JP2022159906A - Bipolar storage battery and method of manufacturing bipolar storage battery - Google Patents

Bipolar storage battery and method of manufacturing bipolar storage battery Download PDF

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芳延 平
Yoshinobu Taira
憲治 廣田
Kenji Hirota
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Abstract

To provide a bipolar storage battery and a method for manufacturing a bipolar storage battery that can surely prevent liquid leakage caused by the movement of an electrolytic solution from a positive electrode side to a negative electrode side through a through-hole provided to through a substrate while ensuring conduction between the positive electrode and the negative electrode, thereby maintaining performance of the storage battery, and extending service life thereof.SOLUTION: A bipolar storage battery includes a positive electrode 111, a negative electrode 112, and a separator 113 interposed between the positive electrode 111 and the negative electrode 112, and includes cell members 110 laminated and arranged at intervals, a space forming member 120 which forms a plurality of spaces for individually accommodating the plurality of cell members 110 and contain a substrate 121 which covers at least one of a positive electrode 111 side and a negative electrode 112 side of the cell members 110, a through-hole 121a provided through the substrate 121, and a conductor 180 which is inserted into the through-hole 121a to achieve conduction between the positive electrode side and the negative electrode side. A metal layer 150 is provided on the inner surface of the through-hole 112a and at least a surface of the conductor 180 facing the inner surface when the conductor 180 is inserted into the through-hole 112a.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施の形態は、双極型蓄電池及び双極型蓄電池の製造方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to bipolar batteries and methods of manufacturing bipolar batteries.

近年、太陽光や風力等の自然エネルギー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に記載されているものが知られている。 In recent years, the number of power generation facilities using natural energy such as sunlight and wind power is increasing. In such power generation equipment, since the amount of power generation cannot be controlled, a storage battery is used to level the power load. That is, when the amount of power generation is greater than the amount of consumption, the storage battery is charged with the difference, and when the amount of power generation is less than the amount of consumption, the difference is discharged from the storage battery. As the storage battery described above, a lead-acid battery is often used from the viewpoint of economy, safety, and the like. As such a conventional lead-acid battery, for example, one described in Patent Document 1 below is known.

この特許文献1に記載された鉛蓄電池では、額縁形をなす樹脂からなるフレーム(リム)の内側に、樹脂からなる基板(バイポーラプレート)が取り付けられている。基板の一方面及び他方面には、正極用鉛層及び負極用鉛層が設けられている。正極用鉛層には、正極用活物質層が隣接している。負極用鉛層には、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。 In the lead-acid battery described in Patent Document 1, a substrate (bipolar plate) made of resin is attached to the inside of a frame (rim) made of resin and having a picture frame shape. A positive electrode lead layer and a negative electrode lead layer are provided on one side and the other side of the substrate. The positive electrode lead layer is adjacent to the positive electrode active material layer. The negative electrode lead layer is adjacent to the negative electrode active material layer. A glass mat (electrolytic layer) containing an electrolytic solution is disposed inside the frame-shaped spacer made of resin. A plurality of frames and spacers are alternately laminated and assembled.

さらに正極用鉛層と負極用鉛層とは、基板に複数形成された穿孔の内部で直接的に接合されている。すなわち、特許文献1に記載の鉛蓄電池は、一方面側と他方面側とを連通させる穿孔(連通孔)を有する基板とセル部材とが交互に複数積層された双極(バイポーラ)型鉛蓄電池である。セル部材は、正極用鉛層に正極用活物質層を設けた正極と、負極用鉛層に負極用活物質層を設けた負極と、正極と負極との間に介在する電解層と、を有し、一方のセル部材の正極用鉛層と他方のセル部材の負極用鉛層とが基板の穿孔の内部に没入して接合されることにより、セル部材同士が直列に接続されたものとなっている。 Furthermore, the positive electrode lead layer and the negative electrode lead layer are directly bonded inside the plurality of perforations formed in the substrate. That is, the lead-acid battery described in Patent Document 1 is a bipolar lead-acid battery in which a plurality of cell members and substrates having perforations (communication holes) for communicating between one surface and the other surface are alternately laminated. be. The cell member includes a positive electrode having a positive electrode lead layer provided with a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode lead layer provided with a negative electrode active material layer, and an electrolytic layer interposed between the positive electrode and the negative electrode. The positive electrode lead layer of one cell member and the negative electrode lead layer of the other cell member are inserted into the perforations of the substrate and joined together, thereby connecting the cell members in series. It's becoming

特許第6124894号Patent No. 6124894

しかしながら、上述した特許文献1における鉛蓄電池のような構造を採用した場合、次のような現象が生ずる可能性が考えられる。すなわち、そもそも特許文献1に記載の鉛電池の場合、図15の(a)に示すように、このバイポーラ電極の正極は、樹脂製の基板210の一方の面の上に接着層240を介して正極用鉛箔220が配され、当該正極用鉛箔220の上に正極用活物質層(図示せず)が配されることによって構成されている。 However, if a structure such as that of the lead-acid battery disclosed in Patent Document 1 is adopted, the following phenomenon may occur. That is, in the case of the lead battery described in Patent Document 1, as shown in FIG. A positive electrode lead foil 220 is arranged, and a positive electrode active material layer (not shown) is arranged on the positive electrode lead foil 220 .

なお、接着剤を用いて基板と接着される鉛箔は正極用鉛箔と負極用鉛箔とがあるが、図15では正極用鉛箔を例に挙げて説明している。 The lead foil to be adhered to the substrate using an adhesive includes positive electrode lead foil and negative electrode lead foil, and FIG. 15 illustrates the positive electrode lead foil as an example.

上記のような双極型鉛蓄電池においては、電解液に含有される硫酸によって正極用鉛箔220が腐食して正極用鉛箔220の表面に腐食生成物(酸化鉛)の被膜260が生成されることがある(図15の(b)を参照)。そして、この腐食生成物の被膜260の成長によって正極用鉛箔220に伸び(グロース)が生じるおそれがあった。 In the bipolar lead-acid battery as described above, the positive electrode lead foil 220 is corroded by the sulfuric acid contained in the electrolyte, and a corrosion product (lead oxide) film 260 is formed on the surface of the positive electrode lead foil 220. (see FIG. 15(b)). Then, there is a possibility that growth of the positive electrode lead foil 220 may occur due to the growth of the film 260 of the corrosion product.

また、このグロースによって正極用鉛箔220と接着層240とが剥離し、正極用鉛箔220と接着層240との界面に電解液が浸入して、硫酸による正極用鉛箔220の腐食がさらに進行するおそれがあった(図15の(c)を参照)。その結果、腐食が例えば正極用鉛箔220の裏面(基板210に対向する面)にまで達すると、短絡が生じるなどして電池の性能が低下する場合があった。 In addition, the positive electrode lead foil 220 and the adhesive layer 240 are separated by this growth, and the electrolytic solution penetrates into the interface between the positive electrode lead foil 220 and the adhesive layer 240, and the corrosion of the positive electrode lead foil 220 by sulfuric acid further increases. There was a risk of progression (see (c) of FIG. 15). As a result, if the corrosion reaches the back surface of the positive electrode lead foil 220 (the surface facing the substrate 210), for example, a short circuit may occur and the performance of the battery may deteriorate.

さらには、正極と負極との導通を図るために設けられる、上述した一方面側と他方面側とを連通させる穿孔(連通孔)を介して電解液が正極側から負極側に到達すると、いわゆる液洛が生じ、電池性能の低下を招来する。 Furthermore, when the electrolytic solution reaches the negative electrode side from the positive electrode side through the perforation (communication hole) that connects the one side and the other side, which is provided to achieve conduction between the positive electrode and the negative electrode, the so-called Liquid leakage occurs, resulting in deterioration of battery performance.

そのため、このような液洛が生じないように様々な方策が行われてきた。例えばその1つが、穿孔が設けられた基板において、金型の穿孔の部分に金属を配置してその周囲を樹脂で覆って基板を成型する、いわゆるインサート成型を用いて基板を製造する方法である。但し、基板の厚みが薄いことから金属を保持しつつインサート成型を行うことは困難である。 Therefore, various measures have been taken to prevent such leaks from occurring. For example, one of them is a method of manufacturing a substrate using so-called insert molding, in which a metal is placed in a perforated portion of a mold and the perimeter is covered with resin to mold a substrate in which a perforation is provided. . However, since the thickness of the substrate is thin, it is difficult to carry out insert molding while holding the metal.

また、穿孔の部分に導通体を挿入し、基板の厚み方向に当該導通体を挟んでかしめる方法や穿孔の内周部に接着剤を塗布して圧力を掛けて穿孔内に導通体を挿入する方法、或いは、この方法に追加してかしめる方法も考えられる。 In addition, a method of inserting a conductor into a hole and crimping the conductor by sandwiching it in the thickness direction of the board, or applying an adhesive to the inner circumference of the hole and applying pressure to insert the conductor into the hole A method of caulking or a method of caulking in addition to this method is also conceivable.

しかしながら、前者の場合、このように厚み方向にかしめても穿孔内において導通体を基板に食い込ませることができず、後者の場合も、結局液洛が生じてしまい、いずれの場合も穿孔内における機密性を保持することができなかった。 However, in the former case, even if crimped in the thickness direction in this way, the conductive body cannot be made to bite into the substrate in the perforation, and in the latter case, liquid leakage will eventually occur, and in either case, the Confidentiality could not be maintained.

本発明は、正極と負極との間の導通を確保しつつ、基板を貫通して設けられる貫通穴を介して正極側から負極側へと電解液が移動することで生ずる液洛を確実に防止して蓄電池の性能維持、長寿命化を図ることができる双極型蓄電池及び双極型蓄電池の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention ensures continuity between the positive electrode and the negative electrode, and reliably prevents liquid leakage caused by movement of the electrolyte from the positive electrode side to the negative electrode side through the through hole provided through the substrate. It is an object of the present invention to provide a bipolar storage battery and a method for manufacturing the bipolar storage battery, which can maintain the performance of the storage battery and extend the life of the storage battery.

本発明の一態様に係る双極型蓄電池は、正極用集電体と正極用活物質層を有する正極、負極用集電体と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セパレータを備え、間隔を開けて積層配置された、セル部材と、複数のセル部材を個別に収容する複数の空間を形成する、セル部材の正極の側および負極の側の少なくとも一方を覆う基板と、セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、基板を貫通して設けられる貫通穴と、貫通穴に挿入され、正極側と負極側との導通を図る導通体と、を備え、貫通穴の内面、及び、導通体が貫通穴に挿入された際に導通体における少なくとも内面に対向する面は金属層を備えている。 A bipolar storage battery according to one aspect of the present invention includes a positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer, and between the positive electrode and the negative electrode Spaced-apart stacked cell members with intervening separators and covering at least one of the positive and negative sides of the cell members forming a plurality of spaces for individually housing the plurality of cell members. a space forming member including a substrate and a frame surrounding the side surface of the cell member; a through hole provided through the substrate; , wherein the inner surface of the through hole and the surface of the conductor facing at least the inner surface when the conductor is inserted into the through hole are provided with a metal layer.

また本発明の一態様に係る双極型蓄電池の製造方法は、空間形成部材の基板の一方の面と他方の面及び一方の面と他方の面との間を貫通する貫通穴に、正極用集電体及び負極用集電体を構成する金属又は合金の融点よりも低い融点を備える金属又は合金から構成されている金属層を設ける工程と、貫通穴に挿入され正極側と負極側との導通を図る導通体であって少なくとも貫通穴に対向する面に金属層を設ける工程と、導通体を貫通穴に挿入し、正極側と負極側から導通体を加熱して貫通穴において導通体を接合する工程と、一方の面に正極用集電体を配置する工程と、他方の面に負極用集電体を配置する工程と、配置された正極用集電体側から基板方向に加熱し基板の一方の面に金属層を介して正極用集電体を接合するとともに、配置された負極用集電体側から基板方向に加熱し基板の他方の面に金属層を介して負極用集電体を接合する工程とを備える。 Further, in the method for manufacturing a bipolar storage battery according to one aspect of the present invention, the positive electrode assembly is provided in the through holes penetrating between one surface and the other surface of the substrate of the space forming member and between the one surface and the other surface. A step of providing a metal layer composed of a metal or alloy having a melting point lower than that of the metal or alloy constituting the current collector and the current collector for the negative electrode; A step of providing a metal layer on at least a surface of a conductor facing the through hole, inserting the conductor into the through hole, heating the conductor from the positive electrode side and the negative electrode side, and joining the conductor in the through hole a step of placing a positive electrode current collector on one surface; a step of placing a negative electrode current collector on the other surface; A positive electrode current collector is joined to one surface through a metal layer, and the negative electrode current collector is heated from the side of the arranged negative electrode current collector toward the substrate to attach the negative electrode current collector to the other surface of the substrate through the metal layer. and joining.

本発明によれば、本発明の一態様に係る双極型蓄電池は、正極用集電体と正極用活物質層を有する正極、負極用集電体と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セパレータを備え、間隔を開けて積層配置された、セル部材と、複数のセル部材を個別に収容する複数の空間を形成する、セル部材の正極の側および負極の側の少なくとも一方を覆う基板と、セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、基板を貫通して設けられる貫通穴と、貫通穴に挿入され、正極側と負極側との導通を図る導通体と、を備え、貫通穴の内面、及び、導通体が貫通穴に挿入された際に導通体における少なくとも内面に対向する面は金属層を備えている。このような構成を採用することによって、正極と負極との間の導通を確保しつつ、基板を貫通して設けられる貫通穴を介して正極側から負極側へと電解液が移動することで生ずる液洛を確実に防止して蓄電池の性能維持、長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, a bipolar storage battery according to one aspect of the present invention includes a positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer, and a positive electrode. a cell member having a separator interposed between the cell member and the negative electrode; a space forming member including a substrate covering at least one side and a frame surrounding the side surface of the cell member; a through hole provided through the substrate; a conductor for establishing electrical continuity, wherein the inner surface of the through hole and the surface of the conductor facing at least the inner surface when the conductor is inserted into the through hole are provided with a metal layer. By adopting such a configuration, the electrolyte moves from the positive electrode side to the negative electrode side through the through hole provided through the substrate while ensuring the conduction between the positive electrode and the negative electrode. It is possible to reliably prevent leakage, maintain the performance of the storage battery, and extend the life of the storage battery.

本発明の実施の形態に係る双極型蓄電池の構造の概略を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing the outline of the structure of a bipolar storage battery according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施の形態に係る双極型蓄電池の製造の流れを一部抜き出して示すフローチャートである。1 is a flow chart showing a part of the manufacturing flow of a bipolar storage battery according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの平面図及びA-A線切断端面図である。FIG. 4A is a plan view and an AA line cut end view of a bipolar plate in a part of the manufacturing process of the bipolar storage battery according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの平面図及びA-A線切断端面図である。FIG. 4A is a plan view and an AA line cut end view of a bipolar plate in a part of the manufacturing process of the bipolar storage battery according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの平面図及びA-A線切断端面図である。FIG. 4A is a plan view and an AA line cut end view of a bipolar plate in a part of the manufacturing process of the bipolar storage battery according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの切断端面図である。FIG. 4B is a cut end view of the bipolar plate in a part of the manufacturing process of the bipolar storage battery according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの切断端面図である。FIG. 4B is a cut end view of the bipolar plate in a part of the manufacturing process of the bipolar storage battery according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの切断端面図である。FIG. 4B is a cut end view of the bipolar plate in a part of the manufacturing process of the bipolar storage battery according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの切断端面図である。FIG. 4B is a cut end view of the bipolar plate in a part of the manufacturing process of the bipolar storage battery according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの切断端面図である。FIG. 4B is a cut end view of the bipolar plate in a part of the manufacturing process of the bipolar storage battery according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における貫通穴と当該貫通穴に挿入される導通部との形状に関する第1の変形例を示す拡大切断端面図である。FIG. 11 is an enlarged cut end view showing a first modification regarding the shape of the through hole and the conductive portion inserted into the through hole according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における貫通穴と当該貫通穴に挿入される導通部との形状に関する第2の変形例を示す拡大切断端面図である。FIG. 11 is an enlarged cut end view showing a second modified example of the shape of the through hole and the conductive portion inserted into the through hole according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における貫通穴と当該貫通穴に挿入される導通部との形状に関する第3の変形例を示す拡大切断端面図である。FIG. 11 is an enlarged cut end view showing a third modification regarding the shape of the through hole and the conductive portion inserted into the through hole according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態における貫通穴と当該貫通穴に挿入される導通部との形状に関する第4の変形例を示す拡大切断端面図である。FIG. 11 is an enlarged cut end view showing a fourth modification regarding the shape of the through hole and the conductive portion inserted into the through hole according to the embodiment of the present invention; 従来の双極型鉛蓄電池において、電解液に含有される硫酸による腐食によって正極用鉛箔にグロースが生じた結果、正極用鉛箔と接着層との界面に電解液が浸入する様子を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a conventional bipolar lead-acid battery in which the positive electrode lead foil grows due to corrosion due to sulfuric acid contained in the electrolyte, and as a result, the electrolyte penetrates into the interface between the positive electrode lead foil and the adhesive layer. be.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施の形態は、本発明の一例を示したものである。また、これらの各実施の形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。これらの各実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。なお、以下においては、様々な蓄電池の中から鉛蓄電池を例に挙げて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, each embodiment described below shows an example of the present invention. In addition, various modifications or improvements can be added to each of these embodiments, and forms to which such modifications or improvements are added can also be included in the present invention. Each of these embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof. In addition, below, a lead storage battery is mentioned as an example and demonstrated among various storage batteries.

〔全体構成〕
まず、本発明の実施の形態における双極型蓄電池の全体構成について、図1を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池100の構造の概略を示す概略断面図である。
〔overall structure〕
First, the overall configuration of a bipolar storage battery according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the outline of the structure of a bipolar lead-acid battery 100 according to an embodiment of the invention.

図1に示すように、本発明の第1の実施の形態の双極型鉛蓄電池100は、複数のセル部材110と、複数枚のバイポーラプレート(空間形成部材)120と、第1のエンドプレート(空間形成部材)130と、第2のエンドプレート(空間形成部材)140と、カバープレート160とを有する。 As shown in FIG. 1, the bipolar lead-acid battery 100 of the first embodiment of the present invention includes a plurality of cell members 110, a plurality of bipolar plates (space forming members) 120, and a first end plate ( space forming member) 130 , a second end plate (space forming member) 140 and a cover plate 160 .

ここで、図1ではセル部材110が3個積層された双極型鉛蓄電池100を示しているが、セル部材110の数は電池設計により決定される。また、バイポーラプレート120の数はセル部材110の数に応じて決まる。 Here, although FIG. 1 shows the bipolar lead-acid battery 100 in which three cell members 110 are stacked, the number of cell members 110 is determined by battery design. Also, the number of bipolar plates 120 depends on the number of cell members 110 .

なお、以下においては、図1に示すように、セル部材110の積層方向をZ方向(図1の上下方向)とし、Z方向に垂直な方向で且つ互いに垂直な方向をX方向およびY方向とする。 In the following, as shown in FIG. 1, the stacking direction of the cell members 110 is defined as the Z direction (vertical direction in FIG. 1), and the directions perpendicular to the Z direction and perpendicular to each other are defined as the X direction and the Y direction. do.

セル部材110は、正極111、負極112、およびセパレータ(電解質層)113を備えている。正極111は、正極用集電体である正極用鉛箔111aと正極用活物質層111bとを有する。負極112は、負極用集電体である負極用鉛箔112aと負極用活物質層112bとを有する。 The cell member 110 includes a positive electrode 111 , a negative electrode 112 and a separator (electrolyte layer) 113 . The positive electrode 111 has a positive electrode lead foil 111a as a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer 111b. The negative electrode 112 has a negative electrode lead foil 112a as a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer 112b.

セパレータ113には電解液が含浸されている。セパレータ113は、正極111と負極112との間に介在している。セル部材110において、正極用鉛箔111a、正極用活物質層111b、セパレータ113、負極用活物質層112b、および負極用鉛箔112aは、この順に積層されている。 The separator 113 is impregnated with an electrolytic solution. Separator 113 is interposed between positive electrode 111 and negative electrode 112 . In the cell member 110, the positive electrode lead foil 111a, the positive electrode active material layer 111b, the separator 113, the negative electrode active material layer 112b, and the negative electrode lead foil 112a are laminated in this order.

正極用鉛箔111aのX方向およびY方向の寸法は、正極用活物質層111bのX方向およびY方向の寸法より大きい。同様に、負極用鉛箔112aのX方向およびY方向の寸法は、負極用活物質層112bのX方向およびY方向の寸法より大きい。また、Z方向の寸法(厚さ)は、正極用鉛箔111aの方が負極用鉛箔112aより大きく(厚く)、正極用活物質層111bの方が負極用活物質層112bより大きい(厚い)。 The dimensions in the X direction and the Y direction of the positive electrode lead foil 111a are larger than the dimensions in the X direction and the Y direction of the positive electrode active material layer 111b. Similarly, the dimensions in the X direction and the Y direction of the negative electrode lead foil 112a are larger than the dimensions in the X direction and the Y direction of the negative electrode active material layer 112b. In addition, regarding the dimension (thickness) in the Z direction, the positive electrode lead foil 111a is larger (thicker) than the negative electrode lead foil 112a, and the positive electrode active material layer 111b is larger (thicker) than the negative electrode active material layer 112b. ).

複数のセル部材110は、Z方向に間隔を開けて積層配置され、この間隔の部分にバイポーラプレート120の基板121が配置されている。すなわち、複数のセル部材110は、バイポーラプレート120の基板121を間に挟まれた状態で積層されている。 A plurality of cell members 110 are stacked and arranged at intervals in the Z direction, and substrates 121 of bipolar plates 120 are arranged at the intervals. That is, the plurality of cell members 110 are stacked with the substrates 121 of the bipolar plates 120 sandwiched therebetween.

このように、複数枚のバイポーラプレート120と第1のエンドプレート130と第2のエンドプレート140は、複数のセル部材110を個別に収容する複数の空間(セル)Cを形成するための空間形成部材である。 In this way, the plurality of bipolar plates 120, the first end plate 130, and the second end plate 140 form a space for forming a plurality of spaces (cells) C for individually accommodating the plurality of cell members 110. It is a member.

すなわち、バイポーラプレート120は、セル部材110の正極側および負極側の両方を覆い、平面形状が長方形の基板121と、セル部材110の側面を囲うとともに基板121の4つの端面を覆うに枠体122と、を含む空間形成部材である。 That is, the bipolar plate 120 covers both the positive electrode side and the negative electrode side of the cell member 110, and includes a substrate 121 having a rectangular planar shape and a frame 122 that surrounds the side surfaces of the cell member 110 and covers the four end surfaces of the substrate 121. And, it is a space forming member including.

また、図1に示すように、バイポーラプレート120は、さらに基板121の両面から垂直に突出する柱部123を備える。当該基板121の各面から突出する柱部123の数は一つであってもよいし、複数であってもよい。 In addition, as shown in FIG. 1, the bipolar plate 120 further includes pillars 123 protruding vertically from both sides of the substrate 121 . The number of pillars 123 protruding from each surface of the substrate 121 may be one or plural.

バイポーラプレート120を構成する基板121と枠体122と柱部123は、一体に、例えば、熱可塑性樹脂で形成されている。バイポーラプレート120を形成する熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリプロピレンが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、成形性に優れているとともに耐硫酸性にも優れている。よって、バイポーラプレート120に電解液が接触したとしても、バイポーラプレート120に分解、劣化、腐食等が生じにくい。 The substrate 121, the frame 122, and the pillars 123 that constitute the bipolar plate 120 are integrally formed of, for example, a thermoplastic resin. Examples of the thermoplastic resin forming the bipolar plate 120 include acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin) and polypropylene. These thermoplastic resins are excellent in moldability and also in sulfuric acid resistance. Therefore, even if the electrolyte comes into contact with the bipolar plate 120, the bipolar plate 120 is unlikely to be decomposed, deteriorated, corroded, or the like.

Z方向において、枠体122の寸法は基板121の寸法(厚さ)より大きく、柱部123の突出端面間の寸法は枠体122の寸法と同じである。そして、複数のバイポーラプレート120が枠体122および柱部123同士を接触させて積層されることにより、基板121と基板121との間に空間Cが形成され、互いに接触する柱部123同士により、空間CのZ方向の寸法が保持される。 In the Z direction, the dimension of the frame 122 is larger than the dimension (thickness) of the substrate 121 , and the dimension between the projecting end faces of the pillars 123 is the same as the dimension of the frame 122 . By stacking the plurality of bipolar plates 120 with the frames 122 and the pillars 123 in contact with each other, a space C is formed between the substrates 121 and 121, and the pillars 123 in contact with each other The dimension of space C in the Z direction is preserved.

正極用鉛箔111a、正極用活物質層111b、負極用鉛箔112a、負極用活物質層112b、およびセパレータ113には、柱部123を貫通させる貫通穴111c,111d,112c,112d,113aがそれぞれ形成されている。 The positive electrode lead foil 111a, the positive electrode active material layer 111b, the negative electrode lead foil 112a, the negative electrode active material layer 112b, and the separator 113 have through holes 111c, 111d, 112c, 112d, and 113a through which the columnar portion 123 penetrates. formed respectively.

バイポーラプレート120の基板121は、板面を貫通する複数の貫通穴121aを有する。基板121の一方の面に第1の凹部121bが、他方の面に第2の凹部121cが形成されている。第1の凹部121bの深さは第2の凹部121cより深い。第1の凹部121bおよび第2の凹部121cのX方向およびY方向の寸法は、正極用鉛箔111aおよび負極用鉛箔112aのX方向およびY方向の寸法に対応させてある。 A substrate 121 of the bipolar plate 120 has a plurality of through holes 121a passing through the plate surface. A first concave portion 121b is formed on one surface of the substrate 121, and a second concave portion 121c is formed on the other surface. The depth of the first recess 121b is deeper than that of the second recess 121c. The X-direction and Y-direction dimensions of the first recess 121b and the second recess 121c correspond to the X- and Y-direction dimensions of the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a.

バイポーラプレート120の基板121は、Z方向で、隣り合うセル部材110の間に配置されている。そして、バイポーラプレート120の基板121の第1の凹部121bに、鉛又は鉛合金からなる正極用集電体である正極用鉛箔111aが配置されている。また、バイポーラプレート120の基板121の第2の凹部121cに、鉛又は鉛合金からなる負極用集電体である負極用鉛箔112aが配置されている。 Substrates 121 of bipolar plates 120 are positioned between adjacent cell members 110 in the Z direction. In the first concave portion 121b of the substrate 121 of the bipolar plate 120, a positive electrode lead foil 111a, which is a positive electrode current collector made of lead or a lead alloy, is arranged. Further, a negative electrode lead foil 112a, which is a negative electrode current collector made of lead or a lead alloy, is arranged in the second concave portion 121c of the substrate 121 of the bipolar plate 120. As shown in FIG.

具体的には、正極用鉛箔111aは、基板121の第1の凹部121bと正極用鉛箔111aの間に設けられる金属層150を介して基板121の第1の凹部121bに接合されている。また、負極用鉛箔112aは、基板121の第2の凹部121cと負極用鉛箔112aの間に設けられる金属層150を介して基板121の第2の凹部121cに接合されている。 Specifically, the positive electrode lead foil 111a is joined to the first recessed portion 121b of the substrate 121 via a metal layer 150 provided between the first recessed portion 121b of the substrate 121 and the positive electrode lead foil 111a. . Further, the negative electrode lead foil 112a is joined to the second recess 121c of the substrate 121 via a metal layer 150 provided between the second recess 121c of the substrate 121 and the negative electrode lead foil 112a.

すなわち、本発明の実施の形態においては、正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aが加熱されることで、基板121と正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aとの間にある金属層150がその熱によって溶融する。それにより、金属層150と正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aとが金属接合されて、正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aが基板121に設けられる。従って、基板121への正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aの接合に当たって、接着剤は用いられない。 That is, in the embodiment of the present invention, the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are heated to heat the metal layer between the substrate 121 and the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a. 150 is melted by the heat. As a result, the metal layer 150 and the positive electrode lead foil 111 a and the negative electrode lead foil 112 a are metal-bonded, and the positive electrode lead foil 111 a and the negative electrode lead foil 112 a are provided on the substrate 121 . Therefore, an adhesive is not used in joining the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a to the substrate 121 .

このように正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aは金属層150を介して基板121に設けられるが、そのために正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aが基板121に接合される前に、基板121には金属層150が設けられる。 In this way, the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are provided on the substrate 121 with the metal layer 150 interposed therebetween. , the substrate 121 is provided with a metal layer 150 .

ここで上述したように、正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aを基板121に接合する場合は、その構造上、正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112a側から基板121側に向けて加熱することになる。そのため、熱可塑性樹脂で構成されている基板121がこの熱の影響を受ける可能性を考慮する必要がある。また、加熱によって正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aが溶融してしまう等、正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aに影響が出てはならない点も考慮する必要がある。 Here, as described above, when the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are joined to the substrate 121, due to the structure, the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are directed toward the substrate 121 side. will be heated. Therefore, it is necessary to consider the possibility that the substrate 121 made of thermoplastic resin is affected by this heat. In addition, it is necessary to consider that the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a should not be affected by melting of the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a by heating.

そこで本発明の実施の形態においては、基板121に金属層150として第1の金属層150a及び第2の金属層150bの2層設けている。第1の金属層150aは基板121を覆うとともに、第2の金属層150bの下地層となり、第2の金属層150bは基板121と正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aとをつなぐ役割を果たす。 Therefore, in the embodiment of the present invention, the substrate 121 is provided with two metal layers 150, ie, a first metal layer 150a and a second metal layer 150b. The first metal layer 150a covers the substrate 121 and serves as a base layer for the second metal layer 150b. The second metal layer 150b serves to connect the substrate 121 with the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a. Fulfill.

なお、上述したように、本発明の実施の形態においては、金属層150として第1の金属層150a及び第2の金属層150bの2層の金属層を設けることとしたが、金属層150として何層設けるかについては任意に設定することができる。 As described above, in the embodiment of the present invention, two metal layers, the first metal layer 150a and the second metal layer 150b, are provided as the metal layer 150. The number of layers to be provided can be set arbitrarily.

また上述した観点から、本発明の実施の形態では、少なくとも第2の金属層150bは、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aを構成する鉛又は鉛合金の融点よりも低い融点を有する金属又は合金を備えるように構成されている。 In view of the above, in the embodiment of the present invention, at least the second metal layer 150b is made of a metal having a melting point lower than that of lead or a lead alloy forming the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a. or an alloy.

すなわち、第1の金属層150aとして設けられる金属又は合金の融点は、第2の金属層150b、或いは、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aのいずれよりも高い融点を備え、第2の金属層150bとして設けられる金属又は合金の融点は、第1の金属層150a、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aのいずれよりも低い融点を備えている。 That is, the melting point of the metal or alloy provided as the first metal layer 150a is higher than that of the second metal layer 150b, or the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a. The melting point of the metal or alloy provided as the metal layer 150b is lower than that of the first metal layer 150a, the positive electrode lead foil 111a, and the negative electrode lead foil 112a.

具体的には、まず基板121を覆うように設けられる第1の金属層150aとしては、ニッケル(Ni)を採用することができる。当該ニッケルの融点は、概ね1455℃程度である。一方、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aと接触する第2の金属層150bとしては、錫(Sn)を用いることができる。当該錫の融点は、概ね232℃程度である。 Specifically, as the first metal layer 150a provided to cover the substrate 121, nickel (Ni) can be employed. The melting point of nickel is approximately 1455°C. Meanwhile, tin (Sn) may be used as the second metal layer 150b that contacts the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a. The melting point of tin is approximately 232°C.

第2の金属層150bに錫を用いることによって、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aを加熱するに当たって、錫が溶融する温度で加熱して第2の金属層150bを溶融させ、溶融した当該第2の金属層150bを介して正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aを基板121に接合させることができる。 By using tin for the second metal layer 150b, when the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are heated, the second metal layer 150b is melted by heating at a temperature at which tin melts. The positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a can be bonded to the substrate 121 through the second metal layer 150b.

また、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aを加熱する温度は上述したように第2の金属層150bである錫が溶融する程度の温度であるので、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aが溶融することもない。 In addition, since the temperature for heating the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a is a temperature at which tin, which is the second metal layer 150b, is melted as described above, the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil are heated. Neither does the foil 112a melt.

一方、第2の金属層150bの下地層としての第1の金属層150aを構成するニッケルの融点は第2の金属層150bの錫の融点よりも高いため、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aを加熱して基板121に接合する場合であっても上述したような温度までの加熱であれば溶融することはなく、基板121への加熱による影響を可能な限り回避することができる。 On the other hand, since the melting point of nickel constituting the first metal layer 150a as the base layer of the second metal layer 150b is higher than the melting point of tin of the second metal layer 150b, the lead foil 111a for the positive electrode and the lead foil for the negative electrode Even when the foil 112a is heated and bonded to the substrate 121, the foil 112a does not melt if heated to the temperature described above, and the influence of the heating on the substrate 121 can be avoided as much as possible.

なお、第2の金属層150bとして、上述したような錫ではなく、鉛(Pb)を用いることも考えられる。これは、正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aが鉛又は鉛合金から構成されており、同じ性質を持つ金属層を用いることで基板121と正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aとの接合のしやすさを考慮したものである。この接合を行う場合、正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aに対する熱の影響を考慮して加熱温度が設定される。 It is also conceivable to use lead (Pb) instead of tin as described above for the second metal layer 150b. The positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are made of lead or a lead alloy. The ease of joining is taken into account. When this joining is performed, the heating temperature is set in consideration of the influence of heat on the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a.

また、第2の金属層150bとして、上述した鉛(Pb)の他、同じように第1の金属層150a、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aのいずれよりも低い融点を備えているインジウム(In)やビスマス(Bi)も採用することができる。 The second metal layer 150b is made of lead (Pb) and similarly has a melting point lower than that of the first metal layer 150a, the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a. Indium (In) and bismuth (Bi) can also be used.

なお、基板121に金属層150を設けるに当たっては、例えば、メッキ処理を行うことができる。但し、基板121に金属層150が設けられる方法としてはこのメッキ処理の他、蒸着やエッチングといった、各種処理を採用することができる。 In providing the metal layer 150 on the substrate 121, for example, plating can be performed. However, as a method of providing the metal layer 150 on the substrate 121, various processes such as vapor deposition and etching can be adopted in addition to this plating process.

また、第1の金属層150aが設けられる領域は、正極用鉛箔111aと負極用鉛箔112aが設けられる、第1の凹部121b及び第2の凹部121cの全領域である。併せて、貫通穴121aの内面においても設けられる。 The region where the first metal layer 150a is provided is the entire region of the first concave portion 121b and the second concave portion 121c where the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are provided. It is also provided on the inner surface of the through hole 121a.

さらには、ここでは第1の金属層150aが設けられる領域として、上述した領域を挙げたが、例えば、バイポーラプレート120の枠体122の部分に第1の金属層150aが設けられていても良い。 Furthermore, although the above-described regions are mentioned here as the region where the first metal layer 150a is provided, the first metal layer 150a may be provided, for example, in the portion of the frame 122 of the bipolar plate 120. .

そして第2の金属層150bは第1の金属層150aを覆うように設けられる。そのため、ここでは、第1の金属層150aが設けられる第1の凹部121b及び第2の凹部121cの全領域、貫通穴121aの内部に第2の金属層150bが設けられる。 A second metal layer 150b is provided to cover the first metal layer 150a. Therefore, here, the second metal layer 150b is provided in the entire area of the first recess 121b and the second recess 121c where the first metal layer 150a is provided, and inside the through hole 121a.

正極用鉛箔111aの外縁部には、当該外縁部を覆うためのカバープレート160が設けられている。ここまで説明した通り、本発明の実施の形態においては、第1の金属層150a及び第2の金属層150bとからなる金属層150が設けられるが、当該外縁部においては、この金属層150が電解液と直接触れることになる。 A cover plate 160 for covering the outer edge of the positive electrode lead foil 111a is provided. As described above, in the embodiment of the present invention, the metal layer 150 composed of the first metal layer 150a and the second metal layer 150b is provided. It comes into direct contact with the electrolyte.

この場合、金属層150が電解液に溶け出すことが考えられ、溶け出してしまうとデンドライトが発生する可能性がある。特にデンドライトが成長して正極側と負極側とがつながってしまうと、両極間が短絡する可能性も否定できない。そこでこのような現象が生じることを少しでも回避するべく、カバープレート160を正極用鉛箔111aの外縁部に設けている。 In this case, it is conceivable that the metal layer 150 may dissolve into the electrolytic solution, and if the metal layer 150 dissolves, dendrites may occur. In particular, if the dendrite grows and connects the positive electrode side and the negative electrode side, the possibility of short-circuiting between the two electrodes cannot be denied. In order to avoid such a phenomenon as much as possible, the cover plate 160 is provided on the outer edge of the positive electrode lead foil 111a.

このカバープレート160は、薄板状の枠体で、長方形の内形線および外形線を有する。そして、カバープレート160の内縁部が正極用鉛箔111aの外縁部と重なり、カバープレート160の外縁部が基板121の一面の第1の凹部121bの周縁部と重なっている。 The cover plate 160 is a thin plate-like frame and has a rectangular inner line and an outer line. The inner edge of the cover plate 160 overlaps the outer edge of the positive electrode lead foil 111 a , and the outer edge of the cover plate 160 overlaps the peripheral edge of the first recess 121 b on one surface of the substrate 121 .

すなわち、カバープレート160の内形線をなす長方形は、正極用活物質層111bの外形線をなす長方形より小さく、カバープレート160の外形線をなす長方形は、第1の凹部121bの開口面をなす長方形より大きい。 That is, the rectangle forming the inner line of the cover plate 160 is smaller than the rectangle forming the outer line of the positive electrode active material layer 111b, and the rectangle forming the outer line of the cover plate 160 forms the opening surface of the first recess 121b. larger than a rectangle.

金属層150は、正極用鉛箔111aの端面から第1の凹部121bの開口側の外縁部まで回り込んで配置される。一方、カバープレート160の内縁部と正極用鉛箔111aの外縁部との間、カバープレート160の外縁部と基板121の一面との間には接着剤170が配置されている。 The metal layer 150 is arranged so as to extend from the end surface of the positive electrode lead foil 111a to the outer edge of the opening side of the first recess 121b. On the other hand, an adhesive 170 is placed between the inner edge of the cover plate 160 and the outer edge of the positive electrode lead foil 111 a and between the outer edge of the cover plate 160 and one surface of the substrate 121 .

すなわち、カバープレート160は接着剤170により、基板121の一面の第1の凹部121bの周縁部と正極用鉛箔111aの外縁部とに亘って固定されている。これにより、正極用鉛箔111aの外縁部は、第1の凹部121bの周縁部との境界部においてもカバープレート160で覆われている。 That is, the cover plate 160 is fixed by the adhesive 170 across the peripheral edge of the first recess 121b on one surface of the substrate 121 and the outer edge of the positive electrode lead foil 111a. As a result, the outer edge of the positive electrode lead foil 111a is covered with the cover plate 160 even at the boundary with the edge of the first recess 121b.

なお、図1では示していないが、負極用鉛箔112aの外縁部も正極用鉛箔111aの外縁部を覆っているカバープレート160と同様のカバープレートで覆われていても良い。また、カバープレートについては、薄板状の枠体であることを例に挙げて説明したが、例えば、耐電解液(耐硫酸)性を備えていればテープ状の物等であっても構わない。 Although not shown in FIG. 1, the outer edge of the negative electrode lead foil 112a may also be covered with a cover plate similar to the cover plate 160 that covers the outer edge of the positive electrode lead foil 111a. In addition, although the cover plate has been described as being a thin plate-like frame, it may be a tape-like object as long as it is resistant to electrolytic solution (sulfuric acid). .

バイポーラプレート120の基板121の貫通穴121aには、導通体180が配置される。すなわち導通体180は、貫通穴121a内に挿入されて加熱されることで、貫通穴121aを封止する役割を担う。さらに、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aとそれぞれ接合されることによって、正極側と負極側とを電気的に接続する役割もある。 Conductor 180 is arranged in through hole 121 a of substrate 121 of bipolar plate 120 . That is, the conductor 180 plays a role of sealing the through hole 121a by being inserted into the through hole 121a and heated. Furthermore, it also serves to electrically connect the positive electrode side and the negative electrode side by being joined to the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a, respectively.

このように導通体180は、貫通穴121aに挿入されて貫通穴121a内を封止するため、導通体180は、貫通穴121aに嵌め合わせることができる形状に形成されている。 Since the conductor 180 is inserted into the through hole 121a and seals the inside of the through hole 121a, the conductor 180 is formed in a shape that can be fitted into the through hole 121a.

すなわち、導通体180は、貫通穴121a内に挿入された場合に貫通穴121aと対向する面(以下、このような面を、適宜「対向面」と表す。)と当該面の両端面とから構成される。そのため、導通体180が貫通穴121aに挿入された際に、導通体180の両端面は、基板121の第1の凹部121bを構成する面及び第2の凹部121cを構成する面と概ね同一平面を構成する。 That is, the conductor 180 has a surface facing the through-hole 121a when inserted into the through-hole 121a (hereinafter, such a surface is appropriately referred to as a “facing surface”) and both end surfaces of the surface. Configured. Therefore, when the conductor 180 is inserted into the through-hole 121a, both end surfaces of the conductor 180 are substantially flush with the surface forming the first recess 121b and the surface forming the second recess 121c of the substrate 121. configure.

また、導通体180は、基板121に対して設けられる金属層150を備えている。具体的には、導通体180の表面に対しては、上述したメッキ処理等によって、第2の金属層150bと同じ性質を持つ金属層が設けられている。そこで、導通体180に設けられている金属層についても、基板121に設けられる第2の金属層150bと同じ性質を持つ金属を用いることから、導通体180に設けられている金属層も適宜「第2の金属層150b」と表す。 The conductor 180 also has a metal layer 150 provided to the substrate 121 . Specifically, a metal layer having the same properties as the second metal layer 150b is provided on the surface of the conductor 180 by the above-described plating process or the like. Therefore, since the metal layer provided on the conductor 180 also uses a metal having the same properties as the second metal layer 150b provided on the substrate 121, the metal layer provided on the conductor 180 is also appropriately " second metal layer 150b”.

なお、導通体180自体の素材については、特に限定されない。例えば何らかの金属であっても良く、或いは、金属以外の素材が用いられても良い。後者の場合には、第2の金属層150bを設けるために、第1の金属層150aを設ける必要があるかもしれないが、導通体180の表面に第2の金属層150bが設けることができるのであれば良い。 Note that the material of the conductor 180 itself is not particularly limited. For example, some metal may be used, or a material other than metal may be used. In the latter case, the second metal layer 150b can be provided on the surface of the conductor 180, although it may be necessary to provide the first metal layer 150a in order to provide the second metal layer 150b. Good if

そして、このように第2の金属層150bが設けられた導通体180が貫通穴121に挿入され、加熱されることによって導通体180の第2の金属層150bと基板121の第2の金属層150bとが溶融し、貫通穴121a内に導通体180が金属接合される。 Then, the conductor 180 provided with the second metal layer 150b is inserted into the through hole 121 and heated, whereby the second metal layer 150b of the conductor 180 and the second metal layer of the substrate 121 are separated. 150b are melted, and the conductor 180 is metal-bonded in the through hole 121a.

これによって、貫通穴121aが金属によって確実に封止されることになる。そのため、たとえ電解液が漏洩したとしても、正極側から負極側に電解液が移動する液洛が生ずることを防止することができる。 This ensures that the through hole 121a is sealed with metal. Therefore, even if the electrolytic solution leaks, it is possible to prevent liquid leakage in which the electrolytic solution moves from the positive electrode side to the negative electrode side.

また、導通体180が金属で構成されており、この金属を覆うように第2の金属層150bが設けられている場合、貫通穴121aに挿入され接合された当該導通体180を介して正極側と負極側との導通が図られる。 In addition, when the conductor 180 is made of metal and the second metal layer 150b is provided so as to cover the metal, the conductor 180 inserted into the through-hole 121a and joined is connected to the positive electrode side. and the negative electrode side.

なお、金属以外の素材の表面に第2の金属層150bが設けられて構成される導通体180の場合、導通体180と貫通穴121aとの互いに対向する位置にある、金属接合された第2の金属層150bを介して正極側と負極側との間の導通が図られることになる。 In the case of the conductor 180 configured by providing the second metal layer 150b on the surface of a material other than metal, the conductor 180 and the through-hole 121a are located at positions facing each other and are metal-bonded second metal layers. Conduction is achieved between the positive electrode side and the negative electrode side through the metal layer 150b.

以上説明したように、基板121及び導通体180には金属層が設けられる。そして、導通体180は、当該基板121の貫通穴121aに挿入されて加熱処理がされる。さらに、導通体180によって貫通穴121aが封止された後、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aを基板121上に載置し、改めて加熱処理を行って、金属層150を介して正極用鉛箔111aまたは負極用鉛箔112aとを基板121とので金属接合を行う。 As described above, the substrate 121 and the conductor 180 are provided with metal layers. Then, the conductor 180 is inserted into the through hole 121a of the substrate 121 and subjected to heat treatment. Furthermore, after the through hole 121a is sealed by the conductor 180, the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are placed on the substrate 121, and heat treatment is performed again to form the positive electrode through the metal layer 150. The lead foil 111 a for the electrode or the lead foil 112 a for the negative electrode is metal-bonded to the substrate 121 .

導通体180を貫通穴121aに挿入して封止する場合、及び、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aと第2の金属層150bとを接合して基板121に正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aを設ける場合、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112a側から基板121に向けて挟み込むように加熱し金属接合する。 When the conductor 180 is inserted into the through hole 121a and sealed, and when the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are joined to the second metal layer 150b, the positive electrode lead foil 111a and the positive electrode lead foil 112a are bonded to the substrate 121. When the negative electrode lead foil 112a is provided, the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are heated so as to be sandwiched toward the substrate 121 for metal bonding.

この際の加熱温度は、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aの融点温度よりも低い融点温度を備える第2の金属層150bが溶融する程度の温度となる。まず導通体180と貫通穴121aとの接合について、導通体180に熱を加えると、導通体180を被覆する第2の金属層150bが溶融する。このまま加熱を継続すると引き続き貫通穴121aに設けられている第2の金属層150bが溶融することで、導通体180と貫通穴121aとが金属接合し、結果として貫通穴121aが封止される。 The heating temperature at this time is such that the second metal layer 150b, which has a lower melting point than the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a, melts. First, regarding the bonding between the conductor 180 and the through hole 121a, when heat is applied to the conductor 180, the second metal layer 150b covering the conductor 180 melts. If the heating is continued as it is, the second metal layer 150b provided in the through hole 121a continues to melt, thereby metallically joining the conductor 180 and the through hole 121a, and as a result, the through hole 121a is sealed.

次に、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aに対して加熱処理が行われることによって第1の凹部121b及び第2の凹部121cの全領域に設けられた第2の金属層150bが溶融し、第2の金属層150bと正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aとが接合し、これにより基板121に正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aが設けられる。 Next, the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are heat-treated to melt the second metal layer 150b provided in the entire regions of the first recess 121b and the second recess 121c. Then, the second metal layer 150b is joined to the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a, whereby the substrate 121 is provided with the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a.

このように導通体180が貫通穴121aにおいて接合され、さらに正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aが基板121と接合されることによって、正極用鉛箔111aと負極用鉛箔112aとが電気的に接続される。その結果、複数のセル部材110の全てが電気的に直列に接続される。 In this manner, the conductor 180 is joined at the through hole 121a, and the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are joined to the substrate 121, whereby the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are electrically connected. connected As a result, all of the plurality of cell members 110 are electrically connected in series.

図1に示すように、第1のエンドプレート130は、セル部材110の正極側を覆う基板131と、セル部材110の側面を囲う枠体132と、を含む空間形成部材である。また、基板131の一面(最も正極側に配置されるバイポーラプレート120の基板121と対向する面)から垂直に突出する柱部133を備える。 As shown in FIG. 1 , the first end plate 130 is a space forming member including a substrate 131 covering the positive electrode side of the cell member 110 and a frame 132 surrounding the side surface of the cell member 110 . Further, a columnar portion 133 is provided that vertically protrudes from one surface of the substrate 131 (the surface of the bipolar plate 120 arranged on the most positive electrode side facing the substrate 121).

基板131の平面形状は長方形であり、基板131の4つの端面が枠体132で覆われ、基板131と枠体132と柱部133が一体に、例えば、上述した熱可塑性樹脂で形成されている。なお、基板131の一面から突出する柱部133の数は1つであってもよいし、複数であってもよいが、柱部133と接触させるバイポーラプレート120の柱部123の数に対応した数となる。 The planar shape of the substrate 131 is rectangular, and four end surfaces of the substrate 131 are covered with a frame 132, and the substrate 131, the frame 132, and the pillars 133 are integrally formed of, for example, the thermoplastic resin described above. . The number of pillars 133 protruding from one surface of substrate 131 may be one, or may be plural. number.

Z方向において、枠体132の寸法は基板131の寸法(厚さ)より大きく、柱部133の突出端面間の寸法は枠体132の寸法と同じである。そして、第1のエンドプレート130は、最も外側(正極側)に配置されるバイポーラプレート120の枠体122および柱部123に対して、枠体132および柱部133を接触させて積層される。 In the Z direction, the dimension of the frame 132 is larger than the dimension (thickness) of the substrate 131 , and the dimension between the projecting end faces of the pillars 133 is the same as the dimension of the frame 132 . First end plate 130 is laminated with frame 132 and column 133 in contact with frame 122 and column 123 of bipolar plate 120 arranged on the outermost side (positive electrode side).

これにより、バイポーラプレート120の基板121と第1のエンドプレート130の基板131との間に空間Cが形成され、互いに接触するバイポーラプレート120の柱部123と第1のエンドプレート130の柱部133とにより、空間CのZ方向の寸法が保持される。 Thereby, a space C is formed between the substrate 121 of the bipolar plate 120 and the substrate 131 of the first end plate 130, and the columnar portion 123 of the bipolar plate 120 and the columnar portion 133 of the first endplate 130 are in contact with each other. , the dimension of the space C in the Z direction is maintained.

最も外側(正極側)に配置されるセル部材110の正極用鉛箔111a、正極用活物質層111b、およびセパレータ113には、柱部133を貫通させる貫通穴111c,111d,113aがそれぞれ形成されている。 Through-holes 111c, 111d, and 113a through which the column portion 133 penetrates are formed in the positive electrode lead foil 111a, the positive electrode active material layer 111b, and the separator 113 of the cell member 110 arranged on the outermost side (positive electrode side). ing.

第1のエンドプレート130の基板131の一面に凹部131bが形成されている。凹部131bのX方向およびY方向の寸法は、正極用鉛箔111aのX方向およびY方向の寸法に対応させてある。 A concave portion 131 b is formed on one surface of the substrate 131 of the first end plate 130 . The X-direction and Y-direction dimensions of the recess 131b correspond to the X- and Y-direction dimensions of the positive electrode lead foil 111a.

第1のエンドプレート130の基板131の凹部131bに、セル部材110の正極用鉛箔111aが上述したように金属層150を介して配置されている。また、バイポーラプレート120の基板121と同様に、カバープレート160が接着剤170により基板131の一面側に固定され、正極用鉛箔111aの外縁部が、凹部131bの周縁部との境界部においてもカバープレート160で覆われている。 In the concave portion 131b of the substrate 131 of the first end plate 130, the positive electrode lead foil 111a of the cell member 110 is arranged via the metal layer 150 as described above. In addition, similarly to the substrate 121 of the bipolar plate 120, the cover plate 160 is fixed to one side of the substrate 131 by the adhesive 170, and the outer edge of the positive lead foil 111a is even at the boundary with the peripheral edge of the recess 131b. It is covered with a cover plate 160 .

また、第1のエンドプレート130は、凹部131b内の正極用鉛箔111aと電気的に接続された、図1では図示されていない正極端子を備えている。 The first end plate 130 also includes a positive terminal (not shown in FIG. 1) electrically connected to the positive lead foil 111a in the recess 131b.

第2のエンドプレート140は、セル部材110の負極側を覆う基板141と、セル部材110の側面を囲う枠体142と、を含む空間形成部材である。また、基板141の一面(最も負極側に配置されるバイポーラプレート120の基板121と対向する面)から垂直に突出する柱部143を備える。 The second end plate 140 is a space forming member including a substrate 141 covering the negative electrode side of the cell member 110 and a frame 142 surrounding the side surface of the cell member 110 . Further, a pillar portion 143 is provided that vertically protrudes from one surface of the substrate 141 (the surface of the bipolar plate 120 arranged on the most negative electrode side facing the substrate 121).

基板141の平面形状は長方形であり、基板141の4つの端面が枠体142で覆われ、基板141と枠体142と柱部143が一体に、例えば、上述した熱可塑性樹脂で形成されている。なお、基板141の一面から突出する柱部143の数は一つであってもよいし、複数であってもよいが、柱部143と接触させるバイポーラプレート120の柱部123の数に対応した数となる。 The planar shape of the substrate 141 is rectangular, and four end surfaces of the substrate 141 are covered with a frame 142, and the substrate 141, the frame 142, and the pillars 143 are integrally formed of, for example, the thermoplastic resin described above. . The number of pillars 143 protruding from one surface of substrate 141 may be one, or may be plural. number.

Z方向において、枠体142の寸法は基板131の寸法(厚さ)より大きく、二つの柱部143の突出端面間の寸法は枠体142の寸法と同じである。そして、第2のエンドプレート140は、最も外側(負極側)に配置されるバイポーラプレート120の枠体122および柱部123に対して、枠体142および柱部143を接触させて積層される。 In the Z direction, the dimension of the frame 142 is larger than the dimension (thickness) of the substrate 131 , and the dimension between the projecting end faces of the two pillars 143 is the same as the dimension of the frame 142 . Second end plate 140 is laminated with frame 142 and column 143 in contact with frame 122 and column 123 of bipolar plate 120 arranged on the outermost side (negative electrode side).

これにより、バイポーラプレート120の基板121と第2のエンドプレート140の基板141との間に空間Cが形成され、互いに接触するバイポーラプレート120の柱部123と第2のエンドプレート140の柱部143とにより、空間CのZ方向の寸法が保持される。 Thereby, a space C is formed between the substrate 121 of the bipolar plate 120 and the substrate 141 of the second end plate 140, and the columnar portion 123 of the bipolar plate 120 and the columnar portion 143 of the second endplate 140 are in contact with each other. , the dimension of the space C in the Z direction is maintained.

最も外側(負極側)に配置されるセル部材110の負極用鉛箔112a、負極用活物質層112b、およびセパレータ113には、柱部143を貫通させる貫通穴112c,112d,113aがそれぞれ形成されている。 Through-holes 112c, 112d, and 113a through which the column portion 143 penetrates are formed in the negative electrode lead foil 112a, the negative electrode active material layer 112b, and the separator 113 of the cell member 110 arranged on the outermost side (on the negative electrode side), respectively. ing.

第2のエンドプレート140の基板141の一面に凹部141bが形成されている。凹部141bのX方向およびY方向の寸法は、負極用鉛箔112aのX方向およびY方向の寸法に対応させてある。 A concave portion 141 b is formed on one surface of the substrate 141 of the second end plate 140 . The X-direction and Y-direction dimensions of the recess 141b correspond to the X- and Y-direction dimensions of the negative electrode lead foil 112a.

第2のエンドプレート140の基板141の凹部141bに、セル部材110の負極用鉛箔112aが金属層150を介して配置されている。また、第2のエンドプレート140は、凹部141b内の負極用鉛箔112aと電気的に接続された、図1では図示されていない負極端子を備えている。 The negative electrode lead foil 112 a of the cell member 110 is arranged in the concave portion 141 b of the substrate 141 of the second end plate 140 with the metal layer 150 interposed therebetween. The second end plate 140 also includes a negative terminal (not shown in FIG. 1) electrically connected to the negative lead foil 112a in the recess 141b.

ここで、隣接するバイポーラプレート120同士、第1のエンドプレート130と隣接するバイポーラプレート120、或いは、第2のエンドプレート140と隣接するバイポーラプレート120との接合の際には、例えば、振動溶着、超音波溶着、熱板溶着といった、各種溶着の方法を採用することができる。このうち振動溶着は、接合の際に接合の対象となる面を加圧しながら振動させることで溶着するものであり、溶着のサイクルが早く、再現性も良い。そのためより好適には、振動溶着が用いられる。 Here, when joining the adjacent bipolar plates 120, the first end plate 130 and the adjacent bipolar plate 120, or the second end plate 140 and the adjacent bipolar plate 120, for example, vibration welding, Various welding methods such as ultrasonic welding and hot plate welding can be employed. Of these, vibration welding is performed by vibrating surfaces to be welded while pressurizing them during welding, and the welding cycle is fast and reproducibility is good. Therefore, vibration welding is more preferably used.

なお、溶着の対象としては、互いに隣接するバイポーラプレート120、第1のエンドプレート130、第2のエンドプレート140において対向する位置に配置される枠体のみならず、各柱部も含まれる。 It should be noted that not only the frame bodies arranged at opposite positions in the bipolar plate 120, the first end plate 130, and the second end plate 140 adjacent to each other but also each column part are included as objects to be welded.

なお図面には示されていないが、枠体が有する四つの端面のうちの一つの端面には、空間Cに電解液を入れるための注入穴を形成する切り欠き部が形成されている。この切り欠き部は、例えば図面右側に存在する枠体の側面に形成されている場合、枠体をX方向に貫通し、枠体のZ方向の両端面から半円弧状に凹む形状を有する。そして、この切り欠き部は上述の接合構造に関与せず、振動溶接により上述の接合構造が形成される際に、対向する切り欠き部によって円形の注入穴が形成される。 Although not shown in the drawing, one of the four end faces of the frame has a cutout portion that forms an injection hole for filling the space C with the electrolytic solution. For example, when the notch is formed on the side surface of the frame on the right side of the drawing, the notch penetrates the frame in the X direction and has a semicircular recessed shape from both end surfaces of the frame in the Z direction. This cutout portion does not participate in the above-described joint structure, and when the above-mentioned joint structure is formed by vibration welding, a circular injection hole is formed by the opposing cutout portions.

〔製造方法〕
この実施の形態の双極型鉛蓄電池100は、例えば、以下に説明する各工程を有する方法で製造することができる。ここでは、図2ないし図10を適宜用いて双極型鉛蓄電池100の製造工程を説明する。
〔Production method〕
The bipolar lead-acid battery 100 of this embodiment can be manufactured, for example, by a method including steps described below. Here, the manufacturing process of the bipolar lead-acid battery 100 will be described with reference to FIGS. 2 to 10 as appropriate.

<正負極用鉛箔付きバイポーラプレートの作製工程>
図2は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池100の製造の流れを一部抜き出して示すフローチャートである。すなわち、当該図2において示す製造工程は、特に正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112a付きバイポーラプレートの製造の流れを示すものである。
<Manufacturing process of bipolar plate with lead foil for positive and negative electrodes>
FIG. 2 is a flowchart showing a part of the manufacturing flow of the bipolar lead-acid battery 100 according to the embodiment of the present invention. That is, the manufacturing process shown in FIG. 2 particularly shows the flow of manufacturing the bipolar plate with the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a.

また図3ないし図10は、本発明の実施の形態における双極型鉛蓄電池100の製造工程の一部における、バイポーラプレート120の平面図、或いは、A-A線切断端面図である。ここで図3ないし図5においては、上段に平面図が、また、下段にA-A線切断端面図が示されている。また、図6ないし図10においては、図3等において示される平面図におけるA-A線で切断された状態を示す切断端面図が示されている。 3 to 10 are plan views or cross-sectional end views of bipolar plate 120 taken along line AA in part of the manufacturing process of bipolar lead-acid battery 100 according to the embodiment of the present invention. Here, in FIGS. 3 to 5, the top plan view is shown in the upper stage, and the AA line cut end view is shown in the lower stage. 6 to 10 show cut end views showing states cut along line AA in the plan view shown in FIG. 3 and the like.

なお、図3ないし図5に示すバイポーラプレート120の基板121に関して、平面図では正極用鉛箔111aが設けられる、一方の面が示されている。また、図3ないし図10に示されるA-A線切断端面図、或いは、切断端面図においては、図面上側が一方の面に該当し、この一方の面に正極用鉛箔111aが設けられる。これに対して、図面下側が他方の面に該当し、この他方の面に負極用鉛箔112aが設けられる。 3 to 5, one surface on which the positive electrode lead foil 111a is provided is shown in plan view. 3 to 10, the upper side of the drawing corresponds to one surface, and the positive electrode lead foil 111a is provided on this one surface. On the other hand, the lower side of the drawing corresponds to the other surface, and the negative electrode lead foil 112a is provided on this other surface.

また、図3ないし図5の平面図に示されているバイポーラプレート120の基板121には、その略中央に柱部123が設けられている。また、当該柱部123を囲むように正極側の一方の面と負極側の他方の面とを貫通する貫通穴121aが設けられている。但し、柱部123及び貫通穴121aの配置位置、配置数、径については、任意に設定することができる。 Further, a column portion 123 is provided substantially at the center of the substrate 121 of the bipolar plate 120 shown in the plan views of FIGS. Further, a through hole 121a is provided so as to surround the column portion 123 and penetrate one surface on the positive electrode side and the other surface on the negative electrode side. However, the arrangement position, arrangement number, and diameter of the pillars 123 and the through holes 121a can be set arbitrarily.

図2のフローチャートに示すように、まず、バイポーラプレート120の基板121の一方の面と他方の面である両面及びこれら一方の面及び他方の面の間を貫通する貫通穴121aに第1の金属層150aを設ける(ST1)。上述したように、第1の金属層150aを構成する金属としては、本発明の実施の形態においては、例えば、ニッケルが採用されている。 As shown in the flow chart of FIG. 2, first, a first metal is applied to both surfaces of the substrate 121 of the bipolar plate 120, which are one surface and the other surface, and the through holes 121a penetrating between the one surface and the other surface. A layer 150a is provided (ST1). As described above, nickel, for example, is used as the metal forming the first metal layer 150a in the embodiment of the present invention.

ニッケルは、メッキ処理等によって基板121の表面に設けられる。ここでは具体的には、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aが設けられる領域である、第1の凹部121b及び第2の凹部121cの全領域及び貫通穴121aにメッキ処理が施される。 Nickel is provided on the surface of the substrate 121 by plating or the like. Specifically, plating is applied to the entire area of the first recess 121b and the second recess 121c and the through hole 121a, which are the areas where the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are provided. .

図3は、第1の金属層150aが設けられる前のバイポーラプレート120が示されている。この時点ではメッキ処理が行われておらず、ABS樹脂等の熱可塑性樹脂からなる基板121そのものが示されている。 FIG. 3 shows the bipolar plate 120 before the first metal layer 150a is applied. At this point, the substrate 121 itself made of a thermoplastic resin such as ABS resin is shown without being plated.

これに対して、図4に示すバイポーラプレート120の基板121には、柱部123を除き、メッキ処理によって第1の金属層150aが設けられている。また、A-A線切断端面図に示されているように、貫通穴121a内にも第1の金属層150aが設けられている。 On the other hand, substrate 121 of bipolar plate 120 shown in FIG. Further, as shown in the AA line cut end view, the first metal layer 150a is also provided in the through hole 121a.

次に、第1の凹部121b及び第2の凹部121cの全領域及び貫通穴121aに設けられた第1の金属層150aを覆うように第2の金属層150bが設けられる(ST2)。この状態を図5に示すバイポーラプレート120で見てみると、平面図において示されているように、柱部123を除き、メッキ処理によって第2の金属層150bが設けられている。さらに、A-A線切断端面図に示されているように、貫通穴121aにおいても第1の金属層150aを覆うように、第2の金属層150bが設けられる。 Next, a second metal layer 150b is provided so as to cover the entire regions of the first and second recesses 121b and 121c and the first metal layer 150a provided in the through hole 121a (ST2). Looking at this state with the bipolar plate 120 shown in FIG. 5, as shown in the plan view, the second metal layer 150b is provided by plating except for the pillars 123. As shown in FIG. Further, as shown in the AA cut end view, the second metal layer 150b is provided so as to cover the first metal layer 150a also in the through hole 121a.

上記ステップST1及びステップST2の工程を経ることによって、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aを接合するためのバイポーラプレート120が完成する。そして、このような金属層150を設ける処理を、導通体180に対しても行う。 Through steps ST1 and ST2, the bipolar plate 120 for joining the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a is completed. The process of providing such a metal layer 150 is also performed on the conductor 180 .

すなわち、上述した基板121に対して第2の金属層150bを設ける際に用いた金属を用いて、導通体180に対しても第2の金属層150bを設ける(ST3)。ここで、導通体180を被覆するに当たって、基板121における第2の金属層150bと同じ金属を用いるのは、導通体180を貫通穴121aに挿入して接合すること、及び、導通体180と貫通穴121aとを接合した上で、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aとの間でも接合するに当たって、加熱温度の設定等、接合のための条件をなるべく揃えるためである。 That is, the second metal layer 150b is also provided for the conductor 180 using the same metal used for providing the second metal layer 150b for the substrate 121 (ST3). Here, when covering the conductor 180, the same metal as the second metal layer 150b in the substrate 121 is used because the conductor 180 is inserted into the through-hole 121a to be joined, and This is because, after bonding the hole 121a, the conditions for bonding such as the setting of the heating temperature are made as uniform as possible when bonding the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a.

図6に示す切断端面図においては、基板121の上部であって、貫通穴121aの直上に導通体180が示されている。ここでは基板121に設けられている貫通穴121aが3つであるので、この数に合わせて導通体180も3つ用意されている。 In the cut end view shown in FIG. 6, the conductor 180 is shown above the substrate 121 and directly above the through hole 121a. Since there are three through-holes 121a provided in the substrate 121 here, three conductors 180 are also prepared according to this number.

基板121及び導通体180のいずれについても、第2の金属層150bにてその表面が覆われている。また、ここでは、導通体180については、第2の金属層150bと同じ金属を用いて1層のみ金属層が設けられている。なお、第2の金属層150bに覆われる導通体180自体の素材に対しては、上述したように金属、或いは、樹脂等、様々な素材を自由に選択使用することができる。 Both the substrate 121 and the conductor 180 are covered with the second metal layer 150b. Further, here, for the conductor 180, only one metal layer is provided using the same metal as the second metal layer 150b. As for the material of the conductor 180 itself covered with the second metal layer 150b, various materials such as metal or resin can be freely selected and used as described above.

なお、これまでは基板121、導通体180の順に金属層150を設けるように説明したが、説明の都合上、この順で説明しただけであり、基板121及び導通体180に金属層150を設ける順については、この順に限定されない。 Although the metal layer 150 is provided in the order of the substrate 121 and the conductor 180 so far, for the sake of convenience of explanation, the metal layer 150 is provided on the substrate 121 and the conductor 180. The order is not limited to this order.

このように金属層150を備える基板121及び導通体180を用意し、導通体180を貫通穴121aに嵌め込むように挿入する(ST4)。すなわち、図6の状態から図7に示すように、導通体180を貫通穴121aに嵌め込む。なおここでは貫通穴121aに導通体180が挿入されることを示すために、図7において一方の面側からの挿入を示す下向きの矢印を示しているが、導通体180の挿入は、一方の面側、或いは、他方の面側のいずれから行っても良い。 Thus, the substrate 121 having the metal layer 150 and the conductor 180 are prepared, and the conductor 180 is inserted so as to fit into the through hole 121a (ST4). That is, as shown in FIG. 7 from the state of FIG. 6, the conductor 180 is fitted into the through hole 121a. Here, in order to show that the conductor 180 is inserted into the through hole 121a, FIG. 7 shows a downward arrow indicating insertion from one surface side. It may be performed from either the face side or the other face side.

導通体180が貫通穴121aに挿入されることによって、貫通穴121aに設けられている第2の金属層150bと、対向する位置に配置される導通体180の対向面に設けられている第2の金属層150bとが接する。また、導通体180の対向面から両端面に連続する第2の金属層150bは、基板121の第1の凹部121bを構成する面及び第2の凹部121cを構成する面に設けられた第2の金属層150bと接する。 By inserting the conductor 180 into the through-hole 121a, the second metal layer 150b provided in the through-hole 121a and the second metal layer 150b provided on the opposite surface of the conductor 180 arranged at a position facing each other. contact with the metal layer 150b. Further, the second metal layer 150b continuous from the facing surface of the conductor 180 to both end surfaces is the second metal layer 150b provided on the surface forming the first recess 121b and the surface forming the second recess 121c of the substrate 121. of the metal layer 150b.

この状態で、導通体180に対して加熱装置190Aを接触させ、導通体180を加熱する(ST5)。この際、図8の切断端面図に示されているように、加熱装置190Aを正極側及び負極側の両側から挟み込むように導通体180に接触させ、導通体180を加熱する。導通体180を加熱することによって、導通体180を覆う第2の金属層150bが溶融する。 In this state, the heating device 190A is brought into contact with the conductor 180 to heat the conductor 180 (ST5). At this time, as shown in the cut end view of FIG. 8, the heating device 190A is brought into contact with the conductor 180 so as to sandwich it from both the positive electrode side and the negative electrode side, and the conductor 180 is heated. By heating the conductor 180, the second metal layer 150b covering the conductor 180 melts.

なお、加熱装置190Aを用いて導通体180への加熱処理を行う際に、併せて導通体180を加圧することもできる。但し、加圧しすぎると貫通穴121aの内部において導通体180が変形してしまい、溶融した第2の金属層150bが貫通穴121aの外部に漏洩してしまう可能性もある。そこで、加圧する場合には、この点も考慮して加える圧力を調整する。 It should be noted that the conductor 180 can be pressurized at the same time that the conductor 180 is subjected to heat treatment using the heating device 190A. However, if the pressure is excessively applied, the conductor 180 may be deformed inside the through hole 121a, and the melted second metal layer 150b may leak out of the through hole 121a. Therefore, when pressurizing, the pressure to be applied is adjusted in consideration of this point.

そして、この導通体180の第2の金属層150bが溶融するとともに、加熱装置190Aの熱は導通体180の対向面に接触する貫通穴121aの第2の金属層150bにも伝わり、当該貫通穴121aの第2の金属層150bをも溶融させる。このように貫通穴121aにおいて、導通体180の第2の金属層150bと基板121の第2の金属層150bとが加熱により溶融されることで、両者は金属接合されて基板121と導通体180とが一体化する。 Then, as the second metal layer 150b of the conductor 180 melts, the heat of the heating device 190A is also transmitted to the second metal layer 150b of the through hole 121a that contacts the opposite surface of the conductor 180, and the through hole The second metal layer 150b of 121a is also melted. In this way, in the through hole 121a, the second metal layer 150b of the conductor 180 and the second metal layer 150b of the substrate 121 are melted by heating, so that they are metal-bonded to form the substrate 121 and the conductor 180. and become one.

なお、加熱処理を行う際に、基板121の第1の凹部121b及び第2の凹部121cに設けられている第2の金属層150bの全領域に対して加熱しても良い。 Note that when the heat treatment is performed, the entire region of the second metal layer 150b provided in the first concave portion 121b and the second concave portion 121c of the substrate 121 may be heated.

また、導通体180の両端面に設けられる第2の金属層150bも加熱処理により溶融し、当該両端面に加えられた熱は、基板121の第1の凹部121b及び第2の凹部121cに設けられている第2の金属層150bにも伝わり、溶融する。従って、導通体180の対向面から両端面に連続する第2の金属層150bと第1の凹部121b及び第2の凹部121cに設けられた第2の金属層150bについても金属接合がなされる。 In addition, the second metal layer 150b provided on both end surfaces of the conductor 180 is also melted by the heat treatment, and the heat applied to the both end surfaces is applied to the first concave portion 121b and the second concave portion 121c of the substrate 121. The second metal layer 150b is also melted. Therefore, the second metal layer 150b continuing from the opposing surface of the conductor 180 to both end surfaces and the second metal layers 150b provided in the first and second recesses 121b and 121c are metal-bonded.

以上説明した加熱処理によって、貫通穴121aにおける導通体180と基板121とは金属接合されるため、貫通穴121aは気密が保たれた状態で封止される。また、第1の凹部121b及び第2の凹部121cと導通体180の両端面とも金属接合されるためん、第1の凹部121b及び第2の凹部121cの領域において、貫通穴121aが導通体180によって塞がれ、概ね同一平面を構成することになる。 By the heat treatment described above, the conductor 180 and the substrate 121 in the through-hole 121a are metal-bonded, so that the through-hole 121a is sealed in an airtight state. In addition, since both end faces of the conductor 180 are also metal-bonded to the first recess 121b and the second recess 121c, the through hole 121a is not connected to the conductor 180 in the regions of the first recess 121b and the second recess 121c. are closed by and constitute approximately the same plane.

次に正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aを基板121に接合するための工程に入る(ST6)。具体的には、まずバイポーラプレート120を、基板121の第1の凹部121b側を上に向けて作業台に置く。そして、第1の凹部121b内に正極用鉛箔111aが配置される。その際に、正極用鉛箔111aの貫通穴111cにバイポーラプレート120の柱部123を通す。 Next, a process for joining the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a to the substrate 121 is started (ST6). Specifically, first, the bipolar plate 120 is placed on a workbench with the first concave portion 121b side of the substrate 121 facing upward. Then, the positive electrode lead foil 111a is arranged in the first concave portion 121b. At this time, the column portion 123 of the bipolar plate 120 is passed through the through hole 111c of the positive electrode lead foil 111a.

次に、基板121の第2の凹部121c側を上に向けて作業台に置き、第2の凹部121c内に負極用鉛箔112aが配置される。その際に、負極用鉛箔112aの貫通穴112cにバイポーラプレート120の柱部123を通す。 Next, the substrate 121 is placed on a workbench with the second concave portion 121c facing upward, and the negative electrode lead foil 112a is arranged in the second concave portion 121c. At this time, the column portion 123 of the bipolar plate 120 is passed through the through hole 112c of the negative electrode lead foil 112a.

図9はこの状態を示している。図9の切断端面図に示されているように、基板121の一方の面の第2の金属層150bの上に正極用鉛箔111aが配置される。一方他方の面の第2の金属層150bの上には負極用鉛箔112aが配置される。 FIG. 9 shows this state. As shown in the cut end view of FIG. 9, the positive lead foil 111a is placed on the second metal layer 150b on one side of the substrate 121. As shown in FIG. On the other hand, the negative electrode lead foil 112a is arranged on the second metal layer 150b on the other side.

そして、この状態で正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aを挟むように、正極側及び負極側から基板121側に向けて加熱する(ST7)。図10では、加熱装置190Bが正極用鉛箔111aが設けられる面及び負極用鉛箔112aが設けられる面の両面側に配置され、矢印に示すように基板121を挟み込むように移動して正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aを加熱する。 Then, in this state, heat is applied from the positive electrode side and the negative electrode side toward the substrate 121 side so as to sandwich the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a (ST7). In FIG. 10, the heating device 190B is arranged on both sides of the surface on which the positive electrode lead foil 111a is provided and the surface on which the negative electrode lead foil 112a is provided, and moves so as to sandwich the substrate 121 as indicated by the arrows. The lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are heated.

なお、上述した正極側及び負極側から基板121側に向けて加熱する工程については、基板121を挟み込むように正極側及び負極側から同時に加熱しても良く、或いは、一方の側を加熱した後、他方の側についても加熱するというように、順に加熱するようにしても良い。 In addition, in the above-described step of heating from the positive electrode side and the negative electrode side toward the substrate 121 side, heating may be performed simultaneously from the positive electrode side and the negative electrode side so as to sandwich the substrate 121, or after heating one side. , the other side may also be heated.

加熱装置190Bからの熱が加えられることによって、基板121の第1の凹部121b及び第2の凹部121cと導通体180の両端面における第2の金属層150bを溶融させる。これによって、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aは、金属層150を介して基板121に接合されることになる。 The heat from the heating device 190B melts the first and second recesses 121b and 121c of the substrate 121 and the second metal layer 150b on both end surfaces of the conductor 180. FIG. As a result, the positive electrode lead foil 111 a and the negative electrode lead foil 112 a are joined to the substrate 121 via the metal layer 150 .

このように正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aを加熱することで第2の金属層150bが溶融することになるが、これは、上述したように、第2の金属層150bが正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aを構成する金属よりも融点が低い、例えば、錫から構成されているからである。 By heating the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a in this manner, the second metal layer 150b is melted. This is because the lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a are made of, for example, tin, which has a lower melting point than the metal.

また、このように加熱されることにより、第2の金属層150bを介して正極用鉛箔111a、導通体180、負極用鉛箔112aが互いに接合されるため、正極側と負極側とが互いに電気的に導通されることになる。 Further, by being heated in this manner, the positive electrode lead foil 111a, the conductor 180, and the negative electrode lead foil 112a are joined to each other through the second metal layer 150b. It becomes electrically conductive.

次に、基板121の第1の凹部121b側を上に向けて作業台に置き、正極用鉛箔111aの外縁部の上および第1の凹部121bの縁部となる基板121の上面に接着剤170を塗布し、その上にカバープレート160を載せて接着剤170を硬化させる。これにより、カバープレート160を、正極用鉛箔111aの外縁部の上とその外側に連続する基板121の部分(第1の凹部121bの周縁部)の上に亘って固定する。 Next, the substrate 121 is placed on a workbench with the first concave portion 121b side facing upward, and an adhesive is applied to the outer edge portion of the positive electrode lead foil 111a and the upper surface of the substrate 121, which will be the edge portion of the first concave portion 121b. 170 is applied, the cover plate 160 is placed thereon, and the adhesive 170 is cured. As a result, the cover plate 160 is fixed over the outer edge of the positive electrode lead foil 111a and over the portion of the substrate 121 (peripheral edge of the first recess 121b) that continues to the outside thereof.

以上のような工程を経て、正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート120を得る。この正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート120を必要枚数だけ用意する。 Through the steps described above, the bipolar plate 120 with lead foils for positive and negative electrodes is obtained. A necessary number of bipolar plates 120 with lead foils for positive and negative electrodes are prepared.

なお、正極用鉛箔111a及び負極用鉛箔112aが基板121上の第2の金属層150bと接合される工程について、ここでは、正極側と負極側に加熱装置190Bを配置して、基板121に向けて両側から加熱する例を挙げて説明した。但し、このような工程ではなく、正極用鉛箔111aと第2の金属層150bとを接合した後に、基板121をひっくり返して改めて負極用鉛箔112aと第2の金属層150bとの接合を行うようにしても良い。 Regarding the step of bonding the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a to the second metal layer 150b on the substrate 121, here, the heating device 190B is arranged on the positive electrode side and the negative electrode side, and the substrate 121 is heated. An example of heating from both sides toward . However, instead of such a process, after joining the positive electrode lead foil 111a and the second metal layer 150b, the substrate 121 is turned over and the negative electrode lead foil 112a and the second metal layer 150b are joined again. You can do it.

また、上述したように正極側と負極側から基板121に向けて加熱する工程においては、同時に正極用鉛箔111a、負極用鉛箔112aから基板121に向けて予め設定された力で圧力を掛けても良い。 In addition, in the step of heating the substrate 121 from the positive electrode side and the negative electrode side as described above, pressure is simultaneously applied from the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a toward the substrate 121 with a preset force. can be

<正極用鉛箔付きエンドプレートの作製工程>
上述したバイポーラプレート120の基板121に対して行った、第1の金属層150a及び第2の金属層150bを設ける処理を、第1のエンドプレート130の基板131に対しても行う。凹部131bに第2の金属層150bが設けられたら、第1のエンドプレート130の基板131を、凹部131b側を上に向けて作業台に置く。
<Manufacturing process of end plate with lead foil for positive electrode>
The process of providing the first metal layer 150 a and the second metal layer 150 b performed on the substrate 121 of the bipolar plate 120 described above is also performed on the substrate 131 of the first end plate 130 . After the recess 131b is provided with the second metal layer 150b, the substrate 131 of the first end plate 130 is placed on a workbench with the recess 131b facing up.

正極用鉛箔111aの貫通穴111cにエンドプレート130の柱部133を通しながら、この凹部131b内に正極用鉛箔111aを配置する。そして、加熱装置190Bを用いて正極用鉛箔111aを加熱しながら第2の金属層150bとの間で接合し、基板131の一面に正極用鉛箔111aを設ける。 The positive electrode lead foil 111a is arranged in the recess 131b while the column portion 133 of the end plate 130 is passed through the through hole 111c of the positive electrode lead foil 111a. Then, the positive electrode lead foil 111a is heated by the heating device 190B and bonded to the second metal layer 150b, and the positive electrode lead foil 111a is provided on one surface of the substrate 131. FIG.

次に、正極用鉛箔111aの外縁部の上および凹部131bの縁部となる基板131の上面に接着剤170を塗布し、その上にカバープレート160を載せて接着剤170を硬化させる。これにより、カバープレート160を、正極用鉛箔111aの外縁部の上とその外側に連続する基板131の部分の上に亘って固定する。これにより、正極用鉛箔付きエンドプレートを得る。 Next, an adhesive 170 is applied to the outer edge of the positive electrode lead foil 111a and the upper surface of the substrate 131, which is the edge of the recess 131b, and the cover plate 160 is placed thereon to cure the adhesive 170. As a result, the cover plate 160 is fixed over the outer edge of the positive electrode lead foil 111a and over the portion of the substrate 131 continuing to the outside thereof. This obtains the end plate with the lead foil for positive electrodes.

<負極用鉛箔付きエンドプレートの作製工程>
第1のエンドプレート130と同様、基板141の凹部141bに金属層150bが設けられたら、第2のエンドプレート140の基板141を、凹部141b側を上に向けて作業台に置く。負極用鉛箔112aの貫通穴112cに第2のエンドプレート140の柱部143を通しながら、この凹部141b内に負極用鉛箔112aを配置する。そして、加熱装置190Bを用いて負極用鉛箔112aを加熱しながら第2の金属層150bとの間で接合し、基板141の一面に負極用鉛箔112aが設けられた第2のエンドプレート140を得る。
<Manufacturing process of end plate with lead foil for negative electrode>
As with the first end plate 130, after the metal layer 150b is provided in the recess 141b of the substrate 141, the substrate 141 of the second end plate 140 is placed on a workbench with the recess 141b facing up. The negative electrode lead foil 112a is arranged in the concave portion 141b while the column portion 143 of the second end plate 140 is passed through the through hole 112c of the negative electrode lead foil 112a. Then, while heating the negative electrode lead foil 112a using the heating device 190B, it is bonded to the second metal layer 150b to form the second end plate 140 in which the negative electrode lead foil 112a is provided on one surface of the substrate 141. get

<プレート同士を積層して接合する工程>
先ず、正極用鉛箔111aおよびカバープレート160が固定された第1のエンドプレート130を、正極用鉛箔111aを上に向けて作業台に置き、カバープレート160の中に正極用活物質層111bを入れて正極用鉛箔111aの上に置く。その際に、正極用活物質層111bの貫通穴111dに第1のエンドプレート130の柱部133を通す。次に、正極用活物質層111bの上に、セパレータ113、負極用活物質層112bを置く。
<Step of laminating and joining plates>
First, the first end plate 130 to which the positive electrode lead foil 111a and the cover plate 160 are fixed is placed on a workbench with the positive electrode lead foil 111a facing upward. and placed on the positive electrode lead foil 111a. At this time, the columnar portion 133 of the first end plate 130 is passed through the through hole 111d of the positive electrode active material layer 111b. Next, the separator 113 and the negative electrode active material layer 112b are placed on the positive electrode active material layer 111b.

次に、この状態の第1のエンドプレート130の上に、正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート120の負極用鉛箔112a側を下に向けて置く。その際に、バイポーラプレート120の柱部123を、セパレータ113の貫通穴113aおよび負極用活物質層112bの貫通穴112dに通して、第1のエンドプレート130の柱部133の上に載せるとともに、第1のエンドプレート130の枠体132の上に、バイポーラプレート120の枠体122を載せる。 Next, on the first end plate 130 in this state, the negative electrode lead foil 112a side of the bipolar plate 120 with the positive and negative lead foils is placed downward. At that time, the columnar portion 123 of the bipolar plate 120 is passed through the through hole 113a of the separator 113 and the through hole 112d of the negative electrode active material layer 112b, and placed on the columnar portion 133 of the first end plate 130, The frame 122 of the bipolar plate 120 is placed on the frame 132 of the first end plate 130 .

この状態で、第1のエンドプレート130を固定し、バイポーラプレート120を基板121の対角線方向に振動させながら振動溶接を行う。これにより、第1のエンドプレート130の枠体132の上に、バイポーラプレート120の枠体122が接合され、第1のエンドプレート130の柱部133の上にバイポーラプレート120の柱部123が接合される。 In this state, the first end plate 130 is fixed, and vibration welding is performed while vibrating the bipolar plate 120 in the diagonal direction of the substrate 121 . Thereby, the frame 122 of the bipolar plate 120 is joined onto the frame 132 of the first end plate 130, and the column 123 of the bipolar plate 120 is joined onto the column 133 of the first end plate 130. be done.

その結果、第1のエンドプレート130の上にバイポーラプレート120が接合され、第1のエンドプレート130とバイポーラプレート120とで形成される空間Cにセル部材110が配置され、バイポーラプレート120の上面に正極用鉛箔111aが露出した状態となる。 As a result, the bipolar plate 120 is joined on the first end plate 130 , the cell member 110 is arranged in the space C formed by the first end plate 130 and the bipolar plate 120 , and the upper surface of the bipolar plate 120 is The positive electrode lead foil 111a is exposed.

次に、このようにして得られた、第1のエンドプレート130の上にバイポーラプレート120が接合されている結合体の上に、正極用活物質層111b、セパレータ113、および負極用活物質層112bをこの順に載せた後、さらに、別の正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート120を、負極用鉛箔112a側を下に向けて置く。 Next, the positive electrode active material layer 111b, the separator 113, and the negative electrode active material layer are placed on the thus-obtained assembly in which the bipolar plate 120 is bonded onto the first end plate 130. 112b are placed in this order, another bipolar plate 120 with positive and negative lead foils is placed with the negative lead foil 112a facing downward.

この状態で、この結合体を固定し、別の正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート120を基板121の対角線方向に振動させながら振動溶接を行う。この振動溶接工程を、必要な枚数のバイポーラプレート120が第1のエンドプレート130の上に接合されるまで続けて行う。 In this state, this combined body is fixed, and vibration welding is performed while vibrating another bipolar plate 120 with lead foils for positive and negative electrodes in the diagonal direction of the substrate 121 . This vibration welding process is continued until the required number of bipolar plates 120 are bonded onto the first end plate 130 .

最後に、全てのバイポーラプレート120が接合された結合体の最も上側のバイポーラプレート120の上に、正極用活物質層111b、セパレータ113、および負極用活物質層112bをこの順に載せた後、さらに、第2のエンドプレート140を、負極用鉛箔112a側を下に向けて置く。 Finally, after placing the positive electrode active material layer 111b, the separator 113, and the negative electrode active material layer 112b in this order on the uppermost bipolar plate 120 of the assembly in which all the bipolar plates 120 are joined, , the second end plate 140 is placed with the negative lead foil 112a side facing downward.

この状態で、この結合体を固定し、第2のエンドプレート140を基板141の対角線方向に振動させながら振動溶接を行う。これにより、全てのバイポーラプレート120が接合された結合体の最も上側のバイポーラプレート120の上に、第2のエンドプレート140が接合される。 In this state, the combined body is fixed, and vibration welding is performed while vibrating the second end plate 140 in the diagonal direction of the substrate 141 . As a result, the second end plate 140 is joined on the uppermost bipolar plate 120 of the combined body in which all the bipolar plates 120 are joined.

<注液および化成工程>
上述の各プレート同士の積層、接合工程において、枠体の対向面同士の振動溶接による接合構造が形成され、対向する枠体の切り欠き部によって、双極型鉛蓄電池100の例えばX方向の一端面の各空間Cの位置に、円形の注入穴が形成されている。この注入穴から各空間Cの内部に電解液を所定量注液し、セパレータ113に電解液を含浸させる。その上で所定の条件で化成することで、双極型鉛蓄電池100を作製できる。
<Liquid injection and formation process>
In the step of stacking and joining the plates described above, a joining structure is formed by vibration welding of the opposing surfaces of the frames, and the notches of the opposing frames form one end surface of the bipolar lead-acid battery 100, for example, in the X direction. A circular injection hole is formed at each space C of . A predetermined amount of electrolytic solution is injected into each space C through the injection hole, and the separator 113 is impregnated with the electrolytic solution. Then, the bipolar lead-acid battery 100 can be manufactured by forming under predetermined conditions.

なお、注入穴は、上述のように、予め枠体に切り欠き部を設けることで形成してもよいし、枠体の接合後にドリル等を用いて開けてもよい。 As described above, the injection hole may be formed by providing a notch portion in the frame in advance, or may be opened using a drill or the like after the frame is joined.

以上説明したように、バイポーラプレート120の基板121に貫通穴121aも含めて金属層を設け、また、導通体180に対しても金属層を設けた上で貫通穴121aに嵌め合わせて互いに接合することで、正極と負極との間の導通を確保しつつ、基板を貫通して設けられる貫通穴を介して正極側から負極側へと電解液が移動することで生ずる液洛を確実に防止して蓄電池の性能維持、長寿命化を図ることができる双極型蓄電池及びこのような双極型蓄電池の製造方法を提供することができる。 As described above, the substrate 121 of the bipolar plate 120 is provided with a metal layer including the through holes 121a, and the conductors 180 are also provided with a metal layer and then fitted into the through holes 121a to be joined together. As a result, while ensuring continuity between the positive electrode and the negative electrode, it is possible to reliably prevent liquid leakage caused by movement of the electrolyte from the positive electrode side to the negative electrode side through the through hole provided through the substrate. Therefore, it is possible to provide a bipolar storage battery and a method for manufacturing such a bipolar storage battery, which can maintain the performance of the storage battery and extend the life of the storage battery.

また、上述した本発明の実施の形態においては、金属層の一部として基板を覆い、第2の金属層の下地層として第1の金属層を設けたが、基板に第2の金属層の役割を果たす金属層を直接設けることができるのであれば、当該第1の金属層を設ける工程を省略することも可能である。 In addition, in the embodiment of the present invention described above, the substrate is covered as part of the metal layer, and the first metal layer is provided as the base layer for the second metal layer. If it is possible to directly provide a metal layer that plays a role, it is possible to omit the step of providing the first metal layer.

さらにこれまでの説明では、基板に設ける第2の金属層を、貫通穴とともに、第1の凹部及び第2の凹部の全面に設けることを前提にしていた。しかしながら、第2の金属層を第1の凹部及び第2の凹部の全面に設けるのではなく、例えば、貫通穴の内面及び第1の凹部及び第2の凹部であって貫通穴の近傍にのみ設けることも可能である。 Furthermore, in the description so far, it is assumed that the second metal layer provided on the substrate is provided on the entire surface of the first recess and the second recess together with the through holes. However, the second metal layer is not provided on the entire surface of the first recess and the second recess, but only on the inner surface of the through hole and the first recess and the second recess in the vicinity of the through hole, for example. It is also possible to provide

なお、これまでは、貫通穴121aが円筒形に形成され、この形状に合わせるように、導通体180が断面視矩形状に形成されていることを前提に説明してきた。但し、これら両者の形状については、これらの形状に限定されるわけではなく、正極側と負極側を貫通する貫通穴121aが導通体180によって確実に封止されるのであれば、どのような形状を採用しても良い。 The description so far has been made on the assumption that the through hole 121a is formed in a cylindrical shape, and the conductor 180 is formed in a rectangular cross-sectional shape so as to match this shape. However, the shapes of both of them are not limited to these shapes, and any shape can be used as long as the through hole 121a passing through the positive electrode side and the negative electrode side is reliably sealed by the conductor 180. may be adopted.

すなわち、当該貫通穴及び導通体の形状について、以下図11ないし図14を用いて上述した双極型鉛蓄電池100における貫通穴121aと導通体180の変形例について説明する。なお、図11ないし図14においては、貫通穴及び導通体の部分以外の部分については、その図示を省略している。また、貫通穴については、第1の金属層150a及び第2の金属層150bが設けられていること、及び、導通体には第2の金属層150bが設けられていることもこれまで説明した通りである。 11 to 14, modified examples of the through hole 121a and the conductor 180 in the bipolar lead-acid battery 100 described above will be described below. In FIGS. 11 to 14, illustration of parts other than the through holes and conductors is omitted. It has also been explained that the through hole is provided with the first metal layer 150a and the second metal layer 150b, and that the conductor is provided with the second metal layer 150b. Street.

図11は、本発明の実施の形態における貫通穴121Aと当該貫通穴121Aに挿入される導通体180Aとの形状に関する第1の変形例を示す拡大切断端面図である。図11に示す貫通穴121Aは、正極側である基板121の一方の面から負極側である他方の面に向けてテーパ状に形成されている。そして、当該貫通穴121Aの形状に合わせて、導通体180Aは、両端面のうち正極側の端面の方が負極側の端面よりも大きな面積を備えているように形成され、断面視略台形状に形成されている。 FIG. 11 is an enlarged cut end view showing a first modification regarding the shape of through hole 121A and conductor 180A inserted into through hole 121A according to the embodiment of the present invention. A through hole 121A shown in FIG. 11 is formed in a tapered shape from one surface of the substrate 121, which is the positive electrode side, toward the other surface, which is the negative electrode side. In accordance with the shape of the through hole 121A, the conductor 180A is formed so that the end face on the positive electrode side of the two end faces has a larger area than the end face on the negative electrode side, and has a substantially trapezoidal cross-sectional shape. is formed in

次に、図12は、本発明の実施の形態における貫通穴121Bと当該貫通穴121Bに挿入される導通体180Bとの形状に関する第2の変形例を示す拡大切断端面図である。図12に示す貫通穴121Bは、貫通穴121Bにおいてその周方向に凸部121Baが設けられている。また、当該凸部121Baは負極側に設けられていることから、貫通穴121Bの開口は、負極側よりも正極側の方が広い。 Next, FIG. 12 is an enlarged cut end view showing a second modification regarding the shape of through hole 121B and conductor 180B inserted into through hole 121B according to the embodiment of the present invention. A through hole 121B shown in FIG. 12 is provided with a convex portion 121Ba in the circumferential direction of the through hole 121B. Further, since the protrusion 121Ba is provided on the negative electrode side, the opening of the through hole 121B is wider on the positive electrode side than on the negative electrode side.

また、このような貫通穴121Bの形状から、導通体180Bは、逆に正極側の端面の方が負極側の端面よりも大きくなるように形成されている。そして、貫通穴121Bに嵌め合わせて封止された場合に気密が保たれるように、導通体180Bには、その対向面において凸部121Baの位置に合わせた段差が設けられている。 In addition, due to the shape of the through hole 121B, the conductive body 180B is formed such that the end face on the positive electrode side is larger than the end face on the negative electrode side. In order to maintain airtightness when the through hole 121B is fitted and sealed, the conductor 180B is provided with a step corresponding to the position of the projection 121Ba on the opposing surface thereof.

なお、図11、図12に示した第1の変形例、第2の変形例は、いずれも導通体の正極側の端面の方が負極側の端面よりも大きな面積を備えるような形状であるものとして説明した。但し、導通体の形状が、逆に、負極側の端面の方が正極側の端面よりも大きな面積を備えるような形状であっても構わないことはもちろんである。 The first and second modifications shown in FIGS. 11 and 12 each have a shape in which the end surface of the conductor on the positive electrode side has a larger area than the end surface on the negative electrode side. described as a thing. However, it goes without saying that the shape of the conductor may conversely be such that the end face on the negative electrode side has a larger area than the end face on the positive electrode side.

図13は、本発明の実施の形態における貫通穴121Cと当該貫通穴121Cに挿入される導通体180Cとの形状に関する第3の変形例を示す拡大切断端面図である。すなわち、第3の変形例においては、貫通穴121Cの内部の周方向に凸部が設けられていることは、第2の変形例と同様である。しかし、当該凸部121Caは貫通穴121C内において、基板121の厚み方向の概ね中央に設けられているとともに、正極側及び負極側からテーパ状となるように形成されている。 FIG. 13 is an enlarged cut end view showing a third modification regarding the shape of through hole 121C and conductor 180C inserted into through hole 121C according to the embodiment of the present invention. In other words, in the third modification, similarly to the second modification, a protrusion is provided in the circumferential direction inside the through hole 121C. However, the convex portion 121Ca is provided in the through hole 121C substantially at the center in the thickness direction of the substrate 121, and is formed so as to taper from the positive electrode side and the negative electrode side.

そのため、第3の変形例における導通体180Cは、当該貫通穴121Cの形状に合わせて、両端面のうち一方の端面の方が他方の端面よりも大きな面積を備えているように形成され、断面視略台形状に形成される。そしてこのような導通体180Cが2つ用意され、正極側と負極側、それぞれから貫通穴121Cに嵌め合わせることで貫通穴121aに導通体180Cが挿入される。 Therefore, the conductor 180C in the third modification is formed so that one of the two end faces has a larger area than the other end face in accordance with the shape of the through hole 121C. It is formed in a substantially trapezoidal shape. Two such conductors 180C are prepared, and the conductors 180C are inserted into the through holes 121a by fitting them into the through holes 121C from the positive electrode side and the negative electrode side, respectively.

図14は、本発明の実施の形態における貫通穴121Dと当該貫通穴121Dに挿入される導通体180Dとの形状に関する第4の変形例を示す拡大切断端面図である。第4の変形例は、第3の変形例において示したように、貫通穴121Dの内部の周方向であって、基板121の厚み方向の概ね中央に凸部121Daが設けられている。 FIG. 14 is an enlarged cut end view showing a fourth modification regarding the shape of through hole 121D and conductor 180D inserted into through hole 121D according to the embodiment of the present invention. In the fourth modification, as shown in the third modification, the protrusion 121Da is provided in the circumferential direction inside the through-hole 121D and approximately in the center of the substrate 121 in the thickness direction.

そのため、貫通穴121Dは、正極側の開口と負極側の開口とは同じ大きさとなっているが、凸部121Daの部分における開口は、正極側、負極側の開口よりも小さくなるように形成されている。 Therefore, in the through hole 121D, the opening on the positive electrode side and the opening on the negative electrode side have the same size, but the opening at the convex portion 121Da is formed to be smaller than the openings on the positive electrode side and the negative electrode side. ing.

また、このような貫通穴121Dの形状から、導通体180Dは、図14に示されるような凸状に形成されている。そして、貫通穴121Dに嵌め合わせて封止された場合に気密が保たれるように、導通体180Dには、その対向面において凸部121Daの位置に合わせた段差が設けられている。 Also, due to the shape of the through hole 121D, the conductor 180D is formed in a convex shape as shown in FIG. In order to maintain airtightness when the through hole 121D is fitted and sealed, the conductor 180D is provided with a step corresponding to the position of the projection 121Da on the opposing surface thereof.

以上の第1の変形例ないし第4の変形例における貫通穴及び導通体の組み合わせであっても、加熱処理されることによって設けられた金属層が溶融し互いに接合することで、貫通穴を気密に封止することができる。従って、これにより、正極側から負極側への液洛が生ずることを確実に防止することができる。 Even in the combinations of the through holes and the conductors in the above first to fourth modifications, the metal layers provided by the heat treatment are melted and bonded to each other, so that the through holes are hermetically sealed. can be sealed to Accordingly, it is possible to reliably prevent liquid leakage from the positive electrode side to the negative electrode side.

また、図11ないし図14で示した形状を備える貫通穴及び当該貫通穴の形状に合わせた導通体を用いることによって、たとえ電解液が貫通穴に浸入することが生じたとしても、貫通穴における正極側から負極側へ至る距離、いわゆる沿面距離を十分に確保することができる。そのため、電解液が正極側から負極側に至る時間を遅らせることができ、その分電池性能の維持、長寿命化を図ることができる。 In addition, by using the through holes having the shapes shown in FIGS. 11 to 14 and conductors matching the shape of the through holes, even if the electrolytic solution enters the through holes, It is possible to sufficiently secure the distance from the positive electrode side to the negative electrode side, that is, the so-called creepage distance. Therefore, it is possible to delay the time for the electrolyte solution to reach the negative electrode side from the positive electrode side, so that the battery performance can be maintained and the life of the battery can be extended accordingly.

なお、上述したように、本発明の実施の形態においては双極型鉛蓄電池を例に挙げて説明した。但し、集電板に鉛ではなく他の金属(例えば、アルミニウム、銅、ニッケル)や合金、導電性樹脂を用いるような他の蓄電池においても上記説明内容が当てはまる場合には、当然その適用を排除するものではない。 As described above, the bipolar lead-acid battery has been described as an example in the embodiments of the present invention. However, if the above description applies to other storage batteries that use other metals (e.g., aluminum, copper, nickel), alloys, and conductive resins instead of lead for the current collector plate, the application is naturally excluded. not something to do.

100・・・双極型鉛蓄電池
110・・・セル部材
111・・・正極
112・・・負極
111a・・・正極用鉛箔
112a・・・負極用鉛箔
111b・・・正極用活物質層
112b・・・負極用活物質層
113・・・セパレータ
120・・・バイポーラプレート
121・・・バイポーラプレートの基板
121a・・・基板の貫通穴
122・・・バイポーラプレートの枠体
130・・・第1のエンドプレート
131・・・第1のエンドプレートの基板
132・・・第1のエンドプレートの枠体
140・・・第2のエンドプレート
141・・・第2のエンドプレートの基板
142・・・第2のエンドプレートの枠体
150・・・金属層
150a・・・第1の金属層
150b・・・第2の金属層
160・・・カバープレート
170・・・接着剤
C・・・セル(セル部材を収容する空間)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Bipolar lead acid battery 110... Cell member 111... Positive electrode 112... Negative electrode 111a... Lead foil for positive electrode 112a... Lead foil for negative electrode 111b... Active material layer for positive electrode 112b Negative electrode active material layer 113 Separator 120 Bipolar plate 121 Bipolar plate substrate 121a Substrate through hole 122 Bipolar plate frame 130 First end plate 131 first end plate substrate 132 first end plate frame 140 second end plate 141 second end plate substrate 142 Frame body of second end plate 150 Metal layer 150a First metal layer 150b Second metal layer 160 Cover plate 170 Adhesive C Cell ( space for accommodating cell members)

Claims (13)

正極用集電体と正極用活物質層を有する正極、負極用集電体と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セパレータを備え、間隔を開けて積層配置された、セル部材と、
複数の前記セル部材を個別に収容する複数の空間を形成する、前記セル部材の前記正極の側および前記負極の側の少なくとも一方を覆う基板と、前記セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、
前記基板を貫通して設けられる貫通穴と、
前記貫通穴に挿入され、正極側と負極側との導通を図る導通体と、を備え、
前記貫通穴の内面、及び、前記導通体が前記貫通穴に挿入された際に前記導通体における少なくとも前記内面に対向する面は金属層を備えていることを特徴とする双極型蓄電池。
A positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode are provided with a space therebetween. a cell member arranged in a stack;
a substrate covering at least one of the positive electrode side and the negative electrode side of the cell member and forming a plurality of spaces for individually accommodating the plurality of cell members; and a frame surrounding the side surface of the cell member. a space-forming member including;
a through hole provided through the substrate;
a conductor that is inserted into the through-hole and establishes electrical continuity between the positive electrode side and the negative electrode side;
A bipolar storage battery, wherein an inner surface of the through hole and at least a surface of the conductor facing the inner surface when the conductor is inserted into the through hole are provided with a metal layer.
前記金属層は、前記正極用集電体及び前記負極用集電体を構成する金属又は合金の融点よりも低い融点を備える金属又は合金から構成されることを特徴とする請求項1に記載の双極型蓄電池。 2. The metal layer according to claim 1, wherein the metal layer is made of a metal or alloy having a melting point lower than that of the metal or alloy constituting the positive electrode current collector and the negative electrode current collector. Bipolar storage battery. 前記貫通穴及び前記導通体に設けられる金属層であって、互いに対向する金属層は同じ材料であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の双極型蓄電池。 3. The bipolar storage battery according to claim 1, wherein the metal layers provided in the through-hole and the conductor, wherein the metal layers facing each other are made of the same material. 前記貫通穴に設けられる前記金属層は、前記基板に接する第1の金属層と、前記第1の金属層を覆うように設けられる第2の金属層とからなる請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の双極型蓄電池。 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal layer provided in the through hole comprises a first metal layer in contact with the substrate and a second metal layer provided to cover the first metal layer. A bipolar storage battery according to any one of the above. 前記第1の金属層として設けられる金属又は合金の融点は、前記第2の金属層、前記正極用集電体及び前記負極用集電体のいずれよりも高い融点を備え、前記第2の金属層として設けられる金属又は合金の融点は、前記第1の金属層、前記正極用集電体及び前記負極用集電体のいずれよりも低い融点を備えることを特徴とする請求項4に記載の双極型蓄電池。 The melting point of the metal or alloy provided as the first metal layer is higher than that of the second metal layer, the positive electrode current collector, and the negative electrode current collector. 5. The method according to claim 4, wherein the melting point of the metal or alloy provided as the layer is lower than that of the first metal layer, the positive electrode current collector, and the negative electrode current collector. Bipolar storage battery. 前記金属層は、メッキ処理によって設けられることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の双極型蓄電池。 6. The bipolar storage battery according to claim 1, wherein said metal layer is provided by plating. 前記貫通穴の内面には、周方向に凸部が設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の双極型蓄電池。 7. The bipolar storage battery according to any one of claims 1 to 6, wherein an inner surface of said through hole is provided with a convex portion in a circumferential direction. 前記正極用集電体および前記負極用集電体は、鉛又は鉛合金からなることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の双極型蓄電池。 8. The bipolar storage battery according to claim 1, wherein the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are made of lead or a lead alloy. 空間形成部材の基板の一方の面と他方の面及び前記一方の面と前記他方の面との間を貫通する貫通穴に、正極用集電体及び負極用集電体を構成する金属又は合金の融点よりも低い融点を備える金属又は合金から構成されている金属層を設ける工程と、
前記貫通穴に挿入され正極側と負極側との導通を図る導通体であって少なくとも前記貫通穴に対向する面に前記金属層を設ける工程と、
前記導通体を前記貫通穴に挿入し、前記正極側と前記負極側から前記導通体を加熱して前記貫通穴において前記導通体を接合する工程と、
前記一方の面に前記正極用集電体を配置する工程と、
前記他方の面に前記負極用集電体を配置する工程と、
配置された前記正極用集電体側から前記基板方向に加熱し前記基板の前記一方の面に前記金属層を介して前記正極用集電体を接合する工程と、
配置された前記負極用集電体側から前記基板方向に加熱し前記基板の前記他方の面に前記金属層を介して前記負極用集電体を接合する工程と、
を備えることを特徴とする双極型蓄電池の製造方法。
A metal or alloy forming a positive electrode current collector and a negative electrode current collector in a through hole penetrating between one surface and the other surface of the substrate of the space forming member and between the one surface and the other surface. providing a metal layer composed of a metal or alloy with a melting point lower than the melting point of
a step of providing the metal layer on at least a surface facing the through-hole, which is a conductor inserted into the through-hole to achieve conduction between the positive electrode side and the negative electrode side;
a step of inserting the conductor into the through hole, heating the conductor from the positive electrode side and the negative electrode side, and joining the conductor in the through hole;
disposing the positive electrode current collector on the one surface;
disposing the negative electrode current collector on the other surface;
a step of heating from the arranged positive electrode current collector side toward the substrate to bond the positive electrode current collector to the one surface of the substrate via the metal layer;
a step of heating from the arranged negative electrode current collector side toward the substrate to bond the negative electrode current collector to the other surface of the substrate via the metal layer;
A method for manufacturing a bipolar storage battery, comprising:
前記基板に前記金属層を設ける工程は、
前記一方の面と、前記他方の面と、前記貫通穴と、に第1の金属層を設ける工程と、
前記第1の金属層を覆うように第2の金属層を設ける工程と、
を備えていることを特徴とする請求項9に記載の双極型蓄電池の製造方法。
The step of providing the metal layer on the substrate includes:
providing a first metal layer on the one surface, the other surface, and the through hole;
providing a second metal layer overlying the first metal layer;
10. The method of manufacturing a bipolar storage battery according to claim 9, comprising:
前記第2の金属層の融点は、前記第1の金属層の融点よりも低く、かつ、前記正極用集電体及び前記負極用集電体を構成する金属又は合金の融点よりも低いことを特徴とする請求項10に記載の双極型蓄電池の製造方法。 The melting point of the second metal layer is lower than the melting point of the first metal layer and lower than the melting points of the metals or alloys forming the positive electrode current collector and the negative electrode current collector. 11. The method of manufacturing a bipolar storage battery according to claim 10. 前記導通体に設けられる前記金属層は、前記第2の金属層であることを特徴とする請求項11に記載の双極型蓄電池の製造方法。 12. The method of manufacturing a bipolar storage battery according to claim 11, wherein the metal layer provided on the conductor is the second metal layer. 前記金属層は、メッキ処理によって設けられることを特徴とする請求項9ないし請求項12のいずれかに記載の双極型蓄電池の製造方法。 13. The method of manufacturing a bipolar storage battery according to any one of claims 9 to 12, wherein the metal layer is provided by plating.
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