JP2017079184A

JP2017079184A - 組電池の製造方法

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Publication number: JP2017079184A
Application number: JP2015207662A
Authority: JP
Inventors: 啓太松井; Keita Matsui; 孝敏森光; Takatoshi Morimitsu
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-04-27

Abstract

【課題】単電池をホルダの保持穴に接着剤で接着することによってなる組電池の製造方法であって，接着剤の適切な充填を図る技術を提供すること。【解決手段】組電池１の製造方法では，ホルダ２０として，各単電池１０を収容する複数の保持穴３０と，隣接する複数の保持穴３０である保持穴組３０Ｇの間に，保持穴組３０Ｇの各保持穴３０に連結される有底の注入穴４０と，が形成されているものを用いる。そして，複数の単電池１０をホルダ２０の複数の保持穴３０のそれぞれに挿入し，注入穴４０の開口に治具６０を挿入する。これにより，注入穴４０の周りの保持穴３０に挿入されている単電池１０を，注入穴４０の底から開口に近づくほど注入穴４０から離れる向きに傾ける。そして，単電池１０を傾けた状態で，注入穴４０に接着剤５０を注入する。【選択図】図９

Description

本発明は，組電池の製造方法に関する。さらに詳細には，ホルダに複数の単電池を接着してなる組電池の製造方法に関するものである。

従来から，高出力化や高容量化のために，単電池を複数組み合わせた組電池を製造して使用されることがある。例えば，特許文献１には，円柱形の複数の単電池と，複数の単電池を収容するモジュールケースとを有するバッテリ装置が開示されている。本文献に開示されているモジュールケースには，単電池の端部にある端子を外部に出すための端子開口と，各端子開口に対応する接着剤充填孔とが複数形成されている。そして，複数の単電池をモジュールケースに嵌め込み，各接着剤充填孔から接着剤を注入して，単電池とモジュールケースとを接着することにより，組電池を製造する方法が開示されている。注入された接着剤は，単電池と端子開口との間の隙間に充填される。

特開２０００−３０６５６４号公報

しかしながら，前記した従来の技術には，次のような問題があった。すなわち，注入された接着剤が，単電池を収容するホルダに形成された保持穴と単電池の外面との間の隙間である充填空間に，適切に充填されないのである。例えば，部品公差や位置ずれ等により，ホルダの保持穴と単電池との間の充填空間の大きさにはバラツキがある。そのため，各充填空間に接着剤を注入しようとしても，接着剤が隙間に入らず，外部に溢れる場合があった。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，単電池をホルダの保持穴に接着剤で接着することによってなる組電池の製造方法であって，接着剤の適切な充填を図る技術を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における組電池の製造方法は，複数の単電池と，前記単電池をそれぞれ収容する複数の保持穴を有するホルダと，前記保持穴の内壁と，前記単電池の外面のうちの前記内壁と対向している部位である保持部と，の間の空間に位置し，前記単電池と前記ホルダとを接着している接着剤と，を有する組電池の製造方法において，前記ホルダは，互いに隣接する複数の前記保持穴の間に，当該複数の保持穴と連結する有底穴である注入穴を有し，複数の前記単電池を，前記ホルダの複数の前記保持穴のそれぞれに挿入する挿入工程と，前記注入穴と連結される前記保持穴に挿入された前記単電池を，前記注入穴の底から開口に近づくほど前記注入穴から離れる向きに傾ける傾倒工程と，前記傾倒工程にて前記単電池を傾けた状態で，前記注入穴に接着剤を注入する注入工程と，を有することを特徴としている。

上記態様における組電池の製造方法では，複数の保持穴に連結される注入穴を有するホルダを用い，当該ホルダの注入穴に接着剤を注入する。注入された接着剤は，毛細管現象によって，注入穴から，複数の保持穴と単電池との間の充填空間へと流れ込む。つまり，複数の単電池の充填空間に連結する注入穴を各充填空間とは別に設けるため，充填空間に接着剤を注入する場合に比較して，充填空間の大きさのバラツキの影響を受けにくく，接着剤が外部に溢れることを低減できる。さらに，注入穴に連結される複数の保持穴に単電池を挿入した後，挿入された単電池を注入穴の開口側ほど注入穴から離れる向きに傾けることにより，接着剤を注入する注入穴の開口周辺のスペースがさらに広くなるので，接着剤の注入がさらに容易になる。そして，接着剤を注入する注入穴の容積が広がり，接着剤が溢れる可能性はさらに小さくなる。また，傾いている単電池の外面を接着剤が伝うことで，充填空間への接着剤の浸透時間の短縮も期待できる。これにより，接着剤の適切な充填が期待できる。

本発明によれば，単電池をホルダの保持穴に接着剤で接着することによってなる組電池の製造方法であって，接着剤の適切な充填を図る技術が提供されている。

本形態に係る組電池の斜視図である。組電池の平面図である。ホルダを示す斜視図である。ホルダの一部を拡大して示す斜視図である。組電池の断面図である。組電池の製造方法を示す工程図である。傾倒工程を示す説明図である。傾倒工程を示す説明図である。ノズルセット工程を示す説明図である。ノズルセット工程を示す説明図である。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，例えば，複数の単電池をホルダに接着する製造方法に本発明を適用したものである。

本形態の製造方法にて製造された組電池１は，図１に示すように，複数の略円柱形の単電池１０と，ホルダ２０とを備え，各単電池１０が接着剤によってホルダ２０に接着されて一体化されたものである。なお，以下では，図１中に矢印で示すように，上下方向，左右方向，前後方向を規定する。

単電池１０は，例えば，内部に正負の電極板とリチウム塩を含む電解液とが封入されているリチウムイオン二次電池である。ホルダ２０は，アルミ等の熱伝導率が高い金属で，左右方向に前後方向より長い略長方形の板状に形成された部材であり，単電池１０の保持機能に加え，散熱板としての機能を有する。

ホルダ２０には，図１に示すように，上下方向に貫通する貫通孔である保持穴３０が複数形成されている。本明細書での上下方向は，ホルダ２０の厚さ方向である。そして，保持穴３０は，貫通孔であるため，ホルダ２０の上面にも下面にも開口している。なお，ホルダ２０の厚さ，すなわち保持穴３０の貫通方向の長さは，単電池１０の軸方向長さより小さい。また，ホルダ２０には，後述するように，複数の保持穴３０と連結する注入穴４０が形成されている。

組電池１では，各単電池１０は，図１に示すように，図中で上側の軸方向端部がホルダ２０の保持穴３０に接着されている。つまり，保持穴３０と単電池１０との間の充填空間には，接着剤が充填されている。各単電池１０は，円柱形の軸方向を図中の上下方向に向け，ホルダ２０の保持穴３０を図中で下方に貫通して突出した状態で整列している。本形態の組電池１では，ホルダ２０の上面と，各単電池１０の上面とが，ほぼ同一平面内にある。

組電池１の平面図を図２に示す。ホルダ２０に形成されている保持穴３０は，図２に示すように，千鳥格子状に６０個が配置されている。具体的に，保持穴３０は，ホルダ２０の左右方向に１５個が１列に並び，前後方向に計４列が形成されている。前後方向に隣接する列の保持穴３０は，左右方向にピッチの半分だけずれた位置に形成されている。従って，図２に一点鎖線で囲んで示すように，正三角形をなす位置に配置された３個の保持穴３０を保持穴組３０Ｇとすることができる。そして，全ての保持穴３０は，計２０個の保持穴組３０Ｇに分けられる。

単電池１０が挿入される前のホルダ２０を，図３と図４に示す。図４は，図３の一部を拡大して示す図である。図３と図４に示すように，ホルダ２０は，各保持穴組３０Ｇの３つの保持穴３０の間に凹部が形成されている。この凹部が，注入穴４０である。注入穴４０は，ホルダ２０の上面に開口し，上下方向にホルダ２０の厚さの半分程度の深さの有底穴である。そして，図３に示すように，各保持穴組３０Ｇにはそれぞれ，３つの保持穴３０と連結する注入穴４０が形成されている。

図４に示すように，注入穴４０は，３つの隔壁４１と底４２とによって囲まれる有底穴であり，ホルダ２０を貫通していない。そして，保持穴組３０Ｇの各保持穴３０の上部は，注入穴４０によって連結されている。つまり，注入穴４０は，隣接する３つの保持穴３０の全てと連通している。そして，注入穴４０が有底穴であることから，保持穴組３０Ｇの３つの保持穴３０は，ホルダ２０の上面側から見ると注入穴４０を介して互いに連結されているが，ホルダ２０の下面側から見ると連結されていない。

ホルダ２０の各保持穴３０の内径は，挿入される単電池１０の外径よりもやや大きい。従って，各保持穴３０に容易に単電池１０を挿入できる。また，図５に示すように，各保持穴３０に挿入された単電池１０の周りには，保持穴３０との間に隙間３２ができる。そして，完成した組電池１では，保持穴３０と単電池１０との間の隙間３２に，接着剤５０が充填されている。図５は，図１，図２のＡ−Ａ断面図である。

具体的に，図５に示すように，単電池１０の外面１１のうち，保持穴３０の内壁３１と対向する部位を，保持部１２とすると，保持部１２と内壁３１との間の隙間３２には，接着剤５０が充填されている。接着剤５０は，後述するように，液状で注入穴４０に注入された後，隙間３２に入り込み，その後，硬化したものである。そして，接着剤５０によって隙間３２のほとんど全体が埋められることで，ホルダ２０と単電池１０とが接着されている。

続いて，本形態の組電池１の製造方法について説明する。本形態の組電池１は，図６に示す各工程を経て製造される。まず，準備工程では，６０個の単電池１０と，ホルダ２０とを準備する。単電池１０は，前述した円柱形状で，全て同径のものである。

次に，挿入工程にて，各単電池１０の一端部を，ホルダ２０の保持穴３０に挿入する。各単電池１０は，図１に示したように，上端がホルダ２０の上面とほぼ同一平面内に配置されるように，向きを揃えて挿入される。ホルダ２０の保持穴３０の内径は，単電池１０の外径よりも大きいので，挿入された単電池１０の周囲には，保持穴３０の内壁３１との間に隙間３２ができる。この段階では，接着剤５０は充填されていないので，隙間３２は空間である。

次に，傾倒工程にて，図７，図８に示すように，ホルダ２０の上面から，注入穴４０に治具６０を挿入する。図８は，図７のＢ−Ｂ断面図である。治具６０は，例えば，中央に貫通孔を有するリング状であり，外形が円錐台の側面形状である。傾倒工程では，治具６０の外径の小さい方を下方に向けて，注入穴４０の開口から注入穴４０内へ治具６０を挿入する。これにより，図８に示すように，この保持穴組３０Ｇの３つの保持穴３０に挿入されている各単電池１０の上端部１０Ａは，注入穴４０から遠い側へ押される。つまり，各単電池１０は，図８に示すように，注入穴４０の底４２から注入穴４０の開口に近づくほど，注入穴４０から離れる向きに傾く。その結果，注入穴４０の開口が広がる。

次に，ノズルセット工程にて，図９に示すように，注入穴４０の開口から，接着剤５０を注入するためのノズル６１を挿入して，注入穴４０内にセットする。このノズルセット工程では，図９に示すように，ノズル６１の先端を，少なくとも単電池１０の上端部１０Ａよりも下方まで移動させる。

ノズル６１は，３つで組となっており，図１０に示すように，それぞれの先端が互いに１２０度をなす配置で互いに固定されている。そして，このノズルセット工程では，図１０に示すように，各ノズル６１を，その先端が，注入穴４０と保持穴３０との間に露出している単電池１０の方を向くように，セットする。さらに，３つのノズル６１は，単電池１０に接触しない位置であって，後述する注入工程でノズル６１から射出される接着剤５０が，各単電池１０の外面に接触する位置にセットされる。

次に，注入工程にて，ノズル６１から接着剤５０を注入する。この工程では，ノズル６１を移動させない。そして，注入工程では，保持穴組３０Ｇの隙間３２の全体を充填するのに必要な量の接着剤５０を，３つのノズル６１から注入穴４０に一気に注入する。

注入穴４０は，その容積が，保持穴組３０Ｇの隙間３２の合計容積よりも大きくなるように形成されている。そして，注入工程で注入する接着剤５０の量は，当該保持穴組３０Ｇの隙間３２の合計容積以上であり，注入穴４０の容積以下である。従って，一気に注入しても，注入穴４０から溢れることはない。また，注入工程では，ノズル６１を固定して接着剤５０を一気に注入するので，例えば，ノズル６１を単電池１０の周囲に沿って移動させながら，隙間３２を狙って接着剤５０を注入する場合に比較して，ノズル６１の位置決めに要求される精度は高くない。

そして，注入された接着剤５０は，注入穴４０から，連結されている各保持穴３０と単電池１０との隙間３２に次第に浸透する。浸透には，ある程度の時間が掛かる。例えば，隙間３２を狙って接着剤５０を注入する場合，接着剤５０が隙間３２の中に入っていくための浸透時間が長く，溢れないように注入するためには，少しずつ時間をかけて注入する必要があった。本形態の製造方法では，注入穴４０への注入後に隙間３２に浸透させることから，注入に要する時間が短く，且つ，接着剤５０が溢れにくい。

さらに，前述したように，単電池１０を傾けているので，注入穴４０の開口の範囲はより大きくなっており，ノズル６１の位置決めはさらに容易である。また，単電池１０を傾けているので，注入された接着剤５０は，単電池１０の外面を，単電池１０の軸方向に対して斜めに伝う。従って，接着剤５０が，注入穴４０から遠い側の外面まで回り込みやすい。また，射出される接着剤５０が各単電池１０の外面に付着するように各ノズル６１をセットしているので，接着剤５０を単電池１０に確実に付着させることができ，単電池１０の外面を伝わせることができる。

次に，退避工程にて，ノズル６１と治具６０とを，ホルダ２０から退避させる。これにより，単電池１０を傾ける力が無くなるので，重力や接着剤５０の接着力により単電池１０は垂直位置に戻る。あるいは，単電池１０の上下面を揃えるように他部材で挟むことによって，単電池１０の位置を戻してもよい。これにより，単電池１０と保持穴３０との間の隙間３２の幅がほぼ均一となる。その後，接着剤５０の表面張力によって毛細管現象が起き，接着剤５０が保持穴組３０Ｇの隙間３２の全体に行き渡る。これにより，単電池１０の外面とホルダ２０の保持穴３０との間に接着剤５０が充填される。

次に，硬化工程にて，接着剤５０を硬化させる。硬化工程は，単に所定時間以上放置するだけでもよい。あるいは，例えば，所定の温度まで加温もしくは冷却することにより，硬化を促進してもよい。接着剤５０が硬化したら，組電池１は完成である。これで，組電池１の製造は終了する。

以上詳細に説明したように，本形態の組電池１の製造方法では，単電池１０を挿入させる保持穴３０と，３つの保持穴３０と連結される有底穴である注入穴４０とが形成されたホルダ２０を用いる。そして，本形態の製造方法は，ホルダ２０の保持穴３０に単電池１０を挿入する挿入工程と，治具６０を用いて挿入された単電池１０を傾ける傾倒工程と，単電池１０を傾けた状態で注入穴４０に接着剤５０を注入する注入工程とを含む。本形態の製造方法では，単電池１０を傾けた状態で注入穴４０に接着剤５０を注入するので，単電池１０とホルダ２０との間の隙間３２を狙って接着剤５０を注入する場合に比較して，接着剤５０を注入し易く，接着剤５０が溢れる可能性が低い。すなわち，接着剤５０の適切な充填が期待できる。さらに，３つの保持穴３０への接着剤５０の注入をまとめて行うので，１つずつ注入する場合に比較して，注入に要する時間の短縮も期待できる。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，組電池１に組み込まれる単電池１０は，リチウムイオン二次電池に限らない。

また，単電池１０のホルダ２０の保持穴３０への挿入は，複数個同時に行ってもよいし，１個ずつ順に行ってもよい。また，単電池１０のうち，ホルダ２０の保持穴３０に接着される箇所は，一端部に限らず，中央部でもよい。つまり，ホルダ２０の上面から上方へ，単電池１０の上端部１０Ａが出ていてもよい。

また，単電池１０は，同径であればよく，全て同じ種類でなくてもよい。例えば，長さの異なるものが混在していてもよい。また，各単電池１０の挿入の向きは，全て同じ向きでなくてもよい。例えば，ホルダ２０の構成や接続される装置の構成に応じて，異なる向きの単電池１０が含まれる構成であってもよい。

また，ホルダ２０の形状は，図示の例に限らない。例えば，ホルダ２０の保持穴３０の数や並びかたは，図示の例に限らない。ホルダ２０に接着される単電池１０の個数は，６０個でなくても良く，組電池１に必要な単電池１０の個数分の保持穴３０が形成されていればよい。ただし，保持穴３０の個数が３の倍数であって，正三角形の位置の各３個の保持穴３０で過不足無く保持穴組３０Ｇとできる配置であれば，治具６０とノズル６１とが使用できるので好ましい。

また，ノズル６１は，３本組でなくてもよい。例えば，１本のノズル６１を回転させながら注入してもよい。ただし，３本組であれば，３つの単電池１０に向けて，一斉に接着剤５０を射出できるので，好ましい。また，実施の形態では，ノズル６１の先端を各単電池１０に向けるとしたが，注入穴４０の中であれば，必ずしも単電池１０に向けなくてもよい。ただし，接着剤５０の注入時に単電池１０に向けて接着剤５０を射出し，単電池１０の外面に接着剤５０を直接付着させれば，接着剤５０が隙間３２の全体に短時間で行き渡る可能性が高いので好ましい。

また，実施の形態では，３個の保持穴３０ごとに１つの注入穴４０が形成されているとしたが，２個の保持穴３０の間に注入穴が形成されているものでもよいし，４個以上の保持穴３０を連結する注入穴でもよい。それぞれの注入穴に適合する治具とノズルとを使用すればよい。また，保持穴３０は，貫通孔に限らず，有底穴であってもよい。

また，治具６０の形状は，図示の例に限らない。注入穴４０の形状に合わせて多角錐としてもよい。また，治具６０とノズル６１とを組み合わせて一体化したものを利用してもよい。その場合には，傾倒工程とノズルセット工程とは，同時に行うことができる。

１組電池
１０単電池
１２保持部
２０ホルダ
３０保持穴
４０注入穴
５０接着剤

Claims

複数の単電池と，
前記単電池をそれぞれ収容する複数の保持穴を有するホルダと，
前記保持穴の内壁と，前記単電池の外面のうちの前記内壁と対向している部位である保持部と，の間の空間に位置し，前記単電池と前記ホルダとを接着している接着剤と，
を有する組電池の製造方法において，
前記ホルダは，互いに隣接する複数の前記保持穴の間に，当該複数の保持穴と連結する有底穴である注入穴を有し，
複数の前記単電池を，前記ホルダの複数の前記保持穴のそれぞれに挿入する挿入工程と，
前記注入穴と連結される前記保持穴に挿入された前記単電池を，前記注入穴の底から開口に近づくほど前記注入穴から離れる向きに傾ける傾倒工程と，
前記傾倒工程にて前記単電池を傾けた状態で，前記注入穴に接着剤を注入する注入工程と，
を有することを特徴とする組電池の製造方法。