JP2010198933A - 電極板加圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リチウムイオン二次電池等の更なる普及を図るべく、簡易な構成で、積層構造の電極板に対する加圧力を均等かつ一定に保持することができる信頼性の高い電極板加圧装置を提供する。
【解決手段】平行に対向する一対の第一拘束板４および第二拘束板５と、第一拘束板４および第二拘束板５の離間距離を調整し、かつ、保持できる保持部２０と、を有する拘束装置２と、第一拘束板４および第二拘束板５の少なくともいずれか一方と、電極板配置部８と、の間に形成される液体を保持できる空間たる液体封入部１０と、該液体封入部１０を形成する隔壁の少なくとも一部を形成する弾性変形可能な膜体である弾性シート１１と、を有する加圧部３と、液体封入部１０と接する部位が弾性変形可能な膜体で形成される空間であって気体を保持できる気体封入部１５を有する蓄圧部１３と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層構造を有する電極板を積層方向に加圧するための電極板加圧装置の技術に関する。

従来、例えば、リチウムイオン二次電池において、劣化や性能低下の原因となる電流密度のばらつきを抑えるためには、電池の構成要素である積層構造を有する電極板を積層方向に均等に加圧することが有効であることが知られている。ここで、電極板に対する加圧力は、電極板の仕様に応じて適正な値が存在するということが既知である。即ち、電極板に対する加圧力は、強すぎても弱すぎても良くないという性質があり、加圧力を均等かつ一定に保持することが必要とされている。

しかしながら、電極板に通電がなされると、電極板が膨張したり、あるいは、電極板からの発熱により、電極板を拘束している装置等が膨張・変形等したりするため、電極板に対する加圧力を均等かつ一定に保持することが難しいという問題があった。

係る問題を解決することができる技術としては、以下に示す特許文献１に開示された技術があり、公知となっている。
係る特許文献１に示された従来技術では、バイポーラ電池を流体が満たされたケース内に収納し、ケース内と接続された加圧部によってケース内の流体を加圧し、流体によってバイポーラ電池の端面を加圧することによって、当該バイポーラ電池の電極板を積層方向に均等かつ一定に加圧する構成としている。また本従来技術では、ケースの温度等を検出し、その温度に基づいて制御装置によって加圧部をフィードバック制御し、流体による加圧力を制御することによって、状況変化に応じて適切な加圧状態を維持する構成としている。

しかしながら、特許文献１に示された従来の構成では、電池ごとに電極板加圧装置（即ち、加圧部や制御装置）を備えなければならず、電極板加圧装置の大型化や複雑化および電池の製造コストの増大を招くという問題があった。また、電極板加圧装置の構成上、故障の可能性が存在する部位があるため、電池の信頼性低下が懸念されるという問題もあった。

特開２００８−１４７０１０号公報

本発明は、係る現状を鑑みてなされたものであり、リチウムイオン二次電池等の更なる普及を図るべく、簡易な構成で、積層構造の電極板に対する加圧力を均等かつ一定に保持することができる信頼性の高い電極板加圧装置を提供することを課題としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、極板と、セパレータと、を積層して形成される電極板を、積層方向に加圧するための電極板加圧装置であって、平行に対向する一対の第一および第二の拘束板と、前記第一および第二の拘束板の離間距離を調整し、かつ、保持できる保持装置と、を有する拘束装置と、前記第一および第二の拘束板の少なくともいずれか一方と、前記第一および第二の拘束板の間に形成され、前記電極板が配置される部位である電極板配置部と、の間に形成される液体を保持できる空間たる液体封入部と、該液体封入部を形成する隔壁の少なくとも一部を形成する弾性変形可能な膜体と、を有する加圧装置と、前記液体封入部と接する部位が弾性変形可能な膜体で形成される空間であって気体を保持できる気体封入部を有する蓄圧装置と、を備えるものである。

請求項２においては、前記加圧装置は、前記第一および第二の拘束板の少なくともいずれか一方に形成され、前記電極板配置部に向けて開放される開放部を有する空間たる前記液体封入部と、前記開放部を全面的に覆う膜体と、を有するものである。

請求項３においては、前記液体封入部は、前記第一および第二の拘束板の少なくともいずれか一方に形成される第一の液体封入部と、前記第一および第二の拘束板とは別体の容器であって前記第一の液体封入部と連通する第二の液体封入部と、によって構成されるものである。

請求項４においては、前記蓄圧装置は、前記第二の液体封入部と、前記第二の液体封入部の内部に配設される前記気体封入部と、を有するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、電極板の膨張や発熱に起因する液体や拘束装置の体積変化を気体封入部の体積変化で吸収することでき、加圧力が変動する要因を受動的に作動する要素のみで調整することができる。またこれにより、簡易な構成による信頼性の高い電極板加圧装置を構成することができる。

請求項２においては、電極板加圧装置をコンパクトな構成とすることができる。

請求項３においては、液体封入部の必要容積を容易に確保することができる。これにより、電極板に対する加圧力を均等かつ一定に確実に保持することができる。

請求項４においては、気体封入部の必要容積を容易に確保することができる。これにより、電極板に対する加圧力を均等かつ一定に確実に保持することができる。また、これにより、汎用品のアキュムレータ等を蓄圧部に採用することが可能となる。

本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置の全体構成を示す模式図。 本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置の使用状況を示す模式図。 本発明の第二実施例に係る電極板加圧装置の全体構成を示す模式図。 本発明の第三実施例に係る電極板加圧装置の全体構成を示す模式図。 本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置の適用例（電極板評価装置に適用した場合）を示す模式図。 本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置の適用例（電池に適用した場合）を示す模式図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置の全体構成について、図１を用いて説明をする。図１は本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置の全体構成を示す模式図である。
図１に示す如く、本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置１は、拘束装置２、加圧部３、および蓄圧部１３等からなる構成としている。

まず、拘束装置２について説明をする。
拘束装置２は、第一拘束板４、第二拘束板５、支持部材６・６・・・等からなり、第一拘束板４と第二拘束板５によって形成される隙間の部位を電極板７が配置される電極板配置部８としている。ここで、電極板加圧装置１に適用される電極板７は、正極板７ａ、負極板７ｂ、セパレータ７ｃ等によって構成されている。尚、本実施例で示す電極板７は、説明を簡単にするため、正極板７ａ・負極板７ｂ・セパレータ７ｃがそれぞれ１枚ずつである構成を例示しているが、多数の部材が積層されている構成の電極板であっても本発明に係る電極板加圧装置に適用することが可能である（以下に示す第二および第三実施例においても同じ）。また、電極板７は、電池の用途に用いられるものに限らず、例えば、コンデンサの内部に備えられる電極板も本発明の適用対象とすることが可能である。

第一拘束板４と第二拘束板５は、それぞれ平面視において略矩形の鋼製部材であり、互いに向かい合う面を加圧面４ａ・５ａとして、該加圧面４ａ・５ａが平行となるように、支持部材６・６・・・によって支持されている。

第二拘束板５は、電極板７が配設される電極板配置部８のベースとなる部位を形成しており、加圧面５ａには、絶縁シート１２が配設されている。尚、係る絶縁シート１２は電極板７が金属部材である第二拘束板５に対して直接接触しないようにして絶縁性を確保する役割を果たすものであるため、例えば、電極板７自体が絶縁性の素材でラミネートされているような態様である場合には不要であり、電極板７や各拘束板４・５の仕様等に応じて適宜省略することが可能である。

支持部材６・６・・・は、第二拘束板５の四隅において、加圧面５ａに対して垂直に突設される部材であり、雌ネジが刻設された略丸棒状の部材を採用している。そして、支持部材６・６・・・にはナット９・９・・・が螺挿される。

また、第一拘束板４の支持部材６・６・・・の配置に対応する四隅には、該支持部材６・６・・・を挿通するための孔４ｂ・４ｂ・・・が形成されている。そして、孔４ｂ・４ｂ・・・に支持部材６・６・・・を挿通して、第一拘束板４の加圧面４ａと、第二拘束板５の加圧面５ａを対面させた状態で各拘束板４・５が組付けられる。

このとき、第一拘束板４の上下に対して支持部材６・６・・・に螺挿されたナット９・９・・・を配置することにより、下側のナット９・９・・・の螺挿位置（高さ）を調整することによって、第一拘束板４と第二拘束板５の離間距離を調節可能とするとともに、離間距離の調整が完了した状態で上下両側のナット９・９・・・を締め上げることによって、第一拘束板４を所望する位置に保持することが可能な構成としている。

つまり、本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置１では、支持部材６・６・・・とナット９・９・・・によって、第一拘束板４と第二拘束板５の離間距離を調整および保持するための保持装置たる保持部２０を構成している。

そして、第一拘束板４を所望する位置に保持した状態で、各加圧面４ａ・５ａの間に形成される隙間（即ち、電極板配置部８）に電極板７が配置される。尚、本発明に係る電極板加圧装置に適用する支持部材の構成は本実施例の構成に限定するものではなく、第一拘束板および第二拘束板の離間位置の調整および保持が可能な構成であれば種々の他の構成を採用することが可能である。

次に、加圧部３について説明をする。
第一拘束板４には、加圧面４ａに対して開放される凹部であって、液体を封入するための液体封入部１０が形成されている。そして、該液体封入部１０の開放部を全面的に覆うようにして、弾性シート１１を配設している。このような構成とすることにより、液体封入部１０に封入される液体の圧力に応じて、弾性シート１１が伸縮され、加圧面４ａに対する弾性シート１１の膨出量を変更することができる。尚、本発明に係る電極板加圧装置の液体封入部に封入される液体の種類は特に限定するものではなく、水や油等の種々の液体を適用することができる。

そして、弾性シート１１の膨出量を調整することにより、電極板配置部８に配置された電極板７に対する加圧力を調整することが可能となっている。また、言い換えれば、電極板７の膨張および変形を弾性シート１１を介して液体封入部１０に封入される液体に伝達することが可能である。尚、本実施例では、第一拘束板４側の加圧面４ａにのみ加圧部３を形成しているが、例えば、第二拘束板５側の加圧面５ａに加圧部３と同様の加圧部を形成したり、あるいは、両方の加圧面４ａ・５ａに加圧部３と同様の加圧部を形成する構成とすることも可能である。

つまり、本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置１では、液体封入部１０と、弾性シート１１と、液体封入部１０に封入される液体と、によって、電極板７を加圧するための加圧装置たる加圧部３を構成している。

即ち、本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置１では、加圧装置たる加圧部３は、第一拘束板４および第二拘束板５の少なくともいずれか一方に形成され、電極板配置部８に向けて開放される開放部を有する空隙部として形成される液体封入部１０と、前記開放部を気密的に覆う膜体たる弾性シート１１と、によって構成されるものである。
このような構成により、制御装置等を個別に備えることを要しないため、電極板加圧装置１をコンパクトな構成とすることができる。

次に、蓄圧部１３について説明をする。
蓄圧部１３は、第二の液体封入部たる液体封入容器１４と、該液体封入容器１４内に独立した空間を形成する気体封入部１５等からなる構成としている。
液体封入容器１４は、その内部空間が第一拘束板４に形成される連通孔４ｃおよび配管部材１８を通じて液体封入部１０と連通している。つまり、第一拘束板４に形成される凹部だけでなく、液体封入容器１４の内部空間をも含めて一体的な液体封入部１０を形成している。

即ち、本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置１では、液体封入部１０は、第一拘束板４および第二拘束板５の少なくともいずれか一方に形成される第一の液体封入部たる凹部と、第一拘束板４および第二拘束板５とは別体の容器であって前記第一の液体封入部と連通する第二の液体封入部たる液体封入容器１４と、によって構成されるものである。
このような構成により、液体封入部１０の必要容積を容易に確保することができる。これにより、電極板７に対する加圧力を均等かつ一定に確実に保持することができる。

気体封入部１５は、例えば、ゴム等の伸縮性を有する弾性素材で形成された袋状部材であり、その袋の内部と外部の気密が保持されるものである。このため、気体封入部１５を液体封入容器１４の内部（即ち、液体封入部１０）に配設することによって、気体封入部１５は液体封入容器１４の内部において、液体封入部１０とは隔絶された閉空間を形成している。また、気体封入部１５としては、ダイヤフラムやピストンおよびシリンダを用いるような構成とすることも可能である。

また、気体封入部１５は配管部材１９を通じて液体封入容器１４の外部と連通しており、配管部材１９の中途部にはバルブ１６が配設されている。このような構成により、バルブ１６を「開」として、外部から配管部材１９を通じて気体を圧入あるいは排出することによって、気体封入部１５に封入される気体の圧力を調整することができる構成としている。尚、本発明に係る電極板加圧装置の気体封入部に封入される気体の種類は特に限定するものではなく、空気や不活性ガス等の種々の気体を適用することができる。

そして本実施例では、圧力調整装置１７を用いて、該圧力調整装置１７をバルブ１６および配管部材１９を介して気体封入部１５と接続し、気体封入部１５内の圧力を所定の圧力（以下、初期圧力と呼ぶ）に調整する構成としている。そして、初期圧力の調整が完了した後は、バルブ１６を「閉」として、圧力調整装置１７は取り外しておく。

このような構成により、気体封入部１５の初期圧力に応じて、液体封入部１０内の非圧縮性である液体の圧力を調整するとともに、加圧部３の弾性シート１１の膨出具合の変化による液体封入部１０内の圧力変動を圧縮性である気体（即ち、気体封入部１５）の体積変化によって調整（吸収）する構成としている。これにより、加圧部３による電極板７に対する加圧力を均等かつ一定に保持する構成としている。

つまり、本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置１では、弾性変形可能な膜体で形成され液体封入部１０内に配置される気体封入部１５と、気体封入部１５に封入される気体と、によって、液体封入部１０内の圧力変動を吸収するための蓄圧装置たる蓄圧部１３を構成している。

即ち、本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置１では、蓄圧装置たる蓄圧部１３は、第二の液体封入部たる液体封入容器１４と、該液体封入容器１４の内部に配設される気体封入部１５と、によって構成されるものである。
このような構成により、気体封入部１５の必要容積を容易に確保することができる。これにより、電極板７に対する加圧力を均等かつ一定に確実に保持することができる。また、これにより、汎用品のアキュムレータ等を蓄圧部１３に採用することが可能となる。

次に、本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置１の使用状況について、図２を用いて説明をする。図２は本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置の使用状況を示す模式図である。
図２に示す如く、電極板加圧装置１の使用状況では、まず、第二拘束板５に対して第一拘束板４を下降させて、加圧面４ａ・５ａによって電極板７が挟持する状態とする。このとき第一拘束板４の配置（上下方向の位置）は、ナット９・９・・・を締結することによって、所望する位置に保持される。尚、このときの各加圧面４ａ・５ａの離間距離は、電極板７の設計上の厚み等を考慮して、ナット９・９・・・の締結によっては積極的に加圧力が作用することがない離間距離に保持される。

次に、圧力調整装置１７をバルブ１６に対して接続し、そしてバルブ１６を「開」とした上で、圧力調整装置１７によって、配管部材１９を介して気体封入部１５に気体を送り込む。そして、気体封入部１５内の圧力が上昇し、気体封入部１５の体積が膨張すると、液体封入部１０に封入された液体が加圧される。

これにより、加圧部３の弾性シート１１が電極板７側に膨出し、弾性シート１１および液体封入部１０内の液体によって電極板７が押圧される。このようにして、加圧部３によって、電極板７が均等に加圧される。
本例の場合、気体封入部１５の体積が膨張することにより、液体封入容器１４の内部の液体が第一拘束板４における第一の液体封入部たる凹部へ圧送され、電極板７が押圧されることとなる。
また、弾性シート１１の膨出具合を変化させることによって、加圧部３による電極板７に対する加圧力が調整される。そして、加圧部３による電極板７に対する加圧力が、所望する加圧力となるように気体封入部１５の初期圧力を調整した後に、圧力調整装置１７による送気を停止するとともに、バルブ１６を「閉」とする。

気体封入部１５の初期圧力が調整された後においては、例えば、電極板７が膨張および変形すれば、この膨張および変形が弾性シート１１を介して液体封入部１０内の液体に伝達され、そして、最終的に気体封入部１５に伝達されることによって、気体封入部１５の膨張具合（体積）が変化する。また、電極板７に通電がなされ発熱することによって、各拘束板４・５等が変形した場合にも、同様に気体封入部１５の体積が変化する。

従来、電極板７が膨張および変形し、あるいは、各拘束板４・５が変形すれば、電極板７に対する加圧力が変動してしまう原因となっていたが、このように、電極板７の膨張および変形や、各拘束板４・５の変形を気体封入部１５の体積変化で吸収することによって、加圧部３による電極板７に対する加圧力の変動を防止できる。

この加圧力の変動を防止する効果は、気体封入部１５の初期圧力さえ設定すれば、その後は半永続的に得ることが可能である。またこのとき、複雑な制御機器等も不要である。さらに、圧力調整装置１７は初期圧力の設定の際にのみ必要であるため、電極板加圧装置１ごとに個別に備えておく必要がない。

このように本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置１は、複雑な制御機器等が不要である簡易な構成であり、また、積層構造の電極板７に対する加圧力を均等かつ一定に保持することができるものである。さらに、電極板加圧装置１は、複雑な制御機器等が不要であるため、故障等に対する信頼性が高いものである。尚、このような効果は以下に示す第二および第三実施例に係る各電極板加圧装置においても同様に得ることができる。

次に、本発明の第二実施例に係る電極板加圧装置の全体構成について、図３を用いて説明をする。図３は本発明の第二実施例に係る電極板加圧装置の全体構成を示す模式図である。
図３に示す如く、本発明の第二実施例に係る電極板加圧装置２１は、拘束装置２２、加圧部２３および蓄圧部３３等からなる構成としている。

まず、拘束装置２２について説明をする。
拘束装置２２は、第一拘束板２４、第二拘束板２５、支持部材２６・２６・・・等からなり、第一拘束板２４と第二拘束板２５によって形成される隙間の部位を電極板２７が配置される電極板配置部２８としている。ここで、電極板加圧装置２１に適用される電極板２７は、正極板２７ａ、負極板２７ｂ、セパレータ２７ｃ等によって構成されている。

第一拘束板２４と第二拘束板２５は、それぞれ平面視において略矩形の鋼製部材であり、互いに向かい合う面を加圧面２４ａ・２５ａとして、該加圧面２４ａ・２５ａが平行となるように、支持部材２６・２６・・・によって支持されている。

第二拘束板２５は、電極板２７が配設される電極板配置部２８のベースとなる部位を形成しており、加圧面２５ａには、絶縁シート３２が設けられている。尚、絶縁シート３２は、第一実施例で説明した理由により、電極板２７や各拘束板２４・２５の仕様等に応じて適宜省略することが可能である。

支持部材２６・２６・・・は、第二拘束板２５の四隅において、加圧面２５ａに対して垂直に突設される部材であり、雌ネジが刻設された略丸棒状の部材を採用している。そして、支持部材２６・２６・・・にはナット２９・２９・・・が螺挿される。

第一拘束板２４の支持部材２６・２６・・・の配置に対応する四隅には、該支持部材２６・２６・・・を挿通するための孔２４ｂ・２４ｂ・・・が形成されている。そして、孔２４ｂ・２４ｂ・・・に支持部材２６・２６・・・を挿通して、第一拘束板２４の加圧面２４ａと、第二拘束板２５の加圧面２５ａを対面させた状態で各拘束板２４・２５が組付けられる。

このとき、第一拘束板２４の上下に対して支持部材２６・２６・・・に螺挿されたナット２９・２９・・・を配置することにより、下側のナット２９・２９・・・の螺挿位置（高さ）を調整することによって、第一拘束板２４と第二拘束板２５の離間距離を調節可能とするとともに、離間距離の調整が完了した状態で上下両側のナット２９・２９・・・を締め上げることによって、第一拘束板２４を所望する位置に保持することが可能な構成としている。

つまり、本発明の第二実施例に係る電極板加圧装置２１では、支持部材２６・２６・・・とナット２９・２９・・・によって、第一拘束板２４と第二拘束板２５の離間距離を調整および保持するための保持装置たる保持部４０を構成している。そして、第一拘束板２４を所望する位置に保持した状態で、各加圧面２４ａ・２５ａの間に形成される隙間（即ち、電極板配置部２８）に電極板２７が配置される。

次に、加圧部２３について説明をする。
第一拘束板２４の下方には、加圧面２４ａに対して平行に配置される袋状の弾性バッグ３１が配設されており、該弾性バッグ３１の内部には液体が封入される液体封入部３０が形成されている。つまり、本発明の第二実施例に係る電極板加圧装置２１では、内部に液体が封入される弾性バッグ３１を加圧面２４ａの下方に配設することによって、加圧部２３を形成している。このような構成とすることにより、液体封入部３０に封入される液体の圧力に応じて、弾性バッグ３１の膨張量を変更することができる。
そして、第一拘束板２４を所望する位置に保持した状態で、弾性バッグ３１と第二拘束板５の加圧面２５ａの間に形成される隙間（即ち、電極板配置部２８）に電極板２７が配置される。

そして、加圧部２３において、弾性バッグ３１の膨出量を調整することにより、電極板２７に対する加圧力を調整することが可能となっている。また、言い換えれば、加圧部２３によって、電極板２７の膨張および変形を弾性バッグ３１を介して液体封入部３０に封入される液体に伝達することが可能である。尚、本実施例では、第一拘束板２４側の加圧面２４ａの下方にのみ加圧部２３を形成しているが、例えば、第二拘束板２５側の加圧面２５ａに加圧部２３と同様の加圧部を形成したり、あるいは、両方の加圧面２４ａ・２５ａに加圧部２３と同様の加圧部を形成する構成も可能である。

つまり、本発明の第二実施例に係る電極板加圧装置２１では、弾性バッグ３１の内部に形成される液体封入部３０と、該液体封入部３０に封入される液体と、によって、電極板２７を加圧するための加圧装置たる加圧部２３を構成している。

次に、蓄圧部３３について説明をする。
蓄圧部３３は、第二の液体封入部たる液体封入容器３４と、該液体封入容器３４内に独立した空間を形成する気体封入部３５等からなる構成としている。
液体封入容器３４は、配管部材３８を通じて弾性バッグ３１の内部（即ち、液体封入部３０）と連通している。つまり、弾性バッグ３１の内部だけでなく、液体封入容器３４の内部空間をも含めて一体的な液体封入部３０を形成している。

気体封入部３５は、例えば、ゴム等の伸縮性を有する弾性素材で形成された袋状部材であり、その内部と外部の気密が保持されるものである。このため、気体封入部３５を液体封入容器３４の内部（即ち、液体封入部３０）に配設することによって、気体封入部３５は液体封入容器３４の内部において、液体封入部３０とは隔絶された閉空間を形成している。また、気体封入部３５としては、ダイヤフラムやピストンおよびシリンダを用いるような構成とすることも可能である。

また、気体封入部３５は配管部材３９を通じて液体封入容器３４の外部と連通しており、配管部材３９の中途部にはバルブ３６が配設されている。このような構成により、バルブ３６を「開」として、外部から配管部材３９を通じて気体を圧入あるいは排出することによって、気体封入部３５に封入される気体の圧力を調整することができる構成としている。

そして本実施例では、圧力調整装置３７を用いて、該圧力調整装置３７をバルブ３６および配管部材３９を介して気体封入部３５と接続し、気体封入部３５内の圧力を初期圧力に調整する構成としている。そして、初期圧力の調整が完了した後は、バルブ３６を「閉」として、圧力調整装置３７は取り外しておく。

このような構成により、気体封入部３５の初期圧力に応じて、液体封入部３０内の非圧縮性である液体の圧力を調整するとともに、加圧部２３の弾性バッグ３１の膨張具合の変化による液体封入部３０内の圧力変動を圧縮性である気体（即ち、気体封入部３５）の体積変化によって調整（吸収）する構成としている。これにより、加圧部２３による電極板２７に対する加圧力を均等かつ一定に保持する構成としている。

つまり、本発明の第二実施例に係る電極板加圧装置２１では、弾性変形可能な膜体で形成され液体封入部３０内に配置される気体封入部３５と、気体封入部３５に封入される気体と、によって、液体封入部３０内の圧力変動を吸収するための蓄圧装置たる蓄圧部３３を構成している。尚、蓄圧部３３としては、汎用品のアキュムレータ等を採用することも可能である。

次に、本発明の第三実施例に係る電極板加圧装置の全体構成について、図４を用いて説明をする。図４は本発明の第三実施例に係る電極板加圧装置の全体構成を示す模式図である。
図４に示す如く、本発明の第三実施例に係る電極板加圧装置４１は、拘束装置４２および加圧部４３等からなる構成としている。

まず、拘束装置４２について説明をする。
拘束装置４２は、第一拘束板４４、第二拘束板４５、支持部材４６・４６・・・等からなり、第一拘束板４４と第二拘束板４５によって形成される隙間の部位を電極板４７が配置される電極板配置部４８としている。ここで、電極板加圧装置４１に適用される電極板４７は、正極板４７ａ、負極板４７ｂ、セパレータ４７ｃ等によって構成されている。

第一拘束板４４と第二拘束板４５は、それぞれ平面視において略矩形の鋼製部材であり、互いに向かい合う面を加圧面４４ａ・４５ａとして、該加圧面４４ａ・４５ａが平行となるように、支持部材４６・４６・・・によって支持されている。

第一拘束板４４は、液体封入部材４４ｄと気体封入部材４４ｅからなる構成としており、液体封入部材４４ｄを下側および気体封入部材４４ｅを上側として、重ね合わせされて一体的に構成されている。

液体封入部材４４ｄには液体封入部５０が形成されており、気体封入部材４４ｅには気体封入部５５が形成されている。
そして、重なり合う液体封入部材４４ｄと気体封入部材４４ｅが当接する面には弾性シート５９が介設されており、該弾性シート５９によって、液体封入部５０と気体封入部５５を隔絶する構成としている。

第二拘束板４５は、電極板４７が配設される電極板配置部４８のベースとなる部位を形成しており、加圧面４５ａには、絶縁シート５２が設けられている。尚、絶縁シート５２は、第一実施例で説明した理由により、電極板４７や各拘束板４４・４５の仕様等に応じて適宜省略することが可能である。

支持部材４６・４６・・・は、第二拘束板４５の四隅において、加圧面４５ａに対して垂直に突設される部材であり、雌ネジが刻設された略丸棒状の部材を採用している。そして、支持部材４６・４６・・・にはナット４９・４９・・・が螺挿される。

第一拘束板４４の支持部材４６・４６・・・の配置に対応する四隅には、該支持部材４６・４６・・・を挿通するための孔４４ｂ・４４ｂ・・・が形成されている。
そして、孔４４ｂ・４４ｂ・・・に支持部材４６・４６・・・を挿通して、第一拘束板４４の加圧面４４ａと、第二拘束板４５の加圧面４５ａを対面させた状態で各拘束板４４・４５が組付けられる。

このとき、第一拘束板４４の上下に対して支持部材４６・４６・・・に螺挿されたナット４９・４９・・・を配置することにより、下側のナット４９・４９・・・の螺挿位置（高さ）を調整することによって、第一拘束板４４と第二拘束板４５の離間距離を調節可能とするとともに、離間距離の調整が完了した状態で上下両側のナット４９・４９・・・を締め上げることによって、第一拘束板４４を所望する位置に保持することが可能な構成としている。

つまり、本発明の第三実施例に係る電極板加圧装置４１では、支持部材４６・４６・・・とナット４９・４９・・・によって、第一拘束板４４と第二拘束板４５の離間距離を調整および保持するための保持装置たる保持部６０を構成している。
そして、各加圧面４４ａ・４５ａの間に形成される空間を電極板４７が配置される電極板配置部４８としている。

次に、加圧部４３について説明をする。
第一拘束板４４には、加圧面４４ａに対して開放される空間であって、液体が封入される液体封入部５０が形成されている。そして、該液体封入部５０の開放部を覆うようにして、弾性シート５１を配設することによって加圧部４３を形成している。このような構成とすることにより、液体封入部５０に封入される液体の圧力に応じて、弾性シート５１が伸縮され、加圧面４４ａに対する弾性シート５１の膨出量を変更することができる。

そして、加圧部４３において、弾性シート５１の膨出量を調整することにより、電極板配置部４８に配置された電極板４７に対する加圧力を調整することが可能となっている。また、言い換えれば、加圧部４３によって、電極板４７の膨張および変形を弾性シート５１を介して液体封入部５０に封入される液体に伝達することが可能である。尚、本実施例では、第一拘束板４４側の加圧面４４ａにのみ加圧部４３を形成しているが、例えば、第二拘束板４５側の加圧面４５ａに加圧部４３と同様の加圧部を形成したり、あるいは、両方の加圧面４４ａ・４５ａに加圧部４３と同様の加圧部を形成する構成とすることも可能である。

つまり、本発明の第三実施例に係る電極板加圧装置４１では、液体封入部５０と、弾性シート５１と、液体封入部５０に封入される液体と、によって、電極板４７を加圧するための加圧装置たる加圧部４３を構成している。

次に、蓄圧部５３について説明をする。
蓄圧部５３は、第一拘束板４４の気体封入部材４４ｅに形成される気体封入部５５と、該気体封入部５５と液体封入部５０を隔絶する弾性シート５９とからなる構成としている。

気体封入部５５は、第一拘束板４４の気体封入部材４４ｅに形成される空間である。また、気体封入部材４４ｅには気体封入部５５と連通する孔４４ｃが形成されるとともに、該孔４４ｃには配管部材５８およびバルブ５６が接続されている。そして、バルブ５６を「閉」とするとき、気体封入部５５、バルブ５６、配管部材５８および弾性シート５９によって外部との気密が保持された閉空間を形成するものである。
また、バルブ５６を「開」とすれば、外部から配管部材５８および孔４４ｃを通じて、気体封入部５５に対して気体を圧入あるいは排出することができ、これにより、気体封入部５５に封入される気体の圧力を調整することができる構成としている。

本実施例では、圧力調整装置５７を用いて、該圧力調整装置５７をバルブ５６および配管部材５８等を介して気体封入部５５と接続し、気体封入部５５内の圧力を所定の初期圧力に調整する構成としている。そして、初期圧力の調整が完了した後は、バルブ５６を「閉」として、圧力調整装置５７は取り外しておく。

このような構成により、気体封入部５５に対する気体の初期封入圧力に応じて、弾性シート５９が液体封入部５０側に膨出するため、液体封入部５０内の非圧縮性である液体の圧力を調整することができる。また、加圧部４３の弾性シート５１の膨出具合の変化による液体封入部５０内の圧力変動を、弾性シート５９の膨出具合の変化（即ち、圧縮性である気体（即ち、気体封入部５５）の体積変化）によって調整（吸収）する構成としている。これにより、加圧部４３による電極板４７に対する加圧力を均等かつ一定に保持する構成としている。

つまり、本発明の第三実施例に係る電極板加圧装置４１では、弾性変形可能な膜体である弾性シート５９と、該弾性シート５９を介して液体封入部５０と接する気体封入部５５と、気体封入部５５に封入される気体と、によって、液体封入部１０内の圧力変動を吸収するための蓄圧装置たる蓄圧部５３を構成している。

また、本発明の第三実施例に係る電極板加圧装置４１の構成によれば、別体で液体封入容器を設ける必要がないため、第一および第二実施例に係る各電極板加圧装置１・２１に比して、よりコンパクトな装置構成とすることが可能である。

即ち、本発明の第一、第二および第三実施例に係る各電極板加圧装置１・２１・４１は、各極板７ａ・７ｂ・２７ａ・２７ｂ・４７ａ・４７ｂと、各セパレータ７ｃ・２７ｃ・４７ｃと、を積層して形成される各電極板７・２７・４７を、積層方向に加圧するための各電極板加圧装置１・２１・４１であって、平行に対向する一対の各第一拘束板４・２４・４４および各第二拘束板５・２５・４５と、各第一拘束板４・２４・４４および各第二拘束板５・２５・４５の離間距離を調整し、かつ、保持できる保持装置たる各保持部２０・４０・６０と、を有する各拘束装置２・２２・４２と、各第一拘束板４・２４・４４および各第二拘束板５・２５・４５の少なくともいずれか一方と、各第一拘束板４・２４・４４および各第二拘束板５・２５・４５の間に形成される各電極板７・２７・４７が配置される部位である各電極板配置部８・２８・４８と、の間に形成される液体を保持できる空間たる各液体封入部１０・３０・５０と、該各液体封入部１０・３０・５０を形成する隔壁の少なくとも一部を形成する弾性変形可能な膜体である各弾性シート１１・５１あるいは弾性バッグ３１と、を有する加圧装置たる各加圧部３・２３・４３と、各液体封入部１０・３０・５０と接する部位が弾性変形可能な膜体で形成される空間であって気体を保持できる各気体封入部１５・３５・５５を有する蓄圧装置たる各蓄圧部１３・３３・５３と、を備えるものである。
このような構成により、各電極板７・２７・４７の膨張や発熱に起因する液体や各拘束装置２・２２・４２の体積変化を各気体封入部１５・３５・５５の体積変化で吸収することでき、加圧力が変動する要因を受動的に作動する要素のみで調整することができる。またこれにより、簡易な構成による信頼性の高い各電極板加圧装置１・２１・４１を構成することができる。

尚、各実施例では、電極板を水平方向に保持する構成の電極板加圧装置を例示しているが、電極板の保持する姿勢はこれに限定されるものではなく、各電極板加圧装置の構成を上下反転させたり、左右方向に横転させたりすることも可能である。

次に、本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置の適用例について、図５および図６を用いて説明をする。図５は本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置の適用例（電極板評価装置に適用した場合）を示す模式図、図６は本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置の適用例（電池に適用した場合）を示す模式図である。

図５に示す如く、本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置１を電気化学測定器８０とともに用いれば、電極板７の性能を評価するための電極板性能評価装置８１を構成することができる。係る構成の電極板性能評価装置８１は、電極板加圧装置１によって、電極板７に対する加圧力が均等かつ一定に保持されているため、精度良く電極板７の性能を評価することができる。また、電極板加圧装置１の構成が、個別に圧力調整装置１７を備える必要性がない簡易な構成であるため、電極板加圧装置１を複数同時に準備することも容易であり、安価で簡易な装置構成で、多数の電極板７・７・・・を同時に評価することも実現可能である。

また、図６に示す如く、本発明の第一実施例に係る電極板加圧装置１は、電池１００を構成するケース１０１に内蔵することも可能である。係る構成の電池１００は、ケース１０１の内部１０２に電解液を充填するとともに、電極板加圧装置１を収納し、電極板加圧装置１によって電極板７に対する加圧力が均等かつ一定に保持されているため、安定した性能を発揮することができる。また、電極板加圧装置１の構成が、個別に圧力調整装置１７を備える必要性がない簡易な構成であるため、電池１００のコスト低減に寄与するとともに、信頼性の高い電池１００を提供することが実現可能である。尚、複数の電極板加圧装置１に対して、一つの蓄圧部１３を組み合わせる構成とすることも可能である。

本発明に係る電極板加圧装置は、電気化学測定器とともに用いることによって、電池やコンデンサ等の性能を評価する電極板の性能評価装置として利用することが可能であり、また、リチウムイオン二次電池等に内蔵して電極板を加圧するための加圧部として利用することも可能である。

１ 電極板加圧装置
２ 拘束装置
３ 加圧部
４ 第一拘束板
５ 第二拘束板
６ 支持部材
７ 電極板
８ 電極板配置部
１０ 液体封入部
１１ 弾性シート
１３ 蓄圧部
１４ 液体封入容器
１５ 気体封入部

Claims (4)

1. 極板と、セパレータと、を積層して形成される電極板を、
   積層方向に加圧するための電極板加圧装置であって、
   平行に対向する一対の第一および第二の拘束板と、
   前記第一および第二の拘束板の離間距離を調整し、かつ、保持できる保持装置と、
   を有する拘束装置と、
   前記第一および第二の拘束板の少なくともいずれか一方と、前記第一および第二の拘束板の間に形成され、前記電極板が配置される部位である電極板配置部と、の間に形成される液体を保持できる空間たる液体封入部と、
   該液体封入部を形成する隔壁の少なくとも一部を形成する弾性変形可能な膜体と、
   を有する加圧装置と、
   前記液体封入部と接する部位が弾性変形可能な膜体で形成される空間であって気体を保持できる気体封入部を有する蓄圧装置と、
   を備える、
   ことを特徴とする電極板加圧装置。
2. 前記加圧装置は、
   前記第一および第二の拘束板の少なくともいずれか一方に形成され、前記電極板配置部に向けて開放される開放部を有する空間たる前記液体封入部と、
   前記開放部を全面的に覆う膜体と、
   を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電極板加圧装置。
3. 前記液体封入部は、
   前記第一および第二の拘束板の少なくともいずれか一方に形成される第一の液体封入部と、
   前記第一および第二の拘束板とは別体の容器であって前記第一の液体封入部と連通する第二の液体封入部と、
   によって構成される、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電極板加圧装置。
4. 前記蓄圧装置は、
   前記第二の液体封入部と、
   前記第二の液体封入部の内部に配設される前記気体封入部と、
   を有する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の電極板加圧装置。

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