JP6805979B2 - 蓄電装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置およびその製造方法に関する。

電極板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を保持するセパレータを介して一方向に積層された蓄電モジュール（バイポーラ電池）が知られている。そして、このような蓄電モジュールを電気的に接続した蓄電装置（電池ユニット）が開示されている。たとえば、特許文献１には、複数の蓄電モジュールが電気的に並列に接続され、隣り合う蓄電モジュール間に導電体が介在する放熱構造の蓄電装置が開示されている。

特開２００９−１１７１０５号公報

隣り合う蓄電モジュール間に介在する導電体については、空気等の冷媒を用いることで、放熱を促進することができる。そして、広い冷媒流路を確保するという観点から、蓄電モジュールの高さ（すなわち、積層方向長さ）を低くして、隣り合う蓄電モジュール間の離間距離を拡げることが考えられる。

ただし、上記蓄電モジュールが、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積層体と、積層方向から見て積層体の周囲に設けられた樹脂製の枠体とを有する構成である場合、枠体の高さ低減に伴って狭小な部分が生じ、枠体の成型不良が生じてしまう。

本発明は、十分な放熱性能を保ちつつ、蓄電モジュールの枠体の成型不良が抑制された蓄電装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る蓄電装置は、電極板の一方面に正極層が設けられると共に電極板の他方面に負極層が設けられた複数のバイポーラ電極がセパレータを介して第１方向において積層された積層体と、複数のバイポーラ電極の各電極板の縁部を保持する複数の第１樹脂部と、第１方向から見て複数の第１樹脂部の周囲に設けられた筒状の第２樹脂部とを含む枠体とを有し、第１方向に配列された複数の蓄電モジュールと、第１方向において隣り合う蓄電モジュールの間に配置され、かつ隣り合う蓄電モジュールのそれぞれの積層体に接する導電体とを備え、枠体の第２樹脂部が、複数の第１樹脂部のうちの第１方向において最外に位置する第１樹脂部の縁部を第１方向から覆うオーバハング部を有し、オーバハング部が、第１方向における厚さとして第１の厚さを有する第１部分と、第１の厚さより厚い第２の厚さを有するとともに第１方向に突出している第２部分とを含み、第１部分と第２部分とが第１樹脂部の縁部に沿って並んでいる。

上記蓄電装置においては、第２樹脂部を成型する際、オーバハング部の第２部分は、第１部分の第１の厚さより厚い第２の厚さを有するため、第１部分に相当する金型の空隙部分よりも第２部分に相当する金型の空隙部分へ樹脂が流入しやすい。第２部分に相当する金型の空隙部分に流入した樹脂は、第１樹脂部の縁部に沿って第１部分に相当する金型の空隙部分に流入し得る。そのため、導電体の放熱を促進するためにオーバハング部の第１部分の第１の厚さを低減し、第１部分に相当する金型の空隙部分が狭小となった場合であっても、第１部分に相当する金型の空隙部分に十分に樹脂を充填することができる。したがって、上記蓄電装置では、オーバハング部の第１部分により十分な放熱性能を保ちつつ、第１部分に並設された第２部分により枠体の成型不良が抑制されている。

本発明の他の側面に係る蓄電装置が、オーバハング部が、一方側の最外に位置する第１樹脂部の縁部を覆う第１オーバハング部と、他方側の最外に位置する第１樹脂部の縁部を覆う第２オーバハング部とを含み、第１オーバハング部および第２オーバハング部のそれぞれが、第１部分と第２部分とを有し、第１部分と第２部分とが第１樹脂部の縁部に沿って並んでいる。この場合、第２樹脂部の第１オーバハング部および第２オーバハング部の両方において、第１部分により十分な放熱性能を保ちつつ、第１部分に並設された第２部分により枠体の成型不良が抑制される。

本発明の他の側面に係る蓄電装置が、第１樹脂部の縁部に沿って、第１オーバハング部の第２部分と第２オーバハング部の第２部分とが交互に突出している。この場合、第１方向において隣り合う蓄電モジュールの第２樹脂部の第２部分同士が接触しないように、複数の蓄電モジュールを配列することができる。

本発明の他の側面に係る蓄電装置が、第１方向において隣り合う蓄電モジュールの枠体において、一方の枠体から他方の枠体に向けてオーバハング部の第２部分が突出しており、かつ、他方の枠体から一方の枠体に向けてオーバハング部の第２部分が突出している。この場合、隣り合う蓄電モジュールの枠体において、第１部分により十分な放熱性能を保ちつつ、第１部分に並設された第２部分により枠体の成型不良が抑制される。

本発明の他の側面に係る蓄電装置が、一方の枠体から他方の枠体に向けて突出したオーバハング部の第２部分と、他方の枠体から一方の枠体に向けて突出したオーバハング部の第２部分とで、通気孔が画成されている。この場合、隣り合う蓄電モジュール間に介在する導電体に、通気孔を介して、空気等の冷媒を送ることができる。

本発明の他の側面に係る蓄電装置が、導電体が、第１方向に直交する方向に沿って延びる貫通孔が形成されており、通気孔と導電体の貫通孔とが連通している。この場合、導電体による放熱がより促進される。

本発明の一側面に係る蓄電装置の製造方法は、電極板の一方面に正極層が設けられると共に電極板の他方面に負極層が設けられた複数のバイポーラ電極がセパレータを介して第１方向において積層された積層体と、複数のバイポーラ電極の各電極板の縁部を保持する複数の第１樹脂部と、第１方向から見て複数の第１樹脂部の周囲に設けられた筒状の第２樹脂部とを含む枠体とを有し、第１方向に配列された複数の蓄電モジュールと、第１方向において隣り合う蓄電モジュールの間に配置され、隣り合う蓄電モジュールのそれぞれの積層体に接する導電体とを備える蓄電装置を製造する蓄電装置の製造方法であって、第１樹脂部が設けられたバイポーラ電極を複数重ねた電極積層体を金型のキャビティ内に収容して、第１方向から見て電極積層体の周囲に第１の空隙を形成するとともに、複数の第１樹脂部のうちの第１方向において最外に位置する第１樹脂部の縁部を第１方向から覆うオーバハング部が形成される第２の空隙を形成する工程と、第２樹脂部となるべき樹脂を金型のキャビティ内に注入して、第１の空隙および第２の空隙を第２樹脂部となるべき樹脂で充たす工程と、第２樹脂部となるべき樹脂を硬化して、第２樹脂部を形成する工程とを含み、第２の空隙が、第１方向における厚さとして第１の厚さを有するオーバハング部の第１部分に相当する第１の空隙部分と、第１の厚さより厚い第２の厚さを有するとともに第１方向に突出しているオーバハング部の第２部分に相当する第２の空隙部分とを含み、第１の空隙部分と第２の空隙部分とが第１樹脂部の縁部に沿って並び、第２の空隙を第２樹脂部となるべき樹脂で充たす工程において、第２樹脂部となるべき樹脂が第２の空隙部分から第１の空隙部分に向かって流れる。

上記蓄電装置の製造方法においては、第２樹脂部を成型する際、オーバハング部の第２部分は、第１部分の第１の厚さより厚い第２の厚さを有するため、第１部分に相当する金型の第１の空隙部分よりも第２部分に相当する金型の第２の空隙部分へ樹脂が流入しやすい。第２の空隙部分に流入した樹脂は、第１樹脂部の縁部に沿って第１の空隙部分に流入し得る。そのため、導電体の放熱を促進するためにオーバハング部の第１部分の第１の厚さを低減し、第１の空隙部分が狭小となった場合であっても、第１の空隙部分に十分に樹脂を充填することができる。したがって、上記蓄電装置の製造方法によれば、オーバハング部の第１部分により十分な放熱性能を保ちつつ、第１部分に並設された第２部分により枠体の成型不良が抑制された蓄電装置が得られる。

本発明によれば、十分な放熱性能を保ちつつ、蓄電モジュールの枠体の成型不良が抑制された蓄電装置およびその製造方法が提供される。

蓄電モジュールを備える蓄電装置の一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２の蓄電モジュールを示す概略斜視図である。 図３の蓄電モジュールの側面図である。 図２、３の蓄電モジュールを製造する製造装置を示す概略斜視図である。 図６の製造装置における金型の空隙を示した図である。 図２、３の蓄電モジュールを製造する手順を示したフローチャートである。 図２の蓄電モジュールの重ね合わせた状態を示す側面図である。 異なる態様のオーバハング部の第２部分を示した図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面にはＸＹＺ直交座標系が示される。

図１は、蓄電モジュールを備える蓄電装置の一実施形態を示す概略断面図である。同図に示す蓄電装置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は例えば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（導電体）１４を介して積層され得る。積層方向（Ｚ方向、第１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。具体的には、導電板１４は、蓄電モジュール１２における導電板１４との接触面よりも高い熱伝導性を有している。導電板１４は、たとえば、アルミニウム、銅等の金属材料により形成され得る。導電板１４の内部には、積層方向に直交する方向（Ｙ方向）に延在する複数の貫通孔１４ａが設けられている。貫通孔１４ａは、導電板１４において互いに対向する一方の側面から他方の側面まで連通する。貫通孔１４ａは、積層方向及びＹ方向に交差する方向（Ｘ方向）に配列されている。このような貫通孔１４ａに空気等の気体の冷媒が通過することにより、蓄電モジュール１２において発生する熱を効率的に外部に放出できる。導電板１４のサイズ、導電板１４の材質、貫通孔１４ａのサイズ、及び貫通孔１４ａの数等は、例えば、蓄電装置１０の温度が５０℃を超えないように適宜調整される。蓄電モジュール１２に、貫通孔１４ａに空気を積極的に流通（循環）させる装置を設けてもよい。積層方向から見たとき、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。言い換えれば、導電板１４は、積層方向から見たときに蓄電モジュール１２が配置される領域内に配置されている。

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に通され、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は、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。同図に示す蓄電モジュール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。バイポーラ電極３２は、電極板３４と、電極板３４の一方面に設けられた正極（正極層）３６と、電極板３４の他方面に設けられた負極（負極層）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、内側面に負極３８が配置された電極板３４（負極側終端電極）が配置され、他端には、内側面に正極３６が配置された電極板３４（正極側終端電極）が配置される。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の積層方向に延在する積層体３０の側面３０ａにおいて電極板３４の縁部３４ａを保持する枠体５０を備える。枠体５０は、積層体３０の側面３０ａを取り囲むように構成されている。側面５０ｓ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。この場合、側面５０ｓは４つの矩形面から構成される。枠体５０は、電極板３４の縁部３４ａを保持する第１樹脂部５２と、積層方向から見て第１樹脂部５２の周囲に設けられる第２樹脂部５４とを備え得る。

枠体５０の内壁を構成する第１樹脂部５２は、各バイポーラ電極３２の電極板３４の一方面（正極３６が形成される面）から縁部３４ａにおける電極板３４の端面にわたって設けられている。バイポーラ電極３２の積層方向から見て、各第１樹脂部５２は、各バイポーラ電極３２の電極板３４の縁部３４ａ全周にわたって設けられている。隣り合う第１樹脂部５２同士は、各バイポーラ電極３２の電極板３４の他方面（負極３８が形成される面）の外側に延在する面において溶着している。その結果、第１樹脂部５２には、各バイポーラ電極３２の電極板３４の縁部３４ａが埋没して保持されている。各バイポーラ電極３２の電極板３４の縁部３４ａと同様に、積層体３０の両端に配置された電極板３４の縁部３４ａも第１樹脂部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樹脂部５２とによって気密に仕切られた内部空間Ｖが形成されている。当該内部空間Ｖには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液からなる電解液（不図示）が収容されている。なお、以下の説明においては、各バイポーラ電極３２に第１樹脂部５２が設けられた積層体３０を電極積層体５８とも称す。

枠体５０の外壁を構成する第２樹脂部５４は、バイポーラ電極３２の積層方向において積層体３０の全長にわたって延在する矩形筒状部である。第２樹脂部５４は、バイポーラ電極３２の積層方向に延在する第１樹脂部５２の外側面を覆っている。第２樹脂部５４は、バイポーラ電極３２の積層方向に延在する内側面において第１樹脂部５２の外側面に溶着されている。また、第２樹脂部５４は、積層体３０を構成する電極板３４の端面にわたって設けられた複数の第１樹脂部５２のうちの積層方向において最外に位置する第１樹脂部５２の縁部を積層方向から覆うオーバハング部５５を有する。オーバハング部５５は、図２に示すように、一方側（図２における上側）の最外に位置する第１樹脂部５２の縁部を覆う第１オーバハング部５５ａと、他方側（図２における下側）の最外に位置する第１樹脂部５２の縁部を覆う第２オーバハング部５５ｂとを含む。

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おり、当該未塗工領域が枠体５０の内壁を構成する第１樹脂部５２に埋没して保持される領域となっている。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の他方面における負極３８の形成領域は、電極板３４の一方面における正極３６の形成領域に対して一回り大きくなっている。

セパレータ４０は、例えばシート状に形成されている。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、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。また、セパレータ４０は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。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。

枠体５０（第１樹脂部５２及び第２樹脂部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。枠体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は、図２の蓄電モジュールを示す概略斜視図である。図４は、図３の蓄電モジュールの側面図である。

枠体５０の第２樹脂部５４は、電極積層体５８（すなわち、各バイポーラ電極３２に第１樹脂部５２が設けられた積層体３０）の周囲を囲んでいる。また、第２樹脂部５４のオーバハング部５５は、電極積層体５８の第１樹脂部５２の縁部の全周を覆っている。第２樹脂部５４は、矩形の筒状を有しており、Ｙ方向において対向する一対の側壁部５４Ａ、５４Ｂと、Ｘ方向において対向する一対の側壁部５４Ｃ、５４Ｄとで構成されている。一対の側壁部５４Ａ、５４Ｂにおけるオーバハング部５５にＺ方向に突出する突出部６０が設けられている。なお、一対の側壁部５４Ｃ、５４Ｄにおけるオーバハング部５５には、突出部６０は設けられていない。一対の側壁部５４Ｃ、５４Ｄには、枠体５０内に電解液を注入するための注液口（図示せず）が設けられてもよい。

ここで、第２樹脂部５４の側壁部５４Ａにおけるオーバハング部５５について、図４を参照しつつ説明する。

側壁部５４Ａにおけるオーバハング部５５は、電極積層体５８よりも上側に位置する第１オーバハング部５５ａと、電極積層体５８よりも下側に位置する第２オーバハング部５５ｂとを有する。

第１オーバハング部５５ａは、Ｚ方向における厚さがＨ１である突出部６０（第２部分）と、Ｚ方向における厚さがｈ１である基底部６２（第１部分）とで構成されている。具体的には、第１樹脂部５２の縁部に沿って（すなわち、Ｘ方向に沿って）突出部６０と基底部６２とが交互に並んでいる。突出部６０は、基底部６２に対してＺ方向に突出する矩形状部分であり、その厚さＨ１は基底部の厚さｈ１より大きい（Ｈ１＞ｈ１）。

第２オーバハング部５５ｂは、Ｚ方向における厚さがＨ２である突出部６０（第２部分）と、Ｚ方向における厚さがｈ２である基底部６２（第１部分）とで構成されている。第２オーバハング部５５ｂにおいても、第１樹脂部５２の縁部に沿って（すなわち、Ｘ方向に沿って）突出部６０と基底部６２とが交互に並んでいる。第２オーバハング部５５ｂの突出部６０も、第１オーバハング部５５ａの突出部６０同様、基底部６２に対してＺ方向に突出する矩形状部分であり、その厚さＨ２は基底部の厚さｈ２より大きい（Ｈ２＞ｈ２）。第１オーバハング部５５ａの突出部６０と第２オーバハング部５５ｂの突出部６０とは、第１樹脂部５２の縁部に沿って（すなわち、Ｘ方向に沿って）交互に突出する配置（いわゆる、千鳥配置）となっている。

本実施形態では、第１オーバハング部５５ａの突出部６０と第２オーバハング部５５ｂの突出部６０とは、同一形状および寸法を有し、その厚さは等しい（Ｈ１＝Ｈ２）。また、第１オーバハング部５５ａの基底部６２の厚さｈ１は、第２オーバハング部５５ｂの基底部６２の厚さｈ２と等しい（ｈ１＝ｈ２）。

なお、説明は省略するが、第２樹脂部５４の側壁部５４Ｂのオーバハング部の形状は、上述した側壁部５４Ａのオーバハング部の形状と同様である。

図５は、上述した蓄電モジュール１２を製造する製造装置を示した概略斜視図である。

図５に示す製造装置１００は、具体的には、インサート成形により枠体５０の第２樹脂部５４を形成する竪型射出成形機であり、下型１１０および上型１２０を含む金型１３０と、金型１３０に樹脂５４ａを射出する射出器１４０とを備えて構成されている。

下型１１０は、水平方向に延在しており、鉛直方向に窪んだ矩形状のキャビティ１１２を有する。キャビティ１１２の内部には、インサート物として電極積層体５８が配置される。このとき、電極積層体５８は、その積層方向（すなわち、積層体３０の積層方向）が鉛直方向と実質的に平行となるように配置される。キャビティ１１２は、電極積層体５８が配置されたときに、電極積層体５８の周囲には均一幅の矩形環状の空隙Ｇが形成される寸法に設計されている。また、キャビティ１１２の深さは、図２に示したように電極積層体５８の周縁部分を積層方向から覆う第２樹脂部５４のオーバハング部５５が形成されるように、電極積層体５８の高さより所定長さだけ深く設計されている。

上型１２０は、下型１１０と対向するように水平方向に延在しており、下型１１０に重ね合わされると下型１１０のキャビティ１１２を覆う。下型１１０に対向する上型１２０の対向面１２０ａには、射出器１４０から射出された樹脂５４ａをキャビティ１１２に注入するためのゲート１２２が４つ設けられている。

射出器１４０は、枠体５０の第２樹脂部５４となるべき樹脂５４ａを金型１３０内に射出する。射出器１４０のノズルから射出された樹脂５４ａは、図示しないランナを通って上型１２０のゲート１２２まで送られる。射出器１４０のヘッド部１４２は、たとえばスクリューやプランジャによって鉛直方向に沿って進退する部分である。ヘッド部１４２の移動により、射出器１４０から射出される樹脂５４ａの射出量や射出圧を調整することができる。射出器１４０は、図示しないコントローラによって制御される。

また、電極積層体５８が収容された下型１１０に上型１２０が重ねられると、図６に示すように、金型１３０と電極積層体５８との間には、空隙として、上述した第１オーバハング部５５ａの突出部６０に相当する空隙部分６１（第２の空隙部分）および基底部６２に相当する空隙部分６３（第１の空隙部分）が形成される。また、金型１３０と電極積層体５８との間には、空隙として、第２オーバハング部５５ｂの突出部６０に相当する空隙部分６１および基底部６２に相当する空隙部分６３も形成される。

続いて、図５、６に示した製造装置１００を用いて蓄電モジュール１２を製造する手順について、図７のフローチャートを参照しつつ説明する。

蓄電モジュール１２を製造する際には、まず、電極積層体５８を下型１１０のキャビティ１１２内に配置するとともに、所定のガイドピンに沿って下型１１０に上型１２０を重ね合わせることで、電極積層体５８を金型１３０内に配置する。（図７のステップＳ１） 次に、第２樹脂部となるべき樹脂５４ａを注入する。具体的には、コントローラにより射出器１４０を制御して、上型１２０の各ゲート１２２からキャビティ１１２内へ樹脂５４ａを注入する。（図７のステップＳ２）
ゲート１２２から空隙Ｇに流入した樹脂５４ａが空隙Ｇの各辺に沿って流れて、電極積層体５８の周囲を覆うとともにオーバハング部に相当する空隙部分６１、６３にも流れ込む。このとき、図６に示すように、樹脂５４ａは、基底部６２に相当する狭小な空隙部分６３には流れ込みにくい。一方、突出部６０に相当する空隙部分６１は、空隙部分６３に比べて広大であるため、樹脂５４ａは容易に流れ込んで空隙部分６１が樹脂５４ａで充たされる。突出部６０に相当する空隙部分６１が樹脂５４ａである程度充たされると、空隙部分６１に流れ込んだ樹脂５４ａは、空隙部分６１から空隙部分６３に向かって流れ始める。その結果、基底部６２に相当する空隙部分６３には、図６に示すように３方向から樹脂５４ａが流れ込み、１方向から樹脂５４ａが流れ込む場合よりも空隙部分６３への樹脂充填が促進される。

空隙部分６１、６３を含むキャビティ１１２が樹脂５４ａで充たされた後は、所定の硬化処理をおこなう（図７のステップＳ３）。それにより、樹脂５４ａが硬化した第２樹脂部５４が得られる。また、空隙部分６１、６３に流入した樹脂５４ａがそれぞれオーバハング部５５の突出部６０および基底部６２となる。

上述した蓄電モジュール１２は、図８に示した態様にて重ねられ得る。すなわち、Ｚ方向において隣り合う上側の蓄電モジュール１２Ａと下側の蓄電モジュール１２Ｂとを重ね合わせる際、上側の蓄電モジュール１２Ａの第２樹脂部５４から下側の蓄電モジュール１２Ｂの第２樹脂部５４に向けて突出する第２オーバハング部５５ｂの突出部６０と、下側の蓄電モジュール１２Ｂの第２樹脂部５４から上側の蓄電モジュール１２Ａの第２樹脂部５４に向けて突出する第１オーバハング部５５ａの突出部６０とを噛み合わせるとともに、突出部６０間に通気孔６４を画成する。通気孔６４の寸法および位置は、オーバハング部５５の突出部６０および基底部６２の寸法を調整することで調整され得る。本実施形態では、等間隔に、上側の蓄電モジュール１２Ａと下側の蓄電モジュール１２Ｂとで４つの通気孔６４が画成される。また、各通気孔６４は、上側の蓄電モジュール１２Ａと下側の蓄電モジュール１２Ｂとの間に介在する導電板１４の貫通孔１４ａと連通している。

なお、上側の蓄電モジュール１２Ａと下側の蓄電モジュール１２Ｂとを重ね合わせた際、一方の蓄電モジュール１２の突出部６０は、他方の蓄電モジュール１２に近接しているが接触していない。一方の蓄電モジュール１２の突出部６０を、他方の蓄電モジュール１２に接触させてもよいが、接触させた場合には、拘束プレート１６Ａ、１６Ｂによって十分な拘束荷重を付加することが難しくなる事態が生じ得る。

上述した蓄電モジュール１２を備える蓄電装置１０およびその製造方法によれば、第２樹脂部５４を成型する際、オーバハング部５５の突出部６０は、基底部６２の厚さｈ１より厚い厚さＨ１を有するため、基底部６２に相当する金型１３０の空隙部分６３よりも突出部６０に相当する金型１３０の空隙部分６１へ樹脂５４ａが流入しやすい。空隙部分６１に流入した樹脂５４ａは、第１樹脂部５２の縁部に沿って（すなわち、Ｘ方向に沿って）空隙部分６３に流入し得る。そのため、導電板１４の放熱を促進するためにオーバハング部５５の基底部６２の厚さｈ１を低減し、空隙部分６３が狭小となった場合であっても、空隙部分６３に十分に樹脂５４ａを充填することができる。

したがって、上記蓄電装置１０では、オーバハング部５５の基底部６２により十分な放熱性能を保ちつつ、基底部６２に並設された突出部６０により枠体５０の成型不良が抑制されている。

特に、上述した実施形態では、第２樹脂部５４の第１オーバハング部５５ａおよび第２オーバハング部５５ｂの両方において、基底部６２により十分な放熱性能を保ちつつ、基底部６２に並設された突出部６０により枠体５０の成型不良が抑制され得る。

なお、上述した実施形態では、第１樹脂部５２の縁部に沿って、第１オーバハング部５５ａの突出部６０と第２オーバハング部５５ｂの突出部６０とが交互に突出しているため、Ｚ方向において隣り合う蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂの第２樹脂部５４の突出部６０同士が接触しないように、複数の蓄電モジュール１２を配列することができる。

また、上述した実施形態では、上側の蓄電モジュール１２Ａの第２樹脂部５４から下側の蓄電モジュール１２Ｂの第２樹脂部５４に向けて突出する第２オーバハング部５５ｂの突出部６０と、下側の蓄電モジュール１２Ｂの第２樹脂部５４から上側の蓄電モジュール１２Ａの第２樹脂部５４に向けて突出する第１オーバハング部５５ａの突出部６０とを噛み合わせるとともに、突出部６０間に通気孔６４を画成することで、蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ間に介在する導電板１４に、通気孔６４を介して、空気等の冷媒を送ることができる。特に、通気孔６４と、蓄電モジュール１２Ａ、１２Ｂ間に介在する導電板１４の貫通孔１４ａとが連通しているため、通気孔６４を介して送られた冷媒が導電板１４の放熱を促進し得る。

本発明は、上述した実施形態に限定されず、様々な態様に変更することができる。

たとえば、オーバハング部５５の突出部６０の形状は、矩形状にかぎらず、図９（ａ）〜（ｃ）に示すような形状をとり得る。図９（ａ）に示した突出部６０Ａは、突出部６０の上側の角部が面取りされた形状となっている。図９（ｂ）に示した突出部６０Ｂは、台形（より具体的には、上辺が下辺より短い台形）となっている。図９（ｃ）に示した突出部６０Ｃは、突出部６０Ｂの側面を内側に湾曲させた形状となっている。

これらの形状の突出部６０Ａ〜６０Ｃであっても、上述した突出部６０と同一または同等の効果を奏する。

また、オーバハング部５５の突出部６０の数や位置についても、適宜に変更することができる。

さらに、上記実施形態又は変形例では、蓄電装置１０がニッケル水素二次電池の例を挙げて説明したが、蓄電装置１０はリチウムイオン二次電池であってもよい。この場合、正極活物質は、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等である。負極活物質は、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等である。

１０…蓄電装置、１２…蓄電モジュール、３０…積層体、３２…バイポーラ電極、３４…電極板、３４ａ…縁部、３４ｂ…端面、３６…正極、３８…負極、５０…枠体、５２…第１樹脂部、５４…第２樹脂部、５４ａ…樹脂、５５、５５ａ、５５ｂ…オーバハング部、５８…電極積層体、６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ…突出部、６２…基底部、６１、６３…空隙部分、１００…製造装置、１３０…金型、Ｖ…空間。

Claims (5)

1. 電極板の一方面に正極層が設けられると共に前記電極板の他方面に負極層が設けられた複数のバイポーラ電極がセパレータを介して第１方向において積層された積層体と、前記複数のバイポーラ電極の各電極板の縁部を保持する複数の第１樹脂部と、前記第１方向から見て前記複数の第１樹脂部の周囲に設けられた筒状の第２樹脂部とを含む枠体とを有し、前記第１方向に配列された複数の蓄電モジュールと、
   前記第１方向において隣り合う前記蓄電モジュールの間に配置され、隣り合う前記蓄電モジュールのそれぞれの前記積層体に接し、前記第１方向に直交する方向に沿って延びる貫通孔を有する導電体と
   を備え、
   前記枠体の前記第２樹脂部が、前記複数の第１樹脂部のうちの前記第１方向において最外に位置する前記第１樹脂部の縁部を前記第１方向から覆うオーバハング部を有し、
   前記オーバハング部が、前記第１方向における厚さとして第１の厚さを有する第１部分と、前記第１の厚さより厚い第２の厚さを有するとともに前記第１方向に前記第１部分から突出している第２部分とを含み、前記第１部分と前記第２部分とが前記第１樹脂部の縁部に沿って並んでおり、
   前記第１方向において隣り合う蓄電モジュールの枠体により、前記第１方向に直交する方向に沿って延びるとともに前記導電体の貫通孔と連通する通気孔が画成されている、蓄電装置。
2. 前記第１方向において隣り合う蓄電モジュールの枠体において、一方の枠体から他方の枠体に向けて前記オーバハング部の前記第２部分が突出しており、かつ、他方の枠体から一方の枠体に向けて前記オーバハング部の前記第２部分が突出しており、
   前記通気孔は、前記一方の枠体の前記オーバハング部の前記第１部分と、前記他方の枠体の前記オーバハング部の前記第１部分とが対向する領域に画成されている、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記オーバハング部が、前記第１方向に関して最外に位置する一対の前記第１樹脂部のうちの一方側の最外に位置する前記第１樹脂部の縁部を覆う第１オーバハング部と、前記第１方向に関して最外に位置する一対の前記第１樹脂部のうちの他方側の最外に位置する前記第１樹脂部の縁部を覆う第２オーバハング部とを含み、
   前記第１オーバハング部および前記第２オーバハング部のそれぞれが、前記第１部分と前記第２部分とを有し、前記第１部分と前記第２部分とが前記第１樹脂部の縁部に沿って並んでいる、請求項１または２に記載の蓄電装置。
4. 前記第１樹脂部の縁部に沿って、前記第１オーバハング部の前記第２部分と前記第２オーバハング部の前記第２部分とが交互に突出している、請求項３に記載の蓄電装置。
5. 電極板の一方面に正極層が設けられると共に前記電極板の他方面に負極層が設けられた複数のバイポーラ電極がセパレータを介して第１方向において積層された積層体と、前記複数のバイポーラ電極の各電極板の縁部を保持する複数の第１樹脂部と、前記第１方向から見て前記複数の第１樹脂部の周囲に設けられた筒状の第２樹脂部とを含む枠体とを有し、前記第１方向に配列された複数の蓄電モジュールと、
   前記第１方向において隣り合う前記蓄電モジュールの間に配置され、隣り合う前記蓄電モジュールのそれぞれの前記積層体に接し、前記第１方向に直交する方向に沿って延びる貫通孔を有する導電体と
   を備える蓄電装置を製造する蓄電装置の製造方法であって、
   前記第１樹脂部が設けられた前記バイポーラ電極を複数重ねた電極積層体を金型のキャビティ内に収容して、前記第１方向から見て前記電極積層体の周囲に第１の空隙を形成するとともに、前記複数の第１樹脂部のうちの前記第１方向において最外に位置する前記第１樹脂部の縁部を前記第１方向から覆うオーバハング部が形成される第２の空隙を形成する工程と、
   前記第２樹脂部となるべき樹脂を前記金型のキャビティ内に注入して、前記第１の空隙および前記第２の空隙を前記第２樹脂部となるべき樹脂で充たす工程と、
   前記第２樹脂部となるべき樹脂を硬化して、前記第２樹脂部を形成する工程と
   前記複数の蓄電モジュールを、前記第１方向において隣り合う蓄電モジュールの間に前記導電体を介して重ねる工程と
   を含み、
   前記第２の空隙が、前記第１方向における厚さとして第１の厚さを有する前記オーバハング部の第１部分に相当する第１の空隙部分と、前記第１の厚さより厚い第２の厚さを有するとともに前記第１方向に前記第１部分から突出している前記オーバハング部の第２部分に相当する第２の空隙部分とを含み、前記第１の空隙部分と前記第２の空隙部分とが前記第１樹脂部の縁部に沿って並び、
   前記複数の蓄電モジュールを重ねる工程の際、前記第１方向において隣り合う蓄電モジュールの枠体により、前記第１方向に直交する方向に沿って延びるとともに前記導電体の貫通孔と連通する通気孔が画成され、
   前記第２の空隙を前記第２樹脂部となるべき樹脂で充たす工程において、前記第２樹脂部となるべき樹脂が前記第２の空隙部分から前記第１の空隙部分に向かって流れる、蓄電装置の製造方法。
   
   

Images