WO2018123503A1 - 蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法 - Google Patents

蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法 Download PDF

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power storage
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濱岡賢志
田丸耕二郎
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株式会社豊田自動織機
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a power storage module and a method for manufacturing the power storage module.
  • a bipolar battery including a bipolar electrode in which a positive electrode is formed on one surface of an electrode plate and a negative electrode is formed on the other surface is known (see Patent Document 1).
  • the bipolar battery is provided with a laminate formed by laminating a plurality of bipolar electrodes via a separator.
  • the laminated body is provided with a sealing frame made of resin, and the edge of the electrode plate is held on the side surface formed by the lamination of the bipolar electrodes.
  • a part of the frame is formed in advance on the edge of each electrode plate, and the part is positioned between the edges of the electrode plates.
  • a method of forming the remaining part of the frame so as to surround the part from the outside after the bipolar electrodes are stacked is conceivable.
  • the part of the frame is welded to the edge of the electrode plate, the part is thermally contracted, thereby causing wrinkles or warpage in the electrode plate.
  • the wrinkles and warpage of the electrode plates may induce a short circuit between adjacent electrode plates.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power storage module and a method for manufacturing the power storage module that can suppress generation of wrinkles and warpage of the electrode plate.
  • An electricity storage module is an electricity storage module having a bipolar electrode composed of an electrode plate having a positive electrode formed on one surface side and a negative electrode formed on the other surface side.
  • At least the first portion of the frame disposed between the edge portions of the electrode plates is added to the resin portion coupled to the edge portions of the electrode plates, and the thermal expansion coefficient of the resin portion. Includes a core part having a small thermal expansion coefficient.
  • the rigidity of the core part may be larger than the rigidity of the resin part. In this case, generation
  • the core part may be composed of a nonwoven fabric. In this case, generation of wrinkles and warpage of the electrode plate can be suppressed by the core portion formed of the nonwoven fabric.
  • the core member may be made of metal. In this case, generation of wrinkles and warpage of the electrode plate can be suppressed by the core portion made of metal.
  • the core material part may be formed in parallel with the electrode plate and in layers. In this case, generation
  • the core part may be provided so as to be sandwiched between the resin parts. In this case, generation
  • the core material part may be provided on the resin part. In this case, generation
  • the resin portion and the core portion may be provided on one side and the other side of the electrode plate.
  • the thermal contraction amount of the first portion can be reduced on each of the one surface side and the other surface side of the electrode plate, and wrinkles and warpage of the electrode plate can be further suppressed.
  • the core part is made of metal and is provided so as to sandwich the resin part between the electrode plate, the bonding surface with the resin part in the electrode plate, and the bonding surface with the resin part in the core material part are: It may be a roughened surface.
  • the warp due to the heat shrinkage at the bonding surface between the electrode plate and the resin portion and the warpage at the bonding surface between the core material portion and the resin portion can be offset, and wrinkles and warpage of the electrode plate can be prevented. It can be further suppressed.
  • a method for manufacturing a power storage module is formed by a bipolar electrode laminate including an electrode plate in which a positive electrode is formed on one side and a negative electrode is formed on the other side, and a laminate of bipolar electrodes.
  • a frame body that holds the edge portion of the electrode plate on the side surface of the laminated body, and a primary forming step of forming a first portion of the frame body on the edge portion of the electrode plate, By laminating the bipolar electrodes so that the first part is disposed between the edges of the electrode plates, a laminating step for obtaining a laminated body, and the first part along the side surface of the laminated body among the frames.
  • the resin part and the first part including the core part having a coefficient of thermal expansion smaller than the coefficient of thermal expansion of the resin part are used. Weld to the part. Thereby, compared with the case where the whole 1st part consists of resin, the thermal contraction amount of the 1st part at the time of welding can be reduced, and generation
  • the present invention it is possible to provide a power storage module and a method for manufacturing the power storage module that can suppress the occurrence of wrinkles and warping of the electrode plate.
  • the power storage device 10 shown in FIG. 1 is used as a battery for various vehicles such as forklifts, hybrid vehicles, and electric vehicles.
  • the power storage device 10 includes a plurality (three in the present embodiment) of power storage modules 12, but may include a single power storage module 12.
  • the power storage module 12 is, for example, a bipolar battery.
  • the power storage module 12 is a secondary battery such as a nickel hydride secondary battery or a lithium ion secondary battery, but may be an electric double layer capacitor. In the following description, a nickel metal hydride secondary battery is illustrated.
  • the plurality of power storage modules 12 are stacked via a conductive plate 14 such as a metal plate.
  • the power storage module 12 and the conductive plate 14 When viewed from the stacking direction, the power storage module 12 and the conductive plate 14 have, for example, a rectangular shape. Details of the power storage module 12 will be described later.
  • the conductive plates 14 are also arranged outside the power storage modules 12 located at both ends in the stacking direction (Z direction) of the power storage modules 12. The conductive plate 14 is electrically connected to the adjacent power storage module 12. Thereby, the some electrical storage module 12 is connected in series in the lamination direction.
  • a positive electrode terminal 24 is connected to the conductive plate 14 located at one end, and a negative electrode terminal 26 is connected to the conductive plate 14 located at the other end.
  • the positive terminal 24 may be integrated with the conductive plate 14 to be connected.
  • the negative electrode terminal 26 may be integrated with the conductive plate 14 to be connected.
  • the positive electrode terminal 24 and the negative electrode terminal 26 extend in a direction (X direction) intersecting the stacking direction. The positive and negative terminals 24 and 26 can charge and discharge the power storage device 10.
  • the conductive plate 14 can also function as a heat radiating plate for releasing heat generated in the power storage module 12.
  • a refrigerant such as air passes through the plurality of gaps 14a provided inside the conductive plate 14, heat from the power storage module 12 can be efficiently released to the outside.
  • Each gap 14a extends, for example, in a direction (Y direction) intersecting the stacking direction.
  • the conductive plate 14 is smaller than the power storage module 12, but may be the same as or larger than the power storage module 12.
  • the power storage device 10 includes a constraining member 16 that constrains alternately stacked power storage modules 12 and conductive plates 14 in the stacking direction.
  • the restraining member 16 includes a pair of restraining plates 17 and 17 and a connecting member (bolt 18 and nut 20) that joins the restraining plates 17 and 17 together.
  • An insulating film 22 such as a resin film is disposed between each restraint plate 17 and the conductive plate 14.
  • Each constraining plate 17 is made of a metal such as iron.
  • each constraining plate 17 and the insulating film 22 have, for example, a rectangular shape.
  • the insulating film 22 is larger than the conductive plate 14, and each restraint plate 17 is larger than the power storage module 12.
  • An insertion hole 17 a through which the shaft portion of the bolt 18 is inserted is provided at a position on the outer side of the power storage module 12 at the edge portion of each restraint plate 17.
  • the insertion hole 17 a is positioned at a corner of the restraint plate 17.
  • One constraining plate 17 is abutted against the conductive plate 14 connected to the positive terminal 24 via the insulating film 22, and the other constraining plate 17 applies the insulating film 22 to the conductive plate 14 connected to the negative terminal 26.
  • the bolt 18 is passed through the insertion hole 17a from the other restraint plate 17 side toward the one restraint plate 17 side, and a nut 20 is screwed onto the tip of the bolt 18 protruding from the one restraint plate 17.
  • the insulating film 22, the conductive plate 14, and the power storage module 12 are sandwiched and unitized, and a restraining load is applied in the stacking direction.
  • the power storage module 12 includes a laminated body 30 of bipolar electrodes 32 and a frame body 50 that holds the laminated body 30.
  • the stacked body 30 is configured by stacking a plurality of bipolar electrodes 32 with a separator 40 interposed therebetween.
  • the stacking direction of the bipolar electrode 32 coincides with the stacking direction of the power storage module 12.
  • the bipolar electrode 32 is an electrode composed of an electrode plate 34 having a positive electrode 36 formed on one side 34a and a negative electrode 38 formed on the other side 34b.
  • the positive electrode 36 of one bipolar electrode 32 faces the negative electrode 38 of one bipolar electrode 32 adjacent in the stacking direction across the separator 40, and the negative electrode 38 of one bipolar electrode 32 connects the separator 40. It faces the positive electrode 36 of the other bipolar electrode 32 that is adjacent in the stacking direction.
  • an electrode plate 34 (negative electrode termination electrode) having a negative electrode 38 disposed on the inner surface is disposed at one end of the laminate 30 and a positive electrode 36 is disposed on the inner surface at the other end.
  • 34 (positive terminal electrode) is arranged.
  • the negative electrode 38 of the negative electrode-side termination electrode faces the positive electrode 36 of the uppermost bipolar electrode 32 with the separator 40 interposed therebetween.
  • the positive electrode 36 of the positive terminal electrode is opposed to the negative electrode 38 of the lowermost bipolar electrode 32 with the separator 40 interposed therebetween.
  • Each of the terminal electrode plates 34 is connected to the adjacent conductive plate 14 (see FIG. 1).
  • the electrode plate 34 is a rectangular metal foil made of nickel, for example.
  • the edge 35 of the electrode plate 34 is an uncoated region where the positive electrode active material and the negative electrode active material are not coated.
  • An example of the positive electrode active material constituting the positive electrode 36 is nickel hydroxide.
  • Examples of the negative electrode active material constituting the negative electrode 38 include a hydrogen storage alloy.
  • the formation region of the negative electrode 38 on the other surface 34 b of the electrode plate 34 is slightly larger than the formation region of the positive electrode 36 on the one surface 34 a of the electrode plate 34.
  • the separator 40 is formed in a sheet shape, for example.
  • the material forming the separator 40 include a porous film made of a polyolefin resin such as polyethylene (PE) and polypropylene (PP), a woven fabric or a non-woven fabric made of polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), methylcellulose, and the like.
  • the separator 40 may be reinforced with a vinylidene fluoride resin compound.
  • the separator 40 is not limited to a sheet shape, and may be a bag shape.
  • the frame 50 has, for example, a rectangular cylindrical shape, and holds the edge portion 35 of the electrode plate 34 on the side surface 30a of the stacked body 30 formed by stacking the bipolar electrodes 32.
  • the frame 50 includes a plurality of first portions 52 that respectively hold the edge portions 35 of the electrode plates 34, and a second portion 54 that surrounds the entire first portion 52 from the outside along the side surface 30a. Yes.
  • the first portion 52 is provided on the edge portion 35 of the electrode plate 34 so as to cover the one surface 34a side and the other surface 34b side of the electrode plate 34.
  • the first portion 52 is provided over the entire circumference of the edge portion 35 of the electrode plate 34.
  • the edge portion 35 of the electrode plate 34 of the bipolar electrode 32 is buried and held in the first portion 52.
  • the edge 35 of the electrode plate 34 disposed at both ends of the laminate 30 is also embedded and held in the first portion 52.
  • the first portions 52 adjacent in the stacking direction are in contact with each other on the facing surface.
  • the second portion 54 seals the whole of the plurality of first portions 52 arranged in the stacking direction from the outside along the side surface 30a.
  • An electrolytic solution (not shown) made of an alkaline solution such as an aqueous potassium hydroxide solution is accommodated in the internal space.
  • the first portion 52 has a first resin portion 62 coupled to the edge portion 35 of the electrode plate 34.
  • the first resin portion 62 is provided across the one surface 34a side and the other surface 34b side of the electrode plate 34, and is coupled to the one surface 34a, the other surface 34b, and the end surface 34c of the electrode plate 34. That is, the edge portion 35 of the electrode plate 34 is buried and held in the first resin portion 62.
  • a part of the inside of the first resin part 62 is located between the edge parts 35 of the electrode plate 34, and a part of the outside protrudes outward from the electrode plate 34.
  • Each of the first surface 62 a and the second surface 62 b facing each other in the stacking direction in the first resin portion 62 is a flat surface parallel to the electrode plate 34.
  • the first portion 52 further has core portions 64 and 64 provided on the first surface 62a and the second surface 62b of the first resin portion 62, respectively.
  • Each core part 64 is formed in layers in parallel with the electrode plate 34.
  • the core parts 64 and 64 have the same thickness, for example.
  • the first portion 52 further includes second resin portions 66 and 66 provided on the core portions 64 and 64, respectively.
  • Each second resin portion 66 is formed in parallel and in layers with the electrode plate 34.
  • the thickness of the second resin portion 66 disposed on the one surface 34a side with respect to the electrode plate 34 is thinner than, for example, the thickness of the second resin portion 66 disposed on the other surface 34b side.
  • the first resin portion 62, the core material portion 64, and the second resin portion 66 are provided on the one surface 34a side and the other surface 34b side of the electrode plate 34, respectively.
  • Each core member 64 is sandwiched between the first resin portion 62 and the second resin portion 66 in the stacking direction.
  • the first resin portion 62 and the second resin portion 66 of the first portion 52 and the second portion 54 are made of an insulating resin such as polypropylene (PP), polyphenylene sulfide (PPS), or modified polyphenylene ether (modified PPE). It is formed by.
  • the second resin portion 66 is formed of the same resin material as that of the first resin portion 62, but may be formed of a resin material different from that of the first resin portion 62.
  • the second portion 54 is also formed of the same resin material as the first resin portion 62, for example, but may be formed of a resin material different from the first resin portion 62.
  • the core part 64 is formed so as to have a thermal expansion coefficient smaller than that of the first resin part 62 and to have rigidity higher than that of the first resin part 62.
  • the material constituting the core part 64 include non-woven fabric, metal, ceramic, or resin.
  • a nonwoven fabric which comprises the core material part 64 what consists of PA (polyamide), PPS (polyphenylene sulfide) etc. is illustrated, and what impregnated the nonwoven fabric with resin may be used.
  • the metal constituting the core member 64 include nickel, and the same material as the electrode plate 34 may be used.
  • the thermal expansion coefficient of the core part 64 is ⁇ 5 ⁇ 10 ⁇ 6 to ⁇ 1 ⁇ 10. ⁇ 4 (1 / K), which is smaller than the thermal expansion coefficient of the first resin portion 62 from 1.5 ⁇ 10 ⁇ 4 to 2.1 ⁇ 10 ⁇ 4 (1 / K).
  • the manufacturing method of the electrical storage module 12 mentioned above is demonstrated.
  • the first portion 52 is formed on the edge portion 35 of the electrode plate 34 (primary forming step).
  • the first portion 52 including the first resin portion 62 and the core portion 64 is prepared in advance, and the first portion 52 is melted and solidified to make the first portion 52 the first resin.
  • the portion 62 is welded to the edge portion 35 of the electrode plate 34.
  • the laminated body 30 is obtained by laminating
  • the 2nd part 54 which surrounds the 1st part 52 from the outer side along the side surface 30a of the laminated body 30 is formed by injection molding (secondary molding process).
  • the electrical storage module 12 is obtained by sealing the said liquid injection port, after inject
  • the first portion 52 disposed at least between the edge portions 35 of the electrode plate 34 of the frame 50 is coupled to the edge portion 35 of the electrode plate 34.
  • a core material portion 64 having a thermal expansion coefficient smaller than that of the first resin portion 62 is included.
  • the rigidity of the core part 64 is larger than the rigidity of the first resin part 62, the warpage of the electrode plate 34 can be further suppressed by the rigidity of the core part 64.
  • the core material part 64 may be comprised with the nonwoven fabric or the metal, and generation
  • the core portion 64 is formed in parallel and in layers with the electrode plate 34, it is possible to further suppress wrinkles and warpage of the electrode plate 34.
  • the core member portion 64 is provided so as to be sandwiched between the first resin portion 62 and the second resin portion 66, generation of wrinkles and warping of the electrode plate 34 can be further suppressed.
  • the first resin portion 62 and the core material portion 64 are provided on each of the one surface 34 a side and the other surface 34 b side of the electrode plate 34. Thereby, the amount of thermal contraction of the first portion 52 can be reduced on each of the one surface 34a side and the other surface 34b side of the electrode plate 34, and the generation of wrinkles and warpage of the electrode plate 34 can be further suppressed.
  • each core member 64 on the first resin portion 62 is located on the outermost side in the stacking direction.
  • the thickness of the core member 64 disposed on the one surface 34a side with respect to the electrode plate 34 is thinner than the thickness of the core member 64 disposed on the other surface 34b side.
  • the amount of thermal contraction of the first portion 52 can be reduced and the occurrence of wrinkles and warping of the electrode plate 34 can be suppressed, as in the above embodiment.
  • the core member 64 is provided on the outermost side in the stacking direction as in the first modification, if the core member 64 is made of an insulating material, occurrence of a short circuit between the electrode plates 34 is caused. Can be suppressed.
  • the core member 64 may be embedded in the first resin portion 62A.
  • the core member 64 is sandwiched in the stacking direction by the first resin portion 62A.
  • the amount of thermal contraction of the first portion 52 can be reduced and the occurrence of wrinkles and warping of the electrode plate 34 can be suppressed as in the above embodiment.
  • the first resin portion 62, the core member portion 64, and the second resin portion 66 may be provided only on the one surface 34a side of the electrode plate 34.
  • the first resin portion 62B is coupled only to the one surface 34a and the end surface 34c of the electrode plate 34.
  • the amount of thermal contraction of the first portion 52 can be reduced and the occurrence of wrinkles and warping of the electrode plate 34 can be suppressed, as in the above embodiment.
  • the 1st part 52 may be comprised like the 4th modification shown by FIG.
  • the layer configuration of the first portion 52 in the fourth modification is the same as that in the first modification.
  • each core member 64 is made of metal.
  • the coupling surfaces 34d and 34d with the first resin part 62 in the electrode plate 34 and the coupling surface 64a with the first resin part 62 in the core member 64 are roughened surfaces. These roughened surfaces are provided with irregularities for promoting bonding with the resin during welding. These roughened surfaces can be formed by, for example, electrolytic plating.
  • the amount of heat shrinkage of the first portion 52 can be reduced and the occurrence of wrinkles and warping of the electrode plate 34 can be suppressed as in the above embodiment. Furthermore, the warpage due to thermal contraction at the coupling surface 34d between the electrode plate 34 and the first resin portion 62 and the warpage at the coupling surface 64a between the core member portion 64 and the first resin portion 62 can be offset. Generation of wrinkles and warping of the electrode plate 34 can be further suppressed.
  • the first resin portion 62 and the core member 64 may be provided only on the one surface 34a side of the electrode plate 34 as in the third modification.
  • first portion 52 a part of the outside of the first portion 52 protrudes outward from the electrode plate 34, but the first portion 52 only needs to be disposed at least between the edge portions 35 of the electrode plate 34, For example, the entire first portion 52 may be disposed between the edge portions 35 of the electrode plate 34.

Abstract

蓄電モジュールは、一方面側に正極が形成され、他方面側に負極が形成された電極板からなるバイポーラ電極を有する。蓄電モジュールは、セパレータを介してバイポーラ電極を積層してなる積層体と、バイポーラ電極の積層によって形成された積層体の側面において電極板の縁部を保持する枠体と、を備える。枠体は、少なくとも電極板の縁部同士の間に配置された第１部分と、積層体の側面に沿って第１部分を外側から取り囲む第２部分と、を有する。第１部分は、電極板の縁部に結合された樹脂部と、樹脂部の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する芯材部とを含む。

Description

蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法
　本発明は、蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法に関する。
　従来の蓄電モジュールとして、電極板の一方面に正極が形成され、他方面に負極が形成されたバイポーラ電極を備えるバイポーラ電池が知られている（特許文献１参照）。バイポーラ電池は、セパレータを介して複数のバイポーラ電極を積層してなる積層体を備えている。積層体には、樹脂からなるシール用の枠体が設けられ、バイポーラ電極の積層によって形成される側面において電極板の縁部が保持されるようになっている。
特開２０１１－２０４３８６号公報
　上述したような蓄電モジュールの製造方法として、例えば、枠体の一部を各電極板の縁部上に予め形成しておき、当該一部が電極板の縁部同士の間に位置するようにバイポーラ電極を積層した後に、当該一部を外側から取り囲むように枠体の残部を形成する方法が考えられる。しかしながら、かかる場合、枠体の一部を電極板の縁部に溶着する際に当該一部が熱収縮することによって、電極板に皺や反りが発生することが懸念される。電極板の皺や反りは、隣り合う電極板間の短絡を誘発するおそれがある。
　本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、電極板の皺や反りの発生を抑制できる蓄電モジュール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。
　本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、一方面側に正極が形成され、他方面側に負極が形成された電極板からなるバイポーラ電極を有する蓄電モジュールであって、セパレータを介してバイポーラ電極を積層してなる積層体と、バイポーラ電極の積層によって形成された積層体の側面において電極板の縁部を保持する枠体と、を備え、枠体は、少なくとも電極板の縁部同士の間に配置された第１部分と、積層体の側面に沿って第１部分を外側から取り囲む第２部分と、を有し、第１部分は、電極板の縁部に結合された樹脂部と、樹脂部の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する芯材部と、を含む。
　この蓄電モジュールでは、枠体のうち、少なくとも電極板の縁部同士の間に配置された第１部分が、電極板の縁部に結合された樹脂部に加えて、樹脂部の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する芯材部を含んでいる。これにより、第１部分の全体が樹脂からなる場合と比べて溶着時における第１部分の熱収縮量を低減でき、電極板の皺や反りの発生を抑制できる。
　芯材部の剛性は、樹脂部の剛性よりも大きくてもよい。この場合、芯材部の剛性によって電極板の反りの発生を一層抑制できる。
　芯材部は、不織布により構成されていてもよい。この場合、不織布により構成された芯材部によって電極板の皺や反りの発生を抑制できる。
　芯材部は、金属により構成されていてもよい。この場合、金属により構成された芯材部によって電極板の皺や反りの発生を抑制できる。
　芯材部は、電極板と平行にかつ層状に形成されていてもよい。この場合、電極板の皺や反りの発生をより一層抑制できる。
　芯材部は、樹脂部によって挟み込まれるように設けられていてもよい。この場合、電極板の皺や反りの発生をより一層抑制できる。
　芯材部は、樹脂部上に設けられていてもよい。この場合、電極板の皺や反りの発生をより一層抑制できる。
　樹脂部及び芯材部は、電極板の一方面側及び他方面側のそれぞれに設けられていてもよい。この場合、電極板の一方面側及び他方面側のそれぞれにおいて第１部分の熱収縮量を低減でき、電極板の皺や反りの発生をより一層抑制できる。
　芯材部は、金属により構成され、電極板との間で樹脂部を挟み込むように設けられており、電極板における樹脂部との結合面、及び芯材部における樹脂部との結合面は、粗化面となっていてもよい。この場合、電極板と樹脂部との結合面での熱収縮による反りと、芯材部と樹脂部との結合面での反りとを相殺させることができ、電極板の皺や反りの発生をより一層抑制できる。
　本発明の一側面に係る蓄電モジュールの製造方法は、一方面側に正極が形成され、他方面側に負極が形成された電極板からなるバイポーラ電極の積層体と、バイポーラ電極の積層によって形成された積層体の側面において電極板の縁部を保持する枠体と、を有する蓄電モジュールの製造方法であって、枠体の第１部分を電極板の縁部上に形成する一次成形工程と、第１部分が電極板の縁部同士の間に配置されるようにバイポーラ電極を積層することにより、積層体を得る積層工程と、枠体のうち、積層体の側面に沿って第１部分を外側から取り囲む第２部分を形成する二次成形工程と、を備え、一次成形工程では、樹脂部と、樹脂部の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する芯材部とを含む第１部分を、樹脂部において電極板の縁部に溶着する。
　この蓄電モジュールの製造方法においては、一次成形工程では、樹脂部と、樹脂部の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する芯材部とを含む第１部分を、樹脂部において電極板の縁部に溶着する。これにより、第１部分の全体が樹脂からなる場合と比べて溶着時における第１部分の熱収縮量を低減でき、電極板の皺や反りの発生を抑制できる。
　本発明によれば、電極板の皺や反りの発生を抑制できる蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法を提供できる。
蓄電モジュールを備える蓄電装置の一実施形態の概略断面図である。 図１の蓄電モジュールの概略断面図である。 図２の第１部分を拡大した概略断面図である。 第１変形例に係る蓄電モジュールの第１部分の概略断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第２変形例及び第３変形例に係る蓄電モジュールの第１部分の概略断面図である。 第４変形例に係る蓄電モジュールの第１部分の概略断面図である。
　以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面にはＸＹＺ直交座標系が示されている。
　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、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電装置１０は、複数（本実施形態では３つ）の蓄電モジュール１２を備えているが、単一の蓄電モジュール１２を備えていてもよい。蓄電モジュール１２は例えばバイポーラ電池である。蓄電モジュール１２は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池であるが、電気二重層キャパシタであってもよい。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。
　複数の蓄電モジュール１２は、例えば金属板等の導電板１４を介して積層されている。積層方向から見て、蓄電モジュール１２及び導電板１４は例えば矩形状をなしている。蓄電モジュール１２の詳細については後述する。導電板１４は、蓄電モジュール１２の積層方向（Ｚ方向）において両端に位置する蓄電モジュール１２の外側にもそれぞれ配置されている。導電板１４は、隣り合う蓄電モジュール１２と電気的に接続されている。これにより、複数の蓄電モジュール１２が積層方向に直列に接続されている。
　積層方向において、一端に位置する導電板１４には正極端子２４が接続されており、他端に位置する導電板１４には負極端子２６が接続されている。正極端子２４は、接続される導電板１４と一体であってもよい。負極端子２６は、接続される導電板１４と一体であってもよい。正極端子２４及び負極端子２６は、積層方向に交差する方向（Ｘ方向）に延在している。これらの正極端子２４及び負極端子２６により、蓄電装置１０の充放電を実施できる。
　導電板１４は、蓄電モジュール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、蓄電モジュール１２からの熱を効率的に外部に放出できる。各空隙１４ａは例えば積層方向に交差する方向（Ｙ方向）に延在している。積層方向から見て、導電板１４は、蓄電モジュール１２よりも小さいが、蓄電モジュール１２と同じかそれより大きくてもよい。
　蓄電装置１０は、交互に積層された蓄電モジュール１２及び導電板１４を積層方向に拘束する拘束部材１６を備えている。拘束部材１６は、一対の拘束プレート１７，１７と、拘束プレート１７，１７同士を連結する連結部材（ボルト１８及びナット２０）とにより構成されている。各拘束プレート１７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が配置されている。各拘束プレート１７は、例えば鉄等の金属により構成されている。
　積層方向から見て、各拘束プレート１７及び絶縁フィルム２２は例えば矩形状をなしている。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１７は、蓄電モジュール１２よりも大きくなっている。各拘束プレート１７の縁部には、ボルト１８の軸部を挿通させる挿通孔１７ａが蓄電モジュール１２よりも外側となる位置に設けられている。各拘束プレート１７が矩形状をなしている場合、挿通孔１７ａは拘束プレート１７の角部に位置する。
　一方の拘束プレート１７は、正極端子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、他方の拘束プレート１７は、負極端子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ている。ボルト１８は、例えば他方の拘束プレート１７側から一方の拘束プレート１７側に向かって挿通孔１７ａに通されており、一方の拘束プレート１７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及び蓄電モジュール１２が挟持されてユニット化されると共に、積層方向に拘束荷重が付加されている。
　図２に示されるように、蓄電モジュール１２は、バイポーラ電極３２の積層体３０と、積層体３０を保持する枠体５０とを備えている。積層体３０は、セパレータ４０を介して複数のバイポーラ電極３２を積層することによって構成されている。バイポーラ電極３２の積層方向は、蓄電モジュール１２の積層方向と一致している。バイポーラ電極３２は、一方面３４ａ側に正極３６が形成され、かつ他方面３４ｂ側に負極３８が形成された電極板３４からなる電極である。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、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）が配置されている。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のそれぞれは、隣り合う導電板１４（図１参照）に接続されている。
　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。電極板３４の縁部３５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。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の他方面３４ｂにおける負極３８の形成領域は、電極板３４の一方面３４ａ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、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース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で補強されたものであってもよい。なお、セパレータ４０は、シート状に限られず、袋状のものを用いてもよい。
　枠体５０は、例えば矩形の筒状をなしており、バイポーラ電極３２の積層によって形成された積層体３０の側面３０ａにおいて電極板３４の縁部３５を保持している。枠体５０は、各電極板３４の縁部３５をそれぞれ保持する複数の第１部分５２と、それら第１部分５２の全体を側面３０ａに沿って外側から取り囲む第２部分５４とを有している。
　第１部分５２は、電極板３４の縁部３５に、電極板３４の一方面３４ａ側と他方面３４ｂ側とにわたるように設けられている。第１部分５２は、電極板３４の縁部３５の全周にわたって設けられている。その結果、第１部分５２には、バイポーラ電極３２の電極板３４の縁部３５が埋没して保持されている。バイポーラ電極３２の電極板３４の縁部３５と同様に、積層体３０の両端に配置された電極板３４の縁部３５も第１部分５２に埋没して保持されている。
　積層方向に隣り合う第１部分５２同士は、対向面において接触している。第２部分５４は、積層方向に並んだ複数の第１部分５２の全体を側面３０ａに沿って外側から取り囲んでシールしている。これにより、隣り合う電極板３４，３４間には、当該電極板３４，３４と枠体５０とによって気密に仕切られた内部空間が形成されている。当該内部空間には、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）が収容されている。
　次に、図３を参照しつつ、上述した第１部分５２の構成について更に詳細に説明する。
　第１部分５２は、電極板３４の縁部３５に結合された第１樹脂部６２を有している。第１樹脂部６２は、電極板３４の一方面３４ａ側と他方面３４ｂ側とにわたって設けられ、電極板３４の一方面３４ａ、他方面３４ｂ及び端面３４ｃに結合されている。つまり、電極板３４の縁部３５は第１樹脂部６２に埋没して保持されている。第１樹脂部６２の内側の一部は、電極板３４の縁部３５同士の間に位置し、外側の一部は、電極板３４から外側に張り出している。第１樹脂部６２において積層方向に対向する第１表面６２ａ及び第２表面６２ｂのそれぞれは、電極板３４と平行な平坦面となっている。
　第１部分５２は、第１樹脂部６２の第１表面６２ａ上及び第２表面６２ｂ上にわたってそれぞれ設けられた芯材部６４，６４を更に有している。各芯材部６４は、電極板３４と平行に層状に形成されている。芯材部６４，６４は、例えば互いに同一の厚さを有している。
　また、第１部分５２は、芯材部６４，６４上にわたってそれぞれ設けられた第２樹脂部６６，６６を更に有している。各第２樹脂部６６は、電極板３４と平行にかつ層状に形成されている。電極板３４に対して一方面３４ａ側に配置された第２樹脂部６６の厚さは、例えば他方面３４ｂ側に配置された第２樹脂部６６の厚さよりも薄くなっている。
　このように、本実施形態では、第１樹脂部６２、芯材部６４及び第２樹脂部６６が電極板３４の一方面３４ａ側及び他方面３４ｂ側のそれぞれに設けられている。また、各芯材部６４は、第１樹脂部６２と第２樹脂部６６とによって積層方向に挟み込まれている。
　第１部分５２の第１樹脂部６２及び第２樹脂部６６、並びに第２部分５４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）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等の絶縁性を有する樹脂により形成されている。第２樹脂部６６は、例えば第１樹脂部６２と同一の樹脂材料により形成されているが、第１樹脂部６２と異なる樹脂材料により形成されていてもよい。第２部分５４も、例えば第１樹脂部６２と同一の樹脂材料により形成されているが、第１樹脂部６２と異なる樹脂材料により形成され
ていてもよい。
　芯材部６４は、第１樹脂部６２の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有し、かつ第１樹脂部６２の剛性よりも大きい剛性を有するように形成されている。芯材部６４を構成する材料としては、例えば不織布、金属、セラミック又は樹脂等が挙げられる。芯材部６４を構成する不織布としては、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等からなるものが例示され、不織布に樹脂を含浸させたものを用いてもよい。芯材部６４を構成する金属としては、ニッケル等が例示され、電極板３４と同一の材料を用いてもよい。例えば、芯材部６４がＰＡからなる不織布により構成され、第１樹脂部６２が変性ＰＰＥにより構成されている場合、芯材部６４の熱膨張係数は－５×１０－６ ～－１×１０－４ （１／Ｋ）となり、第１樹脂部６２の熱膨張係数１．５×１０－４ ～２．１×１０－４ （１／Ｋ）よりも小さくなる。
　続いて、上述した蓄電モジュール１２の製造方法について説明する。まず、第１部分５２を電極板３４の縁部３５上に形成する（一次成形工程）。一次成形工程では、第１樹脂部６２と芯材部６４とを含む第１部分５２を予め用意しておき、第１樹脂部６２を溶融及び凝固させることにより、第１部分５２を第１樹脂部６２において電極板３４の縁部３５に溶着する。続いて、第１部分５２が電極板３４の縁部３５同士の間に配置されるように複数のバイポーラ電極３２を積層することにより、積層体３０を得る（積層工程）。続いて、射出成形により、積層体３０の側面３０ａに沿って第１部分５２を外側から取り囲む第２部分５４を形成する（二次成形工程）。続いて、枠体５０内に形成された内部空間に注液口（不図示）から電解液を注入した後に当該注液口を封止することによって、蓄電モジュール１２が得られる。
　以上説明したように、蓄電モジュール１２では、枠体５０のうち、少なくとも電極板３４の縁部３５同士の間に配置された第１部分５２が、電極板３４の縁部３５に結合された第１樹脂部６２に加えて、第１樹脂部６２の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する芯材部６４を含んでいる。これにより、第１部分５２の全体が樹脂からなる場合と比べて溶着時における第１部分５２の熱収縮量を低減でき、電極板３４の皺や反りの発生を抑制できる。
　また、蓄電モジュール１２では、芯材部６４の剛性が第１樹脂部６２の剛性よりも大きくなっているため、芯材部６４の剛性によって電極板３４の反りの発生を一層抑制できる。
　また、蓄電モジュール１２では、芯材部６４が不織布又は金属により構成されていてもよく、この場合、不織布又は金属により構成された芯材部６４によって電極板３４の皺や反りの発生を抑制できる。
　また、蓄電モジュール１２では、芯材部６４が電極板３４と平行にかつ層状に形成されているため、電極板３４の皺や反りの発生をより一層抑制できる。
　また、蓄電モジュール１２では、芯材部６４が第１樹脂部６２と第２樹脂部６６とによって挟み込まれるように設けられているため、電極板３４の皺や反りの発生をより一層抑制できる。
　また、蓄電モジュール１２では、第１樹脂部６２及び芯材部６４が電極板３４の一方面３４ａ側及び他方面３４ｂ側のそれぞれに設けられている。これにより、電極板３４の一方面３４ａ側及び他方面３４ｂ側のそれぞれにおいて第１部分５２の熱収縮量を低減でき、電極板３４の皺や反りの発生をより一層抑制できる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、図４に示される第１変形例のように、第２樹脂部６６が設けられなくてもよい。第１変形例では、第１樹脂部６２上の各芯材部６４が積層方向において最も外側に位置している。電極板３４に対して一方面３４ａ側に配置された芯材部６４の厚さは、他方面３４ｂ側に配置された芯材部６４の厚さよりも薄くなっている。このような第１変形例によっても、上記実施形態と同様に、第１部分５２の熱収縮量を低減でき、電極板３４の皺や反りの発生を抑制できる。なお、第１変形例のように芯材部６４が積層方向において最も外側に設けられる場合、芯材部６４が絶縁性を有する材料により構成されていると、電極板３４同士の短絡の発生を抑制できる。
　また、図５（ａ）に示される第２変形例のように、芯材部６４が第１樹脂部６２Ａ内に埋設されてもよい。第２変形例では、芯材部６４が第１樹脂部６２Ａによって積層方向に挟み込まれている。このような第２変形例によっても、上記実施形態と同様に、第１部分５２の熱収縮量を低減でき、電極板３４の皺や反りの発生を抑制できる。
　また、図５（ｂ）に示される第３変形例のように、第１樹脂部６２、芯材部６４及び第２樹脂部６６が電極板３４の一方面３４ａ側のみに設けられてもよい。第３変形例では、第１樹脂部６２Ｂが電極板３４の一方面３４ａ及び端面３４ｃのみに結合されている。このような第３変形例によっても、上記実施形態と同様に、第１部分５２の熱収縮量を低減でき、電極板３４の皺や反りの発生を抑制できる。
　また、図６に示される第４変形例のように第１部分５２が構成されてもよい。第４変形例における第１部分５２の層構成は第１変形例のものと同一である。第４変形例では、各芯材部６４は金属により構成されている。電極板３４における第１樹脂部６２との結合面３４ｄ，３４ｄ、及び芯材部６４における第１樹脂部６２との結合面６４ａは、粗化面となっている。これらの粗化面には、溶着時に樹脂との結合を促進するための凹凸が形成されている。これらの粗化面は、例えば電解メッキ処理により形成できる。
　このような第４変形例によっても、上記実施形態と同様に、第１部分５２の熱収縮量を低減でき、電極板３４の皺や反りの発生を抑制できる。更に、電極板３４と第１樹脂部６２との結合面３４ｄでの熱収縮による反りと、芯材部６４と第１樹脂部６２との結合面６４ａでの反りとを相殺させることができ、電極板３４の皺や反りの発生をより一層抑制できる。なお、第４変形例においても、第３変形例のように、第１樹脂部６２及び芯材部６４が電極板３４の一方面３４ａ側のみに設けられてもよい。この場合でも、電極板３４と第１樹脂部６２との結合面３４ｄでの熱収縮による反りと、芯材部６４と第１樹脂部６２との結合面６４ａでの反りとを相殺させることができる。
　上記実施形態では、第１部分５２の外側の一部が電極板３４から外側に張り出していたが、第１部分５２は少なくとも電極板３４の縁部３５同士の間に配置されていればよく、例えば第１部分５２の全体が電極板３４の縁部３５同士の間に配置されていてもよい。
　１２　　蓄電モジュール
　３０　　積層体
　３０ａ　　側面
　３２　　バイポーラ電極
　３４　　電極板
　３４ａ　　一方面
　３４ｂ　　他方面
　３４ｄ　　結合面
　３５　　縁部
　３６　　正極
　３８　　負極
　４０　　セパレータ
　５０　　枠体
　５２　　第１部分
　５４　　第２部分
　６２，６２Ａ，６２Ｂ　　第１樹脂部
　６４　　芯材部
　６４ａ　　結合面
　６６　　第２樹脂部

Claims (10)

  1. 　一方面側に正極が形成され、他方面側に負極が形成された電極板からなるバイポーラ電極を有する蓄電モジュールであって、
    　セパレータを介して前記バイポーラ電極を積層してなる積層体と、
    　前記バイポーラ電極の積層によって形成された前記積層体の側面において前記電極板の縁部を保持する枠体と、を備え、
    　前記枠体は、少なくとも前記電極板の縁部同士の間に配置された第１部分と、前記積層体の前記側面に沿って前記第１部分を外側から取り囲む第２部分と、を有し、
    　前記第１部分は、前記電極板の縁部に結合された樹脂部と、前記樹脂部の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する芯材部と、を含む、蓄電モジュール。
  2. 　前記芯材部の剛性は、前記樹脂部の剛性よりも大きい、請求項１に記載の蓄電モジュール。
  3. 　前記芯材部は、不織布により構成されている、請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。
  4. 　前記芯材部は、金属により構成されている、請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。
  5. 　前記芯材部は、前記電極板と平行にかつ層状に形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
  6. 　前記芯材部は、前記樹脂部によって挟み込まれるように設けられている、請求項１～５のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
  7. 　前記芯材部は、前記樹脂部上に設けられている、請求項１～６のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
  8. 　前記樹脂部及び前記芯材部は、前記電極板の前記一方面側及び前記他方面側のそれぞれに設けられている、請求項１～７のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
  9. 　前記芯材部は、金属により構成され、前記電極板との間で前記樹脂部を挟み込むように設けられており、
    　前記電極板における前記樹脂部との結合面、及び前記芯材部における前記樹脂部との結合面は、粗化面となっている、請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。
  10. 　一方面側に正極が形成され、他方面側に負極が形成された電極板からなるバイポーラ電極の積層体と、前記バイポーラ電極の積層によって形成された前記積層体の側面において前記電極板の縁部を保持する枠体と、を有する蓄電モジュールの製造方法であって、
    　前記枠体の第１部分を前記電極板の縁部上に形成する一次成形工程と、
    　前記第１部分が前記電極板の縁部同士の間に配置されるように前記バイポーラ電極を積層することにより、前記積層体を得る積層工程と、
    　前記枠体のうち、前記積層体の前記側面に沿って前記第１部分を外側から取り囲む第２部分を形成する二次成形工程と、を備え、
    　前記一次成形工程では、樹脂部と、前記樹脂部の熱膨張係数よりも小さい熱膨張係数を有する芯材部とを含む前記第１部分を、前記樹脂部において前記電極板の縁部に溶着する、蓄電モジュールの製造方法。
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