JP5490667B2 - Secondary battery cell and secondary battery cell manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、識別情報表示を有する二次電池セルおよび二次電池セルの製造装置に関する。 The present invention relates to a secondary battery cell having identification information display and a secondary battery cell manufacturing apparatus.
リチウムイオン二次電池セル、ニッケル水素二次電池セル、ニッケルカドミウム二次電池セル等の二次電池セルは、ハイブリッド自動車や電気自動車の電源として近年、急速に普及しつつある。自動車用の二次電池セルは、高いエネルギ密度を必要とされ、ばらつきの小さい高い電池性能が求められる。このため、製造段階において、個々の二次電池セルに製造情報を記録して、保守管理や不具合発生時の原因究明の迅速化すなわち、良好なトレーサビリティの構築の必要性が検討されている。 Secondary battery cells such as lithium ion secondary battery cells, nickel hydride secondary battery cells, and nickel cadmium secondary battery cells have been rapidly spreading in recent years as power sources for hybrid vehicles and electric vehicles. Secondary battery cells for automobiles require high energy density and high battery performance with little variation. For this reason, in the manufacturing stage, the necessity of recording manufacturing information in each secondary battery cell to speed up the maintenance management and the cause investigation when a failure occurs, that is, the establishment of good traceability has been studied.
二次電池セルに製造情報を記録する方法として、角形ケースの一つの側面に外部負極端子が設けられ、外部負極端子部以外の全体が広い面積の上面に製造日、ライン番号等の製造番号情報をインクジェットやレーザマーキングにより記録する方法が知られている(例えば、特許文献1:段落[0037]参照)。 As a method of recording manufacturing information in the secondary battery cell, an external negative electrode terminal is provided on one side surface of the rectangular case, and the manufacturing number information such as the manufacturing date and line number is provided on the upper surface of the entire area except the external negative electrode terminal portion Is known by ink jet or laser marking (see, for example, Patent Document 1: Paragraph [0037]).
二次電池セルに、例えば、エージングを行った後の電池性能を、各二次電池セルの製造番号情報を読み取りながら測定するようにすれば、トレーサビリティが、一層、良好となる。このような識別情報を二次電池セルに記録するには、プローブを電極端子に接続した状態で、製造番号情報を読み取り可能とすれば作業性が良好となる。
しかし、特許文献1に開示された二次電池セルでは、製造番号情報はケースの上面に記録されており、外部負極端子が側面に設けられている。このため、製造番号情報が読み取り可能な状態で、電極端子にプローブを接続する作業がしづらく効率が悪いものであった。
For example, if the battery performance after aging is measured on the secondary battery cell while reading the manufacturing number information of each secondary battery cell, the traceability is further improved. In order to record such identification information in the secondary battery cell, if the manufacturing number information can be read in a state where the probe is connected to the electrode terminal, workability is improved.
However, in the secondary battery cell disclosed in
本発明の二次電池セルは、正極電極と負極電極がセパレータを介して重ね合わされてなる電極群と、正極電極および負極電極が接続される外部正極端子および外部負極端子が配置された蓋部材と、少なくとも蓋部材が取り付けられる側に開口部を有し、電極群が収納され、電解液が注入される容器とを具備し、蓋部材の上面に、製造情報および電池性能に関する情報の少なくとも一方を示す識別情報が表示された識別情報表示部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明の二次電池装置は、識別情報表示部に表示された識別情報を読み取り、選別して組み合わせた上記に記載された二次電池セルが複数個集合されたことを特徴とする。
The secondary battery cell of the present invention includes an electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are overlapped via a separator, a lid member on which an external positive electrode terminal and an external negative electrode terminal to which the positive electrode and the negative electrode are connected are disposed. And at least one of manufacturing information and battery performance information on the upper surface of the lid member. An identification information display unit on which identification information to be displayed is displayed is formed.
Further, the secondary battery device of the present invention is characterized in that a plurality of the secondary battery cells described above obtained by reading, selecting and combining the identification information displayed on the identification information display unit are assembled.
本発明の製造装置は、正極電極と負極電極を有する電極群が収容され、電解液が注入された容器と、電極群の正極電極に接続される外部正極端子と負極電極に接続される外部負極端子とが配置され、かつ、上面に識別情報表示部が形成された蓋部材とを有する二次電池セルの製造装置であって、外部正極端子および外部負極端子にそれぞれ接続される正極用および負極用のプローブと、蓋部材の識別情報を読み取るリーダとが、正極用および負極用のプローブの先端と、リーダの読取面とが同一方向を向いて一体化された読取装置と、正極用および負極用のプローブに接続され、二次電池セルを充放電する充放電回路と、充放電回路による充放電の所定時間後に、二次電池セルの電池性能を測定する検査回路とを備えることを特徴とする。 The production apparatus of the present invention includes a container in which an electrode group having a positive electrode and a negative electrode is accommodated and in which an electrolytic solution is injected, an external positive terminal connected to the positive electrode of the electrode group, and an external negative electrode connected to the negative electrode And a positive electrode and a negative electrode connected to the external positive electrode terminal and the external negative electrode terminal, respectively, having a terminal and a lid member having an identification information display portion formed on the upper surface. And a reader for reading the identification information of the lid member, a reading device in which the tips of the positive and negative probes and the reading surface of the reader are integrated in the same direction, and the positive and negative electrodes A charge / discharge circuit that is connected to the probe for charging and discharging the secondary battery cell, and an inspection circuit that measures the battery performance of the secondary battery cell after a predetermined time of charge / discharge by the charge / discharge circuit. To do.
本発明によれば、外部正極端子、外部負極端子および識別情報表示部が蓋部材に表示されているので、プローブを電極端子に接続した状態で、識別情報表示部の情報を読み取る作業を効率的に行うことが可能となる。 According to the present invention, since the external positive electrode terminal, the external negative electrode terminal, and the identification information display unit are displayed on the lid member, the work of reading the information on the identification information display unit can be efficiently performed with the probe connected to the electrode terminal. Can be performed.
--実施形態1--
(二次電池セル)
以下、本発明の二次電池セルおよび二次電池セルの製造装置を、図面を参照して説明する。
[二次電池セルの構造]
先ず、二次電池セルについて説明する。 図1は、本発明の二次電池セルの一実施の形態を示す外観斜視図であり、図2は、図1における電池容器の一部を除去した状態の斜視図であり、図3は、図1の分解斜視図である。
二次電池セル10は、例えば、角形リチウムイオン二次電池であり、全体として扁平形の直方体形状を有する。二次電池セル10は、大面積の長方形状の平面および背面と、この平面および背面間に配置された3つの側面を有する電池容器11と、電池容器11の上部の矩形形状の開口を覆う電池蓋ユニット3を有する。電池容器11の内部には、捲回群50が収納されている。電池蓋ユニット3は、電池蓋(蓋部材)30、正極接続ボルト31、外部正極端子32、外部正極端子板37、絶縁板36、正極集電板33、負極接続ボルト41、外部負極端子42、外部負極端子板47、絶縁板46、負極集電板43により構成されている。電池蓋30は、アルミニウム等の金属材料により形成され、電池容器11にレーザ溶接して封止されている。外部正極端子32および外部負極端子42を介して外部負荷に電力が供給され、あるいは、外部正極端子32および外部負極端子42を介して外部発電電力が捲回群50に充電される。
--
(Secondary battery cell)
Hereinafter, a secondary battery cell and a secondary battery cell manufacturing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Secondary battery cell structure]
First, the secondary battery cell will be described. FIG. 1 is an external perspective view showing an embodiment of a secondary battery cell of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a state where a part of the battery container in FIG. 1 is removed, and FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1.
The
正極接続ボルト31と外部正極端子32とは、導電性部材で形成された外部正極端子板37により電気的に接続されている。外部正極端子板37と電池蓋30との間には、樹脂部材よりなる絶縁板36が介装され、外部正極端子板37と電池蓋30とが絶縁されている。
負極接続ボルト41と外部負極端子42とは、導電性部材で形成された外部負極端子板47により電気的に接続されている。外部負極端子板47と電池蓋30との間には、樹脂部材よりなる絶縁板46が介装され、外部負極端子板47と電池蓋30とが絶縁されている。
The
The negative
外部正極端子板37と外部負極端子板47とは、電池容器11の長さ方向において離間して配置されている。電池蓋30における外部正極端子板37と外部負極端子板47との間には、開裂弁12と、電解液を注入する注液部13とが設けられている。開裂弁12は、電池容器11の内部に発生したガス、すなわち電解液を含むミスト状のガスを電池容器11の外部に噴出させる減圧機構として機能する。開裂弁12は、電池蓋30に円形状の溝と、円形状の溝の中心から円形の溝まで延出された複数の放射状の溝を設けることにより構成されている。注液部13は、電池容器11内に電解液を注入するための開口部であり、注液後には、封止栓により閉塞される。
The external
外部正極端子板37には、正極集電板33が接続されている(図3参照)。正極集電板33は、金属板よりなり、捲回群50の厚さ方向に可撓性を有する一対の接続部33aを有する。一対の接続部33aは捲回群50の厚さ方向において離間して設けられ、各接続部33aは、捲回群50の一側縁側に配置された正極集電部(後述する、図4の正極合剤未処理部)51cに、相対向する面側から圧接により接続されている。
外部負極端子板47には、負極集電板43が接続されている(図3参照)。負極集電板43は、金属板よりなり、捲回群50の厚さ方向に可撓性を有する一対の接続部43aを有する。一対の接続部43aは捲回群50の厚さ方向において離間して設けられ、捲回群50の他側縁に配置された負極集電部(後述する、図4の負極合剤未処理部)52cに、相対向する面側から圧接により接続されている。
A positive
A negative electrode
図4は、捲回群50の巻き終り側を開放した状態の斜視図である。
捲回群50は、正極電極51と負極電極52とを、第1、第2のセパレータ53、54を介在して扁平状に捲回して形成されたものである。
正極電極51は、例えば、アルミニウム箔等からなる正極シート51aの両面に正極合剤層51bが塗工されたものである。正極合剤層51bは、一側縁に、正極シート51aが露出された正極合剤未処理部51cが形成されるように塗工されている。
負極電極52は、例えば、銅箔等からなる負極シート52aの両面に負極合剤層52bが塗工されたものである。負極合剤層52bは、正極合剤未処理部51cが配置された側縁と対向する側縁である他側縁に、負極シート52aが露出された負極合剤未処理部51cが形成されるように塗工されている。
FIG. 4 is a perspective view of the
The
The
The
正極合剤51bは、正極活物質としてマンガン酸リチウム(化学式LiMn2O4)100重量部に対し、導電材として10重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として10重量部のPVDFとを添加し、これに分散溶媒としてNMPを添加、混練して作製する。この正極合剤51bを厚さ20μmのアルミニウム箔の両面に正極合剤未処理部51cを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断してアルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部の厚さ90μmの正極電極51を得る。
The
負極合剤52bは、負極活物質として非晶質炭素粉末100重量部に対して、結着剤として10重量部のポリフッ化ビニリデン(以下、PVDFという。)を添加し、これに分散溶媒としてN−メチルビロリドン(以下、NMPという。)を添加、混練して作製する。この負極合剤52bを厚さ10μmの銅箔の両面に負極合剤未処理部52cを残して塗布する。その後、乾燥、プレス、裁断して銅箔を含まない負極活物質塗布部の厚さ70μmの負極電極52を得る。
The
捲回群50を形成するには、第1、第2のセパレータ53、54の間に、それぞれ、負極電極52の巻始め側端部を、正極電極51の巻始め側端部よりも内側に位置させて配置して捲回する。この場合、正極合剤未処理部51cと負極合剤未処理部52とは、反対側の側縁に位置するように配置する。負極合剤層52bの幅、換言すれば、捲回方向に直交する方向の長さは、正極合剤層51bの幅よりも広く形成されている。また、図4に図示されるように、第1のセパレータ53の幅は、正極電極51の正極合剤未処理部51cを一側縁側において外部に露出する寸法とされている。第2のセパレータ54の幅は、負極電極52の負極合剤未処理部52cを他側縁側において外部に露出する寸法とされている。
In order to form the
捲回群50の巻始め側には、第1、第2のセパレータ53、54が数周捲回されている。また、捲回群50の巻終り側は、最外周が第2のセパレータ54、その内側が電極負極52である。従って、正極合剤層51bは、巻始め側から巻終り側までの全長に亘り、幅方向においても、すべての部分が、負極合剤層52bにより覆われている。
このような構造とする理由は、リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透するが、負極側に負極活物質が形成されておらず負極シート52aが露出していると負極シート52aにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となるからである。
On the winding start side of the winding
The reason for this structure is that in the case of a lithium ion secondary battery, lithium as the positive electrode active material is ionized and penetrates the separator, but the negative electrode active material is not formed on the negative electrode side and the
図3を参照して、捲回群50は、正極電極51においては、正極シート51aの正極合剤未処理部51cが外部に露出しており、負極電極52においては、負極シート52aの負極合剤未処理部52cが外部に露出している。
正極集電板33の一対の接続部33aの間隔および負極集電板43の一対の接続部43aの間隔は、それぞれ、捲回群50の正極合剤未処理部51cが積層された厚さまたは捲回群50の負極合剤未処理部52cが積層された厚さより少し小さい。このため、正極集電板33の一対の接続部33aの間に捲回群50の正極合剤未処理部51cを、また、負極集電板43の一対の接続部43aの間に捲回群50の負極合剤未処理部52cを差し込めば、正極電極51が正極集電板33に接続され、負極電極52が負極集電板43に接続される。
Referring to FIG. 3, winding
The distance between the pair of
この組み付けにより、正極集電板33の一対の接続部33aにより捲回群50の正極合剤未処理部51cが圧接されて、正極電極51に外部正極端子32が接続される。また、負極集電板43の一対の接続部43aにより捲回群50の負極合剤未処理部52cが圧接されて、負極電極52に外部負極端子42が接続される。
なお、正極合剤未処理部51cの積層部と正極接続33aとは超音波溶接あるいは抵抗溶接により電気的に接続される。負極電極52も同様である。接続に際して正・負極合剤未処理部51c、52cの積層部を厚さ方向に押し潰した後、正・負極接続部33a、43aを溶接する。
With this assembly, the positive electrode mixture
The laminated portion of the positive electrode mixture
電池蓋30の上面には、それぞれ異なる識別情報が表示された3つの識別情報表示部26〜28が形成されている。第1の識別情報表示部26には、電池蓋30の製造番号が表示されている。製造番号には、電池蓋30が製造された工場、ラインおよび製造日が確認できる番号・符号が含まれている。第2の識別情報表示部27には、捲回群50の製造番号に直接または間接的に関連する製造情報番号が表示されている。この製造情報番号には、捲回群50が製造された工場、ラインおよび製造日が確認できる番号・符号が含まれている。第3の識別情報表示部28には、電池性能を示す情報が表示されている。電池性能を示す情報とは、例えば、エージング後における二次電池セルの電圧値および内部抵抗値である。
On the upper surface of the
第1〜第3の識別情報表示部26、27、28は、電池蓋30の幅方向に一列に配列されている。第1および第2の識別情報表示部26、27は、電池蓋30のほぼ中央部に配置された開裂弁12と外部正極端子32との間に配置されている。第3の識別情報表示部28は、電池蓋30のほぼ中央部に配置された注液部13と外部負極端子42との間に配置されている。第3の識別情報表示部28は、後述する如く、電圧値、内部抵抗値等の電池性能に関する多くの情報を有しており、第1、第2の識別情報表示部26、27よりも大きい寸法に形成されている。各識別情報は、1次元バーコードまたは2次元のデータマトリックスコードにより形成することができる。あるいは、QRコード(登録商法)を用いることもできる。
The first to third identification
図3に図示されるように、電池容器11内に収容された捲回群50は、捲回群50の製造情報が表示された第4の識別情報表示部を有する。第4の識別情報表示部25は、捲回群50が製造された工場、ライン、製造日が確認できる製造番号であり、第4のセパレータ54の巻終り側端部付近に設けられている。捲回群50の特性は、電池性能に直接影響する重要な要素である。このため、上述した如く、電池蓋30の上面に、捲回群50の製造番号に直接または間接的に関連する製造情報番号が表示された第2の識別情報表示部27を設け、分解することなく、外部から確認できるようにしてある。
As illustrated in FIG. 3, the
各識別情報表示部25〜28に表示された識別情報は、それぞれ、異なる製造工程で記録されるものであり、それぞれ特有の貴重な情報を有している。
以下、図5を参照して、図1〜図3に図示された二次電池セル10の製造方法の一実施の形態を説明する。
The identification information displayed on each identification
Hereinafter, with reference to FIG. 5, an embodiment of a method for manufacturing the
[二次電池セルの製造方法]
先ず、電極群作製工程において、捲回群50を作製する(ステップS1)。捲回群50を作製する方法は上述した通りである。ステップS1が完了したら、ステップS2において、捲回群50に第4の識別情報表示部25を形成する。
第4の識別情報表示部25には、上述した如く、捲回群50が製造された工場、ライン、製造日が確認できる製造番号が記録される。捲回群50の製造番号は、例えば、レーザを照射するレーザ印字あるいはインクジェットによる印字により捲回群50に直接記録する。
[Method for producing secondary battery cell]
First, in the electrode group manufacturing process, the
In the fourth identification
電極群作製工程と並行して電池蓋作製工程で電池蓋ユニット3を作製する。
ステップS11で電池蓋30を作製する。
ステップS11が完了したら、ステップS12で電池蓋30に第1の識別情報表示部26を形成する。
図6は、第1の識別情報表示部26を形成する方法を示す図である。
上述した如く、第1の識別情報表示部26には、電池蓋30が製造された工場、ラインおよび製造日が確認できる製造番号が記録されている。電池蓋30を形成する材料である、アルミニウム等の金属板に、レーザマーカ91によりレーザを照射して、電池蓋30の製造番号を、直接、印字する。製造番号は、2次元のデータマトリックスに変換されて記録される。記録される電池蓋30の面は、外部正極端子32、外部負極端子42等が設けられる面と同一面である。金属板がアルミニウムの場合、レーザ出力は、5W以上とする必要がある。レーザの波長は、例えば、1060nmであるが、この波長に限られるものではない。
In parallel with the electrode group production process, the
In step S11, the
If step S11 is completed, the 1st identification
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of forming the first identification
As described above, in the first identification
アルミニウム金属板の表面は、通常、凹凸が大きく、識別情報の形成後に読取装置で読み取る際、正しく読み取るのが困難となる。そこで、予め、第1の識別情報表示部26を形成する領域にレーザを走査して下地処理を行うのが望ましい。下地処理は、識別情報を印字するレーザマーカ91により行うことができる。
The surface of the aluminum metal plate is usually large in unevenness, and it is difficult to read it correctly when it is read by the reader after the identification information is formed. Therefore, it is desirable to perform the background processing by scanning the laser in a region where the first identification
電池蓋30の材料は、アルミニウム金属板に限られるものではなく、例えば、SUS鋼板や樹脂板等、密閉可能な薄板であればよい。樹脂板にレーザで印字する場合、レーザによる局所加熱によって樹脂を発色させて情報を表示するので、レーザ出力は1W程度でよい。
The material of the
本実施の形態では、電池蓋30を作製後の最初の工程であるステップS12において、電池蓋30の上面に電池蓋30の製造番号を印字する。このため、この製造番号を読取装置により読み取ることで、以下に説明するが、印字以降の組み付け工程において、電池蓋組立加工工程のベースとなる電池蓋30をどのように加工し、または電池蓋30にどのロットの部材が組み付けられたか等の組立および加工の状態を確認することが可能となり、管理が容易となる。図6では、電池蓋30の製造番号の印字を電池蓋30の加工前に行う工程としており、この状態では開裂弁2および注液部13は形成されていない。しかし、電池蓋30の製造番号の印字を、開裂弁2および注液部13の一方または両方を形成した後の工程で行うようにしてもよい。
なお、電池蓋30への製造番号の印字は、電池蓋30の組立加工途中または電池蓋30の組立完了後とすることもできる。しかし、この場合には、製造番号を印字する前の工程において不良等になってラインから外された組み立て途中の電池蓋に対して管理が困難となるので、留意が必要である。
In the present embodiment, the manufacturing number of the
The production number can be printed on the
ステップS12が完了したら、次に、電池蓋30に電池蓋ユニット3を構成するための部材を順次組み付ける。すなわち、上述した如く、電池蓋30に、正極接続板37に一体化された外部正極端子32、正極接続ボルト31、絶縁板36、正極集電板33を組み付けて正極側接続構造部を設ける。また、電池蓋30に、負極接続板47に一体化された外部負極端子42、負極接続ボルト41、絶縁板46、負極集電板43を組み付けて負極側接続構造部を設ける。
このようにして、電池蓋ユニット3を作製するステップS13が完了する。
If step S12 is completed, the member for comprising the
In this way, step S13 for producing the
ステップS13が完了したら、電池セル組立工程で二次電池セル10の組立を行う。
ステップS21において、電池容器11を作製する。
次に、作製された電池容器11を用いて、ステップS22において電解液が未注入の電池セルを作製する。
これには、先ず、ステップS2において第4の識別情報表示部25が形成された捲回群50に電池蓋ユニット3を接続する。この接続は、上述した如く、正極集電板33の一対の接続部33aの間に捲回群50の正極合剤未処理部51cを、また、負極集電板43の一対の接続部43aの間に捲回群50の負極合剤未処理部52cを差し込み溶接することにより行われる。
When step S13 is completed, the
In step S21, the
Next, using the produced
For this, first, the
そして、このように電池蓋ユニット3と捲回群50とが接続された状態で、電池蓋ユニット3と捲回群50とを電池容器11内に収容する。そして、電池蓋30と電池容器11とをレーザにより溶接する。これにより、ステップS22の電池セルの作製が完了する。
ステップS22が完了したら、ステップS23において、電池蓋30に第2の識別情報表示部27を形成する。上述した如く、第2の識別情報表示部27には、捲回群50の製造番号に直接または間接的に関連する製造情報番号が表示されている。
Then, the
If step S22 is completed, the 2nd identification
図7は、電池蓋30に第2の識別情報表示部27を形成する方法を示す図である。
先ず、捲回群50の第4の識別情報表示部25に表示されている捲回群50の製造番号を2次元のリーダ(読取装置)73で読み取る。リーダ73で読み取った情報はレーザマーカ92に送信される。そして、電池セルの製造番号としてデータマトリックスに変換し、そのまま、レーザマーカ92により電池蓋30の上面にレーザを照射して印字を行う。電池蓋30がアルミニウム金属板である場合には、上述した通り、予め、印字する領域にレーザを照射して下地処理を行うことが望ましい。
FIG. 7 is a diagram illustrating a method of forming the second identification
First, the serial number of the
上述した如く、捲回群50の特性は、電池性能に直接影響する重要な要素であるため、電池蓋30の上面に、捲回群50の製造情報番号が外部から確認できるように電池蓋30の第2の識別情報表示部27に表示される。
第2の識別情報表示部27に記録される識別情報は、第4の識別情報表示部25に記録されている製造番号と同一とすることが望ましい。この場合、第4の識別情報表示部25の製造番号と同一でなくても、第4の識別情報表示部25の製造番号に対応付けられる番号・符号であっても差し支えない。ここでは、製造番号と同一または対応付けられた番号・符号を含めて、電極群製造情報番号という。電池蓋30には、既に、電池蓋30の製造番号が印字されているので、第2の識別情報表示部27の形成を省略することもできる。しかし、二次電池セル10の電池性能は、捲回群50の特性に強く依存するので、捲回群50の製造番号に対応する識別情報を、容易に読み取りが可能な電池蓋30の上面に表示しておくことで、トレーサビリティに対する品質が大幅に向上する。
As described above, the characteristics of the winding
The identification information recorded in the second identification
ステップS23が完了したら、次に、ステップS24において、電池容器11内に電解液を注入する。
電解液は、電池蓋30の注液部13から所定量注入する。
電解液としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とジエチルカーボネート(DEC)の体積比1:1:1の混合溶液中に六フッ化リン酸リチウムを1mol/Lとなるように溶解した非水電解液を用いる。
注液部13から電解液を注入した後は、注液口を封止栓で封止しておく。
If step S23 is completed, in step S24, electrolyte solution will be inject | poured in the
A predetermined amount of the electrolytic solution is injected from the
As the electrolytic solution, for example, lithium hexafluorophosphate is 1 mol / L in a mixed solution of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 1: 1: 1. A non-aqueous electrolyte solution dissolved in is used.
After injecting the electrolytic solution from the
ステップS24が完了すると、二次電池セル10の組立は完了し、この後、二次電池セル10は充放電・エージング工程に投入される。
充放電・エージング工程では、先ず、ステップS31において、二次電池セル10を充放電させ、次に、ステップS32においてエージングを行う。
図8は、ステップS31および32の工程を説明するための図である。
検査装置70は、外部正極端子32および外部負極端子42に接続される一対のプローブ71、72と、2次元のリーダ76とが、支持部材74に取り付けられた構造を有する。正極用および負極用のプローブ71、72の先端と、蓋部材の識別情報を読み取るリーダとが、正極用および負極用のプローブの先端と、リーダ76の読取面(図示せず)とは、同一方向である下面側に向けた状態で支持部材74に一体的に取り付けられている。一対のプローブ71と72とは充放電検査回路75に接続されている。充放電検査回路75は、図示はしないが、二次電池セル10の電池性能、例えば、電圧値および内部抵抗値の測定回路を有する。また、充放電検査回路75には、二次電池セル10を充電する定電流電源や放電用負荷(いずれも図示せず)が接続されている。
When step S24 is completed, the assembly of the
In the charge / discharge / aging process, first, in step S31, the
FIG. 8 is a diagram for explaining the steps S31 and S32.
The
ステップS31においては、先ず、リーダ76により電池蓋30の第2の識別情報表示部27に記録されている識別情報を読み取る。これにより、二次電池セル10に内蔵されている捲回群50の製造番号が認識される。次に、一対のプローブ71、72を、それぞれ、外部正極端子32および外部負極端子42に接続する。そして、充放電回路75を動作させて、二次電池セル10の充放電を行う。最初の充電で、二次電池セル10が満充電になるまで充電し、充電が完了したら、放電終止電圧に達するまで放電を行い、ステップS31が完了する。
In step S <b> 31, first, identification information recorded on the second identification
その後、ステップS32において、一定時間放置するエージングを行う。
エージングが完了したら、ステップS33において、充放電検査回路75にて電池性能の検査を行う。電池性能を示す特性としては、例えば、電圧値および内部抵抗値がある。
充放電検査回路75にて測定された電圧値および内部抵抗値は、リーダ76により読み取られた捲回群50の製造番号と共にデータベースに記憶、保持される。
ステップS31〜33の工程を行う際、二次電池セル10の第1および第2の識別情報表示部26、27は、外部正極端子32および外部負極端子42が配列された電池蓋30の上面に形成されている。また、検査装置70には、外部正極端子32および外部負極端子42に接続される一対のプローブ71、72と、リーダ76とが一体化されている。このため、プローブ71、72と外部正極端子32、外部負極端子42との接続およびリーダ76による識別情報の読み取りが容易となり、能率的に行うことができる。
Thereafter, in step S32, aging is performed for a certain period of time.
When the aging is completed, the battery performance is inspected by the charge /
The voltage value and the internal resistance value measured by the charge /
When performing steps S31 to S33, the first and second identification
ステップS33が完了したら、ステップS34において、第3の識別情報表示部28を形成する。
図9は、第3の識別情報表示部28の形成方法を示す図である。
先ず、図9(A)に図示されているように、二次電池セル10の第2の識別情報表示部27に記録されている識別情報をリーダ77で読み取る。第2の識別情報表示部27に記録されている識別情報は、上述した通り、電池性能と対応してデータベースに保持されている。リーダ77で読み取った識別情報により、データベースから対応する二次電池セル10の電池性能を読み出す。
When step S33 is completed, the third identification
FIG. 9 is a diagram illustrating a method for forming the third identification
First, as shown in FIG. 9A, the identification information recorded on the second identification
そして、図9(B)に図示されているように、電圧値、内部抵抗値等の電池性能に関する情報をデータマトリックスに変換して、レーザマーカ93により、電池蓋30の上面に印字する。この識別情報印字の場合に、電池蓋30がアルミニウム金属板である場合には、上述した通り、予め、印字する領域にレーザを照射して下地処理を行うことが望ましい。
なお、図9(A)および図9(B)に図示されている二次電池セル10は同一の二次電池セル10である。
このようにしてステップ34が完了すると、図1に図示された二次電池セル10が完成する。
Then, as shown in FIG. 9B, information about battery performance such as voltage value and internal resistance value is converted into a data matrix and printed on the upper surface of the
Note that the
When step 34 is completed in this way, the
電圧値、内部抵抗値等の電池性能は、捲回群50の原材料のロットあるいは温度、湿度、電解液、充放電時の温度、時間等によりばらつきが生じる。ハイブリッド自動車、電気自動車等の電源用として二次電池セル10を使用する場合は、多数の二次電池セル10を集合した二次電池装置を構成する。このような、二次電池装置においては、構成部品としての各二次電池セル10の電池性能を一定の範囲内に収める必要がある。二次電池セル10の電池特性に大きなばらつきがあると、二次電池装置の寿命に悪影響を及ぼしたり、内部抵抗値の差によって横電流が生じ、局所的に発熱が高くなったりするためである。
The battery performance such as the voltage value and the internal resistance value varies depending on the raw material lot of the
(二次電池装置)
図10は、二次電池装置100の一実施の形態を示す外観斜視図である。
二次電池装置100は、複数の二次電池セル10が、各電池蓋30を上方に向け、大面積の正面および背面を立てた姿勢で、かつ、正面および背面を交互に逆向きにした状態で、一列に配列されている。
二次電池セル10は、隣接する二次電池セル10同士の正面と背面とが相対向して配列されているので、隣接する二次電池セル10同士の正極接続ボルト31と負極接続ボルト41とが相対向する位置に配置されている。そして、1組おき毎に、隣接する二次電池セル10が、正極接続ボルト31と負極接続ボルト41によって締結されたセル間バスバー81により連結され、全体として直列に接続されている。
(Secondary battery device)
FIG. 10 is an external perspective view showing an embodiment of the
The
Since the
二次電池装置100の一端側に位置する二次電池セル10は、正極接続ボルト31が他の二次電池セル10の負極接続ボルト41には接続されておらず、この正極接続ボルト31にはバスバー81aが連結されている。二次電池装置100の他端側に位置する二次電池セル10は、負極接続ボルト41が他の二次電池セル10の正極接続ボルト31には接続されておらず、この負極接続ボルト41にはバスバー81bが連結されている。
直線状に配列された複数の二次電池セル10は、回路容器60により束ねられている。回路容器60は、一端側の二次電池セル10の正面側と、他端側の二次電池セル10の背面側に配置された大面積の一対の本体部61、62と、本体部61と62を連結する一対の側部63(他方は図示されていない)を備えている。本体部61、62の一面および他面には、それぞれ、配線が形成されている。
In the
A plurality of
一端側の二次電池セル10の正極接続ボルト31に接続されたバスバー81aには導線82の一端が接続され、この導線82の他端は、回路容器60の本体部61の一面に形成された配線に接続されている。他端側の二次電池セル10の負極接続ボルト41に接続されたバスバー81bには導線83の一端が接続され、この導線83の他端は、回路容器60の側部63に接続されている。回路容器60の側部63は、本体部61の他面および本体部62の一面に接続されている。
One end of a
上述した如く、二次電池装置100を構成する各二次電池セル10の電池蓋30の上面には、第1〜第3の識別情報表示部26〜28が形成されている。
図10に図示された二次電池装置100を製作するには、各二次電池セル10の電池蓋30に形成された第3の識別情報表示部28に記録された電池性能に関する情報を読み取り装置で読み取り、適切な電池性能を有する二次電池セル10を選択する。第3の識別情報表示部28には、エージング後の電池性能である、電圧値および内部抵抗等が記録されている。二次電池セル10を選択する場合、この電圧値および内部抵抗が所定の許容値内のものを選択して二次電池装置100を製作することが可能となる。
従って、二次電池セル10に第3の識別情報表示部28を形成することにより、より性能の高い二次電池装置100を効率よく作製することができる。
As described above, the first to third identification
In order to manufacture the
Therefore, by forming the third identification
--実施形態2-
図11は、二次電池セル10および二次電池装置の実施形態2を示す外観斜視図である。
実施形態2が実施形態1と相違する点は、第1〜第3の識別表示装置26〜28の配列位置である。
実施形態1の二次電池装置100においては、各二次電池セル10における電池蓋30の幅方向のほぼ中央部に開裂弁12および注液部13が設けられ、第1、第2の識別情報表示部26、27は開裂弁12と外部正極端子32との間に配置され、第3の識別情報表示部28は注液部13と外部負極端子42との間に配置されているものであった。
これに対し、実施形態2の二次電池装置100Aにおいては、各二次電池セル10Aにおける電池蓋30の幅方向のほぼ中央部に第3の識別情報表示部28が配置されている。また、第3の識別情報表示部28と外部正極端子32との間に第1、第2の識別情報表示部26、27が配置され、第3の識別情報表示部28と外部負極端子42との間に開裂弁12および注液部13が設けられている。
--Embodiment 2-
FIG. 11 is an external perspective view showing Embodiment 2 of the
The second embodiment is different from the first embodiment in the arrangement positions of the first to third
In the
On the other hand, in the
実施形態2においては、第3識別情報表示部28は、電池蓋30のほぼ中央部に配置されているので、図11に図示され如く、二次電池セル10Aの正面と背面が交互に反対側に向けられていても、第3の識別情報表示部28は、常に、電池蓋30のほぼ中央である、同一位置に配置される。このため、例えば、この状態で、第3の識別情報表示部28の情報を読み取る際、読み取り装置を、電池蓋30の幅方向に移動させること無くすべての二次電池セル10Aに表示された識別情報を読み取ることが可能である。
実施形態2の他の構成は実施形態2の場合と同様であり、対応する部材に同一の参照番号を付してその説明を省略する。
In the second embodiment, since the third identification
Other configurations of the second embodiment are the same as those of the second embodiment, and the corresponding members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
(識別情報形成の変形例)
図12は、第3の識別情報表示部28の形成方法の別の実施形態を示す。
この実施形態では、充放電のエージング後に、レーザマーカ94により、電池性能に関する識別情報を印字する際、同時に、外部負極端子42または外部正極端子32をレーザスキャンするものである。図12では、外部負極端子42をレーザスキャンする場合で示している。
外部正極端子32および外部負極端子42の表面には、通常、異物が付着されており、外部装置との接続の際、導通不良を起こしやすい。このため、レーザの照射により、外部正極端子32上および外部負極端子42上の異物を消去することが望ましい。
この実施形態では、レーザマーカ94により、電池性能に関する識別情報を印字する工程において、外部負極端子42および外部正極端子32の表面を清浄化するので、作業効率が向上する。
(Modification of identification information formation)
FIG. 12 shows another embodiment of a method for forming the third identification
In this embodiment, when the identification information regarding the battery performance is printed by the
Foreign substances are usually attached to the surfaces of the external
In this embodiment, since the surfaces of the external
以上説明した通り、本実施形態によれば下記の効果を奏する。
(1)第1、第2の識別情報表示部26、27を、外部正極端子32および外部負極端子42が設けられた電池蓋30の上面に形成したので、識別情報の読み取りと電池性能の充放電エージングとを能率的に行うことができる。
(2)エージング後の電池性能を、第2の識別情報表示部27に記録された情報と対応付けて記憶するようにした。このため、この後、第2の識別情報表示部27に記録された情報を読み取って、電池性能を印字することが可能となり、電池性能を印字することにより、トレーサビリティが良好となる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects are obtained.
(1) Since the first and second identification
(2) The battery performance after aging is stored in association with the information recorded in the second identification
(3)エージング後の電池性能を、第2の識別情報表示部27に記録された情報と対応付けて記憶する際、第2の識別情報を読み取るリーダ76と、エージング後の電池特性を測定するために外部正極端子32と外部負極端子42に接続するプローブ71、72とを一体化した検査装置70とした。このため、検査を能率的に行うことができる。
(4)第2の識別情報表示部27に記録される情報を、捲回群50の製造番号と同一または対応する番号・符号を含む電極群製造情報番号とした。このため、二次電池セル10を分解すること無く、電池性能に大きく影響する捲回群50の製造番号を確認することが可能となり、トレーサビリティが向上する。
(3) When storing the battery performance after aging in association with the information recorded in the second identification
(4) The information recorded in the second identification
(5)電池蓋30に、電池蓋ユニット3を構成する部材を組み付ける前に、電池蓋30の製造番号が記録された第1の識別情報表示部26を形成した。このため、電池蓋ユニット3が組み付け途中で不良等により、ラインから外された場合でも、その情報を第1の識別情報表示部26に記録された識別情報と関連付けて保持することができ、管理がし易い。
(5) Before assembling the members constituting the
(6)電池性能に関する情報が記録された第3の識別情報表示部28を形成したので、二次電池装置100を作成する際、第3の識別情報表示部28に記録された電池性能に関する情報を読み取って、所定の品質を満足するものだけを選択することができる。これにより、二次電池装置100の性能を向上することができる。
(7)実施形態2の如く、第3の識別情報表示部28を二次電池装置100Aの電池蓋30における幅方向のほぼ中央部に形成した。これにより、第3の識別情報表示部28に記録された電池性能を読み取る際、二次電池装置100Aのまま、読み取ることが容易となり、トレーサビリティが良好となる。
(6) Since the third identification
(7) As in the second embodiment, the third identification
(8)図12に図示されるように、第3の識別情報表示部28に記録されている情報を読み取る際、外部正極端子32および外部負極端子42に付着している異物をレーザスキャンにより除去する。このため、外部正極端子32および外部負極端子42の清浄化の時間を短縮することができる。
(8) As shown in FIG. 12, when reading the information recorded in the third identification
なお、上記実施の形態では、電池蓋30に形成される識別情報表示部26〜28は3つであった。しかし、識別情報表示部26〜28の数は、3つに限られるものではなく、二次電池セル10を組み付ける上で、重要な工程の履歴がトレースできるような適切な個数とすればよい。また、上記実施の形態では、識別情報表示部26〜28は、直接、電池蓋30に形成するようにしたが、識別情報表示部26〜28が形成された部材を電池蓋30の上面に取り付けるようにしてもよい。この明細書においては、電池蓋30そのもの、および電池蓋30に識別情報表示部26〜28が形成された部材を含んで蓋部材とする。
In the above embodiment, there are three identification
上記実施の形態では、捲回群50は、正極電極51と負極電極52とを長尺状としてセパレータ53、54を介在して捲回したものであった。しかし、正極電極と負極電極とを矩形状に形成して、矩形状のセパレータを介在して積層するようにしてもよい。
In the above embodiment, the winding
上記実施の形態では、リチウムイオン二次電池の場合で説明したが、ニッケル水素二次電池セル、ニッケルカドミウム二次電池セル等の他の二次電池セルにも適用することができる。 In the above embodiment, the case of a lithium ion secondary battery has been described, but the present invention can also be applied to other secondary battery cells such as a nickel hydride secondary battery cell and a nickel cadmium secondary battery cell.
上記実施の形態では、二次電池装置100は、正極接続ボルト31、負極接続ボルト41を用いてセル間バスバー81により接続する構造であった。しかし、二次電池セル同士の接続は、上記接続構造に限定されるものではない。
In the said embodiment, the
上記実施の形態では、二次電池装置100は、回路容器60は、大面積の一対の本体部61、62と、本体部61と62を連結する一対の側部63により構成されたものであった。しかし、電池容器の構造は、全体をボックス形状にする等、適宜な構造を採用することができる。
In the above-described embodiment, the
上記実施の形態に示した二次電池セル10、二次電池装置100を、他の電動車両、例えば、ハイブリッド電車などの鉄道車両、バスなどの乗合自動車、トラックなどの貨物自動車、バッテリ式フォークリフトトラックなどの産業車両などの車両用電源装置に利用することもできる
また、上記実施の形態に示した二次電池セル10、二次電池装置100を、コンピュータシステムやサーバシステムなどに用いられる無停電電源装置、自家用発電設備に用いられる電源装置など、電動車両以外の電源装置を構成する蓄電装置にも適用することもできる。
The
その他、本発明の二次電池セルは、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して構成することが可能であり、要は、正極電極と負極電極がセパレータを介して重ね合わされてなる電極群と、正極電極および負極電極が接続される外部正極端子および外部負極端子が配置された蓋部材と、少なくとも蓋部材が取り付けられる側に開口部を有し、電極群が収納され、電解液が注入される容器とを具備し、蓋部材の上面に、製造情報および電池性能に関する情報の少なくとも一方を示す識別情報が表示された識別情報表示部が形成されているものであればよい。 In addition, the secondary battery cell of the present invention can be variously modified and configured within the scope of the invention. In short, an electrode in which a positive electrode and a negative electrode are overlapped via a separator. And a lid member on which the positive electrode electrode and the negative electrode electrode are connected, and a lid member on which the positive electrode electrode and the negative electrode electrode are connected, and at least an opening on the side to which the lid member is attached. What is necessary is just to be provided with the identification information display part in which the identification information which shows at least one of manufacturing information and the information regarding battery performance was displayed on the upper surface of the lid member.
また、本発明の製造装置は、正極電極と負極電極を有する電極群が収容され、電解液が注入された容器と、電極群の正極電極に接続される外部正極端子と負極電極に接続される外部負極端子とが配置され、かつ、上面に識別情報表示部が形成された蓋部材とを有する二次電池セルの製造装置であって、外部正極端子および外部負極端子にそれぞれ接続される正極用および負極用のプローブと、蓋部材の識別情報を読み取るリーダとが、正極用および負極用のプローブの先端と、リーダの読取面とが同一方向を向いて一体化された読取装置と、正極用および負極用のプローブに接続され、二次電池セルを充放電する充放電回路と、充放電回路による充放電の所定時間後に、二次電池セルの電池性能を測定する検査回路とを備えるものであればよい。 Further, the manufacturing apparatus of the present invention accommodates an electrode group having a positive electrode and a negative electrode, is connected to a container into which an electrolytic solution is injected, an external positive electrode terminal connected to the positive electrode of the electrode group, and a negative electrode. An apparatus for manufacturing a secondary battery cell having an external negative electrode terminal and a lid member having an identification information display portion formed on an upper surface, the positive battery connected to the external positive electrode terminal and the external negative electrode terminal, respectively And a negative electrode probe and a reader for reading the identification information of the lid member, a reading device in which the tips of the positive electrode and negative electrode probes and the reading surface of the reader are integrated in the same direction, and a positive electrode And a charging / discharging circuit connected to the negative electrode probe and charging / discharging the secondary battery cell, and an inspection circuit for measuring the battery performance of the secondary battery cell after a predetermined time of charging / discharging by the charging / discharging circuit. If you have .
3 電池蓋ユニット
10 二次電池セル
11 電池容器
25 第4の識別情報表示部
26 第1の識別情報表示部
27 第2の識別情報表示部
28 第3の識別情報表示部
30 電池蓋
32 外部正極端子
42 外部負極端子
50 捲回群
60 回路容器
70 検査装置
71、72 プローブ
73、76、77 リーダ(読取装置)
91〜94 レーザマーカ
DESCRIPTION OF
91-94 Laser marker
Claims (14)
前記正極電極および負極電極が接続される外部正極端子および外部負極端子が配置された蓋部材と、
少なくとも前記蓋部材が取り付けられる側に開口部を有し、前記電極群が収納され、電解液が注入される容器とを具備し、
前記蓋部材の上面に、製造情報および電池性能に関する情報の少なくとも一方を示す識別情報が表示された識別情報表示部が形成されていることを特徴とする二次電池セル。 An electrode group in which a positive electrode and a negative electrode are superimposed via a separator;
A lid member on which an external positive electrode terminal and an external negative electrode terminal to which the positive electrode and the negative electrode are connected; and
Having at least an opening on the side to which the lid member is attached, the electrode group is housed, and a container into which an electrolyte is injected,
An identification information display unit on which identification information indicating at least one of manufacturing information and information on battery performance is displayed is formed on the upper surface of the lid member.
前記外部正極端子および前記外部負極端子にそれぞれ接続される正極用および負極用のプローブと、前記蓋部材の識別情報を読み取るリーダとが、前記正極用および負極用のプローブの先端と、前記リーダの読取面とが同一方向を向いて一体化された読取装置と、
前記正極用および負極用のプローブに接続され、二次電池セルを充放電する充放電回路と、
前記充放電回路による充放電の所定時間後に、二次電池セルの電池性能を測定する検査回路とを備えることを特徴とする二次電池セルの製造装置。 An electrode group having a positive electrode and a negative electrode is accommodated, a container into which an electrolyte is injected, an external positive terminal connected to the positive electrode of the electrode group and an external negative terminal connected to the negative electrode are arranged, And the manufacturing apparatus of the secondary battery cell which has the lid member in which the identification information display part was formed on the upper surface,
A positive electrode and a negative electrode probe connected to the external positive electrode terminal and the external negative electrode terminal, respectively, a reader for reading identification information of the lid member, a tip of the positive electrode and the negative electrode probe, A reading device integrated with the reading surface facing in the same direction;
A charge / discharge circuit connected to the positive and negative probes and charging / discharging a secondary battery cell;
An apparatus for manufacturing a secondary battery cell, comprising: an inspection circuit for measuring battery performance of the secondary battery cell after a predetermined time of charge / discharge by the charge / discharge circuit.
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