(57)【要約】【課題】集電板の変形を抑制可能な蓄電装置の製造方法を提供する。【解決手段】蓄電装置１の製造方法は、第１面２４ａ及び第１面２４ａの反対側の第２面２４ｂを含む負極側終端電極２１Ｂを有する複数の蓄電セル３を備える蓄電装置１の製造方法であって、負極側終端電極２１Ｂのための帯状の母材（第１母材６１及び第２母材６２Ｂ）を用意する第１工程と、母材から複数の負極側終端電極２１Ｂを構成する第２工程と、負極側終端電極２１Ｂ、正極集電板１１、及び負極集電板１２を積層して、正極集電板１１又は負極集電板１２を介在させて互いに積層された蓄電セル３を構成する第３工程と、を備え、第１工程においては、母材が第１面２４ａを外側にして巻き取られており、第３工程においては、積層方向に沿って負極集電板１２を挟んで隣り合う二つの負極側終端電極２１Ｂの第１面２４ａ同士が積層方向に対向するように、複数の負極側終端電極２１Ｂを積層する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面及び前記第１面の反対側の第２面を含む電極を有する複数の蓄電セルと、前記蓄電セルのそれぞれに設けられる集電板と、を備える蓄電装置の製造方法であって、
前記第１面及び前記第２面を含み、前記電極のための帯状の母材を用意する第１工程と、
前記母材から複数の前記電極を構成する第２工程と、
複数の前記電極及び複数の前記集電板を積層して、前記集電板を介在させて第１方向に沿って互いに積層された複数の前記蓄電セルを構成する第３工程と、を備え、
前記第１工程においては、前記母材が前記第１面を外側にして巻き取られており、
前記第３工程においては、前記第１方向に沿って前記集電板を挟んで隣り合う二つの前記電極の前記第１面同士又は前記第２面同士が前記第１方向に対向するように、複数の前記電極及び複数の前記集電板を積層する、
蓄電装置の製造方法。
【請求項２】
前記電極は、前記第１面及び前記第２面を含む電極板と、前記電極板に設けられた電極層と、を有し、
前記母材は、前記第１面及び前記第２面を含み、前記電極板のための第１母材と、前記第１母材に設けられ、前記電極層のための層状部材と、を含む第２母材を含み、
前記第１工程は、前記第１面を外側にして巻き取られた状態の前記第１母材を用意する工程と、巻き出した状態の前記第１母材に前記層状部材を設けて、前記第２母材を構成する工程と、前記第１面を外側にして前記第２母材を巻き取る工程と、を含み、
前記第２工程においては、巻き出した状態の前記第２母材を切断することによって、複数の前記電極を構成する、
請求項１に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項３】
前記第３工程においては、前記第１方向に沿って隣り合う二つの前記集電板に挟まれた複数の前記電極のそれぞれが、前記二つの集電板のうちの一方に前記第１面を向けて配置されるように、複数の前記電極及び複数の前記集電板を積層する、
請求項１又は２に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項４】
前記第３工程においては、前記第１方向に沿って前記集電板を挟んで隣り合う二つの前記電極の前記第１面同士が前記第１方向に対向するように、複数の前記電極及び複数の前記集電板を積層する、
請求項１又は２に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項５】
前記蓄電セルは、固体又はゲル状の電解質を含む、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置の一種として、全固体電池を用いた蓄電装置がある。例えば特許文献１に記載の全固体電池は、リチウム電池の単位セルと、単位セルと交互に積層される内部電極層とを含むバイポーラ型の積層電池（セルスタック）を複数有して構成されている。複数の積層電池は、正極集電箔および負極集電箔を介して積み重ねられて互いに並列接続されると共に、モールド樹脂によって封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１６１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、複数の正極集電箔が一括して正極端子に接合されており、複数の負極集電箔が一括して負極端子に接合されている。そして、正極集電箔と正極端子との接合、及び、負極集電箔と負極端子との接合は、超音波溶接又はスポット溶接等によって行われている。そのため、複数の正極集電箔のそれぞれが正極端子に対して適切に位置合わせされると共に、複数の負極集電箔のそれぞれが負極端子に対して適切に位置合わせされていることが求められる。
【０００５】
ところで、上記のような蓄電装置において、正極集電箔及び負極集電箔といった集電板は、両側から積層電池に挟まれている。そのため、例えば積層電池から不均衡な力が作用する等、両側の積層電池の影響により変形する場合がある。そのような場合、集電板と正極端子又は負極端子とが接合に適した位置関係を確保できなくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は、集電板の変形を抑制可能な蓄電装置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】
【０００７】
本発明に係る蓄電装置の製造方法は、第１面及び第１面の反対側の第２面を含む電極を有する複数の蓄電セルと、蓄電セルのそれぞれに設けられる集電板と、を備える蓄電装置の製造方法であって、第１面及び第２面を含み、電極のための帯状の母材を用意する第１工程と、母材から複数の電極を構成する第２工程と、複数の電極及び複数の集電板を積層して、集電板を介在させて第１方向に沿って互いに積層された複数の蓄電セルを構成する第３工程と、を備え、第１工程においては、母材が第１面を外側にして巻き取られており、第３工程においては、第１方向に沿って集電板を挟んで隣り合う二つの電極の第１面同士又は第２面同士が第１方向に対向するように、複数の電極及び複数の集電板を積層する。
【０００８】
この蓄電装置の製造方法においては、まず、第１工程において電極のための母材を用意し、次に、第２工程において当該母材から複数の電極を構成する。第１工程においては、母材が第１面側を外側にして巻き取られている。このように巻き取られた母材には、第１面側に膨らむように湾曲した巻き癖が形成される。そのため、この母材から構成される電極にこの巻き癖が残存し、第２工程においては、第１面側に膨らむように湾曲した複数の電極が構成される。ここで、この製造方法は、第３工程において、集電板を挟んで隣り合う二つの電極の第１面同士（すなわち、膨らんだ側の面同士）又は第２面同士（すなわち、凹んだ側の面同士）が対向するように、複数の電極及び複数の集電板を積層する。したがって、集電板は、互いに逆向きに湾曲した二つの電極に両側から同様に押圧された状態で積層される。これにより、二つの電極から集電板に作用する力が互いに打ち消し合うので、集電板の変形を抑制することができる。
【０００９】
本発明に係る蓄電装置の製造方法において、電極は、第１面及び第２面を含む電極板と、電極板に設けられた電極層と、を有し、母材は、第１面及び第２面を含み、電極板のための第１母材と、第１母材に設けられ、電極層のための層状部材と、を含む第２母材を含み、第１工程は、第１面を外側にして巻き取られた状態の第１母材を用意する工程と、巻き出した状態の第１母材に層状部材を設けて、第２母材を構成する工程と、第１面を外側にして第２母材を巻き取る工程と、を含み、第２工程においては、巻き出した状態の第２母材を切断することによって、複数の電極を構成してもよい。この場合、第１工程において、巻き取られた状態の第１母材を用意し、巻き出したこの第１母材に層状部材を設けて構成した第２母材を更に巻き取るので、第２母材を巻き取らずに次の工程に搬送する場合と比較して、搬送の簡易化及び設備の省スペース化を図ることができる。
【００１０】
一方で、この場合には、用意した第１母材が巻き取られた状態であることに加えて、第１母材と同様に第１面を外側にして巻き取られた第２母材を切断して複数の電極を構成する。このため、比較的大きな巻き癖が電極に残存しやすくなる。よって、上記のように、第３工程において、集電板を挟んで隣り合う二つの電極の第１面同士又は第２面同士が対向するようにすることがより効果的である。
【００１１】
本発明に係る蓄電装置の製造方法において、第３工程においては、第１方向に沿って隣り合う二つの集電板に挟まれた複数の電極のそれぞれが、二つの集電板のうちの一方に第１面を向けて配置されるように、複数の電極及び複数の集電板を積層してもよい。この場合、第３工程において、互いに隣り合う二つの集電板の間には、互いに同じ向きに湾曲した複数の電極を、姿勢を変更させずに連続して積層できるので、積層作業の作業性が向上する。
【００１２】
本発明に係る蓄電装置の製造方法において、第３工程においては、第１方向に沿って集電板を挟んで隣り合う二つの電極の第１面同士が第１方向に対向するように、複数の電極及び複数の集電板を積層してもよい。この場合、集電板を挟んで隣り合う二つの電極のそれぞれは、集電板に向かって膨らむように湾曲した状態で積層される。これにより、積層された複数の電極及び複数の集電板に対し、例えば、積層方向（第１方向）に押圧力を付与する等の簡易な作業を行うだけで、電極と集電板とを十分に接触させることが可能となる。したがって、電極及び集電板の電気的な接続を安定させることができる。
【００１３】
本発明に係る蓄電装置の製造方法において、蓄電セルは、固体又はゲル状の電解質を含んでいてもよい。この場合、液状の電解質を用いる場合と比較して、電極の硬度を高くすることがある。したがって、電極に残存した巻き癖の影響が顕著となる。よって、上記のように、第３工程において、集電板を挟んで隣り合う二つの電極の第１面同士又は第２面同士が対向するようにすることがより効果的である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、集電板の変形を抑制可能な蓄電装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、蓄電装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図４は、蓄電セルの外部構成の一例を示す斜視図である。
【図５】図５は、蓄電セルの内部構成の一例を示す断面図である。
【図６】図６は、図１に示される蓄電装置の製造方法の第１工程を示す側面図である。
【図７】図７は、図６に示される第２母材の一部を拡大して示す側面図である。
【図８】図８は、図１に示される蓄電装置の製造方法の第２工程を示す側面図である。
【図９】図９は、図１に示される蓄電装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図１０】図１０は、変形例に係る蓄電装置の製造方法における第１工程を示す側面図である。
【図１１】図１１は、変形例に係る蓄電装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図１２】図１２は、変形例に係る蓄電装置の製造方法における第１工程及び第２工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して一実施形態について説明する。なお、図面の説明においては、同一の要素同士、或いは、相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、以下の図面には、Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸により規定される直交座標系Ｓを示す場合がある。
【００１７】
図１は、蓄電装置の一実施形態を示す概略斜視図である。また、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図１〜３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装置である。蓄電装置１は、図１にされるように、セルスタック２を備えている。セルスタック２は、複数のバイポーラ電極２１（図５参照）を含む蓄電セル３を積層することによって構成されている。
【００１８】
セルスタック２は、互いに積層された複数の蓄電セル３の集合体である。蓄電セル３の積層方向は、ここではＸ方向である。本実施形態では、セルスタック２は、例えば１００体程度の蓄電セル３を含んでいる。セルスタック２の幅方向（ここではＹ方向）のサイズは、セルスタック２の長さ方向（ここではＸ方向）のサイズに比べて小さくなっている。セルスタック２には、正極バスバー４及び負極バスバー５と、一対のエンドプレート６と、一対の絶縁緩衝部材７と、カバー部材８と、が設けられている。
【００１９】
正極バスバー４及び負極バスバー５は、例えば矩形の板状に形成され、蓄電セル３の積層方向に一定の幅をもって延在している。正極バスバー４及び負極バスバー５の材料は、例えば、銅、アルミニウム、チタン、又は、ニッケル等の金属である。正極バスバー４及び負極バスバー５の材料は、例えば、ステンレス鋼板（ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等）又は、前述の金属の合金等であってもよい。正極バスバー４は、セルスタック２の頂面において幅方向の一方側に配置されている。一例として、正極バスバー４には、各蓄電セル３の正極端子（正極タブ１１ａ）の全てが一括して接続されている（図２参照）。また、負極バスバー５は、セルスタック２の頂面において正極バスバー４とは一定の間隔をもって幅方向の他方側に配置されている。一例として、負極バスバー５には、各蓄電セル３の負極端子（負極タブ１２ａ）の全てが一括して接続されている（図３参照）。
【００２０】
エンドプレート６は、蓄電セル３の積層方向への位置ずれを規制する部材である。エンドプレート６は、例えば金属又は合金によってＬ字板状に形成されている。エンドプレート６は、セルスタック２の積層方向の一端及び他端にそれぞれ配置されている。積層方向の一端側のエンドプレート６と、積層方向の他端側のエンドプレート６とは、ボルト及びナットなどの締結部材を用いて互いに連結されていてもよい。この場合、締結部材の締め付け力により、エンドプレート６を介して蓄電セル３の積層方向に沿った拘束荷重がセルスタック２に付加される。
【００２１】
絶縁緩衝部材７は、蓄電セル３の膨張を吸収する機能を有する絶縁部材である。絶縁緩衝部材７は、例えば積層方向から見て蓄電セル３と同程度の面積の直方体形状をなしている。絶縁緩衝部材７は、セルスタック２の積層方向の一端及び他端において、セルスタック２とエンドプレート６との間にそれぞれ配置されている。絶縁緩衝部材７の材料としては、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）、ナイロン６６（ＰＡ６６）等が挙げられる。
【００２２】
カバー部材８は、蓄電セル３の高さ方向（ここではＺ方向）への位置ずれを規制する部材である。カバー部材８は、例えば金属又は合金によって形成されている。カバー部材８は、セルスタック２の頂面において、正極バスバー４及び負極バスバー５とは離間した状態で、正極バスバー４と負極バスバー５との間に配置されている。カバー部材８の本体部８ａは、蓄電セル３の積層方向に延在している。本体部８ａの長手方向の両端部には、爪部８ｂがそれぞれ設けられている。爪部８ｂは、締結部材Ｅを介してエンドプレート６の外側面に固定されている。これにより、カバー部材８がセルスタック２に対して係止されている。
【００２３】
引き続いて、蓄電セル３について具体的に説明する。図４は、蓄電セルの外部構成の一例を示す斜視図である。図５は、蓄電セルの内部構成の一例を示す断面図である。図２〜５に示されるように、蓄電セル３は、第１方向に沿って積層された複数の電極（一例として後述するバイポーラ電極２１）を有している。第１方向は、ここではＸ方向である。したがって、本実施形態においては、第１方向と、セルスタック２における蓄電セル３の積層方向とが互いに一致しているため、以下では、第１方向を「積層方向」と称する場合がある。
【００２４】
蓄電セル３は、扁平な略直方体形状をなす単電池である。蓄電セル３では、積層方向に沿う辺が最も短く、幅方向（ここではＹ方向）に沿う辺が最も長くなっている。蓄電セル３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などの二次電池であってもよく、電気二重層キャパシタであってもよい。また、蓄電セル３は、全固体電池であってもよい。本実施形態では、蓄電セル３がバイポーラ型のリチウムイオン二次電池である場合を例示する。
【００２５】
蓄電セル３には、正極集電板１１及び負極集電板１２と、保持部材１３とが設けられている。正極集電板１１及び負極集電板１２は、蓄電セル３における積層方向に交差する表面と略同形状の長方形状をなす金属板である。正極集電板１１及び負極集電板１２は、蓄電セル３を積層方向に挟むように配置されている。正極集電板１１における高さ方向（ここでは、Ｚ方向）の端面には、蓄電セル３の正極端子となる正極タブ１１ａが設けられている。正極タブ１１ａは、蓄電セル３の幅方向の一方側において高さ方向に突出し、正極タブ１１ａの先端側には、蓄電セル３の頂面を超えた位置で蓄電セル３の外方に屈曲する屈曲部分が設けられている。セルスタック２では、正極タブ１１ａの屈曲部分の向きが積層方向の一方側を向いて揃うように蓄電セル３が積層され、各屈曲部分に対して正極バスバー４が溶接等によって結合されている（図２参照）。
【００２６】
また、負極集電板１２における高さ方向の端面には、蓄電セル３の負極端子となる負極タブ１２ａが設けられている。負極タブ１２ａは、蓄電セル３の幅方向の他方側において高さ方向に突出し、負極タブ１２ａの先端側には、蓄電セル３の頂面を超えた位置で蓄電セル３の外方に屈曲する屈曲部分が設けられている。負極タブ１２ａにおける屈曲部分の屈曲方向は、正極タブ１１ａにおける屈曲部の屈曲方向と反対向きとなっている。セルスタック２では、負極タブ１２ａの屈曲部分の向きが積層方向の他方側を向いて揃うように蓄電セル３が積層され、各屈曲部分に対して負極バスバー５が溶接等によって結合されている（図３参照）。
【００２７】
本実施形態では、正極タブ１１ａのＹ方向の幅は、正極集電板１１のＹ方向の幅の半分よりも小さくなっており、負極タブ１２ａのＹ方向の幅は、負極集電板１２のＹ方向の幅の半分よりも小さくなっている。また、蓄電セル３の積層方向から見て、正極タブ１１ａと負極タブ１２ａとが幅方向に離間した状態となっている。このような構成により、上述のように正極バスバー４及び負極バスバー５をいずれもセルスタック２の頂面に配置することが可能となる。
【００２８】
保持部材１３は、蓄電セル３を保持する部材である。保持部材１３は、例えば絶縁性及び耐熱性を有する樹脂によって形成され、蓄電セル３の幅方向の両側面、頂面、底面を囲む矩形枠形状をなしている。保持部材１３は、蓄電セル３を構成するバイポーラ電極２１を封止し、例えば異物等の侵入によるバイポーラ電極２１同士の短絡を防止する機能を併せ持つシール部材である。保持部材１３を構成する樹脂としては、例えばポリイミド、ＰＰ、ＰＰＳ、ＰＡ６６等が挙げられる。
【００２９】
蓄電セル３は、複数のバイポーラ電極２１と、複数のセパレータ２２とによって構成された電極積層体２３を備えている。電極積層体２３では、バイポーラ電極２１とセパレータ２２とが積層方向に沿って交互に配置されている。すなわち、電極積層体２３は、積層方向に沿って互いに隣り合うバイポーラ電極２１の間に介在された複数のセパレータ２２を含む。バイポーラ電極２１は、電極板２４と、正極層（電極層）２５と、負極層（電極層）２６と、を有している。
【００３０】
電極板２４は、略矩形状をなすシート状の導電部材である。電極板２４は、例えば金属箔又は合金箔である。金属箔としては、例えば銅箔、アルミニウム箔、チタン箔、もしくはニッケル箔が挙げられる。電極板２４が金属箔である場合、機械的強度を確保する観点からアルミニウム箔を用いることが好適である。合金箔としては、例えばステンレス鋼箔（ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等）、もしくは上記金属の合金箔が挙げられる。電極板２４が合金箔である場合、若しくは電極板２４がアルミニウム箔以外の金属箔である場合、電極板２４の表面にアルミニウムが被覆されていてもよい。
【００３１】
正極層２５は、正極活物質と電解質とを含む層状部材（活物質を含む電極層）であり、電極板２４の第１面２４ａに略矩形状に形成されている。正極活物質は、例えば複合酸化物、金属リチウム、及び硫黄等である。複合酸化物の組成には、例えばマンガン、チタン、ニッケル、コバルト、及びアルミニウムの少なくとも１つと、リチウムとが含まれる。電解質は、例えば固体電解質、固体高分子電解質、若しくはゲル状電解質である。すなわち、電解質は、固体又はゲル状である。固体電解質は、ジルコニア、もしくはβアルミナを含む。固体高分子電解質は、例えばポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）等のアルキレンオキシド系高分子化合物、若しくはこれらの共重合体を含む。
【００３２】
正極層２５が固体高分子電解質を含む場合、正極層２５は、例えばイオン伝導性を高めるための支持塩、電子伝導性を高めるための導電助剤、粘度調整溶媒、重合開始剤の少なくともいずれかを含む。支持塩は、アルキレンオキシド系高分子化合物に容易に溶解可能な観点から、例えばリチウム塩である。リチウム塩は、例えばＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、若しくはこれらの混合物である。導電助剤は、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等である。粘度調整溶媒は、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等である。重合開始剤は、例えばアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）等である。ゲル状電解質は、流動性を完全にもしくはほぼ完全に示さない電解質である。例えば２０℃におけるゲル状電解質の粘度は、０．１Ｐａ・Ｓ以上である。
【００３３】
負極層２６は、負極活物質と電解質とを含む層状部材（活物質を含む電極層）であり、電極板２４の第１面２４ａの反対側の第２面２４ｂに略矩形状に形成されている。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、リチウムと合金化可能な元素若しくはその化合物、ホウ素添加炭素などである。リチウムと合金化可能な元素の例としては、シリコン（ケイ素）及びスズが挙げられる。負極層２６の電解質としては、例えば正極層２５に含まれる電解質と同様のものが用いられる。なお、電極板２４の第１面２４ａ及び第２面２４ｂは、積層方向に交差（直交）する面である。
【００３４】
セパレータ２２は、隣り合うバイポーラ電極２１同士を隔てる層状部材であり、略矩形状をなしている。セパレータ２２は、正極層２５及び負極層２６に含まれる電解質によって構成されている。セパレータ２２が固体電解質によって構成される場合、セパレータ２２は、略矩形の板状（シート状）をなしていてもよい。
【００３５】
電極積層体２３の積層方向の両端には、電極板２４がそれぞれ設けられている。電極積層体２３の一端（図５の紙面右側）に位置する電極板２４には、正極層２５のみが設けられており、当該電極板２４の第２面２４ｂが正極集電板１１に当接するようになっている。また、電極積層体２３の他端（図５の紙面左側）に位置する電極板２４には、負極層２６のみが設けられており、当該電極板２４の第１面２４ａが負極集電板１２に当接するようになっている。以下、電極積層体２３の積層方向の一端に設けられた電極板２４と、当該電極板２４に設けられた正極層２５と、を含む電極を正極側終端電極２１Ａと称し、電極積層体２３の積層方向の他端に設けられた電極板２４と、当該電極板２４に設けられた負極層２６と、を含む電極を負極側終端電極２１Ｂと称して説明する場合がある。
【００３６】
続いて、蓄電装置１の製造方法について説明する。蓄電装置１の製造方法は、電極のための母材を用意する工程（第１工程）と、母材から複数の電極を構成する工程（第２工程）と、複数の電極を積層する工程（第３工程）と、を備える。
【００３７】
第１工程においては、電極として、バイポーラ電極２１、正極側終端電極２１Ａ、及び、負極側終端電極２１Ｂのための帯状の母材を用意する。上述したように、バイポーラ電極２１は、電極板２４、正極層２５、及び負極層２６を含み、正極側終端電極２１Ａは、電極板２４及び正極層２５を含み、負極側終端電極２１Ｂは、電極板２４及び負極層２６を含む。
【００３８】
図６は、図１に示される蓄電装置の製造方法の第１工程を示す側面図である。図６に示されるように、まず、電極板２４のための第１母材（母材）６１を用意する。第１母材６１は、上述した電極板２４が略矩形状をなす前の帯状部材であり、第１面２４ａ及び第２面２４ｂを含む。図６に示されるように、ここでは、第１面２４ａを外側にしてロールＲ１に巻き取られた状態の第１母材６１を用意する。次に、ガイドロールＲ２によりガイドしてロールＲ１から第１母材６１を巻き出す。そして、第１母材６１から第２母材（母材）６２，６２Ａ，６２Ｂをそれぞれ構成する。
【００３９】
図７は、図６に示される第２母材の一部（図６において一点鎖線で囲まれた部分）を拡大して示す側面図である。図６及び図７に示されるように、ここでは、巻き出した状態の第１母材６１に層状部材６３，６４を設けて第２母材６２，６２Ａ，６２Ｂをそれぞれ構成する。一例として、巻き出された第１母材６１は、第１面２４ａを上方に向けると共に、第２面２４ｂを下方に向けて、第１面２４ａ及び第２面２４ｂが略平坦となった状態である。
【００４０】
層状部材６３は、上述した正極層２５が略矩形状をなす前の帯状の部材であり、上述した正極活物質と電解質とを含む。層状部材６４は、上述した負極層２６が略矩形状をなす前の帯状の部材であり、上述した負極活物質と電解質とを含む。ここでは、塗工機Ｍ１により上方から第１母材６１の第１面２４ａに層状部材６３を塗工し、塗工機Ｍ２により下方から第１母材６１の第２面２４ｂに層状部材６４を塗工する。塗工機Ｍ１，Ｍ２としては、例えば、ダイコーター、グラビアコーター、リバースロールコーター、スクイズロールコーター、カーテンコーター、ブレードコーター、又はナイフコーター等の公知の塗工機を用いてよい。
【００４１】
図７（ａ）は、バイポーラ電極２１のための第２母材６２を示す。第２母材６２は、第１母材６１と正極層２５のための層状部材６３と負極層２６のための層状部材６４とを含む。層状部材６３は、第１母材６１の第１面２４ａに設けられている。層状部材６４は、第１母材６１の第２面２４ｂに設けられている。すなわち、第２母材６２を構成する際には、第１工程において、塗工機Ｍ１により第１母材６１の第１面２４ａに層状部材６３を塗工すると共に、塗工機Ｍ２により第１母材６１の第２面２４ｂに層状部材６４を塗工する。
【００４２】
図７（ｂ）は、正極側終端電極２１Ａのための第２母材６２Ａを示す。第２母材６２Ａは、第１母材６１と層状部材６３とを含む。層状部材６３は、第１母材６１の第１面２４ａに設けられている。また、第１母材６１の第２面２４ｂには層状部材６４が設けられていない。すなわち、第２母材６２Ａを構成する際には、第１工程において、塗工機Ｍ１により第１母材６１の第１面２４ａのみに層状部材６３を塗工する。
【００４３】
図７（ｃ）は、負極側終端電極２１Ｂのための第２母材６２Ｂを示す。第２母材６２Ｂは、第１母材６１と層状部材６４とを含む。層状部材６４は、第１母材６１の第２面２４ｂに設けられている。また、第１母材６１の第１面２４ａには層状部材６３が設けられていない。すなわち、第２母材６２Ｂを構成する際には、第１工程において、塗工機Ｍ２により第１母材６１の第２面２４ｂのみに層状部材６４を塗工する。
【００４４】
次に、ガイドロールＲ３によりガイドして第１面２４ａを外側にして第２母材６２，６２Ａ，６２ＢをそれぞれロールＲ４に巻き取る。これにより、それぞれ巻き取られた状態の第２母材６２，６２Ａ，６２Ｂが用意される。なお、第２母材６２，６２Ａ，６２Ｂを用意する順序は限定されず、第２母材６２，６２Ａ，６２Ｂをそれぞれ用意するための第１工程を並行して行ってもよい。
【００４５】
第１工程の後、第２工程においては、複数の電極として、複数のバイポーラ電極２１、複数の正極側終端電極２１Ａ、及び、複数の負極側終端電極２１Ｂを構成する。図８は、図１に示される蓄電装置の製造方法の第２工程を示す側面図である。第２工程において複数のバイポーラ電極２１を構成する際には、まず、ガイドロールＲ５によりガイドしてロールＲ４から第２母材６２を巻き出す。そして、巻き出した状態の第２母材６２から複数のバイポーラ電極２１を構成する。具体的には、切断機Ｍ３により第２母材６２を切断することによって複数のバイポーラ電極２１を構成する。切断機Ｍ３としては、レーザ光、電子ビーム又は収束イオンビーム等の高エネルギービームを用いて第２母材６２を切断する切断機を用いてもよいし、例えば、シャー刃、ロータリーダイカッター等の第２母材６２を機械的に切断する切断機を用いてもよい。これにより、第１面２４ａ側に膨らむように湾曲した複数のバイポーラ電極２１が構成される（図９参照）。
【００４６】
第２工程においては、バイポーラ電極２１と同様に複数の正極側終端電極２１Ａ、及び、複数の負極側終端電極２１Ｂを構成してよい。これにより、それぞれの第１面２４ａ側に膨らむように湾曲した複数の正極側終端電極２１Ａ、及び、複数の負極側終端電極２１Ｂが構成される（図９参照）。なお、バイポーラ電極２１、正極側終端電極２１Ａ、及び、負極側終端電極２１Ｂを構成する順序は限定されず、バイポーラ電極２１、正極側終端電極２１Ａ、及び、負極側終端電極２１Ｂをそれぞれ構成するための第２工程を並行して行ってもよい。
【００４７】
第２工程の後、第３工程においては、複数のバイポーラ電極２１、複数の正極側終端電極２１Ａ、複数の負極側終端電極２１Ｂ、複数の正極集電板１１、複数の負極集電板１２、及び、セパレータ２２を積層して、正極集電板１１及び負極集電板１２を交互に介在させて互いに積層された複数の蓄電セル３を構成する。図９は、図１に示される蓄電装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。図９においては、正極集電板１１及び負極集電板１２を交互に介在させて互いに積層された複数の蓄電セル３のうち、図２の一点鎖線で囲まれた部分を構成する様子を示している。なお、図９においてはセパレータ２２の図示を省略し、以下の説明においてもセパレータ２２についての説明を省略する。
【００４８】
図９に示されるように、第３工程においては、積層方向に沿って正極集電板１１又は負極集電板１２を挟んで隣り合う二つの電極板２４の第１面２４ａ同士又は第２面２４ｂ同士が積層方向に対向するように、複数のバイポーラ電極２１、複数の正極側終端電極２１Ａ、複数の負極側終端電極２１Ｂ、複数の正極集電板１１、及び、複数の負極集電板１２を積層する。また、第３工程においては、積層方向に沿って隣り合う正極集電板１１及び負極集電板１２に挟まれた複数の電極板２４のそれぞれが、正極集電板１１又は負極集電板１２に第１面２４ａを向けて配置されるように、複数のバイポーラ電極２１、複数の正極側終端電極２１Ａ、複数の負極側終端電極２１Ｂ、複数の正極集電板１１、及び、複数の負極集電板１２を積層する。つまり、１つの蓄電セル３における全ての電極板２４の第１面２４ａが一方向に臨むように、複数のバイポーラ電極２１、正極側終端電極２１Ａ、及び、負極側終端電極２１Ｂを積層する。本実施形態においては、積層方向に沿って隣り合う正極集電板１１及び負極集電板１２に挟まれた複数の電極板２４のそれぞれは、負極集電板１２に第１面２４ａを向けて配置される。
【００４９】
具体的には、まず、正極集電板１１を配置し、正極集電板１１と反対側に向けて湾曲した姿勢の正極側終端電極２１Ａ、及び複数のバイポーラ電極２１、及び、負極側終端電極２１Ｂを、姿勢を変更させずにこの順で連続して積層する。これにより、正極集電板１１が設けられた蓄電セル３が構成される。続けて、当該蓄電セル３の負極側終端電極２１Ｂ（電極板２４）の第１面２４ａ側に負極集電板１２を積層し、負極集電板１２に向けて湾曲した姿勢の負極側終端電極２１Ｂ、複数のバイポーラ電極２１、及び、正極側終端電極２１Ａを、姿勢を変更させずにこの順で連続して積層する。これにより、負極集電板１２が設けられた蓄電セル３が構成されると共に、正極集電板１１及び負極集電板１２を交互に介在させて互いに積層された複数の蓄電セル３が構成される。以後、同様の作業を繰り返し、保持部材１３（図５参照）を設けることにより、セルスタック２（図１参照）が構成される。
【００５０】
このように構成された蓄電セル３においては、積層方向に沿って正極集電板１１を挟んで隣り合う二つの正極側終端電極２１Ａは、電極板２４の第２面２４ｂ同士を積層方向に対向させて積層されている。また、積層方向に沿って負極集電板１２を挟んで隣り合う二つの負極側終端電極２１Ｂは、電極板２４の第１面２４ａ同士を積層方向に対向させて積層されている。また、積層方向に沿って正極集電板１１を挟んで隣り合う二つのバイポーラ電極２１は、電極板２４の第２面２４ｂ同士を積層方向に対向させて積層されており、積層方向に沿って負極集電板１２を挟んで隣り合う二つのバイポーラ電極２１は、電極板２４の第１面２４ａ同士を積層方向に対向させて積層されている。
【００５１】
第３工程の後、セルスタック２に正極バスバー４及び負極バスバー５と、一対のエンドプレート６と、一対の絶縁緩衝部材７と、カバー部材８と、を設けることにより、蓄電装置１が構成される（図１参照）。本実施形態に係る製造方法によって製造された蓄電装置１において、複数のバイポーラ電極２１、複数の正極側終端電極２１Ａ、及び、複数の負極側終端電極２１Ｂは、第１面２４ａ側に膨らむように湾曲していてもよく、湾曲していなくてもよい。
【００５２】
以上、説明したように、本実施形態に係る蓄電装置１の製造方法においては、まず、第１工程において、バイポーラ電極２１、正極側終端電極２１Ａ、及び負極側終端電極２１Ｂのための母材（第１母材６１及び第２母材６２，６２Ａ，６２Ｂ）を用意し、次に、第２工程において当該母材から複数のバイポーラ電極２１、複数の正極側終端電極２１Ａ、及び、複数の負極側終端電極２１Ｂを構成する。第１工程においては、母材が第１面２４ａ側を外側にして巻き取られている。このように巻き取られた母材には、第１面２４ａ側に膨らむように湾曲した巻き癖が形成される。そのため、この母材から構成されるバイポーラ電極２１、正極側終端電極２１Ａ、及び負極側終端電極２１Ｂにこの巻き癖が残存し、第２工程においては、第１面２４ａ側に膨らむように湾曲した複数のバイポーラ電極２１、複数の正極側終端電極２１Ａ、及び、複数の負極側終端電極２１Ｂが構成される。
【００５３】
ここで、この製造方法は、第３工程において、負極集電板１２を挟んで隣り合う二つの負極側終端電極２１Ｂの第１面２４ａ同士（すなわち、膨らんだ側の面同士及び凹んだ側の面同士のいずれか一方であって、ここでは膨らんだ側の面同士）が対向するように、複数のバイポーラ電極２１、複数の正極側終端電極２１Ａ、複数の負極側終端電極２１Ｂ、正極集電板１１、及び負極集電板１２を積層する。したがって、負極集電板１２は、互いに逆向きに湾曲した二つの負極側終端電極２１Ｂに両側から同様に押圧された状態で積層される。これにより、二つの負極側終端電極２１Ｂから負極集電板１２に作用する力が互いに打ち消し合うので、負極集電板１２の変形を抑制することができる。正極集電板１１についても、同様の構成により変形を抑制することができる。
【００５４】
また、本実施形態に係る蓄電装置１の製造方法において、負極側終端電極２１Ｂは、第１面２４ａ及び第２面２４ｂを含む電極板２４と、電極板２４に設けられた負極層２６と、を有し、母材は、第１面２４ａ及び第２面２４ｂを含み、電極板２４のための第１母材６１と、第１母材６１に設けられ、負極層２６のための層状部材６４と、を含む第２母材６２Ｂを含み、第１工程は、第１面２４ａを外側にして巻き取られた状態の第１母材６１を用意する工程と、巻き出した状態の第１母材６１に層状部材６４を設けて、第２母材６２Ｂを構成する工程と、第１面２４ａを外側にして第２母材６２Ｂを巻き取る工程と、を含み、第２工程においては、巻き出した状態の第２母材６２Ｂを切断することによって、複数の負極側終端電極２１Ｂを構成する。この構成によれば、第１工程において、巻き取られた状態の第１母材６１を用意し、巻き出したこの第１母材６１に層状部材６４を設けて構成した第２母材６２Ｂを巻き取るので、第２母材６２Ｂを巻き取らずに次の工程に搬送する場合と比較して、搬送の簡易化及び設備の省スペース化を図ることができる。
【００５５】
一方で、ここでは、用意した第１母材６１が巻き取られた状態であることに加えて、第１母材６１と同様に第１面２４ａを外側にして巻き取られた第２母材６２Ｂを切断して複数の負極側終端電極２１Ｂを構成する。このため、比較的大きな巻き癖が負極側終端電極２１Ｂに残存しやすくなる。よって、上記のように、第３工程において、二つの負極側終端電極２１Ｂの第１面２４ａ同士が対向するようにすることがより効果的である。正極集電板１１についても同様である。
【００５６】
また、本実施形態に係る蓄電装置１の製造方法において、第３工程においては、積層方向に沿って隣り合う正極集電板１１及び負極集電板１２に挟まれた複数のバイポーラ電極２１、正極側終端電極２１Ａ、及び負極側終端電極２１Ｂのそれぞれが、負極集電板１２に電極板２４の第１面２４ａを向けて配置されるように、複数のバイポーラ電極２１、正極側終端電極２１Ａ、負極側終端電極２１Ｂ、正極集電板１１、及び負極集電板１２を積層する。この構成によれば、第３工程において、互いに隣り合う正極集電板１１及び負極集電板１２の間には、互いに同じ向きに湾曲した複数のバイポーラ電極２１、正極側終端電極２１Ａ、及び負極側終端電極２１Ｂを、姿勢を変更させずに連続して積層できるので、積層作業の作業性が向上する。
【００５７】
また、この場合、第３工程において、二つの負極側終端電極２１Ｂの第１面２４ａ同士が対向するようにしつつ、それぞれ１種類ずつのバイポーラ電極２１、正極側終端電極２１Ａ、及び負極側終端電極２１Ｂを構成するだけで、並列接続の複数の蓄電セル３を構成することができる。したがって、製造設備の複雑化を抑制できる。
【００５８】
また、本実施形態に係る蓄電装置１の製造方法において、蓄電セル３は、固体又はゲル状の電解質を含んでいる。このため、液状の電解質を用いる場合と比較して、負極側終端電極２１Ｂの硬度を高くすることがある。よって、上記のように、第３工程において、二つの負極側終端電極２１Ｂの第１面２４ａ同士が対向するようにすることがより効果的である。正極集電板１１についても同様である。
【００５９】
以上の実施形態は、本発明に係る蓄電装置の製造方法の一実施形態について説明したものである。本発明に係る蓄電装置の製造方法は、上述した方法を任意に変更したものとすることができる。
【００６０】
図１０〜図１２は、変形例に係る蓄電装置の製造方法を示す図である。図１０及び図１１に示される製造方法によって製造される蓄電装置（不図示）は、蓄電セル３が、第１面２４ａに負極層２６が設けられ、第２面２４ｂに正極層２５が設けられたバイポーラ電極２１Ｃを更に含む点、及び、正極側終端電極２１Ａに代えて、第２面２４ｂに正極層２５が設けられた正極側終端電極２１Ｄを含む点で、上述した実施形態における蓄電装置１と相違し、その他の点において蓄電装置１と同様である。
【００６１】
このような蓄電装置を製造する場合、第１工程においては、上述した母材に加えて、電極として、バイポーラ電極２１Ｃ及び正極側終端電極２１Ｄのための帯状の母材を更に用意する。なお、この場合、正極側終端電極２１Ａのための母材を用意しなくてもよい。図１０は、変形例に係る蓄電装置の製造方法における第１工程を示す側面図である。図１０に示されるように、まず、上述した第１工程と同様に、第１母材６１を用意し、ガイドロールＲ２によりガイドしてロールＲ１から第１母材６１を巻き出す。そして、巻き出した状態の第１母材６１に層状部材６３，６４を設けてバイポーラ電極２１Ｃのための第２母材（母材）６２Ｃ、及び正極側終端電極２１Ｄのための第２母材（母材）６２Ｄをそれぞれ構成する。ただし、ここでは、塗工機Ｍ２により上方から第１母材６１の第１面２４ａに層状部材６４を塗工し、塗工機Ｍ１により下方から第１母材６１の第２面２４ｂに層状部材６３を塗工する。すなわち、第１工程においては、上述した実施形態とは逆の面に層状部材６３，６４を設けてもよい。
【００６２】
第２母材６２Ｃにおいて、層状部材６３は、第１母材６１の第２面２４ｂに設けられ、層状部材６４は、第１母材６１の第１面２４ａに設けられている。すなわち、第１工程において、第２母材６２Ｄを構成する際には、塗工機Ｍ２により第１母材６１の第１面２４ａに層状部材６４を塗工し、塗工機Ｍ１により第１母材６１の第２面２４ｂに層状部材６３を塗工する。
【００６３】
また、第２母材６２Ｄにおいて、層状部材６３は、第１母材６１の第２面２４ｂに設けられ、第１母材６１の第１面２４ａには層状部材６４が設けられていない。すなわち、第１工程において、第２母材６２Ｄを構成する際には、塗工機Ｍ１により第１母材６１の第２面２４ｂのみに層状部材６３を塗工する。
【００６４】
次に、ガイドロールＲ３によりガイドして第１面２４ａを外側にして第２母材６２Ｃ，６２ＤをそれぞれロールＲ４に巻き取る。これにより、第１工程においては、それぞれ巻き取られた状態の第２母材６２Ｃ，６２Ｄが用意される。なお、上述した第２母材６２，６２Ｂ、及び、第２母材６２Ｃ，６２Ｄを用意する順序は限定されず、第２母材６２，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄをそれぞれ用意するための第１工程を並行して行ってもよい。第１工程の後、上述した第２工程と同様に、複数のバイポーラ電極２１，２１Ｃ、複数の正極側終端電極２１Ｄ、及び、複数の負極側終端電極２１Ｂをそれぞれ構成する。
【００６５】
第２工程の後、複数のバイポーラ電極２１，２１Ｃ、複数の正極側終端電極２１Ｄ、複数の負極側終端電極２１Ｂ、複数の正極集電板１１、複数の負極集電板１２、及び、セパレータ２２を積層して、正極集電板１１及び負極集電板１２を交互に介在させて互いに積層された複数の蓄電セル３を構成する。図１１は、変形例に係る蓄電装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。なお、図１１においてはセパレータ２２の図示を省略し、以下の説明においてもセパレータ２２についての説明を省略する。
【００６６】
図１１に示されるように、第３工程においては、積層方向に沿って正極集電板１１又は負極集電板１２を挟んで隣り合う二つの電極板２４の第１面２４ａ同士が積層方向に対向するように、複数のバイポーラ電極２１，２１Ｃ、複数の正極側終端電極２１Ｄ、複数の負極側終端電極２１Ｂ、複数の正極集電板１１、及び、複数の負極集電板１２を積層してもよい。換言すると、第３工程においては、積層方向に沿って正極集電板１１又は負極集電板１２を挟んで隣り合う二つの電極板２４の第２面２４ｂ同士が積層方向に対向していなくてもよい。
【００６７】
具体的には、積層方向に沿って隣り合う正極集電板１１及び負極集電板１２の間において、正極集電板１１に対して正極側終端電極２１Ｄ、及び、複数のバイポーラ電極２１Ｃがこの順となるように積層すると共に、負極集電板１２に対して、負極側終端電極２１Ｂ、及び、複数のバイポーラ電極２１がこの順となるように積層する。これにより、積層方向に沿って正極集電板１１を挟んで隣り合う二つの正極側終端電極２１Ｄは、電極板２４の第１面２４ａ同士が積層方向に対向するように積層される。また、積層方向に沿って負極集電板１２を挟んで隣り合う二つの負極側終端電極２１Ｂは、電極板２４の第１面２４ａ同士が積層方向に対向するように積層される。
【００６８】
これにより、正極集電板１１を挟んで隣り合う二つの正極側終端電極２１Ｄのそれぞれが、正極集電板１１に向かって膨らむように湾曲した状態で積層されると共に、負極集電板１２を挟んで隣り合う二つの負極側終端電極２１Ｂのそれぞれが、負極集電板１２に向かって膨らむように湾曲した状態で積層される。そのため、積層された複数のバイポーラ電極２１，２１Ｃ、複数の正極側終端電極２１Ｄ、複数の負極側終端電極２１Ｂ、正極集電板１１、及び負極集電板１２に対し、例えば、積層方向に押圧力を付与する等の簡易な作業を行うだけで、正極側終端電極２１Ｄと正極集電板１１とを十分に接触させることが可能となると共に、負極側終端電極２１Ｂと負極集電板１２とを十分に接触させることが可能となる。したがって、正極側終端電極２１Ｄ及び正極集電板１１、並びに、負極側終端電極２１Ｂと負極集電板１２の電気的な接続を安定させることができる。
【００６９】
なお、第３工程において、積層方向に沿って正極集電板１１又は負極集電板１２を挟んで隣り合う二つの電極板２４の第２面２４ｂ同士（すなわち、凹んだ側の面同士）が積層方向に対向するように、複数のバイポーラ電極２１，２１Ｃ、複数の正極側終端電極２１Ｄ、複数の負極側終端電極２１Ｂ、複数の正極集電板１１、及び、複数の負極集電板１２を積層してもよい。換言すると、第３工程においては、積層方向に沿って正極集電板１１又は負極集電板１２を挟んで隣り合う二つの電極板２４の第１面２４ａ同士が積層方向に対向していなくてもよい。
【００７０】
また、本発明に係る蓄電装置の製造方法は、第１工程において、第２母材６２を巻き取る工程を含まなくてもよい。なお、第２母材６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄについても同様である。図１２は、変形例に係る蓄電装置の製造方法における第１工程及び第２工程を示す図である。図１２に示されるように、第１工程及び第２工程を連続して行ってもよい。これにより、第２工程において構成されるバイポーラ電極２１には、第１母材６１に形成された巻き癖のみが残存する。
【符号の説明】
【００７１】
１…蓄電装置、３…蓄電セル、１１…正極集電板（集電板）、１２…負極集電板（集電板）、２１，２１Ｃ…バイポーラ電極（電極）、２１Ａ，２１Ｄ…正極側終端電極（電極）、２１Ｂ…負極側終端電極（電極）、２４…電極板、２４ａ…第１面、２４ｂ…第２面、２５…正極層（電極層）、２６…負極層（電極層）、６１…第１母材（母材）、６２，６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ…第２母材（母材）、６３，６４…層状部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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