特開 2022-159906 双極型蓄電池及び双極型蓄電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022159906

(43)【公開日】2022-10-18

(54)【発明の名称】双極型蓄電池及び双極型蓄電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20221011BHJP

   H01M 50/103 20210101ALI20221011BHJP

   H01M 50/522 20210101ALI20221011BHJP

   H01M 4/68 20060101ALI20221011BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 Z

H01M50/103

H01M50/522

H01M4/68 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021064373

(22)【出願日】2021-04-05

(71)【出願人】

【識別番号】000005382

【氏名又は名称】古河電池株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100115679

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 勇毅

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】平 芳延

(72)【発明者】

【氏名】廣田 憲治

【テーマコード（参考）】

5H011

5H017

5H028

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA17

5H011BB03

5H011CC02

5H011DD13

5H011EE06

5H011FF04

5H011GG09

5H011HH02

5H017AA01

5H017AS03

5H017CC03

5H017EE02

5H028AA08

5H028BB01

5H028CC19

5H028CC24

5H028EE06

5H043BA12

5H043CA13

5H043FA05

5H043FA10

5H043FA22

5H043HA11F

5H043HA23F

5H043JA01F

5H043JA02F

5H043KA02F

5H043KA05F

5H043KA07F

5H043LA41F

(57)【要約】

【課題】正極と負極との間の導通を確保しつつ、基板を貫通して設けられる貫通穴を介して正極側から負極側へと電解液が移動することで生ずる液洛を確実に防止して蓄電池の性能維持、長寿命化を図ることができる双極型蓄電池を提供する。
【解決手段】正極１１１、負極１１２、及び正極１１１と負極１１２との間に介在するセパレータ１１３を備え、間隔を開けて積層配置されたセル部材１１０と、複数のセル部材１１０を個別に収容する複数の空間を形成するセル部材１１０の正極１１１の側および負極１１２の側の少なくとも一方を覆う基板１２１を含む空間形成部材１２０と、基板１２１を貫通して設けられる貫通穴１２１ａと、貫通穴１２１ａに挿入され、正極側と負極側との導通を図る導通体１８０と、を備え、貫通穴１１２ａの内面及び導通体１８０が貫通穴１１２ａに挿入された際に導通体１８０における少なくとも内面に対向する面は金属層１５０を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極用集電体と正極用活物質層を有する正極、負極用集電体と負極用活物質層を有する負極、および前記正極と前記負極との間に介在するセパレータを備え、間隔を開けて積層配置された、セル部材と、
複数の前記セル部材を個別に収容する複数の空間を形成する、前記セル部材の前記正極の側および前記負極の側の少なくとも一方を覆う基板と、前記セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、
前記基板を貫通して設けられる貫通穴と、
前記貫通穴に挿入され、正極側と負極側との導通を図る導通体と、を備え、
前記貫通穴の内面、及び、前記導通体が前記貫通穴に挿入された際に前記導通体における少なくとも前記内面に対向する面は金属層を備えていることを特徴とする双極型蓄電池。

【請求項2】

前記金属層は、前記正極用集電体及び前記負極用集電体を構成する金属又は合金の融点よりも低い融点を備える金属又は合金から構成されることを特徴とする請求項１に記載の双極型蓄電池。

【請求項3】

前記貫通穴及び前記導通体に設けられる金属層であって、互いに対向する金属層は同じ材料であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の双極型蓄電池。

【請求項4】

前記貫通穴に設けられる前記金属層は、前記基板に接する第１の金属層と、前記第１の金属層を覆うように設けられる第２の金属層とからなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の双極型蓄電池。

【請求項5】

前記第１の金属層として設けられる金属又は合金の融点は、前記第２の金属層、前記正極用集電体及び前記負極用集電体のいずれよりも高い融点を備え、前記第２の金属層として設けられる金属又は合金の融点は、前記第１の金属層、前記正極用集電体及び前記負極用集電体のいずれよりも低い融点を備えることを特徴とする請求項４に記載の双極型蓄電池。

【請求項6】

前記金属層は、メッキ処理によって設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の双極型蓄電池。

【請求項7】

前記貫通穴の内面には、周方向に凸部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の双極型蓄電池。

【請求項8】

前記正極用集電体および前記負極用集電体は、鉛又は鉛合金からなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の双極型蓄電池。

【請求項9】

空間形成部材の基板の一方の面と他方の面及び前記一方の面と前記他方の面との間を貫通する貫通穴に、正極用集電体及び負極用集電体を構成する金属又は合金の融点よりも低い融点を備える金属又は合金から構成されている金属層を設ける工程と、
前記貫通穴に挿入され正極側と負極側との導通を図る導通体であって少なくとも前記貫通穴に対向する面に前記金属層を設ける工程と、
前記導通体を前記貫通穴に挿入し、前記正極側と前記負極側から前記導通体を加熱して前記貫通穴において前記導通体を接合する工程と、
前記一方の面に前記正極用集電体を配置する工程と、
前記他方の面に前記負極用集電体を配置する工程と、
配置された前記正極用集電体側から前記基板方向に加熱し前記基板の前記一方の面に前記金属層を介して前記正極用集電体を接合する工程と、
配置された前記負極用集電体側から前記基板方向に加熱し前記基板の前記他方の面に前記金属層を介して前記負極用集電体を接合する工程と、
を備えることを特徴とする双極型蓄電池の製造方法。

【請求項10】

前記基板に前記金属層を設ける工程は、
前記一方の面と、前記他方の面と、前記貫通穴と、に第１の金属層を設ける工程と、
前記第１の金属層を覆うように第２の金属層を設ける工程と、
を備えていることを特徴とする請求項９に記載の双極型蓄電池の製造方法。

【請求項11】

前記第２の金属層の融点は、前記第１の金属層の融点よりも低く、かつ、前記正極用集電体及び前記負極用集電体を構成する金属又は合金の融点よりも低いことを特徴とする請求項１０に記載の双極型蓄電池の製造方法。

【請求項12】

前記導通体に設けられる前記金属層は、前記第２の金属層であることを特徴とする請求項１１に記載の双極型蓄電池の製造方法。

【請求項13】

前記金属層は、メッキ処理によって設けられることを特徴とする請求項９ないし請求項１２のいずれかに記載の双極型蓄電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施の形態は、双極型蓄電池及び双極型蓄電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、太陽光や風力等の自然エネルギーを利用した発電設備が増えている。このような発電設備においては、発電量を制御することができないことから、蓄電池を利用して電力負荷の平準化を図るようにしている。すなわち、発電量が消費量よりも多いときには差分を蓄電池に充電する一方、発電量が消費量よりも小さいときには差分を蓄電池から放電するようにしている。上述した蓄電池としては、経済性や安全性等の観点から、鉛蓄電池が多用されている。このような従来の鉛蓄電池としては、例えば、下記特許文献１に記載されているものが知られている。

【0003】

この特許文献１に記載された鉛蓄電池では、額縁形をなす樹脂からなるフレーム（リム）の内側に、樹脂からなる基板（バイポーラプレート）が取り付けられている。基板の一方面及び他方面には、正極用鉛層及び負極用鉛層が設けられている。正極用鉛層には、正極用活物質層が隣接している。負極用鉛層には、負極用活物質層が隣接している。また、額縁形をなす樹脂からなるスペーサの内側には、電解液を含有するガラスマット（電解層）が配設されている。そして、フレームとスペーサとが交互に複数積層されて組み付けられている。

【0004】

さらに正極用鉛層と負極用鉛層とは、基板に複数形成された穿孔の内部で直接的に接合されている。すなわち、特許文献１に記載の鉛蓄電池は、一方面側と他方面側とを連通させる穿孔（連通孔）を有する基板とセル部材とが交互に複数積層された双極（バイポーラ）型鉛蓄電池である。セル部材は、正極用鉛層に正極用活物質層を設けた正極と、負極用鉛層に負極用活物質層を設けた負極と、正極と負極との間に介在する電解層と、を有し、一方のセル部材の正極用鉛層と他方のセル部材の負極用鉛層とが基板の穿孔の内部に没入して接合されることにより、セル部材同士が直列に接続されたものとなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６１２４８９４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述した特許文献１における鉛蓄電池のような構造を採用した場合、次のような現象が生ずる可能性が考えられる。すなわち、そもそも特許文献１に記載の鉛電池の場合、図１５の（ａ）に示すように、このバイポーラ電極の正極は、樹脂製の基板２１０の一方の面の上に接着層２４０を介して正極用鉛箔２２０が配され、当該正極用鉛箔２２０の上に正極用活物質層（図示せず）が配されることによって構成されている。

【0007】

なお、接着剤を用いて基板と接着される鉛箔は正極用鉛箔と負極用鉛箔とがあるが、図１５では正極用鉛箔を例に挙げて説明している。

【0008】

上記のような双極型鉛蓄電池においては、電解液に含有される硫酸によって正極用鉛箔２２０が腐食して正極用鉛箔２２０の表面に腐食生成物（酸化鉛）の被膜２６０が生成されることがある（図１５の（ｂ）を参照）。そして、この腐食生成物の被膜２６０の成長によって正極用鉛箔２２０に伸び（グロース）が生じるおそれがあった。

【0009】

また、このグロースによって正極用鉛箔２２０と接着層２４０とが剥離し、正極用鉛箔２２０と接着層２４０との界面に電解液が浸入して、硫酸による正極用鉛箔２２０の腐食がさらに進行するおそれがあった（図１５の（ｃ）を参照）。その結果、腐食が例えば正極用鉛箔２２０の裏面（基板２１０に対向する面）にまで達すると、短絡が生じるなどして電池の性能が低下する場合があった。

【0010】

さらには、正極と負極との導通を図るために設けられる、上述した一方面側と他方面側とを連通させる穿孔（連通孔）を介して電解液が正極側から負極側に到達すると、いわゆる液洛が生じ、電池性能の低下を招来する。

【0011】

そのため、このような液洛が生じないように様々な方策が行われてきた。例えばその１つが、穿孔が設けられた基板において、金型の穿孔の部分に金属を配置してその周囲を樹脂で覆って基板を成型する、いわゆるインサート成型を用いて基板を製造する方法である。但し、基板の厚みが薄いことから金属を保持しつつインサート成型を行うことは困難である。

【0012】

また、穿孔の部分に導通体を挿入し、基板の厚み方向に当該導通体を挟んでかしめる方法や穿孔の内周部に接着剤を塗布して圧力を掛けて穿孔内に導通体を挿入する方法、或いは、この方法に追加してかしめる方法も考えられる。

【0013】

しかしながら、前者の場合、このように厚み方向にかしめても穿孔内において導通体を基板に食い込ませることができず、後者の場合も、結局液洛が生じてしまい、いずれの場合も穿孔内における機密性を保持することができなかった。

【0014】

本発明は、正極と負極との間の導通を確保しつつ、基板を貫通して設けられる貫通穴を介して正極側から負極側へと電解液が移動することで生ずる液洛を確実に防止して蓄電池の性能維持、長寿命化を図ることができる双極型蓄電池及び双極型蓄電池の製造方法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】

【0015】

本発明の一態様に係る双極型蓄電池は、正極用集電体と正極用活物質層を有する正極、負極用集電体と負極用活物質層を有する負極、および正極と負極との間に介在するセパレータを備え、間隔を開けて積層配置された、セル部材と、複数のセル部材を個別に収容する複数の空間を形成する、セル部材の正極の側および負極の側の少なくとも一方を覆う基板と、セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、基板を貫通して設けられる貫通穴と、貫通穴に挿入され、正極側と負極側との導通を図る導通体と、を備え、貫通穴の内面、及び、導通体が貫通穴に挿入された際に導通体における少なくとも内面に対向する面は金属層を備えている。

【0016】

また本発明の一態様に係る双極型蓄電池の製造方法は、空間形成部材の基板の一方の面と他方の面及び一方の面と他方の面との間を貫通する貫通穴に、正極用集電体及び負極用集電体を構成する金属又は合金の融点よりも低い融点を備える金属又は合金から構成されている金属層を設ける工程と、貫通穴に挿入され正極側と負極側との導通を図る導通体であって少なくとも貫通穴に対向する面に金属層を設ける工程と、導通体を貫通穴に挿入し、正極側と負極側から導通体を加熱して貫通穴において導通体を接合する工程と、一方の面に正極用集電体を配置する工程と、他方の面に負極用集電体を配置する工程と、配置された正極用集電体側から基板方向に加熱し基板の一方の面に金属層を介して正極用集電体を接合するとともに、配置された負極用集電体側から基板方向に加熱し基板の他方の面に金属層を介して負極用集電体を接合する工程とを備える。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、本発明の一態様に係る双極型蓄電池は、正極用集電体と正極用活物質層を有する正極、負極用集電体と負極用活物質層を有する負極、および正極と負極との間に介在するセパレータを備え、間隔を開けて積層配置された、セル部材と、複数のセル部材を個別に収容する複数の空間を形成する、セル部材の正極の側および負極の側の少なくとも一方を覆う基板と、セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、基板を貫通して設けられる貫通穴と、貫通穴に挿入され、正極側と負極側との導通を図る導通体と、を備え、貫通穴の内面、及び、導通体が貫通穴に挿入された際に導通体における少なくとも内面に対向する面は金属層を備えている。このような構成を採用することによって、正極と負極との間の導通を確保しつつ、基板を貫通して設けられる貫通穴を介して正極側から負極側へと電解液が移動することで生ずる液洛を確実に防止して蓄電池の性能維持、長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態に係る双極型蓄電池の構造の概略を示す概略断面図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る双極型蓄電池の製造の流れを一部抜き出して示すフローチャートである。

【図3】本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの平面図及びＡ－Ａ線切断端面図である。

【図4】本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの平面図及びＡ－Ａ線切断端面図である。

【図5】本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの平面図及びＡ－Ａ線切断端面図である。

【図6】本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの切断端面図である。

【図7】本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの切断端面図である。

【図8】本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの切断端面図である。

【図9】本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの切断端面図である。

【図10】本発明の実施の形態における双極型蓄電池の製造工程の一部における、バイポーラプレートの切断端面図である。

【図11】本発明の実施の形態における貫通穴と当該貫通穴に挿入される導通部との形状に関する第１の変形例を示す拡大切断端面図である。

【図12】本発明の実施の形態における貫通穴と当該貫通穴に挿入される導通部との形状に関する第２の変形例を示す拡大切断端面図である。

【図13】本発明の実施の形態における貫通穴と当該貫通穴に挿入される導通部との形状に関する第３の変形例を示す拡大切断端面図である。

【図14】本発明の実施の形態における貫通穴と当該貫通穴に挿入される導通部との形状に関する第４の変形例を示す拡大切断端面図である。

【図15】従来の双極型鉛蓄電池において、電解液に含有される硫酸による腐食によって正極用鉛箔にグロースが生じた結果、正極用鉛箔と接着層との界面に電解液が浸入する様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施の形態は、本発明の一例を示したものである。また、これらの各実施の形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。これらの各実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。なお、以下においては、様々な蓄電池の中から鉛蓄電池を例に挙げて説明する。

【0020】

〔全体構成〕
まず、本発明の実施の形態における双極型蓄電池の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池１００の構造の概略を示す概略断面図である。

【0021】

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態の双極型鉛蓄電池１００は、複数のセル部材１１０と、複数枚のバイポーラプレート（空間形成部材）１２０と、第１のエンドプレート（空間形成部材）１３０と、第２のエンドプレート（空間形成部材）１４０と、カバープレート１６０とを有する。

【0022】

ここで、図１ではセル部材１１０が３個積層された双極型鉛蓄電池１００を示しているが、セル部材１１０の数は電池設計により決定される。また、バイポーラプレート１２０の数はセル部材１１０の数に応じて決まる。

【0023】

なお、以下においては、図１に示すように、セル部材１１０の積層方向をＺ方向（図１の上下方向）とし、Ｚ方向に垂直な方向で且つ互いに垂直な方向をＸ方向およびＹ方向とする。

【0024】

セル部材１１０は、正極１１１、負極１１２、およびセパレータ（電解質層）１１３を備えている。正極１１１は、正極用集電体である正極用鉛箔１１１ａと正極用活物質層１１１ｂとを有する。負極１１２は、負極用集電体である負極用鉛箔１１２ａと負極用活物質層１１２ｂとを有する。

【0025】

セパレータ１１３には電解液が含浸されている。セパレータ１１３は、正極１１１と負極１１２との間に介在している。セル部材１１０において、正極用鉛箔１１１ａ、正極用活物質層１１１ｂ、セパレータ１１３、負極用活物質層１１２ｂ、および負極用鉛箔１１２ａは、この順に積層されている。

【0026】

正極用鉛箔１１１ａのＸ方向およびＹ方向の寸法は、正極用活物質層１１１ｂのＸ方向およびＹ方向の寸法より大きい。同様に、負極用鉛箔１１２ａのＸ方向およびＹ方向の寸法は、負極用活物質層１１２ｂのＸ方向およびＹ方向の寸法より大きい。また、Ｚ方向の寸法（厚さ）は、正極用鉛箔１１１ａの方が負極用鉛箔１１２ａより大きく（厚く）、正極用活物質層１１１ｂの方が負極用活物質層１１２ｂより大きい（厚い）。

【0027】

複数のセル部材１１０は、Ｚ方向に間隔を開けて積層配置され、この間隔の部分にバイポーラプレート１２０の基板１２１が配置されている。すなわち、複数のセル部材１１０は、バイポーラプレート１２０の基板１２１を間に挟まれた状態で積層されている。

【0028】

このように、複数枚のバイポーラプレート１２０と第１のエンドプレート１３０と第２のエンドプレート１４０は、複数のセル部材１１０を個別に収容する複数の空間（セル）Ｃを形成するための空間形成部材である。

【0029】

すなわち、バイポーラプレート１２０は、セル部材１１０の正極側および負極側の両方を覆い、平面形状が長方形の基板１２１と、セル部材１１０の側面を囲うとともに基板１２１の４つの端面を覆うに枠体１２２と、を含む空間形成部材である。

【0030】

また、図１に示すように、バイポーラプレート１２０は、さらに基板１２１の両面から垂直に突出する柱部１２３を備える。当該基板１２１の各面から突出する柱部１２３の数は一つであってもよいし、複数であってもよい。

【0031】

バイポーラプレート１２０を構成する基板１２１と枠体１２２と柱部１２３は、一体に、例えば、熱可塑性樹脂で形成されている。バイポーラプレート１２０を形成する熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリプロピレンが挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は、成形性に優れているとともに耐硫酸性にも優れている。よって、バイポーラプレート１２０に電解液が接触したとしても、バイポーラプレート１２０に分解、劣化、腐食等が生じにくい。

【0032】

Ｚ方向において、枠体１２２の寸法は基板１２１の寸法（厚さ）より大きく、柱部１２３の突出端面間の寸法は枠体１２２の寸法と同じである。そして、複数のバイポーラプレート１２０が枠体１２２および柱部１２３同士を接触させて積層されることにより、基板１２１と基板１２１との間に空間Ｃが形成され、互いに接触する柱部１２３同士により、空間ＣのＺ方向の寸法が保持される。

【0033】

正極用鉛箔１１１ａ、正極用活物質層１１１ｂ、負極用鉛箔１１２ａ、負極用活物質層１１２ｂ、およびセパレータ１１３には、柱部１２３を貫通させる貫通穴１１１ｃ，１１１ｄ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１３ａがそれぞれ形成されている。

【0034】

バイポーラプレート１２０の基板１２１は、板面を貫通する複数の貫通穴１２１ａを有する。基板１２１の一方の面に第１の凹部１２１ｂが、他方の面に第２の凹部１２１ｃが形成されている。第１の凹部１２１ｂの深さは第２の凹部１２１ｃより深い。第１の凹部１２１ｂおよび第２の凹部１２１ｃのＸ方向およびＹ方向の寸法は、正極用鉛箔１１１ａおよび負極用鉛箔１１２ａのＸ方向およびＹ方向の寸法に対応させてある。

【0035】

バイポーラプレート１２０の基板１２１は、Ｚ方向で、隣り合うセル部材１１０の間に配置されている。そして、バイポーラプレート１２０の基板１２１の第１の凹部１２１ｂに、鉛又は鉛合金からなる正極用集電体である正極用鉛箔１１１ａが配置されている。また、バイポーラプレート１２０の基板１２１の第２の凹部１２１ｃに、鉛又は鉛合金からなる負極用集電体である負極用鉛箔１１２ａが配置されている。

【0036】

具体的には、正極用鉛箔１１１ａは、基板１２１の第１の凹部１２１ｂと正極用鉛箔１１１ａの間に設けられる金属層１５０を介して基板１２１の第１の凹部１２１ｂに接合されている。また、負極用鉛箔１１２ａは、基板１２１の第２の凹部１２１ｃと負極用鉛箔１１２ａの間に設けられる金属層１５０を介して基板１２１の第２の凹部１２１ｃに接合されている。

【0037】

すなわち、本発明の実施の形態においては、正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａが加熱されることで、基板１２１と正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａとの間にある金属層１５０がその熱によって溶融する。それにより、金属層１５０と正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａとが金属接合されて、正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａが基板１２１に設けられる。従って、基板１２１への正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａの接合に当たって、接着剤は用いられない。

【0038】

このように正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａは金属層１５０を介して基板１２１に設けられるが、そのために正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａが基板１２１に接合される前に、基板１２１には金属層１５０が設けられる。

【0039】

ここで上述したように、正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａを基板１２１に接合する場合は、その構造上、正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａ側から基板１２１側に向けて加熱することになる。そのため、熱可塑性樹脂で構成されている基板１２１がこの熱の影響を受ける可能性を考慮する必要がある。また、加熱によって正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａが溶融してしまう等、正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａに影響が出てはならない点も考慮する必要がある。

【0040】

そこで本発明の実施の形態においては、基板１２１に金属層１５０として第１の金属層１５０ａ及び第２の金属層１５０ｂの２層設けている。第１の金属層１５０ａは基板１２１を覆うとともに、第２の金属層１５０ｂの下地層となり、第２の金属層１５０ｂは基板１２１と正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａとをつなぐ役割を果たす。

【0041】

なお、上述したように、本発明の実施の形態においては、金属層１５０として第１の金属層１５０ａ及び第２の金属層１５０ｂの２層の金属層を設けることとしたが、金属層１５０として何層設けるかについては任意に設定することができる。

【0042】

また上述した観点から、本発明の実施の形態では、少なくとも第２の金属層１５０ｂは、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａを構成する鉛又は鉛合金の融点よりも低い融点を有する金属又は合金を備えるように構成されている。

【0043】

すなわち、第１の金属層１５０ａとして設けられる金属又は合金の融点は、第２の金属層１５０ｂ、或いは、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａのいずれよりも高い融点を備え、第２の金属層１５０ｂとして設けられる金属又は合金の融点は、第１の金属層１５０ａ、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａのいずれよりも低い融点を備えている。

【0044】

具体的には、まず基板１２１を覆うように設けられる第１の金属層１５０ａとしては、ニッケル（Ｎｉ）を採用することができる。当該ニッケルの融点は、概ね１４５５℃程度である。一方、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａと接触する第２の金属層１５０ｂとしては、錫（Ｓｎ）を用いることができる。当該錫の融点は、概ね２３２℃程度である。

【0045】

第２の金属層１５０ｂに錫を用いることによって、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａを加熱するに当たって、錫が溶融する温度で加熱して第２の金属層１５０ｂを溶融させ、溶融した当該第２の金属層１５０ｂを介して正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａを基板１２１に接合させることができる。

【0046】

また、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａを加熱する温度は上述したように第２の金属層１５０ｂである錫が溶融する程度の温度であるので、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａが溶融することもない。

【0047】

一方、第２の金属層１５０ｂの下地層としての第１の金属層１５０ａを構成するニッケルの融点は第２の金属層１５０ｂの錫の融点よりも高いため、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａを加熱して基板１２１に接合する場合であっても上述したような温度までの加熱であれば溶融することはなく、基板１２１への加熱による影響を可能な限り回避することができる。

【0048】

なお、第２の金属層１５０ｂとして、上述したような錫ではなく、鉛（Ｐｂ）を用いることも考えられる。これは、正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａが鉛又は鉛合金から構成されており、同じ性質を持つ金属層を用いることで基板１２１と正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａとの接合のしやすさを考慮したものである。この接合を行う場合、正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａに対する熱の影響を考慮して加熱温度が設定される。

【0049】

また、第２の金属層１５０ｂとして、上述した鉛（Ｐｂ）の他、同じように第１の金属層１５０ａ、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａのいずれよりも低い融点を備えているインジウム（Ｉｎ）やビスマス（Ｂｉ）も採用することができる。

【0050】

なお、基板１２１に金属層１５０を設けるに当たっては、例えば、メッキ処理を行うことができる。但し、基板１２１に金属層１５０が設けられる方法としてはこのメッキ処理の他、蒸着やエッチングといった、各種処理を採用することができる。

【0051】

また、第１の金属層１５０ａが設けられる領域は、正極用鉛箔１１１ａと負極用鉛箔１１２ａが設けられる、第１の凹部１２１ｂ及び第２の凹部１２１ｃの全領域である。併せて、貫通穴１２１ａの内面においても設けられる。

【0052】

さらには、ここでは第１の金属層１５０ａが設けられる領域として、上述した領域を挙げたが、例えば、バイポーラプレート１２０の枠体１２２の部分に第１の金属層１５０ａが設けられていても良い。

【0053】

そして第２の金属層１５０ｂは第１の金属層１５０ａを覆うように設けられる。そのため、ここでは、第１の金属層１５０ａが設けられる第１の凹部１２１ｂ及び第２の凹部１２１ｃの全領域、貫通穴１２１ａの内部に第２の金属層１５０ｂが設けられる。

【0054】

正極用鉛箔１１１ａの外縁部には、当該外縁部を覆うためのカバープレート１６０が設けられている。ここまで説明した通り、本発明の実施の形態においては、第１の金属層１５０ａ及び第２の金属層１５０ｂとからなる金属層１５０が設けられるが、当該外縁部においては、この金属層１５０が電解液と直接触れることになる。

【0055】

この場合、金属層１５０が電解液に溶け出すことが考えられ、溶け出してしまうとデンドライトが発生する可能性がある。特にデンドライトが成長して正極側と負極側とがつながってしまうと、両極間が短絡する可能性も否定できない。そこでこのような現象が生じることを少しでも回避するべく、カバープレート１６０を正極用鉛箔１１１ａの外縁部に設けている。

【0056】

このカバープレート１６０は、薄板状の枠体で、長方形の内形線および外形線を有する。そして、カバープレート１６０の内縁部が正極用鉛箔１１１ａの外縁部と重なり、カバープレート１６０の外縁部が基板１２１の一面の第１の凹部１２１ｂの周縁部と重なっている。

【0057】

すなわち、カバープレート１６０の内形線をなす長方形は、正極用活物質層１１１ｂの外形線をなす長方形より小さく、カバープレート１６０の外形線をなす長方形は、第１の凹部１２１ｂの開口面をなす長方形より大きい。

【0058】

金属層１５０は、正極用鉛箔１１１ａの端面から第１の凹部１２１ｂの開口側の外縁部まで回り込んで配置される。一方、カバープレート１６０の内縁部と正極用鉛箔１１１ａの外縁部との間、カバープレート１６０の外縁部と基板１２１の一面との間には接着剤１７０が配置されている。

【0059】

すなわち、カバープレート１６０は接着剤１７０により、基板１２１の一面の第１の凹部１２１ｂの周縁部と正極用鉛箔１１１ａの外縁部とに亘って固定されている。これにより、正極用鉛箔１１１ａの外縁部は、第１の凹部１２１ｂの周縁部との境界部においてもカバープレート１６０で覆われている。

【0060】

なお、図１では示していないが、負極用鉛箔１１２ａの外縁部も正極用鉛箔１１１ａの外縁部を覆っているカバープレート１６０と同様のカバープレートで覆われていても良い。また、カバープレートについては、薄板状の枠体であることを例に挙げて説明したが、例えば、耐電解液（耐硫酸）性を備えていればテープ状の物等であっても構わない。

【0061】

バイポーラプレート１２０の基板１２１の貫通穴１２１ａには、導通体１８０が配置される。すなわち導通体１８０は、貫通穴１２１ａ内に挿入されて加熱されることで、貫通穴１２１ａを封止する役割を担う。さらに、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａとそれぞれ接合されることによって、正極側と負極側とを電気的に接続する役割もある。

【0062】

このように導通体１８０は、貫通穴１２１ａに挿入されて貫通穴１２１ａ内を封止するため、導通体１８０は、貫通穴１２１ａに嵌め合わせることができる形状に形成されている。

【0063】

すなわち、導通体１８０は、貫通穴１２１ａ内に挿入された場合に貫通穴１２１ａと対向する面（以下、このような面を、適宜「対向面」と表す。）と当該面の両端面とから構成される。そのため、導通体１８０が貫通穴１２１ａに挿入された際に、導通体１８０の両端面は、基板１２１の第１の凹部１２１ｂを構成する面及び第２の凹部１２１ｃを構成する面と概ね同一平面を構成する。

【0064】

また、導通体１８０は、基板１２１に対して設けられる金属層１５０を備えている。具体的には、導通体１８０の表面に対しては、上述したメッキ処理等によって、第２の金属層１５０ｂと同じ性質を持つ金属層が設けられている。そこで、導通体１８０に設けられている金属層についても、基板１２１に設けられる第２の金属層１５０ｂと同じ性質を持つ金属を用いることから、導通体１８０に設けられている金属層も適宜「第２の金属層１５０ｂ」と表す。

【0065】

なお、導通体１８０自体の素材については、特に限定されない。例えば何らかの金属であっても良く、或いは、金属以外の素材が用いられても良い。後者の場合には、第２の金属層１５０ｂを設けるために、第１の金属層１５０ａを設ける必要があるかもしれないが、導通体１８０の表面に第２の金属層１５０ｂが設けることができるのであれば良い。

【0066】

そして、このように第２の金属層１５０ｂが設けられた導通体１８０が貫通穴１２１に挿入され、加熱されることによって導通体１８０の第２の金属層１５０ｂと基板１２１の第２の金属層１５０ｂとが溶融し、貫通穴１２１ａ内に導通体１８０が金属接合される。

【0067】

これによって、貫通穴１２１ａが金属によって確実に封止されることになる。そのため、たとえ電解液が漏洩したとしても、正極側から負極側に電解液が移動する液洛が生ずることを防止することができる。

【0068】

また、導通体１８０が金属で構成されており、この金属を覆うように第２の金属層１５０ｂが設けられている場合、貫通穴１２１ａに挿入され接合された当該導通体１８０を介して正極側と負極側との導通が図られる。

【0069】

なお、金属以外の素材の表面に第２の金属層１５０ｂが設けられて構成される導通体１８０の場合、導通体１８０と貫通穴１２１ａとの互いに対向する位置にある、金属接合された第２の金属層１５０ｂを介して正極側と負極側との間の導通が図られることになる。

【0070】

以上説明したように、基板１２１及び導通体１８０には金属層が設けられる。そして、導通体１８０は、当該基板１２１の貫通穴１２１ａに挿入されて加熱処理がされる。さらに、導通体１８０によって貫通穴１２１ａが封止された後、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａを基板１２１上に載置し、改めて加熱処理を行って、金属層１５０を介して正極用鉛箔１１１ａまたは負極用鉛箔１１２ａとを基板１２１とので金属接合を行う。

【0071】

導通体１８０を貫通穴１２１ａに挿入して封止する場合、及び、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａと第２の金属層１５０ｂとを接合して基板１２１に正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａを設ける場合、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａ側から基板１２１に向けて挟み込むように加熱し金属接合する。

【0072】

この際の加熱温度は、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａの融点温度よりも低い融点温度を備える第２の金属層１５０ｂが溶融する程度の温度となる。まず導通体１８０と貫通穴１２１ａとの接合について、導通体１８０に熱を加えると、導通体１８０を被覆する第２の金属層１５０ｂが溶融する。このまま加熱を継続すると引き続き貫通穴１２１ａに設けられている第２の金属層１５０ｂが溶融することで、導通体１８０と貫通穴１２１ａとが金属接合し、結果として貫通穴１２１ａが封止される。

【0073】

次に、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａに対して加熱処理が行われることによって第１の凹部１２１ｂ及び第２の凹部１２１ｃの全領域に設けられた第２の金属層１５０ｂが溶融し、第２の金属層１５０ｂと正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａとが接合し、これにより基板１２１に正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａが設けられる。

【0074】

このように導通体１８０が貫通穴１２１ａにおいて接合され、さらに正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａが基板１２１と接合されることによって、正極用鉛箔１１１ａと負極用鉛箔１１２ａとが電気的に接続される。その結果、複数のセル部材１１０の全てが電気的に直列に接続される。

【0075】

図１に示すように、第１のエンドプレート１３０は、セル部材１１０の正極側を覆う基板１３１と、セル部材１１０の側面を囲う枠体１３２と、を含む空間形成部材である。また、基板１３１の一面（最も正極側に配置されるバイポーラプレート１２０の基板１２１と対向する面）から垂直に突出する柱部１３３を備える。

【0076】

基板１３１の平面形状は長方形であり、基板１３１の４つの端面が枠体１３２で覆われ、基板１３１と枠体１３２と柱部１３３が一体に、例えば、上述した熱可塑性樹脂で形成されている。なお、基板１３１の一面から突出する柱部１３３の数は１つであってもよいし、複数であってもよいが、柱部１３３と接触させるバイポーラプレート１２０の柱部１２３の数に対応した数となる。

【0077】

Ｚ方向において、枠体１３２の寸法は基板１３１の寸法（厚さ）より大きく、柱部１３３の突出端面間の寸法は枠体１３２の寸法と同じである。そして、第１のエンドプレート１３０は、最も外側（正極側）に配置されるバイポーラプレート１２０の枠体１２２および柱部１２３に対して、枠体１３２および柱部１３３を接触させて積層される。

【0078】

これにより、バイポーラプレート１２０の基板１２１と第１のエンドプレート１３０の基板１３１との間に空間Ｃが形成され、互いに接触するバイポーラプレート１２０の柱部１２３と第１のエンドプレート１３０の柱部１３３とにより、空間ＣのＺ方向の寸法が保持される。

【0079】

最も外側（正極側）に配置されるセル部材１１０の正極用鉛箔１１１ａ、正極用活物質層１１１ｂ、およびセパレータ１１３には、柱部１３３を貫通させる貫通穴１１１ｃ，１１１ｄ，１１３ａがそれぞれ形成されている。

【0080】

第１のエンドプレート１３０の基板１３１の一面に凹部１３１ｂが形成されている。凹部１３１ｂのＸ方向およびＹ方向の寸法は、正極用鉛箔１１１ａのＸ方向およびＹ方向の寸法に対応させてある。

【0081】

第１のエンドプレート１３０の基板１３１の凹部１３１ｂに、セル部材１１０の正極用鉛箔１１１ａが上述したように金属層１５０を介して配置されている。また、バイポーラプレート１２０の基板１２１と同様に、カバープレート１６０が接着剤１７０により基板１３１の一面側に固定され、正極用鉛箔１１１ａの外縁部が、凹部１３１ｂの周縁部との境界部においてもカバープレート１６０で覆われている。

【0082】

また、第１のエンドプレート１３０は、凹部１３１ｂ内の正極用鉛箔１１１ａと電気的に接続された、図１では図示されていない正極端子を備えている。

【0083】

第２のエンドプレート１４０は、セル部材１１０の負極側を覆う基板１４１と、セル部材１１０の側面を囲う枠体１４２と、を含む空間形成部材である。また、基板１４１の一面（最も負極側に配置されるバイポーラプレート１２０の基板１２１と対向する面）から垂直に突出する柱部１４３を備える。

【0084】

基板１４１の平面形状は長方形であり、基板１４１の４つの端面が枠体１４２で覆われ、基板１４１と枠体１４２と柱部１４３が一体に、例えば、上述した熱可塑性樹脂で形成されている。なお、基板１４１の一面から突出する柱部１４３の数は一つであってもよいし、複数であってもよいが、柱部１４３と接触させるバイポーラプレート１２０の柱部１２３の数に対応した数となる。

【0085】

Ｚ方向において、枠体１４２の寸法は基板１３１の寸法（厚さ）より大きく、二つの柱部１４３の突出端面間の寸法は枠体１４２の寸法と同じである。そして、第２のエンドプレート１４０は、最も外側（負極側）に配置されるバイポーラプレート１２０の枠体１２２および柱部１２３に対して、枠体１４２および柱部１４３を接触させて積層される。

【0086】

これにより、バイポーラプレート１２０の基板１２１と第２のエンドプレート１４０の基板１４１との間に空間Ｃが形成され、互いに接触するバイポーラプレート１２０の柱部１２３と第２のエンドプレート１４０の柱部１４３とにより、空間ＣのＺ方向の寸法が保持される。

【0087】

最も外側（負極側）に配置されるセル部材１１０の負極用鉛箔１１２ａ、負極用活物質層１１２ｂ、およびセパレータ１１３には、柱部１４３を貫通させる貫通穴１１２ｃ，１１２ｄ，１１３ａがそれぞれ形成されている。

【0088】

第２のエンドプレート１４０の基板１４１の一面に凹部１４１ｂが形成されている。凹部１４１ｂのＸ方向およびＹ方向の寸法は、負極用鉛箔１１２ａのＸ方向およびＹ方向の寸法に対応させてある。

【0089】

第２のエンドプレート１４０の基板１４１の凹部１４１ｂに、セル部材１１０の負極用鉛箔１１２ａが金属層１５０を介して配置されている。また、第２のエンドプレート１４０は、凹部１４１ｂ内の負極用鉛箔１１２ａと電気的に接続された、図１では図示されていない負極端子を備えている。

【0090】

ここで、隣接するバイポーラプレート１２０同士、第１のエンドプレート１３０と隣接するバイポーラプレート１２０、或いは、第２のエンドプレート１４０と隣接するバイポーラプレート１２０との接合の際には、例えば、振動溶着、超音波溶着、熱板溶着といった、各種溶着の方法を採用することができる。このうち振動溶着は、接合の際に接合の対象となる面を加圧しながら振動させることで溶着するものであり、溶着のサイクルが早く、再現性も良い。そのためより好適には、振動溶着が用いられる。

【0091】

なお、溶着の対象としては、互いに隣接するバイポーラプレート１２０、第１のエンドプレート１３０、第２のエンドプレート１４０において対向する位置に配置される枠体のみならず、各柱部も含まれる。

【0092】

なお図面には示されていないが、枠体が有する四つの端面のうちの一つの端面には、空間Ｃに電解液を入れるための注入穴を形成する切り欠き部が形成されている。この切り欠き部は、例えば図面右側に存在する枠体の側面に形成されている場合、枠体をＸ方向に貫通し、枠体のＺ方向の両端面から半円弧状に凹む形状を有する。そして、この切り欠き部は上述の接合構造に関与せず、振動溶接により上述の接合構造が形成される際に、対向する切り欠き部によって円形の注入穴が形成される。

【0093】

〔製造方法〕
この実施の形態の双極型鉛蓄電池１００は、例えば、以下に説明する各工程を有する方法で製造することができる。ここでは、図２ないし図１０を適宜用いて双極型鉛蓄電池１００の製造工程を説明する。

【0094】

＜正負極用鉛箔付きバイポーラプレートの作製工程＞
図２は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池１００の製造の流れを一部抜き出して示すフローチャートである。すなわち、当該図２において示す製造工程は、特に正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａ付きバイポーラプレートの製造の流れを示すものである。

【0095】

また図３ないし図１０は、本発明の実施の形態における双極型鉛蓄電池１００の製造工程の一部における、バイポーラプレート１２０の平面図、或いは、Ａ－Ａ線切断端面図である。ここで図３ないし図５においては、上段に平面図が、また、下段にＡ－Ａ線切断端面図が示されている。また、図６ないし図１０においては、図３等において示される平面図におけるＡ－Ａ線で切断された状態を示す切断端面図が示されている。

【0096】

なお、図３ないし図５に示すバイポーラプレート１２０の基板１２１に関して、平面図では正極用鉛箔１１１ａが設けられる、一方の面が示されている。また、図３ないし図１０に示されるＡ－Ａ線切断端面図、或いは、切断端面図においては、図面上側が一方の面に該当し、この一方の面に正極用鉛箔１１１ａが設けられる。これに対して、図面下側が他方の面に該当し、この他方の面に負極用鉛箔１１２ａが設けられる。

【0097】

また、図３ないし図５の平面図に示されているバイポーラプレート１２０の基板１２１には、その略中央に柱部１２３が設けられている。また、当該柱部１２３を囲むように正極側の一方の面と負極側の他方の面とを貫通する貫通穴１２１ａが設けられている。但し、柱部１２３及び貫通穴１２１ａの配置位置、配置数、径については、任意に設定することができる。

【0098】

図２のフローチャートに示すように、まず、バイポーラプレート１２０の基板１２１の一方の面と他方の面である両面及びこれら一方の面及び他方の面の間を貫通する貫通穴１２１ａに第１の金属層１５０ａを設ける（ＳＴ１）。上述したように、第１の金属層１５０ａを構成する金属としては、本発明の実施の形態においては、例えば、ニッケルが採用されている。

【0099】

ニッケルは、メッキ処理等によって基板１２１の表面に設けられる。ここでは具体的には、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａが設けられる領域である、第１の凹部１２１ｂ及び第２の凹部１２１ｃの全領域及び貫通穴１２１ａにメッキ処理が施される。

【0100】

図３は、第１の金属層１５０ａが設けられる前のバイポーラプレート１２０が示されている。この時点ではメッキ処理が行われておらず、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂からなる基板１２１そのものが示されている。

【0101】

これに対して、図４に示すバイポーラプレート１２０の基板１２１には、柱部１２３を除き、メッキ処理によって第１の金属層１５０ａが設けられている。また、Ａ－Ａ線切断端面図に示されているように、貫通穴１２１ａ内にも第１の金属層１５０ａが設けられている。

【0102】

次に、第１の凹部１２１ｂ及び第２の凹部１２１ｃの全領域及び貫通穴１２１ａに設けられた第１の金属層１５０ａを覆うように第２の金属層１５０ｂが設けられる（ＳＴ２）。この状態を図５に示すバイポーラプレート１２０で見てみると、平面図において示されているように、柱部１２３を除き、メッキ処理によって第２の金属層１５０ｂが設けられている。さらに、Ａ－Ａ線切断端面図に示されているように、貫通穴１２１ａにおいても第１の金属層１５０ａを覆うように、第２の金属層１５０ｂが設けられる。

【0103】

上記ステップＳＴ１及びステップＳＴ２の工程を経ることによって、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａを接合するためのバイポーラプレート１２０が完成する。そして、このような金属層１５０を設ける処理を、導通体１８０に対しても行う。

【0104】

すなわち、上述した基板１２１に対して第２の金属層１５０ｂを設ける際に用いた金属を用いて、導通体１８０に対しても第２の金属層１５０ｂを設ける（ＳＴ３）。ここで、導通体１８０を被覆するに当たって、基板１２１における第２の金属層１５０ｂと同じ金属を用いるのは、導通体１８０を貫通穴１２１ａに挿入して接合すること、及び、導通体１８０と貫通穴１２１ａとを接合した上で、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａとの間でも接合するに当たって、加熱温度の設定等、接合のための条件をなるべく揃えるためである。

【0105】

図６に示す切断端面図においては、基板１２１の上部であって、貫通穴１２１ａの直上に導通体１８０が示されている。ここでは基板１２１に設けられている貫通穴１２１ａが３つであるので、この数に合わせて導通体１８０も３つ用意されている。

【0106】

基板１２１及び導通体１８０のいずれについても、第２の金属層１５０ｂにてその表面が覆われている。また、ここでは、導通体１８０については、第２の金属層１５０ｂと同じ金属を用いて１層のみ金属層が設けられている。なお、第２の金属層１５０ｂに覆われる導通体１８０自体の素材に対しては、上述したように金属、或いは、樹脂等、様々な素材を自由に選択使用することができる。

【0107】

なお、これまでは基板１２１、導通体１８０の順に金属層１５０を設けるように説明したが、説明の都合上、この順で説明しただけであり、基板１２１及び導通体１８０に金属層１５０を設ける順については、この順に限定されない。

【0108】

このように金属層１５０を備える基板１２１及び導通体１８０を用意し、導通体１８０を貫通穴１２１ａに嵌め込むように挿入する（ＳＴ４）。すなわち、図６の状態から図７に示すように、導通体１８０を貫通穴１２１ａに嵌め込む。なおここでは貫通穴１２１ａに導通体１８０が挿入されることを示すために、図７において一方の面側からの挿入を示す下向きの矢印を示しているが、導通体１８０の挿入は、一方の面側、或いは、他方の面側のいずれから行っても良い。

【0109】

導通体１８０が貫通穴１２１ａに挿入されることによって、貫通穴１２１ａに設けられている第２の金属層１５０ｂと、対向する位置に配置される導通体１８０の対向面に設けられている第２の金属層１５０ｂとが接する。また、導通体１８０の対向面から両端面に連続する第２の金属層１５０ｂは、基板１２１の第１の凹部１２１ｂを構成する面及び第２の凹部１２１ｃを構成する面に設けられた第２の金属層１５０ｂと接する。

【0110】

この状態で、導通体１８０に対して加熱装置１９０Ａを接触させ、導通体１８０を加熱する（ＳＴ５）。この際、図８の切断端面図に示されているように、加熱装置１９０Ａを正極側及び負極側の両側から挟み込むように導通体１８０に接触させ、導通体１８０を加熱する。導通体１８０を加熱することによって、導通体１８０を覆う第２の金属層１５０ｂが溶融する。

【0111】

なお、加熱装置１９０Ａを用いて導通体１８０への加熱処理を行う際に、併せて導通体１８０を加圧することもできる。但し、加圧しすぎると貫通穴１２１ａの内部において導通体１８０が変形してしまい、溶融した第２の金属層１５０ｂが貫通穴１２１ａの外部に漏洩してしまう可能性もある。そこで、加圧する場合には、この点も考慮して加える圧力を調整する。

【0112】

そして、この導通体１８０の第２の金属層１５０ｂが溶融するとともに、加熱装置１９０Ａの熱は導通体１８０の対向面に接触する貫通穴１２１ａの第２の金属層１５０ｂにも伝わり、当該貫通穴１２１ａの第２の金属層１５０ｂをも溶融させる。このように貫通穴１２１ａにおいて、導通体１８０の第２の金属層１５０ｂと基板１２１の第２の金属層１５０ｂとが加熱により溶融されることで、両者は金属接合されて基板１２１と導通体１８０とが一体化する。

【0113】

なお、加熱処理を行う際に、基板１２１の第１の凹部１２１ｂ及び第２の凹部１２１ｃに設けられている第２の金属層１５０ｂの全領域に対して加熱しても良い。

【0114】

また、導通体１８０の両端面に設けられる第２の金属層１５０ｂも加熱処理により溶融し、当該両端面に加えられた熱は、基板１２１の第１の凹部１２１ｂ及び第２の凹部１２１ｃに設けられている第２の金属層１５０ｂにも伝わり、溶融する。従って、導通体１８０の対向面から両端面に連続する第２の金属層１５０ｂと第１の凹部１２１ｂ及び第２の凹部１２１ｃに設けられた第２の金属層１５０ｂについても金属接合がなされる。

【0115】

以上説明した加熱処理によって、貫通穴１２１ａにおける導通体１８０と基板１２１とは金属接合されるため、貫通穴１２１ａは気密が保たれた状態で封止される。また、第１の凹部１２１ｂ及び第２の凹部１２１ｃと導通体１８０の両端面とも金属接合されるためん、第１の凹部１２１ｂ及び第２の凹部１２１ｃの領域において、貫通穴１２１ａが導通体１８０によって塞がれ、概ね同一平面を構成することになる。

【0116】

次に正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａを基板１２１に接合するための工程に入る（ＳＴ６）。具体的には、まずバイポーラプレート１２０を、基板１２１の第１の凹部１２１ｂ側を上に向けて作業台に置く。そして、第１の凹部１２１ｂ内に正極用鉛箔１１１ａが配置される。その際に、正極用鉛箔１１１ａの貫通穴１１１ｃにバイポーラプレート１２０の柱部１２３を通す。

【0117】

次に、基板１２１の第２の凹部１２１ｃ側を上に向けて作業台に置き、第２の凹部１２１ｃ内に負極用鉛箔１１２ａが配置される。その際に、負極用鉛箔１１２ａの貫通穴１１２ｃにバイポーラプレート１２０の柱部１２３を通す。

【0118】

図９はこの状態を示している。図９の切断端面図に示されているように、基板１２１の一方の面の第２の金属層１５０ｂの上に正極用鉛箔１１１ａが配置される。一方他方の面の第２の金属層１５０ｂの上には負極用鉛箔１１２ａが配置される。

【0119】

そして、この状態で正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａを挟むように、正極側及び負極側から基板１２１側に向けて加熱する（ＳＴ７）。図１０では、加熱装置１９０Ｂが正極用鉛箔１１１ａが設けられる面及び負極用鉛箔１１２ａが設けられる面の両面側に配置され、矢印に示すように基板１２１を挟み込むように移動して正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａを加熱する。

【0120】

なお、上述した正極側及び負極側から基板１２１側に向けて加熱する工程については、基板１２１を挟み込むように正極側及び負極側から同時に加熱しても良く、或いは、一方の側を加熱した後、他方の側についても加熱するというように、順に加熱するようにしても良い。

【0121】

加熱装置１９０Ｂからの熱が加えられることによって、基板１２１の第１の凹部１２１ｂ及び第２の凹部１２１ｃと導通体１８０の両端面における第２の金属層１５０ｂを溶融させる。これによって、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａは、金属層１５０を介して基板１２１に接合されることになる。

【0122】

このように正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａを加熱することで第２の金属層１５０ｂが溶融することになるが、これは、上述したように、第２の金属層１５０ｂが正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａを構成する金属よりも融点が低い、例えば、錫から構成されているからである。

【0123】

また、このように加熱されることにより、第２の金属層１５０ｂを介して正極用鉛箔１１１ａ、導通体１８０、負極用鉛箔１１２ａが互いに接合されるため、正極側と負極側とが互いに電気的に導通されることになる。

【0124】

次に、基板１２１の第１の凹部１２１ｂ側を上に向けて作業台に置き、正極用鉛箔１１１ａの外縁部の上および第１の凹部１２１ｂの縁部となる基板１２１の上面に接着剤１７０を塗布し、その上にカバープレート１６０を載せて接着剤１７０を硬化させる。これにより、カバープレート１６０を、正極用鉛箔１１１ａの外縁部の上とその外側に連続する基板１２１の部分（第１の凹部１２１ｂの周縁部）の上に亘って固定する。

【0125】

以上のような工程を経て、正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート１２０を得る。この正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート１２０を必要枚数だけ用意する。

【0126】

なお、正極用鉛箔１１１ａ及び負極用鉛箔１１２ａが基板１２１上の第２の金属層１５０ｂと接合される工程について、ここでは、正極側と負極側に加熱装置１９０Ｂを配置して、基板１２１に向けて両側から加熱する例を挙げて説明した。但し、このような工程ではなく、正極用鉛箔１１１ａと第２の金属層１５０ｂとを接合した後に、基板１２１をひっくり返して改めて負極用鉛箔１１２ａと第２の金属層１５０ｂとの接合を行うようにしても良い。

【0127】

また、上述したように正極側と負極側から基板１２１に向けて加熱する工程においては、同時に正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａから基板１２１に向けて予め設定された力で圧力を掛けても良い。

【0128】

＜正極用鉛箔付きエンドプレートの作製工程＞
上述したバイポーラプレート１２０の基板１２１に対して行った、第１の金属層１５０ａ及び第２の金属層１５０ｂを設ける処理を、第１のエンドプレート１３０の基板１３１に対しても行う。凹部１３１ｂに第２の金属層１５０ｂが設けられたら、第１のエンドプレート１３０の基板１３１を、凹部１３１ｂ側を上に向けて作業台に置く。

【0129】

正極用鉛箔１１１ａの貫通穴１１１ｃにエンドプレート１３０の柱部１３３を通しながら、この凹部１３１ｂ内に正極用鉛箔１１１ａを配置する。そして、加熱装置１９０Ｂを用いて正極用鉛箔１１１ａを加熱しながら第２の金属層１５０ｂとの間で接合し、基板１３１の一面に正極用鉛箔１１１ａを設ける。

【0130】

次に、正極用鉛箔１１１ａの外縁部の上および凹部１３１ｂの縁部となる基板１３１の上面に接着剤１７０を塗布し、その上にカバープレート１６０を載せて接着剤１７０を硬化させる。これにより、カバープレート１６０を、正極用鉛箔１１１ａの外縁部の上とその外側に連続する基板１３１の部分の上に亘って固定する。これにより、正極用鉛箔付きエンドプレートを得る。

【0131】

＜負極用鉛箔付きエンドプレートの作製工程＞
第１のエンドプレート１３０と同様、基板１４１の凹部１４１ｂに金属層１５０ｂが設けられたら、第２のエンドプレート１４０の基板１４１を、凹部１４１ｂ側を上に向けて作業台に置く。負極用鉛箔１１２ａの貫通穴１１２ｃに第２のエンドプレート１４０の柱部１４３を通しながら、この凹部１４１ｂ内に負極用鉛箔１１２ａを配置する。そして、加熱装置１９０Ｂを用いて負極用鉛箔１１２ａを加熱しながら第２の金属層１５０ｂとの間で接合し、基板１４１の一面に負極用鉛箔１１２ａが設けられた第２のエンドプレート１４０を得る。

【0132】

＜プレート同士を積層して接合する工程＞
先ず、正極用鉛箔１１１ａおよびカバープレート１６０が固定された第１のエンドプレート１３０を、正極用鉛箔１１１ａを上に向けて作業台に置き、カバープレート１６０の中に正極用活物質層１１１ｂを入れて正極用鉛箔１１１ａの上に置く。その際に、正極用活物質層１１１ｂの貫通穴１１１ｄに第１のエンドプレート１３０の柱部１３３を通す。次に、正極用活物質層１１１ｂの上に、セパレータ１１３、負極用活物質層１１２ｂを置く。

【0133】

次に、この状態の第１のエンドプレート１３０の上に、正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート１２０の負極用鉛箔１１２ａ側を下に向けて置く。その際に、バイポーラプレート１２０の柱部１２３を、セパレータ１１３の貫通穴１１３ａおよび負極用活物質層１１２ｂの貫通穴１１２ｄに通して、第１のエンドプレート１３０の柱部１３３の上に載せるとともに、第１のエンドプレート１３０の枠体１３２の上に、バイポーラプレート１２０の枠体１２２を載せる。

【0134】

この状態で、第１のエンドプレート１３０を固定し、バイポーラプレート１２０を基板１２１の対角線方向に振動させながら振動溶接を行う。これにより、第１のエンドプレート１３０の枠体１３２の上に、バイポーラプレート１２０の枠体１２２が接合され、第１のエンドプレート１３０の柱部１３３の上にバイポーラプレート１２０の柱部１２３が接合される。

【0135】

その結果、第１のエンドプレート１３０の上にバイポーラプレート１２０が接合され、第１のエンドプレート１３０とバイポーラプレート１２０とで形成される空間Ｃにセル部材１１０が配置され、バイポーラプレート１２０の上面に正極用鉛箔１１１ａが露出した状態となる。

【0136】

次に、このようにして得られた、第１のエンドプレート１３０の上にバイポーラプレート１２０が接合されている結合体の上に、正極用活物質層１１１ｂ、セパレータ１１３、および負極用活物質層１１２ｂをこの順に載せた後、さらに、別の正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート１２０を、負極用鉛箔１１２ａ側を下に向けて置く。

【0137】

この状態で、この結合体を固定し、別の正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート１２０を基板１２１の対角線方向に振動させながら振動溶接を行う。この振動溶接工程を、必要な枚数のバイポーラプレート１２０が第１のエンドプレート１３０の上に接合されるまで続けて行う。

【0138】

最後に、全てのバイポーラプレート１２０が接合された結合体の最も上側のバイポーラプレート１２０の上に、正極用活物質層１１１ｂ、セパレータ１１３、および負極用活物質層１１２ｂをこの順に載せた後、さらに、第２のエンドプレート１４０を、負極用鉛箔１１２ａ側を下に向けて置く。

【0139】

この状態で、この結合体を固定し、第２のエンドプレート１４０を基板１４１の対角線方向に振動させながら振動溶接を行う。これにより、全てのバイポーラプレート１２０が接合された結合体の最も上側のバイポーラプレート１２０の上に、第２のエンドプレート１４０が接合される。

【0140】

＜注液および化成工程＞
上述の各プレート同士の積層、接合工程において、枠体の対向面同士の振動溶接による接合構造が形成され、対向する枠体の切り欠き部によって、双極型鉛蓄電池１００の例えばＸ方向の一端面の各空間Ｃの位置に、円形の注入穴が形成されている。この注入穴から各空間Ｃの内部に電解液を所定量注液し、セパレータ１１３に電解液を含浸させる。その上で所定の条件で化成することで、双極型鉛蓄電池１００を作製できる。

【0141】

なお、注入穴は、上述のように、予め枠体に切り欠き部を設けることで形成してもよいし、枠体の接合後にドリル等を用いて開けてもよい。

【0142】

以上説明したように、バイポーラプレート１２０の基板１２１に貫通穴１２１ａも含めて金属層を設け、また、導通体１８０に対しても金属層を設けた上で貫通穴１２１ａに嵌め合わせて互いに接合することで、正極と負極との間の導通を確保しつつ、基板を貫通して設けられる貫通穴を介して正極側から負極側へと電解液が移動することで生ずる液洛を確実に防止して蓄電池の性能維持、長寿命化を図ることができる双極型蓄電池及びこのような双極型蓄電池の製造方法を提供することができる。

【0143】

また、上述した本発明の実施の形態においては、金属層の一部として基板を覆い、第２の金属層の下地層として第１の金属層を設けたが、基板に第２の金属層の役割を果たす金属層を直接設けることができるのであれば、当該第１の金属層を設ける工程を省略することも可能である。

【0144】

さらにこれまでの説明では、基板に設ける第２の金属層を、貫通穴とともに、第１の凹部及び第２の凹部の全面に設けることを前提にしていた。しかしながら、第２の金属層を第１の凹部及び第２の凹部の全面に設けるのではなく、例えば、貫通穴の内面及び第１の凹部及び第２の凹部であって貫通穴の近傍にのみ設けることも可能である。

【0145】

なお、これまでは、貫通穴１２１ａが円筒形に形成され、この形状に合わせるように、導通体１８０が断面視矩形状に形成されていることを前提に説明してきた。但し、これら両者の形状については、これらの形状に限定されるわけではなく、正極側と負極側を貫通する貫通穴１２１ａが導通体１８０によって確実に封止されるのであれば、どのような形状を採用しても良い。

【0146】

すなわち、当該貫通穴及び導通体の形状について、以下図１１ないし図１４を用いて上述した双極型鉛蓄電池１００における貫通穴１２１ａと導通体１８０の変形例について説明する。なお、図１１ないし図１４においては、貫通穴及び導通体の部分以外の部分については、その図示を省略している。また、貫通穴については、第１の金属層１５０ａ及び第２の金属層１５０ｂが設けられていること、及び、導通体には第２の金属層１５０ｂが設けられていることもこれまで説明した通りである。

【0147】

図１１は、本発明の実施の形態における貫通穴１２１Ａと当該貫通穴１２１Ａに挿入される導通体１８０Ａとの形状に関する第１の変形例を示す拡大切断端面図である。図１１に示す貫通穴１２１Ａは、正極側である基板１２１の一方の面から負極側である他方の面に向けてテーパ状に形成されている。そして、当該貫通穴１２１Ａの形状に合わせて、導通体１８０Ａは、両端面のうち正極側の端面の方が負極側の端面よりも大きな面積を備えているように形成され、断面視略台形状に形成されている。

【0148】

次に、図１２は、本発明の実施の形態における貫通穴１２１Ｂと当該貫通穴１２１Ｂに挿入される導通体１８０Ｂとの形状に関する第２の変形例を示す拡大切断端面図である。図１２に示す貫通穴１２１Ｂは、貫通穴１２１Ｂにおいてその周方向に凸部１２１Ｂａが設けられている。また、当該凸部１２１Ｂａは負極側に設けられていることから、貫通穴１２１Ｂの開口は、負極側よりも正極側の方が広い。

【0149】

また、このような貫通穴１２１Ｂの形状から、導通体１８０Ｂは、逆に正極側の端面の方が負極側の端面よりも大きくなるように形成されている。そして、貫通穴１２１Ｂに嵌め合わせて封止された場合に気密が保たれるように、導通体１８０Ｂには、その対向面において凸部１２１Ｂａの位置に合わせた段差が設けられている。

【0150】

なお、図１１、図１２に示した第１の変形例、第２の変形例は、いずれも導通体の正極側の端面の方が負極側の端面よりも大きな面積を備えるような形状であるものとして説明した。但し、導通体の形状が、逆に、負極側の端面の方が正極側の端面よりも大きな面積を備えるような形状であっても構わないことはもちろんである。

【0151】

図１３は、本発明の実施の形態における貫通穴１２１Ｃと当該貫通穴１２１Ｃに挿入される導通体１８０Ｃとの形状に関する第３の変形例を示す拡大切断端面図である。すなわち、第３の変形例においては、貫通穴１２１Ｃの内部の周方向に凸部が設けられていることは、第２の変形例と同様である。しかし、当該凸部１２１Ｃａは貫通穴１２１Ｃ内において、基板１２１の厚み方向の概ね中央に設けられているとともに、正極側及び負極側からテーパ状となるように形成されている。

【0152】

そのため、第３の変形例における導通体１８０Ｃは、当該貫通穴１２１Ｃの形状に合わせて、両端面のうち一方の端面の方が他方の端面よりも大きな面積を備えているように形成され、断面視略台形状に形成される。そしてこのような導通体１８０Ｃが２つ用意され、正極側と負極側、それぞれから貫通穴１２１Ｃに嵌め合わせることで貫通穴１２１ａに導通体１８０Ｃが挿入される。

【0153】

図１４は、本発明の実施の形態における貫通穴１２１Ｄと当該貫通穴１２１Ｄに挿入される導通体１８０Ｄとの形状に関する第４の変形例を示す拡大切断端面図である。第４の変形例は、第３の変形例において示したように、貫通穴１２１Ｄの内部の周方向であって、基板１２１の厚み方向の概ね中央に凸部１２１Ｄａが設けられている。

【0154】

そのため、貫通穴１２１Ｄは、正極側の開口と負極側の開口とは同じ大きさとなっているが、凸部１２１Ｄａの部分における開口は、正極側、負極側の開口よりも小さくなるように形成されている。

【0155】

また、このような貫通穴１２１Ｄの形状から、導通体１８０Ｄは、図１４に示されるような凸状に形成されている。そして、貫通穴１２１Ｄに嵌め合わせて封止された場合に気密が保たれるように、導通体１８０Ｄには、その対向面において凸部１２１Ｄａの位置に合わせた段差が設けられている。

【0156】

以上の第１の変形例ないし第４の変形例における貫通穴及び導通体の組み合わせであっても、加熱処理されることによって設けられた金属層が溶融し互いに接合することで、貫通穴を気密に封止することができる。従って、これにより、正極側から負極側への液洛が生ずることを確実に防止することができる。

【0157】

また、図１１ないし図１４で示した形状を備える貫通穴及び当該貫通穴の形状に合わせた導通体を用いることによって、たとえ電解液が貫通穴に浸入することが生じたとしても、貫通穴における正極側から負極側へ至る距離、いわゆる沿面距離を十分に確保することができる。そのため、電解液が正極側から負極側に至る時間を遅らせることができ、その分電池性能の維持、長寿命化を図ることができる。

【0158】

なお、上述したように、本発明の実施の形態においては双極型鉛蓄電池を例に挙げて説明した。但し、集電板に鉛ではなく他の金属（例えば、アルミニウム、銅、ニッケル）や合金、導電性樹脂を用いるような他の蓄電池においても上記説明内容が当てはまる場合には、当然その適用を排除するものではない。

【符号の説明】

【0159】

１００・・・双極型鉛蓄電池
１１０・・・セル部材
１１１・・・正極
１１２・・・負極
１１１ａ・・・正極用鉛箔
１１２ａ・・・負極用鉛箔
１１１ｂ・・・正極用活物質層
１１２ｂ・・・負極用活物質層
１１３・・・セパレータ
１２０・・・バイポーラプレート
１２１・・・バイポーラプレートの基板
１２１ａ・・・基板の貫通穴
１２２・・・バイポーラプレートの枠体
１３０・・・第１のエンドプレート
１３１・・・第１のエンドプレートの基板
１３２・・・第１のエンドプレートの枠体
１４０・・・第２のエンドプレート
１４１・・・第２のエンドプレートの基板
１４２・・・第２のエンドプレートの枠体
１５０・・・金属層
１５０ａ・・・第１の金属層
１５０ｂ・・・第２の金属層
１６０・・・カバープレート
１７０・・・接着剤
Ｃ・・・セル（セル部材を収容する空間）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】