CN103931015A - 电池连结方法以及电池连结装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够在将用于支承电池单元的支承构件与电池单元连结之时抑制支承构件的破损的电池连结方法以及电池连结装置。一种用于将隔离件(40、90)连结于具有电极组的电池单元(10)的方法。该方法包括：加热工序(S12)，使形成于隔离件的突起部(43、93)贯穿形成于电池单元的孔部(16)，利用进行加热的加热部(120)从顶端侧按压突起部，而形成具有不能从孔部拔出的大小的热变形部(42、92)；按压工序(S11)，利用从相对于隔离件而言加热部所配置的一侧接近隔离件的按压部(130)来按压隔离件；加热部离开工序(S14)，在按压工序(S11)之后使加热部从热变形部离开；按压部离开工序(S15)，在加热部离开工序(S14)之后使按压部从隔离件离开。
Description
技术领域
本发明涉及一种将用于支承电池单元的支承构件与该电池单元连结的电池连结方法以及电池连结装置。
背景技术
近年来，应用在汽车用电池、太阳能电池以及电子装置用电池等各种电池中的电池单元利用由能够柔软变形的层压片构成的外壳构件来封装作为电池元件的电极组。电池单元从外壳构件向外部导出电极端子(例如，参照专利文献1)。专利文献1所记载的电池单元在电极引线所引出的部位连结有框架构件(支承构件)。通过将连结于多个电池单元的各框架构件以重叠的方式连接，从而支承各电池单元。
专利文献1：日本特开平2007―73510号公报
作为将支承构件固定于具有像层压片这样能够柔软变形的外壳构件的电池单元的方法，设想出通过将高温的电烙铁按压于支承构件而利用热量使支承构件变形、从而将支承构件与外壳构件固定在一起的方法。
但是，在利用热量使支承构件变形以后，将电烙铁从热变形部剥离时，热变形部相对于焊烙铁处于熔敷状态。因此，支承构件浮起而有不期望的力作用于支承构件，而有可能在热变形部等支承构件的部位产生破损。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题而做成的，其目的在于提供一种在将用于支承电池单元的支承构件与该电池单元连结之时能够抑制支承构件的破损的电池连结方法以及电池连结装置。
本发明的电池连结方法是一种将用于支承具有电极组的电池单元的支承构件与该电池单元连结的电池连结方法，该电池连结方法具有加热工序、按压工序、加热部离开工序以及按压部离开工序。在加热工序中，使形成于支承构件的突起部贯穿于被形成于电池单元的孔部，利用进行加热的加热部从顶端侧按压突起部而形成热变形部。热变形部以上述突起部的顶端侧的至少一部分从上述孔部露出的方式具有不能从孔部拔出的大小。在按压工序中，利用从相对于支承构件而言加热部所配置的一侧接近支承构件的按压部来按压支承构件。在加热部离开工序中，在按压工序之后使加热部从热变形部离开。在按压部离开工序中，在加热部离开工序之后使按压部从支承构件离开。
采用本发明的电池连结方法，因为在使加热部从热变形部离开时，利用按压部按压支承构件，因此支承构件不会浮起，不期望的力难以作用于支承构件，从而能够抑制支承构件的热变形部等的破损。
附图说明
图1表示电池模块的立体图。
图2表示电池模块的壳体的内部的单元部件的立体图。
图3表示扁平型电池的分解立体图。
图4是表示电池模块的内部结构的分解立体图。
图5是表示构成电池模块的多个电池单元的电连接结构的图。
图6是表示实施方式的电池连结装置的主视图。
图7是沿着图6的7-7线的箭视图。
图8是沿着图6的8-8线的剖视图。
图9是表示利用实施方式的电池连结装置来将隔离件连结于电池的方法的流程图。
图10是表示利用按压部按压隔离件时的俯视图。
图11是表示利用加热部按压突起部而使突起部热变形时的俯视图。
图12是表示使加热部从隔离件离开时的俯视图。
图13是表示使按压部从隔离件离开时的俯视图。
图14是表示形成了热变形部后的电池的俯视图。
图15是表示实施方式的电池连结装置的变形例的主视图。
具体实施方式
以下，参照附加的附图说明本发明的实施方式。而且，在附图的说明中对相同的要素标注相同的附图标记，并省略重复说明。附图的大小比例为了便于说明而被夸大，与实际的比例不同。
参照图1和图2，电池模块1在壳体20的内部收纳有单元部件30和具有电绝缘性的绝缘罩34，该单元部件30包含串联或者并联连接的1个或者多个(本实施方式是4个)电池单元10(10A～10D)。电池模块1虽然能够单独使用，但例如，通过将多个电池模块1进一步串联和/或并联，能够形成与所希望的电流、电压以及容量相对应的电池组。
壳体20具有构成为大致矩形的箱形状的下壳体22和构成为盖体的上壳体24。上壳体24的缘部通过铆接加工而与下壳体22的四周壁的缘部卷边连结。下壳体22和上壳体24由相对壁薄的钢板或者铝板形成。下壳体22和上壳体24具有通孔26。通孔26配置于角部的4个位置，供将电池模块1彼此层叠多块并作为组装电池进行保持的贯穿螺栓(未图示)贯穿使用。附图标记31、32是以从下壳体22的前表面的开口部突出的方式配置的输出端子。
单元部件30具有将多个电池单元10电连接并层叠而成的层叠体33和用于支承电池的多个隔离件40、90(支承构件)。隔离件40、90能够使用电绝缘性的树脂材料。隔离件40配置于层叠体33的前面侧，隔离件90配置于层叠体33的背面侧。
如图3所示，电池单元10例如是锂离子二次电池，层叠电极体50与电解液一起收容于外壳构件11内。电池单元10具有从外壳构件11向外部导出的正极片14(电极片)和负极片15(电极片)。
层叠电极体50是将正极51、负极52以及隔膜53按顺序层叠而形成的电极组。正极51例如具有由LiMn2O4等锂过渡金属复合氧化物构成的正极活性物质层。负极52例如具有由碳和锂过渡金属复合氧化物构成的负极活性物质层。隔膜53例如由能够渗透电解质的具有通气性的多孔状的PE(聚乙烯)形成。
从轻量化和热传导性的角度考虑，外壳构件11由利用聚丙烯膜等绝缘体来覆盖铝、不锈钢、镍、铜等金属(包括合金)而成的高分子-金属复合层压膜等片材构成。外壳构件11具有用于覆盖层叠电极体50的主体部12和沿着主体部12的周缘延伸的外周部13，利用热熔接将外周部13的局部或者全部接合起来。在外壳构件11的与隔离件40、90连结的2边上形成有供形成于隔离件40、90的突起部43、93(参照图6)贯穿的两个孔部16
如图4所示，隔离件40在长度方向X的两端部具有通孔41。通孔41与下壳体22和上壳体24的前面侧的通孔26对位，供贯穿螺栓贯穿使用。隔离件40以沿着隔离件40的长度方向X排列的方式形成有两个热变形部42(参照图8、图14)，该热变形部42是对贯穿外壳构件11的孔部16的突起部43加热并按压而使突起部43热变形而成的。热变形部42被热变形成不能从外壳构件11的孔部16拔出的大小，从而将电池单元10和隔离件40连结起来。
此外，隔离件90在长度方向X的两端部具有通孔91。通孔91与下壳体22和上壳体24的背面侧的通孔26对位，供贯穿螺栓贯穿使用。隔离件90以沿着隔离件90的长度方向X排列的方式形成有两个热变形部92(参照图8、图14)，该热变形部92是对贯穿外壳构件11的孔部16的突起部93加热并按压而使突起部93热变形而成。热变形部92被热变形成不能从外壳构件11的孔部16拔出的大小，从而将电池单元10和隔离件90连结起来。
正极片14和负极片15是将电流从层叠电极体50引出的构件，沿着电池单元10的一侧延长。
如图4所示，第1电池单元10A的正极片14A、第2电池单元10B的正极片14B利用超声波焊接等而与电连接于外部输出正极端子31的母线60接合在一起。另一方面，第1电池单元10A的负极片15A、第2电池单元10B负极片15B、第3电池单元10C的正极片14C、第4电池单元10D的正极片14D利用超声波焊接等而与电连接于电压检测用端子37的母线80接合在一起。此外，第3电池单元10C的负极片15C、第4电池单元10D的负极片15D利用超声波焊接等而与电连接于外部输出负极端子32的母线70接合在一起。
通过利用母线60、70、80如此地将电池单元10A～10D的各电极片14A～14D、15A～15D分别与外部输出正极端子31、外部输出负极端子32以及电压检测用端子37连结起来，如图5所示，这些电池单元10A～10D形成为两并联两串联的连接结构。
电压检测用端子37是用于检测构成电池模块1的电池单元10A～10D的电压的端子。具体而言，通过使用外部输出正极端子31和电压检测用端子37测量上述端子之间的电压，而能够检测第1电池单元10A和第2电池单元10B的电压。此外，通过使用外部输出负极端子32和电压检测用端子37测量上述端子之间的电压，而能够检测第3电池单元10C和第4电池单元10D的电压。
接着，说明本实施方式的电池连结装置100。
电池连结装置100是将用于支承电池单元10的隔离件40、90连结于电池单元10的装置。
如图6～8所示，电池连结装置100具有用于载置隔离件40和电池单元10的托盘110以及用于保持并输送托盘110的输送部件140。电池连结装置100还具有使隔离件40、90的局部热变形的加热部120、与隔离件40、90接触并按压隔离件40、90的按压部130、使加热部120和按压部130连动地工作的按压机构150、冷却部160以及控制部170。
托盘110具有用于保持隔离件40、90以及电池单元10的平板状保持部113、贯穿隔离件40、90的通孔41、91而将隔离件40、90固定的隔离件固定销111以及用于保持电池单元10的侧端的电池保持部112。
如图6、图7所示，输送部件140具有能够在沿大致水平方向延伸的导轨141上移动、并能够载置托盘110的托盘保持部142。此外，只要能够输送托盘110，就不限定输送部件140的结构，例如也可以是传送带等。
按压机构150具有作为驱动源的按压部件151、借助按压部件151进行升降的支承梁152、与支承梁152连接并用于支承加热部120的加热部用支承部153以及与支承梁152连接并用于支承按压部130的按压部用支承部154。
按压部件151由液压缸等构成。此外，驱动源并不限于液压缸，例如也可以是气缸、马达等。
支承梁152连结于按压部件151而能够升降，并以向与两个隔离件40、90相对应的位置大致水平延伸的方式形成。
加热部用支承部153设置于与隔离件40的两个突起部43相对应的两个位置、与隔离件90的两个突起部93相对应的两个位置。各加热部用支承部153形成为从支承梁152向下方延伸。在各加热部用支承部153的下端固定有加热部120。
按压部用支承部154设置于分别与隔离件40、90相对应的两个位置。各按压部用支承部154具有两个弹簧机构156，该弹簧机构156具有作为弹性体的弹簧155。在弹簧机构156的下端固定有按压部130。
弹簧机构156具有能够在形成于支承梁152的通孔的内部滑动的滑动棒157。在滑动棒157的下端固定有按压部130。弹簧机构156利用弹簧155对相对于支承梁152能进退的按压部130向下方施力。在弹簧155伸长了的状态下，按压部130能够位于比加热部120靠下方的位置，在弹簧155收缩了的状态下，按压部130能够位于比加热部120靠上方的位置。
加热部120在下表面形成有凹部121，在对隔离件40、90的突起部43、93加热而使突起部43、93熔融或者软化的同时，从突起部43、93的顶端侧按压突起部43、93，使突起部43、93的顶端侧的至少局部以在隔离件40、90的突起部43、93突出的一侧从孔部16的内周露出的方式被热变形为不能从孔部16拔出的大小。
如图7、图8所示，按压部130具有第1按压部131、第2按压部132以及第3按压部133。第1按压部131按压隔离件40、90的相对于隔离件40、90的突起部43、93(变形后的热变形部42、92)而言处于长度方向X的中央侧的部位。第2按压部132从第1按压部131延伸并到达隔离件40、90的相对于突起部43、93(变形后的热变形部42、92)而言处于长度方向X的外侧的部位。第3按压部133从第2按压部132向与隔离件40、90的长度方向X正交的正交方向Y延伸，并超过变形后的热变形部42、92而到达热变形部42、92的正交方向最外端42A、92A(参照图14)。
如图7所示，冷却部160具有能够喷出冷却用的气体的喷嘴161。冷却用气体在本实施方式中是空气，但并不限于空气，例如也可以使用稀有气体等。
如图6所示，控制部170用于统括性地控制输送部件140、加热部120、按压机构150以及冷却部160。控制部170构成为以CPU和存储器作为主体，并存储有用于控制动作的程序。
接着，按照图9所示的流程图，说明利用本实施方式的电池连结装置100来将隔离件40、90连结于电池单元10的方法。
首先，如图6～图9所示，以使托盘110的隔离件固定销111贯穿隔离件40、90的通孔41、91的方式将隔离件40、90载置于托盘110。接着，使隔离件40、90的突起部43、93贯穿电池单元10的孔部16，并将电池单元10载置在托盘110上。
接着，利用输送部件140输送托盘110直至隔离件40、90的突起部43、93位于加热部120的正下方。当隔离件40、90的突起部43、93位于加热部120的正下方时，停止输送部件140，使按压部件151工作并使支承梁152下降。
如图10所示，当支承梁152下降时，首先，按压部130与隔离件40、90接触，从而抑制隔离件40、90的意外的移动(按压工序S11)。如图11所示，进一步使支承梁152下降，弹簧机构156的弹簧155收缩，加热部120从突起部43、93的顶端侧按压突起部43、93。加热部120将隔离件40、90加热至隔离件40、90熔融或者软化的温度，因此，被按压的突起部43、93沿着加热部120的凹部121的形状进行热变形(加热工序S12)。之后，使冷却部160工作而将冷却用的空气向加热部120吹送，将热变形了的部位冷却并固化，从而形成热变形部42(冷却工序S13)。热变形部42被热变形为不能从外壳构件11的孔部16拔出的大小，从而将电池单元10和隔离件40、90连结起来。在冷却工序S13中，因为在第1按压部131和第3按压部133之间形成有间隙而未将加热部120的四周完全覆盖，所以能够迅速地使按压部130冷却。
接着，如图12所示，当利用按压部件151使支承梁152上升时，在收缩了的弹簧155伸长而按压部130维持着对隔离件40、90的按压的状态下，使加热部120从热变形部42离开(加热部离开工序S14)。因此，在使加热部120上升之时，隔离件40、90未浮起，而不期望的力难以作用于隔离件40、90，从而能使相对于加热部120处于熔敷状态的热变形部42、92容易地从加热部120剥离开。因此，能够抑制在隔离件40、90的热变形部42、92等部位产生破损。而且，如图14所示，因为按压部130利用第1按压部131按压隔离件40、90的相对于热变形部42、92而言处于长度方向X的中央侧的部位，利用第2按压部132按压隔离件40、90的长度方向X的外侧的部位，因此能以夹住热变形部42、92的方式按压两侧，从而能够进一步抑制热变形部42、92等的破损。此外，第3按压部133从第2按压部132向与隔离件40、90的长度方向X正交的正交方向Y延伸，并超过热变形部42、92而到达热变形部42、92的正交方向最外端42A、92A，因此不期望的力难以作用于热变形部42、92。因此，能够更容易地将相对于加热部120处于熔敷的状态的热变形部42、92剥离，从而能够更可靠地抑制热变形部42、92等的破损。
而且，如图13所示，利用按压部件151进一步使支承梁152上升，按压部130从隔离件40、90离开(按压部离开工序S15)。之后，利用输送部件140将托盘110向下一步工序输送。
如上所述，采用本实施方式，在将隔离件40、90连结于电池单元10的过程中包含按压工序S11、加热工序S12、加热部离开工序S14以及按压部离开工序S15。在加热工序S12中，使形成于隔离件40、90的突起部43、93贯穿于被形成于电池单元10的孔部16，利用加热部120从顶端侧按压突起部43、93，从而形成具有不能从孔部16拔出的大小的热变形部42、92。在按压工序S11中，利用从相对于隔离件40、90而言加热部120所配置的一侧接近隔离件40、90的按压部130来按压隔离件40、90。在加热部离开工序S14中，使加热部120在按压工序S11之后从热变形部42、92离开。在按压部离开工序S15中，使隔离件40、90在加热部离开工序S14之后从按压部130离开。因此，在使加热部120上升之时，隔离件40、90由于被按压部130按压而未浮起，不期望的力难以作用于隔离件40、90，从而能够容易地将相对于加热部120处于熔敷状态的热变形部42、92从加热部120剥离。因此，在使加热部120从热变形部42、92离开之时，能够抑制在热变形部42、92等产生破损。
此外，因为利用相同的按压机构150来使加热部120和按压部130连动地工作，从而能够简化结构，实现省空间化和低成本化。
此外，按压部130具有：第1按压部131，其用于按压隔离件40、90的相对于隔离件40、90的热变形部42、92而言处于长度方向X的中央侧的部位；第2按压部132，其从第1按压部131延伸并到达隔离件40、90的相对于热变形部42、92而言处于长度方向X的外侧的部位。而且，利用第1按压部131和第2按压部132按压隔离件40、90。因此，能够以夹着热变形部42、92的方式按压长度方向X的两侧，不期望的力难以作用于隔离件40、90，能够抑制热变形部42、92等的破损。
此外，按压部130还具有第3按压部133，该第3按压部133从第2按压部132向与隔离件40、90的长度方向X正交的正交方向Y延伸，并超过热变形部42、92而到达热变形部42、92的正交方向最外端42A、92A。而且，利用第1按压部131、第2按压部132以及第3按压部133按压隔离件40、90。因此，不期望的力难以作用于热变形部42、92，能够更容易地将相对于加热部120处于熔敷状态的热变形部42、92剥离，从而能够更可靠地抑制热变形部42、92等的破损。
(变形例)
本发明并不限于上述实施方式，能够进行适当改变。例如，按压部如果能够按压隔离件40、90就不限定其结构，例如，也可以由本实施方式中的第1～第3按压部131、132、133这3个按压部中的1个或者两个构成。此外，如图15所示的变形例，可以设置具有用于覆盖加热部120的四周的筒部181的按压部180。筒部181借助弹簧182而以能进退移动方式保持于支承梁152。而且，为了提高冷却工序S13的冷却能力，而在筒部181形成有多个孔部183。这样一来，如果将加热部120的四周全部覆盖，就能够更可靠地抑制隔离件40、90的浮起，从而能更可靠地抑制热变形部42、92等的破损。
此外，按压部30如果能够按压隔离件40、90，就不需要直接与隔离件40、90接触，例如，也可以是隔着电池单元10按压隔离件40、90的结构。
此外，在本实施方式，虽然在加热工序S12之前执行按压工序S11，但也可以构成为在按压工序S11之前执行加热工序S12。此外，冷却工序S13并非必须要设置的。
本申请是以2011年12月29日申请的日本特许出愿号2011-290356号为基础，其公开的内容作为参照而全部编入本申请。
附图标记说明
10(10A～10D)：电池单元；16：孔部；40：隔离件(支承构件)；42：热变形部；42A：正交方向最外端；43：突起部；50：层叠电极体(电极组)；90：隔离件(支承构件)；92：热变形部；92A：正交方向最外端；93：突起部；120：加热部；130、180：按压部；131：第1按压部；132：第2按压部；133、第3按压部；150：按压机构；S11：按压工序；S12：加热工序；S14：加热部离开工序；S15：按压部离开工序；X：长度方向；Y：正交方向；
Claims (7)
1.一种电池连结方法，其将用于支承具有电极组的电池单元的支承构件与该电池单元连结，其中，
该电池连结方法包括：
加热工序，使形成于上述支承构件的突起部贯穿于被形成于上述电池单元的孔部，利用进行加热的加热部从顶端侧按压上述突起部，而以上述突起部的顶端侧的至少一部分从上述孔部露出的方式形成具有不能从上述孔部拔出的大小的热变形部；
按压工序，利用从相对于上述支承构件而言上述加热部所配置的一侧接近上述支承构件的按压部来按压上述支承构件；
加热部离开工序，在上述按压工序之后使上述加热部从上述热变形部离开；
按压部离开工序，在上述加热部离开工序之后使上述按压部从上述支承构件离开。
2.根据权利要求1所述的电池连结方法，其中，
利用相同的按压机构使上述加热部和按压部连动地工作。
3.根据权利要求1或2所述的电池连结方法，其中，
上述按压部具有：第1按压部，其用于按压上述支承构件的相对于上述支承构件的热变形部而言处于长度方向的中央侧的部位；第2按压部，其从上述第1按压部延伸并到达上述支承构件的相对于上述热变形部而言处于长度方向的外侧的部位，利用该第1按压部和第2按压部按压上述支承构件。
4.根据权利要求3所述的电池连结方法，其中，
上述按压部还具有第3按压部，其从上述第2按压部向与上述支承构件的长度方向正交的正交方向延伸，并超过上述热变形部而到达该热变形部的正交方向最外端，利用上述第1按压部、第2按压部以及第3按压部按压上述支承构件。
5.一种电池连结装置，其将用于支承具有电极组的电池单元的支承构件与该电池单元连结，其中，
该电池连结装置具有：
加热部，其用于对形成于上述支承构件的、贯穿于被形成于上述电池单元的孔部的突起部从该突起部的顶端侧进行按压，而以上述突起部的顶端侧的至少局部从上述孔部露出的方式形成具有不能从上述孔部拔出的大小的热变形部；
按压部，其从相对于上述支承构件而言上述加热部所配置的一侧接近并按压上述支承构件；
按压机构，其使上述加热部和按压部连动地工作，在利用上述按压部按压了上述支承构件的状态下使上述加热部离开。
6.根据权利要求5所述的电池连结装置，其中，
上述按压部具有用于按压上述支承构件的相对于上述支承构件的热变形部而言处于长度方向的中央侧的部位的第1按压部和从上述第1按压部延伸并到达上述支承构件的相对于上述热变形部而言处于长度方向的外侧的部位。
7.根据权利要求6所述的电池连结装置，其中，
上述按压部还具有第3按压部，该第3按压部从上述第2按压部向与上述支承构件的长度方向正交的正交方向延伸，并超过上述热变形部而到达该热变形部的正交方向最外端。
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