JP2020035690A - 蓄電モジュールの製造方法及び電解液注入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電解液の注入時間の短縮により蓄電モジュールの生産効率を高めることができる蓄電モジュールの製造方法及び電解液注入装置を提供する。【解決手段】この蓄電モジュールの製造方法は、複数のバイポーラ電極１４が積層された電極積層体１１を有する蓄電モジュールの製造方法であって、電極積層体１１において隣り合うバイポーラ電極１４，１４間に形成された複数の内部空間Ｖのそれぞれに電解液Ｅを注入する注入工程を備え、注入工程は、内部空間Ｖのそれぞれへの電解液Ｅの注入速度を監視する監視工程と、電解液Ｅの注入速度が他の内部空間Ｖに比べて速い先行内部空間Ｖｆに対し、電解液Ｅの注入速度を低下させる調整工程と、を備える。【選択図】図６

Description

本開示は、蓄電モジュールの製造方法及び電解液注入装置に関する。

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たバイポーラ電池が知られている（例えば特許文献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電極積層体を備えている。積層体には、例えば樹脂製の封止体が設けられ、バイポーラ電極の積層によって形成される側面において電極板の縁部が保持されるようになっている。また、かかる蓄電モジュールの製造方法には、封止体内のバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間に電解液を注入する工程が含まれる。電解液の注入方法としては、例えば特許文献２に示されるように、真空状態の内部空間にニードル等を用いて注入する方法が挙げられる。

特開２０１１−１５１０１６号公報 特表２０１６−５１１９１９号公報

しかしながら、電極積層体において内部空間を仕切るバイポーラ電極は、非常に薄い電極板により形成されているため、内部空間の容積が変化し易いという課題がある。このため、各内部空間に電解液を注入していくと、特定の内部空間の容積が他の内部空間への電解液の注入具合などによって小さくなり、当該内部空間に対する電解液の注入速度が低下してしまうことが考えられる。この場合、電解液が全ての内部空間に充填されるまでの時間が延び、蓄電モジュールの生産効率が低下するおそれがある。

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、電解液の注入時間の短縮により蓄電モジュールの生産効率を高めることができる蓄電モジュールの製造方法及び電解液注入装置を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る蓄電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を有する蓄電モジュールの製造方法であって、電極積層体において隣り合うバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間のそれぞれに電解液を注入する注入工程を備え、注入工程は、内部空間のそれぞれへの電解液の注入速度を監視する監視工程と、電解液の注入速度が他の内部空間に比べて速い先行内部空間に対し、電解液の注入速度を低下させる調整工程と、を備える。

この蓄電モジュールの製造方法では、電解液の注入速度が他の内部空間に比べて速い先行内部空間に対して電解液の注入速度を低下させるため、各内部空間に対する電解液の注入速度の均一化が図られる。これにより、特定の内部空間に対する電解液の注入速度が低下した状態で当該内部空間に対する電解液の注入の完了を待つ場合に比べて、電解液が全ての内部空間に充填されるまでの時間を短縮することが可能となり、蓄電モジュールの生産効率を高めることができる。

また、調整工程では、電解液の注入速度が速い先行内部空間ほど電解液の注入速度の低下度を増加させてもよい。この場合、各内部空間に対する電解液の注入速度の一層の均一化が図られる。

また、注入工程では、チューブに接続されたノズルを用いて内部空間に電解液を注入し、調整工程では、チューブ内を減圧することによって先行内部空間に対する電解液の注入速度を低下させてもよい。この場合、先行内部空間に対する電解液の注入速度の低下を簡便に実施できる。

また、注入工程では、チューブに接続されたノズルを用いて内部空間に電解液を注入し、調整工程では、チューブ内の電解液の液面に接する気体の流量を減少させることによって先行内部空間に対する電解液の注入速度を低下させてもよい。この場合、先行内部空間に対する電解液の注入速度の低下を簡便に実施できる。

また、監視工程では、チューブに設けた液面センサによって内部空間のそれぞれへの電解液の注入速度を監視してもよい。これにより、電解液の注入速度の監視を簡便かつ精度良く行うことが可能となり、電解液の注入速度が他の内部空間に比べて速い先行内部空間の特定が容易となる。

また、監視工程では、チューブに多段階に取り付けた液面センサを用いてもよい。これにより、電解液の注入速度の監視を更に精度良く行うことが可能となる。

また、本開示の一側面に係る電解液注入装置は、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体を有する蓄電モジュールの内部空間に電解液を注入する電解液注入装置であって、電極積層体において隣り合うバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間のそれぞれに電解液を注入する注入部を備え、注入部は、内部空間のそれぞれへの電解液の注入速度を監視する監視部と、電解液の注入速度が他の内部空間に比べて速い先行内部空間に対し、電解液の注入速度を低下させる調整部と、を有する。

この電解液注入装置では、電解液の注入速度が他の内部空間に比べて速い先行内部空間に対して電解液の注入速度を低下させるため、各内部空間に対する電解液の注入速度の均一化が図られる。これにより、特定の内部空間に対する電解液の注入速度が低下した状態で当該内部空間に対する電解液の注入の完了を待つ場合に比べて、電解液が全ての内部空間に充填されるまでの時間を短縮することが可能となり、蓄電モジュールの生産効率を高めることができる。

また、調整部は、電解液の注入速度が速い先行内部空間ほど電解液の注入速度の低下度を増加させてもよい。この場合、各内部空間に対する電解液の注入速度の一層の均一化が図られる。

また、注入部は、内部空間を減圧する減圧ポンプと、内部空間に電解液を供給するチューブと、チューブに接続されたノズルと、を有し、調整部は、減圧ポンプによってチューブ内を減圧することにより先行内部空間に対する電解液の注入速度を低下させてもよい。この場合、先行内部空間に対する電解液の注入速度の低下を簡便に実施できる。

また、注入部は、内部空間に電解液を供給するチューブと、チューブに接続されたノズルと、チューブ内の電解液の液面に接する気体の流量を制御する流量制御弁と、を有し、調整部は、流量制御弁によってチューブ内の気体の流量を減少させることにより先行内部空間に対する電解液の注入速度を低下させてもよい。この場合、先行内部空間に対する電解液の注入速度の低下を簡便に実施できる。

また、監視部は、チューブに設けた液面センサによって内部空間のそれぞれへの電解液の注入速度を監視してもよい。これにより、電解液の注入速度の監視を簡便かつ精度良く行うことが可能となり、電解液の注入速度が他の内部空間に比べて速い先行内部空間の特定が容易となる。

また、液面センサは、チューブに多段階に取り付けられていてもよい。これにより、電解液の注入速度の監視を更に精度良く行うことが可能となる。

本開示によれば、電解液の注入時間の短縮により蓄電モジュールの生産効率を高めることができる。

本実施形態に係る蓄電モジュールを備えて構成される蓄電装置を示す概略断面図である。 蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。 蓄電モジュールの全体形状を示す斜視図である。 封止体に設けられた注入口の構成を示す概略図である。 蓄電モジュールの製造工程の一例を示すフローチャートである。 注入工程の一例を示すフローチャートである。 注入工程での電解液の注入の様子を示す概略図である。 先行内部空間の特定の様子を示す概略図である。 電解液の注入速度の均一化の様子を示す概略図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る蓄電モジュールの製造方法及び電解液注入装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

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。

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。

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。

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。

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２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、負極終端電極１８と、正極終端電極１９とを含む。

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。

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。

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。

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。

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、電極板１５の縁部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において縁部１５ｃを保持している。封止体１２は、電極板１５の縁部１５ｃに結合された複数の第１封止部２１と、側面１１ａに沿って第１封止部２１を外側から包囲し、第１封止部２１のそれぞれに結合された第２封止部２２とを有している。第１封止部２１及び第２封止部２２は、例えば、耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂である。第１封止部２１及び第２封止部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。

第１封止部２１は、電極板１５の一方面１５ａにおいて縁部１５ｃの全周にわたって連続的に設けられ、積層方向Ｄから見て矩形枠状をなしている。本実施形態では、バイポーラ電極１４の電極板１５のみならず、負極終端電極１８の電極板１５及び正極終端電極１９の電極板１５に対しても第１封止部２１が設けられている。負極終端電極１８では、電極板１５の一方面１５ａの縁部１５ｃに第１封止部２１が設けられ、正極終端電極１９では、電極板１５の一方面１５ａ及び他方面１５ｂの双方の縁部１５ｃに第１封止部２１が設けられている。

第１封止部２１は、例えば超音波又は熱によって電極板１５の一方面１５ａに溶着され、気密に接合されている。第１封止部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。第１封止部２１の内側は、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いる。第１封止部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、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、互いに離間していてもよく、接していてもよい。また、第１封止部２１の外縁部分同士は、例えば熱板溶着などによって互いに結合していてもよい。

電極板１５と第１封止部２１とが重なる領域は、電極板１５と第１封止部２１との結合領域Ｋとなっている。結合領域Ｋにおいて、電極板１５の表面は、粗面化されている。粗面化された領域は、結合領域Ｋのみでもよいが、本実施形態では電極板１５の面全体が粗面化されている。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し得る。複数の突起が形成されることにより、電極板１５と第１封止部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み、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板１５と第１封止部２１との間の結合強度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、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。

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矩形の枠状を呈している。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の外表面に溶着されている。

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。より具体的には、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、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。

図３に示すように、蓄電モジュール４の封止体１２は、積層方向Ｄに沿って延在する側面１２ａを有している。側面１２ａには、内部空間Ｖに電解液を注入するための注入口５０が設けられている。注入口５０は、電解液の注入後には、シール材などによって封止される。注入口５０の位置は、側面１２ａの中央であってもよく、中央からずれた位置であってもよい。

図４に示すように、注入口５０は、第１封止部２１に設けられた第１開口５０ａと、第２封止部２２に設けられた第２開口５０ｂとによって構成されている。第１開口５０ａは、内部空間Ｖ（図２参照）のそれぞれに連通するように第１封止部２１に複数設けられている。第２開口５０ｂは、複数の第１開口５０ａと連通するように第２封止部２２に単一に設けられている。本実施形態では、第１開口５０ａの形状は、円形であり、第２開口５０ｂの形状は、矩形となっている。

続いて、上述した蓄電モジュール４の製造方法について説明する。

図５は、蓄電モジュールの製造工程の一例を示すフローチャートである。同図に示すように、蓄電モジュール４の製造工程は、積層工程（ステップＳ０１）と、封止体形成工程（ステップＳ０２）と、注入工程（ステップＳ０３）と、組立工程（ステップＳ０４）とを備えて構成されている。

積層工程では、セパレータ１３を介してバイポーラ電極１４を積層し、積層体を得る。また、バイポーラ電極１４の積層体の積層端に負極終端電極１８及び正極終端電極１９を更に積層することにより、電極積層体１１を得る。積層にあたり、バイポーラ電極１４、負極終端電極１８、及び正極終端電極１９のそれぞれの電極板１５の縁部１５ｃには、矩形枠状の第１封止部２１を溶着等によって結合しておくことが好適である。

封止体形成工程では、例えば射出成型により電極積層体１１に対して第２封止部２２を形成し、封止体１２を形成する。具体的には、積層工程で得られた電極積層体１１を金型内に設置し、流動性を有する第２封止部２２の樹脂材料を金型内に流し込むことによって、電極積層体１１の側面に第２封止部２２を形成する。第２封止部２２によって電極積層体１１の第１封止部２１同士を結合し、封止体１２を得る。

注入工程では、電極積層体１１の内部空間Ｖのそれぞれに電解液の注入を行う。ここでは、後述する注入装置６１を用い、封止体１２の側面１２ａに設けられた注入口５０を介して内部空間Ｖへの電解液の注入を実施する。電解液の注入後、注入口５０をシール材などによって封止し、蓄電モジュール４を得る。シール材に代えて、注入口５０に圧力調整弁などを設けるようにしてもよい。

組立工程では、まず、導電板５を介して複数の蓄電モジュール４を積層する。このとき、積層方向の一方側に配置する導電板５には正極端子６を予め接続し、他方側に配置する導電板５には負極端子７を予め接続しておくことが好適である。次に、電気絶縁性を有するフィルムＦを介して蓄電モジュール４の積層方向の両端に一対のエンドプレート８，８を配置する。そして、エンドプレート８の挿通孔８ａに締結ボルト９を挿通させると共に、エンドプレート８から突出した締結ボルト９の先端にナット１０を螺号する。これにより、複数の蓄電モジュール４をユニット化し、蓄電装置１を得る。

続いて、上述した注入工程について更に詳細に説明する。

図６は、注入工程の一例を示すフローチャートである。同図に示すように、注入工程では、まず、電極積層体１１への電解液の注入を開始する（ステップＳ１１）。電解液の注入には、例えば図７に示す注入装置６１を用いる。図７の例では、注入装置６１は、ベース部６２と、複数のシリンジ６３及びチューブ（注入部）６４と、液面センサ（監視部）６７と、減圧ポンプ（注入部及び調整部）６８と、流量制御弁（注入部及び調整部）６９とを備え、電解液Ｅの注入をオンラインで実施する装置として構成されている。

図７では、一点鎖線Ｌよりも上側が注入装置６１側の構成となっており、注入装置６１に対して電極積層体１１がライン方向（図７の左右方向）に順次移送されるようになっている。移送される電極積層体１１は、例えば金属製の治具Ｊによって保持されている。治具Ｊは、封止体１２の側面１２ａに設けられた注入口５０が注入装置６１側を向くように電極積層体１１を積層方向に挟んで保持する。なお、図７では、内部空間Ｖを見やすくするため、内部空間Ｖを仕切る構成として電極板１５のみを簡略的に示している。

ベース部６２は、例えば金属によって板状に形成されている。ベース部６２の一面側には、例えばアルカリ耐性を有するゴムによって生成されたパッキン６５が設けられている。ベース部６２及びパッキン６５には、チューブ６４からの電解液Ｅを注入口５０に注入させるためのノズル（注入部）６６が設けられている。また、シリンジ６３及びチューブ６４は、ノズル６６に向けて電解液Ｅの供給を行う部分である。ここでは、電極積層体１１における内部空間Ｖの数（セル数）が２４であり、ベース部６２に設けられたノズル６６の数及びシリンジ６３及びチューブ６４の数も２４となっている。

減圧ポンプ６８は、内部空間Ｖ及びチューブ６４内の気体（ここでは空気）を排出する機構であり、配管を介してシリンジ６３にそれぞれ接続されている。減圧ポンプ６８は、不図示の制御装置からの制御に基づき、内部空間Ｖ及びチューブ６４からの気体の排出を行う。また、流量制御弁６９は、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流量を制御する機構であり、減圧ポンプ６８とシリンジ６３とを接続する配管にそれぞれ設けられている。流量制御弁６９は、不図示の制御装置からの制御に基づき、電解液Ｅを注入する際にチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流量を調整する。

液面センサ６７は、チューブ６４内での電解液Ｅの液面Ｅａの高さを検出する。本実施形態では、液面センサ６７は、チューブ６４に対して３段階に取り付けられており、シリンジ６３側のラインＦ１、中央のラインＦ２、及びノズル６６側のラインＦ３の３か所において電解液Ｅの液面Ｅａの高さを検出する。液面センサ６７は、チューブ６４内での電解液Ｅの液面Ｅａの高さの検出結果を制御装置に出力する。なお、液面センサ６７は、必ずしも多段階に取り付ける必要はなく、単一の液面センサ６７をチューブ６４の任意の高さに取り付けるようにしてもよい。

注入工程では、内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入を開始する前に、減圧ポンプ６８により内部空間Ｖのそれぞれから気体を排出して減圧を行い、内部空間Ｖを真空状態とする。その後、シリンジ６３を手動又は自動で操作することにより、シリンジ６３内の電解液Ｅをチューブ６４及びノズル６６を介して内部空間Ｖに注入する。この注入工程では、全ての内部空間Ｖに対して電解液Ｅの注入を同時に実施する。

ところで、電極積層体１１において、内部空間Ｖを仕切るバイポーラ電極１４は、非常に薄い電極板により形成されているため、内部空間Ｖの容積が変化し易いという課題がある。このため、各内部空間Ｖに電解液Ｅを注入していくと、ある内部空間Ｖの容積が他の内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入具合などによって小さくなり、当該内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入速度が低下してしまうことが考えられる。この場合、電解液Ｅが全ての内部空間Ｖに充填されるまでの時間が延び、蓄電モジュール４の生産効率が低下するおそれがある。

そこで、この注入工程では、電解液Ｅの注入を開始した後、液面センサ６７による各内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入速度の監視を行い（ステップＳ１２：監視工程）、図８に示すように、電解液の注入速度が他の内部空間に比べて速い先行内部空間Ｖｆを特定する（ステップＳ１３：特定工程）。液面センサ６７による先行内部空間Ｖｆの特定方法に特に制限はなく、複数の先行内部空間Ｖｆを特定してもよい。例えば電解液Ｅの液面Ｅａが液面センサ６７のラインＦ１〜Ｆ３を通過した順位に閾値を設け、閾値に至るまでの順位の内部空間Ｖを先行内部空間Ｖｆとして特定してもよい。順位の閾値は、Ｆ１〜Ｆ３のいずれか一つに対して設定してもよく、Ｆ１〜Ｆ３のそれぞれに対して設定してもよい。

先行内部空間Ｖｆを特定した後、特定された先行内部空間Ｖｆに対する電解液Ｅの注入速度を低下させる調整を実行する（ステップＳ１４：調整工程）。調整工程では、先行内部空間Ｖｆに接続されたチューブ６４内を減圧ポンプ６８で減圧することによって、先行内部空間Ｖｆに対する電解液Ｅの注入速度を低下させる。これにより、図９に示すように、各内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入具合が均一化されることとなる。調整工程では、流量制御弁６９によりチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流量を減少させることによって先行内部空間Ｖｆに対する電解液Ｅの注入速度を低下させてもよい。減圧ポンプ６８によるチューブ６４内の減圧と、流量制御弁６９によるチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流量減少とを組み合わせてもよい。

また、本実施形態では、調整工程において、特定工程で特定した複数の先行内部空間Ｖｆのうち、電解液Ｅの注入速度が速い先行内部空間Ｖｆほどチューブ６４内の減圧度或いはチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流量の減少度を大きくし、電解液Ｅの注入速度を大きく低下させる。例えば上述したラインＦ１〜Ｆ３の通過順位に基づいて、通過順位が上位の先行内部空間Ｖｆであるほど、チューブ６４内を大きく減圧させ、或いはチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流量の大きく減少させる。

先行内部空間Ｖｆに対する電解液Ｅの注入速度を低下させる調整を実行した後、各内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入を継続し、全ての内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入が完了したか否かを判断する（ステップＳ１５：判断工程）。全ての内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入が完了していない場合、ステップＳ１２〜ステップＳ１５までの処理を繰り返し実行する。全ての内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入が完了した場合、注入工程を完了する。

以上説明したように、この蓄電モジュールの製造方法では、電解液Ｅの注入速度が他の内部空間Ｖに比べて速い先行内部空間Ｖｆに対して電解液Ｅの注入速度を低下させる。このため、図９に示すように、各内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入速度の均一化が図られる。電解液Ｅの注入速度の均一化により、電解液Ｅの注入が先行する先行内部空間Ｖｆによって他の内部空間Ｖの容積が小さくなってしまうことを回避できる。例えば先行内部空間Ｖｆが存在すると、当該先行内部空間Ｖｆに注入された電解液Ｅによってセルの壁（電極板１５）が膨張し、隣接する内部空間Ｖを圧迫することが考えられる。

これに対し、電解液Ｅの注入速度が均一化されると、各内部空間Ｖの容積の増大が隣接する内部空間Ｖ，Ｖ間で打ち消され、特定の内部空間Ｖの容積が増大することを抑制できる。したがって、特定の内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入速度が低下した状態で当該内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入の完了を待つ場合に比べて、電解液Ｅが全ての内部空間Ｖに充填されるまでの時間を短縮することが可能となり、蓄電モジュール４の生産効率を高めることができる。

また、本実施形態では、調整工程において、電解液Ｅの注入速度が速い先行内部空間Ｖｆほど電解液Ｅの注入速度の低下度を増加させている。これにより、各内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入速度の一層の均一化が図られる。

また、本実施形態では、注入工程において、内部空間Ｖを減圧すると共に、チューブ６４に接続されたノズル６６を用いて内部空間Ｖに電解液Ｅを注入し、調整工程において、チューブ６４内を減圧することによって先行内部空間Ｖｆに対する電解液Ｅの注入速度を低下させている。本実施形態では、内部空間Ｖの減圧に用いる減圧ポンプ６８を用いてチューブ６４内の減圧を行うので、先行内部空間Ｖｆに対する電解液Ｅの注入速度の低下を簡便に実施できる。また、調整工程において、流量制御弁６９を用いてチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流量を減少させることによっても、先行内部空間Ｖｆに対する電解液Ｅの注入速度の低下を簡便に実施できる。

また、本実施形態では、監視工程において、チューブ６４に設けた液面センサ６７によって内部空間Ｖのそれぞれへの電解液Ｅの注入速度を監視している。液面センサ６７を用いることで、電解液Ｅの注入速度の監視を簡便かつ精度良く行うことが可能となり、電解液Ｅの注入速度が他の内部空間Ｖに比べて速い先行内部空間Ｖｆの特定が容易となる。さらに、本実施形態では、チューブ６４に多段階に液面センサ６７を取り付けているので、これにより、電解液Ｅの注入速度の監視を更に精度良く行うことが可能となる。

４…蓄電モジュール、１１…電極積層体、１４…バイポーラ電極、６１…注入装置、６４…チューブ（注入部）、６６…ノズル（注入部）、６７…液面センサ（監視部）、６８…減圧ポンプ（注入部、調整部）、６９…流量制御弁（注入部、調整部）、Ｅ…電解液、Ｅａ…液面、Ｖ…内部空間、Ｖｆ…先行内部空間。

Claims (12)

1. 複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体を有する蓄電モジュールの製造方法であって、
   前記電極積層体において隣り合うバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間のそれぞれに電解液を注入する注入工程を備え、
   前記注入工程は、
   前記内部空間のそれぞれへの前記電解液の注入速度を監視する監視工程と、
   前記電解液の注入速度が他の前記内部空間に比べて速い先行内部空間に対し、前記電解液の注入速度を低下させる調整工程と、を備える蓄電モジュールの製造方法。
2. 前記調整工程では、前記電解液の注入速度が速い先行内部空間ほど前記電解液の注入速度の低下度を増加させる請求項１記載の蓄電モジュールの製造方法。
3. 前記注入工程では、チューブに接続されたノズルを用いて前記内部空間に前記電解液を注入し、
   前記調整工程では、前記チューブ内を減圧することによって前記先行内部空間に対する前記電解液の注入速度を低下させる請求項１又は２記載の蓄電モジュールの製造方法。
4. 前記注入工程では、チューブに接続されたノズルを用いて前記内部空間に前記電解液を注入し、
   前記調整工程では、前記チューブ内の前記電解液の液面に接する気体の流量を減少させることによって前記先行内部空間に対する前記電解液の注入速度を低下させる請求項１又は２記載の蓄電モジュールの製造方法。
5. 前記監視工程では、前記チューブに設けた液面センサによって前記内部空間のそれぞれへの前記電解液の注入速度を監視する請求項３又は４記載の蓄電モジュールの製造方法。
6. 前記監視工程では、前記チューブに多段階に取り付けた前記液面センサを用いる請求項５記載の蓄電モジュールの製造方法。
7. 複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体を有する蓄電モジュールの内部空間に電解液を注入する電解液注入装置であって、
   前記電極積層体において隣り合うバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間のそれぞれに電解液を注入する注入部を備え、
   前記注入部は、
   前記内部空間のそれぞれへの前記電解液の注入速度を監視する監視部と、
   前記電解液の注入速度が他の前記内部空間に比べて速い先行内部空間に対し、前記電解液の注入速度を低下させる調整部と、を有する電解液注入装置。
8. 前記調整部は、前記電解液の注入速度が速い先行内部空間ほど前記電解液の注入速度の低下度を増加させる請求項７記載の電解液注入装置。
9. 前記注入部は、前記内部空間を減圧する減圧ポンプと、前記内部空間に前記電解液を供給するチューブと、前記チューブに接続されたノズルと、を有し、
   前記調整部は、前記減圧ポンプによって前記チューブ内を減圧することにより前記先行内部空間に対する前記電解液の注入速度を低下させる請求項７又は８記載の電解液注入装置。
10. 前記注入部は、前記内部空間に前記電解液を供給するチューブと、前記チューブに接続されたノズルと、前記チューブ内の前記電解液の液面に接する気体の流量を制御する流量制御弁と、を有し、
    前記調整部は、前記流量制御弁によって前記チューブ内の前記気体の流量を減少させることにより前記先行内部空間に対する前記電解液の注入速度を低下させる請求項７又は８記載の電解液注入装置。
11. 前記監視部は、前記チューブに設けた液面センサによって前記内部空間のそれぞれへの前記電解液の注入速度を監視する請求項９又は１０記載の電解液注入装置。
12. 前記液面センサは、前記チューブに多段階に取り付けられている請求項１１記載の電解液注入装置。

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