JP6119573B2 - 蓄電装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置の製造方法に関する。

例えばリチウムイオン二次電池といった車載用の蓄電装置は、電解液が充填されたケース内に正極及び負極となるシート状の金属箔をセパレータを介して積層した電極組立体を配置して構成されている。かかる蓄電装置の製造工程には、例えばケースの蓋部に設けた端子に電極組立体の電極のタブを接続して電極体を形成する電極体形成工程と、電極体をケースの本体部である電槽缶に収容する電極体収容工程とが含まれている。

従来、電極体収容工程では、治具によって電槽缶の入口をある程度開いた状態で電極体の挿入を行っていたが、電槽缶への異物の混入が問題となっていた。このような問題に対し、例えば特許文献１に記載の二次電池では、電槽缶の側面を吸引装置によって吸引して外側に膨らませることにより、電槽缶の入口を広げた状態で電極体の挿入を行っている（特許文献１の図９及び図１０参照）。

特開２０１２−１３８２１１号公報

しかしながら、上述した特許文献１の手法では、電槽缶の面性状によっては、電極体の挿入時に吸引装置が電槽缶から外れてしまうおそれがある。また、電槽缶への電極体の収容が完了するまで吸引装置による吸引の実行を継続する必要があり、エアの消費量が多くなるという問題があった。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、エアの消費量を抑えつつ、異物の混入を防止しながら電極体を電槽缶に収容できる蓄電装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る蓄電装置の製造方法は、正極及び負極を含んで構成された電極体を電槽缶内に収容する電極体収容工程を備えた蓄電装置の製造方法であって、電極体収容工程は、電槽缶の互いに対向する側面を吸引装置によって吸引する吸引工程と、吸引装置によって吸引されている側面に交差して互いに対向する側面に内向きの荷重をそれぞれ付加する荷重付加工程と、荷重の付加を継続する一方で吸引装置による吸引を停止し、この状態で電極体を電槽缶内に挿入する挿入工程と、を備えていることを特徴としている。

この蓄電装置の製造方法では、吸引工程で電槽缶の側面を吸引することによって電槽缶における電極体の入口を広げた後、吸引している側面と交差する側面に内向きの荷重を付加することで電極体の入口の広がりを維持する。この方法では、吸引装置を用いることにより、治具で電極体の入口を広げる場合に比べて異物の混入を防止できる。また、この方法では、電槽缶への荷重の付加の後、電極体を電槽缶内に挿入する際に吸引装置による吸引を停止しているので、エアの消費量が抑えられる。

また、吸引工程において、電槽缶における電極体の入口の中央側の幅が端側の幅よりも大きくなるように吸引装置による吸引を行い、荷重付加工程において、電槽缶における電極体の入口の中央側の幅が吸引工程のときよりも更に大きくなるように荷重を付加することが好ましい。この場合、電槽缶における電極体の入口が一層広がるため、電極体の挿入を更に好適に実施できる。

本発明に係る蓄電装置の製造方法によれば、エアの消費量を抑えつつ、異物の混入を防止しながら電極体を電槽缶に収容できる。

本発明に係る蓄電装置の製造方法を適用する蓄電装置の内部構成の一例を示す断面図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。 電極体収容工程における吸引工程の一例を示す斜視図である。 吸引工程に後続する荷重付加工程の一例を示す斜視図である。 荷重付加工程における電槽缶の入口の形状の一例を示す上面図である。 荷重付加工程に後続する挿入工程の一例を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る蓄電装置の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る蓄電装置の製造方法を適用する蓄電装置の内部構成の一例を示す断面図である。また、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、蓄電装置１は、例えば略直方体形状をなす中空のケース２と、ケース２内に収容された電極組立体３とを備えている。

ケース２は、例えば一面側が開口する有底の電槽缶２１と、電槽缶２１の開口を塞ぐように設けられた蓋部２２とによって構成されている。ケース２は、例えばアルミニウム等の金属によって形成されている。ケース２の内部には、例えば有機溶媒系又は非水系の電解液４が充填されている。蓋部２２には、図１に示すように、正極端子５と負極端子６とが互いに離間して配置されている。正極端子５は、絶縁リング（絶縁部材）７を介して蓋部２２に固定され、負極端子６は、絶縁リング（絶縁部材）８を介して蓋部２２に固定されている。

電極組立体３は、図２に示すように、正極１１と、負極１２と、正極１１と負極１２との間に配置された袋状のセパレータ１３とによって構成されている。電極組立体３では、セパレータ１３内に正極１１が収容されており、この状態で正極１１と負極１２とがセパレータ１３を介して交互に積層された状態となっている。

正極１１は、例えばアルミニウム箔からなる金属箔１１ａと、金属箔１１ａの両面に形成された正極活物質層１１ｂとを有している。正極活物質層１１ｂは、正極活物質とバインダとを含んで形成されている。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウム、硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、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。また、正極１１の上縁部には、正極端子５の位置に対応してタブ１１ｃが形成されている。タブ１１ｃは、正極１１の上縁部から上方に延び、導電部材１４を介して正極端子５に接続されている。

一方、負極１２は、例えば銅箔からなる金属箔１２ａと、金属箔１２ａの両面に形成された負極活物質層１２ｂとを有している。負極活物質層１２ｂは、負極活物質とバインダとを含んで形成されている。負極活物質としては、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、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等が挙げられる。また、負極１２の上縁部には、負極端子６の位置に対応してタブ１２ｃが形成されている。タブ１２ｃは、負極１２の上縁部から上方に延び、導電部材１５を介して負極端子６に接続されている。

セパレータ１３は、例えば袋状に形成され、内部に正極１１のみを収容している。セパレータ１３の形成材料としては、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、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。なお、セパレータ１３は、袋状に限られず、シート状のものを用いてもよい。

続いて、上述した蓄電装置１の製造方法について説明する。

この蓄電装置１の製造工程は、後述する電極体２６をケース２の本体部である電槽缶２１に収容する電極体収容工程を含んで構成されている。電極体収容工程は、例えば吸引工程、荷重付加工程、及び挿入工程の３工程を有している。

吸引工程では、まず、電槽缶２１を用意する。次に、図３に示すように、電槽缶２１の厚さ方向の側面２１ａ，２１ａの略中央部分に吸引装置２３の吸引パッド２４を配置し、側面２１ａ，２１ａをそれぞれ真空力で外向きに吸引する。これにより、電槽缶２１の側面２１ａ，２１ａが外方側に向かって凸となるように湾曲し、電槽缶２１における電極体２６の入口２１ｃが厚さ方向に拡大される。

吸引工程に後続する荷重付加工程では、図４に示すように、吸引装置２３の吸引パッド２４を配置したままの状態で、電槽缶２１の幅方向の側面２１ｂ，２１ｂに例えばブロック状の加圧治具２５を配置し、側面２１ｂ，２１ｂに内向きの荷重を付加する。

図５に示すように、吸引工程では、吸引装置２３の吸引パッド２４からの真空力によって、電槽缶２１における電極体２６の入口２１ｃの中央側の幅Ｗ１が端側の幅Ｗ２よりも大きくなるように電槽缶２１の入口２１ｃの形状が拡大される。また、荷重付加工程では、同図に示すように、加圧治具２５からの荷重によって、吸引工程で拡大した入口２１ｃの形状が維持される。なお、荷重付加工程において、電槽缶２１における電極体２６の入口２１ｃの中央側の幅Ｗ１が吸引工程のときよりも更に大きくなるように荷重を付加するようにしてもよい。この場合、電槽缶２１の側面２１ａ，２１ａの変形量は、弾性変形の範囲内となっていることが好ましい。

荷重付加工程に後続する挿入工程では、図６に示すように、まず、加圧治具２５による荷重の付加を継続する一方、吸引装置２３による吸引を停止する。吸引装置２３による吸引を停止しても、加圧治具２５による荷重の付加が継続しているため、吸引工程で拡大した入口２１ｃの形状が維持される。そして、この状態で電極体２６を電槽缶２１の入口２１ｃから内部に挿入し、電極体２６を電槽缶２１内に収容する。

挿入工程で電槽缶２１に収容される電極体２６は、予め上述した電極組立体３の正極１１のタブ１１ｃが正極端子５に接続され、かつ負極１２のタブ１２ｃが負極端子６に接続された状態となっている。挿入工程の後、例えばレーザ溶接などによって電槽缶２１と蓋部２２とを接合することで、ケース２内に電極組立体３が封止された状態となる。

以上説明したように、この蓄電装置の製造方法では、吸引工程で電槽缶２１の厚さ方向の側面２１ａ，２１ａを吸引することによって電槽缶２１における電極体２６の入口２１ｃを広げた後、吸引している側面２１ａ，２１ａと交差する幅方向の側面２１ｂ，２１ｂに内向きの荷重を付加することで電極体２６の入口の広がりを維持している。この方法では、吸引装置２３を用いることにより、治具で電極体２６の入口２１ｃを広げる場合に比べて異物の混入を防止できる。また、この方法では、電槽缶２１への荷重の付加の後、電極体２６を電槽缶２１内に挿入する際に吸引装置２３による吸引を停止するので、エアの消費量が抑えられる。

さらに、吸引装置２３は、電槽缶２１の入口２１ｃを広げるためのきっかけに用いられており、入口２１ｃの形状の維持は、加圧治具２５による荷重によってなされるため、吸引装置２３による吸引時間を短縮できる。したがって、電槽缶２１の面性状によって吸引パッド２４が側面２１ａ，２１ａから外れてしまうことを抑制できる。

また、この蓄電装置の製造方法では、吸引工程において、電槽缶２１における電極体２６の入口２１ｃの中央側の幅Ｗ１が端側の幅Ｗ２よりも大きくなるように吸引装置２３による吸引を行い、荷重付加工程において、電槽缶２１における電極体２６の入口２１ｃの中央側の幅Ｗ１が吸引工程のときよりも更に大きくなるように荷重を付加することができる。この場合、電槽缶２１における電極体２６の入口２１ｃが一層広がるため、電極体２６の挿入を更に好適に実施できる。

１…蓄電装置、２…ケース、１１…正極、１２…負極、２１…電槽缶、２１ａ…側面、２１ｂ…側面、２１ｃ…入口、２３…吸引装置、２６…電極体、Ｗ１…中央側の幅、Ｗ２…端側の幅。

Claims (1)

1. 正極及び負極を含んで構成された電極体を電槽缶内に収容する電極体収容工程を備えた蓄電装置の製造方法であって、
   前記電極体収容工程は、
   前記電槽缶の互いに対向する側面を吸引装置によって吸引する吸引工程と、
   前記吸引装置によって吸引されている前記側面に交差して互いに対向する側面に内向きの荷重をそれぞれ付加する荷重付加工程と、
   前記荷重の付加を継続する一方で前記吸引装置による吸引を停止し、この状態で前記電極体を前記電槽缶内に挿入する挿入工程と、を備え、
   前記吸引工程において、前記電槽缶における前記電極体の入口の中央側の幅が端側の幅よりも大きくなるように前記吸引装置による吸引を行い、
   前記荷重付加工程において、前記電槽缶における前記電極体の入口の中央側の幅が前記吸引工程のときよりも更に大きくなるように前記荷重を付加することを特徴とする蓄電装置の製造方法。

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