JP6874482B2 - Power storage module and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電モジュールおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a power storage module and a method for manufacturing the same.
特許文献1には、シール部により形成された内部空間に、正極及び負極がセパレータを含む電解質層を介して積層された発電要素と、正極及び負極のそれぞれに接続された集電体とが内装されるとともに、シール部の内部空間と外部空間とをつなぐチューブを備えた電池が開示されている。チューブは、電解液を内部空間内に注入に用いられ、また、内圧上昇時にはガス抜き安全弁として機能する。 Patent Document 1 includes a power generation element in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via an electrolyte layer containing a separator in an internal space formed by a seal portion, and a current collector connected to each of the positive electrode and the negative electrode. At the same time, a battery including a tube connecting the internal space and the external space of the seal portion is disclosed. The tube is used for injecting the electrolytic solution into the internal space, and also functions as a degassing safety valve when the internal pressure rises.
上述した従来技術に係る構成では、シール部にチューブが設けられているため、シーチューブの変位や変形、破損等により、または、チューブを保持するシール部の構成要素の相対位置ズレ等により、チューブの機能が毀損する事態が起こり得る。 In the configuration according to the prior art described above, since the tube is provided in the seal portion, the tube is caused by displacement, deformation, breakage, etc. of the sea tube, or due to a relative positional deviation of the component of the seal portion that holds the tube. It is possible that the function of the device will be impaired.
発明者らは、鋭意研究の末、電解液注入口やガス抜き安全弁として機能し得るシール部構成であって、当該機能をより確実に保全することができるシール部構成を新たに見出した。 After diligent research, the inventors have newly found a seal portion configuration that can function as an electrolytic solution inlet and a gas vent safety valve, and that can more reliably maintain the function.
本発明は、新規な構成を有するシール部を備えた蓄電モジュールおよびその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a power storage module provided with a seal portion having a novel configuration and a method for manufacturing the same.
本発明の一側面に係る蓄電モジュールは、電極板と、電極板の一方面に設けられた正極と、電極板の他方面に設けられた負極とをそれぞれ含む複数のバイポーラ電極が、セパレータを介して積層された積層体と、積層体を収容するように積層体の積層方向に延在するとともに、複数のバイポーラ電極の各電極板の周縁部に接合された枠体が積層体の積層方向に重ね合わされて構成された筒状のシール部を有するシール部材とを備える蓄電モジュールであって、積層体の積層方向において隣り合う枠体の周端面で構成されるシール部のシール端面が熱溶着面であり、シール部のシール端面に、積層方向において隣り合う枠体の間において積層方向に直交する方向にシール部を貫通する連通口が設けられている。 In the power storage module according to one aspect of the present invention, a plurality of bipolar electrodes including an electrode plate, a positive electrode provided on one surface of the electrode plate, and a negative electrode provided on the other surface of the electrode plate are interposed via a separator. The laminated body and the frame body joined to the peripheral edge of each electrode plate of the plurality of bipolar electrodes extend in the stacking direction of the laminated body so as to accommodate the laminated body in the stacking direction of the laminated body. A power storage module including a sealing member having a tubular sealing portion formed by being overlapped, and the sealing end surface of the sealing portion composed of peripheral end faces of adjacent frames in the stacking direction of the laminated body is a heat welding surface. Therefore, the seal end surface of the seal portion is provided with a communication port that penetrates the seal portion in a direction orthogonal to the stacking direction between adjacent frames in the stacking direction.
上記蓄電モジュールは、シール端面が熱溶着面であり、かつ、該シール端面に連通口が設けられた新規な構成のシール部を備える。シール端面が熱溶着されていることで、シール部を構成する複数の枠体の相対位置ズレが抑制されているため、たとえば電解液注入口やガス抜き安全弁として連通口を用いる場合に、それらの機能が毀損される事態が効果的に抑制されている。 The power storage module includes a seal portion having a new configuration in which the seal end face is a heat welding surface and the seal end face is provided with a communication port. Since the end face of the seal is heat-welded, the relative positional deviation of the plurality of frames constituting the seal portion is suppressed. Therefore, for example, when the communication port is used as an electrolytic solution injection port or a degassing safety valve, those are used. The situation where the function is damaged is effectively suppressed.
連通口は、シール部の内部へ電解液を注入するための注液口(すなわち、電解液注入口)、および、シール部内の内圧に応じて開閉する圧力調整弁(すなわち、ガス抜き安全弁)の両方またはいずれか一方として用いることができる。 The communication port is a liquid injection port (that is, an electrolytic solution injection port) for injecting an electrolytic solution into the seal portion, and a pressure adjusting valve (that is, a degassing safety valve) that opens and closes according to the internal pressure in the seal portion. It can be used as both or either.
本発明の一側面に係る蓄電モジュールの製造方法は、電極板と、電極板の一方面に設けられた正極と、電極板の他方面に設けられた負極とをそれぞれ含む複数のバイポーラ電極が、セパレータを介して積層された積層体と、積層体を収容するように積層体の積層方向に延在するとともに、複数のバイポーラ電極の各電極板の周縁部に接合された枠体が積層体の積層方向に重ね合わされて構成された筒状のシール部を有するシール部材とを備える蓄電モジュールの製造方法であって、複数のバイポーラ電極の各電極板の周縁部に枠体が接合された複数のバイポーラ電極ユニットをセパレータを介して積層する積層工程と、積層体の積層方向において隣り合う枠体の周端面で構成されたシール端面を熱溶着する熱溶着工程と、熱溶着されたシール端面に、積層方向において隣り合う枠体間において積層方向に直交する方向にシール部を貫通する連通口を設ける連通口形成工程とを含む。 In the method for manufacturing a power storage module according to one aspect of the present invention, a plurality of bipolar electrodes including an electrode plate, a positive electrode provided on one surface of the electrode plate, and a negative electrode provided on the other surface of the electrode plate are provided. The laminated body laminated via the separator and the frame body extending in the stacking direction of the laminated body so as to accommodate the laminated body and being joined to the peripheral edge of each electrode plate of the plurality of bipolar electrodes are formed of the laminated body. A method for manufacturing a power storage module including a sealing member having a tubular sealing portion configured by being stacked in a stacking direction, wherein a plurality of frames are joined to the peripheral edge of each electrode plate of a plurality of bipolar electrodes. A laminating step of laminating the bipolar electrode unit via a separator, a heat welding step of heat-welding the seal end faces composed of peripheral end faces of adjacent frames in the laminating direction of the laminated body, and a heat-welded seal end face. The step includes a communication port forming step of providing a communication port penetrating the seal portion in a direction orthogonal to the stacking direction between adjacent frames in the stacking direction.
上記蓄電モジュールの製造方法においては、熱溶着工程においてシール端面が熱溶着され、かつ、連通口形成工程においてシール端面に連通口が設けられることで、新規な構成のシール部を備えた蓄電モジュールが得られる。シール端面が熱溶着されることで、シール部を構成する複数の枠体の相対位置ズレが抑制されるため、たとえば電解液注入口やガス抜き安全弁として連通口を用いる場合に、それらの機能が毀損される事態が効果的に抑制される。 In the method for manufacturing the power storage module, the seal end face is heat-welded in the heat welding step, and the seal end face is provided with the communication port in the communication port forming step, so that the power storage module provided with the seal portion having a new configuration can be obtained. can get. By heat-welding the end face of the seal, the relative positional deviation of the plurality of frames constituting the seal portion is suppressed. Therefore, for example, when the communication port is used as an electrolytic solution injection port or a degassing safety valve, those functions are functioning. The situation of being damaged is effectively suppressed.
他の形態に係る蓄電モジュールの製造方法においては、積層工程で、積層方向において隣り合う枠体の間に該枠体の枠内から枠外まで延びる入れ子を介在させて、複数のバイポーラ電極ユニットを積層し、熱溶着工程で、入れ子を介在させた状態でシール部のシール端面を熱溶着し、連通口形成工程で、シール端面が熱溶着されたシール部から入れ子を取り外す。この場合、連通口を設ける際に入れ子を用いられる。このとき、設けられる連通口の寸法は入れ子の外径寸法と同じになるため、入れ子の外径寸法を調整することで連通口の寸法を容易に調整することができる。 In the method for manufacturing a power storage module according to another form, in the laminating step, a plurality of bipolar electrode units are laminated by interposing a nest extending from the inside of the frame to the outside of the frame between adjacent frames in the laminating direction. Then, in the heat welding step, the seal end face of the seal portion is heat welded with the nesting interposed therebetween, and in the communication port forming step, the nesting is removed from the seal portion in which the seal end face is heat welded. In this case, nesting is used when the communication port is provided. At this time, since the size of the communication port provided is the same as the outer diameter of the nest, the size of the communication port can be easily adjusted by adjusting the outer diameter of the nest.
他の形態に係る蓄電モジュールの製造方法においては、積層工程で、複数のバイポーラ電極ユニットの異なる枠体間に複数の入れ子を介在させて、複数のバイポーラ電極ユニットを積層し、複数の入れ子の枠外側の端部が積層体の積層方向において重畳していない。この場合、連通口形成工程において複数の入れ子を取り外す際の作業が容易になる。たとえば、自動機の把持器に入れ子の枠外側の端部を把持させて、複数の入れ子を順次取り外すことが可能となるため、蓄電モジュールの製造における自動化が促進される。 In the method for manufacturing a power storage module according to another form, in the laminating step, a plurality of bipolar electrode units are laminated by interposing a plurality of nests between different frames of the plurality of bipolar electrode units, and a plurality of nested frames are laminated. The outer edges are not overlapped in the stacking direction of the laminate. In this case, the work of removing the plurality of nests in the communication port forming step becomes easy. For example, the gripper of the automatic machine can grip the outer end of the nesting frame, and a plurality of nesting can be sequentially removed, so that automation in the manufacture of the power storage module is promoted.
他の形態に係る蓄電モジュールの製造方法は、積層工程において、複数の入れ子を、積層体の積層方向において同じ枠***置から枠外に突出し、かつ、枠体から枠外方向に突出する突出長さが異なるように介在させる。または、積層工程において、複数の入れ子を、枠体の周方向に関して異なる枠***置から枠外に突出するように介在させる。このような態様により、複数の入れ子の枠外側の端部が積層体の積層方向において重畳しないようにすることができる。 In the method for manufacturing a power storage module according to another form, in the laminating step, a plurality of nests are projected out of the frame from the same frame position in the laminating direction of the laminated body, and the protruding length protruding from the frame in the out-of-frame direction is large. Intervene differently. Alternatively, in the laminating step, a plurality of nests are interposed so as to project out of the frame from different frame positions in the circumferential direction of the frame. According to such an aspect, it is possible to prevent the outer ends of the plurality of nested frames from overlapping in the stacking direction of the laminated body.
他の形態に係る蓄電モジュールの製造方法においては、積層工程で、複数のバイポーラ電極ユニットの異なる枠体間に複数の入れ子を介在させて、複数のバイポーラ電極ユニットを積層し、複数の入れ子の枠外側の端部が積層体の積層方向において重畳するとともに、複数の入れ子の各端部に積層体の積層方向において重畳する貫通孔が設けられている。この場合、連通口形成工程において複数の入れ子を取り外す際の作業が容易になる。たとえば、自動機の把持器により、入れ子の枠外側の端部を把持して複数の入れ子を順次取り外すことが可能となるため、蓄電モジュールの製造における自動化が促進される。 In the method for manufacturing a power storage module according to another form, in the laminating step, a plurality of bipolar electrode units are laminated by interposing a plurality of nests between different frames of the plurality of bipolar electrode units, and a plurality of nested frames are laminated. The outer ends are superposed in the laminating direction of the laminated body, and through holes are provided at each end of the plurality of nests so as to be superposed in the laminating direction of the laminated body. In this case, the work of removing the plurality of nests in the communication port forming step becomes easy. For example, the gripper of the automatic machine can grip the outer end of the nesting frame and remove the plurality of nesting in sequence, so that automation in the manufacture of the power storage module is promoted.
他の形態に係る蓄電モジュールの製造方法においては、熱溶着工程で、入れ子を加熱することで該入れ子に接する部分の枠体を溶融させて、連通口周りのシール端面を熱溶着する。連通口周りのシール端面に対して十分な熱溶着処理が困難な場合であっても、入れ子を加熱して入れ子に接する部分の枠体を溶融させることで、連通口周りのシール端面に対して十分な熱溶着処理を施すことができる。 In the method for manufacturing a power storage module according to another form, in the heat welding step, the frame of the portion in contact with the nest is melted by heating the nest, and the end face of the seal around the communication port is heat welded. Even if it is difficult to perform sufficient heat welding on the seal end face around the communication port, by heating the nest and melting the frame of the part in contact with the nest, the seal end face around the communication port can be welded. Sufficient heat welding treatment can be applied.
他の形態に係る蓄電モジュールの製造方法においては、熱溶着工程におけるシール端面の熱溶着に、熱板、熱風またはレーザを用いる。 In the method for manufacturing a power storage module according to another form, a hot plate, hot air, or a laser is used for heat welding of the seal end face in the heat welding step.
本発明によれば、新規な構成を有するシール部を備えた蓄電モジュールおよびその製造方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a power storage module provided with a seal portion having a novel configuration and a method for manufacturing the same.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and duplicate description is omitted.
図1を参照して、蓄電装置の実施形態について説明する。図1に示される蓄電装置10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10は、複数(本実施形態では3つ)の蓄電モジュール12を備えるが、単一の蓄電モジュール12を備えてもよい。蓄電モジュール12は、バイポーラ電池である。蓄電モジュール12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であるが、電気二重層キャパシタであってもよい。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。
An embodiment of the power storage device will be described with reference to FIG. The
複数の蓄電モジュール12は、例えば金属板等の導電板14を介して積層され得る。積層方向から見て、蓄電モジュール12及び導電板14は例えば矩形形状を有する。各蓄電モジュール12の詳細については後述する。導電板14は、蓄電モジュール12の積層方向(Z方向)において両端に位置する蓄電モジュール12の外側にもそれぞれ配置される。導電板14は、隣り合う蓄電モジュール12と電気的に接続される。これにより、複数の蓄電モジュール12が積層方向に直列に接続される。積層方向において、一端に位置する導電板14には正極端子24が接続されており、他端に位置する導電板14には負極端子26が接続されている。正極端子24は、接続される導電板14と一体であってもよい。負極端子26は、接続される導電板14と一体であってもよい。正極端子24及び負極端子26は、積層方向に交差する方向(X方向)に延在している。これらの正極端子24及び負極端子26により、蓄電装置10の充放電を実施できる。
The plurality of
導電板14は、蓄電モジュール12において発生した熱を放出するための放熱板としても機能し得る。導電板14の内部に設けられた複数の空隙14aを空気や気体等の冷媒が通過することにより、蓄電モジュール12からの熱を効率的に外部に放出できる。各空隙14aは例えば積層方向に交差する方向(Y方向)に延在する。積層方向から見て、導電板14は、蓄電モジュール12よりも小さいが、蓄電モジュール12と同じかそれより大きくてもよい。
The
蓄電装置10は、交互に積層された蓄電モジュール12及び導電板14を積層方向に拘束する拘束部材16を備え得る。拘束部材16は、一対の拘束プレート16A,16Bと、拘束プレート16A,16B同士を連結する連結部材(ボルト18及びナット20)とを備える。各拘束プレート16A,16Bと導電板14との間には、例えば樹脂フィルム等の絶縁フィルム22が配置される。各拘束プレート16A,16Bは、例えば鉄等の金属によって構成されている。積層方向から見て、各拘束プレート16A,16B及び絶縁フィルム22は例えば矩形形状を有する。絶縁フィルム22は導電板14よりも大きくなっており、各拘束プレート16A,16Bは、蓄電モジュール12よりも大きくなっている。積層方向から見て、拘束プレート16Aの縁部には、ボルト18の軸部を挿通させる挿通孔16A1が蓄電モジュール12よりも外側となる位置に設けられている。同様に、積層方向から見て、拘束プレート16Bの縁部には、ボルト18の軸部を挿通させる挿通孔16B1が蓄電モジュール12よりも外側となる位置に設けられている。積層方向から見て各拘束プレート16A,16Bが矩形形状を有している場合、挿通孔16A1及び挿通孔16B1は、拘束プレート16A,16Bの角部に位置する。
The
一方の拘束プレート16Aは、負極端子26に接続された導電板14に絶縁フィルム22を介して突き当てられ、他方の拘束プレート16Bは、正極端子24に接続された導電板14に絶縁フィルム22を介して突き当てられている。ボルト18は、例えば一方の拘束プレート16A側から他方の拘束プレート16B側に向かって挿通孔16A1及び挿通孔16B1に通される。他方の拘束プレート16Bから突出するボルト18の先端には、ナット20が螺合されている。これにより、絶縁フィルム22、導電板14及び蓄電モジュール12が挟持されてユニット化されると共に、積層方向に拘束荷重が付加される。
One
図2を参照して、蓄電装置を構成する蓄電モジュールについて説明する。図2に示される蓄電モジュール12は、複数のバイポーラ電極32が積層された積層体30を備える。バイポーラ電極32の積層方向から見て、積層体30は、例えば矩形形状を有する。隣り合うバイポーラ電極32間にはセパレータ40が配置され得る。
A power storage module constituting the power storage device will be described with reference to FIG. The
各バイポーラ電極32は、電極板34と、電極板34の第1面34cに設けられた正極36と、電極板34の第2面34dに設けられた負極38とを含む。積層体30において、一のバイポーラ電極32の正極36は、セパレータ40を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極32の負極38と対向し、一のバイポーラ電極32の負極38は、セパレータ40を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極32の正極36と対向している。
Each
積層方向において、積層体30の一端には、内側面(図示下側の面)に負極38が配置された電極板34が配置される。この電極板34は負極側終端電極に相当する。積層方向において、積層体30の他端には、内側面(図示上側の面)に正極36が配置された電極板34が配置される。この電極板34は正極側終端電極に相当する。負極側終端電極の負極38は、セパレータ40を介して最上層のバイポーラ電極32の正極36と対向している。正極側終端電極の正極36は、セパレータ40を介して最下層のバイポーラ電極32の負極38と対向している。これら終端電極の電極板34はそれぞれ隣り合う導電板14(図1参照)に接続される。
In the stacking direction, an
蓄電モジュール12は、バイポーラ電極32の積層方向に延在し、積層体30を収容する筒状の樹脂部(シール部材)50を備える。樹脂部50は、複数の電極板34の周縁部34aを保持する。樹脂部50は、積層体30を取り囲むように構成されている。樹脂部50は、バイポーラ電極32の積層方向から見て例えば矩形形状を有している。すなわち、樹脂部50は例えば角筒状である。
The
樹脂部50は、電極板34の周縁部34aに接合されて、その周縁部34aを保持する第1シール部52と、積層方向に交差する方向(X方向及びY方向)において第1シール部52の外側に設けられた第2シール部54とを有する。第2シール部54は、第1シール部52とシールされた状態で設けられている。
The
樹脂部50の内壁を構成する第1シール部52は、複数のバイポーラ電極32(すなわち積層体30)における電極板34の周縁部34aの全周にわたって設けられている。第1シール部52は、電極板34の周縁部34aに例えば溶着されており、その周縁部34aをシールする。すなわち、第1シール部52は、電極板34の周縁部34aに接合されている。各バイポーラ電極32の電極板34の周縁部34aは、第1シール部52に埋没した状態で保持されている。積層体30の両端に配置された電極板34の周縁部34aも、第1シール部52に埋没した状態で保持されている。これにより、積層方向に隣り合う電極板34,34間には、当該電極板34,34と第1シール部52とによって気密および水密に仕切られた内部空間Vが形成されている。当該内部空間Vには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液からなる電解液(不図示)が収容されている。なお、「内部空間Vの体積」と言う場合は、セパレータ40の空隙を含む体積を意味する。
The
第1シール部52の外周面52aは熱溶着された熱溶着面である。樹脂部50の外壁を構成する第2シール部54は、バイポーラ電極32の積層方向に延在する第1シール部52の外周面52aを覆っている。第2シール部54の内周面54aは、第1シール部52の外周面52aに例えば溶着されており、その外周面52aをシールする。すなわち、第2シール部54は、第1シール部52の外周面52aに接合されている。第1シール部52に対する第2シール部54の溶着面(接合面)は、例えば4つの矩形平面をなす。
The outer
電極板34は、例えばニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板34の周縁部34aは、正極活物質及び負極活物質の塗工されない未塗工領域となっている。未塗工領域では、電極板34が露出している。その未塗工領域が、樹脂部50の内壁を構成する第1シール部52に埋没して保持されている。正極36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38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。電極板34の第2面34dにおける負極38の形成領域は、電極板34の第1面34cにおける正極36の形成領域に対して一回り大きくてもよい。
The
セパレータ40は、例えばシート状に形成されている。セパレータ40は、例えば矩形形状を有する。セパレータ40を形成する材料としては、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、ポリプロピレン等からなる織布又は不織布等が例示される。また、セパレータ40は、フッ化ビニリデン樹脂化合物等で補強されたものであってもよい。
The
樹脂部50(第1シール部52及び第2シール部54)は、例えば絶縁性の樹脂を用いた射出成形によって矩形の筒状に形成されている。樹脂部50を構成する樹脂材料としては、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)、又は変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)等が挙げられる。
The resin portion 50 (
蓄電装置10では、電極板34の第1面34c側の正極36と、隣接する電極板34の第2面34d側の負極38と、正極36及び負極38の間のセパレータ40と、第1面34c及び第2面34dの間の空間を密閉する樹脂部50とによって、一層のセルが構成されている。樹脂部50は、あるセルから他のセルへとガスおよび電解液が移動することを規制している。これにより、隣接するセル間における絶縁性が確保されている。
In the
図3を参照して、第1シール部52の構成についてより詳しく説明すると、第1シール部52は、複数の枠体60が積層方向に積層された構造を有している。枠体60は、積層方向において、セパレータ40の厚みよりも大きい厚みを有する。より詳しくは、枠体60は、積層方向において、電極板34の厚みとセパレータ40の厚みとの合計よりも大きい厚みを有する。
Explaining the configuration of the
枠体60は、バイポーラ電極32の電極板34の周縁部34aに接合されると共に、積層方向に隣接する別の枠体60に接合されている。バイポーラ電極32と、バイポーラ電極32の電極板34の周縁部34aに接合された枠体60とで、バイポーラ電極ユニット65が構成される。枠体60と別の枠体60とが接合されることにより、枠体60は、積層方向に隣り合う電極板34,34間に形成される内部空間V(セル)の高さを規定している。
The
枠体60は、電極板34の第1面34c側に配置されて第1面34cに接合された内周部61と、内周部61の外側に連続して設けられた外周部62とを含む。内周部61及び外周部62は、それぞれ、電極板34の形状に対応しており、例えば矩形形状を有する。内周部61は、電極板34の第1面34cに例えば溶着により接合されている。すなわち、内周部61は、電極板34の第1面34cに接合されている。内周部61の内周端61c(図3参照)が、第1シール部52の内周端52cに相当する。外周部62の厚みは、内周部61の厚みよりも大きく、枠体60の厚みになっている。外周部62の外周面(枠体の周端面)62dが、第1シール部52の外周端52d(すなわち外周面52a)に相当する。
The
枠体60は、積層方向における第1端面60aと、第1端面60aに対向する第2端面60bとを含む。枠体60の第1端面60aは、積層方向に隣接する別の枠体60の第2端面60bに接合されている。枠体60の第2端面60bは、積層方向に隣接する別の枠体60の第1端面60aに接合されている。第1端面60aおよび第2端面60bは、周方向の大部分において(後述する連通口70を除く全域において)、別の枠体60に面状に接合されている。この構成により、枠体60は、蓄電モジュール12における1つのセルの高さを規定している。積層方向の厚みが異なる内周部61と外周部62との間には、これらを接続する矩形環状の段差部68が形成されている。積層方向における段差部68の深さは、セパレータ40の厚みよりも大きい。段差部68には、セパレータ40の外周端40dを含む周縁部40aが配置される。すなわち、枠体60に形成された段差部68は、枠体60の内方に面しており、セパレータ40の外周端40dを第1シール部52内に配置するための空間を提供している。内周部61の表面61a(第1面34cに接合されているのとは反対の面)に、例えばセパレータ40の周縁部40aが当接している。セパレータ40は、枠体60の高さの範囲内に収まっている。周縁部40aと、負極38の厚みを隔ててセパレータ40に隣接する別の電極板34との間には、僅かな隙間が形成され得る。
The
なお、セパレータ40の外周端40dは、枠体60の周端面62dと面一であってもよい。セパレータ40の外周端40dは、第1シール部52の外周端52dと同じかその外周端52dより内側であって、第1シール部52の内周端52cより外側に位置してもよい。
The outer
図4を参照して、樹脂部50と、バイポーラ電極32及びセパレータ40との構造について説明する。図4に示されるように、積層方向から見て、セパレータ40の周縁部40aは、第1シール部52が設けられた領域に重なっている。言い換えれば、積層方向に垂直な平面(XY平面)に、セパレータ40及び第1シール部52が積層方向に投影された場合、これらの投影像は重なる(すなわちオーバーラップする)。セパレータ40は、第1シール部52が設けられた領域に達している。セパレータ40の外周端40dは、第1シール部52の外周端52dと内周端52cとの間に位置している。なお、図4では、第1シール部52の構成が容易に理解されるよう、セパレータ40の一部が破断されたように示されている。
The structure of the
電極板34の第1シール部52付近の領域においても、隣り合う2つの電極板34の間にセパレータ40が設けられているため、隣り合う電極板34の未塗工領域は直接に対面しない。隣り合う2つの電極板34において、一方の未塗工領域と、他方の未塗工領域との間に、常にセパレータ40が存在する。第1シール部52に重なるように設けられたセパレータ40は、隣り合う2つの電極板34(特に未塗工領域)が接触して短絡が発生することを防止する。セパレータ40の全周にわたって、外周端40dが、第1シール部52の外周端52dと内周端52cとの間に位置してもよい。セパレータ40の周方向の一部において、外周端40dが、第1シール部52の外周端52dと内周端52cとの間に位置してもよい。セパレータ40の周方向において、セパレータ40が第1シール部52に大きな範囲で重なっているほど、短絡の発生がより確実に防止され得る。
Even in the region near the
図4に示すように、積層方向において隣り合う枠体60間には、周方向の一箇所において、枠体60の内外を貫通する連通口70が形成されている。具体的には、連通口70は、積層方向に直交する方向に第1シール部52を貫通している。連通口70は、積層方向において隣り合う枠体60同士が部分的に接合されていない箇所である。連通口70は、第1シール部52の内部空間Vへ電解液を注入するための注液口(電解液注入口)として用いられ得る。また、連通口70は、第1シール部52内の内圧に応じて開閉する圧力調整弁(たとえば内圧が所定値を超えたときに開くガス抜き安全弁)として用いられ得る。本実施形態では、連通口70と連通するように圧力調整ユニット75が設けられており、圧力調整ユニット75は連通口70の圧力調整弁としての機能を補助または補完する。連通口70は、電解液注入口および圧力調整弁の両方またはいずれか一方として用いることができる。
As shown in FIG. 4, between the
以下、蓄電モジュール12を作製する手順について、図5〜9を参照しつつ説明する。
Hereinafter, the procedure for manufacturing the
蓄電モジュール12を作製する際は、まず、積層工程S1として、複数のバイポーラ電極ユニット65をセパレータ40を介して積層する。このとき、積層方向において隣り合う枠体60同士が溶着等により接合される。なお、積層工程S1では、図6に示すように、積層方向において隣り合う枠体60の間に、上述した連通口70を形成するための入れ子80を介在させる。このとき、積層方向に直交し、枠体60の枠内から枠外まで延びるように入れ子80を介在させる。入れ子80は、たとえば等幅帯状のフィルム部材である。入れ子80の構成材料は、後述する熱溶着工程S2での処理温度に対して耐性を有する程度の耐熱性を有する材料であればよく、一例として金属材料である。
When manufacturing the
入れ子80は、積層方向において隣り合う枠体60間それぞれに配置される。枠体60の周方向に関して同じ位置に入れ子80を配置した場合には、入れ子80を配置した箇所の厚さだけが他の箇所に比べて極端に厚くなるという不具合が生じるため、入れ子80を配置する位置は枠体60の周方向に関して分散される。本実施形態では、入れ子80を配置する位置は枠体60の周方向に関して8箇所に周期的に分散されており、図6の断面図に示すように入れ子80は各箇所において8層おきに重なっている。
Nesting 80s are arranged between
枠体60の周方向に関して同じ箇所に配置された複数の入れ子80は、枠外側の各端部80aが積層方向において重畳しないように配置される。本実施形態では、積層方向の上から順に並んだ3つの入れ子80A〜80Cは、枠外側の各端部80aは、入れ子80の延在方向(すなわち、枠体60を横断する方向。図6の左右方向)にずれている。具体的には、3つの入れ子80A〜80Bの枠内側の各端部80bの位置は同じであるが、3つの入れ子80A〜80Bの延在方向長さが異なるため、枠体60から枠外方向に突出する突出長さが異なっている。より詳しくは、上側に位置する入れ子80Aが真ん中に位置する入れ子80Bの長さよりも短いため入れ子80Aの突出長さが最も短く、下側に位置する入れ子80Cが真ん中に位置する入れ子80Bの長さよりも長いため入れ子80Cの突出長さが最も長い。すなわち、3つの入れ子80A〜80Cの突出長さは、下に向かうに従って順次長くなっている。
The plurality of
積層工程S1の後、熱溶着工程S2として、積層方向において隣り合う枠体60の周端面62dで構成される第1シール部52の外周面52a(シール端面)を熱溶着する。本実施形態では、第1シール部52は4つの外周面52aを有するため、4つの外周面52aそれぞれについて熱溶着工程をおこなう。第1シール部52の外周面52aにおいて、各入れ子80は外周面52aに対して直交する方向に突出し、かつ、平行に並んでいる。
After the laminating step S1, as the heat welding step S2, the outer
熱溶着工程S2では、外周面52aに対して高温の熱板85を当てることでおこなうことができる。熱板85の温度は、枠体60が溶融する温度であればよく、一例として200℃程度である。熱板85を構成する材料は、たとえば金属材料である。
The heat welding step S2 can be performed by applying a high temperature
熱板85は、図7に示すように、平板形状を有しており、3つの入れ子80に対応する部分に貫通孔86が設けられている。各貫通孔86の断面寸法は、入れ子80の断面寸法(外周面52aに平行な断面における寸法)よりわずかに大きくなるように設計されている。熱板85に貫通孔86を設けることで、図8に示すように、外周面52aに対して熱板85を当てたときに入れ子80は貫通孔86に挿通されるため、入れ子80に阻害されることなく熱板85を外周面52aに当てることができる。
As shown in FIG. 7, the
図8に示すように、熱板85を外周面52aに当てることで、枠体60の周端面62dおよび外周部62がある程度の深さまで溶融され、隣り合う枠体60の周端面62d同士が互いに溶着された熱溶着面となる。
As shown in FIG. 8, by applying the
熱溶着工程S2では、各入れ子80を加熱してもよい。入れ子80を加熱することで、入れ子80に接する部分(たとえば入れ子80Cに関しては、図8の符号Pの部分)の枠体60が溶融される。熱板85の貫通孔86に入れ子80を貫挿させるためには、連通口70の寸法を入れ子80の寸法よりも大きく設計する必要があるため、図8に示した態様のように、外周面52aの一部に熱板85が接しない領域が生じ得る。そのような場合には、入れ子80を加熱して入れ子80に接する部分の枠体60を溶融させることで、熱板85が接しない領域の外周面52a(すなわち、連通口70周りの外周面)も熱溶着面とすることができる。
In the heat welding step S2, each
熱溶着工程S2の後、連通口形成工程S3として、熱溶着された外周面52aに連通口70を設ける。具体的には、外周面52aが熱溶着された第1シール部52から各入れ子80を取り外して、入れ子80が取り外された部分が連通口70となる。本実施形態では、入れ子80を取り外す際に図示しない自動機を用い、図9に示すように、自動機の把持器90に入れ子80の枠外側の端部80aを把持させる。より具体的には、把持器90は、入れ子80の厚さ方向に移動可能な一対のチャック92を有し、一対のチャック92を移動させることで入れ子80の枠外側の端部80aを厚さ方向から挟む。本実施形態では、自動機の把持器90によって、3つの入れ子80を、下側の入れ子80C、真ん中の入れ子80B、上側の入れ子80Aの順に取り外す。上述したとおり、3つの入れ子80A〜80Bの突出長さは、下に向かうに従って順次長くなっているため、下側の入れ子80Cから順に取り外していくことで、把持器90が把持すべき入れ子80(たとえば、入れ子80C)以外の入れ子80(たとえば、入れ子80B)に接触する事態が回避される。
After the heat welding step S2, as a communication port forming step S3, a
以上において説明したとおり、上述した蓄電モジュール12およびその製造方法によれば、外周面52a(シール端面)が熱溶着されることで、第1シール部52(シール部)を構成する複数の枠体60の相対位置ズレが抑制される。そのため、連通口70を、電解液注入口やガス抜き安全弁として用いる場合に、それらの機能が毀損される事態が効果的に抑制される。
As described above, according to the
上述した入れ子80を用いて連通口70を設けた場合には、連通口70の寸法は入れ子80の外径寸法と実質的に同じになるため、入れ子80の外径寸法を調整することで連通口70の寸法を容易に調整することができる。また、枠体60の周方向において入れ子80を配置する位置を調整することで連通口70の位置についても容易に調整することができる。さらに、入れ子80の寸法精度を高めることで、連通口70の寸法精度を高めることもできる。
When the
上述した実施形態のように、入れ子80A、80B、80Cの枠外側の端部80aが積層方向において重畳しないようにすることで、連通口形成工程S3において入れ子80A、80B、80Cを取り外す際の作業が容易になる。自動機の把持器90を用いて入れ子80を取り外すことで、蓄電モジュール12の製造における自動化が促進され得る。複数の入れ子80の枠外側の端部80aが積層方向において重畳させない態様としては、上述した態様以外に、複数の入れ子80の延在方向長さは同じで、枠内側の端部80bの位置が異なることでそれぞれの突出長さが異なる態様でも、複数の入れ子80の端部80aは積層方向において重畳しない。また、図10に示すように、複数の入れ子80を、枠体60の周方向に関して異なる位置(枠***置)に配置する態様でも、複数の入れ子80の枠外側の端部80aは積層方向において重畳しない。複数の入れ子80を枠体60の周方向に関して異なる位置に配置する場合には、図10に示すように、各入れ子80の突出長さが同一であってもそれぞれの枠外側の端部80aが積層方向において重畳しない。なお、図10に示す態様においても、各入れ子80は外周面52aに対して直交する方向に突出し、かつ、平行に並んでいる。
Work for removing the
なお、複数の入れ子80の枠外側の端部80aが積層方向において重畳していてもよい。図11に示した態様では、3つの入れ子80は、枠体60の周方向に関して同じ箇所に配置されており、かつ、枠体60から枠外方向に突出する突出長さが同じであり、枠外側の各端部80aが積層方向において重畳してる。このように、複数の入れ子80の枠外側の端部80aが積層方向において重畳していても、たとえば作業員により手作業で入れ子80を取り外すことができる。自動化を図るために、たとえば、図11に示すように、各入れ子80Dの端部80aに積層方向において重畳する貫通孔81を設けてもよい。この場合、自動機により作動されるピン状部材95を貫通孔81の全てに貫通させた後、ピン状部材95を外周面52aから離間する方向に移動させることで、全ての入れ子80Dを同時に取り外すことができる。
The
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
たとえば、第1シール部52の外周面52aを熱溶着面とする際に、熱板85ではなく、熱風またはレーザを用いてもよい。また、熱板、熱風、ランプ(赤外線ランプ)、誘導加熱、レーザの組み合わせにより、第1シール部52の外周面52aを熱溶着面とすることもできる。入れ子80の加熱にも、上述した熱板85、熱風、ランプ(赤外線ランプ)、誘導加熱、レーザ等を用いることができる。
For example, when the outer
10…蓄電装置、12…蓄電モジュール、32…バイポーラ電極、34…電極板、36…正極、38…負極、40…セパレータ、50…樹脂部、52…第1シール部、52a…外周面、54…第2シール部、60…枠体、62…外周部、62d…周端面、65…バイポーラ電極ユニット、70…連通口、75…圧力調整ユニット、80、80A、80B、80C、80D…入れ子、80a、80b…端部、81…貫通孔、85…熱板、86…貫通孔、V…内部空間。 10 ... power storage device, 12 ... power storage module, 32 ... bipolar electrode, 34 ... electrode plate, 36 ... positive electrode, 38 ... negative electrode, 40 ... separator, 50 ... resin part, 52 ... first seal part, 52a ... outer peripheral surface, 54 ... 2nd seal part, 60 ... frame body, 62 ... outer peripheral part, 62d ... peripheral end surface, 65 ... bipolar electrode unit, 70 ... communication port, 75 ... pressure adjustment unit, 80, 80A, 80B, 80C, 80D ... nested, 80a, 80b ... end, 81 ... through hole, 85 ... hot plate, 86 ... through hole, V ... internal space.
Claims (4)
前記積層体を収容するように前記積層体の積層方向に延在するとともに、前記複数のバイポーラ電極の各電極板の周縁部に接合された枠体が前記積層体の積層方向に重ね合わされて構成された筒状のシール部を有するシール部材と
を備える蓄電モジュールの製造方法であって、
前記複数のバイポーラ電極の各電極板の周縁部に前記枠体が接合された複数のバイポーラ電極ユニットを前記セパレータを介して積層する積層工程と、
前記積層体の積層方向において隣り合う枠体の周端面同士を熱溶着して、前記シール部のシール端面に熱溶着面を設ける熱溶着工程と、
前記シール部に、前記積層方向において隣り合う枠体間において前記積層方向に直交する方向に前記シール部を貫通し、かつ、前記シール部のシール端面において前記熱溶着面に囲まれた連通口を設ける連通口形成工程と
を含み、
前記積層工程では、前記積層方向において隣り合う枠体の間に該枠体の枠内から枠外まで延びる入れ子を介在させて、前記複数のバイポーラ電極ユニットを積層し、
前記熱溶着工程では、前記入れ子を介在させた状態で、隣り合う前記枠体の周端面同士を熱溶着し、
前記連通口形成工程では、隣り合う前記枠体の間から前記入れ子を取り外し、
前記積層工程では、前記複数のバイポーラ電極ユニットの異なる枠体間に複数の前記入れ子を介在させて、前記複数のバイポーラ電極ユニットを積層し、
前記複数の入れ子の枠外側の端部が前記積層体の積層方向において重畳しておらず、
前記積層工程において、前記複数の入れ子を、前記積層体の積層方向において同じ枠***置から枠外に突出し、かつ、前記枠体から枠外方向に突出する突出長さが異なるように介在させ、
前記連通口が、前記シール部の内部空間へ電解液を注入するための電解液注入口および前記シール部内の内圧が所定値を超えたときに開くガス抜き安全弁の少なくともいずれか一方として機能する、蓄電モジュールの製造方法。 A laminate in which a plurality of bipolar electrodes including an electrode plate, a positive electrode provided on one surface of the electrode plate, and a negative electrode provided on the other surface of the electrode plate are laminated via a separator.
The frame extends in the stacking direction of the laminated body so as to accommodate the laminated body, and the frame body joined to the peripheral edge of each electrode plate of the plurality of bipolar electrodes is superposed in the stacking direction of the laminated body. It is a method of manufacturing a power storage module including a seal member having a cylindrical seal portion.
A laminating step of laminating a plurality of bipolar electrode units having the frame bonded to the peripheral edge of each electrode plate of the plurality of bipolar electrodes via the separator.
A heat welding step of heat-welding the peripheral end faces of adjacent frame bodies in the laminating direction of the laminated body to provide a heat-welding surface on the seal end face of the seal portion.
A communication port that penetrates the seal portion between adjacent frames in the stacking direction in a direction orthogonal to the stacking direction and is surrounded by the heat welding surface on the seal end surface of the seal portion. Including the communication port forming step to be provided
In the laminating step, the plurality of bipolar electrode units are laminated by interposing a nest extending from the inside of the frame to the outside of the frame between adjacent frames in the laminating direction.
In the heat welding step, the peripheral end faces of adjacent frames are heat-welded to each other with the nesting interposed therebetween.
In the communication port forming step, the nest is removed from between the adjacent frames.
In the laminating step, the plurality of bipolar electrode units are laminated by interposing the plurality of nests between different frames of the plurality of bipolar electrode units.
The outer ends of the plurality of nested frames are not overlapped in the stacking direction of the laminated body, and the layers are not overlapped with each other.
In the laminating step, the plurality of nests are interposed so as to project from the same frame position to the outside of the frame in the laminating direction of the laminated body and to have different protrusion lengths protruding from the frame in the out-of-frame direction .
The communication port, that acts as at least one vent safety valve that opens when the internal pressure of the electrolyte injection hole and in the seal portion for injecting the electrolyte into the interior space of the sealing portion exceeds a predetermined value , Manufacturing method of power storage module.
前記積層体を収容するように前記積層体の積層方向に延在するとともに、前記複数のバイポーラ電極の各電極板の周縁部に接合された枠体が前記積層体の積層方向に重ね合わされて構成された筒状のシール部を有するシール部材と
を備える蓄電モジュールの製造方法であって、
前記複数のバイポーラ電極の各電極板の周縁部に前記枠体が接合された複数のバイポーラ電極ユニットを前記セパレータを介して積層する積層工程と、
前記積層体の積層方向において隣り合う枠体の周端面同士を熱溶着して、前記シール部のシール端面に熱溶着面を設ける熱溶着工程と、
前記シール部に、前記積層方向において隣り合う枠体間において前記積層方向に直交する方向に前記シール部を貫通し、かつ、前記シール部のシール端面において前記熱溶着面に囲まれた連通口を設ける連通口形成工程と
を含み、
前記積層工程では、前記積層方向において隣り合う枠体の間に該枠体の枠内から枠外まで延びる入れ子を介在させて、前記複数のバイポーラ電極ユニットを積層し、
前記熱溶着工程では、前記入れ子を介在させた状態で、隣り合う前記枠体の周端面同士を熱溶着し、
前記連通口形成工程では、隣り合う前記枠体の間から前記入れ子を取り外し、
前記積層工程では、前記複数のバイポーラ電極ユニットの異なる枠体間に複数の前記入れ子を介在させて、前記複数のバイポーラ電極ユニットを積層し、
前記複数の入れ子の枠外側の端部が前記積層体の積層方向において重畳するとともに、前記複数の入れ子の各端部に前記積層体の積層方向において重畳する貫通孔が設けられており、
前記連通口が、前記シール部の内部空間へ電解液を注入するための電解液注入口および前記シール部内の内圧が所定値を超えたときに開くガス抜き安全弁の少なくともいずれか一方として機能する、蓄電モジュールの製造方法。 A laminate in which a plurality of bipolar electrodes including an electrode plate, a positive electrode provided on one surface of the electrode plate, and a negative electrode provided on the other surface of the electrode plate are laminated via a separator.
The frame extends in the stacking direction of the laminated body so as to accommodate the laminated body, and the frame body joined to the peripheral edge of each electrode plate of the plurality of bipolar electrodes is superposed in the stacking direction of the laminated body. It is a method of manufacturing a power storage module including a seal member having a cylindrical seal portion.
A laminating step of laminating a plurality of bipolar electrode units having the frame bonded to the peripheral edge of each electrode plate of the plurality of bipolar electrodes via the separator.
A heat welding step of heat-welding the peripheral end faces of adjacent frame bodies in the laminating direction of the laminated body to provide a heat-welding surface on the seal end face of the seal portion.
A communication port that penetrates the seal portion between adjacent frames in the stacking direction in a direction orthogonal to the stacking direction and is surrounded by the heat welding surface on the seal end surface of the seal portion. Including the communication port forming step to be provided
In the laminating step, the plurality of bipolar electrode units are laminated by interposing a nest extending from the inside of the frame to the outside of the frame between adjacent frames in the laminating direction.
In the heat welding step, the peripheral end faces of adjacent frames are heat-welded to each other with the nesting interposed therebetween.
In the communication port forming step, the nest is removed from between the adjacent frames.
In the laminating step, the plurality of bipolar electrode units are laminated by interposing the plurality of nests between different frames of the plurality of bipolar electrode units.
The outer ends of the frame of the plurality of nests are overlapped in the stacking direction of the laminated body, and each end of the plurality of nests is provided with a through hole which is superimposed in the stacking direction of the laminated body .
The communication port, that acts as at least one vent safety valve that opens when the internal pressure of the electrolyte injection hole and in the seal portion for injecting the electrolyte into the interior space of the sealing portion exceeds a predetermined value , Manufacturing method of power storage module.
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