(57)【要約】【課題】電解液の注入が完了したタイミングを正確に把握できる蓄電モジュールの製造方法及び電解液注入装置を提供する。【解決手段】この蓄電モジュールの製造方法は、チューブ６４に接続されたノズル６６を用い、電極積層体１１において隣り合うバイポーラ電極１４，１４間に形成された複数の内部空間Ｖのそれぞれに電解液Ｅを注入する注入工程を備え、注入工程は、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の圧力を圧力計７１によって計測する計測工程と、電解液Ｅの注入開始後に気体の圧力が増加して閾値に到達した場合に、内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入が完了したと判断する判断工程と、を備える。【選択図】図８
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【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電極積層体を有する蓄電モジュールの製造方法であって、
チューブに接続されたノズルを用い、前記電極積層体において隣り合うバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間のそれぞれに電解液を注入する注入工程を備え、
前記注入工程は、
前記チューブ内の前記電解液の液面に接する気体の圧力を圧力計によって計測する計測工程と、
前記電解液の注入開始後に前記気体の圧力が増加して閾値に到達した場合に、前記内部空間への前記電解液の注入が完了したと判断する判断工程と、を備える蓄電モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記注入工程は、前記チューブ内を加圧する加圧工程を更に備える請求項１記載の蓄電モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記閾値は、前記電解液の注入開始時の前記気体の圧力に基づいて設定されている請求項１又は２記載の蓄電モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記圧力計は、前記チューブに接続される配管に取り付けられている請求項１〜３のいずれか一項記載の蓄電モジュールの製造方法。
【請求項５】
複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体を有する蓄電モジュールの製造方法であって、
チューブに接続されたノズルを用い、前記電極積層体において隣り合うバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間のそれぞれに電解液を注入する注入工程を備え、
前記注入工程は、
前記チューブ内の前記電解液の液面に接する気体の流量を流量計によって計測する計測工程と、
前記電解液の注入開始後に前記気体の流れが停止した場合に、前記内部空間への前記電解液の注入が完了したと判断する判断工程と、を備える蓄電モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記注入工程は、前記チューブ内を加圧する加圧工程を更に備える請求項５記載の蓄電モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記流量計は、前記チューブ又は前記チューブに接続される配管に取り付けられている請求項５又は６記載の蓄電モジュールの製造方法。
【請求項８】
複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体を有する蓄電モジュールの内部空間に電解液を注入する電解液注入装置であって、
チューブに接続されたノズルを有し、前記電極積層体において隣り合うバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間のそれぞれに電解液を注入する注入部を備え、
前記注入部は、
前記チューブ内の前記電解液の液面に接する気体の圧力を計測する圧力計と、
前記電解液の注入開始後に前記気体の圧力が増加して閾値に到達した場合に、前記内部空間への前記電解液の注入が完了したと判断する判断部と、を備える電解液注入装置。
【請求項９】
前記注入部は、前記チューブ内を加圧する加圧ポンプを更に備える請求項８記載の電解液注入装置。
【請求項１０】
前記閾値は、前記電解液の注入開始時の前記気体の圧力に基づいて設定されている請求項８又は９記載の電解液注入装置。
【請求項１１】
前記圧力計は、前記チューブに接続される配管に取り付けられている請求項８〜１０のいずれか一項記載の電解液注入装置。
【請求項１２】
複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体を有する電解液注入装置であって、
チューブに接続されたノズルを有し、前記電極積層体において隣り合うバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間のそれぞれに電解液を注入する注入部を備え、
前記注入部は、
前記チューブ内の前記電解液の液面に接する気体の流量を計測する流量計と、
前記電解液の注入開始後に前記気体の流れが停止した場合に、前記内部空間への前記電解液の注入が完了したと判断する判断部と、を備える電解液注入装置。
【請求項１３】
前記注入部は、前記チューブ内を加圧する加圧ポンプを更に備える請求項１２記載の電解液注入装置。
【請求項１４】
前記流量計は、前記チューブ又は前記チューブに接続される配管に取り付けられている請求項１２又は１３記載の電解液注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電モジュールの製造方法及び電解液注入装置に関する。
【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たバイポーラ電池が知られている（例えば特許文献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電極積層体を備えている。積層体には、例えば樹脂製の封止体が設けられ、バイポーラ電極の積層によって形成される側面において電極板の縁部が保持されるようになっている。また、かかる蓄電モジュールの製造方法には、封止体内のバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間に電解液を注入する工程が含まれる。電解液の注入方法としては、例えば特許文献２に示されるように、真空状態の内部空間にニードル等を用いて注入する方法が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５１０１６号公報
【特許文献２】特表２０１６−５１１９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような電解液の注入方法では、例えば電解液をタンクに貯留しておき、タンクから供給した電解液を内部空間に対して注入している。しかしながら、従来の方法では、電解液の残量の管理が難しく、電解液の注入が完了したタイミングを正確に把握することが困難であった。
【０００５】
本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、電解液の注入が完了したタイミングを正確に把握できる蓄電モジュールの製造方法及び電解液注入装置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】
本開示の一側面に係る蓄電モジュールの製造方法は、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体を有する蓄電モジュールの製造方法であって、チューブに接続されたノズルを用い、電極積層体において隣り合うバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間のそれぞれに電解液を注入する注入工程を備え、注入工程は、チューブ内の電解液の液面に接する気体の圧力を圧力計によって計測する計測工程と、電解液の注入開始後に気体の圧力が増加して閾値に到達した場合に、内部空間への電解液の注入が完了したと判断する判断工程と、を備える。
【０００７】
この蓄電モジュールの製造方法では、内部空間への電解液の注入の際、チューブ内の電解液の液面に接する気体の圧力を圧力計によって計測する。電解液の注入中は、電解液の流れによってチューブ内の電解液の液面に接する気体に流れが生じる。一方、電解液の注入が完了すると、電解液の流れが停止し、チューブ内の電解液の液面に接する気体の流れも停止する。このため、電解液の注入が完了した場合、チューブ内の電解液の液面に接する気体の圧力は、電解液の注入中に比べて増加し、閾値に到達することとなる。したがって、気体の圧力の増加を圧力計で計測することで、電解液の注入が完了したタイミングを正確に把握できる。
【０００８】
注入工程は、チューブ内を加圧する加圧工程を更に備えていてもよい。この場合、電解液の注入時間を短縮することが可能となる。また、注入中の電解液の流れが速まるため、電解液の注入中と完了時との間でチューブ内の電解液の液面に接する気体の圧力差を高めることができる。したがって、電解液の注入が完了したタイミングをより正確に把握できる。
【０００９】
閾値は、電解液の注入開始時の気体の圧力に基づいて設定されていてもよい。電解液の注入が完了した場合、チューブ内の電解液の液面に接する気体の圧力は、電解液の注入開始時の気体の圧力に復帰する。したがって、電解液の注入開始時の気体の圧力に基づいて閾値を設定することにより、電解液の注入が完了したタイミングをより正確に把握できる。
【００１０】
圧力計は、チューブに接続される配管に取り付けられていてもよい。これにより、気体の圧力の計測を簡便に実施できる。
【００１１】
本開示の一側面に係る蓄電モジュールの製造方法は、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体を有する蓄電モジュールの製造方法であって、チューブに接続されたノズルを用い、電極積層体において隣り合うバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間のそれぞれに電解液を注入する注入工程を備え、注入工程は、チューブ内の電解液の液面に接する気体の流量を流量計によって計測する計測工程と、電解液の注入開始後に気体の流れが停止した場合に、内部空間への電解液の注入が完了したと判断する判断工程と、を備える。
【００１２】
この蓄電モジュールの製造方法では、内部空間への電解液の注入の際、チューブ内の電解液の液面に接する気体の流量を流量計によって計測する。電解液の注入中は、電解液の流れによってチューブ内の電解液の液面に接する気体に流れが生じる。一方、電解液の注入が完了すると、電解液の流れが停止し、チューブ内の電解液の液面に接する気体の流れも停止する。したがって、気体の流量が停止したことを流量計で計測することで、電解液の注入が完了したタイミングを正確に把握できる。
【００１３】
注入工程は、チューブ内を加圧する加圧工程を更に備えていてもよい。この場合、電解液の注入時間を短縮することが可能となる。また、注入中の電解液の流れが速まるため、電解液の注入中と完了時との間でチューブ内の電解液の液面に接する気体の流量差を高めることができる。したがって、電解液の注入が完了したタイミングをより正確に把握できる。
【００１４】
流量計は、チューブ又はチューブに接続される配管に取り付けられていてもよい。これにより、気体の流量の計測を簡便に実施できる。
【００１５】
本開示の一側面に係る電解液注入装置は、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体を有する蓄電モジュールの内部空間に電解液を注入する電解液注入装置であって、チューブに接続されたノズルを有し、電極積層体において隣り合うバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間のそれぞれに電解液を注入する注入部を備え、注入部は、チューブ内の電解液の液面に接する気体の圧力を計測する圧力計と、電解液の注入開始後に気体の圧力が閾値を超えて増加した場合に、内部空間への電解液の注入が完了したと判断する判断部と、を備える。
【００１６】
この電解液注入装置では、内部空間への電解液の注入の際、チューブ内の電解液の液面に接する気体の圧力を圧力計によって計測する。電解液の注入中は、電解液の流れによってチューブ内の電解液の液面に接する気体に流れが生じる。一方、電解液の注入が完了すると、電解液の流れが停止し、チューブ内の電解液の液面に接する気体の流れも停止する。このため、電解液の注入が完了した場合、チューブ内の電解液の液面に接する気体の圧力は、電解液の注入中に比べて増加し、閾値に到達することとなる。したがって、気体の圧力の増加を圧力計で計測することで、電解液の注入が完了したタイミングを正確に把握できる。
【００１７】
注入部は、チューブ内を加圧する加圧ポンプを更に備えていてもよい。この場合、電解液の注入時間を短縮することが可能となる。また、注入中の電解液の流れが速まるため、電解液の注入中と完了時との間でチューブ内の電解液の液面に接する気体の流量差を高めることができる。したがって、電解液の注入が完了したタイミングをより正確に把握できる。
【００１８】
閾値は、電解液の注入開始時の気体の圧力に基づいて設定されていてもよい。電解液の注入が完了した場合、チューブ内の電解液の液面に接する気体の圧力は、電解液の注入開始時の気体の圧力に復帰する。したがって、電解液の注入開始時の気体の圧力に基づいて閾値を設定することにより、電解液の注入が完了したタイミングをより正確に把握できる。
【００１９】
圧力計は、チューブに接続される配管に取り付けられていてもよい。これにより、気体の圧力の計測を簡便に実施できる。
【００２０】
本開示の一側面に係る電解液注入装置は、複数のバイポーラ電極が積層された電極積層体を有する電解液注入装置であって、チューブに接続されたノズルを有し、電極積層体において隣り合うバイポーラ電極間に形成された複数の内部空間のそれぞれに電解液を注入する注入部を備え、注入部は、チューブ内の電解液の液面に接する気体の流量を計測する流量計と、電解液の注入開始後に気体の流れが停止した場合に、内部空間への電解液の注入が完了したと判断する判断部と、を備える。
【００２１】
この電解液注入装置では、内部空間への電解液の注入の際、チューブ内の電解液の液面に接する気体の流量を流量計によって計測する。電解液の注入中は、電解液の流れによってチューブ内の電解液の液面に接する気体に流れが生じる。一方、電解液の注入が完了すると、電解液の流れが停止し、チューブ内の電解液の液面に接する気体の流れも停止する。したがって、気体の流量が停止したことを流量計で計測することで、電解液の注入が完了したタイミングを正確に把握できる。
【００２２】
注入部は、チューブ内を加圧する加圧ポンプを更に備えていてもよい。この場合、電解液の注入時間を短縮することが可能となる。また、注入中の電解液の流れが速まるため、電解液の注入中と完了時との間でチューブ内の電解液の液面に接する気体の流量差を高めることができる。したがって、電解液の注入が完了したタイミングをより正確に把握できる。
【００２３】
流量計は、チューブ又はチューブに接続される配管に取り付けられていてもよい。これにより、気体の流量の計測を簡便に実施できる。
【発明の効果】
【００２４】
本開示によれば、電解液の注入が完了したタイミングを正確に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る蓄電モジュールを備えて構成される蓄電装置を示す概略断面図である。
【図２】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】蓄電モジュールの全体形状を示す斜視図である。
【図４】封止体に設けられた注入口の構成を示す概略図である。
【図５】蓄電モジュールの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図６】電解液注入装置の構成の一例を示す概略断面図である。
【図７】制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】注入工程の一例を示すフローチャートである。
【図９】電解液注入装置の構成の別例を示す概略断面図である。
【図１０】注入工程の別例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る蓄電モジュールの製造方法及び電解液注入装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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矩形の金属板である。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。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、負極終端電極１８と、正極終端電極１９とを含む。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
封止体１２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１２は、電極板１５の縁部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。封止体１２は、側面１１ａにおいて縁部１５ｃを保持している。封止体１２は、電極板１５の縁部１５ｃに結合された複数の第１封止部２１と、側面１１ａに沿って第１封止部２１を外側から包囲し、第１封止部２１のそれぞれに結合された第２封止部２２とを有している。第１封止部２１及び第２封止部２２は、例えば、耐アルカリ性を有する絶縁性の樹脂である。第１封止部２１及び第２封止部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。
【００４０】
第１封止部２１は、電極板１５の一方面１５ａにおいて縁部１５ｃの全周にわたって連続的に設けられ、積層方向Ｄから見て矩形枠状をなしている。本実施形態では、バイポーラ電極１４の電極板１５のみならず、負極終端電極１８の電極板１５及び正極終端電極１９の電極板１５に対しても第１封止部２１が設けられている。負極終端電極１８では、電極板１５の一方面１５ａの縁部１５ｃに第１封止部２１が設けられ、正極終端電極１９では、電極板１５の一方面１５ａ及び他方面１５ｂの双方の縁部１５ｃに第１封止部２１が設けられている。
【００４１】
第１封止部２１は、例えば超音波又は熱によって電極板１５の一方面１５ａに溶着され、気密に接合されている。第１封止部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。第１封止部２１の内側は、積層方向Ｄに互いに隣り合う電極板１５の縁部１５ｃ同士の間に位置している。第１封止部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、第２封止部２２に埋設されている。積層方向Ｄに沿って互いに隣り合う第１封止部２１同士は、互いに離間していてもよく、接していてもよい。また、第１封止部２１の外縁部分同士は、例えば熱板溶着などによって互いに結合していてもよい。
【００４２】
電極板１５と第１封止部２１とが重なる領域は、電極板１５と第１封止部２１との結合領域Ｋとなっている。結合領域Ｋにおいて、電極板１５の表面は、粗面化されている。粗面化された領域は、結合領域Ｋのみでもよいが、本実施形態では電極板１５の面全体が粗面化されている。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し得る。複数の突起が形成されることにより、電極板１５と第１封止部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み、アンカー効果が発揮される。これにより、電極板１５と第１封止部２１との間の結合強度を向上させることができる。粗面化の際に形成される突起は、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。
【００４３】
第２封止部２２は、電極積層体１１及び第１封止部２１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。第２封止部２２は、例えば樹脂の射出成型によって形成され、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。第２封止部２２は、積層方向Ｄを軸方向として延在する矩形の枠状を呈している。第２封止部２２は、例えば射出成型時の熱によって第１封止部２１の外表面に溶着されている。
【００４４】
第１封止部２１及び第２封止部２２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。より具体的には、第２封止部２２は、第１封止部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、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。
【００４５】
図３に示すように、蓄電モジュール４の封止体１２は、積層方向Ｄに沿って延在する側面１２ａを有している。側面１２ａには、内部空間Ｖに電解液を注入するための注入口５０が設けられている。注入口５０は、電解液の注入後には、シール材などによって封止される。注入口５０の位置は、側面１２ａの中央であってもよく、中央からずれた位置であってもよい。
【００４６】
図４に示すように、注入口５０は、第１封止部２１に設けられた第１開口５０ａと、第２封止部２２に設けられた第２開口５０ｂとによって構成されている。第１開口５０ａは、内部空間Ｖ（図２参照）のそれぞれに連通するように第１封止部２１に複数設けられている。第２開口５０ｂは、複数の第１開口５０ａと連通するように第２封止部２２に単一に設けられている。本実施形態では、第１開口５０ａの形状は、円形であり、第２開口５０ｂの形状は、矩形となっている。
【００４７】
続いて、上述した蓄電モジュール４の製造方法について説明する。
【００４８】
図５は、蓄電モジュールの製造工程の一例を示すフローチャートである。同図に示すように、蓄電モジュール４の製造工程は、積層工程（ステップＳ０１）と、封止体形成工程（ステップＳ０２）と、注入工程（ステップＳ０３）と、組立工程（ステップＳ０４）とを備えて構成されている。
【００４９】
積層工程では、セパレータ１３を介してバイポーラ電極１４を積層し、積層体を得る。また、バイポーラ電極１４の積層体の積層端に負極終端電極１８及び正極終端電極１９を更に積層することにより、電極積層体１１を得る。積層にあたり、バイポーラ電極１４、負極終端電極１８、及び正極終端電極１９のそれぞれの電極板１５の縁部１５ｃには、矩形枠状の第１封止部２１を溶着等によって結合しておくことが好適である。
【００５０】
封止体形成工程では、例えば射出成型により電極積層体１１に対して第２封止部２２を形成し、封止体１２を形成する。具体的には、積層工程で得られた電極積層体１１を金型内に設置し、流動性を有する第２封止部２２の樹脂材料を金型内に流し込むことによって、電極積層体１１の側面に第２封止部２２を形成する。第２封止部２２によって電極積層体１１の第１封止部２１同士を結合し、封止体１２を得る。
【００５１】
注入工程では、電極積層体１１の内部空間Ｖのそれぞれに電解液の注入を行う。ここでは、後述する注入装置６１Ａを用い、封止体１２の側面１２ａに設けられた注入口５０を介して内部空間Ｖへの電解液の注入を実施する。電解液の注入後、注入口５０をシール材などによって封止し、蓄電モジュール４を得る。シール材に代えて、注入口５０に圧力調整弁などを設けるようにしてもよい。
【００５２】
組立工程では、まず、導電板５を介して複数の蓄電モジュール４を積層する。このとき、積層方向の一方側に配置する導電板５には正極端子６を予め接続し、他方側に配置する導電板５には負極端子７を予め接続しておくことが好適である。次に、電気絶縁性を有するフィルムＦを介して蓄電モジュール４の積層方向の両端に一対のエンドプレート８，８を配置する。そして、エンドプレート８の挿通孔８ａに締結ボルト９を挿通させると共に、エンドプレート８から突出した締結ボルト９の先端にナット１０を螺号する。これにより、複数の蓄電モジュール４をユニット化し、蓄電装置１を得る。
【００５３】
続いて、上述した注入工程について更に詳細に説明する。
【００５４】
図６は、注入工程で用いる電解液注入装置（以下、簡略的に「注入装置」と称す）の構成の一例を示す概略断面図である。図６の例では、注入装置６１Ａは、ベース部６２と、複数の注入部Ｉとを備え、電極積層体１１の複数の内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入をオンラインで実施する装置として構成されている。
【００５５】
図６では、一点鎖線Ｌよりも上側が注入装置６１Ａ側の構成となっており、注入装置６１Ａに対して電極積層体１１がライン方向（図６の左右方向）に順次移送されるようになっている。移送される電極積層体１１は、例えば金属製の治具Ｊによって保持されている。治具Ｊは、封止体１２の側面１２ａに設けられた注入口５０が注入装置６１Ａ側を向くように電極積層体１１を積層方向に挟んで保持する。なお、図６では、内部空間Ｖを見やすくするため、内部空間Ｖを仕切る構成として電極板１５のみを簡略的に示している。
【００５６】
ベース部６２は、例えば金属によって板状に形成されている。ベース部６２の一面側には、例えばアルカリ耐性を有するゴムによって生成されたパッキン６５が設けられている。ベース部６２及びパッキン６５には、チューブ６４からの電解液Ｅを注入口５０に注入させるためのノズル６６が各内部空間Ｖの位置に対応して設けられている。
【００５７】
注入部Ｉは、上記ノズル６６と、シリンジ６３と、チューブ６４と、減圧ポンプ６８と、加圧ポンプ６９と、圧力計７１とを含んで構成されている。シリンジ６３及びチューブ６４は、ノズル６６に接続され、ノズル６６に向けて電解液Ｅの供給を行う部分である。ここでは、電極積層体１１における内部空間Ｖの数（セル数）が２４であり、ベース部６２に設けられたノズル６６の数、シリンジ６３及びチューブ６４の数も２４となっている。チューブ６４は、例えば可撓性を有する樹脂材料によって一定の長さで形成されている。チューブ６４は、内部空間Ｖに注入される電解液Ｅの注入量以上の容積を有していてもよい。また、チューブ６４は、内部を流れる電解液Ｅが外部から視認可能となるように透明性を有していてもよい。
【００５８】
減圧ポンプ６８は、内部空間Ｖ及びチューブ６４内の気体（ここでは空気）を排出する機構であり、配管７０を介してシリンジ６３及びチューブ６４に対してそれぞれ接続されている。減圧ポンプ６８は、後述する制御装置８１からの制御に基づき、電解液Ｅの注入開始に先立って内部空間Ｖ及びチューブ６４からの気体の排出を行う。また、加圧ポンプ６９は、チューブ６４内の圧力を高める機構であり、配管７０を介してシリンジ６３及びチューブ６４に対してそれぞれ接続されている。加圧ポンプ６９は、後述する制御装置８１からの制御に基づき、電解液Ｅの注入を開始した後に、チューブ６４内を加圧する。
【００５９】
圧力計７１は、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の圧力を計測する装置である。圧力計７１は、配管７０において、加圧ポンプ６９及び減圧ポンプ６８とシリンジ６３との間の経路上に取り付けられている。圧力計７１は、注入工程においてチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の圧力を計測し、計測結果を示す信号を制御装置８１に出力する。
【００６０】
制御装置８１は、注入装置６１Ａにおける各部を制御する装置である。制御装置８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random AccessMemory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えて構成されている。制御装置８１では、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のハードウェアと、プログラム等のソフトウェアとが協働することによって、注入装置６１Ａにおける各種制御を実行する。
【００６１】
制御装置８１は、図７に示すように、機能的な構成要素として、判断部８２を備えている。判断部８２は、圧力計７１から出力される信号を受け取り、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の圧力の計測結果に基づいて、内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入が完了したか否かを判断する。具体的には、判断部８２は、電解液Ｅの注入開始後に気体の圧力が増加して閾値に到達した場合に、内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入が完了したと判断する。判断に用いられる閾値は、電解液Ｅの注入開始時の気体の圧力に基づいて設定される。閾値は、加圧ポンプ６９による加圧を行わない場合には大気圧であり、加圧ポンプ６９による加圧を行う場合には、加圧ポンプ６９による加圧力に基づいて、例えば大気圧から０．５ＭＰａまでの範囲で設定される。
【００６２】
電解液Ｅの注入中は、チューブ６４から内部空間Ｖに向かって電解液Ｅの流れが生じるため、この電解液Ｅの流れによってチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体にも流れが生じる。したがって、電解液Ｅの注入中の気体の圧力は、電解液Ｅの注入開始時に比べて減少する。一方、電解液Ｅの注入が完了すると、電解液Ｅの流れが停止し、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流れも停止する。このため、電解液Ｅの注入が完了した場合、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の圧力は、電解液Ｅの注入中に比べて増加し、閾値に到達することとなる。
【００６３】
図８は、注入工程の一例を示すフローチャートである。注入工程では、内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入を開始する前に、減圧ポンプ６８により内部空間Ｖのそれぞれから気体を排出して減圧を行い、内部空間Ｖを真空状態とする。その後、電解液Ｅをチューブ６４及びノズル６６を介して内部空間Ｖに注入する。注入工程では、全ての内部空間Ｖに対して電解液Ｅの注入を同時に実施する。
【００６４】
図８に示すように、注入工程では、まず、電極積層体１１への電解液の注入を開始する（ステップＳ１１）。電解液Ｅの注入の開始の際には、加圧ポンプ６９により、チューブ６４内の加圧を実施する（ステップＳ１２：加圧工程）。これにより、内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入速度が速められる。
【００６５】
次に、各チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の圧力を各圧力計７１によってそれぞれ計測し（ステップＳ１３：計測工程）、当該気体の圧力が閾値に到達したか否かを判断する（ステップＳ１４：判断工程）。ステップＳ１４において気体の圧力が到達していないと判断された場合、電解液Ｅの注入と圧力の計測とを継続する。一方、ステップＳ１４において気体の圧力が閾値を超えたと判断された場合、内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入が完了したと判断する（ステップＳ１５：判断工程）。その後、全ての内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入が完了したか否かを判断する（ステップＳ１６）。全ての内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入が完了していない場合、ステップＳ１３〜ステップＳ１５までの処理を繰り返し実行する。全ての内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入が完了した場合、注入工程を完了する。
【００６６】
以上説明したように、この蓄電モジュールの製造方法では、内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入の際、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の圧力を圧力計７１によって計測する。電解液Ｅの注入中は、電解液Ｅの流れによってチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体に流れが生じる。一方、電解液Ｅの注入が完了すると、電解液Ｅの流れが停止し、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流れも停止する。このため、電解液Ｅの注入が完了した場合、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の圧力は、電解液Ｅの注入中に比べて増加し、閾値に到達することとなる。したがって、気体の圧力の増加を圧力計７１で計測することで、電解液Ｅの注入が完了したタイミングを正確に把握できる。
【００６７】
この蓄電モジュールの製造方法は、本実施形態のように、注入装置６１Ａの注入部Ｉをチューブ６４を用いて構成する場合には特に有用である。例えば液面センサなどでチューブ６４内の電解液Ｅの残量検出を行うような手法では、チューブ６４の劣化に伴ってチューブ６４に曇りなどが生じ、液面センサでの液面Ｅａの検出精度が低下することが考えられる。また、ノズル６６内に残存する電解液Ｅを液面センサで検出することは困難である。これに対し、本実施形態のように圧力計７１を用いてチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流れを計測する場合には、チューブ６４の劣化の問題も回避でき、また、電解液Ｅの注入が完了したと判断した際にノズル６６内に電解液Ｅが残存してしまうこともない。
【００６８】
本実施形態では、注入工程がチューブ６４内を加圧する加圧工程を更に備えている。これにより、電解液Ｅの注入時間を短縮することが可能となる。また、注入中の電解液Ｅの流れが速まるため、電解液Ｅの注入中と完了時との間でチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の圧力差を高めることができる。したがって、電解液Ｅの注入が完了したタイミングをより正確に把握できる。
【００６９】
本実施形態では、閾値が電解液Ｅの注入開始時の気体の圧力に基づいて設定されている。電解液Ｅの注入が完了した場合、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の圧力は、電解液Ｅの注入開始時の気体の圧力に復帰する。したがって、電解液Ｅの注入開始時の気体の圧力に基づいて閾値を設定することにより、電解液Ｅの注入が完了したタイミングをより正確に把握できる。
【００７０】
本実施形態では、圧力計７１がチューブ６４に接続される配管７０に取り付けられている。これにより、気体の圧力の計測を簡便に実施できる。なお、圧力計７１の取付位置に特に制限はないが、電解液Ｅの液面Ｅａにより近い位置で計測を行う観点からは、配管７０においてシリンジ６３寄りの位置に取り付けられていることが好ましい。
【００７１】
本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、圧力計７１を用いてチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の圧力を計測しているが、図９に示す注入装置６１Ｂのように、圧力計７１に代えて流量計７２を用いてもよい。電解液Ｅの注入中は、電解液Ｅの流れによってチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体に流れが生じる。一方、電解液Ｅの注入が完了すると、電解液Ｅの流れが停止し、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流れも停止する。したがって、注入装置６１Ｂでは、判断部８２（図７参照）は、流量計７２での気体の流量の計測結果に基づき、電解液Ｅの注入開始後にチューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流れが停止した場合に、内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入が完了したと判断する。
【００７２】
図１０は、この場合の注入工程を示すフローチャートである。この場合の注入工程では、まず、電極積層体１１への電解液の注入を開始する（ステップＳ２１）。電解液Ｅの注入の開始の際には、加圧ポンプ６９により、チューブ６４内の加圧を実施する（ステップＳ２２：加圧工程）。これにより、内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入速度が速められる。
【００７３】
次に、各チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流量を各流量計７２によってそれぞれ計測し（ステップＳ２３：計測工程）、当該気体の流れが停止したか否かを判断する（ステップＳ２４：判断工程）。ステップＳ１４において気体の流れが停止していないと判断された場合、電解液Ｅの注入と流量の計測とを継続する。一方、ステップＳ２４において気体の流れが停止したと判断された場合、内部空間Ｖへの電解液Ｅの注入が完了したと判断する（ステップＳ２５：判断工程）。その後、全ての内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入が完了したか否かを判断する（ステップＳ２６）。全ての内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入が完了していない場合、ステップＳ２３〜ステップＳ２５までの処理を繰り返し実行する。全ての内部空間Ｖに対する電解液Ｅの注入が完了した場合、注入工程を完了する。
【００７４】
このような手法においても、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流量が停止したことを流量計７２で計測することで、上記実施形態と同様に、電解液Ｅの注入が完了したタイミングを正確に把握できる。なお、流量計７２は、配管７０ではなく、チューブ６４に取り付けられていてもよい。この場合であっても、チューブ６４内の電解液Ｅの液面Ｅａに接する気体の流量の計測を簡便に実施できる。
【符号の説明】
【００７５】
４…蓄電モジュール、１１…電極積層体、１４…バイポーラ電極、６１Ａ，６１Ｂ…注入装置、６４…チューブ、６６…ノズル、６９…加圧ポンプ、７０…配管、７１…圧力計、７２…流量計、８２…判断部、Ｅ…電解液、Ｅａ…液面、Ｉ…注入部、Ｖ…内部空間。
【図１】
2020053161.tif 000003
【図２】
2020053161.tif 000004
【図３】
2020053161.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020053161.tif 000009
【図８】
2020053161.tif 000010
【図９】
2020053161.tif 000011
【図１０】
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