JP2020135935A - 電極ユニット及び蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電極板同士の間にセパレータを適切に配置できる電極ユニットを提供する。【解決手段】電極ユニット３０は、矩形をなすバイポーラ電極１４と、バイポーラ電極１４の縁部１５ｃに接合された枠状の第１封止部２１と、を備える電極ユニットであって、第１封止部２１は、バイポーラ電極１４が形成する矩形の各辺に対応して配置されるシート体１２１によって構成され、シート体１２１は、バイポーラ電極１４に接合される部分を含む第１部分１２２Ｌ，１２２Ｓと、第１部分１２２Ｌ，１２２Ｓに向かって折り返される第２部分１２３Ｌ，１２３Ｓとを含み、バイポーラ電極１４の隣り合う辺に対応するシート体１２１同士では、第１部分１２２Ｌの端部と第１部分１２２Ｓの端部とが互いに重複した重複部１２５が形成され、対応する辺の方向に交差する幅方向において、第１部分の長さは第２部分の長さよりも大きい。【選択図】図５

Description

本発明の一側面は、電極ユニット及び蓄電モジュールに関する。

二次電池として、特許文献１に記載されたバイポーラ電池が知られている。このバイポーラ電池では、集電体の一方の面に正極が形成され、他方の面に負極が形成されたバイポーラ電極が、電解質層を介して積層されている。集電体同士の間には、絶縁性のシール層が設けられている。

特開２００５−１９０７１３号公報

電解質層に含まれるセパレータは、電解液を透過させ得る一方、隣り合う集電体（電極板）同士の間に配置されて、これらの短絡を防止する。セパレータと樹脂製のシール層（枠体）との間には、積層方向に交差する方向において、隙間が存在し得る。この場合、隙間を通じて、隣り合う電極板の短絡が発生する虞がある。そのため、上記のようなバイポーラ電池においては、電極板同士の間にセパレータを適切に配置することが求められる。

本発明の一側面は、電極板同士の間にセパレータを適切に配置できる電極ユニットを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電極ユニットは、矩形をなす電極と、電極の縁部に接合された枠状の封止体と、を備える電極ユニットであって、封止体は、電極が形成する矩形の各辺に対応して配置される複数のシート体によって構成され、シート体は、電極に接合される部分を含む第１部分と、第１部分に向かって折り返される第２部分とを含み、電極の隣り合う辺に対応するシート体同士では、第１部分の端部同士が互いに重複した重複部が形成され、対応する辺の方向に交差する幅方向において、第１部分の長さは第２部分の長さよりも大きい。

上記の電極ユニットでは、複数のシート体のうち、隣り合うシート体同士によって、重複部が形成されている。そのため、隣り合うシート体同士の間に間隙が形成されることがない。そして、第２部分が第１部分に向かって折り返されており、対応する辺に沿った方向に交差する幅方向において、第１部分の長さは、第２部分の長さよりも大きい。すなわち、第２部分の縁部は、幅方向において、第１部分の縁部よりもシート体の内側に位置する。このような構成では、第２部分の縁部から第１部分の縁部までの間において、第１部分と重複するようにセパレータを配置することができる。この場合、隣り合う電極の短絡の発生が効果的に抑制される。

また、第２部分を折り返すための折り線の位置は、電極の外縁よりも外側であってよい。この構成では、電極の外縁が封止体の外側に露出することが抑制される。

また、重複部は、電極の長辺に沿った辺の長さが電極の短辺に沿った辺の長さよりも小さい矩形状をなしていてよい。また、重複部は、電極の長辺に沿った辺の長さが電極の短辺に沿った辺の長さよりも大きい矩形状をなしていてよい。

本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、第１の電極ユニットと第２の電極ユニットとが交互に積層された積層体を有する蓄電モジュールであって、第１の電極ユニット及び第２の電極ユニットは、矩形をなす電極と、電極の縁部に接合された枠状の封止体と、を備える電極ユニットであって、封止体は、電極が形成する矩形の各辺に対応して配置される複数のシート体によって構成され、シート体は、電極に接合される部分を含む第１部分と、第１部分に向かって折り返される第２部分とを含み、電極の隣り合う辺に対応するシート体同士では、第１部分の端部同士が互いに重複した重複部が形成され、対応する辺の方向に交差する幅方向において、第１部分の長さは第２部分の長さよりも大きく、第１の電極ユニットにおける重複部は、電極の長辺に沿った辺の長さが電極の短辺に沿った辺の長さよりも小さい矩形状をなし、第２の電極ユニットにおける重複部は、電極の長辺に沿った辺の長さが電極の短辺に沿った辺の長さよりも大きい矩形状をなす。

例えば、重複部に対してさらに第２部分が折り返されている場合、重複部の位置において他の第２部分の位置に比べて厚みが大きくなることが考えられる。上記の蓄電モジュールでは、第１の電極ユニットと第２の電極ユニットとが交互に積層されたときに、積層方向において、第１の電極ユニットの重複部と第２の電極ユニットの重複部とが交互に配置される。この場合、積層方向から見て、第１の電極ユニットの重複部と第２の電極ユニットの重複部とが完全に重なり合うことがない。そのため、積層体が形成された際に、重複部の厚みが分散されることになる。

本発明の一側面によれば、電極板同士の間にセパレータを適切に配置できる電極ユニットが提供され得る。

蓄電モジュールを備える蓄電装置の一例を示す概略断面図である。 図１の蓄電装置を構成する蓄電モジュールを示す概略断面図である。 蓄電装置の製造方法を示すフロー図である。 電極ユニットを説明するための平面図である。 電極ユニットを説明するための平面図である。 電極ユニットを示す平面図である。 電極ユニットを示す断面図である。 電極ユニットの製造方法を示すフロー図である。 他の例に係る電極ユニットを説明するための平面図である。 図９の例の電極ユニットを説明するための平面図である。 図９の例の電極ユニットを示す平面図である。

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。

［第１実施形態］
図１を参照して、蓄電モジュールを備える蓄電装置の一例について説明する。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負荷する拘束部材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。

なお、積層端に位置する蓄電モジュール４の積層方向の外側には、導電板５が配置されていなくてもよい。この場合、蓄電モジュール４が、蓄電装置１における蓄電モジュール４と導電板５との積層体の最外層（スタック最外層）となっていてよい。蓄電モジュール４がスタック最外層を構成する場合、正極端子６は、積層端に位置する一方の蓄電モジュール４に接続され、負極端子７は、積層端に位置する他方の蓄電モジュール４に接続されることとなる。

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。なお、蓄電モジュール４がスタック最外層を構成する場合には、フィルムＦにより、エンドプレート８と蓄電モジュール４との間が絶縁されることとなる。

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Ｄ１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Ｄ１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Ｄ１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Ｄ１の中央側を向くように、積層方向Ｄ１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Ｄ１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Ｄ１の中央側を向くように、積層方向Ｄ１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Ｄ１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に接合された複数の第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のそれぞれに接合された第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Ｄ１から見て矩形枠状をなしている。後述のように、第１封止部２１は、矩形枠状をなすように配置された複数（図示例では４つ）のシート体１２１によって形成されている。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Ｄ１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Ｄ１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Ｄ１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接合していてもよい。

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との接合領域Ｋとなっている。接合領域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、接合領域Ｋのみでもよいが、本実施形態では電極板１５の全面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との間に接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形によって形成され、積層方向Ｄ１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Ｄ１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、例えば射出成形時の熱によって第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Ｄ１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Ｄ１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Ｄ１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。封止体１２の側面には、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液口が設けられている。

次に、上述した蓄電装置１の製造工程について説明する。

図３は、蓄電装置１の製造工程の一例を示すフローチャートである。図３に示されるように、蓄電装置１の製造工程は、電極ユニット製造工程（Ｓ０１）と、積層工程（Ｓ０２）と、封止体形成工程（Ｓ０３）と、注入工程（Ｓ０４）と、組立工程（Ｓ０５）とを含んでいる。

電極ユニット製造工程Ｓ０１では、後述する電極ユニット製造方法によって電極ユニット３０が製造される。電極ユニット３０は、バイポーラ電極１４と、バイポーラ電極１４の縁部１５ｃに接合された矩形枠状の第１封止部２１とを含む。

積層工程Ｓ０２では、セパレータ１３を介して電極ユニット３０を積層し、積層体を得る。また、電極ユニット３０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、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が溶着等によって接合されている。

封止体形成工程Ｓ０３では、例えば射出成形によって電極積層体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Ｓ０２で得られた電極積層体１１を金型内に配置し、流動性を有する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同士が接合され、封止体１２が得られる。このとき、封止体１２の側面に、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液口が形成される。

注入工程Ｓ０４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、封止体１２の側面に設けられた注液口を介して内部空間Ｖへの電解液の注入を実施する。電解液の注入後、注液口をシール材等によって封止し、蓄電モジュール４を得る。なお、シール材に変えて、注液口に圧力調整弁等を設けてもよい。

組立工程Ｓ０５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を螺合する。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、電極ユニット３０の構成について説明する。図４は電極ユニットを説明するための平面図であり、バイポーラ電極１４の各辺とシート体１２１との対応関係を示す。図５は、電極ユニットを説明するための平面図であり、バイポーラ電極１４に接合されたシート体１２１が展開されている状態を示す。図６は、電極ユニットを示す平面図である。図７は、電極ユニットを示す断面図である。なお、図４〜図６では、正極１６及び負極１７の図示を省略している。

本実施形態における電極ユニット３０は、バイポーラ電極１４と、バイポーラ電極１４の縁部１５ｃに接合される第１封止部（封止体）２１とによって構成されている。一例の第１封止部２１は、矩形状をなす４つのシート体１２１によって構成されている。この４つのシート体１２１は、バイポーラ電極１４が形成する矩形の各辺に対応している。すなわち、４つのシート体１２１は、バイポーラ電極１４の長辺に対応する２つのシート体１２１Ｌと、バイポーラ電極１４の短辺に対応する２つのシート体１２１Ｓとによって構成されている。

シート体１２１Ｌは、バイポーラ電極１４の長辺の方向に沿った長辺と、バイポーラ電極１４の短辺の方向に沿った短辺とを有する矩形状をなしている。シート体１２１Ｌは、第１部分１２２Ｌと第２部分１２３Ｌとを含む。第１部分１２２Ｌは、バイポーラ電極１４の縁部１５ｃに接合される部分を含む。第２部分１２３Ｌは、第１部分１２２Ｌに向かって折り返される部分である。図示例では、第１部分１２２Ｌと第２部分１２３Ｌとの境界が二点鎖線によって示されている。第２部分１２３Ｌは、この二点鎖線（折り線１２１ａ）に沿って第１部分１２２Ｌ側に折り返される。

図示例では、シート体２２１Ｌの折り線１２１ａがシート体１２１Ｌの長辺に平行に形成されている。そのため、第１部分１２２Ｌ及び第２部分１２３Ｌは、いずれも矩形状をなしている。バイポーラ電極１４における対応する辺に沿った方向に交差する方向（幅方向）において、第１部分１２２Ｌの長さは第２部分１２３Ｌの長さよりも大きい。すなわち、第１部分１２２Ｌの短辺の長さＬ１は、第２部分１２３Ｌの短辺の長さＬ２よりも大きい。また、バイポーラ電極１４における対応する辺に沿った方向において、シート体１２１Ｌの長さはバイポーラ電極１４の長さよりも小さい。すなわち、シート体１２１Ｌの長辺の長さＬ３は、バイポーラ電極１４の長辺の長さよりも小さい。

シート体１２１Ｓは、バイポーラ電極１４の短辺の方向に沿った長辺と、バイポーラ電極１４の長辺の方向に沿った短辺とを有する矩形状をなしている。シート体１２１Ｓは、第１部分１２２Ｓと第２部分１２３Ｓとを含む。第１部分１２２Ｓは、バイポーラ電極１４の縁部１５ｃに接合される部分を含む。第２部分１２３Ｓは、第１部分１２２Ｓに向かって折り返される部分である。図示例では、第１部分１２２Ｓと第２部分１２３Ｓとの境界が二点鎖線によって示されている。第２部分１２３Ｓは、この二点鎖線（折り線１２１ａ）に沿って第１部分１２２Ｓ側に折り返される。

図示例では、シート体２２１Ｓの折り線１２１ａがシート体１２１Ｓの長辺に平行に形成されている。そのため、第１部分１２２Ｓ及び第２部分１２３Ｓは、いずれも矩形状をなしている。対応する辺に沿った方向に交差する方向（幅方向）において、第１部分１２２Ｓの長さは第２部分１２３Ｓの長さよりも大きい。すなわち、第１部分１２２Ｓの長辺方向に沿った長さＬ４は、第２部分１２３Ｓの長辺方向に沿った長さＬ５よりも大きい。また、バイポーラ電極１４における対応する辺に沿った方向において、シート体１２１Ｓの長さはバイポーラ電極１４の長さよりも大きい。すなわち、シート体１２１Ｓの長辺の長さＬ６は、バイポーラ電極１４の短辺の長さよりも大きい。

なお、本実施形態では、シート体１２１Ｌの第１部分１２２Ｌの幅方向の長さＬ１と、シート体１２１Ｓの第１部分１２２Ｓの幅方向の長さＬ４とが同じとなっている。また、シート体１２１Ｌの第２部分１２３Ｌの幅方向の長さＬ２と、シート体１２１Ｓの第２部分１２３Ｓの幅方向の長さＬ５とが同じとなっている。

上述の４つのシート体１２１は、バイポーラ電極１４におけるそれぞれの対応する辺の縁部１５ｃに接合されている。図５に示すように、本実施形態では、バイポーラ電極１４の長辺の縁部１５ｃに沿ってシート体１２１Ｌの第１部分１２２Ｌの一部が接合される。シート体１２１Ｌの第２部分１２３Ｌは、バイポーラ電極１４と重複しない。すなわち、二点鎖線で示される第１部分１２２Ｌと第２部分１２３Ｌとの境界（折り線１２１ａ）は、バイポーラ電極１４の外側に位置している。

また、バイポーラ電極１４の短辺の縁部１５ｃに沿ってシート体１２１Ｓの第１部分１２２Ｓの一部が接合される。シート体１２１Ｓの第２部分１２３Ｓは、バイポーラ電極１４と重複しない。すなわち、二点鎖線で示される第１部分１２２Ｓと第２部分１２３Ｓとの境界（折り線１２１ａ）は、バイポーラ電極１４の外側に位置している。

バイポーラ電極１４における隣り合う辺に対応するシート体１２１Ｌとシート体１２１Ｓとにおいて、第１部分１２２Ｌの端部と第１部分１２２Ｓの端部とが互いに重複した重複部１２５が形成されている。図示例では、シート体１２１Ｓの第１部分１２２Ｓの端部がシート体１２１Ｌの第１部分１２２Ｌの端部に重ねられている。バイポーラ電極１４の長辺方向における重複部１２５の長さは、バイポーラ電極１４の短辺方向における重複部１２５の長さよりも小さい。一例として、バイポーラ電極１４の長辺方向における重複部１２５の長さは、シート体１２１Ｓの第１部分１２２Ｓの幅方向の長さＬ４からシート体１２１Ｓの第２部分１２３Ｓの幅方向の長さＬ５の長さを差し引いた長さに等しくてよい。また、バイポーラ電極１４の短辺方向における重複部１２５の長さは、シート体１２１Ｌの第１部分１２２Ｌの幅方向の長さＬ１と同じであってよい。

図６、図７に示すように、電極ユニット３０では、シート体１２１Ｓの第２部分１２３Ｓが重複部１２５を避けて第１部分１２２Ｓに向かって折り返されている。折り返された第２部分１２３Ｓは、重複部１２５に接していてもよいし、重複部１２５から離間していてもよい。また、シート体１２１Ｌの第２部分１２３Ｌは、重複部１２５にさらに重複するように、第１部分１２２Ｌに向かって折り返されている。

４つのシート体１２１によって構成される第１封止部２１は、平面視において矩形枠状をなしている。第１封止部２１は、電極板１５の縁部１５ｃを囲み、当該縁部１５ｃに対して接合されている。第１封止部２１の内縁２５ｓは電極板１５の周縁１５ｄよりも内側に位置している。第１封止部２１は、電極板１５の周縁１５ｄよりも外側の位置でシート体１２１が折り返されることによって、部分的に２層になっている。すなわち、第１封止部２１は、バイポーラ電極１４に接合された第１部分１２２Ｌ，１２２Ｓによって形成される第１層２５と、第１層２５側に折り返されて積層された第２部分１２３Ｌ，１２３Ｓによって形成される第２層２７と、を含んでいる。第２層２７は、第１層２５におけるバイポーラ電極１４との接合面の反対側の面２５ａに設けられる。第１層２５の内周端（すなわち第１封止部２１の内縁２５ｓ）は、第２層２７の内縁２７ｓよりも内側に位置している。第１層２５における内縁２５ｓを含む内周縁部２５ｂには、セパレータ１３が接合され得る。すなわち、第２層２７は、積層される電極ユニット３０間にセパレータ１３を配置するためのスペーサ層として機能する。電極ユニット３０では、第１封止部２１の内縁２５ｓから電極板１５の周縁１５ｄまでの領域において、第１封止部２１と電極板１５との接合領域が形成されている。

続いて、電極ユニット製造工程Ｓ０１による電極ユニット製造方法について説明する。図８は、電極ユニット製造工程の一例を示すフローチャートである。本実施形態における電極ユニット製造工程Ｓ０１は、配置工程Ｓ１１、接合工程Ｓ１２及び折り返し工程Ｓ１３を含む。

配置工程Ｓ１１では、矩形をなすバイポーラ電極１４の各辺に対応する４つのシート体１２１を対応する各辺上に配置する。この工程では、隣り合う辺に対応するシート体１２１同士における互いの第１部分１２２Ｓ，１２２Ｌの端部同士を重複させて、重複部１２５を形成する。

接合工程Ｓ１２では、配置されたシート体１２１をバイポーラ電極１４に接合する。第１封止部２１とバイポーラ電極１４とを接合する方法としては、例えば超音波又は熱による溶着が挙げられる。なお、負極終端電極１８及び正極終端電極１９にも、同様に第１封止部２１を接合する。

折り返し工程Ｓ１３では、接合されたシート体１２１のうちのバイポーラ電極１４に接合される部分を含む第１部分１２２Ｌ，１２２Ｓに向かって、第２部分１２３Ｌ，１２３Ｓを折り返す。この工程では、重複部１２５を避けて第２部分１２３Ｌ，１２３Ｓを第１部分１２２Ｌ，１２２Ｓに折り返す。この場合、対応する辺の方向に交差する幅方向において、第２部分１２３Ｌ，１２３Ｓの縁部（すなわち内縁２７ｓ）が第１部分１２２Ｌ，１２２Ｓの縁部（すなわち内縁２５ｓ）よりもシート体１２１の内側に位置するように第２部分を折り返す。シート体１２１の第２層２７が折り線１２１ａの位置で折り返されることによって、第２層２７が第１層２５上に積層される。

以上説明したように、上記の電極ユニット３０では、４つのシート体１２１のうち、隣り合うシート体１２１同士によって、重複部１２５が形成されている。そのため、隣り合うシート体１２１同士の間に間隙が形成されることがない。また、対応する辺に沿った方向に交差する幅方向において、第１部分の長さは、第２部分の長さよりも大きい。この場合、第２部分１２３Ｌ，１２３Ｓが第１部分１２２Ｌ，１２２Ｓに向かって折り返された状態では、第２部分１２３Ｌ，１２３Ｓの縁部（すなわち内縁２７ｓ）は、幅方向において、第１部分１２２Ｌ，１２２Ｓの縁部（すなわち内縁２５ｓ）よりもシート体の内側に位置する。このような構成では、内縁２７ｓの内側において、第１部分１２２Ｌ，１２２Ｓと重複するようにセパレータを配置することができる。この場合、隣り合う電極同士の短絡の発生が効果的に抑制される。

また、矩形枠状の第１封止部２１を形成する方法としては、例えば、シート状の母材を枠状に切り出すことが考えられる。この場合、母材から切り出された枠状の部分が第１封止部として使用される一方で、枠状の部分に囲まれた中央部分は廃棄される。本実施形態では、矩形枠状をなす第１封止部２１を矩形状の４つのシート体によって形成している。そのため、シート状の母材から効率的にシート体１２１を切り出すことができ、母材の廃棄量を低減することができる。

また、第２部分を折り返すための折り線１２１ａの位置は、バイポーラ電極１４の周縁１５ｄよりも外側であってよい。この構成では、バイポーラ電極１４の周縁１５ｄが第１封止部２１の外側に露出することが抑制される。

また、矩形状をなす重複部１２５では、バイポーラ電極１４の長辺に沿った辺の長さがバイポーラ電極１４の短辺に沿った辺の長さよりも小さくてよい。このような構成とするために、本実施形態では、シート体１２１Ｓの長辺の長さＬ６がバイポーラ電極１４の短辺の長さよりも大きくなっている。本実施形態では、封止体１２の側面に、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液口が形成される。この場合、注液口に連通する連通口となる部分をシート体１２１に形成する場合がある。例えば、シート体１２１Ｓにおける第２部分１２３Ｓに矩形の切欠部を形成し、この切欠部を連通口とすることができる。シート体１２１Ｓの長辺の長さＬ６が大きく形成されている場合、切欠部をシート体１２１Ｓの長辺方向の端部寄りに形成したとしても、第２部分１２３Ｓを容易に折り返すことができる。

以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、以下のように、第１実施形態のシート体と異なる形状を有するシート体によって第１封止部２１が形成されてもよい。

［第２実施形態］
図９は電極ユニットの他の例を説明するための平面図であり、バイポーラ電極１４の各辺とシート体２２１との対応関係を示す。図１０は、電極ユニットを説明するための平面図であり、バイポーラ電極１４に接合されたシート体２２１が展開されている状態を示す。図１１は、電極ユニットを示す平面図である。

本実施形態における電極ユニット３０は、バイポーラ電極１４と、バイポーラ電極１４の縁部１５ｃに接合される第１封止部（封止体）２１とによって構成されている。一例の第１封止部２１は、矩形状をなす４つのシート体２２１によって構成されている。この４つのシート体２２１は、バイポーラ電極１４が形成する矩形の各辺に対応している。すなわち、４つのシート体２２１は、バイポーラ電極１４の長辺に対応する２つのシート体２２１Ｌと、バイポーラ電極１４の短辺に対応する２つのシート体２２１Ｓとによって構成されている。

シート体２２１Ｌは、バイポーラ電極１４の長辺の方向に沿った長辺と、バイポーラ電極１４の短辺の方向に沿った短辺とを有する矩形状をなしている。シート体２２１Ｌは、第１部分２２２Ｌと第２部分２２３Ｌとを含む。第１部分２２２Ｌは、バイポーラ電極１４の縁部１５ｃに接合される部分を含む。第２部分２２３Ｌは、第１部分２２２Ｌに向かって折り返される部分である。図示例では、第１部分２２２Ｌと第２部分２２３Ｌとの境界が二点鎖線によって示されている。第２部分２２３Ｌは、この二点鎖線（折り線２２１ａ）に沿って第１部分２２２Ｌ側に折り返される。

図示例では、シート体２２１Ｌの折り線２２１ａがシート体２２１Ｌの長辺に平行に形成されている。そのため、第１部分２２２Ｌ及び第２部分２２３Ｌは、いずれも矩形状をなしている。バイポーラ電極１４における対応する辺に沿った方向に交差する方向（幅方向）において、第１部分２２２Ｌの長さは第２部分２２３Ｌの長さよりも大きい。すなわち、第１部分２２２Ｌの短辺の長さＬ２１は、第２部分２２３Ｌの短辺の長さＬ２２よりも大きい。また、バイポーラ電極１４における対応する辺に沿った方向において、シート体２２１Ｌの長さはバイポーラ電極１４の長さよりも大きい。すなわち、シート体２２１Ｌの長辺の長さＬ２３は、バイポーラ電極１４の長辺の長さよりも大きい。

シート体２２１Ｓは、バイポーラ電極１４の短辺の方向に沿った長辺と、バイポーラ電極１４の長辺の方向に沿った短辺とを有する矩形状をなしている。シート体２２１Ｓは、第１部分２２２Ｓと第２部分２２３Ｓとを含む。第１部分２２２Ｓは、バイポーラ電極１４の縁部１５ｃに接合される部分を含む。第２部分２２３Ｓは、第１部分２２２Ｓに向かって折り返される部分である。図示例では、第１部分２２２Ｓと第２部分２２３Ｓとの境界が二点鎖線によって示されている。第２部分２２３Ｓは、この二点鎖線（折り線２２１ａ）に沿って第１部分２２２Ｓ側に折り返される。

図示例では、シート体２２１Ｓの折り線２２１ａがシート体２２１Ｓの長辺に平行に形成されている。そのため、第１部分２２２Ｓ及び第２部分２２３Ｓは、いずれも矩形状をなしている。対応する辺に沿った方向に交差する方向（幅方向）において、第１部分２２２Ｓの長さは第２部分２２３Ｓの長さよりも大きい。すなわち、第１部分２２２Ｓの長辺方向に沿った長さＬ２４は、第２部分２２３Ｓの長辺方向に沿った長さＬ２５よりも大きい。また、バイポーラ電極１４における対応する辺に沿った方向において、シート体２２１Ｓの長さはバイポーラ電極１４の長さよりも小さい。すなわち、シート体２２１Ｓの長辺の長さＬ２６は、バイポーラ電極１４の短辺の長さよりも小さい。

なお、本実施形態では、シート体２２１Ｌの第１部分２２２Ｌの幅方向の長さＬ２１と、シート体２２１Ｓの第１部分２２２Ｓの幅方向の長さＬ２４とが同じとなっている。また、シート体２２１Ｌの第２部分２２３Ｌの幅方向の長さＬ２２と、シート体２２１Ｓの第２部分２２３Ｓの幅方向の長さＬ２５とが同じとなっている。

上述の４つのシート体２２１は、バイポーラ電極１４におけるそれぞれの対応する辺の縁部１５ｃに接合されている。図１０に示すように、本実施形態では、バイポーラ電極１４の長辺の縁部１５ｃに沿ってシート体２２１Ｌの第１部分２２２Ｌの一部が接合される。シート体２２１Ｌの第２部分２２３Ｌは、バイポーラ電極１４と重複しない。すなわち、二点鎖線で示される第１部分２２２Ｌと第２部分２２３Ｌとの境界（折り線２２１ａ）は、バイポーラ電極１４の外側に位置している。

また、バイポーラ電極１４の短辺の縁部１５ｃに沿ってシート体２２１Ｓの第１部分２２２Ｓの一部が接合される。シート体２２１Ｓの第２部分２２３Ｓは、バイポーラ電極１４と重複しない。すなわち、二点鎖線で示される第１部分２２２Ｓと第２部分２２３Ｓとの境界（折り線２２１ａ）は、バイポーラ電極１４の外側に位置している。

バイポーラ電極１４における隣り合う辺に対応するシート体２２１Ｌとシート体２２１Ｓとにおいて、第１部分２２２Ｌの端部と第１部分２２２Ｓの端部とが互いに重複した重複部２２５が形成されている。図示例では、シート体２２１Ｓの第１部分２２２Ｓの端部がシート体２２１Ｌの第１部分２２２Ｌの端部に重ねられている。バイポーラ電極１４の長辺方向における重複部２２５の長さは、バイポーラ電極１４の短辺方向における重複部２２５の長さよりも大きい。一例として、バイポーラ電極１４の長辺方向における重複部２２５の長さは、シート体２２１Ｓの第１部分２２２Ｓの幅方向の長さＬ２４と同じであってよい。また、バイポーラ電極１４の短辺方向における重複部２２５の長さは、シート体２２１Ｌの第１部分２２２Ｌの幅方向の長さＬ２１からシート体２２１Ｌの第２部分２２３Ｌの幅方向の長さＬ２２の長さを差し引いた長さに等しくてよい。

図１１に示すように、電極ユニット３０では、シート体２２１Ｌの第２部分２２３Ｌが重複部２２５を避けて第１部分２２２Ｌに向かって折り返されている。折り返された第２部分２２３Ｌは、重複部２２５に接していてもよいし、重複部２２５から離間していてもよい。また、シート体２２１Ｓの第２部分２２３Ｓは、重複部２２５にさらに重複するように、第１部分２２２Ｓに向かって折り返されている。

以上、第１実施形態及び第２実施形態について説明したが、例えば、第１実施形態における各構成と、第２実施形態における各構成とは互いに流用されてもよい。例えば、第１実施形態では、シート体１２１によって第１封止部２１が形成された電極ユニット３０（第１の電極ユニット）が積層されることによって積層体が形成されている。一方、第２実施形態では、シート体２２１によって第１封止部２１が形成された電極ユニット３０（第２の電極ユニット）が積層されることによって積層体が形成されている。この場合、シート体１２１によって第１封止部２１が形成された電極ユニット３０と、シート体２２１によって第１封止部２１が形成された電極ユニット３０とが交互に積層されることによって積層体が形成されてもよい。

例えば、重複部に対して、折り返された第２部分が重複されている場合、重複部の位置における厚みが、他の部分に比べて大きくなることが考えられる。第１実施形態の電極ユニット３０と第２実施形態の電極ユニット３０とが交互に積層されると、積層方向において、第１実施形態の電極ユニット３０の重複部１２５と第２実施形態の電極ユニット３０の重複部２２５とが交互に配置される。この場合、積層方向から見て、第１実施形態の電極ユニット３０の重複部１２５と第２実施形態の電極ユニット３０の重複部２２５とが完全に重なり合うことがない。そのため、積層体が形成された際に、重複部の厚みが分散されることになる。

１４…バイポーラ電極、１５ｃ…縁部、２１…第１封止部（封止体）、３０…電極ユニット、１２１，１２１Ｌ，１２１Ｓ…シート体、１２２Ｌ，１２２Ｓ…第１部分、１２３Ｌ，１２３Ｓ…第２部分、１２５…重複部。

Claims (5)

1. 矩形をなす電極と、前記電極の縁部に接合された枠状の封止体と、を備える電極ユニットであって、
   前記封止体は、前記電極が形成する前記矩形の各辺に対応して配置される複数のシート体によって構成され、
   前記シート体は、前記電極に接合された部分を含む第１部分と、前記第１部分に向かって折り返された第２部分とを含み、
   前記電極の隣り合う辺に対応する前記シート体同士では、前記第１部分の端部同士が互いに重複した重複部が形成され、
   対応する辺の方向に交差する幅方向において、前記第１部分の長さは前記第２部分の長さよりも大きい、電極ユニット。
2. 前記第２部分を折り返すための折り線の位置は、前記電極の外縁よりも外側である、請求項１に記載の電極ユニット。
3. 前記重複部は、前記電極の長辺に沿った辺の長さが前記電極の短辺に沿った辺の長さよりも小さい矩形状をなす、請求項１に記載の電極ユニット。
4. 前記重複部は、前記電極の長辺に沿った辺の長さが前記電極の短辺に沿った辺の長さよりも大きい矩形状をなす、請求項１に記載の電極ユニット。
5. 第１の電極ユニットと第２の電極ユニットとが交互に積層された積層体を有する蓄電モジュールであって、
   前記第１の電極ユニット及び前記第２の電極ユニットは、矩形をなす電極と、前記電極の縁部に接合された枠状の封止体と、を備える電極ユニットであって、
   前記封止体は、前記電極が形成する前記矩形の各辺に対応して配置される複数のシート体によって構成され、
   前記シート体は、前記電極に接合される部分を含む第１部分と、前記第１部分に向かって折り返される第２部分とを含み、
   前記電極の隣り合う辺に対応する前記シート体同士では、前記第１部分の端部同士が互いに重複した重複部が形成され、
   対応する辺の方向に交差する幅方向において、前記第１部分の長さは前記第２部分の長さよりも大きく、
   前記第１の電極ユニットにおける前記重複部は、前記電極の長辺に沿った辺の長さが前記電極の短辺に沿った辺の長さよりも小さい矩形状をなし、
   前記第２の電極ユニットにおける前記重複部は、前記電極の長辺に沿った辺の長さが前記電極の短辺に沿った辺の長さよりも大きい矩形状をなす、蓄電モジュール。

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