JP7123687B2 - バイポーラ電池及びバイポーラ電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、バイポーラ電池及びバイポーラ電池の製造方法に関する。

従来のバイポーラ電池としては、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、集電体の一方面に形成された正極と集電体の他方面に形成された負極とを有するバイポーラ電極がセパレータを介して複数積層されてなる電極積層体と、電極積層体を取り囲む枠体とを備え、枠体は、集電体の周縁部をそれぞれ支持するように配置されたシールを有する。

特開２０１８－４９７９３号公報

上記のようなバイポーラ電池では、隣り合う集電体のショートの発生を防ぐ等の理由から、セパレータの周縁部をシールで支持した構造とすることがある。例えば、シールの内縁部に段差を設け、段差以外の部位で集電体の周縁部を支持し、段差の部位でセパレータの周縁部を支持する構造が考えられる。しかし、このような構造では、シールに集電体及びセパレータごとの支持する部位が必要となり、セパレータの周縁部が支持されたバイポーラ電池が大型化する欠点がある。

本発明の目的は、セパレータの周縁部が支持されたバイポーラ電池の小型化が可能なバイポーラ電池及びバイポーラ電池の製造方法を提供することである。

本発明は、集電体の一方面に形成された正極と集電体の他方面に形成された負極とを有するバイポーラ電極がセパレータを介して複数積層されてなる電極積層体と、電極積層体を取り囲む枠体とを備え、枠体は、集電体及びセパレータの周縁部をそれぞれ支持するように配置された複数の第１シールと、複数の第１シールの周縁部に配置された第２シールとを有するバイポーラ電池であって、集電体及びセパレータの周縁部が第１シールの周縁部に到達しないように複数の第１シールの間に集電体及びセパレータのそれぞれの周縁部が挟み込まれており、第１シールと第２シールとが一体化されているバイポーラ電池である。

この構成によれば、バイポーラ電極がセパレータを介して複数積層されてなる電極積層体と、電極積層体を取り囲む枠体とを備え、枠体は、集電体及びセパレータの周縁部をそれぞれ支持するように配置された複数の第１シールと、複数の第１シールの周縁部に配置された第２シールとを有するバイポーラ電池において、集電体及びセパレータの周縁部が第１シールの周縁部に到達しないように複数の第１シールの間に集電体及びセパレータのそれぞれの周縁部が挟み込まれており、第１シールと第２シールとが一体化されているため、複数の第１シールの間に挟み込まれた集電体及びセパレータのそれぞれの周縁部は一緒に支持され、集電体及びセパレータごとの支持する部位が不要となるため、セパレータの周縁部が支持されたバイポーラ電池の小型化が可能となる。

この場合、セパレータと第１シールとは、それぞれ互いに相溶性のある樹脂を含み、溶着により一体化していることが好適である。

この構成によれば、セパレータと第１シールとはそれぞれ互いに相溶性のある樹脂を含み、溶着により一体化しているため、セパレータと第１シールとの溶着の状態が向上する。

また、本発明は、集電体の一方面に形成された正極と集電体の他方面に形成された負極とを有するバイポーラ電極がセパレータを介して複数積層されてなる電極積層体と、電極積層体を取り囲む枠体とを備え、枠体は、集電体及びセパレータの周縁部をそれぞれ支持するように配置された複数の第１シールと、複数の第１シールの周縁部に配置された第２シールとを有するバイポーラ電池の製造方法であって、集電体及びセパレータの周縁部が第１シールの周縁部に到達しないように複数の第１シールの間に集電体及びセパレータのそれぞれの周縁部を挟み込みつつ、バイポーラ電極とセパレータとを交互に複数積層して電極積層体を作製する積層工程と、積層工程で積層された電極積層体の集電体及びセパレータのそれぞれの周縁部を間に挟み込んでいる複数の第１シールの周縁部に第２シールを配置し、第１シールと第２シールとを一体化させるシール工程とを備えたバイポーラ電池の製造方法である。

この構成によれば、積層工程により、集電体及びセパレータの周縁部が第１シールの周縁部に到達しないように複数の第１シールの間に集電体及びセパレータのそれぞれの周縁部が挟み込まれつつ、バイポーラ電極とセパレータとが交互に複数積層されて電極積層体が作製され、シール工程により、第１シールの周縁部に第２シールが配置されて第１シールと第２シールとが一体化されるため、積層工程及びシール工程で電極積層体を積層方向に圧縮する際に、複数の第１シールの間に挟み込まれた集電体及びセパレータのそれぞれの周縁部を一緒に圧縮することができ、集電体及びセパレータごとの支持する部位及び支持する工程が不要となるため、セパレータの周縁部が支持されたバイポーラ電池の小型化及び製造工程の簡略化が可能となる。

この場合、積層工程では、集電体の周縁部と第１シールとを溶着により一体化させつつ、セパレータの周縁部を第１シールと溶着により一体化させることが好適である。

この構成によれば、積層工程では、集電体の周縁部と第１シールとが溶着により一体化させられつつ、セパレータの周縁部が第１シールと溶着により一体化させられるため、集電体と第１シールとの一体化及びセパレータと第１シールとの一体化を一つの工程で行うことができ、セパレータの周縁部が支持されたバイポーラ電池の製造工程の簡略化が可能となる。

この場合、セパレータと第１シールとは、それぞれ互いに相溶性のある樹脂を含むことが好適である。

本発明によれば、セパレータの周縁部が支持されたバイポーラ電池の小型化が可能になる。

本発明の一実施形態に係る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の一次シール付近を拡大した概略断面図である。 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おける積層工程を示す概略断面図である。 図４に示された積層工程が進行した状態を示す概略断面図である。 図５に示された積層工程がさらに進行し、次いでシール工程が行われる状態を示す概略断面図である。 従来のセパレータの周縁部が支持されていないバイポーラ電池の概略断面図である。 従来のセパレータの周縁部が支持されているバイポーラ電池の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係るバイポーラ電池の小型化の作用を示す図である。

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。

図１は、本発明の一実施形態に係る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の一方面である上面１５ａに形成された正極１６と、ニッケル箔１５の他方面である下面１５ｂ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の上面１５ａ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の下面１５ｂ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１５ｃ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。

図２及び図３に示すように、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、例えばシート状に形成されている。セパレータ１２は、積層方向から見てニッケル箔１５と同じ寸法を有している。セパレータ１２は、平面視矩形状の本体部１２ａと、この本体部１２ａの外側の周縁部１２ｂとを有している。本体部１２ａと周縁部１２ｂとの厚さはほぼ等しい。

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、各バイポーラ電極１１のニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂをそれぞれ支持するように配置された複数の第１シールである一次シール２０と、これらの一次シール２０の周囲に配置された第２シールである二次シール２１とを有している。

一次シール２０は、積層方向に沿ってニッケル箔１５及びセパレータ１２毎に配置されている。一次シール２０は、枠状を有している。最下層以外のニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂが一次シール２０の周縁部２０ａに到達しないように複数の一次シール２０の間にニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２のそれぞれの周縁部１２ｂが挟み込まれている。一次シール２０は、ニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂに溶着されている。なお、セパレータ１２の周縁部１２ｂ、ニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及び一次シール２０の周縁部２０ａとは、例えば、セパレータ１２、ニッケル箔１５及び一次シール２０の部位の内でバイポーラ電池２の最も外側の部位を意味する。

複数の一次シール２０の間にニッケル箔１５及びセパレータ１２のそれぞれが挟み込まれている部分のＸ軸方向の長さは、押さえ代及び溶着代として必要な長さであり、例えば、５～１５ｍｍ程度であり、特には１０ｍｍ程度である。図２及び図３では、複数の一次シール２０の間にセパレータ１２が挟み込まれている部分のＸ軸方向の長さと、複数の一次シール２０の間にニッケル箔１５が挟み込まれている部分のＸ軸方向の長さとは、略同じである。しかし、絶縁の確保のため、複数の一次シール２０の間にセパレータ１２が挟み込まれている部分のＸ軸方向の長さは、複数の一次シール２０の間にニッケル箔１５が挟み込まれている部分のＸ軸方向の長さ以上であることが好ましい。また、押さえ代及び溶着代を最小にするために、複数の一次シール２０の間にセパレータ１２が挟み込まれている部分のＸ軸方向の長さは、複数の一次シール２０の間にニッケル箔１５が挟み込まれている部分のＸ軸方向の長さと同一であることが好ましい。

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２つの一次シール２０により構成され、内部空間Ｖを有している。

二次シール２１は、角筒状を有している。二次シール２１は、例えば射出成形により形成されている。一次シール２０の周縁部２０ａと二次シール２１の内壁面２１ａとが溶着されることにより、一次シール２０と二次シール２１とが一体化されている。二次シール２１は、内部空間Ｖを更に封止する。ニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂが一次シール２０の周縁部２０ａに到達していないため、ニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂは、二次シールの内壁面２１ａにも到達していない。

一次シール２０及び二次シール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）等の樹脂で形成されている。一次シール２０とセパレータ１２とは、それぞれ互いに相溶性のある樹脂を含み、溶着の状態を向上させられている。一方、二次シール２１とセパレータ１２とは、互いに接触しないため、それぞれ互いに相溶性のある樹脂を含まなくてもよく、互いの相溶性について考慮されなくてもよい。

図３に示すように、ニッケル箔１５の上面１５ａの全体は粗面化されている。ニッケル箔１５の上面１５ａは、例えば、電解メッキ処理で複数の凸部１５ｄが形成されることにより粗面化されている。このようにニッケル箔１５が粗面化されている場合、ニッケル箔１５と一次シール２０との接合界面では、溶融状態の一次シール２０が粗面化により形成された凸部１５ｄを包含し、アンカー効果が発揮される。これにより、ニッケル箔１５と一次シール２０との結合力を向上させることができる。

凸部１５ｄ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、互いに隣接する凸部１５ｄ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。なお、図３は模式図であって、凸部１５ｄの形状及び密度等は特に限定されない。また、図３においては、一次シール２０の厚さと凸部１５ｄの大きさの比率は、適宜調整されている。実際には、一次シール２０の厚さは、凸部１５ｄの大きさより遥かに大きい。

以下、本実施形態のバイポーラ電池の製造方法について説明する。まず、ニッケル箔１５の上面１５ａに形成された正極１６とニッケル箔１５の下面１５ｂに形成された負極１７とを有するバイポーラ電極１１が製作された状態で、ニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂが一次シール２０の周縁部２０ａに到達しないように複数の一次シール２０の間にニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２のそれぞれの周縁部１２ｂを挟み込みつつ、バイポーラ電極１１とセパレータ１２とを交互に複数積層して電極積層体１３を作製する積層工程が行われる。

図４に示すように、本実施形態では、まず、セパレータ１２の周縁部１２ｂが一次シール２０の周縁部２０ａに到達しないように一対の一次シール２０の間にセパレータ１２の周縁部１２ｂが挟み込まれる。また、積層方向から視て２つの一次シール２０の間に挟み込まれたセパレータ１２に重なるように、セパレータ１２に凸部１５ｄが設けられた上面１５ａを対向させつつ、セパレータ１２を挟み込んでいる２つの一次シール２０の内の下側の一次シール２０にニッケル箔１５の周縁部１５ｃが積層される。

図５に示すように、積層方向から視て２つの一次シール２０の間に挟み込まれたセパレータ１２とニッケル箔１５とが重なっている圧縮部Ｐにおいて、一回の熱プレスにより、互いに積層されている上側の一次シール２０、セパレータ１２、下側の一次シール２０及びニッケル箔１５とが一緒に溶着される。つまり、積層工程では、ニッケル箔１５の周縁部１５ｃと一次シール２０とが溶着により一体化させられつつ、セパレータ１２の周縁部１２ｂが一次シール２０と溶着により一体化させられる。同様にして、セパレータ１２と、セパレータ１２の周縁部１２ｂを挟み込んだ一対の一次シール２０と、一対の一次シール２０の一方にニッケル箔１５の周縁部１５ｃが溶着されたバイポーラ電極とを有するバイポーラ電池２の部品が複数製作される。

また、同様にして、セパレータ１２と、セパレータ１２の周縁部１２ｂを挟み込んだ一対の一次シール２０と、一対の一次シール２０の一方にニッケル箔１５の周縁部１５ｃが溶着された正極側終端電極１８とを有するバイポーラ電池２の部品が製作される。また、一次シール２０と、一次シール２０にニッケル箔１５の周縁部１５ｃが溶着された負極側終端電極１９とを有するバイポーラ電池２の部品が製作される。

図６に示すように、上記のようにして製作されたバイポーラ電池２の部品のそれぞれが積層方向に積層されることにより、積層工程が終了する。積層工程で積層された電極積層体１３のニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂのそれぞれを間に挟み込んでいる複数の一次シール２０の周縁部２０ａに二次シール２１が配置され、一次シール２０と二次シール２１とを一体化させるシール工程が行われる。シール工程では、例えば、一次シール２０の周縁部２０ａにおいて、金型を用いて二次シール２１が射出成形され、一次シール２０のそれぞれに二次シール２１が接合される。また、シール工程では、一次シール２０の周縁部２０ａにおいて、熱板溶着により、一次シール２０と二次シール２１とが一体化されてもよい。

本実施形態では、バイポーラ電極１１がセパレータ１２を介して複数積層されてなる電極積層体１３と、電極積層体１３を取り囲む枠体１４とを備え、枠体１４は、ニッケル箔１５及びセパレータ１２の周縁部１２ｂをそれぞれ支持するように配置された複数の一次シール２０と、複数の一次シール２０の周縁部２０ａに配置された二次シール２１とを有するバイポーラ電池２において、ニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂが一次シール２０の周縁部２０ａに到達しないように複数の一次シール２０の間にニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂのそれぞれが挟み込まれており、一次シール２０と二次シール２１とが一体化されているため、複数の一次シール２０の間に挟み込まれたニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂのそれぞれは一緒に支持され、ニッケル箔１５及びセパレータ１２ごとの支持する部位が不要となるため、セパレータ１２の周縁部１２ｂが支持されたバイポーラ電池２の小型化が可能となる。

また、本実施形態では、積層工程により、ニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂが一次シール２０の周縁部２０ａに到達しないように複数の一次シール２０の間にニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂのそれぞれが挟み込まれつつ、バイポーラ電極１１とセパレータ１２とが交互に複数積層されて電極積層体１３が作製され、シール工程により、一次シール２０の周縁部２０ａに二次シール２１が配置されて一次シール２０と二次シール２１とが一体化されるため、積層工程及びシール工程で電極積層体１３を積層方向に圧縮する際に、複数の一次シール２０の間に挟み込まれたニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂのそれぞれを一緒に圧縮することができ、ニッケル箔１５及びセパレータ１２ごとの支持する部位及び支持する工程が不要となるため、セパレータ１２の周縁部１２ｂが支持されたバイポーラ電池２の小型化及び製造工程の簡略化が可能となる。

また、本実施形態では、積層工程では、ニッケル箔１５の周縁部１５ｃと一次シール２０とが溶着により一体化させられつつ、セパレータ１２の周縁部１２ｂが一次シール２０と溶着により一体化させられるため、ニッケル箔１５と一次シール２０との一体化及びセパレータ１２と一次シール２０との一体化を一つの工程で行うことができ、セパレータ１２の周縁部１２ｂが支持されたバイポーラ電池２の製造工程の簡略化が可能となる。

つまり、図７に示すようなセパレータ１２の周縁部１２ｂが支持されていない未支持部Ｎを有するバイポーラ電池２０１では、隣り合うニッケル箔１５のショートの発生を防ぐ等の理由から、セパレータ１２を一次シール２０で支持した構造とすることがある。例えば、図８に示すバイポーラ電池２０２のように、Ｘ軸方向の長さが異なる一次シール２０と一次シール２２とでシールの内縁部に段差部２３を設け、段差部２３以外の部位でニッケル箔１５の周縁部１５ｃを支持し、段差部２３でセパレータ１２の周縁部１２ｂを支持する構造が考えられる。

しかし、このような構造では、一次シール２０，２２にニッケル箔１５を支持する部位である圧縮部Ｐ及びセパレータ１２を支持する部位である支持部Ｆの両方が必要となり、セパレータ１２が支持されたバイポーラ電池２０２が大型化する欠点がある。また、熱プレスにより圧縮部Ｐを圧縮して一次シール２０とニッケル箔１５とを溶着する工程と、別の熱プレスにより支持部Ｆを圧縮して一次シール２０とセパレータ１２とを溶着する工程との２つの工程が必要となり、製造工程が複雑化する。

一方、本実施形態では、図９に示すように、圧縮部Ｐにおいて、一回の熱プレスにより、互いに積層されている上側の一次シール２０、セパレータ１２、下側の一次シール２０及びニッケル箔１５が一緒に溶着されるため、支持部Ｆが不要となり、支持部Ｆの分の小型化が図れる。また、支持部Ｆへの熱プレスの工程が不要となるため、製造工程の簡略化が可能となる。

また、本実施形態では、セパレータ１２と一次シール２０とはそれぞれ互いに相溶性のある樹脂を含み、溶着により一体化しているため、セパレータ１２と一次シール２０との相溶性が向上し、セパレータと一次シールとの溶着の状態が向上する。

上記のように、絶縁の確保のためには、複数の一次シール２０の間にセパレータ１２が挟み込まれている部分のＸ軸方向の長さは、複数の一次シール２０の間にニッケル箔１５が挟み込まれている部分のＸ軸方向の長さ以上であることが好ましい。しかし、セパレータ１２の周縁部１２ｂが一次シール２０の周縁部２０ａ及び二次シール２１の内壁面２１ａに到達してしまうと、セパレータ１２と二次シール２１との相溶性を考慮し、セパレータ１２と二次シール２１とにそれぞれ互いに相溶性のある樹脂を含ませる必要が生じる。一方、本実施形態では、ニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂが一次シール２０の周縁部２０ａ及び二次シール２１の内壁面２１ａに到達しない。そのため、セパレータ１２と二次シール２１との相溶性を考慮する必要が無く、セパレータ１２及び二次シール２１を構成する樹脂の自由度が高い。

また、本実施形態では、ニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂが一次シール２０の周縁部２０ａ及び二次シール２１の内壁面２１ａに到達しない。そのため、バイポーラ電池２及びバイポーラ電池２を構成する部品を小型化することができる。また、ニッケル箔１５の周縁部１５ｃ及びセパレータ１２の周縁部１２ｂが一次シール２０の周縁部２０ａ及び二次シール２１の内壁面２１ａに到達しないため、熱板溶着により、一次シール２０の周縁部２０ａに二次シール２１が配置され、一次シール２０と二次シール２１とが一体化される場合に、熱板溶着の溶着代を確保することができ、バイポーラ電池２を製造する際の自由度を高めることができる。

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、積層工程において、セパレータ１２と、セパレータ１２の周縁部１２ｂを挟み込んだ一対の一次シール２０と、一対の一次シール２０の一方にニッケル箔１５の周縁部１５ｃが溶着されたバイポーラ電極とを有するバイポーラ電池２の部品が複数製作され、これらの部品が積層された。しかし、例えば、バイポーラ電池２を構成する電極積層体１３のバイポーラ電極１１及びセパレータ１２のそれぞれが一度に一次シール２０を間に介して積層され、一回の熱プレスにより、互いに積層されている一次シール２０、セパレータ１２及びニッケル箔１５が一緒に溶着されてもよい。

図７に示すような従来のバイポーラ電池２０１では、ニッケル箔１５の片側の上面１５ａにのみ樹脂製の一次シール２０が張り付けられているため、熱プレス時の一次シール２０の樹脂の収縮によるニッケル箔１５の反りが大きい。一方、上記のように、バイポーラ電池２を構成する電極積層体１３のバイポーラ電極１１及びセパレータ１２のそれぞれが一度に一次シール２０を間に介して積層され、一回の熱プレスにより、互いに積層されている一次シール２０、セパレータ１２及びニッケル箔１５が一緒に溶着されれば、バイポーラ電極１１におけるニッケル箔１５の上面１５ａ及び下面１５ｂの両側に樹脂製の一次シール２０が張り付けられるため、熱プレス時の樹脂収縮による反り量を低減することができる。

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。また、本発明は、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置にも適用可能である。

１…蓄電装置、２…バイポーラ電池、３…導電板、３ａ…空隙、４…正極端子、５…負極端子、６…拘束ユニット、７…拘束プレート、７ａ…挿通孔、８…ボルト、９…ナット、１０…絶縁フィルム、１１…バイポーラ電極、１２…セパレータ、１２ａ…本体部、１２ｂ…周縁部、１３…電極積層体、１４…枠体、１５…ニッケル箔（集電体）、１５ａ…上面（一方面）、１５ｂ…下面（他方面）、１５ｃ…周縁部、１５ｄ…凸部、１６…正極、１７…負極、２０…一次シール（第１シール）、２０ａ…周縁部、２１…二次シール（第２シール）、２１ａ…内壁面、２２…一次シール、２３…段差部、２０１…バイポーラ電池、２０２…バイポーラ電池、Ｖ…内部空間、Ｐ…圧縮部、Ｎ…未支持部、Ｆ…支持部。

Claims (7)

1. 集電体の一方面に形成された正極と前記集電体の他方面に形成された負極とを有するバイポーラ電極がセパレータを介して複数積層されてなる電極積層体と、前記電極積層体を取り囲む枠体とを備え、前記枠体は、前記集電体及び前記セパレータの周縁部をそれぞれ支持するように配置された複数の第１シールと、複数の前記第１シールの周縁部に配置された第２シールとを有するバイポーラ電池であって、
   前記第１シールの周縁部において前記第１シールと前記第２シールとが接合により一体化されており、
   前記集電体及び前記セパレータの周縁部が前記第１シールの周縁部に到達しないように複数の前記第１シールの間に前記集電体及び前記セパレータのそれぞれの周縁部が挟み込まれており、
   前記第１シールは、前記集電体の周縁部及びセパレータの周縁部に溶着されており、
   前記集電体の前記第１シールと溶着される面は、複数の凸部が形成されることにより粗面化されており、
   前記凸部は、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、バイポーラ電池。
2. 集電体の一方面に形成された正極と前記集電体の他方面に形成された負極とを有するバイポーラ電極がセパレータを介して複数積層されてなる電極積層体と、前記電極積層体を取り囲む枠体とを備え、前記枠体は、前記集電体及び前記セパレータの周縁部をそれぞれ支持するように配置された複数の第１シールと、複数の前記第１シールの周縁部に配置された第２シールとを有するバイポーラ電池であって、
   前記第１シールの周縁部において前記第１シールと前記第２シールとが接合により一体化されており、
   前記集電体及び前記セパレータの周縁部が前記第１シールの周縁部に到達しないように複数の前記第１シールの間に前記集電体及び前記セパレータのそれぞれの周縁部が挟み込まれており、
   前記第１シールは、前記集電体の周縁部及びセパレータの周縁部に溶着されており、
   前記集電体の前記第１シールと溶着される面は粗面化されており、
   前記電極積層体の積層方向に垂直な方向において、複数の前記第１シールの間に前記セパレータが挟み込まれている部分の長さは、複数の前記第１シールの間に前記集電体が挟み込まれている部分の長さ以上である、バイポーラ電池。
3. 前記セパレータと前記第１シールとは、それぞれ互いに相溶性のある樹脂を含む、請求項１又は２に記載のバイポーラ電池。
4. 集電体の一方面に形成された正極と前記集電体の他方面に形成された負極とを有するバイポーラ電極がセパレータを介して複数積層されてなる電極積層体と、前記電極積層体を取り囲む枠体とを備え、前記枠体は、前記集電体及び前記セパレータの周縁部をそれぞれ支持するように配置された複数の第１シールと、複数の前記第１シールの周縁部に配置された第２シールとを有するバイポーラ電池の製造方法であって、
   前記集電体及び前記セパレータの周縁部が前記第１シールの周縁部に到達しないように複数の前記第１シールの間に前記集電体及び前記セパレータのそれぞれの周縁部を挟み込みつつ、前記バイポーラ電極と前記セパレータとを交互に複数積層して前記電極積層体を作製する積層工程と、
   前記積層工程で積層された前記電極積層体の前記集電体及び前記セパレータのそれぞれの周縁部を間に挟み込んでいる複数の前記第１シールの周縁部に前記第２シールを配置し、前記第１シールの周縁部において溶着により前記第１シールと前記第２シールとを一体化させるシール工程と、を備え、
   前記積層工程及び前記シール工程で用いる前記集電体において、前記第１シールと溶着される面を複数の凸部を形成することにより粗面化し、前記凸部を基端側から先端側に向かって先太りとなる形状とする、バイポーラ電池の製造方法。
5. 集電体の一方面に形成された正極と前記集電体の他方面に形成された負極とを有するバイポーラ電極がセパレータを介して複数積層されてなる電極積層体と、前記電極積層体を取り囲む枠体とを備え、前記枠体は、前記集電体及び前記セパレータの周縁部をそれぞれ支持するように配置された複数の第１シールと、複数の前記第１シールの周縁部に配置された第２シールとを有するバイポーラ電池の製造方法であって、
   前記集電体及び前記セパレータの周縁部が前記第１シールの周縁部に到達しないように複数の前記第１シールの間に前記集電体及び前記セパレータのそれぞれの周縁部を挟み込みつつ、前記バイポーラ電極と前記セパレータとを交互に複数積層して前記電極積層体を作製する積層工程と、
   前記積層工程で積層された前記電極積層体の前記集電体及び前記セパレータのそれぞれの周縁部を間に挟み込んでいる複数の前記第１シールの周縁部に前記第２シールを配置し、前記第１シールの周縁部において溶着により前記第１シールと前記第２シールとを一体化させるシール工程と、を備え、
   前記積層工程において、前記電極積層体の積層方向に垂直な方向において、複数の前記第１シールの間に前記セパレータが挟み込まれている部分の長さを、複数の前記第１シールの間に前記集電体が挟み込まれている部分の長さ以上とする、バイポーラ電池の製造方法。
6. 前記積層工程では、前記集電体の周縁部と前記第１シールとを溶着により一体化させつつ、前記セパレータの周縁部を前記第１シールと溶着により一体化させる、請求項４又は５に記載のバイポーラ電池の製造方法。
7. 前記セパレータと前記第１シールとは、それぞれ互いに相溶性のある樹脂を含む、請求項６に記載のバイポーラ電池の製造方法。
   

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