JP6586969B2 - 蓄電モジュール - Google Patents

Description

本発明は、蓄電モジュールに関する。

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

特開２００６−８６０４９号公報

電解質層に含まれるセパレータは、電解液を透過させ得る一方、隣り合う集電体（電極板）の間に配置されて、これらの短絡を防止する。セパレータと樹脂製のシール部との間には、積層方向に交差する方向において、隙間が存在し得る。この隙間が存在すると、電極板が何らかの要因により変形した場合に、隙間を通じて、隣り合う電極板の短絡が発生する虞がある。そのような電極板の変形は、シール部を成形する際、及び、電池の使用中に内圧変動が生じた際の両方において発生し得る。

本発明は、隣り合う電極板の短絡を防止することができる蓄電モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、電極板と電極板の第１面に設けられた正極と電極板の第２面に設けられた負極とをそれぞれ含む複数のバイポーラ電極がセパレータを介して積層された蓄電モジュールであって、複数のバイポーラ電極の積層方向に延在し、複数のバイポーラ電極を収容する筒状の樹脂部を備え、樹脂部は、電極板の周縁部に接合された筒状の第１シール部と、積層方向に交差する方向において第１シール部の外側に設けられた筒状の第２シール部と、を有し、セパレータは、セパレータの外周端が第１シール部の外周端と第１シール部の内周端との間に位置するように設けられている。

この蓄電モジュールによれば、第１シール部によって、電極板の周縁部がシールされ得る。第１シール部の外側に設けられた第２シール部によって、第１シール部の外周面がシールされ得る。樹脂部における２重のシール構造により、隣り合う電極板の間の空間に存在するガスおよび電解液は、その空間の外部に移動できなくなっている。隣り合う電極板の間には、セパレータが配置される。セパレータの外周端は、第１シール部の外周端と第１シール部の内周端との間に位置するので、セパレータは、第１シール部の内周端より内側の領域に常に存在している。言い換えれば、積層方向に交差する方向において、セパレータが第１シール部にオーバーラップする。したがって、隣り合う電極板の間にはセパレータが常に存在する。この構成により、隣り合う電極板が直接に対面する領域は存在しなくなっており、これらの電極板の短絡を防止することができる。

第１シール部は、電極板の周縁部に当接すると共に積層方向においてセパレータの厚みよりも大きい厚みを有する枠体が積層方向に積層された構造を有し、枠体には、セパレータの外周端を配置するための段差部が形成されてもよい。この場合、枠体の段差部にセパレータが配置されるので、セパレータがオーバーラップする上記構成を容易に実現することができる。また、セパレータが枠体の積層方向における厚みに及ぼす影響は、低減されている。

枠体は、電極板の第１面または第２面のいずれか一方の面側に配置され、当該いずれか一方の面に接合された内周部と、内周部の外側に連続して設けられ、積層方向に隣接する別の枠体に当接する外周部と、を含み、内周部と外周部との間に段差部が形成されてもよい。この場合、電極板の第１面または第２面のいずれか一方の面のみに枠体を接合するだけでよいので、電極板に枠体を接合するための処理コスト（例えば電極板の表面処理コスト等）が抑えられる。また、積層方向における外周部の厚み（すなわち高さ）を確保できるため、セパレータを配置するための段差部を形成しやすい。

枠体は、電極板の第１面側に配置され第１面に接合された第１枠体と、電極板の第２面側に配置され第２面に接合された第２枠体と、を含み、第１枠体または第２枠体のいずれか一方に段差部が形成されてもよい。この場合、第１枠体と第２枠体とによって電極板が挟み込まれるので、電極板に対する第１枠体および第２枠体の接合工程が容易に行われ得る。例えば、電極板の第１面および第２面の両側からプレス成形する場合には、加工が容易である。

枠体は、電極板の第１面側に配置され第１面に接合された第１枠体と、電極板の第２面側に配置され第２面に接合された第２枠体と、を含み、第１枠体または第２枠体のいずれか一方と電極板との間に段差部が形成されてもよい。この場合、第１枠体と第２枠体とによって電極板が挟み込まれるので、電極板に対する第１枠体および第２枠体の接合工程が容易に行われ得る。例えば、電極板の第１面および第２面の両側からプレス成形する場合には、加工が容易である。

本発明の別の態様は、電極板と電極板の第１面に設けられた正極と電極板の第２面に設けられた負極とをそれぞれ含む複数のバイポーラ電極がセパレータを介して積層された蓄電モジュールであって、複数のバイポーラ電極の積層方向に延在し、複数のバイポーラ電極を収容する筒状の樹脂部を備え、樹脂部は、電極板の周縁部に接合された筒状の第１シール部と、積層方向に交差する方向において第１シール部の外側に設けられた筒状の第２シール部と、を有し、セパレータは、セパレータの外周端が第１シール部の外周端と同じか又は当該外周端より内側であって第１シール部の内周端より外側に位置するように設けられている。

この蓄電モジュールによれば、第１シール部によって、電極板の周縁部がシールされ得る。第１シール部の外側に設けられた第２シール部によって、第１シール部の外周面がシールされ得る。樹脂部における２重のシール構造により、隣り合う電極板の間の空間に存在するガスおよび電解液は、その空間の外部に移動できなくなっている。隣り合う電極板の間には、セパレータが配置される。セパレータの外周端は、第１シール部の外周端と同じか又は当該外周端より内側であって第１シール部の内周端より外側に位置するので、セパレータは、第１シール部の内周端より内側の領域に常に存在している。言い換えれば、積層方向に交差する方向において、セパレータが第１シール部にオーバーラップする。したがって、隣り合う電極板の間にはセパレータが常に存在する。この構成により、隣り合う電極板が直接に対面する領域は存在しなくなっており、これらの電極板の短絡を防止することができる。

第１シール部は、電極板の周縁部に接合された枠体が積層方向に積層された構造を有し、セパレータは、セパレータの外周端を含むと共に第１シール部の内周端より外側に位置する周縁部を有し、セパレータの周縁部の少なくとも一部は、枠体と電極板の周縁部との間に介在しており電極板の周縁部に当接してもよい。この場合、第１シール部が設けられた領域においても、セパレータが枠体と電極板の間に介在しており電極板に当接するため、電極板の短絡をより確実に防止することができる。

セパレータの周縁部の少なくとも一部は、枠体および電極板の周縁部の少なくとも一方に接合されてもよい。この場合、セパレータが１次シール部によって確実に保持される。

第２シール部は、第１シール部の外周面に接合されてもよい。第１シール部にガス等が通過可能な経路が形成されている場合でも、第２シール部によって更なるシールがなされ、気密性および液密性が高められる。

本発明のいくつかの態様によれば、隣り合う電極板の短絡を防止することができる。

蓄電モジュールを備える蓄電装置の実施形態を示す概略断面図である。 図１の蓄電装置を構成する蓄電モジュールを示す概略断面図である。 図３（ａ）は第１実施形態における樹脂部の周辺構造を示す断面図、図３（ｂ）は第１実施形態におけるバイポーラ電池が積層される前の状態を示す断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図であり、図３（ａ）に示される第１実施形態に対応する図である。 図５（ａ）は第２実施形態における樹脂部の周辺構造を示す断面図、図５（ｂ）は第２実施形態におけるバイポーラ電池が積層される前の状態を示す断面図である。 図６（ａ）は第３実施形態における樹脂部の周辺構造を示す断面図、図６（ｂ）は第３実施形態におけるバイポーラ電池が積層される前の状態を示す断面図である。 参考形態における樹脂部の周辺構造を示す断面図である。 別の実施形態に係る蓄電モジュールを示す概略断面図である。 図９（ａ）は第４実施形態における樹脂部の周辺構造を示す断面図、図９（ｂ）は第４実施形態におけるバイポーラ電池が積層される前の状態を示す断面図である。 図１０（ａ）は第５実施形態における樹脂部の周辺構造を示す断面図、図１０（ｂ）は第５実施形態におけるバイポーラ電池が積層される前の状態を示す断面図である。 図１１（ａ）は第６実施形態における樹脂部の周辺構造を示す断面図、図１１（ｂ）は第６実施形態におけるバイポーラ電池が積層される前の状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。図面にはＸＹＺ直交座標系が示される。

図１を参照して、蓄電装置の実施形態について説明する。図１に示される蓄電装置１０は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電装置１０は、複数（本実施形態では３つ）の蓄電モジュール１２を備えるが、単一の蓄電モジュール１２を備えてもよい。蓄電モジュール１２は、バイポーラ電池である。蓄電モジュール１２は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池であるが、電気二重層キャパシタであってもよい。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。

複数の蓄電モジュール１２は、例えば金属板等の導電板１４を介して積層され得る。積層方向から見て、蓄電モジュール１２及び導電板１４は例えば矩形形状を有する。各蓄電モジュール１２の詳細については後述する。導電板１４は、蓄電モジュール１２の積層方向（Ｚ方向）において両端に位置する蓄電モジュール１２の外側にもそれぞれ配置される。導電板１４は、隣り合う蓄電モジュール１２と電気的に接続される。これにより、複数の蓄電モジュール１２が積層方向に直列に接続される。積層方向において、一端に位置する導電板１４には正極端子２４が接続されており、他端に位置する導電板１４には負極端子２６が接続されている。正極端子２４は、接続される導電板１４と一体であってもよい。負極端子２６は、接続される導電板１４と一体であってもよい。正極端子２４及び負極端子２６は、積層方向に交差する方向（Ｘ方向）に延在している。これらの正極端子２４及び負極端子２６により、蓄電装置１０の充放電を実施できる。

導電板１４は、蓄電モジュール１２において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板１４の内部に設けられた複数の空隙１４ａを空気等の冷媒が通過することにより、蓄電モジュール１２からの熱を効率的に外部に放出できる。各空隙１４ａは例えば積層方向に交差する方向（Ｙ方向）に延在する。積層方向から見て、導電板１４は、蓄電モジュール１２よりも小さいが、蓄電モジュール１２と同じかそれより大きくてもよい。

蓄電装置１０は、交互に積層された蓄電モジュール１２及び導電板１４を積層方向に拘束する拘束部材１６を備え得る。拘束部材１６は、一対の拘束プレート１６Ａ，１６Ｂと、拘束プレート１６Ａ，１６Ｂ同士を連結する連結部材（ボルト１８及びナット２０）とを備える。各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂと導電板１４との間には、例えば樹脂フィルム等の絶縁フィルム２２が配置される。各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂは、例えば鉄等の金属によって構成されている。積層方向から見て、各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂ及び絶縁フィルム２２は例えば矩形形状を有する。絶縁フィルム２２は導電板１４よりも大きくなっており、各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂは、蓄電モジュール１２よりも大きくなっている。積層方向から見て、拘束プレート１６Ａの縁部には、ボルト１８の軸部を挿通させる挿通孔１６Ａ１が蓄電モジュール１２よりも外側となる位置に設けられている。同様に、積層方向から見て、拘束プレート１６Ｂの縁部には、ボルト１８の軸部を挿通させる挿通孔１６Ｂ１が蓄電モジュール１２よりも外側となる位置に設けられている。積層方向から見て各拘束プレート１６Ａ，１６Ｂが矩形形状を有している場合、挿通孔１６Ａ１及び挿通孔１６Ｂ１は、拘束プレート１６Ａ，１６Ｂの角部に位置する。

一方の拘束プレート１６Ａは、負極端子２６に接続された導電板１４に絶縁フィルム２２を介して突き当てられ、他方の拘束プレート１６Ｂは、正極端子２４に接続された導電板１４に絶縁フィルム２２を介して突き当てられている。ボルト１８は、例えば一方の拘束プレート１６Ａ側から他方の拘束プレート１６Ｂ側に向かって挿通孔１６Ａ１及び挿通孔１６Ｂ１に通される。他方の拘束プレート１６Ｂから突出するボルト１８の先端には、ナット２０が螺合されている。これにより、絶縁フィルム２２、導電板１４及び蓄電モジュール１２が挟持されてユニット化されると共に、積層方向に拘束荷重が付加される。

図２を参照して、蓄電装置を構成する蓄電モジュールについて説明する。図２に示される蓄電モジュール１２は、複数のバイポーラ電極３２が積層された積層体３０を備える。バイポーラ電極３２の積層方向から見て、積層体３０は、例えば矩形形状を有する。隣り合うバイポーラ電極３２間にはセパレータ４０が配置され得る。

各バイポーラ電極３２は、電極板３４と、電極板３４の第１面３４ｃに設けられた正極３６と、電極板３４の第２面３４ｄに設けられた負極３８とを含む。積層体３０において、一のバイポーラ電極３２の正極３６は、セパレータ４０を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極３２の負極３８と対向し、一のバイポーラ電極３２の負極３８は、セパレータ４０を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極３２の正極３６と対向している。

積層方向において、積層体３０の一端には、内側面（図示下側の面）に負極３８が配置された電極板３４が配置される。この電極板３４は負極側終端電極に相当する。積層方向において、積層体３０の他端には、内側面（図示上側の面）に正極３６が配置された電極板３４が配置される。この電極板３４は正極側終端電極に相当する。負極側終端電極の負極３８は、セパレータ４０を介して最上層のバイポーラ電極３２の正極３６と対向している。正極側終端電極の正極３６は、セパレータ４０を介して最下層のバイポーラ電極３２の負極３８と対向している。これら終端電極の電極板３４はそれぞれ隣り合う導電板１４（図１参照）に接続される。

蓄電モジュール１２は、バイポーラ電極３２の積層方向に延在し、積層体３０を収容する筒状の樹脂部５０を備える。樹脂部５０は、複数の電極板３４の周縁部３４ａを保持する。樹脂部５０は、積層体３０を取り囲むように構成されている。樹脂部５０は、バイポーラ電極３２の積層方向から見て例えば矩形形状を有している。すなわち、樹脂部５０は例えば角筒状である。

樹脂部５０は、電極板３４の周縁部３４ａに接合されて、その周縁部３４ａを保持する第１シール部５２と、積層方向に交差する方向（Ｘ方向及びＹ方向）において第１シール部５２の外側に設けられた第２シール部５４とを有する。

樹脂部５０の内壁を構成する第１シール部５２は、複数のバイポーラ電極３２（すなわち積層体３０）における電極板３４の周縁部３４ａの全周にわたって設けられている。第１シール部５２は、電極板３４の周縁部３４ａに例えば溶着されており、その周縁部３４ａをシールする。すなわち、第１シール部５２は、電極板３４の周縁部３４ａに接合されている。各バイポーラ電極３２の電極板３４の周縁部３４ａは、第１シール部５２に埋没した状態で保持されている。積層体３０の両端に配置された電極板３４の周縁部３４ａも、第１シール部５２に埋没した状態で保持されている。これにより、積層方向に隣り合う電極板３４，３４間には、当該電極板３４，３４と第１シール部５２とによって気密に仕切られた内部空間が形成されている。当該内部空間には、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液からなる電解液（不図示）が収容されている。

樹脂部５０の外壁を構成する第２シール部５４は、バイポーラ電極３２の積層方向に延在する第１シール部５２の外周面５２ａを覆っている。第２シール部５４の内周面５４ａは、第１シール部５２の外周面５２ａに例えば溶着されており、その外周面５２ａをシールする。すなわち、第２シール部５４は、第１シール部５２の外周面５２ａに接合されている。第１シール部５２に対する第２シール部５４の溶着面（接合面）は、例えば４つの矩形平面をなす。

電極板３４は、例えばニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板３４の周縁部３４ａは、正極活物質及び負極活物質の塗工されない未塗工領域となっている。未塗工領域では、電極板３４が露出している。その未塗工領域が、樹脂部５０の内壁を構成する第１シール部５２に埋没して保持されている。正極３６を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極３８を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。電極板３４の第２面３４ｄにおける負極３８の形成領域は、電極板３４の第１面３４ｃにおける正極３６の形成領域に対して一回り大きくてもよい。

セパレータ４０は、例えばシート状に形成されている。セパレータ４０は、例えば矩形形状を有する。セパレータ４０を形成する材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン等からなる織布又は不織布等が例示される。また、セパレータ４０は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されたものであってもよい。なお、セパレータ４０は、シート状に限られず、袋状のものを用いてもよい。

樹脂部５０（第１シール部５２及び第２シール部５４）は、例えば絶縁性の樹脂を用いた射出成形によって矩形の筒状に形成されている。樹脂部５０を構成する樹脂材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又は変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等が挙げられる。

図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図４を参照して、第１実施形態における樹脂部５０と、バイポーラ電極３２及びセパレータ４０との構造について説明する。図３（ａ）及び図４に示されるように、積層方向から見て、セパレータ４０の周縁部４０ａは、第１シール部５２が設けられた領域に重なっている。言い換えれば、積層方向に垂直な平面（ＸＹ平面）に、セパレータ４０及び第１シール部５２が積層方向に投影された場合、これらの投影像は重なる（すなわちオーバーラップする）。セパレータ４０は、第１シール部５２が設けられた領域に達している。セパレータ４０の外周端４０ｄは、第１シール部５２の外周端５２ｄと内周端５２ｃとの間に位置している。なお、図４では、第１シール部５２の構成が容易に理解されるよう、セパレータ４０の一部が破断されたように示されている。

電極板３４の第１シール部５２付近の領域においても、隣り合う２つの電極板３４の間にセパレータ４０が設けられているため、隣り合う電極板３４の未塗工領域は直接に対面しない。隣り合う２つの電極板３４において、一方の未塗工領域と、他方の未塗工領域との間に、常にセパレータ４０が存在する。第１シール部５２に重なるように設けられたセパレータ４０は、隣り合う２つの電極板３４（特に未塗工領域）が接触して短絡が発生することを防止する。セパレータ４０の全周にわたって、外周端４０ｄが、第１シール部５２の外周端５２ｄと内周端５２ｃとの間に位置してもよい。セパレータ４０の周方向の一部において、外周端４０ｄが、第１シール部５２の外周端５２ｄと内周端５２ｃとの間に位置してもよい。セパレータ４０の周方向において、セパレータ４０が第１シール部５２に大きな範囲で重なっているほど、短絡の発生がより確実に防止され得る。

図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して上記構造をより詳しく説明すると、第１シール部５２は、複数の枠体６０が積層方向に積層された構造を有している。枠体６０は、積層方向において、セパレータ４０の厚みよりも大きい厚みを有する。より詳しくは、枠体６０は、積層方向において、電極板３４の厚みとセパレータ４０の厚みとの合計よりも大きい厚みを有する。枠体６０は、電極板３４の周縁部３４ａに当接すると共に、積層方向に隣接する別の枠体６０に当接する。枠体６０と別の枠体６０とが当接することにより、枠体６０は、積層方向に隣り合う電極板３４，３４間に形成される内部空間の高さを規定している。言い換えれば、枠体６０は、蓄電モジュール１２における１つのセルの高さを規定している。

なお、ここでいうセパレータ４０の「厚み」とは、蓄電モジュール１２におけるセパレータ４０の厚みである。蓄電モジュール１２におけるセパレータ４０の厚みは、蓄電モジュール１２が組み立てられる前のセパレータ４０の厚みよりも小さくなり得る。すなわち、セパレータ４０は、正極３６と負極３８とによって挟まれることにより圧縮され得る。セパレータ４０の「厚み」は、圧縮後の厚みを意味する。

枠体６０は、電極板３４の第１面３４ｃ側に配置されて第１面３４ｃに当接する内周部６１と、内周部６１の外側に連続して設けられた外周部６２とを含む。内周部６１及び外周部６２は、それぞれ、電極板３４の形状に対応しており、例えば矩形形状を有する。内周部６１は、電極板３４の第１面３４ｃに例えば溶着されている。すなわち、内周部６１は、電極板３４の第１面３４ｃに接合されている。内周部６１の内周端６１ｃ（図３（ｂ）参照）が、第１シール部５２の内周端５２ｃに相当する。外周部６２の厚みは、内周部６１の厚みよりも大きく、枠体６０の厚みになっている。外周部６２の外周面６２ｄが、第１シール部５２の外周端５２ｄ（すなわち外周面５２ａ）に相当する。外周部６２の積層方向における第１端面６２ａは、隣接する外周部６２の積層方向における第２端面６２ｂに当接している。

積層方向の厚みが異なる内周部６１と外周部６２との間には、これらを接続する矩形環状の段差部６８が形成されている。積層方向における段差部６８の高さは、セパレータ４０の厚みよりも大きい。段差部６８には、セパレータ４０の外周端４０ｄを含む周縁部４０ａが配置される。すなわち、枠体６０に形成された段差部６８は、枠体６０の内方に面しており、セパレータ４０の外周端４０ｄを第１シール部５２内に配置するための空間を提供している。内周部６１の表面６１ａ（図３（ｂ）参照。第１面３４ｃに接合されているのとは反対の面）に、例えばセパレータ４０の周縁部４０ａが当接している。セパレータ４０は、枠体６０の高さの範囲内に収まっている。周縁部４０ａと、負極３８の厚みを隔ててセパレータ４０に隣接する別の電極板３４との間には、僅かな隙間が形成され得る。

上記したように、蓄電モジュール１２においては、セパレータ４０は、正極３６及び負極３８が設けられた領域で積層方向に圧縮され得る。一方、セパレータ４０は、未塗工領域に対面する領域、及び、第１シール部５２の内部に配置された領域では、積層方向の押圧力を受けておらず、積層方向に圧縮されていない。言い換えれば、セパレータ４０は、未塗工領域に対面する領域、及び、第１シール部５２の内部に配置された領域では、積層方向において遊びをもっている（自由に動ける）。この構成により、セパレータ４０の圧縮部を最小限に抑えることができ、セパレータ４０の圧縮反力を最小限にすることができる。その結果、拘束部材１６における拘束荷重を小さくできる。また、セパレータ４０の空隙を不用意に潰すことがないため、内部空間が大きくとれる。その結果、内圧上昇を抑えることができる。

なお、セパレータ４０の周縁部４０ａが、積層方向に交差する方向（Ｘ方向及びＹ方向）において第１シール部５２の幅の範囲内に配置されていればよく、セパレータ４０の大きさと、電極板３４の大きさとの大小関係はどのような関係であってもよい。セパレータ４０は、積層方向から見て、電極板３４より大きくてもよく、電極板３４より小さくてもよい。セパレータ４０は、積層方向から見て、電極板３４と同等の大きさを有してもよい。

次に、蓄電モジュール１２の製造方法について説明する。まず、電極板３４の第１面３４ｃに正極３６を形成し、電極板３４の第２面３４ｄに負極３８を形成して、バイポーラ電極３２を得る。次に、バイポーラ電極３２の電極板３４の周縁部３４ａに、枠体６０を接合する。このとき、バイポーラ電極３２の上下面から熱プレスを行うことにより、周縁部３４ａに枠体６０を溶着させてもよい。そして、セパレータ４０を介して、枠体６０が接合された複数のバイポーラ電極３２を積層し（図３（ｂ）参照）、積層体３０を得る。

なお、熱プレスによって周縁部３４ａに枠体６０を溶着させる際、熱プレス用の型を用いて枠体６０を成形してもよい。たとえば、枠体６０の表面６１ａ、第１端面６２ａ、または段差部６８が、熱プレス用の型によって形成されてもよい。熱プレス用の型は、たとえば樹脂製であってもよい。熱プレス用の型として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等からなるフッ素樹脂製の型が用いられてもよい。その場合、枠体６０に対する異物の混入を防止することができる。

次に、第２シール部５４を例えば射出成形により形成する（図３（ａ）参照）。例えば、モールド内に、流動性を有する第２シール部５４の樹脂材料を流し込むことによって、第２シール部５４が形成され得る。

なお、本実施形態では積層工程前に樹脂部５０の一部である第１シール部５２を形成し、積層工程後に樹脂部５０の残部である第２シール部５４を形成しているが、積層工程後に樹脂部５０の一部である第１シール部５２を形成してもよい。

次に、注液口等を通じて、樹脂部５０内に電解液を注入する。電解液を注入した後、注液口を封止することによって、蓄電モジュール１２が製造される。その後、図１に示されるように、導電板１４を介して複数の蓄電モジュール１２を積層する。積層方向の両端に位置する導電板１４にはそれぞれ正極端子２４及び負極端子２６が予め接続されている。その後、積層方向の両端に、絶縁フィルム２２を介して一対の拘束プレート１６Ａ，１６Ｂをそれぞれ配置し、ボルト１８及びナット２０を用いて、拘束プレート１６Ａ，１６Ｂ同士を連結する。このようにして、図１に示される蓄電装置１０が製造される。

上記の第１実施形態が適用された蓄電モジュール１２によれば、第１シール部５２によって、電極板３４の周縁部３４ａがシールされ得る。第１シール部５２の外側に設けられた第２シール部５４によって、第１シール部５２の外周面５２ａがシールされ得る。樹脂部５０における２重のシール構造により、隣り合う電極板３４の間の空間に存在するガスおよび電解液は、その空間の外部に移動できなくなっている。隣り合う電極板３４の間には、セパレータ４０が配置される。セパレータ４０の外周端４０ｄは、第１シール部５２の外周端５２ｄと第１シール部５２の内周端５２ｃとの間に位置するので、セパレータ４０は、第１シール部５２の内周端５２ｃより内側の領域に常に存在している。言い換えれば、積層方向に交差する方向において、セパレータ４０が第１シール部５２にオーバーラップする。したがって、隣り合う電極板３４の間にはセパレータ４０が常に存在する。この構成により、隣り合う電極板３４が直接に対面する領域は存在しなくなっており、電極板３４が変形した場合でも、これらの電極板３４の短絡を防止することができる。電極板３４の変形は、第１シール部５２を成形する際、及び、蓄電装置１０の使用中に内圧変動が生じた際の両方において発生し得る。いずれの場合においても、セパレータ４０と第１シール部５２との配置関係により、電極板３４の短絡を防止することができる。

図７に示されるような参考形態に係る蓄電モジュール１１２では、セパレータ４０と樹脂部１５０との間には、積層方向に交差する方向において、隙間Ｇが存在し得る。すなわち、第１シール部１５２と第２シール部１５４とを含む樹脂部１５０の第１シール部１５２と、セパレータ４０の外周端４０ｄとの間には隙間Ｇが存在し得る。電極板３４が何らかの要因により変形した場合に、この隙間Ｇを通じて、隣り合う電極板３４の短絡が発生する虞があった。これに対して、本実施形態の蓄電モジュール１２によれば、電極板３４の短絡を確実に防止することができる。

樹脂部５０を構成する枠体６０の段差部６８にセパレータ４０が配置されるので、セパレータ４０がオーバーラップする上記構成を容易に実現することができる。また、セパレータ４０が枠体６０の積層方向における厚みに及ぼす影響は、低減されている。

電極板３４の片側だけに設けられた枠体６０によれば、電極板３４の第１面３４ｃのみに枠体６０を接合するだけでよいので、電極板３４に枠体６０を接合するための処理コスト（例えば電極板３４の表面処理コスト等）が抑えられる。また、積層方向における外周部６２の厚み（すなわち高さ）を確保できるため、セパレータ４０を配置するための段差部６８を形成しやすい。

図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して、第２実施形態における樹脂部５０Ａと、バイポーラ電極３２及びセパレータ４０との構造について説明する。第２実施形態の蓄電モジュール１２Ａが第１実施形態の蓄電モジュール１２と違う点は、枠体６０に代えて、電極板３４の第１面３４ｃ側に配置された第１枠体６３と電極板３４の第２面３４ｄ側に配置された第２枠体６４とを含む枠体６０Ａを備えた点である。第１シール部５２Ａは、複数の枠体６０Ａが積層方向に積層された構造を有している。第１枠体６３は、電極板３４の第１面３４ｃに溶着（接合）されている。第２枠体６４は、電極板３４の第２面３４ｄに溶着（接合）されている。第１枠体６３および第２枠体６４は、それぞれ、電極板３４の周縁部３４ａよりも外側に突出しており、その突出した部分同士が溶着されている。第１枠体６３の積層方向における第１端面６３ａは、隣接する別の枠体６０Ａの第２枠体６４の積層方向における第２端面６４ｂに当接している。枠体６０Ａは、積層方向に隣り合う電極板３４，３４間に形成された内部空間の高さを規定している。

第１枠体６３は、第１実施形態の枠体６０と同様の構成を有している。第１枠体６３には、段差部６８Ａが形成されている。段差部６８Ａには、セパレータ４０の外周端４０ｄを含む周縁部４０ａが配置される。すなわち、第１枠体６３に形成された段差部６８Ａは、枠体６０Ａの内方に面しており、セパレータ４０の外周端４０ｄを第１シール部５２Ａ内に配置するための空間を提供している。セパレータ４０の外周端４０ｄは、第１シール部５２Ａの外周端５２ｄと内周端５２ｃとの間に位置している。第１枠体６３の表面６３ｃに、例えばセパレータ４０の周縁部４０ａが当接している。セパレータ４０は、枠体６０Ａの高さの範囲内に収まっている。周縁部４０ａと、セパレータ４０に隣接する第２枠体６４との間には、僅かな隙間が形成され得る。

蓄電モジュール１２Ａによっても、蓄電モジュール１２と同様、電極板３４の短絡を防止することができる。また、第１枠体６３と第２枠体６４とによって電極板３４が挟み込まれるので、電極板３４に対する第１枠体６３および第２枠体６４の接合工程が容易に行われ得る。例えば、電極板３４の第１面３４ｃおよび第２面３４ｄの両側からプレス成形する場合には、加工が容易である。

図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して、第３実施形態における樹脂部５０Ｂと、バイポーラ電極３２及びセパレータ４０との構造について説明する。第３実施形態の蓄電モジュール１２Ｂが第１実施形態の蓄電モジュール１２と違う点は、枠体６０に代えて、電極板３４の第１面３４ｃ側に配置された第１枠体６５と電極板３４の第２面３４ｄ側に配置された第２枠体６６とを含む枠体６０Ｂを備えた点である。第１シール部５２Ｂは、複数の枠体６０Ｂが積層方向に積層された構造を有している。第１枠体６５は、電極板３４の第１面３４ｃに溶着（接合）されている。第２枠体６６は、電極板３４の第２面３４ｄに溶着（接合）されている。第１枠体６５および第２枠体６６は、それぞれ、電極板３４の周縁部３４ａよりも外側に突出しており、その突出した部分同士が溶着されている。第１枠体６５の積層方向における第１端面６５ａは、隣接する別の枠体６０Ｂの第２枠体６６の積層方向における第２端面６６ｂに当接している。枠体６０Ｂは、積層方向に隣り合う電極板３４，３４間に形成された内部空間の高さを規定している。

第１枠体６５と電極板３４との間には、段差部６８Ｂが形成されている。すなわち、段差部６８Ｂは、第１枠体６５の内周端であり、第１端面６５ａと電極板３４の第１面３４ｃとを接続している。積層方向に交差する方向（Ｘ方向及びＹ方向）において、第１枠体６５の大きさと第２枠体６６の大きさとは異なってもよい。第２枠体６６の方が第１枠体６５より大きくてもよい。すなわち、第１枠体６５の内周端（すなわち段差部６８Ｂ）よりも、第２枠体６６の内周端の方が内側に配置されてもよい。段差部６８Ｂには、セパレータ４０の外周端４０ｄを含む周縁部４０ａが配置される。すなわち、枠体６０Ｂに形成された段差部６８Ｂは、枠体６０Ｂの内方に面しており、セパレータ４０の外周端４０ｄを第１シール部５２Ｂ内に配置するための空間を提供している。セパレータ４０の外周端４０ｄは、第１シール部５２Ｂの外周端５２ｄと内周端５２ｃとの間に位置している。セパレータ４０は、枠体６０Ｂの高さの範囲内に収まっている。周縁部４０ａと、セパレータ４０に隣接する電極板３４および第２枠体６６との間には、それぞれ、僅かな隙間が形成され得る。

蓄電モジュール１２Ｂによっても、蓄電モジュール１２と同様、電極板３４の短絡を防止することができる。また、第１枠体６５と第２枠体６６とによって電極板３４が挟み込まれるので、電極板３４に対する第１枠体６５および第２枠体６６の接合工程が容易に行われ得る。例えば、電極板３４の第１面３４ｃおよび第２面３４ｄの両側からプレス成形する場合には、加工が容易である。また、樹脂部５０Ｂ（第１シール部５２Ｂ）に芯材が設けられた構成とすることもできる。

図８、図９（ａ）および図９（ｂ）を参照して、第４実施形態に係る樹脂部５０Ｃと、バイポーラ電極３２及びセパレータ４０との構造について説明する。第４実施形態の蓄電モジュール１２Ｃにおいて、第１シール部５２Ｃは、複数の枠体７０が積層方向に積層された構造を有している。蓄電モジュール１２Ｃでは、上記の第１〜第３実施形態とは異なり、フィルムである枠体７０に、セパレータ４０の外周端４０ｄを配置するための段差部は形成されていない。

図９（ｂ）に示されるように、枠体７０は、たとえば電極板３４の第１面３４ｃ側にのみ設けられる。電極板３４の第１面３４ｃには正極３６が設けられるが、電極板３４に対する正極３６の接合性を高めるため、電極板３４の第１面３４ｃに表面処理が施され得る。表面処理が施された第１面３４ｃに対し、枠体７０は接合されやすい。枠体７０の第１端面７０ａ上に、セパレータ４０の周縁部４０ａが配置される。より詳細には、セパレータ４０の周縁部４０ａにおける第２面４０ｆ側は、枠体７０の第１端面７０ａに当接する。枠体７０の第１端面７０ａはバイポーラ電極３２の正極３６よりも積層方向に突出しているため、セパレータ４０は、折れ曲がった形状をなす。図９（ａ）に示されるように、セパレータ４０は、バイポーラ電極３２に当接する平坦な電極当接部４０ｂと、周縁部４０ａと電極当接部４０ｂとの間に形成された２つの折曲部４０ｃとを含む。セパレータ４０の電極当接部４０ｂにおける第２面４０ｆ側は、正極３６に当接する。２つの折曲部４０ｃの間では、セパレータ４０は、積層方向に垂直な平面（ＸＹ平面）に対して傾斜している。

図９（ａ）および図９（ｂ）に示されるように、セパレータ４０の外周端４０ｄは、枠体７０の外周面７０ｄと面一であってもよい。枠体７０の内周面７０ｃが、第１シール部５２Ｃの内周端５２ｃに相当する。外周面７０ｄの外周面７０ｄが、第１シール部５２Ｃの外周端５２ｄ（すなわち外周面５２ａ）に相当する。セパレータ４０の外周端４０ｄは、第１シール部５２Ｃの外周端５２ｄと同じかその外周端５２ｄより内側であって、第１シール部５２Ｃの内周端５２ｃより外側に位置している。

蓄電モジュール１２Ｃの製造方法において、図９（ｂ）に示されるように、たとえばバイポーラ電極３２、枠体７０、およびセパレータ４０が一体化されてもよい。バイポーラ電極３２、枠体７０、およびセパレータ４０を有する組立体（アセンブリ）が、積層方向に積層されてもよい。バイポーラ電極３２の上下面から熱プレスを行うことにより、周縁部３４ａに外周面７０ｄが溶着する。セパレータ４０が設置された状態で熱プレスが行われてもよい。その場合、セパレータ４０の周縁部４０ａにおける第２面４０ｆ側は、枠体７０の第１端面７０ａに溶着（接合）される。周縁部４０ａの全部が枠体７０に溶着されてもよいし、周縁部４０ａの一部のみが枠体７０に溶着されてもよい。

セパレータ４０は、枠体７０および電極板３４の周縁部３４ａのいずれかに接合されていることが望ましい。セパレータ４０は、枠体７０および電極板３４の周縁部３４ａの両方に接合されてもよい。セパレータ４０は、熱プレスによる枠体７０の接合工程の後に取り付けられてもよい。セパレータ４０は、枠体７０および電極板３４の周縁部３４ａの少なくとも一方に対し、接着等により接合されてもよい。

図９（ａ）に示されるように、バイポーラ電極３２、枠体７０、およびセパレータ４０を有する組立体（アセンブリ）が積層方向に積層された状態で、セパレータ４０の周縁部４０ａは、枠体７０と、積層方向に隣接する電極板３４の周縁部３４ａおよび別の枠体７０との間に介在する。より詳細には、セパレータ４０の周縁部４０ａにおける第１面４０ｅ側は、積層方向に隣接する電極板３４の周縁部３４ａにおける第２面３４ｄ側と、別の枠体７０の第２端面７０ｂ（図９（ｂ）参照）に当接している。セパレータ４０は、積層方向に隣接する電極板３４の周縁部３４ａおよび／または別の枠体７０に対して接合されてもよい。

このように、セパレータ４０ごと溶融させて枠体７０を取り付けることで、セパレータ４０は、第１シール部５２Ｃによってより確実に保持される。その結果として、電極板３４の短絡をより確実に防止することができる。すなわち、セパレータ４０が、正極３６と負極３８の接触による自己放電を抑制する。

上記の第４実施形態が適用された蓄電モジュール１２Ｃによれば、第１シール部５２Ｃによって、電極板３４の周縁部３４ａがシールされ得る。第１シール部５２Ｃの外側に設けられた第２シール部５４によって、第１シール部５２Ｃの外周面５２ａがシールされ得る。樹脂部５０Ｃにおける２重のシール構造により、隣り合う電極板３４の間の空間に存在するガスおよび電解液は、その空間の外部に移動できなくなっている。隣り合う電極板３４の間には、セパレータ４０が配置される。セパレータ４０の外周端４０ｄは、第１シール部５２Ｃの外周端５２ｄと同じか又はその外周端５２ｄより内側であって、第１シール部５２Ｃの内周端５２ｃより外側に位置するので、セパレータ４０は、第１シール部５２Ｃの内周端５２ｃより内側の領域に常に存在している。言い換えれば、積層方向に交差する方向において、セパレータ４０が第１シール部５２Ｃにオーバーラップする。したがって、隣り合う電極板３４の間にはセパレータ４０が常に存在する。この構成により、隣り合う電極板３４が直接に対面する領域は存在しなくなっており、電極板３４が変形した場合でも、これらの電極板３４の短絡を防止することができる。

セパレータ４０の周縁部の少なくとも一部が、枠体７０と電極板３４の周縁部３４ａとの間に介在しており電極板３４の周縁部３４ａに当接している。この場合、第１シール部５２Ｃが設けられた領域においても、セパレータ４０が枠体７０と電極板３４の間に介在しており電極板３４に当接するため、電極板３４の短絡をより確実に防止することができる。

第２シール部５４が第１シール部５２Ｃの外周面５２ａに接合されている。第１シール部５２Cにガス等が通過可能な経路が形成されている場合でも、第２シール部５４によって更なるシールがなされ、気密性および液密性が高められている。

図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照して、第５実施形態に係る樹脂部５０Ｄと、バイポーラ電極３２及びセパレータ４０との構造について説明する。第５実施形態の蓄電モジュール１２Ｄが第４実施形態の蓄電モジュール１２Ｃと違う点は、バイポーラ電極３２、枠体７０、およびセパレータ４０を有する組立体（アセンブリ）において、セパレータ４０が電極板３４の第２面３４ｄ側に取り付けられている点である。第１シール部５２Ｄは、複数の枠体７０が積層方向に積層された構造を有している。セパレータ４０の周縁部４０ａにおける第１面４０ｅ側は、電極板３４の周縁部３４ａにおける第２面３４ｄ側と、枠体７０の第２端面７０ｂに当接している。蓄電モジュール１２Ｄの製造方法において、セパレータ４０が設置された状態で熱プレスが行われてもよい。セパレータ４０は、熱プレスによる枠体７０の接合工程の後に取り付けられてもよい。セパレータ４０は、電極板３４の周縁部３４ａおよび／または枠体７０に対して接合されてもよい。図１０（ａ）に示される蓄電モジュール１２Ｄの積層構造は、図９（ａ）に示される蓄電モジュール１２Ｃの積層構造と同様である。蓄電モジュール１２Ｄによっても、蓄電モジュール１２Ｃと同様、電極板３４の短絡を防止することができる。

図１１（ａ）および図１１（ｂ）を参照して、第６実施形態に係る樹脂部５０Ｅと、バイポーラ電極３２及びセパレータ４０との構造について説明する。第６実施形態の蓄電モジュール１２Ｅが第４実施形態の蓄電モジュール１２Ｃと違う点は、枠体７０に代えて、電極板３４の第１面３４ｃ側に配置された第１枠体７１と電極板３４の第２面３４ｄ側に配置された第２枠体７２とを含む枠体７０Ｅを備えた点である。第１シール部５２Ｅは、複数の枠体７０Ｅが積層方向に積層された構造を有している。セパレータ４０の周縁部４０ａにおける第２面４０ｆ側は、第１枠体７１の第１端面７１ａに当接しており、セパレータ４０の周縁部４０ａにおける第１面４０ｅ側は、積層方向に隣接する別の第２枠体７２の第２端面７２ｂに当接している。セパレータ４０は、全体にわたって平坦であり、折曲部を有しなくてもよい。蓄電モジュール１２Ｅの製造方法において、セパレータ４０が設置された状態で熱プレスが行われてもよい。セパレータ４０は、熱プレスによる枠体７０の接合工程の後に取り付けられてもよい。セパレータ４０は、枠体７０の接合工程において、第１枠体７１の第１端面７１ａに接合されてもよい。セパレータ４０は、隣接する別の枠体７０の第２枠体７２に対して接合されてもよい。蓄電モジュール１２Ｅによっても、蓄電モジュール１２Ｃと同様、電極板３４の短絡を防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、第１実施形態において、内周部６１が、電極板３４の第２面３４ｄ側に配置されて、第２面３４ｄに当接してもよい。第２実施形態において、第２枠体６４に段差部が形成されてもよい。第３実施形態において、第２枠体６６と電極板３４との間に段差部が形成されてもよい。

上記の第１〜第３実施形態において、段差部６８，６８Ａ，６８Ｂが設けられなくてもよい。

上記の第４〜第６実施形態において、セパレータ４０は、枠体７０および電極板３４の周縁部３４ａのいずれにも接合されていなくてよい。セパレータ４０は挟まれているだけであっても、上記した短絡防止の効果は得られる。

上記の第４〜第６実施形態において、電極板３４の外周端が、枠体７０，７０Ｅの外周面７０ｄと面一であってもよい。その場合、第１シール部の外周面５２ａに電極板３４の外周端が露出するが、電極板３４の外周端には第２シール部５４が接合され得る。電極板３４の外周端は、第１シール部内のどの部分に位置してもよい。電極板３４の外周端と、セパレータ４０の外周端４０ｄとが、積層方向に垂直な方向（ＸＹ方向）において同じ位置に位置してもよい。その場合、電極板３４とセパレータ４０のサイズが同一になるので、積層が容易である。

バイポーラ電極、枠体、およびセパレータを有する１つの組立体（アセンブリ）において、セパレータが、電極板と枠体との間に介在されてもよい。

１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ…蓄電モジュール、３２…バイポーラ電極、３４…電極板、３４ａ…周縁部、３４ｃ…第１面、３４ｄ…第２面、３６…正極、３８…負極、４０…セパレータ、４０ｄ…外周端、５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅ…樹脂部、５２、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ、５２Ｅ…第１シール部、５２ａ…外周面、５２ｃ…内周端、５２ｄ…外周端、５４…第２シール部、６０、６０Ａ、６０Ｂ…枠体、６１…内周部、６２…外周部、６３…第１枠体、６４…第２枠体、６５…第１枠体、６６…第２枠体、６８、６８Ａ、６８Ｂ…段差部、７０、７０Ｅ…枠体、７１…第１枠体、７２…第２枠体。

Claims (7)

1. 電極板と前記電極板の第１面に設けられた正極と前記電極板の第２面に設けられた負極とをそれぞれ含む複数のバイポーラ電極がセパレータを介して積層された蓄電モジュールであって、
   前記複数のバイポーラ電極の積層方向に延在し、前記複数のバイポーラ電極を収容する筒状の樹脂部を備え、
   前記樹脂部は、前記電極板の周縁部に接合された筒状の第１シール部と、前記積層方向に交差する方向において前記第１シール部の外側に設けられ、前記第１シール部の外周面をシールする筒状の第２シール部と、を有し、
   前記第１シール部は、それぞれの前記電極板の前記周縁部に接合された枠体を有し、
   前記枠体には、前記セパレータを配置するための段差部が形成され、
   前記セパレータは、前記段差部において前記枠体に当接し、
   前記セパレータの外周端は、前記第１シール部の外周端と前記第１シール部の内周端との間に位置している、蓄電モジュール。
2. 前記セパレータは、前記第１シール部との当接領域では前記積層方向に圧縮されていない、請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記枠体は、
   前記電極板の前記第１面及び前記第２面の一方の面側に配置され、当該一方の面に接合された内周部と、
   前記内周部の外側に連続して設けられ、前記積層方向に隣接する別の前記枠体に当接する外周部と、を含み、
   前記内周部と前記外周部との間に前記段差部が形成されている、請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記枠体は、
   前記電極板の前記第１面側に配置され前記第１面に接合された第１枠体と、
   前記電極板の前記第２面側に配置され前記第２面に接合された第２枠体と、を含み、
   前記第１枠体及び前記第２枠体の一方に前記段差部が形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
5. 電極板と前記電極板の第１面に設けられた正極と前記電極板の第２面に設けられた負極とをそれぞれ含む複数のバイポーラ電極がセパレータを介して積層された蓄電モジュールであって、
   前記複数のバイポーラ電極の積層方向に延在し、前記複数のバイポーラ電極を収容する筒状の樹脂部を備え、
   前記樹脂部は、前記電極板の周縁部に接合された筒状の第１シール部と、前記積層方向に交差する方向において前記第１シール部の外側に設けられ、前記第１シール部の外周面をシールする筒状の第２シール部と、を有し、
   前記第１シール部は、前記電極板の前記周縁部に接合された枠体が前記積層方向に積層された構造を有し、
   前記セパレータは、当該セパレータの外周端を含むと共に前記第１シール部の内周端より外側に位置する周縁部を有し、
   前記セパレータの前記外周端は、前記第１シール部の外周端と同じか又は当該外周端より内側であって前記第１シール部の前記内周端より外側に位置し、
   前記セパレータの前記周縁部の少なくとも一部は、前記枠体と前記電極板の前記周縁部との間に介在しており前記電極板の前記周縁部に当接している、蓄電モジュール。
6. 前記セパレータの前記周縁部の少なくとも一部は、前記枠体および前記電極板の前記周縁部の少なくとも一方に接合されている、請求項５に記載の蓄電モジュール。
7. 前記第２シール部は、前記第１シール部の外周面に接合されている、請求項５又は６に記載の蓄電モジュール。

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