JP2013145649A - Method for manufacturing electric device pack or electric device module and electric device pack or electric device module manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は組み電気デバイス又は電気デバイスモジュールの製造方法及び当該製造方法によって製造される組み電気デバイス又は電気デバイスモジュールに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an assembled electric device or an electric device module and an assembled electric device or electric device module manufactured by the manufacturing method.
ラミネート型電池では、電極(正極及び負極)とセパレータとを積層して構成される扁平状の発電要素が、二枚の可撓性のラミネートフィルムを外装材として被覆されている。このため、経年的なラミネートフィルムの伸びや発電要素の膨れなどにより、発電要素内の電極間距離がばらつく。このばらつきにより電池の面内で充放電反応が均一に進まず、電池の劣化を招く。そこで、複数のラミネート型電池を積層して電池モジュールを構成する場合に、積層方向の最外層に一対の加圧板を設け、この一対の加圧板に機械的な力を及ぼすことによって、複数のラミネート型電池の全体を積層方向に加圧するものがある(特許文献1参照)。 In a laminate type battery, a flat power generating element formed by laminating electrodes (a positive electrode and a negative electrode) and a separator is covered with two flexible laminate films as an exterior material. For this reason, the distance between the electrodes in the power generation element varies due to the growth of the laminate film over time and the swelling of the power generation element. Due to this variation, the charge / discharge reaction does not proceed uniformly within the surface of the battery, leading to deterioration of the battery. Therefore, when a battery module is configured by stacking a plurality of laminate-type batteries, a plurality of laminates are provided by providing a pair of pressure plates on the outermost layer in the stacking direction and applying a mechanical force to the pair of pressure plates. There is a battery that pressurizes the whole type battery in the stacking direction (see Patent Document 1).
ところで、上記特許文献1の技術は、ラミネートフィルムの外側から加圧板などの剛材で加圧する方法である。このため、ラミネート型電池の外装体の表面に凹凸が生じて電池に面内方向に厚さがばらつく場合に、電池の厚さが厚い箇所ほど剛材からの大きな圧力が加わり、この反対に電池の厚さが薄い箇所ほど小さな圧力しか加わらない。このように、外装材が金属よりも相対的にやわらかく外装材の表面が変形しやすいラミネートフィルムを有する電池などの電気デバイスでは面内を均一に加圧することは難しい。
By the way, the technique of the said
そこで本発明は、電気デバイスの面内を均一に加圧し得る組み電気デバイスの製造方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the assembly electric device which can pressurize the surface of an electric device uniformly.
本発明の組み電気デバイスの製造方法では、第1収納工程、充填工程、封止工程、第2収納工程、加圧工程を含んでいる。すなわち、電極と電解質とを積層して構成される扁平状の発電要素を有し、扁平状のフィルムを前記発電要素の外装材とする電気デバイスをモジュールケース内に複数積層して収納する第1収納工程と、この第1収納工程の後に前記モジュールケース内に流動体を充填する充填工程と、この充填工程の後に前記モジュールケース内を前記流動体で密閉状態に封止する封止工程と、この内部に流動体の封止されたモジュールケースを組み電気デバイスケース内に複数積層して収納する第2収納工程と、この第2収納工程の後に前記モジュールケースの積層方向の最外層から前記積層されたモジュールケースの全体を加圧する加圧工程とを含んでいる。 The manufacturing method of the assembled electrical device of the present invention includes a first storing step, a filling step, a sealing step, a second storing step, and a pressurizing step. That is, a first power generation element having a flat power generation element configured by laminating an electrode and an electrolyte, and storing a plurality of electrical devices having a flat film as an exterior material of the power generation element in a module case. A storing step, a filling step of filling the module case with a fluid after the first storing step, and a sealing step of sealing the inside of the module case with the fluid after the filling step; A module housing case in which a fluid is sealed is assembled therein and a plurality of layers are housed in an electrical device case, and after the second housing step, the stacking is performed from the outermost layer in the stacking direction of the module case. And a pressurizing step for pressurizing the entire module case.
本発明によれば、積層されたモジュールケースの全体を加圧する力は各モジュールケース内部の流動体に圧力として伝わり、この流動体の圧力が均等に各電気デバイスの面を加圧する。流動体は、あらゆる方向に圧力を伝達し得る性質を有するので、各電気デバイスが面内方向に厚さがばらつく場合であっても、各電気デバイスに均一な圧力を加えることができる。モジュールケース内の各電気デバイスが均一に加圧されると、各電気デバイスの電極間距離が一定となり、電気デバイスの充放電反応が均一に進み、電気デバイスが劣化することを防止できる。 According to the present invention, the force for pressurizing the entire stacked module case is transmitted as a pressure to the fluid inside each module case, and the pressure of this fluid uniformly presses the surface of each electric device. Since the fluid has a property of transmitting pressure in all directions, even when the thickness of each electric device varies in the in-plane direction, a uniform pressure can be applied to each electric device. When each electric device in the module case is uniformly pressed, the distance between the electrodes of each electric device becomes constant, and the charge / discharge reaction of the electric device can be progressed uniformly to prevent the electric device from deteriorating.
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張している箇所があり、その箇所においては実際の比率と異なっている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the dimension ratio of drawing has the location exaggerated on account of description, and the location differs from the actual ratio.
(第1実施形態)
本実施形態のリチウムイオン二次電池1について先に概説する。図1はリチウムイオン二次電池1の概略斜視図、図2は発電要素2の分解斜視図である。
(First embodiment)
The lithium ion
図1に示すように、リチウムイオン二次電池1は、実際に充放電反応が進行する略四角扁平状の発電要素2が、電池外装材であるラミネートフィルム14(扁平状のフィルム)の内部に封止された構造を有する。詳しくは、高分子−金属複合ラミネートフィルムを電池外装材として用いて、その周縁部14a、14b、14c、14dを熱融着にて接合することにより、発電要素2を収納し密封した構成を有している。ここで高分子−金属複合ラミネートフィルムとしては、金属フィルムを高分子フィルム(樹脂フィルム)でサンドイッチした三層構造のものが一般的である。
As shown in FIG. 1, in a lithium ion
こうした積層型の電池1は、缶型電池と区分けするために「ラミネート型電池」といわれる。缶型電池は堅い円筒状の金属製外枠の中に2つの各電極が巻き込んで収納されているものである。一方、ラミネート型電池とは、略四角扁平状の発電要素2を被覆したラミネートフィルム14の周縁部を熱融着にて接合することにより、発電要素を密封したものをいう。以下では、リチウムイオン二次電池1を、「ラミネート型電池」という。あるいは単に「電池」ともいう。
Such a stacked
図2に示したように、発電要素2は、負極4、セパレータ12、正極8をこの順に積層した構成を有している。ここで、負極4は四角薄板状の負極集電体5の両面に負極活物質層6、6を配置したものである。同様に正極8は四角薄板状の正極集電体9の両面に正極活物質層10、10を配置したものである。セパレータ12は主に多孔質の熱可塑性樹脂から形成されている。セパレータ12が電解液を保持することで、セパレータ12と一体に電解質層が形成されている。言い換えると、2つの電極間のLiイオン(イオン)の移動媒体としての機能を有する電解質層が、液体電解質と樹脂を含む微多孔膜のセパレータ12とで構成されている。
As shown in FIG. 2, the
これにより、隣接する負極4、セパレータ12(電解液を含む)及び正極8は、一つの単電池層13(単電池)を構成する。単電池層13では、電子とイオンが2つの電極間を移動して電池の充放電反応(電気化学反応)を行う。従って、本実施形態のラミネート型電池1は、単電池層13を積層することで、電気的に並列接続された構成を有するともいえる。また、単電池層13の外周には、隣接する負極集電体5と正極集電体9との間を絶縁するためのシール部(絶縁層)を設けてもよい。発電要素2の両最外層に位置する最外層負極集電体5には、いずれも片面のみ(図2で最上段の負極集電体5には下面のみ、最下段の負極集電体5には上面のみ)に負極活物質層6を配置している。なお、図2とは負極及び正極の配置を逆にすることで、発電要素2の両最外層に最外層正極集電体が位置するようにし、該最外層正極集電体の片側のみに正極活物質層を配置するようにしてもよい。
Thereby, the adjacent
負極集電体5及び正極集電体9には、各電極(負極及び正極)から出入りする電子を外部に取り出す負極タブ15及び正極タブ16の2つの強電タブを取り付け、ラミネートフィルム14の周縁部に挟まれるようにラミネートフィルム14の外部に導出させている。発電要素2は全体として四辺を有する四角扁平状に形成されているので、四辺のうちの一辺のみより2つの強電タブ15、16をまとめて外部に導出させている(図1参照)。強電タブ15、16には、必要に応じて正極端子リード(図示せず)及び負極端子リード(図示せず)を介して、各電極の負極集電体5及び正極集電体9に超音波溶接や抵抗溶接により取り付けてもよい。なお、図2において各負極タブ15同士を、また各正極タブ16同士を電気的に接続することはいうまでもない。これで電池1の概説を終える。
The negative
次に、ラミネート型電池1の従来の製造方法の概略を述べる。まず、電極(4、8)とセパレータ12との積層ズレが生じないように発電要素2の四隅をテープで束ねる。この束ねた発電要素2を2枚のラミネートフィルム14の間に挟んで水平におき、発電要素2を被覆したラミネートフィルム14の4つの周縁部のうち強電タブ15、16を導出させていない一辺を残して熱融着により2枚のラミネートフィルム14を接合する。接合していない一辺を鉛直方向上方にして電池1の全体を立てた状態で真空チャンバ内に入れ、接合していない一辺より電解液を注入しつつ真空チャンバ内を大気圧より低い減圧状態に保ち、電解液を電極活物質層(6、10)の空孔とセパレータ12の空孔とに十分に浸透させる。十分に電解液を浸透させた後には、ラミネート型電池1内を真空引きしつつ残った一辺を熱融着により仮止めする。
Next, an outline of a conventional manufacturing method of the
さて、ラミネート型電池では、電極(正極及び負極)とセパレータとを積層して構成される扁平状の発電要素が、二枚の可撓性のラミネートフィルムを外装材として被覆されている。このため、経年的なラミネートフィルム14の伸びや発電要素2の膨れなどにより、発電要素2内の電極間距離がばらつく。この電極間距離のばらつきにより電池の面内で充放電反応が均一に進まず、電池の劣化を招く。そこで、複数のラミネート型電池を積層して電池モジュールを構成する場合に、積層方向の最外層に一対の加圧板を設け、この一対の加圧板に機械的な力を及ぼすことによって、複数のラミネート型電池の全体を積層方向に加圧する従来の電池モジュールの製造方法がある。
Now, in a laminated battery, a flat power generating element formed by laminating electrodes (positive electrode and negative electrode) and a separator is covered with two flexible laminate films as an exterior material. For this reason, the distance between the electrodes in the
しかしながら、従来の電池モジュールの製造方法は、ラミネートフィルムの外側から加圧板などの剛材で加圧する方法である。このため、ラミネート型電池の外装体の表面に凹凸が生じて電池に面内方向に厚さがばらつく場合に、電池の厚さが厚い箇所ほど剛材からの大きな圧力が加わり、この反対に電池の厚さが薄い箇所ほど小さな圧力しか加わらない。外装材が金属よりも相対的にやわらかく外装材の表面が変形しやすいラミネートフィルムを有する電池などの電気デバイスでは面内を均一に加圧することは難しい。 However, the conventional battery module manufacturing method is a method of applying pressure with a rigid material such as a pressure plate from the outside of the laminate film. For this reason, when unevenness is generated on the surface of the exterior body of the laminate type battery and the thickness of the battery varies in the in-plane direction, the larger the battery thickness, the greater the pressure from the rigid material is applied. The smaller the thickness, the less pressure is applied. In an electric device such as a battery having a laminate film in which the exterior material is relatively softer than metal and the surface of the exterior material is easily deformed, it is difficult to pressurize the surface uniformly.
そこで本発明の第1実施形態の組み電池51(組み電気デバイス)の製造方法では、電極(4、8)と電解質(12)とを積層して構成される扁平状の発電要素2を有し、ラミネートフィルム14(扁平状のフィルム)を発電要素2の外装材とする電池1(電気デバイス)をモジュールケース22内に4つ(複数)積層して収納する第1収納工程(#201)と、この第1収納工程(#201)の後にモジュールケース22内にオイル(流動体)を充填する充填工程(#202)と、この充填工程(#202)の後にモジュールケース22内をオイルで密閉状態に封止する封止工程(#203)と、この内部にオイルの封止されたモジュールケース22を組み電気デバイスケース32内に複数積層して収納する第2収納工程(#204)と、この第2収納工程(#204)の後にモジュールケース22の積層方向の最外層から前記積層されたモジュールケース22の全体を加圧する加圧工程(#205)とを含むものとする。以下、詳述する。
Therefore, the method for manufacturing the assembled battery 51 (assembled electric device) according to the first embodiment of the present invention includes the flat
図3Aは第1収納工程(#201)を、図3Bは充填工程(#202)を、図3Cは封止工程(#203)を説明するための電池モジュール21の概略構成図である。
3A is a schematic configuration diagram of the
電池モジュール21(電気デバイスモジュール)はモジュールケース(以下単に「ケース」ともいう。)22を有する。アルミニウム等の金属製のモジュールケース22は、その開口端23aを有しこの開口端23aから4つの電池1を収納し得るロアケース23と、このロアケース23の開口端23aを被覆する蓋状のアッパーケース41とで構成されている。ロアケース23は、その開口端23aを鉛直上方にしたとき、さらに鉛直下方の底壁25、この底壁25に接続される左右の側壁26、27、紙面手前の側壁である前壁28(図4参照)、紙面奥の側壁である後壁29から構成されている。ロアケース23の内部がどうなっているかを明確にするため、図3A〜図3Cでは紙面手前の側壁である前壁28を取り去った状態を示している。
The battery module 21 (electric device module) has a module case (hereinafter also simply referred to as “case”) 22. A
まず、第1収納工程(#201)での作業を説明する。上記電池1を4つ用意し、図3Aに示したようにロアケース23の開口端23aからロアケース23の内部に4つの電池1を鉛直方向に積層して収納する。
First, the work in the first storing step (# 201) will be described. Four
そして、図示しないが、積層した4つの電池1を各強電タブ15、16を用いて直並列接続することで所定電圧を有する電池モジュール21を構成する。例えば、図5に示したように2つの電池1、1を並列に接続したものを直列に接続する。ここで、図5は電池モジュール21の電気回路図で、電気モジュール21からは正極端子35及び負極端子36をケース22の外部に取り出す。
And although not shown in figure, the
ケース22の外部からケース22内部のオイルに圧力を伝達し、オイルに伝達された圧力によって各電池1を外部から加圧する目的は、発電要素2内の電極間距離を一定に保持させることにある。発電要素2を含む電池1は、図3Aに示したように面方向でみて発電要素2の正極(8)と負極(4)が対向している中央側部Aとそれ以外の周縁部Bとからなるので、電極(4、8)の存在する部分、つまり各電池1の中央側部Aを主に加圧する必要がある。そのためには、鉛直方向(積層方向)に隣接する2つの電池1、1の間で中央側部Aが互いに対向していることが必要である。
The purpose of transmitting pressure from the outside of the
しかしながら、モジュールケース22の内部にオイルを封止した状態では、各電池1はオイル中に浮かんでいる。この場合、上記正極、負極の2つの端子35、36に各電池1の強電タブ15、16がリード線等を介して接続される。従って、各電池1の外装体であるラミネートフィルム14のうち強電タブ15、16を取り出している側の周縁部14b(図1参照)はロアケース23に対して固定されているといえる。一方、各電池1の外装体であるラミネートフィルム14の残り3つの周縁部14a、14c、14dは浮かんだ状態となる。
However, in a state where the oil is sealed inside the
このため、複数の電池モジュール21を含んだ組み電池51を車両に搭載した場合に、車両に生じる振動の影響を受けて、ラミネートフィルム14と接合している強電タブ15、16に応力が発生する。そこで、図3Aに示したように、積層した各電池1の間の周縁部Bにリテーナ37を配置し、これによってラミネートフィルム14と接合している強電タブ15、16に作用する応力を抑制する。
For this reason, when the assembled
リテーナ37によって、隣接する2つの電池1、1の間に隙間38が生じるようにする。隣接する2つの電池1、1の間に隙間38を生じさせる理由は、図3Cで後述するようにロアケース23内にオイルを満たしアッパーケース41で蓋をしてケース22の内部にオイルを密封したとき、この隙間38にオイルを導くためである。
The
さらに、最上段の電池1の上、最下段の電池1の下にもロアケース23にアッパーケース41で蓋をしたとき、最上段の電池1とアッパーケース41との間、最下段の電池1とロアケース23の底壁25との間にも隙間39、40が生じるようにする。最上段の電池1の上、最下段の電池1の下にも隙間39、40を生じさせる理由は、図3Cで後述するようにロアケース23内にオイルを満たしアッパーケース41で蓋をしてケース22の内部にオイルを密封したとき、この隙間39、40にオイルを導くためである。
Furthermore, when the
上記リテーナ37ついては、図4を参照してさらに説明する。図4は最下段の電池1を収納した状態のロアケース23をある高さで水平方向に切断した断面を上からみた平面図である。図4に示したように最下段の電池1の強電タブ15、16が、リード線等を介して右壁26に設けられている正極、負極の端子35、36に接続されている。このとき、電池1の積層ずれが生じ易いのは強電タブ15、16を取り出している周縁部14bと反対側の周縁部14cの側である。そこで、例えば、ロアケース23の底壁25の上にかつロアケース23の左壁27と平行に棒状のリテーナ37を配置し、リテーナ37の一端37aをロアケース23の後壁29に、リテーナ37の他端37bをロアケース23の前壁28に当接させる。この場合に、棒状のリテーナ37の断面をは正方形または長方形としてしてあり、リテーナ37の鉛直方向の上下の面に接着剤を塗布しておく。これによって、リテーナ37の下面はロアケース23の底壁25に固定される。
The
次に、このリテーナ37の上に最下段の電池1を乗せ、最下段の電池1のうち下面側の周縁部B及びこの周縁部Bに隣接する中央側部Aをリテーナ37の上面と当接させる。これによって、リテーナ37の上面と、最下段の電池1のうち下面側の周縁部B及びこの周縁部Bに隣接する中央側部Aとが接着剤によって固定される。この状態で上記のように最下段の電池1の強電タブ15、16をリード線等を介して右壁26に設けられている正極、負極の端子35、36に接続する。
Next, the
次に、この最下段の電池1の上にかつロアケース23の左壁27と平行に2段目のリテーナ37を配置し、2段目のリテーナ37の一端37aをロアケース23の後壁29に、リテーナ37の他端37bをロアケース23の前壁28に当接させる。この場合に、2段目のリテーナ37の鉛直方向の上下の面にも接着剤を塗布しておくことで、2段目のリテーナ37の下面と、最下段の電池1のうち上面側の周縁部B及びこの周縁部Bに隣接する中央側部Aとが接着剤によって固定される。
Next, a second-
次に、2段目のリテーナ37の上に2段目の電池1を乗せ、2段目の電池1のうち下面側の周縁部B及びこの周縁部Bに隣接する中央側部Aを2段目のリテーナ37の上面と当接させる。これによって、2段目のリテーナ37の上面と、2段目の電池1のうち下面側の周縁部B及びこの周縁部Bに隣接する中央側部Aとが接着剤によって固定される。この状態で2段目の電池1の強電タブ15、16をリード線等を介して右壁26に設けられている正極、負極の端子35、36に接続する。
Next, the second-
後は上記を繰り返して、ロアケース23の内部に5つのリテーナ37を配置する。
Thereafter, the above is repeated, and five
このように隣接する2つの電池の間、ロアケース底壁25と最下段の電池との間、アッパーケース41と最上段の電池との間に各リテーナ37を配置することで、各電池1の積層ずれを防止すると共に、電池1の上下の面をオイルと直接接触させることができる。
Thus, by arranging the
次に、充填工程(#202)での作業を説明する。上記のようにして、強電タブ15、16の正極、負極の端子35、36への接続及びリテーナ37の配置を完了した後には、図3Bに示したようにロアケース23内に流動体としてのオイルを充填する。
Next, the work in the filling step (# 202) will be described. After the connection of the
オイルは最上段のリテーナ37の上面37aがかぶるまで、つまりオイル液面がリテーナ37の上面37aより鉛直上方となるまで充填(供給)する。そして、ケース22の内部をオイルで満たし、アッパーケース41をロアケース23に固定してケース22の内部を密封状態としたとき、アッパーケース41の下面45と最上段の電池1の上面1aとの間の隙間39にオイルが満たされる(図3C参照)。これによって、最上段の電池1の上面1aの全体がオイルと直接に接触する。
The oil is charged (supplied) until the
隣接する2つの電池1、1の間に形成されている隙間38にもオイルが満たされるのであり、これによって、隣接する2つの電池1、1の上面1a、下面1bの全体がオイルと直接に接触する。同様に、ロアケース23の底壁25と最下段の電池1の下面1bとの間の隙間40にもオイルが満たされ、これによって、最下段の電池1の下面1bの全体がオイルと直接に接触する。
The
次に、封止工程(#203)での作業を説明する。図3Cに示したようにアッパーケース41をロアケース23に鉛直方向上方から装着して固定し、モジュールケース22の内部がオイルで満たされた状態かつ密閉状態を保ち得るようにする。例えば、アッパーケース41の周縁にフランジ部43を設けると共に、このフランジ部42に対応して、ロアケース23の上方開口端に段付きフランジ部33を設けておき、フランジ部42をこの段付きフランジ部33に嵌合させる。
Next, the work in the sealing step (# 203) will be described. As shown in FIG. 3C, the
詳細には、アッパーケース41のフランジ部43は、蓋部42から鉛直方向上方に延びる第1延設部43a、この第1延設部43aから水平方向外側に延びる第2延設部43bから構成されている。一方、ロアケース23の段付きフランジ部33は、側壁から水平方向外側に延びる第1延設部33a、この第1部延設部33aから鉛直方向上方に延びる第2延設部33b、この第2延設部33bから水平方向外側に延びる第3延設部33cから構成されている。そして、アッパーケース41の第1延設部43aをロアケース23の第2延設部33bに嵌合し、その嵌合した部位を溶接したり接着剤を塗布したりすることによって、モジュールケース22の内部がオイルで満たされた状態かつ密閉状態を保ち得るようにする。
Specifically, the
ここで、正極、負極の2つの端子35、36はロアケース23の右壁26の外周に設けられている(図4参照)。各電池1の強電タブ15、16をこの2つの端子35、36に接続するためのリード線等の電気部品は右壁26を貫通する。このため、当該電気部品が右壁26を貫通する部分には、当該電気部品と金属製であるロアケース右壁26とが短絡することを防止するための公知の絶縁処理(図示しない)を施している。また、当該電気部品がロアケース右壁26を貫通してもモジュールケース22の内部の油密を保持する公知の機構(図示しない)を施してもいる。これで、封止工程(#203)での作業を終了する。
Here, the positive and
オイルは、あらゆる方向に圧力を伝達し得る性質を有するので、後述するようにケース22の外部からケース22を鉛直方向(積層方向)の内側に圧迫したとき、ケース22の内部に収納されている各電池1に均等に圧力を作用させることができる。
Since oil has the property of transmitting pressure in all directions, it is stored inside the
ケース22の内部に充填するオイルは、さらに絶縁性を有する絶縁油であることが好ましい。絶縁性を有するオイルであれば、ラミネートフィルム14の内部にオイルが侵入したときでも、電極間の短絡を防止できる。オイルの具体例として例えばシリコン油を挙げることができる。
The oil filled in the
また、図7で後述するように、最上段の電池モジュール21に鉛直方向上方より圧迫する力を加えたとき、この力がケース22のフランジ部43、33に加わったのでは、効率よく各電池モジュール21内のオイルに力を伝達することができない。そこで、アッパーケース41に蓋部42より鉛直上方に突出する凸部44を設けて、この凸部44に外部からの力が加わるようにする。
Further, as will be described later with reference to FIG. 7, when a force is applied to the
図6は第2収納工程(#204)を、図7は加圧工程(#205)を説明するための組み電池31の概略構成図、図8は組み電池ケース52の分解斜視図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the assembled battery 31 for explaining the second storing step (# 204), FIG. 7 is an explanatory diagram of the assembled
組み電池51(組み電気デバイス)は組み電池ケース52(組み電気デバイスケース)を有する。アルミニウム等の金属製の組み電池ケース52は、その開口端を有しこの開口端から複数の電池モジュール21を収納し得るロアケース53と、このロアケース53の開口端を被覆する蓋状のアッパーケース71とで構成されている。ロアケース53は、その開口端を鉛直上方にしたとき、さらに鉛直下方の底壁55、この底壁55に接続される左右の側壁56、57、紙面手前の側壁である前壁58、紙面奥の側壁である後壁59から構成されている。ロアケース53の内部がどうなっているかを明確にするため、図6、図7では前壁58(図8参照)を取り去った状態を示している。なお、図7の電池モジュール21は、図6の電池モジュール21を簡略化して記載している。組み電池ケース52は、例えば電気自動車、ハイブリッド車両のような車両の車体91(図7参照)に公知の固定装置(図示しない)を用いて固定される。ここで、「電池モジュール」とは、組み電池(全体)に対する一部として働く、独立の充放電機能をもったユニットのことをいう。
The assembled battery 51 (assembled electric device) has an assembled battery case 52 (assembled electric device case). An assembled
まず、第2収納工程(#204)での作業を説明する。上記の電池モジュール21を複数用意し、図6に示したようにロアケース53の内部に全ての電池モジュール21を鉛直方向に積層して収納する。すなわち、第1の電池モジュールの上に第2の電池モジュールを重ねたとき、第2の電池モジュールのロアケース23側壁(26〜29)の外周と、第1の電池モジュールのアッパーケース41の第1延設部43aとの間に水平方向に多少動き得る隙間を設けている。このため、積み重ねる側のロアケース23を積み重ねられる側のアッパーケース41の第1延設部43aの内側に嵌め込むことで、積み重ねる側のロアケース23の底面25cを、積み重ねられる側のアッパーケース41の凸部44と当接させることができる。この作業を繰り返して、電池モジュール21を鉛直方向に積層する。隣接する2つの電池モジュール21、21の間で、積み重ねる側のロアケース23の底面25cと、積み重ねられる側のアッパーケース41の凸部44とを当接させるのは、隣接する2つの電池モジュール21、21間に力を効率よく伝えるためである。なお、図6は、積層される3つの電池モジュール21のみを示しているが、実際には鉛直上方に電池モジュール21がさらに積層されることになる(図7参照)。
First, the work in the second storage step (# 204) will be described. A plurality of the
積み重ねる側のロアケース23は積み重ねられる側のアッパーケース41の第1延設部43a(フランジ部43)に阻止されて水平方向に動き得ない。これによって、各電池モジュール21が組み電池ケース52の内部で水平方向にずれること(電池モジュール21の積層ずれ)を防止している。
The
そして、積層した複数の電池モジュール21を、正極、負極の2つの各端子35、36(図8参照)を用いて直列接続、並列接続またはこれらを組み合わせた直並列接続することで所定電圧を有する組み電池51を構成する。組み電池51の正負2つの外部端子65、66は、例えばロアケース53の右壁56の外周に設けられている(図8参照)。各電池モジュール21の正極、負極の端子35、36をこの正負の外部端子65、66に接続するための一対のリード線(図示しない)はロアケース右壁56を貫通する。このため、一対のリード線の他端に各電池モジュール21の正極・負極の端子35、36を接続し、リベットで固定する。なお、一対のリード線がロアケース右壁56を貫通する部分には、一対のリード線と金属製であるロアケース右壁56とが短絡することを防止するための公知の絶縁処理(図示しない)を施している。図8では2つの外部端子65、66をロアケース右壁56のほぼ中央に設けているが、2つの外部端子65、66を設ける位置はこれに限られない。
The plurality of stacked
次に、加圧工程(#205)での作業を説明する。上記のようにロアケース53に複数の電池モジュール21を積層し、正極・負極の端子35、36への接続を完了した後には、図7に示したようにアッパーケース71をロアケース53に鉛直方向の上方から装着する。そして、加圧機構81を用い、最上段の電池モジュール21に鉛直方向上方より圧迫する力を加えることにより、アッパーケース71から内部に積層されている複数の電池モジュール21の全体に力が加わるようにする。この場合、鉛直方向上方より圧迫する力が電池モジュール21のフランジ部43、33に加わったのでは、効率よく電池モジュール21内に封止されているオイルに力を伝達することができない。そこで、電池ケース52のうちのアッパーケース71に蓋部72より鉛直下方に突出する凸部74を設け、この凸部74を最上段の電池モジュール21のアッパーケース41の凸部44に当接させている。アッパーケース71の蓋部72と、最上段の電池モジュール21のフランジ部43との間には上下方向(鉛直方向)の隙間が設けられ、アッパーケース71に加わる力が最上段の電池モジュール21のフランジ部43に直接伝達されることはない。
Next, the work in the pressurizing step (# 205) will be described. After the plurality of
また、図8にも示したように、アッパーケース71の周縁にフランジ部73を設けると共に、このフランジ部73に対応してロアケース53の上方開口端にもフランジ部63を設け、2つのフランジ部73、63を対向させる。詳細には、図7に示したようにロワケース53のフランジ部63は、4つの側壁(56〜59)から水平方向外側に延びる延設部から構成されている。一方、アッパーケース71のフランジ部73は、蓋部72から鉛直方向上方に延びる第1延設部73aと、この第1延設部73aから水平方向外側に延びる第2延設部73bとから構成されている。これら対向する2つのフランジ部73、63には、フランジ部73、63の周方向に等間隔でこれら2つのフランジ部73、63を貫通する貫通孔83、82を4つ設けている(図8参照)。なお、貫通孔83、82の個数は4つに限定されるものでない。
Further, as shown in FIG. 8, a
上記の加圧機構81は、例えば各一対の貫通孔83、82に挿通されるボルト84、ナット85及びシム86で構成し、2つのフランジ部73、63の間隔がシム86の厚さとなるまでボルト84をナット85に対して締め付ける。
The
この締め付けによって、アッパーケース71からロアケース53の内部に積層されている電池モジュール21の全体に対し鉛直下方に向けて圧迫する力が加わる。このように一方から力を加えたとき、他方つまりロアケース53の底壁55には反力が生じ、この反力がロアケース53の底壁55からロアケース53の内部に積層されている電池モジュール21の全体に対し鉛直上方に向けて加わる。このようにして、電池モジュール21の積層方向の最外層から少なくとも二枚の剛材(アッパーケース71及びロアケース53の底壁55)でケース52内部の電池モジュール21の全体を加圧すると、この力は各電池モジュール21内部のオイルに伝達される。オイルは、あらゆる方向に圧力を伝達し得る性質を有するので、電池モジュール21の内部の各電池1に外部から均一な圧力を加えることができる。
By this tightening, a force is applied that presses the
ここでは、各モジュールケース22の内部に封止しているオイルの圧力を大気圧より一定圧だけ高い圧力としたいので、この大気圧より一定圧だけ高い圧力を、以下「規定圧」とする。加圧機構81によってケース52内部の電池モジュール21の全体に加わる力は、シム86の厚さによって定まる。例えば、シム86の厚さが相対的に薄い場合のほうが、シム86の厚さが相対的に厚い場合よりケース52内部の電池モジュール21の全体に加わる力が相対的に大きくなる。従って、シム86の厚さを調整することによって、規定圧を管理できる。なお、組み電池ケース52については、モジュールケース22と異なり、組み電池ケース52の内部を密閉状態に保つ必要はない。これで組み電池51の製造を終了する。
Here, since the pressure of the oil sealed inside each
流動体としてオイルを挙げたが、オイルに限定されるものでない。例えば、オイルに代えて不凍液を用いることで、組み電池51を使用する環境温度が零下になっても利用できる。これによって、組み電池51とそれを含む製品の使用できる地域と季節が広がる。
Although oil was mentioned as a fluid, it is not limited to oil. For example, by using antifreeze instead of oil, it can be used even when the environmental temperature at which the assembled
ここで、第1実施形態の作用効果を説明する。 Here, the function and effect of the first embodiment will be described.
第1実施形態の組み電池51(組み電気デバイス)の製造方法では、電極(4、8)と電解質(12)とを積層して構成される扁平状の発電要素2を有し、ラミネートフィルム14(扁平状のフィルム)を発電要素2の外装材とする電池1(電気デバイス)をモジュールケース22内に複数積層して収納する第1収納工程(#201)と、この第1収納工程の後にモジュールケース22内にオイル(流動体)を充填する充填工程(#202)と、この充填工程(#202)の後にモジュールケース22内をオイルで密閉状態に封止する封止工程(#203)と、この内部にオイルの封止されたモジュールケース22を組み電気デバイスケース52内に複数積層して収納する第2収納工程(#204)と、この第2収納工程の後にモジュールケース22の積層方向の最外層から積層されたモジュールケース22の全体を加圧する加圧工程(#205)とを含んでいる。あるいは第1実施形態の組み電池51(組み電気デバイス)の製造方法により製造される組み電池51(組み電気デバイス)では、電極(4、8)と電解質(12)とを積層して構成される扁平状の発電要素2を有し、ラミネートフィルム14(扁平状のフィルム)を発電要素の外装材とする電池1(電気デバイス)と、開口端23aを有するロアケース23及びこのロアケース23の開口端23aを被覆するアッパーケース41で構成されるモジュールケース22を備え、このモジュールケース22のうちのロアケース23に電池1を複数積層して格納し、この複数の各電池1の外周にオイル(流動体)を充填した後にモジュールケース22のうちのアッパーケース41でロアケース23の開口端23aを被覆して密封した電池モジュール21(電気デバイスモジュール)と、開口端を有するロアーケース53及びこのロアケース53の開口端を被覆するアッパーケース71で構成される組み電池ケース52(組み電気デバイスケース)を備え、この組み電池ケース52のうちのロアケース53に電池モジュール21を複数積層して格納した後に組み電池ケース52のうちのアッパーケース71でロアケース53の開口端を被覆し、この格納している電池モジュール21の全体を加圧機構81を用いて加圧した電池モジュール21とを含んでいる。第1実施形態によれば、積層されたモジュールケース22の全体を加圧する力は各モジュールケース22内部のオイルに圧力として伝わり、このオイルの圧力が均等に各電池1の面を加圧する。オイルは、あらゆる方向に圧力を伝達し得る性質を有するので、各電池1が面内方向に厚さがばらつく場合であっても、各電池1に均一な圧力を加えることができる。モジュールケース22の内部の各電池1が均一に加圧されると、各電池1内の発電要素2の電極間距離が一定となり、電池1の充放電反応が均一に進み、電池1が劣化することを防止できる。
In the manufacturing method of the assembled battery 51 (assembled electric device) according to the first embodiment, the flat
第1実施形態の組み電池51の製造方法によれば、モジュールケース22が、開口端23aを有しこの開口端23aから複数の電池1を収納し得るロアケース23と、このロアケース23の開口端23aを被覆するアッパーケース41とで構成される場合に、第1収納工程(#201)において、隣接する2つの電池1、1の間、最上段の電池1とアッパーケース41との間及び最下段の電池1とロアケース23の底壁25との間に隙間38〜40を設けるので(図3A参照)、発電要素2を被覆するラミネートフィルム14(外装体)の表面に凹凸が生じることによって面内方向に厚さがばらついている電池1を含む場合であっても、ケース22の内部に収納されている各電池1に均等に圧力を作用させることができる。
According to the method for manufacturing the assembled
発電要素2内の電極間距離を一定に保つため圧力が加わる必要がある箇所は、正極8と負極4が対向している中央側部Aである。第1実施形態の組み電池51の製造方法によれば、電池1が、面方向でみて正極8と負極4が対向している中央側部Aとそれ以外の周縁部Bとからなる場合に、中央側部Aがオイル(流動体)と接しているので(図3C参照)、電極(4、8)が確実に加圧される状態を実現できる。
The place where the pressure needs to be applied in order to keep the distance between the electrodes in the
第1実施形態の組み電池51の製造方法によれば、流動体は絶縁性を有するオイルであるので、電池1の外装材としてのラミネートフィルム14がほころびてオイルがラミネートフィルム14で被覆された内部に侵入したときでも、電極間が短絡することを防止できる。
According to the manufacturing method of the assembled
第1実施形態の組み電池51の製造方法によれば、電池1が、ラミネートフィルム14(扁平状のフィルム)で発電要素2を被覆し、このラミネートフィルム14の周縁部を熱融着により接合すると共に、周縁部14b(周縁部の一部)より正負の強電タブ15、16を近接して取り出している場合に、第1収納工程(#201)においてこの正負の強電タブ15、16をモジュールケース22に設けた正極、負極の端子35、36に接続する一方で、周縁部14c(正負の強電タブ15、16を取り出している周縁部と反対側の周縁部)をロアケース23(モジュールケース)に固定するので、ラミネートフィルム14と接合している強電タブ15、16に作用する応力を抑制することができる。
According to the method for manufacturing the assembled
(第2実施形態)
図9A、図9B、図9C、図9Dは第2実施形態の電池モジュール21の製造方法を説明するための電池モジュール21の概略構成図、図10は同じくモジュールケース22の分解斜視図、図11は同じく電池モジュール21全体の概略構成図である。
(Second Embodiment)
9A, 9B, 9C, and 9D are schematic configuration diagrams of the
第1実施形態の組み電池51の製造方法は各モジュールケース22内にオイルを満たし、組み電池ケース52のうちのアッパーケース71から複数の電池モジュール21の全体を機械的に圧迫(加圧)することによって各モジュールケース22の内部のオイルに圧力を伝達する構成であった。一方、第2実施形態の電池モジュール21の製造方法はモジュールケース22の内部を加圧したオイルで満たすものである。従って、第2実施形態の電池モジュール21の製造方法により製造した電池モジュールを用いて組み電池51を構成したとき、組み電池ケース52のうちのアッパーケース71から複数の電池モジュール21の全体を機械的に加圧することはしない。ただし、モジュールケース22の内部を加圧したオイルで満たす以外の電池モジュール21の他の構成は第1実施形態の電池モジュール21の構成と同様である。すなわち、第2実施形態の電池モジュール21(電気デバイスモジュール)は図10にも示したようにモジュールケース22を有している。そして、アルミニウム等の金属製のモジュールケース22は、開口端23aを有しこの開口端23aから複数の電池1を収納し得るロアケース23と、このロアケース23の開口端23aを被覆するアッパーケース41とで構成されている。ここで、モジュールケース22内のオイル圧力は第1実施形態と同じ規定圧である。
In the manufacturing method of the assembled
このため、第2実施形態では、図10にも示したようにオイル充填用のオイル供給管101(流動体供給管)の一方の開口端をモジュールケース22のうちのロアケース23の右壁26に取り付けている。また、オイル供給管101にオイル供給管101を開閉する手動のストップバルブ102(開閉手段)を介装している。
Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 10, one open end of the oil supply pipe 101 (fluid supply pipe) for oil filling is connected to the
さらに、第2実施形態の電池モジュール21の製造方法では、第1実施形態の組み電池51の製造方法と相違して図11にも示したようにオイル供給手段111(流動体供給手段)、接離手段103を備える。オイル供給手段111は、オイルタンク112、オイルポンプ113、オイル供給管114から構成されている。オイルタンク112はオイルを貯留するものである。オイルポンプ113はオイルタンク112内のオイルをオイル供給管114に圧送するものである。オイル供給圧を知るためオイル供給管114に圧力センサ115を設けている。
Further, in the method of manufacturing the
上記の接離手段103は、オイルカップラー(配管継手)のメス104とオス105とから構成されている。すなわち、オイルカプラーのメス104はオイル供給管101の他方の開口端に付属させている。一方、オイルタンク112からのオイルがオイルポンプ113によって圧送されるオイル供給管114の開口端にはオイルカプラーのオス105を付属させている。オイルカプラーのメス104及びオス105は、両者が接続されていないときに各オイル供給管101、114の開口端からオイルが外部に流れ出ないように開口端を閉じている。両者を接続したときには各開口端を開いて2つのオイル供給管101、114を連通する。
The contact / separation means 103 includes an oil coupler (piping joint)
第2実施形態の電池モジュール21の製造方法では、電池1をロアケース23内に複数積層して収納する第1収納工程(#211)と、この第1収納工程の後にアッパーケース41でロアケース23を被覆してモジュールケース22内を密閉状態に封止する第1封止工程(#212)と、この第1封止工程(#212)の後にストップバルブ102を開状態としてオイル供給手段111を作動させてモジュールケース22内にオイルを供給するオイル供給工程(#213)と、モジュールケース22内に供給されたオイルの圧力が規定圧となるまで加圧する加圧工程(#214)と、オイルの圧力が規定圧となったとき、ストップバルブ102を全閉状態としてモジュールケース22を密閉状態に封止する第2封止工程(#215)と、この第2封止工程(#215)の後にオイル供給管101の他方の開口端とオイル供給手段111とを接離手段103を用いて切離す切離し工程(#216)とを含んでいる。以下、詳述する。
In the manufacturing method of the
図9Aは第1収納工程(#211)を、図9Bは第1封止工程(#212)を、図9Cはオイル供給工程(#213)、加圧工程(#214)及び第2封止工程(#215)を説明するための電池モジュール21の概略構成図である。図9Dは完成した電池モジュール21の概略構成図である。図9A〜図9Dにおいて、第1実施形態の図3A〜図3Cと同一部分には同一番号を付している。
9A shows the first storing step (# 211), FIG. 9B shows the first sealing step (# 212), and FIG. 9C shows the oil supply step (# 213), the pressurizing step (# 214), and the second sealing step. It is a schematic block diagram of the
まず、第1収納工程(#211)での作業を説明する。図9Aに示したようにロアケースの開口端23aからロアケース23の内部に第1実施形態と同じに4つの電池1を鉛直方向に積層して収納する。
First, the work in the first storing step (# 211) will be described. As shown in FIG. 9A, the four
そして、積層した4つの電池1を各強電タブ15、16を用いて第1実施形態と同様に直並列接続することで(図4、図5参照)、所定電圧を有する電池モジュール21を構成する。
And the
また、積層した各電池1の間の周縁部Bに棒状のリテーナ37を配置し、これによってラミネートフィルム14と接合している強電タブ15、16に作用する応力を抑制する。また、リテーナ37によって隣接する2つの電池1、1の間に隙間38が生じるようにする。さらに、最上段の電池1の上、最下段の電池1の下にも各電池1の周縁部Bから中央側部Aに少しかかるリテーナ37をそれぞれ配置する。これによって、ロアケース23にアッパーケース41で蓋をしたとき、最上段の電池1とアッパーケース41との間、最下段の電池1とロアケース23の底壁25との間にも隙間39、40が生じるようにする(図9B参照)。このように、電池モジュール21の内部の構成は第1実施形態の電池モジュール21と変わらない。
Moreover, the rod-shaped
次に、第1封止工程(#212)での作業を説明する。第1収納工程(#211)でモジュールケース22の内部に4つの電池1を積層し、強電タブ15、16の接続を完了した後には、アッパーケース41のフランジ部43をロアケース23の段付きのフランジ部33に嵌合する。そして、図9Bに示したようにその嵌合した部位を溶接したり接着剤を塗布したりすることによって、モジュールケース22の内部が密閉状態を保ち得るようにする(密閉状態に封止する)。このように、第1封止工程(#212)での作業は第1実施形態の封止工程(#203)での作業と変わらない。
Next, the work in the first sealing step (# 212) will be described. After the four
次に、オイル供給工程(流動体供給工程)(#213)及び加圧工程(#214)での各作業を説明する。 Next, each operation in the oil supply process (fluid supply process) (# 213) and the pressurization process (# 214) will be described.
まず、図9Cに示したようにストップバルブ102を全開状態とし、オイルカプラーのメス104及びオス105をカップリング(接続)し、オイルポンプ113を作動させ、オイルタンク112内のオイルをモジュールケース22の内部に供給する。
First, as shown in FIG. 9C, the
ケース22の内部に侵入するオイルは、まずロアケース23の底壁25と最下段の電池1の下面1bとの間の隙間40を満たす。これによって、最下段の電池1の下面1bの全体がオイルと直接に接触する。次に、オイルは隣接する2つの電池1、1の間の隙間38を満たす。これによって、隣接する2つの電池1、1の上面1a、下面1bの全体がオイルと直接に接触する。最後にアッパーケース41の下面45と最上段の電池1の上面1aとの間の隙間39をオイルが満たす。これによって、最上段の電池1の上面1aの全体がオイルと直接に接触する。
The oil entering the inside of the
このようにしてモジュールケース22の内部にオイルが行き渡った後には、圧力センサ115により検出される圧力指示値が大気圧より上昇してゆく。圧力指示値が大気圧より上昇するのを待つことが加圧工程(#214)での作業である。
After the oil has spread throughout the
次に、第2封止工程(#215)での作業を説明する。図9Cにおいて目視によりセンサ115の圧力指示値が規定圧まで上昇したタイミングでストップバルブ102を全閉状態とし、オイルポンプ112の作動を停止する。これによって規定圧のオイルがモジュールケース22内に封止される。
Next, the work in the second sealing step (# 215) will be described. In FIG. 9C, the
次に、切離し工程(#216)での作業を説明する。切離し工程での作業を終了したとき、図11に示した状態と同じになるので、切離し工程(#216)での作業は図示していない。すなわち、オイルカプラーのメス104及びオス105の接続を外すことが切離し工程(#216)での作業である。
Next, the work in the separation step (# 216) will be described. When the work in the separation process is completed, the state is the same as that shown in FIG. 11, and therefore the work in the separation process (# 216) is not shown. That is, disconnecting the
この切離し工程(#216)での作業を終了したとき、電池モジュール21の内部は、図9Dに示したように規定圧まで加圧されたオイルで封止されている。
When the work in the separation step (# 216) is completed, the inside of the
オイル供給管101のモジュールケース22への取り付け位置は、図10、図11に示した位置に限られない。モジュールケース22の内部に規定圧のオイルを封入する方法もこれに限られない。これで電池モジュール21の製造を終了する。
The attachment position of the
ここで、第2実施形態の作用効果を説明する。 Here, the effect of 2nd Embodiment is demonstrated.
第2実施形態の電池モジュール21の製造方法では、電極(4、8)と電解質(12)とを積層して構成される扁平状の発電要素2を有し、ラミネートフィルム14(扁平状のフィルム)を発電要素2の外装材とする電池1と、開口端23aを有しこの開口端23aから複数の電池1を収納し得るロアケース23と、このロアケース23の開口端23aを被覆するアッパーケース41とで構成されるモジュールケース22と、このモジュールケース22に一方が開口するオイル供給管101(流動体供給管)と、このオイル供給管101を開閉するストップバルブ102(開閉手段)と、オイル供給管101の他方の開口端を介してモジュールケース22内にオイル(流動体)を供給するオイル供給手段111(流動体供給手段)と、このオイル供給手段111とオイル供給管101とを接離する接離手段103とを備え、電池1をロアケース内23に複数積層して収納する第1収納工程(#211)と、この第1収納工程(#211)の後にアッパーケース41でロアケース23を被覆してモジュールケース22内を密閉状態に封止する第1封止工程(#212)と、この第1封止工程(#212)の後にストップバルブ102を開状態としてオイル供給手段111を作動させてモジュールケース22内にオイルを供給するオイル供給工程(流動体供給工程)(#213)と、モジュールケース22内に供給されたオイルの圧力が規定圧となるまで加圧する加圧工程(#214)と、オイルの圧力が規定圧となったとき、ストップバルブ102を全閉状態としてモジュールケース22を密閉状態に封止する第2封止工程(#215)と、この第2封止工程(#215)の後にオイル供給管101の他方の開口端とオイル供給手段111とを接離手段103を用いて切離す切離し工程(#216)とを含んでいる。あるいは第2実施形態の電池モジュール21により製造される電池モジュール21では、電極(4、8)と電解質(12)とを積層して構成される扁平状の発電要素2を有し、ラミネートフィルム14(扁平状のフィルム)を発電要素2の外装材とする電池1と、開口端23aを有するロアケース23及びこのロアケース23の開口端23aを被覆するアッパーケース41で構成されるモジュールケース22を備え、ロアケース23に電池1を複数積層して格納した後にアッパーケース41でロアケース23の開口端23aを被覆し、この格納している各電池1の外周にオイルを充填し、大気圧より加圧された状態で密閉している。オイルは、あらゆる方向に圧力を伝達し得る性質を有するので、モジュールケース22の内部に収納されている各電池1が面内方向に厚さがばらつく場合であっても、各電池1に均一な圧力を加えることができる。このため、第2実施形態によれば、モジュールケース22の内部に封止された規定圧のオイルや大気圧より加圧された状態でのオイルが均等な圧力で各電池1の面を加圧する。モジュールケース22の内部の各電池1がオイルによって均一に加圧されると、各電池1の発電要素2の内部で電極間距離が一定となり、電池1の充放電反応が均一に進み、電池1が劣化することを防止できる。
In the manufacturing method of the
第2実施形態の電池モジュール21の製造方法によれば、モジュールケース22が、開口端23aを有しこの開口端23aから複数の電池1を収納し得るロアケース23と、このロアケース23の開口端23aを被覆するアッパーケース41とで構成される場合に、第1収納工程(#211)において、隣接する2つの電池1、1の間、最上段の電池1とアッパーケース41との間及び最下段の電池1とロアケース23の底壁25との間に隙間38〜40を設けるので、発電要素2を被覆するラミネートフィルム14(外装体)の表面に凹凸が生じることによって面内方向に厚さがばらついている電池1を含む場合であっても、ケース22の内部に収納されている各電池1に均等に圧力を作用させることができる。
According to the method of manufacturing the
発電要素2内の電極間距離を一定に保つため圧力が加わる必要がある箇所は、正極8と負極4が対向している中央側部Aである。第2実施形態の電池モジュール21の製造方法によれば、電池1が、第1実施形態と同じに面方向でみて正極8と負極4が対向している中央側部Aとそれ以外の周縁部Bとからなる場合に、中央側部Aがオイルと接しているので、電極(8、4)が確実に加圧される状態を実現できる。
The place where the pressure needs to be applied in order to keep the distance between the electrodes in the
第2実施形態の電池モジュール21の製造方法によれば、絶縁性を有するオイル(絶縁油)であるので、外装材(14)がほころびてオイルが外装材(14)で被覆された内部に侵入したときでも、電池1の電極間が短絡することを防止できる。
According to the manufacturing method of the
第2実施形態の電池モジュール21の製造方法によれば、電池1が、ラミネートフィルム14(扁平状のフィルム)で発電要素2を被覆し、このラミネートフィルム14の周縁部を熱融着により接合すると共に、この周縁部14b(周縁部の一部)より正負の強電タブ15、16を近接して取り出している場合に、第1収納工程(#211)においてこの正負の強電タブ15、16をモジュールケース22に設けた正極、負極の端子35、36に接続する一方で、周縁部14c(正負の強電タブ15、16を取り出している周縁部14bと反対側の周縁部)をロアケース23(モジュールケース)に固定するので、ラミネートフィルム14と接合している強電タブ15、16に作用する応力を抑制することができる。
According to the method for manufacturing the
第2実施形態の電池モジュール21の製造方法によれば、開閉手段はストップバルブ102であるので、開閉手段を容易に実現できる。
According to the method for manufacturing the
(第3実施形態)
図12、図13は第3実施形態の電池モジュール21の製造方法を説明するための電池モジュール21の概略構成図、図14は同じくモジュールケース22の分解斜視図、図15は同じく電池モジュール21全体の概略構成図である。図14、図15において、第2実施形態の図10、図11と同一部分には同一番号を付している。
(Third embodiment)
12 and 13 are schematic configuration diagrams of the
第3実施形態の電池モジュール21の製造方法では、図14に示したように、モジュールケース22のうちアッパーケース41の蓋部42にガス抜き用のパージ管131の一方の開口端を取り付け、パージ管131にパージ管131を開閉する手動のパージバルブ132を付属させている。また、図15に示したように、オイルポンプ112の下流に、オイル供給圧を規定圧に維持する圧力調整バルブ134を設けている。圧力調整バルブ134は、オイルポンプ112からのオイル供給圧が規定圧以上になるとリターン通路135を開いてオイルをタンク112に戻すことにより、オイル供給圧を規定圧に維持するものである。パージ管131のモジュールケース22のうちのアッパーケース41への取り付け位置は、図14、図15に示した位置に限られない。なお、電池モジュール21を積層して組み電池を構成する場合を後述するが、当該電池モジュール21を積層する際には、これらパージ管131、パージバルブ132が積層の邪魔になるような印象を与えるかもしれない。しかしながら、図12〜図15に示すパージ管131、パージバルブ132はイメージを示すものでしかない。実際にはこれら部品(131、132)が積層の邪魔にならないようにパージ管131、パージバルブ133の仕様(例えばパージ管131には可撓性のあるものを採用する等)やパージ管131の取り付け位置を考慮している。
In the manufacturing method of the
第3実施形態の電池モジュール21の製造方法は、第2実施形態の電池モジュール21の製造方法を前提として、パージ工程(#221)を追加するものである。ここで、パージ工程(#221)は、モジュールケース22のうちアッパーケース41に一方が開口するパージ管131と、このパージ管131を開閉するパージバルブ132とを有し、このパージバルブ132を開閉することで、モジュールケース22の内部に残留するガス(特に空気)をパージ管131を介しパージ管131の他方の開口端から排除する工程である。このパージ工程は加圧工程(#214)と第2封止工程(#215)の間に含ませる。以下詳述する。
The manufacturing method of the
図12はパージ工程(#221)を説明するための電池モジュール21の概略構成図である。図13は完成した電池モジュール21の概略構成図である。図12、図13において、第2実施形態の図9C、図9Dと同一部分には同一番号を付している。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of the
パージ工程(#221)の前の加圧工程(#214)で、ストップバルブ102は全開状態に、パージバルブ132は全閉状態に保持している。この状態でセンサ115の圧力指示値が大気圧より上昇するのを待つ。そして、目視によりセンサ115の圧力指示値が規定圧となったことを確認する。センサ115の圧力指示値が規定圧となったとき、パージ工程(#221)での作業に移る。このとき、図12においてケース22の内部にガス(特に空気)が残存する可能性がある。圧縮性を有するガスがケース22の内部に残存すると、ケース22の内部を規定圧に実質的に維持できない。
In the pressurization step (# 214) before the purge step (# 221), the
ケース22の内部に残存するガス(特に空気)は浮力で鉛直上方に向かい、アッパーケース41の下面45に沿って貯まる。パージ管131の一方の開口端はこの下面45に開口している(図13参照)。そこで、センサ115の圧力指示値が規定圧を指していることを確認した後に、パージバルブ132を徐々に開く。これによってアッパーケース41の下面45に沿って貯まっているガスをその周囲のオイルと共にパージ管131の他方の開口端に導いて、モジュールケース22の外部に排出する。この排出によってセンサ115の圧力指示値が規定値より低下する。パージ管131の他方の開口端より排出されてくるガスの混じったオイルはオイルパン133で受ける。ガスと共に一定量のオイルがオイルパン133に排出された後にはパージバルブ132を全閉状態に戻し、センサ115の圧力指示値が規定値に上昇するのを待つ。そして、センサ115の圧力指示値が規定圧を指していることを確認した後に、パージバルブ132を徐々に開く。これによってアッパーケース41の下面45に沿って貯まっているガスをオイルと共にパージ管131の他方の開口端に導いてモジュールケース22の外部に排出する。この排出によってセンサ115の圧力指示値が規定値より低下する。パージ管131の他方の開口端より排出されてくるガスの混じったオイルはオイルパン133で受ける。ガスと共に一定量のオイルがオイルパン133に排出された後にはパージバルブ132を全閉状態に戻し、センサ115の圧力指示値が規定値に上昇するのを待つ。このような操作を数度繰り返せば、ケース22の内部に残存するガスをケース22の外部に排出することができる。これでパージ工程(#221)での作業を終了する。
Gas (especially air) remaining inside the
次に、パージ工程(#221)の後に行う第2封止工程(#215)及び切離し工程(#216)での作業は第2実施形態と同じである。すなわち、パージ工程(#221)での上記の操作を数度繰り返した後にセンサ115の圧力指示値が規定値に上昇したとき、ストップバルブ102を全閉状態とし、オイルポンプ113の作動を停止する。これによって規定圧のオイルがケース22内に封入される。次に、オイルカプラーのメス104及びオス105の接続を外す。
Next, the operations in the second sealing step (# 215) and the separation step (# 216) performed after the purge step (# 221) are the same as those in the second embodiment. That is, when the pressure indication value of the
この切離し工程(#216)での作業を終了したとき、電池モジュール21の内部は、図13に示したように規定圧のオイルで封止され、かつオイル中に含まれていたるガスも取り去られている。これで電池モジュール21の製造を終了する。
When the work in the disconnecting step (# 216) is finished, the inside of the
このように第3実施形態の電池モジュール21の製造方法によれば、流動体がオイルである場合に、アッパーケース41(モジュールケース22)に一方が開口するパージ管131と、このパージ管131を開閉するパージバルブ132とを有し、このパージバルブ132を開閉することで、モジュールケース22の内部に残留するガスをパージ管131を介しパージ管131の他方の開口端から排除するパージ工程を加圧工程(#214)と第2封止工程(#215)の間に含むので、モジュールケース22内部を全てオイルとすることができ、規定圧を実質的に維持できる。
As described above, according to the method for manufacturing the
(第4実施形態)
図16A、図16B、図16C、図16Dは第4実施形態の電池モジュール21の製造方法を説明するための電池モジュール21の概略構成図、 図17は同じくモジュールケース22の分解斜視図、図18は同じく電池モジュール21全体の概略構成図である。図16A〜図16D、図17、図18において第2実施形態の図9A〜図9D、図10、図11と同一部分には同一番号を付している。
(Fourth embodiment)
16A, FIG. 16B, FIG. 16C, and FIG. 16D are schematic configuration diagrams of the
第2実施形態の電池モジュール21の製造方法は流動体としてオイルを採用するものであった。流動体としては、液体以外にもガスを用いることができる。そこで、第4実施形態の電池モジュール21の製造方法では流動体として乾燥空気(以下単に「ガス」という。)を採用する。乾燥空気に代えて窒素やアルゴンといった不活性ガスを用いてもかまわない。すなわち、第4実施形態の電池モジュール21の製造方法はモジュールケース22内を加圧したガスで満たすものである。従って、第4実施形態の電池モジュール21の製造方法により製造した電池モジュール21を用いて組み電池51を構成したとき、第2実施形態と同様に組み電池ケース52のうちのアッパーケース71から複数の電池モジュール21の全体を機械的に加圧することはしない。ただし、オイルに代えてガスを用いる以外の他の構成は第2実施形態の電池モジュール21の製造方法と同様である。すなわち、電池モジュール21は図17にも示したようにモジュールケース22を有している。そして、アルミニウム等の金属製のモジュールケース22は、開口端23aを有しこの開口端23aから複数の電池1を収納し得るロアケース23と、このロアケース23の開口端23aを被覆するアッパーケース41とで構成されている。ここで、モジュールケース22内のガス圧力は第1実施形態と同じ規定圧である。
The manufacturing method of the
このため、第4実施形態では、図17にも示したようにガス充填用のガス供給管141(流動体供給管)の一方の開口端をモジュールケース22のうちのロアケース23の右壁26に取り付けている。また、ガス供給管141にガス供給管141を開閉する手動のストップバルブ142(開閉手段)を介装している。
For this reason, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 17, one open end of the gas supply pipe 141 (fluid supply pipe) for gas filling is connected to the
さらに、第4実施形態の電池モジュール21の製造方法では、図18にも示したようにガス供給手段151(流動体供給手段)、接離手段143を備える。ガス供給手段151は、ガスタンク152、ガスポンプ153、ガス供給管154から構成されている。ガスタンク152はガスを貯留するものである。ガスポンプ153はガスタンク152内のガスをガス供給管154に圧送するものである。ガス供給圧を知るためガス供給管154に圧力センサ155を設けている。
Furthermore, the method for manufacturing the
上記の接離手段143は、ガスカップラー(配管継手)のメス144とオス145とから構成されている。すなわち、ガスカプラーのメス144はガス供給管141の他方の開口端に付属させている。一方、ガスタンク152からのガスがガスポンプ153によって圧送されるガス供給管154の開口端にはガスカプラーのオス145を付属させている。ガスカプラーのメス144及びオス145は、両者が接続されていないときには各ガス供給管141、154の開口端から加圧ガスが外部に流れ出ないように開口端を閉じている。両者を接続したときには各開口端を開いて2つのガス供給管141、154を連通する。
The contact / separation means 143 includes a gas coupler (piping joint)
第4実施形態の電池モジュール21の製造方法では、電池1をロアケース23内に複数積層して収納する第1収納工程(#231)と、この第1収納工程の後にアッパーケース41でロアケース23を被覆してモジュールケース22内を密閉状態に封止する第1封止工程(#232)と、この第1封止工程(#232)の後にストップバルブ142を開状態としてガス供給手段151を作動させてモジュールケース内にガスを供給するガス供給工程(#233)と、モジュールケース22内に供給されたガスの圧力が規定圧となるまで加圧する加圧工程(#234)と、ガスの圧力が規定圧となったとき、ストップバルブ142を全閉状態としてモジュールケース22を密閉状態に封止する第2封止工程(#235)と、この第2封止工程(#235)の後に、ガス供給管141の他方の開口端とガス供給手段151とを接離手段143を用いて切離す切離し工程(#236)とを含んでいる。
In the manufacturing method of the
図16Aは第1収納工程(#231)を、図16Bは第1封止工程(#232)を図16Cはガス供給工程(#233)、加圧工程(#234)及び第2封止工程(#235)を説明するための第4実施形態の電池モジュールの概略構成図である。第4実施形態の電池モジュール21の製造方法では、第2実施形態の電池モジュール21の製造方法において「オイル」とあるところを「ガス」で読み替えれば足りる。このため、図16A〜図16Dを用いての第1収納工程(#231)、第1封止工程(#232)、ガス供給工程(#233)、加圧工程(#234)、第2封止工程(#235)切離し工程(#236)の各工程の説明は省略する。上記各工程での作業を終了したとき、電池モジュール21の内部は、図16Dに示したように規定圧のガスで封止されている。
16A shows the first storing step (# 231), FIG. 16B shows the first sealing step (# 232), and FIG. 16C shows the gas supply step (# 233), the pressurizing step (# 234), and the second sealing step. It is a schematic block diagram of the battery module of 4th Embodiment for demonstrating (# 235). In the method for manufacturing the
第4実施形態の電池モジュール21の製造方法は第2実施形態の電池モジュール21の製造方法におけるオイルに代えてガス(乾燥空気、不活性ガス)を採用するものであり、第4実施形態の電池モジュール21の製造方法によっても、第2実施形態と同様の作用効果を奏する。
The
(第5実施形態)
図19は第5実施形態の組み電池51(組み電気デバイス)の製造方法を説明するための組み電池51の概略構成図、図20は同じく組み電池ケース52の分解斜視図である。図19、図20において第1実施形態の図7、図8と同一部分には同一番号を付している。
(Fifth embodiment)
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of the assembled
第5実施形態の組み電池51の製造方法は、第2実施形態の電池モジュール21の製造方法によって製造された電池モジュール21を用いるものである。なお、第2実施形態の電池モジュール21の製造方法によって製造された電池モジュール21に代えて、第3、第4の実施形態の電池モジュール21の製造方法によって製造された電池モジュール21を用いてもかまわない。
The method for manufacturing the assembled
組み電池51は組み電池ケース52を有する。アルミニウム等の金属製の組み電池ケース52は、図20に示したようにその開口端を有しこの開口端から複数の電池モジュール21を収納し得るロアケース53と、このロアケース53の開口端を被覆する蓋状のアッパーケース71とで構成されている。ロアケース53は、その開口端を鉛直上方にしたとき、さらに鉛直下方の底壁55、この底壁55に接続される左右の側壁56、57、紙面手前の側壁である前壁58、紙面奥の側壁である後壁59から構成されている。ロアケース53の内部がどうなっているかを明確にするため、図19では前壁58を取り去った状態を示している。なお、図19の各電池モジュール21は、モジュールケース22の内部に規定圧のオイルが封止されている電池モジュール21(図9D参照)を簡略化して記載している。
The assembled
また、図19にも示したように、アッパーケース71の周縁にフランジ部73を設けると共に、このフランジ部73に対応して、ロアケース53の上方開口端にもフランジ部63を設けておき、2つのフランジ部73、63を対向させる。詳細には、図19に示したようにロワケース53のフランジ部63は、4つの側壁(56〜59)から水平方向外側に延びる延設部から構成されている。一方、アッパーケース71のフランジ部73は、蓋部72から鉛直方向上方に延びる第1延設部73aと、この第1延設部73aから水平方向外側に延びる第2延設部73bとから構成されている。これら対向する一対のフランジ部73、63には、フランジ部73、63の周方向に等間隔でこれら一対のフランジ部73、63を貫通する貫通孔123、122を4つ設けておく(図20参照)。なお、貫通孔123、122の個数は4つに限定されるものでない。
Further, as shown in FIG. 19, a
さらに、組み電池ケース52には締結機構121を有する。締結機構121は、上記一対の貫通孔123、122に挿通されるボルト124、ナット125及びワッシャ126で構成している。
Further, the assembled
第5実施形態の組み電池51の製造方法では、内部に規定圧のオイル(流動体)の封止されたモジュールケース22を組み電池ケース52のうちのロアケース53の内部に複数積層して収納する第2収納工程(#241)と、この第2収納工程(#241)の後に組み電池ケース52のうちのアッパーケース71をこのロアケース53に装着し両者(53、71)を締結機構121を用いて締結する締結工程(#242)とを含んでいる。以下詳述する。
In the method of manufacturing the assembled
図19は第2収納工程(#241)及び締結工程(#242)を説明するための組み電池31の概略構成図である。まず、第2収納工程(#241)での作業を説明する。上記図9Dに示す完成した電池モジュール21を複数用意し、図19に示したようにアッパーケース71をロアケース53に鉛直方向上方から装着する。すなわち、第1の電池モジュールの上に第2の電池モジュールを重ねたとき、第2の電池モジュールのロアケース23側壁(26〜29)の外周と、第1の電池モジュールのアッパーケース41の第1延設部43aとの間に水平方向に多少動き得る隙間を設けている。このため、積み重ねる側のロアケース23を積み重ねられる側のアッパーケース41の第1延設部43aの内側に嵌め込むことで、積み重ねる側のロアケース23の底面25cを、積み重ねられる側のアッパーケース41の凸部44と当接させることができる。この作業を繰り返して、電池モジュール21を鉛直方向に積層する。隣接する2つの電池モジュール21、21の間で、積み重ねる側のロアケース23の底面25cと、積み重ねられる側のアッパーケース41の凸部44とを当接させるのは、隣接する2つの電池モジュール21、21間に力を効率よく伝えるためである。
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of the assembled battery 31 for explaining the second storing step (# 241) and the fastening step (# 242). First, the work in the second storage step (# 241) will be described. A plurality of completed
積み重ねる側のロアケース23は積み重ねられる側のアッパーケース41の第1延設部43a(フランジ部43)に阻止されて水平方向に動き得ない。これによって、各電池モジュール21が組み電池ケース52の内部で水平方向にずれること(電池モジュール21の積層ずれ)を防止している。
The
そして、積層した複数の電池モジュール21を、正極、負極の2つの各端子35、36(図20参照)を用いて直列接続、並列接続またはこれらを組み合わせた直並列接続することで所定電圧を有する組み電池51を構成する。組み電池51の正負2つの外部端子65、66は、例えばロアケースの右壁56の外周に設けられている(図20参照)。各電池モジュール21の正極、負極の端子35、36をこの正負の外部端子65、66に接続するための一対のリード線(図示しない)はロアケース右壁56を貫通する。このため、一対のリード線の他端に各電池モジュール21の正極・負極の端子35、36を接続し、リベットで固定する。なお、一対のリード線がロアケース右壁56を貫通する部分には、一対のリード線と金属製であるロアケース右壁56とが短絡することを防止するための公知の絶縁処理(図示しない)を施している。図20では2つの外部端子65、66をロアケース右壁56のほぼ中央に設けているが、2つの外部端子65、66を設ける位置はこれに限られない。
Then, a plurality of stacked
なお、第2実施形態の電池モジュールの製造方法により製造される電池モジュール21には、オイル供給管101、ストップバルブ102、オイルカプラーのメス104が付属している。従って、当該電池モジュール21を積層する際には、これら部品(101、102、104)が積層の邪魔にならないようにする。例えば、積層した電池モジュール21と組み電池ケース52のうちのロアケース53の側壁(55〜59)との間に形成される空間にこれら部品(101、102、104)が収まるようにする。このため、オイル供給管101の材質としては可撓性を有することが好ましい。ストップバルブ102やオイルカプラー(配管継手)のメス104はコンパクトであるものが好ましい。
The
また、第3実施形態の電池モジュールの製造方法により製造される電池モジュール21には、パージ管131、パージバルブ132が付属している。従って、当該電池モジュール21を積層する際には、これら部品(131、132)が積層の邪魔にならないようにする。例えば、積層した電池モジュール21と組み電池ケース52のうちのロアケース53の側壁(55〜59)との間に形成される空間にこれら部品(131、132)が収まるようにする。このため、パージ管131の材質としては可撓性を有することが好ましい。パージバルブ132はコンパクトであるものが好ましい。
Further, a
同様に、第4実施形態の電池モジュールの製造方法により製造される電池モジュール21には、ガス供給管141、ストップバルブ142、ガスカプラーのメス144が付属している。従って、当該電池モジュール21を積層する際には、これら部品(141、142、144)が積層の邪魔にならないようにする。例えば、積層した電池モジュール21と組み電池ケース52のうちのロアケース53の側壁(55〜59)との間に形成される空間にこれら部品(141、142、144)が収まるようにする。このため、ガス供給管141の材質としては可撓性を有することが好ましい。ストップバルブ142やガスカプラー(配管継手)のメス144はコンパクトであるものが好ましい。
Similarly, a
次に、締結工程(#242)での作業を説明する。図19に示したようにボルト124を一対の貫通孔123、122に挿通した後、ボルト124をナット125に対して締め付ける。
Next, the work in the fastening process (# 242) will be described. As shown in FIG. 19, after the
第2実施形態の電池モジュール21の製造方法によって製造された電池モジュール21から組み電池51を構成する場合には、当該電池モジュール21のケース内に規定圧のオイルを封止しているので、第1実施形態の組み電池50の製造方法のように加圧機構81を設けることは不要である。これで組み電池51の製造を終了する。
When the assembled
上記第1から第4までの実施形態の効果を確かめるため、4つの実施形態に対応する4つの実施例1〜4と比較例1を作製した。 In order to confirm the effects of the first to fourth embodiments, four Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 corresponding to the four embodiments were produced.
(実施例1)
<電極の作製>
正極極活物質であるLiMn2O4、導電助剤であるケッチェンブラック及びバインダであるビニリデンフロライド(PVDF)を、組成比が質量比で86:6:8となるように混合し、スラリー粘度調整溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いて、負極スラリーを調製した。
Example 1
<Production of electrode>
A positive electrode active material, LiMn 2 O 4 , a conductive additive, ketjen black, and a binder, vinylidene fluoride (PVDF), are mixed so that the composition ratio is 86: 6: 8 by mass, and slurry A negative electrode slurry was prepared using N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a viscosity adjusting solvent.
次に、集電体として、アルミニウム箔(集電箔厚さ:20μm)を準備した。ここで、上記調製した正極スラリーを、ドクターブレードを用いてアルミニウム箔の片面に塗布し、真空乾燥、プレスし、正極を完成させた。 Next, an aluminum foil (current collector foil thickness: 20 μm) was prepared as a current collector. Here, the prepared positive electrode slurry was applied to one side of an aluminum foil using a doctor blade, vacuum dried, and pressed to complete a positive electrode.
次に、負極活物質であるグラファイト、導電助剤であるケッチェンブラック及びバインダであるPVDFを、組成比が質量比で97:2:1となるように混合し、スラリー粘度調整溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を用いて、負極スラリーを調製した。 Next, graphite as a negative electrode active material, ketjen black as a conductive additive, and PVDF as a binder are mixed so that the composition ratio is 97: 2: 1 by mass ratio, and N− A negative electrode slurry was prepared using methyl-2-pyrrolidone (NMP).
次に、集電体として、銅箔(集電箔厚さ:20μm)を準備した。ここで、上記調製した負極スラリーを、ドクターブレードを用いて銅箔の片面に塗布し、真空乾燥、プレスし、負極を完成させた。 Next, a copper foil (current collector foil thickness: 20 μm) was prepared as a current collector. Here, the prepared negative electrode slurry was applied to one side of a copper foil using a doctor blade, vacuum-dried, and pressed to complete a negative electrode.
<電池の作製>
上記作製した正極・負極を打ち抜き、70℃の真空オーブン中で8時間乾燥を行った。次いで、セパレータとしてのポリエチレン製多孔質フィルムを正極・セパレータ・負極の順に積層した。再度、得られた積層体をアルミラミネートフィルムの外装体に入れ、再度70℃で乾燥後、電解液を注液し、真空封止することにより、電池1を作製した。
<Production of battery>
The produced positive electrode / negative electrode was punched out and dried in a vacuum oven at 70 ° C. for 8 hours. Next, a polyethylene porous film as a separator was laminated in the order of positive electrode, separator, and negative electrode. The obtained laminate was again put in an aluminum laminate film outer package, dried again at 70 ° C., poured with an electrolytic solution, and vacuum-sealed to prepare a
<電池モジュールの作製>
上記作製した4つの電池1をモジュールケース22のうちのロアケース23の内部に積層し、各電池1の強電タブ15、16をロアケース23に設けられた正極、負極端子26、27に接続する(図5参照)。ロアケース23に設けられた正極、負極端子26、27はロアケース23と絶縁処理されている。次に、モジュールケース22のうちのロワーケース23の内部にオイルを充填し、その上からモジュールケース22のうちのアッパーケース41をのせフランジ部33、43を溶接することで電池モジュール21を作製した。
<Production of battery module>
The four
<組み電池の作製>
上記作製した電池モジュール21を複数、金属製の組電池ケース32のうちのロアケース53の内部に積層して収納する。モジュールケース22から外部に出ている正極・負極端子35、36は組み電池ケース32のうちのロアケース53に設けられたリード線に接続し、リベットで固定する。次に、ロアケース53に鉛直上方から組電池ケース32のうちのアッパーケース71を置き、加圧機構81を用いて各モジュールケース22内に封止されているオイルが規定圧になるまでアッパーケース71をロアケース53に向けて加圧した。これによって、各モジュールケース22内に封止されているオイルが規定圧に維持された組み電池51が作製された。
<Production of assembled battery>
A plurality of the
(実施例2)
モジュールケース22のうちのロアケース23にはオイル供給管101、ストップバルブ102、オイルカップラーのうちのメス104を付属させている。また、オイルタンク112、オイルポンプ113、オイル供給管114、圧力センサ115から構成されるオイル供給手段111を用意しておく。オイル供給管114にはオイルカップラーのうちのオス105を付属させておく。
(Example 2)
A
<電池モジュールの作製>
実施例1と同様の方法で作製した電池1をモジュールケース22のうちのロアケース23の内部に22内に積層し、各電池1の強電タブ15、16をロアケース23に設けられた正極、負極端子26、27に接続する。ロアケース23に設けられた正極、負極端子26、27はロアケース23と絶縁処理されている。次に、ロワーケース23の内部にオイルを充填し、その上からモジュールケース22のうちのアッパーケース41をのせフランジ部33、43を溶接する。次に、オイルカプラーのメス104とオス105を接続し、ストップバルブ102を開いた状態でモジュールケース22内のオイル圧(センサ115の圧力指示値)が規定圧となるまでオイル供給手段111を用いて加圧する。モジュールケース22内のオイル圧が規定圧となれば、ストップバルブ102を全閉状態とする(図9C参照)。その後、オイルカプラーのメス104とオス105の接続を外す。これによって、モジュールケース22内のオイルが規定圧の状態に維持された電池モジュール21が作製された。
<Production of battery module>
The
<組み電池の作製>
上記作製した電池モジュール21を複数、金属製の組電池ケース52のうちのロアケース53の内部に積層して収納する。モジュールケース22のうちのロアケース23から外部に出ている正極・負極端子35、36は組み電池ケース52のうちのロアケース53に設けられたリード線に接続し、リベットで固定する。次に、ロアケース53に鉛直上方から組電池ケース52のうちのアッパーケース71を置き、締結機構121を用いてアッパーケース71に固定する。実施例1と異なり、アッパーケース71をロアケース53に向けて加圧することはしない。これによって、各モジュールケース22内に封止されているオイルが規定圧に維持された組み電池51が作製された。
<Production of assembled battery>
A plurality of the
(実施例3)
モジュールケース22のうちのロアケース23にはオイル供給管101、ストップバルブ102、オイルカップラーのうちのメス104を付属させている。さらに、モジュールケース22のうちのアッパーケース41にはパージ管131、パージバルブ132を付属させている。また、オイルタンク112、オイルポンプ113、オイル供給管114、圧力センサ115、調整バルブ134、リターン通路135から構成されるオイル供給手段111を用意しておく。オイル供給管114にはオイルカップラーのうちのオス105を付属させておく。
(Example 3)
A
<電池モジュールの作製>
実施例1と同様の方法で作製した電池1をモジュールケース22のうちのロアケース23の内部に積層し、各電池1の強電タブ15、16をロアケース23に設けられた正極、負極端子26、27に接続する。ロアケース23に設けられた正極、負極端子26、27はロアケース23と絶縁処理されている。次に、ロワーケース23の内部にオイルを充填し、その上からモジュールケース22のうちのアッパーケース41をのせフランジ部33、43を溶接する。次に、パージバルブ132を全閉状態とし、オイルカプラーのメス104とオス105を接続し、ストップバルブ102を開いた状態でモジュールケース22内のオイル圧(センサ115の圧力指示値)が規定圧となったか否かを確認する。
確認できたときにはパージバルブ132を少し開いて、モジュールケース22内のガスをオイルと共に一定量排出し、再びパージバルブ132を全閉状態とし、モジュールケース22内のオイル圧が規定圧となったか否かを確認する。確認できたときにはパージバルブ132を少し開いて、モジュールケース22内のガスをオイルと共に一定量排出し、再びパージバルブ132を全閉状態とし、モジュールケース22内のオイル圧が規定圧となったか否かを確認する。この作業を数度繰り返した後にモジュールケース22内のオイル圧が規定圧となったことを確認してストップバルブ102を全閉状態とする。その後、オイルカプラーのメス104とオス105の接続を外す。これによって、モジュールケース22内のオイルが規定圧の状態に維持された電池モジュール21が作製された。
<Production of battery module>
The
When it is confirmed, the
<組み電池の作製>
上記作製した電池モジュールを複数、金属製の組電池ケース52のうちのロアケース53の内部に積層して収納する。モジュールケース22のうちのロアケース23から外部に出ている正極・負極端子35、36は組み電池ケース52のうちのロアケース53に設けられたリード線に接続し、リベットで固定する。次に、ロアケース53に鉛直上方から組電池ケース52のうちのアッパーケース71を置き、締結機構121を用いてアッパーケース74に固定する。実施例1と異なり、アッパーケース71をロアケース53に向けて加圧することはしない。これによって、各モジュールケース22内に封止されているオイルが規定圧に維持された組み電池が作製された。
<Production of assembled battery>
A plurality of the battery modules produced as described above are stacked and housed inside the
(実施例4)
モジュールケース22のうちのロアケース23にはガス供給管141、ストップバルブ142、ガスカップラーのうちのメス144を付属させている。また、ガスタンク152、ガスポンプ153、ガス供給管154、圧力センサ155から構成されるガス供給手段151を用意しておく。ガス供給管141にはガスカップラーのうちのオス145を付属させておく。
Example 4
The
<電池モジュールの作製>
実施例1と同様の方法で作製した電池1をモジュールケース22のうちのロアケース23の内部に22内に積層し、各電池1の強電タブ15、16をロアケース23に設けられた正極、負極端子26、27に接続する。ロアケース23に設けられた正極、負極端子26、27はロアケース23と絶縁処理されている。次に、ロワーケース23の上からモジュールケース22のうちのアッパーケース41をのせフランジ部33、43を溶接する。次に、ガスカプラーのメス144とオス145を接続し、ストップバルブ142を開いた状態でガス(乾燥空気)をモジュールケース22の内部に供給し、モジュールケース22内のガス圧(センサ155の圧力指示値)が規定圧となるまでガス供給手段151を用いて加圧する。モジュールケース22内のガス圧が規定圧となれば、ストップバルブ142を全閉状態とする。その後、ガスカプラーのメス144とオス145の接続を外す。
これによって、モジュールケース22内のガスが規定圧の状態に維持された電池モジュール21が作製された。
<Production of battery module>
The
Thereby, the
<組み電池の作製>
上記作製した電池モジュール21を複数、金属製の組電池ケース52のうちのロアケース53の内部に積層して収納する。モジュールケース22のうちのロアケース23から外部に出ている正極・負極端子35、36は組み電池ケース52のうちのロアケース53に設けられたリード線に接続し、リベットで固定する。次に、ロアケース53に鉛直上方から組電池ケース52のうちのアッパーケース71を置き、締結機構121を用いてアッパーケース71に固定する。実施例1と異なり、アッパーケース71をロアケース53に向けて加圧することはしない。これによって、各モジュールケース22内に封止されているガスが規定圧に維持された組み電池51が作製された。
<Production of assembled battery>
A plurality of the
(比較例1)
<電池モジュールの作製>
実施例1と同様の方法で作製した電池1をモジュールケース22のうちのロアケース23の内部に22内に積層し、各電池1の強電タブ15、16をロアケース23に設けられた正極、負極端子26、27に接続する。ロアケース23に設けられた正極、負極端子26、27はロアケース23と絶縁処理されている。次に、ロワーケース23の内部にオイルを充填し、その上からモジュールケース22のうちのアッパーケース41をのせフランジ部33、43を溶接する。これによって、モジュールケース22内に大気圧のオイルが充填された電池モジュール21が作製された。
(Comparative Example 1)
<Production of battery module>
The
<組み電池の作製>
上記作製した電池モジュール21を複数、金属製の組電池ケース52のうちのロアケース53の内部に積層して収納する。モジュールケース22のうちのロアケース23から外部に出ている正極・負極端子35、36は組み電池ケース52のうちのロアケース53に設けられたリード線に接続し、リベットで固定する。次に、ロアケース53に鉛直上方から組電池ケース52のうちのアッパーケース71を置き、締結機構121を用いてアッパーケース71に固定する。実施例1と異なり、アッパーケース71をロアケース53に向けて加圧することはしない。これによって、各モジュールケース22内に大気圧のオイルが充填された組み電池51が作製された。
<Production of assembled battery>
A plurality of the
このようにして作製した4つの実施例1〜4と比較例1を用いて実験したところ、4つの実施例のほうが比較例1より発電要素2の電極間距離を一定に保つことができることが分かった。
As a result of experiments using the four Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 produced in this way, it was found that the distance between the electrodes of the
実施形態では、電気デバイスとして、ラミネートフィルムを外装材とするリチウムイオン二次電池を例示したが、これに限られない。他のタイプの二次電池、さらには一次電池にも適用できる。また、電池だけでなく電気二重層キャパシタのような電気化学キャパシタにも適用できる。 In the embodiment, a lithium ion secondary battery using a laminate film as an exterior material is illustrated as an electric device, but the present invention is not limited thereto. It can be applied to other types of secondary batteries and even primary batteries. Further, it can be applied not only to batteries but also to electrochemical capacitors such as electric double layer capacitors.
1 電池(電気デバイス)
2 発電要素
4、8 電極
12 セパレータ(電解質)
14 ラミネートフィルム(扁平状のフィルム)
21 電池モジュール(電気デバイスモジュール)
22 モジュールケース
23 ロアケース
23a 開口端
25 底壁
26 右壁
27 左壁
37 リテーナ
38〜40 隙間
41 アッパーケース
51 組み電池
52 組み電池ケース(電気デバイスケース)
53 ロアケース
71 アッパーケース
81 加圧機構
101 オイル供給管(流動体供給管)
102 ストップバルブ(開閉手段)
103 接離手段
111 オイル供給手段(流動体供給手段)
131 パージ管
132 パージバルブ
#201 第1収納工程
#202 充填工程
#203 封止工程
#204 第2収納工程
#205 加圧工程
#211 第1収納工程
#212 第1封止工程
#213 オイル供給工程(流動体供給工程)
#214 加圧工程
#215 第2封止工程
#216 切離し工程
#221 パージ工程
#231 第1収納工程
#232 第1封止工程
#233 ガス供給工程(流動体供給工程)
#234 加圧工程
#235 第2封止工程
#236 切離し工程
1 Batteries (electric devices)
2
14 Laminate film (flat film)
21 Battery module (electric device module)
22
53
102 Stop valve (opening / closing means)
103 Contact and separation means 111 Oil supply means (fluid supply means)
131
# 214
# 234 Pressurization process # 235 Second sealing process # 236 Separation process
Claims (16)
この第1収納工程の後に前記モジュールケース内に流動体を充填する充填工程と、
この流動体の充填後に前記モジュールケース内を前記流動体で密閉状態に封止する封止工程と、
この内部に流動体の封止されたモジュールケースを組み電気デバイスケース内に複数積層して収納する第2収納工程と、
この第2収納工程の後に前記モジュールケースの積層方向の最外層から前記積層されたモジュールケースの全体を加圧する加圧工程と
を含むことを特徴とする組み電気デバイスの製造方法。 A first storing step of storing a plurality of electric devices having a flat power generation element configured by laminating an electrode and an electrolyte and using a flat film as an exterior material of the power generation element in a module case When,
A filling step of filling the module case with a fluid after the first storage step;
A sealing step of sealing the inside of the module case in a sealed state with the fluid after filling with the fluid;
A second storage step in which a module case sealed with a fluid is assembled inside and stored in a plurality of electrical device cases;
And a pressing step of pressing the whole of the stacked module cases from the outermost layer in the stacking direction of the module cases after the second storing step.
開口端を有しこの開口端から複数の前記電気デバイスを収納し得るロアケースと、このロアケースの開口端を被覆するアッパーケースとで構成されるモジュールケースと、
このモジュールケースに一方が開口する流動体供給管と、
この流動体供給管を開閉する開閉手段と、
前記流動体供給管の他方の開口端を介して前記モジュールケース内に流動体を供給する流動体供給手段と、
この流動体供給手段と前記流動体供給管とを接離する接離手段と
を備え、
前記電気デバイスを前記ロアケース内に複数積層して収納する第1収納工程と、
この第1収納工程の後に前記アッパーケースで前記ロアケースを被覆してモジュールケース内を密閉状態に封止する第1封止工程と、
この第1封止工程の後に前記開閉手段を開状態として前記流動体供給手段を作動させて前記モジュールケース内に流動体を供給する流動体供給工程と、
前記モジュールケース内に供給された流動体の圧力が規定圧となるまで加圧する加圧工程と、
前記流動体の圧力が規定圧となったとき、前記開閉手段を全閉状態として前記モジュールケースを密閉状態に封止する第2封止工程と、
この第2封止工程の後に前記流動体供給管の他方の開口端と前記流動体供給手段とを前記接離手段を用いて切離す切離し工程と
を含むことを特徴とする電気デバイスモジュールの製造方法。 An electric device having a flat power generation element configured by laminating an electrode and an electrolyte, and using the flat film as an exterior material of the power generation element;
A module case composed of a lower case having an open end and capable of accommodating a plurality of the electric devices from the open end, and an upper case covering the open end of the lower case;
A fluid supply pipe having one opening in the module case;
Opening and closing means for opening and closing the fluid supply pipe;
Fluid supply means for supplying a fluid into the module case via the other opening end of the fluid supply pipe;
Contact / separation means for contacting / separating the fluid supply means and the fluid supply pipe,
A first storing step of storing a plurality of the electric devices in the lower case;
A first sealing step of covering the lower case with the upper case and sealing the inside of the module case in a sealed state after the first storing step;
A fluid supply step of supplying the fluid into the module case by operating the fluid supply means with the opening / closing means open after the first sealing step;
A pressurizing step of pressurizing the fluid supplied into the module case until the pressure of the fluid reaches a specified pressure;
A second sealing step of sealing the module case in a sealed state with the opening / closing means in a fully closed state when the pressure of the fluid becomes a specified pressure;
A step of separating the other opening end of the fluid supply pipe and the fluid supply means by using the contact / separation means after the second sealing step. Method.
このパージ管を開閉するパージバルブと
を有し、
このパージバルブを開閉することで、前記モジュールケースの内部に残留するガスを前記パージ管を介しパージ管の他方の開口端から排除するパージ工程を前記加圧工程と前記第2封止工程の間に含むことを特徴とする請求項7、9〜13のいずれか一つに記載の電気デバイスモジュールの製造方法。 When the fluid is a liquid, a purge pipe having one opening in the module case;
A purge valve for opening and closing the purge pipe,
By opening and closing the purge valve, a purge process for removing the gas remaining in the module case from the other opening end of the purge pipe through the purge pipe is performed between the pressurizing process and the second sealing process. The method for manufacturing an electric device module according to claim 7, wherein the method is included.
開口端を有するロアケース及びこのロアケースの開口端を被覆するアッパーケースで構成されるモジュールケースを備え、このモジュールケースのうちのロアケースに前記電気デバイスを複数積層して格納し、この複数の各電気デバイスの外周に流動体を充填した後にモジュールケースのうちのアッパーケースでロアケースの開口端を被覆して密封した電気デバイスモジュールと、
開口端を有するロアーケース及びこのロアケースの開口端を被覆するアッパーケースで構成される組み電気デバイスケースを備え、この組み電気デバイスケースのうちのロアケースに前記電気デバイスモジュールを複数積層して格納した後に組み電気デバイスケースのうちのアッパーケースでロアケースの開口端を被覆し、この格納している電気デバイスモジュールの全体を加圧機構を用いて加圧した電気デバイスモジュールと
を含むことを特徴とする組み電気デバイス。 An electric device having a flat power generation element configured by laminating an electrode and an electrolyte, and using the flat film as an exterior material of the power generation element;
A module case comprising a lower case having an open end and an upper case covering the open end of the lower case, wherein a plurality of the electric devices are stacked and stored in the lower case of the module case, and each of the plurality of electric devices An electric device module in which the outer end of the module case is filled with a fluid and then the upper case of the module case covers and seals the open end of the lower case, and
An assembled electric device case composed of a lower case having an open end and an upper case covering the open end of the lower case, and after storing a plurality of the electric device modules in the lower case of the assembled electric device case And an electric device module that covers the open end of the lower case with an upper case of the electric device case, and pressurizes the entire electric device module stored by using a pressurizing mechanism. Electrical devices.
開口端を有するロアケース及びこのロアケースの開口端を被覆するアッパーケースで構成されるモジュールケースを備え、前記ロアケースに前記電気デバイスを複数積層して格納した後に前記アッパーケースでロアケースの開口端を被覆し、この格納している各電気デバイスの外周に流動体を充填し、大気圧より加圧された状態で密閉することを特徴とする電気デバイスモジュール。 An electric device having a flat power generation element configured by laminating an electrode and an electrolyte, and using the flat film as an exterior material of the power generation element;
A module case comprising a lower case having an open end and an upper case covering the open end of the lower case, and a plurality of the electrical devices stacked and stored in the lower case, and the upper case covering the open end of the lower case The electrical device module is characterized in that the outer periphery of each electrical device stored therein is filled with a fluid and sealed in a state of being pressurized from atmospheric pressure.
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