JP5932886B2 - 熱線が装着されている電池セルトレイ - Google Patents

Description

本発明は、熱線が装着されている電池セルトレイに関し、特に、二次電池の製造過程で電池セルの移送及び充電のために電池セルが装着される電池セルトレイであって、上部が開放されている構造のトレイ本体、電池セルの装着のためにトレイ本体の内側底部に設けられている装着用隔壁、及びトレイ本体の底部に設けられている熱線を備えることを特徴とする電池セルトレイに関する。

充放電が可能な二次電池は、ワイヤレスモバイル機器の電源として用いられており、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐｌｕｇ−Ｉｎ ＨＥＶ）などの動力源としても用いられている。

小型モバイルデバイスは１台当たり１個又は２〜３個の電池セルが使用されるのに対し、自動車などの中大型デバイスには、高出力大容量の必要性から、多数の電池セルを電気的に連結した中大型電池モジュールが使用される。

中大型電池モジュールは可能な限り小型・軽量にすることが好ましい。そのため、高集積度に充積可能であり、容量対比重量の小さい角形電池、パウチ形電池などが中大型電池モジュールの電池セルとして主に使用されている。

このような二次電池は、電池セルを組み立てる工程、及び組み立てられた電池セルを活性化する工程を経て製造される。まず、電池セルを組み立てる工程は、正極及び負極の間に分離膜を挟持して電極組立体を作り、該電極組立体を電池ケースに収納した後、電解液を含浸する工程によってなる。このとき、電解液が電極組立体に完全に含浸されるまでは長時間がかかるため、電池セルはある程度電解液が含浸されたら、次の工程のために移送される。そのため、従来の電池セルを製造する工程では、電解液を含浸する工程に充分の時間が与えられず、所望する出力に達しない電池セルが度々製造される問題点があった。

続いて、電池セルは、電解液を含浸する工程の後、電池セルを活性化する工程、すなわち、電池セルを充電する工程のために移送される。従来では多数の電池セルを移送できる別途の装備がなかったため、個々の電池セルを移送する作業によって工程が複雑となり、充電工程のために移送される電池セルの移送時間がそれぞれ異なるため、電池セルの充電時間を調整することに困難があった。

そこで、電池セルの移送を容易にし、移送及び充電工程中に電池セルへの電解液の含浸性を向上させることができる電池セルトレイの提供が強く望まれている。

本発明は、上記のような従来技術の問題点、及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。

具体的に、本発明の目的は、電池セルの装着のためにトレイ本体の内側底部に装着用隔壁を設けることによって電池セルの移送及び充電を容易にし、トレイ本体の底部に熱線を設けることによって移送及び充電工程において電池セルへの電解液の含浸性を向上させることができる電池セルトレイを提供することにある。

このような目的を達成するための本発明に係る電池セルトレイは、二次電池の製造過程で電池セルの移送及び充電のために電池セルが装着される電池セルトレイであって、上部が開放されている構造のトレイ本体と、電池セルの装着のためにトレイ本体の内側底部に設けられている装着用隔壁と、トレイ本体の底部に設けられている熱線と、を備える構造になっている。

したがって、本発明に係る電池セルトレイは、トレイ本体の内側底部には、電池セルを装着できる装着用隔壁を設け、トレイ本体の底部には、電池セルの温度上昇を誘導する熱線を設けることによって、二次電池の製造過程で電池セルの移送及び充電を容易にする他、電池セルの移送及び充電工程で電池セルへの電解液の含浸性を向上させることが可能になる。

具体的な一実施例において、前記装着用隔壁は、電池セルの高さに対し２０〜９０％の高さでトレイ本体の下端に設けられていればよい。装着用隔壁の高さが２０％未満であると、移送工程でトレイ本体に装着された電池セルが移動して離脱することがある。装着用隔壁の高さが９０％を超えると、前記電池セルをトレイ本体に装着する作業を難しくすることがある。

前記装着用隔壁は、横方向に電池セル間に位置する第１隔壁と、縦方向に電池セル間に位置する第２隔壁と、を含んでいてもよい。

前記第１隔壁と第２隔壁とは、互いに垂直の配列になっていてもよい。このような第１隔壁及び第２隔壁により、前記電池セルを装着できる多数の空間を形成することができる。

また、前記トレイ本体の構造は、平面上、長方形の構造又は楕円形の構造であるが、これらの構造に限定されるものではない。

一方、電池セルは、正極及び負極の間に分離膜を挟持して電極組立体を作り、この電極組立体を電池ケースに収納した後、電解液を含浸する工程によって製造される。このように製造された電池セルにはさらに充電工程が加えられるため、電解液が電極組立体に完全に含浸されるような時間を十分に確保し難い。

そこで、本発明に係る電池セルトレイは、電池セルの移送と充電工程で電池セルへの電解液の含浸性を向上させるために、トレイ本体の底部において装着用隔壁の下端に熱線が設けられていればよい。

電池セルへの電解液の含浸性をより向上させるために、装着用隔壁の下端に加え、装着用隔壁の両側面にも熱線がさらに設けられていてもよい。

また、前記熱線に電気を供給するためのコネクターが前記トレイ本体の一側端部に設けられていてもよい。

具体的に、前記熱線の温度は、５０℃〜１００℃であってよい。前記熱線の温度が５０℃未満であると、所望するレベルまで電池セルへの電解液の含浸性を向上させることができなくなり、熱線の温度が１００℃を超えると、電解液が過熱されて気化する問題がある。したがって、前記電池セルへの電解液の含浸性を安定して向上させることができる熱線の温度は、上記の範囲であればよく、より具体的には、６０℃〜７０℃であればよい。

前記熱線は、ニッケル−クロム合金、鉄−クロム合金、鉄−クロム−アルミニウム合金、タングステン、炭化ケイ素及び黒鉛からなる群から選ばれる１種又は２種以上の素材からなるが、これらの素材に限定されないことは勿論である。

前記電池セルは、形態によって、角形電池セル、パウチ形電池セル、又は円筒型電池セルであり、素材によって、リチウムを基盤とするリチウム二次電池であるが、これらに限定されないことは勿論である。

本発明はまた、前記電池セルトレイを用いて二次電池を製造する方法であって、
電池セルの電極端子がトレイ本体の開放された上部側に向かうように装着用隔壁に電池セルを装着する工程と、
熱線に電気を印加して加熱を行う工程と、
電池セルを充電する工程と、
を含むことを特徴とする製造方法を提供する。

前記熱線に電気を印加して加熱を行う工程は、場合によって、前記電池セルを充電するために移送する工程と電池セルを充電する工程でも持続することができる。

本発明はまた、前記製造方法によって製造されたことを特徴とする二次電池を提供する。前記二次電池は、リチウムイオン二次電池又はリチウムイオンポリマー電池であるが、これらに限定されないことは勿論である。

本発明はまた、前記二次電池を単位電池として含んでいることを特徴とする電池パックを提供する。

本発明はまた、前記電池パックを電源として備えることを特徴とするデバイスを提供し、前記デバイスは、具体的に、携帯電話、携帯用コンピュータ、スマートフォン、タブレットＰＣ、スマートパッド、ネットブック、ＬＥＶ（Light Electronic Vehicle）、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵装置からなる群から選ばれるものであればよい。

このようなデバイスの構造及び製作方法は当業界に公知のものであり、本明細書ではその詳細な説明を省略する。

以上に説明した通り、本発明に係る電池セルトレイは、トレイ本体の内側底部には、電池セルを装着できる装着用隔壁を設け、トレイ本体の底部には、電池セルの温度上昇を誘導する熱線を設けることによって、二次電池の製造過程で電池セルの移送及び充電を容易にすることができる他、電池セルの移送及び充電工程で電池セルへの電解液の含浸性を向上させることができる。

図１は、本発明の一実施例に係る電池セルトレイの平面図である。 図２は、図１の電池セルトレイの垂直断面図である。 図３は、本発明の他の実施例に係る電池セルトレイの垂直断面図である。

以下では本発明の実施例に係る図面を参照して説明するが、これは、本発明のより容易な理解を助けるためのもので、本発明の範ちゅうを限定するためのものではない。

図１には、本発明の一実施例に係る電池セルトレイの平面図を模式的に示しており、図２には、図１の電池セルトレイの垂直断面図を模式的に示している。

図１及び図２を参照すると、電池セルトレイ１００は、トレイ本体１１０、第１隔壁１２１、第２隔壁１２２、熱線１３０、及びコネクター１４０を備えている。トレイ本体１１０は、長方形の構造になっており、トレイ本体１１０の上部は、電池セル１５０がトレイ本体１１０の内部に導入するように開放されている。第１隔壁１２１及び第２隔壁１２２は、電池セル１５０の装着のために、トレイ本体１１０の内側底部に互いに垂直に配列されており、熱線１３０は、第１隔壁１２１及び第２隔壁１２２の下端に設けられている。熱線１３０に電気を供給するためのコネクター１４０は、トレイ本体１１０の右側端部に取り付けられている。

トレイ本体１１０の下端に設けられている第１隔壁１２１及び第２隔壁１２２の高さＨ_１は、電池セル１５０の高さＨ_２に対し２０〜９０％になっている。

図３には、本発明の他の実施例に係る電池セルトレイの垂直断面図を模式的に示している。

図３を参照すると、電池セルトレイ２００の第１隔壁（図示せず）及び第２隔壁２２２の両側面には熱線２３０がさらに設けられている。このように熱線２３０がさらに設けられた構造以外は、図１及び図２に示した実施例の構造と同一であり、その詳細な説明は省略するものとする。また、理解の便宜を助けるため、図２及び図３では熱線１３０，２３０を誇張して示した。

本発明の属する分野における通常の知識を有する者にとっては、上記の内容に基づき、本発明の範ちゅう内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。

１００，２００ 電池セルトレイ
１１０ トレイ本体
１２１ 第１隔壁
１２２，２２２ 第２隔壁
１３０，２３０ 熱線
１４０ コネクター
１５０ 電池セル

Claims (12)

1. 二次電池の製造過程で電池セルの移送及び充電のために電池セルが装着される電池セルトレイであって、
   上部が開放されている構造のトレイ本体と、
   電池セルの装着のためにトレイ本体の内側底部に設けられている装着用隔壁と、
   トレイ本体の底部に設けられている熱線と、
   を備えており、
   前記熱線は、電池セルへの電解液の含浸性が向上するよう、前記トレイ本体の底部において前記装着用隔壁の下端に設けられており、
   前記装着用隔壁の両側面に熱線がさらに設けられていることを特徴とする、電池セルトレイ。
2. 前記装着用隔壁は、電池セルの高さに対し２０％〜９０％の高さでトレイ本体の下端に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
3. 前記装着用隔壁は、横方向に電池セル間に位置する第１隔壁と、縦方向に電池セル間に位置する第２隔壁と、を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
4. 前記第１隔壁と第２隔壁とは、互いに垂直な配列になっていることを特徴とする、請求項３に記載の電池セルトレイ。
5. 前記トレイ本体は、長方形の構造であることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
6. 前記トレイ本体の一側端部には、熱線に電気を供給するためのコネクターが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
7. 前記熱線の温度は、５０℃〜１００℃であることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
8. 前記熱線の温度は、６０℃〜７０℃であることを特徴とする、請求項７に記載の電池セルトレイ。
9. 前記熱線は、ニッケル−クロム合金、鉄−クロム合金、鉄−クロム−アルミニウム合金、タングステン、炭化ケイ素及び黒鉛からなる群から選ばれる１種又は２種以上の素材からなることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
10. 前記電池セルは、角形電池セル、パウチ形電池セル、又は円筒型電池セルであることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
11. 前記電池セルは、リチウムイオン二次電池又はリチウムイオンポリマー二次電池であることを特徴とする、請求項１に記載の電池セルトレイ。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の電池セルトレイを用いて二次電池を製造する方法であって、
    電池セルの電極端子がトレイ本体の開放された上部側に向かうように装着用隔壁に電池セルを装着する工程と、
    熱線に電気を印加して加熱を行う工程と、
    電池セルを充電する工程と、
    を含むことを特徴とする製造方法。

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