JP7102825B2 - ニッケル水素電池及び蓄電モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ニッケル水素電池及び蓄電モジュールの製造方法に関する。

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を備える蓄電モジュール（バイポーラ電池）が知られている（特許文献１参照）。この蓄電モジュールでは、セパレータと集電体とシール部材とで形成された内部空間の一部の領域に、電解液が封入されている。電解液を含浸したセパレータからなる電解質層を介して、バイポーラ電極が積層されている。蓄電モジュールには、シール部を貫通するチューブが設けられている。チューブの一端は内部空間に臨み、他端は電池の外部空間に臨む。蓄電モジュールを使用している間、内部空間の圧力が上昇すると、このチューブが圧力調整弁として機能する。

特開２０１０－２８７４５１号公報

上述のような蓄電モジュールの内部空間には電解液が存在するため、充放電時に当該電解液からガスが発生することがある。このため、ガスが発生してもすぐに圧力調整弁が作用しないように、内部空間には、電解液が存在しない残空間が設けられている。ところが、蓄電モジュールとしての出力が高くなると、瞬時に多くのガスが発生することがあり、これが原因で圧力調整弁が作用して電解液が漏れ出してしまうおそれがある。したがって、蓄電モジュールの高出力化を図るには制限があった。

本発明は、高出力化を図ることができるニッケル水素電池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。

本発明に係るニッケル水素電池は、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電極板からなるバイポーラ電極がセパレータを介して第一方向に積層された積層体を有する、ニッケル水素電池であって、積層体を収容する収容体と、収容体によって囲まれる内部空間に連通する開口に接続される圧力調整弁と、を備え、内部空間は、水酸化カリウムを含む電解液が存在する第一領域と電解液が存在しない第二領域とを有し、第二領域の気圧は、大気圧よりも低く、かつ電解液の飽和蒸気圧よりも高い。

この構成のニッケル水素電池は、上記内部空間のうち電解液が存在しない第二領域（電解液が存在しない残空間）の気圧が大気圧よりも低い。このため、第二領域にガスを充填させたときの圧力上昇が緩やかになる。言い換えれば、大気圧状態の第二領域に比べ、大気圧よりも低く、かつ電解液の飽和蒸気圧よりも高い第二領域は、一定の圧力に到達するまでに多くのガス量を受け入れることができる。これにより、瞬時に多くのガスが発生したとしても、圧力調整弁が作用するまでの時間が長くなるので、ニッケル水素電池の高出力化を図ることができる。なお、ここでいう圧力調整弁は、内部空間の圧力が解放されれば再び閉弁する構成、内部空間の圧力が解放されても開弁状態のまま閉弁状態に戻らない構成の両方を含む。

本発明に係るニッケル水素電池では、第二領域の容積は、０ｍＬより大きく１０ｍＬ以下であってもよい。このニッケル水素電池の内部空間は、第二領域の容積が０ｍＬより大きく１０ｍＬ以下という非常に狭い空間なので圧力が上昇し易い。このような構成であっても、ニッケル水素電池の高出力化を図ることができる。

圧力調整弁は、内部空間の圧力が０．５ＭＰａ以上１．２ＭＰａ以下の範囲で開弁してもよい。

本発明に係るニッケル水素電池では、第二領域の気圧は、５０ｋＰａ以下としてもよい。これにより、より効率的にニッケル水素電池の高出力化を図ることができる。

本発明に係るニッケル水素電池は、収容体は、電極板の周縁を保持すると共に、積層体における第一方向に直交する側面を覆う枠体であり、圧力調整弁は、互いに隣り合う電極と枠体とによって囲まれる複数の内部空間のそれぞれに連通する開口に接続されてもよい。これにより、積層体における第一方向に直交する側面を覆う枠体に設けられた開口に圧力調整弁が設けられる場合であっても、高出力化を図ることができる。

本発明に係る蓄電モジュールの製造方法では、正極又は負極の少なくとも一方が形成された電極板からなる電極がセパレータを介して第一方向に積層された積層体と、積層体を収容する収容体と、収容体によって囲まれる内部空間に連通する開口に接続される圧力調整弁と、を備える蓄電モジュールの製造方法であって、内部空間の気圧を収容体の外部空間の気圧よりも下げ、内部空間と外部空間との気圧差によって内部空間に電解液を注入する電解液注入工程と、電解液が注入された内部空間の開口に圧力調整弁を接続する調整弁接続工程と、を含み、電解液注入工程は、内部空間に電解液が存在しない領域が形成されるように、注入する電解液の量を調整し、調整弁接続工程は、大気圧よりも低くかつ電解液の飽和蒸気圧よりも高い気圧環境下において開口に圧力調整弁が接続される。

この蓄電モジュールの製造方法は、大気圧よりも低くかつ電解液の飽和蒸気圧よりも高い環境下において、電解液が注入された積層体の開口に圧力調整弁を接続するので、圧力調整弁を接続後の内部空間の圧力を、大気圧よりも低くかつ電解液の飽和蒸気圧よりも高くすることができる。このため、第二領域にガスを充填させたときの圧力上昇が緩やかになる。言い換えれば、大気圧状態の第二領域に比べ、大気圧よりも低く、かつ電解液の飽和蒸気圧よりも高い第二領域は、一定の圧力に到達するまでに多くのガス量を受け入れることができる。これにより、瞬時に多くのガスが発生したとしても、圧力調整弁が作用するまでの時間が長くなるので、蓄電モジュールの高出力化を図ることができる。

この蓄電モジュールの製造方法は、電極は、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であり、蓄電モジュールは、ニッケル水素電池であり、電解液には、水酸化カリウムが含まれてもよい。このような製造方法で製造されるニッケル水素電池も、ニッケル水素電池の高出力化を図ることができる。

この蓄電モジュールの製造方法に用いられる収容体は、電極板の周縁を保持すると共に、積層体における第一方向に直交する側面を覆う枠体であり、調整弁接続工程は、互いに隣り合う電極と枠体とによって囲まれる複数の内部空間のそれぞれに連通する開口に圧力調整弁が接続されてもよい。これにより、積層体における第一方向に直交する側面を覆う枠体に設けられた開口に圧力調整弁が設けられる場合であっても、高出力化を図ることができる。

この蓄電モジュールの製造方法の調整弁接続工程では、５０ｋＰａ以下かつ電解液の飽和蒸気圧よりも高い気圧環境下において開口に圧力調整弁が接続されてもよい。これにより、より効率的に蓄電モジュールの高出力化を図ることができる。

この蓄電モジュールの製造方法の調整弁接続工程では、内部空間に電解液が存在しない領域の容積が、０ｍＬより大きく１０ｍＬ以下となるように、注入する電解液の量を調整してもよい。この蓄電モジュールの内部空間は、第二領域の容積が０ｍＬより大きく１０ｍＬ以下という非常に狭い空間なので圧力が上昇し易い。このような構成の蓄電モジュールを製造する場合であっても、蓄電モジュールの高出力化を図ることができる。

本発明によれば、高出力化を図ることができる。

一実施形態に係る蓄電モジュールを備える蓄電装置を示す概略断面図である。 図１に示される蓄電モジュールの一実施形態を示す概略断面図である。 図１に示される蓄電モジュールを示す斜視図である。 積層体の側面に接続される圧力調整弁の分解斜視図である。 （Ａ）は、ケース部材のベース部材側の側面を示す図であり、（Ｂ）は、ケース部材のカバー部材側の側面を示す図である。 圧力調整弁の構成を示す概略断面図である。 図２の蓄電モジュールの製造の一例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら一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１～図６には、ＸＹＺ直交座標系が示される。

まず、一実施形態に係るニッケル水素電池１２を備える蓄電装置１０の構成について説明する。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、又は電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。

複数のニッケル水素電池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Ｄ１（Ｚ方向）から見て、ニッケル水素電池１２及び導電板１４は例えば矩形形状を有する。各ニッケル水素電池１２の詳細については後述する。導電板１４は、ニッケル水素電池１２の積層方向Ｄ１において両端に位置するニッケル水素電池１２の外側にもそれぞれ配置される。導電板１４は、隣り合うニッケル水素電池１２と電気的に接続される。これにより、複数のニッケル水素電池１２が積層方向Ｄ１に直列に接続される。積層方向Ｄ１において、一端に位置する導電板１４には端子部材２４が接続されており、他端に位置する導電板１４には端子部材２６が接続されている。端子部材２４は、接続される導電板１４と一体であってもよい。端子部材２６は、接続される導電板１４と一体であってもよい。端子部材２４及び端子部材２６は、積層方向Ｄ１に交差する方向（Ｘ方向）に延在している。これらの端子部材２４及び端子部材２６により、蓄電装置１０の充放電を実施できる。

導電板１４は、ニッケル水素電池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、ニッケル水素電池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Ｄ１に交差する方向（Ｙ方向）に延在する。積層方向Ｄ１から見て、導電板１４は、ニッケル水素電池１２よりも小さいが、ニッケル水素電池１２と同じかそれより大きくてもよい。

蓄電装置１０は、交互に積層されたニッケル水素電池１２及び導電板１４を積層方向Ｄ１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Ｄ１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、ニッケル水素電池１２よりも大きくなっている。積層方向Ｄ１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Ｈ１がニッケル水素電池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Ｄ１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Ｈ２がニッケル水素電池１２よりも外側となる位置に設けられている。積層方向Ｄ１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Ｈ１及び挿通孔Ｈ２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、端子部材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、端子部材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Ｈ１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及びニッケル水素電池１２が挟持されてユニット化されると共に、積層方向Ｄ１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ニッケル水素電池を示す概略断面図である。同図に示すニッケル水素電池１２は、複数のバイポーラ電極（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Ｄ１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の一方の面に設けられた正極３６と、電極板３４の他方の面に設けられた負極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Ｄ１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Ｄ１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Ｄ１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、積層体３０の他端には、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。

ニッケル水素電池１２は、積層方向Ｄ１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。積層体３０の側面３０ａは、電極板３４の一方の面と他方の面とを接続する端面からなる。枠体５０は、積層方向Ｄ１から見て積層体３０の周囲に設けられている。すなわち、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。枠体５０は、各電極板３４の縁部３４ａに設けられ、電極板３４の端部３４ｂから張り出す張出部分５２ｂをそれぞれ有する複数の第一樹脂部５２と、積層方向Ｄ１から見て第一樹脂部５２の周囲に設けられる第二樹脂部５４とを備え得る。

枠体５０の内壁を構成する第一樹脂部５２は、各バイポーラ電極３２の電極板３４の一方の面（ここでは正極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。積層方向Ｄ１から見て、各第一樹脂部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。隣り合う第一樹脂部５２同士は、各バイポーラ電極３２の電極板３４の他方の面（ここでは負極３８が形成される面）の外側に延在する面において当接している。その結果、第一樹脂部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も第一樹脂部５２に埋没した状態で保持されている。具体的には、正極側終端電極については、正極側終端電極の外側面（導電板１４に接続される面）にも、第一樹脂部５２が設けられている。すなわち、正極側終端電極の縁部３４ａは、正極側終端電極の外側面に設けられた第一樹脂部５２（図２において一番下に設けられた第一樹脂部５２）と、正極側終端電極の一方の面に設けられた第一樹脂部５２とに埋没した状態で保持されている。

積層方向Ｄ１に隣り合う電極板３４，３４間には、当該電極板３４，３４と第一樹脂部５２とによって気密に仕切られた複数の内部空間Ｖが形成されている。当該内部空間Ｖ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）が存在する第一領域Ｖ１と、電解液が存在しない第二領域Ｖ２とを有する。第二領域Ｖ２には、空気が存在する。第二領域Ｖ２の容積は、例えば、０ｍＬより大きく１０ｍＬ以下とすることができる。なお、第一領域Ｖ１と第二領域Ｖ２とは、物理的に仕切る部材によって区画されているわけではない。第二領域Ｖ２の気圧は、大気圧よりも低く、かつ電解液の飽和蒸気圧よりも高い。第二領域Ｖ２は、例えば、５０ｋＰａ以下かつ電解液の飽和蒸気圧よりも高い気圧に設定される。

上記のようにして各内部空間Ｖをシールする第一樹脂部５２には、当該内部空間Ｖと連通した連通路５２ｅ（図６参照）が形成されている。連通路５２ｅは、第一樹脂部５２の一部（例えば、積層方向Ｄ１に交差する方向（Ｘ方向）に延在する直方体状の領域）が省略又は除去されることによって形成されている。各内部空間Ｖは、当該内部空間Ｖをシールする第一樹脂部５２に形成された連通路５２ｅを介して、後述する圧力調整弁６０に接続されている。

枠体５０の外壁を構成する第二樹脂部５４は、積層方向Ｄ１を軸方向として延在する筒状部である。第二樹脂部５４は、積層方向Ｄ１において積層体３０の全長にわたって延在する。第二樹脂部５４は、積層方向Ｄ１に延在する第一樹脂部５２の外側面を覆っている。第二樹脂部５４は、例えば、射出成形等により形成される。第二樹脂部５４は、第一樹脂部５２の周縁部にモールドを設置し、当該モールド内に流動性を有する第二樹脂部５４の樹脂材料を流し込むことによって形成される。これにより、図２に示されるように、第一樹脂部５２及び第二樹脂部５４を有する枠体５０が形成される。

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。或いは、電極板３４は、ニッケルめっき鋼板であってもよい。電極板３４の縁部３４ａ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おり、当該未塗工領域が枠体５０の内壁を構成する第一樹脂部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の他方の面における負極３８の形成領域は、電極板３４の一方の面における正極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。

枠体５０（第一樹脂部５２及び第二樹脂部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。

積層方向Ｄ１から見て枠体５０の一辺を形成する一の側面５０ｓ（ここでは、枠体５０の長手方向（Ｘ方向）を向く一の側面５０ｓ）には、複数（ここでは四つ）の開口５０ａが設けられている。各開口５０ａは、各内部空間Ｖに電解液を注入するための注液口として機能すると共に、電解液が注入された後は、圧力調整弁６０の接続口として機能する。

図３～図６に示されるように、一つの開口５０ａは、第一樹脂部５２に設けられた第一開口５２ａと、第二樹脂部５４に設けられた第二開口５４ａとによって構成されている。各第一開口５２ａは、隣り合うバイポーラ電極３２間の内部空間Ｖと連通している。各開口５０ａにおいて、第一樹脂部５２には複数（ここでは六つ）の第一開口５２ａが設けられており、第二樹脂部５４には、複数の第一開口５２ａを覆うように広がる単一の第二開口５４ａが設けられている。第一開口５２ａは、各第一樹脂部５２に設けられてもよいし、隣り合う第一樹脂部５２間に設けられてもよい。各第一開口５２ａ及び第二開口５４ａの形状は例えば矩形である。

各開口５０ａが設けられる部分において、第二樹脂部５４は、積層体３０の最外層（最上層又は最下層）に位置する第一樹脂部５２の張出部分５２ｂの積層方向Ｄ１（Ｚ方向）における外側面５２ｃに設けられた上下一対の拡張部５４ｂを有している。すなわち、拡張部５４ｂは、第二樹脂部５４の一部によって形成されている。各拡張部５４ｂは、複数の第一樹脂部５２の張出部分５２ｂの端面により構成された第一側面５２ｄと積層方向Ｄ１に連続する第二側面５４ｃを有している。第一側面５２ｄと第二側面５４ｃとは、面一に連続している。

本実施形態では、ニッケル水素電池１２には、二十四個の内部空間Ｖが形成されており、一つの開口５０ａは、積層方向Ｄ１における高さ位置が四段ずつずれた六つの内部空間Ｖと連通している。各内部空間Ｖは、上述した連通路５２ｅを介して、四つの開口５０ａのうちのいずれか一つと連通している。圧力調整弁６０は、ベース部材７０と、ケース部材８０と、複数（ここでは六つ）の弁体９０と、カバー部材１００とを有している。

ベース部材７０は、略直方体状の外形を有しており、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）等によって形成されている。ベース部材７０は、開口５０ａに接続される。Ｘ方向から見て、ベース部材７０の下面及び両側面が、第二開口５４ａによって位置決めされる。ベース部材７０は、例えば、側面７１と第一側面５２ｄ及び第二側面５４ｃとの接触部分の一部または全部が溶着されることにより、開口５０ａに対して固定される。側面７１と第一側面５２ｄ及び第二側面５４ｃとの溶着は、例えば熱板溶着、レーザ透過溶着、及び超音波溶着等により行われる。ベース部材７０には、側面７１から側面７２にかけて貫通する複数（ここでは六つ）の第一連通孔７３～７８が設けられている。第一連通孔７３～７８のそれぞれは、対応する第一開口５２ａ（連通路５２ｅ）と連通する連通孔である。

ケース部材８０は、略直方体状の外形を有する箱状部材であり、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）等によって形成されている。ケース部材８０は、箱の底面に相当する側面８１においてベース部材７０の側面７２に接合される。ケース部材８０には、側面８１から内側面８２（側面８１を形成する側板の内側面）にかけて貫通する複数（ここでは六つ）の第二連通孔８３～８８が設けられている。第二連通孔８３～８８は、円柱状に形成されている。各第二連通孔８３～８８は、対応する第一連通孔７３～７８を介して、それぞれ一つの内部空間Ｖと連通している。

ベース部材７０の側面７２には、接続方向Ｄ２から見て複数の第一連通孔７３～７８により形成される複数の連通路の各々を仕切るように接続方向Ｄ２に沿って延びた仕切壁Ｗが形成されている。ケース部材８０の側面８１には、接続方向Ｄ２から見て複数の第二連通孔８３～８８により形成される複数の連通路の各々を仕切るように接続方向Ｄ２に沿って延びた仕切壁Ｗが形成されている。ベース部材７０とケース部材８０とは、例えば、これらの仕切壁Ｗ，Ｗ同士を熱板溶着することにより、互いに接合されている。

ケース部材８０の内側には、第二連通孔８３～８８の内側の開口端８３ｂ～８８ｂの各々を包囲すると共に各開口端８３ｂ～８８ｂを塞ぐための弁体９０を収容する筒状部８９が設けられている。弁体９０は、例えばゴム等の弾性部材によって円柱状に形成されている。弁体９０は、筒状部８９に収容された状態において、接続方向Ｄ２に沿って延びている。筒状部８９は、弁体９０の形状に合わせて略円筒状に形成されている。

各筒状部８９に収容された弁体９０は、各開口端８３ｂ～８８ｂを塞ぐように配置されている。具体的には、各開口端８３ｂ～８８ｂは、弁体９０側に盛り上がった盛り上がり形状をなしている。このような盛り上がり形状を有する各開口端８３ｂ～８８ｂに弁体９０が押し当てられることにより、各開口端８３ｂ～８８ｂは塞がれている。

筒状部８９の内径は、弁体９０の直径よりも大きくされている。また、筒状部８９の内側面には、弁体９０の側面９０ａに当接し、弁体９０を筒状部８９に対して固定するための複数の突起部８９ａが形成されている。各突起部８９ａは、Ｘ方向に沿って延びている。弁体９０の側面９０ａが六つの突起部８９ａに支持されることにより、弁体９０の側面９０ａと筒状部８９の内側面との間に、突起部８９ａの大きさに応じた隙間Ｇが設けられている。

カバー部材１００は、ケース部材８０の開口８０ａを塞ぐように、ケース部材８０の端部８０ｂに接合される板状部材である。ケース部材８０とカバー部材１００とは、複数の弁体９０が収容される収容空間Ｓが形成されるように、互いに接続されている。カバー部材１００は、複数の弁体９０を各開口端８３ｂ～８８ｂに押し当てるように、接続方向Ｄ２に沿って複数の弁体９０をケース部材８０に対して押圧する押圧部材としても機能する。

カバー部材１００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）等によって形成されている。カバー部材１００をケース部材８０の端部８０ｂに接合する方法は特に限定されないが、例えばレーザ溶着、熱板溶着、及びボルト等の締結部材を用いた締結等を用い得る。例えば、レーザ溶着を用いる場合には、カバー部材１００をレーザ透過性樹脂で形成すると共にケース部材８０をレーザ吸収性樹脂で形成し、レーザをカバー部材１００側から照射することにより、ケース部材８０におけるカバー部材１００との境界部分を溶融させて接合することができる。

カバー部材１００によってケース部材８０に対して押圧された状態の弁体９０の圧縮率は、例えば第二連通孔８３～８８内の圧力（すなわち、第二連通孔８３～８８に連通された各内部空間Ｖ内の圧力）が予め定められた設定値（例えば、０．５Ｍｐａ以上１．２Ｍｐａ以下）の範囲となった場合に、弁体９０による開口端８３ｂ～８８ｂの閉塞が解除されるように予め調整されている。

続いて、内部空間Ｖの圧力調整の仕組みについて説明する。ここでは、図６に示される開口端８４ｂに着目し、対応する内部空間Ｖの圧力調整の仕組みについて説明を行う。第二連通孔８４は、第一連通孔７４及び第一開口５２ａを介して、対応する内部空間Ｖと連通している。このため、弁体９０の開口端８３ｂを塞ぐ部分には、内部空間Ｖと同等の圧力がかかることになる。上述の通り、弁体９０による開口端８４ｂの閉塞の解除は、対応する内部空間Ｖ内の圧力が予め定められた設定値以上となった場合に行われるように、弁体９０の圧縮率が規定されている。このため、対応する内部空間Ｖ内の圧力が設定値未満である場合には、図６に示されるように、開口端８４ｂが弁体９０によって塞がれた閉弁状態が維持される。

一方、内部空間Ｖ内の圧力が上昇して設定値以上となった場合には、弁体９０の一部（具体的には、開口端８４ｂを塞ぐ部分及びその周辺部分）が開口端８４ｂから離間するように変形し、開口端８４ｂの閉塞が解除された開弁状態となる。その結果、閉塞が解除された開口端８４ｂから内部空間Ｖ内のガスが放出される。その後、内部空間Ｖ内の圧力が設定値未満となった場合には、弁体９０が元の状態に戻ることにより、当該開口端８４ｂが再び閉弁状態（図６に示される状態）となる。以上の開閉動作により、圧力調整弁６０は、内部空間Ｖ内の圧力を適切に調整することができる。なお、他の開口端８３ｂ，８５ｂ～８８ｂに対応する内部空間Ｖの圧力調整の仕組みも、上述した仕組みと同様である。

また、カバー部材１００において接続方向Ｄ２から見て複数の弁体９０と重ならない位置に、収容空間Ｓと外部空間とを連通した排気口１００ａ（図４の例では二つの排気口１００ａ）が設けられている。これにより、第一連通孔７３～７８及び第二連通孔８３～８８を介して内部空間Ｖから放出されたガスを、収容空間Ｓに溜めることなく、排気口１００ａを介して外部空間に適切に排出することができる。

上記実施形態のニッケル水素電池１２では、上記内部空間Ｖのうち電解液が存在しない第二領域（電解液が存在しない残空間）Ｖ２の気圧が大気圧よりも低く電解液の飽和蒸気圧よりも高い。このため、第二領域Ｖ２にガスを充填させたときの圧力上昇が緩やかになる。言い換えれば、第二領域Ｖ２を大気圧状態としたときに比べ、大気圧よりも低くかつ電解液の飽和蒸気圧よりも高くしたときには、一定の圧力に到達するまでに多くのガス量を受け入れることができる。これにより、瞬時に多くのガスが発生したとしても、圧力調整弁６０が作用するまでの時間が長くなるので、ニッケル水素電池１２の高出力化を図ることができる。

上記実施形態のニッケル水素電池１２では、第二領域Ｖ２にガスを充填させたときの圧力上昇が緩やかになるので、その分、第二領域Ｖ２の体積を小さくすることができる。すなわち、所定の気圧に到達するまでのバッファ領域としての第二領域Ｖ２を小さくすることができる。これにより、Ｚ方向（第一方向）から見た平面視におけるニッケル水素電池１２の体格を小さくすることができる。

上記実施形態のニッケル水素電池１２では、第二領域Ｖ２の気圧は、５０ｋＰａ以下としているので、より確実かつより効率的にニッケル水素電池１２の高出力化を図ることができる。

上記実施形態のニッケル水素電池１２の内部空間Ｖは、第二領域Ｖ２の容積が０ｍＬより大きく１０ｍＬ以下という非常に狭い空間なので圧力が上昇し易い。このような構成であっても、第二領域Ｖ２の気圧を大気圧よりも低く電解液の飽和蒸気圧よりも高くすることで、ニッケル水素電池の高出力化を図ることができる。

上記実施形態の蓄電装置１０では、圧力調整弁６０を形成する第二連通孔８４、並びに第二連通孔８４に連通する第一連通孔７４及び第一開口５２ａの開口方向が、水平方向に向くように、ニッケル水素電池１２が配置されることが多い。このような場合、圧力調整弁６０の弁体９０が開弁したときに、内部空間Ｖから電解液が漏れ出る可能性が高くなる。上記実施形態のニッケル水素電池１２では、第二領域Ｖ２の気圧を大気圧よりも低く電解液の飽和蒸気圧よりも高くすることで弁体９０が開弁し難くなっている。このため、ニッケル水素電池１２の第二連通孔８４、第一連通孔７４及び第一開口５２ａの開口方向が水平方向を向くように配置されたとしても電解液の漏出を抑制できる。

次に、上述したような構成のニッケル水素電池１２の構成において、内部空間Ｖの第二領域Ｖ２の気圧を、大気圧よりも低く、かつ電解液の飽和蒸気圧よりも高くする方法（蓄電モジュールの製造方法）の一例について説明する。本実施形態のニッケル水素電池１２の製造方法は、図７に示されるように、準備工程Ｓ１と、溶着工程Ｓ２と、電解液注入工程Ｓ３と、調整弁接続工程Ｓ４と、を含んでいる。

準備工程Ｓ１では、一方の面に正極３６が形成され、他方の面に負極３８が形成された電極板３４からなるバイポーラ電極３２と、枠状の第一樹脂部５２と、を準備する。溶着工程Ｓ２では、準備工程Ｓ１において準備された枠状の第一樹脂部５２を電極板３４の周縁部に載置し、電極板３４の周縁部に第一樹脂部５２を溶着する。第一樹脂部５２は、例えば、熱板溶着、レーザ透過溶着、及び超音波溶着等によって電極板３４に溶着される。

電解液注入工程Ｓ３では、溶着工程Ｓ２において製造される、電極板３４に第一樹脂部５２が溶着されたユニットが積層され、ユニット同士が互いに溶着される。この溶着も、例えば、熱板溶着、レーザ透過溶着、及び超音波溶着等によって互いに隣り合うユニット同士が溶着される。電解液注入工程Ｓ３は、このようにして積層されて形成された積層体３０において、互いに隣り合う電極板３４，３４と第一樹脂部５２とによって囲まれることによって形成される内部空間Ｖに電解液を注入する工程である。電解液注入工程Ｓ３は、内部空間Ｖの気圧を第一樹脂部５２の外側である外部空間よりも下げ、内部空間Ｖと外部空間との気圧差によって電解液を注入する。電解液注入工程Ｓ３は、内部空間Ｖに電解液が存在しない領域（第二領域Ｖ２）が形成されるように、注入する電解液の量を調整する。

調整弁接続工程Ｓ４は、大気圧よりも低くかつ電解液の飽和蒸気圧よりも高い環境下において、電解液が注入された積層体３０の開口５０ａに圧力調整弁６０を接続する。具体的には、電解液注入工程Ｓ３において電解液が注入された積層体３０を、気圧が調整可能な圧力調整装置に備わる収容部に収容する。調整弁接続工程Ｓ４では、収容部内の気圧を５０ｋＰａ以下かつ電解液の飽和蒸気圧よりも高い気圧となるように設定する。また、調整弁接続工程Ｓ４では、内部空間Ｖに電解液が存在しない領域（すなわち、第二領域Ｖ２）の容積が、０ｍＬより大きく１０ｍＬ以下となるように、注入する電解液の量を調整する。なお、当該収容部内の気圧（すなわち第二領域Ｖ２の気圧）は、電解液の特性、量、及び第二領域Ｖ２の体積等に基づいて適宜設定される。圧力調整弁６０は、上記の環境下の元で、熱板溶着機によって接続される。これにより、電解液注入工程Ｓ３において電解液が注入された際に大気圧になった内部空間Ｖの第二領域Ｖ２における気圧を、もう一度減圧することができる。本実施形態では、内部空間Ｖの第二領域Ｖ２における気圧を、５０ｋＰａ以下かつ電解液が沸騰する気圧よりも高い気圧とすることができる。

上記実施形態のニッケル水素電池１２の製造方法は、大気圧よりも低くかつ電解液の飽和蒸気圧よりも高い環境下において、電解液が注入された積層体３０の開口５０ａに圧力調整弁６０を接続するので、圧力調整弁６０を接続後の内部空間Ｖの圧力を、大気圧よりも低くかつ電解液の飽和蒸気圧よりも高くすることができる。このため、第二領域Ｖ２にガスを充填させたときの圧力上昇が緩やかになる。言い換えれば、第二領域Ｖ２を大気圧状態としたときに比べ、大気圧よりも低くかつ電解液の飽和蒸気圧よりも高くしたときには、一定の圧力に到達するまでに多くのガス量を受け入れることができる。これにより、瞬時に多くのガスが発生したとしても、圧力調整弁６０が作用するまでの時間が長くなるので、ニッケル水素電池１２の高出力化を図ることができる。

以上、一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。

上記実施形態では、積層方向Ｄ１に隣り合う電極板３４，３４と、第一樹脂部５２とによって気密に仕切られた内部空間Ｖの全ての気圧が、大気圧よりも低くかつ電解液の飽和蒸気圧よりも高くなるように構成された例を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、複数の上記内部空間Ｖのうち、一部の内部空間Ｖの気圧が、大気圧よりも低くかつ電解液の飽和蒸気圧よりも高くなるように構成されてもよい。

上記実施形態及び変形例では、図４に示されるように、内部空間Ｖに連通する連通孔のそれぞれに弁体９０を設ける圧力調整弁６０を例に挙げて説明したが、内部空間Ｖが所定の圧力以上となったときに内部空間Ｖの圧力が解放されるような構成であれば、どのような構成の圧力調整弁であってもよい。また、上記実施形態の圧力調整弁６０は、内部空間Ｖの圧力が解放されれば再び閉弁する構成を例に挙げて説明したが、開弁状態のまま閉弁状態に戻らない構成（圧力解放弁）であってもよい。

上記実施形態及び変形例では、積層方向Ｄ１に隣り合う電極板３４，３４と、第一樹脂部５２とによって気密に仕切られた内部空間Ｖが複数形成されている例を挙げて説明したが、積層体を収容する収容体によって内部空間が形成されてもよい。また、内部空間の数は、一つであってもよい。

上記実施形態及び変形例では、電極板３４の周縁部に第一樹脂部５２を溶着することによって枠体５０を形成する例を挙げて説明したが、射出成形によって電極板３４の周縁部に枠体５０を形成してもよい。

また、上記実施形態及び変形例では、ニッケル水素電池の製造方法を挙げて説明したが、リチウムイオン二次電池の製造方法に適用してもよい。この場合、正極が形成された電極板と負極が形成された電極板とがセパレータ介して積層される積層体を含む構成であてもよい。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。電極板は、ステンレススチール箔等を用いることができる。

１０…蓄電装置、１２…ニッケル水素電池、３０…積層体、３２…バイポーラ電極、３４…電極板、３６…正極、３８…負極、４０…セパレータ、５０…枠体（収容体）、５２…第一樹脂部、５４…第二樹脂部、６０…圧力調整弁、Ｄ１…積層方向、Ｄ２…接続方向、Ｓ１…準備工程、Ｓ２…溶着工程、Ｓ３…電解液注入工程、Ｓ４…調整弁接続工程、Ｖ…内部空間、Ｖ１…第一領域、Ｖ２…第二領域。

Claims (10)

1. 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電極板からなるバイポーラ電極がセパレータを介して第一方向に積層された積層体を有する、ニッケル水素電池であって、
   前記電極板の周縁を保持すると共に前記積層体における前記第一方向に直交する側面を覆う、樹脂製の枠体と、
   前記第一方向に互いに隣り合う前記電極と前記枠体とによって気密に囲まれる複数の内部空間と、
   前記枠体に形成されると共に前記複数の内部空間のそれぞれに連通する開口のそれぞれに接続される圧力調整弁と、を備え、
   前記複数の内部空間のそれぞれは、水酸化カリウムを含む電解液が存在する第一領域と前記電解液が存在しない第二領域とを有し、
   前記複数の内部空間のそれぞれにおける前記第二領域の気圧は、大気圧よりも低く、かつ前記電解液の飽和蒸気圧よりも高い、ニッケル水素電池。
2. 前記圧力調整弁は、前記内部空間内の圧力が上昇して設定値以上となった場合には閉弁状態から開弁状態となり、その後、前記内部空間内の圧力が設定値未満となった場合には開弁状態から閉弁状態となる弁である、請求項１記載のニッケル水素電池。
3. 前記第二領域の容積は、０ｍＬより大きく１０ｍＬ以下である、請求項１又は２記載のニッケル水素電池。
4. 前記圧力調整弁は、前記内部空間の圧力が０．５ＭＰａ以上１．２ＭＰａ以下の範囲で開弁する、請求項１～３の何れか一項記載のニッケル水素電池。
5. 前記第二領域の気圧は、５０ｋＰａ以下である、請求項１～４の何れか一項記載のニッケル水素電池。
6. 正極及び負極の少なくとも一方が形成された電極板からなる電極がセパレータを介して第一方向に積層された積層体と、前記電極板の周縁を保持すると共に前記積層体における前記第一方向に直交する側面を覆う、樹脂製の枠体と、前記第一方向に互いに隣り合う前記電極と前記枠体とによって気密に囲まれる複数の内部空間と、前記枠体に形成されると共に前記複数の内部空間のそれぞれに連通する開口のそれぞれに接続される圧力調整弁と、を備える蓄電モジュールの製造方法であって、
   前記内部空間の気圧を前記内部空間の外側の外部空間の気圧よりも下げ、前記内部空間と前記外部空間との気圧差によって前記内部空間に電解液を注入する電解液注入工程と、
   前記電解液が注入された前記内部空間の前記開口に前記圧力調整弁を接続する調整弁接続工程と、を含み、
   前記電解液注入工程は、前記内部空間に前記電解液が存在しない領域が形成されるように、注入する前記電解液の量を調整し、
   前記調整弁接続工程は、大気圧よりも低くかつ前記電解液の飽和蒸気圧よりも高い気圧環境下において前記開口に前記圧力調整弁が接続され、
   前記電解液注入工程及び前記調整弁接続工程は、前記複数の内部空間のそれぞれに対して行われる、蓄電モジュールの製造方法。
7. 前記圧力調整弁は、前記内部空間内の圧力が上昇して設定値以上となった場合には閉弁状態から開弁状態となり、その後、前記内部空間内の圧力が設定値未満となった場合には開弁状態から閉弁状態となる弁である、請求項６記載の蓄電モジュールの製造方法。
8. 前記電極は、前記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であり、
   前記蓄電モジュールは、ニッケル水素電池であり、
   前記電解液には、水酸化カリウムが含まれる、請求項６又は７記載の蓄電モジュールの製造方法。
9. 前記調整弁接続工程では、５０ｋＰａ以下かつ前記電解液の飽和蒸気圧よりも高い気圧環境下において前記開口に前記圧力調整弁が接続される、請求項６～８の何れか一項記載の蓄電モジュールの製造方法。
10. 前記調整弁接続工程では、前記内部空間に前記電解液が存在しない領域の容積が、０ｍＬより大きく１０ｍＬ以下となるように、注入する前記電解液の量を調整する、請求項６～９の何れか一項記載の蓄電モジュールの製造方法。

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