JP6183245B2 - Power storage device manufacturing apparatus and power storage device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電装置の製造装置及び蓄電装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a power storage device manufacturing apparatus and a power storage device manufacturing method.
リチウムイオン電池等の蓄電装置の製造工程では、電極組立体が収容されたケースに注液口を介して電解液を注液した後に、着脱容易な栓部材にて注液口の仮封止を行うものが知られている(特許文献1参照)。そして、エージング処理等を行った後、仮封止を解除してケース内のガス抜きを行い、その後、再開放が不能な本封止を行っている。 In the manufacturing process of a power storage device such as a lithium ion battery, after pouring an electrolytic solution into a case containing an electrode assembly via a liquid filling port, the liquid filling port is temporarily sealed with an easily removable plug member. What is performed is known (see Patent Document 1). And after performing an aging process etc., temporary sealing is cancelled | released, the gas in a case is vented, and the main sealing which cannot be reopened after that is performed.
特許文献1に記載の二次電池の製造方法では、注液口をゴム栓を用いて閉塞することによって仮封止を行っている。このような仮封止では、ゴム栓を注液口に挿入しているだけなので、作業中に衝撃を受けるとゴム栓が外れてしまい、仮封止が解除されるおそれがある。
In the method of manufacturing a secondary battery described in
本発明は、蓄電装置の仮封止をより確実に行うことが可能な構造を有する蓄電装置の製造装置及び製造方法を提供する。 The present invention provides a manufacturing apparatus and a manufacturing method of a power storage device having a structure capable of more reliably performing temporary sealing of the power storage device.
本発明の一側面に係る蓄電装置の製造装置は、蓄電装置を挟持可能な一対の拘束部材と、蓄電装置に設けられた注液口を封止するための封止部材と、一対の拘束部材に固定され、封止部材を覆うカバーと、を備える。 An apparatus for manufacturing a power storage device according to one aspect of the present invention includes a pair of restraining members capable of sandwiching the power storage device, a sealing member for sealing a liquid injection port provided in the power storage device, and a pair of restraining members And a cover that covers the sealing member.
この蓄電装置の製造装置では、封止部材はカバーによって覆われている。そして、カバーは一対の拘束部材に固定されている。このため、カバーが封止部材の保護部材として機能するので、封止部材に不要な力が加えられる可能性を低減することができる。その結果、蓄電装置の仮封止をより確実に行うことが可能となる。 In this power storage device manufacturing apparatus, the sealing member is covered with a cover. The cover is fixed to the pair of restraining members. For this reason, since a cover functions as a protection member of a sealing member, possibility that an unnecessary force will be applied to a sealing member can be reduced. As a result, the power storage device can be temporarily sealed more reliably.
カバーは、封止部材に対し、蓄電装置の反対側から当接するように固定されていてもよい。この場合、封止部材を蓄電装置に押し当てることによって、注液口の閉塞をより確実に行うことができ、蓄電装置の仮封止をさらに確実に行うことが可能となる。 The cover may be fixed so as to contact the sealing member from the opposite side of the power storage device. In this case, the liquid injection port can be more reliably closed by pressing the sealing member against the power storage device, and the power storage device can be temporarily sealed.
封止部材とカバーとが一体に構成されていてもよい。この場合、封止部材とともにカバーを取り付けることができるので、取り付け作業の簡略化が可能となる。 The sealing member and the cover may be configured integrally. In this case, since the cover can be attached together with the sealing member, the attaching operation can be simplified.
本発明の一側面に係る蓄電装置の製造方法は、蓄電装置を挟むように一対の拘束部材を設ける工程と、封止部材を用いて蓄電装置に設けられた注液口を覆う工程と、封止部材を覆うようにカバーを設け、一対の拘束部材にカバーを固定する工程と、を備える。 A method for manufacturing a power storage device according to one aspect of the present invention includes a step of providing a pair of restraining members so as to sandwich the power storage device, a step of covering a liquid injection port provided in the power storage device using a sealing member, Providing a cover so as to cover the stop member, and fixing the cover to the pair of restraining members.
この蓄電装置の製造方法では、封止部材をカバーによって覆っている。そして、カバーを一対の拘束部材に固定している。このため、カバーが封止部材の保護部材として機能するので、封止部材に不要な力が加えられる可能性を低減することができる。その結果、蓄電装置の仮封止をより確実に行うことが可能となる。 In this power storage device manufacturing method, the sealing member is covered with a cover. The cover is fixed to the pair of restraining members. For this reason, since a cover functions as a protection member of a sealing member, possibility that an unnecessary force will be applied to a sealing member can be reduced. As a result, the power storage device can be temporarily sealed more reliably.
本発明によれば、蓄電装置の仮封止をより確実に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to more reliably perform temporary sealing of the power storage device.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and redundant descriptions are omitted.
図1は、一実施形態に係る蓄電装置の製造装置を模式的に示す斜視図である。図2は、図1のII−II線に沿った端面を示す図である。図1及び図2に示されるように、製造装置1は、蓄電装置2を仮封止するための装置である。蓄電装置2は、リチウムイオン電池の製造工程においてケース21に電解液を注液した後の蓄電装置であって、ケース21内に電極組立体等の部品を収容している。電極組立体は、金属箔に活物質層が設けられた電極と、セパレータと、を積層してなる。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a power storage device manufacturing apparatus according to an embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating an end surface taken along line II-II in FIG. 1. As shown in FIGS. 1 and 2, the
ケース21は、電極組立体等の部品を収容するための部材である。ケース21は、箱状の本体と蓋体とにより構成され、組立後は略直方体の形状を呈している。ケース21は、アルミニウム製である。なお、ケース21の材質としては、ステンレス等の他の金属や、樹脂を用いることもできる。ケース21は、箱状の本体と蓋体とは、溶接等によって気密性を保つように密封されている。ケース21は、上面21aと、一対の側面21bと、を有している。一対の側面21bは、第1方向Xに延びる法線軸を有し、互いに対向している。なお、説明の便宜上、上面21aにおいて第1方向Xと交差する方向を第2方向Yとし、第1方向X及び第2方向Yと交差する方向を第3方向Zとする。
The
ケース21の上面21aには、正極端子22及び負極端子23の一対の電極端子が突出して設けられており、正極端子22及び負極端子23の間に注液口24が設けられている。つまり、正極端子22、注液口24及び負極端子23は、その順に第2方向Yに並んでいる。正極端子22及び負極端子23は、蓄電装置2によって蓄積される電気を外部に取り出すための端子である。注液口24は、ケース21の内部に電解液を注ぐために用いられる開口である。
A pair of electrode terminals, a
製造装置1は、蓄電装置2を挟持可能な一対の拘束部材11と、固定部材12と、封止部材13と、カバー14と、を備えている。
The
一対の拘束部材11は、蓄電装置2のケース21内で発生するガスによってケース21が変形することを防ぐための部材である。一対の拘束部材11の各々は、アルミニウム製の肉厚な板状の拘束プレートである。なお、拘束部材11の材質としては、ステンレス等、その他の金属材料を用いてもよい。一対の拘束部材11は、蓄電装置2を挟むように設けられている。具体的には、一対の拘束部材11は、ケース21の一対の側面21bにそれぞれ設けられ、第1方向Xにおいてケース21を挟んでいる。拘束部材11の第3方向Zにおける長さは、例えばケース21の第3方向Zにおける長さよりも小さく、ケース21は拘束部材11の上面よりも第3方向Zに突出している。
The pair of restraining
拘束部材11は、拘束部材11を第1方向Xに貫通する貫通孔を有している。貫通孔は、一対の拘束部材11の互いに対向する位置に設けられており、例えば、拘束部材11の第2方向Yの両端部にそれぞれ2つの貫通孔が設けられている。一対の拘束部材11の互いに対向する貫通孔に固定部材12が挿通されることにより、一対の拘束部材11が連結されている。固定部材12は、ボルトである。固定部材12は、一対の拘束部材11を介してケース21の一対の側面21bを押さえ込む。固定部材12の締め付けの程度によって、一対の拘束部材11の間隔が調整される。
The restraining
封止部材13は、蓄電装置2に設けられた注液口24を封止(仮封止)するための部材である。封止部材13は、ケース21内に充填される電解液に対する耐溶剤性を有するフッ素ゴムによって構成されている。封止部材13は、平板状であって、ケース21の注液口24を覆うようにケース21の上面21aに載置されている。封止部材13は、封止部材13の上面に設けられた凹部13aを有している。
The sealing
カバー14は、一対の拘束部材11に固定され、封止部材13を覆い、押圧する部材である。つまり、カバー14は、封止部材13に対し、蓄電装置2の反対側から当接するように固定される。カバー14は、例えばPP(ポリプロピレン)及びPPS(ポリフェニレンサルファイド)等の樹脂、アルミニウム及びステンレス鋼(SUS)等の金属によって構成されている。カバー14は、一対の拘束部材11の一方の上面から一対の拘束部材11の他方の上面まで、蓄電装置2の外形に沿って第1方向Xに延びている。具体的に説明すると、カバー14は、第1部分141と、第2部分142と、第3部分143とを有している。第1部分141、第2部分142及び第3部分143は、第1方向Xに沿ってその順に配置されている。
The
第1部分141は、一対の拘束部材11の一方の上面に設けられる。第3部分143は、一対の拘束部材11の他方の上面に設けられる。第1部分141及び第3部分143には、第1部分141及び第3部分143を第3方向Zに貫通する貫通孔が設けられている。第2部分142は、第1部分141と第3部分143とを接続する部分であり、封止部材13を覆うように設けられる。第2部分142は、例えばケース21の突出部分に沿ったU字状の形状を有している。カバー14は、第2部分142において封止部材13の凹部13aと対向する位置に設けられた凸部14aを有している。凹部13a及び凸部14aは互いに嵌り合っており、封止部材13とカバー14とが一体に構成されている。
The
第1部分141及び第3部分143の貫通孔のそれぞれに固定部材15が挿通され、拘束部材11の上面に固定部材15が螺入されることにより、カバー14は一対の拘束部材11のそれぞれに固定される。つまり、カバー14の第1部分141は一方の拘束部材11の上面に固定され、カバー14の第3部分143は他方の拘束部材11の上面に固定される。固定部材15は、例えばボルトである。
The fixing
固定部材15の締め付けの程度によって、カバー14の第2部分142とケース21の上面21aとの間隔が調整され、封止部材13をケース21の上面21aに押し当てる圧力が調整される。このようにカバー14は、封止部材13が圧縮される程度の圧力で封止部材13を蓄電装置2に押し当てるように固定されている。
The distance between the
図3は、製造装置1を用いた蓄電装置の製造方法における製造工程を概略的に示すフローチャートである。このフローチャートは、蓄電装置の注液工程から本封止工程までを示している。
FIG. 3 is a flowchart schematically showing a manufacturing process in the method for manufacturing the power storage device using the
まず、注液工程S01では、電極組立体を収容したケース21の内部に、ケース21の注液口24を介して電解液を充填する。そして、仮封止工程S02では、ケース21内に充填された電解液が揮発するのを防止するために、封止部材13によって注液口24を仮封止する。具体的に説明すると、まず一対の拘束部材11を用いて蓄電装置2のケース21を挟み込む。そして、固定部材12の締め付けの程度を調整することにより、ケース21の側面21bを押さえ込む拘束圧を調整する。
First, in the liquid injection step S01, the electrolyte is filled into the
続いて、封止部材13を用いて蓄電装置2のケース21に設けられた注液口24を覆う。ここで、封止部材13及びカバー14が一体であるので、封止部材13が注液口24を覆うように封止部材13をケース21の上面21aに載置するとともに、第1部分141及び第3部分143がそれぞれ一対の拘束部材11の上面に位置するようにカバー14を拘束部材11の上面に載置する。そして、固定部材15を用いて一対の拘束部材11にカバー14を固定する。このとき、カバー14が封止部材13をケース21の上面21aに押し当てて封止部材13を圧縮することによって、注液口24が閉塞される。なお、拘束部材11の取り付けは、仮封止工程S02よりも前に行われてもよい。
Subsequently, the
次に、含浸工程S03では、電極組立体に含まれるセパレータ及び電極上の活物質層の孔に電解液を浸み込ませるために、例えば数時間から数十時間程度放置する。その後、コンディショニング工程S04では、蓄電装置2の最初の充放電を行う。エージング工程S05では、電解液の成分が十分に機能するように、蓄電装置2に熱を加えて放置する。コンディショニング工程S04及びエージング工程S05では、ケース21内でガスが発生し、ケース21が膨張しようとする。しかし、拘束部材11によってケース21の側面21bを外側から押さえ込んでいるので、ケース21の変形が抑制される。
Next, in the impregnation step S03, in order to allow the electrolytic solution to permeate into the pores of the separator and the active material layer on the electrode included in the electrode assembly, for example, it is left for several hours to several tens of hours. Thereafter, in the conditioning step S04, the first charge / discharge of the
次に、ガス抜き工程S06では、カバー14及び封止部材13を外すことにより、ケース21の仮封止を解除し、注液口24からケース21内のガスを放出する。続いて、本封止工程S07では、ケース21の注液口24を本封止する。この本封止には、例えばブラインドリベットが用いられる。そして、一対の拘束部材11が蓄電装置2から取り外される。
Next, in the degassing step S06, the
以上のように構成された製造装置1では、封止部材13はカバー14によって覆われている。そして、カバー14は一対の拘束部材11に固定されている。このため、カバー14が封止部材13の保護部材として機能するので、封止部材13に不要な力が加えられる可能性を低減することができる。その結果、封止部材13による蓄電装置2の仮封止の確実性を向上することが可能となる。
In the
また、カバー14が拘束部材11に固定されることで、蓄電装置2の注液口24の周りの構造を簡略化することができる。従来より、注液口24の本封止には、溶接やブラインドリベットといった、簡便な構造で確実な封止が行える方法が提案されていた。しかしながら、着脱可能とする必要がある仮封止に衝撃に強い構造を採用しようとした場合には、代表的にはネジ構造の栓を用いることができるが、蓄電装置2側も注液口24の周りの肉厚を厚くしてネジ溝を設ける必要があり、仮封止のために、蓄電装置2の構造や製造工程が複雑となっていた。本実施形態では、カバー14は製造工程のみに使用される拘束部材11に取り付けられるため、仮封止のために蓄電装置2の構造を複雑にすることなく、衝撃に強い構造を採用することができる。
Further, by fixing the
カバー14は、封止部材13を蓄電装置2のケース21の上面21aに押し当てるように固定されている。このため、注液口24の閉塞をより確実に行うことができ、蓄電装置2の仮封止の確実性をさらに向上することが可能となる。
The
また、封止部材13とカバー14とが一体に構成されている。このため、封止部材13とともにカバー14を取り付けることができるので、取り付け作業の簡略化が可能となる。また、カバー14を固定することで、注液口24を覆うように封止部材13が位置合わせされるので、封止部材13の位置ずれを防止できる。その結果、封止部材13による蓄電装置2の仮封止の確実性のさらなる向上が可能となる。
Further, the sealing
なお、本発明に係る蓄電装置の製造装置及び蓄電装置の製造方法は上記実施形態に限定されない。例えば、固定部材12は、一対の拘束部材11を固定できればよく、ボルトに限定されない。また、固定部材15は、一対の拘束部材11にカバー14を固定できればよく、ボルトに限定されない。
The power storage device manufacturing apparatus and the power storage device manufacturing method according to the present invention are not limited to the above embodiment. For example, the fixing
また、一対の拘束部材11は、ケース21の変形を防止できればよく、その形状は限定されない。例えば、拘束部材11の形状は板状でなくてもよい。また、一対の拘束部材11の第3方向Zにおける長さは、ケース21の第3方向Zにおける長さよりも大きくてもよい。
Further, the pair of restraining
また、封止部材13及びカバー14は、注液口24を覆ってケース21を密封するとともに、拘束部材11に固定されていればよい。以下に製造装置1の変形例について説明する。
Further, the sealing
図4は、第1変形例の製造装置のII−II線に沿った端面を示す図である。第1変形例では、封止部材13及びカバー14の形状が上述の実施形態とは相違する。封止部材13及びカバー14は互いに別体である。つまり、封止部材13は、平板状の形状を有しており、凹部13aを有しない。カバー14は、凸部14aを有しない。
FIG. 4 is a diagram illustrating an end surface along the line II-II of the manufacturing apparatus according to the first modification. In the first modification, the shapes of the sealing
第1変形例の製造装置1を用いた蓄電装置の製造工程では、仮封止工程S02における封止部材13及びカバー14の取り付け工程が上述の製造工程と異なる。
In the manufacturing process of the power storage device using the
具体的に説明すると、まず、封止部材13を用いて蓄電装置2のケース21に設けられた注液口24を覆う。つまり、封止部材13が注液口24を覆うように封止部材13をケース21の上面21aに載置する。そして、封止部材13を覆うようにカバー14を設ける。具体的には、第1部分141及び第3部分143がそれぞれ一対の拘束部材11の上面に位置し、第2部分142が封止部材13を覆うように、カバー14を拘束部材11の上面及びケース21の上面21aに載置する。そして、固定部材15を用いて一対の拘束部材11にカバー14を固定する。このとき、カバー14が封止部材13をケース21の上面21aに押し当てて封止部材13を圧縮することによって、注液口24が閉塞される。
More specifically, first, the
以上の第1変形例の製造装置1においても、封止部材13はカバー14によって覆われている。そして、カバー14は一対の拘束部材11に固定されている。このため、カバー14が封止部材13の保護部材として機能するので、封止部材13に不要な力が加えられる可能性を低減することができる。その結果、封止部材13による仮封止の確実性の向上が可能となる。
Also in the
カバー14は、封止部材13を蓄電装置2のケース21の上面21aに押し当てるように固定されている。このため、注液口24の閉塞をより確実に行うことができ、蓄電装置2の仮封止の確実性をさらに向上することが可能となる。
The
図5は、第2変形例の製造装置のII−II線に沿った端面を示す図である。第2変形例では、封止部材13及びカバー14の形状が上述の実施形態とは相違する。つまり、封止部材13は、それ自体でケース21の注液口24を閉塞し、ケース21を密封する。カバー14は、封止部材13をケース21の上面21aに押し当てるのではなく、単に封止部材13を覆っている。
FIG. 5 is a diagram illustrating an end surface along the line II-II of the manufacturing apparatus according to the second modification. In the second modification, the shapes of the sealing
具体的に説明すると、封止部材13は、基部13cと、凸部13dと、を有している。基部13cは、例えば平板状である。凸部13dは、基部13cから注液口24を挿通するように延び、注液口24に嵌め合わされている。
More specifically, the sealing
カバー14の第2部分142は、封止部材13と対向する位置に設けられた凹部14cを有している。凹部14cは、封止部材13の基部13cの外形よりも大きく窪んでおり、封止部材13とカバー14とは離間している。
The
第2変形例の製造装置1を用いた蓄電装置の製造工程では、仮封止工程S02における封止部材13及びカバー14の取り付け工程が上述の製造工程と異なる。
In the manufacturing process of the power storage device using the
具体的に説明すると、まず、封止部材13を用いて蓄電装置2のケース21に設けられた注液口24を覆う。つまり、封止部材13の基部13cがケース21の上面21aに接触するまで封止部材13の凸部13dを注液口24に挿入して、注液口24に凸部13dを嵌め合わせる。このとき、凸部13dが注液口24によって圧縮されることによって、注液口24が閉塞される。
More specifically, first, the
そして、封止部材13を覆うようにカバー14を設ける。具体的には、第1部分141及び第3部分143がそれぞれ一対の拘束部材11の上面に位置し、第2部分142が封止部材13を覆うように、カバー14を拘束部材11の上面及びケース21の上面21aに載置する。そして、固定部材15を用いて一対の拘束部材11にカバー14を固定する。このとき、カバー14の凹部14cによって基部13cが覆われる。凹部14cは、封止部材13の基部13cの外形よりも大きく窪んでいるので、カバー14が封止部材13に接触することなく、注液口24が閉塞される。
Then, a
以上の第2変形例の製造装置1においても、封止部材13はカバー14によって覆われている。そして、カバー14は一対の拘束部材11に固定されている。このため、カバー14が封止部材13の保護部材として機能するので、封止部材13に不要な力が加えられる可能性を低減することができる。その結果、封止部材13による仮封止の確実性の向上が可能となる。
Also in the
上記実施形態においては、本発明をリチウムイオン電池(二次電池)に適用した場合を説明したが、本発明は特にリチウムイオン電池に限定されるものではない。製造工程においてガス抜きを必要とし、仮封止を行う蓄電装置であれば、適用することは可能である。 Although the case where the present invention is applied to a lithium ion battery (secondary battery) has been described in the above embodiment, the present invention is not particularly limited to a lithium ion battery. Any power storage device that requires degassing and performs temporary sealing in the manufacturing process can be applied.
1…製造装置、2…蓄電装置、11…拘束部材、13…封止部材、14…カバー、24…注液口。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記蓄電装置に設けられた注液口を封止するための封止部材と、
前記一対の拘束部材に固定され、前記封止部材を覆うカバーと、
を備える、蓄電装置の製造装置。 A pair of restraining members capable of sandwiching the power storage device;
A sealing member for sealing a liquid injection port provided in the power storage device;
A cover fixed to the pair of restraining members and covering the sealing member;
An apparatus for manufacturing a power storage device.
請求項1に記載の蓄電装置の製造装置。 The cover is fixed so as to come into contact with the sealing member from the opposite side of the power storage device.
The power storage device manufacturing apparatus according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の蓄電装置の製造装置。 The sealing member and the cover are configured integrally.
The power storage device manufacturing apparatus according to claim 1.
封止部材を用いて前記蓄電装置に設けられた注液口を仮封止する工程と、
前記封止部材を覆うようにカバーを設け、前記一対の拘束部材に前記カバーを固定する工程と、
を備える、蓄電装置の製造方法。 Providing a pair of restraining members so as to sandwich the power storage device;
Temporarily sealing a liquid injection port provided in the power storage device using a sealing member;
Providing a cover so as to cover the sealing member, and fixing the cover to the pair of restraining members;
A method for manufacturing a power storage device.
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