JP2020031005A - 蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性の向上が図られた蓄電モジュールを提供する。【解決手段】蓄電モジュール４は、複数の電極を含む電極積層体１１と、第１封止部２１と、第２封止部２２と、を備える。複数の電極は、複数のバイポーラ電極１４と負極終端電極１８とを含む。負極終端電極１８は、電極積層体１１の一端に配置されている。第１封止部２１は、負極終端電極１８の第１面１５ａに設けられた樹脂部２１Ａを有する。樹脂部２１Ａと樹脂部２１Ａに隣接する第１封止部２１と負極終端電極１８との間に余剰空間ＶＡが形成されている。第２封止部２２は、樹脂部２１Ａの上面２１ｂの全体を覆うように設けられた重複部２２１を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電モジュールに関する。

従来の蓄電モジュールとして、電極板の第１面に正極が形成され、第１面とは反対側の第２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。

特開２０１１−２０４３８６号公報

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、負極終端電極に隣接して配置された導電板の腐食、負極終端電極と拘束部材との間の短絡等が生じるおそれがあり、信頼性の観点から好ましくない。

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。

本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、セパレータを介して積層された複数の電極を含む積層体と、複数の電極の各々の縁部に設けられた第１封止部と、積層体の積層方向から見て第１封止部を外側から包囲するように第１封止部に接合された第２封止部と、を備える。隣り合う２つの電極の間に形成された内部空間には、アルカリ溶液からなる電解液が収容されている。複数の電極は、複数のバイポーラ電極と負極終端電極とを含む。バイポーラ電極は、第１面及び第１面とは反対側の第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、を含む。負極終端電極は、電極板と、当該電極板の第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位置するように、積層体の一端に配置されている。第１封止部は、負極終端電極の第１面に設けられた第１樹脂部を有する。第１樹脂部と第１樹脂部に隣接する第１封止部と負極終端電極の電極板との間に余剰空間が形成されている。第２封止部は、第１樹脂部の負極終端電極側とは反対側の面の全体を覆うように設けられた重複部を有する。

上記蓄電モジュールでは、積層体において隣り合う電極の間には、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。積層体の一端には負極終端電極が配置されており、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樹脂部（第１封止部）が溶着されている。また、第１樹脂部と第１樹脂部に隣接する第１封止部と負極終端電極の電極板との間に余剰空間が形成されている。このように、積層体の最外層の内部空間（すなわち、負極終端電極及び負極終端電極に隣接するバイポーラ電極の間に形成された内部空間）と外部空間との間に余剰空間が形成されることにより、外部空間から当該内部空間への水分の侵入が抑制される。つまり、外部空間の湿度の影響によるアルカリクリープの加速が抑制される。しかも、上記蓄電モジュールでは、外部空間から余剰空間への水分の侵入経路に位置する第１樹脂部の表面（第１樹脂部の負極終端電極側とは反対側の面）の全体を覆うように、重複部（第２封止部）が設けられている。すなわち、第１樹脂部の表面は、外部空間に露出していない。これにより、水分が第１樹脂部の表面から第１樹脂部内に透過して余剰空間に侵入することを抑制できる。その結果、余剰空間への水分の侵入量を低減することができ、アルカリクリープの駆動力の増加を抑制することができる。以上により、上記蓄電モジュールによれば、アルカリクリープによる漏液を効果的に抑制することができる。その結果、蓄電モジュールの信頼性を向上させることができる。

重複部は、積層方向から見て、第１樹脂部の内側端部よりも内側に突出する突出部を含んでもよい。この場合、突出部によって、第１樹脂部の内側端部を外部空間に対して遮蔽することができる。これにより、外部空間から余剰空間への第１樹脂部を介した水分の侵入を効果的に低減することができる。

突出部は、第１樹脂部の内側端部を覆うように、負極終端電極の第１面に当接していてもよい。この場合、突出部によって、第１樹脂部の内側端部を外部空間に対して完全に遮蔽することができると共に、負極終端電極の第１面を伝って第１樹脂部と当該第１面との間に侵入しようとする水分を堰き止めることができる。これにより、外部空間から余剰空間への第１樹脂部を介した水分の侵入をより一層効果的に低減することができる。

本発明の他の側面に係る蓄電モジュールは、セパレータを介して積層された複数の電極を含む積層体と、積層体の積層方向における一端に設けられた金属板と、複数の電極及び金属板の各々の縁部に設けられた第１封止部と、積層方向から見て第１封止部を外側から包囲するように第１封止部に接合された第２封止部と、を備える。隣り合う２つの電極の間に形成された内部空間には、アルカリ溶液からなる電解液が収容されている。複数の電極は、複数のバイポーラ電極と負極終端電極とを含む。バイポーラ電極は、第１面及び第１面とは反対側の第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、を含む。負極終端電極は、電極板と、当該電極板の第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位置するように、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いる。金属板は、負極終端電極の第１面に対向する第３面及び第３面とは反対側の第４面を含む。第１封止部は、負極終端電極の第１面と金属板との間に設けられた第１樹脂部と、金属板の第４面の縁部に設けられた第２樹脂部と、を有する。負極終端電極の第１面と金属板と第１樹脂部との間に余剰空間が形成されている。第２封止部は、第２樹脂部の金属板側とは反対側の面の全体を覆うように設けられた重複部を有する。

上記蓄電モジュールでは、積層体において隣り合う電極の間には、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。積層体の一端には負極終端電極が配置されており、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樹脂部（第１封止部）が溶着されている。また、負極終端電極の外側に金属板が設けられていることにより、負極終端電極の第１面と金属板と第１樹脂部との間に余剰空間が形成されている。このように、積層体の最外層の内部空間（すなわち、負極終端電極及び負極終端電極に隣接するバイポーラ電極の間に形成された内部空間）と外部空間との間に余剰空間が形成されることにより、外部空間から当該内部空間への水分の侵入が抑制される。つまり、外部空間の湿度の影響によるアルカリクリープの加速が抑制される。しかも、上記蓄電モジュールでは、外部空間から余剰空間への水分の侵入経路に位置する第２樹脂部の表面（金属板側とは反対側の面）の全体を覆うように、重複部（第２封止部）が設けられている。すなわち、第２樹脂部の表面は、外部空間に露出していない。これにより、水分が第２樹脂部の表面から第２樹脂部内に透過して余剰空間に侵入することを抑制できる。その結果、余剰空間への水分の侵入量を低減することができ、アルカリクリープの駆動力の増加を抑制することができる。以上により、上記蓄電モジュールによれば、アルカリクリープによる漏液を効果的に抑制することができる。その結果、蓄電モジュールの信頼性を向上させることができる。

重複部は、積層方向から見て、第２樹脂部の内側端部よりも内側に突出する突出部を含んでもよい。この場合、突出部によって、第２樹脂部の内側端部を外部空間に対して遮蔽することができる。これにより、外部空間から余剰空間への第２樹脂部を介した水分の侵入を効果的に低減することができる。

突出部は、第２樹脂部の内側端部を覆うように、金属板の第４面に当接していてもよい。この場合、突出部によって、第２樹脂部の内側端部を外部空間に対して完全に遮蔽することができると共に、金属板の第４面を伝って第２樹脂部と第４面との間に侵入しようとする水分を堰き止めることができる。これにより、外部空間から余剰空間への第２樹脂部を介した水分の侵入をより一層効果的に低減することができる。

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。

一実施形態の蓄電装置を示す概略断面図である。 第１実施形態の蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。 図２の蓄電モジュールの要部拡大断面図である。 第１実施形態の第１変形例に係る蓄電モジュールの要部拡大断面図である。 第１実施形態の第２変形例に係る蓄電モジュールの要部拡大断面図である。 第２実施形態の蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。 図６の蓄電モジュールの要部拡大断面図である。 第２実施形態の第１変形例に係る蓄電モジュールの要部拡大断面図である。 第２実施形態の第２変形例に係る蓄電モジュールの要部拡大断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［第１実施形態］
次に、第１実施形態の蓄電モジュール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要部拡大断面図である。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（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。

バイポーラ電極１４は、第１面１５ａ及び第１面１５ａの反対側の第２面１５ｂを含む電極板１５と、第１面１５ａに設けられた正極１６と、第２面１５ｂに設けられた負極１７と、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た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た負極活物質層である。電極積層体１１において、第１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に隣り合う第２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、第１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に隣り合う第３のバイポーラ電極１４の正極１６と対向している。

負極終端電極１８は、電極板１５と、当該電極板１５の第２面１５ｂに設けられた負極１７と、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）に位置するように、積層方向Ｄにおける電極積層体１１の一端に配置されている。負極終端電極１８の負極１７は、複数のバイポーラ電極１４のうち積層方向Ｄにおける電極積層体１１の一端に配置されたバイポーラ電極１４の正極１６と、セパレータ１３を介して対向している。

正極終端電極１９は、電極板１５と、電極板１５の第１面１５ａに設けられた正極１６と、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の内側に位置するように、積層方向Ｄにおける電極積層体１１の他端に配置されている。正極終端電極１９の正極１６は、複数のバイポーラ電極１４のうち積層方向Ｄにおける電極積層体１１の他端に配置されたバイポーラ電極１４の負極１７と、セパレータ１３を介して対向している。

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は、導電板５と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、他の導電板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としても機能する。

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。

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、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。

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、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、電極積層体１１の側面１１ａにおいて各電極板１５の縁部１５ｃを保持している。封止体１２は、複数の電極板１５の縁部１５ｃに溶着された複数の第１封止部２１と、積層方向Ｄから見て複数の第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。

第１封止部２１は、積層方向Ｄから見て、矩形環状をなし、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、例えば、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。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の縁部１５ｃ同士の間に位置しており、外側の一部は、電極板１５の端部よりも外側に張り出している。第１封止部２１の先端部分は、第２封止部２２に埋設されている。

第１封止部２１は、負極終端電極１８の第１面１５ａに溶着された樹脂部２１Ａ（第１樹脂部）と、正極終端電極１９の第２面１５ｂに溶着された樹脂部２１Ｃと、を含む。

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ている。第２封止部２２は、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。すなわち、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。

第１封止部２１及び第２封止部２２は、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。

第２封止部２２は、複数の第１封止部２１（すなわち、複数のバイポーラ電極１４の各々に設けられた第１封止部２１、負極終端電極１８に設けられた樹脂部２１Ａ、及び正極終端電極１９に設けられた樹脂部２１Ｃ）を外側から包囲するように、第１封止部２１に接合されている。

第２封止部２２は、樹脂部２１Ａの下面２１ａ（負極終端電極１８側）とは反対側の上面２１ｂの全体を覆うように設けられた重複部２２１を有している。重複部２２１は、樹脂部２１Ａの上面２１ｂに溶着されている。図３に示されるように、本実施形態では、重複部２２１の内側端部２２１ａは、樹脂部２１Ａの内側端部２１ｃと面一となるように設けられている。なお、樹脂部２１Ａ（第１封止部２１）の厚さｔ１は、例えば１００μｍ〜２００μｍ程度である。第２封止部２２の重複部２２１の厚さｔ２は、例えば５００μｍ〜５ｍｍ程度である。

第２封止部２２は、樹脂部２１Ｃの下面（正極終端電極１９側とは反対側の面）の全体を覆うように設けられた重複部２２２も有している。重複部２２２は、重複部２２１と同様の形状（対称的な形状）を有しており、樹脂部２１Ｃの下面に溶着されている。このように互いに対となる重複部２２１及び重複部２２２が設けられていることにより、電極積層体１１は、積層方向Ｄにおける両側からバランス良く支持される。その結果、蓄電モジュール４の耐圧強度を効果的に向上させることができる。

第１封止部２１及び第２封止部２２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。

図３に示されるように、負極終端電極１８の第１面１５ａには、樹脂部２１Ａに溶着される領域が形成される。具体的には、積層方向Ｄから見て、負極終端電極１８の第１面１５ａにおける樹脂部２１Ａに重複する領域Ａ１は、樹脂部２１Ａに溶着される領域である。領域Ａ１は、矩形環状である。領域Ａ１は、粗面化されている。一例として、第１面１５ａの全体が粗面化されている。また、負極終端電極１８の第２面１５ｂの縁部は、隣接する第１封止部２１に溶着されている。

負極終端電極１８の第１面１５ａは、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、負極終端電極１８の第１面１５ａにおける樹脂部２１Ａとの接合界面では、溶融状態の樹脂部２１Ａが、粗面化により形成された凹部内に入り込む。その結果、アンカー効果が発揮され、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。

次に、蓄電装置１の製造方法の一例について説明する。まず、蓄電モジュール４が製造される。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、を含む。一次成形工程では、所定数のバイポーラ電極１４、負極終端電極１８、及び正極終端電極１９が用意される。これらの電極の各電極板１５の第１面１５ａの縁部に、第１封止部２１が溶着される。正極終端電極１９については、その電極板１５の第２面１５ｂの縁部にも、第１封止部２１（樹脂部２１Ｃ）が溶着される。

積層工程では、第１封止部２１が隣り合う電極板１５の縁部同士の間に配置されるように、バイポーラ電極１４、負極終端電極１８、及び正極終端電極１９がセパレータ１３を介して積層される。これにより、電極積層体１１が形成される。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が配置された後、金型内に溶融樹脂が射出されることにより、第１封止部２１を包囲するように第２封止部２２が形成される。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、隣り合うバイポーラ電極１４間の内部空間Ｖに電解液が注入される。例えば、第１封止部２１及び第２封止部２２には、各内部空間Ｖに対応する開口が形成されており、当該開口を介して電解液が注入される。以上により、蓄電モジュール４が得られる。続いて、蓄電モジュール４と導電板５とが交互に積層されることにより、モジュール積層体２が形成される。続いて、モジュール積層体２が拘束部材３によって拘束されることにより、図１に示した蓄電装置１が得られる。

次に、蓄電モジュール４の作用・効果について説明する。蓄電モジュール４では、電極積層体１１において隣り合う電極の間には、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。電極積層体１１の一端には負極終端電極１８が配置されており、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、樹脂部２１Ａ（第１封止部２１）が溶着されている。また、封止体１２と負極終端電極１８の電極板１５との間に余剰空間ＶＡが形成されている。本実施形態では、余剰空間ＶＡは、樹脂部２１Ａと樹脂部２１Ａに隣接する第１封止部２１と第２封止部２２と負極終端電極１８の電極板１５とに囲まれた空間である。余剰空間ＶＡには、電解液（アルカリクリープ現象によって侵入する電解液を除く）が収容されない。余剰空間ＶＡは、蓄電モジュール４においてアルカリクリープ現象が発生した場合の電解液の移動経路上に設けられている。積層方向Ｄから見て、余剰空間ＶＡは、負極終端電極１８の電極板１５の周囲を囲むように形成されている。また、積層方向Ｄに沿った断面において、余剰空間ＶＡは、略矩形状である。このように、電極積層体１１の最外層の内部空間Ｖ（すなわち、負極終端電極１８及び負極終端電極１８に隣接するバイポーラ電極１４の間に形成された内部空間Ｖ）と外部空間との間に余剰空間ＶＡが形成されることにより、外部空間から当該内部空間Ｖへの水分の侵入が抑制される。つまり、外部空間の湿度の影響によるアルカリクリープの加速が抑制される。

ここで、例えば蓄電モジュール４が長期間にわたって使用されることにより、樹脂部２１Ａの積層方向Ｄにおける水分透過（すなわち、樹脂部２１Ａの上面２１ｂからの水分侵入）が原因で、余剰空間ＶＡ内の水分量が増加してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、外部空間から余剰空間ＶＡへの水分の侵入経路に位置する樹脂部２１Ａの上面２１ｂの全体を覆うように、重複部２２１（第２封止部２２）が設けられている。すなわち、樹脂部２１Ａの上面２１ｂは、外部空間に露出していない。これにより、水分が樹脂部２１Ａの表面（上面２１ｂ）から樹脂部２１Ａ内に透過して余剰空間ＶＡに侵入することを抑制できる。その結果、余剰空間ＶＡへの水分の侵入量を低減することができ、アルカリクリープの駆動力の増加を抑制することができる。

より詳細には、上述したように、樹脂部２１Ａの厚さｔ１は、１００μｍ〜２００μｍ程度であり、非常に薄い。このため、樹脂部２１Ａの上面２１ｂが外部空間に露出していると、外部空間に存在する水分が樹脂部２１Ａの上面２１ｂを介して樹脂部２１Ａ内へと比較的容易に侵入してしまうおそれがある。そこで、樹脂部２１Ａの上面２１ｂを樹脂部２１Ａよりも厚みのある重複部２２１で覆い隠すことにより、上述したような上面２１ｂを介した水分の侵入を効果的に抑制することができる。以上により、蓄電モジュール４によれば、アルカリクリープによる漏液を効果的に抑制することができる。その結果、蓄電モジュール４の信頼性を向上させることができる。

［第１実施形態の第１変形例］
次に、図４を参照して、第１実施形態の第１変形例に係る蓄電モジュール４Ａについて説明する。蓄電モジュール４Ａは、重複部２２１の代わりに重複部２２１Ａを備える点で、上述した蓄電モジュール４と相違しており、その他の構成は蓄電モジュール４と同様である。重複部２２１Ａは、積層方向Ｄから見て、樹脂部２１Ａの内側端部２１ｃよりも内側に突出する突出部２２３を含んでいる。つまり、重複部２２１Ａの内側端部２２１ａ（すなわち、突出部２２３の端部）は、樹脂部２１Ａの内側端部２１ｃよりも内側に位置している。このような突出部２２３によれば、樹脂部２１Ａの内側端部２１ｃを外部空間に対して遮蔽することができる。これにより、外部空間から余剰空間ＶＡへの樹脂部２１Ａを介した水分の侵入を効果的に低減することができる。

［第１実施形態の第２変形例］
次に、図５を参照して、第１実施形態の第２変形例に係る蓄電モジュール４Ｂについて説明する。蓄電モジュール４Ｂは、重複部２２１Ａの代わりに重複部２２１Ｂを備える点で、上述した蓄電モジュール４Ａと相違しており、その他の構成は蓄電モジュール４Ａと同様である。重複部２２１Ｂは、突出部２２３の代わりに突出部２２４を備える点で、上述した重複部２２１Ａと相違している。突出部２２４は、突出部２２３と同様に樹脂部２１Ａの内側端部２１ｃよりも内側に突出すると共に、樹脂部２１Ａの内側端部２１ｃを覆うように、負極終端電極１８の第１面１５ａに当接している。すなわち、突出部２２４は、負極終端電極１８の第１面１５ａに当接する当接部２２４ａと、樹脂部２１Ａの内側端部２１ｃに当接する当接部２２４ｂと、を有している。このような突出部２２４によれば、樹脂部２１Ａの内側端部２１ｃを外部空間に対して完全に遮蔽することができると共に、負極終端電極１８の第１面１５ａを伝って樹脂部２１Ａと第１面１５ａとの間に侵入しようとする水分を堰き止めることができる。これにより、外部空間から余剰空間ＶＡへの樹脂部２１Ａを介した水分の侵入をより一層効果的に低減することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の蓄電モジュール１００について説明する。図６は、蓄電モジュール１００の内部構成を示す概略断面図である。図７は、蓄電モジュール１００の要部拡大断面図である。図６及び図７に示されるように、蓄電モジュール１００は、負極終端電極１８の外側に金属板５０を備えると共に、金属板５０の縁部に設けられた樹脂部２１Ｂ（第２樹脂部）を覆うように第２封止部２２が形成されている点で、第１実施形態の蓄電モジュール４と主に相違している。すなわち、蓄電モジュール１００においては、負極終端電極１８の第１面１５ａは、金属板５０を介して、導電板５と電気的に接続されている。また、第１封止部２１は、金属板５０の縁部に設けられた樹脂部２１Ｂを更に含んでいる。

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の反対側の第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との間に配置されている。換言すれば、蓄電モジュール１００では、負極終端電極１８の外側に金属板５０が設けられている。

金属板５０は、樹脂部２１Ａ及び樹脂部２１Ｂ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、樹脂部２１Ａ上に配置されて樹脂部２１Ａに溶着された矩形環状の被溶着部５１と、被溶着部５１の内側において被溶着部５１よりも負極終端電極１８の第１面１５ａ側に位置して（窪んで）、負極終端電極１８の第１面１５ａに接触させられた矩形状の被接触部５２と、を含む。被溶着部５１と被接触部５２とは互いに連続している。負極終端電極１８の第１面１５ａと金属板５０の第３面５０ａと樹脂部２１Ａとの間には、電解液（アルカリクリープ現象によって侵入する電解液を除く）が収容されない余剰空間ＶＢが形成されている。この余剰空間ＶＢは、金属板５０が被接触部５２において負極終端電極１８側に窪んでいることにより、比較的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。

樹脂部２１Ｂは、金属板５０の第４面５０ｂの縁部（本実施形態では、被溶着部５１）に設けられている。樹脂部２１Ｂは、積層方向Ｄから見て樹脂部２１Ａと略同一の形状を呈している。すなわち、樹脂部２１Ｂ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。樹脂部２１Ｂは、金属板５０の第４面５０ｂに溶着されている。

第２封止部２２は、複数の第１封止部２１（すなわち、複数のバイポーラ電極１４の各々に設けられた第１封止部２１、負極終端電極１８に設けられた樹脂部２１Ａ、金属板５０に設けられた樹脂部２１Ｂ、及び正極終端電極１９に設けられた樹脂部２１Ｃ）を外側から包囲するように、第１封止部２１に接合されている。

重複部２２１は、樹脂部２１Ｂの下面２１ａ（金属板５０側）とは反対側の上面２１ｂの全体を覆うように設けられている。重複部２２１は、積層方向Ｄから見て、金属板５０の被溶着部５１及び樹脂部２１Ｂと重なっている。重複部２２１は、樹脂部２１Ｂの上面２１ｂに溶着されている。図７に示されるように、本実施形態では、重複部２２１の内側端部２２１ａは、樹脂部２１Ｂの内側端部２１ｃと面一となるように設けられている。

図７に示されるように、負極終端電極１８の第１面１５ａ、並びに金属板５０の第３面５０ａ及び第４面５０ｂには、樹脂部２１Ａ又は樹脂部２１Ｂに溶着される領域が形成される。具体的には、積層方向Ｄから見て、負極終端電極１８の第１面１５ａにおける樹脂部２１Ａに重複する領域Ａ１、及び、金属板５０の第３面５０ａにおける樹脂部２１Ａに重複する領域Ａ２は、樹脂部２１Ａに溶着される領域である。また、積層方向Ｄから見て、金属板５０の第４面５０ｂにおける樹脂部２１Ｂに重複する領域Ａ３は、樹脂部２１Ｂに溶着される領域である。領域Ａ１〜Ａ３は、矩形環状である。領域Ａ１〜Ａ３は、粗面化されている。一例として、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。

負極終端電極１８の第１面１５ａ、並びに金属板５０の第３面５０ａ及び第４面５０ｂは、例えば、上述した第１実施形態と同様に、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、負極終端電極１８の第１面１５ａ、並びに金属板５０の第３面５０ａ及び第４面５０ｂにおける樹脂部２１Ａ又は樹脂部２１Ｂとの接合界面では、溶融状態の樹脂部２１Ａ又は樹脂部２１Ｂが、粗面化により形成された凹部内に入り込む。その結果、アンカー効果が発揮され、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。

次に、蓄電モジュール１００の製造方法の一例について説明する。蓄電モジュール１００の製造方法は、蓄電モジュール４の製造方法と同様に、一次成形工程と、積層工程と、二次成形工程と、注入工程と、を含む。一次成形工程では、所定数のバイポーラ電極１４、負極終端電極１８、及び正極終端電極１９が用意される。これらの電極の各電極板１５の第１面１５ａの縁部に、第１封止部２１が溶着される。正極終端電極１９については、その電極板１５の第２面１５ｂの縁部にも、第１封止部２１（樹脂部２１Ｃ）が溶着される。さらに、金属板５０が用意され、その第４面５０ｂには、樹脂部２１Ｂが溶着される。積層工程では、第１封止部２１が隣り合う電極板１５の縁部同士の間に配置されるように、バイポーラ電極１４、負極終端電極１８、及び正極終端電極１９がセパレータ１３を介して積層される。これにより、電極積層体１１が形成される。また、樹脂部２１Ａ上に樹脂部２１Ｂが配置されるように、金属板５０が電極積層体１１の一端に配置される。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が配置された後、金型内に溶融樹脂が射出されることにより、第１封止部２１を包囲するように第２封止部２２が形成される。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。続いて、蓄電モジュール４の製造方法と同様の注入工程が実施されることにより、蓄電モジュール１００が形成される。

次に、蓄電モジュール１００の作用・効果について説明する。蓄電モジュール１００では、電極積層体１１において隣り合う電極の間には、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。電極積層体１１の一端には負極終端電極１８が配置されており、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、樹脂部２１Ａ（第１封止部２１）が溶着されている。また、負極終端電極１８の外側に金属板５０が設けられていることにより、負極終端電極１８の第１面１５ａと金属板５０と樹脂部２１Ａとの間に余剰空間ＶＢが形成されている。余剰空間ＶＢは、蓄電モジュール４においてアルカリクリープ現象が発生した場合の電解液の移動経路上に設けられている。積層方向Ｄから見て、余剰空間ＶＢは、樹脂部２１Ａの内側縁部に沿って矩形環状に形成されている。このように、電極積層体１１の最外層の内部空間Ｖ（すなわち、負極終端電極１８及び負極終端電極１８に隣接するバイポーラ電極１４の間に形成された内部空間Ｖ）と外部空間との間に余剰空間ＶＢが形成されることにより、外部空間から当該内部空間Ｖへの水分の侵入が抑制される。つまり、外部空間の湿度の影響によるアルカリクリープの加速が抑制される。

ここで、例えば蓄電モジュール１００が長期間にわたって使用されることにより、樹脂部２１Ｂの積層方向Ｄにおける水分透過（すなわち、樹脂部２１Ｂの上面２１ｂからの水分侵入）が原因で、余剰空間ＶＢ内の水分量が増加してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、外部空間から余剰空間ＶＢへの水分の侵入経路に位置する樹脂部２１Ｂの上面２１ｂの全体を覆うように、重複部２２１（第２封止部２２）が設けられている。すなわち、樹脂部２１Ｂの上面２１ｂは、外部空間に露出していない。これにより、水分が樹脂部２１Ｂの表面（上面２１ｂ）から樹脂部２１Ｂ内に透過して余剰空間ＶＢに侵入することを抑制できる。その結果、余剰空間ＶＢへの水分の侵入量を低減することができ、アルカリクリープの駆動力の増加を抑制することができる。

より詳細には、上述したように、樹脂部２１Ｂの厚さｔ１は、１００μｍ〜２００μｍ程度であり、非常に薄い。このため、樹脂部２１Ｂの上面２１ｂが外部空間に露出していると、外部空間に存在する水分が樹脂部２１Ｂの上面２１ｂを介して樹脂部２１Ｂ内へと比較的容易に侵入してしまうおそれがある。そこで、樹脂部２１Ｂの上面２１ｂを樹脂部２１Ｂよりも厚みのある重複部２２１で覆い隠すことにより、上述したような上面２１ｂを介した水分の侵入を効果的に抑制することができる。以上により、蓄電モジュール１００によれば、アルカリクリープによる漏液を効果的に抑制することができる。その結果、蓄電モジュール１００の信頼性を向上させることができる。

［第２実施形態の第１変形例］
次に、図８を参照して、第２実施形態の第１変形例に係る蓄電モジュール１００Ａについて説明する。蓄電モジュール１００Ａは、重複部２２１の代わりに重複部２２１Ａを備える点で、上述した蓄電モジュール１００と相違しており、その他の構成は蓄電モジュール４と同様である。重複部２２１Ａは、積層方向Ｄから見て、樹脂部２１Ｂの内側端部２１ｃよりも内側に突出する突出部２２３を含んでいる。つまり、重複部２２１Ａの内側端部２２１ａ（すなわち、突出部２２３の端部）は、樹脂部２１Ｂの内側端部２１ｃよりも内側に位置している。このような突出部２２３によれば、樹脂部２１Ｂの内側端部２１ｃを外部空間に対して遮蔽することができる。これにより、外部空間から余剰空間ＶＢへの樹脂部２１Ｂを介した水分の侵入を効果的に低減することができる。

［第２実施形態の第２変形例］
次に、図９を参照して、第２実施形態の第２変形例に係る蓄電モジュール１００Ｂについて説明する。蓄電モジュール１００Ｂは、重複部２２１Ａの代わりに重複部２２１Ｂを備える点で、上述した蓄電モジュール１００Ａと相違しており、その他の構成は蓄電モジュール１００Ａと同様である。重複部２２１Ｂは、突出部２２３の代わりに突出部２２４を備える点で、上述した重複部２２１Ａと相違している。突出部２２４は、突出部２２３と同様に樹脂部２１Ｂの内側端部２１ｃよりも内側に突出すると共に、樹脂部２１Ｂの内側端部２１ｃを覆うように、金属板５０の第４面５０ｂに当接している。すなわち、突出部２２４は、金属板５０の第４面５０ｂに当接する当接部２２４ａと、樹脂部２１Ｂの内側端部２１ｃに当接する当接部２２４ｂと、を有している。このような突出部２２４によれば、樹脂部２１Ｂの内側端部２１ｃを外部空間に対して完全に遮蔽することができると共に、金属板５０の第４面５０ｂを伝って樹脂部２１Ｂと第４面５０ｂとの間に侵入しようとする水分を堰き止めることができる。これにより、外部空間から余剰空間ＶＢへの樹脂部２１Ｂを介した水分の侵入をより一層効果的に低減することができる。

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、各部の形状及び材料等は、適宜に変更されてもよい。

また、複数の第１封止部２１の各々の外側の端部同士は、溶着されていてもよい。例えば、複数の第１封止部２１の各々の外側の端部に熱板を当てる熱板溶着を行うことにより、これらの端部の位置が揃うようにして各端部同士が固定されてもよい。この場合、余剰空間ＶＡは、上下に隣り合う２つの第１封止部２１（すなわち、樹脂部２１Ａと樹脂部２１Ａに隣接する第１封止部２１）と負極終端電極１８の電極板１５とに囲まれた空間であってもよい。

４，４Ａ，４Ｂ，１００，１００Ａ，１００Ｂ…蓄電モジュール、１１…電極積層体（積層体）、１３…セパレータ、１４…バイポーラ電極、１５…電極板、１５ａ…第１面、１５ｂ…第２面、１６…正極、１７…負極、１８…負極終端電極、１９…正極終端電極、２１…第１封止部、２１Ａ…樹脂部（第１樹脂部）、２１Ｂ…樹脂部（第２樹脂部）、２１ｃ…内側端部、２２…第２封止部、５０…金属板、５０ａ…第３面、５０ｂ…第４面、２２１，２２１Ａ，２２１Ｂ…重複部、２２３，２２４…突出部、Ｄ…積層方向、Ｖ…内部空間、ＶＡ，ＶＢ…余剰空間。

Claims (6)

1. セパレータを介して積層された複数の電極を含む積層体と、
   前記複数の電極の各々の縁部に設けられた第１封止部と、
   前記積層体の積層方向から見て前記第１封止部を外側から包囲するように前記第１封止部に接合された第２封止部と、
   を備え、
   隣り合う２つの前記電極の間に形成された内部空間には、アルカリ溶液からなる電解液が収容されており、
   前記複数の電極は、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面とは反対側の第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、当該電極板の前記第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位置するように、前記積層体の一端に配置されており、
   前記第１封止部は、前記負極終端電極の前記第１面に設けられた第１樹脂部を有し、
   前記第１樹脂部と前記第１樹脂部に隣接する前記第１封止部と前記負極終端電極の前記電極板との間に余剰空間が形成されており、
   前記第２封止部は、前記第１樹脂部の前記負極終端電極側とは反対側の面の全体を覆うように設けられた重複部を有する、
   蓄電モジュール。
2. 前記重複部は、前記積層方向から見て、前記第１樹脂部の内側端部よりも内側に突出する突出部を含む、請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記突出部は、前記第１樹脂部の内側端部を覆うように、前記負極終端電極の前記第１面に当接している、請求項２に記載の蓄電モジュール。
4. セパレータを介して積層された複数の電極を含む積層体と、
   前記積層体の積層方向における一端に設けられた金属板と、
   前記複数の電極及び前記金属板の各々の縁部に設けられた第１封止部と、
   前記積層方向から見て前記第１封止部を外側から包囲するように前記第１封止部に接合された第２封止部と、
   を備え、
   隣り合う２つの前記電極の間に形成された内部空間には、アルカリ溶液からなる電解液が収容されており、
   前記複数の電極は、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面とは反対側の第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、当該電極板の前記第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位置するように、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面及び前記第３面とは反対側の第４面を含み、
   前記第１封止部は、前記負極終端電極の前記第１面と前記金属板との間に設けられた第１樹脂部と、前記金属板の前記第４面の縁部に設けられた第２樹脂部と、を有し、
   前記負極終端電極の前記第１面と前記金属板と前記第１樹脂部との間に余剰空間が形成されており、
   前記第２封止部は、前記第２樹脂部の前記金属板側とは反対側の面の全体を覆うように設けられた重複部を有する、
   蓄電モジュール。
5. 前記重複部は、前記積層方向から見て、前記第２樹脂部の内側端部よりも内側に突出する突出部を含む、請求項４に記載の蓄電モジュール。
6. 前記突出部は、前記第２樹脂部の内側端部を覆うように、前記金属板の前記第４面に当接している、請求項５に記載の蓄電モジュール。

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