JP4858660B1 - 二次電池用組付パレット及び二次電池の製造方法 - Google Patents

二次電池用組付パレット及び二次電池の製造方法 Download PDF

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Abstract

複数種の二次電池を支持可能な二次電池組付用パレットを提供するため、並べた電池セル(103)の両端に配置されるエンドプレート(101)と、下部に配置されるロアケース(110)とを有する二次電池に用いる二次電池用組付パレット(200)において、エンドプレート(101)を位置決めする主位置決ピン(201)と副位置決ピン(202)と、二次電池のスタックアシー(105)を支持する座面ピン(203)と、ベース(210)を有し、主位置決ピン(201)はベース(210)に固定され、副位置決ピン(202)は、移動可能にベース(210)に保持される。
【選択図】図6

Description

本発明は、二次電池の組み付け工程において、特に二次電池のスタックアシーのサイドがエンドプレートで保持される組電池を製造ラインにおいて複数種類作る際に、パレットを共通化する技術に関するものである。
近年、国際情勢や環境問題等に鑑みハイブリッド車や電気自動車等の大容量の二次電池を搭載した自動車が複数種類販売されるようになってきた。そして、今後もこの傾向は続いていくものと考えられ、更に大容量の二次電池を搭載した自動車の種類は増えるものと予想される。このため、二次電池の大きさに関しても複数種類必要となり、二次電池を組み立てるラインにおいて二次電池を保持するためのパレットもこれに対応する必要が出てきた。
自動車に搭載されるような小型で大容量の二次電池はこれまでにあまり利用されてこなかったために、このようなパレットの共通化に関してはあまり検討されてこなかった。このため、現状では1品種について1種類のパレットが使用されている。しかし、今後更に多くの種類の二次電池を製造ラインで製造する必要があると予想され、このようなパレットの共通化は急務であると言える。
従来、様々なものを製造するラインにおいてパレットの共通化は図られてきているので、パレットの共通化という課題は様々な提案がなされている。例えば、特許文献1には、瓦素地乾燥パレットに関する技術が開示されている。複数種類の湿式形成された瓦素地を受けるために、互いに平行な複数本の支持棒に支承面が瓦素地の形状にほぼ一致した形状の受け具を互いに平行にして複数本差し渡した瓦素地乾燥用パレットにおいて、受け具の少なくとも1個が支持棒上で移動可能とした構造となっている。
また、特許文献2には、ワーク位置決め用治具を使用する方法及びシステムに関する技術が開示されている。パレットは自動車のボディを保持するものであり、縦方向と横方向とに延びる複数の骨材が相互に結合されたフレームを有志、パレット受け具が着脱可能に備えられる。また、スライド式の位置決め機構やロック可能な治具を備えることで、ボディをパレット上に保持する事が可能となる。
特許文献3には、搬送用パレットに関する技術が開示されている。パレットは車載用の圧縮機を搬送するものであり、略板状に形成されたベース部と、ベース部に設けられ、圧縮機に接触して圧縮機を支持する複数箇所の受け面が形成された支持ブロックとを有し、支持ブロックは、複数箇所の受け面が圧縮機の種類に応じてベース部からの寸法が異なるような段付き形状に形成されている。このような構成とすることで、複数種類の圧縮機に対して1つのパレットで対応可能となっている。
特開平8−061857号公報 特開2000−176747号公報 特開2004−182307号公報
しかしながら、特許文献1乃至特許文献3には、以下に説明する課題があると考えられる。
二次電池を搬送するにあたっては、二次電池をパレットで受ける部分を必要とする。しかし、二次電池には当接して支持可能な部分が少なく、特に車種によって形状が異なるロアケースに対応させることは難しい。したがって、ただちに特許文献1乃至特許文献3の技術を応用することは困難である。
そこで、本発明はこのような課題を解決するために、複数種類の二次電池を支持可能な二次電池組付用パレット及び電池の製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の一態様による二次電池組付用パレットは、以下のような特徴を有する。
(1)複数並べた電池セルの両サイドに配置されるエンドプレートと、前記電池セルを車体に取り付けるためのロアケースとを有する二次電池に用いる二次電池用組付パレットにおいて、前記エンドプレートを位置決めする位置決めピンと、前記エンドプレート及び前記二次電池のスタックアシーを支持する受け座と、ベースプレートを有し、前記位置決めピンは、主位置決めピンと副位置決めピンとを含み、前記主位置決めピンは前記ベースプレートに固定され、前記副位置決めピンは前記主位置決めピンに対して移動可能に前記ベースプレートに保持されることを特徴とする。
(2)(1)に記載の二次電池用組付パレットにおいて、前記主位置決めピン及び前記副位置決めピンは、前記エンドプレートを位置決めする先端部と前記ロアケースを受ける受け部を有する段付き形状であり、前記受け部は前記受け座と同じ高さに設定され、前記主位置決めピン及び前記副位置決めピンと前記受け座は、前記ベースプレートに差し込まれて配置されていることを特徴とすることが好ましい。
また、前記目的を達成するために、本発明の別の態様による二次電池の製造方法は、以下のような特徴を有する。
(3)組付用パレットの上にロアケース及び該ロアケースにエンドプレートで両サイドから拘束された複数並べられたセルで構成されるスタックアシーを配置して、組み付けを行う二次電池の製造方法において、前記組付用パレットに備えられる主位置決めピンに対し、移動可能に備えられた副位置決めピンを前記スタックアシーの有する前記エンドプレートの位置に対応した位置に配置し、前記主位置決めピン、前記副位置決めピン及び受け座に前記ロアケースを支持させ、前記スタックアシーを、前記ロアケースの上に配置し、組み付けを行うことを特徴とする。
このような特徴を有する本発明による二次電池組付用パレットの一態様により、以下のような作用、効果が得られる。
上記(1)に記載される発明の態様は、複数並べた電池セルの両サイドに配置されるエンドプレートと、電池セルを車体に取り付けるためのロアケースとを有する二次電池に用いる二次電池用組付パレットにおいて、エンドプレートを位置決めする位置決めピンと、エンドプレート及び二次電池のスタックアシーを支持する受け座と、ベースプレートを有し、位置決めピンは、主位置決めピンと副位置決めピンとを含み、主位置決めピンはベースプレートに固定され、副位置決めピンは主位置決めピンに対して移動可能にベースプレートに保持されるものである。
二次電池を車両に取り付けるためにロアケースを用いるが、このロアケースの形状は車両のボディなどの形状に左右される。このため、二次電池の中で支持が比較的容易なエンドプレートと対応する部分を主位置決めピン及び副位置決めピンで位置決めを行うこととし、副位置決めピンを移動可能に保持する構造とすることで、異なるサイズのスタックアシー及びロアケースを1枚の二次電池用パレットによって支持することが可能となる。
パレットの共通化を図ることが可能となることは、複数種類の二次電池を1つの製造ラインで製造するにあたり、パレットの管理を大幅に軽減できることとなり非常にメリットが大きい。特に、複数種類の二次電池を混在させて1つの製造ラインで製造する際には、パレット交換に要するロスタイムが生産性を悪化させる為、パレットを共通化できる意義は大きくなる。
また、上記(2)に記載の発明の態様は、(1)に記載の二次電池用組付パレットにおいて、主位置決めピン及び副位置決めピンは、エンドプレートを位置決めする先端部とロアケースを受ける受け部を有する段付き形状であり、受け部は受け座と同じ高さに設定され、主位置決めピン及び副位置決めピンと受け座は、ベースプレートに差し込まれて配置されているものである。
位置決めピン、副位置決めピン、受け座を差し込み式とすることで、消耗した場合に交換可能とすることができる。また、主位置決めピン及び副位置決めピンを段付き形状として受け部を設けることで、主位置決めピン及び副位置決めピンに受け座の機能を持たせることができる。このような構成により、ロアケースと接触する部分が交換可能となり、パレットの寿命を延ばすことに貢献することができる。
また、このような特徴を有する本発明による二次電池の製造方法の態様により、以下のような作用、効果が得られる。
上記(3)に記載の発明は、組付用パレットの上にロアケース及びロアケースにエンドプレートで両サイドから拘束された複数並べられたセルで構成されるスタックアシーを配置して、組み付けを行う二次電池の製造方法において、組付用パレットに備えられる主位置決めピンに対し、移動可能に備えられた副位置決めピンをスタックアシーの有するエンドプレートの位置に対応した位置に配置し、主位置決めピン、副位置決めピン及び受け座にロアケースを支持させ、スタックアシーを、ロアケースの上に配置し、組み付けを行うものである。
このように主位置決めピンに対して副位置決めピンを移動可能に配置できることで、複数種類の二次電池を一種類の共通パレットで組み立て可能となる。パレットの共通化を図ることが可能となったことで、パレットの維持管理費を削減することが可能となり、結果的に二次電池のコスト削減を実現することができる。
第1実施形態の、電池ユニットのスタックアシーの斜視図である。 第1実施形態の、ロアケースの斜視図である。 第1実施形態の、ロアケースの平面図である。 第1実施形態の、ロアケースの側面図である。 第1実施形態の、パレットの斜視図である。 第1実施形態の、パレット上で電池ユニットを組み立てる状態を表した斜視図である。 第1実施形態の、パレット上に電池ユニットを配置した状態の平面図である。 第1実施形態の、位置決めピン部分の断面図である。 第1実施形態の、段取り替えを行ったパレットの斜視図である。 第1実施形態の、ワークB用ロアケースの斜視図である。 第1実施形態の、ワークB用ロアケースの平面図である。 第1実施形態の、電池ユニットをパレット上に配置した平面図である。 第1実施形態の、ワークC用ロアケースの平面図である。 第1実施形態の、電池ユニットをパレット上に配置した平面図である。 第2実施形態の、段取り替えを行ったパレットの斜視図である。
まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
図1に、第1実施形態に用いる電池ユニット100のスタックアシー105の斜視図を示す。電池ユニット100に用いるスタックアシー105は、複数枚重ねた電池セル103を2枚のエンドプレート101と4本の拘束金具102で拘束され形成されている。電池セル103の重量は1つあたり1kg程度であるが、スタックアシー105には十数個から数十個の電池セル103を用いる為、電池ユニット100は数十kgとなる。重ねられた電池セル103の両側をエンドプレート101で抑え、拘束金具102を4本で結合することでスタックアシー105が形成される。
図2に、ワークA用ロアケース110の斜視図を示す。図3に、ワークA用ロアケース110の平面図を示す。図4に、ワークA用ロアケース110の側面図を示す。ワークA用ロアケース110は、厚さ0.7mm程度の鋼板をプレス成型して凹凸がある形状に形成されている。ワークA用ロアケース110には、主位置決ピン用位置決め穴111と副位置決ピン用位置決め穴112、及び2カ所のダボ穴113が形成されている。ワークA用ロアケース110の形状は搭載する車種によって決定される。電池ユニット100の図示しない車両への搭載位置は、後部座席の下や荷室の下等にボディに沿って配置されることが多く、ボディやボディに付属する部品等を避けて取り付けられる必要があるため、ワークA用ロアケース110も複雑な形状になることが多い。主位置決ピン用位置決め穴111及び副位置決ピン用位置決め穴112はφ9、ダボ穴113はφ5.2に設定されている。
図5に、パレット200の斜視図を示す。パレット200のベース210は樹脂製の板材からなり、1100mm×600mm程度の大きさで厚みは30mm程度としてある。このベース210の上面にはブロック206が設けられ、主位置決ピン201と座面ピン203とダボ逃ガシ穴付ピン204が差し込まれている。また、移動ブロック207には副位置決ピン202が差し込まれている。
主位置決ピン201及び副位置決ピン202は、根本部分である受け座201bがφ14の円筒ピンの先端部201aにφ6の段付き加工がなされているロケートピンである。座面ピン203はφ14のピンであり、ダボ逃ガシ穴付ピン204はφ14のピンの先端にφ8の穴が設けられている。この穴はエンドプレート101に取り付けられた図示しないダボを逃がすための穴である。先端部201aは破損防止のためにφ6以上にすることが望ましい。図示しないダボはワークA用ロアケース110を貫通して突出しているので、ダボ逃ガシ穴付ピン204で干渉しないようにしてある。主位置決ピン201、副位置決ピン202、座面ピン203、及びダボ逃ガシ穴付ピン204は、耐摩耗性の高い金属を用いたピンであり、ブロック206及び移動ブロック207に対して交換可能に備えられている。
移動ブロック207は副位置決ピン202と共にベース210上を移動可能に構成されている。ベース210に対して移動ブロック207が図示しないボルトと位置決めピン等で固定、位置決めされ、所定の場所に配置することが可能となっている。
図6に、パレット200上で電池ユニット100を組み立てる状態を表した斜視図を示す。図7に、パレット200上に電池ユニット100を配置した状態の平面図を示す。ベース210に設けられた主位置決ピン201、副位置決ピン202、座面ピン203及びダボ逃ガシ穴付ピン204に支持されるワークA用ロアケース110に、電池ユニット100が組み付けられる。電池ユニット100のエンドプレート101には、主位置決ピン201及び副位置決ピン202の先端が挿入されて位置決めされる。また、エンドプレート101に設けられた図示しないダボがワークA用ロアケース110に設けられたダボ穴113を貫通してダボ逃ガシ穴付ピン204に設けられた逃がし穴に挿入される。
主位置決ピン201及び副位置決ピン202に設けられた段付きの座面部分及び、座面ピン203の頭頂部、及びダボ逃ガシ穴付ピン204の頭頂部でワークA用ロアケース110の下面を受けて支える。
図8に、位置決めピン部分の断面図を示す。主位置決ピン201は、先述した通り先端部201aと受け座201bとが形成されている。図7に示すようにエンドプレート101に設けられた位置決め孔101aに主位置決ピン201の先端部201aが、ワークA用ロアケース110の副位置決ピン用位置決め穴112を貫通して挿入され、位置決めされる。副位置決ピン202に関しても同じ構造となっている。
このように、パレット200の上にワークA用ロアケース110を配置し、スタックアシー105を組み付けていくことで電池ユニット100を形成することができる。
具体的には、パレット200にワークA用ロアケース110を配置した状態で、スタックアシー105をワークA用ロアケース110に取り付け、ワークA用ロアケース110とスタックアシー105とをボルトで固定する。
この後、スタックアシー105を配線で結合して電池ユニット100を形成し、充放電チェックを行う。このようにして電池ユニット100の組付けを行い、パレット200から取り外す。
図9に、段取り替えを行ったパレット200の斜視図を示す。パレット200に備えられている副位置決ピン202及び移動ブロック207は、ベース210の上を移動させることが可能である。具体的にはベース210に対して移動ブロック207が差し込み式になっており、ベース210の上に複数の穴が設けられていることで、段取り替えを可能としている。
図10に、ワークB用ロアケース120の斜視図を示す。図11に、ワークB用ロアケース120の平面図を示す。図12に、電池ユニット100をパレット200上に配置した平面図を示す。
ワークB用ロアケース120にはワークA用ロアケース110と同様にスタックアシー105を載せるためのものであるが、ワークA用ロアケース110とは形状が異なる。ワークB用ロアケース120にも主位置決ピン用位置決め穴121と副位置決ピン用位置決め穴122、及びダボ穴123がワークA用ロアケース110と同様に設けられている。ワークB用ロアケース120にはワークA用ロアケース110と同じサイズのスタックアシー105を用いている。
したがって、ワークA用ロアケース110とワークB用ロアケース120の形状は異なるものの、ワークA用ロアケース110を用いる電池ユニット100を生産する場合とワークB用ロアケース120を用いる電池ユニット100を生産する場合とでは段取り替えを行うことなく、電池ユニット100の生産を行うことが可能である。
図13に、ワークC用ロアケース130の平面図を示す。図14に、電池ユニット100をパレット200上に配置した平面図を示す。ワークC用ロアケース130はワークB用ロアケース120とは形状がかなり類似しているので、斜視図を省略している。ワークB用ロアケース120とワークC用ロアケース130との違いは、スタックアシー105の長さが異なるため、副位置決ピン202及び移動ブロック207を移動させている点である。
また、図14と図12を比較すると分かるように、パレット200の上に配置される電池ユニット100の位置も異なる。なお、ワークC用ロアケース130に用いるスタックアシー105の電池セル103の数は34である。したがって、ワークA用ロアケース110及びワークB用ロアケース120の副位置決ピン202及び移動ブロック207の位置と共通で運用することはできないので、段取り替えを行う必要がある。
ただし、スタックアシー105に用いる電池セル103の大きさは変わらず、重ねる数が異なるだけであるため、スタックアシー105は横に長くなるだけであり、用いるエンドプレート101の形状は同じである。ワークA用ロアケース110及びワークB用ロアケース120に用いたスタックアシー105に使われる電池セル103の数は32であり、一方、ワークC用ロアケース130に用いるスタックアシー105に使われる電池セル103の数は34である。したがって、ワークA用ロアケース110に比べてワークC用ロアケース130の方が大きく設定される必要がある。
したがって、図9に示したように副位置決ピン202及び移動ブロック207を段取り替えしてワークC用ロアケース130に設けられている主位置決ピン用位置決め穴131及び副位置決ピン用位置決め穴132の穴に対応するようにすることで、ベース210を用いてワークC用ロアケース130にスタックアシー105を組み付ける作業を行うことが可能となる。よって、図12に示されるようにパレット200上に電池ユニット100が配置される。
第1実施形態の電池ユニット100の製造方法は上記構成であるので、以下に説明するような作用及び効果を得ることができる。
まず、効果としてパレットの共通化を図ることが可能である点が挙げられる。第1実施形態の電池ユニット100に用いるパレット200は、複数並べた電池セル103の両サイドに配置されるエンドプレート101と、電池セル103を車体に取り付けるためのワークA用ロアケース110とを有する二次電池に用いる二次電池用組付パレットにおいて、エンドプレート101を位置決めする位置決めピンと、エンドプレート101及び二次電池のスタックアシー105を支持する座面ピン203と、ベース210を有し、位置決めピンは、主位置決ピン201と副位置決ピン202とを含み、主位置決ピン201はベース210に固定され、副位置決ピン202は主位置決ピン201に対して移動可能にベース210に保持されるものである。
エンドプレート101に用意された位置決め孔101aに、主位置決ピン201及び副位置決ピン202を挿入することで、電池ユニット100の位置が決定される。そして、スタックアシー105は電池セル103を複数並べて使用することとなるので、電池セル103を重ねる方向にしかスタックアシー105の大きさの変化が無い。このため、主位置決ピン201に対して副位置決ピン202の位置を変更してやることで、複数種類の電池ユニット100に対応することが可能となる。したがって、一枚のパレット200を用いて複数種類の電池ユニット100に対応することが可能となるので、コストメリットがある。
パレット200をラインで複数種類運用すると、パレット200をストックしておくスペースを必要とする為、設備の設置面積を多く必要とすることになる。また、パレット200を交換する作業が必要となるため、電池ユニット100の品種をランダムに作ることになると必然的にリードタイムが長くなる。
出願人の生産方式は在庫を極力削減するという目的により電池ユニット100を1つのラインでランダムに流せることが必須である。ロット生産性では生産性が悪い。出願人が調べた限り、ロット生産を行うと生産性が4.5%程度悪化することが分かっている。したがって、多品種に対してパレット200を共通化することができることが必要となり、本発明の手法によってパレット200を共通で使えることは、電池ユニット100のコストダウンに大きく貢献することを可能とする。
また、パレット200から取り外し可能な状態で保持されている主位置決ピン201、副位置決ピン202、座面ピン203、及びダボ逃ガシ穴付ピン204で、ワークA用ロアケース110又はワークB用ロアケース120又はワークC用ロアケース130を受けているため、パレット200の寿命を延ばすことが可能となっている。主位置決ピン201、副位置決ピン202、座面ピン203、及びダボ逃ガシ穴付ピン204は耐摩耗性の高い部材を用いているので、パレット200の長寿命化に貢献できる。
また、主位置決ピン201の形状を先端部201a及び受け座201bとからなる段付き形状としているため、座面ピン203のワークA用ロアケース110等を受ける機能を主位置決ピン201で兼ねており、パレット200上の取り付けスペースを少なくすることができる。この構造は副位置決ピン202も同じであり、副位置決ピン202を段取り替えして移動することで、受け座も移動できることになり段取り替えの手間を省略し、ポカ避けとしても機能する。このため電池ユニット100の生産効率を高めることに貢献することができる。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2実施形態は第1実施形態とほぼ同じ構成であるが、パレット200の段取り替えの態様が若干異なるのでその点について以下に説明を行う。
図15に、第2実施形態のパレット200の斜視図を示す。パレット200に備えられている副位置決ピン202及び移動ブロック207は、ベース210の上を移動させることが可能である。又、移動ブロック207の上に備えられたダボ逃ガシ穴付ピン204についてもベース210の上を移動させることが可能である。ただし、移動ブロック207の構成に関しては第1実施形態と同じであり、段取り替えによって移動をさせることとなる。
このようにダボ逃ガシ穴付ピン204も移動可能とすることによって、より多くの電池ユニット100の品種に対応することが可能となる。副位置決ピン202及びダボ逃ガシ穴付ピン204の移動は、移動量が少なければエンドプレート101の付近をダボ逃ガシ穴付ピン204によって受けることが可能となるので段取り替えを行わなくても大きく問題にならない。が、電池ユニット100のサイズによっては、ロアケースが撓むような位置、すなわち電池ユニット100をパレット200に備えられたダボ逃ガシ穴付ピン204で受けるに適さない場合も考えられる。このため、ダボ逃ガシ穴付ピン204を移動可能とした方が有利なケースもある。
以上、第1実施形態及び第2実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
例えば、電池ユニット100の共通化を図るために副位置決ピン202及び移動ブロック207との段取り替え位置を2位置としているが、多数品種に対応するために3位置以上にすることを妨げない。また、第2実施形態に示したようにダボ逃ガシ穴付ピン204の位置を変更可能にするだけでなく、座面ピン203の位置を変更できるようにすることも妨げない。ただし、段取り替えの手間が増えるとリードタイムが増えるため、可能な限り共通化できることが好ましい。また、例示した材質や寸法等は設計事項の範囲内で変更することを妨げない。
100 電池ユニット
101 エンドプレート
101a 位置決め孔
102 拘束金具
103 電池セル
105 スタックアシー
110 ワークA用ロアケース
111 主位置決ピン用位置決め穴
112 副位置決ピン用位置決め穴
113 ダボ穴
120 ワークB用ロアケース
121 主位置決ピン用位置決め穴
122 副位置決ピン用位置決め穴
123 ダボ穴
130 ワークC用ロアケース
131 主位置決ピン用位置決め穴
132 副位置決ピン用位置決め穴
200 パレット
201 主位置決ピン
201a 先端部
201b 受け座
202 副位置決ピン
203 座面ピン
204 ダボ逃ガシ穴付ピン
206 ブロック
207 移動ブロック
210 ベース

Claims (3)

  1. 複数並べた電池セルの両サイドに配置されるエンドプレートと、前記電池セルを車体に取り付けるためのロアケースとを有する二次電池に用いる二次電池用組付パレットにおいて、
    前記エンドプレートを位置決めする位置決めピンと、前記エンドプレート及び前記二次電池のスタックアシーを支持する受け座と、ベースプレートを有し、
    前記位置決めピンは、主位置決めピンと副位置決めピンとを含み、前記主位置決めピンは前記ベースプレートに固定され、前記副位置決めピンは前記主位置決めピンに対して移動可能に前記ベースプレートに保持されることを特徴とする二次電池用組付パレット。
  2. 請求項1に記載の二次電池用組付パレットにおいて、
    前記主位置決めピン及び前記副位置決めピンは、前記エンドプレートを位置決めする先端部と前記ロアケースを受ける受け部を有する段付き形状であり、
    前記受け部は前記受け座と同じ高さに設定され、
    前記主位置決めピン及び前記副位置決めピンと前記受け座は、前記ベースプレートに差し込まれて配置されていることを特徴とする二次電池用組付パレット。
  3. 組付用パレットの上にロアケース及び該ロアケースにエンドプレートで両サイドから拘束された複数並べられたセルで構成されるスタックアシーを配置して、組み付けを行う二次電池の製造方法において、
    前記組付用パレットに備えられる主位置決めピンに対し、移動可能に備えられた副位置決めピンを前記スタックアシーの有する前記エンドプレートの位置に対応した位置に配置し、
    前記主位置決めピン、前記副位置決めピン及び受け座に前記ロアケースを支持させ、
    前記スタックアシーを、前記ロアケースの上に配置し、組み付けを行うことを特徴とする二次電池の製造方法。
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