JP6988524B2 - バイポーラ電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、バイポーラ電池の製造方法に関する。

バイポーラ電池の製造方法としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載のバイポーラ電池は、集電体の一方面に正極層が設けられ、集電体の他方面に負極層が設けられたバイポーラ電極を、電解質層を介して複数枚積層した構造の電極積層体と、この電極積層体の外部を被覆する樹脂群とを備えている。このようなバイポーラ電池を製造するときは、電極積層体を型枠内にセットした状態で、樹脂群を構成する樹脂材料を電極積層体の周囲に流し込んで固化させることにより、電極積層体の封止を行う。

特開２００５−５１６３号公報

上記のようなバイポーラ電池においては、電解液の漏れ等を防止するために、隣り合うバイポーラ電極間に形成された内部空間を気密に確保することが求められている。このため、上記従来技術のように隣り合うバイポーラ電極間を樹脂材料によりシールする場合には、電極積層体の周囲に樹脂シールを精度良く形成する必要がある。

本発明の目的は、電極積層体の周囲に樹脂シールを精度良く形成することができるバイポーラ電池の製造方法を提供することである。

本発明の一態様は、複数のバイポーラ電極がセパレータを介して積層されてなる電極積層体と、複数のバイポーラ電極の集電体の周縁部にそれぞれ接合された複数の第１樹脂シールと、複数の第１樹脂シールを取り囲むように配置され、第１樹脂シールの内側に張り出して複数の第１樹脂シールを積層方向に挟むオーバーハング部を有する第２樹脂シールとを備えたバイポーラ電池の製造方法であって、電極積層体及び複数の第１樹脂シールを有する電池構造体を作製する工程と、金型を用いて第２樹脂シールを射出成形する工程と、を含み、第２樹脂シールを射出成形する工程は、金型により電池構造体の周縁部を押さえて積層方向に拘束した状態で、電池構造体の側面に臨む空間を含む第１キャビティ部に対して射出成形を行う第１射出成形工程と、第１射出成形工程を実施した後、電池構造体の両端面に臨む空間を含む第２キャビティ部に対して射出成形を行ってオーバーハング部を形成する第２射出成形工程と、を含むことを特徴とする。

このようなバイポーラ電池の製造方法においては、金型により電池構造体の周縁部を押さえて積層方向に拘束した状態で、電池構造体の側面に臨む空間を含む第１キャビティ部に対して射出成形を行った後、電池構造体の両端面に臨む空間を含む第２キャビティ部に対して射出成形を行ってオーバーハング部を形成することにより、第２樹脂シールが成形される。このように金型により電池構造体の周縁部を押さえて積層方向に拘束した状態で、第１キャビティ部に対して射出成形を行うことにより、１回だけの射出成形によって第２樹脂シールを成形する場合に比べて、電池構造体の最外層の第１樹脂シールの捲れ上がりが発生しにくい。その後、第２キャビティ部に対して射出成形を行う際には、電池構造体の側面に第２樹脂シールの一部が接合されているため、電池構造体の最外層の第１樹脂シールの捲れ上がりが発生しにくい。従って、第２樹脂シールが成形された後には、第１樹脂シール及び第２樹脂シールにより電極積層体の内部空間が気密に確保される。これにより、電極積層体の周囲に第１樹脂シール及び第２樹脂シールを精度良く形成することができる。

金型は、下金型と、上金型と、下金型と上金型との間に配置され、第２キャビティ部に対応する形状である入れ子と、を有し、第１射出成形工程では、下金型と上金型との間に入れ子を配置した状態で、第１キャビティ部に対して射出成形を行い、第２射出成形工程では、下金型と上金型との間から入れ子を抜いた状態で、第２キャビティ部に対して射出成形を行ってもよい。この場合には、第１射出成形工程を実施するときと第２射出成形工程を実施するときとで、同じ下金型及び上金型が使用されるため、金型のコストを抑えることができる。

第１キャビティ部は、電池構造体の側面に臨む空間であり、第１射出成形工程では、金型により電池構造体の周縁部を全周にわたって押さえて積層方向に拘束した状態で、第１キャビティ部に対して射出成形を行ってもよい。この場合には、第１射出成形工程の実施時に、電池構造体の最外層の第１樹脂シールが捲れ上がることが確実に防止される。また、金型の構造を簡単化することができる。

第１キャビティ部は、電池構造体の側面に臨む空間と、電池構造体の両端面に臨む空間の一部と、を含み、第１射出成形工程では、金型により電池構造体の周縁部の一部を押さえて積層方向に拘束した状態で、第１キャビティ部に対して射出成形を行ってもよい。この場合には、第２射出成形工程の実施時に、第２樹脂シールのオーバーハング部の一部により電池構造体の周縁部の一部が押さえられるため、電池構造体の最外層の第１樹脂シールの捲れ上がりが一層発生しにくくなる。

第２キャビティ部は、電池構造体の一方の端面に臨む第１空間と、電池構造体の他方の端面に臨む第２空間と、第１空間と第２空間とをつなぐ第３空間と、を含んでもよい。この場合には、第２キャビティ部を２つ以上に分離して形成しなくて済むため、第２射出成形工程の実施時に使用される金型における樹脂通路としては１つだけあればよい。従って、金型の構造を簡単化することができる。

本発明によれば、電極積層体の周囲に樹脂シールを精度良く形成することができる。

本発明の一実施形態に係るバイポーラ電池の製造方法により製造されたバイポーラ電池を備えた蓄電装置を示す概略断面図である。 図１に示されたバイポーラ電池の概略断面図である。 図２に示されたバイポーラ電池を製造する工程の手順を示すフローチャートである。 １回目の射出成形工程及び２回目の射出成形工程によって二次樹脂シールを射出成形する様子を示す断面図である。 図４（ａ）に示された１回目の射出成形工程により得られた中間体を示す斜視図である。 比較例として、１回の射出成形工程によって二次樹脂シールを射出成形する様子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係るバイポーラ電池の製造方法として、１回目の射出成形工程及び２回目の射出成形工程の変形例によって二次樹脂シールを射出成形する様子を示す断面図である。 本発明の更に他の実施形態に係るバイポーラ電池の製造方法として、１回目の射出成形工程及び２回目の射出成形工程の別の変形例によって二次樹脂シールを射出成形する様子を示す断面図である。 図８（ａ）に示された１回目の射出成形工程により得られた中間体を示す斜視図である。 １回目の射出成形工程及び２回目の射出成形工程の更に別の変形例によって二次樹脂シールを射出成形する様子を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るバイポーラ電池の製造方法により製造されたバイポーラ電池を備えた蓄電装置を示す概略断面図である。図１において、蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車または電気自動車等の車両のバッテリとして使用される。蓄電装置１は、複数（ここでは３つ）の蓄電モジュールとしてのバイポーラ電池２を備えている。バイポーラ電池２は、例えばニッケル水素二次電池である。

複数のバイポーラ電池２は、金属製の導電板３を介して積層されている。導電板３は、積層方向（Ｚ軸方向）の両端に位置するバイポーラ電池２の外側にも配置されている。バイポーラ電池２及び導電板３は、例えば積層方向から見て矩形状（平面視矩形状）を有している。導電板３は、隣り合うバイポーラ電池２と電気的に接続されている。これにより、複数のバイポーラ電池２が積層方向に直列接続されている。バイポーラ電池２については、後で詳述する。

積層方向の一端（ここでは下端）に位置する導電板３には、正極端子４が接続されている。積層方向の他端（ここでは上端）に位置する導電板３には、負極端子５が接続されている。正極端子４及び負極端子５は、積層方向に垂直な方向（Ｘ軸方向）に延在している。このような正極端子４及び負極端子５を設けることにより、蓄電装置１の充放電を実施することができる。

導電板３は、バイポーラ電池２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３には、バイポーラ電池２の積層方向と正極端子４及び負極端子５の延在方向とに垂直な方向（Ｙ軸方向）に延在した複数の空隙３ａが設けられている。これらの空隙３ａを空気等の冷媒が通過することにより、バイポーラ電池２からの熱を効率的に外部に放出することができる。

また、蓄電装置１は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に拘束する拘束ユニット６を備えている。拘束ユニット６は、バイポーラ電池２及び導電板３を積層方向に挟む１対の拘束プレート７と、これらの拘束プレート７同士を締結する複数組のボルト８及びナット９とを有している。

拘束プレート７は、鉄等の金属で形成されている。各拘束プレート７と導電板３との間には、樹脂フィルム等の絶縁フィルム１０がそれぞれ配置されている。拘束プレート７及び絶縁フィルム１０は、例えば平面視矩形状を有している。ボルト８の軸部８ａが各拘束プレート７に設けられた挿通孔７ａを挿通した状態で、軸部８ａの先端部にナット９が螺合することで、バイポーラ電池２、導電板３及び絶縁フィルム１０に積層方向の拘束荷重が付与される。

図２は、バイポーラ電池２の概略断面図である。図２において、バイポーラ電池２は、複数のセル（例えば２４セル）が積層された構造（複数セル構造）を有している。バイポーラ電池２は、複数のバイポーラ電極１１がセパレータ１２を介して積層されてなる電極積層体１３と、この電極積層体１３を取り囲む枠体１４とを備えている。

バイポーラ電極１１及びセパレータ１２は、例えば平面視矩形状を有している。セパレータ１２は、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１１の間に配置されている。バイポーラ電極１１は、集電体であるニッケル箔１５と、このニッケル箔１５の上面１５ａ（一方面）に形成された正極１６と、ニッケル箔１５の下面１５ｂ（他方面）に形成された負極１７とを有している。

バイポーラ電極１１の正極１６は、セパレータ１２を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極１１の負極１７と対向している。バイポーラ電極１１の負極１７は、セパレータ１２を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極１１の正極１６と対向している。

電極積層体１３の最下層には、正極側終端電極１８が配置されている。正極側終端電極１８は、ニッケル箔１５と、このニッケル箔１５の上面１５ａに形成された正極１６とを有している。電極積層体１３の最上層には、負極側終端電極１９が配置されている。負極側終端電極１９は、ニッケル箔１５と、このニッケル箔１５の下面１５ｂに形成された負極１７とを有している。正極側終端電極１８の正極１６は、セパレータ１２を挟んで最下層のバイポーラ電極１１の負極１７と対向している。負極側終端電極１９の負極１７は、セパレータ１２を挟んで最上層のバイポーラ電極１１の正極１６と対向している。正極側終端電極１８及び負極側終端電極１９のニッケル箔１５は、積層方向に隣り合う導電板３（図１参照）に接続されている。

正極１６は、ニッケル箔１５の一方面に正極活物質を塗工することにより形成されている。正極活物質としては、例えばコバルト（Ｃｏ）酸化物コートが施された水酸化ニッケルが用いられる。負極１７は、ニッケル箔１５の他方面に負極活物質を塗工することにより形成されている。負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が用いられる。ニッケル箔１５の周縁部は、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。

セパレータ１２は、正極１６と負極１７との間に配置され、正極１６と負極１７とを隔離する。セパレータ１２は、積層方向から見てニッケル箔１５よりも小さく且つ正極１６及び負極１７よりも大きい。セパレータ１２は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１２は、ポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、もしくはＰＥ、ＰＰ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはメチルセルロース等からなる不織布または織布等で形成されている。また、セパレータ１２は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されていてもよい。

枠体１４は、電極積層体１３を取り囲むように配置され、各バイポーラ電極１１のニッケル箔１５の周縁部をそれぞれ保持する複数の一次樹脂シール２０（第１樹脂シール）と、これらの一次樹脂シール２０を取り囲むように配置された二次樹脂シール２１（第２樹脂シール）とを有している。

各一次樹脂シール２０は、積層方向に沿ってニッケル箔１５毎に配置されている。一次樹脂シール２０は、枠状を有している。一次樹脂シール２０は、ニッケル箔１５の周縁部に溶着されている。

積層方向に隣り合うニッケル箔１５間には、ニッケル箔１５、正極１６、負極１７及び一次樹脂シール２０によって画成された内部空間Ｖが設けられている。セパレータ１２内を含む内部空間Ｖには、アルカリ性の電解液が注入されている。アルカリ性の電解液としては、例えば水酸化カリウム水溶液等を含むアルカリ溶液が用いられている。一次樹脂シール２０は、内部空間Ｖを封止する。バイポーラ電池２における１つのセルは、２つのニッケル箔１５、正極１６、負極１７、セパレータ１２及び一次樹脂シール２０により構成され、内部空間Ｖを有している。

二次樹脂シール２１は、角筒状の本体部２２と、この本体部２２の両端部（下端部及び上端部）から一次樹脂シール２０の内側に張り出した上下１対の矩形環状のオーバーハング部２３とを有している。これらのオーバーハング部２３は、複数の一次樹脂シール２０を積層方向に挟んでいる。二次樹脂シール２１にオーバーハング部２３を設けることにより、バイポーラ電池２の充放電の繰り返しによるバイポーラ電池２の膨れ上がりを抑えることができる。

二次樹脂シール２１は、射出成形（後述）により形成されている。二次樹脂シール２１は、各一次樹脂シール２０に接合されている。二次樹脂シール２１は、内部空間Ｖを更に封止する。

一次樹脂シール２０及び二次樹脂シール２１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）または変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等で形成されている。

電極積層体１３及び複数の一次樹脂シール２０は、電池構造体２４を構成している。電池構造体２４は、バイポーラ電極１１及び一次樹脂シール２０からなる電極ユニット２５がセパレータ１２を介して複数積層されてなる構造を有している。電池構造体２４の最下部には、正極側終端電極１８及び一次樹脂シール２０からなる電極ユニット２６が配置されている。電池構造体２４の最上部には、負極側終端電極１９及び一次樹脂シール２０からなる電極ユニット２７が配置されている。電池構造体２４における側面２４ａの全面、下端面２４ｂの周縁部及び上端面２４ｃの周縁部には、二次樹脂シール２１が接合されている。

図３は、以上のようなバイポーラ電池２を製造する工程の手順を示すフローチャートである。図３において、まず複数のバイポーラ電極１１を作製する（工程Ｓ１０１）。なお、工程Ｓ１０１では、バイポーラ電極１１の他に、正極側終端電極１８及び負極側終端電極１９も作製される。

また、複数の一次樹脂シール２０を作製する（工程Ｓ１０２）。そして、バイポーラ電極１１のニッケル箔１５の周縁部に一次樹脂シール２０を溶着することにより、複数の電極ユニット２５を作製する（工程Ｓ１０３）。なお、工程Ｓ１０３では、電極ユニット２５の他に、電極ユニット２６，２７も作製される。

次いで、複数の電極ユニット２５及び電極ユニット２６，２７をセパレータ１２を介して積層することにより、電池構造体２４を作製する（工程Ｓ１０４）。工程Ｓ１０１〜Ｓ１０４は、電極積層体１３及び複数の一次樹脂シール２０を有する電池構造体２４を作製する工程である。

その後、図４に示されるように、金型２８，２９を用いて二次樹脂シール２１を射出成形する（工程Ｓ１０５）。なお、図４では、電池構造体２４及び二次樹脂シール２１が簡略化して示されている。

工程Ｓ１０５では、まず図４（ａ）に示されるような金型２８を用いて、１回目の射出成形工程（第１射出成形工程）を実施する。１回目の射出成形工程は、二次樹脂シール２１の本体部２２の内側部分を射出成形する工程である。

金型２８は、下金型３０と上金型３１とを有している。下金型３０には、電池構造体２４が収容される収容用凹部３２が設けられている。収容用凹部３２は、金型２８の上下方向Ｈに垂直に切った断面で矩形状を有している。電池構造体２４が収容用凹部３２に収容された状態において、電池構造体２４の側面２４ａに臨む空間、つまり電池構造体２４の側面２４ａと収容用凹部３２の側面３２ａとの間の空間は、樹脂が充填されるキャビティ部３３（第１キャビティ部）を構成している。

１回目の射出成形工程を実施するときは、まず電池構造体２４がセットされた下金型３０と上金型３１とを閉じることで、電池構造体２４を積層方向に拘束する。これにより、下金型３０及び上金型３１によって電池構造体２４の周縁部が全周にわたって押さえられて積層方向に拘束された状態となる。

そして、その状態で、下金型３０もしくは上金型３１に設けられた樹脂通路（図示せず）から樹脂をキャビティ部３３に充填して射出成形を行う。これにより、二次樹脂シール２１の本体部２２の内側部分が形成される。その結果、図５に示されるように、電池構造体２４の側面２４ａ全体に二次樹脂シール２１の本体部２２の一部が接合された中間体３４が得られる。その後、下金型３０と上金型３１とを開き、中間体３４を取り出す。

１回目の射出成形工程を実施した後、図４（ｂ）に示されるような金型２９を用いて、２回目の射出成形工程（第２射出成形工程）を実施する。２回目の射出成形工程は、二次樹脂シール２１の本体部２２の外側部分とオーバーハング部２３とを射出成形する工程である。

金型２９は、下金型３５と上金型３６とを有している。下金型３５には、中間体３４が収容される収容用凹部３７が設けられている。収容用凹部３７は、金型２９の上下方向Ｈに垂直に切った断面で矩形状を有している。収容用凹部３７の周縁部には、金型２９の上下方向Ｈに垂直に切った断面で矩形環状の段差部３８が設けられている。上金型３６には、段差部３８に対応して矩形環状の溝部３９が設けられている。

中間体３４が収容用凹部３７に収容された状態において、電池構造体２４の下端面２４ｂ（一方の端面）に臨む空間４０ａ（第１空間）、電池構造体２４の上端面２４ｃ（他方の端面）に臨む空間４０ｂ（第２空間）及び空間４０ａ，４０ｂをつなぐ空間４０ｃ（第３空間）は、樹脂が充填されるキャビティ部４１（第２キャビティ部）を構成している。このため、キャビティ部４１は、金型２９の上下方向Ｈに平行に切った断面でＵ字状を有している。電池構造体２４の下端面２４ｂに臨む空間４０ａは、段差部３８の空間である。電池構造体２４の上端面２４ｃに臨む空間４０ｂは、溝部３９の空間である。空間４０ａ，４０ｂをつなぐ空間４０ｃは、中間体３４の側面３４ａに臨む空間、つまり中間体３４の側面３４ａと収容用凹部３７の側面３７ａとの間の空間である。

２回目の射出成形工程を実施するときは、中間体３４がセットされた下金型３５と上金型３６とを閉じた状態で、下金型３５もしくは上金型３６に設けられた樹脂通路（図示せず）から樹脂をキャビティ部４１に充填して射出成形を行う。これにより、二次樹脂シール２１の本体部２２の外側部分及び上下１対のオーバーハング部２３が形成される。そして、下金型３５と上金型３６とを開き、電池構造体２４に二次樹脂シール２１が接合された最終成形品を取り出す。

以上のような工程Ｓ１０５が終了した後、枠体１４に設けられた注液口（図示せず）から電極積層体１３の内部空間Ｖに電解液を注入する。その後、注液口を封止する。以上により、完成したバイポーラ電池２が得られる。

図６は、比較例として、１回の射出成形工程によって二次樹脂シールを射出成形する様子を示す断面図である。図６において、本比較例では、金型１００を用いて二次樹脂シール２１を射出成形する。

金型１００は、下金型１０１と上金型１０２とを有している。下金型１０１には、電池構造体２４が収容される収容用凹部１０３が設けられている。また、収容用凹部１０３の周縁部には、段差部１０４が設けられている。上金型１０２には、段差部１０４に対応した溝部１０５が設けられている。電池構造体２４が収容用凹部１０３に収容された状態において、電池構造体２４の側面２４ａに臨む空間１０６ａ、電池構造体２４の下端面２４ｂに臨む空間１０６ｂ及び電池構造体２４の上端面２４ｃに臨む空間１０６ｃは、樹脂が充填されるキャビティ部１０７を構成している。

電池構造体２４がセットされた下金型１０１と上金型１０２とを閉じた状態で、樹脂をキャビティ部１０７に充填して射出成形を行うことにより、二次樹脂シール２１の本体部２２及びオーバーハング部２３が一度に形成される。

このように１回の射出成形により二次樹脂シール２１を形成する場合には、電池構造体２４の最外層の一次樹脂シール２０の捲れ上がりが発生する。このため、一次樹脂シール２０及び二次樹脂シール２１に隙間が生じやすくなり、電極積層体１３の内部空間Ｖを気密に保つことが困難になる。そのような不具合を解決するためには、積層方向に隣り合う一次樹脂シール２０同士を事前に溶着する必要がある。しかし、その場合には、バイポーラ電池２のモジュール化工数の増加につながる。

本実施形態においては、金型２８により電池構造体２４の周縁部を押さえて積層方向に拘束した状態で、電池構造体２４の側面２４ａに臨む空間であるキャビティ部３３に対して射出成形を行った後、電池構造体２４の両端面（下端面２４ｂ及び上端面２４ｃ）に臨む空間４０ａ，４０ｂを含むキャビティ部４１に対して射出成形を行ってオーバーハング部２３を形成することにより、二次樹脂シール２１が成形される。このように金型２８により電池構造体２４の周縁部を押さえて積層方向に拘束した状態で、キャビティ部３３に対して射出成形を行うことにより、比較例のように１回だけの射出成形によって二次樹脂シール２１を成形する場合に比べて、電池構造体２４の最外層の一次樹脂シール２０の捲れ上がりが発生しにくい。その後、キャビティ部４１に対して射出成形を行う際には、電池構造体２４の側面２４ａに二次樹脂シール２１の一部が接合されているため、電池構造体２４の最外層の一次樹脂シール２０の捲れ上がりが発生しにくい。従って、二次樹脂シール２１が成形された後には、一次樹脂シール２０及び二次樹脂シール２１により電極積層体１３の内部空間Ｖが気密に確保される。これにより、電極積層体１３の周囲に一次樹脂シール２０及び二次樹脂シール２１を精度良く形成することができる。その結果、積層方向に隣り合う一次樹脂シール２０同士を事前に溶着する工程が不要となるため、バイポーラ電池２のモジュール化工数を削減することが可能となる。

また、本実施形態では、１回目の射出成形工程の実施時には、金型２８により電池構造体２４の周縁部を全周にわたって押さえて積層方向に拘束した状態で、キャビティ部３３に対して射出成形を行うので、電池構造体２４の最外層の一次樹脂シール２０が捲れ上がることが確実に防止される。また、金型２８の構造を簡単化することができる。

また、本実施形態では、キャビティ部４１は、電池構造体２４の下端面２４ｂに臨む空間４０ａと、電池構造体２４の上端面２４ｃに臨む空間４０ｂと、空間４０ａ，４０ｂをつなぐ空間４０ｃとを含んでいる。よって、キャビティ部４１を２つ以上に分離して形成しなくて済むため、２回目の射出成形工程の実施時に使用される金型２９における樹脂通路としては１つだけあればよい。従って、金型２９の構造を簡単化することができる。

図７は、本発明の他の実施形態に係るバイポーラ電池の製造方法として、１回目の射出成形工程及び２回目の射出成形工程の変形例によって二次樹脂シールを射出成形する様子を示す断面図である。図７において、本実施形態で使用される金型５０は、上記の下金型３５及び上金型３６と、下金型３５と上金型３６との間に配置される入れ子５１とを有している。入れ子５１は、上記のキャビティ部４１（図７（ｂ）参照）に対応する形状を有している。

１回目の射出成形工程を実施するときは、図７（ａ）に示されるように、下金型３５と上金型３６との間に入れ子５１を配置した状態で、金型５０により電池構造体２４の周縁部を全周にわたって押さえて積層方向に拘束する。その状態で、上述した実施形態と同様に、キャビティ部３３に対して射出成形を行う。

その後、２回目の射出成形工程を実施するときは、図７（ｂ）に示されるように、下金型３５と上金型３６との間から入れ子５１を抜いた状態で、上述した実施形態と同様に、キャビティ部４１に対して射出成形を行う。

このように本実施形態では、１回目の射出成形工程を実施するときと２回目の射出成形工程を実施するときとで、同じ下金型３５及び上金型３６が使用されるため、金型５０のコストを抑えることができる。

図８は、本発明の更に他の実施形態に係るバイポーラ電池の製造方法として１回目の射出成形工程及び２回目の射出成形工程の変形例によって二次樹脂シールを射出成形する様子を示す断面図である。本実施形態では、１回目の射出成形工程の実施時には、図８（ａ）に示されるような金型６０が使用される。

金型６０は、下金型６１と上金型６２とを有している。下金型６１には、電池構造体２４が収容される収容用凹部６３が設けられている。収容用凹部６３の周縁部には、複数の段差部６４が収容用凹部６３の周縁部に沿って間欠的に設けられている。上金型６２には、複数の凹部６５が段差部６４に対応して間欠的に設けられている。

電池構造体２４が収容用凹部６３に収容された状態において、電池構造体２４の側面２４ａに臨む空間６６ａ、電池構造体２４の下端面２４ｂに臨む空間６６ｂの一部及び電池構造体２４の上端面２４ｃに臨む空間６６ｃの一部は、樹脂が充填されるキャビティ部６７（第１キャビティ部）を構成している。空間６６ａは、空間６６ｂ，６６ｃをつないでいる。このため、キャビティ部６７は、金型６０の上下方向Ｈに平行に切った断面でＵ字状を有している。

このような金型６０を用いて１回目の射出成形工程を実施するときは、下金型６１及び上金型６２により電池構造体２４の周縁部を間欠的に押さえて積層方向に拘束した状態で、キャビティ部６７に対して射出成形を行う。これにより、二次樹脂シール２１の本体部２２の内側部分及びオーバーハング部２３の一部が形成される。

その結果、図９に示されるような中間体６８が得られる。中間体６８における電池構造体２４の側面２４ａ全体には、二次樹脂シール２１の本体部２２の一部が接合されている。中間体６８における電池構造体２４の下端面２４ｂ及び上端面２４ｃの周縁部には、二次樹脂シール２１のオーバーハング部２３の一部が間欠的に接合されている。

２回目の射出成形工程は、図４（ｂ）に示された実施形態と同様に、金型２９を用いて実施される。このとき、二次樹脂シール２１のオーバーハング部２３の一部によって電池構造体２４の周縁部が間欠的に押さえられた状態で、キャビティ部４１に対して射出成形が行われる。これにより、二次樹脂シール２１の本体部２２の外側部分及びオーバーハング部２３の残りの部分が形成される。

このような本実施形態では、２回目の射出成形工程の実施時には、二次樹脂シール２１のオーバーハング部２３の一部により電池構造体２４の周縁部の一部が押さえられているため、電池構造体２４の最外層の一次樹脂シール２０の捲れ上がりが一層発生しにくくなる。

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、１回目の射出成形工程を実施するときは、電池構造体２４の側面２４ａに臨む空間を含む第１キャビティ部に対して射出成形を行い、２回目の射出成形工程を実施するときは、電池構造体２４の下端面２４ｂ及び上端面２４ｃに臨む空間と中間体の側面に臨む空間とを含む第２キャビティ部に対して射出成形を行っているが、特にその形態に限られない。

例えば、１回目の射出成形工程を実施するときは、図１０（ａ）に示されるように、下金型７１及び上金型７２を有する金型７３を用いて、電池構造体２４の側面２４ａに臨む空間であるキャビティ部７４（第１キャビティ部）に対して射出成形を行い、２回目の射出成形工程を実施するときは、図１０（ｂ）に示されるように、下金型７５及び上金型７６を有する金型７７を用いて、電池構造体２４の下端面２４ｂ及び上端面２４ｃに臨む空間であるキャビティ部７８（第２キャビティ部）に対して射出成形を行ってもよい。

さらに、上記実施形態では、バイポーラ電池２はニッケル水素二次電池であるが、本発明は、ニッケル水素二次電池以外のバイポーラ電池（例えばリチウムイオン二次電池等）にも適用可能である。

２…バイポーラ電池、１１…バイポーラ電極、１２…セパレータ、１３…電極積層体、１５…ニッケル箔（集電体）、２０…一次樹脂シール（第１樹脂シール）、２１…二次樹脂シール（第２樹脂シール）、２３…オーバーハング部、２４…電池構造体、２４ａ…側面、２４ｂ…下端面、２４ｃ…上端面、２８…金型、２９…金型、３３…キャビティ部（第１キャビティ部）、３５…下金型、３６…上金型、４０ａ…空間（第１空間）、４０ｂ…空間（第２空間）、４０ｃ…空間（第３空間）、４１…キャビティ部（第２キャビティ部）、５０…金型、５１…入れ子、６０…金型、６７…キャビティ部（第１キャビティ部）、７３…金型、７４…キャビティ部（第１キャビティ部）、７７…金型、７８…キャビティ部（第２キャビティ部）。

Claims (5)

1. 複数のバイポーラ電極がセパレータを介して積層されてなる電極積層体と、前記複数のバイポーラ電極の集電体の周縁部にそれぞれ接合された複数の第１樹脂シールと、前記複数の第１樹脂シールを取り囲むように配置され、前記第１樹脂シールの内側に張り出して前記複数の第１樹脂シールを積層方向に挟むオーバーハング部を有する第２樹脂シールとを備えたバイポーラ電池の製造方法であって、
   前記電極積層体及び前記複数の第１樹脂シールを有する電池構造体を作製する工程と、
   金型を用いて前記第２樹脂シールを射出成形する工程と、を含み、
   前記第２樹脂シールを射出成形する工程は、
   前記金型により前記電池構造体の周縁部を押さえて積層方向に拘束した状態で、前記電池構造体の側面に臨む空間を含む第１キャビティ部に対して射出成形を行う第１射出成形工程と、
   前記第１射出成形工程を実施した後、前記電池構造体の両端面に臨む空間を含む第２キャビティ部に対して射出成形を行って前記オーバーハング部を形成する第２射出成形工程と、
   を含むことを特徴とするバイポーラ電池の製造方法。
2. 前記金型は、下金型と、上金型と、前記下金型と前記上金型との間に配置され、前記第２キャビティ部に対応する形状である入れ子と、を有し、
   前記第１射出成形工程では、前記下金型と前記上金型との間に前記入れ子を配置した状態で、前記第１キャビティ部に対して射出成形を行い、
   前記第２射出成形工程では、前記下金型と前記上金型との間から前記入れ子を抜いた状態で、前記第２キャビティ部に対して射出成形を行うことを特徴とする請求項１記載のバイポーラ電池の製造方法。
3. 前記第１キャビティ部は、前記電池構造体の側面に臨む空間であり、
   前記第１射出成形工程では、前記金型により前記電池構造体の周縁部を全周にわたって押さえて積層方向に拘束した状態で、前記第１キャビティ部に対して射出成形を行うことを特徴とする請求項１または２記載のバイポーラ電池の製造方法。
4. 前記第１キャビティ部は、前記電池構造体の側面に臨む空間と、前記電池構造体の両端面に臨む空間の一部と、を含み、
   前記第１射出成形工程では、前記金型により前記電池構造体の周縁部の一部を押さえて積層方向に拘束した状態で、前記第１キャビティ部に対して射出成形を行うことを特徴とする請求項１または２記載のバイポーラ電池の製造方法。
5. 前記第２キャビティ部は、前記電池構造体の一方の端面に臨む第１空間と、前記電池構造体の他方の端面に臨む第２空間と、前記第１空間と前記第２空間とをつなぐ第３空間と、を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載のバイポーラ電池の製造方法。

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