JP2020173981A - 蓄電モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱板溶着による接合不良を十分に抑制可能な蓄電モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】蓄電モジュール４の製造方法は、電極積層体及びシール部材を有するモジュール本体と、ケースを有する圧力調整弁材とを熱板溶着装置１００を用いた熱板溶着により接合して一体化する溶着工程と、溶着工程で用いられた溶融面１０１ａを清掃する清掃工程と、を含む。溶着工程では、溶融面１０１ａにモジュール本体の接合用突起及び圧力調整弁の接合用突起をそれぞれ当接させ、これらがそれぞれ予め設定された溶融量だけ加熱溶融したときに溶融面１０１ａから離間させ、続いてこれらを加圧接触させる。清掃工程では、溶着工程で溶融面１０１ａからこれらを離間させた後、駆動部が除去部材１０６を溶融面１０１ａに当接させた状態で移動させることにより、溶融面１０１ａ上に残留した溶融樹脂Ｒを除去する。【選択図】図９

Description

本開示は、蓄電モジュールの製造方法に関する。

電極積層体を有するモジュール本体の樹脂部に、樹脂製の被溶着部材を接合する方法として熱板溶着が知られている。熱板溶着では、まず、ヒーター線及び温度制御用の熱電対が配置された熱板を用意し、熱板の表面（溶融面）が樹脂を溶融するための目標温度となるように温度制御する。そして、モジュール本体の樹脂部と樹脂製の被溶着部材とをそれぞれ熱板の溶融面に当接させ、両部材の溶着面を加熱溶融させる。両部材の溶着面が予め設定された溶融量だけ溶融されると、両部材の溶着面を熱板の溶融面から離間させて加熱溶融を停止させる。そして、両部材の溶着面同士を加圧接触しながら冷却することで、両部材が接合一体化される。この熱板溶着では、熱板の溶融面にモジュール本体及び被溶着部材の溶融樹脂の一部が残留するため、その残留樹脂が熱板の表面上で炭化されて異物となった場合に、その後の熱板溶着において接合不良を発生させてしまうという問題がある。

特許文献１には、極板セパレータの接合部を熱板溶着により形成する方法において、熱板とセパレータとの間に保護テープを配置することが記載されている。

特開２００２−２６０６２５号公報

上述のような保護テープが配置された熱板により、モジュール本体の樹脂部及び被溶着部材の樹脂部を加熱溶融する場合、保護テープが柔らかいため、溶融面の面精度が実質的に低下するおそれがある。これにより、樹脂部の溶融量にばらつきが生じ、接合不良が十分に抑制できないおそれがある。

そこで、熱板溶着による接合不良を十分に抑制可能な蓄電モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本開示の蓄電モジュールの製造方法は、複数の電極がセパレータを介して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、電極積層体及び第１樹脂部を有するモジュール本体と、第２樹脂部を有する被溶着部材とを熱板溶着装置を用いた熱板溶着により接合して一体化する溶着工程と、溶着工程で用いられた熱板溶着装置を清掃する清掃工程と、を含み、熱板溶着装置は、発熱部が配置された熱板と、熱板の溶融面上に残留した溶融樹脂を除去する除去部材と、除去部材を溶融面に沿って移動させる駆動部と、を備え、溶着工程では、溶融面に第１樹脂部及び第２樹脂部をそれぞれ当接させ、第１樹脂部及び第２樹脂部がそれぞれ予め設定された溶融量だけ加熱溶融したときに溶融面から第１樹脂部及び第２樹脂部を離間させ、続いて第１樹脂部と第２樹脂部とを加圧接触させ、清掃工程では、溶着工程で溶融面から第１樹脂部及び第２樹脂部を離間させた後、駆動部が除去部材を溶融面に当接させた状態で移動させることにより、溶融面上に残留した溶融樹脂を除去する。

この蓄電モジュールの製造方法では、清掃工程により、熱板の溶融面上に残留した溶融樹脂が除去されるので、炭化された異物による接合不良が抑制される。また、モジュール本体の第１樹脂部及び被溶着部材の第２樹脂部を熱板の溶融面に当接させて加熱溶融させるので、溶融面の面精度の低下による接合不良も抑制される。以上により、熱板溶着による接合不良を十分に抑制可能となる。

除去部材は、溶融面に沿って第１方向に延在し、清掃工程では、駆動部が除去部材を溶融面に当接させた状態で第１方向に交差する第２方向に移動させてもよい。この場合、除去部材の延在する第１方向と交差する第２方向に除去部材が移動するので、溶融面上に残留した溶融樹脂を効率的に除去することができる。

除去部材は、厚さがテーパー状に小さくなる端部を有する板部材であり、清掃工程では、端部が溶融面に当接されてもよい。この場合、除去部材のテーパー状の端部が溶融樹脂と溶融面との間に入り込み易いので、溶融樹脂が除去され易い。

清掃工程は、溶着工程が実施されるごとに実施されてもよい。この場合、溶融面上に残留した溶融樹脂が確実に除去された状態で引き続き溶着工程を行うことができる。よって、炭化された異物による接合不良が確実に抑制される。

被溶着部材は、モジュール本体の隣り合う電極間に設けられた内部空間の圧力を調整する圧力調整弁であってもよい。この場合、熱板溶着によるモジュール本体と圧力調整弁との接合不良を十分に抑制可能となる。

第１樹脂部には、内部空間と連通する第１連通孔が設けられ、第２樹脂部には、第２連通孔が設けられ、溶着工程では、第１連通孔と第２連通孔とを互いに連通させるように、第１樹脂部と第２樹脂部とを熱板溶着により接合してもよい。モジュール本体と圧力調整弁との熱板溶着では、例えば、溶融量が大きすぎると、第１連通孔及び第２連通孔が溶融樹脂により閉塞されるおそれがある。また、例えば、溶融量が小さすぎると、第１樹脂部と第２樹脂部とを隙間なく接合することができない。この蓄電モジュールの製造方法では、溶融面の面精度の低下が抑制できるので、第１樹脂部及び第２樹脂部の溶融量にばらつきが生じ難い。よって、第１連通孔及び第２連通孔の閉塞を抑制することができると共に、第１連通孔と第２連通孔とを隙間なく接合することができる。

本開示によれば、熱板溶着による接合不良を十分に抑制可能な蓄電モジュールの製造方法を提供することができる。

実施形態に係る蓄電モジュールを備え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。 蓄電モジュールの概略斜視図である。 蓄電モジュールの一部を示す分解斜視図（一部断面図を含む）である。 実施形態に係る蓄電モジュールの製造方法で用いられる熱板溶着装置を示す概略平面図である。 図５に示される熱板、ヒーター、及び一対の温度センサの概略斜視図である。 圧力調整弁の接合用突起を溶融させる工程を説明するための図である。 モジュール本体の接合用突起を溶融させる工程を説明するための図である。 熱板の溶融面を清掃する清掃工程を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら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。

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の実施形態について詳細に説明する。

図１は、実施形態に係る蓄電モジュールを備える蓄電装置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（Ｚ軸方向）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には、空気等の冷却用流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及び導電板５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、拘束荷重が積層方向に付加されている。

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３は、蓄電モジュールの概略斜視図である。図４は、蓄電モジュール４の一部を示す分解斜視図（一部断面図を含む）である。図２〜図４に示されるように、蓄電モジュール４は、モジュール本体２０と、このモジュール本体２０に溶着された複数（ここでは４つ）の圧力調整弁２３（被溶着部材）とを備えている。

モジュール本体２０は、電極積層体１１と、電極積層体１１を封止する樹脂製のシール部材１２（第１樹脂部）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（Ｚ軸方向）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における積層方向の中央側を向くように、積層方向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における積層方向の中央側を向くように、積層方向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の金属板からなる。ここでは、電極板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。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。

シール部材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。シール部材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に配置されている。シール部材１２は、側面１１ａにおいて縁部１５ｃを保持している。シール部材１２は、電極板１５の縁部１５ｃに結合された複数の一次シール２１と、側面１１ａに沿って一次シール２１を外側から包囲し、一次シール２１のそれぞれに結合された二次シール２２とを有している。一次シール２１及び二次シール２２は、例えば、耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂である。一次シール２１及び二次シール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。

一次シール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に対しても一次シール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に一次シール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に一次シール２１が設けられている。

一次シール２１は、例えば超音波又は熱圧着によって電極板１５の一方面１５ａに溶着され、気密に接合されている。一次シール２１は、例えば積層方向に所定の厚さを有するフィルムである。一次シール２１の内側は、積層方向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。一次シール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、二次シール２２によって保持されている。積層方向に沿って互いに隣り合う一次シール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、一次シール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。

二次シール２２は、電極積層体１１及び一次シール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。二次シール２２は、例えば樹脂の射出成型によって形成され、積層方向に沿って電極積層体１１の全長にわたって延在している。二次シール２２は、積層方向を軸方向として延在する矩形の枠状を呈している。二次シール２２は、例えば射出成型時の熱によって一次シール２１の外表面に溶着されている。

一次シール２１及び二次シール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、二次シール２２は、一次シール２１と共に、積層方向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。

本実施形態では、負極終端電極１８を構成する電極板１５及び正極終端電極１９を構成する電極板１５が最外層に位置する金属板に相当する。負極終端電極１８では、電極板１５の一方面１５ａ側が大気に触れる面であり、正極終端電極１９では、電極板１５の他方面１５ｂ側が大気に触れる面である。したがって、負極終端電極１８では、少なくとも電極板１５の一方面１５ａ側の表面がアルカリ性を呈していることが好適であり、正極終端電極１９では、少なくとも電極板１５の他方面１５ｂ側の表面がアルカリ性を呈していることが好適である。

シール部材１２を構成する一の壁部１２ａには、圧力調整弁２３が取り付けられる複数（ここでは４つ）の取付領域２４が設けられている。各取付領域２４には、複数（ここでは６つ）の連通孔２５がそれぞれ設けられている。連通孔２５は、各取付領域２４において３列２段（Ｙ軸方向に３列、Ｚ軸方向に２段）に配列されている。従って、連通孔２５は、壁部１２ａにおいて１２列２段に配列されている。各連通孔２５は、異なるセルの内部空間Ｖとそれぞれ連通されている。

二次シール２２の各取付領域２４には、各連通孔２５と連通された複数（ここでは６つ）の連通孔２６（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２６は、各取付領域２４において３列２段に配列されている。

連通孔２５，２６は、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液孔として機能する。また、連通孔２５，２６は、電解液が注入された後は、内部空間Ｖで発生したガスが流れる流路となる。

シール部材１２は、二次シール２２の各取付領域２４の外側面にそれぞれ設けられた略枠状の接合用突起２７を有している。接合用突起２７は、モジュール本体２０に圧力調整弁２３を取り付けると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路２８を連通孔２６と協働して形成する。従って、流路２８は、各取付領域２４において３列２段に配列されている。流路２８は、Ｘ軸方向に垂直な面に沿った断面において矩形状を有している。接合用突起２７は、Ｘ軸方向から見て、格子状に形成されている。

図４に示されるように、圧力調整弁２３は、ケース２９（第２樹脂部）と、複数（ここでは６つ）の弁体３０と、カバー３１とを有している。圧力調整弁２３は、電極積層体１１の内部空間Ｖの圧力を調整する。

ケース２９は、樹脂の射出成形品であり、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。ケース２９は、ケース２９とカバー３１とが対向する対向方向（Ｘ軸方向）から見て略矩形状に形成されている。ケース２９は、底壁部３２を有している。底壁部３２には、モジュール本体２０の各連通孔２６とそれぞれ連通された複数（ここでは６つ）の連通孔３３（第２連通孔）が設けられている。連通孔３３は、Ｘ軸方向に垂直な面（ＹＺ平面）に沿った断面で円形状を有している。連通孔３３は、底壁部３２を貫通している。

ケース２９は、底壁部３２の外壁面３２ａに設けられた略枠状の接合用突起３４を有している。接合用突起３４は、モジュール本体２０と圧力調整弁２３とを接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路３５を形成する。接合用突起３４は、モジュール本体２０の接合用突起２７と接合されている。接合用突起３４は、接合用突起２７に対応する形状及び寸法を有している。従って、流路３５は、Ｘ軸方向に垂直な面（ＹＺ平面）に沿った断面において矩形状を有している。また、接合用突起３４は、Ｘ軸方向から見て、格子状に形成されている。

ケース２９は、それぞれ底壁部３２からカバー３１側に突出した側壁部３６及び隔壁部３７を有している。本実施形態では、側壁部３６及び隔壁部３７は、底壁部３２と一体的に形成されている。側壁部３６は、複数（ここでは６つ）の弁体３０を包囲するように、底壁部３２の内壁面の縁部に立設されている。隔壁部３７は、各弁体３０の側面を覆うように底壁部３２の内壁面に立設されている。ケース２９にカバー３１が取り付けられた状態において、カバー３１と隔壁部３７とは互いに離間している。カバー３１と隔壁部３７との間の空間は、内部空間Ｖから圧力調整弁２３の内部に流入したガスの流路として機能する。

弁体３０は、連通孔３３を塞ぐように、ケース２９に収容されている。弁体３０は、ゴム等の弾性体で形成された円柱状部材である。弁体３０は、カバー３１により底壁部３２に押し付けられた状態で配置されることで、連通孔３３を塞いでいる。弁体３０は、内部空間Ｖの圧力に応じて、連通孔３３を開閉させる。弁体３０の側面と隔壁部３７又は側壁部３６との間には、隙間が設けられている。この隙間は、内部空間Ｖから圧力調整弁２３の内部に流入したガスの流路として機能する。

カバー３１は、ケース２９の開口を塞ぐ板状部材である。カバー３１は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。カバー３１は、ケース２９の開口端面に溶着により接合されている。カバー３１は、弁体３０をケースの底壁部３２に押し付けた状態を維持しつつ、ケース２９の開口端面に接合されている。カバー３１は、例えば、側壁部３６の端部に例えば超音波溶着によって接合されている。カバー３１には、圧力調整弁２３の内部のガスを圧力調整弁２３の外部に排気するための排気口４１が設けられている。排気口４１は、対向方向から見て弁体３０と重ならないように配置されている。

圧力調整弁２３において、ケース２９の連通孔３３は、二次シール２２の連通孔２６及び一次シール２１の連通孔２５を介してモジュール本体２０の内部空間Ｖと連通されている。内部空間Ｖの圧力が設定圧よりも低いときは、連通孔３３が弁体３０によって塞がれた閉弁状態に維持される。内部空間Ｖの圧力が上昇して設定圧以上になると、弁体３０が底壁部３２から離間するように弾性変形し、連通孔３３の閉塞が解除された開弁状態となる。その結果、内部空間Ｖからのガスは、弁体３０の側面と隔壁部３７の内壁面との隙間を介して、隔壁部３７とカバー３１との間に形成された空間へと流通する。そして、当該ガスは、隔壁部３７とカバー３１との間の空間から排気口４１を介して圧力調整弁２３の外部へと排気される。

次に、蓄電モジュール４の製造方法について説明する。

図５は、実施形態に係る蓄電モジュールの製造方法で用いられる熱板溶着装置を示す概略平面図である。図６は、図５に示される熱板、ヒーター、及び一対の温度センサの概略斜視図である。図５及び図６に示されるように、熱板溶着装置１００は、熱板１０１、ヒーター１０４（発熱部）、及び、一対の温度センサ１０５を備える。熱板１０１は、例えば、矩形状の板部材である。熱板１０１は、例えば、矩形状の溶融面１０１ａと、溶融面１０１ａと隣り合う側面１０１ｂとを有している。熱板１０１は、例えば、鉄、ステンレス鋼等の金属からなる。

ヒーター１０４は、例えば、カートリッジヒーターである。ヒーター１０４は、熱板１０１に配置され、熱板１０１を加熱する。熱板１０１の側面１０１ｂには、ヒーター１０４が挿入される挿入口１０１ｃが設けられている。ヒーター１０４は、挿入口１０１ｃから熱板１０１の内部に挿入されている。

一対の温度センサ１０５は、熱板１０１に配置され、熱板１０１の温度を検出する。温度センサ１０５は、例えば、熱電対である。熱板１０１の側面１０１ｂには、一対の温度センサ１０５が挿入される一対の挿入口１０１ｄが設けられている。一対の挿入口１０１ｄは、側面１０１ｂにおいて挿入口１０１ｃの両側に設けられている。一対の温度センサ１０５は、一対の挿入口１０１ｄから熱板１０１の内部に挿入されている。一対の温度センサ１０５は、溶融面１０１ａに配置され、溶融面１０１ａの温度を検出してもよい。一対の温度センサ１０５のうちの一つは、故障の際の予備である。熱板溶着装置１００は、予備の温度センサ１０５を備えなくてもよい。

熱板溶着装置１００は、溶融面１０１ａ上に残留した溶融樹脂Ｒ（図９（ａ）参照）を除去するための除去装置１０８を更に備える。溶融面１０１ａ上に残留した溶融樹脂Ｒは、熱板１０１により長時間加熱されることで炭化されて異物となり、その後の熱板溶着において接合不良を起こすおそれがある。除去装置１０８は、溶融面１０１ａ上に残留した溶融樹脂Ｒを除去する除去部材１０６と、除去部材１０６を溶融面１０１ａに沿って移動させる駆動部１０７と、を有する。

除去部材１０６は、例えば、厚さがテーパー状に小さくなる端部１０６ａを有する板部材である。除去部材１０６は、例えば、へら又はこてである。端部１０６ａは、溶融面１０１ａに沿って第１方向Ｄ１に延在している。ここでは、除去部材１０６は、一対の長辺部と一対の短辺部を有する矩形状の板部材であり、端部１０６ａは、一方の長辺部である。除去部材１０６は、端部１０６ａが溶融面１０１ａに当接すると共に、端部１０６ａの上面が溶融面１０１ａに対して傾斜するように配置されている。除去部材１０６は、例えば、鉄、ステンレス等の金属製、又は木製である。

駆動部１０７は、例えば、第１方向Ｄ１に交差（例えば、直交）する第２方向Ｄ２に除去部材１０６を移動させる。駆動部１０７は、除去部材１０６を溶融面１０１ａに当接させた状態で移動させることにより、溶融面１０１ａ上に残留した溶融樹脂Ｒを除去する。駆動部１０７は、例えば、除去部材１０６に連結された連結部材１０７ａを有している。駆動部１０７は、連結部材１０７ａを介して除去部材１０６を移動させる。駆動部１０７は、例えば、第２方向Ｄ２に延在するレール部材１０７ｂを有し、レール部材１０７ｂにより除去部材１０６を摺動可能に保持している。駆動部１０７は、例えば、除去部材１０６を溶融面１０１ａに直交する方向にも移動可能に構成されている。これにより、除去部材１０６は、溶融面１０１ａに対し当接及び離間可能に構成されている。

ヒーター１０４、一対の温度センサ１０５、及び駆動部１０７は、熱板溶着装置１００を制御する制御回路（不図示）にそれぞれ接続されている。制御回路は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えている。この場合、制御回路は、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することによって各種の処理を行う。

蓄電モジュール４の製造方法は、熱板溶着装置１００を用いて行われる。蓄電モジュール４の製造方法は、モジュール本体２０と圧力調整弁２３とを熱板溶着装置１００を用いた熱板溶着により接合して一体化する溶着工程と、溶着工程で用いられた熱板溶着装置１００の熱板１０１の溶融面１０１ａを清掃する清掃工程と、を含んでいる。溶着工程では、モジュール本体２０の接合用突起２７及び圧力調整弁２３の接合用突起３４をそれぞれ熱板１０１の溶融面１０１ａに当接させて溶融させた後、接合用突起２７及び接合用突起３４を溶融状態で互いに接合させることにより、モジュール本体２０に圧力調整弁２３を溶着させる。つまり、溶着工程は、接合用突起２７を溶融させる工程と、接合用突起３４を溶融させる工程と、溶融された接合用突起２７，３４同士を接合させる工程と、を含んでいる。

図７は、圧力調整弁の接合用突起を溶融させる工程を説明するための図である。図７に示されるように、圧力調整弁２３の接合用突起３４を熱板溶着装置１００により溶融させる。例えば、ここでは、一対の把持部１１１を有するロボットハンド１１０を用いて、圧力調整弁２３を把持し、その状態で、ロボットハンド１１０により圧力調整弁２３を熱板溶着装置１００上に移動させ、圧力調整弁２３の接合用突起３４の先端面（溶着面）を溶融面１０１ａに当接させて溶融させる。このとき、接合用突起３４が溶融面１０１ａに対して押し込まれる。接合用突起３４の押し込み量（接合用突起３４の溶融量）は、予め設定されている。接合用突起３４の溶融量は、例えば０．５ｍｍである。これにより、接合用突起３４の形状に製造誤差が存在する場合でも、接合用突起３４の先端を平坦化することができる。接合用突起３４が予め設定された溶融量だけ加熱溶融したときに、ロボットハンド１１０により溶融面１０１ａから接合用突起３４を離間させる。

図８は、モジュール本体の接合用突起を溶融させる工程を説明するための図である。図８に示されるように、モジュール本体２０の接合用突起２７を熱板溶着装置１００により溶融させる。例えば、ここでは、ロボットハンド１２０に熱板溶着装置１００を装着した状態で、ロボットハンド１２０により熱板溶着装置１００をモジュール本体２０上に移動させ、溶融面１０１ａをモジュール本体２０の接合用突起２７の先端面（溶着面）に当接させて溶融させる。このとき、接合用突起２７が溶融面１０１ａに対して押し込まれる。接合用突起２７の押し込み量（接合用突起２７の溶融量）は、予め設定されている。接合用突起２７の溶融量は、例えば０．５ｍｍである。これにより、接合用突起２７の形状に製造誤差が存在する場合でも、接合用突起２７の先端を平坦化することができる。接合用突起２７が予め設定された溶融量だけ加熱溶融したときに、ロボットハンド１２０により溶融面１０１ａから接合用突起２７を離間させる。なお、モジュール本体２０をロボットハンドにより移動させる構成としてもよい。

接合用突起２７を溶融させる工程、及び接合用突起３４を溶融させる工程は、例えば、二台の熱板溶着装置１００を用いて同時に行われる。続いて、接合させる工程が行われる。この工程では、例えば、ロボットハンド１１０により圧力調整弁２３をモジュール本体２０上に移動させ、接合用突起３４の先端を接合用突起２７の先端に押し付けることにより、接合用突起２７，３４を溶融状態で互いに加圧接触させる。以上により、モジュール本体２０に圧力調整弁２３が溶着され、モジュール本体２０と圧力調整弁２３とが一体化される。

清掃工程は、例えば、溶着工程で溶融面１０１ａから接合用突起３４及び接合用突起２７を離間させた後（直後）であって、溶融面１０１ａ上に残留した溶融樹脂Ｒ（図９（ａ）参照）が溶融状態のうちに行われる。上述のように、溶融樹脂Ｒは、炭化されると接合不良を発生させるだけでなく、溶融面１０１ａに強く付着し、容易に除去できなくなるおそれがある。また、溶融樹脂Ｒが冷え固まった場合も、溶融面１０１ａから容易に除去できなくなるおそれがある。溶融樹脂Ｒが溶融状態のうちに清掃工程が行われることで、熱板溶着による接合不良が抑制されるだけでなく、溶融樹脂Ｒを溶融面１０１ａから容易に除去することができる。清掃工程は、例えば、溶着工程が実施されるごとに実施される。これにより、溶融樹脂Ｒが確実に除去されるので、熱板溶着による接合不良を確実に抑制できる。

図９は、熱板の溶融面を清掃する清掃工程を説明するための図である。図９では、駆動部１０７（図５参照）の図示が省略されている。ここでは、図９（ａ）に示されるように、溶融面１０１ａ上に接合用突起３４及び接合用突起２７の一部が溶融樹脂Ｒとして残留している。除去部材１０６は、まずは、溶融面１０１ａの第２方向Ｄ２の一端側に配置される。溶融樹脂Ｒは、溶融面１０１ａの中央部に付着している。駆動部１０７は、除去部材１０６を溶融面１０１ａに対して押し付けながら、除去部材１０６を溶融面１０１ａに当接させた状態で第２方向Ｄ２に移動させ、図９（ｂ）に示されるように、除去部材１０６を溶融面１０１ａの第２方向Ｄ２の他端側に至らせる。これより、溶着工程で溶融面１０１ａ上に残留した溶融樹脂Ｒが除去される。続いて、駆動部１０７は、溶融面１０１ａに対する除去部材１０６の押し付けを解除し、除去部材１０６を第２方向Ｄ２に移動させて、除去部材１０６を元の位置、すなわち、溶融面１０１ａの第２方向Ｄ２の一端側に戻す。駆動部１０７は、除去部材１０６を溶融面１０１ａから離間させて元の位置に戻してもよい。また、駆動部１０７は、清掃工程以外において、除去部材１０６を溶融面１０１ａから離間させた状態としてもよい。これにより、除去部材１０６が長時間にわたり熱板１０１によって加熱され、除去部材１０６を構成する材料が劣化することが抑制される。

次に、本実施形態に係る蓄電モジュール４の製造方法の作用・効果について説明する。

この蓄電モジュール４の製造方法では、清掃工程により、熱板１０１の溶融面１０１ａ上に残留した溶融樹脂Ｒが除去されるので、炭化された異物による接合不良が抑制される。また、接合用突起２７，３４を熱板１０１の溶融面１０１ａに当接させて加熱溶融させるので、溶融面１０１ａの面精度の低下による接合不良も抑制される。以上により、熱板溶着によるモジュール本体２０と圧力調整弁２３との接合不良を十分に抑制可能となる。

駆動部１０７は、除去部材１０６を除去部材１０６の延在する第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２に移動させる。このため、除去部材１０６は、溶融面１０１ａ上に残留した溶融樹脂Ｒを効率的に除去することができる。

除去部材１０６は、厚さがテーパー状に小さくなる端部１０６ａを有する板部材である。清掃工程では、端部１０６ａが溶融面１０１ａに当接して配置される。このため、除去部材１０６のテーパー状の端部１０６ａが溶融樹脂Ｒと溶融面１０１ａとの間に入り込み易いので、溶融樹脂Ｒが除去され易い。

清掃工程は、溶着工程が実施されるごとに実施される。このため、溶融面１０１ａ上に残留した溶融樹脂Ｒが確実に除去された状態で引き続き溶着工程を行うことができる。よって、炭化された異物による接合不良が確実に抑制される。

モジュール本体２０のシール部材１２には、内部空間Ｖと連通された連通孔２６が設けられ、圧力調整弁２３のケース２９には、連通孔３３が設けられている。溶着工程では、これらの連通孔２６と連通孔３３とを互いに連通させるように、接合用突起２７と接合用突起３４とを熱板溶着により接合させる。モジュール本体２０と圧力調整弁２３との熱板溶着では、例えば、溶融量が大きすぎると、連通孔２６及び連通孔３３が溶融樹脂により閉塞されるおそれがある。また、例えば、溶融量が小さすぎると、シール部材１２とケース２９とを隙間なく接合することができない。蓄電モジュール４の製造方法では、溶融面１０１ａの面精度の低下が抑制できるので、接合用突起２７及び接合用突起３４の溶融量にばらつきが生じ難い。よって、連通孔２６，３３の閉塞を抑制することができると共に、シール部材１２とケース２９とを隙間なく接合することができる。

以上、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、除去部材１０６の端部１０６ａは、例えば、布又は紙により覆われていてもよい。除去部材１０６が金属製の場合、除去部材１０６と熱板１０１との接触により金属くずが生じるおそれがある。この場合であっても、端部１０６ａを布又は紙により覆うことで、金属くずが異物として溶融面１０１ａに残留することが抑制される。

除去部材１０６は、第１方向Ｄ１に延在する棒状部材であってもよい。熱板溶着装置１００は、除去装置１０８により除去された溶融樹脂Ｒを収容する収容ケース（不図示）を更に備えてもよい。収容ケースは、例えば、熱板１０１の第２方向Ｄ２の他端に設けられてもよい。

上記実施形態では、圧力調整弁２３が被溶着部材としてモジュール本体２０に溶着されるが、被溶着部材は、例えば、圧力調整機能を有さない封止部材であってもよい。

上記実施形態では、蓄電モジュール４はニッケル水素二次電池であるが、本発明は、特にニッケル水素二次電池には限られず、リチウムイオン二次電池等にも適用可能である。また、本発明は、蓄電モジュール４以外にも、複数の電極が積層された電極積層体と電極積層体を取り囲むように配置された枠体とを有するモジュール本体を備えた蓄電モジュールであれば適用可能である。

４…蓄電モジュール、１１…電極積層体、１２…シール部材（第２樹脂部）、２０…モジュール本体、２３…圧力調整弁（被溶着部材）、２５，２６…連通孔（第１連通孔）、２７…接合用突起、２９…ケース（第１樹脂部）、３３…連通孔（第２連通孔）、３４…接合用突起、１０１…熱板、１０１ａ…溶融面、１０４…ヒーター（発熱部）、１０６…除去部材、１０６ａ…端部、１０７…駆動部、Ｒ…溶融樹脂、Ｖ…内部空間。

Claims (6)

1. 複数の電極がセパレータを介して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、
   前記電極積層体及び第１樹脂部を有するモジュール本体と、第２樹脂部を有する被溶着部材とを熱板溶着装置を用いた熱板溶着により接合して一体化する溶着工程と、
   前記溶着工程で用いられた前記熱板溶着装置を清掃する清掃工程と、を含み、
   前記熱板溶着装置は、発熱部が配置された熱板と、前記熱板の溶融面上に残留した溶融樹脂を除去する除去部材と、前記除去部材を前記溶融面に沿って移動させる駆動部と、を備え、
   前記溶着工程では、前記溶融面に前記第１樹脂部及び前記第２樹脂部をそれぞれ当接させ、前記第１樹脂部及び前記第２樹脂部がそれぞれ予め設定された溶融量だけ加熱溶融したときに前記溶融面から前記第１樹脂部及び前記第２樹脂部を離間させ、続いて前記第１樹脂部と前記第２樹脂部とを加圧接触させ、
   前記清掃工程では、前記溶着工程で前記溶融面から前記第１樹脂部及び前記第２樹脂部を離間させた後、前記駆動部が前記除去部材を前記溶融面に当接させた状態で移動させることにより、前記溶融面上に残留した前記溶融樹脂を除去する、蓄電モジュールの製造方法。
2. 前記除去部材は、前記溶融面に沿って第１方向に延在し、
   前記清掃工程では、前記駆動部が前記除去部材を前記溶融面に当接させた状態で前記第１方向に交差する第２方向に移動させる、請求項１に記載の蓄電モジュールの製造方法。
3. 前記除去部材は、厚さがテーパー状に小さくなる端部を有する板部材であり、
   前記清掃工程では、前記端部が前記溶融面に当接される、請求項１又は２に記載の蓄電モジュールの製造方法。
4. 前記清掃工程は、前記溶着工程が実施されるごとに実施される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電モジュールの製造方法。
5. 前記被溶着部材は、前記モジュール本体の隣り合う前記電極間に設けられた内部空間の圧力を調整する圧力調整弁である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電モジュールの製造方法。
6. 前記第１樹脂部には、前記内部空間と連通する第１連通孔が設けられ、
   前記第２樹脂部には、第２連通孔が設けられ、
   前記溶着工程では、前記第１連通孔と前記第２連通孔とを互いに連通させるように、前記第１樹脂部と前記第２樹脂部とを熱板溶着により接合する、請求項５に記載の蓄電モジュールの製造方法。

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