JP2020119823A - 充放電試験機 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、二次電池の充放電時の膨張及び収縮を適正に管理して容量の低下及びばらつきの発生を防ぎ、正極端子及び負極端子の位置変動を制限して、確実かつ安定的に試験を行うことができる量産性及び低コスト性に優れた充放電試験機を提供することを目的とする。
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置される剛体製のセパレータが設けられた電池トレイと、
前記電池トレイが着脱可能に載置されるトレイ載置部と、該トレイ載置部に設けられ、前記電池トレイに保持された前記二次電池及び前記セパレータを前記電池トレイの長手方向に押圧する押圧機構とを有する充放電ステージとを備え、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて前記押圧機構の押圧力を調整することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限する。
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置されるセパレータと、前記二次電池及び前記セパレータを前記ベース部の長手方向に押圧する押圧手段とが設けられた電池トレイを用い、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて、前記セパレータの厚さが、前記ベース部の長手方向に変化することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限する。
図1、図2に示す本発明の第1の実施の形態に係る充放電試験機10は、生産されたリチウムイオン電池等のラミネート型や角型の二次電池11の活性化及び品質検査で用いられ、複数の二次電池11を厚さ方向に並べて配置し、各二次電池11の正極端子12及び負極端子13に電源側端子(図示せず)を電気接続して一度に充放電試験等を行うためのものである。
この充放電試験機10は、複数の二次電池11が厚さ方向に並べて配置される電池トレイ16と、電池トレイ16が着脱可能に載置されて充放電試験を行う充放電ステージ17を備えている。
まず、電池トレイ16は、図1、図2に示すように、ベース部20と、ベース部20の長手方向両端部に設けられた端部フレーム21と、ベース部20の長手方向に沿って端部フレーム21の幅方向両側部に設けられた側部フレーム22とを有している。そして、電池トレイ16には、ベース部20の長手方向に摺動可能に保持され二次電池11と交互に配置される平板状のセパレータ24が設けられている。ここで、側部フレーム22は両端の端部フレーム21の間を連結し、二次電池11及びセパレータ24の幅方向位置を規制できるものであればよい。よって、本実施の形態では、端部フレーム21の高さ方向の一部(例えば中央部)に側部フレーム22を設けたが、端部フレーム21の高さ全体に側部フレームを設けてもよいし、端部フレーム21の高さ方向に複数の側部フレームを分割して設けてもよい。ベース部20、端部フレーム21及び側部フレーム22の材質としてはステンレス等の金属が好ましいが、合成樹脂でもよい。
充放電試験機55が充放電試験機10と異なる点は、図3、図4に示すように、電池トレイ56の各端部フレーム21に開口部42が形成されており、充放電ステージ57の押圧機構58が、各開口部42を通して電池トレイ56の両端から二次電池11及びセパレータ24を押圧する一対の押圧具43を有している点である。
この充放電試験機55によれば、充放電試験機10と同様の作用、効果を得ることができる。なお、充放電試験機55では、一対の押圧具43によって前後両方向(図3、図4の左右両方向)から同時に圧力を加えることにより、反力が打ち消されるため、電池トレイ56には負荷が加わらない。よって、電池トレイ56を合成樹脂製としてコストダウン、軽量化を図ることができ、メンテナンス性を向上させることができる。
充放電試験機60で用いる電池トレイ61は、図5に示すように、ベース部62と、ベース部62の長手方向両端部に設けられた端部フレーム63と、ベース部62の長手方向に沿って端部フレーム63の幅方向両側部に設けられた側部フレーム64とを有している。そして、電池トレイ61には、ベース部62の長手方向に摺動可能に保持され二次電池11と交互に配置されるセパレータ65と、二次電池11及びセパレータ65をベース部62の長手方向に押圧する押圧手段66が設けられている。本実施の形態では、電池トレイ61に押圧手段66が設けられていることにより、押圧手段66で二次電池11及びセパレータ65を押圧した際の反力が端部フレーム63に加わるので、端部フレーム63の高さ全体に側部フレーム64を設け、電池トレイ61(端部フレーム63)の変形及び破損を防止した。但し、電池トレイとして十分な強度を確保できる場合は、端部フレーム63の高さ方向の一部(例えば中央部)に側部フレームを設けてもよいし、端部フレーム63の高さ方向に複数の側部フレームを分割して設けてもよい。なお、ベース部62、端部フレーム63及び側部フレーム64の材質としてはステンレス等の金属が好ましい。
なお、電池トレイ61には、二次電池11とセパレータ65を交互に配置するが、装置前端側(図1、図2では左端)の端部フレーム63とセパレータ65との間には、端部支持材75を配置することが好ましい。端部支持材75は、金属や合成樹脂等で板状に形成され、二次電池11及びセパレータ65が押圧手段66によって押圧された際に、前端のセパレータ65に当接して支持する。これにより、前端のセパレータ65を確実に押圧することができる。なお、電池トレイ61の端部フレーム63が十分な剛性を有する場合は、端部支持材75を省略してもよい。
さらに、セパレータを弾性体で形成する代わりに、金属や合成樹脂等で形成された基材部の二次電池11と対向する面(基材部の片面又は両面)に弾性変形部を設ける構造とすることもできる。なお、弾性変形部の材質としては上記の弾性体と同様のものが好適に用いられる。所定の剛性を有する基材部が芯材となってセパレータ全体としての変形や破損を防止することができる。
本実施の形態では、電池トレイ61の長手方向の一端側のみに押圧手段66を設けたが、電池トレイの長手方向の両端に、一対の押圧手段を対向させて設けてもよい。
なお、充放電試験中に二次電池の温度が上昇するので、電池トレイの各部、セパレータ、及び押圧板等は、耐熱性及び難燃性を有する材料で製造することが好ましい。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、二次電池の充放電時の膨張及び収縮を適正に管理して容量の低下及びばらつきの発生を防ぎ、正極端子及び負極端子の位置変動を制限して、確実かつ安定的に試験を行うことができる量産性及び低コスト性に優れた充放電試験機を提供することを目的とする。
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置される剛体製のセパレータが設けられた電池トレイと、
前記電池トレイが着脱可能に載置されるトレイ載置部と、該トレイ載置部に設けられ、前記電池トレイに保持された前記二次電池及び前記セパレータを前記電池トレイの長手方向に押圧する押圧機構とを有する充放電ステージとを備え、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて前記押圧機構の押圧力を調整することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限し、複数の前記二次電池を所定のピッチで保持する。
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置されるセパレータと、前記二次電池及び前記セパレータを前記ベース部の長手方向に押圧する押圧手段とが設けられた電池トレイを用い、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて、前記セパレータの厚さが、前記ベース部の長手方向に変化することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限し、複数の前記二次電池を所定のピッチで保持する。
図1、図2に示す本発明の第1の実施の形態に係る充放電試験機10は、生産されたリチウムイオン電池等のラミネート型や角型の二次電池11の活性化及び品質検査で用いられ、複数の二次電池11を厚さ方向に並べて配置し、各二次電池11の正極端子12及び負極端子13に電源側端子(図示せず)を電気接続して一度に充放電試験等を行うためのものである。
この充放電試験機10は、複数の二次電池11が厚さ方向に並べて配置される電池トレイ16と、電池トレイ16が着脱可能に載置されて充放電試験を行う充放電ステージ17を備えている。
まず、電池トレイ16は、図1、図2に示すように、ベース部20と、ベース部20の長手方向両端部に設けられた端部フレーム21と、ベース部20の長手方向に沿って端部フレーム21の幅方向両側部に設けられた側部フレーム22とを有している。そして、電池トレイ16には、ベース部20の長手方向に摺動可能に保持され二次電池11と交互に配置される平板状のセパレータ24が設けられている。ここで、側部フレーム22は両端の端部フレーム21の間を連結し、二次電池11及びセパレータ24の幅方向位置を規制できるものであればよい。よって、本実施の形態では、端部フレーム21の高さ方向の一部(例えば中央部)に側部フレーム22を設けたが、端部フレーム21の高さ全体に側部フレームを設けてもよいし、端部フレーム21の高さ方向に複数の側部フレームを分割して設けてもよい。ベース部20、端部フレーム21及び側部フレーム22の材質としてはステンレス等の金属が好ましいが、合成樹脂でもよい。
充放電試験機55が充放電試験機10と異なる点は、図3、図4に示すように、電池トレイ56の各端部フレーム21に開口部42が形成されており、充放電ステージ57の押圧機構58が、各開口部42を通して電池トレイ56の両端から二次電池11及びセパレータ24を押圧する一対の押圧具43を有している点である。
この充放電試験機55によれば、充放電試験機10と同様の作用、効果を得ることができる。なお、充放電試験機55では、一対の押圧具43によって前後両方向(図3、図4の左右両方向)から同時に圧力を加えることにより、反力が打ち消されるため、電池トレイ56には負荷が加わらない。よって、電池トレイ56を合成樹脂製としてコストダウン、軽量化を図ることができ、メンテナンス性を向上させることができる。
充放電試験機60で用いる電池トレイ61は、図5に示すように、ベース部62と、ベース部62の長手方向両端部に設けられた端部フレーム63と、ベース部62の長手方向に沿って端部フレーム63の幅方向両側部に設けられた側部フレーム64とを有している。そして、電池トレイ61には、ベース部62の長手方向に摺動可能に保持され二次電池11と交互に配置されるセパレータ65と、二次電池11及びセパレータ65をベース部62の長手方向に押圧する押圧手段66が設けられている。本実施の形態では、電池トレイ61に押圧手段66が設けられていることにより、押圧手段66で二次電池11及びセパレータ65を押圧した際の反力が端部フレーム63に加わるので、端部フレーム63の高さ全体に側部フレーム64を設け、電池トレイ61(端部フレーム63)の変形及び破損を防止した。但し、電池トレイとして十分な強度を確保できる場合は、端部フレーム63の高さ方向の一部(例えば中央部)に側部フレームを設けてもよいし、端部フレーム63の高さ方向に複数の側部フレームを分割して設けてもよい。なお、ベース部62、端部フレーム63及び側部フレーム64の材質としてはステンレス等の金属が好ましい。
なお、電池トレイ61には、二次電池11とセパレータ65を交互に配置するが、装置前端側(図1、図2では左端)の端部フレーム63とセパレータ65との間には、端部支持材75を配置することが好ましい。端部支持材75は、金属や合成樹脂等で板状に形成され、二次電池11及びセパレータ65が押圧手段66によって押圧された際に、前端のセパレータ65に当接して支持する。これにより、前端のセパレータ65を確実に押圧することができる。なお、電池トレイ61の端部フレーム63が十分な剛性を有する場合は、端部支持材75を省略してもよい。
さらに、セパレータを弾性体で形成する代わりに、金属や合成樹脂等で形成された基材部の二次電池11と対向する面(基材部の片面又は両面)に弾性変形部を設ける構造とすることもできる。なお、弾性変形部の材質としては上記の弾性体と同様のものが好適に用いられる。所定の剛性を有する基材部が芯材となってセパレータ全体としての変形や破損を防止することができる。
本実施の形態では、電池トレイ61の長手方向の一端側のみに押圧手段66を設けたが、電池トレイの長手方向の両端に、一対の押圧手段を対向させて設けてもよい。
なお、充放電試験中に二次電池の温度が上昇するので、電池トレイの各部、セパレータ、及び押圧板等は、耐熱性及び難燃性を有する材料で製造することが好ましい。
Claims (6)
- 複数の二次電池を厚さ方向に並べて配置し、前記各二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を電気接続して充放電試験を行う充放電試験機において、
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置される剛体製のセパレータが設けられた電池トレイと、
前記電池トレイが着脱可能に載置されるトレイ載置部と、該トレイ載置部に設けられ、前記電池トレイに保持された前記二次電池及び前記セパレータを前記電池トレイの長手方向に押圧する押圧機構とを有する充放電ステージとを備え、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて前記押圧機構の押圧力を調整することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限することを特徴とする充放電試験機。 - 請求項1記載の充放電試験機において、前記電池トレイは、一方の前記端部フレームに形成された開口部を有し、前記押圧機構は、前記開口部を通して前記電池トレイの一端側から前記二次電池及び前記セパレータを押圧する押圧具と、該押圧具と対向配置され他方の前記端部フレームの外面に当接する当接部とを有することを特徴とする充放電試験機。
- 請求項1記載の充放電試験機において、前記電池トレイは、前記各端部フレームに形成された開口部を有し、前記押圧機構は、前記各開口部を通して前記電池トレイの両端から前記二次電池及び前記セパレータを押圧する一対の押圧具を有することを特徴とする充放電試験機。
- 複数の二次電池を厚さ方向に並べて配置し、前記各二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を電気接続して充放電試験を行う充放電試験機において、
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置されるセパレータと、前記二次電池及び前記セパレータを前記ベース部の長手方向に押圧する押圧手段とが設けられた電池トレイを用い、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて、前記セパレータの厚さが、前記ベース部の長手方向に変化することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限することを特徴とする充放電試験機。 - 請求項4記載の充放電試験機において、前記セパレータは、弾性体で形成され又は少なくとも前記二次電池と対向する面に弾性変形部を有することを特徴とする充放電試験機。
- 請求項4記載の充放電試験機において、前記セパレータは、前記二次電池と対向する面に設けられた可動板と、該可動板を前記電池トレイの長手方向に摺動可能に支持する弾性支持部とを有することを特徴とする充放電試験機。
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