JP2019040769A - 蓄電モジュールの製造方法及び蓄電モジュールの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール性を向上させることができる蓄電モジュールの製造方法及び蓄電モジュールの製造装置を提供する。【解決手段】蓄電モジュール１２の製造方法は、少なくとも一方の面に凹凸が形成されている電極板３４の縁部３４ａに第一樹脂部５２を溶着する溶着工程Ｓ２を含む蓄電モジュールの製造方法であって、溶着工程は、電極板の縁部に配置された第一樹脂部を、ホーン７５によって押圧した状態で、ホーンを介して第一樹脂部に超音波振動を付与する第一溶着工程Ｓ２１と、第一溶着工程の後に、ホーンへの超音波振動の付与を中断する中断工程Ｓ２２と、中断工程の後に、ホーンへの超音波振動の付与を再開し、更にホーンへの超音波振動の付与を停止する第二溶着工程Ｓ２３と、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、蓄電モジュールの製造方法及び蓄電モジュールの製造装置に関する。

シート状の集電体の少なくとも一方の面に活物質が塗工された電極を積層させてなる積層体を有する二次電池が知られている。例えば、特許文献１には、プラスチックのケーシングフレームに保持された状態でバイポーラ電池プレートが積み重ねられてなるバイポーラ電池アセンブリが記載されている。このバイポーラ電池アセンブリでは、樹脂部材からなるケーシングフレームと金属箔からなるバイポーラ電池プレートとが超音波溶着によって互いに溶着されている。

特表２０１７−５０８２４１号公報

樹脂部材と金属箔とを超音波溶着によって互いに溶着する場合、樹脂部材の凝固時の収縮により、樹脂部材と金属箔との間に空洞（樹脂部材の未充填部分）が生じる場合がある。この場合、樹脂部材と金属箔との結合力が不十分となり、電解液が漏れることがある。

そこで、本発明の目的は、シール性を向上させることができる蓄電モジュールの製造方法及び蓄電モジュールの製造装置を提供することにある。

本発明の蓄電モジュールの製造方法は、少なくとも一方の面に凹凸が形成されている金属箔の縁部に樹脂部材を溶着する溶着工程を含む蓄電モジュールの製造方法であって、溶着工程は、金属箔の縁部に配置された樹脂部材を、押圧部材によって押圧した状態で、押圧部材を介して樹脂部材にエネルギーを付与する第一溶着工程と、第一溶着工程の後に、押圧部材へのエネルギーの付与を中断する中断工程と、中断工程の後に、押圧部材へのエネルギーの付与を再開し、更に押圧部材へのエネルギーの付与を停止する第二溶着工程と、を含む。

この蓄電モジュールの製造方法では、エネルギーの供給の中断により凝固しようとする樹脂がエネルギー供給の再開により再度溶融されるので、最初の凝固時に金属箔との間に空洞が生じた場合であっても、その空洞に再度溶融させた樹脂を充填させることができる。これにより、金属箔に凹凸がある場合であっても、その凹凸に溶融状態にある樹脂が十分に入り込み、金属箔と樹脂部材との間に生じる空洞を抑制することができる。この結果、金属箔と樹脂部材とが強固に接合されるので、シール性を向上させることができる。

本発明の蓄電モジュールの製造方法では、上記エネルギーは、超音波振動であり、第一溶着工程、中断工程及び第二溶着工程では、超音波溶着装置が用いられてもよい。この蓄電モジュールの製造方法では、押圧部材への超音波振動の供給の中断により凝固しようとする樹脂が再度溶融されるので、最初の凝固時に金属箔との間に空洞が生じた場合であっても、その空洞に再度溶融した樹脂を充填させることができる。これにより、金属箔に凹凸がある場合であっても、その凹凸に溶融状態にある樹脂が十分に入り込み、金属箔と樹脂部材との間に生じる空洞を抑制することができる。この結果、金属箔と樹脂部材とが強固に接合されるので、シール性を向上させることができる。

本発明の蓄電モジュールの製造方法では、上記エネルギーは、熱であり、第一溶着工程、中断工程及び第二溶着工程では、熱溶着装置が用いられてもよい。この蓄電モジュールの製造方法では、押圧部材への熱の供給の中断により凝固しようとする樹脂が再度溶融されるので、最初の凝固時に金属箔との間に空洞が生じた場合であっても、その空洞に再度溶融した樹脂を充填させることができる。これにより、金属箔に凹凸がある場合であっても、その凹凸に溶融状態にある樹脂が十分に入り込み、金属箔と樹脂部材との間に生じる空洞を抑制することができる。この結果、金属箔と樹脂部材とが強固に接合されるので、シール性を向上させることができる。

本発明の蓄電モジュールの製造方法では、上記エネルギーは、レーザであり、第一溶着工程、中断工程及び第二溶着工程では、レーザ溶着装置が用いられもよい。この蓄電モジュールの製造方法では、押圧部材へのレーザの供給の中断により凝固しようとする樹脂が再度溶融されるので、最初の凝固時に金属箔との間に空洞が生じた場合であっても、その空洞に再度溶融した樹脂を充填させることができる。これにより、金属箔に凹凸がある場合であっても、その凹凸に溶融状態にある樹脂が十分に入り込み、金属箔と樹脂部材との間に生じる空洞を抑制することができる。この結果、金属箔と樹脂部材とが強固に接合されるので、シール性を向上させることができる。

本発明の蓄電モジュールの製造方法では、樹脂部材は、金属箔の縁部に枠状に配置されてもよい。この蓄電モジュールの製造方法では、電解液が漏れ出る可能性のある金属箔の縁部の全ての部分で金属箔と樹脂部材とが強固に接合されるので、シール性をより向上させることができる。

本発明の蓄電モジュールの製造方法では、第一溶着工程及び第二溶着工程の前に、金属箔の少なくとも一方の面に凹凸を形成する凹凸形成工程を更に含んでもよい。この場合、凹凸がない金属箔又は凹凸量が小さな金属箔に凹凸を形成することができる。金属箔の表面の凹凸が大きくなれば、金属箔と樹脂部材との接触面積が増え、アンカー効果も期待できるので、金属箔と樹脂部材との接合をより強固にすることができる。

本発明の蓄電モジュールの製造装置は、少なくとも一方の面に凹凸が形成されている金属箔の縁部に樹脂部材を溶着する蓄電モジュールの製造装置であって、超音波振動を発生させる超音波発生部と、超音波発生部によって発生した超音波振動を樹脂部材に押しつけた状態で樹脂部材に伝達するホーンと、縁部に重ねて配置された樹脂部に離接可能にホーンを駆動する駆動部と、超音波発生部及び駆動部を制御する制御部と、を備え、制御部は、金属箔の縁部に配置された樹脂部材を、ホーンによって押圧した状態で、ホーンを介して樹脂部材に超音波振動を付与し、ホーンへの超音波振動の付与を一度中断した後、ホーンへの超音波振動の付与を再開し、更にホーンへのエネルギーの付与を停止するように、超音波発生部及び駆動部を制御する。

この蓄電モジュールの製造装置では、ホーンへのレーザの供給の中断により凝固しようとする樹脂が再度溶融されるので、最初の凝固時に金属箔との間に空洞が生じた場合であっても、その空洞に再度溶融させた樹脂を充填させることができる。これにより、金属箔に凹凸がある場合であっても、その凹凸に溶融状態にある樹脂が十分に入り込み、金属箔と樹脂部材との間に生じる空洞を抑制することができる。この結果、金属箔と樹脂部材とが強固に接合されるので、シール性を向上させることができる。

本発明によれば、シール性を向上させることができる。

一実施形態に係る蓄電モジュールを備える蓄電装置を示す概略断面図である。 図１の蓄電装置を構成する蓄電モジュールを示す概略断面図である。 一実施形態に係る蓄電モジュールの製造方法のフローチャートである。 一実施形態に係る蓄電モジュールの製造装置の概略構成を示す図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、溶着工程を説明するための説明図である。 図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、一実施形態に係る蓄電モジュールの製造方法の作用効果を説明するための図である。 変形例に係る蓄電モジュールの製造装置の概略構成を示す図である。

以下、図面を参照して、一実施形態の蓄電モジュールの製造方法について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、蓄電モジュールを備える蓄電装置の一実施形態を示す概略断面図である。同図に示す蓄電装置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。蓄電装置１０は、複数（本実施形態では３つ）の蓄電モジュール１２を備えるが、単一の蓄電モジュール１２を備えていてもよい。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は、例えばニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池などの二次電池であるが、電気二重層キャパシタであってもよい。以下の説明では、ニッケル水素電池を例示する。

複数の蓄電モジュール１２は、例えば金属板等の導電板１４を介して積層され得る。積層方向Ｄ１から見て、蓄電モジュール１２及び導電板１４は例えば矩形形状を有する。各蓄電モジュール１２の詳細については後述する。導電板１４は、蓄電モジュール１２の積層方向Ｄ１（Ｚ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。導電板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Ｄ１に直列に接続される。積層方向Ｄ１において、一端に位置する導電板１４には取出部２４が接続されており、他端に位置する導電板１４には取出部２６が接続されている。取出部２４は、接続される導電板１４と一体であってもよい。取出部２６は、接続される導電板１４と一体であってもよい。取出部２４及び取出部２６は、積層方向Ｄ１に交差する方向（Ｘ方向）に延在している。これらの取出部２４及び取出部２６により、蓄電装置１０の充放電を実施できる。

導電板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し得る。導電板１４の内部に設けられた複数の空隙１４ａを空気等の冷媒が通過することにより、蓄電モジュール１２からの熱を効率的に外部に放出できる。各空隙１４ａは例えば積層方向Ｄ１に交差する方向（Ｙ方向）に延在する。積層方向Ｄ１から見て、導電板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。

蓄電装置１０は、交互に積層された蓄電モジュール１２及び導電板１４を積層方向Ｄ１に拘束する拘束部材１６を備え得る。拘束部材１６は、一対の拘束プレート１６Ａ,１６Ｂと、拘束プレート１６Ａ，１６Ｂ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１６Ａ，１６Ｂと導電板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１６Ａ，１６Ｂは、例えば鉄等の金属によって構成されている。積層方向Ｄ１から見て、各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂ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は導電板１４よりも大きくなっており、各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂは、蓄電モジュール１２よりも大きくなっている。積層方向Ｄ１から見て、拘束プレート１６Ａの縁部には、ボルト１８の軸部を挿通させる挿通孔Ｈ１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Ｄ１から見て、拘束プレート１６Ｂの縁部には、ボルト１８の軸部を挿通させる挿通孔Ｈ２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Ｄ１から見て拘束プレート１６Ａ，１６Ｂが矩形形状を有している場合、挿通孔Ｈ１及び挿通孔Ｈ２は、拘束プレート１６Ａ，１６Ｂの角部に位置する。

一方の拘束プレート１６Ａは、取出部２６に接続された導電板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１６Ｂは、取出部２４に接続された導電板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１６Ａ側から他方の拘束プレート１６Ｂ側に向かって挿通孔Ｈ１に通され、他方の拘束プレート１６Ｂ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、導電板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Ｄ１に拘束荷重が付加される。

図２は、図１の蓄電装置を構成する蓄電モジュールを示す概略断面図である。同図に示す蓄電モジュール１２は、複数のバイポーラ電極（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Ｄ１から見て積層体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（金属箔）３４と、電極板３４の一方の面３４ｂに設けられた正極３６と、電極板３４の他方の面３４ｃに設けられた負極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３６は、セパレータ４０を挟んで積層方向Ｄ１に隣り合う一方のバイポーラ電極３２の負極３８と対向し、一のバイポーラ電極３２の負極３８は、セパレータ４０を挟んで積層方向Ｄ１に隣り合う他方のバイポーラ電極３２の正極３６と対向している。積層方向Ｄ１において、積層体３０の一端には、内側面に負極３８が配置された電極板３４（負極側終端電極）が配置され、積層体３０の他端には、内側面に正極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３６と対向している。正極側終端電極の正極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板１４（図１参照）に接続される。

蓄電モジュール１２は、積層方向Ｄ１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。枠体５０は、電極板３４の縁部３４ａを保持する第一樹脂部（樹脂部材）５２と、積層方向Ｄ１から見て第一樹脂部５２の周囲に設けられる第二樹脂部５４とを備え得る。

枠体５０の内壁を構成する第一樹脂部５２は、各バイポーラ電極３２の電極板３４の一方の面３４ｂ（正極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。積層方向Ｄ１から見て、各第一樹脂部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。隣り合う第一樹脂部５２同士は、各バイポーラ電極３２の電極板３４の他方の面３４ｃ（負極３８が形成される面）の外側に延在する面において当接している。その結果、第一樹脂部５２には、各バイポーラ電極３２の電極板３４と同様に、積層体３０の両側に配置された電極板３４の縁部３４ａも第一樹脂部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Ｄ１に隣り合う電極板３４，３４間には、当該電極板３４，３４と第一樹脂部５２とによって気密に仕切られた複数の内部空間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。

枠体５０の外壁を構成する第二樹脂部５４は、積層方向Ｄ１を軸方向として延在する筒状部である。第二樹脂部５４は、積層方向Ｄ１において積層体３０の全長にわたって延在する。第二樹脂部５４は、積層方向Ｄ１に延在する第一樹脂部５２の外側面を覆っている。第二樹脂部５４は、積層方向Ｄ１から見て内側において第一樹脂部５２に溶着されている。第二樹脂部５４は、例えば、射出成型時の熱によって第一樹脂部５２の外表面に溶着されている。

第一樹脂部５２及び第二樹脂部５４は、例えば、アルカリ耐性を有する絶縁性の樹脂によって矩形の筒状に形成されている。第一樹脂部５２及び第二樹脂部５４を構成する樹脂材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又は変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等が挙げられる。

電極板３４は、金属製であり、例えばニッケル又はニッケルメッキ鋼板からなる。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が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一樹脂部５２に埋没して保持される領域となっている。正極３６を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極３８を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。電極板３４の他方の面３４ｃにおける負極３８の形成領域は、電極板３４の一方の面３４ｂにおける正極３６の形成領域に対して一回り大きくなっている。電極板３４の少なくとも一方の面３４ｂには、凹凸が形成されている。本実施形態では、正極３６が配置される面が、電界メッキ処理されることにより凹凸が形成されている。電界メッキ処理される範囲は、正極３６が配置される面の全てあってもよいし、縁部３４ａの一部であってもよい。

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を形成する材料としては、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、ポリプロピレン等からなる織布又は不織布等が例示される。また、セパレータ４０は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されたものであってもよい。

次に、上述した蓄電モジュール１２の製造方法で用いられる蓄電モジュール１２の製造装置７０（以下、単に「製造装置」とも称する。）について説明する。製造装置７０は、蓄電モジュール１２を製造するための装置（超音波溶着装置）であり、超音波（エネルギー）によって第一樹脂部５２と電極板３４の縁部３４ａとを溶着させるための装置である。

図４に示されるように、製造装置７０は、定盤７１と、超音波発生部７２と、ホーン７５と、駆動部７４と、コントローラ８０と、を備えている。定盤７１は、ホーン７５の先端と対向して配置されている。以下では、定盤７１とホーン７５の対向方向を上下方向とする。

定盤７１は、超音波溶着の対象（溶着対象）となる電極板３４及び第一樹脂部５２が載置される載置面７１ａを有している。載置面７１ａは、例えばＳＵＳ等の剛性の高い金属により構成されている。

超音波発生部７２は、例えば、ピエゾ素子からなる超音波振動子により超音波振動を発生させる。超音波発生部７２は、例えば、上下方向の振動を発生させる。超音波発生部７２は、ブースターにより振幅の調整を行った後、超音波振動をホーン７５に入力する。

ホーン７５は、超音波発生部７２に連結され、超音波発生部７２において発生した超音波振動を溶着対象である第一樹脂部５２に伝達する。ホーン７５は、例えば、アルミニウム又はチタンのような金属材料により形成されている。

駆動部７４は、例えば、エアシリンダであり、ホーン７５はエアシリンダのピストンに上下動自在に取り付けられている。駆動部７４は、ホーン７５を溶着対象に向けて下方に駆動することで、所定の荷重で第一樹脂部５２にホーン７５を押し付ける。

コントローラ（制御部）８０は、超音波発生部７２及び駆動部７４を制御する。コントローラ８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及び入出力インターフェース等から構成される。ＲＯＭには、各種プログラム又はデータが格納されている。例えば、本実施形態のコントローラ８０は、超音波発生部７２及び駆動部７４を制御して、電極板３４の縁部３４ａに配置された第一樹脂部５２を、ホーン７５によって押圧した状態で、ホーン７５を介して第一樹脂部５２に超音波振動を付与する。次に、コントローラ８０は、超音波発生部７２及び駆動部７４を制御して、ホーン７５への超音波振動の付与を一度中断した後に再開し、その後、第一樹脂部５２への超音波振動の付与を停止する。

図３に示されるように、本実施形態の蓄電モジュール１２の製造方法は、凹凸形成工程Ｓ１と、溶着工程Ｓ２と、積層工程Ｓ３と、封止工程Ｓ４と、を含んでいる。そして、少なくとも一方の面３４ｂに凹凸が形成されている電極板３４の縁部３４ａに樹脂からなる第一樹脂部５２を溶着する溶着工程Ｓ２は、第一溶着工程Ｓ２１と、中断工程Ｓ２２と、第二溶着工程Ｓ２３と、を含んでいる。

凹凸形成工程Ｓ１は、電極板３４の一方の面３４ｂに凹凸を形成する。具体的には、縁部３４ａにおいて第一樹脂部５２が取り付けられる表面（一方の面３４ｂ）に凹凸が形成される。例えば、電極板３４の一方の面３４ｂが縁部３４ａにおいて電界メッキ処理されることにより凹凸が形成されてもよい。電極板３４の一方の面３４ｂに形成される凹凸の大きさは特に限定されないが、電極板３４の厚みが０．１μｍ〜１０００μｍであれば、凹凸の大きさは、０．１μｍ〜３０μｍに設定することができる。その後、電極板３４の一方の面３４ｂに正極活物質層が形成され、他方の面３４ｃに負極活物質層が形成される。すなわち、バイポーラ電極３２が形成される。

第一溶着工程Ｓ２１は、電極板３４の縁部３４ａに枠状に配置された第一樹脂部５２（図５（Ａ）参照）を、ホーン７５によって所定の荷重で押圧した状態で、ホーン７５を介して第一樹脂部５２に超音波振動を付与する（図５（Ｂ）参照）。具体的には、超音波発生部７２によって超音波振動を発生させて、ホーン７５を振動させる。続いて、駆動部７４によって第一樹脂部５２に向けてホーン７５を下方に移動させ、所定の荷重で第一樹脂部５２にホーン７５を押し付ける。ホーン７５は、超音波発生部７２において発生した超音波振動の振動エネルギーを第一樹脂部５２に伝達する。これにより、第一樹脂部５２と電極板３４との境界面では、摩擦による熱（摩擦熱）が発生し、第一樹脂部５２の温度が上昇する。この結果、第一樹脂部５２が溶融する。なお、駆動部７４による駆動のタイミング、超音波発生部７２による超音波振動発生のタイミングは、上述の内容に限定されない。

中断工程Ｓ２２は、第一溶着工程Ｓ２１の後に、ホーン７５への超音波振動の付与を中断する。本実施形態では、ホーン７５への超音波振動の付与を中断する際も、所定の荷重で第一樹脂部５２にホーン７５を押し付け続ける。

第二溶着工程Ｓ２３は、中断工程Ｓ２２の後に、ホーン７５への超音波振動の付与を再開し、更にホーン７５への超音波振動の付与を停止する。具体的には、第一樹脂部５２を加圧した状態で、超音波発生部７２による超音波振動の発生を再開させた後、超音波発生部７２による超音波振動の発生を停止させ、第一樹脂部５２の温度を低下させる。この結果、第一樹脂部５２は溶融状態（液体）から凝固状態（固体）に変化し、第一樹脂部５２が縁部３４ａに溶着される。なお、上記再開のタイミング（中断時間）は、例えば、溶融樹脂が凝固を開始するタイミングにする等、適宜設定することができる。

積層工程Ｓ３は、第一溶着工程Ｓ２１、中断工程Ｓ２２及び第二溶着工程Ｓ２３を経て形成された、電極板３４の縁部３４ａに第一樹脂部５２が配置されたユニットを積層する。

封止工程Ｓ４では、積層工程Ｓ３において積層された第一樹脂部５２の外側面５２ｓを覆う第二樹脂部５４を形成する。第二樹脂部５４は、例えば、射出成型時によって形成される。上述したような工程Ｓ１〜Ｓ４を経て、図２に示されるような蓄電モジュール１２が製造される。

以上説明したように、上記実施形態の蓄電モジュール１２の製造方法によれば、ホーン７５への超音波振動の供給の中断により凝固しようとする樹脂が超音波振動の供給の再開により再度溶融されるので、最初の凝固時に電極板３４との間に空洞が生じた場合であっても、その空洞に再度溶融した樹脂を充填させることができる。これにより、電極板３４に凹凸がある場合であっても、その凹凸に溶融状態にある樹脂が十分に入り込み、電極板３４と第一樹脂部５２との間に生じる空洞を抑制することができる。この結果、電極板３４と第一樹脂部５２とが強固に接合されるので、シール性を向上させることができる。

上記実施形態の蓄電モジュール１２の製造方法では、第一樹脂部５２、電極板３４の縁部３４ａに枠状に配置されるので、電解液が漏れ出る可能性のある電極板３４の縁部３４ａの全ての部分で電極板３４と第一樹脂部５２とが強固に接合されるので、シール性をより向上させることができる。

上記実施形態の蓄電モジュール１２の製造方法では、第一溶着工程Ｓ２１及び第二溶着工程Ｓ２３の前に、電極板３４の少なくとも一方の面３４ｂに凹凸を形成する凹凸形成工程Ｓ１を更に含んでいる。このため、凹凸がない電極板３４又は凹凸量が比較的小さな電極板３４に凹凸を形成することができるので、電極板３４と第一樹脂部５２との接合をより強固にすることができる。

具体的には、凹凸形成工程Ｓ１、電極板３４の一方の面３４ｂが電界メッキ処理により粗面化される。このように電極板３４が粗面化されている場合、溶融した第一樹脂部５２が粗面化により形成された凹部内に入り込み、アンカー効果が発揮される。この場合、凹部内に空気が残留し易くなるものの、上記蓄電モジュール１２の製造方法及び製造装置７０によれば、電極板３４側の凹凸に加圧した状態で溶融樹脂を凝固させることができるので、その凹凸に溶融状態にある樹脂が十分に入り込み易くなる。

電極板３４が粗面化されている場合について、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）を参照して詳細に説明する。図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示されるように、電極板３４の一方の面３４ｂが粗面化されることにより、複数の突起３４ｄが形成される。突起３４ｄは、例えば、基端側から先端側に向かって先太りとなる形状を有していてもよい。なお、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は模式図であって、突起３４ｄの形状及び密度等は特に限定されない。

図６（Ａ）には、超音波溶着前の第一樹脂部５２及び電極板３４が示されている。図６（Ｂ）には、従来の方法により、すなわち、第二溶着工程Ｓ２３がない製造方法（製造装置）により製造された蓄電モジュールにおける第一樹脂部５２及び電極板３４が示されている。この場合、複数の突起３４ｄ間に形成された凹部内に空洞が残留し、複数の空洞３４ｇが形成される。これに対して、本実施形態の製造方法により製造された蓄電モジュール１２では、最初の溶融樹脂の凝固時に突起３４ｄとの間に空洞が形成されたとしても、再度の超音波振動の付与により溶融した樹脂が当該空洞に入り込む。このため、電極板３４が粗面化されていても、空洞３４ｇの形成を抑制することができる。

以上、一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上記実施形態では、蓄電モジュール１２の製造装置７０として超音波溶着装置を用いて電極板３４と第一樹脂部５２とを溶着する例を挙げて説明したが、超音波溶着装置の代わりに熱溶着装置を用いてもよい。以下、蓄電モジュール１２の製造装置１７０として熱溶着装置について説明する。製造装置１７０は、熱によって第一樹脂部５２と電極板３４の縁部３４ａとを溶着させるための装置である。

図７示されるように、製造装置１７０は、定盤１７１と、熱発生部１７２と、加熱体（押圧部材）１７５と、駆動部１７４と、コントローラ１８０と、を備えている。定盤１７１は、加熱体１７５の先端と対向して配置されている。以下では、定盤１７１と加熱体１７５の対向方向を上下方向とする。

定盤１７１は、熱溶着の対象（溶着対象）となる電極板３４及び第一樹脂部５２が載置される載置面１７１ａを有している。熱発生部１７２は、熱を発生させる。熱発生部１７２は、例えば、ヒータである。加熱体１７５は、熱発生部１７２に連結され、熱発生部１７２において発生した熱を溶着対象である第一樹脂部５２に伝熱する。加熱体１７５は、例えば、で熱伝導性の良好な金属材料により形成されている。駆動部１７４は、例えば、エアシリンダであり、加熱体１７５はエアシリンダのピストンに上下動自在に取り付けられている。駆動部１７４は、加熱体１７５を溶着対象に向けて下方に駆動することで、所定の荷重で第一樹脂部５２に加熱体１７５を押し付ける。

コントローラ（制御部）１８０は、超音波発生部７２及び駆動部７４を制御する。コントローラ１８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及び入出力インターフェース等から構成される。ＲＯＭには、各種プログラム又はデータが格納されている。例えば、本実施形態のコントローラ１８０は、熱発生部１７２及び駆動部１７４を制御して、電極板３４の縁部３４ａに配置された第一樹脂部５２を、加熱体１７５によって押圧した状態で、加熱体１７５を介して第一樹脂部５２に熱を付与する。次に、コントローラ１８０は、熱発生部１７２及び駆動部１７４を制御して、加熱体１７５への熱の付与を一度中断した後に再開し、その後、第一樹脂部５２への熱の付与を停止する。

変形例の蓄電モジュール１２の製造方法も、上記実施形態と同様に、凹凸形成工程Ｓ１と、溶着工程Ｓ２と、積層工程Ｓ３と、封止工程Ｓ４と、を含んでいる。各工程については、溶着工程Ｓ２を除き、上記実施形態と同様である。ここでは、上記実施形態とは異なる溶着工程Ｓ２についてのみ説明し、他の工程について説明を省略する。溶着工程Ｓ２は、第一溶着工程Ｓ２１と、中断工程Ｓ２２と、第二溶着工程Ｓ２３と、を含んでいる。

第一溶着工程Ｓ２１は、電極板３４の縁部３４ａに枠状に配置された第一樹脂部５２（図５（Ａ）参照）を、加熱体１７５によって所定の荷重で押圧した状態で、加熱体１７５を介して第一樹脂部５２に熱を付与する（図５（Ｂ）参照）。具体的には、熱発生部１７２によって熱を発生させて、加熱体１７５にその熱を伝熱させる。続いて、駆動部１７４によって第一樹脂部５２に向けて加熱体１７５を下方に移動させ、所定の荷重で第一樹脂部５２に加熱体１７５を押し付ける。加熱体１７５は、熱発生部１７２において発生した熱エネルギーを第一樹脂部５２に伝達する。これにより、第一樹脂部５２の温度が上昇し、第一樹脂部５２が溶融する。なお、駆動部１７４による駆動のタイミング、熱発生部１７２による熱エネルギー発生のタイミングは、上述の内容に限定されない。

中断工程Ｓ２２は、第一溶着工程Ｓ２１の後に、加熱体１７５への熱エネルギーの付与を中断する。本実施形態では、加熱体１７５への熱の付与を中断する際も、所定の荷重で第一樹脂部５２に加熱体１７５を押し付け続ける。

第二溶着工程Ｓ２３は、中断工程Ｓ２２の後に、加熱体１７５への熱の付与を再開し、更に加熱体１７５への熱の付与を停止する。具体的には、第一樹脂部５２を加圧した状態で、熱発生部１７２による熱の発生を再開させた後、熱発生部１７２による熱の発生を停止させ、第一樹脂部５２の温度を低下させる。この結果、第一樹脂部５２は溶融状態（液体）から凝固状態（固体）に変化し、第一樹脂部５２が縁部３４ａに溶着される。なお、再開のタイミング（中断時間）は、上記実施形態と同様に、例えば、溶融樹脂が凝固を開始するタイミングにする等、適宜設定することができる。

変形例の蓄電モジュール１２の製造方法によれば、加熱体１７５の熱の供給の中断により凝固しようとする樹脂が熱の供給の再開により再度溶融されるので、最初の凝固時に電極板３４との間に空洞が生じた場合であっても、その空洞に再度溶融した樹脂を充填させることができる。これにより、電極板３４に凹凸がある場合であっても、その凹凸に溶融状態にある樹脂が十分に入り込み、電極板３４と第一樹脂部５２との間に生じる空洞を抑制することができる。この結果、電極板３４と第一樹脂部５２とが強固に接合されるので、シール性を向上させることができる。

また、超音波溶着装置の代わりにレーザ溶着装置を用いてもよい。この場合であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

上記実施形態又は変形例では、電極板３４の一方の面３４ｂに凹凸を形成した例を挙げて説明したが、他方の面３４ｃ又は両方の面３４ｂ，３４ｃに、凹凸形成工程において凹凸形成してもよいし、凹凸が形成された電極板３４を準備してもよい。また、この場合、他方の面３４ｃにおいて第一樹脂部５２を溶着してもよいし、両方の面３４ｂ，３４ｃにおいて第一樹脂部５２を溶着してもよい。

上記実施形態又は変形例では、電極板３４の少なくとも一方の面３４ｂに凹凸を形成する工程を含む例を挙げて説明したが、凹凸形成工程Ｓ１によって形成される大きさと同等の凹凸が形成された電極板を準備し（準備工程Ｓ１）、準備された電極板に樹脂部材を溶着してもよい。

１０…蓄電装置、１２…蓄電モジュール、３２…バイポーラ電極、３４…電極板（金属箔）、３４ａ…縁部、３６…正極、３８…負極、４０…セパレータ、５０…枠体、５２…第一樹脂部（樹脂部材）、５４…第二樹脂部、７０…製造装置（超音波溶着装置）、７２…超音波発生部、７４…駆動部、７５…ホーン（押圧部材）、８０…コントローラ（制御部）、１７０…製造装置、１７２…熱発生部、１７４…駆動部、１７５…加熱体（押圧部材）、１８０…コントローラ（制御部）、Ｓ１…凹凸形成工程、Ｓ２…溶着工程、Ｓ２１…第一溶着工程、Ｓ２２…中断工程、Ｓ２３…第二溶着工程。

Claims (7)

1. 少なくとも一方の面に凹凸が形成されている金属箔の縁部に樹脂部材を溶着する溶着工程を含む蓄電モジュールの製造方法であって、
   前記溶着工程は、
   前記金属箔の縁部に配置された樹脂部材を、押圧部材によって押圧した状態で、前記押圧部材を介して前記樹脂部材にエネルギーを付与する第一溶着工程と、
   前記第一溶着工程の後に、前記押圧部材へのエネルギーの付与を中断する中断工程と、
   前記中断工程の後に、前記押圧部材へのエネルギーの付与を再開し、更に前記押圧部材へのエネルギーの付与を停止する第二溶着工程と、を含む、蓄電モジュールの製造方法。
2. 前記エネルギーは、超音波振動であり、前記第一溶着工程、前記中断工程及び前記第二溶着工程では、超音波溶着装置が用いられる、請求項１記載の蓄電モジュールの製造方法。
3. 前記エネルギーは、熱であり、前記第一溶着工程、前記中断工程及び前記第二溶着工程では、熱溶着装置が用いられる、請求項１記載の蓄電モジュールの製造方法。
4. 前記エネルギーは、レーザであり、前記第一溶着工程、前記中断工程及び前記第二溶着工程では、レーザ溶着装置が用いられる、請求項１記載の蓄電モジュールの製造方法。
5. 前記樹脂部材は、前記金属箔の縁部に枠状に配置される、請求項１〜４の何れか一項記載の蓄電モジュールの製造方法。
6. 前記第一溶着工程及び前記第二溶着工程の前に、前記金属箔の少なくとも一方の面に凹凸を形成する凹凸形成工程を更に含む、請求項１〜５の何れか一項記載の蓄電モジュールの製造方法。
7. 少なくとも一方の面に凹凸が形成されている金属箔の縁部に樹脂部材を溶着する蓄電モジュールの製造装置であって、
   超音波振動を発生させる超音波発生部と、
   前記超音波発生部によって発生した前記超音波振動を前記樹脂部材に押しつけた状態で前記樹脂部材に伝達するホーンと、
   前記縁部に重ねて配置された前記樹脂部に離接可能に前記ホーンを駆動する駆動部と、
   前記超音波発生部及び前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記金属箔の縁部に配置された樹脂部材を、前記ホーンによって押圧した状態で、前記ホーンを介して前記樹脂部材に超音波振動を付与し、前記ホーンへの前記超音波振動の付与を一度中断した後、前記ホーンへの超音波振動の付与を再開し、更に前記ホーンへのエネルギーの付与を停止するように、前記超音波発生部及び前記駆動部を制御する、蓄電モジュールの製造装置。

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