JP7151463B2 - 圧力調整弁、電池モジュールの製造方法、及び電池モジュール - Google Patents

Description

本発明の一側面は、電池モジュールに関する。

ニッケル水素二次電池及びリチウムイオン二次電池といった電池モジュールはモジュール本体を備える。モジュール本体には、電極を含む電池要素が収容されている。モジュール本体には、その内部でのガス発生により内圧が所定圧より上昇した際に内圧を調整するための圧力調整弁が取り付けられている。上記圧力調整弁の例として、特許文献１に記載された圧力調整弁装置が知られている。特許文献１に記載の圧力調整弁装置は、モジュール本体に連通する連通孔を、収容部に収容された弾性体で塞いでいる。この場合、モジュール本体内の圧力が設定圧より上昇した際、弾性体が弾性変形して、弾性体による上記孔のシールが解除され、モジュール本体内のガスが排出される。一方、モジュール本体内の圧力が設定圧以下になると、弾性体によって上記連通孔が再度塞がれる。

特開平７－２３０７９９号公報

上述の圧力調整弁のモジュール本体との接合部に突起を設け、その突起を溶融させた状態でモジュール本体に押し付けて熱溶着により接合するという工法がある。この工法では、突起を熱板で溶融させた後、圧力調整弁を接合位置に移動させる際に、突起の表面温度が低下する。この結果、モジュール本体に対する圧力調整弁の接合不良が発生するおそれがある。

本発明の一側面は、モジュール本体に対する接合不良の発生を抑制可能な圧力調整弁、電池モジュールの製造方法、及び電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る圧力調整弁は、複数の電極が積層された電極積層体と、電極積層体を取り囲むように配置され、電極積層体に設けられた複数の内部空間とそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体を備える電池モジュールに用いられる圧力調整弁であって、複数の第１連通孔とそれぞれ連通される複数の第２連通孔を有する壁部を備え、壁部は、複数の第２連通孔が開口した外壁面と、複数の第２連通孔を囲むように外壁面に設けられ、モジュール本体と熱溶着により接合される枠状の第１突起と、外壁面において、第１突起の外側に設けられた第２突起と、を有する。

この圧力調整弁では、壁部は、モジュール本体と熱溶着される第１突起に加えて第２突起を有している。第２突起は、第１突起の外側に設けられている。このため、例えば、第１突起を熱板で溶融させた後、圧力調整弁を接合位置に移動させる際に、第２突起が風よけとなり、第１突起の表面温度の低下が抑制される。この結果、モジュール本体に対する圧力調整弁の接合不良の発生を抑制することができる。

この圧力調整弁では、第２突起の高さは、第１突起の高さと同等であってもよい。この場合、第２突起の風よけ効果が高まるので、第１突起の表面温度の低下が更に抑制される。この結果、モジュール本体に対する圧力調整弁の接合不良の発生を更に抑制することができる。

この圧力調整弁では、第２突起の高さは、第１突起の高さよりも低くてもよい。この場合、第１突起をモジュール本体に押し付ける際の押し付け量を第２突起により規制することができる。

本発明の一側面に係る電池モジュールの製造方法は、複数の電極が積層された電極積層体と、電極積層体を取り囲むように配置され、電極積層体に設けられた複数の内部空間とそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、モジュール本体に取り付けられ、複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する圧力調整弁とを備えた電池モジュールの製造方法であって、モジュール本体と圧力調整弁とを接合する工程を含み、圧力調整弁は、第２連通孔が形成された壁部を有し、壁部は、複数の第２連通孔が開口した外壁面と、複数の第２連通孔を囲むように外壁面に設けられ、モジュール本体と熱溶着により接合される枠状の第１突起と、外壁面において、第１突起の外側に設けられた第２突起と、を有し、接合する工程では、第１突起を溶融させた状態でモジュール本体に押し付ける。

この電池モジュールの製造方法では、モジュール本体と圧力調整弁とを接合する工程において、例えば、圧力調整弁の第１突起を熱板により溶融させた後、第１突起を溶融させた状態でモジュール本体に押し付ける。圧力調整弁は、第１突起に加えて第２突起を有している。このため、第１突起を熱板で溶融させた後、圧力調整弁を接合位置に移動させる際に、第２突起が風よけとなり、第１突起の表面温度の低下が抑制される。この結果、モジュール本体に対する圧力調整弁の接合不良の発生を抑制することができる。

本発明の一側面に係る電池モジュールは、複数の電極が積層された電極積層体と、電極積層体を取り囲むように配置され、電極積層体に設けられた複数の内部空間とそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、モジュール本体に取り付けられ、複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する圧力調整弁と、を備え、圧力調整弁は、第２連通孔が形成された壁部を有し、壁部は、複数の第２連通孔が開口した外壁面と、複数の第２連通孔を囲むように外壁面に設けられ、モジュール本体と熱溶着により接合された枠状の第１突起と、外壁面において、第１突起の外側に設けられた第２突起と、を有する。

この電池モジュールでは、圧力調整弁の壁部は、モジュール本体と熱溶着により接合される第１突起に加えて第２突起を有している。第２突起は、第１突起の外側に設けられている。このため、例えば、第１突起を熱板で溶融させた後、圧力調整弁を接合位置に移動させる際に、第２突起が風よけとなり、第１突起の表面温度の低下が抑制される。この結果、モジュール本体に対する圧力調整弁の接合不良の発生を抑制することができる。

本発明の一側面によれば、モジュール本体に対する接合不良の発生を抑制可能な圧力調整弁、電池モジュールの製造方法、及び電池モジュールを提供することができる。

一実施形態に係る電池モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。 電池モジュールの概略断面図である。 電池モジュールの概略斜視図である。 電池モジュールの一部を示す分解斜視図（一部断面図を含む）である。 圧力調整弁の底面図である。 圧力調整弁の分解斜視図である。 ケースの平面図である。 圧力調整弁の断面図である。 電池モジュールの製造方法について説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら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は、実施形態に係る電池モジュールを備えた蓄電装置を示す概略断面図である。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、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）の電池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）である。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。

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、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からの熱が効率的に外部に放出される。

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３は、バイポーラ電池２の概略斜視図である。図２及び図３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、モジュール本体１１と、このモジュール本体１１の一側面に取り付けられた複数（ここでは４つ）の圧力調整弁１２とを備えている。

モジュール本体１１は、複数のバイポーラ電極１３（電極）がセパレータ１４を介して積層された電極積層体１５と、この電極積層体１５を取り囲むように配置された枠体１６とを備えている。複数のバイポーラ電極１３の積層方向は、複数のバイポーラ電池２の積層方向（Ｚ軸方向）と一致している。

バイポーラ電極１３及びセパレータ１４は、例えば平面視矩形状を有している。セパレータ１４は、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１３の間に配置されている。バイポーラ電極１３は、集電体であるニッケル箔１７と、当該ニッケル箔１７の上面１７ａ（一方面）に形成された正極活物質層１８と、当該ニッケル箔１７の下面１７ｂ（他方面）に形成された負極活物質層１９とを有している。

バイポーラ電極１３の正極活物質層１８は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極１３の負極活物質層１９と対向している。バイポーラ電極１３の負極活物質層１９は、セパレータ１４を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極１３の正極活物質層１８と対向している。

電極積層体１５の最下層には、正極側終端電極２０（電極）が配置されている。正極側終端電極２０は、ニッケル箔１７と、当該ニッケル箔１７の上面１７ａに形成された正極活物質層１８とを有している。電極積層体１５の最上層には、負極側終端電極２１（電極）が配置されている。負極側終端電極２１は、ニッケル箔１７と、当該ニッケル箔１７の下面１７ｂに形成された負極活物質層１９とを有している。正極側終端電極２０の正極活物質層１８は、セパレータ１４を挟んで最下層のバイポーラ電極１３の負極活物質層１９と対向している。負極側終端電極２１の負極活物質層１９は、セパレータ１４を挟んで最上層のバイポーラ電極１３の正極活物質層１８と対向している。正極側終端電極２０及び負極側終端電極２１のニッケル箔１７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。

正極活物質層１８は、ニッケル箔１７の上面１７ａに正極活物質を含む正極スラリー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。負極活物質層１９は、ニッケル箔１７の下面１７ｂに負極活物質を含む負極スラリー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１７の縁部１７ｃは、正極スラリー及び負極スラリーが塗工されない未塗工領域となっている。

セパレータ１４は、正極活物質層１８と負極活物質層１９との間に配置され、正極活物質層１８と負極活物質層１９とを隔離する。セパレータ１４は、積層方向から見てニッケル箔１７よりも小さく且つ正極活物質層１８及び負極活物質層１９よりも大きい。セパレータ１４は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１４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、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１４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。なお、セパレータ１４の形状としては、特にシート状に限られず、袋状であってもよい。

枠体１６は、電極積層体１５の周囲に配置され、各ニッケル箔１７の縁部１７ｃをそれぞれ保持する複数の一次シール部２２と、これらの一次シール部２２の周囲に配置された二次シール部２３とを有している。

各一次シール部２２は、積層方向に沿ってニッケル箔１７毎に配置されている。一次シール部２２は、枠状に形成されている。一次シール部２２は、ニッケル箔１７の縁部１７ｃに熱溶着により接合されている。

積層方向に隣り合うニッケル箔１７間に、ニッケル箔１７、正極活物質層１８、負極活物質層１９及び一次シール部２２が協働して内部空間Ｖを形成している。換言すると、積層方向に隣り合う２つのニッケル箔１７、一方のニッケル箔１７の正極活物質層１８、他方のニッケル箔１７の負極活物質層１９及び一次シール部２２によって囲われた空間が内部空間Ｖである。従って、電極積層体１５には、複数の内部空間Ｖが設けられている。セパレータ１４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。一次シール部２２は、内部空間Ｖを封止する。バイポーラ電池２の各セルは、二つのニッケル箔１７、二つのニッケル箔１７の一方の正極活物質層１８、二つのニッケル箔１７の他方の負極活物質層１９、セパレータ１４及び一次シール部２２により構成され、これらが協働して内部空間Ｖを形成している。

二次シール部２３は、角筒状を有している。二次シール部２３は、内部空間Ｖを更に封止する。二次シール部２３は、各一次シール部２２に接合されている。二次シール部２３は、例えば射出成形等により形成されている。

一次シール部２２及び二次シール部２３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。

次に、圧力調整弁１２の構成について詳細に説明する。図４は、バイポーラ電池２の一部を示す分解斜視図（一部断面図を含む）である。図５は、圧力調整弁１２の底面図（底壁部３２の外壁面３２ａ側から見た図）である。図６は、圧力調整弁１２の分解斜視図である。図７は、ケース２９の平面図である。図８は、圧力調整弁１２の断面図である。

図３及び図４に示されるように、枠体１６を構成する一の壁部１６ａには、圧力調整弁１２が取り付けられる複数（ここでは４つ）の取付領域２４が設けられている。図４に示されるように、一次シール部２２の各取付領域２４には、複数（ここでは６つ）の連通孔２５（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２５は、各取付領域２４において３列２段（Ｙ軸方向に３列、Ｚ軸方向に２段）に配列されている。従って、連通孔２５は、壁部１６ａにおいて１２列２段に配列されている。各連通孔２５は、異なるセルの内部空間Ｖとそれぞれ連通されている。

二次シール部２３の各取付領域２４には、各連通孔２５と連通された複数（ここでは６つ）の連通孔２６（第１連通孔）がそれぞれ設けられている。連通孔２６は、各取付領域２４において３列２段に配列されている。

連通孔２５，２６は、内部空間Ｖに電解液を注入するための注液孔として機能する。また、連通孔２５，２６は、電解液が注入された後は、内部空間Ｖで発生したガスが流れる流路となる。

二次シール部２３の各取付領域２４の外側面には、略枠状の突起２７がそれぞれ設けられている。突起２７は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを熱溶着により接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路２８を連通孔２６と協働して形成する。従って、流路２８は、各取付領域２４において３列２段に配列されている。流路２８は、Ｘ軸方向に垂直な面に沿った断面において矩形状を有している。突起２７は、Ｘ軸方向から見て、格子状に形成されている。

図４及び図６に示されるように、圧力調整弁１２は、ケース２９と、複数（ここでは６つ）の弁体３０と、カバー３１とを有している。ケース２９は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。ケース２９は、ケース２９とカバー３１とが対向する対向方向（Ｘ軸方向）から見て略矩形状に形成されている。対向方向は、モジュール本体１１（壁部１６ａ）に対する圧力調整弁１２の取付方向（後述する突起２７の先端２７ａと突起３４の先端３４ａとが対向する方向）でもある。

ケース２９は、底壁部３２（壁部）を有している。底壁部３２は、モジュール本体１１の各連通孔２６とそれぞれ連通された複数（ここでは６つ）の連通孔３３（第２連通孔）を有している。連通孔３３は、Ｘ軸方向に垂直な面（ＹＺ平面）に沿った断面で円形状を有している（図５参照）。連通孔３３は、底壁部３２を貫通している。底壁部３２は、複数の連通孔３３の第１端３３ａが開口した外壁面３２ａと、複数の連通孔３３の第２端３３ｂが開口した内壁面３２ｂと、を有している。外壁面３２ａは、モジュール本体１１と対向している。内壁面３２ｂは、外壁面３２ａとは反対側に位置し、後述する弁体３０の第１端面３０ａと対向している。

図４～図６及び図８に示されるように、底壁部３２は、それぞれ外壁面３２ａからモジュール本体１１側に突出した突起３４（第１突起）及び突起５０（第２突起）を有している。なお、図４～図６及び図８では、圧力調整弁１２がモジュール本体１１に取り付けられる前の状態の突起３４及び突起５０が示されている。

突起３４は、略枠状を呈し、連通孔３３の第１端３３ａを囲むように外壁面３２ａに設けられている。突起３４は、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを熱溶着により接合すると共に、各内部空間Ｖからのガスがそれぞれ流れる複数（ここでは６つ）の流路３５を形成する。突起３４は、モジュール本体１１の突起２７と熱溶着により接合されている。突起３４は、突起２７に対応する形状及び寸法を有している。従って、流路３５は、Ｘ軸方向に垂直な面（ＹＺ平面）に沿った断面において矩形状を有している。また、突起３４は、Ｘ軸方向から見て、格子状に形成されている。

突起５０は、外壁面３２ａにおいて、突起３４の外側に設けられている。突起５０は、略枠状であり、突起３４の全体を囲んでいる。突起５０は、外壁面３２ａの外縁部に設けられている。突起５０の外壁面は、側壁部３６の外壁面から連続している。少なくとも圧力調整弁１２がモジュール本体１１に取り付けられる前の状態において、突起５０は突起３４から離間している。圧力調整弁１２がモジュール本体１１に取り付けられた後の状態では、突起５０は突起３４と一体化されている場合がある。突起５０は、対向方向から見て、略矩形状に形成された底壁部３２の外周縁部に沿って、略矩形枠状に形成されている。

圧力調整弁１２がモジュール本体１１に取り付けられる前の状態において、突起３４の高さｈ１及び突起５０の高さｈ２は、互いに同等である。高さｈ１は、突起３４の外壁面３２ａからの高さ（Ｘ軸方向の長さ）である。高さｈ１は、例えば突起３４の全体（全周）の平均高さである。高さｈ２は、突起５０の外壁面３２ａからの高さ（Ｘ軸方向の長さ）である。高さｈ２は、例えば突起５０の全体（全周）の平均高さである。ここで、上記の同等とは、製造誤差及び製造ばらつきによる突起５０と突起３４の高さの違いを含んでもよい。

圧力調整弁１２がモジュール本体１１に取り付けられる前の状態において、突起３４の幅及び突起５０の幅は、互いに同等である。突起３４の幅は、突起３４の外壁面及び内壁面間の距離である。突起３４の幅は、例えば突起３４の全体（全周）の平均幅である。突起５０の幅は、突起５０の外壁面及び内壁面間の距離である。突起５０の幅は、例えば突起５０の全体（全周）の平均幅である。ここで、上記の同等とは、製造誤差及び製造ばらつきによる突起５０と突起３４の幅の違いを含んでもよい。

ケース２９は、それぞれ底壁部３２からカバー３１側に突出した側壁部３６及び隔壁部３７を有している。本実施形態では、側壁部３６及び隔壁部３７は、底壁部３２と一体的に形成されている。側壁部３６は、複数（ここでは６つ）の弁体３０を包囲するように、底壁部３２の内壁面３２ｂの縁部に立設されている。具体的には、側壁部３６は、底壁部３２の外周縁部の全周にわたって形成されており、ケース２９の外壁を構成している。より具体的には、側壁部３６は、対向方向から見て、略矩形状に形成された底壁部３２の外周縁部に沿って、略矩形枠状に形成されている。側壁部３６の外壁面は、突起５０の外壁面と連続している。

隔壁部３７は、各弁体３０の側面３０ｃを覆うように底壁部３２の内壁面３２ｂに立設されている。すなわち、隔壁部３７は、各弁体３０が収容される円柱状の収容空間Ｓ１を形成している。本実施形態では、隔壁部３７と側壁部３６の一部とが弁体３０の側面３０ｃを包囲することによって、収容空間Ｓ１が形成されている。また、本実施形態では、一の弁体３０を収容する隔壁部３７と当該一の弁体３０に隣接する位置に配置された他の弁体３０を収容する隔壁部３７とは、一体的に形成されている。このように、互いに異なる弁体３０を収容する隔壁部３７同士は、共有する部分を有していてもよい。

本実施形態では、底壁部３２の内壁面３２ｂを基準として、側壁部３６のカバー３１側の端部３６ａは、隔壁部３７のカバー３１側の端部３７ａよりも高い位置にある。従って、ケース２９にカバー３１が取り付けられた状態において、カバー３１が側壁部３６の端部３６ａに接する一方で、カバー３１と隔壁部３７の端部３７ａとは互いに離間している。すなわち、カバー３１と隔壁部３７の端部３７ａとの間には空間Ｓ２が形成されている。当該空間Ｓ２は、内部空間Ｖから圧力調整弁１２の内部に流入したガスの流路として機能する。

弁体３０は、連通孔３３を塞ぐように、収容空間Ｓ１に収容されている。弁体３０は、ゴム等の弾性体で形成された円柱状部材である。弁体３０は、連通孔３３を塞ぐ第１端面３０ａと、第１端面３０ａとは反対側に位置する第２端面３０ｂと、第１端面３０ａ及び第２端面３０ｂを接続する側面３０ｃとを有している。第１端面３０ａは、底壁部３２の内壁面３２ｂと対向している。第２端面３０ｂは、カバー３１と対向し、カバー３１によって押圧される被押圧面である。第１端面３０ａが底壁部３２の内壁面３２ｂに対して押し付けられた状態で配置されることで、弁体３０は連通孔３３を塞いでいる。弁体３０は、内部空間Ｖの圧力に応じて、連通孔３３を開閉させる。弁体３０の側面３０ｃと隔壁部３７の内壁面又は側壁部３６の内壁面との間には、隙間Ｇが設けられている。

図６及び図７に示されるように、隔壁部３７の内壁面には、弁体３０を位置決めするための突出部３８が形成されている。突出部３８は、隔壁部３７の内壁面から内周側へ突出している。突出部３８は、弁体３０の中心位置が連通孔３３の中心軸線からずれて配置された場合に、弁体３０の側面３０ｃと接触するように形成されている。このような突出部３８により、弁体３０の位置ずれを一定の範囲内に抑えることができる。本実施形態では、複数（ここでは６つ）の突出部３８が、連通孔３３の中心軸線回りに等ピッチで形成されている。

図７及び図８に示されるように、底壁部３２は、内壁面３２ｂに形成されたシール部３９を含んでいる。シール部３９は、内壁面３２ｂからカバー３１側に突出し、弁体３０に押し付けられる。シール部３９は、当該シール部３９に対して押し付けられた弁体３０の第１端面３０ａと接触することで、連通孔３３と隙間Ｇとの間を開閉可能に封止している。シール部３９は、内壁面３２ｂに開口した連通孔３３の第２端３３ｂを囲むように形成されている。シール部３９は、第２端３３ｂの縁部に沿って、連通孔３３の中心軸線を中心とする円環状に形成されている。シール部３９は、連通孔３３の全周を隙間無く囲むように形成されている。これにより、シール部３９は、弁体３０の第１端面３０ａと隙間無く接触しており、気密性が確保されている。

連通孔３３は、突起３４のバリ３４ｅを収容するための収容部４０を含んでいる。収容部４０は、第１端３３ａを含んでいる。収容部４０は、連通孔３３の第１端３３ａ側の部分に設けられている。収容部４０は、連通孔３３の断面積を第１端３３ａに向かうにつれて拡大させるテーパ状の内面４０ａを有している。

カバー３１は、ケース２９の開口を塞ぐ板状部材である。カバー３１は、例えばＰＰ、ＰＰＳまたは変性ＰＰＥ等の樹脂で形成されている。カバー３１は、ケース２９の開口端面に溶着により接合されている。カバー３１は、複数の弁体３０をケース２９の底壁部３２に押し付ける押圧部材としても機能する。カバー３１は、弁体３０をケースの底壁部３２に押し付けた状態を維持しつつ、ケース２９の開口端面に接合されている。具体的には、カバー３１の内面３１ａの縁部は、側壁部３６の端部３６ａに例えば超音波溶着によって接合されている。

カバー３１は、内面３１ａに設けられた接合用突起３１ｂを有している。接合用突起３１ｂは、内面３１ａの縁部の全周にわたって略矩形環状に形成されている。接合用突起３１ｂの対向方向に平行な断面（ＸＺ平面）の断面形状は、内面３１ａ側からケース２９側に向かって先細りとなるテーパ状に形成されている。カバー３１をケース２９に取り付ける際には、接合用突起３１ｂが側壁部３６の端部３６ａに押し付けられながら超音波溶着が実施される。これにより、接合用突起３１ｂの先端側の一部が溶かされて、カバー３１がケース２９側に押し込まれる。

図６に示されるように、カバー３１には、圧力調整弁１２の内部のガスを圧力調整弁１２の外部に排気するための排気口４１が設けられている。本実施形態では一例として、矩形板状を有するカバー３１の一対の対角部のそれぞれに、Ｘ軸方向に延びる断面円形状の排気口４１が設けられている。排気口４１は、対向方向から見て弁体３０と重ならないように配置されている。なお、排気口４１が設けられる位置及び形状、並びに排気口４１の個数は、この例に限られない。

図４及び図８に示されるように、圧力調整弁１２において、ケース２９の連通孔３３は、二次シール部２３の連通孔２６及び一次シール部２２の連通孔２５を介してモジュール本体１１の内部空間Ｖと連通されている。内部空間Ｖの圧力が設定圧よりも低いときは、連通孔３３が弁体３０によって塞がれた閉弁状態に維持される。内部空間Ｖの圧力が上昇して設定圧以上になると、弁体３０が底壁部３２から離間するように弾性変形し、連通孔３３の閉塞が解除された開弁状態となる。その結果、内部空間Ｖからのガスは、弁体３０の側面３０ｃと隔壁部３７の内壁面との隙間Ｇ（収容空間Ｓ１）を介して、隔壁部３７とカバー３１との間に形成された空間Ｓ２へと流通する。そして、当該ガスは、空間Ｓ２から排気口４１を介して圧力調整弁１２の外部へと排気される。

次に、バイポーラ電池２の製造方法について説明する。図９（Ａ）～図９（Ｃ）は、バイポーラ電池２の製造方法について説明するための図である。図９（Ａ）～図９（Ｃ）では、モジュール本体１１及び圧力調整弁１２の内部構成の図示が省略されている。バイポーラ電池２の製造方法では、熱溶着の一つである熱板溶着によってモジュール本体１１と圧力調整弁１２とが接合される。具体的には、まず、図９（Ａ）に示されるように、モジュール本体１１の突起２７の先端２７ａを熱板Ｈに当接することで、突起２７を溶融させる工程が行われる。突起２７を溶融させる工程は、例えば、モジュール本体１１を冶具に固定した状態で、熱板Ｈをモジュール本体１１上に移動させて行われる。

一方、図９（Ｂ）に示されるように、圧力調整弁１２の突起３４の先端３４ａを熱板Ｈに当接することで、突起３４を溶融させる工程が行われる。このとき、突起５０の先端５０ａも熱板Ｈに当接される。これにより、突起５０も溶融される。突起３４を溶融させる工程では、具体的には、突起３４が熱板Ｈに押し込まれる。突起３４の押し込み量（突起３４の溶融量）は、予め設定されている。突起３４の溶融量は、例えば０．５ｍｍである。これにより、突起３４の形状に製造誤差が存在する場合でも、突起３４の先端３４ａを平坦化することができる。突起３４を溶融させる工程は、例えば、圧力調整弁１２を熱板Ｈ上に移動させて行われる。圧力調整弁１２は、例えばロボットハンドで把持される。突起３４を溶融させる工程は、例えば、突起２７を溶融させる工程と同時に行われる。

突起２７を溶融させる工程及び突起３４を溶融させる工程の後、熱板Ｈをモジュール本体１１上から移動させると共に、圧力調整弁１２をモジュール本体１１上に移動させ、図９（Ｃ）に示されるように、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合する工程が行われる。この接合する工程では、突起２７，３４が溶融している状態で、突起２７に突起３４が押し付けられる。具体的には、突起３４が突起２７に押し込まれる。突起３４の押し込み量は、予め設定されている。突起３４の押し込み量は、例えば０．６ｍｍである。以上により、モジュール本体１１と圧力調整弁１２とが熱溶着により接合される。このとき、互いに溶融した突起３４及び突起５０が一体化される場合がある。

次に、本実施形態に係るバイポーラ電池２の作用・効果について説明する。

圧力調整弁１２では、底壁部３２は、モジュール本体１１と熱溶着される突起３４に加えて突起５０を有している。突起５０は、突起３４の外側に設けられている。このため、突起３４を熱板Ｈで溶融させた後、圧力調整弁１２をモジュール本体１１との接合位置に移動させる際に、突起５０が風よけとなり、突起３４の表面温度の低下が抑制される。この結果、モジュール本体１１に対する圧力調整弁１２の接合不良の発生を抑制することができる。

モジュール本体１１と圧力調整弁１２とを接合する際、溶融した樹脂により突起３４の先端３４ａにバリが発生し、連通孔３３を閉塞するおそれがある。そこで、バリの発生を抑制するため、突起３４の幅をなるべく小さく設定することが考えられる。この場合、突起３４の熱容量が小さくなる。また、突起３４と熱板Ｈとの接触面積が小さいため、突起３４を介した熱板Ｈから圧力調整弁１２への入熱量も小さくなる。本実施形態では、圧力調整弁１２が突起５０を有し、突起５０が突起３４と共に熱板Ｈに当接する。このため、圧力調整弁１２が突起５０を有さない場合に比べて、圧力調整弁１２が全体の熱容量が大きくなる。また、熱板Ｈから圧力調整弁１２への入熱量が増加する。この結果、圧力調整弁１２が全体として冷やされ難くなる。従って、突起５０によれば、熱容量及び入熱量の点からも突起３４の表面温度の低下を抑制可能となる。

突起２７と接合された状態の突起３４から、突起３４を溶融させる工程における突起３４の溶融量を測定することは困難である。突起５０は、突起３４と共に熱板Ｈによって溶融されるので、溶融後の突起５０によれば、突起３４を溶融させる工程における突起３４の溶融量を容易に推定できる。また、溶融後の突起５０によれば、突起３４を溶融させる工程において、突起３４が全周にわたって均一に溶融されているかを推定することもできる。突起３４が全周にわたって均一に溶融されていない場合、例えば、圧力調整弁１２が傾斜した状態で熱板Ｈに押し付けられている可能性がある。

突起５０の高さｈ２は、突起３４の高さｈ１と同等である。このため、突起５０の風よけ効果が高まるので、突起３４の表面温度の低下が更に抑制される。この結果、モジュール本体１１に対する圧力調整弁１２の接合不良の発生を更に抑制することができる。

バイポーラ電池２の製造方法及びバイポーラ電池２においても、圧力調整弁１２が突起５０を有しているので、モジュール本体１１に対する圧力調整弁１２の接合不良の発生を抑制することができる。

以上、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。

例えば、圧力調整弁１２では、突起５０の高さｈ２は、突起３４の高さｈ１よりも低くてもよい。この場合、突起５０は、熱板Ｈに当接し難い。従って、突起５０は、溶融され難い。このため、突起３４を突起２７に押し付ける際、突起３４の押し付け量が、溶融後の突起３４と突起５０との高さの差に達すると、突起５０がモジュール本体１１に当接して、突起３４を更に押し込み難くなる。よって、高さｈ２が高さｈ１よりも低い構成によれば、突起３４の押し付け量を規制することができる。具体的には、予め設定した突起３４の押し付け量を、突起３４と突起５０との高さの差（高さｈ１－高さｈ２）とし、突起５０がモジュール本体１１に当接するまで突起３４を突起２７に押し付けることで、突起３４の押し込み量を容易に規制することができる。

例えば、圧力調整弁１２では、突起５０は、突起３４の外側の一部に設けられていてもよい。例えば、圧力調整弁１２をモジュール本体１１との接合位置に移動させる際の移動方向の前方に突起５０が設けられていれば、突起５０による風除け効果が得られる。

弁体３０は、円柱状部材に限られず、例えば多角形柱状部材であってもよい。また、この場合、隔壁部３７は、弁体３０の形状に応じた形状の収容空間Ｓ１を形成するように形成されればよい。

排気口４１は、カバー３１以外の部材（例えばケースの側壁部等）に設けられてもよい。

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、特にニッケル水素二次電池には限られず、リチウムイオン二次電池等であってもよい。電池モジュールは、バイポーラ電池２以外にも、複数の電極が積層された電極積層体と電極積層体を取り囲むように配置された枠体とを有するモジュール本体を備えた電池モジュールであれば適用可能である。

２…バイポーラ電池（電池モジュール）、１１…モジュール本体、１２…圧力調整弁、１３…バイポーラ電極（電極）、１５…電極積層体、１６…枠体、２０…正極側終端電極（電極）、２１…負極側終端電極（電極）、２５，２６…連通孔（第１連通孔）、３２…底壁部（壁部）、３２ａ…外壁面、３２ｂ…内壁面、３３…連通孔（第２連通孔）、３４…突起（第１突起）、５０…突起（第２突起）。

Claims (4)

1. 複数の電極が積層された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように配置され、前記電極積層体に設けられた複数の内部空間とそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体を備える電池モジュールに用いられる圧力調整弁であって、
   前記複数の第１連通孔とそれぞれ連通される複数の第２連通孔を有する壁部を備え、
   前記壁部は、
   前記複数の第２連通孔が開口した外壁面と、
   前記複数の第２連通孔を囲むように前記外壁面に設けられ、前記モジュール本体と熱溶着により接合される枠状の第１突起と、
   前記外壁面において、前記第１突起を囲むように前記第１突起の外側に設けられた枠状の第２突起と、を有する、圧力調整弁。
2. 前記第２突起の高さは、前記第１突起の高さと同等である、請求項１に記載の圧力調整弁。
3. 複数の電極が積層された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように配置され、前記電極積層体に設けられた複数の内部空間とそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、
   前記モジュール本体に取り付けられ、前記複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する圧力調整弁とを備えた電池モジュールの製造方法であって、
   前記モジュール本体と前記圧力調整弁とを接合する工程を含み、
   前記圧力調整弁は、前記第２連通孔が形成された壁部を有し、
   前記壁部は、
   前記複数の第２連通孔が開口した外壁面と、
   前記複数の第２連通孔を囲むように前記外壁面に設けられ、前記モジュール本体と熱溶着により接合される枠状の第１突起と、
   前記外壁面において、前記第１突起を囲むように前記第１突起の外側に設けられた枠状の第２突起と、を有し、
   前記接合する工程では、前記第１突起を溶融させた状態で前記モジュール本体に押し付ける、電池モジュールの製造方法。
4. 複数の電極が積層された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように配置され、前記電極積層体に設けられた複数の内部空間とそれぞれ連通された複数の第１連通孔を有する枠体とを有するモジュール本体と、
   前記モジュール本体に取り付けられ、前記複数の第１連通孔とそれぞれ連通された複数の第２連通孔を有する圧力調整弁と、を備え、
   前記圧力調整弁は、前記第２連通孔が形成された壁部を有し、
   前記壁部は、
   前記複数の第２連通孔が開口した外壁面と、
   前記複数の第２連通孔を囲むように前記外壁面に設けられ、前記モジュール本体と熱溶着により接合された枠状の第１突起と、
   前記外壁面において、前記第１突起を囲むように前記第１突起の外側に設けられた枠状の第２突起と、を有する、電池モジュール。

Images