JP2019220314A - 電池モジュール及び電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力調整弁によってモジュール本体内の圧力を一層適切に調整可能な電池モジュール及び電池モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】バイポーラ電池２は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを備える。モジュール本体１１は、電極積層体１５と、電極積層体１５に設けられた複数の内部空間Ｖと、電極積層体１５を取り囲むように配置されかつ内部空間Ｖにそれぞれ連通された連通孔２６を有する枠体１６とを有する。圧力調整弁１２は、連通孔３９が形成された壁部と、連通孔３９の開口３９ｃを塞ぐ端面３５ａと端面３５ｂとを有する弾性部材３５と、弾性部材３５をそれぞれ収容する収容部４４と、連通孔３９に対向する位置にそれぞれ凹部３４ｃが形成されているカバーと、を有する。弾性部材３５は、端面３５ａ及び端面３５ｂの一方にゲート痕３５ｃを有する射出成形品である。ゲート痕３５ｃは、連通孔３９又は凹部３４ｃに配置されている。【選択図】図５

Description

本発明は、電池モジュール及び電池モジュールの製造方法に関する。

ニッケル水素二次電池及びリチウムイオン二次電池といった電池モジュールはモジュール本体を備える。モジュール本体には、電極を含む電池要素が収容されている。モジュール本体には、その内部でのガス発生により内圧が所定圧より上昇した際に内圧を調整するための圧力調整弁が取り付けられている。上記圧力調整弁の例として、特許文献１に記載された安全弁装置が知られている。特許文献１に記載の圧力調整弁（安全弁装置）は、モジュール本体に連通する連通孔を、収容部に収容された弾性部材で塞いでいる。この場合、モジュール本体内の圧力が設定圧より上昇した際、弾性部材が弾性変形して、弾性部材による上記孔のシールが解除され、モジュール本体内のガスが排出される。一方、モジュール本体内の圧力が設定圧以下になると、弾性部材によって上記連通孔が再度塞がれる。

特開平７−２３０７９９号公報

特許文献１に記載されているように、弾性部材を圧力調整弁に使用している場合、弾性部材は、通常、射出成形によって形成される。弾性部材が射出成形で形成された場合、弾性部材にはゲート痕が残存する。このゲート痕によって、モジュール本体との連通孔を弾性部材で塞ぐ（シール）する際のシール面圧にバラツキが生じる場合があった。このようにシール面圧にバラツキが生じると、圧力調整弁によるモジュール本体内の圧力調整が所望の調整状態からズレるおそれがある。

本発明の一側面は、圧力調整弁によってモジュール本体内の圧力を一層適切に調整可能な電池モジュール及び電池モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電池モジュールは、（Ａ）複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、隣接する上記バイポーラ電極間に存在し上記電極積層体に設けられた複数の内部空間と、上記電極積層体を取り囲むように配置されかつ上記内部空間にそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体と、を有するモジュール本体と、（Ｂ）上記モジュール本体に取り付けられ、上記複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する圧力調整弁と、を備える。上記圧力調整弁は、上記複数の第２連通孔が形成された第１部材と、上記複数の第２連通孔それぞれにおける上記モジュール本体と反対側の開口を塞ぐ第１端面と上記第１端面と反対側に位置する第２端面とを有し、それぞれが柱状である複数の弾性部材と、上記複数の弾性部材をそれぞれ収容する複数の収容部と、上記複数の第２連通孔に対向する位置にそれぞれ複数の凹部が形成された第２部材と、を有する。上記複数の弾性部材それぞれは、上記第１端面及び上記第２端面の一方にゲート痕を有する射出成形品である。上記ゲート痕は、上記複数の第２連通孔又は上記複数の凹部のうち対応する第２連通孔内又は対応する凹部内に配置されている。

上記電池モジュールでは、圧力調整弁が有する各弾性部材は射出成形品であり、上記第１端面及び上記第２端面のうちの一方にゲート痕を有する。弾性部材は、ゲート痕が、第２部材に形成された凹部又は第１部材に形成された第２連通孔に位置するように収容部に収容されている。よって、弾性部材にゲート痕があっても、弾性部材が連通孔を塞ぐ際のシール面圧がゲート痕の影響によって変動しない。その結果、圧力調整弁によって、モジュール本体内の圧力をより適切に調整可能である。

上記複数の弾性部材それぞれの軸線方向において、上記ゲート痕の長さは、上記対応する凹部の深さより短くてもよい。これによって、凹部内にゲート痕を配置した場合であっても、ゲート痕と凹部の底面（最もくぼんだ箇所）とが接触しない。そのため、弾性部材が第２連通孔を塞いでいる場合のシール面圧のバラツキを防止でき、結果として、圧力調整弁によるモジュール本体内の圧力をより適切に調整可能である。

上記複数の弾性部材それぞれの軸線方向において、上記ゲート痕の長さは、上記対応する第２連通孔の長さより短くてもよい。或いは、上記圧力調整弁には、上記モジュール本体と上記圧力調整弁とを接合するとともに、上記複数の内部空間からのガスがそれぞれ流れる複数の流路を形成する接合用突起が設けられており、上記複数の弾性部材それぞれの軸線方向において、上記ゲート痕の長さは、上記対応する第２連通孔の長さと上記接合用突起の長さの和より小さくてもよい。これらの場合、ゲート痕を第２連通孔内に配置したとしても、圧力調整弁からゲート痕が露出しないので、圧力調整弁内に収容された弾性部材の位置ズレを防止できる。

上記圧力調整弁は、上記モジュール本体に面する壁部と、上記壁部によって一端が閉じられている枠状の側壁と、上記側壁の内側の空間を仕切って上記複数の収容部を形成する仕切壁とを有するケースと、上記側壁における上記壁部と反対側を塞ぐカバーと、を有し、上記壁部が上記第１部材であり、上記カバーが上記第２部材であってもよい。

本発明の他の側面に係る電池モジュールの製造方法は、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、隣接する上記バイポーラ電極間に存在し上記電極積層体に設けられた複数の内部空間と、上記電極積層体を取り囲むように配置されかつ上記内部空間にそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体と、を有するモジュール本体を用意する工程と、上記複数の第１連通孔とそれぞれ連通する複数の第２連通孔が形成された圧力調整弁を用意する工程と、上記複数の第１連通孔それぞれが上記複数の第２連通孔のうち対応する第２連通孔に連通するように、上記モジュール本体と上記圧力調整弁とを接合する工程と、を備える。上記圧力調整弁は、上記複数の第２連通孔が形成された第１部材と、上記複数の第２連通孔それぞれにおける上記モジュール本体と反対側の開口を塞ぐ第１端面と上記第１端面と反対側に位置する第２端面とを有し、それぞれが柱状である複数の弾性部材と、上記複数の弾性部材をそれぞれ収容する複数の収容部と、上記複数の第２連通孔に対向する位置にそれぞれ複数の凹部が形成された第２部材と、を有する。上記複数の弾性部材それぞれは、上記第１端面及び上記第２端面の一方にゲート痕を有する射出成形品である。上記圧力調整弁を用意する工程では、上記ゲート痕が上記複数の第２連通孔又は上記複数の凹部のうち対応する第２連通孔内又は対応する凹部内に配置されるように、上記複数の弾性部材をそれぞれ上記複数の収容部に収容する工程を有する。

上記電池モジュールの製造方法では、圧力調整弁を用意する際に、弾性部材のゲート痕が上記凹部又は第２連通孔内に配置されるように、上記複数の弾性部材をそれぞれ上記複数の収容部に収容する。そのため、弾性部材にゲート痕があっても、弾性部材が連通孔を塞ぐ際のシール面圧がゲート痕の影響によって変動しない。その結果、圧力調整弁によって、モジュール本体内の圧力をより適切に調整可能である。

上記圧力調整弁は、上記モジュール本体と上記圧力調整弁とを接合するとともに、上記複数の内部空間からのガスがそれぞれ流れる複数の流路を形成する接合用突起が設けられており、上記複数の弾性部材それぞれの軸線方向において、上記ゲート痕の長さは、上記対応する凹部の深さより短いとともに、上記対応する第２連通孔の長さと上記接合用突起の長さの和より小さく、上記接合する工程では、熱板を上記接合用突起の先端に突き当てて上記先端を溶融させた状態で、上記モジュール本体と上記圧力調整弁とを押し付けて接合してもよい。

上記ゲート痕の長さが上記条件を満たすことで、ゲート痕を第２連通孔に配置しても、ゲート痕が接合用突起から露出しない。そのため、熱板を接合用突起に当接させた際に、熱板とゲート痕との接触を防止できる。その結果、ゲート痕が熱板で溶融したり、弾性部材の位置ズレが生じることを防止できる。

本発明の一側面によれば、圧力調整弁によって電池モジュール内の圧力を一層適切に調整可能な電池モジュール及び電池モジュールの製造方法を提供され得る。

一実施形態に係る電池モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。 電池モジュールの概略断面図である。 電池モジュールの概略斜視図である。 電池モジュールの一部を示す分解斜視図（一部断面を含む）である。 圧力調整弁の一部を示す断面図である。 接合前の圧力調整弁の接合用突起を示す斜視図である。 弁体（弾性部材）の収容部への配置状態の変形例を示す図面である。 モジュール本体と圧力調整弁とを接合する方法の一例を示す断面図である。

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は、本発明の一実施形態に係る電池モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。図１において、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、電気自動車等の車両のバッテリとして使用される。蓄電装置１は、複数（ここでは３つ）の電池モジュールとしてのバイポーラ電池２を備えている。バイポーラ電池２は、例えばニッケル水素二次電池である。以下では、断らない限り、バイポーラ電池２がニッケル水素二次電池である場合を説明する。

複数のバイポーラ電池２は、金属製の導電板３を介して積層されている。導電板３は、積層方向（Ｚ軸方向）の両端に位置するバイポーラ電池２の外側にも配置されている。バイポーラ電池２及び導電板３は、例えば積層方向から見て矩形状（平面視矩形状）である。導電板３は、隣り合うバイポーラ電池２と電気的に接続されている。これにより、複数のバイポーラ電池２が積層方向に直列接続されている。

積層方向の一端（ここでは下端）に位置する導電板３には、正極端子４が接続されている。積層方向の他端（ここでは上端）に位置する導電板３には、負極端子５が接続されている。正極端子４及び負極端子５は、積層方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に延在している。このような正極端子４及び負極端子５を設けることにより、蓄電装置１の充放電を実施できる。

導電板３は、バイポーラ電池２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３には、積層方向と正極端子４及び負極端子５の延在方向とに垂直な方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の空隙３ａが設けられている。これらの空隙３ａを空気等の冷媒が通過することにより、バイポーラ電池２からの熱を効率的に外部に放出できる。

蓄電装置１は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に拘束する拘束ユニット６を備えている。拘束ユニット６は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に挟む１対の拘束プレート７と、これらの拘束プレート７同士を締結する複数組のボルト８及びナット９とを有している。

拘束プレート７は、鉄等の金属で形成されている。各拘束プレート７と導電板３との間には、樹脂フィルム等の絶縁フィルム１０がそれぞれ配置されている。拘束プレート７及び絶縁フィルム１０は、例えば平面視矩形状である。ボルト８の軸部８ａが各拘束プレート７に設けられた挿通孔７ａを挿通した状態で、軸部８ａの先端部にナット９が螺合することで、バイポーラ電池２、導電板３及び絶縁フィルム１０に積層方向の拘束荷重が付与される。

図２は、バイポーラ電池２の概略断面図である。図３は、バイポーラ電池２の概略斜視図である。図２及び図３において、バイポーラ電池２は、複数のセル（例えば２４セル）が積層された構造（複数セル構造）を有している。バイポーラ電池２は、モジュール本体１１と、このモジュール本体１１の一側面に取り付けられた複数（ここでは４つ）の圧力調整弁１２とを備えている。

モジュール本体１１は、複数のバイポーラ電極１３がセパレータ１４を介して積層されてなる電極積層体１５と、この電極積層体１５を取り囲むように配置された枠体１６とを備えている。

バイポーラ電極１３及びセパレータ１４は、例えば平面視矩形状である。セパレータ１４は、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１３の間に配置されている。バイポーラ電極１３は、集電体であるニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の上面１７ａ（一方面）に形成された正極１８と、ニッケル箔１７の下面１７ｂ（他方面）に形成された負極１９とを有している。

バイポーラ電極１３の正極１８は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極１３の負極１９と対向している。バイポーラ電極１３の負極１９は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極１３の正極１８と対向している。

電極積層体１５の最下層には、正極側終端電極２０が配置されている。正極側終端電極２０は、ニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の上面１７ａに形成された正極１８とを有している。電極積層体１５の最上層には、負極側終端電極２１が配置されている。負極側終端電極２１は、ニッケル箔１７と、このニッケル箔１７の下面１７ｂに形成された負極１９とを有している。正極側終端電極２０の正極１８は、セパレータ１４を挟んで最下層のバイポーラ電極１３の負極１９と対向している。負極側終端電極２１の負極１９は、セパレータ１４を挟んで最上層のバイポーラ電極１３の正極１８と対向している。正極側終端電極２０及び負極側終端電極２１のニッケル箔１７は、積層方向に隣り合う導電板３（図１参照）に接続されている。

正極１８は、ニッケル箔１７の一方面に正極活物質を塗工することにより形成されている。正極活物質としては、例えばコバルト（Ｃｏ）酸化物コートが施された水酸化ニッケルが用いられる。負極１９は、ニッケル箔１７の他方面に負極活物質を塗工することにより形成されている。負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が用いられる。ニッケル箔１７の縁部１７ｃ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いる。

セパレータ１４は、正極１８と負極１９との間に配置され、正極１８と負極１９とを隔離する。セパレータ１４は、積層方向から見てニッケル箔１７よりも小さく且つ正極１８及び負極１９よりも大きい。セパレータ１４は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１４は、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、もしくはＰＥ、ＰＰ、またはメチルセルロース等からなる不織布または織布等で形成されている。セパレータ１４は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されていてもよい。セパレータ１４の形状は、シート状に限られず、袋状であってもよい。

枠体１６は、電極積層体１５の周囲に配置され、各ニッケル箔１７の縁部１７ｃをそれぞれ保持する複数の一次シール部２２と、これらの一次シール部２２の周囲に配置された二次シール部２３とを有している。

各一次シール部２２は、積層方向に沿ってニッケル箔１７毎に配置されている。一次シール部２２は、枠状に形成されている。一次シール部２２は、ニッケル箔１７の縁部１７ｃに熱溶着により接合されている。

積層方向に隣り合うニッケル箔１７間には、ニッケル箔１７、正極１８、負極１９及び一次シール部２２によって画成された内部空間Ｖが設けられている。換言すると、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１３間には、内部空間Ｖが存在する。従って、電極積層体１５には、複数の内部空間Ｖが設けられている。セパレータ１４内を含む内部空間Ｖには、アルカリ性の電解液が注入されている。アルカリ性の電解液としては、例えば水酸化カリウム水溶液等を含むアルカリ溶液が用いられている。一次シール部２２は、内部空間Ｖを封止する。バイポーラ電池２の各セルは、２つのニッケル箔１７、正極１８、負極１９、セパレータ１４及び一次シール部２２により構成され、内部空間Ｖを有している。

二次シール部２３は、例えば角筒状である。二次シール部２３は、内部空間Ｖを更に封止する。二次シール部２３は、各一次シール部２２に接合されている。二次シール部２３は、例えば射出成形等により形成されている。

一次シール部２２及び二次シール部２３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）または変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等の樹脂で形成されている。

枠体１６を構成する一の壁部１６ａには、圧力調整弁１２が取り付けられる複数（ここでは４つ）の圧力調整弁取付領域２４が設けられている。一次シール部２２の各圧力調整弁取付領域２４には、図４に示されるように、複数（ここでは６つ）の連通孔（第１連通孔）２５がそれぞれ設けられている。連通孔２５は、各圧力調整弁取付領域２４において２列３段（Ｙ軸方向に２列、Ｚ軸方向に３段）に配列されている。従って、連通孔２５は、壁部１６ａにおいて８列３段に配列されている。各連通孔２５は、異なるセルの内部空間Ｖとそれぞれ連通されている。各圧力調整弁取付領域２４における連通孔２５の配列状態は、２列３段に限定されないが、断らない限り、２列３段に連通孔２５が配列された実施形態を説明する。

二次シール部２３の各圧力調整弁取付領域２４には、図４に示されるように、各連通孔２５と連通された複数（ここでは６つ）の連通孔２６（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２６は、一次シール部２２側から二次シール部２３の外側面に向かって徐々に幅広となるようにテーパ状に形成されている。連通孔２６は、各圧力調整弁取付領域２４において２列３段に配列されている。

連通孔２５，２６は、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液孔として機能する。連通孔２５，２６は、電解液が注入された後は、内部空間Ｖで発生したガスが流れる流路となる。

二次シール部２３の各圧力調整弁取付領域２４の外側面には、略枠状の接合用突起２７がそれぞれ設けられている。接合用突起２７は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合するとともに、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路２８を連通孔２６と協働して形成する。従って、流路２８は、各圧力調整弁取付領域２４において２列３段に配列されている。流路２８は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で矩形状である。一方の列の流路２８は、他方の列の流路２８に対して積層方向（Ｚ軸方向）にずれている。

接合用突起２７は、一方の列の流路２８を形成する枠部２９と、他方の列の流路２８を形成する枠部３０とを有している。枠部２９，３０は同じ形状を有しており、Ｚ軸方向において互いにずれている。枠部２９，３０間にはＺ軸方向に延在する隙間が形成されている。

圧力調整弁１２は、図４〜図６に示されるように、ケース３３と、カバー（第２部材）３４と、複数（ここでは６つ）の弁体（弾性部材）３５とを有している。

ケース３３は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。ケース３３は、底壁（壁部）３６と、ケース側壁３７と、仕切壁３８とを有し、底壁（第１部材）３６と反対側が開口している。例えば、底壁３６、ケース側壁３７及び仕切壁３８は、一体に形成され得る。

底壁３６は、モジュール本体１１に面する底面（第１面）３６ａと、底面３６ａと反対側に位置する内壁面（第２面）３６ｂとを有する。底壁３６には、底面３６ａと内壁面３６ｂとの間を貫通した複数（ここでは６つ）の連通孔（第２連通孔）３９が形成されている。換言すれば、複数の連通孔３９は、厚さ方向に底壁３６を貫通している。これらの連通孔３９は、モジュール本体１１の複数の連通孔２６にそれぞれ連通している。連通孔３９は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で例えば円形状である（図６参照）。図５に示したように、内壁面３６ｂにおいて各連通孔３９の開口３９ａの周縁部には隆起部３６ｃが形成されていてもよい。隆起部３６ｃの形状は、カバー３４側からみた場合、例えば円形状である。

底面３６ａには、略枠状の接合用突起４０（図６参照）がそれぞれ設けられている。接合用突起４０は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合するとともに、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路４１を形成する。接合用突起４０は、モジュール本体１１の接合用突起２７と接合される。接合用突起４０は、接合用突起２７に対応する形状及び寸法を有している。従って、流路４１は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で例えば矩形状である。一方の列の流路４１は、他方の列の流路４１に対してＺ軸方向にずれている。

接合用突起４０は、図６に示されるように、一方の列の流路４１を形成する枠部４２と、他方の列の流路４１を形成する枠部４３とを有している。枠部４２，４３は同じ形状を有しており、Ｚ軸方向において互いにずれている。枠部４２，４３間にはＺ軸方向に延在する隙間が形成されている。図６は、圧力調整弁１２の斜視図である。

図４及び図５に示されているように、ケース側壁３７は、底壁３６の内壁面３６ｂ側に設けられている。ケース側壁３７は、例えば、ケース側壁３７は底壁３６の周縁部に立設される。ケース側壁３７は、枠状であり、ケース側壁３７の底壁３６と反対側は開口している。

仕切壁３８は、ケース側壁３７及び底壁３６で形成される空間を、ケース側壁３７及び底壁３６とともに、複数の弁体３５を収容する複数（ここでは６つ）の収容部４４に仕切っている。収容部４４は、Ｘ軸方向に垂直な方向に切った断面で例えば円形状である。複数の収容部４４は、複数の連通孔３９に対応して配置されている。収容部４４は、対応する連通孔３９と連通可能である。

カバー３４は、ケース３３の開口（ケース側壁３７の開口端）を塞ぐ板状部材である。カバー３４は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。カバー３４は、ケース３３の開口を塞ぐようにケース３３に接合されている。カバー３４はケース３３に例えば熱溶着により接合されている。ケース３３の仕切壁３８とカバー３４との間には、収容部４４と連通した空間Ｓ（図５参照）が形成されている。換言すれば、仕切壁３８は、底壁３６、ケース側壁３７及びカバー３４で形成される内部空間に、複数の収容部４４と上記空間Ｓを形成する壁でもある。カバー３４には、少なくとも一つ（ここでは２つ）の排気口（排気部）４５が形成されている。排気口４５は空間Ｓと連通している。

図５に示されているように、カバー３４は、その内壁面３４ａに、複数の連通孔３９に対応した複数の凹部３４ｂを有する。凹部３４ｂは連通孔３９に一対一に対応しており、凹部３４ｂは、対応する連通孔３９に対向する位置に形成されている。内壁面３４ａに直交する方向からみた場合、凹部３４ｂの形状は例えば円形状である。

複数の弁体３５は、複数の収容部４４にそれぞれ収容されている。弁体３５は、対応する連通孔３９を開閉する。弁体３５の材料はゴムなどの弾性体である。弁体３５は柱状である。弁体３５は例えば円柱状体である。弁体３５は、上記ゴムといった弾性を有する樹脂材料の射出成形品である。弁体３５は、その軸線方向Ｃに端面（第１端面）３５ａと端面（第２端面）３５ｂとを有する。端面３５ｂは端面３５ａと反対側に位置する。

弁体３５の軸線方向Ｃの長さは、底壁３６の内壁面３６ｂとカバー３４の内壁面３４ａとの間の距離より長い。これにより、端面３５ａは内壁面３６ｂに接し、且つ、端面３５ｂは内壁面３４ａに接する。弁体３５は、カバー３４によって底壁３６に押しつけられる。よって、カバー３４は弁体３５の押圧部材としても機能し、弁体３５の端面３５ａは、連通孔３９の開口３９ａを閉塞（シール）するシール面として機能する。弁体３５の外側面と収容部４４の内壁面（ケース側壁３７及び仕切壁３８のうち収容部４４を形成する内壁面）との間には隙間Ｇが形成されている。弁体３５の軸線方向Ｃに直交する断面の大きさは、隙間Ｇが形成されるように、収容部４４の軸線方向Ｃに直交する断面の大きさより小さければよい。収容部４４が空間Ｓに連通していることから、隙間Ｇは、空間Ｓに連通しているとともに、空間Ｓを介して排気口４５に連通している。

弁体３５は、端面３５ｂにゲート痕３５ｃを有する。換言すれば、弁体３５は、ゲート痕３５ｃが端面３５ｂに位置するように、弾性を有する樹脂（例えばゴム）を用いて射出成形によって製造され得る。ゲート痕３５ｃは、弁体３５の軸線方向Ｃからみた場合に、例えば端面３５ｂの中央に配置されている。弁体３５は、図５に示されているように、ゲート痕３５ｃが凹部３４ｂに位置した状態で、収容部４４に収容されている。

弁体３５は、図７に示されたように、ゲート痕３５ｃが連通孔３９に位置した状態で、収容部４４に収容されてもよい。図７に示されている収容部４４に対する弁体３５の配置状態は、図６に示した収容部４４に対する弁体３５の配置状態を反転した状態である。よって、図７に示した実施形態では、端面３５ｂが内壁面３６ｂに接し、端面３５ａが内壁面３４ａに接している。

一実施形態において、ゲート痕３５ｃの軸線方向Ｃの長さ（ゲート痕３５ｃが配置された端面を基準にした場合のゲート痕３５ｃの高さ）は、軸線方向Ｃにおける凹部３４ｂの深さより短い。ゲート痕３５ｃの側面と凹部３４ｂとの間には隙間が形成されていてもよい。これにより、凹部３４ｂとゲート痕３５ｃとの間に摩擦が生じない。ゲート痕３５ｃが円柱状であり、内壁面３４ａの法線方向からみた場合に凹部３４ｂが円形状である場合、ゲート痕３５ｃの外径は、凹部３４ｂの内径より小さい。

ゲート痕３５ｃの軸線方向Ｃの長さが凹部３４ｂの深さより短い場合、ゲート痕３５ｃの軸線方向Ｃの長さは、軸線方向Ｃにおける連通孔３９の長さと接合用突起４０の長さとの和より小さくてもよく、ゲート痕３５ｃの軸線方向Ｃの長さは、例えば連通孔３９の長さより短くてもよい。ゲート痕３５ｃの側面と連通孔３９との間には隙間が形成されていてもよい。これにより、図７に示したように、ゲート痕３５ｃが連通孔３９に配置された場合でも連通孔３９とゲート痕３５ｃとの間に摩擦が生じない。ゲート痕３５ｃが円柱状である場合、ゲート痕３５ｃの外径は、凹部３４ｂの内径より小さいことに加えて、連通孔３９の内径より小さくし得る。

このような圧力調整弁１２において、ケース３３の連通孔３９は、二次シール部２３の連通孔２６及び一次シール部２２の連通孔２５を通してモジュール本体１１の内部空間Ｖと連通されている。内部空間Ｖの圧力が設定圧よりも低いときは、連通孔３９が弁体３５によって塞がれた閉弁状態（シール状態）に維持される。内部空間Ｖの圧力が上昇して設定圧以上になると、弁体３５が底壁３６から離間するように弾性変形し、連通孔３９の閉塞が解除された開弁状態となる。その結果、内部空間Ｖからのガスが弁体３５の外側面と収容部４４の内壁面との隙間Ｇ及び空間Ｓを通って排気口４５から圧力調整弁１２の外部に排出される。

上述のバイポーラ電池２は、例えば図８に示されるように以下のように製造される。まずモジュール本体１１を用意する工程と圧力調整弁１２を用意する工程とを実施する。モジュール本体１１を用意する工程と圧力調整弁１２とを用意する工程では、上述した構成を有するモジュール本体１１及び圧力調整弁１２を用意すればよい。モジュール本体１１を用意する工程と圧力調整弁１２とを用意する工程の順番は限定されない。

圧力調整弁１２を用意する工程では、ケース３３が有する複数の収容部４４のそれぞれに、対応する弁体３５を収容する工程を実施する。その際、弁体３５のゲート痕３５ｃが、対応する凹部３４ｂ内に位置するように弁体３５を収容部４４内に配置する。その後、カバー３４によってケース３３の開口を塞ぎ、圧力調整弁１２を用意する。

モジュール本体１１及び圧力調整弁１２を用意した後、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合する工程を実施する。本実施形態では、熱溶着の一つである熱板溶着によってモジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合する。

具体的には、図８（ａ）に示されるように、接合用突起２７，４０同士が対向するようにモジュール本体１１及び圧力調整弁１２を配置するとともに、モジュール本体１１と圧力調整弁１２との間に熱板４６を配置する。その後、接合用突起２７，４０の先端を熱板４６に当接することで、接合用突起２７，４０の先端を溶融する。次に、図８（ｂ）に示されるように、接合用突起２７，４０が溶融している間に、モジュール本体１１の接合用突起２７と圧力調整弁１２の接合用突起４０とを押し付けることにより、接合用突起２７，４０同士が溶着される。これにより、接合用突起２７，４０同士が接合され、その結果、モジュール本体１１及び圧力調整弁１２が接合される。

図８では、ゲート痕３５ｃが凹部３４ｂに配置されたバイポーラ電池２を製造する方法を図示している。しかしながら、弁体３５を収容部４４に配置する工程ではゲート痕３５ｃを図７に示したように、連通孔３９に配置してもよい。

バイポーラ電池２が有する弁体３５は射出成形品であり、ゲート痕３５ｃは端面３５ｂに配置されている。バイポーラ電池２において、弁体３５は、ゲート痕３５ｃが凹部３４ｂ又は連通孔３９内に位置した状態で収容部４４内に配置されている。そのため、射出成形品である弁体３５がゲート痕３５ｃを有していても、ゲート痕３５ｃの影響でシール面圧が変動しない。その結果、モジュール本体１１において例えば異常内圧が生じた場合でも、その内圧を適切に（或いは設計どおりに）に圧力調整弁１２を介して外部に排出可能である。ゲート痕３５ｃが端面３５ｂの中央部に配置されている実施形態では、上記シール面圧のバラツキを一層抑制可能である。

カバー３４に凹部３４ｂが形成されていることにより、ゲート痕３５ｃを凹部３４ｂ又は連通孔３９に配置した状態で、収容部４４に収容可能である。そのため、収容部４４に弁体３５を配置する際の自由度が向上する。

更に、上記バイポーラ電池２の製造方法で説明したように、弁体３５を収容部４４に収容する工程では、ゲート痕３５ｃを位置決め部として使用できる。その結果、連通孔３９に対して弁体３５を、より正確に且つ容易に配置可能であることから、バイポーラ電池２の生産性が向上する。

ゲート痕３５ｃが連通孔３９に配置した場合には、ゲート痕３５ｃによって、連通孔３９から弁体３５に流れてきたガスが弁体３５を透過しにくい。換言すれば、ゲート痕３５ｃによって、弁体３５のガス透過度を低減できる。

底壁３６の内壁面３６ｂに隆起部３６ｃが形成された実施形態では、連通孔３９の開口３９ａ近傍からのガス漏れなどをより確実に防止可能である。隆起部３６ｃが内壁面３６ｂに形成されている場合、連通孔３９と弁体３５とを一層高い精度で位置合わせする必要がある。弁体３５の位置がずれると、隆起部３６ｃの影響でシール面圧にバラツキが生じやすくなるからである。そのため、ゲート痕３５ｃを位置決め部材として使用できる圧力調整弁１２の構成は、隆起部３６ｃが内壁面３６ｂに形成されている場合に、一層有効である。

ゲート痕３５ｃの軸線方向Ｃの長さが、凹部３４ｂの深さより短い実施形態では、凹部３４ｂ内にゲート痕３５ｃを配置した場合であっても、ゲート痕３５ｃと凹部３４ｂの底面（最もくぼんだ箇所）とが接触しない。そのため、弁体３５が連通孔３９をシールしている際のシール面圧のバラツキを防止でき、結果として、圧力調整弁１２によるモジュール本体１１内の圧力をより適切に調整可能である。

更に、ゲート痕３５ｃの軸線方向Ｃの長さが、連通孔３９の長さと接合用突起４０の長さとの和より短い実施形態では、ゲート痕３５ｃを連通孔３９に配置しても、接合用突起４０からゲート痕３５ｃが露出しない。ゲート痕３５ｃを連通孔３９に配置した際に、仮に、ゲート痕３５ｃが接合用突起４０より露出していると、その露出した部分に他の部材が接触すると弁体３５の位置ズレが生じやすい。そのため、圧力調整弁１２をハンドリングしにくい。これに対して、接合用突起４０からゲート痕３５ｃが露出していなければ、圧力調整弁１２をハンドリングしやすい。更に、接合用突起４０からゲート痕３５ｃが露出していなければ、例えば、ゲート痕３５ｃを連通孔３９に配置する実施形態において、熱板４６を利用してモジュール本体１１と圧力調整弁１２を接合する際に、熱板４６とゲート痕３５ｃとが接触しない。これにより、熱板４６とゲート痕３５ｃの接触によってゲート痕３５ｃが一部溶融して連通孔３９が塞がれたり、熱板４６とゲート痕３５ｃが接触することで弁体３５の位置がズレたりすることを防止できる。その結果、モジュール本体１１内で異常内圧が生じた際に、その内圧を適切に開放できる。ゲート痕３５ｃの軸線方向Ｃの長さが、連通孔３９の長さより短い場合には、より確実に、熱板４６とゲート痕３５ｃとの接触を防止できる。

以上、本発明の好適な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。

例えば、上記実施形態では、モジュール本体１１に接合用突起２７が設けられているととともに、圧力調整弁１２に接合用突起４０が設けられているが、その形態には限られず、モジュール本体１１及び圧力調整弁１２の何れか一方のみに接合用突起が設けられていてもよい。或いは、モジュール本体１１と圧力調整弁１２が接合できれば、それらに接合用突起が設けられていなくてもよい。圧力調整弁１２に接合用突起４０が設けられていない実施形態では、例えば、ゲート痕３５ｃの軸線方向Ｃの長さは、連通孔３９の長さより短い。これにより、ゲート痕３５ｃを連通孔３９に配置する場合であっても、圧力調整弁１２からゲート痕３５ｃが露出しないので、圧力調整弁１２をハンドリングしやすいとともに、弁体３５の位置ズレを防止できる。

ゲート痕３５ｃは、端面（第２端面）３５ｂの代わりに端面（第１端面）３５ａに配置されていてもよい。

上記実施形態では、電池モジュールとしてのバイポーラ電池２はニッケル水素二次電池である。しかしながら、本発明は、ニッケル水素二次電池には限られず、リチウムイオン二次電池等にも適用可能である。本発明は、バイポーラ電池２以外にも、複数の電極が積層された電極積層体と電極積層体を取り囲むように配置された枠体とを有するモジュール本体を備えた電池モジュールであれば適用可能である。

２…バイポーラ電池（電池モジュール）、１１…モジュール本体、１２…圧力調整弁、１３…バイポーラ電極、１５…電極積層体、１６…枠体、２５，２６…連通孔（第１連通孔）、３３…ケース、３４…カバー（第２部材）、３５…弁体（弾性部材）、３５ａ…端面（第１端面）、３５ｂ…端面（第２端面）、３５ｃ…ゲート痕、３６…底壁（壁部、第１部材）、３７…ケース側壁、３８…仕切壁、３９…連通孔（第２連通孔）、３９ａ…開口（第２連通孔のモジュール本体側の開口）、４０…接合用突起、４１…流路、４４…収容部、Ｃ…軸線方向、Ｇ…隙間、Ｓ…空間、Ｖ…内部空間。

Claims (7)

1. 複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、隣接する前記バイポーラ電極間に存在し前記電極積層体に設けられた複数の内部空間と、前記電極積層体を取り囲むように配置されかつ前記内部空間にそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体と、を有するモジュール本体と、
   前記モジュール本体に取り付けられ、前記複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する圧力調整弁と、
   を備え、
   前記圧力調整弁は、
   前記複数の第２連通孔が形成された第１部材と、
   前記複数の第２連通孔それぞれにおける前記モジュール本体と反対側の開口を塞ぐ第１端面と前記第１端面と反対側に位置する第２端面とを有し、それぞれが柱状である複数の弾性部材と、
   前記複数の弾性部材をそれぞれ収容する複数の収容部と、
   前記複数の第２連通孔に対向する位置にそれぞれ複数の凹部が形成された第２部材と、
   を有し、
   前記複数の弾性部材それぞれは、前記第１端面及び前記第２端面の一方にゲート痕を有する射出成形品であり、
   前記ゲート痕は、前記複数の第２連通孔又は前記複数の凹部のうち対応する第２連通孔内又は対応する凹部内に配置されている、
   電池モジュール。
2. 前記複数の弾性部材それぞれの軸線方向において、前記ゲート痕の長さは、前記対応する凹部の深さより短い、
   請求項１に記載の電池モジュール。
3. 前記複数の弾性部材それぞれの軸線方向において、前記ゲート痕の長さは、前記対応する第２連通孔の長さより短い、
   請求項２に記載の電池モジュール。
4. 前記圧力調整弁には、前記モジュール本体と前記圧力調整弁とを接合するとともに、前記複数の内部空間からのガスがそれぞれ流れる複数の流路を形成する接合用突起が設けられており、
   前記複数の弾性部材それぞれの軸線方向において、前記ゲート痕の長さは、前記対応する第２連通孔の長さと前記接合用突起の長さの和より小さい、
   請求項２に記載の電池モジュール。
5. 前記圧力調整弁は、
   前記モジュール本体に面する壁部と、前記壁部によって一端が閉じられている枠状の側壁と、前記側壁の内側の空間を仕切って前記複数の収容部を形成する仕切壁とを有するケースと、
   前記側壁における前記壁部と反対側を塞ぐカバーと、
   を有し、
   前記壁部が前記第１部材であり、
   前記カバーが前記第２部材である、
   請求項１〜４の何れか一項に記載の電池モジュール。
6. 複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体と、隣接する前記バイポーラ電極間に存在し前記電極積層体に設けられた複数の内部空間と、前記電極積層体を取り囲むように配置されかつ前記内部空間にそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体と、を有するモジュール本体を用意する工程と、
   前記複数の第１連通孔とそれぞれ連通する複数の第２連通孔が形成された圧力調整弁を用意する工程と、
   前記複数の第１連通孔それぞれが前記複数の第２連通孔のうち対応する第２連通孔に連通するように、前記モジュール本体と前記圧力調整弁とを接合する工程と、
   を備え、
   前記圧力調整弁は、
   前記複数の第２連通孔が形成された第１部材と、
   前記複数の第２連通孔それぞれにおける前記モジュール本体と反対側の開口を塞ぐ第１端面と前記第１端面と反対側に位置する第２端面とを有し、それぞれが柱状である複数の弾性部材と、
   前記複数の弾性部材をそれぞれ収容する複数の収容部と、
   前記複数の第２連通孔に対向する位置にそれぞれ複数の凹部が形成された第２部材と、
   を有し、
   前記複数の弾性部材それぞれは、前記第１端面及び前記第２端面の一方にゲート痕を有する射出成形品であり、
   前記圧力調整弁を用意する工程では、前記ゲート痕が前記複数の第２連通孔又は前記複数の凹部のうち対応する第２連通孔内又は対応する凹部内に配置されるように、前記複数の弾性部材をそれぞれ前記複数の収容部に収容する工程を有する、
   電池モジュールの製造方法。
7. 前記圧力調整弁は、前記モジュール本体と前記圧力調整弁とを接合するとともに、前記複数の内部空間からのガスがそれぞれ流れる複数の流路を形成する接合用突起が設けられており、
   前記複数の弾性部材それぞれの軸線方向において、前記ゲート痕の長さは、前記対応する凹部の深さより短いとともに、前記対応する第２連通孔の長さと前記接合用突起の長さの和より小さく、
   前記接合する工程では、熱板を前記接合用突起の先端に突き当てて前記先端を溶融させた状態で、前記モジュール本体と前記圧力調整弁とを押し付けて接合する、
   請求項６に記載の電池モジュールの製造方法。

Images