JP2020030985A - 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。 BACKGROUND ART 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). A bipolar battery includes a laminate formed by laminating a plurality of bipolar electrodes with a separator interposed therebetween. A sealing body that seals between the bipolar electrodes adjacent to each other in the stacking direction is provided on a side surface of the stacked body, and the electrolyte is contained in an internal space formed between the bipolar electrodes.
ところで、上述したような蓄電モジュールでは、電極積層体の積層方向の一端に、電極積層体の内側に負極が形成された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も封止体によって封止される。しかし、電解液がアルカリ溶液を含んでいる場合、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蓄電モジュールの外部に滲み出てしまうおそれがある。電解液が蓄電モジュールの外部に漏れ出て拡散すると、例えば蓄電モジュールに接して配置された導電板の腐食や、蓄電モジュールと拘束部材との短絡等が生じるおそれがある。 By the way, in the above-described power storage module, a negative electrode termination electrode having a negative electrode formed inside the electrode laminate is disposed at one end of the electrode laminate in the stacking direction. The electrode plate of this negative terminal electrode is also sealed by the sealing body. However, when the electrolytic solution contains an alkaline solution, the so-called alkaline creep phenomenon causes the electrolytic solution to travel along the surface of the electrode plate of the negative terminal electrode, pass between the sealing body and the electrode plate, and extend outside the power storage module. May seep out. If the electrolyte leaks out of the power storage module and diffuses, for example, corrosion of a conductive plate disposed in contact with the power storage module or short-circuit between the power storage module and the restraint member may occur.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュールの外部に滲み出ることを抑制可能な蓄電モジュールを提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a power storage module that can suppress an electrolyte from leaking out of a power storage module due to an alkali creep phenomenon.
本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、複数のバイポーラ電極が積層された積層体と、当該積層体の積層方向の一端に配置された負極終端電極とを含んで構成された電極積層体と、負極終端電極の外側に積層されている金属板と、電極積層体の側面を囲むように設けられ、隣り合う電極間に内部空間を形成すると共に当該内部空間を封止する封止体と、内部空間に収容されたアルカリ溶液を含む電解液と、を備え、封止体は、金属板の周縁部と負極終端電極の電極板とに接合されている枠状の第1封止部と、バイポーラ電極の電極板の周縁部に接合されている枠状の第2封止部とを有し、負極終端電極の電極板と、金属板と、第1封止部とによって前記電解液が収容されない余剰空間が形成され、第1封止部の内縁は、電極積層体の積層方向から見て、第2封止部の内縁よりも外側に位置している。 A power storage module according to one aspect of the present invention, a stacked body in which a plurality of bipolar electrodes are stacked, and an electrode stacked body including a negative electrode termination electrode disposed at one end in the stacking direction of the stacked body, A metal plate stacked outside the negative electrode termination electrode, a sealing body provided to surround the side surface of the electrode stack, forming an internal space between adjacent electrodes and sealing the internal space; An electrolytic solution containing an alkaline solution accommodated in the space, wherein the sealing body has a frame-shaped first sealing portion joined to a peripheral portion of the metal plate and the electrode plate of the negative terminal electrode; A frame-shaped second sealing portion joined to a peripheral portion of the electrode plate of the electrode, wherein the electrolytic solution is not accommodated by the electrode plate of the negative electrode terminal electrode, the metal plate, and the first sealing portion; An extra space is formed, and the inner edge of the first sealing portion is formed by Viewed from, is located outside the inner edge of the second sealing portion.
この蓄電モジュールでは、第1封止部が負極終端電極の電極板と金属板との双方に接合されることで、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に余剰空間の封止構造が2段階に形成される。また、第1封止部に金属板が接合されることで、第1封止部の剛性が高められる。これにより、アルカリクリープ現象によって第1封止部が負極終端電極の電極板から剥離することが抑制され、アルカリクリープ現象の進行を抑制できる。また、この蓄電モジュールでは、第1封止部の内縁が第2封止部の内縁よりも外側に位置している。これにより、余剰空間の容積を大きくすることが可能となり、外部からの水分の進入よる余剰空間の湿度の上昇を抑制することが可能となる。余剰空間の湿度の上昇を抑制することで、第1封止部と負極終端電極の電極板との間に隙間が形成されることを抑制できる。以上により、この蓄電モジュールでは、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュールの外部に滲み出ることを抑制できる。 In this power storage module, the first sealing portion is joined to both the electrode plate of the negative terminal electrode and the metal plate, so that a surplus space sealing structure on the movement path of the electrolyte due to the alkali creep phenomenon has two stages. Formed. In addition, by joining the metal plate to the first sealing portion, the rigidity of the first sealing portion is increased. Thereby, the first sealing portion is prevented from peeling off from the electrode plate of the negative electrode terminal electrode due to the alkali creep phenomenon, and the progress of the alkali creep phenomenon can be suppressed. In this power storage module, the inner edge of the first sealing portion is located outside the inner edge of the second sealing portion. As a result, the volume of the surplus space can be increased, and an increase in the humidity of the surplus space due to entry of moisture from the outside can be suppressed. By suppressing the increase in the humidity of the surplus space, it is possible to suppress the formation of a gap between the first sealing portion and the electrode plate of the negative terminal electrode. As described above, in this power storage module, it is possible to suppress the electrolyte from leaking out of the power storage module due to the alkali creep phenomenon.
第1封止部の内縁は、電極積層体の積層方向から見て、負極終端電極の電極板の外縁よりも内側に位置していてもよい。この構成によれば、余剰空間の容積を大きくしつつ、第1封止部と負極終端電極とを適切に接合することができる。 The inner edge of the first sealing portion may be located inside the outer edge of the electrode plate of the negative terminal electrode when viewed from the laminating direction of the electrode stack. According to this configuration, it is possible to appropriately join the first sealing portion and the negative electrode termination electrode while increasing the volume of the surplus space.
第1封止部の厚さは、第2封止部の厚さよりも大きくなっていてもよい。この構成によれば、余剰空間の容積をさらに大きくすることが可能となる。 The thickness of the first sealing portion may be larger than the thickness of the second sealing portion. According to this configuration, the volume of the surplus space can be further increased.
負極終端電極の電極板及び金属板と第1封止部との接合領域において、負極終端電極の電極板及び金属板の少なくとも一方は粗面化されていてもよい。この構成によれば、アンカー効果によって、第1封止部と負極終端電極の電極板及び金属板の少なくとも一方との接合強度の向上を図ることができる。したがって、第1封止部の剥離を一層抑制でき、アルカリクリープ現象の進行をさらに抑制することが可能となる。 At least one of the electrode plate and the metal plate of the negative terminal electrode may be roughened in a joint region between the electrode plate and the metal plate of the negative terminal electrode and the first sealing portion. According to this configuration, it is possible to improve the bonding strength between the first sealing portion and at least one of the electrode plate and the metal plate of the negative terminal electrode by the anchor effect. Therefore, the peeling of the first sealing portion can be further suppressed, and the progress of the alkali creep phenomenon can be further suppressed.
金属板は、負極終端電極に対向する一方面及び当該一方面の反対側の他方面を含み、封止体は、金属板の周縁部の他方面に接合されている第3封止部を更に有してもよい。この構成によれば、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に3段階の封止構造が形成されることとなる。 The metal plate includes one surface facing the negative terminal electrode and the other surface opposite to the one surface, and the sealing body further includes a third sealing portion joined to the other surface of the peripheral portion of the metal plate. May have. According to this configuration, a three-stage sealing structure is formed on the moving path of the electrolytic solution due to the alkali creep phenomenon.
金属板と第3封止部との接合領域において、金属板は粗面化されていてもよい。この構成によれば、アンカー効果によって、第3封止部と金属板との接合強度の向上を図ることができる。したがって、第3封止部の剥離を一層抑制でき、アルカリクリープ現象の進行をさらに抑制することが可能となる。 In the joining region between the metal plate and the third sealing portion, the metal plate may be roughened. According to this configuration, the bonding strength between the third sealing portion and the metal plate can be improved by the anchor effect. Therefore, the peeling of the third sealing portion can be further suppressed, and the progress of the alkali creep phenomenon can be further suppressed.
本発明によれば、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュールの外部に滲み出ることを抑制可能な蓄電モジュールが提供される。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, there is provided a power storage module capable of suppressing an electrolyte from leaking out of the power storage module due to an alkali creep phenomenon.
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description will 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に対してモジュール積層体2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 illustrating one embodiment of a power storage device. The power storage device 1 shown in FIG. 1 is used as a battery of various vehicles such as a forklift, a hybrid vehicle, and an electric vehicle. 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、積層方向から見て略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等である。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の引出方向と、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他、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っている。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の面積よりも小さくなっているが、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なっていてもよい。
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略矩形の金属版である。エンドプレート8におけるモジュール積層体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。
At the edge of the
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の蓄電モジュールの一部を示す拡大断面図である。図2及び図3に示されるように、蓄電モジュール4は、電極積層体11と、電極積層体11を封止する樹脂製の封止体12と、電極積層体11の一端に積層されている金属板50とを備えている。電極積層体11は、セパレータ13を介して蓄電モジュール4の積層方向Dに沿って積層された複数の電極によって構成されている。これらの電極は、複数のバイポーラ電極14の積層体と、当該積層体の積層方向Dの一端側に配置された負極終端電極18と、当該積層体の積層方向Dの他端側に配置された正極終端電極19とを含む。金属板50は、電極積層体11の負極終端電極18の外側に積層されている。換言すれば、負極終端電極18は、バイポーラ電極14と金属板50との間に配置されている。金属板50の一部は、負極終端電極18に接触している。
Next, the configuration of the
バイポーラ電極14は、一方面15a及び一方面15aの反対側の他方面15bを含む電極板15と、一方面15aに設けられた正極16と、他方面15bに設けられた負極17とを有している。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の一方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の他方に隣り合う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と、電極板15の他方面15bに設けられた負極17とを有している。負極終端電極18は、他方面15bが電極積層体11における積層方向Dの中央側を向くように、積層方向Dの一端に配置されている。負極終端電極18の電極板15の一方面15aは、電極積層体11の積層方向Dにおける一方の外側面を構成し、蓄電モジュール4に隣接する一方の導電板5(図1参照)と電気的に接続されている。負極終端電極18の電極板15の他方面15bに設けられた負極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。
The negative
正極終端電極19は、電極板15と、電極板15の一方面15aに設けられた正極16とを有している。正極終端電極19は、一方面15aが電極積層体11における積層方向Dの中央側を向くように、積層方向Dの他端に配置されている。正極終端電極19の一方面15aに設けられた正極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。正極終端電極19の電極板15の他方面15bは、電極積層体11の積層方向における他方の外側面を構成し、蓄電モジュール4に隣接する他方の導電板5(図1参照)と電気的に接続されている。
The positive electrode termination electrode 19 has an
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、ニッケルからなる略矩形の金属箔である。電極板15の周縁部15cは、略矩形枠状をなし、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の他方面15bにおける負極17の形成領域は、電極板15の一方面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、例えばシート上に形成されている。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、ポリプロピレン、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、全体として略矩形の筒状に形成されている。封止体12は、電極板15の周縁部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。すなわち、封止体12は、電極積層体11の側面11aを囲むように設けられている。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、電極板15の周縁部15cに接合された複数の電極支持部21と、側面11aに沿って複数の電極支持部21を外側から包囲し、複数の電極支持部21のそれぞれに接合された筐体部22とを含んでいる。電極支持部21及び筐体部22は、例えば、耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂である。電極支持部21及び筐体部22の構成材料としては、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)、変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)などが挙げられる。
The sealing
各電極支持部21は、電極板15の一方面15aにおいて周縁部15cの全周にわたって連続的に設けられ、積層方向Dから見て略矩形枠状をなしている。電極支持部21は、例えば超音波又は熱によって電極板15に溶着され、気密に接合されている。電極支持部21は、例えば積層方向Dに所定の厚さを有するフィルムである。各電極支持部21の内側は、積層方向Dから見て、電極板15の周縁部15cと重なっている。各電極支持部21の外側は、電極板15の縁よりも外側に張り出しており、その先端部分は、筐体部22に支持されている。
Each
筐体部22は、電極積層体11及び電極支持部21の外側に設けられ、蓄電モジュール4の外壁を構成している。筐体部22は、例えば樹脂の射出成形によって形成され、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。筐体部22は、積層方向Dを軸方向として延在する略矩形の筒状(枠状)を呈している。筐体部22は、例えば射出成形時の熱によって電極支持部21の外表面に溶着されている。
The
電極支持部21及び筐体部22(封止体12)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。本実施形態では、筐体部22は、電極支持部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の間に、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、隣り合うバイポーラ電極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。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を含む電解液(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
金属板50は、負極終端電極18に対向する一方面50a及び当該一方面50aの反対側の他方面50bを含む。金属板50は、周縁部50cと当該周縁部50cに囲まれた中央部50dとを有している。金属板50は、積層方向Dから見て略矩形状である。周縁部50cは、略矩形枠状である。周縁部50cと中央部50dは、互いに連続している。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。たとえば、金属板50は、活性物質層が形成されていない金属箔(未塗工箔)である。
The
金属板50の一方面50aは、中央部50dで負極終端電極18の電極板15の一方面15aに接触している。換言すれば、中央部50dは、負極終端電極18の電極板15と接触している部分である。中央部50dの縁は、積層方向Dから見て、負極終端電極18の負極17の外縁17eよりも外側に位置している。すなわち、中央部50dが負極終端電極18の電極板15と接触している領域は、負極終端電極18の負極17が負極終端電極18の電極板15と接触している領域に対して一回り大きくなっている。
One
複数の電極支持部21は、第1樹脂部41(第3封止部)、第2樹脂部42(第1封止部)、第3樹脂部43、複数の第4樹脂部44(第2封止部)、第5樹脂部45、及び第6樹脂部46を含んでいる。第1樹脂部41(第3封止部)は、金属板50の他方面50b(外面側)の周縁部50cに接合されている。第1樹脂部41は、金属板50の他方面50bの周縁部50cの全周にわたって、気密に接合されている。本実施形態では、第1樹脂部41は、金属板50の他方面50bの周縁部50cと接合している面の反対側の面では筐体部22と接している。
The plurality of
第2樹脂部42は、負極終端電極18の電極板15の周縁部15cと、金属板50の周縁部50cとの間に位置している。第2樹脂部42は、負極終端電極18の電極板15の一方面15aの周縁部15cと金属板50の一方面50aの周縁部50cとに接合されている。第2樹脂部42は、負極終端電極18の電極板15の一方面15aの周縁部15cの全周にわたって、気密に接合されている。第2樹脂部42は、金属板50の一方面50aの周縁部50cの全周にわたって、気密に接合されている。第2樹脂部42と第1樹脂部41とは、外縁で互いに溶着されている。
The
第3樹脂部43は、負極終端電極18の電極板15の周縁部15cと、負極終端電極18に面しているバイポーラ電極14の電極板15の周縁部15cとの間に位置している。第3樹脂部43は、負極終端電極18に面しているバイポーラ電極14の電極板15の一方面15aの周縁部15cに接合されている。第3樹脂部43は、負極終端電極18に面しているバイポーラ電極14の電極板15の一方面15aの周縁部15cの全周にわたって、気密に接合されている。
The
複数の第4樹脂部44は、それぞれ、バイポーラ電極14の電極板15の周縁部15cと、当該バイポーラ電極14とセパレータ13を挟んで隣り合う別のバイポーラ電極14の電極板15の周縁部15cとの間に位置している。各第4樹脂部44は、互いに隣り合うバイポーラ電極の少なくとも一方に接合されている。本実施形態では、各第4樹脂部44は、バイポーラ電極14の電極板15の一方面15aの周縁部15cに接合されている。各第4樹脂部44は、バイポーラ電極14の電極板15の一方面15aの周縁部15cの全周にわたって、気密に接合されている。
Each of the plurality of
第5樹脂部45は、正極終端電極19の電極板15の周縁部15cと、正極終端電極19に面しているバイポーラ電極14の電極板15の周縁部15cとの間に位置してる。第5樹脂部45は、正極終端電極19の電極板15の一方面15aの周縁部15cに接合されている。第5樹脂部45は、正極終端電極19の電極板15の一方面15aの周縁部15cの全周にわたって、気密に接合されている。
The
第6樹脂部46は、正極終端電極19の電極板15の他方面15b(外面側)の周縁部15cに接合されている。第6樹脂部46は、正極終端電極19の電極板15の周縁部15cの全周にわたって、気密に接合されている。本実施形態では、第6樹脂部46は、正極終端電極19の電極板15と接合している面の反対側の面で筐体部22と接合している。本実施形態では、第2樹脂部42、第3樹脂部43、複数の第4樹脂部44、第5樹脂部45、及び第6樹脂部46は、いずれも同じ厚さである。
The
電極板15の周縁部15cと電極支持部21とが接合する接合領域K1において、電極板15の表面は、粗面化されている。本実施形態では、第2樹脂部42(第1封止部)、第3樹脂部43、第4樹脂部44、第5樹脂部45、及び第6樹脂部46の全てと電極板15との接合領域K1において、電極板15が粗面化されている。本実施形態では、電極板15の一方面15aの全体が粗面化されている。接合領域K1のみが粗面化されていてもよい。
The surface of the
金属板50の周縁部50cと電極支持部21とが接合する接合領域K2において、金属板50の一方面50a及び他方面50bは、粗面化されている。本実施形態では、第1樹脂部41(第3封止部)及び第2樹脂部42(第1封止部)と金属板50の周縁部50cとの接合領域K2において、金属板50が粗面化されている。本実施形態では、金属板50の一方面50a及び他方面50bの全体が粗面化されている。接合領域K2のみが粗面化されていてもよい。第2樹脂部42と負極終端電極18の電極板15との接合領域K1のみにおいて電極板15が粗面化されていてもよいし、第1樹脂部41及び第2樹脂部42の少なくとも一方と金属板50との接合領域K2のみにおいて金属板50が粗面化されていてもよい。
In a joining region K2 where the
粗面化は、例えば電解メッキによる複数の突起の形成により実現され得る。電極板15又は金属板50の表面に複数の突起が形成されることで、電極板15又は金属板50と電極支持部21との接合界面では、溶融状態の樹脂が粗面化により形成された複数の突起間に入り込む。その結果、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板15又は金属板50と電極支持部21との間の接合強度が向上しうる。粗面化の際に形成される突起は、例えば表面に形成された凸部を基端として基端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、隣り合う突起の間の断面形状がアンダーカット形状となり、アンカー効果を高めることが可能となる。
The roughening can be realized by forming a plurality of protrusions by, for example, electrolytic plating. By forming a plurality of protrusions on the surface of the
蓄電モジュール4では、負極終端電極18の電極板15と金属板50と第2樹脂部42とによって、余剰空間VAが形成されている。余剰空間VAには、電解液が収容されない。具体的には、余剰空間VAは、負極終端電極18の電極板15の一方面15aと金属板50の一方面50aと第2樹脂部42の内縁42aとによって囲まれた部分である。
In the
蓄電モジュール4では、第2樹脂部42、第3樹脂部43、複数の第4樹脂部44、第5樹脂部45、及び第6樹脂部46は、いずれも断面が略矩形状である。第2樹脂部42(第1封止部)の内縁42aは、電極積層体11の積層方向Dから見て、第4樹脂部44(第2封止部)の内縁44aよりも外側に位置している。すなわち、第4樹脂部44の内縁44aは、積層方向Dから見て、第2樹脂部42の内縁42aから負極終端電極18の電極板15の外縁15e側に幅Wだけ張り出ている。幅Wは、積層方向Dから見て、第4樹脂部44の内縁44aと負極終端電極18の電極板15の外縁15eとの間の距離より短い。余剰空間VAは、内部空間Vよりも小さくてもよいし大きくてもよい。
In the
本実施形態では、第2樹脂部42の内縁42aは、電極積層体11の積層方向Dから見て、第1樹脂部41の内縁41a、第3樹脂部43の内縁43a、複数の第4樹脂部44の内縁44a、第5樹脂部45の内縁45a、及び第6樹脂部46の内縁46aのいずれよりも外側に位置している。本実施形態では、第1樹脂部41の内縁41a、第3樹脂部43の内縁43a、複数の第4樹脂部44の内縁44a、第5樹脂部45の内縁45a、及び第6樹脂部46の内縁46aは、電極積層体11の積層方向Dから見て、積層方向Dに平行な同一面に位置している。
In the present embodiment, the
第2樹脂部42の内縁42aは、電極積層体11の積層方向Dから見て、負極終端電極18の電極板15の外縁15eよりも内側に位置している。第2樹脂部42の内縁42aは、電極積層体11の積層方向Dから見て、金属板50の外縁50eよりも内側に位置している。
The
本実施形態では、第2樹脂部42の内縁42aは、電極積層体11の積層方向Dから見て、全周にわたって、第4樹脂部44の内縁44aよりも外側かつ金属板50の外縁50eよりも内側に位置している。第1樹脂部41、第2樹脂部42、第3樹脂部43、複数の第4樹脂部44、第5樹脂部45、及び第6樹脂部46のそれぞれの内縁の位置は、第1樹脂部41、第2樹脂部42、第3樹脂部43、複数の第4樹脂部44、第5樹脂部45、及び第6樹脂部46のそれぞれが電極板15に接している面の最も内側の位置によって規定される。
In the present embodiment, the
次に、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の一方面15aに電極支持部21を溶着する。また、金属板50を用意し、当該金属板50に第1樹脂部41及び第2樹脂部42を溶着する。
Next, an example of a method for manufacturing the power storage device 1 will be described. In this method, first, the
積層工程では、電極支持部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2樹脂部42上に第1樹脂部41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、電極支持部21を包囲するように筐体部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
次に、図4及び図5を参照して蓄電モジュール4の作用効果について説明する。図4及び図5は、比較例に係る蓄電モジュールの要部拡大断面図である。図4に示されるように、比較例に係る蓄電モジュール100は、負極終端電極18の電極板15の一方面15aのみに電極支持部21(封止体12)が接合され、他方面15bに電極支持部21が接合されていない。
Next, the operation and effect of the
蓄電モジュール100では、いわゆるアルカリクリープ現象により、内部空間Vに存在する電解液が負極終端電極18の電極板15の表面を伝わり、接合領域K1における電極板15と電極支持部21との間の隙間を通って電極板15の一方面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の移動経路を矢印Aで示す。このアルカリクリープ現象は、電気化学的な要因及び流体現象などにより、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、時間の経過とともに進行する。
In the
これに対し、本実施形態に係る蓄電モジュール4では、第2樹脂部42(第1封止部)が負極終端電極18の電極板15と金属板50との双方に接合されることで、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に余剰空間の封止構造が2段階に形成される。また、第2樹脂部42(第1封止部)に金属板が接合されることで、第2樹脂部42の剛性が高められる。これにより、アルカリクリープ現象によって第2樹脂部42が負極終端電極18の電極板15から剥離することが抑制され、アルカリクリープ現象の進行を抑制することができる。
On the other hand, in the
図5に示されている比較例に係る蓄電モジュール101では、第2樹脂部42(第1封止部)の内縁42a及び第4樹脂部44(第2封止部)の内縁44aは、積層方向Dに平行な同一面に位置している。一方、蓄電モジュール4では、第2樹脂部42(第1封止部)の内縁42aは、第4樹脂部44(第2封止部)の内縁44aよりも外側に位置している。これにより、余剰空間VAの容積を大きくすることが可能となり、外部からの水分の進入よる余剰空間VAの湿度の上昇を抑制することが可能となる。余剰空間VAの湿度の上昇を抑制することで、第2樹脂部42と負極終端電極18の電極板15との間に隙間が形成されることを抑制できる。以上により、この蓄電モジュール4では、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュール4の外部に滲み出ることを抑制できる。
In the
第2樹脂部42(第1封止部)の内縁42aは、電極積層体11の積層方向Dから見て、負極終端電極18の電極板15の外縁15eよりも内側に位置している。この構成によれば、余剰空間VAの容積を大きくしつつ、第2樹脂部42と負極終端電極18とを適切に接合することができる。
The
封止体12は、金属板50の周縁部50cの他方面50bに接合されている第1樹脂部41(第3封止部)を有している。この構成によれば、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に3段階の封止構造が形成されることとなる。
The sealing
負極終端電極18の電極板15及び金属板50と第1樹脂部41(第3封止部)及び第2樹脂部42(第1封止部)との接合領域K1,K2において、負極終端電極18の電極板15及び金属板50は粗面化されている。この構成によれば、アンカー効果によって、第1樹脂部41及び第2樹脂部42と負極終端電極18の電極板15及び金属板50との接合強度の向上を図ることができる。したがって、第1樹脂部41及び第2樹脂部42の剥離を一層抑制でき、アルカリクリープ現象の進行をさらに抑制することが可能となる。
In the joining regions K1 and K2 between the
次に、図6を参照して、変形例に係る蓄電モジュール70について説明する。図6は、蓄電モジュール70の一部を示す拡大断面図である。図6は、図3に示されている蓄電モジュール4の一部に対応する部分を示している。
Next, a
蓄電モジュール70は、蓄電モジュール4と同様に、電極積層体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。封止体12は、電極板15の周縁部15cに接合された複数の電極支持部21と、側面11aに沿って複数の電極支持部21を外側から包囲し、複数の電極支持部21のそれぞれに接合された筐体部22とを含んでいる。複数の電極支持部21は、第1樹脂部41、第2樹脂部42と、第3樹脂部43と、複数の第4樹脂部44と、第5樹脂部45と、第6樹脂部46とを含んでいる。負極終端電極18の電極板15と金属板50と第2樹脂部42とによって、余剰空間VAが形成されている。中央部50dの縁は、積層方向Dから見て、負極終端電極18の負極17の外縁17eよりも外側に位置している。蓄電モジュール70は、第2樹脂部42の厚さが第4樹脂部44の厚さよりも大きくなっている点で、蓄電モジュール4と相違している。
Like the
余剰空間VAの容積は、第2樹脂部42の厚さT1(積層方向Dに沿った長さ)にも依存している。蓄電モジュール70においても、第2樹脂部42、第3樹脂部43、複数の第4樹脂部44、第5樹脂部45、及び第6樹脂部46は、いずれも断面が略矩形状である。蓄電モジュール70では、第2樹脂部42(第1封止部)の厚さT1は、第4樹脂部44(第2封止部)の厚さT2よりも大きくなっている。蓄電モジュール70では、第3樹脂部43、複数の第4樹脂部44、第5樹脂部45、及び第6樹脂部46は、いずれも同じ厚さである。本実施形態では、第4樹脂部44の厚さT2は、複数の第4樹脂部44のそれぞれの厚さのうちの最大値である。すなわち、第2樹脂部42(第1封止部)の厚さT1は、複数の第4樹脂部44のそれぞれの厚さのうちの最大値よりも大きくなっている。
The volume of the surplus space VA also depends on the thickness T1 (the length along the stacking direction D) of the
第2樹脂部42及び第4樹脂部44の厚さの値に幅方向でばらつきがある場合、第2樹脂部42及び第4樹脂部44の内縁の高さで比較する。すなわち、第2樹脂部42の内縁の高さは、第4樹脂部44の内縁の高さよりも大きくなっている。第2樹脂部42及び第4樹脂部44は枠状である。このため、第2樹脂部42及び第4樹脂部44の周方向でばらつきがある場合には、全周における平均で比較する。
When the thickness values of the
図3に示されている蓄電モジュール4では、第2樹脂部42(第1封止部)の厚さは、第4樹脂部(第2封止部)の厚さと同じである。一方、蓄電モジュール70では、第2樹脂部42(第1封止部)の厚さT1は、第4樹脂部(第2封止部)の厚さT2よりも大きくなっている。これにより、余剰空間VAの容積をさらに大きくすることが可能となり、外部からの水分の進入よる余剰空間VAの湿度の上昇をさらに抑制することが可能となる。
In
4,70…蓄電モジュール、11…電極積層体、11a…側面、12…封止体、14…バイポーラ電極、15…電極板、15a,50a…一方面、15b,50b…他方面、15c,50c…周縁部、15e…外縁、18…負極終端電極、41…第1樹脂部(第3封止部)、42…第2樹脂部(第1封止部)、42a,44a…内縁、44…第4樹脂部(第2封止部)、50…金属板、50d…中央部、D…積層方向、K1,K2…接合領域、T1,T2…厚さ、V…内部空間、VA…余剰空間。 4, 70: power storage module, 11: electrode laminate, 11a: side surface, 12: sealing body, 14: bipolar electrode, 15: electrode plate, 15a, 50a: one surface, 15b, 50b: other surface, 15c, 50c ... peripheral part, 15e ... outer edge, 18 ... negative electrode termination electrode, 41 ... first resin part (third sealing part), 42 ... second resin part (first sealing part), 42a, 44a ... inner edge, 44 ... Fourth resin portion (second sealing portion), 50: metal plate, 50d: central portion, D: laminating direction, K1, K2: joining region, T1, T2: thickness, V: internal space, VA: surplus space .
Claims (6)
前記負極終端電極の外側に積層されている金属板と、
前記電極積層体の側面を囲むように設けられ、隣り合う電極間に内部空間を形成すると共に当該内部空間を封止する封止体と、
前記内部空間に収容されたアルカリ溶液を含む電解液と、を備え、
前記封止体は、前記金属板の周縁部と前記負極終端電極の電極板とに接合されている枠状の第1封止部と、前記バイポーラ電極の前記電極板の周縁部に接合されている枠状の第2封止部とを有し、
前記負極終端電極の電極板と、前記金属板と、前記第1封止部とによって前記電解液が収容されない余剰空間が形成され、
前記第1封止部の内縁は、前記電極積層体の積層方向から見て、前記第2封止部の内縁よりも外側に位置している、蓄電モジュール。 A stacked body in which a plurality of bipolar electrodes are stacked, and an electrode stacked body including a negative electrode termination electrode disposed at one end in the stacking direction of the stacked body,
A metal plate laminated outside the negative electrode termination electrode,
A sealing body provided so as to surround the side surface of the electrode laminate, forming an internal space between adjacent electrodes and sealing the internal space,
And an electrolytic solution containing an alkaline solution contained in the internal space,
The sealing body is a frame-shaped first sealing portion joined to a peripheral portion of the metal plate and the electrode plate of the negative electrode terminal electrode, and is joined to a peripheral portion of the electrode plate of the bipolar electrode. Having a frame-shaped second sealing portion,
The electrode plate of the negative electrode terminal electrode, the metal plate, and the first sealing portion form an extra space in which the electrolyte is not contained,
The power storage module according to claim 1, wherein an inner edge of the first sealing portion is located outside an inner edge of the second sealing portion when viewed from a laminating direction of the electrode stack.
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