WO2022124046A1 - バイポーラ型蓄電池 - Google Patents

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bipolar
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positive electrode
lead
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健一 須山
広樹 田中
康雄 中島
彰 田中
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古河電気工業株式会社
古河電池株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a bipolar storage battery.
  • the bipolar lead-acid battery includes a bipolar electrode having a positive electrode, a negative electrode, and a substrate (bipolar plate) having a positive electrode on one surface and a negative electrode on the other surface.
  • a bipolar electrode having a positive electrode, a negative electrode, and a substrate (bipolar plate) having a positive electrode on one surface and a negative electrode on the other surface.
  • a lead layer is provided on both sides of a resin substrate, so that a positive electrode and a negative electrode are provided on one and the other surfaces of the substrate, respectively.
  • the lead layer (lead foil) is provided on the substrate by insert molding or plating.
  • insert molding the bonding between the lead layer and the substrate can only be expected to have an anchor effect, and the reliability of the electrolytic solution containing sulfuric acid as a main component is low. Further, in plating, the production speed is slowed down, so that the productivity is deteriorated.
  • the present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and is a bipolar type storage battery capable of improving the reliability of bonding between the positive electrode or the negative electrode and the substrate (bipolar plate) and improving the productivity. Is intended to provide.
  • the bipolar storage battery is provided with a bipolar electrode having a positive electrode, a negative electrode, and a bipolar plate having the positive electrode provided on one surface and the negative electrode provided on the other surface.
  • the first adhesive layer provided between the bipolar plate and the positive electrode, and at least one between the bipolar plate and the negative electrode, and at least one of the positive electrode and the negative electrode provided with the first adhesive layer.
  • a second adhesive layer provided on the outer periphery of the first adhesive layer is provided, the bipolar plate is formed of a resin, the first adhesive layer is formed of an adhesive sheet, and the second adhesive layer is adhered.
  • a bipolar storage battery formed of a cured agent is provided.
  • a bipolar storage battery including a bipolar electrode having a positive electrode, a negative electrode, and a bipolar plate having the positive electrode provided on one surface and the negative electrode provided on the other surface.
  • the first adhesive layer provided between the bipolar plate and the positive electrode, and at least one of the bipolar plate and the negative electrode, and the positive electrode and the negative electrode provided with the first adhesive layer.
  • a second adhesive layer provided on the outer periphery of at least one of the first adhesive layers is provided, the bipolar plate is formed of a resin, the first adhesive layer is formed of an adhesive sheet, and the second adhesive layer is provided.
  • the second adhesive layer is formed between the bipolar plate and the positive electrode, and at least one of the bipolar plate and the negative electrode.
  • the positive electrode and the negative electrode made of a substrate and a lead foil as a lead layer are bonded by an adhesive layer made of a cured adhesive and an adhesive sheet.
  • the substrate and the positive electrode and the negative electrode are joined by an anchor effect or a chemical bond, so that the reliability of the bipolar storage battery is improved.
  • the outer periphery of the adhesive layer is formed of a cured adhesive, and the inner side of the outer periphery is formed of an adhesive sheet.
  • sufficient sulfuric acid resistance can be ensured on the outer periphery of the adhesive layer where the electrolytic solution may invade from the outer peripheral edge side such as the lead foil of the positive electrode and the negative electrode.
  • the adhesive sheet on the inside which requires less sulfuric acid resistance than the outer circumference, it is possible to prevent the adhesive from flowing into the conduction holes. This makes it possible to prevent contamination of the portion where the positive electrode and the negative electrode conduct with each other. It should be noted that this effect can also prevent contamination of the lead foil and the like and the conductor even when the conductor is inserted into the conduction hole as the means of conducting the conduction between the positive electrode and the negative electrode.
  • the bipolar storage battery having the configuration of (1) above can increase the manufacturing speed and improve the productivity as compared with the method of plating the substrate and providing the electrodes. Further, in the method of plating the substrate and providing the electrodes, the substrate needs to be conductive, but the bipolar storage battery according to the present embodiment does not require the substrate to be conductive, so that the material of the substrate can be selected. The number of types will increase, and it will be possible to select materials with excellent cost and reliability.
  • the outer periphery of the adhesive layer formed of the cured adhesive is 1.0 mm or more from the tip of at least one peripheral edge of the positive electrode and the negative electrode on which the adhesive layer is provided. It is formed by the width of. According to the configuration of (3) above, it is possible to prevent the liquid from flowing between the positive electrode and the negative electrode, and it is possible to construct a battery having excellent long-term reliability.
  • the substrate has a plurality of conduction holes, and the outer periphery of the adhesive layer formed of the cured adhesive is 20 mm from the conduction hole closest to the tip of the peripheral edge. It is formed up to a position farther away. According to the configuration of (4) above, it is possible to prevent the adhesive from flowing into the conduction hole, and it is possible to construct a battery having excellent reliability.
  • the second adhesive layer is provided at the tip of at least one peripheral edge of the positive electrode and the negative electrode on which the first adhesive layer is provided.
  • the second adhesive layer can prevent the intrusion of the electrolytic solution from the outer peripheral edge side of the positive electrode and the negative electrode, and sufficient sulfuric acid resistance can be ensured. It is possible to construct a battery having excellent long-term reliability without generating liquid fluid between the positive electrode and the negative electrode.
  • the first adhesive layer can prevent contamination of the portion where the positive electrode and the negative electrode conduct with each other.
  • the second adhesive layer is further formed on at least one peripheral portion of the positive electrode and the negative electrode on which the first adhesive layer is provided, on the substrate side and on the anti-board side. Will be done. According to the configuration of (6) above, it is possible to prevent the electrolytic solution from entering between the substrate and the positive electrode or the negative electrode as compared with the configuration of (1) above, so that the reliability of the battery can be further improved.
  • the bipolar type storage battery is a bipolar lead storage battery.
  • the structure of the bipolar lead-acid battery 1 which is the bipolar storage battery according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the first plate unit 2 in which the negative electrode 11 is fixed to the flat plate-shaped first plate (end plate) 21 and the electrolytic layer 16 are framed in the frame plate-shaped second plate (spacer) 31.
  • the substrate 13 is made of a resin, preferably a thermoplastic resin.
  • the substrate 13 is made of, for example, a highly acid resistant plastic such as an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), or one or more other substances such as polypropylene or polyvinyl chloride (PVC). Or it can include this.
  • ABS resin acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
  • PVC polyvinyl chloride
  • Such a thermoplastic resin has excellent moldability and also has excellent sulfuric acid resistance, which will be described later. Therefore, even if the electrolytic solution comes into contact with the substrate 13, decomposition, deterioration, corrosion, etc. are unlikely to occur on the substrate 13.
  • the substrate 13 is formed with a plurality of conduction holes 130 penetrating from one surface of the substrate 13 to the other surface.
  • the shape and dimensions of the plurality of conduction holes 130 are not particularly limited, but the example shown in FIG. 2 has a circular shape as an example. Further, it is preferable that the plurality of conduction holes 130 are formed at a position where the distance d 1 from the conduction hole 130 to the peripheral edge 13a is 21 mm or more with respect to the conduction hole 130 at the position closest to the peripheral edge 13a of the substrate 13.
  • the second plate unit 3 and the third plate unit 4 are alternately laminated between the first plate unit 2 and the fourth plate unit 5, thereby forming a bipolar lead-acid battery 1 having a substantially rectangular parallelepiped shape. ..
  • the number of each of the second plate unit 3 and the third plate unit 4 to be stacked is set so that the storage capacity of the bipolar lead-acid battery 1 becomes a desired value.
  • the negative electrode terminal 14 is fixed to the first plate 21, and the negative electrode 11 fixed to the first plate 21 and the negative electrode terminal 14 are electrically connected to each other.
  • the positive electrode terminal 15 is fixed to the fourth plate 51, and the positive electrode 12 fixed to the fourth plate 51 and the positive electrode terminal 15 are electrically connected to each other.
  • the electrolytic layer 16 is composed of, for example, a glass fiber mat impregnated with an electrolytic solution containing sulfuric acid.
  • the first to fourth plates 21, 31, 41, 51 are formed of, for example, a well-known molding resin. The first to fourth plates 21, 31, 41, 51 are fixed to each other so that the inside is sealed by an appropriate method so that the electrolytic solution does not flow out.
  • the positive electrode 12 is a lead layer 120 for a positive electrode, which is a lead foil made of lead or a lead alloy and arranged on one surface of a substrate 13, and an active material layer for a positive electrode arranged on a lead layer 120 for a positive electrode. It includes 121 and an adhesive layer 17 arranged between one surface of the substrate 13 and the lead layer 120 for the positive electrode and adhering one surface of the substrate 13 and the lead layer 101 for the positive electrode. That is, the adhesive layer 17, the lead layer 120 for the positive electrode, and the active material layer 121 for the positive electrode are laminated on one surface of the substrate 13 (the surface facing upward on the paper surface in FIG. 3) in the order described. ..
  • the negative electrode 11 is a lead layer 110 for a negative electrode, which is a lead foil made of lead or a lead alloy and arranged on the other surface of the substrate 13, and an active material layer for the negative electrode arranged on the lead layer 110 for the negative electrode.
  • the 111 is provided with an adhesive layer 17 (not shown) arranged between the other surface of the substrate 13 and the lead layer 110 for the negative electrode and adhering the other surface of the substrate 13 and the lead layer 110 for the negative electrode.
  • the lead layer 120 for the positive electrode and the lead layer 110 for the negative electrode are collectively referred to as a lead layer.
  • the positive electrode 12 and the negative electrode 11 are electrically connected by an appropriate method.
  • the positive electrode 12 and the negative electrode 11 are electrically connected through the conduction hole 130 of the substrate 13.
  • the lead layer 120 for the positive electrode and the lead layer 110 for the negative electrode that is, the lead foils for the positive electrode and the negative electrode are crimped together in the conduction hole 130. It is done by.
  • FIG. 4A shows a state before crimping the lead layer 120 for the positive electrode and the lead layer 110 for the negative electrode
  • FIG. 4B shows the state after crimping the lead layer 120 for the positive electrode and the lead layer 110 for the negative electrode. Indicates the state.
  • the method of electrically connecting the positive electrode 12 and the negative electrode 11 is not limited to the above means.
  • a method of electrically connecting the positive electrode 12 and the negative electrode 11 for example, a conductor made of lead or a lead alloy is inserted into the conduction hole 130, and the conductor is electrically connected to the lead layer 120 for the positive electrode and the lead layer 110 for the negative electrode.
  • a method of connecting to a target may be used.
  • the negative electrode 11 and the positive electrode active material layer 121 are not shown. Further, in the cross-sectional view of the bipolar electrode shown in FIG. 4, the negative electrode active material layer 111 and the positive electrode active material layer 121 are not shown.
  • the substrate 13, the lead layer 120 for the positive electrode, the active material layer 121 for the positive electrode, the lead layer 110 for the negative electrode, and the active for the negative electrode constitutes the bipolar electrode 10.
  • the bipolar electrode is an electrode having both positive and negative functions with one electrode.
  • the bipolar lead-acid battery 1 a plurality of cell members having an electrolytic layer 16 interposed between the positive electrode 12 and the negative electrode 11 are alternately laminated and assembled, so that the cell members are connected in series. It has a connected battery configuration.
  • the outer periphery of the adhesive layer 17 is formed by the second adhesive layer 171 and the inner side of the outer periphery is the first adhesive layer 170. Formed by. It is preferable that the second adhesive layer 171 and the first adhesive layer 170 are continuously formed so that there is no gap between them.
  • the second adhesive layer 171 is formed of a cured adhesive.
  • the adhesive cured product is a cured product of a reaction-curing adhesive that cures by reacting the main agent and the curing agent. It is preferable that the cured adhesive is not easily affected by sulfuric acid (hereinafter, the property of being resistant to sulfuric acid may be referred to as "sulfuric acid resistance"), and for example, an epoxy adhesive may be applied. can.
  • the main agent is an epoxy resin and the curing agent is an acid or a basic curing agent. Since such a reaction-curable adhesive can be cured at room temperature (for example, 20 ° C. or higher and 40 ° C.
  • the above-mentioned reaction-curable adhesive is unlikely to adversely affect the thermoplastic resin forming the substrate 13. Further, the above-mentioned reaction-curing adhesive has advantages such as high adhesiveness and long pot life.
  • the compounding ratio of the main agent and the curing agent in the reaction-curing adhesive is preferably 44 parts by mass or less of the curing agent with respect to 100 parts by mass of the main agent.
  • Examples of the main agent of the epoxy adhesive include, but are not limited to, bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin.
  • Examples of the acid curing agent for the epoxy adhesive include aromatic acid anhydrides, cyclic aliphatic acid anhydrides, and aliphatic acid anhydrides. These acid anhydrides may be used alone or in combination of two or more.
  • aromatic acid anhydrides include pyromellitic acid anhydride, 3,3', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid dianhydride, 4,4'-biphthalic acid anhydride, 3,3', 4,4'-Diphenylsulfone tetracarboxylic acid dianhydride, 9,9-bis (3,4-dicarboxyphenyl) fluorene dianhydride, 4,4'-(4,4'-isopropylidene diphenoxy) diphthal Acid anhydride, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic acid 2,3: 6,7-dianhydride, 4,4'- Oxydiphthalic acid anhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid dianhydride, bis (1,3-dioxo-1,3-dihydroisobenzofuran
  • cyclic aliphatic acid anhydride examples include methyltetrahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride and methylhexahydrophthalic anhydride.
  • aliphatic acid anhydride examples include a polycarboxylic acid anhydride obtained by an intermolecular dehydration condensation reaction of an aliphatic dibasic acid.
  • Examples of the basic curing agent for the epoxy adhesive include an aliphatic polyamine compound, an alicyclic polyamine compound, and an aromatic polyamine compound.
  • One of these amine compounds may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • Specific examples of the aliphatic polyamine compound include aliphatic primary amines such as triethylenetetramine ( C 6H 18N 4 ) and aliphatic secondary amines such as triethylenetetramine.
  • Specific examples of the alicyclic polyamine compound include alicyclic primary amines such as isophorone diamine (C 10 H 22 N 2 ).
  • Specific examples of the aromatic polyamine compound include aromatic primary amines such as diaminodiphenylmethane (C 13 H 14 N 2 ).
  • the second adhesive layer 171 which is the outer periphery of the adhesive layer 17 formed of the cured adhesive has the peripheral tips 110a and 120a of the lead layer 110 for the negative electrode and the lead layer 120 for the positive electrode (the tips of the peripheral edges of the lead layer 110 for the negative electrode).
  • 110a is formed with a predetermined width w from (not shown). This width w is a length extending inward from the tip of the peripheral edge portion, and is preferably 1.0 mm or more.
  • the present inventors have verified the sulfuric acid resistance of the cured adhesive.
  • a 20 phr aliphatic polyamine curing agent was added to the bisphenol A type epoxy main agent, cast into a plate having a thickness of 2 mm at room temperature and in the air, and cured at 70 ° C. for 1 hour.
  • a piece cut out to a predetermined length was used as a test piece.
  • the test environment was a sulfuric acid aqueous solution at 75 ° C. and 38% by mass, and the test piece was simply immersed in the solution for up to about 2000 hours.
  • the test piece was taken out from the sulfuric acid aqueous solution, and the cross section of the test piece from which the solution was wiped off in an environment of room temperature of 20 ° C. was subjected to S atom or sulfuric acid penetration depth by microscope and energy dispersive X-ray analysis (EDS). Was observed and measured. From the measurement results of the immersion time of the test piece and the sulfuric acid intrusion distance, if there is a layer of the adhesive cured product having a width w of 1.0 mm or more, conduction between the positive electrode and the negative electrode due to the intrusion of sulfuric acid does not occur. It was confirmed that a battery with excellent long-term reliability can be configured. Further, it is more preferable that the width w is 1.5 mm or more, and by doing so, it is possible to prevent the occurrence of liquid spill over a long period of about 15 years.
  • the second adhesive layer 171 which is the outer periphery of the adhesive layer 17 formed of the cured adhesive is formed to a position 20 mm or more away from the conduction hole 130 closest to the tip of the peripheral edge of the lead layer of the positive electrode 12 and the negative electrode 11. It is preferable to be done. That is, as shown in FIG. 5, the second adhesive layer 171 which is the outer periphery of the adhesive layer 17 formed of the cured adhesive is from the conduction hole 130 closest to the tip of the peripheral edge of the lead layer of the positive electrode 12 and the negative electrode 11. It is preferable that d 2 which is the distance to the outer periphery is 20 mm or more. By doing so, it is possible to prevent the adhesive that becomes the second adhesive layer 171 from flowing into the conduction hole 130.
  • the first adhesive layer 170 is formed of an adhesive sheet.
  • the adhesive sheet is a film-like member having adhesiveness or adhesiveness, and has a plurality of holes 172 having the same shape as the conduction holes 130 at positions corresponding to the plurality of conduction holes 130 of the substrate 13.
  • the adhesive sheet to be the first adhesive layer 170 may or may not have a base material as a support.
  • An adhesive sheet with a base material is preferable because it has improved workability, particularly punching workability, as compared with an adhesive sheet without a base material.
  • the adhesive sheet When there is a base material, the adhesive sheet has an adhesive layer or an adhesive layer in which an adhesive or an adhesive is provided on both sides of the film-like base material.
  • the base material is a non-woven fabric, a film, or the like, and examples thereof include, but are not limited to, polyester, polyolefin, polyimide film, and fluorine (Teflon (registered trademark)) film.
  • a rubber-based, acrylic-based or silicone-based pressure-sensitive adhesive can be used for the pressure-sensitive adhesive layer.
  • a B-staged (semi-cured) rubber-based, acrylic-based, epoxy-based, or silicone-based adhesive can be used as the adhesive layer.
  • epoxy-based adhesives are expected to improve reliability because they have excellent electrolyte resistance (sulfuric acid) resistance.
  • electrolyte resistance sulfuric acid
  • heating is not required when attaching the lead foil.
  • heating is required when the lead foil as the lead layer is attached, and there is a concern about the heat effect on the lead foil.
  • the adhesive sheet when there is no base material, the above-mentioned adhesive or adhesive is used as the adhesive sheet.
  • the adhesive layer 17 is provided on both the positive electrode side and the negative electrode side of the substrate 13, but the present invention is not limited to this example.
  • the adhesive layer 17 may be provided on at least one of the positive electrode side and the negative electrode side of the substrate 13.
  • a lead layer may be provided on one surface of the substrate 13 by another known method.
  • the bipolar lead storage battery 1 has a positive electrode 12, a negative electrode 11, and a substrate (bipolar) in which a positive electrode 12 is provided on one surface and a negative electrode 11 is provided on the other surface.
  • a bipolar lead storage battery 1 comprising a plate) 13 and a bipolar electrode 10 comprising an adhesive layer 17 provided at least between the substrate 13 and the positive electrode 12 and between the substrate 13 and the negative electrode 11.
  • the substrate 13 is made of resin
  • the adhesive layer 17 is formed of a second adhesive layer 171 whose outer periphery is formed of an adhesive cured product, and the inner side of the outer periphery is formed of an adhesive sheet 170. Formed by.
  • the substrate 13 and the lead foil as the lead layer of the positive electrode 12 and the negative electrode 11 are bonded by the adhesive layer 17 composed of the first adhesive layer 170 and the second adhesive layer 171.
  • the substrate 13 and the lead foils of the positive electrode 12 and the negative electrode 11 are bonded by an anchor effect or a chemical bond, so that the reliability of the bipolar lead-acid battery 1 is improved.
  • the outer periphery of the adhesive layer 17 is formed by the second adhesive layer 171 and the inner side of the outer periphery is formed by the first adhesive layer 170.
  • sufficient sulfuric acid resistance can be ensured on the outer periphery of the adhesive layer 17 where the electrolytic solution may invade from the outer peripheral edge side of the lead foil of the positive electrode 12 and the negative electrode 11.
  • the first adhesive layer 170 on the inner side where the need for sulfuric acid resistance is less than the outer peripheral side, it is possible to prevent the adhesive from flowing into the conduction hole 130. This makes it possible to prevent contamination of the portion where the positive electrode 12 and the negative electrode 11 are conductive, for example, the portion where the lead foils are crimped to each other in FIG. It should be noted that this effect can also prevent contamination of the lead foil and the conductor even when the conductor is inserted into the conduction hole 130 as a means of conducting the conduction between the positive electrode 12 and the negative electrode 11.
  • the bipolar lead-acid battery 1 according to the first embodiment can increase the manufacturing speed and improve the productivity as compared with the method in which the substrate is plated and the electrodes are provided. Further, in the method of plating the substrate and providing the electrodes, the substrate needs to have conductivity, but the bipolar lead-acid battery 1 according to the present embodiment does not require the substrate 13 to have conductivity, so that it can be selected. The types of materials for the substrate 13 will increase, and it will be possible to select materials with excellent cost and reliability.
  • the outer periphery of the adhesive layer 17 formed by the second adhesive layer 171 is a lead layer (lead for positive electrode) of at least one of the positive electrode 12 and the negative electrode 11 provided with the first adhesive layer 170. It is formed with a width w of 1.0 mm or more from the peripheral edge portions 110a and 120a of the layer 120 and the lead layer 110 for the negative electrode). According to the configuration of (12) above, it is possible to prevent liquid from flowing between the positive electrode 12 and the negative electrode 11, and it is possible to construct a battery having excellent long-term reliability.
  • the substrate 13 has a plurality of conduction holes 130, and the outer periphery of the adhesive layer 17 formed by the second adhesive layer 171 is the closest to the peripheral edge tips 110a and 120a. It is formed up to a position 20 mm or more away from the hole 130. According to the configuration of (13) above, it is possible to prevent the adhesive from flowing into the conduction hole 130, and it is possible to construct a battery having excellent reliability.
  • the bipolar lead-acid battery 1 which is the bipolar storage battery according to the second embodiment of the present invention will be described.
  • the structure of the adhesive layer 17 is different from that of the first embodiment in the bipolar type according to the second embodiment, other configurations, for example, the configurations shown in FIGS. 1, 2 and 4 are the same as those of the first embodiment. .. Therefore, in the following description, description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
  • the positive electrode 12 has a lead layer 120 for a positive electrode, which is a lead foil made of lead or a lead alloy and arranged on one surface of a substrate 13, and lead for a positive electrode.
  • the positive electrode active material layer 121 arranged on the layer 120 and the positive electrode lead layer 101 arranged between one surface of the substrate 13 and the positive electrode lead layer 120 are adhered to each other. It includes a first adhesive layer 170 and a second adhesive layer 171 formed at least at the peripheral end tip 120a of the positive electrode lead layer 120. Further, the first adhesive layer 170 and the second adhesive layer 171 are collectively referred to as an adhesive layer 17.
  • the first adhesive layer 170 adheresive layer 17
  • the lead layer 120 for the positive electrode and the active material layer 121 for the positive electrode are formed on one surface of the substrate 13 (the surface facing upward on the paper surface in FIG. 6). They are stacked in this order of description.
  • the negative electrode 11 is a lead layer 110 for a negative electrode, which is a lead foil made of lead or a lead alloy and arranged on the other surface of the substrate 13, and an active negative electrode arranged on the lead layer 110 for a negative electrode.
  • a first adhesive layer 170 (not shown) arranged between the material layer 111, the other surface of the substrate 13 and the lead layer 110 for the negative electrode, and adhering the lead layer 110 for the negative electrode to the other surface of the substrate 13, and the negative electrode.
  • a second adhesive layer 171 formed at least at the tip end 110a (not shown) of the peripheral edge of the lead layer 110 is provided.
  • the lead layer 120 for the positive electrode and the lead layer 110 for the negative electrode are collectively referred to as a lead layer. In the cross-sectional views of the bipolar electrodes shown in FIGS. 6 to 9, the negative electrode 11 and the positive electrode active material layer 121 are not shown.
  • the first adhesive layer 170 has a plurality of holes having the same shape as the lead layer 120 for the positive electrode or the lead layer 110 for the negative electrode and the same shape as the conduction holes 130. It is formed of an adhesive sheet. Further, the adhesive sheet may or may not have a base material that is a support. An adhesive sheet with a base material is preferable because it has improved workability, particularly punching workability, as compared with an adhesive sheet without a base material.
  • the adhesive sheet When there is a substrate, the adhesive sheet has an adhesive layer or an adhesive layer provided with an adhesive or an adhesive on both sides of the film-like substrate.
  • the base material is a non-woven fabric, a film, or the like, and examples thereof include, but are not limited to, polyester, polyolefin, polyimide film, and fluorine (Teflon) film.
  • a rubber-based, acrylic-based or silicone-based pressure-sensitive adhesive can be used for the pressure-sensitive adhesive layer.
  • a B-staged (semi-cured) rubber-based, acrylic-based, epoxy-based, or silicone-based adhesive can be used as the adhesive layer.
  • epoxy-based adhesives are expected to improve reliability because they have excellent electrolyte resistance (sulfuric acid) resistance.
  • the above-mentioned adhesive or adhesive is used as the adhesive sheet. As described above, from the viewpoint of processability, it is preferable to have a base material, but the present invention can also be applied to an adhesive sheet without a base material.
  • the second adhesive layer 171 is provided at least at the peripheral end ends 110a and 120a of the lead layer, and is formed of a cured adhesive.
  • the cured adhesive is the same as in the first embodiment.
  • the second adhesive layer 171 has the peripheral edge tip 120a and the end face of the first adhesive layer 170 on the peripheral edge tip 120a side of the positive electrode lead layer 120 which is a lead layer. It is formed in contact with the left end surface of FIG. 6). Further, the second adhesive layer 171 extends from one surface of the substrate 13 to the surface of the lead layer 120 for the positive electrode on the opposite side of the substrate 13 in the thickness direction of the substrate 13 (vertical direction in FIG. 6). It is formed to be high.
  • a second adhesive layer 171 made of a cured adhesive is provided on the distal end side of the peripheral edge of the lead foil of the positive electrode 12 and the negative electrode 11.
  • a first adhesive layer 170 made of an adhesive sheet is provided at a portion of the substrate 13 where the conduction hole 130 is provided.
  • the bipolar lead-acid battery 1 according to the second embodiment can increase the manufacturing speed and improve the productivity as compared with the method of plating the substrate and providing the electrodes. Further, in the method of plating the substrate and providing the electrodes, the substrate needs to have conductivity, but the bipolar lead-acid battery 1 according to the present embodiment does not require the substrate 13 to have conductivity, so that it can be selected. The types of materials for the substrate 13 will increase, and it will be possible to select materials with excellent cost and reliability.
  • the bipolar lead-acid battery 1 which is the bipolar storage battery according to the third embodiment of the present invention, has a configuration of the second adhesive layer 171 different from that of the second embodiment, but has other configurations, for example, FIGS. 1, 2, and 4.
  • the configuration shown in is the same as that of the second embodiment. Therefore, in the following description, description of the same configuration as that of the second embodiment will be omitted.
  • the second adhesive layer 171 is formed not only at the tip of the peripheral edge portion but also at the peripheral edge portion of the lead layer.
  • the peripheral edge portion is the peripheral edge portion 120b (peripheral portion in the case of the negative electrode 11) of the outer peripheral edge of the lead layer 120 for the positive electrode (lead layer 110 for the negative electrode in the case of the negative electrode 11) which is a lead layer. Part 110b).
  • the second adhesive layer 171 formed on the peripheral edge portion is formed on the surface of the lead layer on the opposite side of the substrate opposite to the side on which the substrate 13 is provided.
  • the width w (the length from the tip of the peripheral edge of the lead foil to the inside) in the outer peripheral edge of the second adhesive layer 171 is preferably small, preferably less than 10 mm, in consideration of the efficiency of the storage battery. More preferably, it is less than 0.6 mm. Further, other configurations such as the material of the second adhesive layer 171 are the same as those of the second embodiment. In the bipolar lead-acid battery 1 according to the third embodiment, the second adhesive layer 171 is also formed on the opposite side of the peripheral portion of the lead foil. As a result, it is possible to prevent the electrolytic solution from entering between the substrate 13 and the lead foil as compared with the second embodiment, so that the reliability of the battery can be improved.
  • the bipolar lead-acid battery 1 which is the bipolar storage battery according to the fourth embodiment of the present invention, has different configurations of the first adhesive layer 170 and the second adhesive layer 171 from the second embodiment, but has other configurations, for example, FIG. 1.
  • the configuration shown in FIGS. 2 and 4 is the same as that of the second embodiment. Therefore, in the following description, description of the same configuration as that of the second embodiment will be omitted.
  • the second adhesive layer 171 is formed not only on the tip of the peripheral edge portion but also on the peripheral edge portion 120b of the lead layer (in the case of the negative electrode 11, the peripheral edge portion 110b). Will be done. Further, the second adhesive layer 171 formed on the peripheral edge portion is formed on the surface of the lead layer on the substrate side. Further, as shown in FIG. 6, the first adhesive layer 170 has a smaller shape than the lead foil excluding the peripheral portion because the second adhesive layer 171 is formed on the peripheral portion.
  • the width w at the outer peripheral edge of the second adhesive layer 171 is preferably large in consideration of sulfuric acid resistance. However, since it is necessary to prevent the adhesive from flowing into the conduction hole 130, it is preferable that the adhesive is formed up to a position 20 mm or more away from the conduction hole 130 closest to the tip of the peripheral edge portion. Further, other configurations such as the materials of the first adhesive layer 170 and the second adhesive layer 171 are the same as those of the second embodiment.
  • the second adhesive layer 171 is also formed on the substrate side of the peripheral portion of the lead foil. As a result, it is possible to prevent the electrolytic solution from entering between the substrate 13 and the lead foil as compared with the second embodiment, so that the reliability of the battery can be improved.
  • the bipolar lead-acid battery 1 which is the bipolar storage battery according to the fifth embodiment of the present invention, has different configurations of the first adhesive layer 170 and the second adhesive layer 171 from the second embodiment, but has other configurations, for example, FIG. 1.
  • the configuration shown in FIGS. 2 and 4 is the same as that of the second embodiment. Therefore, in the following description, description of the same configuration as that of the second embodiment will be omitted.
  • the second adhesive layer 171 is formed not only on the tip of the peripheral edge portion but also on the peripheral edge portion 120b of the lead layer (in the case of the negative electrode 11, the peripheral edge portion 110b). Will be done. Further, the second adhesive layer 171 formed on the peripheral edge portion is formed on both the substrate side and the anti-substrate side of the lead layer. Further, as shown in FIG. 9, the first adhesive layer 170 has a smaller shape than the lead foil excluding the peripheral portion because the second adhesive layer 171 is formed on the peripheral portion.
  • the width w of the outer peripheral edge portion of the second adhesive layer 171 is the same as that of the third embodiment and the fourth embodiment. Further, other configurations such as the materials of the first adhesive layer 170 and the second adhesive layer 171 are the same as those of the second embodiment.
  • the second adhesive layer 171 is also formed on the substrate side and the anti-board side of the peripheral portion of the lead foil. As a result, it is possible to prevent the electrolytic solution from entering between the substrate 13 and the lead foil as compared with the second to fourth embodiments, so that the reliability of the battery can be further improved.
  • the first adhesive layer 170 and the second adhesive layer 171 are provided on both the positive electrode side and the negative electrode side of the substrate 13, but the present invention is an example thereof. Not limited.
  • the first adhesive layer 170 and the second adhesive layer 181 may be provided on at least one of the positive electrode side and the negative electrode side of the substrate 13.
  • a positive electrode 12 or a negative electrode 11 may be provided on one surface of the substrate 13 by another known method. ..
  • the bipolar lead storage battery 1 is provided with a positive electrode 12, a negative electrode 11, a positive electrode 12 on one surface, and a negative electrode 11 on the other surface.
  • a bipolar lead storage battery including a substrate (bipolar plate) 13 and a bipolar electrode 10 having a substrate 13 and a first adhesive provided between the substrate 13 and the positive electrode 12 and between the substrate 13 and the negative electrode 11.
  • a layer 170 and a second adhesive layer 171 provided at at least one peripheral edge portions 110a and 120a of the positive electrode 12 and the negative electrode 11 provided with the first adhesive layer 170 are provided, and the substrate 13 is formed of a resin and has a first layer.
  • the first adhesive layer 170 is formed of an adhesive sheet, and the second adhesive layer 171 is formed of a cured adhesive.
  • the second adhesive layer 171 can prevent the electrolytic solution from invading from the outer peripheral edge side of the positive electrode 12 and the negative electrode 11, and can secure sufficient sulfuric acid resistance, so that sulfuric acid can be obtained. It is possible to construct a battery having excellent long-term reliability without the occurrence of liquidation between the positive electrode and the negative electrode due to the intrusion of the battery. Further, the first adhesive layer 170 can prevent contamination of the portion where the positive electrode 12 and the negative electrode 11 conduct with each other.
  • the second adhesive layer 171 is the lead layer of at least one of the positive electrode 12 and the negative electrode 11 provided with the first adhesive layer 170 (lead layer 120 for positive electrode, lead layer 110 for negative electrode). It is further formed on at least one peripheral edge portion 110b, 120b on the substrate side and the non-board side of the above. According to the configuration of (15) above, it is possible to prevent the electrolytic solution from entering between the substrate 13 and the positive electrode 12 and the negative electrode 11 as compared with the configuration of (14) above, so that the reliability of the battery is further improved. be able to.
  • the target bipolar storage battery in the present invention is not limited to the bipolar lead-acid battery 1, and can be applied to other batteries as long as it is a bipolar-type storage battery.
  • the bipolar storage battery according to one aspect of the present invention is a bipolar electrode having a positive electrode 12, a negative electrode 11, and a bipolar plate 13 having a positive electrode 12 on one surface and a negative electrode 11 on the other surface.
  • a bipolar storage battery (for example, a bipolar lead storage battery) comprising 10 with a first adhesive layer 170 provided between the bipolar plate 13 and the positive electrode 12 and between the bipolar plate 13 and the negative electrode 11.
  • a second adhesive layer 171 provided on the outer periphery of at least one of the positive electrode and the negative electrode on which the first adhesive layer 170 is provided is provided, and the bipolar plate 13 is formed of a resin and is a first adhesive layer. 170 is formed of an adhesive sheet, and the second adhesive layer 171 is formed of a cured adhesive.
  • the second adhesive layer 171 may be formed between the bipolar plate 13 and the positive electrode 12 and between the bipolar plate 13 and the negative electrode 11. Further, the second adhesive layer 171 may be provided at the tip of at least one peripheral edge of the positive electrode 12 and the negative electrode 11 on which the first adhesive layer 170 is provided.

Abstract

正極や負極と基板(バイポーラプレート)との接合の信頼性が向上し、生産性を向上させることができる、バイポーラ型蓄電池を提供すること。正極と、負極と、一方の面に正極が設けられて他方の面に負極が設けられた基板(13)と、を有するバイポーラ電極(10)を備えるバイポーラ型蓄電池であって、バイポーラプレートと正極との間、及びバイポーラプレートと負極との間の少なくとも一方に設けられる第1接着層(170)と、第1接着層(170)が設けられる正極及び負極の少なくとも一方の第1接着層(170)の外周に設けられる第2接着層(171)と、を備え、バイポーラプレートは、樹脂で形成され、第1接着層(170)は、接着シートで形成され、第2接着層(171)は、接着剤硬化物で形成される、バイポーラ型蓄電池。

Description

バイポーラ型蓄電池
 本発明は、バイポーラ型蓄電池に関する。
 バイポーラ型鉛蓄電池は、正極と、負極と、一方の面に正極が設けられて他方の面に負極が設けられる基板(バイポーラプレート)と、を有するバイポーラ電極を備えている。従来のバイポーラ電極は、例えば、特許文献1のように、樹脂製の基板の両面に鉛層が設けられることで、基板の一方及び他方の面に正極及び負極がそれぞれ設けられている。
特許第6124894号公報
 特許文献1に記載のバイポーラ型鉛蓄電池では、鉛層(鉛箔)はインサート成形やメッキによって基板上に設けられている。
 しかし、インサート成形では、鉛層と基板との間の接合はアンカー効果しか期待できず、硫酸を主成分とする電解液に対する信頼性が低い。
 また、メッキでは、製造速度が遅くなることから生産性が悪くなる。
 そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、正極や負極と基板(バイポーラプレート)との接合の信頼性が向上し、生産性を向上させることができる、バイポーラ型蓄電池を提供することを目的としている。
 本発明の一態様によれば、正極と、負極と、一方の面に上記正極が設けられて他方の面に上記負極が設けられるバイポーラプレートと、を有するバイポーラ電極を備えるバイポーラ型蓄電池であって、上記バイポーラプレートと上記正極との間、及び上記バイポーラプレートと上記負極との間の少なくとも一方に設けられる第1接着層と、上記第1接着層が設けられる上記正極及び上記負極の少なくとも一方の上記第1接着層の外周に設けられる第2接着層と、を備え、上記バイポーラプレートは、樹脂で形成され、上記第1接着層は、接着シートで形成され、上記第2接着層は、接着剤硬化物で形成される、バイポーラ型蓄電池が提供される。
 (1)本発明の一態様によれば、正極と、負極と、一方の面に上記正極が設けられて他方の面に上記負極が設けられるバイポーラプレートと、を有するバイポーラ電極を備えるバイポーラ型蓄電池であって、上記バイポーラプレートと上記正極との間、及び上記バイポーラプレートと上記負極との間の少なくとも一方に設けられる第1接着層と、上記第1接着層が設けられる上記正極及び上記負極の少なくとも一方の上記第1接着層の外周に設けられる第2接着層と、を備え、上記バイポーラプレートは、樹脂で形成され、上記第1接着層は、接着シートで形成され、上記第2接着層は、接着剤硬化物で形成される、バイポーラ型蓄電池が提供される。
 (2)上記(1)の構成において、上記第2接着層は、上記バイポーラプレートと上記正極との間、及び上記バイポーラプレートと上記負極との間の少なくとも一方に形成される。
 上記(2)の構成によれば、基板と鉛層となる鉛箔等からなる正極や負極とは、接着剤硬化物と接着シートとからなる接着層によって接合される。これにより、基板と正極や負極とはアンカー効果や化学結合により接合されるため、バイポーラ型蓄電池の信頼性が向上する。
 また、上記(2)の構成のバイポーラ型蓄電池において、接着層は、外周が接着剤硬化物で形成され、この外周よりも内側が接着シートで形成される。これにより、正極や負極の鉛箔等の外周縁側からの電解液の侵入の可能性がある接着層の外周では、充分な耐硫酸性を確保することができる。また、耐硫酸性の必要が外周よりも少ない内側に接着シートを設けることにより、導通孔への接着剤の流入を防ぐことができる。これにより、正極と負極とが導通する部分の汚染を防ぐことができる。なお、この効果は、正極と負極との導通手段として、導通孔内に導通体を挿入する場合においても同様に、鉛箔等や導通体の汚染を防ぐことができる。
 さらに、上記(1)の構成のバイポーラ型蓄電池は、基板にメッキを施して電極を設ける方法に対して、製造速度を速くすることができ、生産性を向上させることができる。また、基板にメッキを施して電極を設ける方法では、基板に電導性が必要であったが、本実施形態に係るバイポーラ型蓄電池では基板に電導性が必要なくなることから、選択可能な基板の材質の種類が増え、コストや信頼性などに優れた材質を選択することができるようになる。
 (3)上記(2)の構成において、上記接着剤硬化物で形成される上記接着層の外周は、上記接着層が設けられる上記正極及び上記負極の少なくとも一方の周縁部先端から1.0mm以上の幅で形成される。
 上記(3)の構成によれば、正極と負極との液洛を防ぐことができ、長期信頼性に優れる電池を構成できることができる。
 (4)上記(3)の構成において、上記基板は、複数の導通孔を有し、上記接着剤硬化物で形成される上記接着層の外周は、上記周縁部先端に最も近い導通孔から20mm以上離れた位置まで形成される。
 上記(4)の構成によれば、導通孔への接着剤の流入を防ぐことができ、信頼性に優れる電池を構成できることができる。
 (5)上記(1)の構成において、上記第2接着層は、上記第1接着層が設けられる上記正極及び上記負極の少なくとも一方の周縁部先端に設けられる。
 上記(5)の構成によれば、第2接着層によって正極や負極の外周縁側からの電解液の侵入を防ぐことができ、充分な耐硫酸性を確保することができるため、硫酸の侵入による正極と負極の液洛が発生せず、長期信頼性に優れる電池を構成できる。また、第1接着層によって、正極と負極とが導通する部分の汚染を防ぐことができる。
 (6)上記(5)の構成において、上記第2接着層は、上記第1接着層が設けられる上記正極及び上記負極の少なくとも一方の基板側及び反基板側の少なくとも一方の周縁部にさらに形成される。
 上記(6)の構成によれば、上記(1)の構成よりも基板と正極や負極との間への電解液の侵入を防ぐことができるため、電池の信頼性をさらに向上させることができる
 (7)上記(1)~(6)のいずれか一つの構成において、上記バイポーラ型蓄電池はバイポーラ型鉛蓄電池である。
本発明の第1実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池を示す断面図である。 第1実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池の基板(バイポーラプレート)を示す平面図である。 第1実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池のバイポーラ電極を示す拡大断面図である。 正極と負極とを導通させる方法を示す説明図であり、(A)は正極用鉛層と負極用鉛層とが圧着される前の状態を示す拡大断面図であり、(B)は正極用鉛層と負極用鉛層とが圧着された後の状態を示す拡大断面図である。 バイポーラ型鉛蓄電池の接着層を示す平面図である。 第2実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池のバイポーラ電極を示す拡大断面図である。 第3実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池のバイポーラ電極を示す拡大断面図である。 第4実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池のバイポーラ電極を示す拡大断面図である。 第5実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池のバイポーラ電極を示す拡大断面図である。
 本発明の一実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の一例を示したものである。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。
 <第1実施形態>
 本発明の第1実施形態に係るバイポーラ型蓄電池であるバイポーラ型鉛蓄電池1の構造を、図1~図5を参照しながら説明する。図1に示すバイポーラ型鉛蓄電池1は、負極11を平板形状の第1プレート(エンドプレート)21に固定した第1プレートユニット2と、電解層16を枠板形状の第2プレート(スペーサ)31の内側に固定した第2プレートユニット3と、正極12及び負極11を有すると共に一方の面に正極12が設けられて他方の面に負極11が設けられた基板(バイポーラプレート)13を有するバイポーラ電極10を枠板形状の第3プレート(リム)41の内側に固定した第3プレートユニット4と、正極12を平板形状の第4プレート(エンドプレート)51に固定した第4プレートユニット5と、を備えている。
 基板13は、樹脂で形成され、好ましくは熱可塑性樹脂で形成される。基板13は、例えば、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)などの耐酸性の高いプラスチック、又はポリプロピレンもしくはポリ塩化ビニル(PVC)等の1種もしくは複数の他の物質から作られるか、又はこれを含むことができる。このような熱可塑性樹脂は、成形性が優れているとともに後述する耐硫酸性も優れている。よって、基板13に電解液が接触したとしても、基板13に分解や劣化、腐食等が生じにくい。また、基板13には、図2に示すように、基板13の一方の面から他方の面に貫通する、複数の導通孔130が形成される。複数の導通孔130の形状や寸法は特に限定されないが、図2に示す例では、一例として円形の形状を有している。また、複数の導通孔130は、基板13の周縁13aから最も近い位置の導通孔130について、この導通孔130から周縁13aまでの距離dが21mm以上離れた位置に形成されることが好ましい。
 そして、第2プレートユニット3及び第3プレートユニット4が第1プレートユニット2と第4プレートユニット5の間で交互に積層されることによって、略直方体形状をなすバイポーラ型鉛蓄電池1が構成される。積層される第2プレートユニット3及び第3プレートユニット4のそれぞれの個数は、バイポーラ型鉛蓄電池1の蓄電容量が所望の数値になるように設定されている。
 第1プレート21には負極端子14が固定されており、第1プレート21に固定された負極11と負極端子14とは電気的に接続されている。
 第4プレート51には正極端子15が固定されており、第4プレート51に固定された正極12と正極端子15とは電気的に接続されている。
 電解層16は、例えば、硫酸を含有する電解液が含浸されたガラス繊維マットによって構成されている。
 第1~第4プレート21,31,41,51は、例えば周知の成形樹脂によって形成されている。そして、第1~第4プレート21,31,41,51は、電解液の流出が無いように、適宜の方法で内部が密閉状態となるよう互いに固定されている。
 正極12は、鉛又は鉛合金からなり且つ基板13の一方の面の上に配された鉛箔である正極用鉛層120と、正極用鉛層120の上に配された正極用活物質層121と、基板13の一方の面と正極用鉛層120との間に配され基板13の一方の面と正極用鉛層101とを接着する接着層17と、を備えている。すなわち、基板13の一方の面(図3においては、紙面における上方を向く面)の上に、接着層17、正極用鉛層120、正極用活物質層121が、この記載順に積層されている。
 負極11は、鉛又は鉛合金からなり且つ基板13の他方の面の上に配された鉛箔である負極用鉛層110と、負極用鉛層110の上に配された負極用活物質層111と、基板13の他方の面と負極用鉛層110との間に配され基板13の他方の面と負極用鉛層110を接着する接着層17(不図示)と、を備えている。なお、以下の説明では、正極用鉛層120及び負極用鉛層110を総称して、鉛層ともいう。
 これらの正極12と負極11は、適宜の方法で電気的に接続されている。本実施形態では、正極12と負極11は、基板13の導通孔130を通じて電気的に接続される。例えば、図4に示すように、正極12と負極11との接続は、正極用鉛層120と負極用鉛層110、つまり正極用及び負極用の鉛箔同士が、導通孔130内で圧着されることで行われる。なお、図4(A)は正極用鉛層120と負極用鉛層110との圧着前の状態を示し、図4(B)は正極用鉛層120と負極用鉛層110との圧着後の状態を示す。なお、正極12と負極11との電気的な接続方法は、上記の手段に限定されない。正極12と負極11との電気的な接続方法として、例えば、導通孔130内に鉛又は鉛合金からなる導通体を挿入し、この導通体を正極用鉛層120及び負極用鉛層110に電気的に接続する方法が用いられてもよい。
 なお、図3に示すバイポーラ電極の断面図においては、負極11及び正極用活物質層121の図示は省略してある。また、図4に示すバイポーラ電極の断面図においては、負極用活物質層111及び正極用活物質層121の図示は省略してある。
 このような構成を有する本実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1においては、前述したように、基板13、正極用鉛層120、正極用活物質層121、負極用鉛層110、及び負極用活物質層111によって、バイポーラ電極10が構成されている。バイポーラ電極とは、1枚の電極で正極、負極両方の機能を有する電極である。
 そして、本実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1は、正極12と負極11との間に電解層16を介在させてなるセル部材を交互に複数積層して組み付けることにより、セル部材同士を直列に接続した電池構成を有している。
 さらに、本実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1において、接着層17は、図3及び図5に示すように、外周が第2接着層171で形成され、外周よりも内側が第1接着層170で形成される。なお、第2接着層171と第1接着層170とは、間に隙間がないように、連続的に形成されることが好ましい。
 第2接着層171は、接着剤硬化物で形成される。接着剤硬化物は、主剤と硬化剤とが反応して硬化する反応硬化型接着剤の硬化物である。接着剤硬化物は、硫酸に侵されにくいことが好ましく(以下、硫酸に侵されにくい性質のことを「耐硫酸性」と記すこともある。)、例えば、エポキシ系接着剤を適用することができる。エポキシ系接着剤は、主剤がエポキシ樹脂であり、硬化剤が酸又は塩基性の硬化剤である。このような反応硬化型接着剤は、常温(例えば20℃以上40℃以下)で硬化させることが可能であるため、正極用鉛層120及び負極用鉛層110を形成する鉛又は鉛合金の金属組織に影響を与え難い温度で硬化させることができる。さらに、上記の反応硬化型接着剤は、基板13を形成する熱可塑性樹脂に対して悪影響を与えにくい。さらに、上記の反応硬化型接着剤は、接着性が高い、可使時間が長い等の長所を有している。反応硬化型接着剤における主剤と硬化剤の配合比は、主剤100質量部に対して硬化剤44質量部以下であることが好ましい。
 エポキシ系接着剤の主剤としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂やビスフェノールF型エポキシ樹脂などが挙げられるが、これに限定されない。
 エポキシ系接着剤の酸性硬化剤としては、例えば、芳香族酸無水物、環状脂肪族酸無水物、脂肪族酸無水物が挙げられる。これらの酸無水物は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。芳香族酸無水物の具体例としては、ピロメリット酸無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’-ビフタル酸無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、9,9-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)フルオレン二無水物、4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物、ナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸2,3:6,7-二無水物、4,4’-オキシジフタル酸無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ビス(1,3-ジオキソ-1,3-ジヒドロイソベンゾフラン-5-カルボン酸)1,4-フェニレン、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物等が挙げられる。環状脂肪族酸無水物の具体例としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸およびメチルヘキサヒドロ無水フタル酸が挙げられる。脂肪族酸無水物は脂肪族二塩基酸の分子間脱水縮合反応によって得られるポリカルボン酸無水物が挙げられる。
 エポキシ系接着剤の塩基性硬化剤としては、例えば、脂肪族ポリアミン化合物、脂環族ポリアミン化合物、芳香族ポリアミン化合物が挙げられる。これらのアミン化合物は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 脂肪族ポリアミン化合物の具体例としては、トリエチレンテトラミン(C18)等の脂肪族第一級アミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族第二級アミンが挙げられる。脂環族ポリアミン化合物の具体例としては、イソホロンジアミン(C1022)等の脂環族第一級アミンが挙げられる。芳香族ポリアミン化合物の具体例としては、ジアミノジフェニルメタン(C1314)等の芳香族第一級アミンが挙げられる。
 接着剤硬化物で形成される接着層17の外周である第2接着層171は、負極用鉛層110及び正極用鉛層120の周縁部先端110a,120a(負極用鉛層110の周縁部先端110aは不図示)から所定の幅wで形成される。この幅wは、周縁部先端から内側に向かう長さであり、1.0mm以上であることが好ましい。
 ここで、本発明者らは、接着剤硬化物の耐硫酸性を検証した。検証では、ビスフェノールA型のエポキシ主剤に対し、20phrの脂肪族ポリアミン硬化剤を添加し、室温・大気中で厚さ2mmの板状に注型し、70℃1時間で硬化した。その後、所定長さに切り出したものを試験片とした。
 試験環境は、75℃、38質量%の硫酸水溶液であり、試験片を溶液中に最長約2000時間まで単純浸漬させた。所定の時間経過後、試験片を硫酸水溶液から取り出し、室温20℃の環境下で溶液をふき取った試験片の断面について、顕微鏡及びエネルギー分散型X線分析(EDS)によるS原子すなわち硫酸侵入深さの観察及び計測を行った。
 試験片の浸漬時間と硫酸侵入距離の測定結果から、幅wとして1.0mm以上の接着剤硬化物の層があれば、硫酸の侵入による正極と負極の導通(液洛)が発生せず、長期信頼性に優れる電池を構成できることが確認できた。また、幅wを1.5mm以上とすることがより好ましく、このようにすることで、15年程度の長期にわたって液洛の発生を防止することがきる。
 さらに、接着剤硬化物で形成される接着層17の外周である第2接着層171は、正極12や負極11の鉛層の周縁部先端に最も近い導通孔130から20mm以上離れた位置まで形成されることが好ましい。つまり、接着剤硬化物で形成される接着層17の外周である第2接着層171は、図5に示すように、正極12や負極11の鉛層の周縁部先端に最も近い導通孔130から外周までの距離であるdが20mm以上となることが好ましい。このようにすることで、導通孔130への第2接着層171となる接着剤の流入を防ぐことができる。
 第1接着層170は、接着シートで形成される。接着シートは、接着性又は粘着性を有する膜状の部材であり、基板13の複数の導通孔130に対応した位置に、導通孔130と同じ形状の複数の孔172を有する。また、第1接着層170となる接着シートは、支持体である基材があるものでもよく、ないものであってもよい。なお、基材がある接着シートの方が、基材がない接着シートに比べて、加工性、特に抜き加工性が向上するため、好ましい。
 基材がある場合、接着シートは、膜状の基材の両面に粘着剤又は接着剤が設けられた、粘着剤層又は接着剤層を有する。基材は、不織布やフィルムなどであり、例えば、ポリエステルやポリオレフィン、ポリイミドフィルム、フッ素(テフロン(登録商標))フィルムが挙げられるが、これに制限されない。粘着剤層には、ゴム系、アクリル系又はシリコーン系の粘着剤が使用できる。また、接着剤層には、Bステージ化(半硬化)したゴム系、アクリル系、エポキシ系又はシリコーン系の接着剤が使用できる。特に、エポキシ系の接着剤は、耐電解質(硫酸)性に優れることから、信頼性の向上が見込まれる。粘着剤を用いる場合は、鉛箔貼り付け時に加熱が必要ない。接着剤を用いる場合は、鉛層となる鉛箔の貼り付け時に加熱が必要で、鉛箔への熱影響が懸念される。
 一方、基材がない場合、接着シートとしては、上述の粘着剤又は接着剤を使用する。上述のように加工性の観点からは、基材があることが好ましいが、基材なしの接着シートにおいても本発明は適用できる。
 なお、本実施形態では、接着層17は、基板13の正極側及び負極側の両方の面に設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。接着層17は、基板13の正極側及び負極側の少なくとも一方に設けられればよい。基板13の一方の面に接着層17が設けられない場合には、他の公知の方法にて基板13の一方の面に鉛層を設けてもよい。
 (11)本発明の第1実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1は、正極12と、負極11と、一方の面に正極12が設けられて他方の面に負極11が設けられた基板(バイポーラプレート)13と、を有するバイポーラ電極10を備えるバイポーラ型鉛蓄電池1であって、基板13と正極12との間、及び基板13と負極11との間の少なくとも一方に設けられる接着層17を備え、基板13は、樹脂で形成され、接着層17は、外周が接着剤硬化物で形成される第2接着層171で形成され、外周よりも内側が接着シートで形成される第1接着層170で形成される。
 上記(11)の構成によれば、基板13と正極12や負極11の鉛層となる鉛箔とは、第1接着層170と第2接着層171とからなる接着層17によって接合される。これにより、基板13と正極12や負極11の鉛箔とはアンカー効果や化学結合により接合されるため、バイポーラ型鉛蓄電池1の信頼性が向上する。
 また、接着層17は、外周が第2接着層171で形成され、この外周よりも内側が第1接着層170で形成される。これにより、正極12や負極11の鉛箔の外周縁側からの電解液の侵入の可能性がある接着層17の外周では、充分な耐硫酸性を確保することができる。また、耐硫酸性の必要が外周よりも少ない内側に第1接着層170を設けることにより、導通孔130への接着剤の流入を防ぐことができる。これにより、正極12と負極11とが導通する部分、例えば、図4において鉛箔同士が圧着する部分の汚染を防ぐことができる。なお、この効果は、正極12と負極11との導通手段として、導通孔130内に導通体を挿入する場合においても同様に、鉛箔や導通体の汚染を防ぐことができる。
 さらに、第1実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1は、基板にメッキを施して電極を設ける方法に対して、製造速度を速くすることができ、生産性を向上させることができる。また、基板にメッキを施して電極を設ける方法では、基板に電導性が必要であったが、本実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1では基板13に電導性が必要なくなることから、選択可能な基板13の材質の種類が増え、コストや信頼性などに優れた材質を選択することができるようになる。
 (12)上記(11)の構成において、第2接着層171で形成される接着層17の外周は、第1接着層170が設けられる正極12及び負極11の少なくとも一方の鉛層(正極用鉛層120、負極用鉛層110)の周縁部先端110a,120aから1.0mm以上の幅wで形成される。
 上記(12)の構成によれば、正極12と負極11との液洛を防ぐことができ、長期信頼性に優れる電池を構成できることができる。
 (13)上記(12)の構成において、基板13は、複数の導通孔130を有し、第2接着層171で形成される接着層17の外周は、周縁部先端110a,120aに最も近い導通孔130から20mm以上離れた位置まで形成される。
 上記(13)の構成によれば、導通孔130への接着剤の流入を防ぐことができ、信頼性に優れる電池を構成できることができる。
 <第2実施形態>
 本発明の第2実施形態に係るバイポーラ型蓄電池であるバイポーラ型鉛蓄電池1について説明する。第2実施形態に係るバイポーラ型は、接着層17の構成が第1実施形態と異なるものの、その他の構成、例えば、図1、図2及び図4に示す構成は第1実施形態と同じである。このため、以下の説明では、第1実施形態と同様な構成については説明を省略する。
 第2実施形態では、正極12は、図6に示すように、鉛又は鉛合金からなり且つ基板13の一方の面の上に配された鉛箔である正極用鉛層120と、正極用鉛層120の上に配された正極用活物質層121と、基板13の一方の面と正極用鉛層120との間に配され基板13の一方の面と正極用鉛層101とを接着する第1接着層170と、正極用鉛層120の少なくとも周縁部先端120aに形成される第2接着層171と、を備えている。また、第1接着層170と第2接着層171とをまとめて接着層17ともいう。すなわち、基板13の一方の面(図6においては、紙面における上方を向く面)の上に、第1接着層170(接着層17)、正極用鉛層120、正極用活物質層121が、この記載順に積層されている。
 また、負極11は、鉛又は鉛合金からなり且つ基板13の他方の面の上に配された鉛箔である負極用鉛層110と、負極用鉛層110の上に配された負極用活物質層111と、基板13の他方の面と負極用鉛層110との間に配され基板13の他方の面と負極用鉛層110を接着する第1接着層170(不図示)と、負極用鉛層110の少なくとも周縁部先端110a(不図示)に形成される第2接着層171(不図示)と、を備えている。なお、以下の説明では、正極用鉛層120及び負極用鉛層110を総称して、鉛層ともいう。なお、図6~図9に示すバイポーラ電極の断面図においては、負極11及び正極用活物質層121の図示は省略してある。
 さらに、第2実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1において、第1接着層170は、正極用鉛層120又は負極用鉛層110と同じ形状で、導通孔130と同じ形状の複数の孔を有する接着シートで形成される。また、接着シートは、支持体である基材があるものでもよく、ないものであってもよい。なお、基材がある接着シートの方が、基材がない接着シートに比べて、加工性、特に抜き加工性が向上するため、好ましい。
 基材がある場合、接着シートは、膜状の基材の両面に粘着剤又は接着剤が設けられた、粘着剤層又は接着剤層を有する。基材は、不織布やフィルムなどであり、例えば、ポリエステルやポリオレフィン、ポリイミドフィルム、フッ素(テフロン)フィルムが挙げられるが、これに制限されない。粘着剤層には、ゴム系、アクリル系又はシリコーン系の粘着剤が使用できる。また、接着剤層には、Bステージ化(半硬化)したゴム系、アクリル系、エポキシ系又はシリコーン系の接着剤が使用できる。特に、エポキシ系の接着剤は、耐電解質(硫酸)性に優れることから、信頼性の向上が見込まれる。粘着剤を用いる場合は、鉛箔貼り付け時に加熱が必要ない。接着剤を用いる場合は、鉛層となる鉛箔の貼り付け時に加熱が必要で、鉛箔への熱影響が懸念される。
 一方、基材がない場合、接着シートとしては、上述の粘着剤又は接着剤を使用する。上述のように加工性の観点からは、基材があることが好ましいが、基材なしの接着シートにおいても本発明は適用できる。
 第2接着層171は、鉛層の少なくとも周縁部先端110a,120aに設けられ、接着剤硬化物で形成される。接着材硬化物は、第1実施形態と同じである。第2実施形態では、第2接着層171は、図6に示すように、鉛層である正極用鉛層120の周縁部先端120a側に、周縁部先端120aと第1接着層170の端面(図6の左側端面)とに接して形成される。また、第2接着層171は、基板13の厚み方向(図6の上下方向)において、基板13の一方の面から正極用鉛層120の基板13と反対側となる反基板側の面までの高さとなるように形成される。
 第2実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1によれば、正極12や負極11の鉛箔の周縁部先端側には接着剤硬化物からなる第2接着層171が設けられる。この構成により、正極12や負極11の鉛箔の外周縁側からの電解液の侵入を防ぐことができ、充分な耐硫酸性を確保することができる。これにより、硫酸の侵入による正極と負極の導通(液洛)が発生せず、長期信頼性に優れる電池を構成できる。
 また、基板13の導通孔130が設けられる部分には、接着シートからなる第1接着層170が設けられる。これにより、導通孔130への第2接着層171の接着剤硬化物となる接着剤の流入を防ぐことができ、正極12と負極11とが導通する部分、例えば、図4において鉛箔同士が圧着する部分の汚染を防ぐことができる。なお、この効果は、正極12と負極11との導通手段として、導通孔130内に導通体を挿入する場合においても同様に、鉛箔や導通体の汚染を防ぐことができる。
 さらに、第2実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1は、基板にメッキを施して電極を設ける方法に対して、製造速度を速くすることができ、生産性を向上させることができる。また、基板にメッキを施して電極を設ける方法では、基板に電導性が必要であったが、本実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1では基板13に電導性が必要なくなることから、選択可能な基板13の材質の種類が増え、コストや信頼性などに優れた材質を選択することができるようになる。
 <第3実施形態>
 本発明の第3実施形態に係るバイポーラ型蓄電池であるバイポーラ型鉛蓄電池1は、第2接着層171の構成が第2実施形態と異なるものの、その他の構成、例えば図1、図2及び図4に示す構成は第2実施形態と同じである。このため、以下の説明では、第2実施形態と同様な構成については説明を省略する。
 第3実施形態では、図7に示すように、第2接着層171は、周縁部先端に形成されるだけでなく、鉛層の周縁部にも形成される。ここで、周縁部とは、図7に示すように、鉛層である正極用鉛層120(負極11の場合は負極用鉛層110)の外周縁の周縁部120b(負極11の場合は周縁部110b)である。また、周縁部に形成される第2接着層171は、鉛層の基板13が設けられた側と反対側の反基板側の面上に形成される。
 なお、第2接着層171の外周縁部における幅w(鉛箔の周縁部先端から内側に向かう長さ)は、蓄電池の効率を考慮すると小さい方が好ましく、10mm未満であることが好ましく、4.6mm未満であることがより好ましい。
 また、第2接着層171の材質などの他の構成については、第2実施形態と同じである。
 第3実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1では、第2接着層171が鉛箔の周縁部の反基板側にも形成される。これにより、第2実施形態よりも、基板13と鉛箔との間への電解液の侵入を防ぐことができるため、電池の信頼性を向上させることができる。
 <第4実施形態>
 本発明の第4実施形態に係るバイポーラ型蓄電池であるバイポーラ型鉛蓄電池1は、第1接着層170及び第2接着層171の構成が第2実施形態と異なるものの、その他の構成、例えば図1、図2及び図4に示す構成は第2実施形態と同じである。このため、以下の説明では、第2実施形態と同様な構成については説明を省略する。
 第4実施形態では、図8に示すように、第2接着層171は、周縁部先端に形成されるだけでなく、鉛層の周縁部120b(負極11の場合は周縁部110b)にも形成される。また、周縁部に形成される第2接着層171は、鉛層の基板側の面上に形成される。また、第1接着層170は、図6に示すように、第2接着層171が周縁部に形成される分、この周縁部を除いた鉛箔よりも小さな形状となる。
 なお、第2接着層171の外周縁部における幅wは、耐硫酸性を考慮すると大きい方が好ましい。しかし、導通孔130への接着剤の流入を防ぐ必要があることから、周縁部先端に最も近い導通孔130から20mm以上離れた位置まで形成されることが好ましい。
 また、第1接着層170及び第2接着層171の材質などの他の構成については、第2実施形態と同じである。
 第4実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1では、第2接着層171が鉛箔の周縁部の基板側にも形成される。これにより、第2実施形態よりも、基板13と鉛箔との間への電解液の侵入を防ぐことができるため、電池の信頼性を向上させることができる。
 <第5実施形態>
 本発明の第5実施形態に係るバイポーラ型蓄電池であるバイポーラ型鉛蓄電池1は、第1接着層170及び第2接着層171の構成が第2実施形態と異なるものの、その他の構成、例えば図1、図2及び図4に示す構成は第2実施形態と同じである。このため、以下の説明では、第2実施形態と同様な構成については説明を省略する。
 第5実施形態では、図9に示すように、第2接着層171は、周縁部先端に形成されるだけでなく、鉛層の周縁部120b(負極11の場合は周縁部110b)にも形成される。また、周縁部に形成される第2接着層171は、鉛層の基板側及び反基板側の両方の面上に形成される。また、第1接着層170は、図9に示すように、第2接着層171が周縁部に形成される分、この周縁部を除いた鉛箔よりも小さな形状となる。
 なお、第2接着層171の外周縁部における幅wは、第3実施形態及び第4実施形態と同様である。
 また、第1接着層170及び第2接着層171の材質などの他の構成については、第2実施形態と同じである。
 第4実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1では、第2接着層171が鉛箔の周縁部の基板側及び反基板側にも形成される。これにより、第2~第4実施形態よりも、基板13と鉛箔との間への電解液の侵入を防ぐことができるため、電池の信頼性をさらに向上させることができる。
 なお、上記の第2~第5実施形態では、第1接着層170及び第2接着層171は、基板13の正極側及び負極側の両方の面に設けるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。第1接着層170及び第2接着層181は、基板13の正極側及び負極側の少なくとも一方に設けられればよい。基板13の一方の面に第1接着層170及び第2接着層171が設けられない場合には、他の公知の方法にて基板13の一方の面に正極12や負極11を設けてもよい。
 (14)本発明の第2~第5実施形態に係るバイポーラ型鉛蓄電池1は、正極12と、負極11と、一方の面に正極12が設けられて他方の面に負極11が設けられた基板(バイポーラプレート)13と、を有するバイポーラ電極10を備えるバイポーラ型鉛蓄電池であって、基板13と正極12との間、及び基板13と負極11との間の少なくとも一方に設けられる第1接着層170と、第1接着層170が設けられる正極12及び負極11の少なくとも一方の周縁部先端110a,120aに設けられる第2接着層171と、を備え、基板13は、樹脂で形成され、第1接着層170は、接着シートで形成され、第2接着層171は、接着剤硬化物で形成される。
 上記(14)の構成によれば、第2接着層171によって正極12や負極11の外周縁側からの電解液の侵入を防ぐことができ、充分な耐硫酸性を確保することができるため、硫酸の侵入による正極と負極の液洛が発生せず、長期信頼性に優れる電池を構成できる。また、第1接着層170によって、正極12と負極11とが導通する部分の汚染を防ぐことができる。
 (15)上記(14)の構成において、第2接着層171は、第1接着層170が設けられる正極12及び負極11の少なくとも一方の鉛層(正極用鉛層120、負極用鉛層110)の基板側及び反基板側の少なくとも一方の周縁部110b,120bにさらに形成される。
 上記(15)の構成によれば、上記(14)の構成よりも基板13と正極12や負極11との間への電解液の侵入を防ぐことができるため、電池の信頼性をさらに向上させることができる。
 なお、本発明において、対象とするバイポーラ蓄電池は、バイポーラ型鉛蓄電池1に限定されるものではなく、バイポーラ型の蓄電池であれば他の電池においても適用することができる。
 また、本発明の一態様に係るバイポーラ型蓄電池は、正極12と、負極11と、一方の面に正極12が設けられて他方の面に負極11が設けられるバイポーラプレート13と、を有するバイポーラ電極10を備えるバイポーラ型蓄電池(例えば、バイポーラ型鉛蓄電池)であって、バイポーラプレート13と正極12との間、及びバイポーラプレート13と負極11との間の少なくとも一方に設けられる第1接着層170と、第1接着層170が設けられる正極及び負極の少なくとも一方の第1接着層170の外周に設けられる第2接着層171と、を備え、バイポーラプレート13は、樹脂で形成され、第1接着層170は、接着シートで形成され、第2接着層171は、接着剤硬化物で形成される。
 さらに、第2接着層171は、バイポーラプレート13と正極12との間、及びバイポーラプレート13と負極11との間の少なくとも一方に形成されてもよい。また、第2接着層171は、第1接着層170が設けられる正極12及び負極11の少なくとも一方の周縁部先端に設けられてもよい。
 1 バイポーラ型鉛蓄電池
 2 第1プレートユニット
 3 第2プレートユニット
 4 第3プレートユニット
 5 第4プレートユニット
 10 バイポーラ電極
 11 負極
 110 負極用鉛層
 110a 周縁部先端
 111 負極用活物質層
 12 正極
 120 正極用鉛層
 120a 周縁部先端
 121 正極用活物質層
 13 基板(バイポーラプレート)
 13a 周縁
 130 導通孔
 14 負極端子
 15 正極端子
 16 電解層
 17 接着層
 170 第1接着層
 171 第2接着層
 172 孔
 21 第1プレート(エンドプレート)
 31 第2プレート(スペーサ)
 41 第3プレート(リム)
 51 第4プレート(エンドプレート)

Claims (7)

  1.  正極と、負極と、一方の面に前記正極が設けられて他方の面に前記負極が設けられるバイポーラプレートと、を有するバイポーラ電極を備えるバイポーラ型蓄電池であって、
     前記バイポーラプレートと前記正極との間、及び前記バイポーラプレートと前記負極との間の少なくとも一方に設けられる第1接着層と、
     前記第1接着層が設けられる前記正極及び前記負極の少なくとも一方の前記第1接着層の外周に設けられる第2接着層と、
     を備え、
     前記バイポーラプレートは、樹脂で形成され、
     前記第1接着層は、接着シートで形成され、
     前記第2接着層は、接着剤硬化物で形成される、バイポーラ型蓄電池。
  2.  前記第2接着層は、前記バイポーラプレートと前記正極との間、及び前記バイポーラプレートと前記負極との間の少なくとも一方に形成される、請求項1に記載のバイポーラ型蓄電池。
  3.  前記第2接着層は、前記第1接着層が設けられる前記正極及び前記負極の少なくとも一方の周縁部先端から1.0mm以上の幅で形成される、請求項2に記載のバイポーラ型蓄電池。
  4.  前記バイポーラプレートは、複数の導通孔を有し、
     前記第2接着層は、前記周縁部先端に最も近い導通孔から20mm以上離れた位置まで形成される、請求項3に記載のバイポーラ型蓄電池。
  5.  前記第2接着層は、前記第1接着層が設けられる前記正極及び前記負極の少なくとも一方の周縁部先端に設けられる、請求項1に記載のバイポーラ型蓄電池。
  6.  前記第2接着層は、前記第1接着層が設けられる前記正極及び前記負極の少なくとも一方の基板側及び反基板側の少なくとも一方の周縁部にさらに形成される、請求項5に記載のバイポーラ型蓄電池。
  7.  前記バイポーラ型蓄電池はバイポーラ型鉛蓄電池である、請求項1~6のいずれか1項に記載のバイポーラ型蓄電池。
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