JP7268584B2 - 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、蓄電装置及び蓄電装置の製造方法に関する。

従来の蓄電装置として、例えば特許文献１に記載の蓄電装置が知られている。この蓄電装置は、正極と負極との間に配置されたセパレータと、正極と負極との間の空間を封止する封止部とを備えている。このセパレータの縁部は、溶着によって封止部に結合されている。

特開２０１０－６２０８１号公報

上述した蓄電装置のように、セパレータの収縮による正極と負極との短絡を抑制するために、正極と負極との間のセパレータの縁部を溶着によって封止部に結合させる構成とすることが考えられる。しかしながら、セパレータの縁部を封止部に溶着する際、セパレータの厚さが部分的に不足することがあり、この状態でセパレータが収縮すると、セパレータの一部が引き延ばされて破断し易くなる。セパレータが破断すると、セパレータを介さずに正極と負極とが互いに向き合ってしまい、正極と負極との短絡が生じ得る。

本開示は、正極と負極との短絡をより確実に抑制できる蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供することを目的とする。

本開示の一側面に係る蓄電装置は、互いに対向する正極及び負極と、正極と負極との間に配置された多孔質のセパレータと、正極と負極との間の空間を封止する樹脂製の封止部と、を備え、セパレータは、封止部を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料を含んで構成されており、セパレータの縁部は、封止部を構成する樹脂材料の溶融凝固部に結合された状態で、封止部に挟み込まれて保持されている。

この蓄電装置では、セパレータの縁部は、封止部を構成する樹脂材料の溶融凝固部に結合された状態で、封止部に挟み込まれて保持されているので、セパレータの位置ずれの発生を抑制できる。これにより、セパレータを介さずに正極と負極とが互いに向き合ってしまう事態を抑制でき、正極と負極との短絡を抑制できる。更に、セパレータは、封止部を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料を含んで構成されているので、セパレータの縁部を、溶融させずにその形状を維持させた状態で、溶融凝固部に結合させることができる。このようにセパレータの形状を維持させることによって、セパレータが部分的に薄くなる事態を抑制できる。よって、セパレータが収縮した場合であっても、セパレータの一部が引き延ばされて破断してしまう事態を抑制できる。その結果、正極と負極との間にセパレータが介在する状態を維持できるので、正極と負極との短絡をより確実に抑制できる。

溶融凝固部は、セパレータの縁部の外表面に位置していてもよい。この場合、セパレータの縁部の外表面と溶融凝固部との摩擦によって、セパレータの縁部を封止部に保持させることができる。この構成では、セパレータの縁部と封止部との結合強度を十分に確保できるので、セパレータの縁部が封止部から外れてしまう事態を抑制できる。その結果、正極と負極との間にセパレータが介在する状態をより確実に維持できるので、正極と負極との短絡をより確実に抑制できる。

溶融凝固部は、セパレータの縁部の孔内に位置していてもよい。このように、溶融凝固部がセパレータの縁部の孔内に入り込むことで、セパレータの縁部と封止部との結合部分においてアンカー効果が発揮される。これにより、セパレータの縁部と封止部との結合強度を向上させることができるので、セパレータの縁部が封止部から外れてしまう事態をより確実に抑制できる。その結果、正極と負極との間にセパレータが介在する状態をより一層確実に維持できるので、正極と負極との短絡をより一層確実に抑制できる。

セパレータは、互いに積層された第１の多孔質層及び第２の多孔質層を有し、第１の多孔質層は、封止部を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料によって構成されており、第２の多孔質層は、第１の多孔質層を構成する材料の溶融温度よりも低い溶融温度を有する材料によって構成されており、第１の多孔質層の縁部は、封止部を構成する樹脂材料が溶融して凝固した第１の溶融凝固部に結合されており、第２の多孔質層の縁部は、第２の多孔質層を構成する材料、及び封止部を構成する樹脂材料が共に溶融して凝固した第２の溶融凝固部に一体に結合されていてもよい。このように、第２の多孔質層の縁部が第２の溶融凝固部に一体に結合されることによって、セパレータの縁部と封止部との結合強度を向上させることができ、セパレータの縁部が封止部から外れてしまう事態を抑制できる。また、上述したように、第１の多孔質層の縁部を、溶融させずにその形状を維持した状態で、封止部に結合させることができるので、セパレータの収縮に起因してセパレータが破断してしまう事態を抑制できる。すなわち、上述した構成によれば、封止部からのセパレータの縁部の外れを抑制しつつ、セパレータの破断を抑制できる。これにより、正極と負極との間にセパレータが介在する状態をより一層確実に維持できるので、正極と負極との短絡をより一層確実に抑制できる。

第１の多孔質層は、第２の多孔質層を挟むように積層されていてもよい。この場合、封止部からのセパレータの縁部の外れを抑制しつつ、セパレータの破断をより確実に抑制できる。これにより、正極と負極との間にセパレータが介在する状態をより一層確実に維持できるので、正極と負極との短絡をより一層確実に抑制できる。

本開示の一側面に係る蓄電装置の製造方法は、互いに対向する正極及び負極と、正極と負極との間に配置された多孔質のセパレータと、正極と負極との間の空間を封止する樹脂製の封止部と、を備える蓄電装置の製造方法であって、封止部を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料を含んで構成されたセパレータを準備する準備工程と、セパレータの縁部を、封止部を構成する樹脂材料で挟み込むように配置する配置工程と、セパレータの縁部と、封止部を構成する樹脂材料とを溶着によって互いに結合する溶着工程と、を備え、溶着工程では、封止部を構成する樹脂材料の溶融温度以上、且つセパレータを構成する材料の溶融温度未満で溶着を行う。

この蓄電装置の製造方法では、セパレータの縁部を、封止部を構成する樹脂材料で挟み込むように配置し、セパレータの縁部と、封止部を構成する樹脂材料とを溶着によって互いに結合する。その結果、セパレータの縁部は封止部に挟み込まれるように保持されるので、セパレータの位置ずれの発生を抑制できる。これにより、セパレータを介さずに正極と負極とが互いに向き合ってしまう事態を抑制でき、正極と負極との短絡を抑制できる。更に、溶着工程において、封止部を構成する樹脂材料の溶融温度以上、且つセパレータを構成する材料の溶融温度未満で溶着を行うので、溶着の際、セパレータを溶融させずに封止部を溶融させながら、セパレータの縁部を封止部に結合させることができる。つまり、セパレータの縁部を、溶融させずにその形状を維持した状態で封止部に結合させることができる。このように、セパレータの形状を維持させることによって、セパレータが部分的に薄くなる事態を抑制できる。よって、セパレータが収縮した場合であっても、セパレータの一部が引き延ばされて破断してしまう事態を抑制できる。その結果、正極と負極との間にセパレータが介在する状態を維持できるので、正極と負極との短絡をより確実に抑制できる。

本開示によれば、正極と負極との短絡をより確実に抑制できる。

図１は、蓄電装置の一実施形態を示す概略的な断面図である。 図２は、蓄電装置の一部を拡大して示す断面図である。 図３（ａ）は、蓄電装置の製造方法の一実施形態を示す概略的な断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の後続の工程を示す概略的な断面図である。 図４（ａ）は、図３（ｂ）の後続の工程を示す概略的な断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の後続の工程を示す概略的な断面図である。 図５は、蓄電装置の第１の変形例を拡大して示す断面図である。 図６は、蓄電装置の第２の変形例を拡大して示す断面図である。 図７は、蓄電装置の第３の変形例を拡大して示す断面図である。

以下、本開示の一側面に係る電極板の製造方法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、重複する説明を適宜省略する。

図１に示す蓄電装置１は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリに用いられる蓄電モジュールである。蓄電装置１は、例えばニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電装置１は、電気二重層キャパシタであってもよいし、全固体電池であってもよい。本実施形態では、蓄電装置１がリチウムイオン二次電池である場合を例示する。

蓄電装置１は、蓄電セル２が積層方向にスタックされたセルスタック５を含んで構成されている。蓄電セル２は、図１に示すように、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３と、封止部１４とを備えている。正極１１は、金属箔２１の一方面に正極活物質層２２が塗工されてなる矩形状の電極である。負極１２は、金属箔２１の一方面に負極活物質層２３が塗工されてなる矩形状の電極である。負極１２は、負極活物質層２３が正極活物質層２２と対向するように配置されている。本実施形態では、正極活物質層２２及び負極活物質層２３は、いずれも矩形状に塗工されている。負極活物質層２３は、正極活物質層２２よりも一回り大きく形成されており、平面視において、正極活物質層２２の塗工領域の全体が負極活物質層２３の塗工領域内に位置している。

正極１１の金属箔２１と負極１２の金属箔２１とが互いに接するように、蓄電セル２がスタックされることによって、セルスタック５が構成される。セルスタック５では、積層方向に隣り合う蓄電セル２，２により、互いに接する正極１１の金属箔２１及び負極１２の金属箔２１を電極体とする疑似的なバイポーラ電極１６が形成される。

金属箔２１は、例えば、銅箔、アルミニウム箔、チタン箔、もしくはニッケル箔である。機械的強度を確保する観点から、金属箔２１は、ステンレス鋼箔（例えばＪＩＳ Ｇ ４３０５：２０１５にて規定されるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等）であってもよい。金属箔２１は、上記金属の合金箔であってもよい。金属箔２１が合金箔である場合、又はアルミニウム箔以外の金属箔である場合、その表面にアルミニウムが被覆されていてもよい。

正極活物質層２２は、例えば複合酸化物、金属リチウム、及び硫黄等の正極活物質を含んで構成されている。複合酸化物の組成には、例えば鉄、マンガン、チタン、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとが含まれる。複合酸化物の例には、オリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）が挙げられる。

正極活物質層２２には、正極活物質のほか、結着剤及び導電助剤が含まれ得る。結着剤は、活物質又は導電助剤を集電体の表面に繋ぎ止め、電極中の導電ネットワークを維持する役割を果たす。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリ（メタ）アクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、デンプン－アクリル酸グラフト重合体を例示することができる。これらの結着剤は、単独で又は複数で用いられ得る。導電助剤は、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等である。粘度調整溶媒には、例えば、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等が用いられる。

負極活物質層２３は、例えば黒鉛、人造黒鉛、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、金属化合物、リチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物、ホウ素添加炭素等の負極活物質を含んで構成されている。リチウムと合金化可能な元素の例としては、シリコン（ケイ素）及びスズが挙げられる。導電助剤及び結着剤は、正極活物質層２２と同様のものを用いることができる。

セパレータ１３は、正極１１と負極１２との間に配置されている。蓄電セル２をスタックした際に隣り合うバイポーラ電極１６，１６間の短絡を防止する。セパレータ１３は、その内部に複数の孔が形成された多孔質体であり、封止部１４を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料を含んで構成されている。セパレータ１３を構成する材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）からなる多孔質フィルムが用いられる。セパレータ１３を構成する材料は、ポリプロピレン或いはメチルセルロース等からなる織布又は不織布等であってもよい。本実施形態では、セパレータ１３の全部が、封止部１４を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料によって構成される場合を例示するが、セパレータ１３の一部が当該材料によって構成されてもよい。本明細書において、或る材料の溶融温度とは、当該材料の融解が起こり始める温度、すなわち当該材料の融点を意味する。

封止部１４は、正極１１及び負極１２との間の空間Ｓを封止する樹脂製の部材であり、電気絶縁性を有している。封止部１４は、平面視において矩形の枠状をなしており、正極１１における金属箔２１の縁部２１ａと、負極１２における金属箔２１の縁部２１ａとにそれぞれ溶着されている。この封止部１４は、後述するように、正極１１における金属箔２１の縁部２１ａに溶着された樹脂部２５Ａと、負極１２における金属箔２１の縁部２１ａに溶着された樹脂部２５Ｂとを互いに溶着してなる樹脂部２５によって形成されている（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）。

樹脂部２５の縁部は、正極１１における金属箔２１の縁部２１ａ及び負極１２における金属箔２１の縁部２１ａよりも外側に突出する突出部分２５ａとなっている。セルスタック５において、樹脂部２５の突出部分２５ａは、熱板溶着等により互いに接合されている。これにより、封止部１４は、セルスタック５の外周面（側面）を囲む略矩形の枠状をなし、積層方向に隣り合う蓄電セル２，２において互いに接する正極１１の金属箔２１と負極１２の金属箔２１との間を封止する封止部材としても機能する。

封止部１４を構成する樹脂材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、変性ポリプロピレン（変性ＰＰ）、及びアクリロニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂が挙げられる。封止部１４によって封止された空間Ｓには、図示しない電解液が収容されている。電解液は、例えばカーボネート系又はポリカーボネート系の電解液である。電解液に含まれる支持塩は、例えばリチウム塩である。リチウム塩は、例えば、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２、若しくは、これらの混合物である。

図２に示すように、セパレータ１３の縁部１３ａは、封止部１４に埋没されている。具体的には、セパレータ１３の縁部１３ａは、封止部１４の樹脂材料の溶融凝固部Ｍ１に結合された状態で、封止部１４に挟み込まれて保持されている。例えば熱溶着又はレーザ溶着等の溶着によってセパレータ１３の縁部１３ａと封止部１４とを互いに結合する際、封止部１４を構成する樹脂材料は溶融して凝固する。溶融凝固部Ｍ１は、当該樹脂材料が溶融して凝固する部分のうちセパレータ１３の孔内に位置する部分を指す。

例えば、溶融状態の封止部１４の樹脂材料が、セパレータ１３の縁部１３ａの外表面１３ｂから、セパレータ１３の縁部１３ａの孔内に入り込んだ状態で凝固することによって、セパレータ１３の縁部１３ａの孔内に位置する溶融凝固部Ｍ１が形成される。溶融凝固部Ｍ１がセパレータ１３の縁部１３ａの孔内に位置するとは、溶融凝固部Ｍ１がセパレータ１３の縁部１３ａの孔内に隙間なく設けられている場合と、溶融凝固部Ｍ１がセパレータ１３の縁部１３ａの孔内の一部のみに設けられている場合との両方を含む。

続いて、上述した蓄電装置１の製造方法について説明する。

蓄電装置１の製造にあたっては、まず、金属箔２１の一方面に正極活物質層２２が塗工されてなる正極１１と、金属箔２１の一方面に負極活物質層２３が塗工されてなる負極１２と、封止部１４を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料を含んで構成されたセパレータ１３と、を準備する（準備工程）。次に、図３（ａ）に示すように正極１１における金属箔２１の一方面の縁部２１ａに樹脂部２５Ａを接合して樹脂部付き正極４１を形成すると共に、図３（ｂ）に示すように、負極１２における金属箔２１の一方面の縁部２１ａに樹脂部２５Ｂを接合して樹脂部付き負極４２を形成する（形成工程）。

形成工程では、樹脂部２５Ａ，２５Ｂの縁部を正極１１及び負極１２の金属箔２１の縁部２１ａよりも外側にそれぞれ突出させる。樹脂部付き正極４１の樹脂部２５Ａの厚さと、樹脂部付き負極４２の樹脂部２５Ｂの厚さとは、互いに等しくてよい。図３（ａ）及び図３（ｂ）では、樹脂部２５Ａ，２５Ｂは、接着によって金属箔２１の一方面の縁部２１ａに接合される。樹脂部２５Ａ，２５Ｂは、溶着によって金属箔２１の一方面の縁部２１ａに接合されてもよい。樹脂部２５Ａ，２５Ｂと金属箔２１とを溶着する際には、例えばヒータ等の加熱手段を用いることにより、金属箔２１側から樹脂部２５Ａ，２５Ｂにそれぞれ熱を加えてもよい。

次に、樹脂部付き正極４１及び樹脂部付き負極４２の一方の活物質層上にセパレータ１３を配置した後、電解液Ｅを滴下注液する（注液工程）。注液工程では、図４（ａ）に示すように、活物質層の塗工面積が小さい樹脂部付き正極４１を用い、樹脂部付き正極４１の正極活物質層２２上にセパレータ１３を配置する。このとき、セパレータ１３の縁部１３ａは、樹脂部２５Ａ上に重ねられる。滴下された電解液Ｅは、セパレータ１３に含浸される。

電解液Ｅの注液の後、正極活物質層２２と負極活物質層２３とが対向するように、樹脂部付き正極４１及び樹脂部付き負極４２を配置する（配置工程）。配置工程では、図４（ｂ）に示すように、電解液Ｅが注液されている樹脂部付き正極４１に対し、正極活物質層２２と負極活物質層２３とが対向するように樹脂部付き負極４２を積層する。このとき、セパレータ１３の縁部１３ａを樹脂部２５Ａと樹脂部２５Ｂとで挟み込む。

次に、セパレータ１３の縁部１３ａと、樹脂部付き正極４１の樹脂部２５Ａと、樹脂部付き負極４２の樹脂部２５Ｂと、を溶着によって互いに結合する（溶着工程）。溶着工程では、樹脂部付き正極４１の電極の金属箔２１側、及び樹脂部付き負極４２の電極の金属箔２１側から熱Ｈをそれぞれ付加する。このとき、セパレータ１３の縁部１３ａと樹脂部２５Ａ，２５Ｂとの界面における熱Ｈの温度を、樹脂部２５Ａ，２５Ｂの溶融温度（例えば１３０℃）以上且つセパレータ１３の溶融温度（例えば１６０℃）未満に設定する。この温度の熱Ｈで溶着を行うと、樹脂部２５Ａ，２５Ｂは溶融する一方、セパレータ１３は溶融しない。

よって、セパレータ１３の縁部１３ａは、溶融せずにその形状を維持した状態で、樹脂部２５Ａ，２５Ｂに結合される。そして、樹脂部２５Ａ，２５Ｂ同士が互いに溶融しながら結合することにより、樹脂部２５（図１参照）が形成される。このようにして、セパレータ１３の縁部１３ａが結合された樹脂部２５が得られる。樹脂部２５においてセパレータ１３の縁部１３ａの孔内に位置する部分は、樹脂部２５の溶融部分の凝固によって形成された溶融凝固部Ｍ１（図２参照）となる。

図４（ｂ）に示す例では、ヒータの加熱手段を用いることにより、セパレータ１３の縁部１３ａと樹脂部２５Ａ，２５Ｂとを熱溶着によって互いに結合する場合を例示しているが、セパレータ１３の縁部１３ａと樹脂部２５Ａ，２５Ｂとをレーザ溶着によって互いに結合してもよい。この場合、金属箔２１において吸収されやすい波長のレーザを用いる。そして、この波長のレーザを金属箔２１に照射して金属箔２１を発熱させることによって、樹脂部２５Ａ，２５Ｂを溶融させることができ、セパレータ１３の縁部１３ａが結合された樹脂部２５が得られる。

以上の工程を経て、蓄電セル２が得られる。そして、準備工程から溶着工程を繰り返し実施することにより、複数の蓄電セル２が得られる。複数の蓄電セル２を得た後、図１に示すように、正極１１の金属箔２１と負極１２の金属箔２１とが接するように蓄電セル２を積層してセルスタック５を形成する（セル積層工程）。セルスタック５を形成した後、例えば熱板溶着により熱板（不図示）から各蓄電セル２における樹脂部２５の突出部分２５ａに熱Ｈを加え、突出部分２５ａ同士を互いに溶着する。これにより、積層方向に隣り合う蓄電セル２，２において互いに接する正極１１の金属箔２１と負極１２の金属箔２１との間を封止する封止部１４が形成され、図１に示す蓄電装置１が得られる。

続いて、本実施形態に係る蓄電装置１及び蓄電装置１の製造方法の効果について説明する。本実施形態に係る蓄電装置１では、セパレータ１３の縁部１３ａは、封止部１４を構成する樹脂材料の溶融凝固部Ｍ１に結合された状態で、封止部１４に挟み込まれて保持されているので、セパレータ１３の位置ずれの発生を抑制できる。これにより、セパレータ１３を介さずに正極１１と負極１２とが互いに向き合ってしまう事態を抑制でき、正極１１と負極１２との短絡を抑制できる。更に、セパレータ１３は、封止部１４を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料を含んで構成されているので、セパレータ１３の縁部１３ａを、溶融させずにその形状を維持させた状態で、溶融凝固部Ｍ１に結合させることができる。このようにセパレータ１３の形状を維持させることによって、セパレータ１３が部分的に薄くなる事態を抑制できる。よって、セパレータ１３が収縮した場合であっても、セパレータ１３の一部が引き延ばされて破断してしまう事態を抑制できる。その結果、正極１１と負極１２との間にセパレータ１３が介在する状態を維持できるので、正極１１と負極１２との短絡をより確実に抑制できる。

溶融凝固部Ｍ１は、セパレータ１３の縁部１３ａの孔内に位置している。このように、溶融凝固部Ｍ１がセパレータ１３の縁部１３ａの孔内に入り込むことで、セパレータ１３の縁部１３ａと封止部１４との結合部分においてアンカー効果が発揮される。これにより、セパレータ１３の縁部１３ａと封止部１４との結合強度を向上させることができるので、セパレータ１３の縁部１３ａが封止部１４から外れてしまう事態をより確実に抑制できる。その結果、正極１１と負極１２との間にセパレータ１３が介在する状態をより一層確実に維持できるので、正極１１と負極１２との短絡をより一層確実に抑制できる。

本実施形態に係る蓄電装置１の製造方法では、セパレータ１３の縁部１３ａを樹脂部２５Ａ，２５Ｂで挟み込むように配置し、セパレータ１３の縁部１３ａと樹脂部２５Ａ，２５Ｂとを溶着によって互いに結合する。その結果、セパレータ１３の縁部１３ａは封止部１４に挟み込まれるように保持されるので、セパレータ１３の位置ずれの発生を抑制できる。これにより、セパレータ１３を介さずに正極１１と負極１２とが互いに向き合ってしまう事態を抑制でき、正極１１と負極１２との短絡を抑制できる。更に、溶着工程において、樹脂部２５Ａ，２５Ｂの溶融温度以上、且つセパレータ１３の溶融温度未満で溶着を行うので、溶着の際、セパレータ１３を溶融させずに封止部１４を溶融させながら、セパレータ１３の縁部１３ａを封止部１４に結合させることができる。つまり、セパレータ１３の縁部１３ａを、溶融させずにその形状を維持した状態で封止部１４に結合させることができる。このように、セパレータ１３の形状を維持させることによって、セパレータ１３が部分的に薄くなる事態を抑制できる。よって、セパレータ１３が収縮した場合であっても、セパレータ１３の一部が引き延ばされて破断してしまう事態を抑制できる。その結果、正極１１と負極１２との間にセパレータ１３が介在する状態を維持できるので、正極１１と負極１２との短絡をより確実に抑制できる。

以上、一実施形態に係る蓄電装置１及び蓄電装置１の製造方法について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

上述した実施形態では、溶融凝固部Ｍ１がセパレータ１３の縁部１３ａの孔内に位置する場合を示したが、図５に示すように、溶融凝固部Ｍ１の全部がセパレータ１３の縁部１３ａの外表面１３ｂに位置してもよい。すなわち、溶融凝固部Ｍ１の全部が、セパレータ１３の縁部１３ａの孔内に入り込んでおらず、セパレータ１３の縁部１３ａの外表面１３ｂに留まっていてもよい。図５に示す例では、封止部１４の樹脂材料が溶融して凝固する部分のうちセパレータ１３の外表面１３ｂに位置する部分を、溶融凝固部Ｍ１という。この例では、溶融凝固部Ｍ１は、セパレータ１３の縁部１３ａにおいて積層方向に互いに対向する一方面Ｓ１及び他方面Ｓ２と、セパレータ１３の縁部１３ａにおいて一方面Ｓ１及び他方面Ｓ２を連結する側面Ｓ３とのそれぞれに位置している。溶融凝固部Ｍ１は、溶融凝固部Ｍ１は、一方面Ｓ１及び他方面Ｓ２の双方又は一方に位置してもよいし、側面Ｓ３のみに位置していてもよい。

図５に示す例では、セパレータ１３の縁部１３ａの外表面１３ｂと溶融凝固部Ｍ１との摩擦によって、セパレータ１３の縁部１３ａを封止部１４に保持させることができる。これにより、セパレータ１３の縁部１３ａと封止部１４との結合強度を十分に確保できるので、セパレータ１３の縁部１３ａが封止部１４から外れてしまう事態を抑制できる。その結果、正極１１と負極１２との間にセパレータ１３が介在する状態をより確実に維持できるので、正極１１と負極１２との短絡をより確実に抑制できる。

また、図６に示すように、溶融凝固部Ｍ１の一部がセパレータ１３の縁部１３ａの孔内に入り込んでおり、溶融凝固部Ｍ１の残部がセパレータ１３の縁部１３ａの外表面１３ｂに留まっていてもよい。すなわち、溶融凝固部Ｍ１は、セパレータ１３の縁部１３ａの外表面１３ｂ、及びセパレータ１３の縁部１３ａの孔内の双方に位置してもよい。このような形態であっても、上述した実施形態と同様の効果を奏する。

上述した実施形態では、セパレータ１３が単層である場合を示したが、セパレータは多層であってもよい。図７に示す例では、セパレータ１３Ａは、多孔質層３１Ａ（第１の多孔質層）と、多孔質層３２（第２の多孔質層）と、多孔質層３１Ｂ（第１の多孔質層）とが順に積層された３層構造となっている。多孔質層３１Ａ，３１Ｂは、多孔質層３２を挟む位置に積層されており、互いに同一の構成を有している。多孔質層３１Ａ，３１Ｂは、上述した実施形態のセパレータ１３と同様、封止部１４を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料によって構成されている。

一方、多孔質層３２は、多孔質層３１Ａ，３１Ｂを構成する材料の溶融温度よりも低い溶融温度を有する材料によって構成されている。多孔質層３２を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）からなる多孔質フィルムが挙げられる。多孔質層３２を構成する材料の溶融温度は、封止部１４を構成する樹脂材料の溶融温度と同一であってもよいし、当該溶融温度よりも低くても高くてもよい。つまり、多孔質層３２を構成する材料は、封止部１４を構成する樹脂材料と同一であってもよいし、当該材料とは異なっていてもよい。また、図７に示す例では、多孔質層３１Ａ、多孔質層３２、及び多孔質層３１Ｂは、互いに同一厚さを有している場合を示しているが、互いに異なる厚さを有していてもよい。

セパレータ１３Ａの縁部１３ｃ（すなわち、多孔質層３１Ａの縁部３１ａ、多孔質層３２の縁部３２ａ、及び多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂ）は、上述した実施形態に係るセパレータ１３と同様、封止部１４に挟み込まれて保持されている。多孔質層３１Ａの縁部３１ａ及び多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂのそれぞれは、セパレータ１３と同様、溶融凝固部Ｍ１（第１の溶融凝固部）に結合されている。多孔質層３１Ａの縁部３１ａに結合された溶融凝固部Ｍ１は、多孔質層３１Ａの縁部３１ａの孔内のみに位置しており、多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂに結合された溶融凝固部Ｍ１は、多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂの孔内のみに位置している。

一方、多孔質層３２の縁部３２ａは、多孔質層３１Ａの縁部３１ａに結合された溶融凝固部Ｍ１と、多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂに結合された溶融凝固部Ｍ１との間に設けられた溶融凝固部Ｍ２（第２の溶融凝固部）に結合されている。溶融凝固部Ｍ２は、例えば熱溶着又はレーザ溶着等の溶着によって多孔質層３２の縁部３２ａと封止部１４とを互いに結合する際に、多孔質層３２と封止部１４とが共に溶融して凝固した部分である。したがって、多孔質層３２の縁部３２ａは、溶融凝固部Ｍ２に一体に結合されている。すなわち、多孔質層３２の縁部３２ａは、溶融凝固部Ｍ２を構成している。

セパレータ１３Ａの縁部１３ｃと封止部１４とを溶着によって互いに結合する際、セパレータ１３Ａの縁部１３ｃと樹脂部２５Ａ，２５Ｂとの界面における熱Ｈの温度を、多孔質層３２の溶融温度以上且つ樹脂部２５Ａ，２５Ｂの溶融温度以上であって、多孔質層３１Ａ，３１Ｂの溶融温度未満に設定する。この温度の熱Ｈで溶着を行うと、多孔質層３２の縁部３２ａ及び樹脂部２５Ａ，２５Ｂは共に溶融する一方、多孔質層３１Ａ，３１Ｂは溶融しない。

よって、多孔質層３１Ａの縁部３１ａ及び多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂは、溶融せずにその形状を維持した状態で、樹脂部２５Ａ，２５Ｂに結合される。一方、多孔質層３２の縁部３２ａは、溶融しながら樹脂部２５Ａ，２５Ｂに一体に結合される。多孔質層３２の縁部３２ａと樹脂部２５Ａ，２５Ｂとが互いに溶融しながら結合することにより、樹脂部２５が形成される。このようにして、セパレータ１３Ａの縁部１３ｃが結合された樹脂部２５が得られる。樹脂部２５において多孔質層３１Ａの縁部３１ａの孔内に位置する部分、及び多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂの孔内に位置する部分のそれぞれは、樹脂部２５の溶融部分の凝固によって形成された溶融凝固部Ｍ１となる。一方、樹脂部２５において多孔質層３２の縁部３２ａに結合した部分は、多孔質層３２及び樹脂部２５の溶融部分の凝固によって形成された溶融凝固部Ｍ２となる。

セパレータ１３Ａでは、多孔質層３２の縁部３２ａが溶融凝固部Ｍ２に一体に結合されることによって、セパレータ１３Ａの縁部１３ｃと封止部１４との結合強度を向上させることができ、セパレータ１３Ａの縁部１３ｃが封止部１４から外れてしまう事態を抑制できる。また、上述した実施形態と同様、多孔質層３１Ａの縁部３１ａ及び多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂを、溶融させずにその形状を維持した状態で、封止部１４に結合させることができるので、セパレータ１３Ａの収縮に起因してセパレータ１３Ａが破断してしまう事態を抑制できる。すなわち、セパレータ１３Ａによれば、封止部１４からのセパレータ１３Ａの縁部１３ｃの外れを抑制しつつ、セパレータ１３Ａの破断を抑制できる。これにより、正極１１と負極１２との間にセパレータ１３Ａが介在する状態をより一層確実に維持できるので、正極１１と負極１２との短絡をより一層確実に抑制できる。また、セパレータ１３Ａでは、多孔質層３２を挟むように多孔質層３１Ａ及び多孔質層３１Ｂが積層されることによって、セパレータ１３Ａの破断をより確実に抑制することができる。

図７に示す例では、セパレータ１３Ａが３層構造である場合を示したが、セパレータは２層構造であってもよいし、４層以上の多層構造であってもよい。セパレータが２層構造である場合、セパレータは、単層の多孔質層３１Ａと、単層の多孔質層３２とによって構成されてもよい。セパレータが４層以上の多層構造である場合、セパレータは、単層又は複数層の多孔質層３１Ａと、単層又は複数層の多孔質層３２とによって構成されてもよい。

図７に示す例では、多孔質層３１Ａの縁部３１ａに結合された溶融凝固部Ｍ１が多孔質層３１Ａの縁部３１ａの孔内に位置しており、多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂに結合された溶融凝固部Ｍ１が多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂの孔内に位置している場合を示した。しかし、多孔質層３１Ａの縁部３１ａに結合された溶融凝固部Ｍ１は、多孔質層３１Ａの縁部３１ａの外表面３１ｃのみに位置してもよいし、多孔質層３１Ａの縁部３１ａの孔内、及び多孔質層３１Ａの縁部３１ａの外表面３１ｃの双方に位置してもよい。同様に、多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂに結合された溶融凝固部Ｍ１は、多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂの外表面３１ｄのみに位置してもよいし、多孔質層３１Ｂの縁部３１ｂの孔内、及び多孔質層３１Ｂの縁部３１ａの外表面３１ｄの双方に位置してもよい。

蓄電装置の構成は、上述した実施形態及び各変形例に限られない。例えば、上述した実施形態及び各変形例を必要な目的及び効果に応じて互いに組み合わせてもよい。また、蓄電装置の構成は、上述した実施形態に限られず、適宜変更可能である。例えば、１枚の金属箔の一方面に正極活物質層が形成されると共に金属箔の他方面に負極活物質層が形成されたバイポーラ電極が、セパレータを介して交互に積層されることによって、セルスタックが構成されてもよい。この場合、バイポーラ電極の金属箔の一方面に接合された樹脂部と、当該バイポーラ電極と向かい合うバイポーラ電極の金属箔の他方面に接合された樹脂部とによってセパレータの縁部を挟み込むように、バイポーラ電極とセパレータとを積層する。そして、バイポーラ電極及びセパレータを積層した積層体の側面からレーザ溶着を行うことによって、セパレータの縁部とこれら樹脂部とを互いに結合することができる。このような形態であっても、上述した実施形態及び各変形例と同様の効果を奏する。

１…蓄電装置、１１…正極、１２…負極、１３，１３Ａ…セパレータ、１３ａ，１３ｃ，２１ａ，３１ａ，３１ｂ，３２ａ…縁部、１３ｂ，３１ｃ，３１ｄ…外表面、１４…封止部、２５，２５Ａ，２５Ｂ…樹脂部、３１Ａ，３１Ｂ…多孔質層（第１の多孔質層）、３２…多孔質層（第２の多孔質層）、Ｍ１…溶融凝固部（第１の溶融凝固部），Ｍ２…溶融凝固部（第２の溶融凝固部）、Ｓ…空間。

Claims (6)

1. 互いに対向する正極及び負極と、
   前記正極と前記負極との間に配置された多孔質のセパレータと、
   前記正極と前記負極との間の空間を封止する樹脂製の封止部と、
   を備え、
   前記セパレータは、前記封止部を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料を含んで構成されており、
   前記セパレータの縁部は、前記封止部を構成する樹脂材料の溶融凝固部に結合された状態で、前記封止部に挟み込まれて保持されている、蓄電装置。
2. 前記溶融凝固部は、前記セパレータの前記縁部の外表面に位置している、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記溶融凝固部は、前記セパレータの前記縁部の孔内に位置している、請求項１又は２に記載の蓄電装置。
4. 前記セパレータは、互いに積層された第１の多孔質層及び第２の多孔質層を有し、
   前記第１の多孔質層は、前記封止部を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料によって構成されており、
   前記第２の多孔質層は、前記第１の多孔質層を構成する材料の溶融温度よりも低い溶融温度を有する材料によって構成されており、
   前記第１の多孔質層の縁部は、前記封止部を構成する樹脂材料が溶融して凝固した第１の溶融凝固部に結合されており、
   前記第２の多孔質層の縁部は、前記第２の多孔質層を構成する材料、及び前記封止部を構成する樹脂材料が共に溶融して凝固した第２の溶融凝固部に一体に結合されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
5. 前記第１の多孔質層は、前記第２の多孔質層を挟むように積層されている、請求項４に記載の蓄電装置。
6. 互いに対向する正極及び負極と、前記正極と前記負極との間に配置された多孔質のセパレータと、前記正極と前記負極との間の空間を封止する樹脂製の封止部と、を備える蓄電装置の製造方法であって、
   前記封止部を構成する樹脂材料の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料を含んで構成された前記セパレータを準備する準備工程と、
   前記セパレータの縁部を、前記封止部を構成する樹脂材料で挟み込むように配置する配置工程と、
   前記セパレータの前記縁部と、前記封止部を構成する樹脂材料とを溶着によって互いに結合する溶着工程と、
   を備え、
   前記溶着工程では、前記封止部を構成する樹脂材料の溶融温度以上、且つ前記セパレータを構成する材料の溶融温度未満で溶着を行う、蓄電装置の製造方法。

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