JP2019109990A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電部材が損傷又は断線する可能性を低減することができる電解液の漏れを検出する検査装置を提供する。【解決手段】検査装置３０は、蓄電モジュールに含まれる電解液の漏れを検出する検査装置であって、基板３１と、基板３１に設けられた導電部材３２及び導電部材３３と、導電部材３２及び導電部材３３に接触する固体電解質体３９と、導電部材３２と導電部材３３との間に電圧を印加し、導電部材３２と導電部材３３との間の通電に基づいて電解液の漏れを検出する検出部と、を備える。固体電解質体３９は、導電部材３２及び導電部材３３を覆う。【選択図】図５

Description

本発明は、検査装置に関する。

電気自動車等に搭載される蓄電装置を構成する蓄電モジュールの内部に充填されている電解液の漏れを検出する検査装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の電池構造では、バッテリパック（蓄電装置）の下面に電解液の漏れを検出するための装置（検査装置）が設けられている。この検査装置では、バッテリパックの下面に接するように絶縁トレイ（基板）が設けられ、絶縁トレイの表面に導電部材として一対のプリント配線が設けられる。プリント配線の抵抗値の変化に基づいて、電解液の漏れが検出される。

特開２００７−２７３３５３

上記検査装置では、漏れた電解液が一対のプリント配線間に跨るように一対のプリント配線に付着することによって、一対のプリント配線間が通電し、プリント配線の抵抗値が変化する。このため、基板の表面に設けられたプリント配線を露出させる必要がある。その結果、例えば蓄電モジュールのケース等における凹凸部位にプリント配線が直接接触することによって、プリント配線が損傷又は断線してしまうおそれがある。プリント配線が損傷又は断線してしまうと、検査装置が電解液の漏れを検出できないおそれがある。

本発明の目的は、導電部材が損傷又は断線する可能性を低減することができる電解液の漏れを検出する検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するための検査装置は、蓄電モジュールに含まれる電解液の漏れを検出する検査装置であって、基板と、基板に設けられた第１導電部材及び第２導電部材と、第１導電部材及び第２導電部材に接触する固体電解質体と、第１導電部材と第２導電部材との間に電圧を印加し、第１導電部材と第２導電部材との間の通電に基づいて電解液の漏れを検出する検出部と、を備える。固体電解質体は、第１導電部材及び第２導電部材を覆う。

この検査装置では、第１導電部材及び第２導電部材に接触した固体電解質体が設けられ、固体電解質体は、第１導電部材及び第２導電部材を覆う。蓄電モジュールからの電解液の漏れが発生し、電解液が固体電解質体に吸収されると、固体電解質体はイオンの移動が可能な状態となる。第１導電部材と第２導電部材との間には電圧が印加されているので、第１導電部材と第２導電部材との間は通電する。これにより、検出部が第１導電部材と第２導電部材との間の通電に基づいて電解液の漏れを検出する。また、固体電解質体が第１導電部材及び第２導電部材を覆っているので、第１導電部材及び第２導電部材が蓄電モジュールに直接接触する可能性が低減される。その結果、導電部材が損傷又は断線する可能性を低減することが可能となる。

基板には、溝が設けられてもよく、溝には、第１導電部材、第２導電部材及び固体電解質体が収容されてもよい。この場合、第１導電部材及び第２導電部材が溝に収容された状態で、第１導電部材及び第２導電部材を覆う固体電解質体を形成することができるので、検査装置を容易に製造することが可能となる。

第１導電部材及び第２導電部材は、プリント配線であってもよい。例えば基板の表面にプリント配線が設けられる場合、プリント配線は金属箔によって構成されるので、基板を薄くすることが可能となる。

基板のうちの第１導電部材及び第２導電部材が設けられる配線面は、第１導電部材及び第２導電部材と対向する位置に微細凹凸形状を有してもよい。例えば、第１導電部材及び第２導電部材がプリント配線である場合、プリント配線が形成される際に、プリント配線を構成する金属箔が基板の配線面が有する微細凹凸形状の凹部に入り込むので、第１導電部材及び第２導電部材と基板との密着力を高めることが可能となる。

固体電解質体は、プロトン伝導性固体電解質で構成されてもよい。例えば、検査対象である蓄電モジュールに含まれる電解液がアルカリ溶液である場合、上記構成では、電解液のアルカリ成分が固体電解質体に吸収されることで、固体電解質体が伝導性を有する。これにより、第１導電部材と第２導電部材との間が通電するので、検査装置によって電解液の漏れを検出することが可能となる。

蓄電モジュールは、積層された複数のバイポーラ電極と、複数のバイポーラ電極を囲む樹脂部材と、を有してもよい。複数のバイポーラ電極のそれぞれは、第１面及び第１面とは反対の第２面を有する電極板と、第１面に設けられた正極と、第２面に設けられた負極とを有してもよく、電極板の縁部に樹脂部材が設けられてもよい。このような蓄電モジュールを検査する場合でも、上記構成の検査装置において、導電部材が損傷又は断線する可能性を低減することが可能となる。

本発明によれば、電解液の漏れを検出する検査装置の導電部材が損傷又は断線する可能性を低減することができる。

図１は、一実施形態に係る検査装置が適用される蓄電装置を示す図である。 図２は、図１に示される蓄電装置の蓄電モジュールを示す断面図である。 図３は、図２に示される蓄電モジュールの安全弁を示す断面図である。 図４は、一実施形態に係る検査装置の模式図である。 図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図６は、検査装置が適用される別の蓄電装置を示す図である。 図７は、検査装置の別の適用例を示す図である。

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、説明の便宜のため、以降の図面には、直交座標系が示される。

図１は、一実施形態に係る検査装置が適用される蓄電装置を示す図である。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、及び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、蓄電モジュール積層体２と、拘束部材３と、を備えている。

蓄電モジュール積層体２は、積層された複数（ここでは、３つ）の蓄電モジュール４から構成される積層体である。蓄電モジュール積層体２は、複数の蓄電モジュール４と、複数（ここでは、４つ）の導電板５と、正極端子６と、負極端子７と、絶縁フィルム８とを備えている。なお、蓄電モジュール積層体２は、単一の蓄電モジュール４を備えてもよい。

蓄電モジュール４は、後述する複数のバイポーラ電極１５を有するバイポーラ電池である。蓄電モジュール４は、例えばニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電池及びニッケル亜鉛二次電池等の二次電池である。なお、蓄電モジュール４は、リチウムイオン二次電池又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。

複数の蓄電モジュール４は、Ｚ軸方向に沿って積層されている。Ｚ軸方向において隣り合う蓄電モジュール４，４同士は、導電板５を介して電気的に接続されている。複数の導電板５は、Ｚ軸方向において隣り合う２つの蓄電モジュール４，４の間と、Ｚ軸方向において蓄電モジュール積層体２の両端に位置する蓄電モジュール４，４の外側とに、それぞれ配置されている。Ｚ軸方向において隣り合う２つの蓄電モジュール４，４の間に配置された導電板５は、隣り合う２つの蓄電モジュール４，４同士を電気的に接続している。

Ｚ軸方向において一端に位置する導電板５には、正極端子６が接続されている。Ｚ軸方向において他端に位置する導電板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、導電板５の縁部からＸ軸方向に沿って、導電板５から離れる方向に向かって延びている。正極端子６及び負極端子７を介して、蓄電装置１の充放電が行われる。蓄電モジュール積層体２の両端には、電気絶縁性を有する絶縁フィルム８，８が配置されている。絶縁フィルム８によって、導電板５と後述するエンドプレート９との間が電気的に絶縁されている。

各導電板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。複数の流路５ａのそれぞれは、Ｙ軸方向に沿って互いに略平行に延びている。複数の流路５ａに冷媒が流通することによって、導電板５は、各蓄電モジュール４で発生した熱を蓄電装置１の外部に放出している。

拘束部材３は、蓄電モジュール積層体２をＺ軸方向に挟むことによって、蓄電モジュール積層体２を拘束する部材である。拘束部材３は、一対のエンドプレート９と、ボルト１０と、ナット１１とを備えている。エンドプレート９は、Ｚ軸方向からみて蓄電モジュール４及び導電板５よりも大きい面積を有する略矩形状の金属板である。

各エンドプレート９の角部には、蓄電モジュール積層体２よりも外側となる位置に挿通孔９ａが設けられている。ボルト１０の軸部１０ａは、一方のエンドプレート９の挿通孔９ａから他方のエンドプレート９の挿通孔９ａに向かってＺ軸方向に沿って延びており、それぞれの挿通孔９ａを貫通している。一対のエンドプレート９，９のうちの一方の挿通孔９ａからＺ軸方向に沿って突出した軸部１０ａの端部には、ナット１１が螺合されている。蓄電モジュール積層体２が一対のエンドプレート９，９によって挟持されることで、蓄電モジュール積層体２に対してＺ軸方向に拘束荷重が付加されている。

図２は、図１に示される蓄電装置の蓄電モジュールを示す断面図である。蓄電モジュール４は、電極積層体１２と、電極積層体１２を封止する樹脂製の枠体１３と、を備えている。

電極積層体１２は、セパレータ１４を介して複数のバイポーラ電極１５がＺ軸方向に沿って積層されることによって構成されている。電極積層体１２の積層方向は、蓄電モジュール積層体２の積層方向と一致している。複数のバイポーラ電極１５のそれぞれは、電極板１６と、電極板１６の一方の面１６ａ（第１面）に設けられた正極１７と、一方の面と反対の他方の面１６ｂ（第２面）に設けられた負極１８と、を有している。正極１７は、正極活物質が塗工されることで構成される正極活物質層である。負極１８は、負極活物質が塗工されることで構成される負極活物質層である。Ｚ軸方向に隣り合う一対のバイポーラ電極１５，１５において、一のバイポーラ電極１５の正極１７は、セパレータ１４を挟んで他のバイポーラ電極１５の負極１８と対向している。

電極積層体１２において、Ｚ軸方向の一端には、正極終端電極１９が配置されている。正極終端電極１９は、電極板１６と、電極板１６の一方の面１６ａに設けられた正極１７とを含んでおり、正極終端電極１９の正極１７は、Ｚ軸方向の一端に配置されたバイポーラ電極１５の負極１８とセパレータ１４を介して対向している。正極終端電極１９の電極板１６の他方の面１６ｂには、蓄電モジュール４に隣り合う一方の導電板５が接触している。

電極積層体１２において、Ｚ軸方向の他端には、負極終端電極２０が配置されている。負極終端電極２０は、電極板１６と、電極板１６の他方の面１６ｂに設けられた負極１８とを含んでおり、負極終端電極２０の負極１８は、Ｚ軸方向の他端に配置されたバイポーラ電極１５の正極１７とセパレータ１４を介して対向している。負極終端電極２０の電極板１６の一方の面１６ａには、蓄電モジュール４に隣り合う他方の導電板５が接触している。

電極板１６は、例えばニッケルからなる金属箔、又はニッケルメッキ鋼板から構成されており、Ｚ軸方向からみて略矩形状をなしている。正極１７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１８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。

セパレータ１４は、シート状に形成されている。セパレータ１４は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）又はポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルムで形成されている。セパレータ１４は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、又はメチルセルロース等からなる織布、あるいは、それらの材料からなる不織布等で形成されてもよい。セパレータ１４は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されていてもよい。なお、セパレータ１４は、シート状に限られず、袋状であってもよい。

枠体１３は、Ｚ軸方向に延びる電極積層体１２の側面において、電極板１６の縁部１６ｃを保持する部材である。枠体１３は、絶縁性の樹脂によって形成されている。枠体１３を構成する樹脂材料としては、例えばポリプロピレン、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。枠体１３は、Ｚ軸方向からみて電極積層体１２の周囲に設けられている。つまり、枠体１３は、電極積層体１２の側面を取り囲むように設けられている。枠体１３は、各電極板１６の縁部１６ｃに設けられる複数の第１樹脂部２１（樹脂部材）と、Ｚ軸方向からみて第１樹脂部２１の周囲に設けられる第２樹脂部２２と、を備えている。

複数の第１樹脂部２１は、例えば絶縁性の樹脂を用いた射出成形によって形成され、枠体１３の内壁を構成している。各第１樹脂部２１は、電極板１６の縁部１６ｃにおいて、一方の面１６ａから側面１６ｄにわたって設けられている。各第１樹脂部２１は、Ｚ軸方向からみて電極板１６の全ての辺にわたって連続的に設けられている。隣り合う第１樹脂部２１，２１同士は、電極板１６の他方の面１６ｂから外側に延在する面において、互いに当接している。その結果、隣り合う第１樹脂部２１，２１には、電極板１６の縁部１６ｃが埋没して保持されている。

第２樹脂部２２は、例えば絶縁性の樹脂を用いた射出成形によって形成され、枠体１３の外壁を構成している。第２樹脂部２２は、Ｚ軸方向に電極積層体１２の全長にわたって延び、中空の筒状に形成されている。第２樹脂部２２は、第１樹脂部２１の外側面を覆っており、Ｚ軸方向からみて第２樹脂部２２の内側において第１樹脂部２１に溶着されている。

Ｚ軸方向において互いに隣り合う電極板１６，１６同士の間には、当該電極板１６，１６と第１樹脂部２１とによって気密に仕切られた内部空間Ｖが形成されている。蓄電モジュール４には、複数の内部空間Ｖが形成されている。内部空間Ｖには、アルカリ溶液からなる不図示の電解液が注液（充填）されている。アルカリ溶液は、例えば、水素イオン濃度（ｐＨ）が１２以上である強アルカリ性の性質を有する。アルカリ溶液としては、例えば水酸化カリウム水溶液及び水酸化リチウム水溶液等が挙げられる。

図３は、図２に示される蓄電モジュールの安全弁を示す断面図である。安全弁２３は、複数の内部空間Ｖのそれぞれと、枠体１３の外（大気）とを接続するように設けられている。具体的には、安全弁２３は、Ｘ軸方向に沿って第１樹脂部２１と第２樹脂部２２とを貫通する。安全弁２３は、内部空間Ｖの圧力が所定値以上となった場合に、内部空間Ｖに在るガスを蓄電モジュール４の外に放出する機能を有している。なお、図２では安全弁２３の図示は省略されている。

上述の蓄電モジュール４を検査対象として、本実施形態に係る検査装置３０が適用される。検査装置３０は、蓄電モジュール４に含まれる電解液の漏れを検出するための装置である。検査装置３０は、蓄電装置１の製造工程のうちの検査工程で用いられる。検査工程において、検査装置３０は繰り返し使用される。検査装置３０は、例えば、１つの蓄電装置１において複数箇所の検査に用いられ、さらに、他の複数の蓄電装置での検査にも用いられる。

検査工程において、図１及び図２に示されるように、検査装置３０（基板３１、図４参照）は、例えば、Ｚ軸方向の一端に配置された第１樹脂部２１と第２樹脂部２２との溶着部分の近傍に配置される。Ｚ軸方向の一端に配置された第１樹脂部２１と第２樹脂部２２との隙間から電解液の漏れが発生した場合、検査装置３０によって電解液の漏れが検出される。検査装置３０が適用される箇所は、電解液の漏れが懸念される箇所であれば、いずれの箇所であってもよい。なお、電解液が漏れる場合において、液状の電解液が漏れる前に、電解液の漏れの兆候としてアルカリ性を有する微量の気体の漏れが発生する。

例えば電解液の漏れが懸念される箇所の一例として、安全弁２３と第２樹脂部２２との間の隙間が挙げられる。図３に示されるように、安全弁２３と第２樹脂部２２との間の隙間から電解液の漏れが懸念されるのであれば、安全弁２３と第２樹脂部２２との接合部分の近傍に、検査装置３０（基板３１）が配置されてもよい。その他に、電解液の漏れが懸念される箇所として、電極板１６と第１樹脂部２１との隙間、及び、枠体１３に亀裂が入ること又は枠体１３が割れることによって生じる隙間が挙げられる。また、第１樹脂部２１，２１同士の接着面が剥離することによって生じる隙間からの電解液の漏れが懸念されるのであれば、隣り合う第１樹脂部２１，２１同士の当接部分に沿って、検査装置３０（基板３１）が配置されてもよい。

次に、図４及び図５を参照して、検査装置３０の具体例について説明する。図４は、一実施形態に係る検査装置の模式図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。検査装置３０は、基板３１と、導電部材３２（第１導電部材）と、導電部材３３（第２導電部材）と、検出部３４と、固体電解質体３９と、を備えている。

基板３１は、導電部材３２、導電部材３３及び固体電解質体３９を保持する板状の基材である。基板３１は、Ｚ１軸方向からみて長方形状であり、Ｘ１軸方向に沿って延在している。基板３１の表面３１ａには、Ｘ１軸方向に沿って延びる溝４０が設けられている。

基板３１は、可撓性を有する。基板３１は、例えば硬質ゴムによって構成されている。基板３１を構成する硬質ゴムとしては、ＳＢＲ（styrene-butadiene rubber；スチレンブタジエンゴム）、及びシリコンゴムが挙げられる。基板３１は、例えばＪＩＳ規格（Ｋ６２５３−３：２０１２）に基づいて計測されるデュロメータ硬さが６０〜９０である硬質ゴムによって構成されている。デュロメータ硬さが６０よりも小さい場合、基板３１に溝４０を形成することが難しくなり、さらに、溝４０が設計値どおりに形成されないおそれがある。なお、基板３１は、弾性を有する樹脂によって構成されてもよく、可撓性を有しない基材であってもよい。基板３１は、フレキシブルプリント回路基板（Flexible printed circuits）であってもよい。

溝４０の底面（配線面）は、微細凹凸形状を有している。例えばレーザ加工によって基板３１に溝４０を形成することによって、底面に微細凹凸形状を有した溝４０が形成される。なお、溝４０が形成された基板３１にオゾン処理が施されることによって、溝４０の底面が微細凹凸形状を有してもよい。オゾン処理とは、基板３１がオゾン溶液に浸され、オゾン溶液によって基板３１の表面３１ａ（溝４０の底面）が浸食されることで、微細凹凸が形成される処理である。溝４０には、導電部材３２、導電部材３３及び固体電解質体３９が収容されている。溝４０の底面は、導電部材３２及び導電部材３３と対向する位置に微細凹凸形状を有している。なお、溝４０の底面は、導電部材３２及び導電部材３３と対向する位置を含む面全体に微細凹凸形状を有してもよい。溝４０の深さは、導電部材３２の高さ及び導電部材３３の高さよりも大きい。

導電部材３２は、プリント配線であり、例えば銅箔によって構成されている。導電部材３２は、溝４０の底面に設けられており、Ｘ１軸方向に沿って延びている。導電部材３３は、プリント配線であり、例えば銅箔によって構成されている。導電部材３２及び導電部材３３は、例えば互いに同じ種類の金属箔によって構成されている。導電部材３３は、溝４０の底面に設けられており、Ｘ１軸方向に沿って延びている。基板３１において、導電部材３２と導電部材３３とは所定間隔を空けて略平行に設けられている。Ｘ１軸方向における導電部材３２の一端３２ａ及び導電部材３３の一端３３ａは、検出部３４に電気的に接続されている。Ｘ１軸方向における導電部材３２の他端３２ｂと導電部材３３の他端３３ｂとの間は開放されており、電気的に接続されていない。導電部材３２及び導電部材３３の断面形状は、例えば略矩形状である。

固体電解質体３９は、Ｘ１軸方向に沿って導電部材３２及び導電部材３３の全長と略等しい長さにわたって設けられる。図５に示されるように、固体電解質体３９は、導電部材３２及び導電部材３３に接触している。つまり、導電部材３２と導電部材３３とは、固体電解質体３９を介して接続されている。なお、固体電解質体３９は、Ｘ１軸方向に沿って導電部材３２及び導電部材３３の全長ではなく一部の長さにわたって設けられてもよい。

固体電解質体３９は、導電部材３２及び導電部材３３を覆っている。具体的には、固体電解質体３９は、導電部材３２の上面と両側面とを覆っており、導電部材３３の上面と両側面とを覆っている。固体電解質体３９は、検査装置３０の外部に露出している。検査装置３０の使用状態において、固体電解質体３９と、検査対象である蓄電モジュール４とが対向するように、基板３１は蓄電モジュール４に配置される。例えば、基板３１の表面３１ａが蓄電モジュール４に接触するように、基板３１が蓄電モジュール４に配置される。

固体電解質体３９は、例えばプロトン伝導性固体電解質によって構成されている。固体電解質体３９にアルカリ成分が含浸（吸収）することによって、固体電解質体３９は、イオンの移動が可能な状態となる。つまり、電解液を構成するアルカリ溶液の主成分（例えば、水酸化ナトリウム）が固体電解質体３９に十分安定的に定着することによって、固体電解質体３９は伝導性を有することになる。固体電解質体３９を構成する材料については後述する。

検出部３４は、導電部材３２と導電部材３３と間の通電に基づいて電解液の漏れを検出する。検出部３４は、電圧を印加する電源３５と、電圧を計測する電圧計３６と、電流を計測する電流計３７と、制御部３８と、を備えている。

電源３５は、導電部材３２と導電部材３３との間に直流電圧を印加する。電源３５の正極は、導電部材３２の一端３２ａに、電流計３７を介して電気的に接続される。電源３５の負極は、導電部材３３の一端３３ａに電気的に接続されている。これにより、導電部材３２の一端３２ａと、導電部材３３の一端３３ａとは、電源３５及び電流計３７を介して電気的に接続されている。

電圧計３６の両端は、それぞれ電源３５の正極及び負極に電気的に接続されている。電圧計３６は、電源３５の両端の電位差、あるいは、導電部材３２と導電部材３３との間に発生する電位差を計測する。電圧計３６は、計測した電圧値を制御部３８に出力する。電流計３７の両端は、それぞれ電源３５の正極と導電部材３２の一端３２ａとに電気的に接続されている。電流計３７は、計測した電流値を制御部３８に出力する。

制御部３８は、例えば、アナログ−ディジタル変換機能を有する入力インタフェース、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、及び記憶装置を備えるコンピュータである。制御部３８は、電圧計３６によって計測された電圧値と、電流計３７によって計測された電流値とに基づいて、導電部材３２と導電部材３３との間の抵抗値を算出する。例えば、制御部３８は電圧値を電流値で除算することで抵抗値を算出する。制御部３８は、例えば抵抗値の変化に応じて電解液の漏れを検出する。具体的な検出方法は後述する。

次に固体電解質体３９を構成する材料について説明する。固体電解質体３９は、粒径が０．１μｍ〜５μｍである粉末状の固体電解質と、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）から構成されるＰＴＦＥディスパージョンとを混練することによって形成される。

固体電解質体３９を構成する固体電解質は、例えばプロトン伝導性を有する固体電解質（プロトン伝導性固体電解質）である。プロトン伝導性固体電解質は、例えば、ポリビニルアルコールとジルコン酸化合物とを構成成分とする複合化合物を含んでいる。ポリビニルアルコールとジルコン酸化合物とを構成成分とする複合化合物は、水を含む溶媒と、ポリビニルアルコールと、ジルコニウム塩又はオキシジルコニウム塩とが共存する溶液において、ジルコニウム塩又はオキシジルコニウム塩が加水分解された後に溶媒が除去され、溶媒が除去された中間体がアルカリ性の物質に接触することによって形成される。上述の複合化合物が含まれることによって、高いイオン伝導性を有するプロトン伝導性固体電解質が得られる。

ＰＴＦＥディスパージョンは、ＰＴＦＥからなる短繊維を水中に分散させた液状体である。固体電解質体３９を形成する際には、ＰＴＦＥディスパージョンと粉末状の固体電解質とが所定の割合で混合されるとともに練り合わされる。ＰＴＦＥディスパージョンと固体電解質とが混練されることによって、ＰＴＦＥからなる短繊維が物理的に３次元的に絡み合う。その結果、伸縮性及び結着性に富む粘土状のポッティング剤（混合物）が得られる。ＰＴＦＥディスパージョンの濃度は、例えば数％（重量パーセント）である。ＰＴＦＥディスパージョンの量が少ないと結着効果が弱くなるおそれがある。ＰＴＦＥディスパージョンとしては、例えばダイキン工業株式会社製の「ポリフロン ＰＴＦＥ Ｄ−２１０Ｃ」が挙げられる。

ＰＴＦＥディスパージョンには、固体電解質体３９の電気抵抗を小さくするために導電助剤が含まれてもよい。導電助剤は、例えば、短繊維状の炭素繊維で構成されるカーボンナノファイバーである。ＰＴＦＥディスパージョンには、カーボンナノファイバー以外の導電助剤が含まれてもよい。カーボンナノファイバー以外の導電助剤としては、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、及びケッチェンブラック等が挙げられる。なお、ＰＴＦＥディスパージョンには、導電助剤として上述の材料のうちの２種以上の材料が含まれてもよい。

ＰＴＦＥディスパージョンに代えてバインダが用いられてもよい。そのようなバインダとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）又はポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系ポリマーが挙げられる。その他に、バインダとして、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム、及び、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はポリアミドイミドシリカハイブリッド等のイミド系ポリマーが挙げられる。さらに、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、及びポリイタコン酸等が挙げられる。

また、バインダとして、アクリル酸と、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、又はマレイン酸等の酸モノマーとの共重合物が用いられてもよい。例えば、バインダとして、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミドイミドシリカハイブリッド、ポリアクリル酸、及びカルボキシメチルセルロースのうちのいずれかの樹脂が用いられると、ポッティング剤の結着性が向上する。例えば、バインダとして、上述の樹脂のうちのポリアミドイミド樹脂あるいはポリアミドイミドシリカハイブリッドが用いられると、ポッティング剤の結着性がより向上する。上述した複数の材料のうちの１種のみの材料がバインダとして用いられてもよく、２種以上を組み合わせた材料がバインダとして用いられてもよい。

次に、検査装置３０の製造方法を説明する。まず、基板３１の表面３１ａに、例えばレーザ加工によって溝４０が形成される。そして、溝４０にプリント配線である導電部材３２と導電部材３３とが形成される。続いて、粉末状の固体電解質とＰＴＦＥディスパージョンとを混練することによって得られるポッティング剤が、導電部材３２及び導電部材３３における検査装置３０の外部に露出する面を覆うように、溝４０に埋め込まれる。溝４０に埋め込まれたポッティング剤が乾燥され、水分が蒸発することによって、導電部材３２及び導電部材３３を覆う固体電解質体３９が形成される。

次に、検査装置３０における電解液の漏れ検出方法について説明する。まず、電解液の漏れが発生していない場合、固体電解質体３９はイオンの移動が可能な状態とならない。さらに、導電部材３２の他端３２ｂと導電部材３３の他端３３ｂとの間は開放されているので、導電部材３２と導電部材３３との間が通電せずに、電源３５から電流が流れない。このとき、制御部３８によって算出される抵抗値は、無限大である。このため、制御部３８は、例えば算出した抵抗値が無限大から変化しないので、電解液の漏れを検出しない。

一方、電解液の漏れが発生し、漏れた電解液が固体電解質体３９に吸収されると、固体電解質体３９はイオンの移動が可能な状態となる。このため、電源３５と、導電部材３２及び導電部材３３と、固体電解質体３９と、によって電気的な閉回路が形成される。その結果、電源３５から閉回路に電流が流れることによって、制御部３８によって算出される抵抗値は変化（低下）する。この場合、制御部３８は、抵抗値が無限大から低下したことに応じて、電解液の漏れを検出する。つまり、検出部３４は導電部材３２と導電部材３３との間の通電に基づいて電解液の漏れを検出する。なお、制御部３８は、算出した抵抗値と閾値とを比較することによって、電解液の漏れを検出してもよい。検出部３４は、電圧計３６を備えていなくてもよい。この場合、制御部３８は、電流計３７によって計測された電流値の変化に応じて、又は電流値と閾値とを比較することによって、電解液の漏れを検出してもよい。

漏れた電解液が一の導電部材から他の導電部材に跨るように一対の導電部材に付着することで、電解液の漏れを検出する他の検査装置がある。この検査装置では、電解液が一対の導電部材に物理的に連続して付着する必要がある。これに対して、上述の検査装置３０では、固体電解質体３９がイオンの移動が可能な状態となる程度に、固体電解質体３９に電解液が吸収されると、電解液の漏れが検出される。このため、漏れた電解液が液状である場合だけでなく、気体中に液体が分散した状態のミスト状であっても、固体電解質体３９がイオンの移動が可能な状態となれば、電解液の漏れを検出することが可能となる。

導電部材３２及び導電部材３３は、固体電解質体３９に覆われている。このため、蓄電モジュール４の凹凸部位等に、基板３１のうちの導電部材３２及び導電部材３３が位置する部位が接触したとしても、凹凸部位等は固体電解質体３９に接触する。これにより、導電部材３２及び導電部材３３が、蓄電モジュール４と直接接触する可能性が低減される。その結果、導電部材３２及び導電部材３３が断線又は損傷する可能性を低減することが可能となる。

溝４０の深さは、導電部材３２の高さ及び導電部材３３の高さよりも大きいので、導電部材３２及び導電部材３３は基板３１の表面３１ａから突出していない。つまり、導電部材３２及び導電部材３３は、溝４０によって画定される領域に位置している。このため、導電部材３２及び導電部材３３が、検査対象である蓄電モジュール４と直接接触する可能性がより低減される。その結果、導電部材３２及び導電部材３３が断線又は損傷する可能性をより低減することが可能となる。

溝４０の底面は、導電部材３２及び導電部材３３と対向する位置に微細凹凸形状を有している。このため、導電部材３２及び導電部材３３が溝４０の底面に形成される際に、導電部材３２及び導電部材３３を構成する金属箔が、微細凹凸形状の凹部に入り込むので、導電部材３２及び導電部材３３と基板３１との密着力が高まる。これにより、導電部材３２及び導電部材３３が基板３１（溝４０の底面）から剥離することが抑制されるので、導電部材３２及び導電部材３３が損傷する可能性が低減される。

溝４０には、導電部材３２、導電部材３３及び固体電解質体３９が収容されている。このため、導電部材３２及び導電部材３３を溝に収容した状態で、上述の粘土状のポッティング剤を導電部材３２及び導電部材３３を覆うように溝４０に埋め込み、水分を乾燥させることで、固体電解質体３９を溝４０に形成することができる。その結果、検査装置３０を容易に製造することが可能となる。また、導電部材３２、導電部材３３及び固体電解質体３９を基板３１に保持することが容易となる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。

上記検査装置３０では、導電部材３２、導電部材３３及び固体電解質体３９は、ともに溝４０に収容されるが、これに限られない。基板３１に溝４０が設けられなくてもよく、導電部材３２、導電部材３３及び固体電解質体３９は、基板３１の表面３１ａに設けられてもよい。この場合、基板３１の表面３１ａ（配線面）は、導電部材３２及び導電部材３３と対向する位置に微細凹凸形状を有してもよい。

導電部材３２及び導電部材３３は、プリント配線に限られない。導電部材３２及び導電部材３３は、金属によって構成される導電性のワイヤーであってもよい。導電部材３２及び導電部材３３の断面形状は、円形、楕円形、又は多角形であってもよい。

導電部材３２と導電部材３３とは、一方向にのみ延びているが、一方向に加え別の方向に延びてもよい。導電部材３２と導電部材３３とは、直線状に延びているが、曲線状に延びてもよい。

基板３１に１組の導電部材３２及び導電部材３３が設けられることで、電解液の漏れが検出されているが、複数組の導電部材が設けられることで、電解液の漏れが検出されてもよい。この場合、複数組の導電部材は、互いに異なる方向に延びてもよい。

検査装置３０の基板３１は、一方向にのみ延在するが、これに限られない。基板３１は、一方向に加え別の方向に延在してもよい。導電部材３２及び導電部材３３は、基板３１の延在方向に沿って延びてもよい。一方向にのみ延在する基板３１が曲げられて、蓄電モジュール４の外周に巻き付けるように配置されることで、検査装置３０が蓄電モジュール４に適用されてもよい。

検査装置３０の検査対象は、蓄電モジュール４に限られない。図６は、検査装置が適用される別の蓄電装置を示す図である。

図６に示されるように、蓄電装置１Ａは、複数（ここでは、９個）の電池セル５１Ａ〜５１Ｉを備えている。複数の電池セル５１Ａ〜５１Ｉ（蓄電モジュール）は、Ｙ２軸方向に沿って一列に並ぶように配置されている。電池セル５１Ａ〜５１Ｉのそれぞれは、例えばニッケル水素二次電池である。なお、電池セル５１Ａ〜５１Ｉのそれぞれは、ニッケルカドミウム二次電池又はニッケル亜鉛二次電池であってもよい。電池セル５１Ａ〜５１Ｉのそれぞれは、リチウムイオン二次電池又は電気二重層キャパシタであってもよい。

電池セル５１Ａ〜５１Ｉのそれぞれは、外装部材としてのケース５２と、ケース５２に収容されている電極組立体と、電極端子５３と、安全弁５４とを備えている。ケース５２の内部には、水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液から構成される電解液が注液（充填）されている。ケース５２は、電極組立体を収容する有底四角筒状の本体部５２ａと、本体部５２ａの開口を閉塞する蓋部５２ｂと、を有している。蓋部５２ｂの外周が、例えばレーザ溶接されることによって、本体部５２ａ及び蓋部５２ｂから構成されるケース５２の内部空間が密閉される。

蓋部５２ｂには、電極端子５３及び安全弁５４が設けられている。電極端子５３は、ケース５２に収容されている電極組立体と電気的に接続されている。安全弁５４は、ケース５２の内部空間の圧力が所定値まで上昇した場合に、内部空間の圧力を低下させる。基板３１は、Ｘ２軸方向の一端に、本体部５２ａと蓋部５２ｂとの溶接部分に対応する位置に配置されている。

蓄電装置１Ａでは、本体部５２ａに蓋部５２ｂがレーザ溶接によって溶着されており、レーザ溶接部分に欠陥（例えば、ピンホール）があると、各電池セル５１Ａ〜５１Ｉから電解液が漏れるおそれがある。例えば、蓋部５２ｂの周囲に沿ってレーザ溶接が行われる際の開始点と終了点とにおける溶接のオーバーラップ部分、又はレーザによる熱が集中する蓋部５２ｂの角部において、溶接の欠陥が生じる可能性がある。また、電極端子５３は、蓋部５２ｂを貫通してケース５２の内部まで延びており、電極端子５３と蓋部５２ｂとの隙間を埋めるようにＯリング等のシール部材が設けられる。シール部材と電極端子５３又は蓋部５２ｂとの間に微細な隙間が生じてしまうと、電解液が漏れるおそれがある。このようなレーザ溶接部分の欠陥又はシール部材の周囲に生じる微細な隙間から電解液の漏れが発生しても、検査装置３０によって電解液の漏れを検出することが可能となる。

電解液としてのアルカリ溶液は、酸性の電解液に比べてぬれ性が良い性質を有している。つまり、アルカリ溶液は、固体表面に対して付着しやすい性質を有している。また、アルカリ溶液に含まれる水酸基（ヒドロキシ基）とカリウム等の成分とは分離（イオン化）しやすい。このため、アルカリ溶液に含まれるカリウム等の成分が、電子の移動に伴って正極の電極端子５３に向けて移動しやすく、電解液の漏れが発生しやすい。さらに、アルカリ溶液はぬれ性が良い性質を有しているので、電解液が微細な隙間に入り込みケース５２から外部に漏れやすい。つまり、毛細管現象による電解液の漏れが生じやすい。これらの現象は、蓄電装置１においても同様である。このような性質を有するアルカリ溶液を備えるアルカリ電池において、電解液の漏れが発生しても、検査装置３０によって電解液の漏れを検出することが可能となる。

図７は、検査装置の他の適用例を示す図である。基板３１は、Ｙ２軸方向に複数の安全弁５４に沿って配置されている。この構成によれば、安全弁５４と蓋部５２ｂとの接合部分から漏れる電解液の検出を行うことができる。あるいは、ケース５２の内部圧力の上昇に伴う安全弁５４の作動を検出することができる。

固体電解質体３９を構成する固体電解質は、プロトン伝導性固体電解質に限られない。リチウムイオン二次電池に含まれる電解液が吸収されることで、イオンの移動が可能な状態となる固体電解質体３９を構成する固体電解質の材料としては、例えば、ペロブスカイト型結晶構造のＬａ_０．５１Ｌｉ_０．３４ＴｉＯ_２．９４、ＮＡＳＩＣＯＮ型結晶構造のＬｉ_１．３Ａｌ_０．３Ｔｉ_１．７（ＰＯ_４）_３、及びガーネット型結晶構造のＬｉ_７Ｌａ_３Ｚｒ_２Ｏ_１２等が挙げられる。これらの酸化物系の固体電解質は、室温において大気中で酸化（劣化）しにくい性質を有する。その他に、固体電解質の材料として、例えば、Ｌｉ_２Ｓ−ＳｉＳ_２系の硫化物、Ｌｉ_１０Ｇｅ_２ＰＳ_１２、及びＬｉ_２Ｓ−Ｐ_２Ｓ_５等が挙げられる。これらの硫化物系の固体電解質は、室温において、例えば１０^−３Ｓ／ｃｍ程度の高い伝導率を有する。

検査装置３０は、車両に搭載されている蓄電装置１，１Ａに設けられてもよい。この場合、制御部３８は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit；電子制御ユニット）であってもよい。

蓄電モジュール４に含まれる正極１７及び負極１８は、互いに異なる材料によって構成されるので、蓄電モジュール４の充放電に伴う正極１７及び負極１８の伸縮の程度は互いに異なる。このため、積層方向に隣り合う第１樹脂部２１，２１同士の間に隙間が形成されるおそれがあり、その隙間を介して電解液が漏れるおそれがある。このように第１樹脂部２１，２１同士の間に生じる隙間を介して電解液の漏れが発生しても、上述の検査装置３０によって、電解液の漏れを検出することが可能となる。

１，１Ａ…蓄電装置、４…蓄電モジュール、３０…検査装置、３１…基板、３２，３３…導電部材、３４…検出部、３９…固体電解質体、４０…溝。

Claims (6)

1. 蓄電モジュールに含まれる電解液の漏れを検出する検査装置であって、
   基板と、
   前記基板に設けられた第１導電部材及び第２導電部材と、
   前記第１導電部材及び前記第２導電部材に接触する固体電解質体と、
   前記第１導電部材と前記第２導電部材との間に電圧を印加し、前記第１導電部材と前記第２導電部材との間の通電に基づいて前記電解液の漏れを検出する検出部と、を備え、
   前記固体電解質体は、前記第１導電部材及び前記第２導電部材を覆う、
   検査装置。
2. 前記基板には、溝が設けられ、
   前記溝には、前記第１導電部材、前記第２導電部材及び前記固体電解質体が収容される、
   請求項１に記載の検査装置。
3. 前記第１導電部材及び前記第２導電部材は、プリント配線である、
   請求項１又は請求項２に記載の検査装置。
4. 前記基板のうちの前記第１導電部材及び前記第２導電部材が設けられる配線面は、前記第１導電部材及び前記第２導電部材と対向する位置に微細凹凸形状を有する、
   請求項３に記載の検査装置。
5. 前記固体電解質体は、プロトン伝導性固体電解質から構成される、
   請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の検査装置。
6. 前記蓄電モジュールは、積層された複数のバイポーラ電極と、前記複数のバイポーラ電極を囲む樹脂部材と、を有し、
   前記複数のバイポーラ電極のそれぞれは、第１面及び前記第１面とは反対の第２面を有する電極板と、前記第１面に設けられた正極と、前記第２面に設けられた負極とを有し、
   前記電極板の縁部に前記樹脂部材が設けられる、
   請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の検査装置。

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