特許 6874852 蓄電モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6874852

(24)【登録日】2021年4月26日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】蓄電モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20210510BHJP

   H01M 50/10 20210101ALI20210510BHJP

   H01G 11/80 20130101ALI20210510BHJP

   H01G 11/78 20130101ALI20210510BHJP

   H01G 11/12 20130101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/04 Z

   H01M2/02 A

   H01G11/80

   H01G11/78

   H01G11/12

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-548104(P2019-548104)

(86)(22)【出願日】2018年9月25日

(86)【国際出願番号】JP2018035450

(87)【国際公開番号】WO2019073791

(87)【国際公開日】20190418

【審査請求日】2020年3月27日

(31)【優先権主張番号】特願2017-197784(P2017-197784)

(32)【優先日】2017年10月11日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124062

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 敬史

(74)【代理人】

【識別番号】100148013

【弁理士】

【氏名又は名称】中山 浩光

(72)【発明者】

【氏名】中村 知広

(72)【発明者】

【氏名】中條 祐貴

(72)【発明者】

【氏名】山田 正博

(72)【発明者】

【氏名】弘瀬 貴之

【審査官】 守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２５９３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２３３２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００５１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２４８２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１２０８１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／０４

Ｈ０１Ｍ ５０／１０

Ｈ０１Ｇ １１／７８

Ｈ０１Ｇ １１／８０

Ｈ０１Ｇ １１／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に沿って積層された複数の電極を含む積層体と、
前記電極の縁部を包囲するように前記積層体に設けられた封止体と、
を備え、
前記電極は、複数のバイポーラ電極と、負極終端電極と、正極終端電極と、を含み、
前記バイポーラ電極は、電極板と、前記電極板の第１面に設けられた正極と、前記電極板の前記第１面の反対の第２面に設けられた負極と、を含み、
前記負極終端電極は、前記電極板と前記第２面に設けられた負極とを含み、前記第２面が前記積層体の内側になるように、前記第１方向の前記積層体の一端に配置されており、
前記正極終端電極は、前記電極板と前記第１面に設けられた正極とを含み、前記第１面が前記積層体の内側になるように、前記第１方向の前記積層体の他端に配置されており、
前記封止体は、前記電極の縁部に接合された複数の第１封止部と、前記複数の第１封止部を外側から包囲するように前記第１封止部に接合された第２封止部と、を含み、
前記第２封止部は、前記積層体の前記一端側において、前記負極終端電極の縁部に接合された前記第１封止部である第３封止部に重複するように前記第３封止部上に設けられた第１重複部を含み、
前記第１重複部は、前記第１方向に沿った前記第３封止部の変形を規制するための規制部を含む、
蓄電モジュール。

【請求項2】

前記第２封止部は、前記積層体の前記他端側において、前記正極終端電極の縁部に接合された前記第１封止部である第４封止部に重複するように前記第４封止部上に設けられた第２重複部を含み、
前記第１重複部は、前記第１方向に沿った厚さが前記第２重複部の厚さよりも厚くされた部分を前記規制部として含む、
請求項１に記載の蓄電モジュール。

【請求項3】

前記第１方向に沿った前記第１重複部の厚さは、３００μｍ以上３ｍｍ以下である、
請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。

【請求項4】

前記積層体の前記一端側に配置され、前記第１方向に沿って前記積層体に拘束荷重を付加する拘束部材を備え、
前記第１方向に沿った前記規制部の厚さは、前記第１方向についての当該規制部の外縁が前記拘束部材の外縁よりも前記積層体の内側に位置する範囲において、前記第１方向に沿った前記第１封止部の厚さの２倍以上である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。

【請求項5】

前記第１重複部は、前記負極終端電極の前記電極板にさらに重複するように、前記積層体の内側に向けて延在する部分を前記規制部として含む、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。

【請求項6】

前記第１重複部は、前記積層体の前記第１方向に交差する側面上における前記第２封止部の厚さ以上の厚さを有する第１部分を前記規制部として含む、
請求項１に記載の蓄電モジュール。

【請求項7】

前記第２封止部は、前記積層体の前記他端側において、前記正極終端電極の縁部に接合された前記第１封止部である第４封止部に重複するように前記第４封止部上に設けられた第２重複部を含み、
前記第２重複部は、前記第１方向に交差する前記積層体の側面上における前記第２封止部の厚さ以上の厚さを有する第２部分を含む、
請求項６に記載の蓄電モジュール。

【請求項8】

前記第１封止部は、前記第１方向からみて前記電極の縁部から前記電極の外側に延在する環状の延在部を含み、
前記第１部分及び前記第２部分は、前記第１方向からみて前記延在部を覆うように環状に設けられている、
請求項７に記載の蓄電モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一側面は、蓄電モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、バイポーラ電池が記載されている。このバイポーラ電池は、積層された複数枚のバイポーラ電極を含む電池要素を備える。バイポーラ電極は、集電体と、集電体の片方の面上に設けられた正極層と、集電体の他方の面上に設けられた負極層と、を有する。また、このバイポーラ電池は、電池要素の外部を被覆する樹脂群を備えている。樹脂群は、電池内部の電解液等が外部に漏液しないように電池要素を気密に維持するために設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−００５１６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のバイポーラ電池にあっては、例えば内圧が上昇したとき、中間部に位置するバイポーラ電極においては荷重がキャンセルされるものの、最外部のバイポーラ電極においては荷重がキャンセルされず、集電体及び樹脂群の変形のおそれがある。その場合、樹脂群と集電体との間に隙間が生じて電解液の漏液が発生したり、樹脂群の破損が生じたりする場合がある。特に、最外部に負極層が位置しており、且つ、電解液がアルカリ水溶液からなる場合には、いわゆるアルカリクリープ現象によって、当該隙間からの電解液の漏液が発生しやすくなる。このような状況にあっては、上記のバイポーラ電池といった蓄電モジュールにあっては、漏液や破損を抑制して信頼性を向上することが望ましい。

【0005】

そこで、本発明の一側面は、信頼性を向上可能な蓄電モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、第１方向に沿って積層された複数の電極を含む積層体と、電極の縁部を包囲するように積層体に設けられた封止体と、を備え、電極は、複数のバイポーラ電極と、負極終端電極と、正極終端電極と、を含み、バイポーラ電極は、電極板と、電極板の第１面に設けられた正極と、電極板の第１面の反対の第２面に設けられた負極と、を含み、負極終端電極は、電極板と第２面に設けられた負極とを含み、第２面が積層体の内側になるように、第１方向の積層体の一端に配置されており、正極終端電極は、電極板と第１面に設けられた正極とを含み、第１面が積層体の内側になるように、第１方向の積層体の他端に配置されており、封止体は、電極の縁部に接合された複数の第１封止部と、複数の第１封止部を外側から包囲するように第１封止部に接合された第２封止部と、を含み、第２封止部は、積層体の一端側において、負極終端電極の縁部に接合された第１封止部である第３封止部に重複するように第３封止部上に設けられた第１重複部を含み、第１重複部は、第１方向に沿った第３封止部の変形を規制するための規制部を含む。

【0007】

この蓄電モジュールにおいては、電極の積層体には封止体が設けられている。封止体は、それぞれの電極の縁部に接合された第１封止部と、第１封止部を包囲するように設けられた第２封止部と、を含む。一方、電極の積層体の一端には、電極板と負極とを含む負極終端電極が配置されている。また、第２封止部は、負極終端電極の縁部に接合された第１封止部である第３封止部に重複するように第３封止部上に設けられた第１重複部を含む。そして、第１重複部は、第３封止部の変形を規制するための規制部を含む。このため、少なくとも負極終端電極側において、封止体等の変形が抑制され、漏液や破損が抑制される。よって、この蓄電モジュールによれば、信頼性が向上される。

【0008】

本発明の一側面に係る蓄電モジュールにおいては、第２封止部は、積層体の他端側において、正極終端電極の縁部に接合された第１封止部である第４封止部に重複するように第４封止部上に設けられた第２重複部を含み、第１重複部は、第１方向に沿った厚さが第２重複部の厚さよりも厚くされた部分を規制部として含んでもよい。この場合、簡単な構成により信頼性を向上可能である。

【0009】

本発明の一側面に係る蓄電モジュールにおいては、第１方向に沿った第１重複部の厚さは、３００μｍ以上３ｍｍ以下であってもよい。

【0010】

本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、積層体の一端側に配置され、第１方向に沿って積層体に拘束荷重を付加する拘束部材を備え、第１方向に沿った規制部の厚さは、第１方向についての当該規制部の外縁が拘束部材の外縁よりも積層体の内側に位置する範囲において、第１方向に沿った第１封止部の厚さの２倍以上であってもよい。この場合、大型化を避けつつ信頼性を確実に向上可能である。

【0011】

本発明の一側面に係る蓄電モジュールにおいては、第１重複部は、負極終端電極の電極板にさらに重複するように、積層体の内側に向けて延在する部分を規制部として含んでもよい。この場合にも、簡単か構成により信頼性を向上可能である。

【0012】

本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、第１方向に沿って積層された複数の電極を含む積層体と、電極の縁部を包囲するように積層体に設けられた封止体と、を備え、電極は、複数のバイポーラ電極と、負極終端電極と、正極終端電極と、を含み、バイポーラ電極は、電極板と、電極板の第１面に設けられた正極と、電極板の第１面の反対の第２面に設けられた負極と、を含み、負極終端電極は、電極板と第２面に設けられた負極とを含み、第２面が積層体の内側になるように、第１方向の積層体の一端に配置されており、正極終端電極は、電極板と第１面に設けられた正極とを含み、第１面が積層体の内側になるように、第１方向の積層体の他端に配置されており、封止体は、電極の縁部に接合された複数の第１封止部と、複数の第１封止部を外側から包囲するように第１封止部に接合された第２封止部と、を含み、第２封止部は、積層体の一端側において、負極終端電極の縁部に接合された第１封止部である第３封止部に重複するように第３封止部上に設けられた第１重複部を含み、第１重複部は、積層体の第１方向に交差する側面上における第２封止部の厚さ以上の厚さを有する第１部分を含む。

【0013】

この蓄電モジュールにおいては、電極の積層体には封止体が設けられている。封止体は、それぞれの電極の縁部に接合された第１封止部と、第１封止部を包囲するように設けられた第２封止部と、を含む。一方、電極の積層体の一端には、電極板と負極とを含む負極終端電極が配置されている。また、第２封止部は、負極終端電極の縁部に接合された第１封止部である第３封止部に重複するように第３封止部上に設けられた第１重複部を含む。そして、第１重複部は、積層体の第１方向に交差する側面上における第２封止部の厚さ以上の厚さを有する第１部分を含む。このため、少なくとも負極終端電極側において、封止体等の変形が抑制され、漏液や破損が抑制される。よって、この蓄電モジュールによれば、信頼性が向上される。

【0014】

本発明の一側面に係る蓄電モジュールにおいては、第２封止部は、積層体の他端側において、正極終端電極の縁部に接合された第１封止部である第４封止部に重複するように第４封止部上に設けられた第２重複部を含み、第２重複部は、第１方向に交差する積層体の側面上における第２封止部の厚さ以上の厚さを有する第２部分を含んでもよい。この場合、正極終端電極側においても、封止体等の変形が抑制され、漏液や破損が抑制される。よって、この蓄電モジュールによれば、信頼性が確実に向上される。

【0015】

ここで、蓄電モジュールにおいては、初回充電時に負極上で電解液の水に由来して水素が発生する。負極が水素吸蔵合金を含む場合には、この水素は負極に吸蔵される。しかしながら、通常使用時の内圧では水素を吸蔵している状態が不安定であるため、負極は一定量の水素を吐き出す。このため、内部空間には、水素が存在した状態となる。蓄電モジュールにあっては、当該水素が外部に透過すること（水素透過）を抑制する要求がある。

【0016】

そこで、本発明の一側面に係る蓄電モジュールにおいては、第１封止部は、第１方向からみて電極の縁部から電極の外側に延在する環状の延在部を含み、第１部分及び第２部分は、第１方向からみて延在部を覆うように環状に設けられていてもよい。

【0017】

この場合、第１封止部の延在部に対応する領域においては、第１方向からみて電極が介在されておらず、第１方向に沿って水素透過が生じやすいと考えられる。これに対して、この蓄電モジュールにおいては、第１方向からみて延在部に重複する領域において、相対的に厚みが大きな第１部分及び第２部分が設けられている。したがって、当該領域からの水素透過が抑制され、信頼性がより確実に向上される。

【発明の効果】

【0018】

本発明の一側面によれば、信頼性を向上可能な蓄電モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】蓄電装置の一実施形態を示す概略断面図である。

【図2】図１に示された蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。

【図3】電極板と第１樹脂部との接合界面を示す概略断面図である。

【図4】比較例に係る蓄電モジュールの一部拡大断面図である。

【図5】比較例に係る蓄電モジュールで生じる問題点を説明するための図である。

【図6】変形例に係る蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。

【図7】は、別の変形例に係る蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。

【図8】は、図７の要部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照して蓄電モジュールの一実施形態について説明する。なお、図面の説明においては、同一の要素同士、或いは、相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

【0021】

図１は、蓄電装置の一実施形態を示す概略断面図である。図１に示される蓄電装置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として用いられる。蓄電装置１は、積層された複数の蓄電モジュール４を含むモジュール積層体２と、モジュール積層体２に対してその積層方向に拘束荷重を付加する拘束部材３とを備えている。

【0022】

モジュール積層体２は、複数（ここでは３つ）の蓄電モジュール４と、複数（ここでは４つ）の導電板５と、を含む。蓄電モジュール４は、バイポーラ電池であり、積層方向から見て矩形状をなしている。蓄電モジュール４は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池、又は電気二重層キャパシタである。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。

【0023】

積層方向に互いに隣り合う蓄電モジュール４同士は、導電板５を介して電気的に接続されている。導電板５は、積層方向に互いに隣り合う蓄電モジュール４間と、積層端に位置する蓄電モジュール４の外側と、にそれぞれ配置されている。積層端に位置する蓄電モジュール４の外側に配置された一方の導電板５には、正極端子６が接続されている。積層端に位置する蓄電モジュール４の外側に配置された他方の導電板５には、負極端子７が接続されている。正極端子６及び負極端子７は、例えば導電板５の縁部から積層方向に交差する方向に引き出されている。正極端子６及び負極端子７により、蓄電装置１の充放電が実施される。

【0024】

導電板５の内部には、空気等の冷媒を流通させる複数の流路５ａが設けられている。流路５ａは、例えば、積層方向と、正極端子６及び負極端子７の引き出し方向と、にそれぞれ交差（直交）する方向に沿って延在している。導電板５は、蓄電モジュール４同士を電気的に接続する接続部材としての機能のほか、これらの流路５ａに冷媒を流通させることにより、蓄電モジュール４で発生した熱を放熱する放熱板としての機能を併せ持つ。なお、図１の例では、積層方向から見た導電板５の面積は、蓄電モジュール４の面積よりも小さいが、放熱性の向上の観点から、導電板５の面積は、蓄電モジュール４の面積と同じであってもよく、蓄電モジュール４の面積よりも大きくてもよい。

【0025】

拘束部材３は、モジュール積層体２を積層方向に挟む一対のエンドプレート８と、エンドプレート８同士を締結する締結ボルト９及びナット１０と、によって構成されている。エンドプレート８は、積層方向から見た蓄電モジュール４及び導電板５の面積よりも一回り大きい面積を有する矩形の金属板である。エンドプレート８の内側面（モジュール積層体２側の面）には、電気絶縁性を有するフィルムＦが設けられている。フィルムＦにより、エンドプレート８と導電板５との間が絶縁されている。

【0026】

エンドプレート８の縁部には、モジュール積層体２よりも外側となる位置に挿通孔８ａが設けられている。締結ボルト９は、一方のエンドプレート８の挿通孔８ａから他方のエンドプレート８の挿通孔８ａに向かって通され、他方のエンドプレート８の挿通孔８ａから突出した締結ボルト９の先端部分には、ナット１０が螺合されている。これにより、蓄電モジュール４及び導電板５がエンドプレート８によって挟持されてモジュール積層体２としてユニット化されると共に、モジュール積層体２に対して積層方向に拘束荷重が付加される。

【0027】

次に、蓄電モジュール４の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示された蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。図２に示されるように、蓄電モジュール４は、電極積層体（積層体）１１と、電極積層体１１を封止する樹脂製の封止体１２と、を備えている。電極積層体１１は、セパレータ１３を介して、積層方向Ｄ（第１方向）に沿って積層された複数の電極（複数のバイポーラ電極１４、単一の負極終端電極（電極）１８、及び、単一の正極終端電極１９）を含む。ここでは、電極積層体１１の積層方向Ｄはモジュール積層体２の積層方向と一致している。電極積層体１１は、積層方向Ｄに延びる側面１１ａを有している。

【0028】

バイポーラ電極１４は、電極板１５、電極板１５の第１面１５ａに設けられた正極１６、電極板１５の第１面１５ａの反対の第２面１５ｂに設けられた負極１７を含んでいる。
正極１６は、正極活物質が電極板１５に塗工されることにより形成される正極活物質層である。負極１７は、負極活物質が電極板１５に塗工されることにより形成される負極活物質層である。電極積層体１１において、一のバイポーラ電極１４の正極１６は、セパレータ１３を挟んで積層方向Ｄに隣り合う別のバイポーラ電極１４の負極１７と対向している。電極積層体１１において、一のバイポーラ電極１４の負極１７は、セパレータ１３を挟んで積層方向Ｄに隣り合うさらに別のバイポーラ電極１４の正極１６と対向している。

【0029】

負極終端電極１８は、電極板１５、及び電極板１５の第２面１５ｂに設けられた負極１７を含んでいる。負極終端電極１８は、その第２面１５ｂが電極積層体１１の内側（積層方向Ｄについての中心側）になるように、積層方向Ｄの一端に配置されている。負極終端電極１８の負極１７は、セパレータ１３を介して、積層方向Ｄの一端のバイポーラ電極１４の正極１６と対向している。正極終端電極１９は、電極板１５、及び電極板１５の第１面１５ａに設けられた正極１６を含んでいる。正極終端電極１９は、その第１面１５ａが電極積層体１１の内側になるように、積層方向Ｄの他端に配置されている。正極終端電極１９の正極１６は、セパレータ１３を介して、積層方向Ｄの他端のバイポーラ電極１４の負極１７と対向している。

【0030】

負極終端電極１８の電極板１５の第１面１５ａには、導電板５が接触している。また、正極終端電極１９の電極板１５の第２面１５ｂには、蓄電モジュール４に隣接する他方の導電板５が接触している。拘束部材３からの拘束荷重は、導電板５を介して負極終端電極１８及び正極終端電極１９から電極積層体１１に付加される。すなわち、導電板５は、積層方向Ｄに沿って電極積層体１１に拘束荷重を付加する拘束部材でもある。

【0031】

電極板１５は、例えば、ニッケル又はニッケルメッキ鋼板といった金属からなる。一例として、電極板１５は、ニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板１５の縁部（バイポーラ電極１４、負極終端電極１８、及び、正極終端電極１９の縁部）１５ｃは、矩形枠状をなし、正極活物質及び負極活物質が塗工されない未塗工領域となっている。正極１６を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。負極１７を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。本実施形態では、電極板１５の第２面１５ｂにおける負極１７の形成領域は、電極板１５の第１面１５ａにおける正極１６の形成領域に対して一回り大きくなっている。

【0032】

セパレータ１３は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１３としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。セパレータ１３は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。なお、セパレータ１３は、シート状に限られず、袋状のものを用いてもよい。

【0033】

封止体１２は、例えば絶縁性の樹脂によって、全体として矩形の筒状に形成されている。封止体１２は、縁部１５ｃを包囲するように電極積層体１１の側面１１ａに設けられている。封止体１２は、側面１１ａにおいて縁部１５ｃを保持している。封止体１２は、縁部１５ｃに接合（例えば溶着（以下同様））された複数の第１樹脂部（複数の第１封止部）２１と、側面１１ａに沿って第１樹脂部２１を外側から包囲するように第１樹脂部２１に接合された単一の第２樹脂部（第２封止部）２２と、を有している。

【0034】

第１樹脂部２１は、積層方向Ｄから見て、矩形環状をなし、縁部１５ｃの全周にわたって連続的に設けられている。第１樹脂部２１は、電極板１５の第１面１５ａに接合されて気密に接合されている。第１樹脂部２１は、例えば超音波又は熱によって接合されている。第１樹脂部２１は所定の厚さ（積層方向Ｄの長さ）を有するフィルムである。電極板１５の端面は、第１樹脂部２１から露出している。第１樹脂部２１の内側の一部は、積層方向Ｄに互いに隣り合う電極板１５の縁部１５ｃ同士の間に位置しており、外側の一部は、電極板１５から外側に張り出している。第１樹脂部２１は、当該外側の一部において第２樹脂部２２に埋設されている。積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う第１樹脂部２１同士は、互いに離間している。

【0035】

第２樹脂部２２は、電極積層体１１及び第１樹脂部２１の外側に設けられ、蓄電モジュール４の外壁（筐体）を構成している。第２樹脂部２２は、例えば樹脂の射出成型によって形成され、積層方向Ｄに沿って電極積層体１１の全長にわたって延在している。第２樹脂部２２は、積層方向Ｄを軸方向として延在する筒状（環状）を呈している。第２樹脂部２２は、例えば、射出成型時の熱によって第１樹脂部２１の外表面に接合されている。

【0036】

第２樹脂部２２は、第１樹脂部２１と共に、積層方向Ｄに沿って互いに隣り合うバイポーラ電極１４の間、積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う負極終端電極１８とバイポーラ電極１４との間、及び、積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う正極終端電極１９とバイポーラ電極１４との間をそれぞれ封止している。これにより、バイポーラ電極１４の間、負極終端電極１８とバイポーラ電極１４との間、及び、正極終端電極１９とバイポーラ電極１４との間には、それぞれ気密に仕切られた内部空間Ｖが形成されている。この内部空間Ｖには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液からなる電解液（不図示）が収容されている。電解液は、セパレータ１３、正極１６及び負極１７内に含浸されている。

【0037】

第１樹脂部２１及び第２樹脂部２２は、例えば、絶縁性の樹脂であって、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又は変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）等から構成され得る。

【0038】

図３は、電極板と第１樹脂部との接合界面を示す概略断面図である。図３に示されるように、電極板１５の表面は粗面化されている。ここでは、図２に示される第１面１５ａ、第２面１５ｂ及び端面を含む電極板１５の表面全体が粗面化されている。電極板１５の表面は、例えば、電解メッキ処理で複数の突起１５ｐが形成されることにより粗面化されている。このように電極板１５が粗面化されている場合、電極板１５と第１樹脂部２１との接合界面では、溶融状態の第１樹脂部２１が粗面化により形成された凹部内に入り込み、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板１５と第１樹脂部２１との結合力を向上させることができる。少なくとも、第１面１５ａにおける縁部１５ｃが粗面化されていれば、結合力向上の効果が得られる。突起１５ｐは、例えば、基端側から先端側に向かって先太りとなる形状を有している。この場合、互いに隣接する突起１５ｐの間の断面形状はアンダーカット形状となり、アンカー効果が生じ易い。なお、図３は模式図であって、突起１５ｐの形状及び密度等は特に限定されない。

【0039】

再び図２を参照する。図２に示されるように、第２樹脂部２２は、積層方向Ｄにおける電極積層体１１の一端側において、負極終端電極１８の縁部１５ｃに接合された第１樹脂部２１である第３樹脂部（第３封止部）２３に重複するように、第３樹脂部２３上に設けられた第１重複部２２ａを含む。第１重複部２２ａは、積層方向Ｄからみて、矩形環状に形成されており、第３樹脂部２３の外縁部の全周にわたって重複している。第１重複部２２ａは、第３樹脂部２３の外表面に接合されて気密に接合されている。

【0040】

また、第２樹脂部２２は、積層方向Ｄにおける電極積層体１１の他端側において、正極終端電極１９の縁部１５ｃに接合された第１樹脂部２１である第４樹脂部（第４封止部）２４に重複するように、第４樹脂部２４上に設けられた第２重複部２２ｂを含む。第２重複部２２ｂは、積層方向Ｄからみて、矩形環状に形成されており、第４樹脂部２４の外縁部の全周にわたって重複している。第２重複部２２ｂは、第４樹脂部２４の外表面に接合されて気密に接合されている。

【0041】

積層方向Ｄに沿った第１重複部２２ａの厚さＴａは、積層方向Ｄに沿った第２重複部２２ｂの厚さＴｂよりも大きい。これにより、第１重複部２２ａの全体としての剛性が、第２重複部２２ｂの全体としての剛性よりも大きくされ、第１重複部２２ａが相対的に変形しにくくされている。この結果、第１重複部２２ａには、積層方向Ｄに沿った第３樹脂部２３の変形を規制するための規制部２５が構成されることになる。すなわち、第１重複部２２ａは、積層方向Ｄに沿った厚さＴａが第２重複部２２ｂの厚さＴｂよりも厚くされた部分を規制部２５として含む。ここでは、第１重複部２２ａの全体が、略同一の厚さとされ、規制部２５とされている。

【0042】

ここでは、積層方向Ｄに沿っての規制部２５の厚さ（すなわち、第１重複部２２ａの厚さＴａ）は、積層方向Ｄに沿っての第１樹脂部２１の厚さＴ２１の２倍以上である。ただし、積層方向Ｄについての規制部２５の外縁２５ｅは、積層方向Ｄについての導電板５の外縁５ｅよりも電極積層体１１の内側に位置する。すなわち、規制部２５の厚さは、当該規制部２５の外縁２５ｅが導電板５の外縁５ｅよりも電極積層体１１の内側に位置する範囲において、第１樹脂部２１の厚さＴ２１の２倍以上である。なお、ここでは、積層方向Ｄからみて、第１重複部２２ａ（すなわち規制部２５）は、電極板１５に重複していない。

【0043】

一例として、厚さＴａは、３００μｍ以上３ｍｍ以下である。厚さＴａが３ｍｍよりも大きいと、積層方向Ｄに沿った導電板５の厚さを超えるおそれがある。その場合には、次のような問題が生じ得る。すなわち、導電板５を介した蓄電モジュール４同士の電気的な接続が困難になる。導電板５を用いた蓄電モジュール４の放熱性（冷却性）が低下する。さらに、蓄電モジュール４が大型化する。第１樹脂部２１及び第２樹脂部２２への荷重の集中により劣化が促進される（面で均一に圧力を受けにくくなる）。換言すれば、厚さＴａを３ｍｍ以下とすることにより、上記の問題が生じることを抑制できる。

【0044】

一方、厚さＴａが３００μｍ以上である（厚さＴｂの２倍以上である）場合には、導電板５を設置する際に位置決めをしやすくなる。また、この場合には、耐圧強度を十分に確保可能であり、変形を確実に規制できる。

【0045】

引き続いて、蓄電装置１の製造方法の一例について説明する。この方法では、まず、上記の蓄電モジュール４を製造する。蓄電モジュール４の製造方法は、一次成形工程と、積層工程と、二次成形工程と、注入工程と、を備える。一次成形工程では、所定数のバイポーラ電極１４と負極終端電極１８及び正極終端電極１９を用意し、それぞれの電極板１５の縁部１５ｃの第１面１５ａに第１樹脂部２１を接合する。

【0046】

積層工程では、第１樹脂部２１が電極板１５の縁部１５ｃ同士の間に配置されるように、セパレータ１３を介してバイポーラ電極１４、負極終端電極１８、及び正極終端電極１９を積層することにより、電極積層体１１を形成する。二次成形工程では、射出成形の金型（不図示）内に電極積層体１１を配置した後、金型内に溶融樹脂を射出することにより、第１樹脂部２１を包囲するように第２樹脂部２２を形成する。これにより、電極積層体１１の側面１１ａに封止体１２が形成される。注入工程では、二次成形工程の後、バイポーラ電極１４，１４間の内部空間Ｖに電解液を注入する。これにより、蓄電モジュール４が得られる。

【0047】

その後、得られた蓄電モジュール４と導電板５とを積層してモジュール積層体２を形成すると共に、拘束部材３によってモジュール積層体２を拘束する工程等を経て、蓄電装置１が製造される。

【0048】

続いて、蓄電モジュール４の作用・効果について説明する。図４は、比較例に係る蓄電モジュールの一部拡大断面図である。図５は、比較例に係る蓄電モジュールで生じる問題点を説明するための図である。図４，５に示される例では、封止体１２に代えて封止体１２Ａが用いられている。封止体１２Ａは、第２樹脂部２２に代えて第２樹脂部２２Ａを有している。第２樹脂部２２Ａの第１重複部２２Ａａは、第２樹脂部２２の第１重複部２２ａと比較して薄く、規制部２５が設けられていない。

【0049】

このため、内圧の上昇に伴って負極終端電極１８の電極板１５に荷重が付加されると、当該電極板１５に接合された第１樹脂部２１が変形するおそれがある。この場合、第１樹脂部２１と電極板１５との間に隙間が生じ（例えば、図５に示されるように、電極板１５と第１樹脂部２１との間に隙間Ｗが形成され）、当該隙間を介して電解液Ｌの漏液が生じるおそれがある。また、第１樹脂部２１の変形が大きくなると、第１樹脂部２１の破損が生じる可能性もなる。電解液Ｌの漏液については、特に、負極終端電極１８側において、アルカリクリープ現象に起因して生じやすい。

【0050】

蓄電モジュールでは、いわゆるアルカリクリープ現象により、電解液Ｌが負極終端電極１８の電極板１５上を伝わり、封止体１２Ａの第１樹脂部２１と電極板１５との間の隙間Ｗを通って電極板１５の第１面１５ａ側に滲み出ることがある。図４には、アルカリクリープ現象における電解液Ｌの移動経路が矢印Ａで示されている。このアルカリクリープ現象は、電気化学的な要因と流体現象等により、蓄電装置の充電時及び放電時並びに無負荷時において生じ得る。アルカリクリープ現象は、負極電位、水分、及び電解液Ｌの通り道がそれぞれ存在することにより生じる。

【0051】

これに対して、蓄電モジュール４によれば、アルカリクリープ現象に起因した漏液や第１樹脂部２１の破損を抑制し、信頼性を向上可能である。すなわち、蓄電モジュール４においては、電極積層体１１には封止体１２が設けられている。封止体１２は、それぞれの電極（バイポーラ電極１４、負極終端電極１８、正極終端電極１９）の縁部１５ｃに接合された第１樹脂部２１と、第１樹脂部２１を包囲するように設けられた第２樹脂部２２と、を含む。一方、電極積層体１１の一端には負極終端電極１８が配置されている。また、第２樹脂部２２は、負極終端電極１８の縁部１５ｃに接合された第１樹脂部２１である第３樹脂部２３に重複するように第３樹脂部２３上に設けられた第１重複部２２ａを含む。そして、第１重複部２２ａは、第３樹脂部２３の変形を規制するための規制部２５を含む。このため、少なくとも負極終端電極１８側において、第１樹脂部２１等の変形が抑制され、漏液や破損が抑制される。よって、この蓄電モジュール４によれば、信頼性が向上される。

【0052】

また、蓄電モジュール４においては、第２樹脂部２２は、電極積層体１１の他端側において、正極終端電極１９の縁部１５ｃに接合された第１樹脂部２１である第４樹脂部２４に重複するように第４樹脂部２４上に設けられた第２重複部２２ｂを含む。そして、第１重複部２２ａは、積層方向Ｄに沿った厚さＴａが第２重複部２２ｂの厚さＴｂよりも厚くされた部分を規制部２５として含んでいる。このため、簡単な構成により信頼性を向上可能である。

【0053】

さらに、蓄電モジュール４は、電極積層体１１の一端側に配置され、積層方向Ｄに沿って電極積層体１１に拘束荷重を付加する導電板５を備える。そして、積層方向Ｄに沿った規制部２５の厚さＴａは、積層方向Ｄについての当該規制部２５の外縁２５ｅが導電板５の外縁５ｅよりも電極積層体１１の内側に位置する範囲において、積層方向Ｄに沿った第１樹脂部２１の厚さＴ２１の２倍以上である。このため、大型化を避けつつ信頼性を確実に向上可能である。

【0054】

以上の実施形態は、本発明の一側面に係る蓄電モジュールの一実施形態について説明したものである。したがって、本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、上記の蓄電モジュール４に限定されず、各請求項の要旨を変更しない範囲において任意に蓄電モジュール４を変形したものとすることができる。引き続いて、蓄電モジュール４の変形例について説明する。

【0055】

図６は、変形例に係る蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。図６に示されるように、ここでは、積層方向Ｄからみて、第１重複部２２ａが、第１樹脂部２１に加えて、負極終端電極１８の電極板１５（縁部１５ｃ）にさらに重複するように、電極積層体１１の内側に向けて延在する部分を規制部２６として含む。また、積層方向Ｄからみて、第１重複部２２ａが、第１樹脂部２１に加えて、正極終端電極１９の電極板１５（縁部１５ｃ）にさらに重複するように、電極積層体１１の内側に向けて延在する部分を規制部２６として含む。これらの規制部２６によっても、簡単な構成により第１樹脂部２１の変形を規制して信頼性を向上可能である。また、ここでは、正極終端電極１９側の第２重複部２２ｂについても、第１樹脂部２１の変形を規制するための規制部２６が設けられているので、信頼性をより向上可能である。

【0056】

さらに、図２に示される蓄電モジュール４と図６に示される蓄電モジュール４との間において、互いに構成を互いに重複して採用することも可能である。すなわち、図２に示される蓄電モジュール４において、第１重複部２２ａと同様に、第２重複部２２ｂも規制部２５を備えていてもよい。その場合、第１重複部２２ａの厚さＴａと第２重複部２２ｂの厚さＴｂとが実質的に同一になり得る。

【0057】

また、図２に示される蓄電モジュール４において、第１重複部２２ａ及び／又は第２重複部２２ｂが、その厚さを維持したまま、さらに電極板１５に重複するように電極積層体１１の内側に向けて延在してもよい。この場合、第１重複部２２ａは規制部２５と規制部２６との機能を併せ持つことになり、第２重複部２２ｂは規制部２６としての機能を有することになる。さらには、第２重複部２２ｂが、規制部２５と規制部２６との機能を併せ持つように厚さ及び延在長を設定してもよい。

【0058】

ここで、図７は、別の変形例に係る蓄電モジュールの内部構成を示す概略断面図である。図７に示される蓄電モジュール４においては、第１重複部２２ａは、第１部分Ｐ１を有している。また、第２重複部２２ｂは、第２部分Ｐ２を有している。第１部分Ｐ１及び第２部分Ｐ２は、積層方向Ｄ（第１方向）からみて環状に形成されている。第１部分Ｐ１及び第２部分Ｐ２は、電極積層体１１の積層方向Ｄに交差する側面１１ａ上における第２樹脂部２２の厚さ（積層方向Ｄに交差する方向に沿った寸法）以上の厚さを有する部分である。

【0059】

図８は、図７の要部拡大図である。図８に示されるように、第１樹脂部２１は、積層方向Ｄからみて、電極（ここでは負極終端電極１８）の電極板１５の縁部１５ｃから電極の外側に延在する環状の延在部２１ｐを含む。延在部２１ｐは、積層方向Ｄからみて、電極板１５の外側の端面１５ｅと、第２樹脂部２２の内側面２２ｅとの間の領域Ｒに重複する部分である。内側面２２ｅは、端面１５ｅに対向する面である。領域Ｒには、電極板１５が配置されていない。

【0060】

第１部分Ｐ１は、積層方向Ｄからみて延在部２１ｐを覆うように環状に設けられている。第１部分Ｐ１の厚さ（積層方向Ｄに沿った寸法）ＴＰは、電極積層体１１の側面１１ａ上における第２樹脂部２２の厚さＴＳ以上である。ここでは、第１部分Ｐ１は、第１重複部２２ａの一部に設けられている（全体に設けられていてもよい）。したがって、第１重複部２２ａの基部と第１部分Ｐ１との間には、角部Ｃが設けられている。このため、領域Ｒから外部に至る最短距離は、延在部２１ｐの外縁部から角部Ｃまでの距離ＤＰとなる場合がある。この場合、距離ＤＰが、厚さＴＳ以上である。厚さＴＰ及び距離ＤＰは、例えば、３００μｍ以上３ｍｍ以下である。なお、図８及び図８を参照した第１部分Ｐ１の説明は、第２部分Ｐ２についても同様である。第１部分Ｐ１及び第２部分Ｐ２は、上述した規制部として機能し得る。

【0061】

以上のように、この例に係る蓄電モジュール４においては、電極積層体１１には封止体１２が設けられている。封止体１２は、それぞれの電極の縁部１５ｃに接合された第１樹脂部２１と、第１樹脂部２１を包囲するように設けられた第２樹脂部２２と、を含む。一方、電極積層体１１の一端には、電極板１５と負極１７とを含む負極終端電極１８が配置されている。また、第２樹脂部２２は、負極終端電極１８の縁部１５ｃに接合された第１樹脂部２１である第３樹脂部２３に重複するように第３樹脂部２３上に設けられた第１重複部２２ａを含む。

【0062】

そして、第１重複部２２ａは、電極積層体１１の積層方向Ｄに交差する側面１１ａ上における第２樹脂部２２の厚さＴＳ以上の厚さＴＰを有する第１部分Ｐ１を含む。このため、少なくとも負極終端電極１８側において、封止体１２等の変形が抑制され、漏液や破損が抑制される。よって、この例の蓄電モジュール４によっても、信頼性が向上される。

【0063】

また、この例に係る蓄電モジュール４においては、第２樹脂部２２は、電極積層体１１の他端側において、正極終端電極１９の縁部１５ｃに接合された第１樹脂部２１である第４樹脂部２４に重複するように第４樹脂部２４上に設けられた第２重複部２２ｂを含む。第２重複部２２ｂは、積層方向Ｄに交差する電極積層体１１の側面１１ａ上における第２樹脂部２２の厚さＴＳ以上の厚さを有する第２部分Ｐ２を含んでいる。このため、正極終端電極１９側においても、封止体１２等の変形が抑制され、漏液や破損が抑制される。よって、この例の蓄電モジュール４によれば、信頼性が確実に向上される。

【0064】

ここで、蓄電モジュールにおいては、初回充電時に負極上で電解液の水に由来して水素が発生する。負極が水素吸蔵合金を含む場合には、この水素は負極に吸蔵される。しかしながら、通常使用時の内圧では水素を吸蔵している状態が不安定であるため、負極は一定量の水素を吐き出す。このため、内部空間には、水素が存在した状態となる。蓄電モジュールにあっては、当該水素が外部に透過すること（水素透過）を抑制する要求がある。

【0065】

この例に係る蓄電モジュール４においては、第１樹脂部２１は、積層方向Ｄからみて電極の縁部１５ｃから電極の外側に延在する環状の延在部２１ｐを含む。そして、第１部分Ｐ１及び第２部分Ｐ２は、積層方向Ｄからみて延在部２１ｐを覆うように環状に設けられている。

【0066】

このため、延在部２１ｐに対応する領域Ｒにおいては、積層方向Ｄからみて電極が介在されておらず、積層方向Ｄに沿って水素透過が生じやすいと考えられる。これに対して、この例の蓄電モジュール４においては、積層方向Ｄからみて延在部２１ｐに重複する領域Ｒにおいて、相対的に厚みが大きな第１部分Ｐ１及び第２部分Ｐ２が設けられている。したがって、当該領域Ｒからの水素透過が抑制され、信頼性がより確実に向上される。

【産業上の利用可能性】

【0067】

信頼性を向上可能な蓄電モジュールを提供することができる。

【符号の説明】

【0068】

４…蓄電モジュール、５…導電板（拘束部材）、５ｅ…外縁、１１…電極積層体（積層体）、１２…封止体、１５…電極板、１５ｃ…縁部、１６…正極、１７…負極、１８…負極終端電極、１９…正極終端電極、２１…第１樹脂部（第１封止部）、２２…第２樹脂部（第２封止部）、２２ａ…第１重複部、２２ｂ…第２重複部、２３…第３樹脂部（第３封止部）、２４…第４樹脂部（第４封止部）、２５，２６…規制部、Ｔａ，Ｔｂ，Ｔ２１…厚さ、Ｄ…積層方向（第１方向）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】