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(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】P2023071048
(43)【公開日】2023-05-22
(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 4/14 20060101AFI20230515BHJP
H01M 10/18 20060101ALI20230515BHJP
H01M 4/66 20060101ALI20230515BHJP
【ＦＩ】
H01M4/14 Q
H01M10/18
H01M4/66 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021183626
(22)【出願日】2021-11-10
(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）】
5H017
5H028
5H050
【Ｆターム（参考）】
5H017AA01
5H017EE02
5H028AA05
5H028CC11
5H028CC19
5H050AA02
5H050AA19
5H050BA09
5H050CA06
5H050CB15
5H050DA05
5H050FA03
(57)【要約】
【課題】活物質層が脱落することを可能な限り回避することで、正極側と負極側とが短絡することによる電池性能の低下が起こりにくく、長寿命化を図るとともに、各部の配置位置の精度を高めつつ製造時における手間を省き、製造時間の短縮を図る。
【解決手段】正極用活物質層１１１ｂは正極用活物質１１１ｂを、負極用活物質層１１２ｂは負極用活物質１１２ｂをそれぞれ有し、正極用活物質層１１１ｂと負極用活物質層１１２ｂは、その両方、或いは、いずれか一方が活物質フレーム１７０を備え、活物質フレーム１７０は、活物質保持部１７３と、フレーム部１７５と、を有し、正極用活物質層１１１ｂと負極用活物質層１１２ｂの両方、或いは、いずれか一方が活物質フレーム１７０を備える場合に、正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂは、それぞれの活物質フレーム１７０Ａ，１７０Ｂにおける活物質保持部１７３によって保持されている。
【選択図】図２
【解決手段】正極用活物質層１１１ｂは正極用活物質１１１ｂを、負極用活物質層１１２ｂは負極用活物質１１２ｂをそれぞれ有し、正極用活物質層１１１ｂと負極用活物質層１１２ｂは、その両方、或いは、いずれか一方が活物質フレーム１７０を備え、活物質フレーム１７０は、活物質保持部１７３と、フレーム部１７５と、を有し、正極用活物質層１１１ｂと負極用活物質層１１２ｂの両方、或いは、いずれか一方が活物質フレーム１７０を備える場合に、正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂは、それぞれの活物質フレーム１７０Ａ，１７０Ｂにおける活物質保持部１７３によって保持されている。
【選択図】図２
【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電解質層を備え、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、前記セル部材の正極側および負極側の少なくとも一方を覆う基板と、前記セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、
を有し、
前記正極用活物質層は正極用活物質を、前記負極用活物質層は負極用活物質をそれぞれ有し、
前記正極用活物質層と前記負極用活物質層は、その両方、或いは、いずれか一方が活物質フレームを備え、
前記活物質フレームは、活物質保持部と、フレーム部と、を有し、
前記正極用活物質層と前記負極用活物質層の両方、或いは、いずれか一方が前記活物質フレームを備える場合に、前記正極用活物質、或いは、前記負極用活物質は、それぞれの前記活物質フレームにおける前記活物質保持部によって保持されていることを特徴とする双極型蓄電池。
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、前記セル部材の正極側および負極側の少なくとも一方を覆う基板と、前記セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、
を有し、
前記正極用活物質層は正極用活物質を、前記負極用活物質層は負極用活物質をそれぞれ有し、
前記正極用活物質層と前記負極用活物質層は、その両方、或いは、いずれか一方が活物質フレームを備え、
前記活物質フレームは、活物質保持部と、フレーム部と、を有し、
前記正極用活物質層と前記負極用活物質層の両方、或いは、いずれか一方が前記活物質フレームを備える場合に、前記正極用活物質、或いは、前記負極用活物質は、それぞれの前記活物質フレームにおける前記活物質保持部によって保持されていることを特徴とする双極型蓄電池。
【請求項2】
前記活物質保持部は、骨組みであ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】
前記フレーム部は、前記電解質層を保持する保持部材が設けられてい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】
前記活物質フレームと前記電解質層との間には、接着層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３のいずれかに記載の双極型蓄電池。
【請求項5】
前記活物質フレームの前記電解質層と対向する面であって、少なくとも前記フレーム部の一辺の一端から他端に亘ってトラップが形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の双極型蓄電池。
【請求項6】
前記トラップは、前記セル部材が水平方向に積層配置された際に、前記活物質フレームの鉛直方向下側に位置する前記フレーム部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の双極型電池。
【請求項7】
前記フレーム部は、前記基板との嵌め合わせに用いる第１の嵌合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】
前記基板には、前記フレーム部との嵌め合わせに用いる第２の嵌合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9】
前記第１の嵌合部と前記第２の嵌合部とが嵌め合わせられた際に、前記活物質フレームと前記基板との互いに対向する面が平坦となるように前記活物質フレームと前記基板とが接合されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の双極型蓄電池。
【請求項10】
前記正極用集電体及び前記負極用集電体は、鉛又は鉛合金からなることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の双極型蓄電池。
【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、樹脂からなる基板が取り付けられている。基板の一方面及び他方面には、正極用集電体及び負極用集電体が設けられている。正極用集電体には、正極用活物質層が隣接している。負極用集電体には、負極用活物質層が隣接している。そして、これらがまとまってバイポーラ極板を構成している。また、額縁形をなす樹脂からなるスペーサの内側には、電解液を含有するガラスマット（電解層）が配設されている。そして、フレームとスペーサとが交互に複数積層されて組み付けられている。
【0004】
当該特許文献１に開示されている鉛蓄電池用バイポーラ極板は、正極用集電体及び負極用集電体に凹凸が設けられている。そしてこの凹凸部に正極用活物質、負極用活物質が充填されるため、平坦なシートに活物質を塗布する構造のバイポーラ極板に比べ活物質の脱落や剥離がおきにくい、とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平７－０４５２７５号公報
【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に開示されているように、集電体に凹凸部を設けて活物質を充填したとしても活物質の脱落を完全になくすことはできない。活物質が脱落してしまうと、例えば正極側及び負極側においてそれぞれ脱落した活物質が互いに接触することで短絡が生じてしまい、電池性能の低下を招来する可能性がある。
【0007】
また、このように集電体に凹凸部を設けてしまうと、活物質を充填しやすくなる一方で、例えば当該集電体を確実に基板に設けることが困難になる可能性がある等、様々な別の問題が生ずる可能性を否定できない。
【0008】
さらに、この他にも活物質をメッシュ状の部材に充填する方法等も考えられるが、充填の仕方によっては、例えば、当該部材の中で活物質が途切れてしまうこともあり、活物質の脱落につながりかねない。
【0009】
また、活物質が軟化し脱落する場合、活物質の、例えば中央部から脱落するよりも、まず活物質の角部から脱落することが考えられる。この角部が脱落してしまうと、その他の領域についても徐々に脱落が進んでしまうことになりかねず、角部を維持しておくことができれば、活物質の脱落を阻止、或いは、遅延させることができ、それだけ電池性能を維持することが可能となる。
【0010】
さらには、基板には、例えばその中央部に隣接する基板同士を連結し支持する柱部（ピラー）が設けられていることがある。また、このような基板同士の間には、正極と負極、そして正極と負極との間に介在する電解質層からなるセル部材が配置される。
【0011】
電解質層はセパレータからなるが、当該セパレータには上述した柱部を通すための孔が設けられている。但し、セパレータの位置決めの精度や柱部を接合する際の振れ等を考慮すると、柱部に接触するような位置関係となるように孔を設けることは困難であり、どうしても当該孔を柱部よりも大きくせざるを得ない。
【0012】
このような状態では柱部とセパレータの孔との隙間ができるため、落下した活物質が当該隙間を介して正負極の間で接触し短絡してしまうことが起きやすくなる。そのため隙間をできるだけなくすために柱部とセパレータの孔とが可能な限り近接するようにしたい。
【0013】
また、正極用集電体の周縁部には、当該周縁部を抑えるためのエッジカバー（カバープレート）が配置されることがある。但しこのエッジカバーの厚み、すなわち、正極用集電体との接触面から当該接触面に対向するエッジカバーの対向面までの距離は、正極用活物質の厚み（正極用集電体との接触面からセパレータとの接触面までの距離）よりも短く、薄い。
【0014】
そのため、例えば、蓄電池の製造後、正極用集電体、正極用活物質、セパレータ、負極用活物質、負極用集電体が水平方向に積層されるように蓄電池が設置される場合に、エッジカバーが配置される領域における正極用活物質の端部、エッジカバー、セパレータとの間に生ずる隙間から脱落した活物質が落下し、正負極の間で接触し短絡してしまうことも考えられる。
【0015】
本発明は、例えば、使用による軟化により活物質層が脱落することを可能な限り回避することで、正極側と負極側とが短絡することによる電池性能の低下が起こりにくく、長寿命化を図るとともに、各部の配置位置の精度を高めつつ製造時における手間を省き、製造時間の短縮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】
【0016】
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電解質層を備え、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、セル部材の正極側および負極側の少なくとも一方を覆う基板と、セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、を有し、正極用活物質層は正極用活物質を、負極用活物質層は負極用活物質をそれぞれ有し、正極用活物質層と負極用活物質層は、その両方、或いは、いずれか一方が活物質フレームを備え、活物質フレームは、活物質保持部と、フレーム部と、を有し、正極用活物質層と負極用活物質層の両方、或いは、いずれか一方が活物質フレームを備える場合に、正極用活物質、或いは、負極用活物質は、それぞれの活物質フレームにおける活物質保持部によって保持されている。
【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電解質層を備え、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、セル部材の正極側および負極側の少なくとも一方を覆う基板と、セル部材の側面を囲う枠体と、を含む空間形成部材と、を有し、正極用活物質層は正極用活物質を、負極用活物質層は負極用活物質をそれぞれ有し、正極用活物質層と負極用活物質層は、その両方、或いは、いずれか一方が活物質フレームを備え、活物質フレームは、活物質保持部と、フレーム部と、を有し、正極用活物質層と負極用活物質層の両方、或いは、いずれか一方が活物質フレームを備える場合に、正極用活物質、或いは、負極用活物質は、それぞれの活物質フレームにおける活物質保持部によって保持されている。このような構成を採用することによって、活物質層が脱落することを可能な限り回避することで、正極側と負極側とが短絡することによる電池性能の低下が起こりにくく、長寿命化を図るとともに、各部の配置位置の精度を高めつつ製造時における手間を省き、製造時間の短縮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活物質フレームの構造を表面の側から示す斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る活物質フレームの表面を示す平面図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る活物質フレームの構造を表面とは反対の裏面から示す斜視図である。
【図6】本発明の実施の形態に係る活物質フレームに活物質を充填した状態を示す斜視図である。
【図7】本発明の実施の形態に係る活物質フレームにセパレータを載置した状態を示す斜視図である。
【図8】本発明の実施の形態に係るバイポーラプレートの構造を示す斜視図である。
【図9】本発明の実施の形態に係る双極型蓄電池の製造の流れの一部を示すフローチャートである。
【図10】本発明の実施の形態に係る双極型蓄電池の製造の流れの一部を示すフローチャートである。
【図11】本発明の実施の形態に係る双極型蓄電池の製造工程における、バイポーラプレート及び活物質フレームの状態を示す斜視図である。
【図12】本発明の実施の形態に係る双極型蓄電池の製造工程において、バイポーラプレートに活物質フレームが嵌め合わされた状態を示す斜視図である。
【図13】本発明の実施の形態に係る双極型蓄電池の製造工程において、さらに活物質フレームにセパレータが嵌め合わされた状態を示す斜視図である。
【図14】本発明の実施の形態に係る双極型蓄電池において、バイポーラプレートに活物質フレームが嵌め合わされた状態における柱部付近を示す拡大断面斜視図である。
【図15】本発明の実施の形態に係る双極型蓄電池において、バイポーラプレートに活物質フレームが嵌め合わされた状態における枠体付近を示す拡大断面斜視図である。
【図16】本発明の実施の形態に係る双極型蓄電池において、バイポーラプレートに活物質フレームが嵌め合わされた状態における枠体付近を示す部分拡大斜視図である。
【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】
【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】
【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の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１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、負極用鉛箔１１２ａ、およびセパレータ１１３には、柱部１２３を貫通させる貫通穴１１１ｃ，１１２ｃ，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Ｚ方向の深さは第２の凹部１２１ｃのＺ方向の深さより深い。第１の凹部１２１ｂおよび第２の凹部１２１ｃのＸ方向およびＹ方向の寸法は、正極用鉛箔１１１ａおよび負極用鉛箔１１２ａのＸ方向およびＹ方向の寸法に対応させてある。
【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の間に設けられる接着剤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の間に設けられる接着剤１５０を介して基板１２１の第２の凹部１２１ｃに接合されている。
【0037】
バイポーラプレート１２０の基板１２１の貫通穴１２１ａには導通体１６０が配置されている。また、導通体１６０の両端面は、正極用鉛箔１１１ａおよび負極用鉛箔１１２ａと接触し、結合されている。すなわち、導通体１６０により正極用鉛箔１１１ａと負極用鉛箔１１２ａとが電気的に接続されている。その結果、複数のセル部材１１０の全てが電気的に直列に接続されている。
【0038】
なお、正極及び負極をつなぎセル部材１１０同士を接続する方法として、上述した導通体１６０を用いる他、例えば、正極用鉛箔１１１ａおよび負極用鉛箔１１２ａとを、基板１２１に複数形成された貫通穴１２１ａの内部で直接的に接合される方法を採用することもできる。
【0039】
本発明の実施の形態における正極用活物質層１１１ｂ及び負極用活物質層１１２ｂは、それぞれ活物質フレーム１７０に正極用活物質、負極用活物質が充填されて図１に示すように層状に保持されている。以下、当該活物質フレーム１７０について、図１及び図２以下の各図を適宜使用して説明する。
【0040】
なお、以下においては、正極用活物質層１１１ｂを構成する正極用活物質についても符号１１１ｂを付して説明する。また同様に、負極用活物質層１１２ｂを構成する負極用活物質についても符号１１２ｂを付して説明する。
【0041】
図２は、本発明の実施の形態に係る活物質フレーム１７０の構造を表面の側から示す斜視図であり、図３は、本発明の実施の形態に係る活物質フレーム１７０の表面を示す平面図である。また、図４は、図２に示す本発明の実施の形態に係る活物質フレーム１７０の構造の一部を拡大して示す拡大斜視図である。さらに図５は、本発明の実施の形態に係る活物質フレーム１７０の構造を表面とは反対の裏面から示す斜視図である。
【0042】
なお実際には、正極用活物質１１１ｂを保持する活物質フレーム１７０と、負極用活物質１１２ｂを保持する活物質フレーム１７０とでは、若干その構造が異なる。そこで、両者に共通する内容については適宜「活物質フレーム１７０」と表して説明する。一方、異なる内容や区別する必要がある場合には、正極用活物質１１１ｂを保持する活物質フレーム１７０は「正極用の活物質フレーム１７０Ａ」、負極用活物質１１２ｂを保持する活物質フレーム１７０は「負極用の活物質フレーム１７０Ｂ」と表す。
【0043】
活物質フレーム１７０は、これまで正極用鉛箔１１１ａ、或いは、負極用鉛箔１１２ａに積層されていた正極用活物質層１１１ｂ、或いは、負極用活物質層１１２ｂに代わり、正極用活物質、或いは、負極用活物質を保持して正極用活物質層１１１ｂ及び負極用活物質層１１２ｂを構成するものである。
【0044】
従って、正極用の活物質フレーム１７０Ａ、負極用の活物質フレーム１７０Ｂについては、これまでの正極用活物質層１１１ｂ、或いは、負極用活物質層１１２ｂとして求められる厚み（Ｚ方向の厚み）を備えている。但し、正極用活物質層１１１ｂと負極用活物質層１１２ｂとの厚みに合わせて、正極用の活物質フレーム１７０Ａと負極用の活物質フレーム１７０Ｂとでそれぞれ厚みが異なっていても良い。
【0045】
活物質フレーム１７０は、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレンといった、熱可塑性樹脂や金属（鉛合金など）で形成されており、後述する活物質保持部１７３やフレーム部１７５等の活物質フレーム１７０の各部も一体に形成されている。活物質フレーム１７０は、このような熱可塑性樹脂で形成されていることから、基板１２１に嵌め合わせることで双極型鉛蓄電池１００全体の剛性を向上させることができる。
【0046】
図２や図３に示すように、活物質フレーム１７０は薄板状の形状をしており、図２手前側に示される活物質フレーム１７０の面は、セパレータ１１３が載置される表面１７１となる。一方表面１７１の反対の面が裏面１７２であり、基板１２１に積層された場合に、正極用鉛箔１１１ａ、或いは、負極用鉛箔１１２ａと対向する面となる。
【0047】
活物質フレーム１７０の表面１７１及び裏面１７２の中央領域には、活物質保持部１７３が設けられている。当該活物質保持部１７３に正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂが充填されて正極用活物質層１１１ｂ、或いは、負極用活物質層１１２ｂを構成する。
【0048】
この活物質保持部１７３には、骨組み１７３ａが設けられている。充填された正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂが骨組み１７３ａに接することで、骨組み１７３ａによって活物質フレーム１７０に保持されることになる。
【0049】
当該骨組み１７３ａは、図２等に示すように、本発明の実施の形態においては、活物質フレーム１７０の平行な２辺に平行な桟と、及び、これら平行な２辺に直行する平行な２辺と平行な桟とが組み合わせられ、いわゆるラーメン構造となるように形成されている。
【0050】
但し骨組み１７３ａの構造としては、このような構造に限らず、例えば、ハニカム状に形成されていても良い。また、正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂが充填された後に脱落せず保持された状態が維持できるのであれば、骨組み１７３ａはどのような構造を採用しても良い。
【0051】
正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂは、骨組み１７３ａによって区画された全ての活物質保持部１７３の領域に充填される。すなわち、図１の断面図に示すように、正極用活物質１１１ｂ及び負極用活物質１１２ｂは、骨組み１７３ａを間に挟み、表面１７１と裏面１７２との間に充填される。
【0052】
すなわち、活物質保持部１７３に正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂが充填された際の厚み（Ｚ方向の厚み）は、正極用活物質層１１１ｂ、或いは、負極用活物質層１１２ｂとして求められる厚みとなるように形成される。また、この厚みは、後述するフレーム部１７５の厚みとなる。
【0053】
具体的には、活物質フレーム１７０を基板１２１と接合した際に、裏面１７２に露出する正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂが正極用鉛箔１１１ａ、或いは、負極用鉛箔１１２ａと接触し、表面１７１に露出する正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂがセパレータ１１３と接触することができるように活物質保持部１７３に充填される。
【0054】
但し、正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂの充填量については、上述した量に限定されるわけではない。すなわち、例えば、裏面１７２側には正極用鉛箔１１１ａ、或いは、負極用鉛箔１１２ａと接するに十分な量が充填される一方、セパレータ１１３が載置される表面１７１側には骨組み１７３ａが露出するような量とすることもできる。
【0055】
このように活物質フレーム１７０に充填される正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂの量は、様々設定することができるが、いずれにしろ活物質フレーム１７０においてこれら正極用活物質１１１ｂ及び負極用活物質１１２ｂが保持可能となる量である。
【0056】
そして、正極用活物質１１１ｂ或いは負極用活物質１１２ｂは、活物質保持部１７３において面一となるように充填される。このように充填されることによって、正極用活物質１１１ｂ及び負極用活物質１１２ｂは活物質フレーム１７０により確実に保持される。
【0057】
活物質保持部１７３の中央部には、基板１２１の柱部１２３を通すための貫通部１７４が設けられている。貫通部１７４には貫通穴１７４ａが形成されており、この貫通穴１７４ａが設けられていることによって、基板１２１と活物質フレーム１７０とを接合する場合に、柱部１２３を通すことができる。
【0058】
なお、本発明の実施の形態においては、基板１２１の中央部に柱部１２３が設けられていることから、柱部１２３の位置に合わせて活物質フレーム１７０の貫通穴１７４ａも概ねその中央部に設けられているが、貫通穴１７４ａの配置位置、配置数、形状については、柱部１２３の配置位置、配置数、形状に従う。
【0059】
また、貫通穴１７４ａの直径は、柱部１２３の直径より概ね等しいか若干大きな値とされている。このように形成されることによって、高い位置精度をもって正極用活物質１１１ｂ及び負極用活物質１１２ｂを配置することができる。
【0060】
このように、貫通穴１７４ａが柱部１２３の外周に接する、或いは、両者の隙間を可能な限り少なくすることによって、この部分に正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂが落下したとしても、隙間を介して両活物質が接触し短絡することを防止することができる。
【0061】
そして貫通穴１７４ａの周囲には接続部１７４ｂが設けられている。この接続部１７４ｂには、活物質保持部１７３の骨組み１７３ａが接続されるとともに、活物質フレーム１７０の表面１７１に載置されるセパレータ１１３とも接続される。
【0062】
具体的には、貫通部１７４の表面１７１側には、載置されたセパレータ１１３を接合するために用いる接着剤を保持しておく接着溝１７４ｃが設けられている。活物質フレーム１７０とセパレータ１１３とを接着剤を用いて接合することによって、接続部１７４ｂにおいて活物質フレーム１７０とセパレータ１１３とを固定することができる。そのため貫通穴１７４ａの周囲を封止することができ、たとえ正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂが脱落したとしても両者が接触して短絡することを防止することができる。
【0063】
なお、本発明の実施の形態における活物質フレーム１７０においては、貫通部１７４の表面側に設けられる接着溝１７４ｃは、貫通穴１７４ａの形状に合わせた円形状に形成されている。但し、このような形状のみならず、その他の形状に形成されていても良い。
【0064】
また、貫通部１７４の接続部１７４ｂにおける活物質フレーム１７０とセパレータ１１３との接合に当たっては、必ずしも接着剤１５０を使用しなくても良い。例えば、接着剤１５０の代わりに両面テープといった、両者を接合するための様々な部材を使用することができる。
【0065】
そして当該活物質保持部１７３の周縁には、フレーム部１７５が設けられている。フレーム部１７５は、活物質フレーム１７０を基板１２１と接合した際に、正極用鉛箔１１１ａ、或いは、負極用鉛箔１１２ａの外縁部を覆い、いわば、エッジカバー（カバープレート）の役割を果たすものである。
【0066】
このようなフレーム部１７５により、たとえ電解液の漏洩が生じた場合であっても電解液が正極用鉛箔１１１ａと基板１２１（接着剤１５０）との間に浸入することを防止することができる。従って、電解液が正極から負極に滲出することによる短絡を防止し、電池性能の維持、長寿命化を図ることができる。
【0067】
フレーム部１７５は薄板状に形成されており、長方形の内形線および外形線を有する。そして、内形線は、活物質保持部１７３と接するとともに、当該内形線と外形線との間の領域の一部において正極用鉛箔１１１ａ、或いは、負極用鉛箔１１２ａの外縁部と重なる。一方、フレーム部１７５の外形線が基板１２１の一方の面の第１の凹部１２１ｂの周縁部、或いは、他方の面の第２の凹部１２１ｃの周縁部と重なっている。
【0068】
なお、本発明の実施の形態における双極型鉛蓄電池１００においては、図１においてはその図示を省略しているが、接着剤１５０が、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、フレーム部１７５と対向する正極用鉛箔１１１ａの外縁部及び基板１２１の一面との間に配置されている。
【0069】
すなわち、正極用の活物質フレーム１７０Ａのフレーム部１７５は、接着剤１５０により基板１２１の一方の面の第１の凹部１２１ｂの周縁部と正極用鉛箔１１１ａの外縁部とに亘って固定されている。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フレーム部１７５で覆われている。
【0070】
また正極側と同様、負極側においても接着剤１５０が負極用鉛箔１１２ａの端面から第２の凹部１２１ｃの開口側の周縁部まで回り込んで、フレーム部１７５と対向する負極用鉛箔１１２ａの外縁部及び基板１２１の一面との間に配置されている。
【0071】
そのため、負極用の活物質フレーム１７０Ｂのフレーム部１７５は、接着剤１５０により基板１２１の他方の面の第２の凹部１２１ｃの周縁部と負極用鉛箔１１２ａの外縁部とに亘って固定されている。これにより、負極用鉛箔１１２ａの外縁部は、第２の凹部１２１ｃの周縁部との境界部においてもフレーム部１７５で覆われている。
【0072】
フレーム部１７５の領域には、表面１７１に載置するセパレータ１１３を保持するセパレータ保持部材１７６が設けられている。すなわち、セパレータ１１３は活物質フレーム１７０の表面１７１上に載置されることから、セパレータ１１３が表面１７１上でずれることがないよう、当該セパレータ保持部材１７６がセパレータ１１３の周囲に接して保持することができるようにされている。
【0073】
図４に示す活物質フレーム１７０の構造の一部を拡大して示す拡大斜視図に明らかなように、セパレータ保持部材１７６は、フレーム部１７５からＺ方向に立ち上がるように設けられている。そしてさらに、Ｘ方向、或いは、Ｙ方向に突出している。すなわち、当該セパレータ保持部材１７６の断面をＸ－Ｙ平面でみると、略逆Ｌ字状に形成されている。
【0074】
セパレータ保持部材１７６をこのような形状に形成することにより、活物質フレーム１７０の表面１７１に載置されたセパレータ１１３は、Ｘ，Ｙ，Ｚのいずれの方向にもずれることなく確実に保持される。
【0075】
なお、本発明の実施の形態における活物質フレーム１７０においては、セパレータ保持部材１７６はフレーム部１７５が形成されている活物質フレーム１７０の各辺において、それぞれ２つずつ設けられている。但し、活物質フレーム１７０に設けられるセパレータ保持部材１７６の数や配置位置、大きさ、或いは、形状については、任意に設定することができる。
【0076】
また、本発明の実施の形態においては、セパレータ保持部材１７６は上述した位置、形状とされているが、セパレータ保持部材１７６の位置、形状はこのようなものに限定されない。例えば、セパレータ保持部材１７６をフレーム部１７５の四隅に、隣接する２辺をつなぐようなＬ字となるように形成することも可能である。
【0077】
セパレータ保持部材１７６がこのような形状に形成された場合には、活物質フレーム１７０の表面１７１に載置されるセパレータ１１３は、その四隅がセパレータ保持部材１７６に嵌め込まれて保持されることになる。
【0078】
フレーム部１７５の領域であって、活物質保持部１７３とセパレータ保持部材１７６との間には、図２や図３に示されているように、活物質保持部１７３を取り囲むように接着溝１７７が設けられている。接着溝１７７は、活物質フレーム１７０にセパレータ１１３が載置された場合に、活物質フレーム１７０とセパレータ１１３とを接着するための接着剤１５０を保持しておくために設けられたものである。
【0079】
上述した接着溝１７４ｃと同様、活物質フレーム１７０とセパレータ１１３とを接着溝１７７に充填された接着剤１５０を用いて接合することによって、フレーム部１７５において活物質フレーム１７０とセパレータ１１３とをその四辺において固定することができる。このように活物質が充填される領域の周囲に設けられる接着溝１７７の部分においてセパレータ１１３がフレーム部１７５に固定されているので、たとえ活物質が脱落したとしても当該接着溝１７７の部分において脱落した活物質をせき止めることができる。
【0080】
なお、フレーム部１７５の周囲における活物質フレーム１７０とセパレータ１１３との接合に当たっては、必ずしも接着溝１７７に充填される接着剤１５０を使用しなくても良い。例えば、接着剤１５０の代わりに両面テープといった、両者を接合するための様々な部材を使用することができる。
【0081】
次に、正極用の活物質フレーム１７０Ａの表面１７１、すなわち、セパレータ１１３と対向する面であって、双極型鉛蓄電池１００を設置した際に鉛直方向下側には、落下した正極用活物質１１１ｂを受け止めるトラップ１７８が設けられている。図２、或いは、図３に示す正極用の活物質フレーム１７０Ａにおいては、Ｘ方向の下端であって、Ｙ方向の幅いっぱい、すなわちフレーム部１７５の一辺の一端から他端に亘ってＺ方向に突出するようにトラップ１７８が設けられている。
【0082】
一方図５に明らかなように、トラップ１７８は正極用の活物質フレーム１７０Ａの裏面１７２には設けられていない。上述したように、裏面１７２は正極用鉛箔１１１ａと接する面であり、Ｚ方向にトラップ１７８が突出していると正極用鉛箔１１１ａに正極用活物質１１１ｂを十分に接触させることができなくなるからである。
【0083】
ここで双極型鉛蓄電池１００が設置される場合、セル部材１１０同士が天地方向に積層されるような場合と、９０度傾けた水平方向に積層されるような場合と、に大別される。いずれの場合も、電池の劣化等によりセル部材１１０が膨張してしまうと、例えば、正極用鉛箔１１１ａと正極用活物質層１１１ｂとが分離して正極用鉛箔１１１ａから正極用活物質層１１１ｂが脱落してしまうおそれがある。
【0084】
特に、活物質フレーム１７０が、例えば、図２や図５に示されるような方向となるような、セル部材１１０が水平方向に積層される場合は、重力の影響を受けやすく、正極用鉛箔１１１ａから正極用活物質層１１１ｂが脱落しやすくなってしまうことが考えられる。
【0085】
当該正極用活物質層１１１ｂの脱落に対しては、上述したような接着溝１７７に充填された接着剤１５０によって活物質フレーム１７０とセパレータ１１３とが固定されることから、一旦当該接着溝１７７の部分で脱落した活物質をせき止めることができる。
【0086】
但し、脱落した正極用活物質層１１１ｂは細かな粒子であり、接着溝１７７の部分でせき止めたとしても、セパレータ１１３の隙間からさらに下方へと脱落してしまう可能性も考えられる。この脱落が生じると短絡が生じてしまうことは上述した通りである。
【0087】
そこで例えば、水平方向に積層され設置された双極型鉛蓄電池１００において、活物質保持部１７３の領域に充填された正極用活物質１１１ｂが脱落した場合に、双極型鉛蓄電池１００の下部において、この脱落した正極用活物質１１１ｂを受け止めることができるようにトラップ１７８が設けられる。
【0088】
すなわち上述したように、活物質フレーム１７０とセパレータ１１３とを接着する接着剤１５０が充填される接着溝１７４ｃ及び接着溝１７７が設けられる等、活物質フレーム１７０においては、活物質が落下、脱落することを防止する機構が設けられている。但し、当該機構のみならず、さらにトラップ１７８を設けることによって、たとえ正極用活物質１１１ｂが脱落して落下してもより確実に受け止め、短絡を防止しようとするものである。そしてこのように何重もの落下防止用の機構を設けることによって、双極型鉛蓄電池１００の信頼性をより向上させることができる。
【0089】
当該トラップ１７８は、正極用の活物質フレーム１７０Ａ及び負極用の活物質フレーム１７０Ｂのいずれにも設けても良いが、少なくとも正極用の活物質フレーム１７０Ａには設けることが好ましい。それは、正極用活物質は、電池反応により軟化及び脱落が発生しやすいため、トラップを設けることで正極用活物質１１１ｂが負極用活物質１１２ｂに接触することを遅らせることにより効果的だからである。
【0090】
なお、本発明の実施の形態におけるトラップ１７８は、上述したようにＹ方向の幅いっぱいに設けられているが、少なくともこのように設けられていれば良いのであって、例えば、トラップ１７８の両端部が活物質保持部１７３とフレーム部１７５との境界直下となるような幅となるように設けられていても良い。
【0091】
また、図２や図３に示す活物質フレーム１７０においては、トラップ１７８は、上述した通り、Ｘ方向の下端に設けられている。但し、トラップ１７８が設けられる位置はこの位置に限られず、双極型鉛蓄電池１００の設置状態を考慮して、活物質フレーム１７０の４辺のいずれに設けられていても良く、フレーム部１７５の周縁部に設けられていれば良い。
【0092】
さらにフレーム部１７５の領域には、活物質フレーム１７０と基板１２１との嵌め合わせる際に用いる第１の嵌合部１７９が設けられている。本発明の実施の形態における活物質フレーム１７０においては、第１の嵌合部１７９は、活物質フレーム１７０の四隅と各辺に２つずつ設けられている。
【0093】
第１の嵌合部１７９は、活物質フレーム１７０を貫通するように設けられている。すなわち後述するが、基板１２１に設けられている第２の嵌合部１２４は凸状に形成されており、当該第２の嵌合部１２４を第１の嵌合部１７９に嵌め合わせることで、簡単、確実に活物質フレーム１７０と基板１２１とを嵌め合わせることができるようにされている。
【0094】
このように第１の嵌合部１７９は、活物質フレーム１７０を貫通するように設けられているが、本発明の実施の形態における第１の嵌合部１７９の形状は単なる貫通孔ではない。すなわち、後述するように基板１２１と活物質フレーム１７０とを接合する場合、第１の嵌合部１７９に嵌め合わされた基板１２１に設けられる第２の嵌合部１２４の凸部に熱を加えながら潰すことになるが、このとき、溶融した当該凸部を収容する空間が必要となる。
【0095】
つまり、つぶれた第２の嵌合部１２４の凸部が活物質フレーム１７０の上に広がってしまうと、第１の嵌合部１７９の周囲において溶融した凸部の動きを管理することができず、思わぬ弊害を生ずることになりかねない。また、第１の嵌合部１７９の上にはセパレータ１１３が載置されることになるが、活物質フレーム１７０の表面１７１に凹凸が生じてしまうと載置されたセパレータ１１３が浮いてしまう。
【0096】
そこで、第１の嵌合部１７９は、活物質フレーム１７０を貫通するように設けられるとともに、表面１７１側の開口と裏面１７２の開口との大きさが異なるように形成される。すなわち、例えば、裏面１７２の開口部の大きさは、少なくとも基板１２１の第２の嵌合部１２４が通る大きさに形成され、裏面１７２から表面１７１に向けて徐々に開口が大きくなるように貫通穴がテーパ状に形成される。また、溶融された凸部が収容できる空間を確保できるのであれば、第１の嵌合部１７９の形状としてテーパ状の形状以外の形状も採用することができる。
【0097】
なお、第１の嵌合部１７９の配置位置や個数については、任意に設定することができる。また、正極用活物質１１１ｂを保持する正極用の活物質フレーム１７０Ａと負極用活物質１１２ｂを保持する負極用の活物質フレーム１７０Ｂとで、第１の嵌合部１７９が設けられる位置を変更することもできる。このように正極側と負極側とで第１の嵌合部１７９の配置位置を異ならせておくことで、基板１２１に取り付ける活物質フレーム１７０を取り違えるといったミスを防止することができる。
【0098】
また、フレーム部１７５におけるセパレータ保持部材１７６の配置位置と第１の嵌合部１７９の配置位置との関係を見てみると、例えば、図３や図４に明らかなように、セパレータ保持部材１７６の方がよりフレーム部１７５の内形線の側に寄って、一方第１の嵌合部１７９の方は外形線の側に寄っている。
【0099】
これは、第１の嵌合部１７９がセパレータ保持部材１７６とＸ方向、或いは、Ｙ方向において同じ線上、或いは、より内形線側に寄って配置されると、活物質フレーム１７０と基板１２１とを嵌め合わせる際に、表面１７１上に載置されたセパレータ１１３に接触することになり、嵌め合わせの処理を困難にするからである。
【0100】
そこで、本発明の実施の形態における活物質フレーム１７０においては、第１の嵌合部１７９の配置位置をセパレータ保持部材１７６よりもより外縁とすることで、活物質フレーム１７０と基板１２１との接合の前にセパレータ１１３が表面１７１に配置されたとしてもセパレータ１１３に干渉されることなく接合することができる。
【0101】
このように本発明の実施の形態においては、セパレータ保持部材１７６と第１の嵌合部１７９の位置を上述したような位置に配置した。しかしながら、例えば、載置されたセパレータ１１３と第１の嵌合部１７９とが被ったとしても、両者が重複する位置においてセパレータ１１３が切り欠かれていたり、或いは、活物質フレーム１７０と基板１２１とを先に嵌め合わせた後にセパレータ１１３を載置する等、セパレータ１１３の形状や製造工程を工夫して活物質フレーム１７０と基板１２１との嵌め合わせの処理に支障を来さないのであれば、セパレータ保持部材１７６と第１の嵌合部１７９の位置は任意に設定することができる。
【0102】
次に図６は、本発明の実施の形態に係る活物質フレーム１７０に正極用活物質１１１ｂや負極用活物質１１２ｂを充填した状態を示す斜視図である。正極用活物質１１１ｂや負極用活物質１１２ｂは活物質保持部１７３に充填され、その厚みは、上述したようにフレーム部１７５の厚みと略同じである。
【0103】
また、図６における活物質フレーム１７０においては、骨組み１７３ａは充填された活物質の内部に埋まってしまっており、見えていない。さらに、上述したように、正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂは、活物質保持部１７３の領域において面一となるように充填されている。
【0104】
そしてこのように正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂが充填された活物質フレーム１７０の表面１７１に、セパレータ１１３が載置される。セパレータ１１３と活物質フレーム１７０との接着に当たっては、上述した接着溝１７４ｃ、接着溝１７７に充填された接着剤１５０を介して行われる。図７は、本発明の実施の形態に係る活物質フレーム１７０にセパレータ１１３を載置した状態を示す斜視図である。
【0105】
セパレータ１１３は、活物質保持部１７３の領域のみならずフレーム部１７５の一部領域までを覆う一方、セパレータ１１３が第１の嵌合部１７９を覆うことはない。そして、セパレータ１１３の４辺は、セパレータ保持部材１７６にて保持される。
【0106】
このように活物質が充填される活物質保持部１７３の領域よりも大きな領域を覆うようにセパレータ１１３が載置される。従って、正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂは、セパレータ１１３によって、正極用鉛箔１１１ａ、或いは、負極用鉛箔１１２ａの側の全面に向けて力を掛けることができることになるため、正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂは脱落、落下しにくくなる。
【0107】
そして、上述したように、セパレータ１１３は、セパレータ保持部材１７６にてその４辺が保持されるとともに、活物質フレーム１７０の接続部１７４ｂにおいて固定される。従って、セパレータ１１３は、活物質フレーム１７０により密着した形で載置されることになるため、正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂの脱落、落下を防止することができる。
【0108】
さらに、上述したバイポーラプレート１２０の基本構成に追加して、本発明の実施の形態におけるバイポーラプレート１２０の特徴について説明する。図８は、本発明の実施の形態に係るバイポーラプレート１２０の構造を示す斜視図である。なお、図８に示すバイポーラプレート１２０については、上述した貫通穴１２１ａについては、その図示を省略している。
【0109】
図８におけるバイポーラプレート１２０の基本的な構造は上述した通りであるが、本発明の実施の形態におけるバイポーラプレート１２０は、さらに基板１２１の周縁部であって、枠体１２２の近傍に、活物質フレーム１７０と嵌め合わせるための第２の嵌合部１２４が設けられている。
【0110】
図８に示すバイポーラプレート１２０は、正極用鉛箔１１１ａが配置される基板１２１の第１の凹部１２１ｂが示されていることから、嵌め合わせの対象となる活物質フレーム１７０は正極用の活物質フレーム１７０Ａである。従って、バイポーラプレート１２０に設けられる第２の嵌合部１２４の配置位置は、正極用の活物質フレーム１７０Ａに設けられる第１の嵌合部１７９の配置位置と同じ位置である。
【0111】
第２の嵌合部１２４は、凸状に形成されている。そのため、バイポーラプレート１２０と活物質フレーム１７０とを嵌め合わせる場合には、フレーム部１７５を貫通するように形成される正極用の活物質フレーム１７０Ａの第１の嵌合部１７９に第２の嵌合部１２４を通すように嵌め合わせる。
【0112】
さらに、単に両者を嵌め合わせるだけではなく、例えば第２の嵌合部１２４の凸部を熱等によって溶融させながら正極用の活物質フレーム１７０Ａ側に押す（かしめる）ことによって凸部を潰し、第１の嵌合部１７９に埋没させる。上述したように、第１の嵌合部１７９は第２の嵌合部１２４の凸部を貫通させるとともに、潰れた当該凸部を収容できるように形成されている。そのため、潰された第２の嵌合部１２４の凸部を第１の嵌合部１７９に確実に埋没させることができる。
【0113】
また、これまでは活物質フレーム１７０は、バイポーラプレート１２０と接合することを前提に説明してきたが、活物質フレーム１７０は、後述する第１のエンドプレート１３０及び第２のエンドプレート１４０と接合することも可能である。
【0114】
すなわち後述するように、本発明の実施の形態においては、第１のエンドプレート１３０、第２のエンドプレート１４０に設けられる正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａと対向する位置に配置される正極用活物質１１１ｂ及び負極用活物質１１２ｂは、例えば、図１に示すように、正極用の活物質フレーム１７０Ａ、負極用の活物質フレーム１７０Ｂに充填されている。
【0115】
図１に戻り、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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
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およびセパレータ１１３には、柱部１３３を貫通させる貫通穴１１１ｃ，１１３ａがそれぞれ形成されている。
【0120】
第１のエンドプレート１３０の基板１３１の一面に凹部１３１ｂが形成されている。凹部１３１ｂのＸ方向およびＹ方向の寸法は、正極用鉛箔１１１ａのＸ方向およびＹ方向の寸法に対応させてある。第１のエンドプレート１３０の基板１３１の凹部１３１ｂに、セル部材１１０の正極用鉛箔１１１ａが上述したように接着剤１５０を介して配置されている。
【0121】
また、当該正極用鉛箔１１１ａのＺ方向に重ねて、上述した正極用活物質１１１ｂが充填された正極用の活物質フレーム１７０Ａが積層され、さらに、その表面１７１にはセパレータ１１３が載置される。正極用の活物質フレーム１７０Ａのフレーム部１７５は、基板１３１の一面側に固定され、正極用鉛箔１１１ａの外縁部及び凹部１３１ｂの周縁部との境界部において、フレーム部１７５で覆われている。
【0122】
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。
【0123】
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。
【0124】
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。
【0125】
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。
【0126】
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。
【0127】
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およびセパレータ１１３には、柱部１４３を貫通させる貫通穴１１２ｃ，１１３ａがそれぞれ形成されている。
【0128】
第２のエンドプレート１４０の基板１４１の一面に凹部１４１ｂが形成されている。凹部１４１ｂのＸ方向およびＹ方向の寸法は、負極用鉛箔１１２ａのＸ方向およびＹ方向の寸法に対応させてある。第２のエンドプレート１４０の基板１４１の凹部１４１ｂに、セル部材１１０の負極用鉛箔１１２ａが接着剤１５０を介して配置されている。
【0129】
また、当該負極用鉛箔１１２ａのＺ方向に重ねて、上述した負極用活物質１１２ｂが充填された負極用の活物質フレーム１７０Ｂが積層され、さらに、その表面１７１にはセパレータ１１３が載置される。負極用の活物質フレーム１７０Ｂのフレーム部１７５は、基板１４１の一面側に固定され、負極用鉛箔１１２ａの外縁部及び凹部１４１ｂの周縁部との境界部において、フレーム部１７５で覆われている。
【0130】
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。
【0131】
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。
【0132】
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。
【0133】
なお図面には示されていないが、枠体が有する４つの端面のうちの１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。
【0134】
〔製造方法〕
本発明の実施の形態における双極型鉛蓄電池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。そこで図９及び図１０に示すフローチャートや活物質フレーム１７０、バイポーラプレート１２０等の図面を適宜用いつつ説明する。図９及び図１０は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池１００の製造の流れを示すフローチャートである。
本発明の実施の形態における双極型鉛蓄電池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。そこで図９及び図１０に示すフローチャートや活物質フレーム１７０、バイポーラプレート１２０等の図面を適宜用いつつ説明する。図９及び図１０は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池１００の製造の流れを示すフローチャートである。
【0135】
＜正負極用鉛箔付きバイポーラプレートの作製工程＞
先ず、バイポーラプレート１２０の基板１２１を、第１の凹部１２１ｂ側を上に向けて作業台に置き、第１の凹部１２１ｂに接着剤１５０を塗布し、第１の凹部１２１ｂ内に正極用鉛箔１１１ａを入れる。その際に、正極用鉛箔１１１ａの貫通穴１１１ｃにバイポーラプレート１２０の柱部１２３を通す。この接着剤１５０を硬化させて、基板１２１の一面に正極用鉛箔１１１ａを貼り付ける（ＳＴ１）。
先ず、バイポーラプレート１２０の基板１２１を、第１の凹部１２１ｂ側を上に向けて作業台に置き、第１の凹部１２１ｂに接着剤１５０を塗布し、第１の凹部１２１ｂ内に正極用鉛箔１１１ａを入れる。その際に、正極用鉛箔１１１ａの貫通穴１１１ｃにバイポーラプレート１２０の柱部１２３を通す。この接着剤１５０を硬化させて、基板１２１の一面に正極用鉛箔１１１ａを貼り付ける（ＳＴ１）。
【0136】
そして、基板１２１の第２の凹部１２１ｃ側を上に向けて作業台に置き、貫通穴１２１ａに導通体１６０を挿入する（ＳＴ２）。また、第２の凹部１２１ｃに接着剤１５０を塗布し、第２の凹部１２１ｃ内に負極用鉛箔１１２ａを入れる。その際に、負極用鉛箔１１２ａの貫通穴１１２ｃにバイポーラプレート１２０の柱部１２３を通す。この接着剤１５０を硬化させて、基板１２１の他方の面に負極用鉛箔１１２ａを貼り付ける（ＳＴ３）。
【0137】
この状態で抵抗溶接を行って、正極用鉛箔１１１ａ、導通体１６０、及び、負極用鉛箔１１２ａを接合する（ＳＴ４）。これにより、正負極用鉛箔付きのバイポーラプレート１２０を得る。
【0138】
なお、ここで用いられるバイポーラプレート１２０は、図８を用いて説明した、第２の嵌合部１２４が設けられているバイポーラプレート１２０である。
【0139】
＜活物質フレームの作製工程＞
次に、活物質フレーム１７０について、正極用と負極用の２種類の活物質フレーム１７０を用意する。そして、正極用活物質１１１ｂを正極用の活物質フレーム１７０Ａに、また、負極用活物質１１２ｂを負極用の活物質フレーム１７０Ｂに充填する（ＳＴ５）。ここで正極用、負極用、それぞれの活物質フレーム１７０を用意するのは、上述したように、正極用の活物質フレーム１７０Ａと負極用の活物質フレーム１７０Ｂとでは、第１の嵌合部１７９が設けられている位置が異なるからである。
次に、活物質フレーム１７０について、正極用と負極用の２種類の活物質フレーム１７０を用意する。そして、正極用活物質１１１ｂを正極用の活物質フレーム１７０Ａに、また、負極用活物質１１２ｂを負極用の活物質フレーム１７０Ｂに充填する（ＳＴ５）。ここで正極用、負極用、それぞれの活物質フレーム１７０を用意するのは、上述したように、正極用の活物質フレーム１７０Ａと負極用の活物質フレーム１７０Ｂとでは、第１の嵌合部１７９が設けられている位置が異なるからである。
【0140】
この時点で、正極用鉛箔１１１ａが一方の面に、負極用鉛箔１１２ａが他方の面に設けられたバイポーラプレート１２０と、正極用の活物質フレーム１７０Ａ、負極用の活物質フレーム１７０Ｂが出来上がる。
【0141】
＜アッセンブリの作製工程＞
そこで、バイポーラプレート１２０の正極用鉛箔１１１ａが設けられている一方の面に対して正極用の活物質フレーム１７０Ａを、負極用鉛箔１１２ａが設けられている他方の面に対して負極用の活物質フレーム１７０Ｂを取り付ける（ＳＴ６）。バイポーラプレート１２０に活物質フレーム１７０と組み合わせる場合には、活物質フレーム１７０の第１の嵌合部１７９をバイポーラプレート１２０の第２の嵌合部１２４に嵌め合わせる。
そこで、バイポーラプレート１２０の正極用鉛箔１１１ａが設けられている一方の面に対して正極用の活物質フレーム１７０Ａを、負極用鉛箔１１２ａが設けられている他方の面に対して負極用の活物質フレーム１７０Ｂを取り付ける（ＳＴ６）。バイポーラプレート１２０に活物質フレーム１７０と組み合わせる場合には、活物質フレーム１７０の第１の嵌合部１７９をバイポーラプレート１２０の第２の嵌合部１２４に嵌め合わせる。
【0142】
両者を嵌め合わせると、第２の嵌合部１２４の凸部が第１の嵌合部１７９を貫通して突き出る形になる。そこで、第１の嵌合部１７９から突き出た第２の嵌合部１２４の凸部を加熱、溶融して潰し、バイポーラプレート１２０にそれぞれの活物質フレーム１７０を固定する。
【0143】
また、活物質フレーム１７０のフレーム部１７５は、接着剤１５０を介して正極用鉛箔１１１ａの外縁部及び第１の凹部１２１ｂの周縁部にわたって、負極用鉛箔１１２ａの外縁部及び第２の凹部１２１ｃの周縁部にわたって接合される。
【0144】
このようにバイポーラプレート１２０と一体になった正極用の活物質フレーム１７０Ａと、負極用の活物質フレーム１７０Ｂのそれぞれの表面１７１上に、各々セパレータ１１３を取り付ける（ＳＴ７）。ここまででバイポーラプレート１２０の一方の面、他方の面の両面に鉛箔、活物質層、及び、セパレータが備えられた１個のアッセンブリが完成する。そして、これらアッセンブリを必要数作製する（ＳＴ８）。
【0145】
図１１は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池１００の製造工程における、バイポーラプレート１２０及び活物質フレーム１７０の状態を示す斜視図である。図１１においては、バイポーラプレート１２０が１枚、活物質フレーム１７０が２枚の合計３枚が示されている。そして、真ん中にバイポーラプレート１２０が示され、手前に正極用の活物質フレーム１７０Ａ、バイポーラプレート１２０を挟んで奥に負極用の活物質フレーム１７０Ｂが示されている。
【0146】
上述したように、バイポーラプレート１２０の一方の面には正極用鉛箔１１１ａが、他方の面には負極用鉛箔１１２ａが設けられている。図１１においては、バイポーラプレート１２０の一方の面に設けられた正極用鉛箔１１１ａが見えている一方、他方の面に設けられた負極用鉛箔１１２ａは見えない。
【0147】
手前に示される正極用の活物質フレーム１７０Ａの活物質保持部１７３の領域には、正極用活物質１１１ｂが充填されている。そして、当該正極用の活物質フレーム１７０Ａは表面１７１が示されているので、フレーム部１７５の領域にセパレータ保持部材１７６や接着溝１７７、トラップ１７８、第１の嵌合部１７９も現れている。
【0148】
一方、負極用の活物質フレーム１７０Ｂにも、活物質保持部１７３の領域に負極用活物質１１２ｂが充填されている。但し図１１においては、負極用の活物質フレーム１７０Ｂについては、裏面１７２が見えており、セパレータ保持部材１７６等については描画されていない。また、フレーム部１７５の領域には、第１の嵌合部１７９が設けられているが、上述したように、正極用の活物質フレーム１７０Ａの第１の嵌合部１７９とは、配置位置が異なることがわかる。
【0149】
そして、図１１に示すバイポーラプレート１２０、正極用の活物質フレーム１７０Ａ及び負極用の活物質フレーム１７０Ｂをそれぞれ組み合わせる。すなわち、バイポーラプレート１２０に、正極用鉛箔１１１ａと対向するように正極用の活物質フレーム１７０Ａを、負極用鉛箔１１２ａと対向するように負極用の活物質フレーム１７０Ｂを取り付ける。
【0150】
図１２は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池１００の製造工程において、バイポーラプレート１２０に活物質フレーム１７０が嵌め合わされた状態を示す斜視図である。この状態が、上述したステップＳＴ６で説明した状態である。図１２では、正極用の活物質フレーム１７０Ａが見えており、第１の嵌合部１７９とバイポーラプレート１２０の第２の嵌合部１２４とが嵌め合わされている。
【0151】
そして図１２においては、第１の嵌合部１７９と第２の嵌合部１２４とは嵌め合わされて、さらに第２の嵌合部１２４の凸部が加熱、溶融されて第１の嵌合部１７９と接合されている状態が示されている。図１２に示すように、溶融した第２の嵌合部１２４の凸部は第１の嵌合部１７９に収容されて正極用の活物質フレーム１７０Ａのフレーム部１７５と面一となっている。
【0152】
さらに、図１２では負極用の活物質フレーム１７０Ｂについては見えていないが、こちらについても同様に第１の嵌合部１７９が第２の嵌合部１２４と嵌め合わされて、バイポーラプレート１２０に負極用の活物質フレーム１７０Ｂが接合されている。
【0153】
そして、この状態で正極用の活物質フレーム１７０Ａ及び負極用の活物質フレーム１７０Ｂの表面１７１に、それぞれセパレータ１１３が取り付けられる。この状態が、上述したステップＳＴ７で説明した状態である。図１３は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池１００の製造工程において、さらに活物質フレーム１７０にセパレータ１１３が嵌め合わされた状態を示す斜視図である。
【0154】
図１３においても正極用の活物質フレーム１７０Ａが見えており、セパレータ１１３が正極用活物質１１１ｂに接するように表面１７１に載置される。この際、セパレータ１１３は、接続部１７４ｂの接着溝１７４ｃ及び接着溝１７７に充填される接着剤１５０を介して正極用の活物質フレーム１７０Ａに接合される。また、セパレータ１１３の４辺は、フレーム部１７５に設けられるセパレータ保持部材１７６に接し、正極用の活物質フレーム１７０Ａに保持される。
【0155】
なお、負極用の活物質フレーム１７０Ｂについては、図１３では見えていないが、こちらについても同様にセパレータ１１３が表面１７１に載置され、接着溝１７４ｃ及び接着溝１７７の接着剤１５０を介して負極用の活物質フレーム１７０Ｂに接合される。
【0156】
図１４は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池１００において、バイポーラプレート１２０に活物質フレーム１７０が嵌め合わされた状態における柱部１２３付近を示す拡大断面斜視図である。なお、各部の寸法や縮尺が他の図面と若干異なっている部分もあるが、これは説明の都合上このように描画しているだけである。
【0157】
図１４は、正極用鉛箔１１１ａ、負極用鉛箔１１２ａが設けられたバイポーラプレート１２０に、正極用の活物質フレーム１７０Ａ、負極用の活物質フレーム１７０Ｂを嵌め合わせ、さらにそれぞれの活物質フレーム１７０の表面にセパレータ１１３を取り付けたアッセンブリを２つ接合した状態を示している。さらに、接合された２枚のアッセンブリをＸ方向に切断し、柱部１２３近傍を拡大して示している。そして右側のバイポーラプレート１２０については、負極側が見えており、セパレータ１１３が載置された状態である。
【0158】
セパレータ１１３は、上述したように負極用の活物質フレーム１７０Ｂの表面１７１上に載置されているので、図１４においては、セパレータ１１３の直下に負極用の活物質フレーム１７０が示されている。
【0159】
そのため、本来ならば、セパレータ１１３の直下にある負極用の活物質フレーム１７０Ｂの、例えば貫通部１７４は見えないが、図１４では必要部分を破線で示し、柱部１２３近傍における構造が分かるようにしている。また以下においては、負極側を例に挙げて説明する。
【0160】
柱部１２３には、セパレータ１１３の貫通穴１１３ａ及び負極用の活物質フレーム１７０Ｂの貫通部１７４が嵌め込まれている。上述したように、貫通部１７４には、柱部１２３に嵌め込まれている貫通穴１７４ａの周囲にセパレータ１１３との接続部１７４ｂが設けられている。そして、当該接続部１７４ｂには、接着剤１５０が充填される接着溝１７４ｃが形成される。
【0161】
負極用の活物質フレーム１７０Ｂに積層されるセパレータ１１３は、接続部１７４ｂにおいて負極用の活物質フレーム１７０Ｂと接着されるとともに、フレーム部１７５に設けられるセパレータ保持部材１７６にて保持される。そのため、負極用活物質１１２ｂは接するセパレータ１１３によって、いわば蓋がされた状態となる。
【0162】
このような構造を採用することから、充填された負極用活物質１１２ｂが活物質保持部１７３から脱落することを困難にし、たとえ負極用活物質１１２ｂが脱落したとしても、セパレータ１１３が存在することによって、落下することを低減できる。
【0163】
また、セパレータ１１３は負極用の活物質フレーム１７０Ｂに上述したように固定されることになるため、セパレータ１１３を基板１２１（柱部１２３）に対してより精度良く位置決めを行うことができる。
【0164】
そのため、柱部１２３とセパレータ１１３、負極用の活物質フレーム１７０Ｂとの間にできる隙間を可能な限り小さくすることができ、柱部１２３と貫通穴１１３ａ、貫通部１７４との間に生ずる隙間を介して正極側と負極側の活物質が接触することによる短絡を防止することができる。
【0165】
さらに、上述したように、セパレータ１１３は貫通穴１１３ａ近傍において、負極用の活物質フレーム１７０Ｂの接続部１７４ｂと接着剤１５０を介して接合される。そのため、例えば、Ｘ方向上部から下部に向けてセパレータ１１３と接する負極用活物質１１２ｂが落下したとしても、少なくとも接着溝１７４ｃに充填される接着剤１５０の部分においてせき止められることになる。この点からも、負極用活物質１１２ｂの脱落、落下を防止することができる。
【0166】
なお、負極用の活物質フレーム１７０Ｂの基板１２１側には負極用活物質１１２ｂと接するように負極用鉛箔１１２ａが設けられている。そして、負極用鉛箔１１２ａの柱部１２３を貫通する貫通穴１１２ｃと柱部１２３との間にも若干隙間が存在しうるが、この隙間は負極用鉛箔１１２ａを基板１２１の他方の面に設ける際の接着剤１５０が充填されている。
【0167】
従って、負極用活物質１１２ｂが負極用鉛箔１１２ａ側から柱部１２３に向けて、例えば、Ｘ方向上部から下部に向けて脱落、落下したとしても、接着剤１５０の部分においてせき止められるため、脱落、落下した負極用活物質１１２ｂによる柱部１２３近傍における短絡を防止することができる。
【0168】
なお、基板１２１を挟んで反対側の基板１２１の一方の面には、正極用鉛箔１１１ａが設けられており、正極用鉛箔１１１ａに接して正極用の活物質フレーム１７０Ａが積層され、正極用の活物質フレーム１７０Ａにはセパレータ１１３が載置されている。従って、負極用の活物質フレーム１７０Ｂ等を用いて説明した通り、同様に、正極用活物質１１１ｂの脱落、落下に基づく負極用活物質１１２ｂとの接触、短絡を防止することができる。
【0169】
図１５及び図１６は、本発明の実施の形態に係る双極型鉛蓄電池１００において、バイポーラプレート１２０に活物質フレーム１７０が嵌め合わされた状態における枠体１２２付近を示す拡大断面斜視図である。図１４と同様、２つのアッセンブリが接合されている状態であり、右側のバイポーラプレート１２０については、負極側が見えており、セパレータ１１３が載置された状態である。
【0170】
図１５及び図１６に示す負極用の活物質フレーム１７０Ｂの角には、第１の嵌合部１７９が設けられている。図１５に示すように、第１の嵌合部１７９は裏面１７２側よりも表面１７１側の開口が大きくなるように形成されている。ここでは表面１７１側から裏面１７２側に向けて、その途中までテーパ状に形成されている。
【0171】
そしてこのような第１の嵌合部１７９に、バイポーラプレート１２０に設けられる第２の嵌合部１２４の凸部が挿入されることで、基板１２１に負極用の活物質フレーム１７０Ｂが嵌め合わされている。
【0172】
【0173】
すなわち、基板１２１に負極用の活物質フレーム１７０Ｂを嵌め合わせた後、第２の嵌合部１２４の凸部に熱を加えて溶融し、かしめる。溶融した第２の嵌合部１２４の凸部は、第１の嵌合部１７９の窪みに収容され、負極用の活物質フレーム１７０Ｂのセパレータ１１３と対向する面において略平坦となる。
【0174】
このように負極用の活物質フレーム１７０Ｂにおけるセパレータ１１３と対向する面を平坦にしておくことによって、例えばセパレータ１１３が第１の嵌合部１７９及び第２の嵌合部１２４の部分に重なったとしても、セパレータ１１３が浮き上がることを防止することができる。
【0175】
そして、セパレータ１１３が浮き上がることなく負極用の活物質フレーム１７０Ｂと接触することによって、より良く負極用活物質１１２ｂを保持することができる。このことは、負極用活物質１１２ｂの脱落、落下を防止するとともに、たとえ落下しても正極用活物質１１１ｂとの接触による短絡を防止することにつながる。
【0176】
一方、図１５、或いは、図１６に示されているように、正極用の活物質フレーム１７０Ａには、トラップ１７８が設けられている。従って、たとえ正極用の活物質フレーム１７０Ａとセパレータ１１３とを接着する接着剤１５０が充填される接着溝１７７の部分において正極用活物質層１１１ｂをせき止めることができず、結果として正極用活物質１１１ｂがセパレータ１１３との間でＸ方向に脱落、落下したとしても、トラップ１７８によって受け止められる。
【0177】
そのため、トラップ１７８が設けられておらず、直接枠体１２２に接着溝１７７の部分でせき止めていた正極用活物質１１１ｂが落下していきなり負極用活物質１１２ｂと接触するという事態が生ずることを回避することができる。また、トラップ１７８によって正極用活物質１１１ｂのこれ以上の落下を防止する、或いは、さらなる落下を遅らせることができれば、短絡が生ずることを防止、或いは、遅らせることができる。
【0178】
＜第１のエンドプレートの作製工程＞
図１０のフローチャートに戻り、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き、凹部１３１ｂに接着剤１５０を塗布し、凹部１３１ｂ内に正極用鉛箔１１１ａを入れて接着剤１５０を硬化させる。その際に、正極用鉛箔１１１ａの貫通穴１１１ｃにエンドプレート１３０の柱部１３３を通す。この接着剤１５０を硬化させて、基板１３１の一面に正極用鉛箔１１１ａを貼り付ける（図１０のＳＴ９）。
図１０のフローチャートに戻り、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き、凹部１３１ｂに接着剤１５０を塗布し、凹部１３１ｂ内に正極用鉛箔１１１ａを入れて接着剤１５０を硬化させる。その際に、正極用鉛箔１１１ａの貫通穴１１１ｃにエンドプレート１３０の柱部１３３を通す。この接着剤１５０を硬化させて、基板１３１の一面に正極用鉛箔１１１ａを貼り付ける（図１０のＳＴ９）。
【0179】
そして、別途用意した、正極用活物質１１１ｂが充填された正極用の活物質フレーム１７０Ａを第１のエンドプレート１３０に取り付ける（ＳＴ１０）。そして当該正極用の活物質フレーム１７０Ａの表面１７１にセパレータ１１３を取り付ける（ＳＴ１１）。これで第１のエンドプレート１３０の作製工程は終了である。
【0180】
＜第２のエンドプレートの作製工程＞
第２のエンドプレート１４０の基板１４１を、凹部１４１ｂ側を上に向けて作業台に置き、凹部１４１ｂに接着剤１５０を塗布し、凹部１４１ｂ内に負極用鉛箔１１２ａを入れて接着剤１５０を硬化させる。その際に、負極用鉛箔１１２ａの貫通穴１１２ｃに第２のエンドプレート１４０の柱部１４３を通す。この接着剤１５０を硬化させて、基板１４１の一面に負極用鉛箔１１２ａが貼り付けられた第２のエンドプレート１４０を得る（ＳＴ１２）。
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き、凹部１４１ｂに接着剤１５０を塗布し、凹部１４１ｂ内に負極用鉛箔１１２ａを入れて接着剤１５０を硬化させる。その際に、負極用鉛箔１１２ａの貫通穴１１２ｃに第２のエンドプレート１４０の柱部１４３を通す。この接着剤１５０を硬化させて、基板１４１の一面に負極用鉛箔１１２ａが貼り付けられた第２のエンドプレート１４０を得る（ＳＴ１２）。
【0181】
そして、別途用意した、負極用活物質１１２ｂが充填された負極用の活物質フレーム１７０Ｂを第２のエンドプレート１４０に取り付ける（ＳＴ１３）。そして当該負極用の活物質フレーム１７０Ｂの表面１７１にセパレータ１１３を取り付ける（ＳＴ１４）。これで第２のエンドプレート１４０の作製工程は終了である。
【0182】
＜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、正極用の活物質フレーム１７０Ａ、及び、セパレータ１１３が固定された第１のエンドプレート１３０を、セパレータ１１３を上に向けて作業台に置く。そして、このセパレータ１１３の上に、セパレータ１１３、負極用の活物質フレーム１７０Ｂ、負極用鉛箔１１２ａ、バイポーラプレート１２０、正極用鉛箔１１１ａ、正極用の活物質フレーム１７０Ａ、セパレータ１１３が順に積層されて１つのアセンブリになったものを載置し、接合する。
先ず、正極用鉛箔１１１ａ、正極用の活物質フレーム１７０Ａ、及び、セパレータ１１３が固定された第１のエンドプレート１３０を、セパレータ１１３を上に向けて作業台に置く。そして、このセパレータ１１３の上に、セパレータ１１３、負極用の活物質フレーム１７０Ｂ、負極用鉛箔１１２ａ、バイポーラプレート１２０、正極用鉛箔１１１ａ、正極用の活物質フレーム１７０Ａ、セパレータ１１３が順に積層されて１つのアセンブリになったものを載置し、接合する。
【0183】
さらに、上記アセンブリを必要な数だけ積層した後に、当該アセンブリの露出しているセパレータ１１３の上に、セパレータ１１３、負極用の活物質フレーム１７０Ｂ、及び、負極用鉛箔１１２ａが固定された第２のエンドプレート１４０を載置し、接合する（ＳＴ１５）。
【0184】
なお、各バイポーラプレート１２０間、第１のエンドプレート１３０とバイポーラプレート１２０、及び、第２のエンドプレート１４０とバイポーラプレート１２０との接合に当たっては、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とで接合する。
【0185】
＜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（ＳＴ１６）。
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（ＳＴ１６）。
【0186】
以上説明したように、正極用鉛箔１１１ａ、或いは、負極用鉛箔１１２ａに接する正極用活物質１１１ｂ、或いは、負極用活物質１１２ｂは、いずれも活物質フレーム１７０に充填され、一体化されている。活物質フレーム１７０の活物質保持部１７３は、骨組み１７３ａを備えていることから、活物質を確実に保持することができる。
【0187】
また、活物質フレーム１７０の表面１７１には、セパレータ１１３が載置され、セパレータ１１３は、柱部１２３を貫通させるために設けられる貫通部１７４及びフレーム部１７５において接着剤１５０を介して接合されるとともに、セパレータ保持部材１７６によって保持される。
【0188】
そのため、活物質フレーム１７０に保持された正極用活物質１１１ｂ及び負極用活物質１１２ｂは、いずれもセパレータ１１３によって蓋をされたような状態になるため、正極用活物質１１１ｂ及び負極用活物質１１２ｂが活物質フレーム１７０から脱落、落下することを回避、或いは、減少させることができる。また、たとえ落下したとしても、トラップ１７８によって落下した正極用活物質１１１ｂを受け止めることができ、さらなる信頼性の向上を図ることができる。
【0189】
また、活物質フレーム１７０は、例えば、第１の嵌合部１７９の配置位置等、正極用の活物質フレーム１７０Ａと負極用の活物質フレーム１７０Ｂとでその構造を変えている。そのため、バイポーラプレート１２０に嵌め合わせる場合に正極、負極を間違えることがなく、製造時における正極、負極の確認に要する時間を短縮することができる。このことは、双極型鉛蓄電池１００全体の製造時間の短縮を図ることにつながる。
【0190】
さらに、セパレータ保持部材１７６によってセパレータ１１３が保持されることによって、１つのセル部材１１０を構成する正極用の活物質フレーム１７０Ａの表面１７１に載置されるセパレータ１１３と、負極用の活物質フレーム１７０Ｂの表面１７１に載置されるセパレータ１１３とは、セル部材１１０内においてその位置が揃った状態で配置される。
【0191】
このように隣接するセパレータ１１３の位置が、図１に示すように揃っていることで、セパレータ１１３と枠体１２２との間にあるまとまった空間を確保することができる。すなわち、電解液を注液する際に用いる注液口の近傍に空間が確保されることで、よりスムーズな注液を実施することができる。
【0192】
本発明の実施の形態における双極型蓄電池はこのような構造を採用していることから、活物質層が脱落することを可能な限り回避することで、正極側と負極側とが短絡することによる電池性能の低下が起こりにくく、長寿命化を図るとともに、各部の配置位置の精度を高めつつ製造時における手間を省き、製造時間の短縮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ができる。
【0193】
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、集電体に鉛ではなく他の金属を用いるような他の蓄電池においても上記説明内容が当てはまる場合には、当然その適用を排除するものではない。
【0194】
また、本発明の実施の形態においては、基板１２１に柱部１２３が設けられていることから、各構成要素にも当該柱部１２３を通すための貫通穴が設けられていることを前提に説明した。但し、柱部１２３については基板１２１に設けられていなくても上述した説明内容は当てはまる。
【0195】
さらに、本発明の実施の形態における双極型鉛蓄電池１００の製造方法に関して、基板１２１に活物質フレーム１７０を嵌め合わせた後に正極用の活物質フレーム１７０Ａの表面１７１及び負極用の活物質フレーム１７０Ｂの表面１７１のそれぞれにセパレータ１１３を設ける流れを説明した。但し、このような流れではなく、正極用の活物質フレーム１７０Ａ及び負極用の活物質フレーム１７０Ｂのそれぞれの表面１７１にセパレータ１１３を取り付けた後に、基板１２１と嵌め合わせる流れを採用することもできる。
【0196】
また、これまでは活物質フレーム１７０に設けられた第１の嵌合部１７９は活物質フレーム１７０を貫通するように設けられ、基板１２１に設けられた第２の嵌合部１２４は凸状に設けられていることを前提に説明した。しかしながら、第１の嵌合部１７９及び第２の嵌合部１２４の形状はこのような形状に限定されず、例えば、第１の嵌合部１７９が凸状に形成され、第２の嵌合部１２４が基板１２１を貫通するように形成されていても良い。
【0197】
なお、これまでの説明においては、適宜正極用の活物質フレーム１７０Ａ及び負極用の活物質フレーム１７０Ｂに言及してきた。但しこのことは、双極型蓄電池において必ずしも正極用の活物質フレーム１７０Ａ及び負極用の活物質フレーム１７０Ｂの両者を備えていなければならないことを意味するものではない。
【0198】
すなわち、双極型蓄電池には、正極用の活物質フレーム１７０Ａと負極用の活物質フレーム１７０Ｂの、両方、或いは、いずれか一方が備えられていれば良い。
【符号の説明】
【0199】
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・・・バイプレート
１２１・・・バイプレートの基板
１２１ａ・・・基板の貫通穴
１２２・・・バイプレートの枠体
１２３・・・柱部
１２４・・・第２の嵌合部
１３０・・・第１のエンドプレート
１３１・・・第１のエンドプレートの基板
１３２・・・第１のエンドプレートの枠体
１４０・・・第２のエンドプレート
１４１・・・第２のエンドプレートの基板
１４２・・・第２のエンドプレートの枠体
１５０・・・接着剤
１６０・・・導通体
１７０・・・活物質フレーム
１７１・・・表面
１７２・・・裏面
１７３・・・活物質保持部
１７３ａ・・・骨組み
１７４・・・貫通部
１７４ａ・・・貫通穴
１７４ｂ・・・接続部
１７４ｃ・・・接着溝
１７５・・・フレーム部
１７６・・・セパレータ保持部材
１７７・・・接着溝
１７８・・・トラップ
１７９・・・第１の嵌合部
Ｃ・・・セル部材を収容する空間
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・・・バイプレート
１２１・・・バイプレートの基板
１２１ａ・・・基板の貫通穴
１２２・・・バイプレートの枠体
１２３・・・柱部
１２４・・・第２の嵌合部
１３０・・・第１のエンドプレート
１３１・・・第１のエンドプレートの基板
１３２・・・第１のエンドプレートの枠体
１４０・・・第２のエンドプレート
１４１・・・第２のエンドプレートの基板
１４２・・・第２のエンドプレートの枠体
１５０・・・接着剤
１６０・・・導通体
１７０・・・活物質フレーム
１７１・・・表面
１７２・・・裏面
１７３・・・活物質保持部
１７３ａ・・・骨組み
１７４・・・貫通部
１７４ａ・・・貫通穴
１７４ｂ・・・接続部
１７４ｃ・・・接着溝
１７５・・・フレーム部
１７６・・・セパレータ保持部材
１７７・・・接着溝
１７８・・・トラップ
１７９・・・第１の嵌合部
Ｃ・・・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】
【図16】