JP2018106850A - Liquid-injection device and liquid-injection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、注液装置及び注液方法に関する。 The present invention relates to a liquid injection apparatus and a liquid injection method.
従来の蓄電モジュールとして、電極板の一方面に正極が形成され、他方面に負極が形成されたバイポーラ電極を備えたバイポーラ電池が知られている(特許文献1参照)。バイポーラ電池は、セパレータを介して複数のバイポーラ電極を積層してなる積層体を備えている。積層体には、シール用の絶縁性の枠体が設けられ、バイポーラ電極の積層によって形成される側面において電極板の縁部が保持されるようになっている。 As a conventional power storage module, a bipolar battery including a bipolar electrode in which a positive electrode is formed on one surface of an electrode plate and a negative electrode is formed on the other surface is known (see Patent Document 1). The bipolar battery is provided with a laminate formed by laminating a plurality of bipolar electrodes via a separator. The laminated body is provided with an insulating frame for sealing, and the edge of the electrode plate is held on the side surface formed by the lamination of the bipolar electrodes.
上述のような蓄電モジュールの製造方法は、枠体内におけるバイポーラ電極間に電解液を注液する工程を含んでいる。電解液の注液方法としては、例えば、特許文献2に示されるように、真空状態のセル内に、ニードル等を用いて注液する方法がある。しかしながら、バイポーラ電極は、非常に薄い電極板により形成されているため、バイポーラ電極同士で挟まれる空間(セル)の容積が変化し易い。セルの容積が変化してセル間でセルの容積がそれぞれ異なると、ニードル等からの電解液の供給速度にばらつきが生じ、蓄電モジュールの生産効率が低下する。 The above-described method for manufacturing a power storage module includes a step of injecting an electrolytic solution between bipolar electrodes in the frame. As a method for injecting an electrolytic solution, for example, as disclosed in Patent Document 2, there is a method of injecting into a vacuum cell using a needle or the like. However, since the bipolar electrode is formed by a very thin electrode plate, the volume of the space (cell) sandwiched between the bipolar electrodes is likely to change. If the cell volume changes and the cell volumes differ from cell to cell, the electrolyte supply rate from the needle or the like varies, and the production efficiency of the power storage module decreases.
本発明は、蓄電モジュールの生産効率を高めることができる注液装置及び注液方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the liquid injection apparatus and the liquid injection method which can improve the production efficiency of an electrical storage module.
本発明に係る注液装置は、一方面側に正極が形成され、他方面側に負極が形成された電極板からなるバイポーラ電極がセパレータを介して積層された積層体と、バイポーラ電極の積層によって形成される積層体の側面において電極板の縁部を保持する枠体と、枠体に設けられ、積層体の側面の一部を積層方向にわたって露出させる注液口と、を有する蓄電モジュールに電解液を注入する注液装置であって、蓄電モジュールを積層方向に定圧又は定寸で拘束する拘束治具と、互いに隣接する電極板同士の空間である複数の内部空間に真空状態を形成可能な真空ポンプと、電解液が貯留された貯留部と、貯留部に連通しており、注液口を介して複数の内部空間のそれぞれに挿入される複数の供給管と、を有し、真空状態の内部空間と貯留部との気圧差によって内部空間に電解液を注入する供給装置と、を備える。 The liquid injection device according to the present invention includes a laminate in which a bipolar electrode composed of an electrode plate having a positive electrode formed on one side and a negative electrode formed on the other side is laminated via a separator, and a laminate of bipolar electrodes Electrolysis is performed on a power storage module having a frame body that holds the edge of the electrode plate on the side surface of the laminated body that is formed, and a liquid injection port that is provided on the frame body and exposes a part of the side surface of the laminated body in the laminating direction. A liquid injection device for injecting liquid, which can form a vacuum state in a plurality of internal spaces, which are spaces between electrode plates adjacent to each other, and a restraining jig that restrains the power storage module at a constant pressure or a constant size in the stacking direction. A vacuum pump, a reservoir in which an electrolytic solution is stored, and a plurality of supply pipes that communicate with the reservoir and are inserted into each of the plurality of internal spaces through a liquid inlet, in a vacuum state Between internal space and storage And a supply device for the electrolytic solution is injected into the space by the difference.
本発明に係る注液方法は、一方面側に正極が形成され、他方面側に負極が形成された電極板からなるバイポーラ電極がセパレータを介して積層された積層体と、バイポーラ電極の積層によって形成される積層体の側面において電極板の縁部を保持する枠体と、枠体に設けられ、積層体の側面の一部を積層方向にわたって露出させる注液口と、を有する蓄電モジュールへの電解液の注液方法であって、蓄電モジュールを積層方向に定圧又は定寸で拘束する拘束工程と、互いに隣接する電極板同士の空間である複数の内部空間に真空状態を形成する真空状態形成工程と、電解液が貯留された貯留部に連通する供給管を注液口を介して複数の内部空間のそれぞれに挿入し、真空状態の内部空間と貯留部との気圧差によって内部空間に電解液を注入する注入工程と、を有する。 The liquid injection method according to the present invention includes a laminate in which a bipolar electrode composed of an electrode plate having a positive electrode formed on one side and a negative electrode formed on the other side is laminated via a separator, and lamination of the bipolar electrode A power storage module having a frame body that holds the edge of the electrode plate on the side surface of the laminate to be formed, and a liquid injection port that is provided on the frame body and exposes a part of the side surface of the laminate body in the stacking direction. A method for injecting an electrolytic solution, in which a power storage module is constrained at a constant pressure or a constant size in a stacking direction, and a vacuum state is formed in a plurality of internal spaces that are spaces between adjacent electrode plates Insert a supply pipe that communicates with the process and the reservoir in which the electrolyte is stored into each of the plurality of internal spaces through the liquid inlet, and electrolyze the internal space by the pressure difference between the vacuum internal space and the reservoir Inject liquid Having an injection step.
上記注液装置及び注液方法では、蓄電モジュールを積層方向に定圧又は定寸で拘束するので、電解液注入時における電極板の変位を抑制することができる。これにより、互いに隣接する電極板同士の空間である複数の内部空間の容積を一定に維持することができる。これにより、真空ポンプによって形成された真空状態の内部空間と貯留部との気圧差によって内部空間に電解液を注入するときの注入速度が、全ての供給管で略一定となる。この結果、内部空間に規定量の電解液を注入する際の時間が全ての供給管で略同じとなり、蓄電モジュールの生産効率を高めることができる。 In the liquid injection device and the liquid injection method, the power storage module is restrained at a constant pressure or a constant size in the stacking direction, so that the displacement of the electrode plate at the time of electrolyte injection can be suppressed. Thereby, the volume of several internal space which is the space of mutually adjacent electrode plates can be maintained constant. As a result, the injection rate when the electrolyte is injected into the internal space due to the pressure difference between the vacuum internal space formed by the vacuum pump and the storage portion becomes substantially constant in all the supply pipes. As a result, the time for injecting the specified amount of electrolyte into the internal space is substantially the same for all the supply pipes, and the production efficiency of the power storage module can be increased.
本発明に係る注液装置及び注液方法では、セパレータは、積層方向に圧縮されていてもよい。 In the liquid injection device and the liquid injection method according to the present invention, the separator may be compressed in the stacking direction.
セパレータが圧縮されている蓄電モジュールでは、セパレータの応力によって電極板の変位が大きくなり、本発明に係る注液装置及び注液方法のように拘束治具で拘束しない場合には容積の変化が生じ易い。このような蓄電モジュールを製造する場合には、生産効率をより一層高めることができる。 In a power storage module in which the separator is compressed, the displacement of the electrode plate increases due to the stress of the separator, and the volume changes when not restrained by a restraining jig as in the liquid pouring device and the liquid pouring method according to the present invention. easy. When manufacturing such a power storage module, the production efficiency can be further increased.
本発明に係る注液装置では、複数の供給管ごとに複数設けられており、貯留部のそれぞれは、予め設定された量の電解液を貯留してもよい。 In the liquid injection device according to the present invention, a plurality of supply pipes are provided, and each of the storage units may store a preset amount of the electrolytic solution.
本発明に係る注液方法の注入工程では、予め設定された量の電解液が複数の内部空間のそれぞれに注入されてもよい。 In the injection step of the liquid injection method according to the present invention, a predetermined amount of electrolyte may be injected into each of the plurality of internal spaces.
この注液装置及び注液方法では、複数の内部空間のそれぞれに対して確実に規定量の電解液を注入することができる。 With this liquid injection device and liquid injection method, it is possible to reliably inject a specified amount of electrolyte into each of the plurality of internal spaces.
本発明に係る注液装置では、貯留部は、複数の供給管に共通して設けられていてもよい。 In the liquid injection device according to the present invention, the reservoir may be provided in common for the plurality of supply pipes.
本発明に係る注液方法の注入工程では、複数の内部空間に対して共通の供給源から電解液が供給されてもよい。 In the injection step of the liquid injection method according to the present invention, the electrolytic solution may be supplied from a common supply source to the plurality of internal spaces.
この注液装置及び注液方法では、全ての内部空間の容積が一定に維持できるので、供給管からの注入速度が一定となり、電解液の注入量が調整し易い。したがって、複数の供給管ごとに予め設定された量の電解液を貯留する部位を設けなくてもよくなる。これにより、注液装置を安価にかつ装置構成を簡易にすることができる。また、蓄電モジュールの製造する場合も、複数の供給管ごとに予め設定された量の電解液を貯留する手間を省くことができ作業性が向上する。 In this liquid injection device and liquid injection method, the volume of all the internal spaces can be kept constant, so that the injection rate from the supply pipe is constant, and the injection amount of the electrolyte is easy to adjust. Therefore, it is not necessary to provide a portion for storing a predetermined amount of electrolyte for each of the plurality of supply pipes. Thereby, an injection apparatus can be made cheaply and an apparatus structure can be simplified. Moreover, also when manufacturing an electrical storage module, the effort which stores the electrolyte solution of the quantity preset for every some supply pipe | tube can be saved, and workability | operativity improves.
本発明に係る注液装置では、蓄電モジュールは、複数の注液口が設けられており、供給装置における複数の供給管は、複数の注液口を介して、複数の内部空間のそれぞれに一つずつ挿入されてもよい。 In the liquid injection device according to the present invention, the power storage module is provided with a plurality of liquid injection ports, and the plurality of supply pipes in the supply device are connected to each of the plurality of internal spaces via the plurality of liquid injection ports. It may be inserted one by one.
本発明に係る注液方法では、蓄電モジュールは、複数の前記注液口が設けられており、注入工程では、複数の供給管が、複数の注液口を介して、複数の内部空間のそれぞれに一つずつ挿入されてもよい。 In the liquid injection method according to the present invention, the power storage module is provided with a plurality of liquid injection ports. May be inserted one by one.
バイポーラ電極の積層体では、互いに隣接する電極板同士の距離が非常に狭く、供給管同士の間隔も狭くせざるを得ない。本発明に係る注液装置及び注液方法では、例えば、四個の注液口が設けられた電池モジュールに電解液を注入する場合、四個の内部空間ごとに一つの供給管を挿入すればよいことになり、隣接する供給管同士の距離を離すことができる。これにより、内部空間に供給管を挿入する際に、それぞれの供給管を配置し易くなる。 In the laminated body of bipolar electrodes, the distance between the electrode plates adjacent to each other is very narrow, and the interval between the supply pipes must be narrowed. In the liquid injection device and the liquid injection method according to the present invention, for example, when an electrolyte is injected into a battery module provided with four liquid injection ports, one supply pipe is inserted into each of four internal spaces. As a result, the distance between adjacent supply pipes can be increased. Thereby, when inserting a supply pipe | tube into internal space, it becomes easy to arrange | position each supply pipe | tube.
本発明によれば、蓄電モジュールの生産効率を高めることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the production efficiency of an electrical storage module can be improved.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図1〜図13には、図9を除きXYZ直交座標系が示される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and redundant descriptions are omitted. 1 to 13 show an XYZ orthogonal coordinate system except for FIG.
[蓄電装置の構成]
まず、一実施形態に係る注液装置によって電解液が注入される蓄電モジュールの構成について説明する。図1に示される蓄電装置10は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電モジュール12は、例えば、バイポーラ電池である。蓄電モジュール12の例には、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池が含まれるが、電気二重層キャパシタであってもよい。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。
[Configuration of power storage device]
First, the structure of the electrical storage module in which electrolyte solution is inject | poured with the liquid injection apparatus which concerns on one Embodiment is demonstrated. The
複数の蓄電モジュール12は、金属板等の導電体14を介して積層されて配列体11を形成している。導電体14は、互いに隣接する蓄電モジュール12,12の間に配置される一つの金属体であり、互いに隣接する蓄電モジュール12,12の両方に接触させた状態で配置される。導電体14は、例えば、アルミニウム等の金属材料により形成されている。導電体14は、積層方向(Z方向)から見たとき、蓄電モジュール12及び導電体14は、例えば、矩形形状を有する。積層方向から見たとき、導電体14は、蓄電モジュール12よりも小さいが、蓄電モジュール12と同じかそれより大きくてもよい。言い換えれば、導電体14は、積層方向から見たときに蓄電モジュール12が配置される領域内に配置されている。導電体14は、隣り合う蓄電モジュール12と電気的に接続される。これにより、複数の蓄電モジュール12が積層方向に直列に接続される。
The plurality of
導電体14は、蓄電モジュール12の積層方向において両端に位置する蓄電モジュール12の外側にもそれぞれ配置される。すなわち、導電体14は、積層方向において、配列体11の両端にも配置されている。積層方向において、一端に位置する導電体14には正極端子24が接続されており、他端に位置する導電体14には負極端子26が接続されている。正極端子24は、接続される導電体14と一体であってもよい。負極端子26は、接続される導電体14と一体であってもよい。正極端子24及び負極端子26は、積層方向に交差する方向(X方向)に延在している。これらの正極端子24及び負極端子26により、蓄電装置10の充放電を実施できる。
The
導電体14は、蓄電モジュール12において発生した熱を放出するための放熱板としても機能する。具体的には、導電体14は、蓄電モジュール12における導電体14との接触面12aよりも高い熱伝導性を有している。また、導電体14の内部には、積層方向に交差する方向(Y方向)に延在する貫通孔14aが設けられている。貫通孔14aは、導電体14において互いに対向する一方の側面から他方の側面まで連通する。貫通孔14aは、積層方向及び積層方向に交差する方向(X方向)に配列されている。このような貫通孔14aに空気等の気体の冷媒が通過することにより、蓄電モジュール12において発生する熱を効率的に外部に放出できる。導電体14のサイズ、導電体14の材質、貫通孔14aのサイズ、及び貫通孔14aの数等は、例えば、蓄電装置10の温度が50℃を超えないように適宜調整される。蓄電モジュール12に、貫通孔14aに空気を積極的に流通(循環)させる装置を設けても良い。
The
蓄電装置10は、交互に積層された蓄電モジュール12及び導電体14を積層方向に拘束する拘束部材15を備え得る。拘束部材15は、一対の拘束プレート16,17と、拘束プレート16,17同士を連結する連結部材(ボルト18及びナット20)と、を備える。各拘束プレート16,17と導電体14との間には、例えば、樹脂フィルム等の絶縁フィルム22が配置される。各拘束プレート16,17は、例えば、鉄等の金属によって構成されている。
The
積層方向から見たとき、各拘束プレート16,17及び絶縁フィルム22は、例えば、矩形形状を有する。絶縁フィルム22は、導電体14よりも大きくなっており、各拘束プレート16,17は、蓄電モジュール12よりも大きくなっている。積層方向から見たとき、拘束プレート16の縁部には、ボルト18の軸部を挿通させる挿通孔16aが蓄電モジュール12よりも外側となる位置に設けられている。同様に、積層方向から見たとき、拘束プレート17の縁部には、ボルト18の軸部を挿通させる挿通孔17aが蓄電モジュール12よりも外側となる位置に設けられている。積層方向から見たときに各拘束プレート16,17が矩形形状を有している場合、挿通孔16a及び挿通孔17aは、拘束プレート16,17の角部に位置する。
When viewed from the stacking direction, each of the restraining
一方の拘束プレート16は、負極端子26に接続された導電体14に絶縁フィルム22を介して突き当てられ、他方の拘束プレート17は、正極端子24に接続された導電体14に絶縁フィルム22を介して突き当てられている。ボルト18は、例えば、一方の拘束プレート16側から他方の拘束プレート17側に向かって挿通孔16aに通され、他方の拘束プレート17から突出するボルト18の先端には、ナット20が螺合されている。これにより、絶縁フィルム22、導電体14及び蓄電モジュール12が挟持されてユニット化されると共に、積層方向に拘束荷重が付加される。
One constraining
図2に示されるように、蓄電モジュール12は、複数のバイポーラ電極32が積層された積層体30を備える。バイポーラ電極32の積層方向から見たとき、積層体30は、例えば、矩形形状を有する。隣り合うバイポーラ電極32間にはセパレータ40が配置され得る。バイポーラ電極32は、電極板34と、電極板34の一方面に設けられた正極層36と、電極板34の他方面に設けられた負極層38と、を含む。積層体30において、一のバイポーラ電極32の正極層36は、セパレータ40を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極32の負極層38と対向し、一のバイポーラ電極32の負極層38は、セパレータ40を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極32の正極層36と対向している。
As shown in FIG. 2, the
積層方向において、積層体30の一端には、内側面に負極層38が配置された電極板34(負極側終端電極)が配置され、他端には、内側面に正極層36が配置された電極板34(正極側終端電極)が配置される。負極側終端電極の負極層38は、セパレータ40を介して最上層のバイポーラ電極32の正極層36と対向している。正極側終端電極の正極層36は、セパレータ40を介して最下層のバイポーラ電極32の負極層38と対向している。これら終端電極の電極板34はそれぞれ隣り合う導電体14(図1参照)に接続される。
In the stacking direction, an electrode plate 34 (negative electrode side termination electrode) having a
蓄電モジュール12は、バイポーラ電極32の積層方向に延在する積層体30の側面30aにおいて電極板34の縁部34aを保持する枠体50を備える。枠体50は、積層体30の側面30aを取り囲むように構成されている。側面50sは、バイポーラ電極32の積層方向から見たとき、例えば、矩形形状を有している。この場合、側面50sは四つの矩形面から構成される。枠体50は、電極板34の縁部34aを保持する第1樹脂部52と、積層方向から見たときに第1樹脂部52の周囲に設けられる第2樹脂部54とを備え得る。
The
枠体50の内壁を構成する第1樹脂部52は、各バイポーラ電極32の電極板34の一方面(正極層36が形成される面)から縁部34aにおける電極板34の端面にわたって設けられている。バイポーラ電極32の積層方向から見たとき、各第1樹脂部52は、各バイポーラ電極32の電極板34の縁部34a全周にわたって設けられている。隣り合う第1樹脂部52同士は、各バイポーラ電極32の電極板34の他方面(負極層38が形成される面)の外側に延在する面において溶着している。その結果、第1樹脂部52には、各バイポーラ電極32の電極板34の縁部34aが埋没して保持されている。各バイポーラ電極32の電極板34の縁部34aと同様に、積層体30の両端に配置された電極板34の縁部34aも第1樹脂部52に埋没した状態で保持されている。これにより、積層方向に隣り合う電極板34,34間には、当該電極板34,34と第1樹脂部52とによって気密に仕切られた内部空間Vが形成されている。当該内部空間Vには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液からなる電解液(不図示)が収容されている。
The
枠体50の外壁を構成する第2樹脂部54は、バイポーラ電極32の積層方向において積層体30の全長にわたって延在する筒状部である。第2樹脂部54は、バイポーラ電極32の積層方向に延在する第1樹脂部52の外側面を覆っている。第2樹脂部54は、バイポーラ電極32の積層方向に延在する内側面において第1樹脂部52の外側面に溶着されている。
The
電極板34は、例えば、ニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板34の縁部34aは、正極活物質及び負極活物質の塗工されない未塗工領域となっており、当該未塗工領域が枠体50の内壁を構成する第1樹脂部52に埋没して保持される領域となっている。正極層36を構成する正極活物質の例には、水酸化ニッケルが含まれる。負極層38を構成する負極活物質の例には、水素吸蔵合金が含まれる。電極板34の他方面における負極層38の形成領域は、電極板34の一方面における正極層36の形成領域に対して一回り大きくなっている。なお、電極板34は、例えば、導電性ゴム等の導電性樹脂から形成されてもよい。
The
セパレータ40は、例えば、シート状に形成されている。セパレータ40を形成する材料の例には、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、メチルセルロース等からなる織布及び不織布等が含まれる。また、セパレータ40は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されていてもよい。なお、セパレータ40は、シート状に限られず、袋状に形成されていてもよい。セパレータ40は、積層方向に圧縮されている。
The
枠体50(第1樹脂部52及び第2樹脂部54)は、例えば絶縁性の樹脂を用いた射出成形によって矩形の筒状に形成されている。枠体50を構成する樹脂材料の例には、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、及び変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)等が含まれる。
The frame 50 (the
図3及び図4に示されるように、蓄電モジュール12の枠体50は、バイポーラ電極32の積層方向に延在する側面50sを有する。側面50sはバイポーラ電極32の積層方向から見て外側に位置する面である。よって、第2樹脂部54が枠体50の側面50sを有することになる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
枠体50の側面50sには、枠体50内に電解液を注入するための注液口50aが設けられている。注液口50aは、電解液の注入後にシール材(不図示)によって封止される。注液口50aの形状は、例えば、矩形であるが、円形等の他の形状であってもよい。注液口50aはバイポーラ電極32の積層方向が長手方向となるように延在している。注液口50aは、バイポーラ電極32の積層方向から見た側面50sの矩形形状の一辺における中央に設けられるが、中央からずれて配置されてもよい。
On the
図4に示されるように、注液口50aは、第1樹脂部52に設けられた第1開口52aと、第2樹脂部54に設けられた第2開口54aとを有し得る。第1開口52aは、隣り合うバイポーラ電極32間の内部空間V(図2参照)及び第2開口54aと連通している。第1樹脂部52には、複数の第1開口52aが設けられており、第2樹脂部54には、複数の第1開口52aを覆うように広がる単一の第2開口54aが設けられている。この場合、電解液は第2開口54aから第1開口52aを経由して枠体50内に注入される。第1開口52aは、各第1樹脂部52に設けられてもよいし、隣り合う第1樹脂部52間に設けられてもよい。各第1開口52aの形状は、例えば、円形であり、第2開口54aの形状は、例えば、矩形である。
As shown in FIG. 4, the
[蓄電装置の製造方法]
次に、図2に示される蓄電モジュール12の製造方法の一例を説明する。蓄電モジュール12の製造方法は、図9に示されるように、積層工程S1と、枠体形成工程S2と、拘束工程S3と、電解液注入工程(真空状態形成工程・注入工程)S4と、組立工程S5と、を含んでいる。以下、各工程について詳細に説明する。
[Method for Manufacturing Power Storage Device]
Next, an example of a method for manufacturing the
(積層工程S1)
まず、図5に示されるように、セパレータ40を介してバイポーラ電極32を積層して積層体30を得る。本実施形態では、積層工程前に、各バイポーラ電極32の電極板34の縁部34aに第1樹脂部52が、例えば、射出成形により形成されている。
(Lamination process S1)
First, as shown in FIG. 5, the
(枠体形成工程S2)
次に、第2樹脂部54を、例えば、射出成形により形成する(図2参照)。第2樹脂部54は、第1樹脂部52の周縁部にモールドMを設置し、当該モールド内に流動性を有する第2樹脂部54の樹脂材料を流し込むことによって形成される。その結果、図3及び図4に示されるように、第1樹脂部52及び第2樹脂部54を有する枠体50が形成される。モールドMは、注液口50aの第2開口54aを形成するための入れ子に該当する部分を有する。
(Frame forming step S2)
Next, the
(拘束工程S3)
次に、枠体形成工程において形成された枠体50を有する積層体30を積層方向に拘束する。以下、説明の便宜のため、枠体50を有する積層体30を単に蓄電モジュール12と称する。まず、蓄電モジュール12を積層方向に拘束する第二治具140について説明する。図6及び図7に示されるように、第二治具140は、蓄電モジュール12を積層方向に定寸(定寸法)で拘束する治具である。第二治具140は、一対の拘束板141,141と、ボルト143と、ナット145と、を備える。一対の拘束板141,141は、蓄電モジュール12を積層方向から拘束する平板上の部材である。ボルト143及びナット145は、一対の拘束板141,141を締結する部材である。
(Restraining step S3)
Next, the
具体的には、蓄電モジュール12の積層方向における両端部に一対の拘束板141,141を配置する。次に、一対の拘束板141,141に形成された挿通孔141a,141aに対し、一方の拘束板141側から他方の拘束板141にボルト143が挿通する。次に、他方の拘束板141側に突出したボルト143の先端にナット145が螺合される。これにより、一対の拘束板141,141がボルト143及びナット145によって締結される。このとき、ナット145の締め量を一定とすることにより、一対の拘束板141,141間の距離が維持されるので、蓄電モジュール12を積層方向に定寸で拘束することができる。
Specifically, a pair of restraining
(電解液注入工程S4)
次に、図6及び図7に示されるように、枠体50に設けられた注液口50aから枠体50内に電解液を注入する。電解液は、アタッチメント114のパッキン116を枠体50の側面50sにおける注液口50aの周囲領域に押し付けた状態で注入される。次に、一実施形態の当該注液装置100の構成について詳述する。注液装置100は、供給装置110と、第一治具120と、第二治具140と、を備える。なお、図7では、蓄電モジュール12の内部構造、すなわち、図2に示されるような積層体30の構成及び後段にて詳述する供給管112の詳細な構成については、図示を省略している。
(Electrolyte injection step S4)
Next, as shown in FIGS. 6 and 7, an electrolytic solution is injected into the
供給装置110は、ディスペンサDと、タンク(貯留部)Tと、バルブVA1と、バルブVA2と、真空計Gと、真空ポンプPと、供給管112と、アタッチメント114と、アタッチメント114と、パッキン116と、を有する。
The
ディスペンサDは、液体定量吐出装置であり、タンクTに電解液を精度良く定量供給する。タンクTは、ディスペンサDにより供給される電解液を一時的に貯留する。供給路C1は、ディスペンサDから蓄電モジュール12へ電解液を供給するための配管である。以下、供給路C1に沿ってディスペンサD側を上流側、蓄電モジュール12側を下流側として説明する。供給路C1には、バルブVA1が配置されている。バルブVA1は、供給路C1を流れる電解液の流量を調整する。供給路C1の下流端には、供給管112が設けられている。
The dispenser D is a liquid fixed quantity discharge device, and supplies a fixed quantity of electrolyte to the tank T with high accuracy. The tank T temporarily stores the electrolyte supplied by the dispenser D. The supply path C <b> 1 is a pipe for supplying the electrolytic solution from the dispenser D to the
供給管112は、供給路C1と連通しており、供給路C1から供給される電解液を流通する。供給管112は、後段にて詳述する第一治具120に設けられている板状部材124を板厚方向に貫通する筒状部材である。アタッチメント114は、板状部材124に固定され、板状部材124と枠体50の側面50sとの間に配置される筒状部材である。供給管112の一端は注液口50aに位置している。パッキン116は、アタッチメント114と枠体50の側面50sとの間に配置される。パッキン116は、供給管112と注液口50aとの間をシールする。
The
図8に示されるように、本実施形態の供給装置110は、複数のタンクT1〜T8と、複数のバルブVA1〜VA8と、複数の供給管112A〜112Hと、を有している。複数のタンクT1〜T8、複数のバルブVA11〜VA18及び複数の供給管112A〜112Hは、一つのディスペンサDに対しそれぞれ供給路C11〜C18を介して接続されている。複数の供給管112A〜112Hは、注液口50a及び第1開口52aを介して複数の内部空間V1〜V8のそれぞれに挿入される。なお、図8では、図6及び図7に示す一部の構成の図示を省略している。
As shown in FIG. 8, the
図6及び図7に戻り、供給路C1におけるバルブVA1と供給管112との間には、配管C2が接続される接続部C3が設けられている。以下、配管C2に沿って接続部C3側を上流側、真空ポンプP側を下流側として説明する。配管C2の接続部C3の下流側には、バルブVA2が設けられている。バルブVA2は、配管C2を流通する気体の流量を調整する。配管C2においてバルブVA2の下流側には、真空計Gが設けられている。真空計Gは、大気圧以下の圧力(負圧)を測るための圧力計である。真空ポンプPは、真空計Gを介して配管C2に接続されている。真空ポンプPは、蓄電モジュール12における内部空間Vから気体を排出し、真空を得るためのポンプである。なお、配管C2の下流側の他端は、蓄電モジュール12の耐圧試験機に接続可能であってもよい。
Returning to FIG. 6 and FIG. 7, a connecting portion C3 to which the pipe C2 is connected is provided between the valve VA1 and the
第一治具120は、供給装置110におけるアタッチメント114(パッキン116)を枠体50に密着保持させる治具である。第一治具120は、蓄電モジュール12における側面50sとは反対側の枠体50の側面を支持する板状部材122と、板状部材122に対向配置された板状部材124と、板状部材122及び板状部材124を接続する一対の柱状部材126,126と、を備える。板状部材124は、供給管112の貫通孔を有し、アタッチメント114と接触可能に設けられている。各柱状部材126は、板状部材122に固定され、板状部材124を板厚方向に貫通するボルト128によって板状部材124に接続される。ボルト128の先端は柱状部材126の上面に設けられた挿通孔に挿入され螺合される。ボルト128を締めることによって、板状部材124に押圧されたパッキン116を枠体50の側面50sに押し付けることができる。
The
電解液の注入は、図6〜図8に示される注液装置100を用いて、例えば以下のように行われる。まず、バルブVA2を開けてバルブVA1を閉じた状態で真空ポンプPを作動させる。これにより、枠体50内の内部空間Vから空気が排出される。次に、ディスペンサDを操作して規定量の電解液をそれぞれのタンクT1〜T8に供給する。その後、バルブVA2を閉じてバルブVA1を開けると、タンクT1〜T8に貯留された電解液が枠体50内の内部空間Vに注入される。
The injection of the electrolytic solution is performed, for example, as follows using the
(組立工程S5)
上記工程を経た後、シール材により注液口50aを封止することによって、図2に示される蓄電モジュール12が製造される。その後、図1に示されるように、導電体14を介して複数の蓄電モジュール12を積層する。積層方向の両端に位置する導電体14にはそれぞれ正極端子24及び負極端子26が予め接続されている。その後、積層方向の両端に、絶縁フィルム22を介して一対の拘束プレート16,17をそれぞれ配置する。その後、ボルト18の軸部を拘束プレート16の挿通孔16aに挿入し、拘束プレート17の挿通孔17aに挿入する。その後、拘束プレート17から突出したボルト18の先端に、ナット20を螺合する。このようにして図1に示される蓄電装置10が製造される。
(Assembly process S5)
After passing through the above steps, the
上述した一実施形態の注液装置100及び蓄電モジュール12の製造方法では、蓄電モジュール12を積層方向に定寸で拘束するので、電解液注入時における電極板34の変位を抑制することができる。これにより、図8に示される、互いに隣接する電極板34,34同士の空間である複数の内部空間V1〜V8の容積を一定に維持することができる。これにより、真空ポンプPによって形成された真空状態の内部空間V1〜V8とタンクT1〜T8とのそれぞれの気圧差によって内部空間V1〜V8に電解液を注入するときの注入速度が、全ての供給管112A〜112Hで略一定となる。このため、内部空間V1〜V8に規定量の電解液を注入する際の時間が全ての供給管112A〜112Hで略同じとなり、蓄電モジュール12の生産効率を高めることができる。
In the
上述した一実施形態の注液装置100及び蓄電モジュール12の製造方法は、セパレータ40が積層方向に圧縮されているような蓄電モジュール12に電解液を注入する場合に特に効果が大きい。すなわち、このような蓄電モジュール12は、セパレータ40の応力によって電極板34の変位が大きくなるので、上述したような注液装置100及び蓄電モジュール12の製造方法のように第二治具140で拘束しない場合には容積の変化が生じ易い。したがって、この容積の変化を抑制することができれば、蓄電モジュール12の生産効率をより一層高めることができる。上記のとおり、上記注液装置100及び蓄電モジュール12の製造方法では、蓄電モジュール12を積層方向に拘束するので、電極板34の変位を抑制することができ、蓄電モジュール12の内部空間V1〜V8の容積を一定に維持することができる。このため、蓄電モジュール12の生産効率をより一層高めることができる。
The method for manufacturing the
上述した一実施形態の注液装置100及び蓄電モジュール12の製造方法では、タンクT1〜T8は、複数の供給管112A〜112Hごとに複数設けられており、タンクT1〜T8のそれぞれは、予め設定された量の電解液が貯留される。この注液装置100及び蓄電モジュール12の製造方法では、複数の内部空間V1〜V8のそれぞれに対して確実に規定量の電解液を注入することができる。
In the method for manufacturing the
以上、一実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。 As mentioned above, although one embodiment was described in detail, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment.
<変形例1>
上記実施形態では、図8に示されるように、タンクT1〜T8は、複数の供給管112A〜112Hごとに複数設けられており、タンクT1〜T8のそれぞれは、予め設定された量の電解液が貯留される例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、図10に示される注液装置100Aの構成のように、タンクTは、複数の供給管112A〜112Hに共通して設けられてもよい。蓄電モジュール12を積層方向に定寸で拘束した状態で電解液を注入する場合、全ての内部空間V1〜V8の容積を一定に維持できるので、供給管112A〜112Hからの注入速度が一定となり、電解液の注入量が調整し易くなる。したがって、複数の供給管112A〜112Hごとに予め設定された量の電解液を貯留するタンクを設けなくても、例えば、注入時間を調整することにより、規定量の電解液を注入することが可能になる。これにより、注液装置を安価にかつ装置構成を簡易にすることができる。また、蓄電モジュール12の製造する場合も、複数の供給管112A〜112Hごとに予め設定された量の電解液を貯留する手間を省くことができ作業性が向上する。
<
In the above embodiment, as shown in FIG. 8, a plurality of tanks T1 to T8 are provided for each of the plurality of
<変形例2>
上記実施形態では、図3に示されるように、一の注液口50aが形成されている積層体30(蓄電モジュール12)に、当該注液口50aを介して電解液を注入する注液装置100又は蓄電モジュール12の製造方法を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、複数の注液口50aが設けられた蓄電モジュールに対しては、下記のように構成された注液装置100Bを用いることができる。以下、四つの注液口50aが形成された蓄電モジュール330に電解液を注液する場合を例に挙げ、図11〜図13を用いて説明する。
<Modification 2>
In the said embodiment, as FIG. 3 shows, the liquid injection apparatus which inject | pours electrolyte solution into the laminated body 30 (electric storage module 12) in which the one
図11に示されるように、注液装置100Bは、四つの注液口50aから電解液を注入するための供給管112を挿入可能に構成されている。すなわち、注液装置100Bは、四つの注液口50aに対応する位置に設けられた四つのアタッチメント114が設けられている。電解液は、アタッチメント114におけるパッキン116のそれぞれを枠体50の側面50sにおけるそれぞれの注液口50aの周囲領域に押し付けた状態で注入される。この場合、それぞれの注液口50aにおいて、全ての内部空間V1〜V8(図12(A)及び図12(B)参照)に供給管112A〜112Hを挿入するわけではない。
As shown in FIG. 11, the
例えば、一つ目の注液口50aには、図13(A)に示されるように、二つの内部空間V1,V5に挿入するための二本の供給管112A,112Eが挿入され、二つ目の注液口50aには、図13(B)に示されるように、二つの内部空間V2,V6に挿入するための二本の供給管112B,112Fが挿入され、三つ目の注液口50aには、図示は省略するが、二つの内部空間V3,V7に挿入するための二本の供給管112C,112G(図13(C)参照)が挿入され、四つ目の注液口50aには、これも図示は省略するが、二つの内部空間V4,V8に挿入するための二本の供給管112D,112H(図13(D)参照)が挿入される。このように、各内部空間V1〜V8に一本ずつ供給管112を挿入する場合に、複数の注液口50aにそれぞれ分散して挿入される点に本変形例の特徴がある。
For example, as shown in FIG. 13A, two
バイポーラ電極を有する蓄電モジュール330では、互いに隣接する電極板34,34同士の距離が非常に狭く、供給管112,112同士の間隔も狭くせざるを得ない。本変形例に係る注液装置100B及び注液方法では、例えば、四個の注液口50aが設けられた蓄電モジュール330に電解液を注入する場合、図13(A)〜図13(D)に示されるように、四個の内部空間ごとに供給管112を挿入すればよいことになり、三つの内部空間分の距離を確保することが可能になる。これにより、隣接する供給管112,112同士の距離D1を離すことができる。この結果、内部空間V1〜V8に供給管112A〜112Hをそれぞれ挿入する際に、それぞれの供給管112A〜112Hを配置し易くなる。
In the
また、上記実施形態又は変形例では、蓄電モジュールに電解液を注入する際に、蓄電モジュールを積層方向に定寸で拘束する例を挙げて説明したが、蓄電モジュールを積層方向に定圧で拘束してもよい。 Further, in the above-described embodiment or modification, when the electrolyte is injected into the power storage module, the power storage module is restrained with a constant size in the stacking direction. However, the power storage module is restrained with a constant pressure in the stacking direction. May be.
また、上記実施形態又は変形例では、蓄電装置10がニッケル水素二次電池の例を挙げて説明したが、リチウムイオン二次電池であってもよい。この場合、正極活物質は、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等である。負極活物質は、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、SiOx(0.5≦x≦1.5)等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等である。電極板は、ステンレススチール箔等を用いることができる。
Moreover, although the
10…蓄電装置、12…蓄電モジュール、30…積層体、32…バイポーラ電極、34…電極板、36…正極層、38…負極層、40…セパレータ、50…枠体、50a…注液口、100,100A,100B…注液装置、110…供給装置、112(112A〜112H)…供給管、120…第一治具、140…第二治具、141…拘束板、143…ボルト、145…ナット、330…蓄電モジュール、C1(C11〜C18)…供給路、C2…配管、C3…接続部、P…真空ポンプ、T(T1〜T8)…タンク(貯留部)、V(V1〜V8)…内部空間。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記蓄電モジュールを前記積層方向に定圧又は定寸で拘束する拘束治具と、
互いに隣接する前記電極板同士の空間である複数の内部空間に真空状態を形成可能な真空ポンプと、
前記電解液が貯留された貯留部と、前記貯留部に連通しており、前記注液口を介して前記複数の内部空間のそれぞれに挿入される複数の供給管と、を有し、真空状態の前記内部空間と前記貯留部との気圧差によって前記内部空間に前記電解液を注入する供給装置と、を備える、注液装置。 A laminated body in which a bipolar electrode composed of an electrode plate having a positive electrode formed on one side and a negative electrode formed on the other side is laminated via a separator, and a side surface of the laminated body formed by stacking the bipolar electrodes Injecting the electrolyte into a power storage module having a frame body that holds the edge of the electrode plate and a liquid injection port that is provided on the frame body and exposes a part of the side surface of the multilayer body in the stacking direction An infusion device for
A restraining jig for restraining the power storage module at a constant pressure or a constant size in the stacking direction;
A vacuum pump capable of forming a vacuum state in a plurality of internal spaces which are spaces between the electrode plates adjacent to each other;
A storage section in which the electrolytic solution is stored; and a plurality of supply pipes that are in communication with the storage section and inserted into the plurality of internal spaces through the liquid injection port, respectively, and are in a vacuum state And a supply device for injecting the electrolytic solution into the internal space due to a pressure difference between the internal space and the storage portion.
前記供給装置における複数の前記供給管は、複数の前記注液口を介して、前記複数の内部空間のそれぞれに一つずつ挿入される、請求項1〜4の何れか一項記載の注液装置。 The power storage module is provided with a plurality of the liquid injection ports,
5. The liquid injection according to claim 1, wherein the plurality of supply pipes in the supply device are inserted one by one into each of the plurality of internal spaces via the plurality of liquid injection ports. apparatus.
前記蓄電モジュールを前記積層方向に定圧又は定寸で拘束する拘束工程と、
互いに隣接する前記電極板同士の空間である複数の内部空間に真空状態を形成する真空状態形成工程と、
電解液が貯留された貯留部に連通する供給管を前記注液口を介して前記複数の内部空間のそれぞれに挿入し、真空状態の前記内部空間と前記貯留部との気圧差によって前記内部空間に前記電解液を注入する注入工程と、を有する、注液方法。 A laminated body in which a bipolar electrode composed of an electrode plate having a positive electrode formed on one side and a negative electrode formed on the other side is laminated via a separator, and a side surface of the laminated body formed by stacking the bipolar electrodes The electrolyte solution to the power storage module includes: a frame body that holds an edge of the electrode plate; and a liquid injection port that is provided in the frame body and exposes a part of the side surface of the stacked body in the stacking direction. A liquid injection method,
A restraining step of restraining the power storage module with a constant pressure or a constant size in the stacking direction;
A vacuum state forming step of forming a vacuum state in a plurality of internal spaces which are spaces between the electrode plates adjacent to each other;
A supply pipe that communicates with the storage part in which the electrolytic solution is stored is inserted into each of the plurality of internal spaces via the liquid injection port, and the internal space is caused by a pressure difference between the internal space in a vacuum state and the storage part. And an injection step of injecting the electrolytic solution into the liquid injection method.
前記注入工程では、複数の前記供給管が、複数の前記注液口を介して、前記複数の内部空間のそれぞれに一つずつ挿入される、請求項6〜9の何れか一項記載の注液方法。 The power storage module is provided with a plurality of the liquid injection ports,
The injection according to any one of claims 6 to 9, wherein in the injection step, a plurality of the supply pipes are inserted into the plurality of internal spaces one by one through the plurality of liquid injection ports. Liquid method.
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