JP2016225115A

JP2016225115A - 電池の製造方法

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Publication number: JP2016225115A
Application number: JP2015109891A
Authority: JP
Inventors: 良材西宮; Yoshiki Nishinomiya; 満岡田; Mitsuru Okada
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2016-12-28
Anticipated expiration: 2035-05-29
Also published as: JP6681153B2

Abstract

【課題】プローブと端子とを安定して接触させることができる電池の製造方法の提供。
【解決手段】電池の製造方法は、幅方向の寸法が厚さ方向の寸法よりも大きい扁平形状の外装缶１１と、外装缶１１の高さ方向に垂直な側面に形成された端子１２とを含む素電池１０を準備する工程と、端子１２が上方になるように素電池１０を電池トレイに収納する工程と、端子１２にプローブ３０を接触させ、プローブ３０に電流を流して素電池１０を充電する工程とを備える。プローブ３０は平面視において、第１方向に伸びた形状を有し、第１方向に沿ったプローブ３０の寸法Ｌは、外装缶１１の厚さ方向に沿った端子１２の寸法ｔ以上である電池の製造方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、電池の製造方法に関する。

従来、外装缶に電極体と電解液とを収容した電池の構成が知られている。このような電池の製造工程では、組み立てた直後の電池（以下、素電池という。）を充電して電極体と電解液とを反応させる、初回充電（予備充電）工程が行われる。

特開２０１４−１１６２３３号公報には、外装缶内に非水電解液を注液する工程と、非水電解液を含有した巻回電極群の予備充電を行う工程と、注液孔から減圧を行いながら注液孔から溢れた非水電解液を捕集し、次いで注液孔内に還元する工程とを有する非水電解質二次電池の製造方法が開示されている。

特開２０１３−２４３０４９号公報には、寸法の異なる他品種の電池を収納できる電池トレイが開示されている。同文献には、電池トレイを用いて電池を予備充電する工程が開示されている。

特開平１１−１６０４０４号公報には、二次電池の性能評価時において、電池端子との接触不良が発生せず、メンテナンスを容易とする充放電装置のコンタクトプローブが開示されている。

特開平１１−１４９９４５号公報には、密閉形二次電池の初充電、活性化処理および検査に用いられる電池用通電治具の端子であって、電流ピンと電圧ピンからなる同軸ピン、および電流ピンに直列に接続された温度ヒューズからなる端子が開示されている。

特開２０１４−１１６２３３号公報特開２０１３−２４３０４９号公報特開平１１−１６０４０４号公報特開平１１ー１４９９４５号公報

電池は、装着される機器の形状に合わせて設計されるため、様々なサイズのものが要求される。近年、薄型の携帯機器の普及に伴って、電池の薄型化が進んでいる。電池の薄型化によって、端子の厚さも薄くなる。そのため、充電用のプローブと端子とを安定して接触させられない場合がある。

本発明の目的は、プローブと端子とを安定して接触させることができる電池の製造方法を提供することである。

ここに開示する電池の製造方法は、幅方向の寸法が厚さ方向の寸法よりも大きい扁平形状の外装缶と、外装缶の高さ方向に垂直な側面に形成された端子とを含む素電池を準備する工程と、端子が上方になるように素電池を電池トレイに収納する工程と、端子にプローブを接触させ、プローブに電流を流して素電池を充電する工程とを備える。プローブは平面視において、第１方向に伸びた形状を有し、第１方向に沿ったプローブの寸法は、外装缶の厚さ方向に沿った端子の寸法以上である。

本発明によれば、プローブと端子とを安定して接触させることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかる電池の製造方法を示すフロー図である。図２は、第１の実施形態に用いられる素電池の一例の概略構成を示す斜視図である。図３は、第１の実施形態に用いられる電池トレイの一例の概略構成を示す斜視図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図５は、初回充電工程を説明するための図であって、電池トレイの模式的断面図である。図６は、初回充電工程を説明するための図であって、電池トレイの模式的断面図である。図７は、初回充電工程で用いられるプローブの概略構成を示す斜視図である。図８は、比較例の初回充電工程における素電池の斜視図である。図９は、第１の実施形態の初回充電工程における素電池の斜視図である。図１０は、第１の実施形態の初回充電工程における素電池の斜視図である。図１１は、第２の実施形態の初回充電工程における素電池の斜視図である。図１２は、収納部の配列の一例を示す平面図である。図１３は、収納部の配列の他の例を示す平面図である。図１４は、端子がΔθ＝ａｔａｎ（２）−ａｔａｎ（１）だけ回転した場合に、プローブの位置がずれる量を模式的に示す平面図である。図１５は、第３の実施形態の初回充電工程に用いる電池トレイの概略構成を示す分解斜視図である。図１６は、開口部の一つを抜き出して示す平面図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。図１８は、収納部の一つを抜き出して示す平面図である。図１９は、図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った断面図である。図２０は、図１８のＸＸ−ＸＸ線に沿った断面を示す斜視図である。図２１は、素電池を開口部から収納部に収納した状態を示す平面図である。図２２は、図２１のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図２３は、電池トレイに、厚さＴ＝５ｍｍ、幅Ｗ＝４５，５５，６５，７５ｍｍの４種類の素電池を収納した場合を示す平面図である。図２４は、図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿った断面図である。図２５は、電池トレイに、厚さＴ＝５ｍｍ、幅Ｗ＝４５，５０，５５，６０，６５，７０，７５の７種類の素電池を収容した場合の、素電池のｚ方向の変位Δｈ、および角度ψの値を示す表である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる電池の製造方法を示すフロー図である。本実施形態にかかる製造方法は、素電池を準備する工程（ステップＳ１）、素電池を電池トレイに収納する工程（ステップＳ２）、初回充電工程（ステップＳ３）、および２次充電工程（ステップＳ４）を備えている。

まず、素電池を準備する（ステップＳ１）。図２は、本実施形態に用いられる素電池の一例である素電池１０の概略構成を示す斜視図である。素電池１０は、外装缶１１、端子１２、および電極体１３を備えている。

外装缶１１は、側面の一部が丸みをおびた直方体の形状を有している。説明の便宜のため、外装缶１１の外形に沿って、幅方向、厚さ方向、および高さ方向を、図２のように定義する。外装缶１１の幅方向に沿った寸法を幅Ｗ、厚さ方向に沿った寸法を厚さＴと呼ぶ。外装缶１１は、幅Ｗが厚さＴよりも大きい、扁平形状を有している。

外装缶１１は、高さ方向に垂直な側面の一方が開口した缶体１１１と、缶体１１１の開口を覆うトップカバー１１２とを含んでいる。端子１２は、トップカバー１１２に形成されている。端子１２の幅方向に沿った寸法をｗ、厚さ方向に沿った寸法をｔと呼ぶ。端子１２の寸法ｗは通常、外装缶１１の幅Ｗよりも小さい。端子１２の寸法ｔは通常、外装缶１１の厚さＴよりも小さい。

外装缶１１は、例えばアルミニウム合金で形成されている。端子１２は、例えばニッケルメッキされた銅で形成されている。

電極体１３は、図示しない電解液とともに、外装缶１１に収納されている。詳しい構成は図示していないが、電極体１３は、正極電極と、負極電極と、セパレータとを含んでいる。正極電極と負極電極とは、セパレータを間に挟んで、交互に積層されている。電極体１３は例えば、帯状の電極を巻回した電極巻回体、または短冊状の電極を積層した電極積層体である。

正極電極は外装缶１１に電気的に接続され、負極電極は端子１２に電気的に接続されている。外装缶１１と端子１２とは、電気的に絶縁されている。この構成によれば、端子１２は負極端子として機能し、外装缶１１は正極端子として機能する。

素電池１０の製造方法は特に限定されないが、一例を示せば次のとおりである。正極電極、負極電極、およびセパレータを準備する。これらを巻回または積層し、電極体１３を作製する。電極体１３を缶体１１１に収納する。正極電極を缶体１１１またはトップカバー１１２に接続し、負極電極を端子１２に接続する。缶体１１１とトップカバー１１２とを溶接する。外装缶１１の注液口（不図視）から電解液を充填する。なお、電解液の充填は、素電池１０を電池トレイに収納する工程（ステップＳ２）の後に実施してもよい。

次に、端子１２を上方にして素電池１０を電池トレイに収納する（ステップＳ２）。

図３は、本実施形態に用いられる電池トレイの一例である電池トレイ２０の概略構成を示す斜視図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。電池トレイ２０は、第１部材２１、第２部材２２、および第３部材２３を備えている。

第１部材２１は、概略直方体の形状を有している。第１部材２１には、複数の収納部２１１が、縦横に規則的に形成されている。説明の便宜のため、収納部２１１の整列方向の一方をｘ方向、他方をｙ方向と呼ぶ。また、鉛直方向をｚ方向と呼ぶ。

収納部２１１の各々は、図４に示すように、端子１２を上方にして素電池１０を収納できるように構成されている。具体的には、収納部２１１の各々は、平面視（ｘｙ面視）において、素電池１０の外形とほぼ同じ寸法を有している。

素電池１０は、初回充電工程（ステップＳ３）において、わずかに膨張する。そのため、第１部材２１と素電池１０との間には、クリアランスが設けられている。したがって、収納部２１１の各々はより正確には、平面視において、素電池１０の外形よりも少しだけ大きな寸法を有している。

第２部材２２は、シート状の形状を有している。第２部材２２は、第１部材２１と第３部材２３との間に配置される。第２部材２２には、複数の貫通口２２１が、ｘ方向およびｙ方向に沿って規則的に形成されている。

第３部材２３は、周面に沿って枠体が形成された箱形の形状を有している。第３部材２３には、複数の貫通口２３１が、ｘ方向およびｙ方向に沿って規則的に形成されている。

第１部材２１および第３部材２３は例えば、樹脂の成形品である。第２部材２２は例えば、ガラス繊維などで構成された耐熱シートである。

第３部材２３は、枠体の内側に第１部材２１および第２部材２２を収納できるように構成されている。この構成によって、第１部材２１、第２部材２２、および第３部材２３の位置合わせが行われる。具体的には、第１部材２１、第２部材２２、および第３部材２３は、平面視（ｘｙ面視）において、収納部２１１の中心、貫通口２２１の中心、および貫通口２３１の中心が一致するように配置される。

次に、電池トレイ２０に収納した素電池１０を充電する（初回充電工程、ステップＳ３）。これによって、電極体１３（図２）と電解液とが反応し、電極体１３の表面に不動態膜が形成される。この工程では、素電池１０を満充電する必要はなく、素電池１０の容量の１０〜８０％程度まで充電すればよい。このとき電解液の一部が分解するので、必要に応じて脱ガスおよび電解液の補充を実施してもよい。

図５および図６は、初回充電工程（ステップＳ３）を説明するための図であって、電池トレイ２０の模式的断面図である。複数の素電池１０は、電池トレイ２０に収納された状態で、充電設備に装入される。充電設備は、複数のプローブ３０、４０を備えている。図に示すように、複数のプローブ３０の各々は、素電池１０の上方に配置されている。複数のプローブ４０の各々は、素電池１０の下方に配置されている。

図５の状態から、プローブ３０を下降させ、プローブ４０を上昇させる。プローブ３０は、素電池１０の端子１２に接触する。プローブ４０は、第２部材２２の貫通口２２１（図４）および第３部材２３の貫通口２３１（図４）を通って、素電池１０の外装缶１１に接触する。プローブ４０をさらに上昇させ、図６に示すように、素電池１０を電池トレイ２０から持ち上げる。

図６の状態で、プローブ３０および４０に電流を流し、素電池１０を充電する。

充電終了後、プローブ３０を上昇させ、プローブ４０を下降させる。これによって、素電池１０とプローブ３０、４０との電気的な接続が解除される。その後、所定時間、素電池１０の開回路特性を測定する。加速試験のため、素電池１０を高温環境に保持してもよい。所定時間経過後、容量の減少量が既定値以内の素電池１０を選別し、２次充電工程（ステップＳ４）に進む。

選別した素電池１０を所定の容量まで充電する（２次充電工程、ステップＳ４）。この工程は、素電池１０を初回充電工程（ステップＳ３）と同じ電池トレイに収納して実施してもよいし、他の電池トレイに移し替えて実施してもよい。所定の容量まで充電するのに代えて、一旦満充電した後に所定量だけ放電させることで容量を調整してもよい。

［プローブ３０の構成］
図７は、初回充電工程（ステップＳ３）で用いられるプローブ３０の概略構成を示す斜視図である。プローブ３０は、接触子３１、プランジャ３２、およびバレル３３を備えている。接触子３１、プランジャ３２、およびバレル３３は、いずれも導電性の材料、例えば銅合金で形成されている。

接触子３１は、プランジャ３２の一方の端部に形成されている。プランジャ３２の他方の端部は、バレル３３に挿入されている。接触子３１が素電池１０に当接すると、プランジャ３２がバレル３３の内部へ押し込まれる。バレル３３の内部には、図示しないスプリングが配置されている。この構成によれば、接触子３１と素電池１０との接触面圧が、スプリングの応力によって一定に保たれる。

接触子３１は、プランジャ３２の軸方向と垂直な面内において、図７に示す第１方向に伸びた形状を有している。接触子３１は、より具体的には、平面視において、短辺が円弧状に形成された長方形の形状を有している。第１方向に沿った接触子３１の寸法Ｌは、外装缶１１の厚さ方向に沿った端子１２の寸法ｔ（図２）以上である。

なお、接触子３１には、素電池１０と接する側の面に複数の尖端が形成されている。この構成によれば、尖端が端子１２の表面の酸化皮膜を貫通し、接触抵抗を安定化させることができる。また、複数の尖端を形成することにより、応力を分散させ、端子１２に傷がつくのを抑制することができる。

［第１の実施形態の効果］
本実施形態によれば、電池トレイ２０（図３）を用いることで、複数の素電池１０を一度に充電することができる。また、素電池１０の寸法に合わせて第１部材２１（図３）を交換することで、寸法の異なる他品種の素電池１０の生産を効率的に管理することができる。

本実施形態の効果を説明するため、仮想的な比較例について説明する。図８は、比較例の初回充電工程における素電池１０の斜視図である。この比較例では、プローブ３０に代えて、プローブ９０を用いて素電池１０を充電する。プローブ９０は、接触子３１に代えて、平面視で円形状を有する接触子９１を備えている。接触子９１の外径φは、端子１２の寸法ｔよりも小さい。

上述のとおり、収納部２１１の各々は、素電池１０の外形よりも少しだけ大きな寸法を有している。そのため、素電池１０が設計上の位置からわずかにずれる場合がある。このとき、平面視（ｘｙ平面視）において、端子１２の中心とプローブ９０の中心とがずれる場合がある。これによって、端子１２の寸法ｔが小さい場合、プローブ９０と端子１２とが接触しなくなる場合がある。また、プローブ９０と端子１２とが一旦接触しても、プローブ９０から加わる荷重の重心が端子１２の外側にあると、プローブ９０がずれてプローブ９０と端子１２とが接触しなくなる場合がある。この場合、素電池１０を充電することができなくなる。

図９および図１０は、本実施形態の初回充電工程（ステップＳ３）における素電池１０の斜視図である。本実施形態では、プローブ３０は第１方向に伸びた形状を有し、第１方向に沿った寸法Ｌは、端子１２の寸法ｔ以上である。この構成によれば、端子１２の中心とプローブ３０の中心とが多少ずれていても、端子１２とプローブ３０とを接触させることができる。また、端子１２とプローブ３０とが接する面積を大きくできるため、プローブ３０から加わる荷重の重心を端子１２の内側にしやすい。そのため、プローブ３０を安定して端子１２に接触させることができる。

以上、本発明の第１の実施形態にかかる電池の製造方法を説明した。プローブ３０の第１方向と素電池１０の幅方向とは、直交していることが好ましい。しかし、プローブ３０の第１方向と素電池１０の幅方向とが交差していれば本実施形態の効果が得られる。

端子１２とプローブ３０とを接触させるという観点では、端子１２の寸法ｔは、大きい方が好ましい。端子１２の寸法ｔは、好ましくは、外装缶１１の厚さＴの半分以上である。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態にかかる電池の製造方法は、第１の実施形態と比較して、初回充電工程（ステップＳ３）で用いる充電設備の構成が異なる。図１１は、第２の実施形態の初回充電工程における素電池１０の斜視図である。本実施形態では、プローブ３０は、平面視（ｘｙ平面視）において、素電池１０の中心とずれた位置に配置されている。プローブ３０は、具体的には、素電池１０の幅方向の中心から、素電池１０の幅方向に沿って距離ｄだけ離れた位置に配置されている。

充電設備の構成や工場のレイアウトによっては、図１１のように、プローブ３０を素電池１０の中心から離れた位置に配置しなければならない場合がある。この場合、素電池１０の並進移動（ｘｙ面内での移動）による位置ずれに加え、電池１０の回転（ｚ軸まわりの回転）による位置ずれが生じる。距離ｄが大きくなるほど、回転による位置ずれの影響が大きくなる。

本実施形態においても、プローブ３０は第１方向に伸びた形状を有し、第１方向に沿った寸法Ｌは、端子１２の寸法ｔ以上である。この構成によれば、素電池１０の回転によって端子１２の位置がずれても、端子１２とプローブ３０とを安定して接触させることができる。

図１１のようにプローブ３０が素電池１０の中心から離れて配置されている場合、収納部２１１のクリアランスに起因する位置ずれに加えて、以下に説明するように、収納部２１１の配列に起因する位置ずれが生じる。

図１２は、収納部２１１の配列の一例を示す平面図である。図１２では、プローブ３０が端子１２に接触する位置を黒点で模式的に示している。プローブ３０同士の間隔をｐとした場合において、素電池１０の幅がＷ１（ｐ≦Ｗ１＜２^１／２×ｐ）のとき、幅方向がプローブ３０の整列方向（ｘ方向またはｙ方向）に対してａｔａｎ（１）＝４５°をなすように素電池１０を配置するのが最も効率がよい。このとき、素電池１０と厚さ方向に隣接する素電池１０との間隔は、ｐ（ｓｉｎ（ａｔａｎ（１））＝ｐ／（１＋１^２）^１／２＝ｐ／２^１／２となる。換言すれば、図１２の配列の場合、幅が２^１／２×ｐ未満、厚さがｐ／２^１／２未満の素電池１０を収納することができる。

図１３は、収納部２１１の配列の他の例を示す平面図である。素電池１０の幅がＷ２（２^１／２×ｐ≦Ｗ２＜５^１／２×ｐ）の場合、プローブ３０の整列方向（ｘ方向またはｙ方向）に対してａｔａｎ（２）≒６３．４３°をなすように素電池１０を配置するのが最も効率がよい。この場合、素電池１０と厚さ方向に隣接する素電池１０との間隔は、ｐ（ｓｉｎ（ａｔａｎ（２））／２＝ｐ／（１＋２^２）^１／２＝ｐ／５^１／２となる。換言すれば、図１３の配列の場合、幅が２^１／２×ｐ未満、厚さがｐ／２^１／２未満の素電池１０を収納することができる。

したがって、幅Ｗ１の素電池１０と幅Ｗ２の素電池１０とを同一の充電設備を用いて製造する場合、製造する電池の寸法に応じて、図１２のように収納部２１１が配列された電池トレイと、図１３のように収納部２１１が配列された電池トレイとを、交換しながら製造することになる。

しかし、図１２の配列と図１３の配列との間では、素電池１０の幅方向の向きが、Δθ＝ａｔａｎ（２）−ａｔａｎ（１）だけ回転する。そのため、図１２の配列のときにプローブ３０が端子１２に接触するように設計された充電設備では、図１３の配列のとき、距離ｄおよび寸法ｔの値によっては、プローブ３０と端子１２とが接触しなくなったり、接触が不安定になったりする場合がある。

図１４は、端子１２がΔθ＝ａｔａｎ（２）−ａｔａｎ（１）だけ回転した場合に、プローブ３０の位置がずれる量を模式的に示す平面図である。この図に示すように、プローブ３０の位置は、ｄ×ｔａｎ（Δθ）だけずれる。ｔａｎ（θ_２−θ_１）＝｛ｔａｎ(θ_２）−ｔａｎ（θ_１）｝／（１＋ｔａｎ(θ_２）×ｔａｎ（θ_１）｝より、ｄ×ｔａｎ（Δθ）＝ｄ／３である。

したがって、プローブ３０の寸法Ｌ（図１１）がｄ／３以上であれば、図１２の配列および図１３の配列の両方で、プローブ３０と端子１２とを接触させることができる。したがって、寸法Ｌは、好ましくはｄ／３以上である。

なお図示は省略するが、素電池１０の幅がＷ３（５^１／２×ｐ≦Ｗ３＜１０^１／２×ｐ）の場合、プローブ３０の整列方向（ｘ方向またはｙ方向）に対してａｔａｎ（３）≒６３．４３°をなすように素電池１０を配置するのが最も効率がよい。この場合、図１２の配列との角度差は、Δθ＝ａｔａｎ（３）−ａｔａｎ（１）となる。したがって、寸法Ｌがｄ×ｔａｎ（Δθ）＝ｄ／２以上であれば、幅Ｗ１の素電池１０と幅Ｗ３の素電池１０とを同一の充電設備で製造しても、プローブ３０と端子１２とを接触させることができる。したがって、寸法Ｌは、より好ましくはｄ／２以上である。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態にかかる電池の製造方法は、第２の実施形態と比較して、初回充電工程（ステップＳ３）で用いる電池トレイの構成が異なる。図１５は、第３の実施形態の初回充電工程に用いる電池トレイ５０の概略構成を示す分解斜視図である。電池トレイ５０は、第１部材５１と、第２部材５２とを備えている。第１部材５１および第２部材５２は、例えば樹脂で形成されている。

第１部材５１は、概略板状形状である。第２部材５２は、直方体の周縁部が壁に囲まれた形状である。第１部材５１は、第２部材５２に嵌合するように形成されている。

第１部材５１には、複数の開口部５１１が、縦横に規則的に形成されている。開口部５１１のそれぞれは、第１部材５１を貫通している。第２部材５２には、複数の収納部５２１が、複数の開口部５２１のそれぞれと連続するように形成されている。

図１６は、開口部５１１の一つを抜き出して示す平面図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿った断面図である。

開口部５１１は、開口部５１１の内部の点である点Ｃ１に対して平面視において互いに対称に形成された第１規制壁５１１Ａおよび第２規制壁５１１Ｂを含んでいる。開口部５１１は、第１部材５１を貫通している。

図１８は、収納部５２１の一つを抜き出して示す平面図である。図１９は、図１８のＸＶＩＸ−ＸＶＩＸ線に沿った断面図である。図２０は、図１８のＸＸ−ＸＸ線に沿った断面を示す斜視図である。収納部５２１は、収納部５２１の内部の点である点Ｃ２に対して平面視において互いに対称に形成された第１載置部５２１Ａおよび第２載置部５２１Ｂを含んでいる。第１載置部５２１Ａと第２載置部５２１Ｂとの間隔は、第１部材５１側（開口部５１１側）に向かうにつれて広がっている。収納部５２１の底部には、点Ｃ２の位置に、第２部材５２を貫通する貫通口５２２が形成されている。

上述のように、第１部材５１は、第２部材５２に嵌合するように形成されている。この構成によって、第１部材５１と第２部材５２との位置合わせが行われる。具体的には、電池トレイ５０は、第１規制壁５１１Ａおよび第２規制壁５１１Ｂの対称中心Ｃ１と、第１載置部５２１Ａおよび第２載置５２１Ｂの対称中心Ｃ２とが、平面視において一致するように形成されている。

図２１は、素電池１０を開口部５１１から収納部５２１（図２２）に収納した状態を示す平面図である。図２２は、図２１のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

図２１に示すように、第１規制壁５１１Ａは、素電池１０の幅方向の一方側において、素電池１０の厚さ方向の一方側の点Ｐ１において素電池１０と接している。第２規制壁５１１Ｂは、素電池１０の幅方向の他方側において、素電池１０の厚さ方向の他方側の点Ｐ２において素電池１０と接している。

図２１および２２に示すように、第１載置部５２１Ａは、素電池１０の幅方向の一方側において、素電池１０の厚さ方向の他方側の点Ｐ３において素電池１０と接している。第２載置部５２１Ｂは、素電池１０の幅方向の他方側において、素電池１０の厚さ方向の一方側の点Ｐ４において素電池１０と接している。

このように、第１規制壁５１１Ａ、第２規制壁５１１Ｂ、第１載置部５２１Ａ、および第２載置部５２１Ｂが、素電池１０と４点において接しているため、電池トレイ５０は、素電池１０を安定して保持することができる。

図２３〜図２５を参照して、電池トレイ５０の設計の一例を示す。図２３は、電池トレイ５０に、厚さＴ＝５ｍｍ、幅Ｗ＝４５，５５，６５，７５ｍｍの４種類の素電池１０を収納した場合を示す平面図である。図２４は、図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿った断面図である。図２３および図２４では、４種類の素電池１０を収納した状態を重ね合わせて、二点鎖線で模式的に図示している。

図２５は、電池トレイ５０に、厚さＴ＝５ｍｍ、幅Ｗ＝４５，５０，５５，６０，６５，７０，７５の７種類の素電池１０を収容した場合の、素電池１０のｚ方向の変位Δｈ、および角度ψの値を示す表である。変位Δｈは、図２４に示すように、幅Ｗ＝４５ｍｍの素電池１０の底面を基準高さとしたときの、素電池１０の底面と基準高さとの差である。変位Δｈは、第１載置部５２１Ａおよび第２載置部５２１Ｂの傾斜角度αを４５°として計算した。αは４５°以外の角度であってもよい。角度ψは、素電池１０の幅方向とｘ方向とのなす角度である。

このように、電池トレイ５０の構成によれば、幅の異なる多品種の電池を収納することができる。素電池１０は、その幅に応じて所定の角度だけ回転して電池トレイ５０に収納される。図２５の例では、素電池１０は最大でΔψ＝６．６０°だけ回転する。

電池トレイ５０の構成によれば、第１規制壁５１１Ａと第２規制壁５１１Ｂとが点対称に形成され、第１載置部５２１Ａと第２載置部５２１Ｂとが点対称に形成されている。この構成によれば、素電池１０の幅が変わっても、素電池１０の平面視における中心の位置を一定にすることができる。そのため、プローブ３０（図１１）の位置が平面視において素電池１０の中心と一致している場合は、素電池１０が回転しても、プローブ３０と端子１２とを接触させることができる。

一方、プローブ３０が平面視において素電池１０の中心からずれた位置に配置されている場合、素電池１０の回転量によっては、プローブ３０と端子１２とが接触しなくなったり、接触が不安定になったりする場合がある。

本実施形態においても、プローブ３０は第１方向に伸びた形状を有し、第１方向に沿った寸法Ｌは、端子１２の寸法ｔ以上である。この構成によれば、素電池１０の回転によって端子１２の位置がずれても、回転量が小さければ、端子１２とプローブ３０とを安定して接触させることができる。

平面視において、プローブ３０と素電池１０の中心との間の距離をｄ（図１１参照）とした場合、プローブ３０の寸法Ｌは、ｄ×ｔａｎ（Δψ）以上であることが好ましい。これによって、電池トレイ５０に収納できるすべての寸法の素電池１０において、端子１２とプローブ３０とを安定して接触させることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。また、各実施形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。

上記で説明した素電池１０、電池トレイ２０、５０、およびプローブ３０、４０の構成は例示にすぎず、種々のものを用いることができる。

素電池は、幅が厚さよりも大きい扁平形状の電池であって、高さ方向に垂直な側面の少なくとも一方に端子が形成されていればよい。上記の実施形態では、端子１２が負極電極に電気的に接続され、外装缶１１が正極電極に電気的に接続された構成を説明した。しかし、素電池１０は、端子１２が正極電極に電気的に接続され、外装缶１１が負極電極に電気的に接続されているものでもよい。また、素電池１０は、正極端子および負極端子の双方を備え、外装缶１１は正極電極および負極電極の両方から電気的に絶縁されている構成としてもよい。

上記の実施形態では、端子１２が、外装缶１１の幅方向の中央に形成されている場合を説明した。しかし、端子１２は、プローブ３０に接する位置に形成されていればよく、外装缶１１の幅方向の片側寄りに形成されていてもよい。

電池トレイは、端子が上方になるように素電池を収納できるものであればよい。上記の実施形態では、電池トレイ２０が、第１部材２１、第２部材２２、および第３部材３３の３つの部材から構成されている場合を説明した。しかし、第１部材２１、第２部材２２、および第３部材３３は、一体的に形成されていてもよい。同様に、電池トレイ５０の第１部材５１と第２部材５２とは、一体的に形成されていてもよい。

端子と接するプローブは、平面視で一方向（第１方向）に伸びた形状を有し、第１方向に沿った寸法が、外装缶の厚さ方向に沿った端子の寸法以上であればよい。図７では、プローブ３０の接触子３１が、平面視で概略長方形の形状を有する場合を説明した。しかし、接触子３１は、例えば平面視で楕円形状であってもよい。

以上から、本発明の一実施形態にかかる電池の製造方法の要旨は、次のとおりである。電池の製造方法は、幅方向の寸法が厚さ方向の寸法よりも大きい扁平形状の外装缶と、外装缶の高さ方向に垂直な側面に形成された端子とを含む素電池を準備する工程と、端子が上方になるように素電池を電池トレイに収納する工程と、端子にプローブを接触させ、プローブに電流を流して素電池を充電する工程とを備える。プローブは平面視において、第１方向に伸びた形状を有し、第１方向に沿ったプローブの寸法は、外装缶の厚さ方向に沿った端子の寸法以上である。

上記の構成によれば、プローブは第１方向に伸びた形状を有し、第１方向に沿った寸法は、外装缶の厚さ方向に沿った端子の寸法以上である。この構成によれば、端子の中心とプローブの中心とが平面視において多少ずれていても、端子とプローブとを接触させることができる。また、端子とプローブとが接する面積を大きくできるため、プローブから加わる荷重の重心を端子の内側にしやすい。そのため、プローブを安定して端子に接触させることができる。

平面視において、プローブは、素電池の中心とずれた位置で端子と接してもよい。

好ましくは、平面視において、プローブが端子に接する位置と素電池の中心との間の距離をｄとし、第１方向に沿ったプローブの寸法は、ｄ／３以上である。

電池トレイは、開口部と、開口部の下方に配置された収納部とを備え、開口部は、平面視において点対称に形成された第１および第２規制壁を含み、収納部は、平面視において点対称に形成された第１および第２裁置部を含み、第１および第２規制壁の対称中心と、第１および第２裁置部の対称中心とは、平面視において一致しており、第１裁置部と第２裁置部との間隔は、開口部に向かうにつれて広がっており、第１規制壁は、素電池の幅方向の一方側である第１幅方向側において、素電池の厚さ方向の一方側である第１厚さ方向側で素電池と接し、第２規制壁は、第１幅方側の反対側である第２幅方向側において、第１厚さ方向側の反対側である第２厚さ方向側で素電池と接し、第１裁置部は、第１幅方向側において、第２厚さ方向側で素電池と接し、第２裁置部は、第２幅方向側において、第１厚さ方向側で素電池と接する構成としてもよい。

１０素電池、１１外装缶、１２端子、１３電極体、２０，５０電池トレイ、５１１開口部、２１１、５２１収納部、３０，４０プローブ、３１接触子、３２プランジャ、３３バレル

Claims

幅方向の寸法が厚さ方向の寸法よりも大きい扁平形状の外装缶と、前記外装缶の高さ方向に垂直な側面に形成された端子とを含む素電池を準備する工程と、
前記端子が上方になるように前記素電池を電池トレイに収納する工程と、
前記端子にプローブを接触させ、前記プローブに電流を流して前記素電池を充電する工程とを備え、
前記プローブは平面視において、第１方向に伸びた形状を有し、
前記第１方向に沿った前記プローブの寸法は、前記外装缶の厚さ方向に沿った前記端子の寸法以上である、電池の製造方法。
平面視において、前記プローブは、前記素電池の中心とずれた位置で前記端子と接する、請求項１に記載の電池の製造方法。
平面視において、前記プローブが前記端子に接する位置と前記素電池の中心との間の距離をｄとし、前記第１方向に沿った前記プローブの寸法は、ｄ／３以上である、請求項２に記載の電池の製造方法。
前記電池トレイは、
開口部と、
前記開口部の下方に配置された収納部とを備え、
前記開口部は、平面視において点対称に形成された第１および第２規制壁を含み、
前記収納部は、平面視において点対称に形成された第１および第２裁置部を含み、
前記第１および第２規制壁の対称中心と、前記第１および第２裁置部の対称中心とは、平面視において一致しており、
前記第１裁置部と前記第２裁置部との間隔は、前記開口部に向かうにつれて広がっており、
前記第１規制壁は、前記素電池の幅方向の一方側である第１幅方向側において、前記素電池の厚さ方向の一方側である第１厚さ方向側で前記素電池と接し、
前記第２規制壁は、前記第１幅方側の反対側である第２幅方向側において、前記第１厚さ方向側の反対側である第２厚さ方向側で前記素電池と接し、
前記第１裁置部は、前記第１幅方向側において、前記第２厚さ方向側で前記素電池と接し、
前記第２裁置部は、前記第２幅方向側において、前記第１厚さ方向側で前記素電池と接する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池の製造方法。