JP5909378B2 - 電池補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池補強方法に関する。

複数のワークをラック内に収納し、ワークの処理工程に応じて、ラック内に配列されている複数のワークのピッチを調整する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１記載の発明では、ワークが基板であり、基板保持部材に形成された溝に、基板の端部を嵌め合せた状態で、ワークが保持される。

一方、電池セルを加工する工程においても、複数の電池セルをラックに収納し、必要に応じてピッチを調整して、取り出したり搬送したりすることが考えられる。

特開平７−１８３３５７号公報

しかしながら、電池セルの場合、たとえばアルミシートを樹脂でコーティングしたラミネートシートにより外装が形成されているので、外装の端部が基板ほど硬くない。したがって、特許文献１記載の方法を採用すると、電池セルを保持部材の溝に嵌め合せる際に、外装を破損する虞がある。

特許文献１のように保持部材の溝にワークを嵌め合せる形態でなくても、電池セルを所定のラック等の収納に出し入れする場合でも、電池セルの外装を破損する虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電池セルの端部が破損しないように補強する電池補強方法を提供することを目的とする。

電池補強方法は、矩形の外装材内に電池要素が配置された矩形電池セルを補強するための電池補強方法である。外装材は、２枚の矩形の外装材シートの間に前記電池要素を内包して、矩形の各辺に沿う封止部により封止することによって形成される。電池補強方法は、外装材において封止部よりも外側に補強部を形成する工程を含む。

電池補強方法は、封止部とは別に補強部を外側に形成する。したがって、電池セルの搬送時等に封止部を補強部により保護できる。

電池セルの外観を表した斜視図である。 電池セルの平面および側面を示す図である。 電池セルの分解斜視図である。 電池セル内の封止部を示す図である。 電池セルが搬送および載置される様子を示す図である。 電池補強方法の手順を示すフローチャートである。 電池セルの変形を確認する様子を示す図である。 補強部を形成する様子を示す図である。 電池セルに形成された補強部を示す図である。 補強部の面取りの様子を示す図である。 さらに補強部を形成した電池セルを示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

本発明は、電池セルを補強する電池セル補強方法に関する。電池セル補強方法を説明する前に、補強対象である電池の構造について説明する。

（電池）
図１は電池セルの外観を表した斜視図、図２は電池セルの平面および側面を示す図、図３は電池セルの分解斜視図である。

図１および図２に示すとおり、電池セル１０は、扁平な矩形形状を有しており、正極リード１１および負極リード１２が外装材１３の同一端部から導出されている。外装材１３は、たとえば、アルミシートの表面を樹脂コーティングしたものである。

外装材１３の内部には、図３に示すように、充放電反応が進行する発電要素（電池要素）１５および電解液が収容されている。発電要素１５は、間にシート状のセパレータ２０を挟みつつ、正極３０と、負極４０とが交互に積層されて形成される。発電要素１５を外装材１３内部に配置し電解液を加えた状態や初回充電を行った状態では、電池要素１５内部（セパレータ２０）に空気やガスなどが溜まることがある。

正極３０は、シート状の正極集電体の両面に正極活物質層３２が形成されてなる。正極活物質層３２は、正極３０のタブ部分３４には形成されていない。正極３０の各タブ部分３４は、発電要素１５の積層方向から見て、重なる位置に設けられている。タブ部分３４は、正極リード１１と接続される。

負極４０は、シート状の負極集電体の両面に負極活物質層４２が形成されてなる。負極活物質層４２は、負極４０のタブ部分４４には形成されていない。負極４０の各タブ部分４４は、発電要素１５の積層方向から見て、重なる位置であって、正極３０のタブ部分３４とは重ならない位置に設けられている。タブ部分４４は、負極リード１２と接続される。

図４は、電池セル内の封止部を示す図である。なお、図中斜線で示す封止部１６は、電池セル１０の外部からは実際は目視できないものであるが、位置の説明のため明示している。

電池セル１０の外装材１３は、２枚の矩形のラミネートシート（外装材シート）間に電池要素１５を内包して、矩形の各辺に沿う封止部１６により封止することで形成されている。たとえば、図４に斜線で示す範囲で、外装材１３同士が接着され、封止部１６が形成される。外装材１３同士の接着は、たとえば、外装材１３をコーティングする樹脂同士を熱融着させたり、接着剤により接着させたりすることで達成できる。封止部１６は、電池セル１０の各辺から所定の距離離れた位置、すなわち、電池セル１０の外形から一回り小さく形成される。ただし、封止部１６は、電池セル１０の１辺１７側においては、一部で辺１７に接近するようにコの字に形成されている。辺１７は、電池セル１０の１辺は外装材１３内の空気やガスを排出するためのガス抜き口１８として使用される。図中点線Ａで示される位置で、電池セル１０の１辺１７が切り落とされると、ガス抜き口１８は、外装材１３内部と外部を連通する。ガス抜き口１８を通じて、外装材１３内部のガス等が排出される。その後、ガス抜き口１８の部分で、外装材１３が接着されることで、電池セル１０が再封止される。

電池セル１０が搬送、収納される様子を説明する。

図５は、電池セルが搬送および載置される様子を示す図である。図５（Ａ）は電池セル１０の平面方向から見た様子を示し、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の矢印５Ｂ方向から見た様子を示す。

図５に示すように、電池セル１０は、搬送装置５０により搬送される。本実施形態の搬送装置５０は、電池セル１０の矩形の短辺を垂直に立てた状態で、電池セル１０を吊り下げて空中搬送する。搬送装置５０は、たとえば、電池セル１０の平面の上部を両側から把持部５２により挟んで搬送する搬送ロボットである。

搬送装置５０は、加工や処理のための種々の工程まで電池セル１０を搬送し、他の装置に電池セル１０を受け渡したり、他の装置から受け取ったりする。ここで、他の装置には、たとえば、一時的に電池セル１０を載置する受け台、電池セル１０を収納する収納装置、搬送装置５０とは別の方法で電池セル１０を搬送する搬送装置などがある。あるいは、電池セル１０に所定の加工を施すための加工装置や加工台であってもよい。以下では、図中下側に示す受け台６０に電池セル１０が受け渡し等される場合について例示する。

受け台６０は、電池セル１０を両面から支持する支持部６２を有する。電池セル１０が搬送装置５０により受け台６０の上方まで搬送され、搬送装置５０が受け台６０に接近することよって、電池セル１０が受け台６０の支持部６２間に挿入される。搬送装置５０が把持部５２により把持を開放すると、受け台６０に電池セル１０が収納される。電池セル１０が受け台６０から取り出される際には、受け台６０に搬送装置５０が接近し、電池セル１０を把持部５２により把持する。搬送装置５０が上昇することで、受け台６０から電池セル１０が取り出される。

上記のように、本実施形態では、電池セル１０は、ガス抜き口１８を上方に位置させた状態で搬送され、ガス抜き口１８とは反対の辺から受け台６０に収納される。したがって、電池セル１０は、ガス抜き口１８とは反対の辺で受け台６０等の他の装置と接触することが多い。

（電池補強方法）
以下、ガス抜き口１８が開口される前の状態、すなわち、図４に示す状態で、電池セル１０が補強される方法について、詳細に説明する。

図６は電池補強方法の手順を示すフローチャート、図７は電池セルの変形を確認する様子を示す図、図８は補強部を形成する様子を示す図、図９は電池セルに形成された補強部を示す図、図１０は補強部の面取りの様子を示す図である。

まず、搬送装置５０により電池セル１０が所定位置に搬送され、電池セル１０の補強する箇所に折れ曲がり等の変形がないか確認される（ステップＳ１）。ここで、変形を検査するのは、図７に示すセンサ７０である。センサ７０は、たとえば、一対の光電センサであり、一方から照射した光の光量を他方で検出することによって、電池セル１０の外装材１３の変形を確認する。外装材１３は、図５で説明したように、図中下側に位置する辺が他の装置と接触することが多く、特に角で変形することが多い。したがって、たとえば、図７中点線で示す外装材１３の角の部分について、曲がりを検出することが好ましい。

外装材１３の曲がりがセンサ７０により検出された場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、当該変形は矯正される（ステップＳ２）。曲がりの矯正は、たとえば、外装材１３を押圧しながら真っ直ぐに伸ばす押圧ローラである。ただし、外装材１３の変形は、いかなる方法により矯正されてもよい。

続けて、曲がりがないことが確認された場合（ステップＳ１：ＮＯ）、または、曲がりが矯正された場合（ステップＳ２）、電池セル１０は、補強部が形成される（ステップＳ３）。補強部を形成する際には、図８に示すように、電池セル１０の外装材１３の下部を、熱融着装置７２により熱融着する。熱融着装置７２は、対となるブロックが外装材１３の補強部を形成する部分に当接し、両側から加熱しつつ押圧することで、外装材１３の樹脂を融着する。図９に示すように、電池セル１０の封止部１６よりも外側であって、ガス抜き口１８が形成された辺１７とは異なる辺１９に補強部８０が形成される。なお、外装材１３を封止する封止部１６も熱融着により形成されうるが、補強部８０は、封止部１６とは異なる精度の熱融着により形成できる。たとえば、封止部１６は高精度な熱融着により形成され、補強部８０は比較的低精度な熱融着により形成される。

続けて、電池セル１０は、形成された補強部８０の角が面取りされる（丸められる）（ステップＳ４）。補強部８０は、図１０に示すように、鋏７４により面取りされる。鋏７４は、受け台６０等に載置された電池セル１０の角に接近して、角を切り落とす。図９および図１０の黒く塗られた部分が切り落とされる。

ステップＳ４後には、電池セル１０は加工等の各装置に搬送され、その度に、電池セル１０を支持する受け台６０や収納に出し入れされる。電池セル１０の主な加工等が終了した後で、製品として電池セル１０が出荷される前には、補強部８０は電池セル１０から切除される（ステップＳ５）。補強部８０は、図９の点線Ｂで示される位置で、切り落とされる。

以上のように、上記実施形態では、気体排出に使用されるガス抜き口１８が設けられた辺１７とは異なる他の辺１９に補強部８０を形成している。辺１７以外の辺１９は、上述のように、電池セル１０を搬送する際や加工のために支持する際に、搬送装置５０や受け台６０などの他の装置と接触することが多い。したがって、辺１９を補強することによって、他の装置との接触により電池セル１０の外装材１３の変形を防止できる。また、補強部８０は、別部材を付加することなく形成できるので、補強部８０のために別途のコストが必要なく、低コストに変形の防止を実現できる。

また、外装材１３のラミネートシートの封止部１６とは別に、補強部８０を外側に形成している。したがって、封止部１６とは異なる基準ないし精度で補強部８０を形成できる。封止部１６とは別に補強部８０を外側に形成するので、電池セル１０の搬送時等に封止部１６を補強部８０により保護できる。

封止部１６および補強部８０の形成は、それぞれ別個にラミネートシートの樹脂を熱融着することにより達成できるので、同じ構成のラミネートシートを使用しつつ、別個に封止部１６および補強部８０を形成できる。

また、補強部８０を形成する前に、外装材１３の変形を矯正するので、外装材１３の辺が変形したまま補強部８０を形成することにより辺に不要な癖や折目がつくのを防止できる。

補強部８０を形成する前に、外装材１３の変形をセンサ７０により検出するので、確実に辺の変形を検出できる。

補強部８０は、受け台６０等の他の装置と接触する電池セル１０の辺１９に形成されるので、他の装置との接触による電池セル１０の外装材１３の変形を防止できる。

補強部８０により補強した辺１９の角を面取りするので、電池セル１０を補強した辺１９から受け台６０等の他の装置に挿入する場合に、角への負荷を分散し、辺１９の変形を防止できる。

電池セル１０の加工等の工程においては補強部８０を設けておき、電池セル１０の外装材１３の変形を防止する一方で、最終的には補強部８０を切除する。したがって、加工等の工程により補強されつつも多少の傷がついた補強部８０は、最終製品としての電池セル１０には残らない。したがって、全く傷のない電池セル１０を得られる。

以上、本実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されない。種々の改良が可能である。

図１１は、さらに補強部を形成した電池セルを示す図である。

上記実施形態では、電池セル１０の辺１９に沿った補強部８０を形成していた。しかし、これに限定されない。図１１に示すように、垂直に立つ辺にも補強部８１、８２を形成してもよい。補強部８１、８２の形成の仕方は、上記と同様であり、たとえば、ラミネートシートの樹脂を熱融着して形成する。なお、電池セル１０の出荷前には、点線Ｃで示す位置で補強部８１を切除できる。なお、図１１では、正極リード１１および負極リード１２が引き出されている辺にも補強部８２が形成されているが、補強部８２は切除できないので、そのまま残す。補強部８２側は、正極リード１１等があるので、破損することは余りないので、補強部８２を残しても問題はない。

また上記実施形態では、受け台６０に電池セル１０を載置したり、受け台６０から電池セル１０を取り出したりする例について説明したがこれに限定されない。複数の電池セル１０を収納する収納ラックに電池セル１０を受け渡したり、収納ラックから電池セルを取り出すような場合にも、上記電池セル１０の補強は有効である。

１０ 電池セル、
１１ 正極リード、
１２ 負極リード、
１３ 外装材、
１５ 電池要素、
１６ 封止部、
１７、１９ 辺、
１８ ガス抜き口、
２０ セパレータ、
３０ 正極、
４０ 負極、
５０ 搬送装置、
５２ 把持部、
６０ 受け台、
６２ 支持部、
７０ センサ、
７２ 熱融着装置、
７４ 鋏、
８０、８１、８２ 補強部。

Claims (7)

1. 矩形の外装材内に電池要素が配置された矩形電池セルを補強するための電池補強方法であって、
   前記外装材を、２枚の矩形の外装材シートの間に前記電池要素を内包して、矩形の各辺に沿う封止部により封止することによって形成し、
   前記外装材において前記封止部よりも外側に補強部を形成する工程を含み、
   前記外装材シートは、金属シートを樹脂により被覆したものであり、
   前記封止部および前記補強部の形成は、それぞれ別個に、２枚の前記外装材シートを被覆する樹脂を熱圧着することによって達成される電池補強方法。
2. 前記補強部を、前記外装材シートの気体を排出するために使用される矩形の１辺とは異なる他の辺の少なくとも一部に形成する請求項１に記載の電池補強方法。
3. 前記電池セルの辺の少なくとも一部に前記補強部を形成する工程の前に、前記辺の補強部を形成する部分の変形を矯正する工程をさらに含む請求項１または請求項２に記載の電池補強方法。
4. 前記電池セルの辺の少なくとも一部に前記補強部を形成する工程の前に、前記辺の補強部を形成する部分の変形を検出する工程をさらに含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池補強方法。
5. 前記補強部は、前記電池セルを他の装置に受け渡しまたは他の装置から受け取る際に、当該他の装置と接触する前記電池セルの辺に形成される請求項１〜４のいずれか一項に記載の電池補強方法。
6. 前記補強部により補強した辺の角を面取りする工程をさらに含む請求項１〜５のいずれか一項に記載の電池補強方法。
7. 前記電池セルの辺の前記補強部が形成された部分を切断する工程をさらに含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の電池補強方法。

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