JP6953840B2

JP6953840B2 - 蓄電装置およびその製造方法

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Publication number: JP6953840B2
Application number: JP2017131299A
Authority: JP
Inventors: 紘樹前田; 林　圭一; 圭一林; 友規神谷; 真也奥田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2021-10-27
Anticipated expiration: 2037-07-04
Also published as: JP2019016459A

Description

本発明は、蓄電装置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、内圧上昇時に内部のガスを放出して内圧を低下させる圧力調整機能を有する。

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、チューブの圧力調整機能が毀損する事態が起こり得る。

そこで、圧力調整機能を有するシール部構成であり、圧力調整機能をより確実に保全することができるシール部構成として、シール端面を溶融させる技術が考えられる。

しかしながら、シール部の構成要素の相対位置ズレ等に起因してシール端面の凹凸が大きい場合（すなわち、平面度が低い場合）には、シール部によるシールの確実性が低下するため、シール端面の平面度が低い場合であってもシールの高い確実性を実現できる技術が求められる。

本発明は、シール部によるシールの確実性の向上が図られた蓄電装置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装置は、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、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に設けられ、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と、連通口が設けられた領域のシール端面に取り付けられ、連通口と連通される圧力調整ユニットと、シール部と圧力調整ユニットとの間に介在し、シール部の連通口と圧力調整ユニットとを連通させる貫通孔を有する樹脂層とを備える。

上記蓄電装置においては、シール部を構成する複数の枠体の相対位置ズレ等に起因して、シール部のシール端面に凹凸が生じている場合であっても、シール部と圧力調整ユニットとの間に介在する樹脂層がシール端面をシールすることで、シール端面自体を溶融させる場合に比べて、シール部による高い確実性でのシールが実現されている。

本発明の他の側面に係る蓄電装置は、樹脂層と圧力調整ユニットとの接合面が平坦面である。この場合、樹脂層と圧力調整ユニットとの間の高い結合力が実現される。

本発明の一側面に係る蓄電装置の製造方法は、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、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に設けられ、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と、連通口が設けられた領域のシール端面に取り付けられ、連通口と連通される圧力調整ユニットと、シール部と圧力調整ユニットとの間に介在し、シール部の連通口と圧力調整ユニットとを連通させる貫通孔を有する樹脂層とを備える蓄電装置を製造する蓄電装置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積層体を、積層方向において隣り合う枠体の間に、一端が枠内まで延びるとともに他端が枠外において入れ子保持部で保持された入れ子を介在させた状態で、積層体と入れ子保持部との間を樹脂で充填する工程と、積層体と入れ子保持部との間に充填された樹脂を硬化するとともに、硬化した樹脂から入れ子を取り外す工程とを含む。

上記蓄電装置の製造方法においては、シール部を構成する複数の枠体の相対位置ズレ等に起因して、シール部のシール端面に凹凸が生じている場合であっても、積層体と入れ子保持部との間を樹脂で充填する工程において、シール部と入れ子保持部との間に介在する樹脂層がシール端面をシールする。そのため、上記蓄電装置の製造方法によれば、シール端面自体を熱溶融させる場合に比べて、シール部による高い確実性でのシールが実現されている。

本発明の他の側面に係る蓄電装置の製造方法は、入れ子保持部が、圧力調整ユニットであってもよく、樹脂を充填する工程で積層体が収容される金型の一部であってもよい。

本発明によれば、シール部によるシールの確実性の向上が図られた蓄電装置およびその製造方法が提供される。

実施形態に係る蓄電モジュールを備える蓄電装置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の蓄電装置を製造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。樹脂充填工程に用いる製造装置を示した図である。樹脂充填工程の様子を示した斜視図である。樹脂充填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。図９とは異なる態様の樹脂充填工程の様子を示した断面図である。

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。

ここで、図３を参照しつつ、第１シール部５２の構成についてより詳しく説明する。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２に戻って、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は、第１シール部５２の外周面５２ａのうちの連通口７０が形成された領域を覆う、後述する樹脂層５５を有する。樹脂層５５を含む第２シール部５４の内周面は、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。

次に、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、周方向の複数箇所において、枠体６０の内外を貫通する連通口７０が形成されている。なお、図４では、一箇所の連通口７０のみ図示している。各連通口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。そして、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。圧力調整ユニット７５は、第２シール部５４の樹脂層５５を介して、連通口７０が形成された領域５２ｂに取り付けられている。連通口７０を、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）として用いることもできる。

以下、上述した蓄電装置１０を製造する手順について、図５〜９を参照しつつ説明する。

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、たとえば均一幅および均一厚さを有する帯状のフィルム部材である。入れ子８０の構成材料は、後続の工程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各箇所において３つの入れ子８０が８層おきに重なっている。各入れ子８０は、第１シール部５２の外周面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。本実施形態において、３つの入れ子８０の枠外側の各端部８０ａおよび枠内側の各端部８０ｂは積層方向において重畳している。なお、３つの入れ子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した場合には、チャック等による入れ子の取り外し作業の容易化が図られる。

積層工程Ｓ１の後、樹脂充填工程Ｓ２として、入れ子８０が形成された第１シール部５２の外周面５２ａの領域５２ｂ（以下、入れ子形成領域と称す。）を樹脂で覆う。すなわち、第１シール部５２の外周面５２ａのうちの入れ子形成領域５２ｂを、第２シール部５４となるべき樹脂５４ａで覆うとともに、その他の領域も樹脂５４ａで覆う。

ここで、図７に示した蓄電装置１０の製造装置１００を参照しつつ、樹脂充填工程Ｓ２において形成される樹脂層５５を含む第２シール部５４について説明する。

図５に示す製造装置１００は、具体的には、インサート成形によりシール部材５０の第２シール部５４を形成する竪型射出成形機であり、下型１１０および上型１２０を含む金型１３０と、金型１３０に樹脂５４ａを射出する射出器１４０とを備えて構成されている。

下型１１０は、水平方向に延在しており、鉛直方向に窪んだ矩形状のキャビティ１１２を有する。キャビティ１１２の内部には、インサート物として電極積層体５８が配置される。このとき、電極積層体５８は、その積層方向（すなわち、積層体３０の積層方向）が鉛直方向と実質的に平行となるように配置される。キャビティ１１２は、電極積層体５８が配置されたときに、電極積層体５８の周囲には略均一幅の矩形環状の空隙Ｇが形成される寸法に設計されている。下型１１０のキャビティ１１２内には、入れ子８０が形成された外周面５２ａの領域５２ｂの位置に入れ子保持部８５が配置されており、入れ子保持部８５においては、空隙Ｇの幅が狭くなっている。また、キャビティ１１２の深さは、図２に示したように電極積層体５８の周縁部分を積層方向から覆う部分が形成されるように、電極積層体５８の高さより所定長さだけ深く設計されている。

下型１１０のキャビティ１１２内に配置された入れ子保持部８５は、図８に示すように、入れ子形成領域５２ｂに対面するように配置されている。本実施形態において、入れ子保持部８５は下型１１０の一部である。入れ子保持部８５は、下型１１０と一体的に設けられてもよく、下型１１０から着脱可能なように別体で設けられてもよい。入れ子保持部８５は、入れ子側において入れ子形成領域５２ｂに対面する面８５ａと、その反対側における面８５ａと平行な面８５ｂとを有する。入れ子保持部８５の面８５ａは、高い平面度を有する平坦面である。入れ子保持部８５は、面８５ａから面８５ｂまで延びる３つの貫通孔８６が形成されている。各貫通孔８６は、入れ子８０それぞれに挿通される部分であり、各入れ子８０に対応する位置に形成されている。また、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。ただし、入れ子保持部８５の貫通孔８６に入れ子８０が挿通された状態では、入れ子保持部８５と入れ子８０との間には隙間は実質的に生じない。なお、入れ子保持部８５と入れ子８０との間に生じた狭小な隙間に樹脂が入り込む事態を避けるために、入れ子保持部８５の面８５ｂ側において入れ子８０の端部８０ａを把持して入れ子８０の位置を固定するとともに上記隙間を塞ぐ手段を別途設けてもよい。

上型１２０は、下型１１０と対向するように水平方向に延在しており、下型１１０に重ね合わされると下型１１０のキャビティ１１２を覆う。下型１１０に対向する上型１２０の対向面１２０ａには、射出器１４０から射出された樹脂５４ａをキャビティ１１２に注入するためのゲート１２２が４つ設けられている。

射出器１４０は、シール部材５０の第２シール部５４となるべき樹脂５４ａを金型１３０内に射出する。射出器１４０のノズルから射出された樹脂５４ａは、図示しないランナを通って上型１２０のゲート１２２まで送られる。射出器１４０のヘッド部１４２は、たとえばスクリューやプランジャによって鉛直方向に沿って進退する部分である。ヘッド部１４２の移動により、射出器１４０から射出される樹脂５４ａの射出量や射出圧を調整することができる。射出器１４０は、図示しないコントローラによって制御される。

樹脂充填工程Ｓ２では、上述した製造装置１００を用い、金型１３０内に電極積層体５８を配置した状態で、金型１３０内に第２シール部となるべき樹脂５４ａを注入する。具体的には、コントローラ１５０により射出器１４０を制御して、上型１２０の各ゲート１２２からキャビティ１１２内へ樹脂５４ａを注入する。すると、電極積層体５８の第１シール部５２の外周面５２ａが第２シール部となるべき樹脂５４ａで覆われるとともに、図９に示すように、外周面５２ａの入れ子形成領域５２ｂと入れ子保持部８５との間に第２シール部となるべき樹脂５４ａが充填される。

樹脂充填工程Ｓ２の後、連通口形成工程Ｓ３として、外周面５２ａに連通口７０を設ける。具体的には、第２シール部となるべき樹脂５４ａの硬化処理をおこない、その後、第１シール部５２から各入れ子８０を取り外す。入れ子８０の取り外しには、入れ子８０の枠外側の端部８０ａを把持可能なチャックを有する自動機（図示せず）を用いることができる。

入れ子８０が取り外されると、図１０に示すように、入れ子８０が取り外された第１シール部５２の入れ子形成領域５２ｂには、連通口７０が形成される。また、入れ子形成領域５２ｂを覆う樹脂によって樹脂層９０が形成される。樹脂層９０は、取り外された入れ子８０の形状に対応する貫通孔９１が形成される。樹脂層９０は、第１シール部５２の外周面５２ａ側の第１の面９０ａにおいて第１シール部５２の外周面５２ａをシールしており、第１シール部５２の外周面５２ａ側とは反対の側の第２の面９０ｂは入れ子保持部８５の面８５ａと同様に平坦面となっている。

連通口形成工程Ｓ３の後は、圧力調整ユニット取付工程Ｓ４として、入れ子形成領域５２ｂに、樹脂層９０を介して、上述した圧力調整ユニット７５を取り付ける。このとき、圧力調整ユニット７５の取付面が、樹脂層９０の第２の面９０ｂに対面するようにして、溶着等により取り付けられる。このとき、圧力調整ユニット７５は、樹脂層９０の貫通孔９１を介して、第１シール部５２の連通口７０と連通される。

以上において説明したとおり、上述した蓄電装置１０およびその製造方法によれば、第１シール部５２の外周面５２ａ（シール端面）は、樹脂層９０によってシールされる。そのため、外周面５２ａの枠体６０同士を熱溶融させる場合に比べて、外周面５２ａの入れ子形成領域５２ｂを高い確実性でシールすることができる。

また、第１シール部５２を構成する複数の枠体６０の相対位置ズレ等に起因して、第１シール部５２の外周面５２ａにある程度大きな凹凸が生じ、外周面５２ａの平面度が低くなることがあり得る。平面度が低い外周面５２ａに圧力調整ユニット７５を直接取り付けると、高い取り付け強度を実現することが難しく、第１シール部５２と圧力調整ユニット７５との界面におけるシールが弱くなる事態が生じ得る。上述した蓄電装置１０およびその製造方法によれば、樹脂層９０の第２の面９０ｂが平坦面であり高い平面度を有するため、外周面５２ａと樹脂層９０との界面における高いシール性に加えて、樹脂層９０と圧力調整ユニット７５との界面における高いシール性も実現されるため、第１シール部５２と圧力調整ユニット７５とが高いシール性で結合されている。

本発明は、上述した実施形態に限定されず、様々な態様を取り得る。

たとえば、入れ子形成領域５２ｂを覆う樹脂層９０は、必ずしも、第２シール部５４の一部分でなくてもよく、第２シール部５４と同時に形成されなくてもよい。すなわち、第２シール部５４を形成する前に、入れ子形成領域５２ｂのみを覆う樹脂層９０を形成してもよい。また、第２シール部５４を形成する際に、入れ子形成領域５２ｂが露出するように第２シール部５４を形成し、その露出した入れ子形成領域５２ｂを覆うように樹脂層９−を形成してもよい。この場合においても、入れ子形成領域５２ｂが樹脂層９０によってシールされることで、入れ子形成領域５２ｂが高い確実性でシールされる。

また、下型１１０のキャビティ１１２内に配置される入れ子保持部８５は、圧力調整ユニット７５の全部または一部であってもよい。この場合、圧力調整ユニット７５が、上述した入れ子保持部８５と同一の形状または同様の形状の部分を有する。この場合、樹脂充填工程Ｓ２において第１シール部５２の入れ子形成領域５２ｂと圧力調整ユニット７５との間に充填される樹脂５４ａが、連通口形成工程Ｓ３において樹脂層９０となる。そのため、連通口形成工程Ｓ３において、第１シール部５２と圧力調整ユニット７５とが樹脂層９０を介して結合されるため、圧力調整ユニット取付工程Ｓ４を省略することができる。なお、この場合においても、第１シール部５２の外周面５２ａは、樹脂層９０によってシールされ、外周面５２ａの入れ子形成領域５２ｂが高い確実性でシールされる。

さらに、入れ子８０の形状は、上述した均一厚さを有するものに限らず、連通口形成工程Ｓ３における取り外し易さの観点から、不均一な厚さを有するものであってもよい。たとえば、図１１に示すように、枠内側にある端部８０ｂ側から枠外側にある端部８０ａ側に向かって漸次厚さが増加する部分８０ｃを有する入れ子８０Ａとすることができる。漸次厚さが増加する部分８０ｃは、樹脂層９０に対応する部分に形成されている。そのため、入れ子８０Ａは、連通口形成工程Ｓ３において樹脂層９０から容易に取り外すことができる。たとえば、入れ子８０Ａ全体を漸次厚さが増加する部分８０ｃとすることで（すなわち、枠内側にある端部８０ｂから枠外側にある端部８０ａまで漸次厚さが増加することで）、連通口形成工程Ｓ３において第１シール部５２からも入れ子８０Ａが取り外しやすくなる。

また、上記実施形態又は変形例では、蓄電装置１０がニッケル水素二次電池の例を挙げて説明したが、蓄電装置１０はリチウムイオン二次電池であってもよい。この場合、正極活物質は、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等である。負極活物質は、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等である。

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、５２ｂ…入れ子形成領域、５４…第２シール部、６０…枠体、７０…連通口、７５…圧力調整ユニット、８０、８０Ａ…入れ子、８０ａ、８０ｂ…端部、８５…入れ子保持部、８６…貫通孔、９０…樹脂層、Ｖ…内部空間。

Claims

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、
前記積層体の積層方向において隣り合う前記枠体の周端面で構成される前記シール部のシール端面に設けられ、前記積層方向において隣り合う枠体の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する連通口と、
前記連通口が設けられた領域の前記シール端面に取り付けられ、前記連通口と連通される圧力調整ユニットと、
前記シール部と前記圧力調整ユニットとの間に介在し、前記シール部の前記連通口と前記圧力調整ユニットとを連通させる貫通孔を有する樹脂層と
を備える蓄電装置を製造する蓄電装置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積層体を、前記積層方向において隣り合う枠体の間に、一端が枠内まで延びるとともに他端が枠外において入れ子保持部で保持された入れ子を介在させた状態で、前記積層体と入れ子保持部との間を樹脂で充填する工程と、
前記積層体と前記入れ子保持部との間に充填された前記樹脂を硬化するとともに、硬化した樹脂から入れ子を取り外す工程と
を含む、蓄電装置の製造方法。
前記入れ子保持部が、前記圧力調整ユニットである、請求項１に記載の蓄電装置の製造方法。
前記入れ子保持部が、前記樹脂を充填する工程で前記積層体が収容される金型の一部である、請求項１に記載の蓄電装置の製造方法。