JP2019192543A - Power storage module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電モジュールに関する。 The present invention relates to a power storage module.
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る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。積層体の側面には、積層方向に隣り合うバイポーラ電極間を封止する封止体が設けられており、バイポーラ電極間に形成された内部空間に電解液が収容されている。 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. A sealing body that seals between bipolar electrodes adjacent to each other in the stacking direction is provided on a side surface of the stacked body, and an electrolytic solution is accommodated in an internal space formed between the bipolar electrodes.
上述したような蓄電モジュールでは、積層体における積層方向の一端に、内面に負極が形成された電極板からなる負極終端電極が配置されている。この負極終端電極の電極板の縁部についても封止体によって封止されているが、電解液がアルカリ溶液からなる場合、いわゆるアルカリクリープ現象により、電解液が負極終端電極の電極板の表面を伝わり、封止体と当該電極板との間を通って当該電極板の外面側に滲み出ることがある。電解液が外面側に漏れ出て拡散すると、例えば負極終端電極に隣接して配置された導電板の腐食や、負極終端電極と拘束部材との短絡などが生じるおそれがあり、信頼性の観点から好ましくない。 In the power storage module as described above, a negative electrode termination electrode composed of an electrode plate having a negative electrode formed on the inner surface is disposed at one end in the stacking direction of the stacked body. The edge of the electrode plate of the negative electrode termination electrode is also sealed with a sealing body. However, when the electrolyte solution is made of an alkaline solution, the electrolyte solution covers the surface of the electrode plate of the negative electrode termination electrode due to a so-called alkali creep phenomenon. It may be transmitted to the outer surface side of the electrode plate through the sealing body and the electrode plate. If the electrolyte leaks to the outer surface side and diffuses, for example, corrosion of the conductive plate disposed adjacent to the negative electrode termination electrode or a short circuit between the negative electrode termination electrode and the restraining member may occur. It is not preferable.
そこで、本発明は、信頼性の向上が図られた蓄電モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power storage module with improved reliability.
本発明に係る蓄電モジュールは、第1方向に沿って積層された複数の電極を含む積層体と、第1方向における積層体の一端に設けられた金属板と、電極の周縁部に溶着され、隣り合う電極の間に内部空間を形成すると共に内部空間を封止するための第1封止部と、内部空間に収容されたアルカリ溶液からなる電解液と、を備え、電極は、複数のバイポーラ電極と負極終端電極とを含み、バイポーラ電極は、第1面及び第1面の反対の第2面を含む電極板と、第1面に設けられた正極と、第2面に設けられた負極と、を含み、負極終端電極は、電極板と第2面に設けられた負極とを含み、第2面が積層体の内側になるように、第1方向の積層体の一端においてバイポーラ電極と金属板との間に配置されており、金属板は、負極終端電極の第1面に対向する第3面と第3面と反対の第4面とを含み、第1封止部は、負極終端電極の第1面の周縁部及び金属板の第3面の周縁部に溶着された第1樹脂部と、金属板の第4面の周縁部及び第1樹脂部に溶着された第2樹脂部と、を含み、第1面、第3面、及び、第4面は、周縁部において粗面化されており、負極終端電極の第1面における周縁部から内側に延びるエリア、及び/又は、第4面における周縁部から内側に延びるエリアには、吸液部材が配置されている。 The power storage module according to the present invention is welded to a laminated body including a plurality of electrodes laminated along a first direction, a metal plate provided at one end of the laminated body in the first direction, and a peripheral portion of the electrodes, An electrode is provided with a first sealing portion for forming an internal space between adjacent electrodes and sealing the internal space, and an electrolytic solution made of an alkaline solution accommodated in the internal space. The bipolar electrode includes an electrode plate including a first surface and a second surface opposite to the first surface, a positive electrode provided on the first surface, and a negative electrode provided on the second surface. The negative electrode termination electrode includes an electrode plate and a negative electrode provided on the second surface, and a bipolar electrode at one end of the stack in the first direction so that the second surface is inside the stack. It is arrange | positioned between metal plates, and a metal plate is the 1st surface of a negative electrode termination electrode The first sealing portion is welded to the peripheral portion of the first surface of the negative electrode termination electrode and the peripheral portion of the third surface of the metal plate, including an opposing third surface and a fourth surface opposite to the third surface. A first resin portion, a peripheral portion of the fourth surface of the metal plate, and a second resin portion welded to the first resin portion, wherein the first surface, the third surface, and the fourth surface are peripheral portions. The liquid absorbing member is disposed in an area extending inward from the peripheral edge of the first surface of the negative electrode termination electrode and / or an area extending inward from the peripheral edge of the fourth surface. .
この蓄電モジュールにおいては、積層体の電極の間には、第1封止部によって電解液を収容する内部空間が形成されている。また、積層体の一端には、複数の電極のうち、電極板の第2面が積層体の内側になるように負極終端電極が配置されている。負極終端電極における積層体の外側に臨む第1面には、第1封止部としての第1樹脂部が溶着されている。一方、積層体の一端には、金属板が設けられている。これにより、負極終端電極は、電極のうちのバイポーラ電極とこの金属板と間に配置されることになる。すなわち、負極終端電極のさらに外側に金属板が設けられることになる。また、金属板は、負極終端電極の第1面に対向する第3面の周縁部において、負極終端電極の第1面に溶着された第1樹脂部に溶着されている。さらに、金属板の第4面の周縁部は、第1封止部としての第2樹脂部に溶着されている。そして、第1面における周縁部から内側に延びるエリア、及び/又は、第4面における周縁部から内側に延びるエリアには、吸液部材が配置されている。 In this power storage module, an internal space for accommodating the electrolytic solution is formed between the electrodes of the laminated body by the first sealing portion. Moreover, the negative electrode termination electrode is arrange | positioned so that the 2nd surface of an electrode plate may become the inner side of a laminated body among the some electrodes at the end of a laminated body. A first resin portion as a first sealing portion is welded to the first surface of the negative electrode termination electrode facing the outside of the laminate. On the other hand, a metal plate is provided at one end of the laminate. Thus, the negative electrode termination electrode is disposed between the bipolar electrode of the electrodes and the metal plate. That is, a metal plate is provided further outside the negative electrode termination electrode. The metal plate is welded to the first resin portion welded to the first surface of the negative electrode termination electrode at the periphery of the third surface facing the first surface of the negative electrode termination electrode. Furthermore, the peripheral part of the 4th surface of a metal plate is welded to the 2nd resin part as a 1st sealing part. And the liquid absorption member is arrange | positioned in the area extended inward from the peripheral part in the 1st surface and / or the area extended inward from the peripheral part in the 4th surface.
このような構成とすることにより、次のような効果が得られる。すなわち、第1の効果として、第1樹脂部と比較して剛性の高い金属板が負極終端電極の第1面上の第1樹脂部に溶着されることにより、第1樹脂部と負極終端電極の第1面とが引きはがされるように第1樹脂部が変形することが抑制される。また、第2の効果として、負極終端電極の外側にさらに金属板が設けられることにより、電極間の内部空間への外部からの水分の侵入が抑制される。さらに、第3の効果として、負極終端電極から外部に通じる経路上において、負極終端電極の第1面と第1樹脂部との溶着箇所、金属板の第3面と第1樹脂部との溶着箇所、及び、金属板の第4面と第2樹脂部との溶着箇所の少なくとも3段階のシールが形成される。 By adopting such a configuration, the following effects can be obtained. That is, as a first effect, the first resin portion and the negative electrode termination electrode are obtained by welding a metal plate having higher rigidity than the first resin portion to the first resin portion on the first surface of the negative electrode termination electrode. The first resin portion is prevented from being deformed such that the first surface is peeled off. In addition, as a second effect, since a metal plate is further provided outside the negative terminal electrode, entry of moisture from the outside into the internal space between the electrodes is suppressed. Further, as a third effect, on the path leading from the negative electrode termination electrode to the outside, the welding location between the first surface of the negative electrode termination electrode and the first resin portion, the welding of the third surface of the metal plate and the first resin portion. The seal | sticker of at least 3 steps | paragraphs of a location and the welding location of the 4th surface and 2nd resin part of a metal plate is formed.
第1の効果によって、第1樹脂部と負極終端電極の第1面との間において、アルカリクリープによる電解液の漏液の経路となり得る隙間が生じることが抑制される。また、第2の効果によって、アルカリクリープの加速条件となる外部の湿度の影響が抑制される。また、第3の効果によって、多段階のシールにより漏液速度が低減される。さらに、第4の効果として、負極終端電極の第1面における周縁部から内側に延びるエリア、及び/又は、金属板の第4面における周縁部から内側に延びるエリアに、吸液部材が配置されることにより、仮に、電解液が各段階のシールを越えたとしても、当該電解液が吸液部材により吸収される。この蓄電モジュールによれば、これらの効果が複合的に得られる結果、アルカリクリープによる漏液が確実に抑制され、信頼性が向上される。 Due to the first effect, it is possible to suppress a gap between the first resin portion and the first surface of the negative electrode termination electrode from being generated as a path for electrolyte leakage due to alkali creep. Moreover, the influence of the external humidity used as the acceleration condition of alkali creep is suppressed by the 2nd effect. In addition, due to the third effect, the liquid leakage rate is reduced by multi-stage sealing. Further, as a fourth effect, the liquid absorbing member is disposed in an area extending inward from the peripheral portion on the first surface of the negative electrode termination electrode and / or in an area extending inward from the peripheral portion on the fourth surface of the metal plate. Thus, even if the electrolytic solution exceeds the seal at each stage, the electrolytic solution is absorbed by the liquid absorbing member. According to this power storage module, these effects are obtained in combination, and as a result, leakage due to alkali creep is reliably suppressed and reliability is improved.
本発明に係る蓄電モジュールにおいては、第3面は、第1樹脂部を介して第1面から離間しており周縁部に対応する環状の外側エリアと、外側エリアよりも内側に位置し第1面に接触された内側エリアと、外側エリアと内側エリアとの間であって内側エリアに向かうにつれて第1面に近接するように傾斜した中間エリアと、を含み、第1樹脂部、第1面、及び、中間エリアは、余剰空間を形成しており、吸液部材は、余剰空間に配置されていてもよい。この場合、電解液が、負極終端電極と金属板との接触箇所(内側エリア)に至ることが抑制される。よって、当該蓄電モジュールにおける導電経路上に電解液が介在されることが抑制され、接触抵抗の増加が避けられる。 In the power storage module according to the present invention, the third surface is spaced apart from the first surface via the first resin portion, and is located on the inner side of the annular outer area corresponding to the peripheral portion and the outer area. An inner area that is in contact with the surface, and an intermediate area that is between the outer area and the inner area and that is inclined so as to approach the first surface toward the inner area, the first resin portion, the first surface The intermediate area forms a surplus space, and the liquid absorbing member may be arranged in the surplus space. In this case, it is suppressed that electrolyte solution reaches the contact location (inner area) of a negative electrode termination electrode and a metal plate. Therefore, it is suppressed that electrolyte solution interposes on the conductive path in the said electrical storage module, and the increase in contact resistance is avoided.
本発明に係る蓄電モジュールにおいては、吸液部材は、余剰空間に充填されていてもよい。この場合、電解液を確実に吸収できる。 In the power storage module according to the present invention, the liquid absorbing member may be filled in an excess space. In this case, the electrolytic solution can be reliably absorbed.
本発明に係る蓄電モジュールにおいては、吸液部材は、余剰空間の一部に配置されていてもよい。この場合、吸着部材のコストが抑えられる。 In the power storage module according to the present invention, the liquid absorbing member may be disposed in a part of the surplus space. In this case, the cost of the adsorption member can be suppressed.
本発明に係る蓄電モジュールにおいては、吸液部材は、織布又は不織布であってもよい。この場合、吸着部材の材料として、例えば粒子状の材料を用いる場合と比較して、吸着部材をハンドリングしやすくなる。 In the power storage module according to the present invention, the liquid absorbing member may be a woven fabric or a non-woven fabric. In this case, it becomes easier to handle the adsorbing member as compared with a case where, for example, a particulate material is used as the adsorbing member material.
本発明によれば、信頼性の向上が図られた蓄電モジュールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electrical storage module by which the improvement of reliability was achieved can be provided.
以下、図面を参照して蓄電モジュールの一実施形態について説明する。なお、図面の説明においては、同一の要素同士、或いは、相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。 Hereinafter, an embodiment of a power storage module will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements or corresponding elements may be denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions may be omitted.
図1は、蓄電装置の一実施形態を示す概略断面図である。図1に示される蓄電装置1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1は、積層された複数の蓄電モジュール4を含むモジュール積層体2と、モジュール積層体2に対してその積層方向に拘束荷重を付加する拘束部材3とを備えている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a power storage device. The power storage device 1 shown in FIG. 1 is used as a battery for various vehicles such as forklifts, hybrid vehicles, and electric vehicles. The power storage device 1 includes a
モジュール積層体2は、複数(ここでは3つ)の蓄電モジュール4と、複数(ここでは4つ)の導電板5と、を含む。蓄電モジュール4は、バイポーラ電池であり、積層方向から見て矩形状をなしている。蓄電モジュール4は、例えば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、又は電気二重層キャパシタである。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。
The
積層方向に互いに隣り合う蓄電モジュール4同士は、導電板5を介して電気的に接続されている。導電板5は、積層方向に互いに隣り合う蓄電モジュール4間と、積層端に位置する蓄電モジュール4の外側と、にそれぞれ配置されている。積層端に位置する蓄電モジュール4の外側に配置された一方の導電板5には、正極端子6が接続されている。積層端に位置する蓄電モジュール4の外側に配置された他方の導電板5には、負極端子7が接続されている。正極端子6及び負極端子7は、例えば導電板5の縁部から積層方向に交差する方向に引き出されている。正極端子6及び負極端子7により、蓄電装置1の充放電が実施される。
The
導電板5の内部には、空気等の冷媒を流通させる複数の流路5aが設けられている。流路5aは、例えば、積層方向と、正極端子6及び負極端子7の引き出し方向と、にそれぞれ交差(直交)する方向に沿って延在している。導電板5は、蓄電モジュール4同士を電気的に接続する接続部材としての機能のほか、これらの流路5aに冷媒を流通させることにより、蓄電モジュール4で発生した熱を放熱する放熱板としての機能を併せ持つ。なお、図1の例では、積層方向から見た導電板5の面積は、蓄電モジュール4の面積よりも小さいが、放熱性の向上の観点から、導電板5の面積は、蓄電モジュール4の面積と同じであってもよく、蓄電モジュール4の面積よりも大きくてもよい。
Inside the
拘束部材3は、モジュール積層体2を積層方向に挟む一対のエンドプレート8と、エンドプレート8同士を締結する締結ボルト9及びナット10と、によって構成されている。エンドプレート8は、積層方向から見た蓄電モジュール4及び導電板5の面積よりも一回り大きい面積を有する矩形の金属板である。エンドプレート8の内側面(モジュール積層体2側の面)には、電気絶縁性を有するフィルムFが設けられている。フィルムFにより、エンドプレート8と導電板5との間が絶縁されている。
The restraining member 3 includes a pair of
エンドプレート8の縁部には、モジュール積層体2よりも外側となる位置に挿通孔8aが設けられている。締結ボルト9は、一方のエンドプレート8の挿通孔8aから他方のエンドプレート8の挿通孔8aに向かって通され、他方のエンドプレート8の挿通孔8aから突出した締結ボルト9の先端部分には、ナット10が螺合されている。これにより、蓄電モジュール4及び導電板5がエンドプレート8によって挟持されてモジュール積層体2としてユニット化されると共に、モジュール積層体2に対して積層方向に拘束荷重が付加される。
An
次に、蓄電モジュール4の構成について詳細に説明する。図2は、図1に示された蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。図3は、図2の部分拡大図である。図2,3に示されるように、蓄電モジュール4は、電極積層体(積層体)11と、電極積層体11を封止する樹脂製の封止体12と、を備えている。電極積層体11は、セパレータ13を介して、積層方向D(第1方向)に沿って積層された複数の電極(複数のバイポーラ電極14、単一の負極終端電極(電極)18、及び、単一の正極終端電極19)を含む。ここでは、電極積層体11の積層方向Dはモジュール積層体2の積層方向と一致している。電極積層体11は、積層方向Dに延びる側面11aを有している。
Next, the configuration of the
バイポーラ電極14は、第1面15a及び第1面15aの反対の第2面15bを含む電極板15、第1面15aに設けられた正極16、第2面15bに設けられた負極17を含んでいる。正極16は、正極活物質が電極板15に塗工されることにより形成される正極活物質層である。負極17は、負極活物質が電極板15に塗工されることにより形成される負極活物質層である。電極積層体11において、一のバイポーラ電極14の正極16は、セパレータ13を挟んで積層方向Dに隣り合う別のバイポーラ電極14の負極17と対向している。電極積層体11において、一のバイポーラ電極14の負極17は、セパレータ13を挟んで積層方向Dに隣り合うさらに別のバイポーラ電極14の正極16と対向している。
The
負極終端電極18は、電極板15、及び電極板15の第2面15bに設けられた負極17を含んでいる。負極終端電極18は、その第2面15bが電極積層体11の内側(積層方向Dについての中心側)になるように、積層方向Dの一端に配置されている。負極終端電極18の負極17は、セパレータ13を介して、積層方向Dの一端のバイポーラ電極14の正極16と対向している。正極終端電極19は、電極板15、及び電極板15の第1面15aに設けられた正極16を含んでいる。正極終端電極19は、その第1面15aが電極積層体11の内側になるように、積層方向Dの他端に配置されている。正極終端電極19の正極16は、セパレータ13を介して、積層方向Dの他端のバイポーラ電極14の負極17と対向している。
The negative
負極終端電極18の電極板15の第1面15aは、電極積層体11の外側に臨む面である。負極終端電極18の第1面15aには、後述する金属板50を介して、導電板5が電気的に接続されている。また、正極終端電極19の電極板15の第2面15bには、蓄電モジュール4に隣接する別の導電板5が接触している。拘束部材3からの拘束荷重は、導電板5を介して負極終端電極18及び正極終端電極19から電極積層体11に付加される。すなわち、導電板5は、積層方向Dに沿って電極積層体11に拘束荷重を付加する拘束部材でもある。
The
電極板15は、例えば、ニッケル又はニッケルメッキ鋼板といった金属からなる。一例として、電極板15は、ニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板15の周縁部(バイポーラ電極14、負極終端電極18、及び、正極終端電極19の周縁部)15cは、矩形枠状をなし、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いる。正極16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17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。本実施形態では、電極板15の第2面15bにおける負極17の形成領域は、電極板15の第1面15aにおける正極16の形成領域に対して一回り大きくなっている。
The
セパレータ13は、例えばシート状に形成されている。セパレータ13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、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又は不織布等が例示される。セパレータ13は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。なお、セパレータ13は、シート状に限られず、袋状のものを用いてもよい。
The
封止体12は、例えば絶縁性の樹脂によって、全体として矩形の筒状に形成されている。封止体12は、周縁部15cを包囲するように電極積層体11の側面11aに設けられている。封止体12は、側面11aにおいて周縁部15cを保持している。封止体12は、周縁部15cに溶着された複数の第1封止部21と、側面11aに沿って第1封止部21を外側から包囲するように第1封止部21に接合された単一の第2封止部22と、を有している。
The sealing
第1封止部21は、積層方向Dから見て、矩形環状をなし、周縁部15cの全周にわたって連続的に設けられている。第1封止部21は、電極板15の第1面15aに溶着されて気密に接合されている。第1封止部21は、例えば超音波又は熱によって溶着されている。第1封止部21は所定の厚さ(積層方向Dの長さ)を有するフィルムである。電極板15の端面は、第1封止部21から露出している。第1封止部21の内側の一部は、積層方向Dに互いに隣り合う電極板15の周縁部15c同士の間に位置しており、外側の一部は、電極板15から外側に張り出している。第1封止部21は、当該外側の一部において第2封止部22に埋設されている。積層方向Dに沿って互いに隣り合う第1封止部21同士は、互いに離間している。第1封止部21は、負極終端電極18の第1面15aに溶着された第1樹脂部21Aを含む。ここでは、第1封止部21のうちの1つが第1樹脂部21Aである。
The
第2封止部22は、電極積層体11及び第1封止部21の外側に設けられ、蓄電モジュール4の外壁(筐体)を構成している。第2封止部22は、例えば樹脂の射出成型によって形成され、積層方向Dに沿って電極積層体11の全長にわたって延在している。第2封止部22は、積層方向Dを軸方向として延在する筒状(環状)を呈している。第2封止部22は、例えば、射出成型時の熱によって第1封止部21の外表面に溶着(接合)されている。
The
第2封止部22は、第1封止部21と共に、積層方向Dに沿って互いに隣り合うバイポーラ電極14の間、積層方向Dに沿って互いに隣り合う負極終端電極18とバイポーラ電極14との間、及び、積層方向Dに沿って互いに隣り合う正極終端電極19とバイポーラ電極14との間をそれぞれ封止している。これにより、バイポーラ電極14の間、負極終端電極18とバイポーラ電極14との間、及び、正極終端電極19とバイポーラ電極14との間には、それぞれ気密に仕切られた内部空間Vが形成されている。すなわち、第1封止部21及び第2封止部22は、隣り合う電極の間に内部空間Vを形成すると共に内部空間Vを封止するためのものである。この内部空間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。電解液は、セパレータ13、正極16及び負極17内に含浸されている。
The
ここで、蓄電モジュール4は、金属板50と第2樹脂部51とを備える。金属板50は、積層方向Dにおける電極積層体11の一端(負極終端電極18側の端部)に設けられている。金属板50は、負極終端電極18の第1面15aに対向する第3面50aと、第3面50aの反対の第4面50bと、を含む。金属板50の第4面50bは、導電板5に接触している。金属板50は、積層方向Dに沿って電極と共に積層されている。これにより、負極終端電極18は、積層方向Dに沿って金属板50とバイポーラ電極14との間に配置されることになる。換言すれば、蓄電モジュール4においては、負極終端電極18のさらに外側に金属板50が設けられることになる。
Here, the
金属板50は、第1樹脂部21Aに溶着されると共に負極終端電極18の第1面15aに接触している。より具体的には、金属板50は、第1樹脂部21A及び第1面15a上に配置されて第1樹脂部21Aに溶着された矩形環状の被溶着部52と、被溶着部52の内側において被溶着部52よりも負極終端電極18の第1面15a側に位置して(窪んで)第1面15aに接触された矩形状の被接触部53と、を含む。被溶着部52と被接触部53とは互いに連続している。
The
金属板50と負極終端電極18との間(第3面50aと第1面15aとの間)には、第1樹脂部21Aの厚さ(積層方向Dに沿った長さ)に相当する余剰空間VAが形成され得るが、金属板50が被接触部53において負極終端電極18側に窪んでいることから、この余剰空間VAが狭く制限されている。なお、金属板50は、任意の金属により構成することができるが、一例として電極板15と同一のものとすることができる。すなわち、一例として金属板50は電極板15である。この場合、金属板50は、活物質層が形成されていない金属箔(未塗工箔)である。
Between the
第2樹脂部51は、積層方向Dからみて第1樹脂部21Aと略同一の形状を呈している。すなわち、第2樹脂部51は、矩形環状であり、また、所定の厚さを有するフィルムである。第2樹脂部51は、金属板50の第4面50bの周縁部から第1樹脂部21Aにわたって延在して配置されている。第2樹脂部51は、第4面50b及び第1樹脂部21Aに溶着されている。第2封止部22は、複数の第1封止部21及びこの第2樹脂部51を外側から包囲するように第1封止部21及び第2樹脂部51に接合されている。第2封止部22は、積層方向Dからみて金属板50及び第2樹脂部51に重複する重複部22Aを含むと共に、重複部22Aにおいて第2樹脂部51に溶着されている。
The
第1封止部21(第1樹脂部21A)、第2封止部22、及び、第2樹脂部51は、例えば、絶縁性の樹脂であって、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)等から構成され得る。
The first sealing part 21 (
第1面15a、第3面50a、及び、第4面50bには、第1樹脂部21A又は第2樹脂部51に溶着されるエリアが形成される。具体的には、積層方向Dからみたとき、第1面15aにおける第1樹脂部21Aに重複するエリアA1、及び、第3面50aにおける第1樹脂部21Aに重複するエリアA2は、第1樹脂部21Aに溶着されるエリアである。また、積層方向Dからみて、第4面50bにおける第2樹脂部51に重複するエリアA3は、第2樹脂部51に溶着されるエリアである。エリアA1〜A3は、矩形環状である。少なくともこれらのエリアA1〜A3は、粗面化されている。ここでは、第1面15a、第3面50a、及び、第4面50bの全体が粗面化されている。
An area welded to the
さらに、第3面50aは、エリアA4,A5を含む。エリアA2は、金属板50の周縁部に対応する環状の外側エリアである。エリアA5は、エリアA2よりも内側に位置する内側エリアであって、第1面15aに接触されている。エリアA4は、エリアA2とエリアA5との間の中間エリアであって、エリアA5に向かうにつれて第1面15aに近接するように傾斜している。余剰空間VAは、第1樹脂部21A、第1面15a、及び、エリアA4によって形成されている。
Furthermore, the
ここでは、第1面15a、第3面50a、及び、第4面50bの全面が、例えば、電解メッキ処理で複数の突起が形成されることにより粗面化されている。これにより、第1面15a、第3面50a、及び、第4面50bにおける第1樹脂部21A又は第2樹脂部51との接合界面では、溶融状態の第1樹脂部21A又は第2樹脂部51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。これにより、互いの結合力を向上させることができる。粗面化の際に形成される突起は、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る。これにより、互いに隣接する突起の間の断面形状がアンダーカット形状となり、アンカー効果が生じ易い。
Here, the entire surfaces of the
ここで、蓄電モジュール4は、電解液を吸収するための吸液部材60をさらに有している。吸液部材60は、負極終端電極18の第1面15aにおける周縁部15cから内側に延びるエリア(エリアA4に対向するエリア)A6、及び/又は、金属板50の第4面50bにおける周縁部から内側に延びるエリアA7に配置されている。ここでは、吸液部材60は、エリアA6上において余剰空間VAに配置されている。吸液部材60は、余剰空間VAに充填されていてもよいが、ここでは、余剰空間VAの一部に配置されている。吸液部材60は、例えば不織布によってシート状に形成されている。この不織布を構成する材料としては、ポリオレフィンなどが例示される。不織布には、吸水性を向上するために、プラズマ処理が施されていてもよい。吸液部材60の厚さ(積層方向Dに沿っての長さ)は、例えば数百μm程度である。吸液部材60は、例えば積層方向Dから見て矩形環状をなしており、導電板5が配置されるエリア(エリアA5に重複するエリア)を包囲している。なお、吸液部材60は織布であってもよい。
Here, the
引き続いて、蓄電装置1の製造方法の一例について説明する。この方法では、まず、上記の蓄電モジュール4を製造する。蓄電モジュール4の製造方法は、一次成形工程と、積層工程と、二次成形工程と、注入工程と、を備える。一次成形工程では、所定数のバイポーラ電極14と負極終端電極18及び正極終端電極19を用意し、それぞれの電極板15の周縁部15cの第1面15aに第1封止部21を溶着する。また、金属板50を用意し、その第4面50bに第2樹脂部51を溶着する。
Then, an example of the manufacturing method of the electrical storage apparatus 1 is demonstrated. In this method, first, the above-described
積層工程では、第1封止部21が電極板15の周縁部15c同士の間に配置されるようにセパレータ13を介してバイポーラ電極14、負極終端電極18、及び正極終端電極19を積層することにより、電極積層体11を形成する。また、第1樹脂部21A上に第2樹脂部51が配置されるように、金属板50を電極積層体11の一端に配置する。二次成形工程では、射出成形の金型(不図示)内に電極積層体11及び金属板50を配置した後、金型内に溶融樹脂を射出することにより、第1封止部21及び第2樹脂部51を包囲するように第2封止部22を形成する。これにより、電極積層体11の側面11aに封止体12が形成される。注入工程では、二次成形工程の後、バイポーラ電極14,14間の内部空間Vに電解液を注入する。これにより、蓄電モジュール4が得られる。
In the laminating step, the
続いて、蓄電モジュール4の作用・効果について説明する。図4は、比較例に係る蓄電モジュールの一部拡大断面図である。図4に示される例では、金属板50が設けられていない。このため、例えば、内圧の上昇に伴って負極終端電極18の電極板15に荷重が付加されると、当該電極板15に溶着された第1樹脂部21Aが変形するおそれがある。この場合、第1樹脂部21Aと電極板15との間に隙間が生じ、当該隙間を介して電解液Lの漏液が生じるおそれがある。
Then, the effect | action and effect of the
蓄電モジュールでは、いわゆるアルカリクリープ現象により、電解液Lが負極終端電極18の電極板15上を伝わり、第1樹脂部21Aと電極板15との間の隙間を通って電極板15の第1面15a側に滲み出ることがある。図4には、アルカリクリープ現象における電解液Lの移動経路が矢印Aで示されている。このアルカリクリープ現象は、電気化学的な要因と流体現象等により、蓄電装置の充電時及び放電時並びに無負荷時において生じ得る。アルカリクリープ現象は、負極電位、水分、及び電解液Lの通り道がそれぞれ存在することにより生じる。
In the power storage module, the electrolyte solution L is transmitted on the
これに対して、蓄電モジュール4においては、電極積層体11の電極の間には、第1封止部21によって電解液を収容する内部空間Vが形成されている。また、電極積層体11の一端には、複数の電極のうち、電極板15の第2面15bが電極積層体11の内側になるように負極終端電極18が配置されている。負極終端電極18における電極積層体11の外側に臨む第1面15aには、第1封止部21としての第1樹脂部21Aが溶着されている。一方、電極積層体11の一端には、金属板50が設けられている。これにより、負極終端電極18は、電極のうちのバイポーラ電極14とこの金属板50と間に配置されることになる。すなわち、負極終端電極18のさらに外側に金属板50が設けられることになる。また、金属板50は、負極終端電極18の第1面15aに対向する第3面50aの周縁部において、負極終端電極18の第1面15aに溶着された第1樹脂部21Aに溶着されている。さらに、金属板50の第4面50bの周縁部は、第1封止部21としての第2樹脂部51に溶着されている。そして、第1面15aにおける周縁部から内側に延びるエリアA6、及び/又は、第4面50bにおける周縁部から内側に延びるエリアA7には、吸液部材60が配置されている。
On the other hand, in the
このような構成とすることにより、次のような効果が得られる。すなわち、第1の効果として、第1樹脂部21Aと比較して剛性の高い金属板50が負極終端電極18の第1面15a上の第1樹脂部21Aに溶着されることにより、第1樹脂部21Aと負極終端電極18の第1面15aとが引きはがされるように第1樹脂部21Aが変形することが抑制される。また、第2の効果として、負極終端電極18の外側にさらに金属板50が設けられることにより、電極間の内部空間Vへの外部からの水分の侵入が抑制される。さらに、第3の効果として、負極終端電極18から外部に通じる経路上において、負極終端電極18の第1面15aと第1樹脂部21Aとの溶着箇所、金属板50の第3面50aと第1樹脂部21aとの溶着箇所、及び、金属板50の第4面50Bと第2樹脂部51との溶着箇所の少なくとも3段階のシールが形成される。
By adopting such a configuration, the following effects can be obtained. That is, as a first effect, the
第1の効果によって、第1樹脂部21aと負極終端電極18の第1面15aとの間において、アルカリクリープによる電解液の漏液の経路となり得る隙間が生じることが抑制される。また、第2の効果によって、アルカリクリープの加速条件となる外部の湿度の影響が抑制される。また、第3の効果によって、多段階のシールにより漏液速度が低減される。さらに、第4の効果として、負極終端電極18の第1面15aにおける周縁部から内側に延びるエリアA6、及び/又は、金属板50の第4面50bにおける周縁部から内側に延びるエリアZA7に、吸液部材60が配置されることにより、仮に、電解液が各段階のシールを越えたとしても、当該電解液が吸液部材60により吸収される。蓄電モジュール4によれば、これらの効果が複合的に得られる結果、アルカリクリープによる漏液が確実に抑制され、信頼性が向上される。
Due to the first effect, it is possible to suppress a gap between the first resin portion 21a and the
また、蓄電モジュール4においては、第3面50aは、第1樹脂部21Aを介して第1面15aから離間しており周縁部に対応する環状のエリアA2と、エリアA2よりも内側に位置し、第1面15aに接触されたエリアA5と、エリアA2とエリアA5との間であって、エリアA5に向かうにつれて第1面15aに近接するように傾斜したエリアA4と、を含む。そして、第1樹脂部21A、第1面15a、及び、エリアA4は、余剰空間VAを形成しており、吸液部材60は、当該余剰空間VAに配置されている。このため、電解液が、負極終端電極18と金属板50との接触箇所(エリアA5)に至ることが抑制される。よって、当該蓄電モジュール4における導電経路上に電解液が介在されることが抑制され、接触抵抗の増加が避けられる。
Moreover, in the
なお、蓄電モジュール4においては、吸液部材60は、余剰空間VAに充填されていてもよいし、余剰空間VAの一部に配置されていてもよい。吸液部材60が余剰空間VAを充填する場合には、余剰空間VAにおいて電解液を確実に吸収できる。また、吸液部材60が余剰空間VAの一部に配置される場合には、コストが抑えられる。
In the
さらに、蓄電モジュール4においては、吸液部材60は、織布又は不織布であってもよい。この場合、吸液部材60の材料として、例えば粒子状の材料を用いる場合と比較して、吸液部材60をハンドリングしやすくなる。
Further, in the
なお、蓄電モジュール4は、複数の第1封止部21及び第2樹脂部51を外側から包囲するように第1封止部21及び第2樹脂部51に接合された第2封止部22をさらに備える。第2封止部22は、積層方向Dからみて金属板50及び第2樹脂部51に重複する重複部22Aを含むと共に、重複部22Aにおいて第2樹脂部51に溶着されている。このため、第2封止部22によって内部空間Vが確実に封止される。また、第2封止部22の重複部22Aによって第2樹脂部51の変形が抑制される結果、第2樹脂部51と第4面50bとの間に隙間が生じることが抑制される。これにより、アルカリクリープによる漏液がより確実に抑制される。
The
また、蓄電モジュール4においては、金属板50は、第1樹脂部21Aに溶着された環状の被溶着部52と、被溶着部52の内側において被溶着部52よりも負極終端電極18の第1面15a側に位置して第1面15aに接触された被接触部53と、を含む。このため、金属板50と負極終端電極18との間に形成される余剰空間VAが制限される。これにより、当該余剰空間VAの湿度の影響が抑制される。
Further, in the
また、蓄電モジュール4においては、金属板50は電極板15である。このため、電極板15と別途に金属板50を用意する必要がない。これにより、低コストにて上記の構成を実現可能である。
In the
以上の実施形態は、本発明に係る蓄電モジュールの一実施形態について説明したものである。したがって、本発明に係る蓄電モジュールは、上述した蓄電モジュール4に限定されず、任意に変更することができる。
The above embodiment describes one embodiment of the power storage module according to the present invention. Therefore, the power storage module according to the present invention is not limited to the
4…蓄電モジュール、11…電極積層体(積層体)、14…バイポーラ電極、15…電極板、15a…第1面、15b…第2面、17…負極、18…負極終端電極、21…第1封止部、21A…第1樹脂部、50…金属板、50a…第3面、50b…第4面、51…第2樹脂部、60…吸液部材、A1〜A7…エリア。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記第1方向における前記積層体の一端に設けられた金属板と、
前記電極の周縁部に溶着され、隣り合う前記電極の間に内部空間を形成すると共に前記内部空間を封止するための第1封止部と、
前記内部空間に収容されたアルカリ溶液からなる電解液と、
を備え、
前記電極は、複数のバイポーラ電極と負極終端電極とを含み、
前記バイポーラ電極は、第1面及び前記第1面の反対の第2面を含む電極板と、前記第1面に設けられた正極と、前記第2面に設けられた負極と、を含み、
前記負極終端電極は、前記電極板と前記第2面に設けられた負極とを含み、前記第2面が前記積層体の内側になるように、前記第1方向の前記積層体の前記一端において前記バイポーラ電極と前記金属板との間に配置されており、
前記金属板は、前記負極終端電極の前記第1面に対向する第3面と前記第3面と反対の第4面とを含み、
前記第1封止部は、前記負極終端電極の前記第1面の周縁部及び前記金属板の前記第3面の周縁部に溶着された第1樹脂部と、前記金属板の前記第4面の周縁部及び前記第1樹脂部に溶着された第2樹脂部と、を含み、
前記第1面、前記第3面、及び、前記第4面は、周縁部において粗面化されており、
前記負極終端電極の前記第1面における周縁部から内側に延びるエリア、及び/又は、前記第4面における周縁部から内側に延びるエリアには、吸液部材が配置されている、
蓄電モジュール。 A laminate including a plurality of electrodes laminated along a first direction;
A metal plate provided at one end of the laminate in the first direction;
A first sealing portion that is welded to a peripheral portion of the electrode, forms an internal space between the adjacent electrodes, and seals the internal space;
An electrolytic solution comprising an alkaline solution housed in the internal space;
With
The electrode includes a plurality of bipolar electrodes and a negative electrode termination electrode,
The bipolar electrode includes an electrode plate including a first surface and a second surface opposite to the first surface, a positive electrode provided on the first surface, and a negative electrode provided on the second surface,
The negative electrode termination electrode includes the electrode plate and a negative electrode provided on the second surface, and at the one end of the stacked body in the first direction so that the second surface is inside the stacked body. Arranged between the bipolar electrode and the metal plate;
The metal plate includes a third surface facing the first surface of the negative electrode termination electrode and a fourth surface opposite to the third surface;
The first sealing portion includes a first resin portion welded to a peripheral portion of the first surface of the negative electrode termination electrode and a peripheral portion of the third surface of the metal plate, and the fourth surface of the metal plate. And a second resin part welded to the first resin part,
The first surface, the third surface, and the fourth surface are roughened at a peripheral edge,
A liquid-absorbing member is disposed in an area extending inward from the peripheral edge portion of the first surface of the negative electrode termination electrode and / or in an area extending inwardly from the peripheral edge portion of the fourth surface.
Power storage module.
前記第1樹脂部、前記第1面、及び、前記中間エリアは、余剰空間を形成しており、
前記吸液部材は、前記余剰空間に配置されている、
請求項1に記載の蓄電モジュール。 The third surface is spaced apart from the first surface through the first resin portion and is located on the inner side of the outer area and in contact with the first surface, corresponding to the peripheral edge portion. An inner area, and an intermediate area inclined between the outer area and the inner area so as to approach the first surface toward the inner area,
The first resin portion, the first surface, and the intermediate area form a surplus space,
The liquid absorbing member is disposed in the surplus space,
The power storage module according to claim 1.
請求項2に記載の蓄電モジュール。 The liquid absorbing member is filled in the surplus space,
The power storage module according to claim 2.
請求項2に記載の蓄電モジュール。 The liquid absorbing member is disposed in a part of the surplus space,
The power storage module according to claim 2.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。 The liquid absorbing member is a woven fabric or a non-woven fabric,
The electrical storage module as described in any one of Claims 1-3.
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