WO2024106143A1 - 蓄電モジュール製造方法、及び、蓄電モジュール - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to a method for manufacturing an energy storage module and an energy storage module.
- Patent Document 1 describes a storage device.
- This storage device includes a cell stack consisting of a plurality of stacked storage cells.
- the storage cell includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, a spacer, and a detection wire.
- the positive electrode has a positive electrode collector and a positive electrode active material layer
- the negative electrode has a negative electrode collector and a negative electrode active material layer.
- the separator is sandwiched between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, which are arranged opposite to each other.
- the spacer is arranged between the outer periphery of the positive electrode collector and the outer periphery of the negative electrode collector, and is configured as a frame-shaped resin part that surrounds the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer.
- the spacer is welded to the positive electrode collector and the negative electrode collector, respectively, to maintain the sealing property of the storage cell.
- the detection wire has a portion embedded in the spacer and a portion located outside the storage cell. The detection wire is welded to the positive electrode collector at the portion embedded in the spacer.
- the present disclosure aims to provide a method for manufacturing an energy storage module that can suppress damage to the detection line, and an energy storage module.
- the method for manufacturing an energy storage module includes a first step of preparing a laminate including an electrode laminate including a plurality of electrodes stacked along a first direction, the electrodes including a collector having an active material layer and a detection line provided on the collector, and a sealing body provided on the electrode laminate so as to surround the electrode laminate, the sealing body being for drawing out each of the detection lines of the plurality of electrodes to the outside while sealing the internal space between adjacent collectors in the first direction; and a second step of inserting a resin part having a hole through which the detection line is inserted, the sealing body being provided opposite the drawing portion of the detection line in the sealing body, the sealing body being provided with the detection line.
- the method includes a second step of placing the resin part on the laminate so that a gap is formed between the resin part and the sealing body, and inserting the part drawn out from the lead-out portion of the detection line into the hole in the resin part; and a third step of forming a filled resin layer integrated with the sealing body by filling the space between the lead-out portion and the resin part using a mold after the second step, thereby obtaining an energy storage module including the laminate, the resin part, and the filled resin layer.
- the sealing body and the resin part are held in the mold to form a space surrounded by the sealing body, the resin part, and the mold, and the filled resin layer is formed by filling the space with resin.
- a laminate is prepared.
- the laminate has an electrode laminate including a plurality of electrodes and detection lines, and a sealing body provided so as to surround the electrode laminate while drawing out the detection lines to the outside.
- a resin part through which the detection lines are inserted is placed so as to face the drawing-out portion of the detection lines in the sealing body and create a gap between the drawing-out portion and the resin part. Therefore, in the next process, while holding the sealing body and the resin part with a mold, the mold is used to fill the space between the drawing-out portion and the resin part (i.e., the space surrounded by the sealing body, the resin part, and the mold) with resin, thereby forming a filled resin layer integrated with the sealing body.
- the resin part may include a plurality of holes formed in a surface of the resin part facing the pull-out portion, and in the second step, the resin part may be placed on the laminate so that each of the plurality of detection wires is inserted collectively through each of the plurality of holes. In this case, the number of parts is reduced because the plurality of detection wires are inserted collectively through one resin part.
- the opening on the pull-out portion side of each of the holes in the resin part may be formed in a tapered shape that widens toward the pull-out portion side.
- the tapered opening of the hole can guide the tip of the detection wire.
- the resin part has a plurality of partition walls arranged in a first direction and erected on the surface of the resin part opposite the surface facing the pull-out portion, and in the second step, the resin part may be placed on the laminate so that a partition wall is interposed between each of the tip ends of the detection wires inserted into each of the holes.
- the resin part by interposing the partition walls of the resin part between adjacent detection wires, short circuits between the detection wires are suppressed. As a result, it is possible to concentrate the pull-out points of the multiple detection wires in a narrow area in the sealing body.
- the resin part has an opening on the surface facing the sealing body, and a locking portion is formed to assist in bonding between the filled resin layer and the resin part, and in the third step, the resin may be filled so that a filled resin layer is formed from the facing surface of the resin part through the opening and into the locking portion. In this case, the fixed state between the filled resin layer and the resin part is strong.
- the locking portion is a through hole that opens on the opposing surface and penetrates from the opposing surface to the opposite surface of the resin part on the opposite side to the opposing surface, and the through hole has a widened portion that is wider than the opening of the through hole on the opposing surface, and in the third step, the resin may be filled so that the filled resin layer enters the widened portion of the through hole. In this case, the fixedness between the filled resin layer and the resin part is strong.
- the locking portion is a notch that opens into the opposing surface, and the notch has a widened portion that is wider than the opening of the notch in the opposing surface, and in the third step, the resin may be filled so that the filled resin layer enters the widened portion of the notch. In this case, the filled resin layer and the resin part are firmly fixed together.
- the locking portion is a recess that opens into the opposing surface, and the recess has a widened portion that is wider than the opening of the recess in the opposing surface, and in the third step, the resin may be filled so that the filled resin layer enters the widened portion of the recess.
- the fixed relationship between the filled resin layer and the resin part is strong.
- the same resin as that for at least a portion of the sealing body may be filled.
- the sealing body and the filled resin layer can be firmly integrated due to compatibility between the sealing body and the resin for the filled resin layer, etc.
- the energy storage module includes an electrode stack configured by stacking multiple electrodes along a first direction, the electrodes having a current collector with an active material layer and a detection line provided on the current collector, a stack having a sealing body provided on the electrode stack so as to surround the electrode stack and for drawing out each of the detection lines of the multiple electrodes to the outside while sealing the internal space of the electrode stack, a resin part disposed opposite the detection line drawing portion of the sealing body and through which the detection line is inserted, and a filled resin layer formed to fill the space between the drawing portion and the resin part, and the drawing portion and the resin part are fixed to each other by the filled resin layer.
- This energy storage module can be manufactured by the above manufacturing method. Thus, damage to the detection line is suppressed.
- the present disclosure provides a method for manufacturing an energy storage module that can suppress damage to the detection line, and an energy storage module.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an electricity storage module according to this embodiment.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of FIG.
- FIG. 3 is a schematic side view of the power storage module shown in FIG.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing one step of the energy storage module manufacturing method according to this embodiment.
- FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing one step of the energy storage module manufacturing method according to this embodiment.
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the step shown in FIG.
- FIG. 7 is a perspective view showing a resin part according to a modified example.
- FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
- FIG. 9 is a side view showing a resin part according to another modified example.
- FIG. 10 is a schematic cross-sectional view taken along line XX in FIG.
- each figure may show an orthogonal coordinate system consisting of a first axis defining a first direction D1, a second axis defining a second direction D2, and a third axis defining a third direction D3.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the energy storage module according to this embodiment.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of FIG. 1.
- FIG. 3 is a schematic side view of the energy storage module shown in FIG. 1.
- the energy storage module 1 shown in FIGS. 1 to 3 is an energy storage module used in batteries for various vehicles such as forklifts, hybrid vehicles, and electric vehicles.
- the energy storage module 1 is a secondary battery such as a nickel-metal hydride secondary battery or a lithium-ion secondary battery.
- the energy storage module 1 may be an electric double layer capacitor or an all-solid-state battery.
- a case is illustrated in which the energy storage module 1 is a lithium-ion secondary battery.
- the energy storage module 1 includes an electrode stack 10 and a sealing body 20.
- the electrode stack 10 includes a plurality of electrodes stacked along a first direction D1.
- the plurality of electrodes includes a plurality of bipolar electrodes 11, a positive terminal electrode 12, and a negative terminal electrode 13. Separators 14 are interposed between adjacent electrodes.
- the bipolar electrode 11 has a current collector 15, a positive electrode active material layer 16, and a negative electrode active material layer 17.
- the current collector 15 is, for example, in the form of a rectangular sheet.
- the positive electrode active material layer 16 is provided on one side 15a of the current collector 15.
- the negative electrode active material layer 17 is provided on the other side 15b of the current collector 15.
- the multiple bipolar electrodes 11 are stacked so that the positive electrode active material layer 16 of one bipolar electrode 11 faces the negative electrode active material layer 17 of another bipolar electrode 11.
- the one side 15a of the current collector 15 is a surface facing one side of the first direction D1
- the other side 15b of the current collector 15 is a surface facing the other side of the first direction D1.
- the positive electrode active material layer 16 and the negative electrode active material layer 17 are rectangular when viewed from the first direction D1.
- the negative electrode active material layer 17 is slightly larger than the positive electrode active material layer 16 when viewed from the first direction D1. In other words, in a plan view viewed from the first direction D1, the entire formation area of the positive electrode active material layer 16 is located within the formation area of the negative electrode active material layer 17.
- the positive electrode terminal electrode 12 has a current collector 15 and a positive electrode active material layer 16 provided on one surface 15a of the current collector 15.
- the positive electrode terminal electrode 12 does not have a positive electrode active material layer 16 or a negative electrode active material layer 17 on the other surface 15b of the current collector 15. In other words, no active material layer is provided on the other surface 15b of the current collector 15 of the positive electrode terminal electrode 12.
- the positive electrode terminal electrode 12 is laminated on the bipolar electrode 11 at one end of the electrode laminate 10 in the first direction D1.
- the positive electrode terminal electrode 12 is laminated on the bipolar electrode 11 so that the positive electrode active material layer 16 faces the negative electrode active material layer 17 of the bipolar electrode 11.
- the negative electrode terminal electrode 13 has a current collector 15 and a negative electrode active material layer 17 provided on the other surface 15b of the current collector 15.
- the negative electrode terminal electrode 13 does not have a positive electrode active material layer 16 or a negative electrode active material layer 17 on one surface 15a of the current collector 15. In other words, no active material layer is provided on one surface 15a of the current collector 15 of the negative electrode terminal electrode 13.
- the negative electrode terminal electrode 13 is laminated on the bipolar electrode 11 at the end opposite the positive electrode terminal electrode 12 in the first direction D1 of the electrode laminate 10.
- the negative electrode terminal electrode 13 is laminated on the bipolar electrode 11 so that the negative electrode active material layer 17 faces the positive electrode active material layer 16 of the bipolar electrode 11.
- Separators 14 are disposed between adjacent bipolar electrodes 11, between the positive terminal electrode 12 and the bipolar electrode 11, and between the negative terminal electrode 13 and the bipolar electrode 11. Separators 14 are interposed between the positive electrode active material layer 16 and the negative electrode active material layer 17. Separators 14 are members that allow charge carriers such as lithium ions to pass through, and by isolating the positive electrode active material layer 16 and the negative electrode active material layer 17, they prevent short circuits caused by contact between adjacent electrodes.
- the current collector 15 is a chemically inactive electrical conductor for continuing to pass current through the positive electrode active material layer 16 and the negative electrode active material layer 17 during discharging or charging of the lithium ion secondary battery.
- the material of the current collector 15 is, for example, a metal material, a conductive resin material, or a conductive inorganic material.
- the conductive resin material include resins in which a conductive filler is added as necessary to a conductive polymer material or a non-conductive polymer material.
- the current collector 15 may have multiple layers. In this case, each layer of the current collector 15 may contain the above-mentioned metal material and/or conductive resin material.
- a coating layer may be formed on the surface of the current collector 15.
- the coating layer may be formed by a known method such as plating or spray coating.
- the current collector 15 may be, for example, in the form of a plate, foil (e.g., metal foil), film, or mesh. Examples of metal foil include aluminum foil, copper foil, nickel foil, titanium foil, and stainless steel foil.
- the current collector 15 may be an alloy foil of the above metals or a foil in which multiple metal foils are integrated.
- the thickness of the current collector 15 may be, for example, 1 ⁇ m to 200 ⁇ m.
- the current collector 15 is a foil in which aluminum foil and copper foil are integrated, or an aluminum foil.
- the positive electrode active material layer 16 contains a positive electrode active material capable of absorbing and releasing charge carriers such as lithium ions.
- the positive electrode active material include lithium composite metal oxides having a layered rock salt structure, metal oxides having a spinel structure, polyanion compounds, and the like.
- the positive electrode active material may be any material that can be used in lithium ion secondary batteries.
- the positive electrode active material layer 16 may contain a plurality of positive electrode active materials.
- the positive electrode active material layer 16 contains olivine-type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) as a composite oxide.
- the negative electrode active material layer 17 contains a negative electrode active material capable of absorbing and releasing charge carriers such as lithium ions.
- the negative electrode active material may be any of a simple substance, an alloy, or a compound. Examples of the negative electrode active material include Li, carbon, and metal compounds.
- the negative electrode active material may be an element capable of being alloyed with lithium or a compound thereof. Examples of carbon include natural graphite, artificial graphite, hard carbon (hardly graphitizable carbon), and soft carbon (easily graphitizable carbon). Examples of artificial graphite include highly oriented graphite and mesocarbon microbeads. Examples of elements capable of being alloyed with lithium include silicon and tin.
- the negative electrode active material layer 17 contains graphite as a carbon-based material.
- Each of the positive electrode active material layer 16 and the negative electrode active material layer 17 may further contain, as necessary, a conductive assistant to increase electrical conductivity, a binder, an electrolyte (polymer matrix, ionically conductive polymer, electrolyte solution, etc.), an electrolyte supporting salt (lithium salt) to increase ionic conductivity, etc.
- the conductive assistant is added to increase the conductivity of each electrode (bipolar electrode 11, positive terminal electrode 12, negative terminal electrode 13).
- the conductive assistant is, for example, acetylene black, carbon black, graphite, etc.
- Binders include fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, alkoxysilyl group-containing resins, acrylic resins such as acrylic acid or methacrylic acid, styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose, alginates such as sodium alginate and ammonium alginate, water-soluble cellulose ester crosslinked bodies, and starch-acrylic acid graft polymers. These binders can be used alone or in combination. Solvents for the binders include, for example, water and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP).
- NMP N-methyl-2-pyrrolidone
- the separator 14 may be, for example, a porous sheet or nonwoven fabric containing a polymer that absorbs and retains an electrolyte.
- materials for the separator 14 include polypropylene, polyethylene, polyolefin, polyester, and the like.
- the separator 14 may have a single-layer structure or a multi-layer structure.
- the multi-layer structure may have, for example, a ceramic layer as an adhesive layer or a heat-resistant layer.
- the separator 14 may be impregnated with an electrolyte.
- the electrolyte impregnated in the separator 14 is a liquid electrolyte (electrolytic solution) containing a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
- the electrolyte salt of the electrolyte may be a known lithium salt such as LiClO4 , LiAsF6 , LiPF6 , LiBF4 , LiCF3SO3 , LiN( FSO2 ) 2 , or LiN( CF3SO2 ) 2 .
- the non-aqueous solvent may be a known solvent such as cyclic carbonates, cyclic esters, chain carbonates, chain esters, or ethers. Two or more of these known solvent materials may be used in combination.
- the current collector 15 is provided with a detection wire 30.
- the detection wire 30 is disposed on the other surface 15b of the current collector 15 and connected (e.g., ultrasonic welding) to the current collector 15.
- one detection wire 30 is provided on the current collector 15 of every electrode. This makes it possible for the energy storage module 1 to use a pair of detection wires 30 adjacent to each other along the first direction D1 to detect the battery state (e.g., voltage) of a cell formed by adjacent electrodes by an external device.
- the detection wire 30 is a voltage detection wire.
- the detection wire 30 has a long foil shape and is made of, for example, a metal. More specifically, the current collector 15 and the detection wire 30 may be made of different metals, in which case the thermal conductivity of the metal that makes up the detection wire 30 may be lower than the thermal conductivity of the metal that makes up the current collector 15. In this embodiment, the detection wire 30 is a stainless steel foil.
- the sealing body 20 is formed in a frame shape on the peripheral portion of the electrode stack 10 so as to surround the electrode stack 10 when viewed from the first direction D1.
- the sealing body 20 can be joined (welded) to each of the one surface 15a and the other surface 15b of the current collector 15 at the peripheral portion 15c of each current collector 15.
- the sealing body 20 forms an internal space S between adjacent current collectors 15 in the first direction D1 and serves to seal each of the internal spaces S.
- An electrolyte e.g., an electrolyte solution
- the sealing body 20 can prevent the electrolyte solution from penetrating to the outside.
- the sealing body 20 can also prevent moisture and other substances from entering the internal space S from the outside of the electrode stack 10.
- the sealing body 20 is formed with an extraction portion 20p for extracting the detection line 30 to the outside.
- the energy storage module 1 includes a current collector 15 provided with active material layers (positive active material layer 16, negative active material layer 17), an electrode stack 10 including a plurality of electrodes (multiple bipolar electrodes 11, positive terminal electrode 12, negative terminal electrode 13) having detection wires 30 provided on the current collector 15, stacked along a first direction D1, and a sealing body 20 provided on the electrode stack 10 so as to surround the electrode stack 10, for sealing the internal space S between the current collectors 15 adjacent in the first direction D1 while drawing out each of the detection wires 30 of the plurality of electrodes to the outside.
- the sealing body 20 is formed in a rectangular frame shape when viewed from the first direction D1, and the drawing portion 20p is provided in a portion corresponding to one of the four sides of the sealing body 20 when viewed from the first direction D1.
- the edge of the separator 14 is joined to the sealing body 20.
- the sealing body 20 contains an insulating material.
- materials for the sealing body 20 include various resin materials such as polypropylene, polyethylene, polystyrene, ABS resin, acid-modified polypropylene, acid-modified polyethylene, and acrylonitrile-styrene resin.
- the sealing body 20 includes a plurality of resin sealants 21 and a plurality of resin spacers 22.
- the sealants 21 are provided on each of the current collectors 15. Therefore, the sealants 21 are stacked on top of each other along the first direction D1.
- the sealants 21 are frame-shaped (here, rectangular frame-shaped) when viewed from the first direction D1, and are provided on the peripheral portion 15c of the current collector 15.
- the sealant 21 is provided so as to extend from one surface 15a of the current collector 15 through the end face to the other surface 15b, and covers the peripheral portion 15c.
- the sealant 21 can be welded to the one surface 15a and the other surface 15b of the current collector 15.
- the sealant 21 is welded to the current collector 15 and the detection wire 30 joined to the current collector 15.
- the spacers 22 are arranged so as to be interposed between the adjacent seal materials 21 in the first direction D1. As a result, the spacers 22 hold the space between the adjacent seal materials 21, i.e., between the adjacent current collectors 15, and together with the seal materials 21 form an internal space S.
- the spacers 22 are frame-shaped (here, rectangular frame-shaped) when viewed from the first direction D1, and are arranged on the peripheral portion 15c of the current collector 15 when viewed from the first direction D1.
- the end of the separator 14 is held by being sandwiched between the seal materials 21 and the spacers 22.
- the separator 14 can be welded to at least one of the seal materials 21 and the spacers 22.
- the sealing body 20 further includes welded ends 23 formed by welding and integrating the ends of the multiple sealing materials 21 and the multiple spacers 22 opposite the internal space S.
- the welded ends 23 When viewed from the first direction D1, the welded ends 23 have a frame shape surrounding the electrode stack 10 and form the outer periphery of the sealing body 20. Therefore, by welding the sealing materials 21 and the spacers 22 to each other, the sealing body 20 has an outer surface 20s (outer surface of the welded ends 23) formed by the end face of the sealing materials 21 opposite the internal space S and the end face of the spacers 22 opposite the internal space S.
- the detection wire 30 extends from the current collector 15 and is pulled out from the outer surface 20s along a second direction D2 that intersects (is perpendicular to) the first direction D1.
- the outer surface 20s has a rectangular cylindrical shape according to the outer shape of the sealing body 20, and has four faces.
- the pull-out portion 20p of the detection wire 30 from the outer surface 20s is concentrated on one of the four faces that make up the outer surface 20s.
- the pull-out positions of the detection lines 30 adjacent to each other in the first direction D1 are provided at different positions in the third direction D3 that intersects (orthogonal to) the first direction D1 and the second direction D2 (see FIG. 3). That is, the pull-out positions of the detection lines 30 are aligned at multiple (here, three) positions in the third direction D3. Therefore, at least two (two or three in the illustrated example) of the multiple detection lines 30 are arranged so as to overlap each other when viewed from the first direction D1.
- the pull-out positions of the detection lines 30 are concentrated on one of the four faces constituting the outer surface 20s as described above, and are further concentrated in a partial area of the one face.
- the pull-out position of the detection line 30 (i.e., the pull-out portion 20p) is formed on one side of the center of the third direction D3 of one face constituting the outer surface 20s.
- a region 20r is formed on the other side of the center of the one surface in the third direction D3, where the lead-out portion 20p of the detection line 30 is not formed.
- the filled resin layer 40 and the resin part 50 shown in FIG. 1 are omitted in FIG. 3.
- the portion of the detection line 30 closer to the electrode stack 10 than the outer surface 20s is embedded in the sealant 21 at the portion where the sealant 21 and the spacer 22 overlap along the first direction D1.
- the detection line 30 terminates inside the sealant 21, and the entire portion of the detection line 30 closer to the electrode stack 10 than the outer surface 20s is embedded and covered in the sealant 21. As a result, the detection line 30 does not come into contact with the spacer 22.
- the material of the sealant 21 may be appropriately selected from the materials of the sealing body 20 described above, but one example is an acid-modified resin. This ensures the bonding strength between the sealant 21 and the current collector 15 and the detection line 30 when the current collector 15 and the detection line 30 are made of metal.
- the material of the spacer 22 may also be appropriately selected from the materials of the sealing body 20 described above, but does not have to be an acid-modified resin.
- the surface of the outer surface of the sealing body 20 on which the pull-out portion 20p is provided includes a protruding portion 21k that protrudes toward the opposite side to the electrode stack 10 along the second direction D2 (the pull-out direction of the detection line 30).
- the protruding portion 21k can be formed, for example, by making the end face of the sealing material 21 protrude beyond the spacer 22 along the second direction D2 before forming the welded end portion 23.
- the pull-out portion 20p of the detection line 30 is concentrated on one of the four surfaces that make up the outer surface 20s.
- protrusion 21k is also formed on only one of the four faces that make up outer surface 20s. Furthermore, protrusion 21k is formed with a width that spans the entirety of pull-out portion 20p in the third direction D3. Here, one protrusion 21k is provided so as to span the entirety of pull-out portion 20p when viewed from the first direction D1.
- the protrusions 21k are spaced apart from each other in the first direction D1. Therefore, in the region between adjacent protrusions 21k (e.g., the region corresponding to the end face of the spacer 22) on the outer surface 20s of the sealing body 20, a recess 22k is formed that is recessed toward the electrode stack 10 along the second direction D2.
- the molten sealing material 21 and the spacer 22 are compatible with each other when the welded end portion 23 is formed, the molten resin flows from the protrusion 21k to the recess 22k, ensuring a large amount of resin between the sealing material 21 and the spacer 22.
- the protrusions 21k and the recess 22k are smoothly connected.
- a conductive member 60 that functions as a terminal for extracting current from the energy storage module 1 is disposed and electrically connected to the other surface 15b of the current collector 15 of the positive terminal electrode 12 and the portion of the one surface 15a of the current collector 15 of the negative terminal electrode 13 that is exposed from the sealing body 20.
- the conductive member 60 can be used to electrically connect multiple energy storage modules 1.
- the conductive member 60 can also be used as a restraining member for applying a restraining load to the electrode stack 10.
- a cooling flow path may be formed in the conductive member 60.
- the electrode stack 10 can be cooled by circulating a cooling medium through the cooling flow path formed in the conductive member 60.
- the energy storage module 1 further includes a filled resin layer 40 and a resin part 50.
- the resin part 50 is arranged to be the drawn-out portion 20p of the sealing body 20, and the main part of the filled resin layer 40 is provided to fill the space between the drawn-out portion 20p and the resin part 50. Therefore, the filled resin layer 40 is in contact with both the sealing body 20 (draw-out portion 20p) and the resin part 50.
- the resin part 50 is separated from the drawn-out portion 20p (it may include a portion in contact with the drawn-out portion 20p).
- the filled resin layer 40 is made of the same resin material as at least a portion of the sealing body 20 (e.g., the sealant 21 or the spacer 22), and is compatible with and integrated with the sealing body 20.
- the filled resin layer 40 includes a main body 41 interposed between the sealing body 20 (pulled-out portion 20p) and the resin part 50, and a pair of extension parts 42 extending from the main body 41 along a direction intersecting the first direction D1 (a surface direction including the second direction D2 and the third direction D3) and positioned on one end surface 20a and the other end surface 20b of the sealing body 20 in the first direction D1.
- the detection wires 30 penetrate the main body 41.
- the main body 41 covers each of the detection wires 30.
- the pair of extension parts 42 each extend to a position overlapping the current collector 15 when viewed from the first direction D1.
- the one end surface 20a of the sealing body 20 includes the outer surface of the seal material 21 provided on the positive terminal electrode 12.
- the other end surface 20b of the sealing body 20 includes the outer surface of the seal material 21 provided on the negative terminal electrode 13.
- the resin part 50 holds each of the detection wires 30. More specifically, the resin part 50 has a plurality of partitions 51 arranged along the first direction D1, and a storage space 52 is formed between adjacent partitions 51. The tips of the detection wires 30 are stored inside the storage space 52. Therefore, when viewed from the third direction D3, the partitions 51 are interposed between the tips of adjacent detection wires 30.
- the storage space 52 opens to the side opposite the surface 50a of the resin part 50 opposite the sealing body 20.
- the resin part 50 has a plurality of communication holes (holes) 53 formed through the surface of the resin part 50 facing the sealing body 20 (opposing surface 50b facing the sealing body 20) that communicates with each of the storage spaces 52.
- Each of the detection lines 30 drawn out from the drawn-out portion 20p of the sealing body 20 is inserted into the communication holes 53 and reaches the inside of each of the storage spaces 52.
- the resin part 50 includes a plurality of communication holes 53 formed in the opposing surface 50b facing the drawn-out portion 20p of the resin part 50, and the detection lines 30 are inserted into the communication holes 53.
- the resin part 50 has a plurality of partition walls 51 arranged in the first direction D1 and erected on the surface 50a opposite the opposing surface 50b facing the drawn-out portion 20p of the resin part 50.
- the opening 53a on the drawn-out portion 20p side of the communication hole 53 is formed in a tapered shape that expands as it approaches the drawn-out portion 20p side.
- the detection wire 30 is inserted into the communication hole 53, the tip of the detection wire 30 is guided into the communication hole 53 by the tapered surface of the opening 53a.
- a single resin part 50 holds a plurality of detection wires 30 together.
- the partition 51 is formed to be longer than the tip of the detection wire 30 housed in the housing space 52, and the detection wire 30 terminates inside the housing space 52.
- the detection wire 30 can be electrically connected by connecting wiring or the like from outside into the housing space 52.
- a recess (locking portion) 54 is formed in the opposing surface 50b facing the pull-out portion 20p.
- the recess 54 has an opening 54a in the opposing surface 50b, and includes a widened portion 54b that is wider on the inside (surface 50a side) than the opening 54a. That is, the width of the widened portion 54b in the direction intersecting the second direction D2 (first direction D1 in the example of FIG. 2) of the recess 54 is larger than the width of the opening 54a in the direction intersecting the second direction D2.
- the resin part 50 has a locking surface 54s that is a surface intersecting the second direction D2 and faces the opposite side to the sealing body 20.
- the locking surface 54s is a surface facing opposite the opposing surface 50b of the resin part 50 that faces the sealing body 20.
- the locking surface 54s is an inner surface of the recess 54, and is a step surface between the opening 54a and the widened portion 54b of the recess 54.
- the filled resin layer 40 is also filled in the recess 54. More specifically, the filled resin layer 40 is filled in the recess 54 so as to be formed at least from the facing surface 50b to the locking surface 54s. As a result, the filled resin layer 40 formed in the recess 54 is locked to the locking surface 54s when the resin part 50 tries to move away from the sealing body 20, and functions as a retainer.
- the resin part 50 and the filled resin layer 40 can be firmly fixed to each other by the anchor effect of the part of the filled resin layer 40 filled in the recess 54. Therefore, when fixing the resin part 50 and the filled resin layer 40, the material of the resin part 50 is not limited.
- the recess 54 has an opening on the facing surface 50b and is a locking part that assists in bonding the filled resin layer 40 and the resin part 50.
- one recess 54 is shown, but multiple recesses 54 may be formed in the resin part 50. In this case, the multiple recesses 54 may be arranged symmetrically with respect to the center line of the first direction D1 of the resin part 50.
- FIGS 4 and 5 are schematic cross-sectional views showing a step of the storage module manufacturing method according to this embodiment.
- Figures 4 and 5 show only a part (the center in the stacking direction) of each laminate produced in each step.
- the electrodes (bipolar electrode 11, positive terminal electrode 12, and negative terminal electrode 13) on which the sealing material 21 is provided are stacked with the spacer 22 interposed therebetween (step S101, first step).
- the sealing material 21 corresponding to the surface of the outer surface 20s that includes the lead-out portion 20p of the detection line 30 is provided so as to protrude relative to the spacer 22.
- the sealing material 21 may be provided so as to protrude from the spacer 22 by previously cutting off a part of the outer peripheral portion of the spacer 22 that overlaps with the sealing material 21 to be protruded.
- step S101 the laminate 100 is prepared, which includes an electrode laminate 10 in which a plurality of electrodes, each having a collector 15 provided with an active material layer and a detection line 30 provided on the collector 15, are stacked along the first direction D1, and a sealing body 20 that is provided on the electrode laminate 10 so as to surround the electrode laminate 10 and that seals the internal space S between the collectors 15 adjacent in the first direction D1 while drawing out each of the detection lines 30 of the plurality of electrodes to the outside.
- the laminate 100 is prepared, which includes an electrode laminate 10 in which a plurality of electrodes, each having a collector 15 provided with an active material layer and a detection line 30 provided on the collector 15, are stacked along the first direction D1, and a sealing body 20 that is provided on the electrode laminate 10 so as to surround the electrode laminate 10 and that seals the internal space S between the collectors 15 adjacent in the first direction D1 while drawing out each of the detection lines 30 of the plurality of electrodes to the outside.
- the sealant 21 protruding from the spacer 22 forms the welded end 23, thereby forming a protrusion 21k and a recess 22k.
- the amount of melting is smaller than in other portions of the sealing material 21 because heat is transferred to the detection wire 30. Therefore, as shown in FIG. 4B, the amount of melting in the second direction D2 in the portion of the sealing material 21 where the detection wire 30 is embedded may be smaller.
- step S102 a resin part 50 having communication holes 53 through which each of the multiple detection wires 30 is inserted is placed facing the pull-out portion 20p of the detection wires 30 in the sealing body 20, so that a gap is created between the pull-out portion 20p and the resin part 50 (step S102, second step).
- step S102 each of the detection wires 30 is inserted into each of the communication holes 53 of the resin part 50, so that each of the detection wires 30 is held by the resin part 50. That is, in step S102, one resin part 50 is placed on the laminate 100 so that the multiple detection wires 30 are inserted collectively.
- step S102 a resin part 50 is placed on the laminate 100 so as to surround and hold each of the multiple detection wires 30 individually, with partitions 51 interposed between each of the tips of the multiple detection wires 30.
- a mold (die) MD is used to fill the space between the drawn-out portion 20p and the resin part 50 with resin, thereby forming a filled resin layer 40 integrated with the sealing body 20, and obtaining an energy storage module 1 including the laminate 100, the resin part 50, and the filled resin layer 40 (step S103, third step). More specifically, in this step S104, first, a mold MD is placed on the laminate 100, as shown in Figures 5(a) and 6.
- the mold MD includes a main body portion MD1 that faces the surface 50a of the resin part 50 and contacts the tip surface of the partition wall 51, a pair of extension portions MD2 that extend from both ends of the main body portion MD1 in the first direction D1 in a direction intersecting the first direction D1 (a planar direction including the second direction D2 and the third direction D3), and a pair of gripping portions MD3 provided at the end of each extension portion MD2 opposite the main body portion MD1.
- the gripping portions MD3 grip the laminate 100 along the first direction D1.
- the gripping portions MD3 grip the laminate 100 in the region where the current collector 15, the seal material 21, and the spacer 22 overlap.
- a gap G41 for the main body 41 of the filled resin layer 40 is maintained between the resin part 50 and the sealing body 20, and a gap G42 for the extension part 42 is formed between the mold MD (extension part MD2 and grip part MD3) and the sealing body 20. That is, in step S103, the sealing body 20 and the resin part 50 are held by the mold MD to form a space (gap G41 and gap G42) surrounded by the sealing body 20, the resin part 50, and the mold MD.
- the mold MD includes sidewall parts (not shown) that are provided at both ends of the mold MD in the third direction D3 and close the space. Thereafter, as shown in FIG.
- resin is introduced into the mold MD to fill the gaps G41 and G42 (i.e., the space surrounded by the sealing body 20, the resin part 50, and the mold MD), thereby forming the filled resin layer 40.
- the resin filled in the gap G41 and solidified forms the main body 41 of the filled resin layer 40
- the resin filled in the gap G42 and solidified forms the extension portion 42 of the filled resin layer 40.
- a part of the resin filled in the gap G41 also fills the gap between the communication hole 53 of the resin part 50 and the detection line 30 and solidifies.
- step S103 the filled resin layer 40 is filled so that the filled resin layer 40 penetrates from the opposing surface 50b of the resin part 50 through the opening (opening 54a) of the recess 54, which is the locking portion, to the inside of the recess 54 and fills the recess 54. More specifically, in step S103, the filled resin is filled so that the filled resin layer 40 is formed at least from the opposing surface 50b of the resin part 50 facing the sealing body 20 to the locking surface 54s (i.e., so as to penetrate into the widening portion 54b of the recess 54) (in this embodiment, the filled resin layer 40 is formed over the entire recess 54).
- step S103 resin filling in step S103 may be injection molding using the metal mold MD, or other filling methods such as potting.
- resin is filled between the draw-out portion 20p and the resin part 50 while the sealing body 20 and the resin part 50 are held by the metal mold MD, i.e., without directly holding the detection line 30 by the metal mold MD.
- the laminate 100 is prepared.
- the laminate 100 has an electrode laminate 10 including a plurality of electrodes and detection wires 30, and a sealing body 20 that is provided so as to surround the electrode laminate 10 while drawing out the detection wires 30 to the outside.
- a resin part 50 having a communication hole 53 through which the detection wires 30 are inserted is placed facing the drawing portion 20p of the detection wires 30 in the sealing body 20 so as to create a gap between the drawing portion 20p.
- the mold MD is used to fill the space between the drawn-out portion 20p and the resin part 50 (i.e., the space surrounded by the sealing body 20, the resin part 50, and the mold MD) with resin, thereby forming a filled resin layer 40 that is integrated with the sealing body 20.
- the mold MD is used to fill the space between the drawn-out portion 20p and the resin part 50 (i.e., the space surrounded by the sealing body 20, the resin part 50, and the mold MD) with resin, thereby forming a filled resin layer 40 that is integrated with the sealing body 20.
- the thickness of the resin portion in that portion can be increased.
- the permeation of moisture and the like is suppressed and pressure resistance strength is improved.
- the detection line 30 is held so as to be surrounded by the resin part 50, so deformation of the detection line 30 is suppressed.
- the detection line 30 is held directly by the mold MD without using the resin part 50 when filling the resin, it is necessary to form a gap in the mold MD taking into account the position error of the detection line 30 in the stacking direction (first direction D1), and this may result in burrs around the detection line 30, which may adversely affect the electrical connection with the outside.
- the resin part 50 includes a plurality of communication holes 53 formed in an opposing surface 50b of the resin part 50 that faces the pull-out portion 20p, and in step S102, the resin part 50 is placed on the laminate 100 so that each of the plurality of detection wires 30 is inserted collectively into each of the plurality of communication holes 53. In this way, since the plurality of detection wires 30 are inserted collectively into one resin part 50, the number of parts is reduced.
- the openings of the communication holes 53 in the resin part 50 on the side of the pull-out portion 20p are formed in a tapered shape that widens toward the pull-out portion 20p. Therefore, when the detection wire 30 is inserted into the communication hole 53 of the resin part 50, the tapered opening of the communication hole 53 can guide the tip of the detection wire 30.
- the resin part 50 has a plurality of partition walls 51 arranged in the first direction D1 and erected on the surface 50a of the resin part 50 opposite the opposing surface 50b that faces the pull-out portion 20p. Then, in step S102, the resin part 50 is placed on the laminate 100 so that the partition walls 51 are interposed between each of the tips of the plurality of detection wires 30 inserted into the communication holes 53. Therefore, by interposing the partition walls 51 of the resin part 50 between adjacent detection wires 30, short circuits between the detection wires 30 are suppressed.
- the sealing body 20 As a result, it is possible to concentrate the lead-out locations of the multiple detection lines 30 in a narrow area of the sealing body 20. In other words, the area of the outer surface 20s of the sealing body 20 where the lead-out portions 20p are provided can be narrowed. As a result, it is possible to attach, for example, a laminate film including a metal layer to a wider area of the outer surface 20s (for example, the area 20r shown in FIG. 3).
- the resin part 50 has an opening on the facing surface 50b facing the sealing body 20, and a locking portion is formed to assist in bonding between the filled resin layer 40 and the resin part 50, and in step S103, the resin is filled so that the filled resin layer 40 is formed from the facing surface 50b of the resin part 50 through the opening and into the inside of the locking portion. This provides a strong fixation between the filled resin layer 40 and the resin part 50.
- a recess 54 is formed that opens on the surface of the resin part 50 that faces the pull-out portion 20p (opposing surface 50b that faces the sealing body 20) (i.e., the locking portion is the recess 54).
- the recess 54 is formed with a widened portion 54b that is wider than the opening of the recess 54.
- the locking surface 54s is formed in the widened portion 54b.
- step S103 the same resin as that for at least a portion of the sealing body 20 is filled. Therefore, the sealing body 20 and the filled resin layer 40 can be firmly integrated due to compatibility between the sealing body 20 and the resin for the filled resin layer 40, etc.
- the energy storage module 1 can be manufactured by the energy storage module manufacturing method described above. Therefore, damage to the detection line 30 is suppressed.
- the material of the resin part 50 can be made of a material (e.g., acrylic) different from that of the sealing body 20 and the filled resin layer 40.
- the material of the resin part 50 can be made of the same material as that of the filled resin layer 40 to ensure compatibility between the resin part 50 and the filled resin layer 40.
- the protrusion 21k and the recess 22k are formed on the surface of the outer surface of the sealing body 20 on which the pull-out portion 20p is provided.
- the outer surface of the sealing body, including the surface on which the pull-out portion 20p is formed, may be flat without the protrusion 21k and the recess 22k being formed.
- the thermal conductivity of the detection wire 30 may be equal to or greater than the thermal conductivity of the current collector 15, and the current collector 15 and the detection wire 30 may be made of the same material.
- the detection wire 30 is a voltage detection wire.
- the detection wire 30 may be a temperature detection wire connected to a temperature sensor provided in the electrode stack 10.
- the detection wire 30 is inserted into one resin part 50, but the detection wires 30 may be inserted into multiple resin parts 50.
- the resin part 50 is not limited to a case where multiple communication holes 53 are formed, but a single communication hole 53 may be formed in the resin part 50, and multiple detection wires 30 may be inserted into the single communication hole 53 at once. Furthermore, in the resin part 50, the opening of the communication hole 53 on the side of the pull-out portion 20p does not have to be tapered. Furthermore, the resin part 50 does not have to have a partition wall 51. Even in this case, insulation between the detection wires 30 can be ensured by fixing each of the multiple detection wires 30 by the filled resin layer 40.
- the resin part 50 does not need to have a recess 54, and even if a recess 54 is formed, the recess 54 does not need to have a widened portion 54b. Even in these cases, the resin for the filled resin layer 40 can be welded to the resin part 50 or the sealing body 20 to fix them together.
- FIG. 7 is a perspective view showing a resin part according to a modified example
- FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 7.
- the resin part 50 can have a main body 58 including a plurality of storage spaces 52 for accommodating the tip ends of the detection wires 30, and a pair of flanges 59 protruding from the end of the main body 58 on the sealing body 20 side on both sides in a direction intersecting the second direction D2 (here, the third direction D3).
- Each of the pair of flanges 59 has a plurality of (here, three) through holes 64 formed therein and arranged along the first direction D1.
- the through hole 64 extends along the second direction D2 and opens to the opposing surface 50b of the resin part 50 and to the opposite surface 50r of the resin part 50 opposite the opposing surface 50b. That is, the through hole 64 penetrates from the opposing surface 50b to the opposite surface 50r.
- the through hole 64 has a widened portion 64b that is wider than the opening of the through hole 64 on the opposing surface 50b.
- the resin part 50 has an engagement surface 64s that faces the opposite side to the sealing body 20 and is a step surface between the opening 64a on the opposing surface 50b side of the through hole 64 and the widened portion 64b on the inner surface of the through hole 64.
- the engagement surface 64s is a surface that intersects with the second direction D2 and faces opposite the opposing surface 50b.
- the filled resin layer 40 is also filled into these through holes 64. More specifically, the filled resin layer 40 is filled into the through holes 64 so as to be formed at least from the opposing surface 50b to the locking surface 64s (in this example, the entire through hole 64 is filled). That is, in step S103, the resin is filled so that the filled resin layer 40 is formed at least from the opposing surface 50b that faces the sealing body 20 of the resin part 50 to the locking surface 64s (i.e., so as to penetrate into the widened portion 64b of the through hole 64) (in this example, the filled resin layer 40 is formed in the entire through hole 64).
- the filled resin layer 40 formed in the through hole 64 is engaged with the engagement surface 64s when the resin part 50 attempts to separate from the sealing body 20, and functions as a retainer.
- the resin part 50 and the filled resin layer 40 can be firmly fixed to each other due to the anchor effect of the portion of the filled resin layer 40 that is filled in the through hole 64.
- the through hole 64 has an opening on the opposing surface 50b, and is an engagement portion that assists in bonding the filled resin layer 40 and the resin part 50.
- the through holes 64 may be modified to be cutouts 74 that open to the outer edge of the flange portion 59 in the second direction D2. That is, in the example shown in FIG. 9, the flange portion 59 is formed with a plurality of cutouts 74 (three in this example) arranged along the first direction D1.
- FIG. 9 is a side view showing a resin part according to another modified example
- FIG. 10 is a schematic cross-sectional view taken along line X-X in FIG. 9.
- the cutout portion 74 extends along the second direction D2 and opens to the opposing surface 50b of the resin part 50 and to the opposite surface 50r of the resin part 50 opposite the opposing surface 50b. Furthermore, since the cutout portion 74 is formed on the outer edge of the flange portion 59 (i.e., the resin part 50) in the third direction D3, it also opens to the outer surface of the flange portion 59 (i.e., the resin part 50) in the third direction D3.
- the cutout portion 74 has a widened portion 74b that is wider than the opening of the cutout portion 74 on the opposing surface 50b.
- the resin part 50 has an engagement surface 74s that faces the side opposite the sealing body 20 and is a step surface between the opening 74a on the opposing surface 50b side of the cutout portion 74 and the widened portion 74b on the inner surface of the cutout portion 74.
- the engagement surface 74s is a surface that intersects with the second direction D2 and faces opposite the opposing surface 50b.
- the filled resin layer 40 is also filled into these cutouts 74. More specifically, the filled resin layer 40 is filled into the cutouts 74 so as to be formed at least from the opposing surface 50b to the locking surface 74s (in this example, the entire cutout 74 is filled). That is, in step S103, the resin is filled so that the filled resin layer 40 is formed at least from the opposing surface 50b that faces the sealing body 20 of the resin part 50 to the locking surface 74s (i.e., so as to penetrate into the widened portion 74b of the cutout 74) (in this example, the filled resin layer 40 is formed in the entire cutout 74).
- the filled resin layer 40 formed in the cutout 74 is engaged with the engagement surface 74s when the resin part 50 attempts to separate from the sealing body 20, and functions as a retainer.
- the resin part 50 and the filled resin layer 40 can be firmly fixed to each other due to the anchor effect of the portion of the filled resin layer 40 that is filled in the cutout 74.
- the cutout 74 has an opening on the opposing surface 50b, and is an engagement portion that assists in bonding the filled resin layer 40 and the resin part 50.
- 1...energy storage module 10...electrode laminate, 11...bipolar electrode (electrode), 12...positive terminal electrode (electrode), 13...negative terminal electrode (electrode), 20...sealing body, 20p...drawing portion, 30...detection line, 40...filled resin layer, 50...resin part, 51...partition, 53...communication hole (portion), 54...recess (locking portion), 64...through hole (locking portion), 74...notch (locking portion), S...internal space, MD...mold (die).
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Abstract
積層体を用意する第1工程と、検出線が挿通される孔部を有する樹脂部品を、封止体における検出線の引出部分に対向しつつ当該引出部分との間に隙間が生じるように前記積層体に設置すると共に、前記検出線の前記引出部分から引き出された部分を当該樹脂部品の前記孔部に挿通する第2工程と、型を用いて前記引出部分と前記樹脂部品との間に樹脂を充填することにより、前記封止体と一体化された充填樹脂層を形成し、前記積層体、前記樹脂部品、及び前記充填樹脂層を含む蓄電モジュールを得る第3工程と、を備える蓄電モジュール製造方法。
Description
本開示は、蓄電モジュール製造方法、及び、蓄電モジュールに関する。
特許文献1には、蓄電装置が記載されている。この蓄電装置は、積層された複数の蓄電セルにより構成されるセルスタックを含んでいる。蓄電セルは、正極と負極とセパレータとスペーサと検出線とを備えている。正極は、正極集電体と正極活物質層とを有し、負極は、負極集電体と負極活物質層とを有している。セパレータは、対向配置された正極活物質層と負極活物質層との間に挟まれている。スペーサは、正極集電体の外周縁部と負極集電体の外周縁部との間に配置されており、正極活物質層及び負極活物質層を囲む枠状をなす樹脂部として構成されいる。この蓄電装置では、正極集電体と負極集電体とにそれぞれ溶着されるスペーサによって、蓄電セルのシール性が保たれている。検出線は、スペーサに埋設されている部分と、蓄電セルの外部に位置する部分とを有している。検出線は、スペーサに埋設されている部分において、正極集電体に溶着されている。
ところで、上記のような蓄電装置にあっては、蓄電セルの内部の空間のシール性を向上させるために、封止体であるスペーサの外部にさらに樹脂層を形成することが考えられる。このとき、封止体における検出線の引出部分を含む封止体の外側面に対して、例えば射出成形やポッティング等の金型内に樹脂を導入する手法により、当該樹脂層を追加で形成することで、全体としての樹脂部の肉厚を増大させることが考えられる。この場合、検出線の先端が当該樹脂層の外部に引き出された状態とするために、樹脂を充填している間にわたって検出線の先端を保持する必要がある。しかし、例えば金型で検出線を直接保持する場合には、検出線が損傷してしまうおそれがある。
本開示は、検出線の損傷を抑制可能な蓄電モジュール製造方法、及び蓄電モジュールを提供することを目的とする。
本開示に係る蓄電モジュール製造方法は、活物質層が設けられた集電体と集電体に設けられた検出線とを有する複数の電極が第1方向に沿って積層されて構成された電極積層体と、電極積層体を取り囲むように電極積層体に設けられ、複数の電極が有する検出線のそれぞれを外部に引き出しつつ、第1方向に隣り合う集電体の間の内部空間を封止するための封止体と、を有する積層体を用意する第1工程と、第1工程の後に、検出線が挿通される孔部を有する樹脂部品を、封止体における検出線の引出部分に対向しつつ当該引出部分との間に隙間が生じるように積層体に設置すると共に、検出線の引出部分から引き出された部分を当該樹脂部品の孔部に挿通する第2工程と、第2工程の後に、型を用いて引出部分と樹脂部品との間に樹脂を充填することにより、封止体と一体化された充填樹脂層を形成し、積層体、樹脂部品、及び充填樹脂層を含む蓄電モジュールを得る第3工程と、を備え、第3工程では、封止体と樹脂部品とを型で保持することで封止体と樹脂部品と型とで囲われた空間を形成し、当該空間に樹脂を充填することで充填樹脂層を形成する。
この製造方法では、まず、積層体が用意される。積層体は、複数の電極と検出線とを含む電極積層体と、検出線を外部に引き出しつつ電極積層体を取り囲むように設けられた封止体とを有する。続いて、検出線が挿通される樹脂部品を、封止体における検出線の引出部分に対向しつつ当該引出部分との間に隙間が生じるように設置する。したがって、続く工程では、封止体と樹脂部品とを型で保持しつつ、当該型を用いて前記引出部分と前記樹脂部品との間(すなわち、封止体と樹脂部品と型とで囲われた空間)に樹脂を充填することにより、封止体と一体化された充填樹脂層を形成することができる。これにより、封止体における検出線の引出部分に充填樹脂層を形成するに際して、型で検出線を直接的に保持する必要が無く、型と検出線との接触による検出線の損傷が抑制される。また、封止体における検出線の引出部分に追加で充填樹脂層が形成されることにより、当該部分における樹脂部の肉厚を増大させることができる。
本開示に係る蓄電モジュール製造方法では、樹脂部品は、当該樹脂部品における引出部分に対向する面に形成された複数の孔部を含み、第2工程では、複数の孔部のそれぞれに複数の検出線のそれぞれを一括して挿通するように樹脂部品を積層体に設置してもよい。この場合、1つの樹脂部品に複数の検出線が一括して挿通されるため、部品点数が削減される。
本開示に係る蓄電モジュール製造方法では、樹脂部品の孔部のそれぞれにおける引出部分側の開口部は、引出部分側に向かうにつれて拡大するテーパ状に形成されていてもよい。この場合、検出線を樹脂部品の孔部に挿通する際に、当該孔部のテーパ状の開口部により検出線の先端をガイドすることが可能となる。
本開示に係る蓄電モジュール製造方法では、樹脂部品は、当該樹脂部品における引出部分に対向する面の反対側の面に立設され、第1方向に配列された複数の隔壁を有しており、第2工程では、孔部のそれぞれに挿通された検出線の先端部のそれぞれの間に隔壁が介在するように、樹脂部品を前記積層体に設置してもよい。この場合、隣り合う検出線の間に樹脂部品の隔壁が介在されることにより、検出線同士の短絡が抑制される。この結果、複数の検出線の引き出し箇所を、封止体における狭い範囲に集約して設けることが可能となる。
本開示に係る蓄電モジュール製造方法では、樹脂部品には、封止体に対向する対向面に開口を有し、充填樹脂層と当該樹脂部品との結合を補助する係止部が形成されており、第3工程では、樹脂部品の対向面から開口を介して係止部の内部にわたって充填樹脂層が形成されるように樹脂の充填を行ってもよい。この場合、充填樹脂層と樹脂部品との固定が強固となる。
本開示に係る蓄電モジュール製造方法では、係止部は、対向面に開口し、対向面から当該樹脂部品における対向面と反対側の反対面にかけて貫通する貫通孔であり、貫通孔には、対向面における当該貫通孔の開口よりも拡幅した拡幅部が形成されており、第3工程では、充填樹脂層が貫通孔の拡幅部に入り込むように樹脂の充填を行ってもよい。この場合、充填樹脂層と樹脂部品との固定が強固となる。
本開示に係る蓄電モジュール製造方法では、係止部は、対向面に開口する切欠き部であり、切欠き部には、対向面における当該切欠き部の開口よりも拡幅した拡幅部が形成されており、第3工程では、充填樹脂層が切欠き部の拡幅部に入り込むように樹脂の充填を行ってもよい。この場合、充填樹脂層と樹脂部品との固定が強固となる。
本開示に係る蓄電モジュール製造方法では、係止部は、対向面に開口する凹部であり、凹部には、対向面における当該凹部の開口よりも拡幅した拡幅部が形成されており、第3工程では、充填樹脂層が凹部の拡幅部に入り込むように樹脂の充填を行ってもよい。この場合、充填樹脂層と樹脂部品との固定が強固となる。
本開示に係る蓄電モジュール製造方法では、第3工程では、封止体の少なくとも一部と同一の樹脂の充填を行ってもよい。この場合、封止体と充填樹脂層のための樹脂との相溶等により、封止体と充填樹脂層とが強固に一体化され得る。
本開示に係る蓄電モジュールは、活物質層が設けられた集電体と集電体に設けられた検出線とを有する複数の電極が第1方向に沿って積層されて構成された電極積層体と、電極積層体を取り囲むように電極積層体に設けられ、複数の電極が有する検出線のそれぞれを外部に引き出しつつ電極積層体の内部空間を封止するための封止体とを有する積層体と、封止体における検出線の引出部分に対向するように配置され、検出線が挿通された樹脂部品と、引出部分と樹脂部品との間を充填するように形成された充填樹脂層と、を備え、引出部分と樹脂部品とは、充填樹脂層によって互いに固定されている。この蓄電モジュールは、上記の製造方法により製造され得る。よって、検出線の損傷が抑制される。
本開示によれば、検出線の損傷を抑制可能な蓄電モジュール製造方法、及び蓄電モジュールを提供することができる。
以下、一実施形態に係る蓄電モジュールについて、図面を参照して説明する。各図の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、各図には、第1方向D1を規定する第1軸、第2方向D2を規定する第2軸、及び、第3方向D3を規定する第3軸からなる直交座標系が示される場合がある。
図1は、本実施形態に係る蓄電モジュールの概略断面図である。図2は、図1の一部拡大断面図である。図3は、図1に示された蓄電モジュールの模式的な側面図である。図1~3に示される蓄電モジュール1は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリに用いられる蓄電モジュールである。蓄電モジュール1は、例えばニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電モジュール1は、電気二重層キャパシタであってもよいし、全固体電池であってもよい。ここでは、蓄電モジュール1がリチウムイオン二次電池である場合を例示する。
蓄電モジュール1は、電極積層体10と封止体20とを備えている。電極積層体10は、第1方向D1に沿って積層された複数の電極を含む。複数の電極は、複数のバイポーラ電極11と、正極終端電極12と、負極終端電極13と、を含む。互いに隣り合う電極の間には、セパレータ14が介在されている。
バイポーラ電極11は、集電体15と、正極活物質層16と、負極活物質層17と、を有している。集電体15は、例えば矩形シート状を呈している。正極活物質層16は、集電体15の一方面15aに設けられている。負極活物質層17は、集電体15の他方面15bに設けられている。複数のバイポーラ電極11は、一のバイポーラ電極11の正極活物質層16と別のバイポーラ電極11の負極活物質層17とが対向するように積層されている。ここでは、集電体15の一方面15aは、第1方向D1の一方を向く面であり、集電体15の他方面15bは、第1方向D1の他方を向く面である。
正極活物質層16及び負極活物質層17は、第1方向D1からみて矩形状である。負極活物質層17は、第1方向D1から見て正極活物質層16よりも一回り大きい。つまり、第1方向D1から見た平面視において、正極活物質層16の形成領域の全体が負極活物質層17の形成領域内に位置している。
正極終端電極12は、集電体15と、集電体15の一方面15aに設けられた正極活物質層16と、を有している。正極終端電極12は、集電体15の他方面15bにおいて正極活物質層16及び負極活物質層17を有していない。つまり、正極終端電極12の集電体15の他方面15bには、活物質層が設けられていない。正極終端電極12は、電極積層体10の第1方向D1の一端部においてバイポーラ電極11に積層されている。正極終端電極12は、その正極活物質層16がバイポーラ電極11の負極活物質層17に対向するようにバイポーラ電極11に積層されている。
負極終端電極13は、集電体15と、集電体15の他方面15bに設けられた負極活物質層17と、を有している。負極終端電極13は、集電体15の一方面15aにおいて正極活物質層16及び負極活物質層17を有していない。つまり、負極終端電極13の集電体15の一方面15aには、活物質層が設けられていない。負極終端電極13は、電極積層体10の第1方向D1の正極終端電極12と反対側の端部においてバイポーラ電極11に積層されている。負極終端電極13は、その負極活物質層17がバイポーラ電極11の正極活物質層16に対向するようにバイポーラ電極11に積層されている。
セパレータ14は、隣り合うバイポーラ電極11の間、正極終端電極12とバイポーラ電極11の間、及び、負極終端電極13とバイポーラ電極11との間に配置されている。セパレータ14は、正極活物質層16と負極活物質層17との間に介在している。セパレータ14は、リチウムイオン等の電荷担体を通過させる部材であり、正極活物質層16と負極活物質層17とを隔離することで隣り合う電極の接触による短絡を防止する。
集電体15は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、正極活物質層16及び負極活物質層17に電流を流し続けるための化学的に不活性な電気伝導体である。集電体15の材料は、例えば、金属材料、導電性樹脂材料又は導電性無機材料等である。導電性樹脂材料としては、例えば、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料に必要に応じて導電性フィラーが添加された樹脂等が挙げられる。集電体15は、複数の層を備えていてもよい。この場合、集電体15の各層は、上記の金属材料及び/又は導電性樹脂材料を含んでいてもよい。
集電体15の表面には、被覆層が形成されていてもよい。当該被覆層は、例えばメッキ処理又はスプレーコート等の公知の方法によって形成されていてもよい。集電体15は、例えば、板状、箔状(例えば金属箔)、フィルム状又はメッシュ状等を呈していてもよい。金属箔としては、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、チタン箔又はステンレス鋼箔等が挙げられる。集電体15は、上記の金属の合金箔又は複数の金属箔を一体化させた箔であってもよい。集電体15が箔状を呈している場合、集電体15の厚さは、例えば、1μm~200μmであってもよい。本実施形態では、集電体15は、アルミニウム箔と銅箔とを一体化させた箔、もしくはアルミニウム箔である。
正極活物質層16は、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出し得る正極活物質を含んでいる。正極活物質としては、例えば、層状岩塩構造を有するリチウム複合金属酸化物、スピネル構造を有する金属酸化物、ポリアニオン系化合物等が挙げられる。正極活物質は、リチウムイオン二次電池に使用可能なものであればよい。正極活物質層16は、複数の正極活物質を含んでいてもよい。本実施形態では、正極活物質層16は、複合酸化物としてのオリビン型リン酸鉄リチウム(LiFePO4)を含んでいる。
負極活物質層17は、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出し得る負極活物質を含んでいる。負極活物質は、単体、合金又は化合物のいずれであってもよい。負極活物質としては、例えば、Li、炭素、金属化合物等が挙げられる。負極活物質は、リチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物等であってもよい。炭素としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、ハードカーボン(難黒鉛化性炭素)又はソフトカーボン(易黒鉛化性炭素)等が挙げられる。人造黒鉛としては、例えば、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ等が挙げられる。リチウムと合金化可能な元素としては、シリコン(ケイ素)又はスズ等が挙げられる。本実施形態では、負極活物質層17は、炭素系材料としての黒鉛を含んでいる。
正極活物質層16及び負極活物質層17のそれぞれ(以下、単に「活物質層」という場合がある)は、必要に応じて電気伝導性を高めるための導電助剤、結着剤、電解質(ポリマーマトリクス、イオン伝導性ポリマー、電解液等)、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩(リチウム塩)等をさらに含み得る。導電助剤は、各電極(バイポーラ電極11、正極終端電極12、負極終端電極13)の導電性を高めるために添加される。導電助剤は、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック又はグラファイト等である。
結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、アクリル酸又はメタクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、デンプン-アクリル酸グラフト重合体等が挙げられる。これらの結着剤は、単独で又は複数で用いられ得る。結着剤の溶媒には、例えば、水、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)等が用いられる。
セパレータ14は、例えば、電解質を吸収保持するポリマーを含む多孔性シート又は不織布であってもよい。セパレータ14の材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリエステル等が挙げられる。セパレータ14は、単層構造又は多層構造を有していてもよい。多層構造は、例えば、接着層又は耐熱層としてのセラミック層等を有していてもよい。セパレータ14には、電解質が含浸されていてもよい。セパレータ14に含浸される電解質は、非水溶媒と非水溶媒に溶解された電解質塩とを含む液体電解質(電解液)である。
電解液の電解質塩としては、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2等の公知のリチウム塩が用いられていてもよい。また、非水溶媒としては、環状カーボネート類、環状エステル類、鎖状カーボネート類、鎖状エステル類、エーテル類等の公知の溶媒が用いられていてもよい。なお、二種以上のこれらの公知の溶媒材料が組合せて用いられていてもよい。
ここで、集電体15には、検出線30が設けられている。検出線30は、ここでは、集電体15の他方面15b上に配置されて、集電体15に接続(例えば超音波溶着)されている。一例として、検出線30は、全ての電極の集電体15に1つずつ設けられている。これにより、蓄電モジュール1では、第1方向D1に沿って隣り合う一対の検出線30を用いて、互いに隣り合う電極により構成されるセルの電池状態(例えば電圧)を外部機器によって検出することが可能となる。検出線30は、一例として電圧検出線である。
検出線30は、長尺の箔状を呈し、例えば金属からなる。より具体的には、集電体15及び検出線30は、互いに異なる金属により構成されてもよく、その場合、検出線30を構成する金属の熱伝導率は、集電体15を構成する金属の熱伝導率よりも低くてもよい。本実施形態では、検出線30はステンレス箔である。
封止体20は、第1方向D1からみて電極積層体10を取り囲むように、電極積層体10の周縁部に枠状に形成されている。封止体20は、集電体15それぞれの周縁部15cにおいて、集電体15の一方面15a及び他方面15bのそれぞれに接合(溶着)され得る。封止体20は、第1方向D1に隣り合う集電体15の間に内部空間Sを形成すると共に、当該内部空間Sのそれぞれを封止するためのものである。それぞれの内部空間Sには、電解質(例えば電解液)が収容されている。封止体20は電解液の外部への透過を防止し得る。
また、封止体20は、電極積層体10の外部から内部空間Sへの水分等の侵入を抑制し得る。封止体20には、検出線30を外部に引き出すための引出部分20pが形成されている。
すなわち、蓄電モジュール1では、活物質層(正極活物質層16、負極活物質層17)が設けられた集電体15と、集電体15に設けられた検出線30とを有する複数の電極(複数のバイポーラ電極11、正極終端電極12、負極終端電極13)が第1方向D1に沿って積層されて構成された電極積層体10と、電極積層体10を取り囲むように電極積層体10に設けられ、上記複数の電極が有する検出線30のそれぞれを外部に引き出しつつ、第1方向D1に隣り合う集電体15の間の内部空間Sを封止するための封止体20と、を有する積層体100が構成されている。封止体20は、第1方向D1からみて矩形枠状に形成されており、引出部分20pは、第1方向D1からみたときの封止体20の4辺のうちの1辺に相当する部分に設けられている。
セパレータ14の縁部は、封止体20に接合されている。封止体20は、絶縁材料を含んでいる。封止体20の材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ABS樹脂、酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリエチレン、アクリロニトリルスチレン樹脂等の種々の樹脂材料が挙げられる。
封止体20は、樹脂製の複数のシール材21と樹脂製の複数のスペーサ22とを含む。シール材21は、集電体15のそれぞれに設けられている。したがって、シール材21は、第1方向D1に沿って互いに積層されている。シール材21は、第1方向D1からみて枠状(ここでは矩形枠状)であり、集電体15の周縁部15cに設けられている。シール材21は、集電体15の一方面15aから端面を経て他方面15bに至るように設けられ、周縁部15cを被覆している。シール材21は、集電体15の一方面15a及び他方面15bに溶着され得る。ここでは、シール材21は、集電体15と集電体15に接合された検出線30とに溶着されている。
スペーサ22は、第1方向D1に隣り合うシール材21のそれぞれの間に介在するように配置されている。これにより、スペーサ22は、隣り合うシール材21の間、すなわち、隣り合う集電体15の間のスペースを保持し、シール材21と共に内部空間Sを形成している。スペーサ22は、第1方向D1からみて枠状(ここでは矩形枠状)を呈しており、第1方向D1からみて集電体15の周縁部15c上に配置されている。ここでは、セパレータ14の端部は、シール材21とスペーサ22との間に挟まれて保持されている。セパレータ14は、シール材21及びスペーサ22の少なくとも一方に溶着され得る。
封止体20は、複数のシール材21と複数のスペーサ22の内部空間Sと反対側の端部同士が溶着されて一体化されることにより形成された溶着端部23をさらに含む。溶着端部23は、第1方向D1から見て、電極積層体10を取り囲むように枠状を呈しており、封止体20の外周部を構成している。したがって、封止体20は、シール材21とスペーサ22とが互いに溶着されることにより、シール材21の内部空間Sと反対側の端面とスペーサ22の内部空間Sと反対側の端面とによって形成された外側面20s(溶着端部23の外側面)を有する。
検出線30は、集電体15から延出され、第1方向D1に交差(直交)する第2方向D2に沿って外側面20sから引き出されている。ここでは、外側面20sは、封止体20の外形に応じて、矩形筒状を呈しており、4つの面を有している。外側面20sからの検出線30の引出部分20pは、外側面20sを構成する当該4つの面のうちの1つの面に集約されている。
一方、引出部分20pにおいて、第1方向D1に隣り合う検出線30の引出位置は、第1方向D1及び第2方向D2に交差(直交)する第3方向D3について、互いに異なる位置に設けられている(図3参照)。すなわち、検出線30の引出位置は、第3方向D3について複数(ここでは3つ)の位置に整列されている。したがって、複数の検出線30のうちの少なくとも2つ(図示の例では2つ又は3つ)は、第1方向D1からみて互いに重なるように配置されている。本実施形態では、検出線30の引出位置は、上述したように外側面20sを構成する4つの面のうちの1つの面に集約されており、さらに、当該1つの面のうちの一部の領域に集約されている。図示の例では、検出線30の引出位置(すなわち引出部分20p)は、外側面20sを構成する1つの面の第3方向D3の中心よりも一方側に形成されている。これにより、当該1つの面の少なくとも第3方向D3の中心よりも他方側には、検出線30の引出部分20pが形成されていない領域20rが形成される。なお、図3では、図1に示された充填樹脂層40及び樹脂部品50が省略されている。
なお、検出線30における外側面20sよりも電極積層体10側の部分は、シール材21とスペーサ22とが第1方向D1に沿って重なる部分において、シール材21に埋設されている。ここでは、検出線30は、シール材21の内部にて終端されており、検出線30における外側面20sよりも電極積層体10側の部分の全体が、シール材21に埋設されて覆われている。これにより、検出線30は、スペーサ22に接しない。
また、シール材21の材料は、上記の封止体20の材料から適宜選択され得るが、一例として、酸変性された樹脂である。これにより、集電体15及び検出線30が金属からなる場合に、シール材21と集電体15及び検出線30との接合強度が確保される。一方、スペーサ22の材料についても、上記の封止体20の材料から適宜選択され得るが、酸変性された樹脂でなくてもよい。
封止体20の外側面のうちの引出部分20pが設けられる面は第2方向D2(検出線30の引出方向)に沿って電極積層体10と反対側に突出する突出部21kを含む。突出部21kは、例えば、溶着端部23を形成する前にシール材21の端面を第2方向D2に沿ってスペーサ22よりも突出させておくことで形成され得る。上述したように、検出線30の引出部分20pは、外側面20sを構成する4つの面のうちの1つの面に集約されている。
このため、突出部21kも、外側面20sを構成する4つの面のうちの1つの面のみに形成されている。また、突出部21kは、第3方向D3について、引出部分20pの全体にわたる幅で形成されている。ここでは、第1方向D1からみたとき、引出部分20pの全体にわたるように1つの突出部21kが設けられる。
突出部21kは、第1方向D1について互いに離間している。したがって、封止体20の外側面20sには、隣り合う突出部21kの間の領域(例えばスペーサ22の端面に対応する領域)において、第2方向D2に沿って電極積層体10側に窪む凹部22kが形成されることとなる。溶着端部23を形成する際、溶融したシール材21及びスペーサ22が互いに相溶するため、突出部21kから凹部22kにかけて溶融した樹脂が流動し、シール材21とスペーサ22との間における樹脂量が多く確保される。また、突出部21kと凹部22kとは、なだらかに接続されている。
なお、正極終端電極12の集電体15の他方面15b、及び、負極終端電極13の集電体15の一方面15aの封止体20から露出された部分には、蓄電モジュール1から電流を取り出すための端子として機能する導電部材60が配置されて電気的に接続されている。導電部材60は、複数の蓄電モジュール1を電気的に接続するために利用され得る。また、導電部材60は、電極積層体10に対して拘束荷重を付加するために拘束部材としても利用され得る。さらに、導電部材60には、冷却流路が形成されていてもよい。導電部材60に形成された冷却流路に冷却媒体を流通させることによって、電極積層体10を冷却することができる。
ここで、蓄電モジュール1は、充填樹脂層40及び樹脂部品50をさらに備える。樹脂部品50は、封止体20の引出部分20pするように配置されており、充填樹脂層40の主な部分は引出部分20pと樹脂部品50との間を充填するように設けられている。したがって、充填樹脂層40は、封止体20(引出部分20p)と樹脂部品50との両方に接触している。本実施形態では、樹脂部品50は、引出部分20pから離間している(引出部分20pに接触する部分を含んでもよい)。特に、充填樹脂層40は、封止体20の少なくとも一部(例えばシール材21又はスペーサ22)と同一の樹脂材料から構成されており、封止体20と相溶されて一体化されている。
充填樹脂層40は、封止体20(引出部分20p)と樹脂部品50との間に介在される本体部41と、本体部41から第1方向D1に交差する方向(第2方向D2及び第3方向D3を含む面方向)に沿って延在し、第1方向D1における封止体20の一端面20a及び他端面20b上に位置する一対の延在部42と、を含む。検出線30は、本体部41を貫通している。換言すれば、本体部41は、検出線30のそれぞれを被覆している。一対の延在部42は、それぞれ、第1方向D1からみて集電体15に重なる位置まで延在されている。なお、封止体20の一端面20aは、正極終端電極12に設けられたシール材21の外表面を含む。また、封止体20の他端面20bは、負極終端電極13に設けられたシール材21の外表面を含む。
樹脂部品50は、検出線30のそれぞれを保持している。より具体的には、樹脂部品50には、第1方向D1に沿って配列された複数の隔壁51を有しており、互いに隣り合う隔壁51の間に収容空間52が形成されている。収容空間52の内部には、検出線30の先端部が収容されている。したがって、第3方向D3からみたとき、隣り合う検出線30の先端部の間には隔壁51が介在されることとなる。収容空間52は、樹脂部品50の封止体20と反対側の面50aと反対側に開口している。
また、樹脂部品50には、樹脂部品50の封止体20側の面(封止体20に対向する対向面50b)を貫通して収容空間52のそれぞれに連通する複数の連通孔(孔部)53が形成されている。封止体20の引出部分20pから引き出された検出線30のそれぞれは、この連通孔53に挿通されて収容空間52のそれぞれの内部に達している。このように、樹脂部品50は、当該樹脂部品50における引出部分20pに対向する対向面50bに形成された複数の連通孔53を含み、当該連通孔53において検出線30が挿通される。また、樹脂部品50は、当該樹脂部品50における引出部分20pに対向する対向面50bの反対側の面50aに立設され、第1方向D1に配列された複数の隔壁51を有している。連通孔53における引出部分20p側の開口部53aは、引出部分20p側に向かうにつれて拡大するテーパ状に形成されている。これにより、検出線30を連通孔53に挿入する際に、開口部53aのテーパ面によって検出線30の先端が連通孔53にガイドされる。このように、本実施形態では、単一の樹脂部品50によって、複数の検出線30を一括して保持している。なお、隔壁51は、収容空間52に収容された検出線30の先端部よりも長く形成されており、検出線30は、収容空間52の内部において終端されている。そして、収容空間52内に外部から配線等を接続することで、検出線30の電気的な接続を行うことが可能である。
樹脂部品50には、引出部分20pに対向する対向面50bに凹部(係止部)54が形成されている。凹部54は、対向面50bに開口部54aを有すると共に、開口部54aよりも内側(面50a側)において拡幅された拡幅部54bを含む。すなわち、凹部54のうち、拡幅部54bにおける第2方向D2に交差する方向(図2の例では第1方向D1)への幅は、開口部54aにおける第2方向D2に交差する方向への幅よりも大きい。これにより、樹脂部品50には、第2方向D2に交差する面であって、封止体20と反対側に臨む係止面54sが形成されることとなる。係止面54sは、樹脂部品50における封止体20に対向する対向面50bと反対向きの面である。また、係止面54sは、凹部54の内面であって、凹部54の開口部54aと拡幅部54bとの間の段差面である。充填樹脂層40は、この凹部54にも充填されている。より具体的には、充填樹脂層40は、少なくとも対向面50bから係止面54sにわたって形成されるように凹部54に充填されている。これにより、凹部54内に形成された充填樹脂層40が、樹脂部品50が封止体20から離れようとするときに係止面54sに係止されることとなり、抜け止めとして機能する。すなわち、樹脂部品50と充填樹脂層40とは、充填樹脂層40における凹部54に充填された部分によるアンカー効果により、互いに強固に固定され得る。このため、樹脂部品50と充填樹脂層40との固定に際して、樹脂部品50の材料が限定されない。このように、凹部54は、対向面50bに開口を有し、充填樹脂層40と樹脂部品50との結合を補助する係止部である。なお、図示の例では、1つの凹部54が示されているが、樹脂部品50には複数の凹部54が形成されていてもよい。この場合、複数の凹部54を、樹脂部品50の第1方向D1の中心線に対して対称的な位置に配置してもよい。
引き続いて、以上の蓄電モジュール1を製造するための蓄電モジュール製造方法について説明する。図4及び図5は、本実施形態に係る蓄電モジュール製造方法の一工程を示す模式的な断面図である。図4及び図5では、各工程で作成される各積層体の一部(積層方向の中心部)のみを示している。図4の(a)に示されるように、この製造方法では、まず、シール材21が設けられた電極(バイポーラ電極11、正極終端電極12、及び負極終端電極13)を、スペーサ22を介在させながら積層する(工程S101,第1工程)。なお、上述したように、シール材21及びスペーサ22を積層する際には、外側面20sのうちの検出線30の引出部分20pを含む面に対応するシール材21は、スペーサ22に対して突出するように設けられる。例えば、突出させたいシール材21に重なるスペーサ22の外周部分の一部を予め切除することによって、シール材21がスペーサ22よりも突出するように設けられてもよい。
続いて、図4の(b)に示されるように、ヒータHによってシール材21及びスペーサ22の端面を加熱・溶融させることにより、溶着端部23を形成する(工程S101,第1工程)。これにより、積層体100が得られる。すなわち、工程S101では、活物質層が設けられた集電体15と集電体15に設けられた検出線30とを有する複数の電極が第1方向D1に沿って積層されて構成された電極積層体10と、電極積層体10を取り囲むように電極積層体10に設けられ、複数の電極が有する検出線30のそれぞれを外部に引き出しつつ、第1方向D1に隣り合う集電体15の間の内部空間Sを封止するための封止体20と、を有する積層体100を用意する。このとき、外側面20sのうちの検出線30の引出部分20pを含む面では、スペーサ22に対して突出するシール材21が溶着端部23を形成することで、突出部21k及び凹部22kが形成される。なお、シール材21のうち検出線30が埋設された部分では、検出線30に熱が伝わってしまうことで、シール材21の他の部分に比べて溶融量が少なくなる。したがって、図4の(b)に示すようにシール材21のうち検出線30が埋設された部分での第2方向D2への溶け代が小さくなり得る。
続いて、図4の(c)に示されるように、複数の検出線30のそれぞれが挿通される連通孔53を有する樹脂部品50を、封止体20における検出線30の引出部分20pに対向しつつ、当該引出部分20pとの間に隙間が生じるように設置する(工程S102,第2工程)。この工程S102では、樹脂部品50の連通孔53のそれぞれに検出線30のそれぞれを挿通することにより、樹脂部品50によって検出線30のそれぞれを保持する。すなわち、工程S102では、複数の検出線30が一括して挿通されるように一つの樹脂部品50を積層体100に設置する。
さらに、工程S102では、複数の検出線30の先端部のそれぞれの間に隔壁51を介在させつつ複数の検出線30のそれぞれを個別に囲うように保持するように、樹脂部品50を積層体100に設置する。
続いて、図5,6に示されるように、金型(型)MDを用いて、引出部分20pと樹脂部品50との間に樹脂を充填することにより、封止体20と一体化された充填樹脂層40を形成し、積層体100、樹脂部品50、及び充填樹脂層40を含む蓄電モジュール1を得る(工程S103,第3工程)。より具体的には、この工程S104では、まず、図5の(a)及び図6に示されるように、積層体100に対して金型MDを設置する。
金型MDは、樹脂部品50の面50aに対向し、隔壁51の先端面に接触する本体部MD1と、第1方向D1における本体部MD1の両端部のそれぞれから、第1方向D1交差する方向(第2方向D2及び第3方向D3を含む面方向)に延在する一対の延在部MD2と、延在部MD2のそれぞれの本体部MD1と反対側の端部に設けられた一対の把持部MD3と、を含む。把持部MD3は、第1方向D1に沿って積層体100を把持している。特に、把持部MD3は、集電体15、シール材21、及びスペーサ22が重なる領域において、積層体100を把持している。
このとき、樹脂部品50と封止体20との間に、充填樹脂層40の本体部41のための間隙G41が維持され、且つ、金型MD(延在部MD2及び把持部MD3)と封止体20との間に、延在部42のための間隙G42が形成される。すなわち、工程S103では、封止体20と樹脂部品50とを金型MDで保持することで、封止体20と樹脂部品50と金型MDとで囲われた空間(間隙G41及び間隙G42)を形成する。なお、金型MDは、金型MDにおける第3方向D3の両端に設けられ、当該空間を閉塞するための側壁部(不図示)を含む。その後、図4の(b)に示されるように、金型MD内に樹脂を導入して当該間隙G41,G42(すなわち、封止体20と樹脂部品50と金型MDとで囲われた空間)を充填することにより、充填樹脂層40を形成する。間隙G41に充填されて固化した樹脂により充填樹脂層40の本体部41が形成され、間隙G42に充填されて固化した樹脂により充填樹脂層40の延在部42が形成される。また、間隙G41に充填された樹脂の一部は、樹脂部品50の連通孔53と検出線30との間隙にも充填されて固化する。なお、工程S103では、充填樹脂層40が樹脂部品50の対向面50bから係止部である凹部54の開口(開口部54a)を介して凹部54の内部にわたって入り込んで凹部54を充填するように、樹脂の充填を行う。より具体的には、工程S103では、少なくとも樹脂部品50の封止体20に対向する対向面50bから係止面54sにわたって(すなわち、凹部54の拡幅部54bに入り込むように)充填樹脂層40が形成されるように(本実施形態では凹部54の全体に充填樹脂層40が形成されるように)樹脂の充填を行う。
その後、金型MDを離型することにより、蓄電モジュール1が取り出される。なお、工程S103における樹脂の充填は、金型MDを用いた射出成形であってもよいし、ポッティング等の他の充填方法であってもよい。このように、工程S103では、封止体20と樹脂部品50とを金型MDで保持しつつ、すなわち、検出線30を直接的に金型MDで保持することなく、引出部分20pと樹脂部品50との間に樹脂を充填する。
以上説明したように、本実施形態に係る蓄電モジュール製造方法では、まず、積層体100が用意される。積層体100は、複数の電極と検出線30とを含む電極積層体10と、検出線30を外部に引き出しつつ電極積層体10を取り囲むように設けられた封止体20とを有する。続いて、検出線30が挿通される連通孔53を有する樹脂部品50を、封止体20における検出線30の引出部分20pに対向しつつ当該引出部分20pとの間に隙間が生じるように設置する。
したがって、続く工程では、封止体20と樹脂部品50とを金型MDで保持しつつ、当該金型MDを用いて引出部分20pと樹脂部品50との間(すなわち、封止体20と樹脂部品50と金型MDとで囲われた空間)に樹脂を充填することにより、封止体20と一体化された充填樹脂層40を形成することができる。これにより、封止体20における検出線30の引出部分20pに充填樹脂層40を形成するに際して、金型MDで検出線30を直接的に保持する必要が無く、金型MDと検出線30との接触による検出線30の損傷が抑制される。
また、封止体20における検出線30の引出部分20pに追加で充填樹脂層40が形成されることにより、当該部分における樹脂部の肉厚を増大させることができる。この結果、水分等の透過の抑制及び耐圧強度の向上が図られる。さらに、金型MDを離型する際に、検出線30が樹脂部品50に囲われるように保持されているため、検出線30の変形等が抑制される。なお、樹脂の充填の際に、樹脂部品50を使用せずに金型MDによって直接的に検出線30を保持しようとすると、積層方向(第1方向D1)における検出線30の位置の誤差を考慮した隙間を金型MDに形成する必要があるため、検出線30周りにバリが生じ、外部との電気的な接続に悪影響が生じるおそれがある。
また、本実施形態に係る蓄電モジュール製造方法では、樹脂部品50は、当該樹脂部品50における引出部分20pに対向する対向面50bに形成された複数の連通孔53を含み、工程S102では、複数の連通孔53のそれぞれに複数の検出線30のそれぞれを一括して挿通するように樹脂部品50を積層体100に設置する。このように、1つの樹脂部品50に複数の検出線30が一括して挿通されるため、部品点数が削減される。
また、本実施形態に係る蓄電モジュール製造方法では、樹脂部品50における連通孔53のそれぞれの引出部分20p側の開口部は、引出部分20p側に向かうにつれて拡大するテーパ状に形成されている。このため、検出線30を樹脂部品50の連通孔53に挿通する際に、当該連通孔53のテーパ状の開口部により検出線30の先端をガイドすることが可能となる。
また、本実施形態に係る蓄電モジュール製造方法では、樹脂部品50は、当該樹脂部品50における引出部分20pに対向する対向面50bの反対側の面50aに立設され、第1方向D1に配列された複数の隔壁51を有している。そして、工程S102では、連通孔53に挿通された複数の検出線30の先端部のそれぞれの間に隔壁51が介在するように、樹脂部品50を積層体100に設置する。このため、隣り合う検出線30の間に樹脂部品50の隔壁51が介在されることにより、検出線30同士の短絡が抑制される。
この結果、複数の検出線30の引き出し箇所を、封止体20における狭い範囲に集約して設けることが可能となる。すなわち、封止体20の外側面20sのうちの引出部分20pが設けられる領域を狭くすることができる。この結果、外側面20sのより広い領域(例えば図3に示された領域20r)に、例えば金属層を含むラミネートフィルムを貼着するといったことが可能となる。
また、本実施形態に係る蓄電モジュール製造方法では、樹脂部品50には、封止体20に対向する対向面50bに開口を有し、充填樹脂層40と当該樹脂部品50との結合を補助する係止部が形成されており、工程S103では、樹脂部品50の対向面50bから当該開口を介して係止部の内部にわたって充填樹脂層40が形成されるように樹脂の充填を行う。このため、充填樹脂層40と樹脂部品50との固定が強固となる。
また、本実施形態に係る蓄電モジュール製造方法では、樹脂部品50における引出部分20pに対向する面(封止体20に対向する対向面50b)に開口する凹部54が形成されている(すなわち、係止部は凹部54である)。凹部54には、当該凹部54の開口よりも拡幅した拡幅部54bが形成されている。係止面54sは、拡幅部54bに形成されている。そして、工程S103では、充填樹脂層40が凹部54の拡幅部54bに入り込むように(少なくとも対向面50bから係止面54sにわたって充填樹脂層40が形成されるように)樹脂の充填を行う。このため、充填樹脂層40と樹脂部品50との固定が強固となる。
また、本実施形態に係る蓄電モジュール製造方法では、工程S103では、封止体20の少なくとも一部と同一の樹脂の充填を行う。このため、封止体20と充填樹脂層40のための樹脂との相溶等により、封止体20と充填樹脂層40とが強固に一体化され得る。
さらに、本実施形態に蓄電モジュール1は、上記の蓄電モジュール製造方法によって製造され得る。よって、検出線30の損傷が抑制される。
以上の実施形態は、本発明の一態様を説明したものである。したがって、本発明は、上記の一態様に限定されることなく、上記の一態様を任意に変形したものとされ得る。
例えば、樹脂部品50の材料は、一例として、封止体20や充填樹脂層40と異なる材料(例えばアクリル)等で構成することができる。また、樹脂部品50の材料を、充填樹脂層40と同様の材料とすることにより、樹脂部品50と充填樹脂層40との相溶を図ってもよい。
また、上記実施形態では、封止体20の外側面のうちの引出部分20pが設けられる面に対して、突出部21k及び凹部22kが形成される態様について説明した。しかし、封止体の外側面は、引出部分20pが形成される面も含めて、突出部21k及び凹部22kが形成されずに平坦とされてもよい。
さらに、検出線30の熱伝導率は集電体15の熱伝導率以上であってもよいし、集電体15と検出線30とは同一の材料から構成されてもよい。
また、上記実施形態では、検出線30が電圧検出線である場合を例示した。しかし、検出線30は、電極積層体10内に設けられた温度センサに接続された温度検出線であってもよい。また、上記実施形態では、複数の検出線30を1つの樹脂部品50に一括して挿通する例について説明したが、複数の検出線30を複数の樹脂部品50に分割して挿通してもよい。
また、樹脂部品50に複数の連通孔53が形成される場合に限定されず、樹脂部品50に1つの連通孔53が形成され、当該1つの連通孔53に複数の検出線30を一括して挿通してもよい。また、樹脂部品50において、連通孔53の引出部分20p側の開口部はテーパ形状とされていなくてもよい。さらに、樹脂部品50は、隔壁51を有していなくてもよい。この場合であっても、充填樹脂層40によって複数の検出線30のそれぞれが固定されることで、検出線30同士の絶縁性が確保され得る。
さらには、樹脂部品50には、凹部54が形成されていなくてもよく、凹部54が形成される場合であっても凹部54が拡幅部54bを有していなくてもよい。これら場合であっても、充填樹脂層40のための樹脂が樹脂部品50や封止体20に溶着されることで、それらの間の固定がなされ得る。
ここで、図7は、変形例に係る樹脂部品を示す斜視図であり、図8は、図7のVIII-VIII線に沿っての概略断面図である。図7,8に示されるように、樹脂部品50は、検出線30の先端部を収容する複数の収容空間52を含む本体部58と、本体部58における封止体20側の端部から第2方向D2に交差する方向(ここでは第3方向D3)の両側に突出する一対のフランジ部59と、を有することができる。一対のフランジ部59のそれぞれには、第1方向D1に沿って配列された複数(ここでは3つ)の貫通孔64が形成されている。
貫通孔64は、第2方向D2に沿って延在し、樹脂部品50の対向面50bと、樹脂部品50における対向面50bと反対側の反対面50rと、に開口している。すなわち、貫通孔64は、対向面50bから反対面50rにかけて貫通している。貫通孔64には、対向面50bにおける貫通孔64の開口よりも拡幅した拡幅部64bが形成されている。これにより、樹脂部品50には、貫通孔64の内面であって、貫通孔64の対向面50b側の開口部64aと拡幅部64bとの間の段差面として、封止体20と反対側に臨む係止面64sが形成される。係止面64sは、第2方向D2に交差する面であって、対向面50bと反対向きの面である。
充填樹脂層40は、これらの貫通孔64にも充填されている。より具体的には、充填樹脂層40は、少なくとも対向面50bから係止面64sにわたって形成されるように貫通孔64に充填されている(本例では貫通孔64の全体に充填されている)。すなわち、工程S103では、少なくとも樹脂部品50の封止体20に対向する対向面50bから係止面64sにわたって(すなわち、貫通孔64の拡幅部64bに入り込むように)充填樹脂層40が形成されるように(本例では貫通孔64の全体に充填樹脂層40が形成されるように)樹脂の充填を行う。
これにより、貫通孔64内に形成された充填樹脂層40が、樹脂部品50が封止体20から離れようとするときに係止面64sに係止されることとなり、抜け止めとして機能する。すなわち、樹脂部品50と充填樹脂層40とは、充填樹脂層40における貫通孔64に充填された部分によるアンカー効果により、互いに強固に固定され得る。このように、貫通孔64は、対向面50bに開口を有し、充填樹脂層40と樹脂部品50との結合を補助する係止部である。
なお、図9に示されるように、貫通孔64は、第2方向D2におけるフランジ部59の外縁に開口する切欠き部74に変形されてもよい。すなわち、図9に示される例では、フランジ部59に、第1方向D1に沿って配列された複数(ここでは3つ)の切欠き部74が形成されている。なお、図9は、別の変形例に係る樹脂部品を示す側面図であり、図10は、図9のX-X線に沿っての概略断面図である。
図9,10に示されるように、切欠き部74は、第2方向D2に沿って延在し、樹脂部品50の対向面50bと、樹脂部品50における対向面50bと反対側の反対面50rと、に開口している。さらに、切欠き部74は、フランジ部59(すなわち樹脂部品50)の第3方向D3の外縁に形成されているため、フランジ部59(すなわち樹脂部品50)の第3方向D3の外側面にも開口している。
切欠き部74には、対向面50bにおける切欠き部74の開口よりも拡幅した拡幅部74bが形成されている。これにより、樹脂部品50には、切欠き部74の内面であって、切欠き部74の対向面50b側の開口部74aと拡幅部74bとの間の段差面として、封止体20と反対側に臨む係止面74sが形成される。係止面74sは、第2方向D2に交差する面であって、対向面50bと反対向きの面である。
充填樹脂層40は、これらの切欠き部74にも充填されている。より具体的には、充填樹脂層40は、少なくとも対向面50bから係止面74sにわたって形成されるように切欠き部74に充填されている(本例では切欠き部74の全体に充填されている)。すなわち、工程S103では、少なくとも樹脂部品50の封止体20に対向する対向面50bから係止面74sにわたって(すなわち、切欠き部74の拡幅部74bに入り込むように)充填樹脂層40が形成されるように(本例では切欠き部74の全体に充填樹脂層40が形成されるように)樹脂の充填を行う。
これにより、切欠き部74内に形成された充填樹脂層40が、樹脂部品50が封止体20から離れようとするときに係止面74sに係止されることとなり、抜け止めとして機能する。すなわち、樹脂部品50と充填樹脂層40とは、充填樹脂層40における切欠き部74に充填された部分によるアンカー効果により、互いに強固に固定され得る。このように、切欠き部74は、対向面50bに開口を有し、充填樹脂層40と樹脂部品50との結合を補助する係止部である。
1…蓄電モジュール、10…電極積層体、11…バイポーラ電極(電極)、12…正極終端電極(電極)、13…負極終端電極(電極)、20…封止体、20p…引出部分、30…検出線、40…充填樹脂層、50…樹脂部品、51…隔壁、53…連通孔(部)、54…凹部(係止部)、64…貫通孔(係止部)、74…切欠き部(係止部)、S…内部空間、MD…金型(型)。
Claims (10)
- 活物質層が設けられた集電体と前記集電体に設けられた検出線とを有する複数の電極が第1方向に沿って積層されて構成された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように前記電極積層体に設けられ、前記複数の電極が有する前記検出線のそれぞれを外部に引き出しつつ、前記第1方向に隣り合う前記集電体の間の内部空間を封止するための封止体と、を有する積層体を用意する第1工程と、
前記第1工程の後に、前記検出線が挿通される孔部を有する樹脂部品を、前記封止体における前記検出線の引出部分に対向しつつ当該引出部分との間に隙間が生じるように前記積層体に設置すると共に、前記検出線の前記引出部分から引き出された部分を当該樹脂部品の前記孔部に挿通する第2工程と、
前記第2工程の後に、型を用いて前記引出部分と前記樹脂部品との間に樹脂を充填することにより、前記封止体と一体化された充填樹脂層を形成し、前記積層体、前記樹脂部品、及び前記充填樹脂層を含む蓄電モジュールを得る第3工程と、
を備え、
前記第3工程では、前記封止体と前記樹脂部品とを前記型で保持することで前記封止体と前記樹脂部品と前記型とで囲われた空間を形成し、当該空間に樹脂を充填することで前記充填樹脂層を形成する、
蓄電モジュール製造方法。 - 前記樹脂部品は、当該樹脂部品における前記引出部分に対向する面に形成された複数の孔部を含み、
前記第2工程では、前記複数の孔部のそれぞれに複数の前記検出線のそれぞれを一括して挿通するように前記樹脂部品を前記積層体に設置する、
請求項1に記載の蓄電モジュール製造方法。 - 前記樹脂部品の前記孔部のそれぞれにおける前記引出部分側の開口部は、前記引出部分側に向かうにつれて拡大するテーパ状に形成されている、
請求項2に記載の蓄電モジュール製造方法。 - 前記樹脂部品は、当該樹脂部品における前記引出部分に対向する面の反対側の面である反対面に立設され、前記第1方向に配列された複数の隔壁を有しており、
前記第2工程では、前記孔部のそれぞれに挿通された前記検出線の先端部のそれぞれの間に前記隔壁が介在するように、前記樹脂部品を前記積層体に設置する、
請求項2に記載の蓄電モジュール製造方法。 - 前記樹脂部品には、前記封止体に対向する対向面に開口を有し、前記充填樹脂層と当該樹脂部品との結合を補助する係止部が形成されており、
前記第3工程では、前記樹脂部品の前記対向面から前記開口を介して前記係止部の内部にわたって前記充填樹脂層が形成されるように樹脂の充填を行う、
請求項1~4のいずれか一項に記載の蓄電モジュール製造方法。 - 前記係止部は、前記対向面に開口し、前記対向面から当該樹脂部品における前記対向面と反対側の反対面にかけて貫通する貫通孔であり、
前記貫通孔には、前記対向面における当該貫通孔の開口よりも拡幅した拡幅部が形成されており、
前記第3工程では、前記充填樹脂層が前記貫通孔の前記拡幅部に入り込むように樹脂の充填を行う、
請求項5に記載の蓄電モジュール製造方法。 - 前記係止部は、前記対向面に開口する切欠き部であり、
前記切欠き部には、前記対向面における当該切欠き部の開口よりも拡幅した拡幅部が形成されており、
前記第3工程では、前記充填樹脂層が前記切欠き部の前記拡幅部に入り込むように樹脂の充填を行う、
請求項5に記載の蓄電モジュール製造方法。 - 前記係止部は、前記対向面に開口する凹部であり、
前記凹部には、前記対向面における当該凹部の開口よりも拡幅した拡幅部が形成されており、
前記第3工程では、前記充填樹脂層が前記凹部の前記拡幅部に入り込むように樹脂の充填を行う、
請求項5に記載の蓄電モジュール製造方法。 - 前記第3工程では、前記封止体の少なくとも一部と同一の樹脂の充填を行う、
請求項1~8のいずれか一項に記載の蓄電モジュール製造方法。 - 活物質層が設けられた集電体と前記集電体に設けられた検出線とを有する複数の電極が第1方向に沿って積層されて構成された電極積層体と、前記電極積層体を取り囲むように前記電極積層体に設けられ、前記複数の電極が有する前記検出線のそれぞれを外部に引き出しつつ前記電極積層体の内部空間を封止するための封止体とを有する積層体と、
前記封止体における前記検出線の引出部分に対向するように配置され、前記検出線が挿通された樹脂部品と、
前記引出部分と前記樹脂部品との間を充填するように形成された充填樹脂層と、
を備え、
前記引出部分と前記樹脂部品とは、前記充填樹脂層によって互いに固定されている、
蓄電モジュール。
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