JP5089861B2 - 蓄電デバイス及び蓄電デバイスの外装体の製造方法及び蓄電デバイスの外装体の成形装置 - Google Patents
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Description
に関する。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外装体の製造時に発生する素材の延びを均一にすることである。また、このようにして製造された外装体や、外装体を含む蓄電デバイスを提供することである。
この製造方法では、膨張体の膨張によってシート材が徐々に型に押し付けられるようにして成形が行われる。このため、シート材が略均等に延ばされ、従来のように隅部の近傍が集中的に延ばされる場合と異なり、隅部の厚さが際立って薄くなることはない。
加工後に微細孔に流体を供給すると、型に密着している成形後のシート材が加圧され、離型が促進される。また、加工時に微細孔からシート材を吸引すると、型の形状に合わせてシート材を変形させやすくなる。
(第1の実施の形態)
図1に示すように、蓄電デバイス1は、外装体2内に電池素子3と電解質とが密封されている。電池素子3は、正極と負極とでセパレータを挟み込んだ積層体であって、正極からは正極端子リード4が延出し、負極からは負極端子リート5が延出し、これら各端子リード4,5は、外装体2から外部に引き出されている。図2に展開図で示すように、外装体2は、中央部分に収容部10が凹設された本体部11を有し、収容部10の縁はなだらかな曲面形状を有しつつ折り曲げられ、ここから本体部11の長手方向に平行な一対の側縁部12,13と、これら側縁部12,13の一方の端部を結ぶように延在する一方の縁部14とが形成されている。収容部10の残りの縁と、各側縁部12,13の他方の端部からは、本体部11に略等しい外形を有する蓋部15が一体的に延設されている。
まず、図3に示す上部ベース21を上昇させてから、シート材25を下部ベース22に凹部26を覆うように載置部24に載置させる。その後に、上部ベース21を降下させて、雄型23をシート材25に近接させる。さらに、流体ポンプ28から流体を吐出し、吸排気孔27を通じてバッグ29内に高圧の流体を供給する。これによって、バッグ29が凹部26を埋めるように膨張する。すると、図4に示すように、比較的に自由に膨張できるバッグ29の上部中央がシート材25の中央を押し上げ、シート材25を雄型23の底面23aの中央に押し当てる。さらに、バッグ29の膨張に従ってシート材25と雄型23との接触面積が徐々に増大し、シート材25が略均一に延ばされながら、雄型23の形状に従って成形される。シート材25が雄型23に倣って所定量だけ成形させられたら、載置部24の固定手段がシート材25の周縁部の固定を解除し、シート材25の周縁部が上部ベース部21に向かって移動する。そして、図5に示すように、バッグ29が雄型23の外周を覆い、シート材25が雄型23の成形部の外形に倣うように収容部10が成形されたら、バッグ29を収縮させる。成形後のシート材25が雄型23側に残るので、これを雄型23から取り除いて、トリミングを行うと、図6に示すような成形品30となる。この成形品30は、後に外装体2となる本体部11、及び蓋部15と、本体部11の一方の側縁部12から延設する延設部31とからなる略長方形状になっている。
また、このような成形装置20では、バッグ29の変形によってシート材25を加工することが可能なので、収容部10の大きさの変化や、シート材25の厚さの変化に柔軟に対応することができる。また、従来の金型のように、雄型23の形状を成形品の形状にすることが可能になるので、雄型23の加工性が向上する。さらに、重量物である金型を所定の圧力で押し付ける加圧機構を設ける必要がないので、成形装置の構造を簡略化し、かつ小型化することができる。
そして、このような外装体2を用いて製造された蓄電デバイス1は、収容部10を深くすることで電池素子3の容量を大きくすることができ、電池容量を大きくすることができる。また、外装体2中のピンホール等の発生率が大幅に低減されるので、品質が高くなる。
図7に示すように、成形装置40は、下型である剛体である金属製の雌型41と、昇降自在な上部ベース42とを備えている。雌型41の上面は、シート材25を載置する載置部43になっている。さらに、雌型41には、収容部10(図2参照)の外側形状に合わせた内側形状を有する凹部44が形成されており、上部ベース42には、凹部44の中央の上方にあたる位置に、吸排気孔45が形成されている。この吸排気孔45には流体ポンプ28が接続されている。そして、上部ベース42には、吸排気孔45を覆うようにバッグ46が固定されている。バッグ46は、膨張時に凹部44を埋めることができる膨張体である。なお、バッグ46の材質等、その他の装置構成は、前記と同様である。
図9に示すように、この実施の形態に係る成形装置50は、外装体2の収容部10の内側形状に略等しい外側形状を有する雄型51を有し、雄型51には、複数の微細孔52が下部ベース22に向かって開口するように、所定の間隔、例えば、等間隔で形成されている。これら微細孔52は、加圧型の流体ポンプ53に接続されている。このような雄型51は、例えば、ニッケル等の焼結金属から製造することができ、この場合の微細孔52は、連続気泡によって形成される。その他の構成は、第1の実施の形態と同様である。
図10に示すように、この実施の形態で使用される成形装置60は、下型である雌型61が、第1の部分62の上に、第2の部分63を積層した2重構造を有している。そして、第2の部分63を貫通して第1の部分62の一部を凹ませるようにして凹部44が形成されている。この凹部44は、外装体2の収容部10の外側形状に略等しい内側形状を有している。さらに、第1の部分62には、複数の微細孔64が、凹部44の底部44bに開口するように、略等間隔で配設されている。これら微細孔64は、加圧型の流体ポンプ65に接続されている。このような第1の部分62は、例えば、ニッケル等の焼結金属から製造することができ、この場合の微細孔64は、連続気泡によって形成される。また、第2の部分63は、シート材25の載置部となり、微細孔を有しない気密性を有する金属板から製造されている。なお、雌型61は、第1の部分62の外周部、下部も微細孔64を残して気密性の部材(不図示)で覆われており、微細孔64除いて気密が保たれるように構成されている。その他の構成は、第2の実施の形態と同様である。
例えば、微細孔52を有する雄型51、又は雌型61の第1の部分62は、多孔質な物質、例えば軽石から製造しても良い。また、バッグ29,46の形状は、吸排気孔27,45側を底部とする円錐形状や、四角錘形状、立方体形状とすることが可能である。
また、雄型23,51を備える成形装置20,50に減圧機構を設けても良い。この場合には、バッグ29によって押圧されるシート材25と、雄型23,51のコーナー部23bに形成される隙間の空気を吸い込むことで、シート材25をコーナー部23bに吸引する。
2 外装体
3 電池素子
10 収容部
23 雄型(型)
24,43 載置部
25 シート材
27,45 吸排気孔(孔、供給手段)
28 流体ポンプ
29,46 バッグ(膨張体)
41 雌型(型)
52,64 微細孔
Claims (5)
- シート材に凹形状の収容部を成形して外装体を製造し、この外装体の前記収容部に電極を備える電池素子を収容させて蓄電デバイスを作製するにあたり、前記外装体を製造する蓄電デバイスの外装体の製造方法であって、
前記収容部の形状に合わせて作製された剛体からなる型と、膨張可能な膨張体との間に前記シート材を載置し、流体を注入して前記膨張体を膨張させ、前記シート材を押圧し、前記膨張体を前記型の成形部の外形よりも大きく膨張させることで、前記シート材を前記型の形状に倣うように変形させ、次いで前記膨張体を収縮させてから、前記型の表面に開口する微細孔に流体を供給することを特徴とする蓄電デバイスの外装体の製造方法。 - 前記膨張体を膨張させると共に、前記型の表面に開口する微細孔から、前記シート材を吸引することを特徴とする請求項1に記載の蓄電デバイスの外装体の製造方法。
- シート材に凹形状の収容部を成形して外装体を製造し、この外装体にこの収容部に電極を備える電池素子を収容させて蓄電デバイスを作製するにあたり、前記外装体を製造する蓄電デバイスの外装体の成形装置であって、
前記収容部の形状に合わせて作製された剛体からなる型と、前記型の成形部の外形を覆うように膨張可能な膨張体と、前記型、及び前記膨張体の間に前記シート材を載置する載置部と、前記膨張体に流体を注入可能な供給手段と、前記型の表面に開口する微細孔、及び前記微細孔に流体を吐出可能な流体ポンプを有する加圧機構と、を備えることを特徴とする蓄電デバイスの外装体の成形装置。 - 前記型は、雌型であり、この雌型を貫通する微細孔と、前記微細孔内の流体を吸引可能な流体ポンプとを有する減圧機構を備えることを特徴とする請求項3に記載の蓄電デバイスの外装体の成形装置。
- 請求項1又は2に記載の蓄電デバイスの外装体の製造方法によって、シート材に凹形状の収容部を成形し、前記収容部に前記電池素子を収容した後に、前記シート材からなる蓋部で前記収容部を密閉した蓄電デバイスにおいて、
前記蓋部の厚さに対する前記収容部の底部中央の厚さの比が、0.7から0.9の間にあり、前記蓋部の厚さに対する前記収容部の底部の周縁部の厚さの比が、0.7から0.9の間にあり、かつ前記収容部の底部中央の厚さと、前記収容部の底部の周縁部の厚さとが略等しいことを特徴とする蓄電デバイス。
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