dichtungsabschnitt 54, der der verbleibende Teil des Harzabschnitts 50 ist, wird nach dem Stapelprozess ausgebildet. Jedoch kann der erste Dichtungsabschnitt 52 als ein Teil des Harzabschnitts 50 nach dem Stapelprozess ausgebildet werden.
Im Anschluss wird eine elektrolytische Lösung in den Harzabschnitt 50 durch einen Einspritzanschluss oder dergleichen eingespritzt. Der Einspritzanschluss wird nach dem Einspritzen der elektrolytischen Lösung abgedichtet, so dass das Leistungsspeichermodul 12 hergestellt ist. Dann werden die Vielzahl von Leistungsspeichermodulen 12 abwechselnd mit den Leiterplatten 14 gestapelt, wie in 1 dargestellt ist. Die Leiterplatten 14, die an den entgegengesetzten Enden in der Stapelrichtung gelegen sind, werden im Voraus mit dem Positivelektrodenanschluss 24 beziehungsweise dem Negativelektrodenanschluss 26 verbunden. Im Anschluss wird das Paar von Bindeplatten 16A und 16B an den entgegengesetzten Enden in der Stapelrichtung über die Isolationsfilme 22 angeordnet, und dann werden die Bindeplatten 16A und 16B mit den Bolzen 18 und den Muttern 20 miteinander verbunden. Auf diese Weise wird die Leistungsspeichervorrichtung 10, die in 1 dargestellt ist, hergestellt.
In den Leistungsspeichermodulen 12 gemäß dem vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel können die Umfangsrandabschnitte 34a der Elektrodenplatten 34 durch den ersten Dichtungsabschnitt 52 gedichtet werden. Die Außenumfangsfläche 52a des ersten Dichtungsabschnitts 52 kann durch den zweiten Dichtungsabschnitt 54 gedichtet sein, der außen von dem ersten Dichtungsabschnitt 52 vorgesehen ist. Da der Harzabschnitt 50 eine Doppeldichtungsstruktur hat, kann sich ein Gas und eine elektrolytische Lösung, das/die in Räumen zwischen benachbarten Elektrodenplatten 34 vorhanden ist, nicht zu der Außenseite der Räume bewegen. Die Separatoren 40 sind zwischen benachbarten Elektrodenplatten 34 vorgesehen. Da die Außenumfangsenden 40d der Separatoren 40 zwischen dem Außenumfangsende 52d des ersten Dichtungsabschnitts 52 und dem Innenumfangsende 52c des ersten Dichtungsabschnitts 52 gelegen sind, sind die Separatoren 40 in einer Region gelegen, die innen von dem Innenumfangsende 52c des ersten Dichtungsabschnitts 52 gelegen ist. Mit anderen Worten gesagt überlappen in der Richtung, die die Stapelrichtung kreuzt, die Separatoren 40 mit dem ersten Dichtungsabschnitt 52. Deshalb sind die Separatoren 40 zwischen benachbarten Elektrodenplatten 34 gelegen. Mit dieser Gestaltung gibt es keine Region, in der die Elektrodenplatten 34 ihren benachbarten Elektrodenplatten 34 direkt zugewandt sind, so dass ein Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten 34 selbst dann verhindert ist, wenn eine der Elektrodenplatten 34 verformt wird. Eine Verformung der Elektrodenplatten 34 kann während der Ausbildung des ersten Dichtungsabschnitts 52 auftreten oder wenn sich ein Innendruck während der Verwendung der Leistungsspeichervorrichtung 10 ändert. In jedem Fall kann, mit der Positionsbeziehung zwischen dem Separator 40 und dem ersten Dichtungsabschnitt 52, ein Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten 34 verhindert werden.
In einem Leistungsspeichermodul 112 gemäß einem Referenzausführungsbeispiel, das in 7 dargestellt ist, kann ein Freiraum G zwischen den Separatoren 40 und dem Harzabschnitt 150 in der Richtung vorhanden sein, die die Stapelrichtung kreuzt. Im Speziellen kann der Freiraum G zwischen dem ersten Dichtungsabschnitt 152 des Harzabschnitts 150, der den ersten Dichtungsabschnitt 152 und den zweiten Dichtungsabschnitt 154 hat, und den Außenumfangsenden 40d der Separatoren 40 vorhanden sein. Es hat eine Befürchtung gegeben, dass, wenn eine der Elektrodenplatten 34 aus irgendeinem Grund verformt ist, ein Kurzschluss zwischen benachbarten Elektrodenplatten 34 durch den Freiraum G auftreten kann. Im Gegensatz dazu verhindert das Leistungsspeichermodul 12 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in zuverlässiger Weise einen Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten 34.
Da die Separatoren 40 in den gestuften Abschnitten 68 der Rahmenkörper 60 angeordnet sind, die den Harzabschnitt 50 bilden, kann die vorstehend beschriebene Gestaltung, in der die Separatoren 40 mit dem ersten Dichtungsabschnitt 52 überlappen, leicht erreicht werden. Des Weiteren ist der Einfluss des Separators 40 auf die Dicke des Rahmenkörpers 60 in der Stapelrichtung verringert worden.
In dem Fall der Rahmenkörper 60, die an nur einer Seite der Elektrodenplatten 34 vorgesehen sind, sind die Rahmenkörper 60 nur mit den ersten Flächen 34c der Elektrodenplatten 34 gefügt. Deshalb können die Kosten zum Fügen der Rahmenkörper 60 mit den Elektrodenplatten 34 (beispielsweise die Kosten für eine Oberflächenbehandlung an den Elektrodenplatten 34) verringert werden. Des Weiteren, da der Außenumfangsabschnitt 62 von jedem Rahmenkörper 60 eine Dicke in der Stapelrichtung (das heißt die Höhe) hat, ist es leicht, den gestuften Abschnitt 68 auszubilden, in dem der Separator 40 angeordnet ist.
Die Strukturen des Harzabschnitts 50A, der Bipolarelektroden 32 und der Separatoren 40 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel werden nun mit Bezug auf 5A und 5B beschrieben. Leistungsspeichermodule 12A gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von den Leistungsspeichermodulen 12 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass jedes Leistungsspeichermodul 12A Rahmenkörper 60A anstelle der Rahmenkörper 60 hat, und jeder Rahmenkörper 60A ein erstes Rahmenkörperbauteil 63, das an der Seite der ersten Fläche 34c der Elektrodenplatte 34 angeordnet ist, und ein zweites Rahmenkörperbauteil 64 hat, das an der Seite der zweiten Fläche 34d der Elektrodenplatte 34 angeordnet ist. Ein erster Dichtungsabschnitt 52A hat eine Struktur, in der eine Vielzahl von Rahmenkörpern 60A in der Stapelrichtung gestapelt ist. Das erste Rahmenkörperbauteil 63 ist an die erste Fläche 34c der Elektrodenplatte 34 geschweißt (gefügt). Das zweite Rahmenkörperbauteil 64 ist an die zweite Fläche 34d der Elektrodenplatte 34 geschweißt (gefügt). Das erste Rahmenkörperbauteil 63 und das zweite Rahmenkörperbauteil 64 haben jeweils einen Abschnitt, der sich von dem Umfangsrandabschnitt 34a der Elektrodenplatte 34 nach außen erstreckt, und die Erstreckungsabschnitte sind aneinandergeschweißt. In der Stapelrichtung ist die erste Endfläche 63a des ersten Rahmenkörperbauteils 63 mit der zweiten Endfläche 64b des zweiten Rahmenkörperbauteils 64 von dessen benachbartem Rahmenkörper 60A in Kontakt. Die Rahmenkörper 60A definieren die Höhe von jedem Innenraum, der zwischen den Elektrodenplatten 34, 34 ausgebildet ist, die in der Stapelrichtung benachbart sind.
Die ersten Rahmenkörperbauteile 63 haben im Wesentlichen die gleiche Gestaltung wie die der Rahmenkörper 60 des ersten Ausführungsbeispiels. Jedes erste Rahmenkörperbauteil 63 hat einen gestuften Abschnitt 68A. Der Umfangsrandabschnitt 40a von jedem Separator 40 einschließlich des Außenumfangsendes 40d von diesem ist in dem gestuften Abschnitt 68A angeordnet. Im Speziellen ist jeder gestufte Abschnitt 68A, der an dem ersten Rahmenkörperbauteil 63 ausgebildet ist, nach innen von dem Rahmenkörper 60A gewandt, um einen Raum vorzusehen, der die Anordnung des Außenumfangsendes 40d des Separators 40 innen von dem ersten Dichtungsabschnitt 52A gestattet. Die Außenumfangsenden 40d der Separatoren 40 sind zwischen dem Außenumfangsende 52d und dem Innenumfangsende 52c des ersten Dichtungsabschnitts 52A gelegen. Der Umfangsrandabschnitt 40a von jedem Separator 40 ist beispielsweise in Kontakt mit einer Fläche 63c des ersten Rahmenkörperbauteils 63. Jeder Separator 40 ist innerhalb der Höhe des Rahmenkörpers 60A festgelegt. Ein kleiner Freiraum kann zwischen dem Umfangsrandabschnitt 40a und dem benachbarten zweiten Rahmenkörperbauteil 64 ausgebildet sein, das benachbart zu dem Separator 40 ist.
Wie in dem Fall der Leistungsspeichermodule 12 verhindern die Leistungsspeichermodule 12A einen Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten 34. Darüber hinaus ist jede Elektrodenplatte 34 sandwichartig zwischen dem ersten Rahmenkörperbauteil 63 und dem zweiten Rahmenkörperbauteil 64 angeordnet, so dass der Fügeprozess des ersten Rahmenkörperbauteils 63 und des zweiten Rahmenkörperbauteils 64 mit der Elektrodenplatte 34 leicht durchgeführt werden kann. Der Fügeprozess ist leichter, falls beispielsweise ein Pressformen verwendet wird und das erste Rahmenkörperbauteil 63 und das zweite Rahmenkörperbauteil 64 von sowohl der Seite der ersten Fläche 34c als auch der Seite der zweiten Fläche 34d der Elektrodenplatte 34 gepresst werden.
Die Strukturen eines Harzabschnitts 50B, der Bipolarelektroden 32 und der Separatoren 40 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf 6A und 6B beschrieben. Leistungsspeichermodule 12B gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von den Leistungsspeichermodulen 12 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass jedes Leistungsspeichermodul 12B Rahmenkörper 60B anstatt des Rahmenkörpers 60 hat, und dass jeder Rahmenkörper 60B ein erstes Rahmenkörperbauteil 65, das an der Seite der ersten Fläche 34c der Elektrodenplatte 34 angeordnet ist, und ein zweites Rahmenkörperbauteil 66 hat, das an der Seite der zweiten Fläche 34d der Elektrodenplatte 34 angeordnet ist. Ein erster Dichtungsabschnitt 52B ist durch Stapeln einer Vielzahl von Rahmenkörpern 60B in der Stapelrichtung gestaltet. Das erste Rahmenkörperbauteil 65 ist an die erste Fläche 34c der Elektrodenplatte 34 geschweißt (gefügt). Das zweite Rahmenkörperbauteil 66 ist an die zweite Fläche 34d der Elektrodenplatte 34 geschweißt (gefügt). Das erste Rahmenkörperbauteil 65 und das zweite Rahmenkörperbauteil 66 haben jeweils einen Abschnitt, der sich von dem Umfangsrandabschnitt 34a der Elektrodenplatte 34 nach außen erstreckt, und die Erstreckungsabschnitte sind aneinandergeschweißt. In der Stapelrichtung ist eine erste Endfläche 65a des ersten Rahmenkörperbauteils 65 mit der zweiten Endfläche 66b des zweiten Rahmenkörperbauteils 66 von seinem benachbarten Rahmenkörper 60B in Kontakt. Die Rahmenkörper 60B definieren die Höhe von jedem Innenraum, der zwischen den Elektrodenplatten 34, 34 ausgebildet ist, die in der Stapelrichtung benachbart sind.
Jeder Rahmenkörper 60B hat einen gestuften Abschnitt 68B, der zwischen dem ersten Rahmenkörperbauteil 65 und der Elektrodenplatte 34 ausgebildet ist. Im Speziellen ist der gestufte Abschnitt 68B ein Innenumfangsende des ersten Rahmenkörperbauteils 65 und verbindet die erste Endfläche 65a und die erste Fläche 34c der Elektrodenplatte 34. Das erste Rahmenkörperbauteil 65 und das zweite Rahmenkörperbauteil 66 können unterschiedliche Größen in der Richtung haben, die die Stapelrichtung kreuzt (die X-Richtung und die Y-Richtung). Das zweite Rahmenkörperbauteil 66 kann größer sein als das erste Rahmenkörperbauteil 65. Im Speziellen kann ein Innenumfangsende des zweiten Rahmenkörperbauteils 66 innen von dem Innenumfangsende des ersten Rahmenkörperbauteils 65 (das heißt dem gestuften Abschnitt 68B) gelegen sein. Der Umfangsrandabschnitt 40a von jedem Separator 40 einschließlich des Außenumfangsendes 40d von diesem ist in dem gestuften Abschnitt 68B angeordnet. Im Speziellen ist jeder gestufte Abschnitt 68B, der in dem Rahmenkörper 60B ausgebildet ist, nach innen von dem Rahmenkörper 60B gewandt, um einen Raum vorzusehen, der die Anordnung des Außenumfangsendes 40d des Separators 40 innen von dem ersten Dichtungsabschnitt 52B gestattet. Die Außenumfangsenden 40d der Separatoren 40 sind zwischen dem Außenumfangsende 52d und dem Innenumfangsende 52c des ersten Dichtungsabschnitts 52B gelegen. Jeder Separator 40 ist innerhalb der Höhe des Rahmenkörpers 60B festgelegt. Kleine Freiräume können zwischen dem Umfangsrandabschnitt 40a und der Elektrodenplatte 34 ausgebildet sein, die benachbart zu dem Separator 40 und dem zweiten Rahmenkörperbauteil 66 ist.
Wie in dem Fall der Leistungsspeichermodule 12 verhindern die Leistungsspeichermodule 12B einen Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten 34. Darüber hinaus ist jede Elektrodenplatte 34 sandwichartig zwischen dem ersten Rahmenkörperbauteil 65 und dem zweiten Rahmenkörperbauteil 66 angeordnet, so dass der Fügeprozess des ersten Rahmenkörperbauteils 65 und des zweiten Rahmenkörperbauteils 66 mit der Elektrodenplatte 34 leicht durchgeführt werden kann. Der Fügeprozess ist leichter, falls beispielsweise ein Pressformen verwendet wird und das erste Rahmenkörperbauteil 65 und das zweite Rahmenkörperbauteil 66 von sowohl der Seite der ersten Fläche 34c als auch der Seite der zweiten Fläche 34d der Elektrodenplatte 34 gepresst werden. Des Weiteren kann der Harzabschnitt 50B (der erste Dichtungsabschnitt 52B) mit einem Kernbauteil versehen sein.
Die Strukturen eines Harzabschnitts 50C, der Bipolarelektroden 32 und der Separatoren 40 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf 8, 9A und 9B beschrieben. Leistungsspeichermodule 12C gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel haben jeweils einen ersten Dichtungsabschnitt 52C, der durch Stapeln einer Vielzahl von Rahmenkörpern 70 in der Stapelrichtung gestaltet ist. Die Leistungsspeichermodule 12C gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von den Leistungsspeichermodulen 12, 12A und 12B gemäß dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel darin, dass jeder Rahmenkörper 70 keinen gestuften Abschnitt hat, der die Anordnung des Außenumfangsendes 40d des Separators 40 gestattet.
Wie in 9B dargestellt ist, ist jeder Rahmenkörper 70 beispielsweise nur an der Seite der ersten Fläche 34c von jeder Elektrodenplatte 34 angeordnet. Die positive Elektrode 36 ist an der ersten Fläche 34c von jeder Elektrodenplatte 34 angeordnet. Die ersten Flächen 34c der Elektrodenplatten 34 können oberflächenbehandelt sein, um die Fügeeigenschaft der positiven Elektroden 36 mit den Elektrodenplatten 34 zu verbessern. Die Rahmenkörper 70 werden leicht mit den ersten Flächen 34c mit einer Oberflächenbehandlung gefügt. Der Umfangsrandabschnitt 40a von jedem Separator 40 ist an einer ersten Endfläche 70a des Rahmenkörpers 70 angeordnet. Im Speziellen ist ein Teil des Umfangsrandabschnitts 40a des Separators 40 an einer Seite der zweiten Fläche 40f in Kontakt mit der ersten Endfläche 70a des Rahmenkörpers 70. Da jeder Rahmenkörper 70 ausgebildet ist, so dass die erste Endfläche 70a sich in der Stapelrichtung über die positive Elektrode 36 der Bipolarelektrode 32 hinaus erstreckt, hat der Separator 40 eine gebogene Form. Wie in 9A dargestellt ist, hat jeder Separator 40 eine flache Elektrodekontaktabschnitt 40b berührt, der mit der Bipolarelektrode 32 in Kontakt ist, und zwei Biegeabschnitte 40c, die zwischen dem Umfangsrandabschnitt 40a und dem Elektrodenkontaktabschnitt 40b ausgebildet sind.
Der Separator 40 ist mit der positiven Elektrode 36 an der zweiten Fläche 40f des Elektrodenkontaktabschnitts 40b in Kontakt. Der Teil des Separators 40 zwischen den zwei Biegeabschnitten 40c ist relativ zu einer Ebene geneigt, die senkrecht zu der Stapelrichtung (der X-Y-Ebene) ist.
Wie in 9A und 9B dargestellt ist, können die Außenumfangsenden 40d der Separatoren 40 mit den Außenumfangsflächen 70d der Rahmenkörper 70 bündig sein. Die Innenumfangsflächen 70c der Rahmenkörper 70 korrespondieren zu den Innenumfangsenden 52c der ersten Dichtungsabschnitte 52C. Die Außenumfangsflächen 70d der Außenumfangsflächen 70d korrespondieren zu den Außenumfangsenden 52d (das heißt der Außenumfangsfläche 52a) des ersten Dichtungsabschnitts 52C. Die Außenumfangsenden 40d der Separatoren 40 sind bei der gleichen Position gelegen wie das Außenumfangsende 52d des ersten Dichtungsabschnitts 52C oder bei einer Position innen von dem Außenumfangsende 52d und außen von dem Innenumfangsende 52c des ersten Dichtungsabschnitts 52C.
Bei dem Verfahren zum Herstellen der Leistungsspeichermodule 12C können beispielsweise eine Bipolarelektrode 32, ein Rahmenkörper 70 und ein Separator 40 als eine Baugruppe integriert sein, wie in 9B dargestellt ist. Die Strukturen (Baugruppen), die jeweils die Bipolarelektrode 32, den Rahmenkörper 70 und den Separator 40 haben, können in der Stapelrichtung gestapelt sein. Jede Außenumfangsfläche 70d wird an den Umfangsrandabschnitt 34a durch Heißpressen von der oberen und unteren Fläche der Bipolarelektrode 32 geschweißt. Das Heißpressen kann ausgeführt werden, während der Separator 40 festgelegt ist. In solch einem Fall wird ein Teil des Umfangsrandabschnitts 40a des Separators 40 an der Seite der zweiten Fläche 40f an die erste Endfläche 70a des Rahmenkörpers 70 geschweißt (gefügt). Der gesamte Umfangsrandabschnitt 40a kann an den Rahmenkörper 70 geschweißt werden, oder nur ein Teil des Umfangsrandabschnitts 40a kann an den Rahmenkörper 70 geschweißt werden.
Es ist bevorzugt, dass die Separatoren 40 entweder mit den Rahmenkörpern 70 oder den Umfangsrandabschnitten 34a der Elektrodenplatten 34 gefügt werden. Die Separatoren 40 können auch an sowohl die Rahmenkörper 70 als auch die Umfangsrandabschnitte 34a der Elektrodenplatten 34 gefügt werden. Die Separatoren 40 können nach dem Fügeprozess der Rahmenkörper 70 durch das Heißpressen angebracht werden. Die Separatoren 40 können mit wenigstens entweder den Rahmenkörpern 70 oder den Umfangsrandabschnitten 34a der Elektrodenplatten 34 durch Bonden oder dergleichen gefügt werden.
Wie in 9A dargestellt ist, in einem Zustand, in dem die Strukturen (Baugruppen), die jeweils eine Bipolarelektrode 32, einen Rahmenkörper 70 und einen Separator 40 haben, in der Stapelrichtung gestapelt sind, ist der Umfangsrandabschnitt 40a von jedem Separator 40 zwischen dem Rahmenkörper 70 und dem Umfangsrandabschnitt 34a von dessen benachbarter Elektrodenplatte 34, die in der Stapelrichtung benachbart ist, und einem anderen Rahmenkörper 70 angeordnet. Im Speziellen ist ein Teil des Umfangsrandabschnitts 40a von jedem Separator 40 an der Seite der ersten Fläche 40e in Kontakt mit dem Teil des Umfangsrandabschnitts 34a der Elektrodenplatte 34 an der Seite der zweiten Fläche 34d, wobei die Elektrodenplatte 34 zu dem Separator 40 in der Stapelrichtung benachbart ist, und mit der zweiten Endfläche 70b des anderen Rahmenkörpers 70 (siehe 9B). Der Separator 40 kann mit dem Umfangsrandabschnitt 34a von seiner benachbarten Elektrodenplatte 34, die in der Stapelrichtung benachbart ist, und/oder einem anderen Rahmenkörper 70 gefügt sein.
In dieser Weise wird der gesamte Separator 40 geschmolzen und der Rahmenkörper 70 wird an dem geschmolzenen Separator 40 angebracht, so dass der Separator 40 durch den ersten Dichtungsabschnitt 52C zuverlässiger gehalten wird. Als eine Folge kann ein Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten 34 zuverlässiger verhindert werden. Das heißt, der Separator 40 verhindert ein Selbstladen, das durch einen Kontakt zwischen der positiven Elektrode 36 und der negativen Elektrode 38 verursacht wird.
Gemäß den Leistungsspeichermodulen 12C des vorstehenden vierten Ausführungsbeispiels können die Umfangsrandabschnitte 34a der Elektrodenplatten 34 durch den ersten Dichtungsabschnitt 52C gedichtet sein. Die Außenumfangsfläche 52a des ersten Dichtungsabschnitts 52C kann durch den zweiten Dichtungsabschnitt 54 gedichtet sein, der außen von dem ersten Dichtungsabschnitt 52C vorgesehen ist. Mit der Doppeldichtungsstruktur des Harzabschnitts 50C kann sich ein Gas und eine elektrolytische Lösung, das/die in den Räumen zwischen benachbarten Elektrodenplatten 34 vorhanden ist, nicht zu der Außenseite der Räume bewegen. Die Separatoren 40 sind zwischen benachbarten Elektrodenplatten 34 angeordnet. Da die Außenumfangsenden 40d der Separatoren 40 bei der gleichen Position gelegen sein können wie das Außenumfangsende 52d des ersten Dichtungsabschnitts 52C oder bei einer Position innen von dem Außenumfangsende 52d und außen von dem Innenumfangsende 52c des ersten Dichtungsabschnitts 52C, sind die Separatoren 40 immer in einer Region gelegen, die innen von dem Innenumfangsende 52c des ersten Dichtungsabschnitts 52C ist. Im Speziellen überlappen die Separatoren 40, in einer Richtung, die die Stapelrichtung kreuzt, mit dem ersten Dichtungsabschnitt 52C. Somit sind die Separatoren 40 immer zwischen benachbarten Elektrodenplatten 34 vorhanden. Diese Gestaltung eliminiert eine Region, wo benachbarte Elektrodenplatten 34 einander direkt zugewandt sind, so dass ein Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten 34 selbst dann verhindert werden kann, wenn eine der Elektrodenplatten 34 verformt ist.
Wenigstens ein Teil des Umfangsrandabschnitts von jedem Separator 40 ist zwischen dem Rahmenkörper 70 und dem Umfangsrandabschnitt 34a der Elektrodenplatte 34 angeordnet und mit dem Umfangsrandabschnitt 34a der Elektrodenplatte 34 in Kontakt. In diesem Fall kann, da der Separator 40 zwischen dem Rahmenkörper 70 und der Elektrodenplatte 34 angeordnet ist und mit der Elektrodenplatte 34 auch in der Region in Kontakt ist, in der der erste Dichtungsabschnitt 52C vorgesehen ist, ein Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten 34 weiter zuverlässig verhindert werden.
Der zweite Dichtungsabschnitt 54 ist mit der Außenumfangsfläche 52a des ersten Dichtungsabschnitts 52C gefügt. Selbst in dem Fall, in dem ein Pfad, durch den ein Gas et cetera hindurchgehen kann, in dem ersten Dichtungsabschnitt 52C ausgebildet ist, wird eine weitere Dichtung durch den zweiten Dichtungsabschnitt 54 bewirkt, so dass die Luftdichtigkeit und die Flüssigkeitsdichtigkeit verbessert sind.
Die Strukturen des Harzabschnitts 50D, der Bipolarelektroden 32 und der Separatoren 40 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel werden nun mit Bezug auf 10A und 10B beschrieben. Leistungsspeichermodule 12D gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von den Leistungsspeichermodulen 12C gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel darin, dass in jeder Struktur (jeder Baugruppe), die eine Bipolarelektrode 32, einen Rahmenkörper 70 und einen Separator 40 hat, der Separator 40 an der Seite der zweiten Fläche 34d der Elektrodenplatte 34 angebracht ist. Der erste Dichtungsabschnitt 52D ist durch Stapeln einer Vielzahl von Rahmenkörpern 70 in der Stapelrichtung gestaltet. Ein Teil des Umfangsrandabschnitts 40a des Separators 40 an der Seite der ersten Fläche 40e ist in Kontakt mit einem Teil des Umfangsrandabschnitts 34a der Elektrodenplatte 34 an der Seite der zweiten Fläche 34d und der zweiten Endfläche 70b des Rahmenkörpers 70. Bei dem Verfahren zum Herstellen der Leistungsspeichermodule 12D kann das Heißpressen nach Festlegen der Separatoren 40 ausgeführt werden. Die Separatoren 40 können nach dem Fügeprozess der Rahmenkörper 70 durch das Heißpressen angebracht werden. Die Separatoren 40 können mit den Umfangsrandabschnitten 34a der Elektrodenplatten 34 und/oder den Rahmenkörpern 70 gefügt werden. Die gestapelte Struktur des Leistungsspeichermoduls 12D, das in 10A dargestellt ist, ist ähnlich zu der gestapelten Struktur des Leistungsspeichermoduls 12C, das in 9A dargestellt ist. Wie in dem Fall der Leistungsspeichermodule 12C verhindern die Leistungsspeichermodule 12D einen Kurzschluss zwischen den Elektrodenplatten 34.
Die Strukturen eines Harzabschnitts 50E, der Bipolarelektroden 32 und der Separatoren 40 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel werden nun mit Bezug auf 11A und 11B beschrieben. Leistungsspeichermodule 12E gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von den Leistungsspeichermodulen 12C gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel darin, dass jedes Leistungsspeichermodul 12E gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel Rahmenkörper 70E anstelle der Rahmenkörper 70 hat, und jeder Rahmenkörper 70E hat ein erstes Rahmenkörperbauteil 71, das an der Seite der ersten Fläche 34c der Elektrodenplatte 34 angeordnet ist, und ein zweites Rahmenkörperbauteil 72, das an der Seite der zweiten Fläche 34d der Elektrodenplatte 34 angeordnet ist. Der erste Dichtungsabschnitt 52E ist durch Stapeln einer Vielzahl von Rahmenkörpern 70E in der Stapelrichtung gestaltet. Ein Teil des Umfangsrandabschnitts 40a von jedem Separator 40 an der Seite der zweiten Fläche 40f ist in Kontakt mit der ersten Endfläche 71a des ersten Rahmenkörperbauteils 71, und ein Teil des Umfangsrandabschnitts 40a des Separators 40 an der Seite der ersten Fläche 40e ist in Kontakt mit der zweiten Endfläche 72b von dessen benachbartem zweiten Rahmenkörperbauteil 72, das in der Stapelrichtung benachbart ist. Der Separator 40 ist gänzlich flach und muss keinen Biegeabschnitt haben. In dem Verfahren zum Herstellen der Leistungsspeichermodule 12E kann das Heißpressen ausgeführt werden, während die Separatoren 40 festgelegt sind. Die Separatoren 40 können nach dem Fügeprozess der Rahmenkörper 70 durch das Heißpressen angebracht werden. Jeder Separator 40 kann mit der ersten Endfläche 71a des ersten Rahmenkörpers 71 während des Fügeprozesses des Rahmenkörpers 70 gefügt werden. Jeder Separator 40 kann mit dem zweiten Rahmenkörperbauteil 72 von seinem benachbarten Rahmenkörper 70 gefügt werden. Wie in dem Fall der Leistungsspeichermodule 12C verhindern die Leistungsspeichermodule 12E einen Kurzschluss zwischen Elektrodenplatten 34.
Obwohl die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können in dem ersten Ausführungsbeispiel die Innenumfangsabschnitte 61 an der Seite der zweiten Flächen 34d der Elektrodenplatten 34 und in Kontakt mit den zweiten Flächen 34d angeordnet sein. In dem zweiten Ausführungsbeispiel kann jedes zweite Rahmenkörperbauteil 64 einen gestuften Abschnitt haben. In dem dritten Ausführungsbeispiel kann jeder Rahmenkörper 60A einen gestuften Abschnitt haben, der zwischen dem zweiten Rahmenkörperbauteil 66 und der Elektrodenplatte 34 ausgebildet ist.
In den vorstehenden ersten bis dritten Ausführungsbeispielen müssen die gestuften Abschnitte 68, 68A und 68B nicht vorgesehen sein.
In den vorstehenden vierten bis sechsten Ausführungsbeispielen müssen die Separatoren 40 weder mit den Rahmenkörpern 70 noch mit den Umfangsrandabschnitten 34a der Elektrodenplatten 34 gefügt sein. Die Separatoren 40, die einfach sandwichartig angeordnet sind, können noch immer die vorstehend beschriebene Wirkung des Verhinderns eines Kurzschlusses bieten.
In dem vorstehenden vierten bis sechsten Ausführungsbeispiel können die Außenumfangsenden der Elektrodenplatten 34 bündig sein mit den Außenumfangsflächen 70d der Rahmenkörper 70 und 70E. In solch einem Fall kann, obwohl die Außenumfangsenden der Elektrodenplatten 34 zu der Außenumfangsfläche 52a des ersten Dichtungsabschnitts exponiert sind, der zweite Dichtungsabschnitt 54 mit den Außenumfangsenden der Elektrodenplatten 34 gefügt werden. Die Außenumfangsenden der Elektrodenplatten 34 können bei einer geeigneten Position in dem ersten Dichtungsabschnitt gelegen sein. Die Außenumfangsenden der Elektrodenplatten 34 und die Außenumfangsenden 40d der Separatoren 40 können bei der gleichen Position in der Richtung senkrecht zu der Stapelrichtung (der X-Y-Richtung) gelegen sein. In solch einem Fall, da die Elektrodenplatten 34 und die Separatoren 40 die gleiche Größe haben, ist es leicht, die Elektrodenplatten 34 und die Separatoren 40 zu stapeln.
In jeder der Strukturen (Baugruppen), die eine Bipolarelektrode, einen Rahmenkörper und einen Separator hat, kann der Separator zwischen der Elektrodenplatte und dem Rahmenkörper angeordnet sein.
Bezugszeichenliste

12, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E:: Leistungsspeichermodul
32:: Bipolarelektrode
34:: Elektrodenplatte
34a:: Umfangsrandabschnitt
34c:: erste Fläche
34d:: zweite Fläche
36:: positive Elektrode
38:: negative Elektrode
40:: Separator
40d:: Außenumfangsende
50, 50A, 50B, 50C, 50D, 50E:: Harzabschnitt
52, 52A, 52B, 52C, 52D, 52E:: erster Dichtungsabschnitt
52a:: Außenumfangsfläche
52c:: Innenumfangsende
52d:: Außenumfangsende
54:: zweiter Dichtungsabschnitt
60, 60A, 60B:: Rahmenkörper
61:: Innenumfangsabschnitt
62:: Außenumfangsabschnitt
63:: erstes Rahmenkörperbauteil
64:: zweites Rahmenkörperbauteil
65:: erstes Rahmenkörperbauteil
66:: zweites Rahmenkörperbauteil
68, 68A, 68B:: gestufter Abschnitt
70, 70E:: Rahmenkörper
71:: erstes Rahmenkörperbauteil
72:: zweites Rahmenkörperbauteil

Claims

Leistungsspeichermodul mit: einer Vielzahl von Bipolarelektroden, die jeweils eine Elektrodenplatte, eine positive Elektrode, die an einer ersten Fläche der Elektrodenplatte ausgebildet ist, und eine negative Elektrode haben, die an einer zweiten Fläche der Elektrodenplatte ausgebildet ist; und einer Vielzahl von Separatoren, mit denen die Bipolarelektroden abwechselnd gestapelt sind, wobei das Leistungsspeichermodul einen zylindrischen Harzabschnitt hat, der sich in einer Richtung erstreckt, in der die Vielzahl von Bipolarelektroden gestapelt sind, und der in sich die Vielzahl von Bipolarelektroden aufnimmt, der Harzabschnitt einen ersten Dichtungsabschnitt, der eine zylindrische Form hat und mit Umfangsrandabschnitten der Elektrodenplatten gefügt ist, und einen zweiten Dichtungsabschnitt hat, der eine zylindrische Form hat und außen von dem ersten Dichtungsabschnitt in einer Richtung angeordnet ist, die die Stapelrichtung der Bipolarelektroden kreuzt, und die Separatoren derart angeordnet sind, dass Außenumfangsenden der Separatoren zwischen einem Außenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts und einem Innenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts gelegen sind.
Leistungsspeichermodul nach Anspruch 1, wobei der erste Dichtungsabschnitt eine Vielzahl von Rahmenkörpern hat, die in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden gestapelt sind, jeder der Rahmenkörper mit dem Umfangsrandabschnitt der entsprechenden Elektrodenplatte in Kontakt ist und eine Dicke hat, die größer ist als eine Dicke der Separatoren in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden, und die Rahmenkörper jeweils einen gestuften Abschnitt haben, in dem das Außenumfangsende des entsprechenden Separators anzuordnen ist.
Leistungsspeichermodul nach Anspruch 2, wobei die Rahmenkörper jeweils Folgendes haben: einen Innenumfangsabschnitt, der an einer von der ersten Fläche und der zweiten Fläche der entsprechenden Elektrodenplatte angeordnet ist und der mit der einen von der ersten Fläche und der zweiten Fläche, an der der Rahmenkörper angeordnet ist, gefügt ist; und einen Außenumfangsabschnitt, der fortlaufend von einer äußeren Seite des Innenumfangsabschnitts ausgebildet ist und der mit einem der Rahmenkörper, der in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden benachbart ist, in Kontakt ist, und die gestuften Abschnitte jeweils zwischen dem Innenumfangsabschnitt und dem Außenumfangsabschnitt des entsprechenden Rahmenkörpers ausgebildet sind.
Leistungsspeichermodul nach Anspruch 2, wobei die Rahmenkörper jeweils Folgendes haben: ein erstes Rahmenkörperbauteil, das an der ersten Fläche der entsprechenden Elektrodenplatte angeordnet ist und mit der ersten Fläche gefügt ist; und ein zweites Rahmenkörperbauteil, das an der zweiten Fläche der entsprechenden Elektrodenplatte angeordnet ist und mit der zweiten Fläche gefügt ist, und eines von dem ersten Rahmenkörperbauteil und dem zweiten Rahmenkörperbauteil von jedem der Rahmenkörper den gestuften Abschnitt hat.
Leistungsspeichermodul nach Anspruch 2, wobei die Rahmenkörper jeweils Folgendes haben: ein erstes Rahmenkörperbauteil, das an der ersten Fläche der entsprechenden Elektrodenplatte angeordnet ist und mit der ersten Fläche gefügt ist; und ein zweites Rahmenkörperbauteil, das an der zweiten Fläche der entsprechenden Elektrodenplatte angeordnet ist und mit der zweiten Fläche gefügt ist, und die gestuften Abschnitte jeweils zwischen der entsprechenden Elektrodenplatte und einem von dem ersten Rahmenkörperbauteil und dem zweiten Rahmenkörperbauteil des entsprechenden Rahmenkörpers ausgebildet sind.
Leistungsspeichermodul mit: einer Vielzahl von Bipolarelektroden, die jeweils eine Elektrodenplatte, eine positive Elektrode, die an einer ersten Fläche der Elektrodenplatte ausgebildet ist, und eine negative Elektrode haben, die an einer zweiten Fläche der Elektrodenplatte ausgebildet ist; und einer Vielzahl von Separatoren, mit denen die Bipolarelektroden abwechselnd gestapelt sind, wobei das Leistungsspeichermodul einen zylindrischen Harzabschnitt hat, der sich in einer Richtung erstreckt, in der die Vielzahl der Bipolarelektroden gestapelt sind, und der in sich die Vielzahl der Bipolarelektroden aufnimmt, der Harzabschnitt einen ersten Dichtungsabschnitt, der eine zylindrische Form hat und mit Umfangsrandabschnitten der Elektrodenplatten gefügt ist, und einen zweiten Dichtungsabschnitt hat, der eine zylindrische Form hat und außen von dem ersten Dichtungsabschnitt in einer Richtung angeordnet ist, die die Stapelrichtung der Bipolarelektroden kreuzt, und die Separatoren derart angeordnet sind, dass Außenumfangsenden der Separatoren bei einer gleichen Position wie ein Außenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts oder einer Position innen von dem Außenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts und außen von einem Innenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts gelegen sind.
Leistungsspeichermodul nach Anspruch 6, wobei der erste Dichtungsabschnitt eine Vielzahl von Rahmenkörpern hat, die in der Stapelrichtung der Bipolarelektroden gestapelt sind, jeder der Rahmenkörper mit dem Umfangsrandabschnitt der entsprechenden Elektrodenplatte gefügt ist, die Separatoren jeweils den Umfangsrandabschnitt haben, der das Außenumfangsende von jedem der Separatoren hat und außen von dem Innenumfangsende des ersten Dichtungsabschnitts gelegen ist, und wenigstens ein Teil des Umfangsrandabschnitts von jedem der Separatoren zwischen dem entsprechenden Rahmenkörper und dem Umfangsrandabschnitt der entsprechenden Elektrodenplatte gelegen ist und mit dem Umfangsrandabschnitt der Elektrodenplatte in Kontakt ist.
Leistungsspeichermodul nach Anspruch 7, wobei wenigstens ein Teil des Umfangsrandabschnitts von jedem der Separatoren mit wenigstens einem von dem entsprechenden Rahmenkörper und dem Umfangsrandabschnitt der entsprechenden Elektrodenplatte gefügt ist.
Leistungsspeichermodul nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der zweite Dichtungsabschnitt mit der Außenumfangsfläche des ersten Dichtungsabschnitts gefügt ist.