JP2022060989A - 双極型鉛蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電位分布の均一化及び導電率の向上を図ることができる双極型鉛蓄電池を提供する。【解決手段】双極型鉛蓄電池は、正極用活物質層１０３を有する正極１５１、負極用活物質層１０４を有する負極１５２、および正極と負極との間に介在する電解層１０５を備え、間隔を開けて積層配置された、複数のセル部材１５０と、積層方向で隣り合うセル部材の間に配置された基板１１１とを有する。基板は導電材料および絶縁材料で形成され、導電材料は、基板の一面と他面を連通させる空隙を複数有する導通体１１１ａを形成する。絶縁材料１１１ｂは、導通体の複数の空隙を埋めて基板の一面および他面を形成する。導通体は、基板１１１の一面の少なくとも一部および他面の少なくとも一部から露出する。導通体の露出部分が基板１１１の両面でセル部材１５０に接触することにより、セル部材１５０同士が基板を介して直列に電気的に接続されている。【選択図】図２

Description

本発明は、双極型鉛蓄電池に関する。

近年、太陽光や風力等の自然エネルギを利用した発電設備が増えている。このような発電設備においては、発電量を制御することができないことから、蓄電池を利用して電力負荷の平準化を図るようにしている。すなわち、発電量が消費量よりも多いときには差分を蓄電池に充電する一方、発電量が消費量よりも小さいときには差分を蓄電池から放電するようにしている。上述した蓄電池としては、経済性や安全性等の観点から、鉛蓄電池が多用されている。このような従来の鉛蓄電池としては、例えば、下記特許文献１，２に記載されているものが知られている。

特許文献１に記載された鉛蓄電池は、額縁形をなす樹脂からなるフレームの内側に、樹脂からなる基板が取り付けられている。基板の両面には、鉛層が配設されている。基板には、一面の鉛層と他面の鉛層とを連絡させる穿孔が複数形成されている。一面の鉛層には、正極用活物質層が隣接している。他面の鉛層には、負極用活物質層が隣接している。また、額縁形をなす樹脂からなるスペーサの内側には、電解液を含有するガラスマット（電解層）が配設されている。そして、フレームとスペーサとが交互に複数積層されて組み付けられている。

また、特許文献２に記載された鉛蓄電池は、額縁形をなす樹脂からなるフレームの内側に、導電性繊維を混合された樹脂からなる基板が取り付けられている。基板の両面には、鉛層が配設されている。一面の鉛層には、正極用活物質層が隣接している。他面の鉛層には、負極用活物質層が隣接している。また、額縁形をなす樹脂からなるスペーサの内側には、電解液を含有するガラスマット（電解層）が配設されている。そして、フレームとスペーサとが交互に複数積層されて組み付けられている。

すなわち、特許文献１，２に記載された鉛蓄電池は、正極用活物質層を有する正極と負極用活物質層を有する負極との間に電解層を介在させたセル部材と、基板とを交互に複数積層して組み付けることにより、セル部材同士を直列に接続した双極（バイポーラ）型鉛蓄電池となっている。

特表２０１４－５３０４５０号公報 特表２０１４－５２９１７５号公報

前述した特許文献１に記載の双極型鉛蓄電池は、基板の複数の穿孔同士の相互の間隔や、基板の周縁部と穿孔との距離等が比較的離れているため、鉛層の面内に電位分布を生じ易く、性能の低下を引き起こすおそれがある。

また、特許文献２に記載の双極型鉛蓄電池は、基板の一面に露出する導電性繊維と、基板の他面に露出する導電性繊維とを基板内で接触させて、基板の一面側と他面側とを導通させるため、導電率が低くなり易く、性能の低下を引き起こすおそれがある。

このようなことから、本発明は、電位分布の均一化及び導電率の向上を図ることができる双極型鉛蓄電池を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するため、本発明は、以下の構成（１）～（３）を有する双極型鉛蓄電池を提供する。
（１）正極用活物質層を有する正極、負極用活物質層を有する負極、および正極と負極との間に介在する電解層を備え、間隔を開けて積層配置された、複数のセル部材と、積層方向で隣り合うセル部材の間に配置された基板と、を有する。

（２）基板は、導電材料および絶縁材料で形成されている。導電材料は、基板の一面と他面を連通させる空隙を複数有する導通体を形成する。絶縁材料は、導通体の複数の空隙を埋めて基板の一面および他面を形成する。導通体は、基板の一面の少なくとも一部および他面の少なくとも一部から露出する。
（３）導通体の露出部分が基板の両面でセル部材に接触することにより、セル部材同士が基板を介して直列に電気的に接続されている。

本発明に係る双極型鉛蓄電池によれば、導通体の露出部分が基板の両面でセル部材に接触することにより、セル部材同士が基板を介して直列に電気的に接続されるので、電位分布の均一化及び導電率の向上を図ることができ、内部抵抗を小さくして、充放電特性（Ｗｈ効率）を向上させることができ、容量の低下を遅くする等、性能を向上させることができる。

本発明に係る双極型鉛蓄電池の第一の実施形態の概略構成を表す断面図である。 図１の双極型鉛蓄電池の一部抽出拡大図である。 図１の双極型鉛蓄電池のメッシュ体の一部抽出拡大図である。 本発明に係る双極型鉛蓄電池の第二の実施形態の概略構成を表す断面図である。 図４の双極型鉛蓄電池の一部抽出拡大図である。 図４の双極型鉛蓄電池のパンチングプレートの一部抽出拡大図である。 本発明に係る双極型鉛蓄電池の第三の実施形態の概略構成を表す断面図である。 図７の双極型鉛蓄電池の一部抽出拡大図である。 本発明に係る双極型鉛蓄電池の第四の実施形態の概略構成を表す断面図である。 図９の双極型鉛蓄電池の一部抽出拡大図である。 本発明に係る双極型鉛蓄電池の第五の実施形態の概略構成を表す断面図である。 図１１の双極型鉛蓄電池の一部抽出拡大図である。 本発明に係る双極型鉛蓄電池の第六の実施形態の概略構成を表す断面図である。 図１３の双極型鉛蓄電池の一部抽出拡大図である。

本発明に係る双極型鉛蓄電池の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。

〈第一の実施形態〉
本発明に係る双極型鉛蓄電池の第一の実施形態を図１～図３に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態の双極（バイポーラ）型鉛蓄電池１００は、複数のセル部材１５０と、複数の内部用フレームユニット１１０と、第一の端部用フレームユニット１２０と、第二の端部用フレームユニット１３０を有する。

複数のセル部材１５０は、図１の上下方向に、間隔を開けて積層配置されている。内部用フレームユニット１１０、第一の端部用フレームユニット１２０、および第二の端部用フレームユニット１３０は、複数のセル部材１５０を個別に収容する複数のセル（空間）Ｃを形成する。

内部用フレームユニット１１０は、平面形状が長方形の基板（バイポーラプレート）１１１と、四角形状の枠形（額縁形）のリム１１２とからなる。基板１１１は導電材料および絶縁材料で形成され、リム１１２は樹脂製である。基板１１１の詳細については後述する。内部用フレームユニット１１０の基板１１１は、図１の上下方向（セル部材１５０の積層方向）で隣り合うセル部材１５０の間に配置されている。複数の内部用フレームユニット１１０を構成する各リム１１２は、図１の上下方向（セル部材１５０の積層方向）で互いに対向する接合面を備えている。

図２に示すように、リム１１２の内周面には、嵌合溝１１２ａが周方向全長にわたって形成されている。リム１１２の嵌合溝１１２ａには、基板１１１の周縁端部が嵌合している。基板１１１は、リム１１２の厚さ方向（図１，２中、上下方向）の中程に位置している。リム１１２は、基板１１１の厚さよりも厚い厚さ（例えば、３倍）となっている。

第一の端部用フレームユニット１２０は、平面形状が長方形の第一の端板（エンドプレート）１２１と、四角形状の枠形（額縁形）の第一の端部リム１２２とからなる。第一の端板１２１は第一の端部リム１２２の内側に一体化されている。第一の端部用フレームユニット１２０は樹脂製である。

第一の端部用フレームユニット１２０は、双極型鉛蓄電池１００の一方端側（図１，２中、下方端側）において、セル部材１５０の側面と負極１５２側を囲うものである。第一の端板１２１がセル部材１５０の負極１５２側を囲い、第一の端部リム１２２が、セル部材１５０の側面を囲っている。

第一の端板１２１は、内部用フレームユニット１１０の基板１１１と平行に配置され、第一の端部リム１２２は、隣に位置する内部用フレームユニット１１０のリム１１２と接するように配列されている。

第一の端板１２１は、基板１１１の厚さよりも厚い厚さ（例えば、２倍）となっている。第一の端部リム１２２は、第一の端板１２１の厚さよりも厚い厚さ（例えば、２倍）となっている。第一の端板１２１は、第一の端部リム１２２の厚さ方向（図１，２中、上下方向）で一方寄り（図１，２中、下方寄り）に位置するように設定されている。

第二の端部用フレームユニット１３０は、平面形状が長方形の第二の端板（エンドプレート）１３１と、四角形状の枠形（額縁形）の第二の端部リム１３２とからなる。第二の端板１３１は第二の端部リム１３２の内側に一体化されている。第二の端部用フレームユニット１３０は樹脂製である。

第二の端部用フレームユニット１３０は、双極型鉛蓄電池１００の他方端側（図１中、上方端側）において、セル部材１５０の側面と正極１５１側を囲うものである。第二の端板１３１がセル部材１５０の正極１５１側を囲い、第二の端部リム１３２が、セル部材１５０の側面を囲っている。

第二の端板１３１は、内部用フレームユニット１１０の基板１１１と平行に配置され、第二の端部リム１３２は、隣に位置する内部用フレームユニット１１０のリム１１２と接するように配列されている。

第二の端板１３１は、基板１１１の厚さよりも厚い厚さ（例えば、２倍）となっている。第二の端部リム１３２は、第二の端板１３１の厚さよりも厚い厚さ（例えば、２倍）となっている。第二の端板１３１は、第二の端部リム１３２の厚さ方向（図１中、上下方向）で他方寄り（図１中、上方寄り）に位置するように設定されている。

基板１１１の一面上には、正極用鉛層１０１が配設されている。基板１１１の他面上には、負極用鉛層１０２が配設されている。正極用鉛層１０１上には、正極用活物質層１０３が配設されている。負極用鉛層１０２上には、負極用活物質層１０４が配設されている。対向する正極用活物質層１０３と負極用活物質層１０４との間には、硫酸等の電解液を含浸されたガラス繊維マット等からなる電解層１０５が配設されている。

第一の端板１２１の他面上には、負極用鉛層１０２が配設されている。第一の端板１２１上の負極用鉛層１０２には、負極用活物質層１０４が配設されている。第一の端板１２１上の負極用活物質層１０４と、対向する基板１１１の正極用活物質層１０３との間には、硫酸等の電解液を含浸されたガラス繊維マット等からなる電解層１０５が配設されている。

第二の端板１３１の一面上には、正極用鉛層１０１が配設されている。第二の端板１３１上の正極用鉛層１０１には、正極用活物質層１０３が配設されている。第二の端板１３１上の正極用活物質層１０３と、対向する基板１１１の負極用活物質層１０４との間には、硫酸等の電解液を含浸されたガラス繊維マット等からなる電解層１０５が配設されている。

第一の端板１２１上の負極用鉛層１０２には、第一の端板１２１の外側へ導通する負極端子１０７が設けられている。第二の端板１３１上の正極用鉛層１０１には、第二の端板１３１の外側へ導通する正極端子１０８が設けられている。

そして、図２に示すように、内部用フレームユニット１１０の基板１１１は、導電材料からなるメッシュ体（導通体）１１１ａと、絶縁材料からなる絶縁体１１１ｂと、を備えている。つまり、基板１１１は導電材料および絶縁材料で形成されている。メッシュ体１１１ａは基板１１１の一面と他面を連通させる空隙を多数有する。絶縁材料はメッシュ体１１１ａの複数の空隙を埋めて、絶縁体１１１ｂが基板１１１の一面および他面を形成している。

図３に示すように、基板１１１のメッシュ体１１１ａは金網形状を有する。この金網形状は、耐酸性を有する金属からなる導電性の複数の線材（針金）１１１ａａにより形成されている。この金網形状の複数の網目（金網の一面側と他面側とを連通させる空隙）は、複数の線材１１１ａａを互いに交差させて組み付けることで形成されている。メッシュ体１１１ａの線材１１１ａａは、鉛，鉛合金，アルミニウム，アルミニウム合金，ステンレス鋼から選択される少なくとも一種からなると好ましい。

基板１１１の絶縁体１１１ｂは、耐酸性を有する熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなる。図２に示すように、線材１１１ａａの交差部は、メッシュ体１１１ａの一面及び他面で隆起した突出部となっている。絶縁体１１１ｂは、メッシュ体１１１ａの網目に充填されるとともに線材１１１ａａの非交差部分を被覆し、突出部の先端は絶縁体１１１ｂから突出している。つまり、基板１１１の両面からメッシュ体１１１ａが露出している。

絶縁体１１１ｂは、ポリ塩化ビニル，ポリフッ化ビニリデン，ポリスチレン，アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリメタクリル酸メチル，ポリカーボネート，ポリアクリロニトリル，アクリル－スチレン共重合体，フッ素樹脂から選択される少なくとも一種からなる熱可塑性樹脂であると好ましい。又は、フェノール樹脂，エポキシ樹脂，フラール樹脂，ポリイミド，不飽和ポリエステルから選択される少なくとも一種からなる熱硬化性樹脂であると好ましい。

このような基板１１１は、以下の方法で製造することができる。まず、金型の内部にメッシュ体１１１ａを入れる。続いて、絶縁体１１１ｂの樹脂をメッシュ体１１１ａの網目に充填して、網目部分や非交差部分を埋めると共に、線材１１１ａａの突出部を露出させるように、絶縁体１１１ｂの樹脂を金型の内部に入れる。そして、金型を加熱して成型加工する。その結果、一面側の一部（突出部）及び他面側の一部（突出部）でメッシュ体１１１ａの線材１１１ａａが基板１１１から露出した状態となる。

つまり、本実施形態に係る双極型鉛蓄電池１００は、正極用活物質層１０３を有する正極１５１、負極用活物質層１０４を有する負極１５２、および正極１５１と負極１５２との間に介在する電解層１０５を備え、間隔を開けて積層配置された、複数のセル部材１５０と、積層方向で隣り合うセル部材１５０の間に配置された基板１１１と、を有する。ここで、基板１１１の一面側及び他面側の絶縁体１１１ｂからメッシュ体１１１ａの同一の線材１１１ａａの一部（突出部）が露出し、この露出部分が基板１１１の両面でセル部材１５０に接触することにより、セル部材１５０同士が基板１１１を介して直列に電気的に接続されている。

このような双極型鉛蓄電池１００においては、上述したように、メッシュ体１１１ａの同一の線材１１１ａａの突出部が、基板１１１の一面側及び他面側の絶縁体１１１ｂから多数露出し、この露出部分が鉛層１０１，１０２と多数箇所で接触することにより、隣り合うセル部材１５０同士が電気的に接続されている。

このため、基板１１１とセル部材１５０の鉛層１０１，１０２との接続部（基板１１１の線材１１１ａａの突出部）を、鉛層１０１，１０２の面内に微細な間隔で多数設けることができるので、鉛層１０１，１０２の面内で電位分布を均一にすることができる。また、基板１１１のメッシュ体１１１ａの同一の線材１１１ａａが一面側と他面側とを途切れることなく直接導通させているので、導電率の低下を抑制することができる。

したがって、本実施形態に係る双極型鉛蓄電池１００によれば、上記構造のメッシュ体１１１ａと絶縁体１１１ｂとからなる基板１１１を有するため、電位分布の均一化及び導電率の向上を図ることができる。これにより、内部抵抗を小さくして、充放電特性（Ｗｈ効率）を向上させることができ、容量の低下を遅くする等、性能を向上させることができる。

なお、メッシュ体１１１ａの線材１１１ａａは、その長さＬが、基板１１１の厚さＴの１０倍以上の大きさを有していると（Ｌ≧１０Ｔ）、基板１１１の一面側と他面側とを途切れることなく直接導通させる箇所を十分に生じさせることができるので、非常に好ましい。

〈第二の実施形態〉
本発明に係る双極型鉛蓄電池の第二の実施形態を図４～６に基づいて説明する。ただし、前述した第一の実施形態と同様な部分については、前述した第一の実施形態の説明で用いた符号に対応する符号を用いることにより、前述した第一の実施形態での説明と重複する説明を省略する。

図４～６に示すように、本実施形態に係る双極型鉛蓄電池２００は、内部用フレームユニット２１０の基板（バイポーラプレート）２１１を構成する導通体として、パンチングプレート２１１ａを備えている。

パンチングプレート２１１ａは、図６に示すように、耐酸性を有する金属からなる導電性の平面形状をなす板材に一面側と他面側とを連通させる空隙である四角形状の穴２１１ａａを格子状に複数穿設したものとなっている。パンチングプレート２１１ａは、鉛，鉛合金，アルミニウム，アルミニウム合金，ステンレス鋼から選択される少なくとも一種からなると好ましい。

また、基板２１１は、パンチングプレート２１１ａに被着する絶縁材料からなる絶縁体１１１ｂを備えている。絶縁体１１１ｂは、耐酸性を有する熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなり、パンチングプレート２１１ａの一面及び他面に被着することなく穴２１１ａａ内に充填されて被着している。すなわち、パンチングプレート２１１ａは、一面及び他面が絶縁体１１１ｂで被覆されることなく露出している。

つまり、本実施形態に係る双極型鉛蓄電池２００は、正極用活物質層１０３を有する正極１５１、負極用活物質層１０４を有する負極１５２、および正極１５１と負極１５２との間に介在する電解層１０５を備え、間隔を開けて積層配置された、複数のセル部材１５０と、積層方向で隣り合うセル部材１５０の間に配置された基板２１１と、を有する。ここで、基板２１１の一面側及び他面側からパンチングプレート２１１ａの一面及び他面がそれぞれ露出し、この露出部分が基板２１１の両面でセル部材１５０に接触することにより、セル部材１５０同士が基板２１１を介して直列に電気的に接続されている。

このため、基板２１１とセル部材１５０の鉛層１０１，１０２との接続部（基板２１１のパンチングプレート２１１ａの表面）を鉛層１０１，１０２の面内で大きくすることができるので、鉛層１０１，１０２の面内で電位分布を均一にすることができる。また、パンチングプレート２１１ａが基板２１１の一面と他面との間を途切れることなく直接導通させているので、導電率の低下を抑えることができる。

したがって、本実施形態に係る双極型鉛蓄電池２００によれば、上記構造のパンチングプレート２１１ａと絶縁体２１１ｂとからなる基板２１１を有するため、電位分布の均一化及び導電率の向上を図ることができる。これにより、内部抵抗を小さくして、充放電特性（Ｗｈ効率）を向上させることができ、容量の低下を遅くする等、性能を向上させることができる。

〈第三の実施形態〉
本発明に係る双極型鉛蓄電池の第三の実施形態を図７，８に基づいて説明する。ただし、前述した第一の実施形態と同様な部分については、前述した第一の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一の実施形態での説明と重複する説明を省略する。

図７，８に示すように、本実施形態に係る双極型鉛蓄電池３００は、内部用フレームユニット３１０の基板（バイポーラプレート）３１１を構成する導通体として、不織シート３１１ａを備えている。

基板３１１の不織シート３１１ａは、耐酸性を有する金属からなる導電性の複数の繊維３１１ａａが、シート状に且つシートの一面側と他面側とを連通させる空隙を複数有するように、複数絡み合わされた、いわゆるスチールウール形状となっている。不織シート３１１ａの繊維３１１ａａは、鉛，鉛合金，アルミニウム，アルミニウム合金，ステンレス鋼から選択される少なくとも一種からなると好ましい。

また、基板３１１は、不織シート３１１ａに被着する絶縁材料からなる絶縁体１１１ｂを備えている。絶縁体１１１ｂは、耐酸性を有する熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂からなり、不織シート３１１ａの空隙に充填されることにより、繊維３１１ａａが絡み合って不織シート３１１ａの一面及び他面で隆起している突出部を露出させるように不織シート３１１ａを被覆している。

このような基板３１１は、以下の方法で製造することができる。まず、金型の内部に不織シート３１１ａを入れる。続いて、この状態の金型の内部に、絶縁体１１１ｂの樹脂を入れて、不織シート３１１ａの空隙部分を埋めると共に、繊維３１１ａａの突出部が露出した状態とする。次に、この状態の金型を加熱して成型加工する。これにより、得られた基板１１１は、一面側の一部（突出部）及び他面側の一部（突出部）に、不織シート３１１ａの繊維３１１ａａが露出した状態となる。

つまり、本実施形態に係る双極型鉛蓄電池３００は、正極用活物質層１０３を有する正極１５１、負極用活物質層１０４を有する負極１５２、および正極１５１と負極１５２との間に介在する電解層１０５を備え、間隔を開けて積層配置された、複数のセル部材１５０と、積層方向で隣り合うセル部材１５０の間に配置された基板３１１と、を有する。ここで、基板３１１の一面側及び他面側の絶縁体１１１ｂから不織シート３１１ａの同一の繊維３１１ａａの一部（突出部）が露出し、この露出部分が基板３１１の両面でセル部材１５０に接触することにより、セル部材１５０同士が基板３１１を介して直列に電気的に接続されている。

このような双極型鉛蓄電池３００においては、上述したように、不織シート３１１ａの同一の繊維３１１ａａの突出部が基板３１１の一面側及び他面側の絶縁体１１１ｂから多数露出することにより、鉛層１０１，１０２と多数箇所で接触して電気的に接続している。

このため、基板３１１とセル部材１５０の鉛層１０１，１０２との接続部（不織シート３１１ａの繊維３１１ａａの突出部）を鉛層１０１，１０２の面内に微細な間隔で多数設けることができるので、鉛層１０１，１０２の面内で電位分布を均一にすることができる。また、基板３１１の不織シート３１１ａの同一の繊維３１１ａａが一面側と他面側とを途切れることなく直接導通させているので、導電率の低下を抑制することができる。

したがって、本実施形態に係る双極型鉛蓄電池３００によれば、上記構造の不織シート３１１ａと絶縁体１１１ｂとからなる基板３１１を有するため、電位分布の均一化及び導電率の向上を図ることができるので、内部抵抗を小さくして、充放電特性（Ｗｈ効率）を向上させることができ、容量の低下を遅くする等、性能を向上させることができる。

なお、不織シート３１１ａの繊維３１１ａａは、その長さＬが、基板３１１の厚さＴの１０倍以上の大きさを有していると（Ｌ≧１０Ｔ）、基板３１１の一面側と他面側とを途切れることなく直接導通させる箇所を十分に生じさせることができるので、非常に好ましい。

〈第四の実施形態〉
本発明に係る双極型鉛蓄電池の第四の実施形態を図９，１０に基づいて説明する。ただし、前述した第一の実施形態と同様な部分については、前述した第一の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一の実施形態での説明と重複する説明を省略する。

前述した第一の実施形態では、基板１１１の一面上には、正極用鉛層１０１が配設され、この正極用鉛層１０１上に正極用活物質層１０３が配設され、正極用鉛層１０１及び正極用活物質層１０３で正極１５１が構成されている。また、基板１１１の他面上には、負極用鉛層１０２が配設され、この負極用鉛層１０２上に負極用活物質層１０４が配設され、負極用鉛層１０２及び負極用活物質層１０４で負極１５２が構成されている。

これに対し、第四の実施形態に係る双極型鉛蓄電池４００では、正極１５１において正極用鉛層１０１を省略するとともに、負極１５２において負極用鉛層１０２を省略し、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれは、正極用鉛層１０１及び負極用鉛層１０２のそれぞれを介さず、基板１１１に直接配置されている。つまり、基板１１１の一面上に正極用活物質層１０３が直接配置され、基板１１１の他面上に負極用活物質層１０４が直接配置されている。

そして、導通体を構成するメッシュ体１１１ａが、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに侵入するように配置されている。
これにより、第四の実施形態に係る双極型鉛蓄電池４００によれば、導通体を構成するメッシュ体１１１ａが、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに侵入することで３次元的に正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに接触し、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４からの電子の取り出し効率を向上させることができる。

つまり、第一の実施形態に係る双極型鉛蓄電池１００では、導通体を構成するメッシュ体１１１ａが、正極用鉛層１０１及び負極用鉛層１０２に接触し、正極用鉛層１０１及び負極用鉛層１０２のそれぞれが２次元的（平面的）に正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに接触するので、電子の取り出し効率という点でみると、第四の実施形態に係る双極型鉛蓄電池４００に劣る。

また、導通体を構成するメッシュ体１１１ａが正極用活物質層１０３に侵入する厚みｔ１は、正極用活物質層１０３の厚みＴ１に対して１／３以上となっている。また、同様に、導通体を構成するメッシュ体１１１ａが負極用活物質層１０４に侵入する厚みｔ２は、負極用活物質層１０４の厚みＴ２に対して１／３以上となっている。

これにより、導通体を構成するメッシュ体１１１ａが、３次元的に正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに接触する領域が十分な大きさとなり、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４からの電子の取り出し効率をより向上させることができる。

なお、メッシュ体１１１ａが正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに侵入する厚みｔ１、ｔ２の上限値は、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれから突き出ない厚みとする。

ここで、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれを基板１１１に直接配置する際には、ペースト状の正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれを、メッシュ体１１１ａが露出している基板１１１の面に練り込み、乾燥させて正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれを固化させればよい。これにより、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれをメッシュ体１１ａの露出部分によって担持させることができ、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれの脱落を大きく抑制した長寿命な電池とすることができる。

なお、第四の実施形態に係る双極型鉛蓄電池４００では、第一の実施形態に係る双極型鉛蓄電池１００と同様に、第一の端板１２１の他面上には、負極用鉛層１０２が配設され、負極用鉛層１０２上には、負極用活物質層１０４が配設され、負極用鉛層１０２及び負極用活物質層１０４で負極１５２を構成している。また、第二の端板１３１の一面上には、正極用鉛層１０１が配設され、正極用鉛層１０１上には、正極用活物質層１０３が配設され、正極用鉛層１０１及び正極用活物質層１０３で正極１５１を構成している。

〈第五の実施形態〉
本発明に係る双極型鉛蓄電池の第五の実施形態を図１１，１２に基づいて説明する。ただし、前述した第二の実施形態と同様な部分については、前述した第二の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第二の実施形態での説明と重複する説明を省略する。

前述した第二の実施形態では、基板２１１の一面上には、正極用鉛層１０１が配設され、この正極用鉛層１０１上に正極用活物質層１０３が配設され、正極用鉛層１０１及び正極用活物質層１０３で正極１５１が構成されている。また、基板２１１の他面上には、負極用鉛層１０２が配設され、この負極用鉛層１０２上に負極用活物質層１０４が配設され、負極用鉛層１０２及び負極用活物質層１０４で負極１５２が構成されている。

これに対し、第五の実施形態に係る双極型鉛蓄電池５００では、正極１５１において正極用鉛層１０１を省略するとともに、負極１５２において負極用鉛層１０２を省略し、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれは、正極用鉛層１０１及び負極用鉛層１０２のそれぞれを介さず、基板２１１に直接配置されている。つまり、基板２１１の一面上に正極用活物質層１０３が直接配置され、基板２１１の他面上に負極用活物質層１０４が直接配置されている。

そして、導通体を構成するパンチングプレート２１１ａが、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに侵入するように配置されている。
これにより、第五の実施形態に係る双極型鉛蓄電池５００によれば、導通体を構成するパンチングプレート２１１ａが、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに侵入することで３次元的に正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに接触し、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４からの電子の取り出し効率を向上させることができる。

つまり、第二の実施形態に係る双極型鉛蓄電池２００では、導通体を構成するパンチングプレート２１１ａが、正極用鉛層１０１及び負極用鉛層１０２に接触し、正極用鉛層１０１及び負極用鉛層１０２のそれぞれが２次元的（平面的）に正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに接触するので、電子の取り出し効率という点でみると、第五の実施形態に係る双極型鉛蓄電池５００に劣る。

また、導通体を構成するパンチングプレート２１１ａが正極用活物質層１０３に侵入する厚みｔ３は、正極用活物質層１０３の厚みＴ３に対して１／３以上となっている。また、同様に、導通体を構成するパンチングプレート２１１ａが負極用活物質層１０４に侵入する厚みｔ４は、負極用活物質層１０４の厚みＴ４に対して１／３以上となっている。
これにより、導通体を構成するパンチングプレート２１１ａが、３次元的に正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに接触する領域が十分な大きさとなり、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４からの電子の取り出し効率をより向上させることができる。

なお、パンチングプレート２１１ａが及び正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに侵入する厚みｔ３、ｔ４の上限値は、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれから突き出ない厚みとする。

ここで、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれを基板２１１に直接配置する際には、ペースト状の正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれを、パンチングプレート２１１ａが露出している基板２１１の面に練り込み、乾燥させて正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれを固化させればよい。これにより、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれをパンチングプレート２１１ａの露出部分によって担持させることができ、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれの脱落を大きく抑制した長寿命な電池とすることができる。

なお、第五の実施形態に係る双極型鉛蓄電池５００でも、第二の実施形態に係る双極型鉛蓄電池２００と同様に、第一の端板１２１の他面上には、負極用鉛層１０２が配設され、負極用鉛層１０２上には、負極用活物質層１０４が配設され、負極用鉛層１０２及び負極用活物質層１０４で負極１５２を構成している。また、第二の端板１３１の一面上には、正極用鉛層１０１が配設され、正極用鉛層１０１上には、正極用活物質層１０３が配設され、正極用鉛層１０１及び正極用活物質層１０３で正極１５１を構成している。

〈第六の実施形態〉
本発明に係る双極型鉛蓄電池の第六の実施形態を図１３，１４に基づいて説明する。ただし、前述した第三の実施形態と同様な部分については、前述した第三の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第三の実施形態での説明と重複する説明を省略する。

前述した第三の実施形態では、基板３１１の一面上には、正極用鉛層１０１が配設され、この正極用鉛層１０１上に正極用活物質層１０３が配設され、正極用鉛層１０１及び正極用活物質層１０３で正極１５１が構成されている。また、基板３１１の他面上には、負極用鉛層１０２が配設され、この負極用鉛層１０２上に負極用活物質層１０４が配設され、負極用鉛層１０２及び負極用活物質層１０４で負極１５２が構成されている。

これに対し、第六の実施形態に係る双極型鉛蓄電池６００では、正極１５１において正極用鉛層１０１を省略するとともに、負極１５２において負極用鉛層１０２を省略し、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれは、正極用鉛層１０１及び負極用鉛層１０２のそれぞれを介さず、基板３１１に直接配置されている。つまり、基板３１１の一面上に正極用活物質層１０３が直接配置され、基板３１１の他面上に負極用活物質層１０４が直接配置されている。

そして、導通体を構成する不織シート３１１ａが、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに侵入するように配置されている。
これにより、第六の実施形態に係る双極型鉛蓄電池６００によれば、導通体を構成する不織シート３１１ａが、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに侵入することで３次元的に正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに接触し、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４からの電子の取り出し効率を向上させることができる。

つまり、第三の実施形態に係る双極型鉛蓄電池３００では、導通体を構成する不織シート３１１ａが、正極用鉛層１０１及び負極用鉛層１０２に接触し、正極用鉛層１０１及び負極用鉛層１０２のそれぞれが２次元的（平面的）に正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに接触するので、電子の取り出し効率という点でみると、第六の実施形態に係る双極型鉛蓄電池５００に劣る。

また、導通体を構成する不織シート３１１ａが正極用活物質層１０３に侵入する厚みｔ５は、正極用活物質層１０３の厚みＴ５に対して１／３以上となっている。また、同様に、導通体を構成する不織シート３１１ａが負極用活物質層１０４に侵入する厚みｔ６は、負極用活物質層１０４の厚みＴ６に対して１／３以上となっている。

これにより、導通体を構成する不織シート３１１ａが、３次元的に正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに接触する領域が十分な大きさとなり、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４からの電子の取り出し効率をより向上させることができる。

なお、不織シート３１１ａが及び正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれに侵入する厚みｔ５、ｔ６の上限値は、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれから突き出ない厚みとする。

ここで、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれを基板３１１に直接配置する際には、ペースト状の正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれを、不織シート３１１ａが露出している基板３１１の面に練り込み、乾燥させて正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれを固化させればよい。これにより、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれを不織シート３１１ａの露出部分によって担持させることができ、正極用活物質層１０３及び負極用活物質層１０４のそれぞれの脱落を大きく抑制した長寿命な電池とすることができる。

なお、第六の実施形態に係る双極型鉛蓄電池６００でも、第三の実施形態に係る双極型鉛蓄電池３００と同様に、第一の端板１２１の他面上には、負極用鉛層１０２が配設され、負極用鉛層１０２上には、負極用活物質層１０４が配設され、負極用鉛層１０２及び負極用活物質層１０４で負極１５２を構成している。また、第二の端板１３１の一面上には、正極用鉛層１０１が配設され、正極用鉛層１０１上には、正極用活物質層１０３が配設され、正極用鉛層１０１及び正極用活物質層１０３で正極１５１を構成している。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。

本発明に係る双極型鉛蓄電池は、充放電特性（Ｗｈ効率）を向上させて、容量の低下を遅くする等、性能を向上させることができるので、各種産業において極めて有益に利用することができる。

１００ 双極（バイポーラ）型鉛蓄電池
１０１ 正極用鉛層
１０２ 負極用鉛層
１０３ 正極用活物質層
１０４ 負極用活物質層
１０５ 電解層
１０７ 負極端子
１０８ 正極端子
１１０ 内部用フレームユニット
１１１ 基板（バイポーラプレート）
１１１ａ メッシュ体
１１１ａａ 線材
１１１ｂ 絶縁体
１１２ リム
１１２ａ 嵌合溝
１２０ 第一の端部用フレームユニット
１２１ 第一の端板（エンドプレート）
１２２ 第一の端部リム
１３０ 第二の端部用フレームユニット
１３１ 第二の端板（エンドプレート）
１３２ 第二の端部リム
１５０ セル部材
１５１ 正極
１５２ 負極
２００ 双極（バイポーラ）型鉛蓄電池
２１０ 内部用フレームユニット
２１１ 基板（バイポーラプレート）
２１１ａ パンチングプレート
２１１ａａ 穴
３００ 双極（バイポーラ）型鉛蓄電池
３１０ 内部用フレームユニット
３１１ 基板（バイポーラプレート）
３１１ａａ 繊維
４００ 双極（バイポーラ）型鉛蓄電池
５００ 双極（バイポーラ）型鉛蓄電池
６００ 双極（バイポーラ）型鉛蓄電池
Ｃ セル（セル部材を収容する空間）

Claims (11)

1. 正極用活物質層を有する正極、負極用活物質層を有する負極、および前記正極と前記負極との間に介在する電解層を備え、間隔を開けて積層配置された、複数のセル部材と、
   積層方向で隣り合う前記セル部材の間に配置された基板と、
   を有し、
   前記基板は、導電材料および絶縁材料で形成され、
   前記導電材料は、前記基板の一面と他面を連通させる空隙を複数有する導通体を形成し、
   前記絶縁材料は、前記複数の空隙を埋めて前記基板の一面および他面を形成し、
   前記導通体は、前記基板の一面の少なくとも一部および他面の少なくとも一部から露出し、
   前記導通体の露出部分が前記基板の両面で前記セル部材に接触することにより、前記セル部材同士が前記基板を介して直列に電気的に接続されている双極型鉛蓄電池。
2. 前記導電材料は、耐酸性を有する金属である請求項１に記載の双極型鉛蓄電池。
3. 前記導通体は、複数の導電性線材が交差されて形成されたメッシュ体であり、
   前記複数の導電性線材のそれぞれが、前記基板の両面から露出している請求項１又は請求項２に記載の双極型鉛蓄電池。
4. 前記導通体は、導電性の板材に板面を貫通する穴が複数形成されたパンチングプレートであり、
   前記パンチングプレートの一面および他面が、前記基板の一面および他面からそれぞれ露出している請求項１又は請求項２に記載の双極型鉛蓄電池。
5. 前記導通体は、複数の導電性繊維が絡み合って前記空隙を形成している不織シートであり、
   前記複数の導電性繊維のそれぞれが、前記基板の両面から露出している請求項１又は請求項２に記載の双極型鉛蓄電池。
6. 前記正極用活物質層及び前記負極用活物質層のそれぞれは、正極用鉛層及び負極用鉛層のそれぞれを介さず、前記基板に直接配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の双極型鉛蓄電池。
7. 前記導通体が、前記正極用活物質層及び前記負極用活物質層のそれぞれに侵入するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の双極型鉛蓄電池。
8. 前記導通体が前記正極用活物質層及び前記負極用活物質層のそれぞれに侵入する厚みが、前記正極用活物質層及び前記負極用活物質層のそれぞれの厚さに対して１／３以上であることを特徴とする請求項７に記載の双極型鉛蓄電池。
9. 前記絶縁材料は、耐酸性を有する熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の双極型鉛蓄電池。
10. 前記熱可塑性樹脂は、ポリ塩化ビニル，ポリフッ化ビニリデン，ポリスチレン，アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリメタクリル酸メチル，ポリカーボネート，ポリアクリロニトリル，アクリル－スチレン共重合体，およびフッ素樹脂から選択される少なくとも一種である請求項９に記載の双極型鉛蓄電池。
11. 前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂，エポキシ樹脂，フラール樹脂，ポリイミド，および不飽和ポリエステルから選択される少なくとも一種である請求項９に記載の双極型鉛蓄電池。

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