特許 7056466 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】

(24)【登録日】2022-04-11

(45)【発行日】2022-04-19

(54)【発明の名称】蓄電モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/28 20060101AFI20220412BHJP

   H01M 4/02 20060101ALI20220412BHJP

   H01M 50/186 20210101ALI20220412BHJP

   H01M 50/103 20210101ALI20220412BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20220412BHJP

【ＦＩ】

H01M10/28 Z

H01M4/02 Z

H01M50/186

H01M50/103

H01M50/184 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018156278

(22)【出願日】2018-08-23

(65)【公開番号】P2020030984

(43)【公開日】2020-02-27

【審査請求日】2021-02-11

(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】弘瀬 貴之

【審査官】近藤 政克

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１０１５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８５９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１８６１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３３４１９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１０１１４９２７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／０４

Ｈ０１Ｍ ４／０２

Ｈ０１Ｍ １０／２４

Ｈ０１Ｍ ５０／１８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のバイポーラ電極が積層された積層体と、当該積層体の積層方向の一端に配置された負極終端電極とを含んで構成された電極積層体と、
前記負極終端電極の外側に積層されている金属板と、
前記電極積層体の側面を囲むように設けられ、隣り合う電極間に内部空間を形成すると共に当該内部空間を封止する封止体と、
前記内部空間に収容されたアルカリ溶液を含む電解液と、を備え、
前記封止体は、前記金属板の周縁部と前記負極終端電極の電極板とに接合されている枠状の第１封止部と、前記バイポーラ電極の前記電極板の周縁部に接合されている枠状の第２封止部とを有し、
前記負極終端電極の電極板と、前記金属板と、前記第１封止部とによって前記電解液が収容されない余剰空間が形成され、
前記第１封止部の内縁は、前記電極積層体の積層方向から見て、前記第２封止部の内縁よりも内側に位置している、蓄電モジュール。

【請求項2】

前記第１封止部の内縁は、前記電極積層体の積層方向から見て、前記負極終端電極の負極の外縁よりも外側に位置している、請求項１に記載の蓄電モジュール。

【請求項3】

前記第１封止部の厚さは、前記第２封止部の厚さよりも小さくなっている、請求項１又は２に記載の蓄電モジュール。

【請求項4】

前記負極終端電極の前記電極板及び前記金属板と前記第１封止部との接合領域において、前記負極終端電極の前記電極板及び前記金属板の少なくとも一方は粗面化されている、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封止部の厚さは、前記負極終端電極の前記電極板及び前記金属板の少なくとも一方に粗面化によって形成された複数の突起の高さの最大値よりも大きくなっている、請求項４に記載の蓄電モジュール。

【請求項6】

前記金属板の外面側の前記周縁部には、第３封止部が接合されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。

【請求項7】

前記金属板と前記第３封止部との接合領域において、前記金属板は粗面化されている、請求項６に記載の蓄電モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の蓄電モジュールとして、電極板の一方面に正極が形成され、他方面に負極が形成されたバイポーラ電極を備えるバイポーラ電池が知られている（特許文献１参照）。バイポーラ電池は、セパレータを介して複数のバイポーラ電極を積層してなる積層体を備えている。積層体の側面には、積層方向に隣り合うバイポーラ電極間を封止する封止体が設けられており、バイポーラ電極間に形成された内部空間に電解液が収容されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－２０４３８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述したような蓄電モジュールでは、電極積層体の積層方向の一端に、電極積層体の内側に負極が形成された負極終端電極が配置されている。この負極終端電極の電極板も封止体によって封止される。しかし、電解液がアルカリ溶液を含んでいる場合、いわゆるアルカリクリープ現象により、電解液が負極終端電極の電極板の表面を伝わり、封止体と当該電極板との間を通って蓄電モジュールの外部に滲み出てしまうおそれがある。電解液が蓄電モジュールの外部に漏れ出て拡散すると、例えば蓄電モジュールに接して配置された導電板の腐食や、蓄電モジュールと拘束部材との短絡等が生じるおそれがある。

【0005】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュールの外部に滲み出ることを抑制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、複数のバイポーラ電極が積層された積層体と、当該積層体の積層方向の一端に配置された負極終端電極とを含んで構成された電極積層体と、負極終端電極の外側に積層されている金属板と、電極積層体の側面を囲むように設けられ、隣り合う電極間に内部空間を形成すると共に当該内部空間を封止する封止体と、内部空間に収容されたアルカリ溶液を含む電解液と、を備え、封止体は、金属板の周縁部と負極終端電極の電極板とに接合されている枠状の第１封止部と、バイポーラ電極の電極板の周縁部に接合されている枠状の第２封止部とを有し、負極終端電極の電極板と、金属板と、第１封止部とによって前記電解液が収容されない余剰空間が形成され、第１封止部の内縁は、電極積層体の積層方向から見て、第２封止部の内縁よりも内側に位置している。

【0007】

この蓄電モジュールでは、第１封止部が負極終端電極の電極板と金属板との双方に接合されることで、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に余剰空間の封止構造が２段階に形成される。また、第１封止部に金属板が接合されることで、第１封止部の剛性が高められる。これにより、アルカリクリープ現象によって第１封止部が負極終端電極の電極板から剥離することが抑制され、アルカリクリープ現象の進行を抑制できる。また、この蓄電モジュールでは、第１封止部の内縁が第２封止部の内縁よりも内側に位置している。これにより、余剰空間の容積を十分に抑えることが可能となり、当該空間に存在する水分量を抑えることが可能となる。余剰空間に存在する水分量を抑えることで、アルカリクリープ現象の進行をより確実に抑えることができる。以上により、この蓄電モジュールでは、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュールの外部に滲み出ることを抑制できる。

【0008】

第１封止部の内縁は、電極積層体の積層方向から見て、負極終端電極の負極の外縁よりも外側に位置していてもよい。この構成によれば、余剰空間の容積を小さくしつつ、金属板と負極終端電極との間で導電性を確保することができる。

【0009】

第１封止部の厚さは、第２封止部の厚さよりも小さくなっていてもよい。この構成によれば、余剰空間の容積をさらに小さくすることが可能となる。

【0010】

負極終端電極の電極板及び金属板と第１封止部との接合領域において、負極終端電極の電極板及び金属板の少なくとも一方は粗面化されていてもよい。この構成によれば、アンカー効果によって、第１封止部と負極終端電極の電極板及び金属板の少なくとも一方との接合強度の向上を図ることができる。したがって、第１封止部の剥離を一層抑制でき、アルカリクリープ現象の進行をさらに抑制することが可能となる。

【0011】

第１封止部の厚さは、負極終端電極の電極板及び金属板の少なくとも一方に粗面化によって形成された複数の突起の高さの最大値よりも大きくなっていてもよい。この構成によれば、粗面が第１封止部を貫通することを防止できる。

【0012】

金属板は、負極終端電極に対向する一方面及び当該一方面の反対側の他方面を含み、封止体は、金属板の周縁部の他方面に接合されている第３封止部を更に有してもよい。この構成によれば、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に３段階の封止構造が形成されることとなる。

【0013】

金属板と第３封止部との接合領域において、金属板は粗面化されていてもよい。この構成によれば、アンカー効果によって、第３封止部と金属板との接合強度の向上を図ることができる。したがって、第３封止部の剥離を一層抑制でき、アルカリクリープ現象の進行をさらに抑制することが可能となる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュールの外部に滲み出ることを抑制可能な蓄電モジュールが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】一実施形態に係る蓄電装置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】図２の蓄電モジュールの一部を示す拡大断面図である。

【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の一部拡大断面図である。

【図6】本実施形態の変形例に係る蓄電装置における蓄電モジュールの一部を示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0017】

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に対してモジュール積層体２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。

【0018】

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、積層方向から見て略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等である。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。

【0019】

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。

【0020】

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の引出方向と、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他、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っている。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の面積よりも小さくなっているが、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なっていてもよい。

【0021】

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略矩形の金属版である。エンドプレート８におけるモジュール積層体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。

【0022】

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。

【0023】

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３は、図２の蓄電モジュールの一部を示す拡大断面図である。図２及び図３に示されるように、蓄電モジュール４は、電極積層体１１と、電極積層体１１を封止する樹脂製の封止体１２と、電極積層体１１の一端に積層されている金属板５０とを備えている。電極積層体１１は、セパレータ１３を介して蓄電モジュール４の積層方向Ｄに沿って積層された複数の電極によって構成されている。これらの電極は、複数のバイポーラ電極１４の積層体と、当該積層体の積層方向Ｄの一端側に配置された負極終端電極１８と、当該積層体の積層方向Ｄの他端側に配置された正極終端電極１９とを含む。金属板５０は、電極積層体１１の負極終端電極１８の外側に積層されている。換言すれば、負極終端電極１８は、バイポーラ電極１４と金属板５０との間に配置されている。金属板５０の一部は、負極終端電極１８に接触している。

【0024】

バイポーラ電極１４は、一方面１５ａ及び一方面１５ａの反対側の他方面１５ｂを含む電極板１５と、一方面１５ａに設けられた正極１６と、他方面１５ｂに設けられた負極１７とを有している。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の一方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の他方に隣り合う別のバイポーラ電極１４の正極１６と対向している。

【0025】

負極終端電極１８は、電極板１５と、電極板１５の他方面１５ｂに設けられた負極１７とを有している。負極終端電極１８は、他方面１５ｂが電極積層体１１における積層方向Ｄの中央側を向くように、積層方向Ｄの一端に配置されている。負極終端電極１８の電極板１５の一方面１５ａは、電極積層体１１の積層方向Ｄにおける一方の外側面を構成し、蓄電モジュール４に隣接する一方の導電板５（図１参照）と電気的に接続されている。負極終端電極１８の電極板１５の他方面１５ｂに設けられた負極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。

【0026】

正極終端電極１９は、電極板１５と、電極板１５の一方面１５ａに設けられた正極１６とを有している。正極終端電極１９は、一方面１５ａが電極積層体１１における積層方向Ｄの中央側を向くように、積層方向Ｄの他端に配置されている。正極終端電極１９の一方面１５ａに設けられた正極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。正極終端電極１９の電極板１５の他方面１５ｂは、電極積層体１１の積層方向における他方の外側面を構成し、蓄電モジュール４に隣接する他方の導電板５（図１参照）と電気的に接続されている。

【0027】

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、ニッケルからなる略矩形の金属箔である。電極板１５の周縁部１５ｃは、略矩形枠状をなし、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の他方面１５ｂにおける負極１７の形成領域は、電極板１５の一方面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。

【0028】

セパレータ１３は、例えばシート上に形成されている。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、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。

【0029】

封止体１２は、例えば絶縁性の樹脂によって、全体として略矩形の筒状に形成されている。封止体１２は、電極板１５の周縁部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。すなわち、封止体１２は、電極積層体１１の側面１１ａを囲むように設けられている。封止体１２は、側面１１ａにおいて周縁部１５ｃを保持している。封止体１２は、電極板１５の周縁部１５ｃに接合された複数の電極支持部２１と、側面１１ａに沿って複数の電極支持部２１を外側から包囲し、複数の電極支持部２１のそれぞれに接合された筐体部２２とを含んでいる。電極支持部２１及び筐体部２２は、例えば、耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂である。電極支持部２１及び筐体部２２の構成材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）などが挙げられる。

【0030】

各電極支持部２１は、電極板１５の一方面１５ａにおいて周縁部１５ｃの全周にわたって連続的に設けられ、積層方向Ｄから見て略矩形枠状をなしている。電極支持部２１は、例えば超音波又は熱によって電極板１５に溶着され、気密に接合されている。電極支持部２１は、例えば積層方向Ｄに所定の厚さを有するフィルムである。各電極支持部２１の内側は、積層方向Ｄから見て、電極板１５の周縁部１５ｃと重なっている。各電極支持部２１の外側は、電極板１５の縁よりも外側に張り出しており、その先端部分は、筐体部２２に支持されている。

【0031】

筐体部２２は、電極積層体１１及び電極支持部２１の外側に設けられ、蓄電モジュール４の外壁を構成している。筐体部２２は、例えば樹脂の射出成形によって形成され、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。筐体部２２は、積層方向Ｄを軸方向として延在する略矩形の筒状（枠状）を呈している。筐体部２２は、例えば射出成形時の熱によって電極支持部２１の外表面に溶着されている。

【0032】

電極支持部２１及び筐体部２２（封止体１２）は、隣り合う電極の間に内部空間Ｖを形成すると共に内部空間Ｖを封止する。本実施形態では、筐体部２２は、電極支持部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の間に、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、隣り合うバイポーラ電極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溶液を含む電解液（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。

【0033】

金属板５０は、負極終端電極１８に対向する一方面５０ａ及び当該一方面５０ａの反対側の他方面５０ｂを含む。金属板５０は、周縁部５０ｃと当該周縁部５０ｃに囲まれた中央部５０ｄとを有している。金属板５０は、積層方向Ｄから見て略矩形状である。周縁部５０ｃは、略矩形枠状である。周縁部５０ｃと中央部５０ｄは、互いに連続している。金属板５０は、任意の金属により構成することができるが、一例として電極板１５と同一のものとすることができる。たとえば、金属板５０は、活性物質層が形成されていない金属箔（未塗工箔）である。

【0034】

金属板５０の一方面５０ａは、中央部５０ｄで負極終端電極１８の電極板１５の一方面１５ａに接触している。換言すれば、中央部５０ｄは、負極終端電極１８の電極板１５と接触している部分である。中央部５０ｄの縁は、積層方向Ｄから見て、負極終端電極１８の負極１７の外縁１７ｅよりも外側に位置している。すなわち、中央部５０ｄが負極終端電極１８の電極板１５と接触している領域は、負極終端電極１８の負極１７が負極終端電極１８の電極板１５と接触している領域に対して一回り大きくなっている。

【0035】

複数の電極支持部２１は、第１樹脂部４１（第３封止部）、第２樹脂部４２（第１封止部）、第３樹脂部４３、複数の第４樹脂部４４（第２封止部）、第５樹脂部４５、及び第６樹脂部４６を含んでいる。第１樹脂部４１（第３封止部）は、金属板５０の他方面５０ｂ（外面側）の周縁部５０ｃに接合されている。第１樹脂部４１は、金属板５０の他方面５０ｂの周縁部５０ｃの全周にわたって、気密に接合されている。本実施形態では、第１樹脂部４１は、金属板５０の他方面５０ｂの周縁部５０ｃと接合している面の反対側の面では筐体部２２と接している。

【0036】

第２樹脂部４２は、負極終端電極１８の電極板１５の周縁部１５ｃと、金属板５０の周縁部５０ｃとの間に位置している。第２樹脂部４２は、負極終端電極１８の電極板１５の一方面１５ａの周縁部１５ｃと金属板５０の一方面５０ａの周縁部５０ｃとに接合されている。第２樹脂部４２は、負極終端電極１８の電極板１５の一方面１５ａの周縁部１５ｃの全周にわたって、気密に接合されている。第２樹脂部４２は、金属板５０の一方面５０ａの周縁部５０ｃの全周にわたって、気密に接合されている。第２樹脂部４２と第１樹脂部４１とは、外縁で互いに溶着されている。

【0037】

第３樹脂部４３は、負極終端電極１８の電極板１５の周縁部１５ｃと、負極終端電極１８に面しているバイポーラ電極１４の電極板１５の周縁部１５ｃとの間に位置している。第３樹脂部４３は、負極終端電極１８に面しているバイポーラ電極１４の電極板１５の一方面１５ａの周縁部１５ｃに接合されている。第３樹脂部４３は、負極終端電極１８に面しているバイポーラ電極１４の電極板１５の一方面１５ａの周縁部１５ｃの全周にわたって、気密に接合されている。

【0038】

複数の第４樹脂部４４は、それぞれ、バイポーラ電極１４の電極板１５の周縁部１５ｃと、当該バイポーラ電極１４とセパレータ１３を挟んで隣り合う別のバイポーラ電極１４の電極板１５の周縁部１５ｃとの間に位置している。各第４樹脂部４４は、互いに隣り合うバイポーラ電極の少なくとも一方に接合されている。本実施形態では、各第４樹脂部４４は、バイポーラ電極１４の電極板１５の一方面１５ａの周縁部１５ｃに接合されている。各第４樹脂部４４は、バイポーラ電極１４の電極板１５の一方面１５ａの周縁部１５ｃの全周にわたって、気密に接合されている。

【0039】

第５樹脂部４５は、正極終端電極１９の電極板１５の周縁部１５ｃと、正極終端電極１９に面しているバイポーラ電極１４の電極板１５の周縁部１５ｃとの間に位置してる。第５樹脂部４５は、正極終端電極１９の電極板１５の一方面１５ａの周縁部１５ｃに接合されている。第５樹脂部４５は、正極終端電極１９の電極板１５の一方面１５ａの周縁部１５ｃの全周にわたって、気密に接合されている。

【0040】

第６樹脂部４６は、正極終端電極１９の電極板１５の他方面１５ｂ（外面側）の周縁部１５ｃに接合されている。第６樹脂部４６は、正極終端電極１９の電極板１５の周縁部１５ｃの全周にわたって、気密に接合されている。本実施形態では、第６樹脂部４６は、正極終端電極１９の電極板１５と接合している面の反対側の面で筐体部２２と接合している。本実施形態では、第２樹脂部４２、第３樹脂部４３、複数の第４樹脂部４４、第５樹脂部４５、及び第６樹脂部４６は、いずれも同じ厚さである。

【0041】

電極板１５の周縁部１５ｃと電極支持部２１とが接合する接合領域Ｋ１において、電極板１５の表面は、粗面化されている。本実施形態では、第２樹脂部４２（第１封止部）、第３樹脂部４３、第４樹脂部４４、第５樹脂部４５、及び第６樹脂部４６の全てと電極板１５との接合領域Ｋ１において、電極板１５が粗面化されている。本実施形態では、電極板１５の一方面１５ａの全体が粗面化されている。接合領域Ｋ１のみが粗面化されていてもよい。

【0042】

金属板５０の周縁部５０ｃと電極支持部２１とが接合する接合領域Ｋ２において、金属板５０の一方面５０ａ及び他方面５０ｂは、粗面化されている。本実施形態では、第１樹脂部４１（第３封止部）及び第２樹脂部４２（第１封止部）と金属板５０の周縁部５０ｃとの接合領域Ｋ２において、金属板５０が粗面化されている。本実施形態では、金属板５０の一方面５０ａ及び他方面５０ｂの全体が粗面化されている。接合領域Ｋ２のみが粗面化されていてもよい。第２樹脂部４２と負極終端電極１８の電極板１５との接合領域Ｋ１のみにおいて電極板１５が粗面化されていてもよいし、第１樹脂部４１及び第２樹脂部４２の少なくとも一方と金属板５０との接合領域Ｋ２のみにおいて金属板５０が粗面化されていてもよい。

【0043】

粗面化は、例えば電解メッキによる複数の突起の形成により実現され得る。電極板１５又は金属板５０の表面に複数の突起が形成されることで、電極板１５又は金属板５０と電極支持部２１との接合界面では、溶融状態の樹脂が粗面化により形成された複数の突起間に入り込む。その結果、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板１５又は金属板５０と電極支持部２１との間の接合強度が向上しうる。粗面化の際に形成される突起は、例えば表面に形成された凸部を基端として基端から先端側に向かって先太りとなる形状を有している。これにより、隣り合う突起の間の断面形状がアンダーカット形状となり、アンカー効果を高めることが可能となる。

【0044】

蓄電モジュール４では、負極終端電極１８の電極板１５と金属板５０と第２樹脂部４２とによって、余剰空間ＶＡが形成されている。余剰空間ＶＡには、電解液が収容されない。具体的には、余剰空間ＶＡは、負極終端電極１８の電極板１５の一方面１５ａと金属板５０の一方面５０ａと第２樹脂部４２の内縁４２ａとによって囲まれた部分である。

【0045】

蓄電モジュール４では、第２樹脂部４２、第３樹脂部４３、複数の第４樹脂部４４、第５樹脂部４５、及び第６樹脂部４６は、いずれも断面が略矩形状である。第２樹脂部４２（第１封止部）の内縁４２ａは、電極積層体１１の積層方向Ｄから見て、第４樹脂部４４（第２封止部）の内縁４４ａよりも内側に位置している。すなわち、第２樹脂部４２の内縁４２ａは、積層方向Ｄから見て、第４樹脂部４４の内縁４４ａから負極終端電極１８の負極１７側に幅Ｗだけ張り出ている。幅Ｗは、第４樹脂部４４の内縁４４ａと負極１７の外縁１７ｅとの最短距離よりも小さい。余剰空間ＶＡは、内部空間Ｖよりも小さい。

【0046】

本実施形態では、第２樹脂部４２の内縁４２ａは、電極積層体１１の積層方向Ｄから見て、第１樹脂部４１の内縁４１ａ、第３樹脂部４３の内縁４３ａ、複数の第４樹脂部４４の内縁４４ａ、第５樹脂部４５の内縁４５ａ、及び第６樹脂部４６の内縁４６ａのいずれよりも内側に位置している。本実施形態では、第１樹脂部４１の内縁４１ａ、第３樹脂部４３の内縁４３ａ、複数の第４樹脂部４４の内縁４４ａ、第５樹脂部４５の内縁４５ａ、及び第６樹脂部４６の内縁４６ａは、電極積層体１１の積層方向Ｄから見て、積層方向Ｄに平行な同一面に位置している。

【0047】

第２樹脂部４２の内縁４２ａは、電極積層体１１の積層方向Ｄから見て、負極終端電極１８の負極１７の外縁１７ｅよりも外側に位置している。第２樹脂部４２の内縁４２ａは、電極積層体１１の積層方向Ｄから見て、各バイポーラ電極１４の負極１７の外縁１７ｅよりも外側に位置している。

【0048】

本実施形態では、第２樹脂部４２の内縁４２ａは、電極積層体１１の積層方向Ｄから見て、全周にわたって、第４樹脂部４４の内縁４４ａよりも内側かつ負極終端電極１８の負極１７の外縁１７ｅの外側に位置している。第１樹脂部４１、第２樹脂部４２、第３樹脂部４３、複数の第４樹脂部４４、第５樹脂部４５、及び第６樹脂部４６のそれぞれの内縁の位置は、第１樹脂部４１、第２樹脂部４２、第３樹脂部４３、複数の第４樹脂部４４、第５樹脂部４５、及び第６樹脂部４６のそれぞれが電極板１５に接している面の最も内側の位置によって規定される。

【0049】

次に、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の周縁部１５ｃの一方面１５ａに電極支持部２１を溶着する。また、金属板５０を用意し、当該金属板５０に第１樹脂部４１及び第２樹脂部４２を溶着する。

【0050】

積層工程では、電極支持部２１が電極板１５の周縁部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。また、第２樹脂部４２上に第１樹脂部４１が配置されるように、金属板５０を電極積層体１１の一端に配置する。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及び金属板５０を配置した後、金型内に溶融樹脂を射出することにより、電極支持部２１を包囲するように筐体部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。

【0051】

次に、図４及び図５を参照して蓄電モジュール４の作用効果について説明する。図４及び図５は、比較例に係る蓄電モジュールの要部拡大断面図である。図４に示されるように、比較例に係る蓄電モジュール１００は、負極終端電極１８の電極板１５の一方面１５ａのみに電極支持部２１（封止体１２）が接合され、他方面１５ｂに電極支持部２１が接合されていない。

【0052】

蓄電モジュール１００では、いわゆるアルカリクリープ現象により、内部空間Ｖに存在する電解液が負極終端電極１８の電極板１５の表面を伝わり、接合領域Ｋ１における電極板１５と電極支持部２１との間の隙間を通って電極板１５の一方面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の移動経路を矢印Ａで示す。このアルカリクリープ現象は、電気化学的な要因及び流体現象などにより、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、時間の経過とともに進行する。

【0053】

これに対し、本実施形態に係る蓄電モジュール４では、第２樹脂部４２（第１封止部）が負極終端電極１８の電極板１５と金属板５０との双方に接合されることで、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に余剰空間の封止構造が２段階に形成される。また、第２樹脂部４２（第１封止部）に金属板が接合されることで、第２樹脂部４２の剛性が高められる。これにより、アルカリクリープ現象によって第２樹脂部４２が負極終端電極１８の電極板１５から剥離することが抑制され、アルカリクリープ現象の進行を抑制することができる。

【0054】

図５に示されている比較例に係る蓄電モジュール１０１では、第２樹脂部４２（第１封止部）の内縁４２ａ及び第４樹脂部４４（第２封止部）の内縁４４ａは、積層方向Ｄに平行な同一面に位置している。一方、蓄電モジュール４では、第２樹脂部４２（第１封止部）の内縁４２ａは、第４樹脂部４４（第２封止部）の内縁４４ａよりも内側に位置している。中央部５０ｄの縁は積層方向Ｄから見て負極終端電極１８の負極１７の外縁１７ｅよりも外側に位置しているため、余剰空間ＶＡの容積を十分に抑えることができる。このため、余剰空間ＶＡに存在する水分量を抑えることが可能となる。余剰空間ＶＡに存在する水分量を抑えることで、アルカリクリープ現象の進行をより確実に抑えることができる。以上により、この蓄電モジュール４では、アルカリクリープ現象によって電解液が蓄電モジュール４の外部に滲み出ることを抑制できる。

【0055】

第２樹脂部４２（第１封止部）の内縁４２ａは、電極積層体１１の積層方向Ｄから見て、負極終端電極１８の負極１７の外縁１７ｅよりも外側に位置している。この構成によれば、余剰空間ＶＡの容積を小さくしつつ、金属板５０と負極終端電極１８との間で導電性を確保することができる。

【0056】

封止体１２は、金属板５０の周縁部５０ｃの他方面５０ｂに接合されている第１樹脂部４１（第３封止部）を有している。この構成によれば、アルカリクリープ現象による電解液の移動経路上に３段階の封止構造が形成されることとなる。

【0057】

負極終端電極１８の電極板１５及び金属板５０と第１樹脂部４１（第３封止部）及び第２樹脂部４２（第１封止部）との接合領域Ｋ１，Ｋ２において、負極終端電極１８の電極板１５及び金属板５０は粗面化されている。この構成によれば、アンカー効果によって、第１樹脂部４１及び第２樹脂部４２と負極終端電極１８の電極板１５及び金属板５０との接合強度の向上を図ることができる。したがって、第１樹脂部４１及び第２樹脂部４２の剥離を一層抑制でき、アルカリクリープ現象の進行をさらに抑制することが可能となる。

【0058】

次に、図６を参照して、変形例に係る蓄電モジュール７０について説明する。図６は、蓄電モジュール７０の一部を示す拡大断面図である。図６は、図３に示されている蓄電モジュール４の一部に対応する部分を示している。

【0059】

蓄電モジュール７０は、蓄電モジュール４と同様に、電極積層体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。封止体１２は、電極板１５の周縁部１５ｃに接合された複数の電極支持部２１と、側面１１ａに沿って複数の電極支持部２１を外側から包囲し、複数の電極支持部２１のそれぞれに接合された筐体部２２とを含んでいる。複数の電極支持部２１は、第１樹脂部４１、第２樹脂部４２と、第３樹脂部４３と、複数の第４樹脂部４４と、第５樹脂部４５と、第６樹脂部４６とを含んでいる。負極終端電極１８の電極板１５と金属板５０と第２樹脂部４２とによって、余剰空間ＶＡが形成されている。第２樹脂部４２の内縁４２ａは、電極積層体１１の積層方向Ｄから見て、第４樹脂部４４の内縁４４ａよりも内側に位置している。蓄電モジュール７０は、第２樹脂部４２の厚さが第４樹脂部４４の厚さよりも小さくなっている点で、蓄電モジュール４と相違している。

【0060】

余剰空間ＶＡの容積は、第２樹脂部４２の厚さＴ１（積層方向Ｄに沿った長さ）にも依存している。蓄電モジュール７０においても、第２樹脂部４２、第３樹脂部４３、複数の第４樹脂部４４、第５樹脂部４５、及び第６樹脂部４６は、いずれも断面が略矩形状である。蓄電モジュール７０では、第２樹脂部４２（第１封止部）の厚さＴ１は、第４樹脂部４４（第２封止部）の厚さＴ２よりも小さくなっている。蓄電モジュール７０では、第３樹脂部４３、複数の第４樹脂部４４、第５樹脂部４５、及び第６樹脂部４６は、いずれも同じ厚さである。本実施形態では、第４樹脂部４４の厚さＴ２は、複数の第４樹脂部４４のそれぞれの厚さのうちの最小値である。すなわち、第２樹脂部４２（第１封止部）の厚さＴ１は、複数の第４樹脂部４４のそれぞれの厚さのうちの最小値よりも小さくなっている。

【0061】

第２樹脂部４２及び第４樹脂部４４の厚さの値に幅方向でばらつきがある場合、第２樹脂部４２及び第４樹脂部４４の内縁の高さで比較する。すなわち、第２樹脂部４２の内縁の高さは、第４樹脂部４４の内縁の高さよりも小さくなっている。第２樹脂部４２及び第４樹脂部４４は枠状である。このため、第２樹脂部４２及び第４樹脂部４４の周方向でばらつきがある場合には、全周における平均で比較する。

【0062】

第２樹脂部４２（第１封止部）の厚さＴ１は、負極終端電極１８の電極板１５及び金属板５０の少なくとも一方に粗面化によって形成された複数の突起（たとえば、電界メッキの突起）の高さの最大値よりも大きくなっている。本実施形態では、第２樹脂部４２の厚さＴ１は、負極終端電極１８の電極板１５に粗面化によって形成された複数の突起の高さの最大値と、金属板５０に粗面化によって形成された複数の突起の高さの最大値との合計よりも大きくなっている。

【0063】

第２樹脂部４２の厚さにばらつきがある場合には、第２樹脂部４２の厚さの全周における平均と上述した突起の高さとを比較する。すなわち、第２樹脂部４２の厚さの全周における平均は、負極終端電極１８の電極板１５及び金属板５０の少なくとも一方に粗面化によって形成された複数の突起の高さの最大値よりも大きくなっている。なお、突起の高さは、プローブなどによって面に接触して計測してもよいし、レーザ光などによって非接触で計測してもよい。

【0064】

図３に示されている蓄電モジュール４では、第２樹脂部４２（第１封止部）の厚さは、第４樹脂部（第２封止部）の厚さと同じである。一方、蓄電モジュール７０では、第２樹脂部４２（第１封止部）の厚さＴ１は、第４樹脂部（第２封止部）の厚さＴ２よりも小さくなっている。これにより、余剰空間ＶＡの容積をさらに小さくすることが可能となり、外部からの水分の進入よる余剰空間ＶＡの湿度の上昇をさらに抑制することが可能となる。

【0065】

第２樹脂部４２（第１封止部）の厚さＴ１は、負極終端電極１８の電極板１５及び金属板５０の少なくとも一方に粗面化によって形成された複数の突起の高さの最大値よりも大きくなっている。この構成によれば、粗面が第２樹脂部４２を貫通することを防止できる。

【符号の説明】

【0066】

４，７０…蓄電モジュール、１１…電極積層体、１１ａ…側面、１２…封止体、１４…バイポーラ電極、１５…電極板、１５ａ，５０ａ…一方面、１５ｂ，５０ｂ…他方面、１５ｃ，５０ｃ…周縁部、１７…負極、１７ｅ…外縁、１８…負極終端電極、４１…第１樹脂部（第３封止部）、４２…第２樹脂部（第１封止部）、４２ａ，４４ａ…内縁、４４…第４樹脂部（第２封止部）、５０…金属板、５０ｄ…中央部、Ｄ…積層方向、Ｋ１，Ｋ２…接合領域、Ｔ１，Ｔ２…厚さ、Ｖ…内部空間、ＶＡ…余剰空間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】