JP6229510B2 - エージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、製造段階の蓄電装置のエージングを行うエージング装置に関する。

二次電池の製造段階では、二次電池の性能の安定化や、向上、不良品を選別するためにエージングを行う。このエージングは、所定の温度で製造段階の二次電池を自己放電させることで行われる。

特許文献１に記載のエージング装置は、送風槽を有しており、送風槽は、トンネル状をなしている。送風槽の上方には、送風口が設けられている。送風槽の内部には、トレイに載置された電池を移動させるコンベアが設けられている。コンベアの上方には、多数の細孔が設けられた金属板によって構成された送風の分散板が配置されている。送風口を介して送風槽に送風が行われると、分散板の細孔を通じてコンベアに載置された電池に送風が行われる。また、二次電池は、コンベアによって送風槽内を直線状に移動していく。

特開２００４−１７９００９号公報

ところで、送風槽内は、位置によって温度が異なる。このため、温度の高い位置と温度の低い位置で、電池に温度差が生じる。エージング中の電池の温度差は、電池容量のばらつきの原因となる。このため、エージング中に、電池の温度差を小さくすることが望まれている。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、エージング中の蓄電装置の温度差を小さくすることができるエージング装置を提供することにある。

上記課題を解決するエージング装置は、温度調節が可能な収容室に製造段階の蓄電装置を複数収容してエージングを行うエージング装置であって、モータと、前記モータの回転軸と一体となって回転する駆動部と、前記収容室の内部に設けられ、前記蓄電装置が載置されるターニングテーブルと、前記ターニングテーブルと一体に設けられ、前記駆動部からの動力を前記ターニングテーブルに伝達する従動部と、を備え前記駆動部及び前記従動部の少なくとも一方における動力伝達部は樹脂によって形成されていることを要旨とする。

これによれば、ターニングテーブルを回転させながらエージングを行うことで、エージング中の蓄電装置の温度差を小さくすることができる。
上記エージング装置において、前記駆動部及び前記従動部の両方の動力伝達部は樹脂によって形成されていることが好ましい。
上記エージング装置において、前記ターニングテーブルは、前記蓄電装置が載置される載置面を有し、前記載置面とは反対側の面の外周側にローラーが設けられ、当該ローラーによって前記ターニングテーブルは前記収容室の底部に支持されており、前記ローラーは樹脂によって形成されていることが好ましい。

本発明によれば、エージング中の蓄電装置の温度差を小さくすることができる。

二次電池を示す斜視図。 第１の実施形態のエージング装置を示す斜視図。 第１の実施形態のエージング装置を示す断面図。 第１の実施形態のターニングテーブルの従動部を拡大して示す断面図。 第２の実施形態のエージング装置を示す斜視図。

（第１の実施形態）
以下、エージング装置及びエージング方法の第１の実施形態について説明する。
図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、その外装を構成するケース１１を備え、ケース１１には電極組立体１２が収容されている。また、ケース１１には、電極組立体１２とともに電解液も収容されている。ケース１１は、有底筒状のケース本体１３と、ケース本体１３の電極組立体１２を挿入する開口部を閉塞する板状の蓋体１４とからなる。ケース１１の蓋体１４には、ケース１１（ケース本体１３）内に電解液を注入するための注液孔１４ａが設けられている。注液孔１４ａは封止栓１９によって閉塞されている。ケース本体１３と蓋体１４とは、何れも金属製（例えば、ステンレス製やアルミニウム製）である。

電極組立体１２は、複数の正極電極と複数の負極電極を交互に積層するとともに、両電極の間にセパレータを介在した積層構造とされている。また、電極組立体１２には、蓋体１４から一部が突出する正極端子１５と負極端子１６が電気的に接続されている。

図２に示すように、エージング装置２０は、底部２２と、底部２２の周縁から立設する側壁２３と、底部２２と対向する天板２４とを有する収容室２１を有している。本実施形態では、収容室２１は四角箱状をなしている。

図３に示すように、側壁２３には、収容室２１の内部と外部とを連通させる送風孔２６が設けられている。この送風孔２６には、ダクトが取り付けられる。収容室２１の外部には、加熱装置２７及び送風機２８が設けられており、送風孔２６にはダクトを介して加熱装置２７によって加熱された気体が送風機２８によって送風されるように構成されている。加熱装置２７としては、ヒータや、ペルチェ素子などが用いられる。送風孔２６が設けられた側壁２３とは異なる側壁２３の一つは、ヒンジなどによって開閉可能となっている。

また、底部２２には、厚み方向に貫通する挿通孔２９が形成されている。収容室２１の外部にはモータ３１が設けられており、モータ３１の回転軸３２は挿通孔２９を介して収容室２１の内部に突出している。回転軸３２の先端には、回転軸３２と一体となって回転する板状の駆動部３３が取り付けられている。駆動部３３は、樹脂製であり、樹脂としては、例えば、ポリアセタール、ＭＣナイロンなどが用いられる。モータ３１には、制御装置３４が接続されている。モータ３１は、制御装置３４によって駆動される。

収容室２１の内部には、円板状のターニングテーブル４１が設けられている。ターニングテーブル４１は、製造段階の二次電池が載置される載置面４１ａを有しており、載置面４１ａとは反対側の面の外周側には、周方向に並んで複数のローラー４２が設けられている。ターニングテーブル４１はローラー４２によって底部２２上に支持されている。

図３及び図４に示すように、ターニングテーブル４１において、ローラー４２が設けられた面の中央には、ターニングテーブル４１から突出する円柱状の従動部４３が設けられている。従動部４３には、先端面から従動部４３の軸方向に凹む挿入溝４５が設けられている。ターニングテーブル４１と従動部４３とは、一体に形成されており、金属からなる。挿入溝４５には、駆動部３３が挿入されている。モータ３１の回転軸３２が回転すると、駆動部３３の外面と挿入溝４５の内面が当接して、動力を伝達する。このため、駆動部３３及び従動部４３の動力伝達部とは、互いに接する面であるといえる。

次に、エージング装置２０を用いたエージング方法について作用とともに説明する。
二次電池１０を製造するときには、まず、ケース本体１３に電極組立体１２を収容する。電極組立体１２を収容した後には、蓋体１４をケース本体１３に溶接する。そして、蓋体１４に形成された注液孔１４ａから、ケース１１の内部に電解液を注入する。電解液を注入した後には、注液孔１４ａを封止栓１９によって仮封止する。仮封止後、電極組立体１２の活物質に絶縁膜を形成することで電解液の分解を抑制するために充放電を繰り返し行う。以下の説明において、この状態の二次電池を製造段階の二次電池１０ａとして説明を行う。

二次電池１０ａの充放電を繰り返し行った後には、所定の温度環境下で製造段階の二次電池１０ａを放置し、自己放電させるエージングを行う。
エージングを行うときには、ターニングテーブル４１を収容室２１の外部に取り出す。そして、ターニングテーブル４１の周方向に並ぶように製造段階の二次電池１０ａを配設していく。その後、ターニングテーブル４１を収容室２１に収容し、エージングを行う。エージング中には、収容室２１の内部をエージングに適した温度（例えば、６０度）に維持するために、送風孔２６からは加熱装置２７によって加熱された気体が供給される。また、エージング中には、制御装置３４がモータ３１を駆動させることで回転軸３２が回転する。回転軸３２が回転すると、駆動部３３が回転軸３２と一体となって回転し、駆動部３３が挿入溝４５の内面を押圧することでターニングテーブル４１が回転する。

駆動部３３と従動部４３は、使用に伴い摩耗していき、摩耗粉を生じさせる。この摩耗粉は、従動部４３と駆動部３３が摩耗することで生じるものであり、駆動部３３が摩耗すると樹脂粉が生じ、従動部４３が摩耗すると金属粉が生じる。駆動部３３と従動部４３が摩耗するとき、硬度の高いほうが摩耗が少ない。このため、樹脂よりも硬度の高い金属からなる従動部４３は、駆動部３３に比べて摩耗が少なく、収容室２１内に生じる摩耗粉は、主として樹脂粉となる。

収容室２１の内部では、送風孔２６から近い位置ほど温度が高く、送風孔２６から遠い位置ほど温度が低くなる。二次電池１０ａは、ターニングテーブル４１の回転に伴い収容室２１の内部を移動し、温度の異なる位置を移動していく。複数の二次電池１０ａは、同一の軌道で温度の高い位置と温度の低い位置を繰り返し移動していく。

エージング終了後には、収容室２１の内部を常温にする。このとき、送風孔２６からは加熱されていない気体が供給される。すなわち、収容室２１は、加熱装置２７のオン・オフによって温度調節（昇温、降温）が可能となっている。

そして、封止栓１９を注液孔１４ａから取り外してケース１１内の気体をケース１１外に排出し、再度封止栓１９を注液孔１４ａに取り付けて本封止を行うことで二次電池１０が製造される。

したがって、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）ターニングテーブル４１が回転することで、二次電池１０ａは、温度の高い位置と温度の低い位置を繰り返し移動していく。このため、一部の二次電池１０ａが温度の高い位置や温度の低い位置に留まった状態でエージングが行われることがなく、エージング中の二次電池１０ａ間の温度差が小さくなる。このため、二次電池１０間の容量に差が生じにくい。

（２）エージング中に生じる金属粉が二次電池１０ａに付着すると、短絡などの原因となり、二次電池１０の不良の原因となるおそれがあるが、本実施形態では、駆動部３３を樹脂製にすることで、金属粉の発生を抑制している。このため、金属粉によって二次電池１０ａに短絡などが生じることが抑制される。

（３）駆動部３３は、挿入溝４５に挿入されており、駆動部３３とターニングテーブル４１は別体となっている。このためターニングテーブル４１を駆動部３３から取り外すことができ、収容室２１の外部にターニングテーブル４１を取り出すことができる。このため、製造段階の二次電池１０ａをターニングテーブル４１に載置するときに、収容室２１の外部で二次電池１０ａを載置した後に、二次電池１０ａが載置されたターニングテーブル４１を収容室２１の内部に収容すればよく、二次電池１０ａの載置が容易となる。また、ターニングテーブル４１が取り外せることで、収容室２１内の洗浄が容易となり、収容室２１の内部の摩耗粉を除去しやすい。

（第２の実施形態）
以下、エージング装置の第２の実施形態について説明する。
図５に示すように、エージング装置６０は、モータ６１を有している。モータ６１の回転軸６２には、駆動部としての樹脂製の駆動ギア５１が取り付けられている。底部２２には、金属製のターニングテーブル５２が載置されている。ターニングテーブル５２は、外周に駆動ギア５１と噛合する複数の歯５３を有しており、ターニングテーブル５２全体で従動ギア（従動部）を構成している。ターニングテーブル５２は、載置面５２ａとは反対側の面にローラー５５を有している。底部２２には、このローラー５５の軌道に沿って溝５６が形成されている。

モータ６１が駆動すると、回転軸６２と一体となって回転する駆動ギア５１に追従してターニングテーブル５２が回転する。本実施形態の動力伝達部は、駆動ギア５１の表面となり、従動部はターニングテーブル５２の歯５３の表面となる。

したがって、上記実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（３）に加えて、以下のような効果をえることができる。
（４）駆動ギア５１によってターニングテーブル５２を回転させているため、駆動ギア５１とターニングテーブル５２（従動ギア）のギア比から、小さいトルクでターニングテーブル５２を回転させることができる。このため、モータ６１を小型化することができる。

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○第１の実施形態において、駆動部３３及び従動部４３の両方が樹脂製であってもよいし、駆動部３３が金属製で従動部４３が樹脂製であってもよい。また、第２の実施形態において、駆動ギア５１とターニングテーブル５２の両方が樹脂製であってもよいし、駆動ギア５１が金属製で、ターニングテーブル５２が樹脂製であってもよい。

○駆動部３３及び従動部４３を金属製にして、それぞれに樹脂コーティングを施してもよい。摩耗が生じる部分は駆動部３３及び従動部４３において、互いに接する部分である動力伝達部であるため、少なくともこの部分のみ樹脂によって形成されていればよい。同様に、駆動ギア５１及びターニングテーブル５２を金属製にして、それぞれに樹脂コーティングを施してもよい。

○ローラー４２，５５は、樹脂製であってもよいし、金属製であってもよい。金属粉が生じることを抑制するため、樹脂製のローラー４２，５５を使用することが好ましい。
○天板２４を取り外し可能に構成することで、ターニングテーブル４１，５２を収容室２１の外部に取り出せるように構成してもよい。

○収容室２１の形状は、円筒状など、どのような形状でもよい。
○収容室２１の内部に加熱装置２７を設けることで、収容室２１の内部の温度を調整できるようにしてもよい。

○送風孔２６は、複数設けられていてもよい。また、送風孔２６は、天板２４や、４つの側壁２３など、どのような位置に設けられていてもよい。
○ターニングテーブル４１，５２は、円板状以外の形状であってもよい。例えば、四角板状などの多角板状であってもよい。

○モータ３１，６１は、底部２２に埋め込まれていてもよい。
○蓄電装置は、二次電池１０でなく、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置に適用してもよい。

１０…二次電池、１０ａ…製造段階の二次電池、２０，６０…エージング装置、２１…収容室、３１，６１…モータ、３２，６２…回転軸、４１，５２…ターニングテーブル。

Claims (3)

1. 温度調節が可能な収容室に製造段階の蓄電装置を複数収容してエージングを行うエージング装置であって、
   モータと、
   前記モータの回転軸と一体となって回転する駆動部と、
   前記収容室の内部に設けられ、前記蓄電装置が載置されるターニングテーブルと、
   前記ターニングテーブルと一体に設けられ、前記駆動部からの動力を前記ターニングテーブルに伝達する従動部と、を備え
   前記駆動部及び前記従動部の少なくとも一方における動力伝達部は樹脂によって形成されていることを特徴とするエージング装置。
2. 前記駆動部及び前記従動部の両方の動力伝達部は樹脂によって形成されている請求項１に記載のエージング装置。
3. 前記ターニングテーブルは、前記蓄電装置が載置される載置面を有し、前記載置面とは反対側の面の外周側にローラーが設けられ、当該ローラーによって前記ターニングテーブルは前記収容室の底部に支持されており、
   前記ローラーは樹脂によって形成されている請求項１又は２に記載のエージング装置。