JP6874482B2 - 蓄電モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

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。

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。

特開２００４−１７８９０９号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

蓄電モジュールを備える蓄電装置の実施形態を示す概略断面図である。 図１の蓄電装置を構成する蓄電モジュールを示す概略断面図である。 図２の蓄電モジュールの第１シール部の構成を示す分解断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図１の蓄電装置を作製する手順を示したフローチャートである。 積層工程の様子を示した図である。 熱溶着工程の様子を示した図である。 熱溶着工程の様子を示した断面図である。 連通口形成工程の様子を示した断面図である。 異なる態様の連通口形成工程の様子を示した図である。 異なる態様の連通口形成工程の様子を示した図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (4)

1. 電極板と、前記電極板の一方面に設けられた正極と、前記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、
   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。
2. 電極板と、前記電極板の一方面に設けられた正極と、前記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、
   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。
3. 前記熱溶着工程では、前記入れ子を加熱することで該入れ子に接する部分の前記枠体を溶融させて、前記シール部のシール端面における前記連通口の周りに前記熱溶着面を設ける、請求項１または２に記載の蓄電モジュールの製造方法。
4. 前記熱溶着工程における熱溶着に、熱板、熱風またはレーザを用いる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電モジュールの製造方法。

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