JP5076339B2

JP5076339B2 - 電池のトリミング方法およびトリミング装置

Info

Publication number: JP5076339B2
Application number: JP2006082736A
Authority: JP
Inventors: 輝夫瀬川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2026-03-24
Also published as: JP2007258062A

Description

本発明は、電池のトリミング方法およびトリミング装置に関し、更に詳細には、電池の両極タブをトリミングするトリミング方法およびトリミング装置に関する。

近年、数十ミクロンのアルミ箔にＰＥＴシートを貼り付けたラミネート部材を外皮とするラミネートタイプのリチウム電池が使用されている。この電池は、二枚のラミネート部材により電池の内部電極を内包した後に周囲をヒートシールし、更にフランジ部をカットして所定の形状寸法に加工される。

このリチウム電池を複数直列接続して組電池に組み立てる際に、接合される電極タブを所定の形状に切断（トリミング）する場合がある（例えば、特許文献１参照）。このトリミングの際に、ラミネート部材の切断面からアルミ箔が金型と接し、更に金型と電極タブが接触することにより、電極タブの両極が金型およびアルミ箔を介して短絡する場合がある。
特開２００５−１８３３３４号公報

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、トリミング時の短絡を防ぐことが可能な電池のトリミング方法およびトリミング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る電池のトリミング方法は、少なくとも部分的に導電性を有するラミネート部材により覆われた電池から突出する両極タブを、電池を搬送する搬送手段の搬送方向と交差する方向の両側に位置させて電池を搬送する搬送工程と、前記搬送手段を挟んで、搬送方向に異なる位置に配置される対の金型のそれぞれにより、両極タブのそれぞれを異なるタイミングでトリミングするトリミング工程と、を有することを特徴とする。

上記目的を達成する本発明に係る電池のトリミング装置は、少なくとも部分的に導電性を有するラミネート部材により覆われた電池から突出する両極タブを、搬送方向と交差する方向の両側に位置させて電池を搬送する搬送手段と、前記搬送手段を挟んで、搬送方向に異なる位置に配置される対の金型で構成される金型群と、を有し、前記対の金型の一方において前記両極タブの一方がトリミングされ、前記対の金型の他方において前記両極タブの他方がトリミングされることを特徴とする。

上記のように構成した本発明に係る電池のトリミング方法は、搬送手段を挟んで搬送方向に異なる位置に配置される対の金型のそれぞれにより、両極タブのそれぞれを異なるタイミングでトリミングするため、トリミング時の短絡を防ぐことができる。

上記目的を達成する本発明に係る電池のトリミング装置は、搬送手段を挟んで搬送方向に異なる位置に配置される対の金型を有しているため、両極タブのそれぞれを異なるタイミングでトリミングでき、トリミング時の短絡を防ぐことができる。

本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

図１はラミネート型のリチウムイオン電池を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図、図２は本実施形態に係る電池のトリミング装置を示す概略平面図、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

本実施形態における電池１は、図１に示すように扁平な長方形形状であり、電極端子である正極タブ２（電極タブ）と負極タブ３（電極タブ）が対向する側から導出されている。電池１は、発電要素である複数の正極板および負極板をセパレータを介在しつつ交互に積層し、これらが２枚のラミネート部材４の間に電解液と共に収納されている。ラミネート部材４は、例えば厚さが数十ミクロンのアルミ箔にＰＥＴシートを貼り付けて形成されている。

２枚のラミネート部材４の周囲はヒートシールされて密封され、更にフランジ部が切断されて所定の形状寸法に加工される。正極タブ２は、２枚のラミネート部材４の内部で正極板と電気的に接続されており、負極タブ３は、負極板と電気的に接続されている。

このように形成された複数の電池１は、互いの電極タブ同士が溶接等により接合されて直列または並列に電気的に接続される。

本実施形態に係る電池のトリミング装置１０は、ラミネート部材４により既に覆われた電池１の電極タブ２，３をトリミングするための装置である。電池のトリミング装置１０は、図２に示すように、電池１を搬入する搬入部１１と、電池１を搬出する搬出部１２と、電池１は搬送するための搬送手段としてのコンベア１３と、２つの金型群１４，１５と、を有している。

電池１は、図２，３に示すように、保持治具１６上に固定されて、搬送方向と交差する方向の両端に両極タブ２，３（両方の電極タブ）を位置させて搬入部１１からコンベア１３により送り出され、金型群１４，１５において両極タブ２，３が加工された後、搬出部１２から搬出される。

金型群１４は、コンベア１３を挟んで搬送方向に異なる位置に配置される対の金型１４Ａ，１４Ｂを有し、金型群１５も同様に、コンベア１３を挟んで搬送方向に異なる位置に配置される対の金型１５Ａ，１５Ｂを有している。同一の金型群における対の金型は、同一の電池１の正極タブ２および負極タブ３をトリミングするものである。したがって、２つの金型群１４，１５が設けられることにより、電極タブ２，３の形状の異なる２種類の電池１を加工することができる。

本実施形態では、それぞれの金型１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂのコンベア１３を挟んで対向する位置に、異なる金型群の金型１５Ａ，１５Ｂ，１４Ａ，１４Ｂが配置される。

図４はトリミングを説明するための金型の断面図であり、（Ａ）はトリミング前、（Ｂ）はトリミング後を示し、図５は電極タブとアルミ箔の短絡を説明するための金型の部分断面図、図６は金型群の一方を使用する際のトリミング装置の概略平面図であり、（Ａ）は電極タブの一方のトリミング時、（Ｂ）は電極タブの他方のトリミング時を示し、図７は金型群の他方を使用する際のトリミング装置の概略平面図であり、（Ａ）は電極タブの一方のトリミング時、（Ｂ）は電極タブの他方のトリミング時を示す。

それぞれの金型において電極タブ２，３のトリミングを行う際には、まずラミネート部材４により覆われた電池１から突出する両極タブ２，３を、コンベア１３の搬送方向と交差する方向の両側に位置させて電池１を搬送する（搬送工程）。次に、図４に示すように、コンベア１３を停止させて金型の上型１７、下型１８の間に電池１を位置させる。次に、金型の上型１７を下降させて上型１７と下型１８の間に電池１を挟持する（図４（Ａ）参照）。この際に、電極タブ２または３はラミネート部材４とともに挟持される。この後、上型１７の内部に存在するパンチ１９を下降させ、下型１８の穴部２０のエッジ２１とパンチ１９のエッジ２２により残余部２３を切り落とすトリミング工程を行う（図４（Ｂ）参照）。この後、上型１７を上昇させて電池１を開放し、電池１がコンベア１３により次の工程へ送られる。このトリミングの際には、図５に示すように、下型１８（または上型１７）と電極タブ２または３が接触し、更にラミネート部材４の切断面からアルミ箔２５が下型１８（または上型１７）と接する可能性がある。両方の電極タブ２，３において同時にトリミングが行われると、電極タブ２，３の両極が下型１８（または上型１７）およびアルミ箔２５を介して短絡し、電池１が破損する場合がある。なお、ラミネート部材４の切断面に絶縁テープを貼り付けることも可能であるが、テープを貼り付ける工程が増え、またテープのコストが増加することになる。

また、図９に示すように、対となる金型３１Ａ，３１Ｂおよび３２Ａ，３２Ｂを交互に配置することにより、電極タブ２，３の両極を同時にトリミングせずに、電池１の短絡を防止することができるが、金型が交互に配置されるためにライン長が長くなり、コストが増加する。

本実施形態では、金型群１４に対応する電池１を製造する際には、図６に示すように、まず金型１４Ａにおいて一方の電極タブ２または３を加工し（図６（Ａ）参照）、この後に、他方の電極タブ３または２を金型１４Ｂにおいて加工する（図６（Ｂ）参照）。また、金型群１５に対応する電池１を製造する際には、図７に示すように、まず金型１５Ａにおいて一方の電極タブ２または３を加工し（図７（Ａ）参照）、この後に、他方の電極タブ３または２を金型１５Ｂにおいて加工する（図７（Ｂ）参照）。

いずれの金型を作動させるかの判断は、例えば金型に取り付けられた近接スイッチ（不図示）により判断する（検知工程）。電池１を載せる保持治具１６には、載置される電池１を加工するための金型に対応して、異なる位置又は形状の接触子（不図示）が設けられ、この接触子の位置または形状に対応して反応する近接スイッチが金型に設けられる。したがって、所定の保持治具１６を用いることにより、加工する金型を任意に選択して作動させることができる（金型作動工程）。

また、近接スイッチは非接触式とすることもでき、または、作動させる金型の判断のために近接スイッチを用いずに、例えばシフトレジスタを用いたプログラムにより制御してもよい。

本実施形態に係る電池のトリミング装置１０は、対の金型が、コンベア１３（搬送手段）を挟んで搬送方向に異なる位置に設けられるため、両極タブ２，３のそれぞれを異なるタイミングでトリミングでき、トリミング時の短絡を防ぐことができる。また、金型１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂの対向する位置に、他の金型群の金型１５Ａ，１５Ｂ，１４Ａ，１４Ｂが位置するため、ライン長を短くすることができ、設置面積を低減してコストを低減できる。

また、トリミングの際に、電極タブ２または３がラミネート部材４とともに挟持されるため、広い範囲を挟持することができ、加工時にも電極タブがずれることなく確実にトリミングを行うことができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、電極タブの種類が３種類ある場合には、図８に示すように３つの金型群４１，４２および４３を、対の金型同士を搬送手段を挟んで搬送方向に異なるように配置させ、更に、金型の対向する位置に他の金型群の金型を配置させることもでき、また、同様にして４つ以上の金型群を配置させることもできる。

また、金型を押圧するためのプレス機（押圧手段）を、対向する金型において共用とすることができる。このためには、例えば、金型をコンベア（搬送手段）に対して近接離間できるように例えばスライダ機構（金型移動手段）を設置する。そして、コンベアを挟んで対向する２つの金型のうち、コンベアに近接した金型を押圧するプレス機を設ける。トリミングを行う際には、トリミングを行う金型をコンベアに近接させ（金型移動工程）、この金型をプレス機により押圧する（押圧工程）。

ラミネート型のリチウムイオン電池を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。本実施形態に係る電池のトリミング装置を示す概略平面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。トリミングを説明するための金型の断面図であり、（Ａ）はトリミング前、（Ｂ）はトリミング後を示す。電極タブとアルミ箔の短絡を説明するための金型の部分断面図である。金型群の一方を使用する際のトリミング装置の概略平面図であり、（Ａ）は電極タブの一方のトリミング時、（Ｂ）は電極タブの他方のトリミング時を示す。金型群の他方を使用する際のトリミング装置の概略平面図であり、（Ａ）は電極タブの一方のトリミング時、（Ｂ）は電極タブの他方のトリミング時を示す。金型群が３つ設けられる際のトリミング装置を示す概略平面図である。金型群の金型を交互に配置した際のトリミング装置の概略平面図である。

符号の説明

１電池、
２正極タブ（電極タブ）、
３負極タブ（電極タブ）、
４ラミネート部材、
１０電池のトリミング装置、
１３コンベア（搬送手段）、
１４，１５金型群、
１６保持治具、
１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ金型、
１７上型、
１８下型、
２５アルミ箔。

Claims

少なくとも部分的に導電性を有するラミネート部材により覆われた電池から突出する両極タブを、電池を搬送する搬送手段の搬送方向と交差する方向の両側に位置させて電池を搬送する搬送工程と、
前記搬送手段を挟んで、搬送方向に異なる位置に配置される対の金型のそれぞれにより、両極タブのそれぞれを異なるタイミングでトリミングするトリミング工程と、を有することを特徴とする電池のトリミング方法。
前記対の金型よりなる金型群が複数存在し、金型群において対となるそれぞれの金型の搬送手段を挟んで対向する位置に、他の金型群の金型が配置させることを特徴とする請求項１に記載の電池のトリミング方法。
前記金型を搬送手段に対して近接離間させる金型移動工程と、
前記搬送手段を挟んで対向する２つの金型のうち、搬送手段に近接した金型を押圧する押圧工程と、を更に有することを特徴とする請求項２に記載の電池のトリミング方法。
搬送手段によって搬送される電池の近接を検知する検知工程と、
検知工程により検知された結果に基づいて金型を作動させる金型移動工程と、を更に有することを特徴とする請求項１〜３にいずれか１項に記載の電池のトリミング方法。
前記トリミング工程は、前記金型によりラミネート部材を挟持して行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池のトリミング方法。
少なくとも部分的に導電性を有するラミネート部材により覆われた電池から突出する両極タブを、搬送方向と交差する方向の両側に位置させて電池を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段を挟んで、搬送方向に異なる位置に配置される対の金型で構成される金型群と、を有し、
前記対の金型の一方において前記両極タブの一方がトリミングされ、前記対の金型の他方において前記両極タブの他方がトリミングされることを特徴とする電池のトリミング装置。
前記金型群は複数存在し、金型群において対となるそれぞれの金型の搬送手段を挟んで対向する位置には、他の金型群の金型が配置されることを特徴とする請求項６に記載の電池のトリミング装置。
前記金型を搬送手段に対して近接離間させる金型移動手段と、
前記搬送手段を挟んで対向する２つの金型のうち、搬送手段に近接した金型を押圧する押圧手段と、を有することを特徴とする請求項７に記載の電池のトリミング装置。
前記金型の近傍には、搬送手段によって搬送される電池の近接を検知して金型を移動させる近接スイッチが設けられることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の電池のトリミング装置。
前記金型は、電池のラミネート部材を挟持することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の電池のトリミング装置。