蓄电装置和蓄电装置的制造方法与流程

文档序号:17730727发布日期:2019-05-22 02:49阅读:142来源:国知局
蓄电装置和蓄电装置的制造方法与流程

本发明涉及蓄电装置和蓄电装置的制造方法。



背景技术:

以往,已知具备双极型电极的蓄电装置。例如专利文献1公开的电池具有在集电体的一个面形成有电耦合的正极层,在集电体的相反侧的面形成有电耦合的负极层的多个电极。该电极隔着电解质层层叠而形成发电元件。为了防止电解液从电解质层泄露导致的液体接界,在电池的外周部配置有密封部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:特开2010-212092号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

一般,在具有在层叠方向上层叠有双极型电极的结构的电池中,在层叠方向上相互相邻配置的电极有可能彼此接触而短路。因此,例如在专利文献1公开的电池中,将相邻的电极间用密封部绝缘从而防止短路。

然而,专利文献1公开的密封部本来的目的是防止电解液泄露,在层叠方向上仅是按规定量被按压。在这种情况下,为了将层叠体的高度保持均匀,需要严格设定每一个密封部的变形量,交叉设计变得苛刻。因此,对构件的精度要求变高,会带来制造成本的增加。

本发明的一个方面的目的在于提供能廉价地抑制电极彼此的短路的蓄电装置和蓄电装置的制造方法。

用于解决问题的方案

一个方面的蓄电装置是在集电板的一个面设有正极层并且在集电板的另一个面设有负极层的多个电极隔着隔离件层叠而成的,蓄电装置具有:多个间隔物,其沿着集电板的周缘配置于在层叠方向上相邻的各个集电板彼此之间;以及树脂框,其覆盖多个间隔物的外周。

在这种蓄电装置中,利用配置于在层叠方向上相邻的各个集电板彼此之间的多个间隔物,抑制了集电板彼此的短路。另外,利用覆盖多个间隔物的外周的树脂框来液密地形成层叠的多个电极的周缘,电解液的泄露得以防止。在这种构成中,不需要考虑变形量等,因此各构件的精度要求不会变高。因此,能廉价地抑制电极彼此的短路。

另外,在一个方面中,也可以是,间隔物与树脂框由相同的材料形成。另外,在一个方面中,也可以是,间隔物与树脂框由不同的材料形成。例如,在想要通过熔接等使间隔物与树脂框一体化的情况下,只要使间隔物与树脂框由相同的材料形成即可。

另外,在一个方面中,也可以是,集电板的外周配置在间隔物内。根据这种构成,能将间隔物与集电板之间形成为液密状态。

另外,在一个方面中,也可以是,集电板的外周配置在树脂框内。根据这种构成,能将树脂框与集电板之间更可靠地形成为液密状态。

另外,在一个方面中,也可以是,间隔物的外周呈向树脂框凸起的凸形状。根据这种构成,能进一步抑制相互相邻的集电板彼此接触。

另外,在一个方面中,也可以是,间隔物的外周的顶端延伸到比集电板的外周靠外侧的位置。根据这种构成,能可靠地抑制相互相邻的集电板彼此接触。

另外,在一个方面中,也可以是,树脂框的内周面呈与间隔物的外周的凸形状对应的凹形状。根据这种构成,能容易地使间隔物与树脂框紧贴。

另外,在一个方面中,也可以是,在集电板的周缘形成有与外周连续的切口。由于切口,集电板的周缘容易活动,因此能抑制皱褶等的发生。

另外,在一个方面中,也可以是,间隔物具有:第1部分,其在从层叠方向看时与树脂框重叠;以及第2部分,其在从层叠方向看时比树脂框向内侧延伸,第1部分接合于树脂框,第2部分接合于集电板。利用接合到集电板的第2部分能提高集电板的刚性,因此能抑制内压等外力导致蓄电装置变形。

另外,在一个方面中,也可以是,第2部分在从层叠方向看时与正极层和负极层中的任何一个均不重叠,第2部分具有在从层叠方向看时与隔离件重叠的部分。根据这种构成,能适当地确保间隔物与隔离件重叠的区域,因此能有效地抑制集电板彼此的短路。

另外,在一个方面中,也可以是,间隔物与树脂框由相同的材料形成。例如,在通过熔接等使间隔物与树脂框一体化的情况下,优选由相同的材料形成间隔物和树脂框。

另外,在一个方面中,也可以是,间隔物在从层叠方向看时形成为框状。根据这种构成,能使间隔物的形状单纯化。

另外,在一个方面中,也可以是,还具有将在层叠方向上相邻的间隔物的端部彼此连结的连结部。根据这种构成,由于设有连结部,因此能抑制间隔物的翘曲。其结果是,能有效地抑制多个电极发生层叠错位。

另外,在一个方面中,也可以是,间隔物从集电板的朝向与上述层叠方向交叉的方向的端面的伸出量为间隔物的层叠方向的厚度以上。根据这种构成,能缓和形成树脂框时的加工方法方面的制约。例如,利用如上所述的具有一定程度以上的伸出量的间隔物的伸出部分(即第1部分),通过热板熔接将树脂框接合到间隔物变得容易。

另外,在一个方面中,也可以是,树脂框是通过注射成型而形成的。另外,在一个方面中,也可以是,树脂框是通过对间隔物的热板熔接而形成的。根据这种构成,能利用树脂框将层叠的多个电极的周缘形成为液密状态,能防止电解液的泄露。

另外,一个方面的蓄电装置的制造方法包含如下工序:将间隔物固定于在集电板的一个面设有正极层并且在集电板的另一个面设有负极层的电极中的集电板的周缘的工序;将固定有间隔物的多个电极层叠的工序;以及通过注射成型或者对间隔物的热板熔接来形成树脂框,从而将固定于层叠的多个电极的间隔物的外周覆盖的工序。

根据这种蓄电装置的制造方法,将间隔物固定于集电板的周缘后层叠电极,由此,将间隔物分别配置于在层叠方向上相邻的集电板彼此之间。利用该间隔物,集电板彼此的短路得以抑制。另外,利用将多个间隔物的外周一并覆盖的树脂框,层叠的多个电极的周缘形成为液密状态,电解液的泄露得以防止。由于树脂框是通过注射成型或者对间隔物进行热板熔接而形成的,因此能简便地制造。因此,能廉价地抑制电极彼此的短路。

另外,在一个方面中,也可以是,上述制造方法在形成树脂框的工序之前还包含将在层叠方向上相邻的间隔物的端部彼此连结的工序。根据该构成,能在间隔物的翘曲被抑制的状态下形成树脂框。其结果是,能抑制多个电极的层叠错位。

发明效果

根据一个方面的蓄电装置和蓄电装置的制造方法,能廉价地抑制电极彼此的短路。

附图说明

图1是示意性地示出第1实施方式的蓄电装置的截面图。

图2是示意性地示出双极电极的俯视图。

图3是示出蓄电装置的制造工序的图。

图4是示出蓄电装置的制造工序的图。

图5是示意性地示出第2实施方式的蓄电装置的截面图。

图6是示意性地示出第3实施方式的蓄电装置的截面图。

图7是示意性地示出构成图6的蓄电装置的蓄电模块的截面图。

图8是沿着图7的viii-viii线的截面图。

图9是用于说明第2密封部相对于第1密封部的热板熔接的图。

图10是示意性地示出连结部的例子的图。

具体实施方式

以下,参照附图具体说明本发明的实施方式。为了方便,对实质上相同的要素标注相同的附图标记,有时省略其说明。

[第1实施方式]

图1是示意性地示出本发明的一个实施方式的蓄电装置的构成的截面图。图2是示意性地示出蓄电装置中使用的双极电极的俯视图。图1所示的蓄电装置1例如为镍氢二次电池、锂离子二次电池等二次电池或者双电层电容器。蓄电装置1例如用作叉车、混合动力汽车、电动汽车等各种车辆的电池。在以下的说明中,举例示出镍氢二次电池。

如图1所示,蓄电装置1具备:多个双极电极10、框体20以及一对约束板30a、30b。双极电极10具有:集电板11;设于集电板11的一个面11a的正极层13;以及设于集电板11的另一个面(集电板11的与一个面11a相反侧的面)11b的负极层15。集电板11例如为包括镍的金属箔,如图2所示在俯视时呈矩形。集电板11的厚度例如为0.1μm~1000μm的程度。构成正极层13的正极活性物质能举出例如氢氧化镍等。构成负极层15的负极活性物质例如能举出储氢合金等。

如图2所示,集电板11的周缘11c为不被涂敷正极活性物质和负极活性物质的未涂敷区域。集电板11的另一个面11b上的负极层15的形成区域也可以比集电板11的一个面11a上的正极层13的形成区域大一圈。在集电板11的周缘11c形成有与外周11d连续的切口11e。在本实施方式中,在集电板11的4个角形成有切口11e。切口11e形成在从角的顶点到未涂敷区域的内侧的位置为止,没有到达负极层15。

多个双极电极10隔着隔离件(separator)17层叠。在多个双极电极10层叠的状态下,一个双极电极10的正极层13g隔着隔离件17与在层叠方向上相邻的一方双极电极10的负极层15相对,一个双极电极10的负极层15隔着隔离件17与在层叠方向上相邻的另一方双极电极10的正极层13相对。在本实施方式中,设于各双极电极10的另一个面11b的负极层15被片状的隔离件17覆盖。因此,将多个双极电极10按相对于层叠方向成为相同朝向的方式层叠,由此在相邻的双极电极10的正极层13和负极层15之间配置隔离件17。

隔离件17的形成材料能举例示出包括聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)等聚烯烃系树脂的多孔质膜、包括聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、甲基纤维素等的纺织布或无纺布等。另外,隔离件17也可以是由偏氟乙烯树脂化合物进行了强化的材料。

在层叠的双极电极10的一方层叠端(图1中的上侧的层叠端),层叠有在单面仅设有正极层13的集电板18。该集电板18的正极层13隔着隔离件17与最上层的双极电极10的负极层15相对。另外,在层叠的双极电极10的另一方层叠端(图1中的下侧的层叠端),层叠有仅设有负极层15的集电板19。该负极层15被隔离件17覆盖。该集电板19的负极层15隔着隔离件17与最下层的双极电极10的正极层13相对。集电板18、19与集电板11同样,例如为包括镍的金属箔,在俯视时呈矩形。

集电板11的周缘11c在埋没于框体20的内壁的状态下被框体20保持。由此,在层叠方向上相邻的集电板11、11间形成有被该集电板11、11和框体20的内壁分隔的空间。在该空间中收纳有例如包括氢氧化钾水溶液等碱溶液的电解液(未图示)。

集电板18、19的周缘18c、19c与双极电极10的集电板11同样,在埋没于框体20的内壁的状态下被框体20保持。此外,集电板18、19也可以形成得比双极电极10的集电板11厚。

框体20由多个间隔物(spacer)21和树脂框25形成,呈矩形的筒状。在本实施方式中,由多个间隔物21形成了框体20的内壁,由树脂框25形成了框体20的外壁。

间隔物21由绝缘性的树脂形成,呈矩形框状。间隔物21的内周21a位于比双极电极10的集电板11的外周11d靠内侧的位置,间隔物21的外周21b位于比集电板11的外周11d靠外侧的位置。间隔物21在双极电极10的层叠方向上具有规定的厚度。间隔物21的厚度是与双极电极10的厚度和隔离件的厚度之和大致相同的,例如为0.1~0.5mm。间隔物21保持着双极电极10的集电板11的周缘11c。即,集电板11的外周11d配置在间隔物21内。在本实施方式中,集电板11的周缘11c配置在间隔物21的厚度方向的中央。例如,集电板11的周缘11c与间隔物21通过热压接等接合。在多个双极电极10层叠的状态下,多个间隔物21也成为层叠的状态。在该状态下,在层叠方向上相邻的双极电极10、10彼此之间配置有保持一方双极电极10的间隔物21的一部分(面向另一方双极电极10侧的部分)和保持另一方双极电极10的间隔物21的一部分(面向一方双极电极10侧的部分)。

与双极电极10的集电板11同样,集电板18、19的周缘18c、19c被间隔物21保持。在集电板18和与集电板18相邻的集电板11之间配置有保持集电板18的间隔物21的一部分和保持该集电板11的间隔物21的一部分。另外,在集电板19和与集电板19相邻的集电板11之间配置有保持集电板19的间隔物21的一部分和保持该双极电极10的间隔物21的一部分。

树脂框25呈矩形的筒状,将多个间隔物21的外周一并覆盖。多个间隔物21与树脂框25例如通过熔接等而实现了一体化。构成树脂框25的树脂可以与构成间隔物21的树脂相同。这种树脂能举出例如聚丙烯(pp)、聚苯硫醚(pps)或者改性聚苯醚(改性ppe)等。

一对约束板30a、30b对多个双极电极10和集电板18、19在层叠方向上进行约束。另外,一对约束板30a、30b也对框体20进行约束。一个约束板30a连接着正极端子33。另一个约束板30b连接着负极端子35。能利用正极端子33和负极端子35进行蓄电装置1的充放电。

在约束板30a、30b设有供在层叠方向上延伸的螺栓36贯通的贯通孔37。螺栓36从约束板30a向约束板30b插通。在螺栓36的顶端螺合有螺帽38。由此,约束板30a和约束板30b对包含隔离件17的多个双极电极10、集电板18、集电板19和框体20施加约束负荷。其结果是,框体20内被密封。

以下,对上述的蓄电装置1的制造方法进行说明。

本实施方式中的蓄电装置1的制造方法包含如下工序:第1工序,将间隔物21固定于双极电极10的集电板11的周缘11c;第2工序,将固定有间隔物21的多个双极电极10层叠;以及第3工序,在固定于层叠的双极电极10的间隔物21的外侧形成树脂框25。

图3是示出第1工序的图。在第1工序中,将隔离件17固定于包含集电板11、正极层13和负极层15的双极电极10。然后,将间隔物21固定于该双极电极10的集电板11的周缘11c。如图3的(a)所示,在本实施方式中,准备将间隔物21在厚度方向上分割而成的矩形框状的半间隔物片22。半间隔物片22的内周22a位于比双极电极10的集电板11的外周11d靠内侧的位置,半间隔物片22的外周22b位于比集电板11的外周11d靠外侧的位置。将半间隔物片22分别配置于双极电极10的集电板11的一个面11a和另一个面11b,利用一对半间隔物片22、22夹持集电板11的周缘11c。然后,如图3的(b)所示,一边对一对半间隔物片22、22加热一边进行加压,由此将集电板11与一对半间隔物片22、22热压接,并且将一对半间隔物片22、22彼此热压接。由此,利用间隔物21保持双极电极10。

图4是示出第2工序和第3工序的图。接着,通过第2工序将固定有间隔物21的多个双极电极10层叠。在第2工序中,将通过第1工序固定有间隔物21的规定数量的双极电极10层叠。在这种情况下,层叠为使得全部的双极电极10的正极层13和负极层15的朝向相同。在层叠的双极电极10的负极层15侧的端部配置集电板18。另外,在层叠的双极电极10的正极层13侧的端部配置集电板19。与双极电极10同样,将间隔物21固定在集电板18、19的周缘18c、19c。

在接下来的第3工序中,在对层叠的多个双极电极10和集电板18、19进行保持的多个间隔物21的外侧形成树脂框25。在第3工序中,通过注射成型来形成树脂框25。如图4所示,将金属模k固定于层叠的间隔物21的外周,对金属模k内注入树脂。在本实施方式中,间隔物21的外周21b露出于金属模k的内侧。因此,注入到金属模k内的树脂与间隔物21的外周21b熔接而一体化。由此,形成将全部间隔物21的外周21b一并覆盖的树脂框25。即,利用间隔物21和树脂框25形成框体20。然后,使用一对约束板30a、30b对包含隔离件17的多个双极电极10、集电板18、集电板19和框体20进行约束从而形成蓄电装置1。

在上述的蓄电装置1中,利用分别配置于在层叠方向上相邻的集电板11彼此之间的多个间隔物21,抑制了集电板11彼此直接接触,防止了短路。另外,利用将多个间隔物21的外周21b一并覆盖的树脂框25,层叠的多个集电板11的外周11d形成为液密状态,电解液的泄露得以防止。在现有技术中,需要严格设定将相邻的电极间绝缘的密封部的变形量,但是在如上所述的构成中,不需要考虑变形量等,因此各构件的精度要求不会变高。因此,能廉价地抑制电极彼此的短路。

另外,根据上述的蓄电装置1的制造方法,将间隔物21固定于集电板11的周缘11c后层叠双极电极10。由此,将间隔物21配置于在层叠方向上相邻的各个集电板11彼此之间。例如,如果在未配置有间隔物21的状态下进行用于形成树脂框25的注射成型,则相邻的集电板11的周缘11c彼此有可能会由于注入的树脂而发生移动。在这种情况下,移动后的周缘11c有可能彼此接触。另外,注入的树脂有可能会流动而到达正极层13或者负极层15。在本实施方式中,通过在树脂的注入前预先配置间隔物21,集电板11彼此的接触得以抑制。另外,利用间隔物21抑制了树脂向正极层13侧和负极层15侧行进。另外,树脂框25是通过注射成型而形成的,因此能简便地进行制造。因此,能廉价地抑制电极彼此的短路。

另外,间隔物21与树脂框25由相同的材料形成,因此在通过注射成型形成树脂框25的工序中,间隔物21与树脂框25通过熔接而一体化。由此,能更有效地抑制电解液的泄露。

另外,集电板11的外周11d配置在间隔物21内。根据这种构成,能将间隔物21与集电板11之间形成为液密状态。

另外,在集电板11的周缘11c形成有与外周11d连续的切口11e。在实施方式中,在呈矩形的集电板11的4个角形成有切口11e。因此,集电板11的周缘11c被分割为与边对应的4个部分,该4个部分会相互独立地活动。因此,在间隔物21的装配时等,会抑制集电板11发生皱褶、蜷曲等。

[第2实施方式]

在本实施方式的蓄电装置中,主要是间隔物的形状与第1实施方式的蓄电装置1不同。以下,主要对与第1实施方式的不同点进行说明,对相同的要素、构件标注相同的附图标记而省略详细说明。

图5是示意性地示出本实施方式的蓄电装置的截面图。如图5所示,蓄电装置101具备多个双极电极10、框体120以及一对约束板30a、30b。

框体120由多个间隔物121和树脂框125形成,呈矩形的筒状。间隔物121由绝缘性的树脂形成,呈矩形框状。间隔物121在双极电极10的层叠方向上具有规定的厚度。与第1实施方式同样,间隔物121的厚度与双极电极10的厚度大致相同。间隔物121的外周121b的厚度方向的中央呈向树脂框125凸起的凸形状。在图示例中,间隔物121的外周121b按随着在厚度方向上趋向中央而向树脂框125侧突出的方式倾斜。间隔物121的外周121b的顶端延伸到比集电板11的外周11d靠外侧的位置。

间隔物121配置于在层叠方向上相邻的双极电极10之间。另外,间隔物121配置于双极电极10的集电板11的周缘11c。即,集电板11的周缘11c被配置于层叠方向的一侧和另一侧的一对间隔物121、121夹持。此外,如图所示,集电板11的外周11d未被间隔物121夹持,而延伸到树脂框125侧。另外,间隔物121也配置在集电板18与双极电极10之间、以及集电板19与双极电极10之间。

树脂框125呈矩形的筒状,将多个间隔物121的外周121b一并覆盖。多个间隔物121与树脂框125例如通过熔接等而一体化。双极电极10的集电板11的外周11d埋设于树脂框125。另外,集电板18、19的外周也埋设于树脂框125。构成树脂框125的树脂可以与构成间隔物121的树脂相同,也可以不同。这种树脂能举出例如聚丙烯(pp)、聚苯硫醚(pps)或者改性聚苯醚(改性ppe)等。

与第1实施方式的树脂框25同样,树脂框125能通过注射成型而形成。因此,树脂框125的内周面呈与间隔物121的外周121b的凸形状对应的凹形状。蓄电装置101通过由约束板30a、30b约束包含隔离件17的多个双极电极10、集电板18、集电板19和框体120而制造。

在这种蓄电装置101中,与第1实施方式的蓄电装置1同样,利用分别配置于在层叠方向上相邻的集电板11彼此之间的多个间隔物121,抑制了集电板11彼此直接接触。另外,利用将多个间隔物121的外周121b一并覆盖的树脂框125,层叠的多个集电板11的外周11d形成为液密状态,防止了电解液的泄露。特别是,集电板11的外周11d配置在树脂框125内,因此能使树脂框125和集电板11之间更可靠地形成为液密状态。

另外,间隔物121的外周121b向树脂框125突出。并且,间隔物121的外周121b的顶端延伸到比集电板11的外周11d靠外侧的位置。根据这种构成,能可靠地防止相互相邻的集电板11、11彼此接触。

另外,树脂框125的内周面呈与间隔物121的外周121b的凸形状对应的凹形状,因此能容易地使间隔物121与树脂框125紧贴。

另外,即使在间隔物121与树脂框125由不同的材料形成的情况下,集电板11的外周11d也埋设于树脂框125,因此能抑制电解液的泄露等。

以上参照附图详细说明了本发明的实施方式,但是具体的构成不限于该实施方式。

例如,在第1实施方式中举例说明了集电板11的周缘11c被保持于间隔物21内的例子,但是不限于此。例如,也可以使间隔物仅熔接到集电板的一个面而单元化,并将它层叠。

[第3实施方式]

参照图6~图10说明第3实施方式的蓄电装置201。图6所示的蓄电装置201用作例如叉车、混合动力汽车、电动汽车等各种车辆的电池。蓄电装置201具备多个(在本实施方式中为3个)蓄电模块202,但是也可以具备单个蓄电模块202。蓄电模块202为双极电池。蓄电模块202为例如镍氢二次电池、锂离子二次电池等二次电池,但是也可以是双电层电容器。在以下的说明中,举例示出镍氢二次电池。

多个蓄电模块202例如能隔着金属板等导电板203而层叠。在从蓄电模块202的层叠方向d1(z方向)看时,蓄电模块202和导电板203例如具有矩形形状。导电板203还分别配置于在层叠方向d1上位于两端的蓄电模块202的外侧。导电板203与相邻的蓄电模块202电连接。由此,多个蓄电模块202在层叠方向d1上串联连接。在层叠方向d1上,位于一端的导电板203连接着正极端子204。位于另一端的导电板203连接着负极端子205。正极端子204也可以与所连接的导电板203是一体的。负极端子205也可以与所连接的导电板203是一体的。正极端子204和负极端子205在与层叠方向d1交叉的方向(x方向)上延伸。能利用这些正极端子204和负极端子205实施蓄电装置201的充放电。

导电板203也能作为用于将在蓄电模块202中产生的热放出的放热板发挥功能。空气等冷媒通过设于导电板203的内部的多个空隙203a,由此能将来自蓄电模块202的热高效地放出到外部。各空隙203a例如在与层叠方向d1交叉的方向(y方向)上延伸。在从层叠方向d1看时,导电板203比蓄电模块202小,但是也可以与蓄电模块202相同或者比它大。

蓄电装置201可以具备在层叠方向d1上对交替层叠的蓄电模块202和导电板203进行约束的约束构件206。约束构件206具备将一对约束板206a、206b与约束板206a、206b彼此连结的连结构件(螺栓207和螺帽208)。在各约束板206a、206b与导电板203之间配置有例如树脂膜等绝缘膜209。各约束板206a、206b例如由铁等金属构成。在从层叠方向d1看时,各约束板206a、206b和绝缘膜209具有例如矩形形状。绝缘膜209比导电板203大。各约束板206a、206b比蓄电模块202大。从层叠方向d1看时,在约束板206a的缘部,供螺栓207的轴部插通的插通孔h1设于比蓄电模块202靠外侧的位置。同样,从层叠方向d1看时,在约束板206b的缘部,供螺栓207的轴部插通的插通孔h2设于比蓄电模块202靠外侧的位置。在从层叠方向d1看时各约束板206a、206b具有矩形形状的情况下,插通孔h1和插通孔h2位于约束板206a、206b的角部。

一方约束板206a隔着绝缘膜209抵靠于与负极端子205连接的导电板203。另一方约束板206b隔着绝缘膜209抵靠于与正极端子204连接的导电板203。螺栓207例如从一方约束板206a侧向另一方约束板206b侧穿过插通孔h1和插通孔h2。在从另一方约束板206b突出的螺栓207的顶端螺合有螺帽208。由此,绝缘膜209、导电板203和蓄电模块202被夹持而单元化,并且在层叠方向d1上被施加约束负荷。

图7是示意性地示出构成蓄电装置201的蓄电模块202的截面图。

图8是沿着图7的viii-viii线的截面图。如图7所示,蓄电模块202具备将多个双极电极(电极)212层叠而成的层叠体210。在从双极电极212的层叠方向d1看时,层叠体210例如具有矩形形状。能在相邻的双极电极212间配置隔离件220。

双极电极212包含:电极板214(集电板);设于电极板214的一个面的正极216(正极层);以及设于电极板214的另一个面的负极218(负极层)。在层叠体210中,一个双极电极212的正极216与隔着隔离件220在层叠方向d1上相邻的一方双极电极212的负极218相对,一个双极电极212的负极218与隔着隔离件220在层叠方向d1上相邻的另一方双极电极212的正极216相对。

在层叠方向d1上,在层叠体210的一端配置有在内侧面配置有负极218的电极板214(负极侧终端电极)。在层叠体210的另一端配置有在内侧面配置有正极216的电极板214(正极侧终端电极)。负极侧终端电极的负极218隔着隔离件220与最上层的双极电极212的正极216相对。正极侧终端电极的正极216隔着隔离件220与最下层的双极电极212的负极218相对。这些终端电极的电极板214分别连接到相邻的导电板203(参照图6)。

蓄电模块202具备将在层叠方向d1上延伸的层叠体210的侧面包围的框体230。框体230可以具备:第1密封部240(间隔物),其接合于电极板214的周缘部214a;以及第2密封部250(树脂框),其在从层叠方向d1看时设于第1密封部240的周围。

按每个双极电极212分别设有1个第1密封部240。第1密封部240在从层叠方向d1看时形成为框状(在本实施方式中为矩形框状),设置在电极板214的周缘部的整周上。第1密封部240具有在从层叠方向d1看时与第2密封部250重叠的第1部分241和在从层叠方向d1看时比第2密封部250向内侧延伸的第2部分242。

第1部分241是第1密封部240的外周侧的部分,连续地设置于第2部分242的外侧。第1部分241以埋设于第2密封部250的方式接合于第2密封部250。在层叠方向d1上相邻的第1部分241之间填充有第2密封部250。如后述那样,第1部分241与第2密封部250例如通过注射成型或者热板熔接而接合。第1部分241的长度l为第1部分241的层叠方向d1的厚度t以上(l≥t)。在此,第1部分241的长度l相当于第1密封部240从电极板214的侧端部214b(朝向与层叠方向d1交叉的方向的端面)的伸出量。

第2部分242是第1密封部240的内周侧的部分。第2部分242接合于电极板214。如图7所示,在本实施方式中,第2部分242的层叠方向d1上的一个面与电极板214的设有正极216的一侧的侧面的缘部例如通过熔接而接合。另外,第2部分242形成为在从层叠方向d1看时与正极216和负极218中的任何一个均不重叠。即,在从层叠方向d1看时,第2部分242的与层叠方向d1正交的方向上的宽度被调整为在第1密封部240的内侧面240a(即第2部分242的内侧面)与正极216及负极218之间产生间隙。

第2部分242具有在从层叠方向d1看时与隔离件220重叠的部分。在本实施方式中,在第2部分242的内侧部分形成有与第1密封部240的其它部分相比在层叠方向d1上的厚度较小的台阶部243。台阶部243设于第2部分242的层叠方向d1上的另一个面(与接合到电极板214的面相反侧的面)侧。在台阶部243配置有隔离件220的周缘部220a。即,在本实施方式中,台阶部243相当于上述的与隔离件220重叠的部分。

此外,在图7中,台阶部243的高度(层叠方向d1上的长度)与隔离件220的高度相同,但是台阶部243的高度也可以比隔离件220的高度大,还可以比隔离件220的高度小。另外,不是必须在第2部分242设置台阶部243,隔离件220只要是与第2部分242的至少一部分重叠配置即可。另外,在图7中,接合于一个电极板214的第1密封部240与在该一个电极板214的正极216侧隔着隔离件220相邻的其它电极板214是分离的。但是,也可以将第1密封部240的厚度t设定为使该第1密封部240与该其它电极板214抵接。

第2密封部250为将层叠方向d1作为轴方向而延伸的筒状构件。第2密封部250在从层叠方向d1看时形成为矩形框状(参照图8)。在层叠方向d1上,第2密封部250在层叠体210的整个长度上延伸(参照图7)。在第2密封部250埋设有在层叠方向d1上排列的多个第1密封部240的第1部分241。第2密封部250的内侧面250a与电极板214的侧端部214b抵接。在层叠方向d1上相邻的电极板214、214间形成有由该电极板214、214、第1密封部240以及第2密封部250气密地分隔的内部空间。在该内部空间收纳有例如包括氢氧化钾水溶液等碱溶液的电解液(未图示)。

电极板214例如为包括镍的矩形的金属箔。包含电极板214的侧端部214b的周缘部214a为不被涂敷正极活性物质和负极活性物质的未涂敷区域。构成正极216的正极活性物质能举出例如氢氧化镍。构成负极218的负极活性物质能举出例如储氢合金。电极板214的另一个面上的负极218的形成区域比电极板214的一个面上的正极216的形成区域大一圈。

隔离件220例如形成为片状。隔离件220例如具有矩形形状。隔离件220包括多孔性树脂。隔离件220包括例如作为一种多孔性树脂的的无纺布。形成隔离件220的材料能举例示出包括聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)等聚烯烃系树脂的多孔质膜、包括聚丙烯等的纺织布或者无纺布等。另外,隔离件220也可以是由偏氟乙烯树脂化合物等进行了强化的材料。此外,隔离件220不限于片状,也可以使用袋状的。

构成框体230(第1密封部240和第2密封部250)的树脂材料能举出例如聚丙烯(pp)、聚苯硫醚(pps)或者改性聚苯醚(改性ppe)等。

接下来,说明蓄电装置201(主要是蓄电模块202)的制造方法。本实施方式的蓄电装置201的制造方法包含如下工序:第1工序,将第1密封部240的第2部分242固定于双极电极212的电极板214的周缘部214a;第2工序,将固定有第1密封部240的多个双极电极212层叠;以及第3工序,在固定于层叠的双极电极212的第1密封部240的外侧形成第2密封部250。

在第1工序中,第1密封部240的第2部分242通过熔接等固定于设有正极216和负极218的电极板214的周缘部214a。并且,隔离件220的周缘部220a配置于设于第2部分242的台阶部243。

在第2工序中,将通过第1工序固定有第1密封部240的多个双极电极212层叠。由此,形成层叠体210(参照图7)。但是,在第2工序完成的时点,尚未形成第2密封部250。

在第3工序中,以第1密封部240的第1部分241(即,在从层叠方向d1看时比电极板214的侧端部214b向外侧突出的部分)埋设于第2密封部250的方式形成第2密封部250。第2密封部250也可以通过与在第1实施方式中说明的方法(参照图4)同样的注射成型来形成。或者,第2密封部250也可以通过对第1密封部240的第1部分241进行热板熔接而形成。

图9是用于说明第2密封部250相对于第1密封部240的热板熔接的图。在此,作为一个例子,在从层叠方向d1看时形成为矩形框状的第2密封部250被分割为与从层叠方向d1看到的矩形框的各边对应的4个板状构件251。然后,1个板状构件251通过热板熔接而被熔接到与在从层叠方向d1看时形成为矩形框状的第1密封部240的1个边对应的部分。具体地说,如图9所示,表面被加热而熔融的板状构件251的熔融部分251a在与第1密封部240的外侧面240b相对的方向上被按压到第1密封部240的第1部分241。由此,第1部分241以埋设于熔融部分251a的方式熔接到板状构件251。对第1密封部240的4个边分别执行这种热板熔接。由此,4个板状构件251被熔接到第1部分241,并且以包围层叠体210的周围的方式形成为矩形框状。在第1密封部240中,第1密封部240从电极板214的侧端部214b的伸出量(即,第1部分241的长度l)确保为一定程度以上(l≥t),由此上述的热板熔接的作业变容易。最后,通过熔接等将相邻的板状构件251的端部彼此接合,由此形成第2密封部250。但是,通过热板熔接形成第2密封部250的顺序不限于上述顺序。例如,第2密封部250也可以与从层叠方向d1看到的矩形框的相邻2边对应地被分割为形成为l字状的2个板状构件。在这种情况下,能将形成为l字状的各板状构件向与第1密封部240的相邻的2边对应的部分进行热板熔接,并通过熔接等将各板状构件的端部彼此接合,由此形成第2密封部250。

通过上述的第1~第3工序形成1个蓄电模块202(参照图7)。通过同样的工序准备多个(在本实施方式中为3个)蓄电模块202。然后,如图6所示,利用约束构件206对蓄电模块202、导电板203以及绝缘膜209进行约束,由此制造蓄电装置201。

在以上所述的蓄电装置201中,第1密封部240(间隔物)具有在从层叠方向d1看时与第2密封部250(树脂框)重叠的第1部分241和在从层叠方向d1看时比第2密封部250向内侧延伸的第2部分242。第1部分241接合于第2密封部250。第2部分242接合于电极板214(集电板)。根据这种构成,能利用接合到电极板214的第2部分242提高电极板214的刚性,因此能抑制内压等外力导致蓄电装置201变形。

另外,第2部分242在从层叠方向d1看时与正极216(正极层)和负极218(负极层)中的任何一个均不重叠,第2部分242具有在从层叠方向d1看时与隔离件220重叠的部分。在本实施方式中,第2部分242具有作为与隔离件220重叠的部分的台阶部243。根据这种构成,能适当确保第1密封部240与隔离件220重叠的区域,因此能有效地抑制在层叠方向d1上相邻的电极板214彼此的短路。

另外,第1密封部240与第2密封部250也可以由相同的材料形成。例如,在通过如上所述的熔接(注射成型或者热板熔接等)使第1密封部240与第2密封部250一体化的情况下,优选第1密封部240与第2密封部250由相同的材料形成。

另外,第1密封部240在从层叠方向d1看时形成为框状(在本实施方式中为矩形框状)。根据这种构成,能使第1密封部240的形状单纯化。

另外,第1密封部240从电极板214的侧端部214b(朝向与层叠方向d1交叉的方向的端面)的伸出量(即,第1部分241的长度l)为第1密封部240的层叠方向d1的厚度t以上。根据这种构成,能缓和在形成第2密封部250时的加工方法方面的制约。如上所述,利用具有一定程度以上的伸出量(长度l)的第1密封部240的伸出部分(即第1部分241),通过热板熔接将第2密封部250接合到第1密封部240变得容易。

另外,如上所述,第2密封部250可以通过注射成型来形成,也可以通过对第1密封部240的热板熔接来形成。根据这种构成,能利用第2密封部250将层叠的多个双极电极212的周缘形成为液密状态,能防止电解液的泄露。

[第3实施方式的变形例]

在第3实施方式中,蓄电模块202也可以还具有将在层叠方向d1上相邻的第1密封部240的端部(周缘部)彼此连结的连结部260。图10是示意性地示出连结部260(图10的用虚线包围的部分)的例子的图。连结部260例如能通过如下方式形成:将相邻的第1密封部240的外侧面240b(参照图9)加热从而形成熔融部,将分别形成于相邻的第1密封部240的熔融部彼此接合。通过形成这种连结部260,能抑制第1密封部240的周缘部的层叠方向d1上的翘曲,因此能有效地抑制多个双极电极212发生层叠错位。

在蓄电装置201的制造方法中,在形成连结部260的情况下,在上述的第3工序之前执行将在层叠方向d1上相邻的第1密封部240的端部彼此连结的工序。在该工序中,例如,通过执行如上所述的加热处理和熔融部彼此的接合处理来形成连结部260。根据这种构成,能在第1密封部240的周缘部的层叠方向d1上的翘曲被抑制的状态下,在第3工序中形成第2密封部250。其结果是,能有效地抑制多个双极电极212发生层叠错位。

此外,将相邻的第1密封部240彼此连结的连结部260也可以不是设于第1密封部240的周缘部的整周,而是设于第1密封部240的周缘部的一部分。例如,连结部260也可以在第1密封部240的周缘部中每隔一定间隔地按点状设置。另外,在图10的例子中,在连结部260的内侧面260a与电极板214的侧端部214b之间空开有间隙,但是连结部260的内侧面260a与电极板214的侧端部214b也可以抵接。

附图标记说明

1、101、201:蓄电装置,10、212:双极电极,11:集电板,13:正极层,15:负极层,17、220:隔离件,21、121:间隔物,25、125:树脂框,202:蓄电模块,214:电极板(集电板),216:正极(正极层),218:负极(负极层),230:框体,240:第1密封部(间隔物),241:第1部分,242:第2部分,250:第2密封部(树脂框),260:连结部。

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