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技術 蓄電モジュールの製造方法

出願人 株式会社豊田自動織機トヨタ自動車株式会社
発明者 田丸耕二郎植田浩生山崎貴文奥村素宜菊池卓郎寺島大樹芳賀伸烈
出願日 2018年8月24日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-157540
公開日 2020年2月27日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-031021
状態 未査定
技術分野 二次電池(鉛及びアルカリ蓄電池) 電池の電槽・外装及び封口
主要キーワード 終端電極 拘束荷重 未塗工領域 重複範囲 モジュール積層体 樹脂群 アンダーカット形状 矩形環状
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

大型化が抑制された蓄電モジュールを製造可能な蓄電モジュールの製造方法を提供する。

解決手段

蓄電モジュール4の製造方法は、第1面15a及び第2面15bを含む電極板15と、第1面15a上に形成された正極16と、第2面15b上に形成された負極17と、第1面15a上に設けられた樹脂枠21,24と、を有する電極ユニット12を準備する第1工程と、積層方向Dに沿って電極ユニット12を積層する第2工程と、を備える。樹脂枠21,24は、可視光に対して透明であり、第2工程においては、可視光による樹脂枠21,24を介した電極板15の観察によって、複数の電極板15の外縁15dの位置を揃えながら電極ユニット12を積層する。

概要

背景

特許文献1には、バイポーラ電池が記載されている。このバイポーラ電池は、集電体と、集電体の一方の面に設けられた正極層と、集電体の他方の面に設けられた負極層と、を有し、互いに積層された複数枚バイポーラ電極を備えている。また、このバイポーラ電池は、電池要素の外部を被覆する樹脂群を備えている。樹脂群のそれぞれは、集電体の外縁部に設けられている。

概要

大型化が抑制された蓄電モジュールを製造可能な蓄電モジュールの製造方法を提供する。蓄電モジュール4の製造方法は、第1面15a及び第2面15bを含む電極板15と、第1面15a上に形成された正極16と、第2面15b上に形成された負極17と、第1面15a上に設けられた樹脂枠21,24と、を有する電極ユニット12を準備する第1工程と、積層方向Dに沿って電極ユニット12を積層する第2工程と、を備える。樹脂枠21,24は、可視光に対して透明であり、第2工程においては、可視光による樹脂枠21,24を介した電極板15の観察によって、複数の電極板15の外縁15dの位置を揃えながら電極ユニット12を積層する。

目的

本発明は、大型化が抑制された蓄電モジュールを製造可能な蓄電モジュールの製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1面、及び前記第1面と反対側の第2面を含む電極板と、前記第1面上に形成された第1活物質層と、前記第2面上に形成された第2活物質層と、前記第1面上に設けられた樹脂枠と、を有する電極ユニットを準備する第1工程と、前記第1面に交差する第1方向から見て、前記第1活物質層と前記第2活物質層とが少なくとも部分的に重なるように、前記第1方向に沿って前記電極ユニットを積層する第2工程と、を備え、前記第1方向から見て、前記樹脂枠の内縁は、前記電極板の外縁よりも内側に位置し、前記第1方向から見て、前記樹脂枠の外縁は、前記電極板の外縁よりも外側に位置し、前記樹脂枠は、可視光に対して透明であり、前記第2工程においては、可視光による前記樹脂枠を介した前記電極板の観察によって、複数の前記電極板の外縁の位置を揃えながら前記電極ユニットを積層する、蓄電モジュールの製造方法。

請求項2

前記第2工程は、可視光による前記樹脂枠を介した前記電極板の撮像によって、前記電極板の画像を取得する第3工程と、前記画像の画像処理によって前記電極板の外縁を認識し、前記電極板の外縁を示す外縁情報を取得する第4工程と、前記外縁情報を用いて、前記電極板の外縁が予め設定された基準に一致するように前記電極ユニットを載置場所に載置する第5工程と、を含み、前記第2工程においては、前記第3工程、前記第4工程、及び、前記第5工程を順に繰り返すことにより、複数の前記電極板の外縁を揃えながら前記電極ユニットを積層する、請求項1に記載の蓄電モジュールの製造方法。

請求項3

前記第1工程においては、セパレータを更に準備し、前記第2工程においては、前記第1方向から見て、前記セパレータの外縁が前記電極板の外縁よりも内側に位置するように、前記セパレータを介して前記電極ユニットを積層する、請求項1又は2に記載の蓄電モジュールの製造方法。

請求項4

前記樹脂枠は、前記第1面上に設けられた枠状の第1層と、前記第1層上に積層された枠状の第2層と、を有し、前記第1層は、第1領域と、前記第1方向から見て前記第1領域よりも内側に配置された第2領域と、を含み、前記第2層は、前記第1方向から見て前記第2領域が露出するように前記第1領域上に積層されており、前記第2工程においては、前記セパレータの縁部が前記第2領域上に配置されるように前記セパレータを介して前記電極ユニットを積層する、請求項3に記載の蓄電モジュールの製造方法。

請求項5

前記第2工程の後、複数の前記電極板の外縁の位置が揃った状態を維持しつつ、複数の前記樹脂枠の外縁を揃える第6工程を更に備える、請求項1〜4の何れか一項に記載の蓄電モジュールの製造方法。

請求項6

前記樹脂枠の材料は、酸変性ポリオレフィン樹脂である、請求項1〜5の何れか一項に記載の蓄電モジュールの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、蓄電モジュールの製造方法に関する。

背景技術

0002

特許文献1には、バイポーラ電池が記載されている。このバイポーラ電池は、集電体と、集電体の一方の面に設けられた正極層と、集電体の他方の面に設けられた負極層と、を有し、互いに積層された複数枚バイポーラ電極を備えている。また、このバイポーラ電池は、電池要素の外部を被覆する樹脂群を備えている。樹脂群のそれぞれは、集電体の外縁部に設けられている。

先行技術

0003

特開2005−005163号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、上述したようなバイポーラ電池の製造工程においては、複数の電池要素を積層するときに、複数の樹脂群の外縁を揃えることによって、複数の電池要素の位置を揃えることが考えられる。しかしながら、このような場合には、集電体の寸法公差に加えて、樹脂群の寸法公差、及び樹脂群とバイポーラ電極との位置の公差の影響によって、積層の精度が低下するおそれがある。このため、正極層と負極層との重複範囲を確保するために、正極層及び負極層の形成範囲を大きくすることが必要となる。その結果、バイポーラ電池が大型化されるおそれがある。

0005

そこで、本発明は、大型化が抑制された蓄電モジュールを製造可能な蓄電モジュール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

0006

本発明の蓄電モジュールの製造方法は、第1面、及び第1面と反対側の第2面を含む電極板と、第1面上に形成された第1活物質層と、第2面上に形成された第2活物質層と、第1面上に設けられた樹脂枠と、を有する電極ユニットを準備する第1工程と、第1面に交差する第1方向から見て、第1活物質層と第2活物質層とが少なくとも部分的に重なるように、第1方向に沿って電極ユニットを積層する第2工程と、を備え、第1方向から見て、樹脂枠の内縁は、電極板の外縁よりも内側に位置し、第1方向から見て、樹脂枠の外縁は、電極板の外縁よりも外側に位置し、樹脂枠は、可視光に対して透明であり、第2工程においては、可視光による樹脂枠を介した電極板の観察によって、複数の電極板の外縁の位置を揃えながら電極ユニットを積層する。

0007

この製造方法においては、まず、第1工程において電極ユニットを準備する。この電極ユニットにおいては、電極板の第1面上には第1活物質層が形成され、電極板の第2面上には第2活物質層が形成されている。また、第1面上には樹脂枠が設けられている。第1面に交差する第1方向から見て、樹脂枠の内縁は、電極板の外縁よりも内側に位置し、樹脂枠の外縁は、電極板の外縁よりも外側に位置している。更に、樹脂枠は、可視光に対して透明である。このため、可視光を用いて、樹脂枠を介して電極板の外縁を観察することができる。そして、この製造方法においては、第2工程において、可視光による樹脂枠を介した電極板の観察によって、複数の電極板の外縁の位置を揃えながら電極ユニットを積層する。このため、樹脂枠の形成状態に依らずに、複数の電極板の外縁を揃えることができる。これにより、電極ユニットの積層の精度は、樹脂枠の寸法公差、及び樹脂枠と電極板との位置の公差に影響されないため、高精度となる。従って、樹脂枠の寸法公差、及び樹脂枠と電極板との位置の公差を考慮して、第1活物質層と第2活物質層とが重なる範囲を確保するために、第1活物質層又は第2活物質層の形成範囲を大きくしなくてもよい。よって、この製造方法によれば、大型化が抑制された蓄電モジュールを製造できる。

0008

本発明の蓄電モジュールの製造方法においては、第2工程は、可視光による樹脂枠を介した電極板の撮像によって、電極板の画像を取得する第3工程と、画像の画像処理によって電極板の外縁を認識し、電極板の外縁を示す外縁情報を取得する第4工程と、外縁情報を用いて、電極板の外縁が予め設定された基準に一致するように電極ユニットを載置場所に載置する第5工程と、を含み、第2工程においては、第3工程、第4工程、及び、第5工程を順に繰り返すことにより、複数の電極板の外縁を揃えながら電極ユニットを積層してもよい。この場合、取得された画像及びその画像処理を用いて、複数の電極ユニットをより正確に積層することができる。

0009

本発明の蓄電モジュールの製造方法においては、第1工程においては、セパレータを更に準備し、第2工程においては、第1方向から見て、セパレータの外縁が電極板の外縁よりも内側に位置するように、セパレータを介して電極ユニットを積層してもよい。これにより、セパレータを介して電極ユニットを積層する場合においても、可視光による樹脂枠を介した電極板の観察によって、複数の電極板の外縁の位置を揃えながら電極ユニットを積層できる。よって、上述したように、大型化が抑制された蓄電モジュールを製造できる。

0010

本発明の蓄電モジュールの製造方法においては、樹脂枠は、第1面上に設けられた枠状の第1層と、第1層上に積層された枠状の第2層と、を有し、第1層は、第1領域と、第1方向から見て第1領域よりも内側に配置された第2領域と、を含み、第2層は、第1方向から見て第2領域が露出するように第1領域上に積層されており、第2工程においては、セパレータの縁部が第2領域上に配置されるようにセパレータを介して電極ユニットを積層してもよい。この場合、セパレータの縁部を第2領域上に配置することによって、第1方向に沿って互いに隣接する電極ユニット間の短絡を抑制しつつ、上述したように、大型化が抑制された蓄電モジュールを製造できる。

0011

本発明の蓄電モジュールの製造方法においては、第2工程の後、複数の電極板の外縁の位置が揃った状態を維持しつつ、複数の樹脂枠の外縁を揃える第6工程を更に備えてもよい。この場合、樹脂枠の外縁のばらつきを抑制して蓄電モジュールの大型化をより一層抑制できる。

0012

本発明の蓄電モジュールの製造方法においては、樹脂枠の材料は、酸変性ポリオレフィン樹脂であってもよい。この場合、可視光に対して透明な樹脂枠を容易に形成できる。

発明の効果

0013

本発明によれば、大型化が抑制された蓄電モジュールを製造可能な蓄電モジュールの製造方法を提供できる。

図面の簡単な説明

0014

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2に示された電極ユニットの平面図である。
蓄電モジュールの製造方法の一実施形態を示す図である。
蓄電モジュールの製造方法の一実施形態を示す図である。
蓄電モジュールの製造方法の一実施形態を示す図である。
蓄電モジュールの製造方法の一実施形態を示す図である。
蓄電モジュールの製造方法の一実施形態を示す図である。
蓄電モジュールの製造方法の一実施形態を示す図である。

実施例

0015

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

0016

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に対してその積層方向(ここでは、後述する電極積層体11における電極の積層方向D)に拘束荷重を付加する拘束部材3と、を備えている。

0017

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Dから見て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。

0018

積層方向D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D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の積層方向D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の積層方向D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の積層方向D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D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。

0019

導電板5の内部には、空気等の冷媒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Dと、正極端子6及び負極端子7の引き出し方向と、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ほか、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つ。なお、図1の例では、積層方向Dから見た導電板5の面積は、蓄電モジュール4の面積よりも小さいが、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てもよい。

0020

拘束部材3は、モジュール積層体2を積層方向D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D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矩形の金属板である。エンドプレート8の積層方向Dの内側面(モジュール積層体2側に向いた面)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。

0021

エンドプレート8には、モジュール積層体2と積層方向Dに重なる部位よりも外周側の縁部に挿通孔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Dに拘束荷重が付加される。

0022

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2に示されるように、蓄電モジュール4は、電極積層体(積層体)11と、電解液(不図示)と、を備えている。電極積層体11は、積層方向(第1方向)Dに積層された複数の電極ユニット12と、互いに隣接する電極ユニット12の間に配置されたセパレータ13と、を有している。電極ユニット12は、セパレータ13を介して互いに積層されている。電極ユニット12は、シート状の電極(複数のバイポーラ電極14、単一の負極終端電極18、及び、単一の正極終端電極19)と、電極の周縁部に設けられた樹脂枠21,24,25と、を有している。

0023

バイポーラ電極14は、電極板15と、正極(第1活物質層)16と、負極(第2活物質層)17と、を含んでいる。電極板15は、積層方向Dに交差(直交)する第1面15a、及び第1面15aと反対側の第2面15bを含んでいる。電極板15は、積層方向Dから見て矩形状をなしている外縁15dを含んでいる(図3参照)。正極16は、第1面15a上に形成されている。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。正極16は、積層方向Dから見て矩形状をなしている外縁16dを含んでいる(図3参照)。負極17は、第2面15b上に形成されている。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。負極17は、積層方向Dから見て矩形状をなしている外縁17dを含んでいる。

0024

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に隣り合うさらに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の第2面15b上に形成された負極17を含んでいる。負極終端電極18は、正極16を含んでいない。すなわち、負極終端電極18の電極板15の第1面15aには、活物質層が設けられていない(すなわち、負極終端電極18の第1面15aの全体が露出している)。負極終端電極18は、第2面15bが電極積層体11の積層方向Dの内側(積層方向Dについての中心側)に向くように、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の第1面15a上に形成された正極16を含んでいる。正極終端電極19は、負極17を含んでいない。すなわち、正極終端電極19の電極板15の第2面15bには、活物質層が設けられていない(すなわち、正極終端電極19の第2面15bの全体が露出している)。正極終端電極19は、第1面15aが電極積層体11の積層方向Dの内側に向くように、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。

0027

負極終端電極18の電極板15の第1面15aには、導電板5が接触している。また、正極終端電極19の電極板15の第2面15bには、隣接する蓄電モジュール4の導電板5が接触している。拘束部材3からの拘束荷重は、導電板5を介して負極終端電極18及び正極終端電極19から電極積層体11に付加される。すなわち、導電板5は、積層方向Dに沿って電極積層体11に拘束荷重を付加する拘束部材でもある。

0028

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、ニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板15の周縁部(バイポーラ電極14、負極終端電極18、及び、正極終端電極19の周縁部)15cは、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の第2面15bにおける負極17の形成領域は、電極板15の第1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。

0029

電極板15の表面は粗面化されている。ここでは、第1面15a、第2面15b、並びに、第1面15a及び第2面15bを接続する端面を含む電極板15の表面全体が粗面化されている。電極板15の表面は、例えば、電解メッキ処理で複数の突起が形成されることにより粗面化されている。このように電極板15が粗面化されている場合、電極板15と後述する樹脂枠21との接合界面では、溶融状態の樹脂枠21が粗面化により形成された凹部内に入り込み、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板15と樹脂枠21との結合力を向上させることができる。少なくとも、第1面15aにおける周縁部15cが粗面化されていれば、結合力向上の効果が得られる。突起は、例えば、基端側から先端側に向かって先太りとなる形状を有している。この場合、互いに隣接する突起の間の断面形状はアンダーカット形状となり、アンカー効果が生じ易い。なお、突起の形状及び密度等は特に限定されない。

0030

図3は、電極ユニット(ここでは、バイポーラ電極14を有する電極ユニット)12の平面図である。図2及び図3に示されるように、樹脂枠21は、積層方向Dから見て、矩形環状をなし、バイポーラ電極14及び正極終端電極19の電極板15の第1面15a上に設けられている。樹脂枠21は、周縁部15cの全周にわたって連続的に設けられている。樹脂枠21は、第1面15aに液密に接合(例えば溶着)されている。樹脂枠21は、例えば超音波又は熱によって第1面15aに溶着されている。樹脂枠21は所定の厚さ(積層方向Dの長さ)を有するフィルムである。電極板15の端面は、樹脂枠21から露出している。樹脂枠21の内側の一部は、積層方向Dに互いに隣り合う電極板15の周縁部15c同士の間に位置しており、外側の一部は、電極板15から外側に張り出している。樹脂枠21は、当該外側の一部において後述する封止体31に埋設されている。積層方向Dに沿って互いに隣り合う樹脂枠21同士は、互いに離間している。なお、内側とは、積層方向Dから見て、蓄電モジュール4の中心の側をいう。外側とは、積層方向Dから見て、蓄電モジュール4の中心から遠ざかる側をいう。

0031

樹脂枠21は、枠状の第1樹脂枠(第1層)22と、枠状の第2樹脂枠(第2層)23と、を有している。第1樹脂枠22は、電極板15の第1面15a上に設けられている。第1樹脂枠22は、積層方向Dから見て、矩形環状をなしている。第1樹脂枠22は、第3面22a、及び第3面22aと反対側の第4面22b、並びに、積層方向Dから見て矩形状をなしている内縁22c及び外縁22dを含んでいる。第1樹脂枠22の第4面22bは、バイポーラ電極14及び正極終端電極19の第1面15aに溶着されて第1面15aに接合されている。

0032

第1樹脂枠22は、矩形環状の第1領域22eと矩形環状の第2領域22fとを含んでいる。積層方向Dから見て、第1領域22eの外縁は、第1樹脂枠22の外縁22dと一致している。積層方向Dから見て、第1領域22eの内縁は、第1樹脂枠22の内縁22cよりも一回り大きい矩形状である。第2領域22fは、積層方向Dから見て第1領域22eよりも内側に配置されている。積層方向Dから見て、第2領域22fの外縁は、第1領域22eの内縁と一致している。積層方向Dから見て、第2領域22fの内縁は、第1樹脂枠22の内縁22cと一致している。

0033

第2樹脂枠23は、第1樹脂枠22上に積層されている。第2樹脂枠23は、積層方向Dから見て、矩形環状をなしている。第2樹脂枠23は、第5面23a、及び第5面23aと反対側の第6面23b、並びに、積層方向Dから見て矩形状をなしている内縁23c及び外縁23dを含んでいる。第2樹脂枠23の第6面23bは、第1樹脂枠22の第3面22aに溶着されて第3面22aに接合されている。積層方向Dから見て、第1樹脂枠22の外縁22d及び第2樹脂枠23の外縁23dは、互いに一致しており樹脂枠21の外縁21dを構成している。

0034

積層方向Dから見て、第2樹脂枠23の内縁23cは、第1樹脂枠22の内縁22cよりも一回り大きい矩形状である。積層方向Dから見て、第2樹脂枠23の内縁23cは、第1領域22eの内縁及び第2領域22fの外縁と一致している。すなわち、第2樹脂枠23は、積層方向Dから見て、第2領域22fが露出するように第1領域22e上に積層されている。

0035

第1樹脂枠22の内縁22cは、樹脂枠21の内縁21cを構成している。積層方向Dから見て、樹脂枠21の内縁21cは、電極板15の外縁15dよりも内側に位置している。積層方向Dから見て、樹脂枠21の外縁21dは、電極板15の外縁15dよりも外側に位置している。積層方向Dから見て、第2樹脂枠23の内縁23cは、電極板15の外縁15dよりも内側に位置している。

0036

樹脂枠24は、積層方向Dから見て、矩形環状をなし、負極終端電極18の電極板15の第1面15a上に設けられている。樹脂枠24は、周縁部15cの全周にわたって連続的に設けられている。樹脂枠24は、第1面15aに液密に接合(例えば溶着)されている。樹脂枠24は、例えば超音波又は熱によって第1面15aに溶着されている。樹脂枠24は所定の厚さ(積層方向Dの長さ)を有するフィルムである。電極板15の端面は、樹脂枠24から露出している。樹脂枠24の内側の一部は、電極板15の周縁部15c上に位置しており、外側の一部は、電極板15から外側に張り出している。樹脂枠24は、当該外側の一部において後述する封止体31に埋設されている。樹脂枠24は、積層方向Dに沿って隣り合う樹脂枠21と離間している。

0037

積層方向Dから見て、樹脂枠24の内縁24cは、電極板15の外縁15dよりも内側に位置している。積層方向Dから見て、樹脂枠24の外縁24dは、電極板15の外縁15dよりも外側に位置している。

0038

樹脂枠25は、積層方向Dから見て、矩形環状をなし、正極終端電極19の電極板15の第2面15b上に設けられている。樹脂枠25は、周縁部15cの全周にわたって連続的に設けられている。樹脂枠25は、第2面15bに液密に接合(例えば溶着)されている。樹脂枠25は、例えば超音波又は熱によって第2面15bに溶着されている。樹脂枠25は所定の厚さ(積層方向Dの長さ)を有するフィルムである。電極板15の端面は、樹脂枠25から露出している。樹脂枠25の内側の一部は、電極板15の周縁部15c上に位置しており、外側の一部は、電極板15から外側に張り出している。樹脂枠25は、当該外側の一部において後述する封止体31に埋設されている。

0039

積層方向Dから見て、樹脂枠25の内縁25cは、電極板15の外縁15dよりも内側に位置している。積層方向Dから見て、樹脂枠25の外縁25dは、電極板15の外縁15dよりも外側に位置している。

0040

樹脂枠21,24,25は、可視光に対して透明である。樹脂枠21,24,25が可視光に対して透明であるとは、例えば、樹脂枠21,24,25の可視光線透過率が60%以上であることを意味する。積層方向Dから見た場合、電極板15は、樹脂枠21,24,25を介して可視光によって観察され得る。樹脂枠21,24,25の材料は、例えば、酸変性ポリオレフィン樹脂である。樹脂枠21,24,25の材料として、電極板15の周縁部15cと化学結合(例えば、共有結合又は水素結合)を形成し得る樹脂であれば特に限定されないが、酸基を有する酸変性ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂硬化物、及び、アクリル樹脂が挙げられる。酸変性ポリオレフィン樹脂の例は酸変性ポリプロピレンである。酸はカルボン酸又は無水カルボン酸であることができ、酸の具体例は、無水マレイン酸である。電解液はアルカリ性であるため、これらの樹脂はアルカリに対して耐性を有することが好ましい。酸変性ポリオレフィン樹脂の具体例としては、「PPET−1505SG」(東亜合成社製)が挙げられる。エポキシ樹脂の具体例としては、「2081D」(スリボンド社製)が挙げられる。

0041

セパレータ13は、例えばシート状に形成されている。セパレータ13は、積層方向Dから見て矩形状をなしている外縁13dを含んでいる(図7参照)。セパレータ13は、積層方向Dに沿って隣接する一対の電極の間に配置されている。セパレータ13は、正極16と負極17との間に配置されている。セパレータ13の縁部13cは、第1樹脂枠22の第2領域22f上に載置されている。セパレータ13の外縁13dは、積層方向Dから見て、電極板15の外縁15dよりも内側に位置している。セパレータ13の外縁13dは、積層方向Dから見て、第2樹脂枠23の内縁23cよりも内側に位置している。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、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補強されたものであってもよい。

0042

蓄電モジュール4は、電極積層体11を封止する樹脂製の封止体31を更に備えている。封止体31は、例えば絶縁性の樹脂によって、全体として矩形の筒状に形成されている。封止体31は、電極板15の周縁部15cを包囲するように電極積層体11の側面に設けられている。封止体31は、電極積層体11の側面において周縁部15cを保持している。封止体31は、電極積層体11の側面に沿って樹脂枠21,24,25を外側から包囲するように樹脂枠21に接合されている。封止体31は、樹脂枠21,24,25の外側に設けられ、蓄電モジュール4の外壁筐体)を構成している。封止体31は、例えば樹脂の射出成型によって形成されている。封止体31は、例えば、射出成型時の熱によって樹脂枠21,24,25の外表面に溶着(接合)されている。

0043

封止体31は、樹脂枠21,24,25と共に内部空間Vを封止している。これにより、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、それぞれ液密に仕切られた内部空間Vが形成されている。電解液は、内部空間V内に収容されている。封止体31は、例えば、絶縁性の樹脂であって、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)等から構成され得る。

0044

次に、図4図9を参照して、蓄電モジュール4の製造方法について説明する。図4図9は、蓄電モジュール4の製造方法の一実施形態を示す図である。以下の図面においては、X軸、Y軸、及び、Z軸によって規定される直交座標系を示す場合がある。以下の説明においては、電極ユニット12として、バイポーラ電極14を有するものを例示するが、他の電極ユニット12についても同様である。この製造方法においては、まず、電極ユニット12、及びセパレータ13を準備する(第1工程)。続いて、積層方向D(Z軸方向)に沿って電極ユニット12を積層する(第2工程)。具体的には、可視光による樹脂枠21,24を介した電極板15の観察によって、複数の電極板15の外縁15dの位置を揃えながら電極ユニット12を積層する。

0045

更に具体的には、図4に示されるように、ベルトコンベア60によって、Y軸方向に沿って電極ユニット12を搬送する。このとき、電極ユニット12は、第1面15a(すなわち樹脂枠21)が、外側に臨むように配置されている。

0046

電極ユニット12が所定位置まで搬送されると、カメラ70によって、電極ユニット12の画像を取得する(第3工程)。カメラ70は、第1面15a側から電極ユニット12の画像を取得する。すなわち、カメラ70は、可視光による樹脂枠21を介した電極板15の撮像によって、電極板の15の画像を取得する。続いて、例えば図示しないコンピュータ等の制御部を用いて、電極板15の画像の画像処理によって、電極板15の外縁15dを認識し、電極板15の外縁15dを示す外縁情報を取得する(第4工程)。

0047

続いて、図4及び図5に示されるように、例えば、ロボットハンド80によって、ベルトコンベア60によって搬送された電極ユニット12を載置部50の載置面(載置場所)50aに載置する(第5工程)。図6に示されるように、載置面50aには、第1基準線L1及び第2基準線L2が設けられている。一例として、第1基準線L1は、Y軸方向に沿って延びており、第2基準線L2は、X軸方向に沿って延びている。第1基準線L1と第2基準線L2とは、基準点Cにおいて互いに交差している。第1基準線L1、第2基準線L2、及び基準点Cの位置情報は、図示しない記憶手段によって記憶されている。また、ロボットハンド80の位置情報は、制御部により認識されている。なお、図4においては、理解の便宜のため、第1基準線L1、第2基準線L2、及び基準点Cが示されている。

0048

図7に示されるように、電極板15の外縁情報を用いて、電極板15の外縁15dが、予め設定された基準位置である第1基準線L1、第2基準線L2、及び基準点Cに一致するように、電極ユニット12が載置部50の載置面50aに載置される。具体的には、電極板15の外縁15dは、積層方向D(ここではZ軸方向)から見て、交点15gにおいて互いに交差する第1辺部15e及び第2辺部15fを含んでいる。電極ユニット12は、積層方向Dから見て、第1辺部15e、第2辺部15f、及び交点15gが、それぞれ、第1基準線L1、第2基準線L2、及び基準点Cに一致するように、載置面50aに載置される。なお、図7においては、視認の便宜のため、第1辺部15e、第2辺部15f、及び交点15gのそれぞれを第1基準線L1、第2基準線L2、及び基準点Cのそれぞれとずらして示している。

0049

続いて、積層方向Dから見て、セパレータ13の外縁13dが電極板15の外縁15dよりも内側に位置するように、セパレータ13を電極ユニット12上に積層する。なお、セパレータ13は、電極ユニット12に積層された状態でベルトコンベア60によって搬送されてもよい。この場合、電極ユニット12及びセパレータ13は、同時にロボットハンド80によって載置面50aに載置される。

0050

第2工程においては、第3工程、第4工程、及び、第5工程を順に繰り返すことにより、複数の電極板15の外縁15dを揃えながら、セパレータ13を介して電極ユニット12を積層する。複数の電極ユニット12は、積層方向Dから見て、一の電極ユニット12の正極16と他の電極ユニット12の負極17とが少なくとも部分的に重なるように積層方向Dに沿って積層される。複数の電極ユニット12は、積層方向Dから見て、一の電極ユニット12の正極16の外縁16dが他の電極ユニット12の負極17の外縁17dの内側に位置するように積層される。

0051

なお、最初に載置面50aに載置される電極ユニット12は、正極終端電極19を有する電極ユニット12である。その後積層される電極ユニット12は、バイポーラ電極14を有する電極ユニット12である。そして、最後に積層される電極ユニット12は、負極終端電極18を有する電極ユニット12である。

0052

続いて、複数の電極板15の外縁15dの位置が揃った状態を維持しつつ、複数の樹脂枠21,24,25の外縁21d,24d,25dを揃える(第6工程)。樹脂枠21,24,25は、それぞれ寸法公差を有している。また、樹脂枠21,24,25と電極板15とは、それぞれ位置の公差を有している。このため、複数の電極ユニット12の積層が完了したときには、図8に示されるように、複数の樹脂枠21,24,25の外縁21d,24d,25dは、互いに一致しない場合がある。第6工程においては、複数の樹脂枠21,24,25の外縁21d,24d,25dを揃える。

0053

具体的には、積層が完了した複数の電極ユニット12は、積層方向Dにおいて一対の治具90によって挟まれる。これにより、複数の電極ユニット12は、複数の電極板15の外縁15dの位置が揃った状態で固定される。続いて、図9に示されるように、複数の樹脂枠21,24,25の外縁21d,24d,25dが互いに一致するように、複数の樹脂枠21,24,25を切断する。これにより、複数の樹脂枠21,24,25の外縁21d,24d,25dは、積層方向Dに沿った基準面11aに一致される。基準面11aは、複数の樹脂枠21,24,25の外縁21d,24d,25dのうち、最も内側に位置する外縁に一致するように設定されてもよいし、当該最も内側に位置する外縁よりも内側に設定されてもよい。

0054

続いて、例えば、カメラによって、複数の電極板15の外縁15d間の位置揃え状態を確認する。その後、例えば、射出によって樹脂枠21,24,25の外表面に、封止体31を溶着(接合)しつつ形成する。以上のように、図2に示されるような蓄電モジュール4が製造される。複数の電極板15の外縁15dが設計値通りに揃えられていない場合には、封止体31を溶着することなく、電極積層体11を前工程に戻す。これと共に、複数の電極板15の外縁15dが設計値通りに揃えられていない状態をフィードバックする。

0055

以上説明したように、蓄電モジュール4の製造方法においては、まず、第1工程において電極ユニット12を準備する。電極ユニット12においては、電極板15の第1面15a上には正極16が形成され、電極板15の第2面15b上には負極17が形成されている。また、第1面15a上には樹脂枠21,24が設けられている。第1面15aに直交する積層方向Dから見て、樹脂枠21,24の内縁21c、24cは、それぞれ電極板15の外縁15dよりも内側に位置している。積層方向Dから見て、樹脂枠21,24の外縁21d、24dは、それぞれ電極板15の外縁15dよりも外側に位置している。更に、樹脂枠21,24は、可視光に対して透明である。このため、可視光を用いて、樹脂枠21,24を介して電極板15の外縁15dを観察することができる。そして、蓄電モジュール4の製造方法においては、第2工程において、可視光による樹脂枠21,24を介した電極板15の観察によって、複数の電極板15の外縁15dの位置を揃えながら電極ユニット12を積層する。このため、樹脂枠21,24の形成状態に依らずに、複数の電極板15の外縁15dを揃えることができる。これにより、電極ユニット12の積層の精度は、樹脂枠21,24の寸法公差、及び樹脂枠21,24と電極板15との位置の公差に影響されないため、高精度となる。従って、樹脂枠21,24の寸法公差、及び樹脂枠21,24と電極板15との位置の公差を考慮して、正極16と負極17とが重なる範囲を確保するために、正極16又は負極17の形成範囲を大きくしなくてもよい。よって、蓄電モジュール4の製造方法によれば、大型化が抑制された蓄電モジュール4を製造できる。

0056

また、蓄電モジュール4の製造方法においては、第2工程は、可視光による樹脂枠21,24を介した電極板15の撮像によって、電極板15の画像を取得する第3工程と、画像の画像処理によって電極板15の外縁15dを認識し、電極板15の外縁15dを示す外縁情報を取得する第4工程と、外縁情報を用いて、電極板15の外縁15dが第1基準線L1、第2基準線L2、及び基準点Cに一致するように電極ユニット12を載置部50の載置面50aに載置する第5工程と、を含んでいる。第2工程においては、第3工程、第4工程、及び、第5工程を順に繰り返すことにより、複数の電極板15の外縁15dを揃えながら電極ユニット12を積層する。これにより、取得された画像及びその画像処理を用いて、複数の電極ユニット12をより正確に積層することができる。

0057

また、蓄電モジュール4の製造方法においては、第1工程においては、セパレータ13を更に準備し、第2工程においては、積層方向Dから見て、セパレータ13の外縁13dが電極板15の外縁15dよりも内側に位置するように、セパレータ13を介して電極ユニット12を積層する。これにより、セパレータ13を介して電極ユニット12を積層する場合においても、可視光による樹脂枠21,24を介した電極板15の観察によって、複数の電極板15の外縁15dの位置を揃えながら電極ユニット12を積層できる。よって、上述したように、大型化が抑制された蓄電モジュール4を製造できる。

0058

また、蓄電モジュール4の製造方法においては、樹脂枠21は、第1面15a上に設けられた枠状の第1樹脂枠22と、第1樹脂枠22上に積層された枠状の第2樹脂枠23と、を有している。第1樹脂枠22は、第1領域22eと、積層方向Dから見て第1領域22eよりも内側に配置された第2領域22fと、を含んでいる。第2樹脂枠23は、積層方向Dから見て第2領域22fが露出するように第1領域22e上に積層されている。第2工程においては、セパレータ13の縁部13cが第2領域22f上に配置されるようにセパレータ13を介して電極ユニット12を積層する。これにより、セパレータ13の縁部13cを第2領域22f上に配置することによって、積層方向Dに沿って互いに隣接する電極ユニット12間の短絡を抑制しつつ、上述したように、大型化が抑制された蓄電モジュール4を製造できる。

0059

また、蓄電モジュール4の製造方法においては、第2工程の後、複数の電極板15の外縁15dの位置が揃った状態を維持しつつ、複数の樹脂枠21,24,25の外縁21d,24d,25dを揃える第6工程を備えている。これにより、樹脂枠21,24,25の外縁21d,24d,25dのばらつきを抑制して蓄電モジュール4の大型化をより一層抑制できる。

0060

また、蓄電モジュール4の製造方法においては、樹脂枠21,24,25の材料は、酸変性ポリオレフィン樹脂である。この場合、可視光に対して透明な樹脂枠21,24,25を容易に形成できる。

0061

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

0062

また、複数の電極板15の外縁15dを第1基準線L1、第2基準線L2、及び基準点Cに一致させる例を示したが、電極板15の外縁15dを載置面50aに載置されている電極板15の外縁15dに一致させてもよい。この場合、最初に載置面50aに載置される電極ユニット12は、電極板15の外縁15dが所定の基準に一致する必要がなく、載置面50aに適宜載置されていればよい。また、複数の電極板15の外縁15dを第1基準線L1、第2基準線L2、及び基準点Cからオフセットされた基準に一致させてもよい。

0063

また、第6工程において、複数の樹脂枠21,24,25を切断する例を示したが、複数の樹脂枠21,24,25は、切断されなくてもよい。複数の樹脂枠21,24,25の外縁21d,24d,25dは、溶融されることによって、互いに揃えられてもよい。

0064

4…蓄電モジュール、12…電極ユニット、13…セパレータ、13c…縁部、13d…外縁、15…電極板、15a…第1面、15b…第2面、15d…外縁、16…正極(第1活物質層)、17…負極(第2活物質層)、21,24,25…樹脂枠、21c,24c,25c…内縁、21d,24d,25d…外縁、22…第1樹脂枠(第1層)、22e…第1領域、22f…第2領域、23…第2樹脂枠(第2層)、50a…載置面、C…基準点(基準)、D…積層方向(第1方向)、L1…第1基準線(基準)、L2…第2基準線(基準)。

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