JP2006114406A - Manufacturing method of sheet type battery, sheet type battery, and battery pack cimbined with sheet type unit cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シート材で電池用発電要素を包み込み、電池用発電要素から両電極を外部に引き出し、シート材の端部を封止して形成されるシート材型電池の製造方法、シート材型電池及びシート材型単電池を組み合わせる組電池に関する。 The present invention relates to a sheet material type battery manufacturing method and sheet material mold formed by enclosing a battery power generation element with a sheet material, drawing both electrodes from the battery power generation element to the outside, and sealing the end of the sheet material The present invention relates to an assembled battery in which a battery and a sheet material type battery are combined.
近年、種々の電子機器の発達に伴い、電子機器の小型化、省スペースのニーズが高まって、これに用いる電池にも薄型化や可撓性が求められている。そこで、シート状のラミネート材を用いて電池用発電要素を気密に封止することが行われる。例えば、シート状のラミネート材として、ポリエチレン層とアルミニウム箔層とポリエチレン層との3層構造のものを用い、発電要素を内部に収納し、電極を外に引き出してリチウムイオン電池やニッケル水素電池等を形成することが行われる。 In recent years, with the development of various electronic devices, there has been an increasing need for downsizing and space saving of electronic devices, and the batteries used therefor are also required to be thin and flexible. Therefore, the battery power generation element is hermetically sealed using a sheet-like laminate material. For example, as a sheet-like laminate material, a three-layer structure of a polyethylene layer, an aluminum foil layer, and a polyethylene layer is used. The power generation element is housed inside, the electrode is drawn out, and a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery Is formed.
これらの電池をシート材型電池と呼ぶことにすれば、シート型電池は、形状の自由度を有し、小型軽量に適しているが、シート状のラミネート材を用いるため、剛性が余り高くなく、電池の外形寸法の精度はあまりよくない。また、例えば電池用発電要素の内部反応により外形の膨張を起こしやすい。特許文献1には、電池パックとしての剛性を高めるため、合成樹脂を用いて形成されたパック筐体に金属製の補強板を貼り付け、その筐体内にラミネート製の電池ケースを格納することが開示される。 If these batteries are referred to as sheet material type batteries, the sheet type batteries have a degree of freedom in shape and are suitable for small size and light weight, but since the sheet-like laminate material is used, the rigidity is not so high. The accuracy of the external dimensions of the battery is not so good. In addition, for example, the outer shape of the battery power generation element tends to expand due to an internal reaction. In Patent Document 1, in order to increase the rigidity as a battery pack, a metal reinforcing plate is attached to a pack housing formed using a synthetic resin, and a battery case made of laminate is stored in the housing. Disclosed.
シート材型電池1つでは電力が不足のときは、ラミネート材型単電池を複数整列配置等で積層し、直列又は並列等の接続を用いて組電池とすることが行われる。例えば車両用電源として用いるときは、数十個の単電池を積層して用いられる。 When power is insufficient in one sheet material type battery, a plurality of laminate material type cells are stacked in an aligned arrangement or the like, and an assembled battery is formed using a connection such as series or parallel. For example, when used as a power source for vehicles, several tens of single cells are stacked.
このような場合、ラミネート材型単電池の外形寸法がばらつくと、組電池の外形に影響を及ぼす。1例で計算すると、80個の単電池を整列配置する場合、各単電池の寸法がそれぞれ0.1mmずつ変化したとすると、組電池では8mmもの変化となる。電池用発電要素の内部反応による外形の膨張は0.1mmより大きいこともあるので、単電池をそのまま積層するだけでは組電池が車両等の所定の設置場所に納まらないことが起こる。 In such a case, if the outer dimensions of the laminate type unit cell vary, the outer shape of the assembled battery is affected. In one example, when 80 unit cells are arranged and arranged, if the size of each unit cell changes by 0.1 mm, the assembled cell changes by as much as 8 mm. Since the expansion of the outer shape due to the internal reaction of the battery power generation element may be larger than 0.1 mm, the assembled battery may not fit in a predetermined installation place such as a vehicle by simply stacking the cells.
特許文献1のように補強板付パック筐体にラミネート材型単電池をそれぞれ収納することも考えられるが、補強板付パック筐体の製造が複雑で、コストがかかる。また、組電池全体を外側から拘束板及び拘束帯等で拘束し、電池用発電要素の内部反応による外形の膨張を抑えることも行われているが、拘束構造が複雑となる。このように、従来技術においては、シート材型電池の外形の規制が困難である。 Although it is conceivable to store the laminate material type cells in the pack housing with the reinforcing plate as in Patent Document 1, the manufacture of the pack housing with the reinforcing plate is complicated and costly. In addition, the entire assembled battery is constrained from the outside by a restraint plate, a restraint band, or the like to suppress the expansion of the outer shape due to the internal reaction of the battery power generation element, but the restraint structure is complicated. Thus, in the prior art, it is difficult to regulate the outer shape of the sheet material type battery.
本発明の目的は、簡単な構成で電池外形の規制を行うことができるシート材型電池の製造方法、シート材型電池及びシート材型単電池を組み合わせる組電池を提供することである。 The objective of this invention is providing the assembled battery which combines the manufacturing method of the sheet material type battery which can regulate a battery external shape with simple structure, a sheet material type battery, and a sheet material type cell.
本発明に係るシート材型電池製造方法は、シート材で電池用発電要素を包み込み、電池用発電要素から両電極を外部に引き出し、シート材の端部を気密に封止して収納し、略扁平矩形の電池体を形成する工程と、電池体を補強材成形金型の中に配置し、電池体の矩形周辺に沿って気密封止端部を挟み込む枠体部と、枠体部の向かい合う辺を電池体の扁平面に沿って結ぶリブ部とからなる補強材を樹脂成形するとともに、電池体の扁平面で、樹脂成形が行われない部分を金型内壁で加圧して寸法成形する工程と、を備えることを特徴とする。 A sheet material type battery manufacturing method according to the present invention wraps a battery power generation element with a sheet material, draws both electrodes from the battery power generation element to the outside, hermetically seals and stores the ends of the sheet material, The step of forming a flat rectangular battery body, and the frame body part that is arranged in the reinforcing material molding die and sandwiches the hermetic sealing end along the periphery of the battery body, and the frame body part face each other A step of resin-molding a reinforcing material composed of a rib portion that connects the sides along the flat surface of the battery body, and press-molding a portion of the flat surface of the battery body that is not resin-molded with the inner wall of the mold. And.
また、本発明に係るシート材型電池製造方法において、電池体は、充放電使用により扁平面を外側に膨張するように変形し、両電極の引き出し方向に沿った変形よりも両電極の引き出し方向に直交する方向に沿った変形が大きく、リブ部は、両電極の引き出し方向に直交する方向に沿って配置されることが好ましい。 Further, in the sheet material type battery manufacturing method according to the present invention, the battery body is deformed so that the flat surface expands outward by use of charging / discharging, and both electrodes are pulled out more than along the direction in which both electrodes are pulled out. It is preferable that the deformation along the direction orthogonal to the ribs is large, and the rib portion is arranged along the direction orthogonal to the lead-out direction of both electrodes.
また、本発明に係るシート材型電池製造方法において、樹脂成形に用いられる樹脂は、ガラス繊維強化樹脂であることが好ましい。 In the sheet material type battery manufacturing method according to the present invention, the resin used for resin molding is preferably a glass fiber reinforced resin.
また、本発明に係るシート材型電池は、シート材で電池用発電要素を包み込み、電池用発電要素から両電極を外部に引き出し、シート材の端部を気密に封止して収納する略扁平矩形の電池体と、電池体の矩形周辺に沿って気密封止端部を挟み込む枠体部と、枠体部の向かい合う辺を電池体の扁平面に沿って結ぶリブ部とを一体として樹脂成形により形成された補強材と、を備えることを特徴とする。 Also, the sheet material type battery according to the present invention is a substantially flat material that encloses the battery power generation element with the sheet material, draws both electrodes from the battery power generation element to the outside, and hermetically seals and stores the ends of the sheet material. Resin molding of a rectangular battery body, a frame body part that sandwiches the hermetic sealing end along the periphery of the battery body, and a rib part that connects opposite sides of the frame body along the flat surface of the battery body And a reinforcing material formed by the method described above.
また、本発明に係るシート材型単電池を組み合わせる組電池は、略扁平矩形の単電池を、扁平面が互いに向かい合うように複数整列配置する組電池であって、単電池は、シート材で電池用発電要素を包み込み、電池用発電要素から両電極を外部に引き出し、シート材の端部を気密に封止して収納する略扁平矩形の電池体と、電池体の扁平面に平行に電池体の矩形周辺に沿って気密封止端部を挟み込む枠体部と、枠体部の向かい合う辺を電池体の扁平面に沿って結ぶリブ部とを一体として樹脂成形により形成された補強材と、を備え、樹脂成形により寸法が管理される補強材の外形寸法の積算により全体の寸法が決まることを特徴とする。 In addition, the assembled battery combining the sheet material type cells according to the present invention is an assembled battery in which a plurality of substantially flat rectangular unit cells are arranged and arranged so that the flat surfaces face each other. A battery body having a substantially flat rectangular shape that encloses the power generation element for the battery, draws both electrodes out of the power generation element for the battery, and hermetically seals and stores the ends of the sheet material, and the battery body parallel to the flat surface of the battery body A reinforcing member formed by resin molding integrally with a frame body portion sandwiching the hermetic sealing end along the rectangular periphery of and a rib portion connecting the opposite sides of the frame body portion along the flat surface of the battery body; The overall dimensions are determined by integrating the external dimensions of the reinforcing material whose dimensions are controlled by resin molding.
上記構成により、電池体は、金型の中に配置されて、電池体の周りに補強材が樹脂成形され、樹脂成形が行われない電池体の扁平面は金型内壁で加圧されて寸法成形される。つまり、金型の内壁および樹脂成形の際の加圧により電池体の外形が規制され、その状態で枠体部とリブ部とが補強材として一体成形される。したがって、一体化した補強材で電池体の外形の膨張等を効果的に抑制するとともに、補強材を含めたシート材型電池の外形寸法は精度の高い金型精度で定まる補強材の外形寸法となるので、簡単な構成で電池外形の規制を行うことができる。 With the above configuration, the battery body is placed in the mold, the reinforcing material is resin-molded around the battery body, and the flat surface of the battery body that is not subjected to resin molding is pressed by the inner wall of the mold to be dimensioned. Molded. That is, the outer shape of the battery body is regulated by the inner wall of the mold and the pressure applied during resin molding, and in this state, the frame body portion and the rib portion are integrally molded as a reinforcing material. Accordingly, the expansion of the outer shape of the battery body is effectively suppressed by the integrated reinforcing material, and the external dimensions of the sheet material type battery including the reinforcing material are the same as the external dimensions of the reinforcing material determined by high-precision mold accuracy. Therefore, the battery outer shape can be regulated with a simple configuration.
また、リブ部は、電池体の変形の大きい方向に沿って配置されるので、電池体の外形の膨張等をより効果的に抑制できる。また、樹脂はガラス繊維強化樹脂とするので、補強材の剛性をより高めることができる。 Moreover, since the rib portion is disposed along the direction in which the battery body is largely deformed, expansion of the outer shape of the battery body can be more effectively suppressed. Moreover, since resin is glass fiber reinforced resin, the rigidity of a reinforcing material can be improved more.
また、組電池は、補強材を含めた外形寸法が精度の高い金型精度で定まる補強材の外形寸法となるシート材型単電池を複数整列配置するので、組電池全体の寸法精度を高めることができる。 In addition, the assembled battery has a plurality of sheet material type cells that are aligned with the outer dimensions of the reinforcing material whose outer dimensions including the reinforcing material are determined with high precision of the mold accuracy, so that the dimensional accuracy of the entire assembled battery can be improved. Can do.
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、シート材型電池としてリチウムイオン電池について説明するが、シート材を用いて電池を形成するものであれば、これ以外の電池でもよく、例えばニッケル水素電池、あるいはキャパシタを電池として用いるものであってもよい。また、電池用発電要素の構成は2枚の電極体の間にセパレータをはさんで重ね合わせ、これをロール状に巻いたものとして説明するが、これらを平板状に積層する構成のものでもよい。また、シート材として、プラスチックフィルムと金属箔とプラスチックフィルムの3層ラミネートシート材について説明するが、電池の構成によってはプラスチックフィルム層を適当に省略することができる。また、シート材及びシート材の合わせ目に配置される接着材の材質、厚み等は、例示であって、他の材質、厚みであってもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, a lithium ion battery will be described as a sheet material type battery. However, any other battery may be used as long as the battery is formed using a sheet material. For example, a nickel metal hydride battery or a capacitor is used as the battery. There may be. Moreover, although the structure of the battery power generation element is described as a structure in which a separator is sandwiched between two electrode bodies and this is wound in a roll shape, a structure in which these are stacked in a flat plate shape may be used. . Further, as a sheet material, a three-layer laminate sheet material of a plastic film, a metal foil, and a plastic film will be described, but the plastic film layer can be appropriately omitted depending on the configuration of the battery. In addition, the material, thickness, and the like of the sheet material and the adhesive disposed at the joint of the sheet material are examples, and other materials and thicknesses may be used.
図1は、シート状のラミネート材を用いて電池用発電要素を気密に封止するシート材型電池10の平面図及び側面図である。平面図においては、一部を破断し、シート材型電池10の内部構造を示している。シート材型電池10は、ラミネートフィルムを成形して電池の外形とするシート材ケース12と、シート材ケース12の内部に収納される電池用発電要素14と、電池用発電要素14の電極体に接続され、シート材ケース12の外側に引き出される電極端子16と、樹脂成形によるシート材ケース12の補強材30とを備える。補強材30は、シート材ケース12の周辺部における枠形状の枠体部32と、枠体部32の向かい合う辺を結ぶ複数のリブ部34とからなる。
FIG. 1 is a plan view and a side view of a sheet
シート材ケース12の内部に収納される電池用発電要素14は、シート材型電池10の機能部分であるので、これについて最初に説明し、次に、シート材ケース12の気密封止構造を、次いで、補強材30の構成について説明する。
Since the battery
電池用発電要素14は、リチウムイオン電池として知られている発電構造を実現する要素で、活物質が塗布された2枚の電極体の間にセパレータをはさんで重ね合わせ、これをロール状に巻き、これに電解液を浸み込ませたものである。2枚の電極体のうち、一方の電極体はアルミニウム箔が下地材料で、その表面にコバルト酸リチウム等のリチウム含有複合化合物である活物質が塗布され、他方の電極体は銅箔が下地材料で、その上にリチウムイオンを吸蔵させた炭素材等の活物質が塗布される。セパレータは溶媒で可塑化されたポリマー電解質が用いられる。そして、電解液を注入して一方の電極体とセパレータと他方の電極体との間に浸み込ませることで、リチウムイオン電池の発電要素としての機能を発揮するようになる。電解液には、LiClO4、LiPF6等のリチウム塩を溶解した有機溶媒が用いられる。なお、2種類の電極体及びセパレータをロール状に巻く方法の他に、これらをシート状のまま積層する構成としてもよい。
The
なお、電池用発電要素14は、一般的に熱に弱いので、以後の補強材形成工程においては、電池用発電要素14の部分に樹脂成形等の熱が余分に加わらないように配慮することが好ましい。また、耐熱セパレータ等を用いて、電池用発電要素14の耐熱性を向上させることもできる。
In addition, since the battery
電極端子16は、電池用発電要素14の2枚の電極体にそれぞれ接続される導電端子で、電池用発電要素14から電力を外部に引き出す機能を有する。具体的には、電池用発電要素14において、一方の電極体のアルミニウム箔に正の電極端子が溶接等で接続され、他方の電極体の銅に負の電極端子が溶接等で接続される。電極端子16の厚みは、例えば1mm程度とすることができる。
The
次に、シート材ケース12の封止構造について説明する。図2は、電極端子16が接続された電池用発電要素14をシート材ケース12の中に収納する様子を示す図である。図3は、シート材型電池10の封止部分を典型的に示すものとして、図1のA−A線に沿って電極端子16近傍の断面構造を示す図である。
Next, the sealing structure of the
シート材ケース12は、ラミネートフィルム20を電池用発電要素14の外形に概略倣うような形状に成形したもので、具体的には1枚のラミネートフィルム20の素材を折り返して上下2つの面を有するシートのようにし、上面側のシートには電池用発電要素14の上面形状に倣うような凹面形状を成形し、下面側のシートには電池用発電要素14の下面形状に倣うような凹面形状を成形し、上面側のシートの周辺端部と下面側のシートの周辺端部とを向かい合わせ、その一対の凹面形状の間に電池用発電要素14を配置できるように合わせる。そして、合わせ目に適当な封止代を取って、外形を切断等により成形する。このようにして封止前のシート材ケース12を得ることができる。勿論、ラミネートフィルム20からなる複数のシートを適当な凹面形状と封止代を有するように成形し、それらを組み合わせて、シート材ケース12とすることもできる。
The
すなわち、シート材ケース12は、その中央部に、一対の凹部を向かい合わせ、外形でいえば一対の凸部となるふくらみ部11を有し、そのふくらみ部11の周辺にラミネートフィルム20の上下シートが向かい合う鍔部13を有する外形を備える。このふくらみ部11の内部空間が電池用発電要素14の収納空間となり、鍔部13がラミネートフィルム20の上面側シートと下面側シートとを互いに接着して気密封止する部分となり、ふくらみ部11が扁平面となる。そして、鍔部13には、気密封止用の接着材28が配置される。
That is, the
ラミネートフィルム20は、図3に示すように、表面保護用のプラスチックフィルム22と、ガスバリア層として金属箔24と、内部保護用のプラスチックフィルム26を3層に積層したものである。具体的には、約30μm厚さのポリプロピレンフィルムと、約60μm厚さのアルミニウム箔と、約15μm厚さのナイロンフィルムを密着積層したものを用いることができる。ここで、ポリプロピレンフィルム層は表面保護用のプラスチックフィルム22としてシート材ケース12の外表面側となり、ナイロンフィルムは内部保護用のプラスチックフィルム26として電池用発電要素14側となるように配置される。
As shown in FIG. 3, the
ラミネートフィルム20のナイロンフィルム側には、さらに熱溶着性の接着材28の層が設けられる。具体的には、厚さ約30μmのポリプロピレンを用いることができる。この厚みのポリプロピレンは、例えば、220℃、50atmの高温高圧を印加することで、数秒程度で溶融し、2つのプラスチックの間に挟んで溶融させることで、この2つのプラスチックと一体となって強固に接着することができる。接着材28は、ラミネートフィルム20の全面に渡って設けてもよいが、少なくともシート材ケース12の周辺の端部において気密封止を行うラミネートフィルム20の合わせ目に設けられる。すなわち、シート材ケース12の鍔部13にそって、周辺ぐるりに、内部保護用プラスチックフィルム26であるナイロンフィルムの表面に、接着材28が配置される。
On the nylon film side of the
シート材ケース12の鍔部13において、電極端子16の部分に設けられる介在層18は、金属材料である電極端子16とラミネートフィルム20との間に設けられ、その間の気密封止を十分にする機能を有する。すなわち、熱溶着性のポリプロピレンは、プラスチック材料同士の接着には好適であるが、金属材料とプラスチック材料との間の接着にはそのままでは不十分となる。そこで介在層を用い、金属材料−介在層18−接着材28−ナイロンの構造とし、介在層18と接着材28とを加熱溶融することで、これらの相乗効果で金属材料とナイロンとの間の気密封止を確保するものである。かかる介在層18としては、加熱加圧下で溶融し、接着材との適合性によいプラスチックフィルムが好ましく、具体的には、変性ポリプロピレンを用いて、電極端子16の根元部の周囲をくるむように配置することができる。
In the
したがって、接着材28が配置されたシート材ケース12を開いた状態で、電極端子16付き電池用発電要素14をセットし、シート材ケース12を閉じ、その後、鍔部13を加熱されたプレス板等で加圧加熱し、接着材28及び介在層18を溶融させることで、合わせ目を熱溶着できる。このようにして、電池用発電要素14から電極端子16を外部に引き出し、シート材ケース12を気密に封止できる。その後、電解液注入が行われて、電池としての機能を発揮する。電解液注入は、シート材ケース12に適当な注入口を設け、電解液注入装置を用いて注入口から電解液を電池用発電要素14に向けて注入し、その後注入口をふさぐことで行うことができる。
Therefore, in a state where the
補強材30は、後述するように、いわゆるインサートモールドの技術を用い、電池用発電要素14等を含むシート材ケース12と一体となるように樹脂成形されるものである。図4は、シート材ケース12を省略して補強材30のみを抜き出し、部分斜視図で示したものである。このように、補強材30は、シート材ケース12の鍔部13に沿い、その部分を補強する枠形状の枠体部32と、枠体部32の向かい合う辺を接続し、シート材ケース12の上下のふくらみ部11、すなわち上下扁平面をそれぞれ補強する複数のリブ部34とから構成される樹脂成形部材である。補強材30の材質としては、ガラス繊維で強化されたポリプロピレン等を用いることができる。
As will be described later, the reinforcing
リブ部34は、シート材ケース12のふくらみ部11にそって配置されるが、その配置方向は、シート材型電池10を作動させたときの扁平面の膨張を効果的に抑制できる方向に行われることが好ましい。上記の電池用発電要素14のように、2枚の電極体の間にセパレータをはさんで重ね合わせ、これをロール状に巻くものでは、電池の作動によって、ロールの巻き軸に垂直な方向に扁平面が膨張しやすい。すなわち、電極端子16をロールの巻き軸方向に引き出すものとすれば、電極端子16の引き出し方向に直交する方向に扁平面が膨張しやすいので、リブ部34は、この方向に配置されるのが好ましい。
The
図5は、かかる構成のシート材型電池10の製造方法についてのフローチャートである。以下に、このフローチャートを用いて、シート材型電池10を製造する手順を説明する。
FIG. 5 is a flowchart of a method for manufacturing the sheet
発電要素形成工程(S10)は、上記のように、活物質が塗布された2枚の電極体の間にセパレータをはさんで重ね合わせ、これをロール状に巻き、電解液をまだ浸みこませていない電池用発電要素14を形成する工程である。電極接続工程(S12)は、2つの電極体にそれぞれアルミニウム、銅の電極端子16を溶接等で接続し、電池用発電要素14から外部に引き出す工程である。
In the power generation element forming step (S10), as described above, the separator is sandwiched between the two electrode bodies coated with the active material, wound in a roll shape, and the electrolyte is still soaked. This is a step of forming a battery
次に、シート材で包み込む(S14)。そして、電池用発電要素14を内部に収納し、電極端子16を外部に引き出した状態で、シート材ケース12を気密に封止する。具体的には、上記のように、接着材28が配置されたシート材ケース12を開いた状態で、電極端子16付き電池用発電要素14をセットし、シート材ケース12を閉じる。そして、鍔部13を加熱されたプレス板等で加圧加熱し、接着材28等を溶融させることで、合わせ目を熱溶着し、気密に封止する。このようにしてまだ補強材30が設けられていない電池体が形成される。なお、電解液注入は、この段階で行ってもよく、あるいは補強材30を形成する以後の工程が終了した後に行ってもよい。
Next, the sheet material is wrapped (S14). And the sheet |
次に、補強材がまだ設けられていない電池体が、適当な射出成形装置の型の中に配置される(S18)。ここで補強材30を形成するための金型の説明をする。図6は、補強材成形用の金型40の断面図で、金型40は、パーティションライン41で分かれる下金型42と上金型44とから構成される。そして、それぞれは、シート材ケース12のふくらみ部11を受け入れる凹部50を有する。凹部50の大きさは、シート材ケース12のふくらみ部11や鍔部13の外形より小さめに設定される。そして、図示されていない樹脂注入口から注入される樹脂が流れ込むキャビティ52を有する。
Next, the battery body not yet provided with the reinforcing material is placed in a mold of an appropriate injection molding apparatus (S18). Here, a mold for forming the reinforcing
キャビティ52は、電池体におけるシート材ケース12の鍔部13に沿ってその上下及び側面に設けられる枠体用キャビティ54と、枠体用キャビティ54の向かい合う辺を接続するリブ用キャビティ56とを含む。凹部50とキャビティ52とは、ともに金型40の内面のくぼみであるが、後者には樹脂が注入されるが、前者には樹脂が注入されない。すなわち、凹部50は図示されていない樹脂注入口とは直接には接続されず、さらに、電池体におけるシート材ケース12のふくらみ部11と凹部50との間の隙間がないので、キャビティ52から樹脂が流れ込むこともないのである。
The
したがって、凹部50は、金型40の内部に電池体を配置し、金型40を閉じたとき、電池体におけるシート材ケース12のふくらみ部11等を金型内壁によって金型の締め付け圧で加圧し、ふくらみ部11等の寸法を規制する寸法成形機能を有する。
Therefore, when the battery body is disposed inside the
図7は金型を開いて、まだ補強材30が設けられていない電池体36を下金型42にセットする様子を示す図である。下金型42の凹部50は、電池体36の図では現れていない下側のふくらみ部11に対応する。枠体用キャビティ54は、電池体36の鍔部13の下面側と側面側に対応して設けられ、リブ用キャビティ56は、凹部50の一部にさらに掘り下げられて設けられている。この下金型42に、図7の白抜き矢印のように、電池体36が置かれ、その上に上金型44がかぶせられ、しっかり締め付けられて金型40の内部に電池体36が配置される。
FIG. 7 is a view showing a state in which the
再び図5に戻り、補強材30の樹脂成形と、加圧寸法成形が行われる(S20)。具体的には、凹部50の金型内壁によってふくらみ部11等が加圧され、凹部寸法で定まる外形寸法に扁平面が規制され、その状態で、金型40の樹脂注入口から溶融樹脂が注入され、加圧されて、キャビティ52に流れ込む。溶融樹脂も加圧されているので、凹部50の金型内壁によって規制されていないふくらみ部11等も、この加圧溶融樹脂により押し付けられ、余分なふくらみが規制される。そして、キャビティ内で架橋反応を進めることで、キャビティ52の枠体用キャビティ54に対応する部分は、電池体36の鍔部13を挟み込む枠体部32として樹脂成形が行われ、リブ用キャビティ56に対応する部分は、枠体部32の向かい合う辺を結ぶ上下複数のリブ部34として樹脂成形が行われる。
Returning to FIG. 5 again, resin molding and pressure dimension molding of the reinforcing
この樹脂成形の樹脂注入量、加圧、温度等のシーケンスは、図示されていない射出成形装置における成形制御部の制御の下で実行される。樹脂は上記のように、ガラス繊維強化スチレン樹脂を用いることができる。その場合の成形条件は、一例を上げると、溶融樹脂温度を220℃、加圧を50atm、注入時間を5sec、注入時間も含めた加圧時間を15sec等とすることができる。 The resin injection amount, pressurization, temperature, and other sequences for this resin molding are executed under the control of a molding control unit in an injection molding apparatus (not shown). As described above, a glass fiber reinforced styrene resin can be used as the resin. As an example of the molding conditions in this case, the molten resin temperature can be 220 ° C., the pressurization can be 50 atm, the injection time can be 5 seconds, and the pressurization time including the injection time can be 15 seconds.
こうして、枠体部32と複数のリブ部34とが一体として樹脂成形される。こうして、電池体36の気密封止端部を挟み込んで補強し、さらに電池体36のふくらみ部11、すなわち扁平面のふくらみやすい方向を補強する補強材30が、電池体36と一体化して樹脂成形される。
Thus, the
樹脂成形が十分行われれば、金型40から接着・挟み込みが行われた電池を取り出す型外し(S22)が行われ、補強材30と一体化したシート材型電池が得られる(S24)。こうして、図1に示すシート材型電池が出来上がる。
If the resin molding is sufficiently performed, mold removal (S22) is performed to take out the battery that has been adhered and sandwiched from the mold 40 (S22), and a sheet material type battery integrated with the reinforcing
このようにして出来上がったシート材型電池10は、補強材30も含めた外形寸法は、金型40の凹部50及びキャビティ52の寸法で定まる。したがって、金型寸法を精度よくすることで、補強材30を含めたシート材型電池10の外形寸法を、例えば数十分の1mmあるいはμm程度の精度のものとすることができる。
In the sheet
外形寸法が金型精度で定まるシート材型電池10を用いることで、寸法精度のよい組電池を得ることができる。図8は、図1で説明したシート材型電池10を、扁平面が互いに向かい合うように複数個整列配置した組電池60の一部を示す図である。いま、シート材型電池10の整列配置される方向に沿った寸法をH±Δhとすると、図8の例においては、この寸法は、シート材型電池10のリブ部34の外形寸法で定まる。すなわち、図6で説明した金型40のリブ用キャビティ56の寸法で定まる。
By using the sheet
いま、シート材型電池10をn個整列配置して組電池60を構成すると、組電池60の整列配置される方向の総寸法は、n×(H±Δh)となる。例えば、n=80として、従来技術では、補強材がなく、1つのシート材型電池の寸法精度が動作中も含め、せいぜい±0.05mmであり、組電池の総寸法の精度は、±4mmが精一杯である。これに対し、金型精度は格段によく、補強材30の寸法精度は±数μmに抑えることも可能である。したがって、組電池60の総寸法の精度は、±数分の1mm程度あるいはそれ以下に抑えることができる。
Now, when the assembled
組電池60は、図8に示す直列配置のみならず、直列配置したものをさらに並列配置して用いてもよい。そのような場合等には、組電池の総寸法が枠体部32の寸法精度で定まることにもなるが、いずれにせよ、高精度の外形寸法で組電池を構成できる。
As for the assembled
本発明に係るシート型電池、およびそれを整列配置させた組電池は、車両用の電源に用いることができる。また、車両以外の用途、例えば、家電製品に用いることができ、あるいは産業用装置に用いることができる。 The sheet type battery according to the present invention and the assembled battery in which the sheet type battery is arranged and arranged can be used as a power source for a vehicle. Moreover, it can use for uses other than a vehicle, for example, household appliances, or can be used for an industrial apparatus.
10 シート材型電池、11 ふくらみ部、12 シート材ケース、13 鍔部、14 電池用発電要素、16 電極端子、18 介在層、20 ラミネートフィルム、22,26 プラスチックフィルム、24 金属箔、28 接着材、30 補強材、32 枠体部、34 リブ部、36 電池体、40 金型、41 パーティションライン、42 下金型、44 上金型、50 凹部、52 キャビティ、54 枠体用キャビティ、56 リブ用キャビティ、60 組電池。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
電池体を補強材成形金型の中に配置し、電池体の矩形周辺に沿って気密封止端部を挟み込む枠体部と、枠体部の向かい合う辺を電池体の扁平面に沿って結ぶリブ部とからなる補強材を樹脂成形するとともに、電池体の扁平面で、樹脂成形が行われない部分を金型内壁で加圧して寸法成形する工程と、
を備えることを特徴とするシート材型電池製造方法。 Enveloping the battery power generation element with the sheet material, pulling out both electrodes from the battery power generation element to the outside, hermetically sealing and storing the end of the sheet material, and forming a substantially flat rectangular battery body;
The battery body is placed in the reinforcing material molding die, and the frame body part that sandwiches the hermetic sealing end along the rectangular periphery of the battery body and the opposite sides of the frame body part are connected along the flat surface of the battery body. A step of resin-molding a reinforcing material composed of a rib portion and press-molding a portion where resin molding is not performed on the flat surface of the battery body with the inner wall of the mold,
A sheet material type battery manufacturing method comprising:
電池体は、充放電使用により扁平面を外側に膨張するように変形し、両電極の引き出し方向に沿った変形よりも両電極の引き出し方向に直交する方向に沿った変形が大きく、
リブ部は、両電極の引き出し方向に直交する方向に沿って配置されることを特徴とするシート材型電池製造方法。 In the sheet material type battery manufacturing method according to claim 1,
The battery body is deformed so that the flat surface expands outward by use of charge and discharge, and the deformation along the direction orthogonal to the drawing direction of both electrodes is larger than the deformation along the drawing direction of both electrodes,
A rib part is arrange | positioned along the direction orthogonal to the extraction direction of both electrodes, The sheet material type battery manufacturing method characterized by the above-mentioned.
樹脂成形に用いられる樹脂は、ガラス繊維強化樹脂であることを特徴とするシート材型電池製造方法。 In the sheet material type battery manufacturing method according to claim 1,
The resin used for resin molding is a glass fiber reinforced resin.
電池体の矩形周辺に沿って気密封止端部を挟み込む枠体部と、枠体部の向かい合う辺を電池体の扁平面に沿って結ぶリブ部とを一体として樹脂成形により形成された補強材と、
を備えるシート材型電池。 A substantially flat rectangular battery body that encloses the battery power generation element with a sheet material, draws both electrodes from the battery power generation element to the outside, and hermetically seals and stores the end of the sheet material;
Reinforcing material formed by resin molding integrally with a frame body portion that sandwiches the hermetic sealing end along the rectangular periphery of the battery body and a rib portion that connects opposite sides of the frame body along the flat surface of the battery body When,
A sheet material type battery comprising:
単電池は、
シート材で電池用発電要素を包み込み、電池用発電要素から両電極を外部に引き出し、シート材の端部を気密に封止して収納する略扁平矩形の電池体と、
電池体の扁平面に平行に電池体の矩形周辺に沿って気密封止端部を挟み込む枠体部と、枠体部の向かい合う辺を電池体の扁平面に沿って結ぶリブ部とを一体として樹脂成形により形成された補強材と、
を備え、樹脂成形により寸法が管理される補強材の外形寸法の積算により全体の寸法が決まることを特徴とするシート材型単電池を組み合わせる組電池。 An assembled battery in which a plurality of substantially flat rectangular cells are arranged and arranged so that the flat surfaces face each other,
Single cell
A substantially flat rectangular battery body that encloses the battery power generation element with a sheet material, draws both electrodes from the battery power generation element to the outside, and hermetically seals and stores the end of the sheet material;
The frame part that sandwiches the hermetic sealing end along the periphery of the battery body parallel to the flat surface of the battery body and the rib part that connects the opposite sides of the frame body along the flat surface of the battery body A reinforcing material formed by resin molding;
An assembled battery combining sheet material type single cells, wherein the overall dimensions are determined by integrating the external dimensions of the reinforcing material whose dimensions are controlled by resin molding.
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