(57)【要約】【課題】枠体にて保持される集電体の一部への負荷の集中による不具合の発生を抑制できる蓄電モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】蓄電モジュールは、積層方向に沿って積層された複数のバイポーラ電極を備える蓄電モジュールであって、複数のバイポーラ電極のそれぞれは、積層方向に交差する交差方向に延在する板形状を呈し、枠体によって覆われ保持される縁部を有する集電体と、縁部よりも内側に位置し、集電体の第１主面上に設けられる正極層と、縁部よりも内側に位置し、第１主面に対して反対側に位置する集電体の第２主面上に設けられる負極層と、縁部に接合されると共に枠体に埋め込まれている多孔体と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層方向に沿って積層された複数のバイポーラ電極を備える蓄電モジュールであって、
前記複数のバイポーラ電極のそれぞれは、
前記積層方向に交差する交差方向に延在する板形状を呈し、枠体によって覆われ保持される縁部を有する集電体と、
前記縁部よりも内側に位置し、前記集電体の第１主面上に設けられる正極層と、
前記縁部よりも内側に位置し、前記第１主面に対して反対側に位置する前記集電体の第２主面上に設けられる負極層と、
前記縁部に接合されると共に前記枠体に埋め込まれている多孔体と、を含む
蓄電モジュール。
【請求項２】
前記多孔体に設けられる複数の孔には樹脂組成物が充填されている、請求項１に記載の蓄電モジュール。
【請求項３】
前記孔に充填される前記樹脂組成物は、前記枠体に含まれる樹脂組成物と異なる、請求項２に記載の蓄電モジュール。
【請求項４】
前記多孔体は、前記積層方向から見て、前記縁部に沿った枠形状を呈する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
【請求項５】
前記多孔体は、前記第１主面上に設けられる第１部分と、前記第２主面上に設けられる第２部分とを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
【請求項６】
前記多孔体は、金属製又は合金製である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電モジュール。
【請求項７】
前記多孔体は、非溶接部と、前記非溶接部に一体化すると共に前記集電体に溶接された溶接部とを有する、請求項６に記載の蓄電モジュール。
【請求項８】
前記非溶接部は、前記交差方向において前記溶接部よりも外側に位置する、請求項７に記載の蓄電モジュール。
【請求項９】
板形状を呈する集電体を準備する工程と、
前記集電体の縁部上に多孔体を載置する工程と、
前記多孔体の一部を前記集電体の前記縁部に溶接する工程と、
前記集電体の縁部及び前記多孔体を枠体に埋め込む工程と、
を備える蓄電モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置として、バイポーラ電極が積層された積層体を有する蓄電モジュールが知られている。下記特許文献１には、集電体と、集電体の一方面上に設けられた正極層と、集電体の他方面上に設けられた負極層とを含むバイポーラ電極が積層された積層体を有する蓄電モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７８１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したようなバイポーラ電極の集電体は、蓄電モジュールの製造時に印加される外力、及び蓄電モジュールの充放電時の内圧変動等に起因して変形してしまうことがある。この集電体の変形を抑制するために、例えば、各バイポーラ電極の集電体の縁部を枠体によって保持することがある。
【０００５】
しかしながら、集電体を枠体によって保持すると、上記外力及び上記内圧変動に起因して、枠体と、当該枠体によって保持される集電体の縁部との境界に負荷（例えば、せん断応力）が集中する傾向にある。この負荷の集中に起因して集電体及び／または枠体の破断等が発生し、電気抵抗の増加、電池内での短絡、電解液の漏洩等の不具合が生じるおそれがある。
【０００６】
本発明の目的は、枠体にて保持される集電体の一部への負荷の集中による不具合の発生を抑制できる蓄電モジュール及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る蓄電モジュールは、積層方向に沿って積層された複数のバイポーラ電極を備える蓄電モジュールであって、複数のバイポーラ電極のそれぞれは、積層方向に交差する交差方向に延在する板形状を呈し、枠体によって覆われ保持される縁部を有する集電体と、縁部よりも内側に位置し、集電体の第１主面上に設けられる正極層と、縁部よりも内側に位置し、第１主面に対して反対側に位置する集電体の第２主面上に設けられる負極層と、縁部に接合されると共に枠体に埋め込まれている多孔体と、を含む。
【０００８】
この蓄電モジュールによれば、集電体の縁部には多孔体が接合されており、当該縁部と多孔体とは枠体に埋め込まれる。このため、枠体は、集電体と多孔体とが互いに一体化した状態を保持している。これにより、集電体の剛性が多孔体によって良好に補強される。加えて、多孔体には、蓄電モジュールの充放電時等に集電体に対して圧力が印加されたとき、集電体に加わる負荷（例えば、せん断応力）が伝達される。ここで、多孔体には多数の孔が設けられているので、多孔体の表面及び内部は複雑な形状を呈している。このため、多孔体に伝達される負荷は、その表面及び内部にて様々な方向に分散しやすくなっている。これにより、枠体と、当該枠体によって保持される集電体の縁部との境界への負荷の集中を抑制できる。したがって、枠体にて保持される集電体の一部への負荷の集中による不具合の発生を抑制できる。
【０００９】
多孔体に設けられる複数の孔には樹脂組成物が充填されてもよい。この場合、多孔体の形状変化が、当該樹脂組成物によって抑制される。
【００１０】
孔に充填される樹脂組成物は、枠体に含まれる樹脂組成物と異なってもよい。この場合、例えば枠体を形成する前に上記孔に樹脂組成物が充填されることによって、枠体の形成時に多孔体の形状変化が発生することを抑制できる。加えて、多孔体に充填された樹脂組成物が枠体に対して接着することによって、バイポーラ電極に対する枠体のシール性を向上できる。
【００１１】
多孔体は、積層方向から見て、縁部に沿った枠形状を呈してもよい。この場合、集電体の全体において、枠体と、当該枠体によって保持される縁部との境界への負荷の集中を抑制できる。
【００１２】
多孔体は、第１主面上に設けられる第１部分と、第２主面上に設けられる第２部分とを有してもよい。この場合、第１主面上と第２主面上との両方において、枠体と、当該枠体によって保持される縁部との境界への負荷の集中を抑制できる。加えて、積層方向において集電体の両側に多孔体が設けられるので、多孔体の形成に伴う集電体の撓みの発生を抑制できる。
【００１３】
多孔体は、金属製又は合金製であってもよい。また、多孔体は、非溶接部と、非溶接部に一体化すると共に集電体に溶接された溶接部とを有してもよい。この場合、多孔体を集電体に対して強固に接合できる。
【００１４】
非溶接部は、交差方向において溶接部よりも外側に位置してもよい。この場合、枠体による縁部及び多孔体の埋め込みを良好に実施できる。
【００１５】
本発明に係る蓄電モジュールの製造方法は、板形状を呈する集電体を準備する工程と、集電体の縁部上に多孔体を載置する工程と、多孔体の一部を集電体の縁部に溶接する工程と、集電体の縁部及び多孔体を枠体に埋め込む工程と、を備える。
【００１６】
この蓄電モジュールの製造方法によれば、多孔体は、集電体の縁部上に溶接された後、当該縁部と共に枠体に埋め込まれている。このため、枠体は、集電体と多孔体とが互いに一体化した状態を保持している。これにより、集電体の剛性が多孔体によって良好に補強される。加えて、多孔体には、蓄電モジュールの充放電時等に集電体に対して圧力が印加されたとき、集電体に加わる負荷（せん断応力）が伝達される。ここで、多孔体には多数の孔が設けられているので、多孔体の表面及び内部は複雑な形状を呈している。このため、多孔体に伝達される負荷は、その表面及び内部にて様々な方向に分散しやすくなっている。これにより、枠体と、当該枠体によって保持される集電体の縁部との境界への負荷の集中を抑制できる。したがって、枠体にて保持される集電体の一部への負荷の集中による不具合の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、枠体にて保持される集電体の一部への負荷の集中による不具合の発生を抑制できる蓄電モジュール及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、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２】図２は、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３】図３（ａ）は、蓄電モジュールの要部拡大断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）にて破線で囲った領域の拡大図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、蓄電モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図５】図５（ａ）は、蓄電モジュールの製造方法を説明するための図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）にて破線で囲った領域の模式斜視図である。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は、蓄電モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図７】図７は、シーム溶接装置の概略図である。
【図８】図８は、シーム溶接を説明するための概略図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は、比較例に係る電池モジュールの要部拡大断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、実施形態の変形例の蓄電モジュールを示す要部拡大断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）にて破線で囲った領域の模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。なお、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２０】
図１を参照しながら、蓄電装置の実施形態について説明する。図１は、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。二次電池は、全固体電池であってもよい。また、蓄電モジュール１２は、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。
【００２１】
複数の蓄電モジュール１２は、例えば金属板等の導電板１４を介して積層される。複数の蓄電モジュール１２の積層方向（Ｚ方向）から見て、蓄電モジュール１２及び導電板１４は、例えば矩形形状を呈する。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、複数の蓄電モジュール１２の積層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、複数の蓄電モジュール１２の積層方向に交差する方向（本実施形態では図１に示す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。以下では、蓄電モジュール同士が積層する方向を単に「積層方向」とする。本実施形態では、「積層方向から見る」は、平面視に相当する。
【００２２】
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（本実施形態では図１に示す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。
【００２３】
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呈する。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が矩形形状を呈している場合、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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は、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に示される蓄電モジュール１２は、積層方向に沿って積層された複数のバイポーラ電極３２を含む積層体３０を備える。積層方向から見て、積層体３０は、例えば矩形形状を呈する。積層方向に沿って隣り合うバイポーラ電極３２同士の間には、セパレータ４０が配置され得る。すなわち、積層体３０は、複数のバイポーラ電極３２と、複数のセパレータ４０とを有する。
【００２６】
蓄電モジュール１２は、積層方向に延在し、積層体３０を収容する筒状の樹脂部５０を備える。樹脂部５０は、積層体３０を取り囲むように構成されている部材である。樹脂部５０は、バイポーラ電極３２の積層方向から見て、例えば矩形の枠形状を呈している。すなわち、樹脂部５０は、例えば角筒形状を呈している。樹脂部５０を構成する樹脂組成物としては、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。樹脂部５０は、例えば射出成形等によって形成される。
【００２７】
樹脂部５０は、積層体３０に接触して保持する複数の第１シール部５２と、積層方向に交差する交差方向（Ｘ方向及びＹ方向、以下では「水平方向」と呼称される）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。すなわち、積層方向から見て、第１シール部５２は積層体３０の周囲に設けられて複数のバイポーラ電極３２を保持しており、筒状の第２シール部５４は第１シール部５２の周囲に設けられている。
【００２８】
樹脂部５０の内壁を構成する第１シール部５２は、対応するバイポーラ電極３２を保持するために設けられており、対応するバイポーラ電極３２（すなわち積層体３０）の各縁を全周にわたって覆う枠体である。第１シール部５２は、水平方向において対応するバイポーラ電極３２の周囲に配置される。積層方向において、第１シール部５２の厚さは、バイポーラ電極３２の厚さと、セパレータ４０の厚さとの合計よりも大きい。第１シール部５２は、例えばバイポーラ電極３２に液密及び気密に溶着されることによって形成される。また、積層方向において隣り合う第１シール部５２同士は、液密及び気密に溶着されている。これにより、積層方向に隣り合うバイポーラ電極３２間には、当該バイポーラ電極３２，３２と第１シール部５２とによって液密及び気密に仕切られた内部空間が形成されている。当該内部空間には、例えば水酸化カリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、もしくはこれらの混合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。
【００２９】
樹脂部５０の外壁を構成する第２シール部５４は、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つの矩形平面を呈する。また、第１シール部５２の内周面５２ｂは、第２シール部５４から露出している。
【００３０】
次に、図２に加えて図３（ａ），（ｂ）を参照しながら、バイポーラ電極３２について詳細に説明する。図３（ａ）は、蓄電モジュールの要部拡大断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）にて破線で囲った領域の拡大図である。図２及び図３に示されるように、複数のバイポーラ電極３２のそれぞれは、集電体３４と、正極層３６と、負極層３８と、多孔体６０とを備える。集電体３４は、積層方向に交差する一対の板面を有している。集電体３４において、一方の板面である第１主面３４ａ上には正極層３６及び多孔体６０の第１部分６１が設けられ、第１主面３４ａに対して反対側に位置する第２主面３４ｂ上には負極層３８及び多孔体６０の第２部分６２が設けられている。このため、集電体３４は、積層方向に沿って正極層３６と負極層３８とによって挟持されている。
【００３１】
集電体３４は、水平方向に延在する板形状を呈する可撓性の導電体である。集電体３４は、例えばニッケル箔、メッキ処理が施された鋼板、またはメッキ処理が施されたステンレス鋼板である。鋼板としては、例えばＪＩＳ  Ｇ  ３１４１：２００５にて規定される冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ等）が挙げられる。ステンレス鋼板としては、例えばＪＩＳ  Ｇ  ４３０５：２０１５にて規定されるＳＵＳ３０４等が挙げられる。集電体３４の厚さは、例えば０．１μｍ以上１０００μｍ以下である。正極層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。負極層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。バイポーラ電極３２の製造直後において、集電体３４の第１主面３４ａにおける正極層３６の領域は、集電体３４の第２主面３４ｂにおける負極層３８の領域に対して一回り小さくてもよい。
【００３２】
図３（ａ）に示されるように、集電体３４の縁部３４ｃは、正極層３６及び負極層３８が設けられない未塗工領域となっている。換言すると、正極層３６及び負極層３８のそれぞれは、水平方向において集電体３４の縁部３４ｃよりも内側に位置している。縁部３４ｃと、縁部３４ｃに設けられる多孔体６０とは、第１シール部５２によって埋め込まれている。このため、集電体３４の縁部３４ｃは、第１シール部５２によって覆われ保持されている。加えて、集電体３４には、水平方向にて、正極層３６及び負極層３８が設けられる領域（塗工領域）と、縁部３４ｃとの間に位置する露出部３４ｄが設けられる。
【００３３】
縁部３４ｃには、集電体３４に接合される多孔体６０が設けられている。多孔体６０は、複数の孔が設けられる導電性の三次元体であり、積層方向から見て縁部３４ｃに沿った枠形状を呈している。多孔体６０内の孔同士は、例えば互いにつながっている。本実施形態では、三次元体は、金属製又は合金製の三次元発泡金属体である。三次元発泡金属体は、例えば溶融した金属又は合金に対して、ガスを吹き込む方法、中空のバルーンを混入する方法、もしくは発泡剤を混入して発泡させる方法等によって形成される多孔質体である。
【００３４】
上述したように、多孔体６０は、第１主面３４ａ上に設けられる第１部分６１と、第２主面３４ｂ上に設けられる第２部分６２とを有する。第１部分６１及び第２部分６２は、互いに離間しており、それぞれ積層方向から見て枠形状を呈している。第１部分６１及び第２部分６２のそれぞれは、積層方向において互いに重なっており、水平方向において第１シール部５２の内周面５２ｂよりも外側であって、集電体３４の端３４ｅよりも内側に位置している。第１部分６１は、非溶接部６３と、非溶接部６３に一体化すると共に集電体３４に溶接される溶接部６４とを有する。
【００３５】
非溶接部６３は、第１部分６１において集電体３４に載置されている部分である。非溶接部６３は、水平方向において溶接部６４よりも外側であって、集電体３４の端３４ｅよりも内側に位置する。積層方向に沿った非溶接部６３の長さ（高さ）は、例えば、積層方向に沿った正極層３６の厚さ以下である。この場合、非溶接部６３が第１シール部５２から露出しにくい。図３（ｂ）に示されるように、非溶接部６３は、導電性を示す本体部６３ａと、複数の孔６３ｂとを有する。本体部６３ａは、三次元において不規則に広がる網状体である。このため、本体部６３ａの表面及び内部は、複雑な形状を呈している。複数の孔６３ｂの形状は、本体部６３ａの形状に依拠しており、互いに異なっている。複数の孔６３ｂには、樹脂組成物が充填されている。本実施形態では、当該樹脂組成物は、第１シール部５２を構成する樹脂組成物と同一である。非溶接部６３の空孔率は、例えば９０％以上９７％以下である。非溶接部６３の空孔率が９０％より低い場合、樹脂組成物を複数の孔６３ｂに充填する流れの抵抗が大きくなり、非溶接部６３において樹脂組成物が充填されない空隙部分が形成される傾向にある。このため、シール性が低下し電解液の漏洩が発生する可能性がある。非溶接部６３の空孔率が９７％より大きい場合、三次元網状体の強度が低くなり、樹脂組成物を複数の孔６３ｂに充填する流れの力によって非溶接部６３が破断する傾向にある。このため、非溶接部６３の三次元網目形状が維持されなくなり、多孔体６０に伝達される負荷が分散されずに集中してしまうことがある。加えて、シール性が低下し電解液の漏洩が発生する可能性がある。
【００３６】
溶接部６４は、第１部分６１において集電体３４に接合している部分である。溶接部６４は、水平方向において非溶接部６３よりも内側であって、第１シール部５２の内周面５２ｂよりも外側に位置する。溶接部６４は、非溶接部６３と同様に、導電体を示す三次元網状体であり、樹脂組成物が充填された複数の孔を有する。溶接部６４は、例えば抵抗溶接にて集電体３４に溶接される。この際、溶接部６４が加圧されて圧縮されるので、積層方向に沿った溶接部６４の長さ（高さ）は、非溶接部６３の高さよりも低くなっている。溶接部６４の高さは、例えば非溶接部６３の高さの３％以上４０％以下である。溶接部６４の空孔率は、非溶接部６３の空孔率以下であり、例えば１％以上３２％以下である。
【００３７】
水平方向において、溶接部６４の幅Ｗ２は、非溶接部６３の幅Ｗ１以下であり、第１部分６１の幅（Ｗ１＋Ｗ２）の１／３以上半分以下である。これにより、第１部分６１が集電体３４から剥離しにくくなると共に、第１部分６１におけるアンカー効果（詳細は後述）を良好に発揮できる。
【００３８】
第２部分６２は、第１部分６１と略同一形状を呈しており、非溶接部６５と、非溶接部６５に一体化すると共に集電体３４に溶接される溶接部６６とを有する。このため、非溶接部６５と溶接部６６とのそれぞれは、導電体を示す網状体であり、樹脂組成物が充填された複数の孔を有する。また、非溶接部６５は積層方向において非溶接部６３と重なっており、溶接部６６は積層方向において溶接部６４と重なっている。非溶接部６５の空孔率は非溶接部６３の空孔率と同様であり、溶接部６６の空孔率は溶接部６４の空孔率と同様である。加えて、非溶接部６５の幅と溶接部６６の幅との比率は、非溶接部６３の幅Ｗ１と溶接部６４の幅Ｗ２との比率に相当する。
【００３９】
セパレータ４０は、例えば矩形形状を呈するシート状の絶縁部材である。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。
【００４０】
積層方向において、積層体３０の一端（図示上側）には、内側面（図示下側の面）に正極層３６が配置された集電体３４が配置される。この集電体３４は、正極側の終端電極に相当する。積層方向において、積層体３０の他端（図示下側）には、内側面（図示上側の面）に負極層３８が配置された集電体３４が配置される。この集電体３４は負極側の終端電極に相当する。これら終端電極の集電体３４は、それぞれ隣り合う導電板１４（図１参照）に接続される。本実施形態に係る積層体３０は、積層された複数のバイポーラ電極３２と、積層方向における各終端電極とにより構成されている。積層体３０の両端に配置された各終端電極の集電体３４の縁部にも、第１部分６１及び第２部分６２を有する多孔体６０が設けられている。加えて、当該縁部と多孔体６０とは、第１シール部５２に埋没されている。
【００４１】
次に、図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ），（ｂ）、及び図６（ａ），（ｂ）を参照しながら本実施形態の蓄電モジュール１２の製造方法の一例を説明する。図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）、及び図６（ａ），（ｂ）のそれぞれは、蓄電モジュール１２の製造方法を説明するための図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）にて破線で囲った領域の模式斜視図である。
【００４２】
まず、図４（ａ）に示されるように、板形状を呈する集電体３４を準備する（第１工程）。
【００４３】
次に、図４（ｂ）に示されるように、集電体３４の縁部３４ｃ上に、多孔体６０を載置する（第２工程）。第２工程では、多孔体６０の第１部分６１を集電体３４の第１主面３４ａ上に設けると共に、多孔体６０の第２部分６２を集電体３４の第２主面３４ｂ上に設ける。本実施形態では、第１部分６１及び第２部分６２のそれぞれは、予め形成された三次元発泡金属体である。
【００４４】
次に、図４（ｃ）に示されるように、多孔体６０の一部を集電体３４の縁部３４ｃに溶接する（第３工程）。第３工程では、多孔体６０の第１部分６１の一部と、第２部分６２との一部とを、集電体３４の縁部３４ｃに対して同時に抵抗溶接する。これにより、第１部分６１に非溶接部６３及び溶接部６４を形成すると共に、第２部分６２に非溶接部６５及び溶接部６６を形成する。
【００４５】
本実施形態では、抵抗溶接の一種であるシーム溶接装置を用いたシーム溶接が実施されており、上記第２工程及び上記第３工程は、実質的に同時に実施される。以下にて、図７及び図８を参照しながらシーム溶接装置、及びシーム溶接装置を用いたシーム溶接の詳細について説明する。図７は、シーム溶接装置の概略図であり、図８は、シーム溶接を説明するための概略図である。
【００４６】
まず、シーム溶接装置の要部について説明する。図７に示されるように、シーム溶接装置８０は、電力供給部８１と、電力供給部８１に電気的に接続される導電性の回転軸８２，８３と、回転軸８２に回転自在に取り付けられる第１ローラ電極８４と、回転軸８３に回転自在に取り付けられる第２ローラ電極８５とを備える。電力供給部８１は、回転軸８２を介して第１ローラ電極８４に電力を供給すると共に、回転軸８３を介して第２ローラ電極８５に電力を供給する。回転軸８２，８３の各回転軸は、互いに平行になっており、Ｘ方向に沿って延在している。また、回転軸８２，８３は、上下左右に移動可能である。第１ローラ電極８４及び第２ローラ電極８５は、導電性材料から形成されている。Ｚ方向において、第１ローラ電極８４の外周面８４ａと、第２ローラ電極８５の外周面８５ａとは、間隔Ｓを空けて離間している。第１ローラ電極８４及び第２ローラ電極８５のそれぞれにおける左右の円周端には、面取りがなされている。本実施形態では、第１ローラ電極８４及び第２ローラ電極８５のそれぞれにおける各円周端にはＲ面取りがなされているが、Ｃ面取りがなされてもよい。
【００４７】
続いて、シーム溶接装置８０を用いたシーム溶接の具体例について説明する。図８に示されるように、集電体３４及び多孔体６０を第１ローラ電極８４と第２ローラ電極８５とによって挟む。第１ローラ電極８４と第２ローラ電極８５との間隔Ｓ内に、第１ローラ電極８４と第２ローラ電極８５とを配置する。続いて、第１ローラ電極８４と第２ローラ電極８５とをＺ方向において近接させる。これにより、多孔体６０の第１部分６１と第２部分６２とが、第１ローラ電極８４と第２ローラ電極８５とにそれぞれ接触される。さらに第１ローラ電極８４と第２ローラ電極８５とをＺ方向において近接させ、多孔体６０を加圧する。このため、多孔体６０において、第１ローラ電極８４及び第２ローラ電極８５に接触する部分が圧縮される。そして、集電体３４及び多孔体６０を介して、第１ローラ電極８４と第２ローラ電極８５とを通電させる。このようにシーム溶接では、第１ローラ電極８４及び第２ローラ電極８５によって、多孔体６０を加圧しながら抵抗溶接する。抵抗溶接中、回転軸８２，８３を例えばＹ方向に沿って移動させ、第１ローラ電極８４と第２ローラ電極８５とを転動させる。これにより、集電体３４と多孔体６０とを連続的に溶接し、溶接部６４，６６を同時に形成する。本実施形態では、集電体３４と、多孔体６０の第１部分６１及び第２部分６２とが、集電体３４の縁部３４ｃに沿って全周にわたって溶接される。このようなシーム溶接を実施することによって、集電体３４に多孔体６０を効率的に溶接できる。
【００４８】
次に、図５（ａ），（ｂ）に戻って、集電体３４の縁部３４ｃに多孔体６０を形成した後、第１主面３４ａ上に正極層３６を形成する（第４工程）。第４工程では、例えば、第１主面３４ａ上に正極活物質を塗布することによって正極層３６が形成される。次に、図６（ａ）に示されるように、第２主面３４ｂ上に負極層３８を形成する（第５工程）。第５工程では、例えば、第２主面３４ｂ上に負極活物質を塗布することによって負極層３８が形成される。第５工程後、バイポーラ電極３２が形成される。
【００４９】
次に、図６（ｂ）に示されるように、集電体３４の縁部３４ｃと多孔体６０とを、第１シール部５２に埋め込む（第６工程）。第６工程では、例えば、まず、縁部３４ｃの全体に対して樹脂組成物を射出成形する。このとき、多孔体６０に設けられた複数の孔（孔６３ｂ等）に当該樹脂組成物を含浸させる。そして、樹脂組成物を冷却等によって硬化することによって、上記孔に樹脂組成物を充填させつつ、集電体３４の縁部３４ｃと多孔体６０とを埋め込む第１シール部５２を形成する。
【００５０】
次に、複数のバイポーラ電極３２を積層する（第７工程）。第７工程では、積層方向において隣り合うバイポーラ電極３２同士の間にセパレータ４０を挟みながら、複数のバイポーラ電極３２を積層する。第７工程では、接触する第１シール部５２同士を溶着してもよい。続いて、第１シール部５２の外周面５２ａを覆う第２シール部５４を形成する（第８工程）。第８工程では、例えば外周面５２ａの全体に対して樹脂組成物を射出成形した後、当該樹脂組成物を冷却等によって硬化することで第２シール部５４を形成する。なお、第８工程の終了後、隣り合うバイポーラ電極３２と、第１シール部５２とによる内部空間内には、電解液が収容される。以上の工程を経て、蓄電モジュール１２が製造される。
【００５１】
以下では、本実施形態に係る電池モジュールの作用効果について、図９（ａ），（ｂ）に示される比較例を参照しながら説明する。図９（ａ），（ｂ）は、比較例に係る電池モジュールの要部拡大断面図である。図９（ａ）は、負極層３８が膨張する前の状態を示しており、図９（ｂ）は、負極層３８が膨張した後の状態を示している。図９（ａ），（ｂ）に示されるように、比較例におけるバイポーラ電極１３２の縁部１３４ｃには、本実施形態に係る多孔体６０が設けられていない。
【００５２】
上述したように、バイポーラ電極１３２が繰り返し充放電することによって、図９（ｂ）に示されるように負極層３８が膨張する傾向にある。例えば、蓄電モジュールが多数の充放電反応を実施した後、負極活物質（例えば、水素吸蔵合金）の体積の膨張率は、正極活物質（例えば、水酸化ニッケル）の体積の膨張率よりも数倍になることがある。負極層３８の膨張は、例えば、蓄電装置の充電時に水素吸蔵合金が水素を吸蔵すること、及び、充放電反応の繰り返しに伴って水素吸蔵合金が微粉化することによって発生する。水素吸蔵合金の微粉化は、水素吸蔵合金が水素の吸蔵放出を繰り返す時、水素の動きに起因した応力が、水素吸蔵合金の粒子の内部に繰り返し付加される。これにより、粒子内部の結晶粒界や結晶亜粒界に転位が蓄積されて空孔が発生及び成長し、合金内に亀裂が進展することによって発生する。
【００５３】
上述した負極層３８の膨張等が発生した場合、バイポーラ電極１３２における集電体１３４の縁部１３４ｃが第１シール部５２によって拘束されているので、集電体１３４は、負極層３８の膨張に応じて伸長することが妨げられている。このため、負極層３８の膨張に起因して発生するせん断応力が、集電体１３４に印加される。このせん断応力は、バイポーラ電極１３２の構成上、第１シール部５２と縁部１３４ｃとの境界Ｂに集中する傾向にある。このようなせん断応力の集中は、第１シール部５２によって集電体１３４が拘束されているため、発生しやすくなっている。したがって比較例に係るバイポーラ電極１３２では、境界Ｂにおける集電体１３４の破断、及び／または樹脂部５０（特に、第１シール部５２）の亀裂もしくは破断が発生しやすくなる。このような破断等が発生してしまうと、バイポーラ電極１３２の電気抵抗の増加だけではなく、蓄電モジュール１２内での短絡、電解液の漏洩等の不具合が生じるおそれがある。
【００５４】
これに対して本実施形態に係る製造方法によって製造された蓄電モジュール１２によれば、集電体３４の縁部３４ｃには多孔体６０が接合されており、縁部３４ｃと多孔体６０とは第１シール部５２に埋め込まれる。このため、第１シール部５２は、集電体３４と多孔体６０とが互いに一体化した状態を保持している。これにより、集電体３４の剛性が多孔体６０によって良好に補強される。加えて、多孔体６０には、蓄電モジュール１２の充放電時等に集電体３４に対して圧力が印加されたとき、集電体３４に加わる負荷（例えば、せん断応力）が伝達される。ここで、多孔体６０には多数の孔（例えば、孔６３ｂ）が設けられているので、多孔体６０の表面及び内部は複雑な形状を呈している。このため、多孔体６０に伝達される負荷は、その表面及び内部にて様々な方向に分散しやすくなっている。これにより、縁部３４ｃと第１シール部５２との境界への負荷の集中を抑制できる。したがって、第１シール部５２にて保持される集電体３４の一部への負荷の集中による不具合の発生を抑制できる。
【００５５】
また、集電体３４の剛性が多孔体６０によって補強されることによって、バイポーラ電極３２を形成するにあたって、集電体３４に撓み等が発生しにくくなる。このため、集電体３４の取り扱いが容易になり、不良品も発生しにくくなる。これにより、バイポーラ電極３２の製造時間の短縮化を実現しつつ、バイポーラ電極３２の歩留まり向上が可能になる。
【００５６】
加えて、例えば樹脂部５０を射出成形にて形成するとき、集電体３４には樹脂の射出圧力が印加される。また、樹脂の射出が完了した後、当該樹脂を冷却して成形するときに、樹脂の熱収縮に起因した荷重が縁部３４ｃに印加される。このような圧力及び荷重もまた、多孔体６０によって良好に分散される。上記圧力及び上記荷重は、第１シール部５２及び第２シール部５４のそれぞれの成形時に発生する。
【００５７】
なお、上記比較例では、上述した不具合を抑制すべく、集電体１３４の厚さを大きくし、その破断強度等を高くすることが考えられる。しかしながら、集電体１３４の厚さを大きくすると、同一外形寸法の蓄電モジュールに収容されるバイポーラ電極１３２の数が低減してしまい、蓄電装置の充放電特性のエネルギー量を示す電池容量が低下してしまう。加えて、蓄電装置自体の重量も増加してしまう。このため、蓄電装置を車両に搭載した場合、当該車両の燃費性能が低下してしまう。これに対して本実施形態に係る蓄電モジュール１２によれば、集電体３４に多孔体６０が設けられることによって、集電体３４の厚さを低く抑えることができる。このため、蓄電装置１０の軽量化も実現可能である。
【００５８】
多孔体６０に設けられる複数の孔には樹脂組成物が充填される。このため、多孔体６０の形状変化が、当該樹脂組成物によって抑制される。加えて本実施形態では、上記樹脂組成物は第１シール部５２を形成する樹脂組成物と同一物である。このため、多孔体６０に充填された樹脂組成物がアンカー効果を発揮することによって、バイポーラ電極３２と、第１シール部５２とが強固に接合する。このため、多孔体６０が設けられることによって、バイポーラ電極３２へ対する第１シール部５２のシール性を向上できる。
【００５９】
多孔体６０は、積層方向から見て、縁部３４ｃに沿った枠形状を呈している。このため、集電体３４の全体において、第１シール部５２と縁部３４ｃとの境界への負荷の集中を抑制できる。
【００６０】
多孔体６０は、第１主面３４ａ上に設けられる第１部分６１と、第２主面３４ｂ上に設けられる第２部分６２とを有する。このため、第１主面３４ａ上と第２主面３４ｂ上との両方において、第１シール部５２と縁部３４ｃとの境界への負荷の集中を抑制できる。
【００６１】
多孔体６０は、金属製又は合金製であり、非溶接部６３，６５と、非溶接部６３，６５に一体化すると共に集電体３４に溶接された溶接部６４，６６とを有する。このため、多孔体６０を集電体３４に対して強固に接合できる。ここで、多孔体６０は、上記シーム溶接にて集電体３４の縁部３４ｃに接合されている。これにより、多孔体６０の第１部分６１及び第２部分６２を、同時に縁部３４ｃに接合することができるので、効率的にバイポーラ電極３２を形成できる。加えて、積層方向において集電体３４の両側に第１部分６１又は第２部分６２が設けられるので、多孔体６０の形成に伴う集電体３４の撓みの発生を抑制できる。
【００６２】
非溶接部６３，６５は、交差方向において溶接部６４，６６よりも外側に位置してもよい。この場合、第１シール部５２による縁部３４ｃの被覆を良好に実施できる。
【００６３】
次に、図１０（ａ），（ｂ）を参照しながら、上記実施形態の変形例について説明する。図１０（ａ）は、上記実施形態の変形例の蓄電モジュールを示す要部拡大断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）にて破線で囲った領域の模式斜視図である。
【００６４】
図１０（ａ），（ｂ）に示されるように、変形例の多孔体６０における複数の孔６３ｂには、第１シール部５２を構成する樹脂組成物とは異なる樹脂組成物９１が充填されている。この樹脂組成物９１は、例えば集電体３４の縁部３４ｃに接合される多孔体６０を形成した後であって第１シール部５２を形成する前に、多孔体６０に充填される。樹脂組成物９１は、例えば熱溶着性を示すポリエチレン、ポリプロピレン等である。このような変形例においても、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。加えて、第１シール部５２の形成時に多孔体６０の形状変化が発生することを抑制できる。さらには、多孔体６０に充填された樹脂組成物９１が第１シール部５２に対して接着することによって、バイポーラ電極３２へ対する第１シール部５２のシール性を向上できる。
【００６５】
本発明に係る蓄電モジュール及びその製造方法は、上記実施形態及び上記変形例に限定されず、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態及び上記変形例では、多孔体として三次元発泡金属体が用いられているが、これに限られない。例えば、多孔体は、エキスパンドメタル、三次元織物、三次元フェルト等であってもよい。このような場合であっても、上記実施形態及び上記変形例と同様の作用効果を奏することができる多孔体の形成が可能であり、当該多孔体に樹脂組成物を充填できる。
【００６６】
エキスパンドメタルは、板状部材（金属板若しくは合金板）をエキスパンド加工することによって形成される網状部材である。エキスパンド加工とは、パンチング加工と異なり、板状部材に不連続のスリットを多数設けた後、スリットの長手方向と直交する方向に沿って板状部材を伸長させ、各スリットを広げる加工である。三次元織物は、経糸及び緯糸によって形成された三次元体である。例えば、特開２００２−１１５１５２号公報に記載されるように、レピア織機の緯入れ装置が備えるレピアヘッドを用いて緯糸が経糸に織り込まれることによって、三次元織物が形成される。経糸及び緯糸のそれぞれは、例えば、導電性を有するワイヤー（ニッケルワイヤー、銅ワイヤー等）である。三次元フェルトは、例えば多数の細かい金属繊維又は合金繊維を不織布状に焼結したものである。この場合、多数の繊維が三次元的且つ網状に結合した多孔質体が形成される。
【００６７】
例えば、コスト低減の観点から、多孔体としてエキスパンダメタルが用いられてもよい。この場合、エキスパンダメタルの線膨張係数を低減する観点から、不変鋼板（インバー板）を用いてエキスパンダメタルが形成されてもよい。また、エキスパンド加工にてロールプレスを実施した後、エキスパンダメタルにおける各スリットは、例えば平面視にて六角形状等の多角形状を呈してもよい。この場合、充填された樹脂組成物がアンカー効果を良好に発揮できるので、バイポーラ電極へ対する第１シール部のシール性を向上できる。
【００６８】
上記実施形態及び上記変形例では、多孔体は第１部分及び第２部分を有しているが、これに限られない。多孔体は、第１部分または第２部分を有してもよい。第１部分及び第２部分は、互いに略同一形状を呈しているが、これに限られない。また、第１部分及び第２部分は、互いに積層方向において重なっているが、これに限られない。加えて、第１部分及び第２部分は、互いに枠形状を呈しているが、これに限られない。例えば、第１部分及び第２部分の少なくとも一方は、縁部の一部のみに沿って設けられてもよいし、間欠的に設けられてもよい。
【００６９】
上記実施形態及び上記変形例では、多孔体の第１部分及び第２部分は、同時に集電体に溶接されているが、これに限られない。例えば、第１部分を集電体の縁部に溶接した後、第２部分を縁部に溶接してもよい。このような場合、溶接工程は、シーム溶接ではなくてもよい。また、上記第２工程及び上記第３工程は、実質的に同時に実施されなくてもよい。
【００７０】
上記実施形態及び上記変形例において、蓄電モジュールの製造方法の各工程の順番は、限定されない。例えば、第４工程〜第６工程の順序は、限定されない。このため、第６工程は、第４工程の前に実施されてもよい。また、第５工程は、第４工程の前に実施されてもよい。
【００７１】
上記変形例では、多孔体に充填される樹脂組成物は第１シール部を構成する樹脂組成物と異なるものであるが、これに限られない。第１シール部が形成される前に多孔体に樹脂組成物が充填される場合、当該樹脂組成物は、第１シール部を構成する樹脂組成物と同一物質であってもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１０…蓄電装置、１２…蓄電モジュール、３０…積層体、３２…バイポーラ電極、３４…集電体、３４ａ…第１主面、３４ｂ…第２主面、３４ｃ…縁部、３６…正極層、３８…負極層、４０…セパレータ、５０…樹脂部、５２…第１シール部（枠体）、５２ｂ…内周面、５４…第２シール部、６０…多孔体、６１…第１部分、６２…第２部分、６３，６５…非溶接部、６３ａ…本体部、６３ｂ…孔、６４，６６…溶接部、８０…シーム溶接装置、Ｂ…境界、Ｓ…間隔、Ｗ１，Ｗ２…幅。
【図１】
2019145436.tif 000003
【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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