WO2024029366A1 - 双極型蓄電池 - Google Patents

双極型蓄電池 Download PDF

Info

Publication number
WO2024029366A1
WO2024029366A1 PCT/JP2023/026672 JP2023026672W WO2024029366A1 WO 2024029366 A1 WO2024029366 A1 WO 2024029366A1 JP 2023026672 W JP2023026672 W JP 2023026672W WO 2024029366 A1 WO2024029366 A1 WO 2024029366A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
active material
positive electrode
material layer
negative electrode
bone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/026672
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
亮 田井中
篤志 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Furukawa Battery Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Furukawa Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd, Furukawa Battery Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP2024538932A priority Critical patent/JP7572592B2/ja
Publication of WO2024029366A1 publication Critical patent/WO2024029366A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06—Lead-acid accumulators
    • H01M10/12—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06—Lead-acid accumulators
    • H01M10/18—Lead-acid accumulators with bipolar electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/14—Electrodes for lead-acid accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/68—Selection of materials for use in lead-acid accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72—Grids
    • H01M4/73—Grids for lead-acid accumulators, e.g. frame plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to bipolar storage batteries.
  • a substrate made of resin is attached to the inside of a frame (rim) made of resin in the shape of a picture frame.
  • a positive electrode current collector and a negative electrode current collector are provided on one side and the other side of the substrate.
  • a positive electrode active material layer is adjacent to the positive electrode current collector.
  • a negative electrode active material layer is adjacent to the negative electrode current collector. Together, these constitute a bipolar plate.
  • a glass mat (electrolytic layer) containing an electrolytic solution is disposed inside the frame-shaped spacer made of resin. A plurality of frames and spacers are alternately stacked and assembled.
  • the amount of material in the active material layer is large. Therefore, it becomes difficult to bring the active material layer (positive electrode active material layer, negative electrode active material layer) into close contact with the positive electrode current collector or negative electrode current collector while retaining the active material. There may also be cases.
  • a lattice substrate made of a lead alloy filled with an active material which is used in ordinary lead-acid batteries.
  • an oxidation reaction occurs between the lead of the grid substrate and the active material during the aging and drying process of the active material. This oxidation reaction is accompanied by the generation of oxidation reaction heat, but the oxidation reaction heat causes rapid drying of the active material, which may cause cracks (active material cracks) to occur in the active material.
  • the lattice substrate itself has a corresponding size, the weight of the entire storage battery may increase, which may lead to a decrease in the capacity of the active material. Therefore, from the viewpoint of reducing the overall weight and space of the storage battery, we have no choice but to hesitate in adopting it.
  • the present invention retention of the filled active material is appropriately maintained while avoiding the occurrence of a reaction that generates heat between the active material and the current collector for the positive electrode and the current collector for the negative electrode.
  • the purpose of the present invention is to provide a bipolar storage battery that can ensure adhesion.
  • a bipolar storage battery includes a positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer, and a negative electrode between the positive electrode and the negative electrode. Covers at least one of the positive electrode side and the negative electrode side of the cell member, including an intervening separator and forming a plurality of spaces for individually accommodating the cell member and the plurality of cell members stacked at intervals.
  • the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer each have an active material
  • Both or one of the active material layers for use has an active material holder that holds the active material
  • the active material holder has a thickness direction of the active material layer for the positive electrode or the active material layer for the negative electrode.
  • a plurality of first bones and a plurality of first bones are disposed inside the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer and are formed of a material that is chemically non-bonded and non-reactive with the active material. It includes a plurality of second bones that intersect with the first bone.
  • a positive electrode having a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer, and a positive electrode and a negative electrode having a positive electrode current collector and a negative electrode active material layer.
  • At least one of the positive electrode side and the negative electrode side of the cell member which includes a separator interposed between the cell members and is stacked at intervals, and forms a plurality of spaces that individually accommodate the plurality of cell members.
  • the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer each have an active material, and the positive electrode active material layer
  • the active material layer for the positive electrode or the active material layer for the negative electrode has an active material holder that holds the active material, and the active material holder has the thickness of the active material layer for the positive electrode or the active material layer for the negative electrode.
  • a plurality of first bones are disposed inside the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer, and are formed of a material that is chemically non-bonded and non-reactive with the active material.
  • a plurality of second bones intersect with a plurality of first bones.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a bipolar lead-acid battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the entire active material layer including an active material holder in a bipolar lead-acid battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the entire active material holder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view showing an enlarged area surrounded by a broken circle in the cross-sectional view of FIG. 1;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a bipolar lead-acid battery 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a bipolar lead-acid battery 100 includes a plurality of cell members 110, a plurality of bipolar plates (space forming members) 120, and a first end plate (space forming member). ) 130 and a second end plate (space forming member) 140.
  • FIG. 1 shows a bipolar lead-acid battery 100 in which three cell members 110 are stacked
  • the number of cell members 110 is determined by the battery design. Further, the number of bipolar plates 120 is determined according to the number of cell members 110.
  • the stacking direction of the cell members 110 is assumed to be the Z direction (vertical direction in FIG. 1). Furthermore, directions perpendicular to the Z direction and mutually perpendicular to each other are defined as the X direction and the Y direction.
  • the cell member 110 includes a positive electrode 111, a negative electrode 112, and an electrolyte layer (separator) 113.
  • the positive electrode 111 includes a positive electrode lead foil 111a, which is a positive electrode current collector made of lead or a lead alloy, and a positive electrode active material layer 111b.
  • the negative electrode 112 includes a negative electrode lead foil 112a, which is a negative electrode current collector made of lead or a lead alloy, and a negative electrode active material layer 112b.
  • This positive electrode lead foil 111a is bipolarized by an adhesive 150, which will be described later, provided between one surface of the bipolar plate 120 (in the drawing of FIG. 1, the surface facing upward in the paper) and the positive electrode lead foil 111a. It is provided on one side of the plate 120. Therefore, on one surface of the bipolar plate 120, an adhesive layer (adhesive 150), a positive electrode lead foil 111a, and a positive electrode active material layer 111b are laminated in this order.
  • the negative electrode lead foil 112a is attached to the bipolar plate by an adhesive 150, which will be described later, provided between the other surface of the bipolar plate 120 (in the drawing of FIG. 1, the surface facing downward in the paper) and the negative electrode lead foil 112a. 120 is provided on the other surface. Therefore, on the other surface of the bipolar plate 120, an adhesive layer (adhesive 150), a negative electrode lead foil 112a, and a negative electrode active material layer 112b are laminated in this order.
  • the positive electrode 111 and the negative electrode 112 are electrically connected via a conductor 160, which will be described later.
  • the separator 113 is made of, for example, a glass fiber mat impregnated with an electrolytic solution containing sulfuric acid.
  • the separator 113 is provided so as to be sandwiched between a positive electrode active material layer 111b provided on one bipolar plate 120 facing each other and a negative electrode active material layer 112b provided on the other bipolar plate 120.
  • the positive electrode lead foil 111a, the positive electrode active material layer 111b, the separator 113, the negative electrode active material layer 112b, and the negative electrode lead foil 112a are laminated in this order.
  • the bipolar plate 120, the positive electrode lead foil 111a, the positive electrode active material layer 111b, the negative electrode lead foil 112a, and the negative electrode A bipolar electrode is configured by the active material layer 112b.
  • a bipolar electrode is an electrode that has the functions of both a positive electrode and a negative electrode.
  • the bipolar lead-acid battery 100 is provided in a pair with a cell member 110 having a separator 113 interposed between a positive electrode 111 and a negative electrode 112, with the cell member 110 sandwiched therebetween.
  • a plurality of bipolar plates 120 are stacked.
  • the dimensions of the positive electrode lead foil 111a in the X and Y directions are larger than the dimensions of the positive electrode active material layer 111b in the X and Y directions.
  • the dimensions of the negative electrode lead foil 112a in the X and Y directions are larger than the dimensions of the negative electrode active material layer 112b in the X and Y directions.
  • the dimension (thickness) in the Z direction is larger (thicker) in the positive electrode lead foil 111a than in the negative electrode lead foil 112a.
  • the dimension (thickness) in the Z direction is larger (thicker) in the positive electrode active material layer 111b than in the negative electrode active material layer 112b.
  • the plurality of cell members 110 are stacked at intervals in the Z direction, and the substrate 121 of the bipolar plate 120 is disposed at this interval. That is, the plurality of cell members 110 are stacked with the substrate 121 of the bipolar plate 120 sandwiched therebetween.
  • the plurality of bipolar plates 120, the first end plate 130, and the second end plate 140 form spaces for forming a plurality of spaces (cells) C that individually accommodate the plurality of cell members 110. It is a member.
  • the bipolar plate 120 is a space forming member that includes a substrate 121 and a frame 122.
  • the substrate 121 covers both the positive electrode 111 side and the negative electrode 112 side of the cell member 110, and has a rectangular planar shape.
  • the frame 122 surrounds the side surfaces of the cell member 110 and covers the four end faces of the substrate 121.
  • the bipolar plate 120 further includes column parts 123 that protrude perpendicularly from both sides of the substrate 121.
  • the number of pillar portions 123 protruding from each surface of the substrate 121 may be one or more.
  • the substrate 121, frame body 122, and pillar portion 123 that constitute the bipolar plate 120 are integrally formed of, for example, thermoplastic resin.
  • thermoplastic resin forming the bipolar plate 120 include acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin) and polypropylene. These thermoplastic resins have excellent moldability and sulfuric acid resistance. Therefore, even if the electrolytic solution comes into contact with the bipolar plate 120, the bipolar plate 120 is unlikely to be decomposed, deteriorated, corroded, or the like.
  • the dimensions of the frame 122 are larger than the dimensions (thickness) of the substrate 121, and the dimensions between the protruding end surfaces of the pillars 123 are the same as the dimensions of the frame 122.
  • a space C is formed between the substrates 121 by stacking the plurality of bipolar plates 120 with the frame bodies 122 and columnar portions 123 in contact with each other. The dimension of the space C in the Z direction is maintained by the pillar portions 123 that are in contact with each other.
  • the positive electrode lead foil 111a, the positive electrode active material layer 111b, the negative electrode lead foil 112a, the negative electrode active material layer 112b, and the separator 113 have through holes 111c, 111d, 112c, 112d, and 113a through which the column parts 123 penetrate. each formed.
  • the substrate 121 of the bipolar plate 120 has a plurality of through holes 121a passing through the plate surface.
  • a first recess 121b is formed on one surface of the substrate 121, and a second recess 121c is formed on the other surface.
  • the depth of the first recess 121b is deeper than the depth of the second recess 121c.
  • the dimensions of the first recess 121b and the second recess 121c in the X and Y directions correspond to the dimensions of the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a in the X and Y directions.
  • the substrate 121 of the bipolar plate 120 is arranged between adjacent cell members 110 in the Z direction. Then, the positive electrode lead foil 111a of the cell member 110 is placed in the first recess 121b of the substrate 121 of the bipolar plate 120 via an adhesive 150. Further, the negative electrode lead foil 112a of the cell member 110 is placed in the second recess 121c of the substrate 121 of the bipolar plate 120 via an adhesive 150.
  • a conductor 160 is arranged in the through hole 121a of the substrate 121 of the bipolar plate 120. Both end surfaces of the conductor 160 are in contact with and bonded to the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a. That is, the conductor 160 electrically connects the positive electrode lead foil 111a and the negative electrode lead foil 112a. As a result, all of the plurality of cell members 110 are electrically connected in series.
  • a cover plate 170 is provided at the outer edge of the positive electrode lead foil 111a to cover the outer edge.
  • the cover plate 170 is, for example, a thin plate-like frame and has rectangular inner and outer lines.
  • the inner edge of the cover plate 170 overlaps with the outer edge of the positive electrode lead foil 111a, and the outer edge of the cover plate 170 overlaps with the peripheral edge of the first recess 121b on one surface of the substrate 121.
  • the rectangle that forms the inner line of the cover plate 170 is smaller than the rectangle that forms the outer line of the positive electrode lead foil 111a, and the rectangle that forms the outer line of the cover plate 170 is the rectangle that forms the opening surface of the first recess 121b. bigger.
  • the adhesive 150 extends from the end surface of the positive electrode lead foil 111a to the outer edge of the opening side of the first recess 121b, and is disposed between the inner edge of the cover plate 170 and the outer edge of the positive electrode lead foil 111a. Ru. The adhesive 150 is also placed between the outer edge of the cover plate 170 and one surface of the substrate 121.
  • the cover plate 170 is fixed by adhesive 150 across the peripheral edge of the first recess 121b on one surface of the substrate 121 and the outer edge of the positive electrode lead foil 111a.
  • the positive electrode lead foil 111a and the cover plate 170 are fixed to each other through an adhesive 150 so as to face each other.
  • the outer edge of the positive electrode lead foil 111a is covered with the cover plate 170 even at the boundary with the peripheral edge of the first recess 121b.
  • the cover plate 170 it is more preferable that it be placed so as to be pressed against the positive electrode lead foil 111a.
  • the outer edge of the negative lead foil 112a may also be covered with a cover plate similar to the cover plate 170 covering the outer edge of the positive lead foil 111a.
  • the cover plate has been explained using a thin plate-like frame as an example, it may also be a tape-like material, for example, as long as it is resistant to electrolytes (sulfuric acid). .
  • both or one of the positive electrode active material layer 111b and the negative electrode active material layer 112b is an active material holder 180 that holds an active material. have.
  • An active material holder 180 is provided between the active materials when viewed from the thickness direction (Z direction).
  • the active material holder 180 may be provided only in either the positive electrode active material layer 111b or the negative electrode active material layer 112b.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the entire active material layer including the active material holder 180 in the bipolar lead-acid battery 100 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the entire active material holder 180 according to the embodiment of the present invention.
  • the active material layer shown in FIG. 2 may be either the positive electrode active material layer 111b or the negative electrode active material layer 112b, but for convenience of explanation, the positive electrode active material layer 111b is taken as an example. I will explain. Therefore, the following explanation also applies to the negative electrode active material layer 112b.
  • the positive electrode active material layer 111b shown in FIG. 2 is a view seen from above in the stacking direction of the bipolar plate 120. Therefore, in the paper of FIG. 2, the horizontal direction is the X direction, the vertical direction is the Y direction, and the depth direction is the Z direction, which is the stacking direction.
  • the positive electrode active material layer 111b shown in FIG. 2 is shown in a state where the active material holder 180 holds the active material. That is, the active material holder 180 is arranged inside the positive electrode active material layer 111b so that the active material holder 180 is sandwiched between the active materials constituting the positive electrode active material layer 111b. Therefore, in FIG. 2, the active material holder 180 itself is not directly visible and is therefore indicated by a broken line.
  • the active material holder 180 is located between the active materials, that is, inside the positive electrode active material layer 111b, when viewed from the thickness direction (Z direction) of the positive electrode active material layer 111b, and is located between the positive electrode lead foil 111a and the active material layer 111b. It does not come into direct contact with the substance holder 180. This has the effect of increasing the bonding area between the positive electrode active material layer 111b and the positive electrode lead foil 111a, and improving the bonding force of the positive electrode active material layer 111b to the positive electrode lead foil 111a. Moreover, the surface area of the positive electrode lead foil 111a that functions as a current collector can also be increased.
  • FIG. 3 shows a state before the active material is filled into the active material holder 180, and the active material holder 180 itself is shown.
  • the active material holder 180 is made of a material that is chemically non-bonded and non-reactive with the active material. That is, it is formed using a material that does not cause an oxidation reaction between the active material holder 180 and the active material when the active material holder 180 holds the active material.
  • the active material holder 180 can be made of a “non-reactive material” in this way, “non-reactive” here means that there is no oxidation between the active material holder 180 and the active material. This is not limited to cases where no reaction occurs at all. In other words, the meaning of "no reaction” may have some range.
  • the active material holder 180 even if an oxidation reaction occurs between the active material holder 180 and the active material, if the above-mentioned cracks etc. do not occur in the active material, the active material holder 180 will react only in a very small amount. Depending on the material in which the reaction occurs or the life span of the bipolar lead-acid battery 100, a material in which the reaction proceeds over an enormous amount of time may be used.
  • the active material holder 180 includes a plurality of first bones 181 and a plurality of second bones 182 that intersect with the plurality of first bones 181. That is, the mesh-like active material holder 180 is formed by combining the plurality of first bones 181 and the plurality of second bones 182 so as to cross each other.
  • the first bone 181 and the second bone 182 may refer to any vertical or horizontal bone. However, for convenience of explanation, in FIG. 3, for example, a bone extending in the Y direction is referred to as a first bone 181, and a bone extending in the X direction is referred to as a second bone 182.
  • an opening 183 is formed by the first bone 181 and the second bone 182 intersecting with each other.
  • the active material holder 180 shown in FIG. 2 or 3 a plurality of first bones 181 and a plurality of second bones 182, which are arranged at approximately equal intervals, intersect with each other so as to be approximately perpendicular to each other. Therefore, the opening 183 has a square shape.
  • the aspect ratio of the first bone 181 and the second bone 182 forming the opening 183 includes the above-mentioned square case (the aspect ratio is 1:1), and is, for example, from 0.8:1 to 1:1. The range is preferably 1.2.
  • the first bone 181 and the second bone 182 are formed to be perpendicular to each other so as to be parallel to the X direction and the Y direction, respectively. It is not limited to such a shape. That is, the first bone 181 and the second bone 182 may be formed to cross each other diagonally, for example. In such a case, the opening 183 is diamond-shaped.
  • the shape of the opening 183 formed by the first bone 181 and the second bone 182 may be a polygon, a circle, a basket shape, or a houndstooth check. can be set in any way.
  • the active material holder 180 in which the first bone 181 and the second bone 182 are arranged so as to be orthogonal to each other, is rotated, for example, by 45 degrees. Furthermore, it is also possible to fill the active material holder 180 in this state with an active material and use it as the positive electrode active material layer 111b.
  • the first bone 181 and the second bone 182 are preferably arranged such that the area of the opening 183 is, for example, about 20 to 50 mm 2 .
  • the first bone 181 and the second bone 182 intersect, the first bone 181 and the second bone 182 are formed by punching out a polypropylene plate, for example. Also good. Alternatively, like the warp and weft of a cloth, for example, the first bone 181 may be woven by repeatedly climbing over and under a plurality of second bones 182.
  • the first bone 181 and the second bone 182 are both shown to have the same thickness (diameter). However, it is not limited to the case where both have the same thickness as described above, and one may be formed thicker than the other.
  • the active material holder 180 is formed so that its four sides are open to the outside, but it may be formed so that all four sides are closed. On the other hand, it may be formed such that only two opposing sides are open (closed).
  • first bone 181 and the second bone 182 when the first bone 181 and the second bone 182 are combined, the first bone 181 and the second bone 182 may be arranged at positions offset from each other. That is, when the first bone 181 and the second bone 182 intersect, the first central axis of the first bone 181 does not intersect with the second central axis of the second bone 182.
  • the bones 182 may be formed to intersect. When formed in this manner, either the first bone 181 or the second bone 182 protrudes from one of the planes of the active material holder 180.
  • FIG. 4 is a partially enlarged view showing an enlarged area surrounded by a broken circle in the cross-sectional view of FIG. 1.
  • a positive electrode lead foil 111a is shown at the bottom of the circle, and a positive electrode active material layer 111b and a separator 113 are laminated in this order upward in the Z direction.
  • an active material holder 180 is arranged inside the positive electrode active material layer 111b.
  • the second bone 182 is shown extending in the X direction, and a cross section of the first bone 181 that intersects with the second bone 182 is visible.
  • the central axis of the first bone 181 (first central axis) and the central axis of the second bone 182 (second central axis) are on the same axis as each other. The positions of the two do not match, and they are combined in a state where they are shifted from each other.
  • the first central axis of the first bone 181 whose cross section is visible is shifted downward in the Z direction from the second central axis of the second bone 182. has been done.
  • the first bone 181 is arranged in the positive electrode active material layer 111b so as to protrude further toward the positive electrode lead foil 111a.
  • the protrusion amount of the first bone 181 in the XY plane with respect to the separator 113 side is, conversely, the same as that of the positive electrode lead. It is smaller than the foil 111a side. In this way, in the XY plane of the active material holder 180, the amount of protrusion of the bone (first bone 181 in the embodiment of the present invention) is varied on the front and back surfaces of the active material holder 180.
  • a force acts on the active material holder 180 to curve it toward the side with a larger amount of protrusion, that is, toward the convex side. That is, by arranging the convex side of the active material holder 180 toward the positive electrode lead foil 111a side, the active material holder 180 is curved toward the convex side from the positive electrode active material layer 111b toward the positive electrode lead foil 111a. The force that tries to act acts. Therefore, it becomes possible to bring the positive electrode active material layer 111b into closer contact with the positive electrode lead foil 111a.
  • the active material holder 180 when a force that tends to curve the active material holder 180 in a convex direction acts on the active material holder 180, the active material holder 180 becomes swollen at the center in the X direction, but the positive electrode lead is Force will be applied to the foil 111a side. Therefore, since the positive electrode active material layer 111b comes into closer contact with the positive electrode lead foil 111a at the peripheral edge, even when the electrolyte is injected, the positive electrode active material layer 111b and the positive electrode lead foil It is possible to prevent the electrolytic solution from entering from between the electrode 111a and the electrode 111a.
  • the amount of protrusion of the first bone 181 on the other surface constituting the XY plane of the active material holder 180 is smaller than the amount of protrusion of the first bone 181 on one surface.
  • the amount of protrusion of the first bone 181 on the other surface may be formed so that it does not protrude and is flush with the other surface.
  • the amount of active material held by the active material holder 180 is The explanation based on the length is as follows. That is, the length of the periphery of the active material held by the active material holder 180 is equal to or longer than the length of the periphery of the active material holder 180.
  • the periphery of the active material holder 180 is in the following state.
  • the periphery of the active material holder 180 in this state is such that the ends of the first bone 181 or the second bone 182 are visible, or that these ends are filled with a larger amount of active material. It is in a hidden state.
  • the length of the periphery of the active material holder 180 is the same as the length of the periphery of the active material, that is, if the amount of active material filled in the active material holder 180 in this case is 100%, then the amount of active material contains 100%, and it is more preferable that up to about 120% of the amount is retained by the active material holder 180.
  • the active material holder 180 By filling the active material holder 180 with a sufficient amount of the active material as described above, even if the active material holder 180 is curved to the convex side and its central portion swells in the direction away from the positive electrode lead foil 111a. Even so, the degree of adhesion between the positive electrode active material layer 111b and the positive electrode lead foil 111a is relatively improved due to the weight of the filled active material.
  • the active material holder 180 is arranged at a position as shown in FIG. That is, the active material holder 180 is located inside the positive electrode active material layer 111b, and is not located approximately in the center between the positive electrode lead foil 111a and the separator 113, but is located closer to the separator 113. It is located.
  • the positive electrode active material layer 111b in terms of the relationship between the positive electrode active material layer 111b and the positive electrode lead foil 111a, the better the adhesion between the two, the better the conductivity of the bipolar lead-acid battery 100. Therefore, by arranging the active material holder 180 for holding the active material closer to the separator 113 than to the positive electrode lead foil 111a side, the positive electrode active material layer 111b was brought into closer contact with the positive electrode lead foil 111a. It is something.
  • the utilization rate of the active material improves. This leads to improved performance of the bipolar lead-acid battery 100.
  • the active material is in a dense state, the electrolytic solution cannot permeate from the separator 113 to the positive electrode lead foil 111a via the positive electrode active material layer 111b.
  • the positive electrode active material layer 111b repeatedly expands and contracts each time it is used, the active material holder 180 does not undergo such expansion and contraction. Therefore, if expansion or the like occurs in the positive electrode active material layer 111b with the active material holder 180 inside, a void will gradually form in the area where the active material and the active material holder 180 are in contact. .
  • the voids change from a slightly dense state to a coarse state centering on the portion of the positive electrode active material layer 111b that is in contact with the active material holder 180. Therefore, by forming this void closer to the separator 113 than the positive electrode lead foil 111a, the electrolyte can be used as a liquid path from the separator 113 toward the positive electrode active material layer 111b, and eventually toward the positive electrode lead foil 111a. becomes easier to impregnate.
  • the active material holder 180 is located inside the positive electrode active material layer 111b and closer to the separator 113 than the positive electrode lead foil 111a. It is more preferable that the active material holder 180 to the separator 113 and the active material holder 180 to the positive electrode lead foil 111a be arranged at a position where the ratio thereof is 1:9.
  • the first end plate 130 is a space forming member that includes a substrate 131 that covers the positive electrode side of the cell member 110 and a frame 132 that surrounds the side surface of the cell member 110. Further, a column portion 133 is provided that projects perpendicularly from one surface of the substrate 131 (the surface of the bipolar plate 120 disposed closest to the positive electrode that faces the substrate 121).
  • the planar shape of the substrate 131 is a rectangle, four end faces of the substrate 131 are covered with a frame 132, and the substrate 131, the frame 132, and the pillar portion 133 are integrally formed of, for example, the above-mentioned thermoplastic resin. .
  • the number of pillar portions 133 protruding from one surface of the substrate 131 may be one or more. However, the number corresponds to the number of pillars 123 of the bipolar plate 120 that are brought into contact with the pillars 133.
  • the dimensions of the frame 132 are larger than the dimensions (thickness) of the substrate 131, and the dimensions between the protruding end surfaces of the pillars 133 are the same as the dimensions of the frame 132.
  • the first end plate 130 is stacked with the frame 132 and column 133 in contact with the frame 122 and column 123 of the bipolar plate 120 disposed at the outermost side (on the positive electrode side).
  • a space C is formed between the substrate 121 of the bipolar plate 120 and the substrate 131 of the first end plate 130.
  • the dimension of the space C in the Z direction is maintained by the pillar portions 123 of the bipolar plate 120 and the pillar portions 133 of the first end plate 130 that are in contact with each other.
  • Through holes 111c, 111d, and 113a are formed in the positive electrode lead foil 111a, the positive electrode active material layer 111b, and the separator 113 of the cell member 110 disposed on the outermost side (positive electrode side), respectively. ing.
  • a recess 131b is formed on one surface of the substrate 131 of the first end plate 130.
  • the dimensions of the recess 131b in the X and Y directions correspond to the dimensions of the positive electrode lead foil 111a in the X and Y directions.
  • the positive electrode lead foil 111a of the cell member 110 is placed in the recess 131b of the substrate 131 of the first end plate 130 with an adhesive 150 interposed therebetween. Further, similarly to the substrate 121 of the bipolar plate 120, the cover plate 170 is fixed to one side of the substrate 131 with an adhesive 150. Therefore, the outer edge of the positive electrode lead foil 111a is covered with the cover plate 170 even at the boundary with the peripheral edge of the recess 131b.
  • the active material holder 180 as described above is provided inside the positive electrode active material layer 111b disposed in contact with the positive electrode lead foil 111a provided on the first end plate 130.
  • the first end plate 130 includes a positive electrode terminal (not shown in FIG. 1) that is electrically connected to the positive electrode lead foil 111a in the recess 131b.
  • the second end plate 140 is a space forming member that includes a substrate 141 that covers the negative electrode side of the cell member 110 and a frame 142 that surrounds the side surface of the cell member 110. Furthermore, a column portion 143 is provided that projects perpendicularly from one surface of the substrate 141 (the surface of the bipolar plate 120 disposed closest to the negative electrode side that faces the substrate 121).
  • the planar shape of the substrate 141 is a rectangle, four end faces of the substrate 141 are covered with a frame 142, and the substrate 141, the frame 142, and the pillar portion 143 are integrally formed of, for example, the above-mentioned thermoplastic resin. .
  • the number of pillar portions 143 protruding from one surface of the substrate 141 may be one or more. However, the number corresponds to the number of pillars 123 of the bipolar plate 120 that are brought into contact with the pillars 143.
  • the dimensions of the frame 142 are larger than the dimensions (thickness) of the substrate 141, and the dimensions between the protruding end surfaces of the two pillars 143 are the same as the dimensions of the frame 142.
  • the second end plate 140 is stacked with the frame 142 and column 143 in contact with the frame 122 and column 123 of the bipolar plate 120 disposed at the outermost side (on the negative electrode side).
  • a space C is formed between the substrate 121 of the bipolar plate 120 and the substrate 141 of the second end plate 140.
  • the dimension of the space C in the Z direction is maintained by the pillar portions 123 of the bipolar plate 120 and the pillar portions 143 of the second end plate 140 that are in contact with each other.
  • Through holes 112c, 112d, and 113a are formed in the negative electrode lead foil 112a, the negative electrode active material layer 112b, and the separator 113 of the cell member 110 disposed on the outermost side (negative electrode side), respectively, through which the pillar portions 143 penetrate. ing.
  • a recess 141b is formed on one surface of the substrate 141 of the second end plate 140.
  • the dimensions of the recess 141b in the X and Y directions correspond to the dimensions of the negative electrode lead foil 112a in the X and Y directions.
  • the negative electrode lead foil 112a of the cell member 110 is placed in the recess 141b of the substrate 141 of the second end plate 140 via an adhesive 150.
  • the active material holder 180 as described above is also provided inside the negative electrode active material layer 112b disposed in contact with the negative electrode lead foil 112a provided on the second end plate 140.
  • the second end plate 140 includes a negative electrode terminal (not shown in FIG. 1) that is electrically connected to the negative electrode lead foil 112a in the recess 141b.
  • vibration welding is a method of welding by vibrating the surfaces to be joined while pressurizing them, and the welding cycle is quick and the reproducibility is good. Therefore, vibration welding is more preferably used.
  • the objects to be welded include not only the frames disposed at opposing positions in the mutually opposing bipolar plates 120, first end plate 130, and second end plate 140, but also each column.
  • the bipolar lead-acid battery 100 of this embodiment can be manufactured, for example, by a method including the steps described below.
  • the substrate 121 of the bipolar plate 120 is placed on a workbench with the first recess 121b side facing upward. Then, adhesive 150 is applied to the first recess 121b, and the positive electrode lead foil 111a is placed in the first recess 121b. At that time, the pillar portion 123 of the bipolar plate 120 is passed through the through hole 111c of the positive electrode lead foil 111a. This adhesive 150 is cured, and a positive electrode lead foil 111a is attached to one surface of the substrate 121.
  • the adhesive 150 is applied to the outer edge of the positive electrode lead foil 111a and the upper surface of the substrate 121 which becomes the edge of the first recess 121b, and the cover plate 170 is placed thereon, and the adhesive 150 is cured. Thereby, the cover plate 170 is fixed over the outer edge of the positive electrode lead foil 111a and over the portion of the substrate 121 (the periphery of the first recess 121b) that continues to the outside thereof.
  • bipolar plate 120 with lead foil for positive and negative electrodes is obtained.
  • a necessary number of bipolar plates 120 with lead foil for positive and negative electrodes are prepared.
  • adhesive 150 is applied on the outer edge of the positive electrode lead foil 111a and on the upper surface of the substrate 131 that will become the edge of the recess 131b.
  • a cover plate 170 is placed on top of this adhesive 150, and the adhesive 150 is cured. Thereby, the cover plate 170 is fixed over the outer edge of the positive electrode lead foil 111a and over the portion of the substrate 131 that continues outside of the outer edge. Thereby, an end plate with lead foil for the positive electrode is obtained.
  • the first end plate 130 to which the positive electrode lead foil 111a and the cover plate 170 are fixed is placed on a workbench with the positive electrode lead foil 111a facing upward.
  • the positive electrode active material layer 111b provided with the active material holder 180 is placed in the cover plate 170 and placed on the positive electrode lead foil 111a.
  • the positive electrode active material layer 111b is arranged so that the convex side of the active material holder 180 faces the positive electrode lead foil 111a.
  • the pillar portion 133 of the first end plate 130 is passed through the through hole 111d of the positive electrode active material layer 111b.
  • the negative electrode active material layer 112b in which the separator 113 and the active material holder 180 are provided, is placed on the positive electrode active material layer 111b. At this time, the negative electrode active material layer 112b is arranged so that the convex side of the active material holder 180 faces the negative electrode lead foil 112a side.
  • the bipolar plate 120 with lead foil for positive and negative electrodes is placed with the lead foil 112a side for negative electrode facing downward.
  • the pillars 123 of the bipolar plate 120 are passed through the through holes 113a of the separator 113 and the through holes 112d of the negative electrode active material layer 112b, and placed on the pillars 133 of the first end plate 130.
  • the frame 122 of the bipolar plate 120 is placed on the frame 132 of the first end plate 130.
  • the first end plate 130 is fixed and vibration welding is performed while the bipolar plate 120 is vibrated in the diagonal direction of the substrate 121.
  • the frame 122 of the bipolar plate 120 is joined onto the frame 132 of the first end plate 130.
  • the column portion 123 of the bipolar plate 120 is joined onto the column portion 133 of the first end plate 130 .
  • the bipolar plate 120 is joined onto the first end plate 130.
  • the cell member 110 is placed in the space C formed by the first end plate 130 and the bipolar plate 120, and the positive electrode lead foil 111a is exposed on the upper surface of the bipolar plate 120.
  • the positive electrode active material layer 111b, the separator 113, and the negative electrode active material layer 112b are placed. Place them in this order. Thereafter, another bipolar plate 120 with lead foil for positive and negative electrodes is placed with the lead foil 112a side for negative electrodes facing downward.
  • this combined body is fixed, and vibration welding is performed while vibrating another bipolar plate 120 with lead foil for positive and negative electrodes in the diagonal direction of the substrate 121. This vibration welding process is continued until the required number of bipolar plates 120 are joined onto the first end plate 130.
  • the positive electrode active material layer 111b, the separator 113, and the negative electrode active material layer 112b are placed in this order on the uppermost bipolar plate 120 of the combined body in which all the bipolar plates 120 are joined. Thereafter, the second end plate 140 is further placed with the negative electrode lead foil 112a side facing down.
  • the combined body is fixed and vibration welding is performed while vibrating the second end plate 140 in the diagonal direction of the substrate 141.
  • the second end plate 140 is joined onto the uppermost bipolar plate 120 of the combined body in which all the bipolar plates 120 are joined.
  • a joining structure is formed by vibration welding between opposing surfaces of the frames, and a through hole is formed by a cutout of the opposing frames. Further, a lid is attached to cover the through hole of the bipolar lead acid battery 100.
  • the electrolyte By injecting a predetermined amount of electrolyte from the communication port provided in this lid, the electrolyte is injected into the space C through the through-hole. Thereby, the separator 113 can be impregnated with the electrolyte. Then, the bipolar lead-acid battery 100 can be manufactured by chemically forming it under predetermined conditions.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

活物質との間で発熱が生ずるような反応の発生を回避しつつ充填された活物質の保持が適切に維持され、集電体との密着性を確保する。正極（１１１）、負極（１１２）、セパレータ（１１３）を備えるセル部材（１１０）と、空間形成部材（１２０）と、を有し、正極用活物質層（１１１ｂ）及び負極用活物質層（１１２ｂ）はそれぞれ活物質を有し、正極用活物質層（１１１ｂ）と負極用活物質層（１１２ｂ）は、その両方、或いは、いずれか一方が、活物質を保持する活物質保持体（１８０）を有し、活物質保持体（１８０）は、正極用活物質層（１１１ｂ）または負極用活物質層（１１２ｂ）の厚み方向から見て、正極用活物質層（１１１ｂ）または負極用活物質層（１１２ｂ）の内部に配置され、かつ、活物質と化学的に非結合、及び、無反応な材質により形成される、複数の第１骨（１８１）及び複数の第１骨（１８１）と交差する複数の第２骨（１８２）を備えている。

Description

双極型蓄電池
　本発明の実施の形態は、双極型蓄電池に関する。
　近年、太陽光や風力等の自然エネルギーを利用した発電設備が増えている。このような発電設備においては、発電量を制御することができないことから、蓄電池を利用して電力負荷の平準化を図るようにしている。すなわち、発電量が消費量よりも多いときには差分を蓄電池に充電する一方、発電量が消費量よりも小さいときには差分を蓄電池から放電するようにしている。上述した蓄電池としては、経済性や安全性等の観点から、鉛蓄電池が多用されている。このような従来の鉛蓄電池としては、例えば、下記特許文献１に記載されているものが知られている。
　この特許文献１に記載された鉛蓄電池では、額縁形をなす樹脂からなるフレーム（リム）の内側に、樹脂からなる基板が取り付けられている。基板の一方面及び他方面には、正極用集電体及び負極用集電体が設けられている。正極用集電体には、正極用活物質層が隣接している。負極用集電体には、負極用活物質層が隣接している。そして、これらがまとまってバイポーラ極板を構成している。また、額縁形をなす樹脂からなるスペーサの内側には、電解液を含有するガラスマット（電解層）が配設されている。そして、フレームとスペーサとが交互に複数積層されて組み付けられている。
　このようなバイポーラ極板の構造上、活物質層における物質量が大きくなる。そのため、活物質を保持しつつ、正極用集電体、或いは、負極用集電体に対して当該活物質層（正極用活物質層、負極用活物質層）を密着させることが困難となる場合も考えられる。
　そこで当該特許文献１に開示されている鉛蓄電池用バイポーラ極板には、正極用集電体及び負極用集電体に凹凸が設けられている。そしてこの凹凸部に正極用活物質、負極用活物質が充填される。そのため、平坦なシートに活物質を塗布する構造のバイポーラ極板に比べ活物質の脱落や剥離がおきにくい、とされる。
特開平７－０４５２７５号公報
　しかしながら、上述した特許文献１に開示されているように、集電体に凹凸部を設けて活物質を充填したとしても活物質の脱落を完全になくすことはできない。活物質が脱落してしまうと、例えば正極側及び負極側においてそれぞれ脱落した活物質が互いに接触することで短絡が生じてしまい、電池性能の低下を招来する可能性がある。
　また、活物質を保持するために、通常の鉛蓄電池で採用されている、活物質が充填された鉛合金等で形成される格子基板を用いることも考えられる。但し、このような格子基板を用いた場合、活物質の熟成・乾燥の過程で格子基板の鉛と活物質との間において酸化反応が生じてしまう。この酸化反応は酸化反応熱の発生を伴うが、当該酸化反応熱により活物質の乾燥が急激に進み、活物質にクラック（活物質割れ）が発生する可能性がある。
　活物質にクラックが発生すると、どうしても活物質と正極用集電体や負極用集電体との間における密着性が低下し、蓄電池全体としての性能の低下につながりかねない。さらには、割れた活物質が脱落してしまうと、上述したように正極側及び負極側においてそれぞれ脱落した活物質が互いに接触することで短絡が生じてしまい、電池性能の低下を招来する可能性がある。
　そして、上述した金属製の格子基板を用いると、格子基板自体が相応の大きさを有していることから、蓄電池全体の重量が増加することによる活物質の容量低下にもつながりかねない。従って、蓄電池全体の軽量化や省スペース化の観点からもその採用を躊躇せざると得ない。
　本発明は、活物質との間で発熱が生ずるような反応の発生を回避しつつ充填された活物質の保持が適切に維持されるとともに、正極用集電体や負極用集電体との密着性を確保することが可能な双極型蓄電池を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る双極型蓄電池は、正極用集電体と正極用活物質層を有する正極、負極用集電体と負極用活物質層を有する負極、および正極と負極との間に介在するセパレータを備え、間隔を開けて積層配置された、セル部材と、複数のセル部材を個別に収容する複数の空間を形成する、セル部材の正極の側および負極の側の少なくとも一方を覆う基板と、セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、を有し、正極用活物質層及び負極用活物質層はそれぞれ活物質を有し、正極用活物質層と負極用活物質層は、その両方、或いは、いずれか一方が、活物質を保持する活物質保持体を有し、活物質保持体は、正極用活物質層または負極用活物質層の厚み方向から見て、正極用活物質層または負極用活物質層の内部に配置され、かつ、活物質と化学的に非結合、及び、無反応な材質により形成される、複数の第１骨及び複数の第１骨と交差する複数の第２骨を備えている。
　本発明の一態様に係る双極型蓄電池によれば、正極用集電体と正極用活物質層を有する正極、負極用集電体と負極用活物質層を有する負極、および正極と負極との間に介在するセパレータを備え、間隔を開けて積層配置された、セル部材と、複数のセル部材を個別に収容する複数の空間を形成する、セル部材の正極の側および負極の側の少なくとも一方を覆う基板と、セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、を有し、正極用活物質層及び負極用活物質層はそれぞれ活物質を有し、正極用活物質層と負極用活物質層は、その両方、或いは、いずれか一方が、活物質を保持する活物質保持体を有し、活物質保持体は、正極用活物質層または負極用活物質層の厚み方向から見て、正極用活物質層または負極用活物質層の内部に配置され、かつ、活物質と化学的に非結合、及び、無反応な材質により形成される、複数の第１骨及び複数の第１骨と交差する複数の第２骨を備えている。このような構成を採用することによって、活物質との間で発熱が生ずるような反応の発生を回避しつつ充填された活物質の保持が適切に維持されるとともに、正極用集電体や負極用集電体との密着性を確保することができる。
本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池における活物質保持体を含む活物質層の全体を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る活物質保持体の全体を示す説明図である。 図１の断面図における破線の円形で囲まれる領域を拡大して示す部分拡大図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施の形態は、本発明の一例を示したものである。また、これらの各実施の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。これらの各実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。なお、以下においては、様々な蓄電池の中から鉛蓄電池を例に挙げて説明する。
　〔全体構成〕
　まず、本発明の実施の形態における双極型鉛蓄電池の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池１００の構造を示す断面図である。
　図１に示すように、本発明の実施の形態の双極型鉛蓄電池１００は、複数のセル部材１１０と、複数枚のバイポーラプレート（空間形成部材）１２０と、第１のエンドプレート（空間形成部材）１３０と、第２のエンドプレート（空間形成部材）１４０とを有する。
　ここで、図１ではセル部材１１０が３個積層された双極型鉛蓄電池１００を示しているが、セル部材１１０の数は電池設計により決定される。また、バイポーラプレート１２０の数はセル部材１１０の数に応じて決まる。
　なお、以下においては、図１に示すように、セル部材１１０の積層方向をＺ方向（図１における上下方向）とする。また、Ｚ方向に垂直な方向で且つ互いに垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。
　セル部材１１０は、正極１１１、負極１１２、および電解質層（セパレータ）１１３を備えている。正極１１１は、鉛又は鉛合金からなる正極用集電体である正極用鉛箔１１１ａと正極用活物質層１１１ｂとを有する。負極１１２は、鉛又は鉛合金からなる負極用集電体である負極用鉛箔１１２ａと負極用活物質層１１２ｂとを有する。
　この正極用鉛箔１１１ａは、バイポーラプレート１２０の一方の面（図１の図面においては、紙面における上方を向く面）と正極用鉛箔１１１ａとの間に設けられる、後述する接着剤１５０によってバイポーラプレート１２０の一方の面に設けられている。従って、バイポーラプレート１２０の一方の面の上に、接着層（接着剤１５０）、正極用鉛箔１１１ａ、正極用活物質層１１１ｂが、この記載順に積層されている。
　一方負極用鉛箔１１２ａは、バイポーラプレート１２０の他方の面（図１の図面においては、紙面における下方を向く面）と負極用鉛箔１１２ａの間に設けられる、後述する接着剤１５０によってバイポーラプレート１２０の他方の面に設けられている。従って、バイポーラプレート１２０の他方の面の上に、接着層（接着剤１５０）、負極用鉛箔１１２ａ、負極用活物質層１１２ｂが、この記載順に積層されている。そしてこれら正極１１１と負極１１２は、後述する導通体１６０を介して電気的に接続されている。
　セパレータ１１３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。セパレータ１１３は、対向する一方のバイポーラプレート１２０に設けられる正極用活物質層１１１ｂと、他方のバイポーラプレート１２０に設けられる負極用活物質層１１２ｂとに挟まれるように設けられる。そしてセル部材１１０において、正極用鉛箔１１１ａ、正極用活物質層１１１ｂ、セパレータ１１３、負極用活物質層１１２ｂ、および負極用鉛箔１１２ａは、この順に積層されている。
　このような構成を有する本発明の実施の形態における双極型鉛蓄電池１００では、上述したように、バイポーラプレート１２０、正極用鉛箔１１１ａ、正極用活物質層１１１ｂ、負極用鉛箔１１２ａ、及び負極用活物質層１１２ｂによって、バイポーラ電極が構成されている。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、本発明の実施の形態における双極型鉛蓄電池１００は、正極１１１と負極１１２との間にセパレータ１１３を介在させてなるセル部材１１０と、セル部材１１０を挟み込むように対をなして設けられるバイポーラプレート１２０を複数積層する。そして、最外層を第１のエンドプレート１３０と第２のエンドプレート１４０とで組み付けることにより、セル部材１１０同士を直列に接続した電池構成を有している。
　正極用鉛箔１１１ａのＸ方向およびＹ方向の寸法は、正極用活物質層１１１ｂのＸ方向およびＹ方向の寸法より大きい。同様に、負極用鉛箔１１２ａのＸ方向およびＹ方向の寸法は、負極用活物質層１１２ｂのＸ方向およびＹ方向の寸法より大きい。また、Ｚ方向の寸法（厚さ）は、正極用鉛箔１１１ａの方が負極用鉛箔１１２ａより大きい（厚い）。同様に、Ｚ方向の寸法（厚さ）は、正極用活物質層１１１ｂの方が負極用活物質層１１２ｂより大きい（厚い）。
　複数のセル部材１１０は、Ｚ方向に間隔を開けて積層配置され、この間隔の部分にバイポーラプレート１２０の基板１２１が配置されている。すなわち、複数のセル部材１１０は、バイポーラプレート１２０の基板１２１を間に挟まれた状態で積層されている。
　このように、複数枚のバイポーラプレート１２０と第１のエンドプレート１３０と第２のエンドプレート１４０は、複数のセル部材１１０を個別に収容する複数の空間（セル）Ｃを形成するための空間形成部材である。
　すなわち、バイポーラプレート１２０は、基板１２１と、枠体１２２と、を含む空間形成部材である。基板１２１は、セル部材１１０の正極１１１側および負極１１２側の両方を覆い、平面形状が長方形である。枠体１２２は、セル部材１１０の側面を囲うとともに基板１２１の４つの端面を覆う。
　また、図１に示すように、バイポーラプレート１２０は、さらに基板１２１の両面から垂直に突出する柱部１２３を備える。当該基板１２１の各面から突出する柱部１２３の数は一つであってもよいし、複数であってもよい。
　バイポーラプレート１２０を構成する基板１２１と枠体１２２と柱部１２３は、一体に、例えば、熱可塑性樹脂で形成されている。バイポーラプレート１２０を形成す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、成形性に優れているとともに耐硫酸性にも優れている。よって、バイポーラプレート１２０に電解液が接触したとしても、バイポーラプレート１２０に分解、劣化、腐食等が生じにくい。
　Ｚ方向において、枠体１２２の寸法は基板１２１の寸法（厚さ）より大きく、柱部１２３の突出端面間の寸法は枠体１２２の寸法と同じである。複数のバイポーラプレート１２０が枠体１２２および柱部１２３同士を接触させて積層されることにより、基板１２１と基板１２１との間に空間Ｃが形成される。そして、互いに接触する柱部１２３同士により、空間ＣのＺ方向の寸法が保持される。
　正極用鉛箔１１１ａ、正極用活物質層１１１ｂ、負極用鉛箔１１２ａ、負極用活物質層１１２ｂ、およびセパレータ１１３には、柱部１２３を貫通させる貫通穴１１１ｃ，１１１ｄ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１３ａがそれぞれ形成されている。
　バイポーラプレート１２０の基板１２１は、板面を貫通する複数の貫通穴１２１ａを有する。基板１２１の一方の面に第１の凹部１２１ｂが、他方の面に第２の凹部１２１ｃが形成されている。第１の凹部１２１ｂの深さは第２の凹部１２１ｃの深さより深い。第１の凹部１２１ｂおよび第２の凹部１２１ｃのＸ方向およびＹ方向の寸法は、正極用鉛箔１１１ａおよび負極用鉛箔１１２ａのＸ方向およびＹ方向の寸法に対応させてある。
　バイポーラプレート１２０の基板１２１は、Ｚ方向で、隣り合うセル部材１１０の間に配置されている。そして、バイポーラプレート１２０の基板１２１の第１の凹部１２１ｂに、セル部材１１０の正極用鉛箔１１１ａが接着剤１５０を介して配置されている。また、バイポーラプレート１２０の基板１２１の第２の凹部１２１ｃに、セル部材１１０の負極用鉛箔１１２ａが接着剤１５０を介して配置されている。
　バイポーラプレート１２０の基板１２１の貫通穴１２１ａには導通体１６０が配置される。導通体１６０の両端面は、正極用鉛箔１１１ａおよび負極用鉛箔１１２ａと接触し、接合されている。すなわち、導通体１６０により正極用鉛箔１１１ａと負極用鉛箔１１２ａとが電気的に接続されている。その結果、複数のセル部材１１０の全てが電気的に直列に接続されている。
　正極用鉛箔１１１ａの外縁部には、当該外縁部を覆うためのカバープレート１７０が設けられている。カバープレート１７０は、例えば、薄板状の枠体で、長方形の内形線および外形線を有する。そして、カバープレート１７０の内縁部が正極用鉛箔１１１ａの外縁部と重なり、カバープレート１７０の外縁部が基板１２１の一面の第１の凹部１２１ｂの周縁部と重なっている。
　すなわち、カバープレート１７０の内形線をなす長方形は、正極用鉛箔１１１ａの外形線をなす長方形より小さく、カバープレート１７０の外形線をなす長方形は、第１の凹部１２１ｂの開口面をなす長方形より大きい。
　接着剤１５０は、正極用鉛箔１１１ａの端面から第１の凹部１２１ｂの開口側の外縁部まで回り込んで、カバープレート１７０の内縁部と正極用鉛箔１１１ａの外縁部との間に配置される。また接着剤１５０は、カバープレート１７０の外縁部と基板１２１の一面との間にも配置されている。
　すなわち図１に示すように、カバープレート１７０は接着剤１５０により、基板１２１の一方の面の第１の凹部１２１ｂの周縁部と正極用鉛箔１１１ａの外縁部とに亘って固定されている。そして、接着剤１５０を介して正極用鉛箔１１１ａとカバープレート１７０とにおいて互いに対向する向きに固定されている。
　これにより、正極用鉛箔１１１ａの外縁部は、第１の凹部１２１ｂの周縁部との境界部においてもカバープレート１７０で覆われている。そしてカバープレート１７０が載置される場合には、正極用鉛箔１１１ａに押圧されるように配されていることがより好ましい。
　なお、図１では示していないが、負極用鉛箔１１２ａの外縁部も正極用鉛箔１１１ａの外縁部を覆っているカバープレート１７０と同様のカバープレートで覆われていても良い。また、カバープレートについては、薄板状の枠体であることを例に挙げて説明したが、例えば、耐電解液（耐硫酸）性を備えていればテープ状の物等であっても構わない。
　次に、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池１００における正極用活物質層１１１ｂ、負極用活物質層１１２ｂの両方、或いは、いずれか一方は、活物質を保持する活物質保持体１８０を有している。
　すなわち、図１に示すように本発明の実施の形態では、正極用活物質層１１１ｂと負極用活物質層１１２ｂは、いずれもその内部（正極用活物質層１１１ｂ、負極用活物質層１１２ｂの厚み方向（Ｚ方向）から見て、活物質同士の間）に活物質保持体１８０を備えている。但し、上述したように、活物質保持体１８０は、正極用活物質層１１１ｂ、或いは、負極用活物質層１１２ｂのいずれか一方にのみ備えられていても良い。
　ここで図２は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池１００における活物質保持体１８０を含む活物質層の全体を示す説明図である。また、図３は、本発明の実施の形態に係る活物質保持体１８０の全体を示す説明図である。
　なお、図２で示す活物質層は、正極用活物質層１１１ｂ、或いは、負極用活物質層１１２ｂのいずれであっても良いが、説明の都合上、正極用活物質層１１１ｂを例に挙げて説明する。従って、以下の説明は負極用活物質層１１２ｂにおいても当てはまるものである。
　また、図２で示されている正極用活物質層１１１ｂは、バイポーラプレート１２０の積層方向上側から見た図である。従って、図２の紙面において左右方向がＸ方向、上下方向がＹ方向、奥行き方向が積層方向であるＺ方向である。
　図２に示す正極用活物質層１１１ｂは、活物質保持体１８０が活物質を保持した状態で示されている。すなわち、正極用活物質層１１１ｂを構成する活物質によって活物質保持体１８０が挟み込まれるように正極用活物質層１１１ｂの内部に活物質保持体１８０が配置されている。従って、図２において活物質保持体１８０自体は直接的には見えていないことから破線で示されている。
　活物質保持体１８０は、正極用活物質層１１１ｂの厚み方向（Ｚ方向）から見て、活物質同士の間、すなわち、正極用活物質層１１１ｂの内部にあり、正極用鉛箔１１１ａと活物質保持体１８０とが直接接しない。このことにより、正極用活物質層１１１ｂと正極用鉛箔１１１ａとの接合面積を増大させ、正極用活物質層１１１ｂの正極用鉛箔１１１ａへの接合力を向上させる効果がある。また、正極用鉛箔１１１ａの集電体として機能する表面積も増大させることができる。
　一方、図３では、活物質が活物質保持体１８０に充填される前の状態が示されており、活物質保持体１８０そのものが示されている。活物質保持体１８０は、活物質と化学的に非結合、及び、無反応な材質により形成される。すなわち、活物質保持体１８０が活物質を保持した際に、活物質保持体１８０と活物質との間で酸化反応が生じない素材を用いて形成される。
　このような素材を用いることによって、酸化反応熱による活物質の急激な乾燥、及び、当該乾燥が引き起こすクラックの発生等を防止することができる。具体的な素材としては、樹脂、例えば、好適にはポリプロピレンを挙げることができる。また、金属素材を樹脂で被覆した素材を使用することも考えられる。さらには、活物質との間で酸化反応熱が発生しないのであれば、被覆されない金属素材の採用も可能である。
　なお、このように活物質保持体１８０が「無反応な材質」により形成され得る旨、記載したが、ここでの「無反応」については、活物質保持体１８０と活物質との間で酸化反応が全く生じない場合に限られない。換言すれば、当該「無反応」の意味には、若干の幅があっても良い。
　すなわち、活物質保持体１８０と活物質との間で酸化反応が生じたとしても、活物質に対して上述したようなクラック等が生じないのであれば、活物質保持体１８０として、ごく小さな反応が生ずる素材や双極型鉛蓄電池１００の寿命との関係で膨大な時間を掛けて反応が進行するような素材であっても採用し得る。
　図３に示すように、活物質保持体１８０は、複数の第１骨１８１及び複数の第１骨１８１と交差する複数の第２骨１８２を備えている。すなわち、複数の第１骨１８１と複数の第２骨１８２とを、互いに交差するように組み合わせることによって、網目状（メッシュ状）の活物質保持体１８０が形成される。
　第１骨１８１と第２骨１８２は、縦横いずれの骨を指しても良い。但し、ここでは説明の便宜上、図３において、例えば、Ｙ方向に伸びる骨を第１骨１８１とし、Ｘ方向に伸びる骨を第２骨１８２とする。
　そして、第１骨１８１と第２骨１８２とが交差することによって開口１８３が形成される。図２、或いは、図３に示す活物質保持体１８０では、互いに概ね等間隔で配置される複数の第１骨１８１と複数の第２骨１８２とが互いに概ね直交するように交差する。このため、開口１８３は正方形の形状を有している。
　但し、第１骨１８１と第２骨１８２とが不等間隔に配置されることを排除するものではない。従って第１骨１８１と第２骨１８２とが不等間隔に配置された場合には、開口１８３は長方形となる。そこで、開口１８３を構成する第１骨１８１と第２骨１８２とのアスペクト比は、上述した正方形の場合（アスペクト比が１：１の場合）を含み、例えば、０．８：１から１：１．２の範囲であることが好ましい。
　なお、図３に示す活物質保持体１８０では、第１骨１８１と第２骨１８２とが、Ｘ方向とＹ方向とにそれぞれ平行となるように互いに直交するように形成されているが、このような形状に限定されない。すなわち第１骨１８１と第２骨１８２とを、例えば、互いに斜めに交差させた状態に形成することもできる。このような場合には、開口１８３は菱形となる。
　また、第１骨１８１と第２骨１８２とで形成される開口１８３の形状として、多角形、円形、籠目形状、或いは、千鳥格子といった形状を採用することができ、開口１８３の形状については、どのように設定することも可能である。
　あるいは、図３に示されるように、第１骨１８１と第２骨１８２とが互いに直交するように配置されている活物質保持体１８０を、例えば、４５度回転させた状態とする。その上で、この状態の活物質保持体１８０に活物質を充填して正極用活物質層１１１ｂとして使用することも可能である。
　また、開口１８３の面積については、あまり大きすぎると活物質を保持しておくことができなくなってしまう。そのため、好適には、開口１８３の面積が、例えば、２０～５０ｍｍ２程度となるように第１骨１８１と第２骨１８２とが配置される。
　なお、ここで第１骨１８１と第２骨１８２とが交差する、と記載しているが、第１骨１８１と第２骨１８２とは、例えば、ポリプロピレンの板を打ち抜くことで形成されていても良い。或いは、布地の縦糸と横糸のように、例えば、第１骨１８１が複数の第２骨１８２を乗り越え、潜ることを繰り返すことで織り込まれるように形成されていても良い。
　また、図２や図３においては、第１骨１８１と第２骨１８２とはいずれも同じ太さ（直径）に形成された状態を示している。但し、このように両者が同じ太さである場合に限定されず、一方が他方よりも太く形成されていても良い。また図面において、活物質保持体１８０の四辺は外側に開いているように形成されているが、四辺全てが閉じているように形成されていても良い。一方、対向する二辺のみが開いて（閉じて）いるように形成されていても良い。
　さらに、第１骨１８１と第２骨１８２とが組み合わされる場合に、第１骨１８１と第２骨１８２とが互いにオフセットされた位置に配置されていても良い。すなわち、第１骨１８１と第２骨１８２とが交差するに当たって、第１骨１８１の第１の中心軸が、第２骨１８２の第２の中心軸と交わらず、第１骨１８１と第２骨１８２が交差するように形成されていても良い。このように形成されると、活物質保持体１８０の平面の一方に第１骨１８１、或いは、第２骨１８２のいずれか一方が突出した状態となる。
　図４は、図１の断面図における破線の円形で囲まれる領域を拡大して示す部分拡大図である。図４において、円内の最下部に正極用鉛箔１１１ａが示されており、正極用活物質層１１１ｂ、セパレータ１１３がＺ方向上側に向けて順に積層されている。
　そして、正極用活物質層１１１ｂの内部に活物質保持体１８０が配置されている。図４においては、第２骨１８２がＸ方向に伸びるように示されており、当該第２骨１８２と交差する第１骨１８１の断面が見えている。
　当該図４の活物質保持体１８０が示すように、第１骨１８１の中心軸（第１の中心軸）と第２骨１８２の中心軸（第２の中心軸）とは、互いの中心軸の位置が一致せず、互いにずれた状態で組み合わされている。
　すなわち、第２骨１８２を基準に考えた場合、断面が見えている第１骨１８１の第１の中心軸は、第２骨１８２の第２の中心軸よりもＺ方向下側にずれて配置されている。その結果、活物質保持体１８０に形成される平面、つまり、Ｘ方向とＹ方向とで規定される面（以下、このような面を適宜「Ｘ－Ｙ平面」と表す）において、第１骨１８１がより正極用鉛箔１１１ａ側に突出した状態となるように正極用活物質層１１１ｂ内に配置されている。
　正極用活物質層１１１ｂの内部においてこのような向きに活物質保持体１８０が配置されていることから、逆にセパレータ１１３側に対するＸ－Ｙ平面における第１骨１８１の突出量は、正極用鉛箔１１１ａ側に比べて小さい。このように活物質保持体１８０におけるＸ－Ｙ平面において、その表裏面において、骨（本発明の実施の形態においては第１骨１８１）の突出量に変化を付けている。
　このような構造とすることによって、活物質保持体１８０はより突出量の多い側、つまり、凸側に湾曲しようとする力が働く。すなわち、活物質保持体１８０の凸側を正極用鉛箔１１１ａ側に向けて配置することによって、正極用活物質層１１１ｂから正極用鉛箔１１１ａに向けて活物質保持体１８０の凸側に湾曲しようとする力が作用する。そのため、より正極用活物質層１１１ｂを正極用鉛箔１１１ａに密着させることが可能となる。
　また、このように活物質保持体１８０に凸側に湾曲しようとする力が働いた場合、Ｘ方向中央部において活物質保持体１８０が盛り上がった状態となるものの、その周縁部においては正極用鉛箔１１１ａ側へと力が掛かることになる。そのため当該周縁部において、より正極用活物質層１１１ｂが正極用鉛箔１１１ａに密着することになるため、電解液が注液された場合であっても正極用活物質層１１１ｂと正極用鉛箔１１１ａとの間から電解液が浸入することを防止することができる。
　なお、上述したように活物質保持体１８０のＸ－Ｙ平面を構成する他方の面における第１骨１８１の突出量は、一方の面における第１骨１８１の突出量よりも小さい。これに対して、他方の面における第１骨１８１の突出量については、突出がなく、他方の面と面一となるように形成されていても良い。
　そして活物質保持体１８０上述したように凸側に湾曲することと関係して、活物質保持体１８０と当該活物質保持体１８０が保持する活物質の量との関係について、両者それぞれの周縁の長さを基に説明すると、以下の通りである。すなわち、活物質保持体１８０に保持される活物質の周縁の長さは、活物質保持体１８０の周縁の長さと同じ、或いは、それ以上である。
　つまり、活物質保持体１８０に必要十分な量の活物質が充填され、活物質を保持した状態の活物質保持体１８０の周縁を見ると、次のような状態にある。この状態の活物質保持体１８０の周縁は、第１骨１８１、或いは、第２骨１８２の端部が見えている状態、或いは、より多くの量の活物質が充填されてこれらの端部が隠れた状態である。
　そして、活物質保持体１８０の周縁の長さと活物質の周縁の長さとが同じ場合、すなわちこの場合の活物質保持体１８０に充填される活物質の量を１００％とすると、活物質の量は１００％を含み、１２０％程度までの量が活物質保持体１８０の保持されることがより好ましい。
　上述したような十分な量の活物質が活物質保持体１８０に充填されることによって、たとえ活物質保持体１８０が凸側に湾曲し、その中央部が正極用鉛箔１１１ａから離れる方向に盛り上がったとしても、充填された活物質の重みにより相対的に正極用活物質層１１１ｂと正極用鉛箔１１１ａとの密着度は向上することになる。
　さらに、活物質保持体１８０は、図４に示すような位置に配置されている。すなわち、活物質保持体１８０は、正極用活物質層１１１ｂの内部にあって、正極用鉛箔１１１ａとセパレータ１１３との略中央部に配置されているのではなく、よりセパレータ１１３に近い位置に配置されている。
　これは、まず正極用活物質層１１１ｂと正極用鉛箔１１１ａとの関係で言えば、両者の密着性が良好であればあるほど、双極型鉛蓄電池１００として導電性が良くなる。そのため、活物質を保持するための活物質保持体１８０が正極用鉛箔１１１ａ側よりもセパレータ１１３側に配置することでより正極用活物質層１１１ｂを正極用鉛箔１１１ａへ密着させることとしたものである。
　さらに、セパレータ１１３に含浸された電解液は、セパレータ１１３と正極用活物質層１１１ｂとの間で接触面積が増加すればするほど活物質の利用率が向上することになる。このことは、双極型鉛蓄電池１００の性能が向上することにつながる。しかしそのためには、活物質が密な状態にあるとセパレータ１１３から正極用活物質層１１１ｂを介して正極用鉛箔１１１ａへ電解液が浸透していくことができない。
　また、正極用活物質層１１１ｂは、使用されるたびに膨張、収縮を繰り返すことになるが、活物質保持体１８０については、このような膨張、収縮は生じない。従って、活物質保持体１８０を内部に有した状態で正極用活物質層１１１ｂに膨張等が生ずると、徐々に活物質と活物質保持体１８０とが接している部分に空隙が生ずることになる。
　そして当該空隙は、正極用活物質層１１１ｂにおいて活物質保持体１８０と接している部分を中心に若干密な状態から粗な状態へと変化させるものとなる。そのため、この空隙が正極用鉛箔１１１ａよりもセパレータ１１３側にできることによって、よりセパレータ１１３から正極用活物質層１１１ｂに向けて、ひいては正極用鉛箔１１１ａに向けて当該空隙を液路として電解液が含浸しやすくなる。
　以上の観点から、活物質保持体１８０は、正極用活物質層１１１ｂの内部にあって、正極用鉛箔１１１ａよりもセパレータ１１３により近い位置に配置される。そして、活物質保持体１８０からセパレータ１１３までの距離と活物質保持体１８０から正極用鉛箔１１１ａまでの距離に関して、その比が１：９となる位置に配置されることがより好ましい。
　図１に戻って、第１のエンドプレート１３０は、セル部材１１０の正極側を覆う基板１３１と、セル部材１１０の側面を囲う枠体１３２と、を含む空間形成部材である。また、基板１３１の一面（最も正極側に配置されるバイポーラプレート１２０の基板１２１と対向する面）から垂直に突出する柱部１３３を備える。
　基板１３１の平面形状は長方形であり、基板１３１の４つの端面が枠体１３２で覆われ、基板１３１と枠体１３２と柱部１３３が一体に、例えば、上述した熱可塑性樹脂で形成されている。なお、基板１３１の一面から突出する柱部１３３の数は１つであってもよいし、複数であってもよい。但し、柱部１３３と接触させるバイポーラプレート１２０の柱部１２３の数に対応した数となる。
　Ｚ方向において、枠体１３２の寸法は基板１３１の寸法（厚さ）より大きく、柱部１３３の突出端面間の寸法は枠体１３２の寸法と同じである。そして、第１のエンドプレート１３０は、最も外側（正極側）に配置されるバイポーラプレート１２０の枠体１２２および柱部１２３に対して、枠体１３２および柱部１３３を接触させて積層される。
　これにより、バイポーラプレート１２０の基板１２１と第１のエンドプレート１３０の基板１３１との間に空間Ｃが形成される。そして、互いに接触するバイポーラプレート１２０の柱部１２３と第１のエンドプレート１３０の柱部１３３とにより、空間ＣのＺ方向の寸法が保持される。
　最も外側（正極側）に配置されるセル部材１１０の正極用鉛箔１１１ａ、正極用活物質層１１１ｂ、およびセパレータ１１３には、柱部１３３を貫通させる貫通穴１１１ｃ，１１１ｄ，１１３ａがそれぞれ形成されている。
　第１のエンドプレート１３０の基板１３１の一面に凹部１３１ｂが形成されている。凹部１３１ｂのＸ方向およびＹ方向の寸法は、正極用鉛箔１１１ａのＸ方向およびＹ方向の寸法に対応させてある。
　第１のエンドプレート１３０の基板１３１の凹部１３１ｂに、セル部材１１０の正極用鉛箔１１１ａが接着剤１５０を介して配置されている。また、バイポーラプレート１２０の基板１２１と同様に、カバープレート１７０が接着剤１５０により基板１３１の一面側に固定される。そのため、正極用鉛箔１１１ａの外縁部が、凹部１３１ｂの周縁部との境界部においてもカバープレート１７０で覆われている。
　なお、第１のエンドプレート１３０に設けられる正極用鉛箔１１１ａと接して配置される正極用活物質層１１１ｂについては、その内部に上述したような活物質保持体１８０が設けられている。
　また、第１のエンドプレート１３０は、凹部１３１ｂ内の正極用鉛箔１１１ａと電気的に接続された、図１では図示されていない正極端子を備えている。
　第２のエンドプレート１４０は、セル部材１１０の負極側を覆う基板１４１と、セル部材１１０の側面を囲う枠体１４２と、を含む空間形成部材である。また、基板１４１の一面（最も負極側に配置されるバイポーラプレート１２０の基板１２１と対向する面）から垂直に突出する柱部１４３を備える。
　基板１４１の平面形状は長方形であり、基板１４１の４つの端面が枠体１４２で覆われ、基板１４１と枠体１４２と柱部１４３が一体に、例えば、上述した熱可塑性樹脂で形成されている。なお、基板１４１の一面から突出する柱部１４３の数は一つであってもよいし、複数であってもよい。但し、柱部１４３と接触させるバイポーラプレート１２０の柱部１２３の数に対応した数となる。
　Ｚ方向において、枠体１４２の寸法は基板１４１の寸法（厚さ）より大きく、二つの柱部１４３の突出端面間の寸法は枠体１４２の寸法と同じである。そして、第２のエンドプレート１４０は、最も外側（負極側）に配置されるバイポーラプレート１２０の枠体１２２および柱部１２３に対して、枠体１４２および柱部１４３を接触させて積層される。
　これにより、バイポーラプレート１２０の基板１２１と第２のエンドプレート１４０の基板１４１との間に空間Ｃが形成される。そして、互いに接触するバイポーラプレート１２０の柱部１２３と第２のエンドプレート１４０の柱部１４３とにより、空間ＣのＺ方向の寸法が保持される。
　最も外側（負極側）に配置されるセル部材１１０の負極用鉛箔１１２ａ、負極用活物質層１１２ｂ、およびセパレータ１１３には、柱部１４３を貫通させる貫通穴１１２ｃ，１１２ｄ，１１３ａがそれぞれ形成されている。
　第２のエンドプレート１４０の基板１４１の一面に凹部１４１ｂが形成されている。凹部１４１ｂのＸ方向およびＹ方向の寸法は、負極用鉛箔１１２ａのＸ方向およびＹ方向の寸法に対応させてある。
　第２のエンドプレート１４０の基板１４１の凹部１４１ｂに、セル部材１１０の負極用鉛箔１１２ａが接着剤１５０を介して配置されている。そして、第２のエンドプレート１４０に設けられる負極用鉛箔１１２ａと接して配置される負極用活物質層１１２ｂについても、その内部に上述したような活物質保持体１８０が設けられている。
　また、第２のエンドプレート１４０は、凹部１４１ｂ内の負極用鉛箔１１２ａと電気的に接続された、図１では図示されていない負極端子を備えている。
　ここで、対向するバイポーラプレート１２０同士、第１のエンドプレート１３０と対向するバイポーラプレート１２０、或いは、第２のエンドプレート１４０と対向するバイポーラプレート１２０との接合の際には、各種溶着の方法を採用することができる。各種溶着の方法としては、例えば、振動溶着（振動溶接）、超音波溶着、熱板溶着を挙げることができる。このうち振動溶着は、接合の際に接合の対象となる面を加圧しながら振動させることで溶着するものであり、溶着のサイクルが早く、再現性も良い。そのためより好適には、振動溶着が用いられる。
　なお、溶着の対象としては、互いに対向するバイポーラプレート１２０、第１のエンドプレート１３０、第２のエンドプレート１４０において対向する位置に配置される枠体のみならず、各柱部も含まれる。
〔製造方法〕
　この実施の形態の双極型鉛蓄電池１００は、例えば、以下に説明する各工程を有する方法で製造することができる。
＜正負極用鉛箔付きバイポーラプレートの作製工程＞
　先ず、バイポーラプレート１２０の基板１２１を、第１の凹部１２１ｂ側を上に向けて作業台に置く。そして第１の凹部１２１ｂに接着剤１５０を塗布し、第１の凹部１２１ｂ内に正極用鉛箔１１１ａを入れる。その際に、正極用鉛箔１１１ａの貫通穴１１１ｃにバイポーラプレート１２０の柱部１２３を通す。この接着剤１５０を硬化させて、基板１２１の一面に正極用鉛箔１１１ａを貼り付ける。
　次に、基板１２１の第２の凹部１２１ｃ側を上に向けて作業台に置き、貫通穴１２１ａに導通体１６０を挿入する。そして、第２の凹部１２１ｃに接着剤１５０を塗布し、第２の凹部１２１ｃ内に負極用鉛箔１１２ａを入れる。その際に、負極用鉛箔１１２ａの貫通穴１１２ｃにバイポーラプレート１２０の柱部１２３を通す。この接着剤１５０を硬化させて、基板１２１の他面に負極用鉛箔１１２ａを貼り付ける。
　次に、基板１２１の第１の凹部１２１ｂ側を上に向けて作業台に置く。そして正極用鉛箔１１１ａの外縁部の上および第１の凹部１２１ｂの縁部となる基板１２１の上面に接着剤１５０を塗布し、その上にカバープレート１７０を載せて接着剤１５０を硬化させる。これにより、カバープレート１７０を、正極用鉛箔１１１ａの外縁部の上とその外側に連続する基板１２１の部分（第１の凹部１２１ｂの周縁部）の上に亘って固定する。
　次に、抵抗溶接を行って、導通体１６０と正極用鉛箔１１１ａと負極用鉛箔１１２ａとを接続する。これにより、正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート１２０を得る。この正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート１２０を必要枚数だけ用意する。
＜正極用鉛箔付きエンドプレートの作製工程＞
　第１のエンドプレート１３０の基板１３１を、凹部１３１ｂ側を上に向けて作業台に置く。そして凹部１３１ｂに接着剤１５０を塗布し、凹部１３１ｂ内に正極用鉛箔１１１ａを入れて接着剤１５０を硬化させる。その際に、正極用鉛箔１１１ａの貫通穴１１１ｃにエンドプレート１３０の柱部１３３を通す。この接着剤１５０を硬化させて、基板１３１の一面に正極用鉛箔１１１ａを貼り付ける。
　次に、正極用鉛箔１１１ａの外縁部の上および凹部１３１ｂの縁部となる基板１３１の上面に接着剤１５０を塗布する。この接着剤１５０の上にカバープレート１７０を載せて接着剤１５０を硬化させる。これにより、カバープレート１７０を、正極用鉛箔１１１ａの外縁部の上とその外側に連続する基板１３１の部分の上に亘って固定する。これにより、正極用鉛箔付きエンドプレートを得る。
＜負極用鉛箔付きエンドプレートの作製工程＞
　第２のエンドプレート１４０の基板１４１を、凹部１４１ｂ側を上に向けて作業台に置く。そして凹部１４１ｂに接着剤１５０を塗布し、凹部１４１ｂ内に負極用鉛箔１１２ａを入れて接着剤１５０を硬化させる。その際に、負極用鉛箔１１２ａの貫通穴１１２ｃに第２のエンドプレート１４０の柱部１４３を通す。この接着剤１５０を硬化させて、基板１４１の一面に負極用鉛箔１１２ａが貼り付けられた第２のエンドプレート１４０を得る。
＜プレート同士を積層して接合する工程＞
　先ず、正極用鉛箔１１１ａおよびカバープレート１７０が固定された第１のエンドプレート１３０を、正極用鉛箔１１１ａを上に向けて作業台に置く。そしてカバープレート１７０の中に活物質保持体１８０が設けられている正極用活物質層１１１ｂを入れて正極用鉛箔１１１ａの上に置く。その際、活物質保持体１８０の凸側が正極用鉛箔１１１ａ側に向くように正極用活物質層１１１ｂを配置する。また、正極用活物質層１１１ｂの貫通穴１１１ｄに第１のエンドプレート１３０の柱部１３３を通す。
　また、正極用活物質層１１１ｂの上に、セパレータ１１３、活物質保持体１８０が設けられている負極用活物質層１１２ｂを置く。その際、活物質保持体１８０の凸側が負極用鉛箔１１２ａ側に向くように負極用活物質層１１２ｂを配置する。
　次に、この状態の第１のエンドプレート１３０の上に、正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート１２０の負極用鉛箔１１２ａ側を下に向けて置く。その際に、バイポーラプレート１２０の柱部１２３を、セパレータ１１３の貫通穴１１３ａおよび負極用活物質層１１２ｂの貫通穴１１２ｄに通して、第１のエンドプレート１３０の柱部１３３の上に載せる。そして、第１のエンドプレート１３０の枠体１３２の上に、バイポーラプレート１２０の枠体１２２を載せる。
　この状態で、第１のエンドプレート１３０を固定し、バイポーラプレート１２０を基板１２１の対角線方向に振動させながら振動溶接を行う。これにより、第１のエンドプレート１３０の枠体１３２の上に、バイポーラプレート１２０の枠体１２２が接合される。また、第１のエンドプレート１３０の柱部１３３の上にバイポーラプレート１２０の柱部１２３が接合される。
　その結果、第１のエンドプレート１３０の上にバイポーラプレート１２０が接合される。第１のエンドプレート１３０とバイポーラプレート１２０とで形成される空間Ｃにセル部材１１０が配置され、バイポーラプレート１２０の上面に正極用鉛箔１１１ａが露出した状態となる。
　次に、このようにして得られた、第１のエンドプレート１３０とバイポーラプレート１２０とが接合されている結合体の上に、正極用活物質層１１１ｂ、セパレータ１１３、および負極用活物質層１１２ｂをこの順に載せる。その後、さらに、別の正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート１２０を、負極用鉛箔１１２ａ側を下に向けて置く。
　この状態で、この結合体を固定し、別の正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート１２０を基板１２１の対角線方向に振動させながら振動溶接を行う。この振動溶接工程を、必要な枚数のバイポーラプレート１２０が第１のエンドプレート１３０の上に接合されるまで続けて行う。
　最後に、全てのバイポーラプレート１２０が接合された結合体の最も上側のバイポーラプレート１２０の上に、正極用活物質層１１１ｂ、セパレータ１１３、および負極用活物質層１１２ｂをこの順に載せる。その後、さらに、第２のエンドプレート１４０を、負極用鉛箔１１２ａ側を下に向けて置く。
　この状態で、この結合体を固定し、第２のエンドプレート１４０を基板１４１の対角線方向に振動させながら振動溶接を行う。これにより、全てのバイポーラプレート１２０が接合された結合体の最も上側のバイポーラプレート１２０の上に、第２のエンドプレート１４０が接合される。
　なお、上記の説明においては、第１のエンドプレート１３０から第２のエンドプレート１４０に向けて順に積層する流れを説明した。但し、この積層順は、反対に第２のエンドプレート１４０から第１のエンドプレート１３０に向けて順に積層することとしても良い。
＜注液および化成工程＞
　上述の各プレート同士の積層、接合工程において、枠体の対向面同士の振動溶接による接合構造が形成され、対向する枠体の切り欠き部によって、貫通口が形成される。そして、さらに双極型鉛蓄電池１００の当該貫通口を覆うように蓋が取り付けられる。
　この蓋に設けられた連通口から電解液を所定量注液することで、貫通口を介して空間Ｃに電解液が注液される。これにより、セパレータ１１３に電解液を含浸させることができる。その上で所定の条件で化成することで、双極型鉛蓄電池１００を作製できる。
　なお、上述したように、本発明の実施の形態においては双極型鉛蓄電池を例に挙げて説明した。但し、集電板に鉛ではなく他の金属を用いるような他の蓄電池においても上記説明内容が当てはまる場合には、当然その適用を排除するものではない。
　　１００・・・双極型鉛蓄電池
　　１１０・・・セル部材
　　１１１・・・正極
　　１１２・・・負極
　　１１１ａ・・・正極用鉛箔
　　１１１ａａ・・・貯留部
　　１１２ａ・・・負極用鉛箔
　　１１１ｂ・・・正極用活物質層
　　１１２ｂ・・・負極用活物質層
　　１１３・・・セパレータ
　　１２０・・・バイポーラプレート
　　１２１・・・バイポーラプレートの基板
　　１２１ａ・・・基板の貫通穴
　　１２２・・・バイポーラプレートの枠体
　　１３０・・・第１のエンドプレート
　　１３１・・・第１のエンドプレートの基板
　　１３２・・・第１のエンドプレートの枠体
　　１４０・・・第２のエンドプレート
　　１４１・・・第２のエンドプレートの基板
　　１４２・・・第２のエンドプレートの枠体
　　１５０・・・接着剤
　　１６０・・・導通体
　　１７０・・・カバープレート
　　１８０・・・活物質保持体
　　１８１・・・第１骨
　　１８２・・・第２骨
　　１８３・・・開口
　　　　Ｃ・・・セル（セル部材を収容する空間）

Claims (10)

  1. 　正極用集電体と正極用活物質層を有する正極、負極用集電体と負極用活物質層を有する負極、および前記正極と前記負極との間に介在するセパレータを備え、間隔を開けて積層配置された、セル部材と、
    　複数の前記セル部材を個別に収容する複数の空間を形成する、前記セル部材の前記正極の側および前記負極の側の少なくとも一方を覆う基板と、前記セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、
    　を有し、
    　前記正極用活物質層及び前記負極用活物質層はそれぞれ活物質を有し、
    　前記正極用活物質層と前記負極用活物質層は、その両方、或いは、いずれか一方が、活物質を保持する活物質保持体を有し、
    　前記活物質保持体は、前記正極用活物質層または前記負極用活物質層の厚み方向から見て、前記正極用活物質層または前記負極用活物質層の内部に配置され、かつ、前記活物質と化学的に非結合、及び、無反応な材質により形成される、複数の第１骨及び複数の前記第１骨と交差する複数の第２骨を備えていることを特徴とする双極型蓄電池。
  2. 　前記第１骨と前記第２骨とが交差するに当たって、前記第１骨の第１の中心軸が、前記第２骨の第２の中心軸と交わらず、前記第１骨と前記第２骨が交差することにより形成される前記活物質保持体の平面の一方に前記第１骨、或いは、前記第２骨のいずれか一方が突出することを特徴とする請求項１に記載の双極型蓄電池。
  3. 　前記活物質保持体が前記正極用活物質層と前記負極用活物質層の両方、或いは、いずれか一方に設けられる場合に、前記活物質保持体は、前記第１骨、或いは、前記第２骨が突出する面が前記正極用集電体、或いは、前記負極用集電体と対向するように配置されることを特徴とする請求項２に記載の双極型蓄電池。
  4. 　前記活物質保持体が前記正極用活物質層と前記負極用活物質層の両方、或いは、いずれか一方に設けられる場合に、前記セル部材において、前記活物質保持体は、前記正極用活物質層、或いは、前記負極用活物質層の内部にあって前記正極用集電体及び前記負極用集電体よりも前記セパレータにより近い位置に配置されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の双極型蓄電池。
  5. 　前記活物質保持体が前記正極用活物質層と前記負極用活物質層の両方、或いは、いずれか一方に設けられる場合に、前記活物質保持体に保持される前記活物質の周縁の長さは、前記活物質保持体の周縁の長さと同じ、或いは、それ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の双極型蓄電池。
  6. 　前記活物質保持体が前記正極用活物質層と前記負極用活物質層の両方、或いは、いずれか一方に設けられる場合に、前記活物質保持体に保持される前記活物質の周縁の長さは、前記活物質保持体の周縁の長さと同じ、或いは、それ以上であることを特徴とする請求項４に記載の双極型蓄電池。
  7. 　前記正極用集電体及び前記負極用集電体は、鉛又は鉛合金からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の双極型蓄電池。
  8. 　前記正極用集電体及び前記負極用集電体は、鉛又は鉛合金からなることを特徴とする請求項４に記載の双極型蓄電池。
  9. 　前記正極用集電体及び前記負極用集電体は、鉛又は鉛合金からなることを特徴とする請求項５に記載の双極型蓄電池。
  10. 　前記正極用集電体及び前記負極用集電体は、鉛又は鉛合金からなることを特徴とする請求項６に記載の双極型蓄電池。
PCT/JP2023/026672 2022-08-04 2023-07-20 双極型蓄電池 Ceased WO2024029366A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024538932A JP7572592B2 (ja) 2022-08-04 2023-07-20 双極型蓄電池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022124735 2022-08-04
JP2022-124735 2022-08-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024029366A1 true WO2024029366A1 (ja) 2024-02-08

Family

ID=89848911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/026672 Ceased WO2024029366A1 (ja) 2022-08-04 2023-07-20 双極型蓄電池

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7572592B2 (ja)
WO (1) WO2024029366A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4722430U (ja) * 1971-03-29 1972-11-13
JPS4733920U (ja) * 1971-05-14 1972-12-15
JPS54157238A (en) * 1978-05-31 1979-12-12 Rhein Westfael Elect Werk Ag Compound electrode for storage battery
JPS59138076A (ja) * 1983-01-26 1984-08-08 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 積層式鉛蓄電池
JP2022112924A (ja) * 2021-01-22 2022-08-03 古河電池株式会社 双極型鉛蓄電池

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4722430U (ja) * 1971-03-29 1972-11-13
JPS4733920U (ja) * 1971-05-14 1972-12-15
JPS54157238A (en) * 1978-05-31 1979-12-12 Rhein Westfael Elect Werk Ag Compound electrode for storage battery
JPS59138076A (ja) * 1983-01-26 1984-08-08 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 積層式鉛蓄電池
JP2022112924A (ja) * 2021-01-22 2022-08-03 古河電池株式会社 双極型鉛蓄電池

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2024029366A1 (ja) 2024-02-08
JP7572592B2 (ja) 2024-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4504600B2 (ja) 角形密閉式電池及びその製造方法
JP5952402B2 (ja) 製造工程性の向上したジェリーロール及びこれを備えた電池セル
JP6125515B2 (ja) ペースティング基板を有する電極を備えたフラデッド型鉛酸蓄電池
KR102294729B1 (ko) 커버 부재를 포함하는 전지셀 활성화 트레이
KR101769107B1 (ko) 스페이서의 교체가 용이한 구조를 갖는 가압 트레이
US8765300B2 (en) Battery manufacturing method, battery, pre-welding positive plate manufacturing method, and pre-welding positive plate
JP7572592B2 (ja) 双極型蓄電池
JP2023042804A (ja) 双極型蓄電池
JP2025116681A (ja) 双極型鉛蓄電池
WO2024004764A1 (ja) 双極型蓄電池
JP2025163828A (ja) 双極型蓄電池
JP2023001638A (ja) 双極型蓄電池
WO2023181796A1 (ja) 双極型蓄電池
WO2023085068A1 (ja) 双極型蓄電池
JP2023076861A (ja) 双極型蓄電池
JP7724279B2 (ja) 双極型蓄電池
WO2023189094A1 (ja) 双極型蓄電池
JP2022112924A (ja) 双極型鉛蓄電池
JP7495532B2 (ja) バイポーラ型蓄電池の製造方法
JP2024165929A (ja) 双極型蓄電池
US20250015471A1 (en) Bipolar Storage Battery
JP2025011536A (ja) 双極型蓄電池
JP2023071048A (ja) 双極型蓄電池及び双極型蓄電池の製造方法
JP2025149461A (ja) 双極型蓄電池用バイプレート、双極型蓄電池
JP2022159905A (ja) 双極型蓄電池及び双極型蓄電池の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23849921

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024538932

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202417097410

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2501000639

Country of ref document: TH

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 23849921

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1