WO2022215349A1 - バイポーラ型蓄電池、及びその製造方法 - Google Patents

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hole
storage battery
stacking direction
electrolytic layer
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康雄 中島
広樹 田中
健一 須山
彰 田中
智史 柴田
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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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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention is a technology related to bipolar storage batteries.
  • a bipolar storage battery for example, is configured by laminating a plurality of bipolar electrodes between a pair of external frames with electrolytic layers interposed therebetween.
  • a bipolar electrode has a positive electrode provided on one surface of a substrate (bipolar plate) and a negative electrode provided on the other surface (see Patent Document 1).
  • a substrate (bipolar plate) made of resin is attached to the inside of a frame (rim) made of resin and having a picture frame shape.
  • a positive electrode lead layer and a negative electrode lead layer are disposed on one side and the other side of the substrate.
  • the positive electrode lead layer and the negative electrode lead layer are joined inside each of the plurality of through holes formed in the substrate.
  • Patent Document 1 discloses a bipolar storage battery in which a substrate (bipolar plate) having a through hole that communicates between one surface side and the other surface side and a plurality of cell members are alternately laminated, wherein the cell members are: a positive electrode in which a positive electrode active material layer is provided on a positive electrode lead layer; a negative electrode in which a negative electrode active material layer is provided on a negative electrode lead layer; and an electrolytic layer interposed between the positive electrode and the negative electrode; The positive electrode lead layer of one cell member and the negative electrode lead layer of the other cell member are electrically joined (conducted) through a through hole (communication hole) in the substrate, thereby connecting the cell members in series. What was done is described.
  • the electrolytic layer is composed of a glass fiber mat impregnated with an electrolytic solution containing sulfuric acid, for example.
  • the glass fiber mat has elasticity, and from the viewpoint of ensuring sufficient adhesion with the positive electrode active material layer (positive electrode) and the negative electrode active material layer (negative electrode), it is stored in each cell in a compressed state. be done.
  • a force displacing the conductor arranged in the through-hole in the thickness direction of the substrate is applied.
  • the pressure from the electrolytic layer pushes the conductor upward. hangs.
  • the upper lead layer (102) may be deformed by the conductor (40) being displaced upward with respect to the through hole (12a) (see FIG. 4). And when the lead layer is thin, there is a possibility that the deformed lead layer may be damaged.
  • the present invention has been made by paying attention to the above points, and by making it possible to suppress the deformation of the lead layer due to the displacement of the conductor for conduction, the joining of the positive electrode lead layer and the negative electrode lead layer is possible.
  • the purpose is to improve the reliability of
  • one aspect of the present invention provides a bipolar electrode in which one or more bipolar electrodes are laminated between a pair of end plates with an electrolytic layer interposed therebetween, and the bipolar electrodes are formed with through holes for conduction.
  • the electrolytic layer in a plan view, does not overlap the through hole when viewed from the stacking direction when a pressure applied to the bipolar electrode facing the region overlapping the through hole is applied. is lower than the pressure on the opposing bipolar electrodes.
  • the aspect of the present invention only the pressure applied to the inside of the through-hole from the region of the electrolytic layer that overlaps with the through-hole is lower than in the conventional case.
  • the aspect of the present invention it is possible to suppress the phenomenon in which the conductive body in the through hole is displaced toward the other open end of the through hole more effectively than in the prior art. That is, the conductor is prevented from being displaced toward the other open end due to pressure from the electrolytic layer, and deformation of the lead layer arranged at the other open end by the conductor is suppressed. Therefore, according to the aspect of the present invention, it is possible to improve the reliability of bonding between the positive electrode lead layer and the negative electrode lead layer via the conductor arranged in the through hole. Further, the bipolar storage battery according to the aspect of the present invention can achieve both long-term reliability and high energy density.
  • the pressure applied to the inside of the through-hole from the region of the electrolytic layer overlapping the through-hole is set to be a positive pressure.
  • the electrolytic layer is preferably thinner in the region overlapping the through hole than in other regions not overlapping the through hole.
  • the pressure applied to the bipolar electrode facing the region overlapping with the through-hole overlaps with the through-hole.
  • the electrolytic layer in the no-load state in which no load is applied in the stacking direction, has a region on at least one side of two surfaces facing the thickness direction, which overlaps the through hole when viewed from the stacking direction. It is preferable to have a concave portion at the position of . In this case, the thickness of the electrolytic layer in the region overlapping the through hole is thinner than the thickness in the other region not overlapping the through hole in a no-load state where no load is applied in the stacking direction. .
  • the electrolytic layer preferably has a cavity in a region overlapping with the through hole when viewed from the stacking direction.
  • the thickness of the electrolytic layer in the region overlapping the through hole is thinner than the thickness in the other region not overlapping the through hole in a no-load state where no load is applied in the stacking direction.
  • the electrolytic layer has a thickness of Ta [mm] in a region overlapping with the through hole in a no-load state where no load is applied from the stacking direction, and is loaded in the thickness direction after being incorporated in the storage battery. It is preferable that the condition "Tb ⁇ Ta ⁇ 1.6 ⁇ Tb" is satisfied, where Tb [mm] is the thickness at . In this case, since the thickness of the region overlapping with the through hole in a no-load state in which no load is applied from the stacking direction is thicker than the thickness in a state in which a load is applied, the electrolytic layer is assembled into the storage battery. In this state, it is possible to contact the bipolar electrode with a predetermined positive pressure at the position of the through hole.
  • the bipolar storage battery of the present disclosure includes, for example, a stacking step of stacking the bipolar electrode on the electrolytic layer in which the thickness of the region overlapping the through hole is relatively thin, and a stacking step of stacking the bipolar electrode in the stacking direction. It is a structure suitable for manufacturing by a manufacturing method including a bonding step of pressing and bonding the peripheral edge portion of the stacked bipolar electrodes to another member facing the peripheral edge portion. That is, according to the aspect of the present embodiment, even if the electrolyte is compressed by pressing in the bonding step, the pressure applied to the bipolar electrode facing the region overlapping the through hole is applied to the other region that does not overlap the through hole.
  • FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a problem when the present embodiment is not applied;
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an electrolytic layer in an unloaded state where no load is applied from the stacking direction and an electrolytic layer in a loaded state (assembled state) where a load is applied from the stacking direction.
  • FIG. 10 is a view showing another example of an electrolytic layer in a no-load state where no load is applied from the stacking direction; It is a figure which shows the example of the manufacturing method based on embodiment based on this invention.
  • the structure of the bipolar storage battery 1 of this embodiment will be described with reference to FIG.
  • a bipolar lead-acid battery is used as the bipolar lead-acid battery 1, but the present invention is also applicable to bipolar lead-acid batteries other than the bipolar lead-acid battery.
  • the bipolar storage battery 1 shown in FIG. 1 is configured by stacking a plurality of bipolar electrodes 130 in the thickness direction with an electrolytic layer 20 interposed therebetween. Electrolytic layers 20 are separately laminated on both ends in the lamination direction of the laminated bipolar electrode group.
  • the electrolytic layer 20 arranged at the left end in FIG. 1 is electrically connected to the negative terminal 107 through the negative electrode 110, and the electrolytic layer 20 arranged at the right end in FIG.
  • Reference numeral 31 denotes an adhesive layer for attaching the negative electrode 110 and the positive electrode 120 on the stacking direction end side to the main body (end plate) 11A of the outer frame 11 .
  • the external frame 11 includes a plate-shaped main body portion 11A and rising portions 11B rising from the entire outer peripheral portion of the main body portion 11A.
  • the electrolytic layer 20 and the positive electrode 120 and the negative electrode 110 facing each other with the electrolytic layer 20 interposed therebetween constitute one cell member.
  • a bipolar storage battery with two bipolar electrodes 130 and having three cell members is shown.
  • the number of cell members and the number of stacked bipolar electrodes 130 are set according to the required storage capacity of the bipolar storage battery 1 .
  • the bipolar electrode 130 shown in FIG. 1 comprises an inner frame 12 , a conductor 40 , a positive electrode 120 and a negative electrode 110 .
  • the internal frame 12 of the present embodiment is formed integrally with a flat plate-shaped substrate 12A (bipolar plate 12A) having electrodes on both sides thereof and the entire outer peripheral portion of the substrate 12A. and a frame-shaped rim 12B.
  • the rims 12B rise from both sides of the substrate 12A in the thickness direction of the substrate 12A.
  • the inner frame 12 and the outer frame 11 are made of thermoplastic resin, for example.
  • thermoplastic resins include acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin) and polypropylene. These thermoplastic resins have excellent moldability and excellent sulfuric acid resistance. Therefore, even if the electrolyte comes into contact with the substrate 12A, the substrate 12A is unlikely to be decomposed, deteriorated, corroded, or the like.
  • the present embodiment exemplifies the case where the rim 12B is formed integrally with the substrate 12A.
  • the substrate 12A and the rim 12B may be configured separately, and the substrate 12A and the rim 12B may be integrally provided by joining the substrate 12A and the rim 12B.
  • Each rim 12B of the inner frame 12 constitutes a skeleton (frame) of the storage battery 1 that houses a plurality of bipolar electrodes 130 and the like together with a pair of outer frames 11 arranged on both end sides in the stacking direction.
  • a space formed between adjacent inner frames 12 and a space formed between adjacent inner frame 12 and outer frame 11 respectively form chambers (cells) for accommodating cell members.
  • a positive electrode 120 is attached to one surface of the substrate 12A with an adhesive layer 30.
  • the positive electrode 120 includes a positive electrode lead layer 101 and a positive electrode active material layer 103 disposed on the positive electrode lead layer 101 .
  • the positive electrode lead layer 101 is made of lead or a lead alloy and has, for example, a foil shape (lead foil).
  • the positive electrode lead layer 101 is adhered to one surface of the substrate 12A with an adhesive.
  • a negative electrode 110 is attached to the other surface of the substrate 12A with an adhesive layer 30.
  • the negative electrode 110 includes a negative electrode lead layer 102 and a negative electrode active material layer 104 disposed on the negative electrode lead layer 102 .
  • the negative electrode lead layer 102 is made of lead or a lead alloy and has, for example, a foil shape (lead foil).
  • the negative electrode lead layer 102 is adhered to the other surface of the substrate 12A with an adhesive.
  • the thickness of the positive electrode lead layer 101 and the negative electrode lead layer 102 is usually in the range of 0.05 mm or more and 2.00 mm or less.
  • the substrate 12A has a plurality of conduction through holes 12a for conducting (electrically connecting) the positive electrode lead layer 101 and the negative electrode lead layer 102. formed.
  • FIG. 2 exemplifies the case where the cross-sectional shape of the through-hole 12a is circular, but the cross-sectional shape of the through-hole 12a is not particularly limited, such as a polygonal shape. Moreover, there are no particular restrictions on the size and number of the through-holes 12a.
  • a conductor 40 is inserted into each through-hole 12a.
  • the conductor 40 is made of a conductive material such as a metal such as copper or an alloy.
  • the conductor 40 of the present embodiment has a columnar shape (in this embodiment, a columnar shape), and the upper surface (one surface) and the lower surface (the other surface) of the conductor 40 are electrically connected to the lead layers 101 and 102 .
  • This is the surface on which a joint portion that is physically joined is formed.
  • the shape of the conductor 40 is not particularly limited as long as it has an upper surface and a lower surface on which joints are formed above and below.
  • the positive electrode lead layer 101 and the negative electrode lead layer 102 are electrically connected to each other by, for example, resistance welding. As shown in FIG. is spliced to
  • the adhesive layer 30 is formed between the substrate 12A and the lead layers 101,102.
  • the adhesive used for the adhesive layers 30 and 31 preferably has sulfuric acid resistance.
  • an epoxy-based adhesive can be exemplified.
  • Epoxy-based adhesives are based on epoxy resins, and acid or basic curing agents can be used as curing agents. Examples of the epoxy resin contained in the main agent include, but are not limited to, bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin.
  • the electrolytic layer 20 is composed of, for example, a laminate of a plurality of mats (plate bodies) impregnated with an electrolytic solution containing sulfuric acid or the like.
  • the planar shape of the mat is defined by the shape of the rim 12B and the like, and generally has a rectangular shape.
  • the mat is made of a material such as glass fiber, polyethylene, or pulp.
  • Such a mat is a microporous body having a large number of very fine pores with a pore size of less than 100 ⁇ m.
  • the electrolytic layer 20 made up of a plurality of mats is impregnated with an electrolytic solution such as sulfuric acid and presses and holds the active material layer and the lead layer against the substrate 12A by the repulsive force when compressed. .
  • the pressure applied to the bipolar electrode 130 facing the region 20B overlapping the through hole 12a does not overlap the through hole 12a when viewed from the stacking direction.
  • the other region 20A is configured to be lower than the pressure on the bipolar electrode 130 facing it. That is, in the electrolytic layer 20, when viewed from the stacking direction, the amount of compression in the region 20B overlapping the through hole 12a is relatively lower than the amount of compression in the other regions (state of low filling rate).
  • the areas 20A and 20B are hatched differently, but the areas 20A and 20B are integrated areas. The same applies to other figures. However, the regions 20A and 20B may be configured separately.
  • the electrolytic layer 20 has a thickness in a region 20B overlapping the opening of the through-hole 12a, as shown in FIG.
  • the thickness of the other region 20A that does not overlap with the hole 12a is made thinner than that of the region 20A.
  • FIG. 5B when the electrolytic layer 20 is assembled in the cell space, the pressure applied to the bipolar electrode 130 facing the region 20B overlapping the through hole 12a does not overlap with the through hole 12a. can be made lower than the pressure on the bipolar electrode 130 facing the region 20A.
  • the electrolytic layer 20 is composed of, for example, a laminated body of a plurality of mats, an arbitrary mat selected from the plurality of mats may be cut out in advance to overlap with the through holes 12a. , the above configuration is feasible.
  • the electrolytic layer 20 has two upper and lower surfaces facing the thickness direction in a no-load state where no load is applied from the lamination direction, and By forming the recess 50 at the position of the region 20B overlapping the through hole 12a, the thickness of the region 20B overlapping the through hole 12a is reduced.
  • it is not limited to this.
  • only one of the two upper and lower surfaces facing the thickness direction is configured to form a recess 50 at the position of the region 20B that overlaps the through hole 12a when viewed from the stacking direction. good too.
  • the surface on which the concave portion 50 is formed faces the side on which the bipolar electrode 130 is assembled next when the bipolar electrode 130 is sequentially stacked with the electrolytic layer 20 interposed therebetween.
  • the electrolytic layer 20 has a cavity 51 in a region 20B overlapping with the through hole 12a when viewed from the stacking direction in a no-load state where no load is applied from the stacking direction.
  • (Ta1 [mm]+Ta2 [mm]) is the thickness of the overlapping region 20B under no load.
  • a method other than the above-described method may be applied to reduce the thickness of the relatively overlapping region 20B.
  • the electrolytic layer 20 has a thickness of Ta [mm] at a region 20B overlapping with the through hole 12a in a non-loaded state where no load is applied from the stacking direction, and is incorporated in the storage battery 1 and loaded in the thickness direction. It is preferable that the following expression is satisfied, where Tb [mm] is the thickness in the state of being subjected to stress (see FIG. 5). Tb ⁇ Ta ⁇ 1.6 x Tb
  • the electrolytic layer 20 overlaps with the through hole 12a in the unloaded state where no load is applied in the stacking direction. Since the thickness at 20B is thicker than the thickness under load, the electrolytic layer 20, when assembled in the cell space (when interposed), is located at the position of the through hole 12a and the bipolar electrode 130 and the predetermined thickness. contact is possible with a positive pressure of However, it contacts with a lower positive pressure than other regions.
  • the reason why the upper limit of the thickness Ta under no load is set to “1.6 ⁇ Tb” is to consider the pressure difference between the cells when using the bipolar storage battery. More preferably, the upper limit of the thickness Ta under no load is "1.3 ⁇ Tb".
  • the thickness Tb [mm] under a load in the thickness direction is usually in the range of 1 mm or more and 10 mm or less.
  • the region 20B that overlaps the through-hole 12a is preferably arranged coaxially with the through-hole 12a, and does not have to completely overlap the through-hole 12a when viewed from the stacking direction.
  • the region 20B that overlaps the through-hole 12a and the opening of the through-hole 12a there may be a misalignment of 0.2 times or less of the opening area of the through-hole 12a when viewed from the stacking direction.
  • the region 20B that overlaps the through hole 12a is contained within the through hole 12a in plan view.
  • the bipolar storage battery 1 of this embodiment is manufactured through a stacking step S10 and a bonding step S20.
  • the stacking step S10 performs a process of stacking the bipolar electrode 130 on the electrolytic layer 20 having a relatively thin thickness in the region overlapping the through hole 12a.
  • the bonding step S20 performs a process of bonding the peripheral edge portion of the laminated bipolar electrode 130 to another member facing the peripheral edge portion.
  • Other members are the lower bipolar electrode 130 and the outer frame 11 .
  • the peripheral portion is the rim 12B and the rising portion 11B.
  • the rim 12B constituting the peripheral portion of the bipolar electrode 130 is pressed from above to be pressure-bonded. Then, the rising portion 11B and the rim 12B (FIG. 3(a)) or the adjacent rims 12B (FIG. 3(b)) are successively joined by vibration welding. This is repeated by the number of bipolar electrodes 130 . After that, the upper outer frame 11 is laminated and joined via the electrolytic layer 20 to form the bipolar storage battery 1 .
  • the electrolytic layer 20 is compressed by the above pressure welding.
  • the pressure applied to the bipolar electrode facing the region overlapping the through hole is applied to the bipolar electrode facing the other region not overlapping the through hole with respect to the compression in the bonding step. It is possible to carry out the joining process while the pressure is still lower than the pressure to.
  • the rim 12B of the inner frame is superimposed on the rising portion (rim) 11B of the outer frame 11, and the electrolytic layer 20 is interposed on the outer frame 11.
  • the bipolar electrodes 130 of this embodiment are stacked.
  • vibration is applied to the rim 12B of the inner frame 12, and the rim 12B and the rising portion (rim) 11B are joined by vibration welding. Joining is not limited to vibration welding.
  • the rim 12B and the rising portion (rim) 11B may be joined with an adhesive.
  • the next bipolar electrode 130 is laminated such that the rim 12B of the next bipolar electrode 130 overlaps the rim 12B of the joined inner frame. Then, vibration is applied to the rims 12B of the inner frame 12 to join the rims 12B together.
  • Body 40 may be displaced upwards and deform lead layer 102 .
  • the pressure applied to the bipolar electrode 130 from the area of the electrolytic layer 20 overlapping the through hole 12a in plan view is relatively low.
  • the same internal pressure as in the conventional art can be set in the region of the electrolytic layer 20 that does not overlap with the through hole 12a.
  • the present disclosure can also take the following configurations.
  • one or two or more bipolar electrodes are laminated between a pair of end plates with an electrolytic layer interposed therebetween, and the bipolar electrodes are composed of a bipolar plate having a through hole for conduction and the bipolar
  • a positive electrode provided on one surface of a plate, a negative electrode provided on the other surface of the bipolar plate, and a conductor arranged in a through hole of the bipolar plate and conducting between the positive electrode and the negative electrode
  • the electrolytic layer when viewed from the stacking direction, the electrolytic layer exerts pressure on the bipolar electrode facing the area overlapping the through hole, and the pressure on the bipolar electrode facing the other area not overlapping the through hole is applied. lower than pressure.
  • the electrolytic layer has a thickness in a region overlapping with the through-hole in a no-load state where no load is applied in the stacking direction than the thickness in other regions not overlapping with the through-hole.
  • the pressure on the bipolar electrode facing the region overlapping the through hole is lower than the pressure on the bipolar electrode facing the other region not overlapping the through hole.
  • the electrolytic layer overlaps the through-holes on at least one side of the two surfaces facing the thickness direction in a no-load state where no load is applied in the stacking direction, when viewed from the stacking direction. It has a recess at the location of the region.
  • the electrolytic layer has a cavity in a region overlapping with the through hole when viewed from the stacking direction in a no-load state where no load is applied from the stacking direction.
  • the electrolytic layer has a thickness of Ta [mm] in a region overlapping with the through hole in a no-load state in which no load is applied in the stacking direction, and is incorporated as a part of the storage battery and has a thickness. The following formula is satisfied, where Tb [mm] is the thickness when a load is applied in the direction. Tb ⁇ Ta ⁇ 1.6 x Tb (6)
  • the bipolar storage battery is, for example, a bipolar lead storage battery.
  • a method for manufacturing a bipolar storage battery according to the present disclosure comprising: a stacking step of stacking the bipolar electrode on the electrolytic layer having a relatively thin thickness in a region overlapping with the through hole; and a bonding step of pressing the bipolar electrodes in the stacking direction and bonding the peripheral edge portions of the stacked bipolar electrodes to another member facing the peripheral edge portions.
  • bipolar storage battery 11 outer frame 12 inner frame 12A substrate (bipolar plate) 12B Rim 12a Through hole 20 Electrolytic layer 20A Non-overlapping region 20B Overlapping region 30 Adhesive layer 40 Conductor 50 Recess 51 Cavity 101 Positive electrode lead layer 102 Negative electrode lead layer 103 Positive electrode active material layer 104 Negative electrode active material layer 110 Negative electrode 120 Positive electrode 130 bipolar electrode

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Abstract

導通用の導通体の変位による鉛層の変形を抑制可能とすることで、正極用鉛層と負極用鉛層との接合の信頼性を向上させる。一対のエンドプレート間に電解層（２０）を介して１又は２以上のバイポーラ電極（１３０）が積層し、上記バイポーラ電極（１３０）は、導通用の貫通孔（１２ａ）が形成されたバイポーラプレートと、上記バイポーラプレートの一方の面に設けられた正極と、上記バイポーラプレートの他方の面に設けられた負極と、上記バイポーラプレートの貫通孔（１２ａ）内に配置され上記正極と上記負極を導通する導通体（４０）とを備える、バイポーラ型蓄電池であって、上記電解層（２０）は、上記積層方向からみて、上記貫通孔（１２ａ）と重なる領域（２０Ｂ）が対向するバイポーラ電極（１３０）への圧力が、上記貫通孔（１２ａ）と重ならない他の領域（２０Ａ）が対向するバイポーラ電極（１３０）への圧力よりも低い。

Description

バイポーラ型蓄電池、及びその製造方法
　本発明は、バイポーラ型蓄電池に関する技術である。
　バイポーラ型蓄電池は、例えば、一対の外部フレームの間に、バイポーラ電極が、電解層を介して複数層積層して構成される。バイポーラ電極は、基板（バイポーラプレート）の一方の面に正極が設けられると共に他方の面に負極が設けられている（特許文献１参照）。
　特許文献１に記載のバイポーラ型蓄電池では、額縁形をなす樹脂からなるフレーム（リム）の内側に、樹脂からなる基板（バイポーラプレート）が取り付けられている。その基板の一方面及び他方面には、正極用鉛層及び負極用鉛層が配設されている。正極用鉛層と負極用鉛層とは、基板に複数形成された各貫通孔の内部で接合されている。すなわち、特許文献１には、一方面側と他方面側とを連通させる貫通孔を有する基板（バイポーラプレート）とセル部材とが交互に複数積層されたバイポーラ型蓄電池であって、セル部材は、正極用鉛層に正極用活物質層を設けた正極と、負極用鉛層に負極用活物質層を設けた負極と、正極と負極との間に介在する電解層と、を有し、一方のセル部材の正極用鉛層と他方のセル部材の負極用鉛層とが基板の貫通孔（連通孔）を介して電気的に接合（導通）されることにより、セル部材同士が直列に接続されたものが記載されている。
特許第６１２４８９４号公報
　バイポーラ電極として、一方のセル部材の正極用鉛層と他方のセル部材の負極用鉛層とを、基板の貫通孔内に配置した柱状の導通体を介して導通する構造を採用する場合もある。
　また、電解層は、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で構成される。そして、ガラス繊維マットは、弾性を有し、正極用活物質層（正極）や負極用活物質層（負極）と十分な密着性を確保する観点から、圧縮された状態で各セル内に収納される。
　このため、電解層からの圧力によって、貫通孔内に配置した導通体には基板の板厚方向に変位する力が掛かる。例えば、バイポーラ型蓄電池の製造するために、外部フレームの上に、順次、電解層を介してバイポーラ電極を積層して接合する際に、電解層からの圧力によって導通体には上側に押される力が掛かる。この場合、貫通孔（１２ａ）に対し導通体（４０）が上側に変位することで、上側の鉛層（１０２）を変形させるおそれがある（図４参照）。そして、鉛層が薄い場合には、変形した鉛層が破損するおそれもある。
　本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、導通用の導通体の変位による鉛層の変形を抑制可能とすることで、正極用鉛層と負極用鉛層との接合の信頼性を向上させることを目的とする。
　課題解決のために、本発明の一態様は、一対のエンドプレート間に電解層を介して１又は２以上のバイポーラ電極が積層し、上記バイポーラ電極は、導通用の貫通孔が形成されたバイポーラプレートと、上記バイポーラプレートの一方の面に設けられた正極と、上記バイポーラプレートの他方の面に設けられた負極と、上記バイポーラプレートの貫通孔内に配置され上記正極と上記負極を導通する導通体とを備える、バイポーラ型蓄電池であって、上記電解層は、平面視において、上記貫通孔と重なる領域が対向するバイポーラ電極への圧力が、上記積層方向からみて、上記貫通孔と重ならない他の領域が対向するバイポーラ電極への圧力よりも低い、ことを要旨とする。
　本発明の態様によれば、電解層における上記貫通孔と重なる領域から貫通孔内に負荷される圧力だけが従来よりも低くなる。この結果、本発明の態様によれば、貫通孔内の導通体が貫通孔の他方の開口端側に変位する現象を従来よりも抑制可能となる。すなわち、電解層からの圧力によって導通体が他方の開口端側に変位することが防止されて、当該他方の開口端側に配した鉛層が導通体によって変形することが抑制される。このため、本発明の態様によれば、貫通孔に配置した導通体を介した、正極用鉛層と負極用鉛層の接合の信頼性を向上させることが可能となる。そして、本発明の態様のバイポーラ型蓄電池は、長期信頼性と高エネルギー密度を両立することができる。
　なお、上記の電解層における上記貫通孔と重なる領域から貫通孔内に負荷される圧力が、正圧となるように設定する。
　上記電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、上記貫通孔と重なる領域での厚さが、上記貫通孔と重ならない他の領域での厚さよりも薄くすると良い。この場合、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態の電解層を厚さ方向に圧縮した際に、上記貫通孔と重なる領域が対向するバイポーラ電極への圧力が、上記貫通孔と重ならない他の領域が対向するバイポーラ電極への圧力よりも低い状態となる。
　例えば、上記電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、厚さ方向を向く２つの面のうちの少なくとも一方の面側の、積層方向からみて上記貫通孔と重なる領域の位置に凹部を有すると良い。この場合、電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、上記貫通孔と重なる領域での厚さが、上記貫通孔と重ならない他の領域での厚さよりも薄くなる。
　また、上記電解層は、積層方向からみて上記貫通孔と重なる領域内に空洞を有するとよい。この場合、電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、上記貫通孔と重なる領域での厚さが、上記貫通孔と重ならない他の領域での厚さよりも薄くなる。空洞は厚さ方向に２以上有しても良い。
　上記電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態における上記貫通孔と重なる領域での厚さをＴａ［ｍｍ］とし、上記蓄電池に組み込んで厚さ方向に負荷を受けた状態での厚さをＴｂ［ｍｍ］とするときに、「Ｔｂ　＜　Ｔａ　≦　１．６×Ｔｂ」を満足する、と良い。
　この場合、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態における上記貫通孔と重なる領域での厚さが負荷を受けた状態での厚さよりも厚いことから、上記電解層は、蓄電池に組む込んだ状態で、貫通孔位置において、バイポーラ電極と所定の正圧を有して当接可能となる。
　本開示のバイポーラ型蓄電池は、例えば、上記貫通孔と重なる領域の厚さが相対的に薄い上記電解層の上に、上記バイポーラ電極を積層する積層工程と、積層した上記バイポーラ電極を積層方向に押し付けて、積層した上記バイポーラ電極の周縁部を、その周縁部と対向する他の部材に接合する接合工程と、を備える製造方法で作製される場合に好適な構造である。
　すなわち、本実施形態の態様によれば、接合工程での押し付けによって上記電解質が圧縮しても、上記貫通孔と重なる領域が対向するバイポーラ電極への圧力が、上記貫通孔と重ならない他の領域が対向するバイポーラ電極への圧力よりも低い状態のままで、例えばバイポーラ電極の周辺間の接合処理を行うことが可能となる。つまり、上記製造方法を採用しても、貫通孔内の導通体が貫通孔の他方の開口端側に変位する現象を従来よりも抑制して、バイポーラ型蓄電池を製造可能となる。
本発明に基づく実施形態に係るバイポーラ型蓄電池の構造例を説明する断面図である。 本発明に基づく実施形態に係る基板（バイポーラプレート）を説明する平面図である。 バイポーラ型蓄電池の組み付け例を説明する図である。 本実施形態を適用しない場合の課題を説明する模式的な図である。 積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態の電解層と、積層方向から荷重を印加された負荷状態（組み付けた状態）の電解層を示す模式的断面図である。 電解層の他の例を示す、積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態の図である。 本発明に基づく実施形態に係る製造方法の例を示す図である。
　次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　ここで、同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付けて説明する。また、各図面において、各構成要素の厚さや比率は誇張されていることがあり、構成要素の数も実施品と相違させて図示していることがある。また、本発明は、以下の実施形態そのままに限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない限りにおいて、適宜の組合せや変形によって具体化でき、そのような変更や改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。
　（構成）
　本実施形態のバイポーラ型蓄電池１の構造を、図１を参照しながら説明する。
　以下の例では、バイポーラ型蓄電池１がバイポーラ型鉛蓄電池の場合を例に説明するが、本発明は、バイポーラ型鉛蓄電池以外のバイポーラ型蓄電池であっても適用可能である。
　図１に示すバイポーラ型蓄電池１は、複数のバイポーラ電極１３０が電解層２０を介して厚さ方向に積層して構成される。その積層したバイポーラ電極群における積層方向両端部に、それぞれ電解層２０が別途、積層している。そして、図１中の左端に配置された電解層２０が、負極１１０を介して負極用の端子１０７に電気的に接続し、図１中の右端に配置された電解層２０が、正極１２０を介して正極用の端子１０７に電気的に接続している。符号３１は、積層方向端部側の負極１１０及び正極１２０を外部フレーム１１の本体部（エンドプレート）１１Ａに貼り付けるための接着層である。外部フレーム１１は、板状の本体部１１Ａと、本体部１１Ａの外周部全周から立ち上がった立上り部１１Ｂと、を備える。
　ここで、電解層２０と、電解層２０を挟んで対向する正極１２０及び負極１１０とで、１つのセル部材が構成される。図１の例では、２つのバイポーラ電極１３０を備え、３つのセル部材を有するバイポーラ型蓄電池が図示されている。セル部材の数やバイポーラ電極１３０の数の積層数は、バイポーラ型蓄電池１の要求される蓄電容量に応じて設定される。
　＜バイポーラ電極１３０＞
　図１に示すバイポーラ電極１３０は、内部フレーム１２、導通体４０、正極１２０、及び負極１１０を備える。
　本実施形態の内部フレーム１２は、図１及び図２に示すように、両面に電極がそれぞれ設けられる平板状の基板１２Ａ（バイポーラプレート１２Ａ）と、基板１２Ａの外周部全周に一体に形成された枠状のリム１２Ｂと、から構成されている。リム１２Ｂは、基板１２Ａの両面からそれぞれ基板１２Ａの厚さ方向に立ち上がっている。
　なお、内部フレーム１２及び外部フレーム１１は、例えば熱可塑性樹脂からなる。熱可塑性樹脂としては、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）、ポリプロピレンが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、成形性が優れていると共に耐硫酸性も優れている。よって、基板１２Ａに電解液が接触したとしても、基板１２Ａに分解、劣化、腐食等が生じにくい。
　本実施形態では、リム１２Ｂが基板１２Ａと一体に形成された場合を例示している。もっとも、基板１２Ａとリム１２Ｂとが別体で構成され、基板１２Ａとリム１２Ｂとが接合されることで、当該基板１２Ａとリム１２Ｂとが一体的に設けられていてもよい。
　内部フレーム１２の各リム１２Ｂは、積層方向両端部側に配置された一対の外部フレーム１１と共に、複数のバイポーラ電極１３０等を収容する蓄電池１の躯体（フレーム）を構成する。そして、隣り合う内部フレーム１２間に形成される空間、及び隣り合う内部フレーム１２と外部フレーム１１間に形成される空間が、それぞれセル部材を収容する室（セル）を形成する。
　図１に示すように、基板１２Ａの一方の面には、接着層３０によって正極１２０が貼り合わされている。正極１２０は、正極用鉛層１０１と、正極用鉛層１０１の上に配された正極用活物質層１０３と、を備える。正極用鉛層１０１は、鉛又は鉛合金からなり、例えば箔形状（鉛箔）となっている。その正極用鉛層１０１が、基板１２Ａの一方の面に接着剤により接着されている。
　また、図１に示すように、基板１２Ａの他方の面には、接着層３０によって負極１１０が貼り合わされている。負極１１０は、負極用鉛層１０２と、負極用鉛層１０２の上に配された負極用活物質層１０４と、を備える。負極用鉛層１０２は、鉛又は鉛合金からなり、例えば箔形状（鉛箔）となっている。その負極用鉛層１０２が、基板１２Ａの他方の面に接着剤により接着されている。
　ここで、正極用鉛層１０１や負極用鉛層１０２の厚さは、通常、０．０５ｍｍ以上２．００ｍｍ以下の範囲である。
　＜導通部＞
　ここで、基板１２Ａには、図１及び図２に示すように、正極用鉛層１０１と負極用鉛層１０２を導通（電気的に接合）するために、複数の導通用の貫通孔１２ａが形成されている。図２では、貫通孔１２ａの断面形状が円形の場合を例示しているが、貫通孔１２ａの断面形状は、多角形形状など、特に限定はない。また、貫通孔１２ａの各大きさや数についても特に制限はない。
　本実施形態では、図１に示すように、各貫通孔１２ａ内に、導通体４０が挿入によって配置されている。導通体４０は、例えば、銅等の金属や合金など、導電性物質から構成される。
　本実施形態の導通体４０は、柱形状（本実施形態では円柱形状）となっていて、導通体４０の上面（一方の面）及び下面（他方の面）は、鉛層１０１，１０２と電気的に接合する接合部が形成される面となっている。導通体４０の形状は、上下に接合部が形成される上面及び下面が有していれば、特に限定はない。
　また、正極用鉛層１０１と負極用鉛層１０２との導通は、例えば抵抗溶接によって実行され、図１のように、導通体４０を通じて正極用鉛層１０１と負極用鉛層１０２とが電気的に接合される。
　＜接着層＞
　接着層３０は、基板１２Ａと鉛層１０１，１０２との間に形成される。
　接着層３０、３１に用いる接着剤は、耐硫酸性を有することが好ましい。接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤が例示できる。エポキシ系接着剤は、エポキシ樹脂を主剤とし、硬化剤として酸又は塩基性の硬化剤が使用できる。主剤に含有されるエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂及びビスフェノール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。
　＜電解層２０＞
　電解層２０は、例えば、硫酸等を含有する電解液が含浸された複数枚のマット（板型体）の積層体によって構成されている。マットの平面形状は、リム１２Ｂ等の形状に規定され、一般には、長方形形状となっている。
　また、マットは、ガラス繊維、ポリエチレン、パルプ等の材料から構成される。このようなマットは、孔径１００μｍ未満の非常に微細な大きさの孔を多数有する微多孔体である。
　そして、複数枚のマットからなる電解層２０は、上述のように、硫酸等の電解液を含浸し、圧縮される際の反発力によって、活物質層及び鉛層を基板１２Ａに押し付けて保持する。
　本実施形態の電解層２０は、蓄電池１の一部として組み込まれた状態では、積層方向からみて、貫通孔１２ａと重なる領域２０Ｂが対向するバイポーラ電極１３０への圧力が、貫通孔１２ａと重ならない他の領域２０Ａが対向するバイポーラ電極１３０への圧力よりも低くなるように、構成されている。すなわち、相対的に、電解層２０は、積層方向からみて、貫通孔１２ａと重なる領域２０Ｂでの圧縮量が、他の領域での圧縮量よりも低い状態（充填率が低い状態）となっている。
　ここで、図５において、分かり易くするために、領域２０Ａと領域２０Ｂとのハッチングを異ならせているが、領域２０Ａと領域２０Ｂとは一体の領域である。他の図でも同様である。もっとも、領域２０Ａと領域２０Ｂとは別体で構成しても良い。
　具体的には、電解層２０は、積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、図５（ａ）に示すように、貫通孔１２ａの開口と重なる領域２０Ｂでの厚さが、貫通孔１２ａと重ならない他の領域２０Ａでの厚さよりも薄く構成する。これによって、図５（ｂ）のように、電解層２０をセル空間内に組み付けた際に、貫通孔１２ａと重なる領域２０Ｂが対向するバイポーラ電極１３０への圧力が、貫通孔１２ａと重ならない他の領域２０Ａが対向するバイポーラ電極１３０への圧力よりも低くすることが可能となる。
　ここで、電解層２０は、例えば、複数枚のマットの積層体によって構成されるため、その複数枚のマットのうちから選択した任意のマットについて、貫通孔１２ａと重なる領域を予めくり抜いておけば、上記構成は実現可能である。
　また、図５（ａ）の例では、電解層２０は、積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、厚さ方向を向く上下２つの面の各面側に対し、積層方向からみて貫通孔１２ａと重なる領域２０Ｂの位置に凹部５０を形成することで、貫通孔１２ａと重なる領域２０Ｂでの厚さを薄くしている。ただし、これに限定されない。
　例えば、図６（ａ）のように、厚さ方向を向く上下２つの面のうちの一方だけに、積層方向からみて貫通孔１２ａと重なる領域２０Ｂの位置に凹部５０を形成する構成であってもよい。この場合、凹部５０を形成する面は、順次電解層２０を介してバイポーラ電極１３０を積層する際に、次にバイポーラ電極１３０を組み付ける側を向く面とすることが好ましい。
　また、電解層２０は、図６（ｂ）に示すように、積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、積層方向からみて上記貫通孔１２ａと重なる領域２０Ｂ内に空洞５１を有するように構成してもよい。空洞５１を、２以上有していても良い。なお、図６（ｂ）において、（Ｔａ１［ｍｍ］＋Ｔａ２［ｍｍ］）が、重なる領域２０Ｂでの、無負荷時の厚さである。
　相対的に重なる領域２０Ｂの厚さを薄くする手段は、上記手段以外の方法を適用しても構わない。
　ここで、電解層２０は、積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態における上記貫通孔１２ａと重なる領域２０Ｂでの厚さをＴａ［ｍｍ］とし、蓄電池１に組み込んで厚さ方向に負荷を受けた状態での厚さをＴｂ［ｍｍ］とするとき（図５参照）、下記式を満足することが好ましい。
　　　Ｔｂ　＜　Ｔａ　≦　１．６×Ｔｂ
　無負荷時の厚さＴａを、Ｔｂよりも厚くすることで、電解層２０を組み付けた際に、電解層２０は、積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態における貫通孔１２ａと重なる領域２０Ｂでの厚さが負荷を受けた状態での厚さよりも厚いことから、電解層２０は、セル空間に組み付けたとき（介在させたときに）、貫通孔１２ａ位置において、バイポーラ電極１３０と所定の正圧を有して当接可能となる。ただし、他の領域よりも低い正圧で当接する。無負荷時の厚さＴａの上限を「１．６×Ｔｂ」としたのは、バイポーラ型蓄電池を使用時における、セル間の圧力差を考慮したものである。より好ましくは、無負荷時の厚さＴａの上限は「１．３×Ｔｂ」である。
　ここで、厚さ方向に負荷を受けた状態での厚さＴｂ［ｍｍ］は、通常、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲である。
　また、貫通孔１２ａと重なる領域２０Ｂは、貫通孔１２ａと同軸に配置されることが好ましく、また、積層方向からみて貫通孔１２ａと完全に重なっていなくても良い。例えば、貫通孔１２ａと重なる領域２０Ｂと貫通孔１２ａの開口との間に、積層方向からみて、貫通孔１２ａの開口面積の０．２倍以下の重なりのズレがあってもよい。ただし、貫通孔１２ａと重なる領域２０Ｂは、平面視で、貫通孔１２ａ内に収まっていることが好ましい。
　（製造方法）
　本実施形態のバイポーラ型蓄電池１は、例えば、図７に示すように，積層工程Ｓ１０と、接合工程Ｓ２０とによって製造される。
　積層工程Ｓ１０は、貫通孔１２ａと重なる領域の厚さが相対的に薄い電解層２０の上に、バイポーラ電極１３０を積層する処理を実行する。
　接合工程Ｓ２０は、積層したバイポーラ電極１３０の周縁部を、その周縁部と対向する他の部材に接合する処理を実行する。
　他の部材は、下側のバイポーラ電極１３０や外部フレーム１１である。また周縁部は、リム１２Ｂや立上り部１１Ｂである。
　例えば、図３に示すように、積層工程Ｓ１０で電解層２０とバイポーラ電極１３０を積層する度に、接合工程Ｓ２０で、バイポーラ電極１３０の周縁の部分を構成するリム１２Ｂを上方から押し付けることで圧接して、立上り部１１Ｂとリム１２Ｂ（図３（ａ））の間、又は隣り合うリム１２Ｂ間（図３（ｂ））を、順次、振動溶着によって接合する。これをバイポーラ電極１３０の数だけ繰り返す。その後、上側の外部フレーム１１を、電解層２０介して積層して接合することで、バイポーラ型蓄電池１とする。
　ここで、上記の圧接によって、電解層２０が圧縮される。このとき、本実施形態の態様によれば、接合工程での圧縮に対し、上記貫通孔と重なる領域が対向するバイポーラ電極への圧力が、上記貫通孔と重ならない他の領域が対向するバイポーラ電極への圧力よりも低い状態のままで、接合処理を行うことが可能となる。
　（作用その他）
　本実施形態のバイポーラ型蓄電池１は、例えば、図３（ａ）→（ｂ）のように、外部フレーム１１の上に、電解層２０を介して、バイポーラ電極１３０を順次積層し、積層する度に、外部フレーム１１の外周に配置された立上り部１１Ｂと上記リム１２Ｂ、及び隣り合う上記リム１２Ｂ間を接合する。
　まず、図３（ａ）のように、外部フレーム１１の立上り部（リム）１１Ｂの上に、内部フレームのリム１２Ｂが重なるようにして、外部フレーム１１の上に、電解層２０を介して、本実施形態のバイポーラ電極１３０を積層する。そして、内部フレーム１２のリム１２Ｂに振動を印加して、リム１２Ｂと立上り部（リム）１１Ｂとを振動溶着によって接合する。接合は、振動溶着に限定されない。リム１２Ｂと立上り部（リム）１１Ｂとを接着剤で接合してもよい。
　次に、図３（ｂ）のように、接合した内部フレームのリム１２Ｂの上に、次のバイポーラ電極１３０のリム１２Ｂが重なるようにして、次のバイポーラ電極１３０を積層する。そして、内部フレーム１２のリム１２Ｂに振動を印加して、リム１２Ｂ同士を接合する。
　ここで、このような製造過程において、従来にあっては、電解層２０の厚さ方向の圧縮による圧力が大きくなるほど、図４に示す模式図のように、電解層２０からの圧力によって、導通体４０が上側に変位して、鉛層１０２を変形させるおそれがある。
　これに対し、本実施形態では、平面視、電解層２０における貫通孔１２ａと重なる領域からバイポーラ電極１３０に掛かる圧力を相対的に低くした。この結果、電解層２０からの圧力によって、導通体４０が上側に変位することが防止されたり、導通体４０から鉛層１０２に掛かる荷重を小さく抑えたりすることができる。
　また、本実施形態では、電解層２０における貫通孔１２ａと重ならない領域では、従来と同様の内圧に設定することができる。
　（その他）
　本開示は、以下のような構成も取ることができる。
　（１）本実施形態は、一対のエンドプレート間に電解層を介して１又は２以上のバイポーラ電極が積層し、上記バイポーラ電極は、導通用の貫通孔が形成されたバイポーラプレートと、上記バイポーラプレートの一方の面に設けられた正極と、上記バイポーラプレートの他方の面に設けられた負極と、上記バイポーラプレートの貫通孔内に配置され上記正極と上記負極を導通する導通体とを備える、バイポーラ型蓄電池であって、上記電解層は、上記積層方向からみて、上記貫通孔と重なる領域が対向するバイポーラ電極への圧力が、上記貫通孔と重ならない他の領域が対向するバイポーラ電極への圧力よりも低い。
　（２）上記電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、上記貫通孔と重なる領域での厚さが、上記貫通孔と重ならない他の領域での厚さよりも薄いことで、上記貫通孔と重なる領域が対向するバイポーラ電極への圧力が、上記貫通孔と重ならない他の領域が対向するバイポーラ電極への圧力よりも低い。
　（３）上記電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、厚さ方向を向く２つの面のうちの少なくとも一方の面側の、積層方向からみて上記貫通孔と重なる領域の位置に凹部を有する。
　（４）上記電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、積層方向からみて上記貫通孔と重なる領域内に空洞を有する。
　（５）上記電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態における上記貫通孔と重なる領域での厚さをＴａ［ｍｍ］とし、上記蓄電池の一部として組み込まれて厚さ方向に負荷を受けた状態での厚さをＴｂ［ｍｍ］とするときに、下記式を満足する。
　　　Ｔｂ　＜　Ｔａ　≦　１．６×Ｔｂ
　（６）バイポーラ型蓄電池は、例えばバイポーラ型鉛蓄電池からなる。
　（７）本開示のバイポーラ型蓄電池の製造方法であって、上記貫通孔と重なる領域の厚さが相対的に薄い上記電解層の上に、上記バイポーラ電極を積層する積層工程と、積層した上記バイポーラ電極を積層方向に押し付けて、積層した上記バイポーラ電極の周縁部を、その周縁部と対向する他の部材に接合する接合工程と、を備える。
　ここで、本願が優先権を主張する、日本国特許出願２０２１－０６４２３０（２０２１年０４月０５日出願）の全内容は、参照により本開示の一部をなす。ここでは、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく各実施形態の改変は当業者にとって自明なことである。
１ バイポーラ型蓄電池
１１ 外部フレーム
１２ 内部フレーム
１２Ａ 基板（バイポーラプレート）
１２Ｂ リム
１２ａ 貫通孔
２０ 電解層
２０Ａ 重ならない領域
２０Ｂ 重なる領域
３０ 接着層
４０ 導通体
５０ 凹部
５１　空洞
１０１ 正極用鉛層
１０２ 負極用鉛層
１０３ 正極用活物質層
１０４ 負極用活物質層
１１０ 負極
１２０ 正極
１３０ バイポーラ電極

Claims (7)

  1. 　一対のエンドプレート間に電解層を介して１又は２以上のバイポーラ電極が積層し、
    　上記バイポーラ電極は、導通用の貫通孔が形成されたバイポーラプレートと、上記バイポーラプレートの一方の面に設けられた正極と、上記バイポーラプレートの他方の面に設けられた負極と、上記バイポーラプレートの貫通孔内に配置され上記正極と上記負極を導通する導通体とを備える、バイポーラ型蓄電池であって、
    　上記電解層は、上記積層方向からみて、上記貫通孔と重なる領域が対向するバイポーラ電極への圧力が、上記貫通孔と重ならない他の領域が対向するバイポーラ電極への圧力よりも低い、
    　ことを特徴とするバイポーラ型蓄電池。
  2. 　上記電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、上記貫通孔と重なる領域での厚さが、上記貫通孔と重ならない他の領域での厚さよりも薄いことで、上記貫通孔と重なる領域が対向するバイポーラ電極への圧力が、上記貫通孔と重ならない他の領域が対向するバイポーラ電極への圧力よりも低い、
    　ことを特徴とする請求項１に記載したバイポーラ型蓄電池。
  3. 　上記電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、厚さ方向を向く２つの面のうちの少なくとも一方の面側の、上記積層方向からみて上記貫通孔と重なる領域の位置に凹部を有する、
    　ことを特徴とする請求項２に記載したバイポーラ型蓄電池。
  4. 　上記電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態において、上記積層方向からみて上記貫通孔と重なる領域内に空洞を有する、
    　ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載したバイポーラ型蓄電池。
  5. 　上記電解層は、上記積層方向からの荷重が未印加の無負荷状態における上記貫通孔と重なる領域での厚さをＴａ［ｍｍ］とし、上記蓄電池の一部として組み込まれた状態での厚さをＴｂ［ｍｍ］とするときに、下記式を満足する、ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載したバイポーラ型蓄電池。
    　　　Ｔｂ　＜　Ｔａ　≦　１．６×Ｔｂ
  6. 　バイポーラ型鉛蓄電池である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のバイポーラ型蓄電池。
  7. 　請求項２から請求項５のいずれか１項に記載したバイポーラ型蓄電池の製造方法であって、
    　上記貫通孔と重なる領域の厚さが相対的に薄い上記電解層の上に、上記バイポーラ電極を積層する積層工程と、
    　積層した上記バイポーラ電極を積層方向に押し付けて、積層した上記バイポーラ電極の周縁部を、その周縁部と対向する他の部材に接合する接合工程と、
    　を備えることを特徴とするバイポーラ型蓄電池の製造方法。
PCT/JP2022/005737 2021-04-05 2022-02-14 バイポーラ型蓄電池、及びその製造方法 WO2022215349A1 (ja)

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JPH0945363A (ja) * 1995-07-27 1997-02-14 Yuasa Corp 鉛蓄電池
JP2585847B2 (ja) * 1990-07-27 1997-02-26 新神戸電機株式会社 薄形密閉形蓄電池
WO2013036575A1 (en) * 2011-09-09 2013-03-14 East Penn Manufacturing Co., Inc. Bipolar battery and plate

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2585847B2 (ja) * 1990-07-27 1997-02-26 新神戸電機株式会社 薄形密閉形蓄電池
JPH0945363A (ja) * 1995-07-27 1997-02-14 Yuasa Corp 鉛蓄電池
WO2013036575A1 (en) * 2011-09-09 2013-03-14 East Penn Manufacturing Co., Inc. Bipolar battery and plate

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