JP6933549B2 - 蓄電モジュール - Google Patents

Description

本発明の一側面は、蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法に関する。

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（枠体）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、枠体を成形する際、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。

そこで、熱プレスにより枠体に段差部を形成し、その段差部にセパレータの周縁部を配置することを検討する。この場合、積層方向においてセパレータが枠体にオーバーラップするので、隣り合う電極板の短絡を防止できる。

しかしながら、熱プレスにより段差部を形成する場合、熱プレスの条件が不適切であると、熱プレスによって押圧された樹脂が横にはみ出して段差部の近傍に突起を形成する虞がある。この場合、突起の分だけ段差部が高くなってしまうので、段差部の高さを高精度に制御できない。

本発明の一側面は、段差部の高さを高精度に制御できる蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、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枠体が前記積層方向に積層された第１シール部を有し、前記枠体は、前記電極板の前記周縁部に接合された第１枠体と、前記第１枠体上に配置された第２枠体とを有し、前記第１枠体の内周端と前記第２枠体の内周端とが前記積層方向に交差する方向において互いに異なる位置にあることによって段差部が形成されており、前記段差部には、前記セパレータが配置される。

この蓄電モジュールによれば、第１枠体及び第２枠体によって段差部が形成されるので、熱プレスを用いずに段差部を形成することができる。そのため、段差部を形成する際に段差部の高さが変動し難いので、段差部の高さを高精度に制御できる。

前記第１枠体の前記内周端が、前記第２枠体の前記内周端よりも内側に配置されてもよい。この場合、枠体が電極板の周縁部に接合された状態において、セパレータを第１枠体上に載置する際に障害物がないので、セパレータを段差部に容易に配置することができる。

前記複数のバイポーラ電極と前記樹脂部との間に内部空間が形成されており、前記第２枠体には、前記積層方向に交差する方向に前記第２枠体を貫通し、前記内部空間と連通する開口が形成されてもよい。この場合、第２枠体の開口に、内部空間の圧力に応じて動作する圧力調整弁を接続することができる。圧力調整弁を用いると、内部空間の圧力が所定の値以上となった場合に圧力調整弁が開いて、内部空間のガスを蓄電モジュールの外部に放出することができる。

前記第１枠体は、熱可塑性エラストマーからなってもよい。この場合、電極板の周縁部と第１枠体との間のシール性が向上する。

前記第２枠体のヤング率は、前記第１枠体のヤング率よりも大きくてもよい。この場合、第２枠体のハンドリング性が向上する。

前記樹脂部は、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た第２シール部を有し、前記第２シール部を構成する材料は、前記第２枠体を構成する材料と同じであってもよい。この場合、樹脂部を構成する材料の種類を少なくすることができる。

前記第１枠体の線膨張係数は、前記第２枠体の線膨張係数よりも小さくてもよい。第１枠体の線膨張係数を小さくすると、電極板と第１枠体との間で線膨張係数の差を小さくできる。その結果、第１枠体の反りを低減することができる。

前記第１枠体は、樹脂部材と、前記樹脂部材の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する部材とを有してもよい。これにより、第１枠体の線膨張係数を第２枠体の線膨張係数よりも小さくできる。前記樹脂部材の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する前記部材は不織布であってもよい。

前記第１枠体を構成する樹脂材料のうち最大の質量百分率を有する樹脂材料が、前記第２枠体を構成する樹脂材料のうち最大の質量百分率を有する樹脂材料と同じであってもよい。この場合、第１枠体の母材と第２枠体の母材が同じになる。なお、質量百分率は、第１枠体又は第２枠体を構成する樹脂材料全体の質量を基準（１００質量％）として算出される。

本発明の一側面に係る蓄電モジュールの製造方法は、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の製造方法であって、前記バイポーラ電極と、前記電極板の周縁部に接合された第１枠体と、前記第１枠体上に配置された第２枠体と、前記セパレータとを有する電極ユニットを準備する工程と、前記複数のバイポーラ電極が前記セパレータを介して積層されるように、前記電極ユニットを積層する工程と、隣り合う前記第１枠体間をシールする工程と、を含み、前記電極ユニットを準備する工程では、前記第１枠体の内周端と前記第２枠体の内周端とが前記電極板の厚み方向に交差する方向において互いに異なる位置にあることによって段差部が形成されており、前記段差部には、前記セパレータが配置される。

この蓄電モジュールの製造方法によれば、第１枠体及び第２枠体によって段差部が形成されるので、熱プレスを用いずに段差部を形成することができる。そのため、段差部を形成する際に段差部の高さが変動し難いので、段差部の高さを高精度に制御できる。

本発明の一側面によれば、段差部の高さを高精度に制御できる蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法が提供され得る。

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。 実施形態における樹脂部の周辺構造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に示される第１実施形態に対応する図である。 実施形態に係る蓄電モジュールの製造方法の各工程を示す断面図である。 実施形態に係る蓄電モジュールの製造方法の一工程を示す断面図である。 第１変形例に係る蓄電モジュールの一部を示す断面図である。 第２変形例に係る蓄電モジュールの一部を示す断面図である。 第３変形例に係る蓄電モジュールの一部を示す断面図である。

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。図面には必要に応じて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Ｖが形成されている。すなわち、内部空間Ｖはバイポーラ電極３２と樹脂部５０との間に形成されている。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。

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や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。

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）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）等が挙げられる。

図３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に示されるように、樹脂部５０の第１シール部５２は、複数の枠体６０が積層方向に積層されたシール部である。各枠体６０は、電極板３４の周縁部３４ａに接合される。

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Ｖ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の周縁部３４ａに接合された第１枠体６１と、第１枠体６１上に配置された第２枠体６２とを有する。第１枠体６１は例えば溶着により周縁部３４ａに接合される。積層方向において、第１枠体６１と第２枠体６２とは交互に配置される。第１枠体６１は、電極板３４の第１面３４ｃに接合され、電極板３４の外周端３４ｅに当接している。電極板３４の外周端３４ｅは、第１面３４ｃと第２面３４ｄとを繋ぐ。第２枠体６２は、第１枠体６１の上面６１ａ（第１面３４ｃに接合されているのとは反対の面）上に配置される。第２枠体６２の下面６２ｂは第１枠体６１の上面６１ａに当接している。第２枠体６２の上面６２ａは、隣の第１枠体６１の下面６１ｂに当接している。第１枠体６１及び第２枠体６２は、例えば部分的な溶着により互いに接続されてもよいが、第１枠体６１と第２枠体６２との間はシールされなくてもよい。これは、第２シール部５４によって内部空間Ｖが気密に保たれるからである。

第１枠体６１の内周端６１ｃと第２枠体６２の内周端６２ｃとが積層方向に交差する方向において互いに異なる位置にあることによって枠体６０には段差部６８が形成されている。段差部６８は、第１枠体６１の内周端６１ｃ及び上面６１ａと第２枠体６２の内周端６２ｃとによって構成される。本実施形態では、第１枠体６１の内周端６１ｃが、第２枠体６２の内周端６２ｃよりも内側に配置されている。よって、第１枠体６１の内周端６１ｃが第１シール部５２の内周端５２ｃ（図２参照）に相当する。第１枠体６１の外周端６１ｄ及び第２枠体６２の外周端６２ｄは、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。

積層方向における段差部６８の高さＨは、第２枠体６２の厚み（上面６２ａと下面６２ｂとの間の距離）になる。段差部６８の高さＨ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。第１枠体６１の上面６１ａには例えばセパレータ４０の周縁部４０ａが当接している。

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Ｖ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。図３において、セパレータ４０は、積層方向から見て電極板３４より小さいが、電極板３４と同じかそれより大きくてもよい。

第１枠体６１の線膨張係数は、第２枠体６２の線膨張係数よりも小さくてもよい。電極板３４の線膨張係数は第１枠体６１の線膨張係数よりも小さいが、第１枠体６１の線膨張係数を小さくすることによって、電極板３４と第１枠体６１との間で線膨張係数の差を小さくできる。その結果、第１枠体６１の反りを低減することができる。例えば、第１枠体５１は、樹脂部材と、樹脂部材の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する部材とを有する。樹脂部材を構成する樹脂材料としては、上述のように、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。樹脂部材の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する部材としては、例えば不織布、金属、セラミック等が挙げられる。第１枠体６１を構成する樹脂材料のうち最大の質量百分率を有する樹脂材料は、第２枠体６２を構成する樹脂材料のうち最大の質量百分率を有する樹脂材料と同じであってもよい。そのような樹脂材料としては、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。この場合、第１枠体６１の母材（樹脂部材）と第２枠体６２の母材（樹脂部材）が同じになる。

第１枠体６１は、熱可塑性エラストマーからなってもよい。この場合、電極板３４の周縁部３４ａと第１枠体６１との間のシール性が向上する。その結果、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が、いわゆるアルカリクリープ現象により、負極側終端電極である電極板と枠体との間を通って電極板の外面側に滲み出ることを抑制できる。熱可塑性エラストマーとしては、例えばポリプロピレン及びＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）の混合物、ポリプロピレン及びスチレンゴムの混合物等が挙げられる。

電極板３４の周縁部３４ａの表面は粗面化されてもよい。例えば、電極板３４の表面全体が粗面化されてもよい。電極板３４の表面は、例えば、電解メッキ処理で複数の突起が形成されることにより、粗面化されている。このように電極板３４が粗面化されている場合、電極板３４と第１枠体６１との接合界面では、熱により流動化された第１枠体６１が粗面化により形成された凹部内に入り込み、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板３４と第１枠体６１との結合力を向上させることができる。突起は、例えば、基端側から先端側に向かって先太りとなる形状を有している。この場合、隣接する突起の間の断面形状はアンダーカット形状となり、アンカー効果が生じ易い。

第２枠体６２のヤング率（曲げ弾性率）は、第１枠体６１のヤング率よりも大きくてもよい。この場合、第２枠体６２のハンドリング性が向上する。その結果、第１枠体６１上に第２枠体６２を容易に載置することができる。第２枠体６２は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、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）、熱可塑性エラストマー等からなってもよい。第２枠体６２が熱可塑性エラストマーからなる場合、第２枠体６２を構成する熱可塑性エラストマーにおける熱可塑性エラストマー全体の質量に対するゴムの質量の比率は、第１枠体６１を構成する熱可塑性エラストマーにおける熱可塑性エラストマー全体の質量に対するゴムの質量の比率よりも小さくてもよい。これにより、第２枠体６２のヤング率を第１枠体６１のヤング率よりも大きくできる。

第１枠体６１及び第２枠体６２はフィルム形状を有しており、第２枠体６２の厚みは第１枠体６１の厚みよりも小さくてもよい。このように第２枠体６２の厚みが薄い場合であっても、第２枠体６２のヤング率を大きくすることによって、第２枠体６２のハンドリング性を向上させることができる。

第２シール部５４を構成する材料は、第２枠体６２を構成する材料に対して相溶性を有してもよく、第２枠体６２を構成する材料と同じであってもよい。材料が同じであると、樹脂部５０を構成する材料の種類を少なくすることができる。第２シール部５４は、高い剛性を得るために、例えば変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）からなる。この場合、第２枠体６２もまた変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）からなっていると、樹脂部５０を構成する材料の種類を少なくすることができる。

図４に示されるように、第１枠体６１及び第２枠体６２はリング状である。第２枠体６２には、積層方向に交差する方向に第２枠体６２を貫通し、内部空間Ｖ（図２参照）と連通する開口６２ｈが形成され得る。開口６２ｈは、第２シール部５４に形成された開口５４ｈと連通している。開口５４ｈには圧力調整弁７０が嵌合されている。その結果、圧力調整弁７０は、開口６２ｈと接続される。圧力調整弁７０を用いると、内部空間Ｖの圧力が所定の値以上となった場合に圧力調整弁７０が開いて、内部空間Ｖのガスを蓄電モジュール１２の外部に放出することができる。

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。

以上説明したように、蓄電モジュール１２によれば、第１枠体６１及び第２枠体６２によって段差部６８が形成されるので、熱プレスを用いずに段差部６８を形成することができる。そのため、段差部６８を形成する際に段差部６８の高さＨが変動し難いので、段差部６８の高さＨを高精度に制御できる。その結果、隣り合う電極板３４間の距離を高精度に制御できる。

また、第１枠体６１の内周端６１ｃが第２枠体６２の内周端６２ｃよりも内側に配置されているので、枠体６０が電極板３４の周縁部３４ａに接合された状態において、セパレータ４０を第１枠体６１上に載置する際に障害物がない。そのため、セパレータ４０を段差部６８に容易に配置することができる。

次に、図５及び図６を参照して、実施形態に係る蓄電モジュールの製造方法について説明する。この方法により、上述の蓄電モジュール１２を製造することができる。

（準備工程）
まず、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されるように、バイポーラ電極３２と、電極板３４の周縁部３４ａに接合された第１枠体６１と、第１枠体６１上に配置された第２枠体６２と、セパレータ４０とを有する電極ユニットＵを準備する。第１枠体６１の内周端６１ｃと第２枠体６２の内周端６２ｃとが電極板３４の厚み方向（積層方向）に交差する方向において互いに異なる位置にあることによって段差部６８が形成されている。段差部６８には、セパレータ４０が配置される。

電極ユニットＵは例えば以下のように準備される。まず、図５（ａ）に示されるように、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、図５（ａ）に示されるように、電極板３４の周縁部３４ａに第１枠体６１を接合する。第１枠体６１は、例えば電極板３４の第２面３４ｄに熱板を押し付けて熱プレスすることによって、電極板３４の第１面３４ｃに溶着される。これにより、第１枠体６１と電極板３４の周縁部３４ａとの間がシールされる。次に、図５（ｂ）に示されるように、第１枠体６１上に第２枠体６２を載置する。これにより、段差部６８が形成される。第２枠体６２は、部分的に第１枠体６１に溶着されるが、第１枠体６１と第２枠体６２との間はシールされていない。第２枠体６２が第１枠体６１に固定されることによって、第２枠体６２が第１枠体６１に対して位置ずれすることが抑制される。次に、図５（ｃ）に示されるように、セパレータ４０を段差部６８に配置する。

第２枠体６２を第１枠体６１上に載置した後、第１枠体６１を電極板３４の周縁部３４ａに接合してもよい。この場合、第１枠体６１を電極板３４の周縁部３４ａに接合する前に段差部６８が形成される。

（積層工程）
次に、図６に示されるように、複数のバイポーラ電極３２がセパレータ４０を介して積層されるように、電極ユニットＵを積層する。これにより、１つの電極ユニットＵの第２枠体６２上に隣の電極ユニットＵの第１枠体６１が載置される。積層方向において交互に積層された第１枠体６１及び第２枠体６２は、第１シール部５２を構成する。

（シール工程）
次に、図３に示されるように、隣り合う第１枠体６１間をシールする。本実施形態では、第１シール部５２の外周端５２ｄの外側に第２シール部５４を形成する。第２シール部５４は、第１枠体６１に接合され、隣り合う第１枠体６１間をシールする。第２シール部５４は、第２枠体６２にも接合されるが、第２枠体６２に接合されなくてもよい。第２シール部５４は、例えば射出成形等により形成される。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。第２シール部５４は、例えば筒状の樹脂部材を第１シール部５２の外周端５２ｄに溶着することによって形成されてもよい。溶着では、例えば第１シール部５２と第２シール部５４との間に熱板を挟んで第１シール部５２及び第２シール部５４を加熱した後、熱板を抜いて第１シール部５２と第２シール部５４とが溶着される。

（注液及び封止工程）
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。

上述の蓄電モジュール１２の製造方法によれば、第１枠体６１及び第２枠体６２によって段差部６８が形成されるので、熱プレスを用いずに段差部６８を形成することができる。そのため、段差部６８を形成する際に段差部６８の高さＨが変動し難いので、段差部６８の高さＨを高精度に制御できる。

図７は、第１変形例に係る蓄電モジュールの一部を示す断面図である。図７に示される蓄電モジュール１２Ａは、第１枠体６１と電極板３４の外周端３４ｅと第２枠体６２の上面６２ａとの間に空隙Ｖ１が形成されていること以外は、図３に示される蓄電モジュール１２と同じ構成を備える。蓄電モジュール１２Ａでは、第１枠体６１は電極板３４の第１面３４ｃに接合されているが、電極板３４の外周端３４ｅに当接していない。第１枠体６１の下面６１ｂは第２枠体６２の上面６２ａに当接しているが、当接しなくてもよい。第１枠体６１が例えば熱溶着によって電極板３４の周縁部３４ａに接合される際に、第１枠体６１を構成する樹脂材料は溶けて下方に垂れる。その結果、第１枠体６１は下方に突出する突起６１ｐを有する。

図８は、第２変形例に係る蓄電モジュールの一部を示す断面図である。図８に示される蓄電モジュール１２Ｂは、第１枠体６１及び第２枠体６２に代えて第１枠体１６１及び第２枠体１６２を備えること以外は、図３に示される蓄電モジュール１２と同じ構成を備える。第１枠体１６１及び第２枠体１６２は枠体１６０を構成している。蓄電モジュール１２Ｂでは、第１枠体１６１の内周端１６１ｃが、第２枠体１６２の内周端１６２ｃよりも外側に配置される。よって、第２枠体１６２の内周端１６２ｃが第１シール部５２の内周端５２ｃ（図２参照）に相当する。第１枠体１６１及び第２枠体１６２によって、枠体１６０には段差部１６８が形成されている。段差部１６８は、第１枠体１６１の内周端１６１ｃ及び第２枠体１６２の下面１６２ｂと第２枠体１６２の内周端１６２ｃとによって構成される。段差部１６８には、セパレータ４０が配置される。

積層方向における段差部１６８の高さＨ１は、電極板３４の第１面３４ｃから第２枠体１６２の下面１６２ｂまでの距離になる。段差部１６８の高さＨ１は、セパレータ４０の厚みよりも大きい。段差部１６８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１６０に形成された段差部１６８は、枠体１６０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。第２枠体１６２の下面１６２ｂには例えばセパレータ４０の周縁部４０ａが当接している。

蓄電モジュール１２Ｂでは、電極板３４の周縁部３４ａに枠体１６０が接合された状態において、セパレータ４０の外周端４０ｄは電極板３４と第２枠体１６２との間に挿入される。

図９は、第３変形例に係る蓄電モジュールの一部を示す断面図である。図９に示される蓄電モジュール１２Ｃは、第２シール部５４に代えて第２シール部１５４を備えること以外は、図３に示される蓄電モジュール１２と同じ構成を備える。第２シール部１５４は、例えば第１枠体６１の外周端６１ｄ及び第２枠体６２の外周端６２ｄが互いに溶着されることによって形成される。溶着方法としては、例えば熱板溶着、熱風溶着、レーザ溶着等が挙げられる。熱板溶着では、例えば第１枠体６１の外周端６１ｄ及び第２枠体６２の外周端６２ｄに熱板を押し付けることによって、第２シール部１５４が形成される。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。実施形態及び各変形例の構成同士は任意に組み合わされ得る。

１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…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、５０…樹脂部、５２…第１シール部、６０，１６０…枠体、６１，１６１…第１枠体、６１ｃ，１６１ｃ…内周端、６２，１６２…第２枠体、６２ｃ，１６２ｃ…内周端、６２ｈ…開口、６８，１６８…段差部、Ｕ…電極ユニット、Ｖ…内部空間。

Claims (10)

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枠体が前記積層方向に積層された第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た第２シール部とを有し、
   前記枠体は、前記電極板の前記周縁部に接合された第１枠体と、前記第１枠体上に配置された第２枠体とを有し、
   前記第２シール部は、前記第１枠体に接合され、隣り合う前記第１枠体間をシールしており、
   前記第１枠体の内周端と前記第２枠体の内周端とが前記積層方向に交差する方向において互いに異なる位置にあることによって段差部が形成されており、
   前記第１枠体の前記内周端が、前記第２枠体の前記内周端よりも内側に配置されており、
   前記段差部には、前記セパレータが配置される、蓄電モジュール。
2. 前記第１枠体と前記第２枠体とが、部分的に溶着されている、請求項１に記載の蓄電モジュール。
3. 前記複数のバイポーラ電極と前記樹脂部との間に内部空間が形成されており、
   前記第２枠体には、前記積層方向に交差する方向に前記第２枠体を貫通し、前記内部空間と連通する開口が形成されている、請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。
4. 前記第１枠体は、熱可塑性エラストマーからなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
5. 前記第２枠体のヤング率は、前記第１枠体のヤング率よりも大きい、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
6. 前記第２シール部は、前記第２枠体を構成する材料と同じ材料を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
7. 前記第１枠体の線膨張係数は、前記第２枠体の線膨張係数よりも小さい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
8. 前記第１枠体は、樹脂部材と、前記樹脂部材の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する部材とを有する、請求項７に記載の蓄電モジュール。
9. 前記樹脂部材の線膨張係数よりも小さい線膨張係数を有する前記部材は不織布である、請求項８に記載の蓄電モジュール。
10. 前記第１枠体を構成する樹脂材料のうち最大の質量百分率を有する樹脂材料が、前記第２枠体を構成する樹脂材料のうち最大の質量百分率を有する樹脂材料と同じである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。

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