CN104106170B - 电池按压装置和电池按压方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种这样的电池按压装置：能够以电池单元内部的电池元件不会产生层叠偏移的方式按压电池单元而除去电池元件内的气体、空气等，取而代之能够使电解液进一步浸渗至电池元件内。本发明的电池按压装置(50)具有：辊(72)，其一边旋转一边按压该电池单元(10)，该电池单元(10)在外封装内配置有层叠电极和隔膜而成的电池元件；以及输送部件(60)，其在利用辊(72)按压电池单元(10)时，凭借与辊(72)的旋转速度同步的速度输送电池单元(10)。

Description

电池按压装置和电池按压方法

技术领域

本发明涉及电池按压装置和电池按压方法。

背景技术

近年来，在各种各样的产品中使用了电池单元。电池单元通过将层叠有正极、隔膜、负极的电池元件配置在外封装内而形成。电池元件在外封装内浸渍于电解液，利用化学反应产生电力。

在制造这样的电池单元的过程中，在外封装内配置有电池元件的状态下向外封装内注入电解液。电解液从电池元件的周围朝向内部逐渐浸渗进来。因此，有时在电池元件的内部残留空气。

此外，在注入了电解液之后，有时由于化学反应而使电解液的一部分成为气体而积存在电池元件的内部。

因此，公知有这样的做法：对电池单元进行辊压，挤出电池元件内部的气体，提高电解液的浸渗(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－151156号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在专利文献1所述的发明中，虽然公开有利用一对辊按压电池元件的方法，但是仅公开了在按压时只是将电池单元插入到旋转的辊之间的方法。在通常的辊压过程中，慢慢地使工件接近辊，利用辊引入工件。

这样将电池单元插入到辊之间时，电池单元的插入速度和辊的旋转速度不同，辊输送电池单元表面的速度和输送电池单元整体的速度会产生速度差。在这种情况下，对层叠在电池单元内部的电池元件作用不均衡的力，产生层叠偏移。

本发明即是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够防止对电池单元进行辊压加工时的层叠偏移的电池按压装置和电池按压方法。

本发明即是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够不产生层叠偏移地对电池单元进行辊压的电池按压装置和电池按压方法。

用于解决问题的方案

电池按压装置具有辊和输送部件。辊一边旋转一边按压电池单元，该电池单元在外封装内配置有层叠电极和隔膜而成的电池元件。在利用辊按压电池单元时、输送部件凭借与辊的旋转速度同步的速度输送电池单元。

电池按压方法是按压电池单元的方法，该电池单元在外封装内配置有层叠电极和隔膜而成的电池元件。电池按压方法具有以下工序：利用旋转的辊按压上述电池单元的工序；以及在利用辊按压上述电池单元时，利用速度与辊的旋转速度同步的输送部件输送电池单元的工序。

发明的效果

采用电池按压装置，由于旋转按压部件的旋转速度和电池单元的输送速度同步，因此，在开始利用旋转按压部件进行按压时，电池单元的表面和电池单元整体不产生速度差，不对电池单元内部的电池元件作用不均衡的力。结果，电池单元内部的电池元件不会产生层叠偏移，能够按压电池单元而除去电池元件内的气体、空气等，取而代之能够使电解液进一步浸渗至电池元件内。

采用电池按压方法，由于旋转按压部件的旋转速度和电池单元的输送速度同步，因此，在开始利用旋转按压部件进行按压时，电池单元的表面和电池单元整体不产生速度差，不对电池单元内部的电池元件作用不均衡的力。结果，能够不使电池单元内部的电池元件产生层叠偏移地按压电池单元而除去电池元件内的气体、空气等，取而代之能够使电解液进一步浸渗至电池元件内。

附图说明

图1是表示电池单元的外观的立体图。

图2是表示电池单元的平面和侧面的图。

图3是电池单元的分解立体图。

图4是表示利用电池按压装置按压电池单元的情形的主视图。

图5是表示从图4中的V－V方向看到的电池按压装置的侧视图。

图6是表示从图5中的VI方向看到的电池按压装置的俯视图。

图7是表示第2实施方式的电池按压装置按压电池的情形的主视图。

图8是表示从图7中的VIII方向看到的电池按压装置的俯视图。

图9是表示从图8中的IX方向看到的电池按压装置的侧视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。另外，在附图的说明中对相同的元件标注相同的附图标记，省略重复的说明。另外，为了便于说明，附图的尺寸比率有所夸张，有时与实际的比率不同。

本发明涉及为了挤出电池单元的电池元件内部的气体而按压电池单元的电池按压装置和电池按压方法。在说明电池按压装置和电池按压方法之前，对作为按压对象的电池的结构进行说明。

电池

图1是表示电池单元的外观的立体图，图2是表示电池单元的平面和侧面的图，图3是电池单元的分解立体图。

如图1和图2所示，电池单元10具有扁平的矩形形状，从外封装材料13的同一个端部导出正极引线11和负极引线12。外封装材料13例如是对铝片的表面进行树脂涂覆而成的。

如图3所示，在外封装材料13的内部收容有进行充放电反应的发电元件(电池元件)15和电解液。发电元件15通过在正极30和负极40之间隔着片状的隔膜20交替地层叠正极30和负极40而形成。在将发电元件15配置在外封装材料13内部而加入有电解液的状态、进行初次充电的状态下，有时会在电池元件15内部(隔膜20)积存空气、气体等。例如在图2中虚线所示的圆形区域积存气体、空气。

正极30通过在片状的正极集电体的两个面形成正极活性物质层32而成。正极活性物质层32未形成在正极30的引板部分34。从发电元件15的层叠方向看，正极30的各引板部分34设于重合的位置。引板部分34与正极引线11相连接。

负极40通过在片状的负极集电体的两个面形成负极活性物质层42而形成。负极活性物质层42未形成在负极40的引板部分44。从发电元件15的层叠方向看，负极40的各引板部分44设于重合的位置且设于不与正极30的引板部分34重合的位置。引板部分44与负极引线12相连接。

电池单元10在扁平形的两侧形成有平面14。通过利用后述的按压辊按压该平面14，将积存在电池元件15内部的气体、空气挤出到电池元件15的外部，取而代之使电解液渗透至电池元件15内。

下面，详细地说明电池按压装置和其方法。

第1实施方式

图4是表示利用电池按压装置按压电池单元的情形的主视图，图5是表示从图4中的V－V方向看到的电池按压装置的侧视图，图6是表示从图5中的VI方向看到的电池按压装置的俯视图。

如图4～图6所示，电池按压装置50具有输送机构60、按压机构70以及连结机构80。按照输送机构60、按压机构70以及连结机构80的顺序对各机构的结构进行说明。

输送机构60在将矩形的短边垂直地立起的状态下输送电池单元10。利用未图示的其他输送装置、例如将电池单元10悬吊在空中进行输送的输送机器人将电池单元10输入到输送机构60。

输送机构60具有形成为环状且旋转的带62和排列在带62上的多个输送用托64。输送用托64随着带62的旋转进行移动。输送用托64通过夹持电池单元10的外封装材料13的下边地移动来输送电池单元10。至少两个输送用托54支承电池单元10。此外，在带62中的至少一端设有旋转自由的旋转体66。旋转体66安装在旋转轴68上，随着旋转轴68的旋转进行旋转，将该旋转动力传递到带62。利用传递来的旋转动力使带62旋转。另外，在本实施方式中，以两组输送机构60连动地动作的方式配置。输送机构60既可以单体驱动，也可以更多个同时连动。

如图4～6所示，按压机构70具有一对辊72、支承部74以及缸体76。一对辊72能够将电池单元10通入其间而从两侧的平面14按压电池单元10。支承部74将辊72的旋转轴73以旋转自由的方式保持。在支承部74上安装有缸体76。通过缸体76的轴伸长，辊72互相接近，能够按压电池单元10。在缸体76的轴收缩时，辊72互相分开，解除对电池单元10的按压。在本实施方式中，按压机构70与输送机构60同样地以两组连动地动作的方式配置。

连结机构80将输送机构60和按压机构70机械地连结。如图4所示，连结机构80具有马达81、旋转轴82、齿轮83～85、从动轴86、齿轮87、齿轮88。

马达81产生旋转动力，使旋转轴82旋转。旋转轴82传递马达81的旋转动力。齿轮83设有多个，安装在旋转轴82上。齿轮84安装在按压机构70的辊72的旋转轴73上，其与齿轮83啮合而构成螺纹齿轮。构成螺纹齿轮的齿轮83和齿轮84设置为，使按压一个电池单元10的一对辊72如图6所示那样相对于电池单元10对称地旋转。换言之，如图4所示，构成螺纹齿轮的由齿轮83和齿轮84组成的组以相对于通过电池单元10的中央的面O呈镜面对称的方式配置。

返回到图4，齿轮85与齿轮83中的一者啮合而构成另一螺纹齿轮。齿轮85安装在从动轴86上。在从动轴86上还安装有齿轮87。齿轮88啮合于齿轮87而构成螺纹齿轮。齿轮88安装在输送机构60的旋转轴68上。在此，将齿轮87和齿轮88设置为，使利用旋转轴68的旋转输送带62而输送电池单元10的方向和辊72旋转而输送电池单元10的方向一致。

像以上那样，在电池按压装置50中构成为，使电池单元10的输送和辊72的旋转与马达81的驱动机械地连动。特别是，电池按压装置50构成为，按压机构70的辊72的旋转速度与利用输送机构60输送电池单元10的速度同步。即，计算齿轮83～85、87、88的齿轮传动比，以使辊72的切线方向上的速度(切线速度)和电池单元10的输送速度一致，并将齿轮83～85、87、88设置在电池按压装置50中。

另外，在本实施方式中，利用缸体76调节辊72的位置。在此，在调整辊72的位置时，旋转轴73的位置也移动，齿轮84的位置也相对于齿轮83改变。因而，缸体76以齿轮83、84的啮合不脱落的行程调整辊72的位置。

作用

说明电池按压装置50的作用。

电池按压装置50在将电池单元10输入到输送机构60时驱动马达81。马达81使旋转轴82向恒定方向旋转。随着旋转轴82的旋转，齿轮83也旋转，与齿轮83一起构成螺纹齿轮的齿轮85也从动旋转。安装有齿轮85的从动轴86也旋转，齿轮87也旋转。与齿轮87一起构成螺纹齿轮的齿轮88从动旋转，由此，旋转轴68旋转。利用旋转轴68的旋转，带62旋转，将电池单元10向图5和图6中的涂黑箭头所示的方向输送。

在输送电池单元10将其输入到利用辊72进行的按压工序时，电池按压装置50利用缸体76将辊72压接于电池单元10。在此，马达81为了利用输送机构60输送电池单元10而全部被驱动。因而，马达81使旋转轴82向恒定方向旋转。随着旋转轴82的旋转，齿轮83也旋转，与齿轮83一起构成螺纹齿轮的齿轮84也从动旋转。安装有齿轮84的旋转轴73旋转，辊72也旋转。这样，在本实施方式中，马达81的驱动力被机械地传递到输送机构60和按压机构70，所有的结构同步地连动。

像以上那样，在电池按压装置50中，输送电池单元10的输送机构60和按压电池单元10的按压机构70利用连结机构80机械地连结。特别是，利用相同的马达81的动力，使辊72旋转，而且，输送用托64输送电池单元10。由于辊72的旋转速度和电池单元10的输送速度同步，因此，在开始利用辊72进行按压时，辊72输送电池单元10的表面的速度和输送用托64输送电池单元10整体的速度不产生速度差。因而，不对电池单元内部的电池元件15作用不均衡的力，而在电池元件15的层叠方向上垂直地施加按压力。结果，电池单元10内部的电池元件15不会产生层叠偏移，能够按压电池单元10而除去电池元件15内的气体、空气等，取而代之能够使电解液进一步浸渗至电池元件15内。

此外，采用电池按压装置50，由于利用连结机构80使输送机构60和按压机构70机械地同步，因此，能够可靠地使电池单元10的输送和辊72的旋转同步。例如，即使在流水线紧急停止的情况下，辊72的旋转和输送的停止也是同时，因此，不存在停止产生时间差而对电池元件15施加不均衡的力、从而产生层叠偏移这样的状况。

在上述实施方式中，虽然利用一对辊72从两个面按压电池单元10，但是由于辊72的旋转速度机械地与电池单元10的输送速度同步，因此，辊72也不会产生速度差，也不会由于辊72的旋转速度而对电池元件15施加不均衡的力而产生层叠偏移。

由于输送机构60的输送用托64保持外封装材料13的未夹持电池元件15的缘部地进行输送因此，在利用辊72从两个面按压电池元件15时，输送机构60不成为障碍。

另外，在上述实施方式1中，例如通过在电池单元10的电极引线11、12上安装标记，能够获知开始按压电池单元10的时机、即判断为输入到按压工序的时机。利用传感器检测标记，能够在检测出电池单元10的位置一来到了能够用辊72按压的位置就开始按压。例如，如图6中实线所示，在电池单元10的平面14的输送方向顶端部来到辊72的位置时，开始按压。在进行对电池单元10的输送而电池单元10相对地行进至图中单点划线所示的位置时，解除辊72的压接。

第2实施方式

在第1实施方式中，说明了电池单元10以立起的状态被输送、其两个面被辊72按压的方式。在第2实施方式中，说明电池单元10在载置在输送台上的状态下在其一个面按压有辊的方式。

图7是表示第2实施方式的电池按压装置按压电池的情形的主视图，图8是表示从图7中的VIII方向看到的电池按压装置的俯视图，图9是表示从图8中的IX方向看到的电池按压装置的侧视图。在图9中，省略了支承辊的支承部的图示。

如图7～9所示，电池按压装置100具有输送机构110、按压机构120以及连结机构130。按照输送机构110、按压机构120以及连结机构130的顺序说明各机构的结构。

输送机构110具有输送台111、LM引导件112、滑动装置113、可动板114、安装用具115以及齿条116。输送台111是用于载置电池单元10的台。在输送台111的下部设有具有多个车轮的LM引导件112。LM引导件112使输送台111在直线方向上移动。也可以在LM引导件112的下部设有线路，防止脱线。输送台111设有两组，能够分别输送电池单元10。

滑动装置113配置在输送台111之间。滑动装置113是使设于滑动装置113上部的可动板114沿着滑动装置13的延伸方向移动的装置。滑动装置113例如在箱内部搭载有伺服马达。伺服马达具有在箱内延伸的旋转轴，在该旋转轴上安装有可动板114。在旋转轴的表面形成有外螺纹，其与形成在可动板114上的内螺纹啮合，随着伺服马达的旋转轴的旋转，利用进给丝杠的机构使可动板114行进。例如，可动板114向图8中的箭头所示的方向移动。

在输送台111和可动板114之间设有安装用具115。安装用具115在可动板114移动时，也使输送台111移动。在安装用具115上还安装有齿条116，该齿条116在平板的侧面形成有齿。

如图7～图9所示，按压机构120具有辊122、支承部124以及缸体126。辊122能够朝向输送台111按压被载置在输送台111上的电池单元10。支承部124将辊122的旋转轴123以旋转自由的方式保持。在支承部124上安装有缸体126。通过缸体126的轴伸长，辊122接近输送台111，能够按压电池单元10。在缸体126的轴收缩时，辊122自输送台111分开，解除对电池单元10的按压。在本实施方式中，按压机构120与输送机构110同样地以两组连动地动作的方式配置。

连结机构130将输送机构110和按压机构120机械地连结。如图7所示，连结机构130具有小齿轮131、主轴132、齿轮133～135、第1从动轴136、齿轮137、138、第2从动轴139、齿轮140、141。

如图7～图9所示，小齿轮131与齿条116啮合。小齿轮131安装在主轴132上。在主轴132上还安装有多个齿轮133。多个齿轮133中的一者与安装在辊122的旋转轴123上的齿轮134啮合，构成螺纹齿轮。由于构成螺纹齿轮，因此，小齿轮131的旋转动力经由齿轮133、134传递到两组辊122中的一侧(图7中右侧)的旋转轴123，辊122旋转。在此，将齿轮133、134设置为，使辊122旋转而输送电池单元10的方向和输送机构110的输送台111输送电池单元10的方向一致。

此外，安装在主轴132上的另一个齿轮133与齿轮135啮合，构成螺纹齿轮。齿轮135安装在从动轴136上。在从动轴136上安装有另一个齿轮137。齿轮137与齿轮138啮合，构成螺纹齿轮。齿轮138安装在第2从动轴139上。在第2从动轴139上还安装有齿轮140。齿轮140和安装在另一侧的辊122的旋转轴123上的齿轮141构成螺纹齿轮。这样，小齿轮131的旋转动力经由多个齿轮133、135、137、138、140、141以及第1从动轴136、第2从动轴139也传递到另一侧的辊122(图7中左侧)的旋转轴123，辊122旋转。在此，将齿轮133、135、137、138、140、141设置为，使辊122旋转而输送电池单元10的方向和输送机构110的输送台111输送电池单元10的方向一致。

像以上那样，在电池按压装置100中构成为，使电池单元10的输送和辊122的旋转与滑动装置113的驱动机械地连动。特别是，电池按压装置100构成为，按压机构120的辊122的切线速度与利用输送机构110输送电池单元10的速度同步。即，计算齿轮83～85、87、88的齿轮传动比，以使辊72的切线速度和电池单元10的输送速度一致，并将齿轮83～85、87、88设置于电池按压装置50中。

另外，在本实施方式中，利用缸体126调节辊122的位置。在此，在调整辊122的位置时，旋转轴123的位置也移动，齿轮134、141的位置也相对于齿轮133、140分别改变。因而，缸体126以齿轮134、141、133、140的啮合不脱落的行程调整辊122的位置。

作用

说明电池按压装置100的作用。

在电池单元10载置在输送台111上时，电池按压装置100利用输送机构110开始输送电池单元10。例如，利用滑动装置113使可动板114运动，输送台111也随之向与可动板114相同的方向移动。随着可动板114的移动，齿条116也移动，与齿条116啮合的小齿轮131旋转。在小齿轮131旋转时，借助主轴132和齿轮133、134或者借助主轴132、第1从动轴136、第2从动轴139和齿轮133、135、137、138、140、141使辊122旋转。

在输送电池单元10，如图8的(A)所示将其输入到利用辊72进行的按压工序时，电池按压装置100利用缸体126使辊122压接于电池单元10。在此，像上述那样，辊122也随着对电池单元10的输送而旋转。因而，如图9所示，利用辊122输送电池单元10的方向和利用输送台111输送电池单元10的方向从电池单元10的按压开始时刻起一致。此外，按压机构120的辊122的旋转速度与利用输送机构110输送电池单元10的速度同步。如图8的(B)所示，进行对电池单元10的输送，进行对电池单元10的按压。例如在图9中的单点划线所示的辊122的范围内进行对电池单元10的按压。

像以上那样，在电池按压装置100中，输送电池单元10的输送机构110和按压电池单元10的按压机构120利用连结机构130机械地连结。特别是，输送台111利用滑动装置113对可动板114施加的滑动动力输送电池单元10，辊122旋转。由于辊122的旋转速度和电池单元10的输送速度同步，因此，在开始利用辊122进行按压时，辊122输送电池单元10的表面的速度和输送台111输送电池单元10整体的速度不产生速度差。因而，不对电池单元10内部的电池元件15作用不均衡的力，而在电池元件15的层叠方向上垂直地施加按压力。结果，电池单元10内部的电池元件15不会产生层叠偏移，能够按压电池单元10而除去电池元件15内的气体、空气等，取而代之能够使电解液进一步浸渗至电池元件15内。

此外，采用电池按压装置100，由于利用连结机构130使输送机构110和按压机构120机械地同步，因此，能够可靠地使对电池单元10的输送和辊122的旋转同步。例如，即使在流水线紧急停止的情况下，辊122的旋转和输送的停止也是同时的，因此，不存在停止产生时间差而对电池元件15施加不均衡的力、从而产生层叠偏移这样的状况。

由于利用输送台111输送电池单元10，因此，与将电池单元10立起输送相比能够以更加稳定的状态输送。

另外，在上述实施方式2中，例如通过在电池单元10的电极引线11、12上安装标记，能够获知开始按压电池单元10的时机、即判断为输入到按压工序的时机。利用传感器检测标记，能够在检测出电池单元10的位置一来到了能够用辊72按压的位置就开始按压。

另外，在上述第1实施方式和第2实施方式中，表示了使电池单元10的输送速度和辊的旋转速度(切线速度)机械地同步的结构和方法的一例子。但是，本案发明并不限定于此。只要能够使电池单元10的输送速度和辊的旋转速度同步，就可以是任何结构。

本申请基于2012年2月13日申请的日本专利申请编号2012－28497号，参照这些公开内容，将其整体编入。

附图标记说明

10、电池单元；11、正极引线；12、负极引线；13、外封装材料；14、平面；15、电池元件；20、隔膜；30、正极；32、正极活性物质层；34、引板部分；40、负极；42、负极活性物质层；44、引板部分；50、100、电池按压装置；60、110、输送机构；62、带；64、输送用托；66、旋转体；68、旋转轴；70、120、按压机构；72、122、辊；73、123、旋转轴；74、124、支承部；76、126、缸体；80、130、连结机构；81、马达；82、旋转轴；83～85、87、88、齿轮；86、从动轴；111、输送台；112、LM引导件；113、滑动装置；114、可动板；115、安装用具；116、齿条；131、小齿轮；132…主轴；133～135、137、138、140、141、齿轮；136、第1从动轴；139、第2从动轴。

Claims (6)

1.一种电池按压装置，其中，

该电池按压装置包括：

辊，其一边旋转一边按压电池单元，该电池单元在外封装内配置有层叠电极和隔膜而成的电池元件；以及

输送部件，其在利用上述辊按压上述电池单元时，凭借与上述辊的旋转速度同步的速度输送上述电池单元，

上述辊设有一对，上述电池单元夹持在该一对辊之间，该一对辊从电极和隔膜所层叠的层叠方向两侧按压上述电池元件，

上述一对辊的旋转速度与上述电池单元的输送速度同步。

2.根据权利要求1所述的电池按压装置，其中，

上述输送部件和上述辊以机械方式同步。

3.根据权利要求2所述的电池按压装置，其中，

上述输送部件保持上述外封装的未夹持上述电池元件的缘部输送上述电池单元。

4.根据权利要求2所述的电池按压装置，其中，

上述输送部件是载置上述电池单元的输送台，

上述辊将上述输送台上的电池单元向按在上述输送台上的方向按压，

上述输送台的输送和上述辊的旋转以机械方式同步。

5.一种电池按压方法，其中按压电池单元，该电池单元在外封装内配置有层叠电极和隔膜而成的电池元件，其中，

该电池按压方法包括以下工序：

利用旋转的辊按压上述电池单元的工序；以及

在利用上述辊按压上述电池单元时、利用速度与上述辊的旋转速度同步的输送部件输送上述电池单元，

上述辊设有一对，上述电池单元夹持在该一对辊之间，该一对辊从电极和隔膜所层叠的层叠方向两侧按压上述电池元件，

上述一对辊的旋转速度与上述电池单元的输送速度同步。

6.根据权利要求5所述的电池按压方法，其中，

上述输送部件和上述辊以机械方式同步。