JP2020173932A - 蓄電モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】封止の信頼性を十分に確保でき、かつ電極の積層体の厚さを容易に規格の範囲に容易に収めることができる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、電極積層体１１が複数の樹脂部４２同士の溶着によって枠状をなす第１封止部２１が金属板１５に溶着した第１溶着体４１を含み、第１溶着体４１において、積層方向Ｄから見たときにオーバーハング部２４に重なる第１領域７１では樹脂部４２の端部４２ａ同士が重ね合わされた状態で各樹脂部４２が金属板１５に溶着され、積層方向Ｄから見たときにオーバーハング部２４に重ならない第２領域７２では樹脂部４２の端部４２ａ同士が突き合わされた状態で各樹脂部４２が金属板１５に溶着されている。【選択図】図５

Description

本開示は、蓄電モジュールに関する。

従来の蓄電モジュールとして、金属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ある（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電極積層体を備えている。電極積層体の側面には、積層方向に隣り合うバイポーラ電極間を封止する樹脂製の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

隣り合う電極間を封止する封止体としては、例えば電極積層体に含まれる各金属板の縁部に溶着された枠状の第１封止部と、第１封止部同士を結合する第２封止部とによって構成される封止体が採用される場合がある。第２封止部の形成にあたっては、例えばバイポーラ電極を含む電極の金属板に第１封止部を形成し、これらの電極を積層して積層体を形成する。次に、積層体を金型内に配置し、積層体の周囲に露出する第１封止部に対して樹脂を射出成型することで第２封止部を形成する。

第２封止部の形成の際、射出成型の金型に配置される積層体は、金型によって積層体の積層方向に所定量だけ圧縮された状態となる。このとき、積層体の厚さが規定値よりも厚いと過圧縮となり、積層体にダメージが生じるおそれがある。また、積層体の厚さが規定値よりも薄いと、金型で積層体を締め付けた状態においても積層体と金型との間に隙間が形成されてしまい、十分な品質の第２封止部が得られなくなるおそれがある。このため、金型から積層体に付加される荷重を適正化する必要があり、積層方向に対する積層体の厚さを規格の範囲に収める必要がある。

一方、枠状の第１封止部を得る方法としては、例えば母材となる１枚のシート状の樹脂フィルムから枠状の第１封止部を切り出すことが考えられる。この方法では、母材から切り出された枠状の樹脂部が第１封止部として使用されるが、母材において枠状の部分に囲まれた中央部分は廃棄されることとなる。母材の廃棄量を低減するためには、母材から複数の短冊状の樹脂部を切り出し、これらの複数の樹脂部の端部同士を溶着して枠状の第１封止部を形成することが考えられる。この方法を採用する場合、切り出した複数の樹脂部同士の溶着部分における封止の信頼性の確保が必要となる。また、上述した積層体の厚さを規格の範囲に収める観点から、切り出した複数の樹脂部同士の溶着部分における厚さの制御も必要となる。

本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、封止の信頼性を十分に確保でき、かつ電極の積層体の厚さを容易に規格の範囲に容易に収めることができる蓄電モジュール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は、金属板の一方面に負極活物質層を有する負極終端電極と金属板の他方面に正極活物質層を有する正極終端電極との間に、金属板の一方面に正極活物質層を有すると共に他方面に負極活物質層を有する複数のバイポーラ電極がセパレータを介して積層されてなる電極積層体と、電極積層体において電極の積層方向に沿った側面を覆うように設けられた封止体と、を備え、封止体は、複数のバイポーラ電極と負極終端電極と正極終端電極とのそれぞれの金属板の縁部に枠状に溶着された第１封止部と、積層方向に沿って電極積層体の側面に延び、積層方向に隣り合う第１封止部同士を結合する第２封止部と、を有し、第２封止部は、積層方向の端部において第１封止部の内縁側に張り出すオーバーハング部を有し、オーバーハング部の先端は、電極積層体を積層方向から見て金属板と第１封止部との重なり部分に位置し、電極積層体は、前記複数のバイポーラ電極と前記負極終端電極と前記正極終端電極とのうちの少なくとも一つの電極と第１封止部とによって構成され、複数の樹脂部によって枠状をなす第１封止部が金属板に溶着された第１溶着体を含み、第１溶着体において、積層方向から見たときにオーバーハング部と重なる第１領域では、複数の樹脂部の端部同士が重ね合わされた状態で各樹脂部が金属板に溶着されており、積層方向から見たときにオーバーハング部と重ならない第２領域では、複数の樹脂部の端部同士が突き合わされた状態で各樹脂部が前記金属板に溶着されている。

この蓄電モジュールでは、電極積層体を構成する電極に第１溶着体が含まれている。第１溶着体では、複数の樹脂部同士の溶着によって枠状をなす第１封止部が形成されている。このため、母材となる１枚のシート状の樹脂フィルムから枠状の第１封止部に切り出す場合と比較して、母材の廃棄量を低減できる。また、第１溶着体では、積層方向から見たときにオーバーハング部と重なる第１領域では、樹脂部の端部同士が重ね合わされた状態で各樹脂部が金属板に溶着され、積層方向から見たときにオーバーハング部と重ならない第２領域では、樹脂部の端部同士が突き合わされて溶着された状態で各樹脂部が金属板に溶着されている。したがって、第１溶着体の第１領域では、複数の樹脂部の端部同士が重ね合わされることによる第１封止部の厚さの増大を回避できる。したがって、第２封止部を形成する際に電極の積層体の厚さを容易に規格の範囲に収めることが可能となる。また、第１溶着体の第２領域では、複数樹脂部の端部同士が突き合わされることで溶着後の樹脂部間に隙間が生じることを抑制できる。したがって、封止の信頼性を十分に確保できる。

金属板は、積層方向から見て矩形状をなしており、第１溶着体において、複数の樹脂部の端部同士の接続部分は、金属板の角部に設けられていてもよい。例えばベルトシーラを用いて第１封止部を金属板の縁部に溶着する場合、金属板の角部では各辺の溶着が重なるため、樹脂部の端部同士が重ね合わされた部分の溶着後の厚さを比較的小さくできる。したがって、樹脂部の端部同士の接続部分を金属板の角部に重なるように位置させることで、当該接続部分と他の部分との間の厚さの差を小さくできる。

複数のバイポーラ電極と負極終端電極と正極終端電極とのうち、少なくともバイポーラ電極が第１溶着体によって構成されていてもよい。これにより、第２封止部を形成する際に電極の積層体の厚さを一層容易に規格の範囲に収めることが可能となる。

電極積層体は、複数のバイポーラ電極と負極終端電極と正極終端電極とのうちの少なくとも一つの電極と第１封止部とによって構成され、複数の樹脂部によって枠状をなす第１封止部が金属板に溶着された第２溶着体を含み、第２溶着体では、複数の樹脂部の端部同士が当該端部の幅方向の全体にわたって重ね合わされた状態で各樹脂部が金属板に溶着されていてもよい。第２溶着体では、第１溶着体と比べて、積層方向から見たときに第１領域における第１封止部の厚さが厚くなる。第１封止部の厚さが互いに異なる第１溶着体と第２溶着体とを用いることで、第２封止部を形成する際に電極の積層体の厚さを調整できるため、当該積層体の厚さを容易に規格の範囲に収めることが可能となる。

本開示によれば、封止の信頼性を十分に確保でき、かつ電極の積層体の厚さを容易に規格の範囲に容易に収めることができる。

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の一例を示す概略断面図である。 蓄電モジュールの内部構成の一例を示す概略断面図である。 金属板と第１封止部との溶着体の比較例を示す平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 金属板と第１封止部との第１溶着体を示す平面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 第２封止部の形成工程を示す概略断面図である。 図７の後続の工程を示す概略断面図である。 第１溶着体の変形例を示す要部拡大図である。

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好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、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の一例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Ｄ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Ｄ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Ｄ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。モジュール積層体２の積層方向Ｄの積層端には、蓄電モジュール４に電気的に接続された導電板Ｐと、絶縁板Ｆとが順に積層されている。一方の導電板Ｐには正極端子６が接続され、他方の導電板Ｐ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Ｐの縁部から積層方向Ｄ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。

蓄電モジュール４間に配置された導電板５の内部には、空気等の冷却用媒体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Ｄ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を有している。また、導電板５は、これらの流路５ａに冷却用流体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。図１の例では、積層方向Ｄ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Ｄ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Ｄから見た蓄電モジュール４、導電板５、及び導電板Ｐ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。各エンドプレート８と導電板Ｐとの間には、電気絶縁性を有する絶縁板Ｆが設けられているため、この絶縁板Ｆにより、エンドプレート８と導電板Ｐ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に向かって通されている。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、導電板５、及び導電板Ｐがエンドプレート８によって挟持され、モジュール積層体２としてユニット化されている。また、モジュール積層体２に対し、積層方向Ｄに拘束荷重が付加されている。

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を含む金属板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、正極活物質が金属板１５に塗工されることにより形成されている。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は、負極活物質が金属板１５に塗工されることにより形成されている。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、金属板１５の他方面１５ｂにおける負極１７の形成領域は、金属板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。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、金属板１５と、金属板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の金属板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又は導電板Ｐ（図１参照）と電気的に接続されている。負極終端電極１８の金属板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、金属板１５と、金属板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の金属板１５の他方面１５ｂは、電極積層体１１の積層方向Ｄ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又は導電板Ｐ（図１参照）と電気的に接続されている。

金属板１５は、例えば表面にめっきが施されたニッケル板や、表面にめっきが施された鋼板などからなる。ここでは、金属板１５は、鋼板の表面にニッケルによるめっきを施してなるめっき鋼板によって構成されている。めっき鋼板の基材となる鋼板には、例えば圧延鋼などの普通鋼や、ステンレス鋼などの特殊鋼が用いられる。金属板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。

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。

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、金属板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、金属板１５の縁部１５ｃに結合された複数の第１封止部２１と、積層方向Ｄに沿って側面１１ａに延び、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、耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂によって構成されている。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、金属板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（図３参照）。本実施形態では、バイポーラ電極１４の金属板１５のみならず、負極終端電極１８の金属板１５及び正極終端電極１９の金属板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、金属板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、金属板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、金属板１５の縁部１５ｃに重ねられ、重なり部分Ｋが形成されている。重なり部分Ｋにおいて、第１封止部２１は、例えば超音波又は熱圧着によって金属板１５に気密に溶着されている。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を用いて形成されている。第１封止部２１の内側は、積層方向Ｄに互いに隣り合う金属板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、金属板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によって保持されている。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。

第１封止部２１を金属板１５に溶着するにあたり、上述した金属板１５の表面は、例えば電解めっきで形成した複数の突起状めっきによって粗面化されている。粗面化は、金属板１５において、少なくとも第１封止部２１が溶着される面に施されていればよい。本実施形態では、バイポーラ電極１４を構成する金属板１５及び負極終端電極１８を構成する金属板１５については、一方面１５ａのみが粗面化されていればよく、正極終端電極１９を構成する金属板１５については、一方面１５ａ及び他方面１５ｂの両面が粗面化されていればよい。粗面化により、金属板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状めっき間に入り込み、アンカー効果が発揮される。これにより、金属板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。

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の外縁部分に溶着されている。

第２封止部２２は、積層方向Ｄにおける両端部にオーバーハング部２４をそれぞれ有している。一方のオーバーハング部２４は、積層方向Ｄの一端部において第１封止部２１の内縁側に張り出し、負極終端電極１８を構成する金属板１５の一方面１５ａ側に溶着された第１封止部２１に結合している。他方のオーバーハング部２４は、積層方向Ｄの他端部において第１封止部２１の内縁側に張り出し、正極終端電極１９を構成する金属板１５の他方面１５ｂ側に溶着された第１封止部２１に結合している。一方及び他方のオーバーハング部２４の張り出し長さは、互いに等しくなっており、これらのオーバーハング部２４の先端２４ａは、積層方向Ｄから見て金属板１５と第１封止部２１との重なり部分Ｋに重なるように位置している。

第１封止部２１及び第２封止部２２は、隣り合う電極の間に形成される内部空間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水系の電解液（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。

続いて、上述した第１封止部２１の構成について更に詳細に説明する。

上述したように、本実施形態では、矩形の枠状の第１封止部２１が金属板１５の縁部１５ｃとの重なり部分Ｋにおいて金属板１５に溶着された溶着体が形成されている。枠状の第１封止部を得る方法としては、例えば母材となる１枚のシート状の樹脂フィルムから枠状の第１封止部を切り出すことが考えられる。この方法では、母材から切り出された枠状の樹脂部が第１封止部として使用されるが、母材における枠状の部分に囲まれた中央部分は廃棄されることとなる。母材の廃棄量を低減するためには、母材から複数の短冊状の樹脂部を切り出し、これらの複数の樹脂部の端部同士を溶着して枠状の第１封止部を形成することが考えられる。

図３に示す溶着体１０１では、母材となる１枚のシート状の樹脂フィルムから短冊状に切り出した複数（ここでは４枚）の樹脂部１０２同士を溶着して枠状の第１封止部２１が形成される。樹脂部１０２は、金属板１５の短辺及び長辺のそれぞれに対応する長さとなっている。樹脂部１０２の端部１０２ａは、金属板１５の角部１５ｅに重なる位置で、隣接する辺の樹脂部１０２の端部１０２ａと僅かに重なるように配置されている。図３では、短辺側の樹脂部１０２の端部１０２ａが当該端部１０２ａの幅方向の全体にわたって長辺側の樹脂部１０２の端部１０２ａの上に重なっているが、いずれの端部１０２ａが上になっていてもよい。

これらの樹脂部１０２は、例えばベルトシーラを用いて金属板１５の縁部１５ｃに溶着され、枠状の第１封止部２１となる。溶着の際、隣接する辺の樹脂部１０２の端部１０２ａ同士が互いに重なっていることで、溶着後の樹脂部１０２，１０２間に隙間が生じることを防止でき、第１封止部２１を用いた封止体による封止の信頼性の確保が図られる。

一方、溶着体１０１では、金属板１５の角部１５ｅにおいて、隣接する辺の樹脂部１０２の端部１０２ａ同士が互いに重なっているため、図４に示すように、端部１０２ａ同士の重なり部分での第１封止部２１の厚さが他の部分での第１封止部２１の厚さに比べて大きくなる。金属板１５の角部では、樹脂部１０２を金属板１５の縁部１５ｃに溶着する際のベルトシーラの短辺側の溶着線と長辺側の溶着線が重なり、２度の溶着がなされ得る。しかしながら、端部１０２ａ同士の重なり部分では、実質的に樹脂部１０２の２枚分の厚さがあるため、２度の溶着においても厚さの増大を相殺することが難しい。このため、端部１０２ａ同士の重なり部分における第１封止部２１の厚さｔ１は、重なり部分以外の他の部分における第１封止部２１の厚さｔ２よりも大きくなる。

このような第１封止部２１の厚さの増大は、第２封止部２２の形成工程に影響し得る。上述したように、第２封止部２２は、射出成型によって積層方向Ｄに沿って電極積層体１１の側面１１ａに延びるように形成され、積層方向Ｄに隣り合う第１封止部２１同士を結合する。第２封止部２２の形成にあたっては、第１封止部２１を予め金属板１５に溶着したバイポーラ電極１４、負極終端電極１８、及び正極終端電極１９を積層して積層体Ｌを形成し、射出成型の金型５１内に当該積層体Ｌを配置する（図７参照）。このとき、金型５１によって積層体Ｌの積層方向Ｄに付加される荷重を適正化するためには、少なくとも金型５１による型締め領域Ｒにおいて、積層方向Ｄに対する積層体Ｌの厚さを規格の範囲に収める必要がある。

本実施形態では、規格の範囲に収める積層体Ｌの厚さは、負極終端電極１８を構成する金属板１５の一方面１５ａに溶着された第１封止部２１の外側面（オーバーハング部２４が結合される面）と、正極終端電極１９を構成する金属板１５の他方面１５ｂに溶着された第１封止部２１の外側面（オーバーハング部２４が結合される面）との間の距離で表される。しかしながら、図４に示したように、端部１０２ａ同士の重なり部分で第１封止部２１の厚さの増大が生じていると、積層方向Ｄに対する積層体Ｌの厚さを規格の範囲に収めることが難しくなる場合がある。

これに対し、本実施形態における第１封止部２１と金属板１５との溶着体（以下、「第１溶着体４１」と称す）では、図５に示すように、複数の樹脂部４２の端部４２ａ同士の接続部分は、金属板１５の角部１５ｅに設けられており、当該接続部分において、短辺側の樹脂部４２の端部４２ａの内縁側及び長辺側の樹脂部４２の端部４２ａの内縁側には、矩形の切り欠きがそれぞれ設けられている。これにより、第１溶着体４１では、積層方向Ｄから見たときにオーバーハング部２４と重なる第１領域７１では、複数の樹脂部４２の端部４２ａ同士が重ね合わされた状態で各樹脂部４２が金属板１５に溶着されている。また、第１溶着体４１では、積層方向Ｄから見たときにオーバーハング部２４と重ならない第２領域７２では、複数の樹脂部４２の端部４２ａ同士が突き合わされた状態で各樹脂部４２が金属板１５に溶着されている。

第１領域７１は、積層方向Ｄから見たときにオーバーハング部２４の先端２４ａよりも外側となる領域である。第２領域７２は、積層方向Ｄから見たときにオーバーハング部２４の先端２４ａよりも内側となる領域である。この第２領域７２は、金型５１による型締め領域Ｒに属する領域である。なお、複数の樹脂部４２の端部４２ａ同士の接続部分において、矩形の切り欠きは、短辺側の樹脂部４２の端部４２ａの内縁側のみに設けられていてもよく、長辺側の樹脂部４２の端部４２ａの内縁側のみに設けられていてもよい。

この第１溶着体４１においては、図６に示すように、樹脂部４２の端部４２ａ同士が重ね合わされた第１領域７１での第１封止部２１の厚さｔ３は、図４に示した溶着体１０１の第１封止部２１における端部１０２ａ同士の重なり部分の厚さｔ１と同程度となる。一方、樹脂部４２の端部４２ａ同士が突き合わされた第２領域７２での第１封止部２１の厚さｔ４は、樹脂部４２の端部４２ａ同士の接続部分を除いた第１封止部２１の厚さと同程度となる。金属板１５の角部１５ｅでは、上述したように、樹脂部１０２を金属板１５の縁部１５ｃに溶着する際のベルトシーラの短辺側の溶着線と長辺側の溶着線が重なり、２度の溶着がなされ得る。したがって、第２領域７２での第１封止部２１の厚さｔ４は、樹脂部４２の端部４２ａ同士の接続部分を除いた第１封止部２１の厚さ以下となる場合もある。

第１溶着体４１を用いて電極積層体１１を形成する場合、複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を積層して積層体Ｌを得た後、図７に示すように、積層体Ｌを金型５１内に配置する。なお、図７では、積層体Ｌの断面は、図５におけるＶＩ−ＶＩ線の断面（すなわち、金属板１５の角部１５ｅの断面）として示している。各電極を積層するにあたっては、例えばベルトシーラを用いて金属板１５の縁部１５ｃに枠状の第１封止部２１を予め溶着する。枠状の第１封止部２１の形成にあたっては、上述したように、積層方向Ｄから見たときにオーバーハング部２４と重なる第１領域７１では樹脂部４２の端部４２ａ同士を重ね合わせた状態で各樹脂部４２を金属板１５に溶着し、積層方向Ｄから見たときにオーバーハング部２４と重ならない第２領域７２では樹脂部４２の端部４２ａ同士を突き合わせた状態で各樹脂部４２を金属板１５に溶着する。

図７の例では、積層体Ｌに含まれる各バイポーラ電極１４が第１溶着体４１によって構成されている。正極終端電極１９では、一方面１５ａ側の第１封止部２１と金属板１５との溶着体が第１溶着体４１となっている。一方、図７の例では、樹脂部４２の端部４２ａ同士が当該端部４２ａの幅方向の全体にわたって重ね合わされた状態で各樹脂部４２が金属板１５に溶着された溶着体（図３及び図４参照：以下「第２溶着体６１」と称す）が、第１溶着体４１と併用されている。ここでは、負極終端電極１８の金属板１５と当該金属板１５に溶着された第１封止部２１、及び正極終端電極１９の金属板１５と当該金属板１５の他方面１５ｂ側に溶着された第１封止部２１が第２溶着体６１となっている。

金型５１は、例えば上型５２及び下型５３によって構成されており、第２封止部２２を構成する樹脂がゲートから金型５１の内部に向けて導入されるようになっている。金型５１内への積層体Ｌの配置には、例えば金型５１内に配置した位置決めブロック（不図示）が用いられる。積層体Ｌをプッシャによって位置決めブロックに突き当てることで、金型５１内で積層体Ｌが精度良く位置決めされる。上型５２及び下型５３には、オーバーハング部２４を画成する平面視で矩形状の凸部５４がそれぞれ設けられている。積層体Ｌの位置決め状態においては、上型５２の凸部５４と下型５３の凸部５４とで挟まれる領域が型締め領域Ｒとなる。型締め領域Ｒでは、積層体Ｌの積層方向Ｄに所定の荷重が付加される。

金型５１内に積層体Ｌを配置した後、図８に示すように、ゲートを介して第２封止部２２を構成する樹脂を金型５１内に導入する。これにより、積層方向Ｄに沿って延びる第２封止部２２が形成され、第２封止部２２によって第１封止部２１同士が結合することによって封止体１２が得られる。また、積層方向Ｄにおける両端部には、オーバーハング部２４がそれぞれ形成される。

ここで、積層体Ｌは、第１溶着体４１を含んで構成されている。第１溶着体４１において、積層方向Ｄから見たときにオーバーハング部２４と重なる第１領域７１では、樹脂部４２の端部４２ａ同士が重ね合わされた状態で金属板１５に溶着されている。また、第１溶着体４１において、積層方向Ｄから見たときにオーバーハング部２４と重ならない第２領域７２では、樹脂部４２の端部４２ａ同士が突き合わされた状態で金属板１５に溶着されている。したがって、第２領域７２では、樹脂部４２の端部４２ａ同士が重ね合わされることによる第１封止部２１の厚さの増大を回避できる。

これにより、第２領域７２（すなわち、金型５１によって積層体Ｌが型締めされる領域Ｒに属する領域）では、積層体Ｌの厚さを容易に規格の範囲に収めることが可能となる。これにより、金型５１の型締めにおいて積層体Ｌの積層方向Ｄに適切な荷重を付加することができ、射出成型による第２封止部２２の形成を好適に実施することができる。また、第１領域７１では、樹脂部４２の端部４２ａ同士が重ね合わされることで溶着後の樹脂部４２間に隙間が生じることを抑制できる。したがって、第１封止部２１を用いた封止体１２における封止の信頼性を十分に確保できる。

第２領域７２において樹脂部４２の端部４２ａ同士が突き合わされて溶着される部分では、ベルトシーラによる溶着のラインの重なりにより、当該部分における第１封止部２１の厚さが他の部分（金属板１５の長辺及び短辺に対応する部分）に比べて局所的に小さくなることが考えられる。積層体Ｌの中で金属板１５の角部１５ｅに対応する位置で第１封止部２１の厚さが局所的に大きくなる場合、型締めによる荷重が当該部分に集中し易くなる。しかしながら、金属板１５の角部１５ｅに対応する位置で第１封止部２１の厚さが局所的に小さくなる分には、型締めによる荷重が他の部分に分散される。したがって、第１封止部２１及び金属板１５に型締めによるダメージが生じるおそれは殆ど無い。

蓄電モジュール４では、第１溶着体４１において、複数の樹脂部４２同士の接続部分が金属板１５の角部１５ｅに設けられている。例えばベルトシーラを用いて第１封止部２１を金属板１５の縁部１５ｃに溶着する場合、金属板１５の角部１５ｅでは長辺及び短辺の溶着のラインが重なるため、樹脂部４２の端部４２ａ同士が重ね合わされた部分の溶着後の厚さを比較的小さくできる。したがって、複数の樹脂部４２同士の接続部分を金属板１５の角部１５ｅに重なるように設けることで、樹脂部４２同士の溶着部分と他の部分との間の厚さの差を小さくできる。

蓄電モジュール４では、電極積層体１１を構成する複数のバイポーラ電極１４と負極終端電極１８と正極終端電極１９とのうち、少なくともバイポーラ電極１４が第１溶着体４１によって構成されている。電極積層体１１に含まれる電極の大部分を構成するバイポーラ電極１４を第１溶着体４１とすることにより、第２封止部２２を形成する際に電極の積層体Ｌの厚さを一層容易に規格の範囲に収めることが可能となる。

本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば積層体Ｌにおける第１溶着体４１及び第２溶着体６１の組み合わせは、積層体Ｌの厚さを容易に規格の範囲に収めることができる範囲で任意に設定できる。例えばバイポーラ電極１４、負極終端電極１８、及び正極終端電極１９の全てを第１溶着体４１としてもよい。

また、例えば複数のバイポーラ電極１４のうちの一部を第１溶着体４１とし、残部を第２溶着体６１としてもよい。第１溶着体４１及び第２溶着体６１を組み合わせる場合、第２溶着体６１は、積層体Ｌの厚さ調整部材として機能させることができる。例えば積層体Ｌの厚さを規格の範囲に収めるため、金属板１５及び第１封止部２１を構成するフィルムの厚さを厚さばらつきの上限値側で設計する場合、実際に形成した積層体Ｌの厚さが規格の範囲よりも小さくなってしまうことが考えられる。このような場合、第２領域７２における第１封止部２１の厚さが第１溶着体４１に比べて大きい第２溶着体６１を適宜用いることで、金属板１５及び第１封止部２１を構成するフィルムの厚さを厚さばらつきの上限値側で設計した場合であっても、積層体Ｌの厚さを容易に規格の範囲に収めることが可能となる。

上記実施形態では、第１溶着体４１において、複数の樹脂部４２同士の接続部分が金属板１５の角部１５ｅに重なるように設けられているが、接続部分の構成はこれに限られるものではない。例えば略Ｃ字状の一対の樹脂部４２を用い、図９に示すように、金属板１５の辺の中間位置で複数の樹脂部４２同士を接続してもよい。図９の例では、樹脂部４２の端部４２ａは、長手方向に直交する方向にカットされており、双方の樹脂部４２の端部４２ａの内縁側に矩形の切り欠きが設けられている。このような構成においても、第１領域７１では樹脂部４２の端部４２ａ同士が重ね合わされた状態で金属板１５に溶着され、第２領域７２では樹脂部４２の端部４２ａ同士が突き合わされた状態で金属板１５に溶着されている。したがって、上記実施形態と同様に、封止体１２による封止の信頼性を十分に確保できると共に、積層体Ｌの厚さを容易に規格の範囲に容易に収めることができる。

蓄電装置１において、モジュール積層体２の積層端に導電板５が配置される構成を採用してもよい。この場合、導電板Ｐの配置は省略し、積層端の導電板５に正極端子６及び負極端子７をそれぞれ接続すればよい。また、上記実施形態では、電極積層体１１の最外層は、負極終端電極１８及び正極終端電極１９となっているが、負極終端電極１８の外層側及び正極終端電極１９の外層側にそれぞれ金属板１５を更に積層してもよい。

最外層の金属板１５は、正極１６及び負極１７のいずれも有しておらず、隣接する終端電極に対して電気的に接続される。最外層の金属板１５を設けることにより、内圧上昇時の電極積層体１１の膨張を抑制できる。また、負極終端電極１８の外層側に金属板１５を設けることにより、アルカリクリープの電解液の進行経路を長くすることができ、電解液の漏液を抑制できる。最外層の金属板１５には、他の電極と同様に第１封止部２１が溶着され得る。この場合、第１封止部２１及び最外層の金属板１５は、第１溶着体４１及び第２溶着体６１のいずれであってもよい。

４…蓄電モジュール、１１…電極積層体、１１ａ…側面、１２…封止体、１３…セパレータ、１４…バイポーラ電極、１５…金属板、１５ａ…一方面、１５ｂ…他方面、１５ｅ…角部、１８…負極終端電極、１９…正極終端電極、２１…第１封止部、２２…第２封止部、２４…オーバーハング部、２４ａ…先端、４１…第１溶着体、４２…樹脂部、４２ａ…端部、６１…第２溶着体、７１…第１領域、７２…第２領域、Ｋ…重なり部分。

Claims (4)

1. 金属板の一方面に負極活物質層を有する負極終端電極と金属板の他方面に正極活物質層を有する正極終端電極との間に、金属板の一方面に正極活物質層を有すると共に他方面に負極活物質層を有する複数のバイポーラ電極がセパレータを介して積層されてなる電極積層体と、
   前記電極積層体において前記電極の積層方向に沿った側面を覆うように設けられた封止体と、を備え、
   前記封止体は、前記複数のバイポーラ電極と前記負極終端電極と前記正極終端電極とのそれぞれの前記金属板の縁部に枠状に溶着された第１封止部と、前記積層方向に沿って前記電極積層体の側面に延び、前記積層方向に隣り合う前記第１封止部同士を結合する第２封止部と、を有し、
   前記第２封止部は、前記積層方向の端部において前記第１封止部の内縁側に張り出すオーバーハング部を有し、
   前記オーバーハング部の先端は、前記電極積層体を前記積層方向から見て前記金属板と前記第１封止部との重なり部分に位置し、
   前記電極積層体は、前記複数のバイポーラ電極と前記負極終端電極と前記正極終端電極とのうちの少なくとも一つの電極と前記第１封止部とによって構成され、複数の樹脂部によって枠状をなす前記第１封止部が前記金属板に溶着された第１溶着体を含み、
   前記第１溶着体において、
   前記積層方向から見たときに前記オーバーハング部と重なる第１領域では、前記複数の樹脂部の端部同士が重ね合わされた状態で前記各樹脂部が前記金属板に溶着されており、
   前記積層方向から見たときに前記オーバーハング部と重ならない第２領域では、前記複数の樹脂部の端部同士が突き合わされた状態で前記各樹脂部が前記金属板に溶着されている蓄電モジュール。
2. 前記金属板は、前記積層方向から見て矩形状をなしており、
   前記第１溶着体において、前記複数の樹脂部の端部同士の接続部分は、前記金属板の角部に設けられている請求項１記載の蓄電モジュール。
3. 前記複数のバイポーラ電極と前記負極終端電極と前記正極終端電極とのうち、少なくとも前記バイポーラ電極が前記第１溶着体によって構成されている請求項１又は２記載の蓄電モジュール。
4. 前記電極積層体は、前記複数のバイポーラ電極と前記負極終端電極と前記正極終端電極のうちの少なくとも一つの電極と前記第１封止部とによって構成され、複数の樹脂部によって枠状をなす前記第１封止部が前記金属板に溶着された第２溶着体を含み、
   前記第２溶着体では、前記複数の樹脂部の端部同士が当該端部の幅方向の全体にわたって重ね合わされた状態で前記各樹脂部が前記金属板に溶着されている請求項１〜３のいずれか一項記載の蓄電モジュール。

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