JP6658130B2 - Method of manufacturing battery module - Google Patents
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Description
本発明は、円筒電池を用いた電池モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a battery module using a cylindrical battery.
有底筒状の電池ケース内に正極板と負極板とをセパレータを介して巻回した電極巻回体及び電解液を収容し、電池ケースの開口端を封口部材によって封口した円筒電池が用いられている。このような円筒電池では、電極巻回体の負極から引き出された負極リードが電池ケースの底板内面にスポット溶接され、正極板から引き出された正極リードが封口部材の封口蓋に接続されているので、電池ケースが電池の負極出力端子となり、封口蓋が電池の正極出力端子となる(例えば、特許文献1参照)。 A cylindrical battery is used in which an electrode winding body and an electrolyte solution in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound via a separator are housed in a bottomed cylindrical battery case, and an opening end of the battery case is sealed with a sealing member. ing. In such a cylindrical battery, the negative electrode lead pulled out from the negative electrode of the electrode winding body is spot-welded to the inner surface of the bottom plate of the battery case, and the positive electrode lead pulled out from the positive electrode plate is connected to the sealing lid of the sealing member. The battery case serves as a negative output terminal of the battery, and the sealing lid serves as a positive output terminal of the battery (for example, see Patent Document 1).
また、特許文献1のような円筒電池を複数接続した電池モジュールが用いられている。電池モジュールは、複数の円筒電池と、これらの円筒電池を多段多列に配列して保持する電池ホルダと、各円筒電池の端部電極を接続するリード板とを備えている。このような電池モジュールは、電池ホルダの所定位置に円筒電池を固定した後、リード板を各円筒電池の正極端子である封口蓋、負極端子である電池ケースに抵抗溶接して製造される(例えば、特許文献2参照)。
Also, a battery module in which a plurality of cylindrical batteries are connected as in
ところで、特許文献1に記載されたような円筒電池を用いて特許文献2に記載された電池モジュールを製造する場合、電池ケースの底板内面にスポット溶接された負極リードと底板外面のリード板とが重なる位置となってしまう場合がある。この場合、底板外面とリード板を抵抗溶接する際の電流が分流して底板と負極リードとの間に流れてしまい、発熱によって電池ケースの底板が損傷してしまうという場合があった。
By the way, when manufacturing the battery module described in Patent Literature 2 using a cylindrical battery as described in
そこで、本発明は、電池モジュール製造中における電池ケースの損傷を抑制することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to suppress damage to a battery case during manufacturing of a battery module.
本発明の電池モジュールの製造方法は、正極板と負極板とをセパレータを介して円筒状に巻回した電極巻回体と前記電極巻回体を収容する有底円筒型の電池ケースとを含む円筒電池と、前記円筒電池の外径が固定される丸孔を有する散熱板と、前記散熱板に取り付けられるバスバーアセンブリと、を備え、前記電極巻回体が前記負極板から引き出され、前記電池ケースの底板内面に溶接される負極リードを含み、前記円筒電池は、外面に前記負極リードの位置を示すマークを有し、前記バスバーアセンブリが前記丸孔の配置に合わせて設けられた開口と前記開口の周縁から前記開口の内側に向かって延出するバスバーとを含む、電池モジュールの製造方法であって、前記マークに基づいて、前記負極リードと前記バスバーとの間が所定距離だけ離れるように前記円筒電池と前記バスバーアセンブリとを前記散熱板に取り付け、前記バスバーと前記電池ケースの底板外面とを溶接することを特徴とする。 The method for manufacturing a battery module of the present invention includes an electrode winding body obtained by winding a positive electrode plate and a negative electrode plate in a cylindrical shape via a separator, and a bottomed cylindrical battery case that houses the electrode winding body. A cylindrical battery, a heat-dissipating plate having a round hole to which the outer diameter of the cylindrical battery is fixed, and a bus bar assembly attached to the heat-dissipating plate, wherein the electrode winding body is pulled out from the negative electrode plate, The cylindrical battery includes a negative electrode lead welded to an inner surface of a bottom plate of the case, the cylindrical battery has a mark indicating a position of the negative electrode lead on an outer surface, and the bus bar assembly is provided with an opening provided in accordance with an arrangement of the round hole. A bus bar extending from the periphery of the opening toward the inside of the opening, the battery module being provided with a bus bar, wherein the distance between the negative electrode lead and the bus bar is a predetermined distance based on the mark. Away so attached to said cylindrical battery and the bus bar assembly to the diffuser hot plate, characterized by welding the bottom plate outer surface of the bus bar and the battery case.
本発明は、電池モジュール製造中における電池ケースの損傷を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION This invention can suppress the damage of a battery case during manufacture of a battery module.
以下、図面を参照しながら本発明の本実施形態の電池モジュール20の製造方法について説明するが、その前に、本実施形態の製造方法によって製造される電池モジュール20の構造について簡単に説明する。なお、各図中の、上、下、前、後、右、左の文字は電池モジュール20の上下前後左右の方向を示す。
Hereinafter, the method of manufacturing the
図1に示すように、電池モジュール20は略直方体形状で、複数の円筒電池10が固定される金属製の散熱板22と、散熱板22の上に取り付けられて円筒電池10の周囲を囲む樹脂製のカバー23と、散熱板22の下側に取り付けられる底蓋25と、カバー23の上部を覆う天井蓋24とを含んでいる。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、散熱板22は、円筒電池10が差し込み固定される多数の丸孔22aが設けられた、例えば、アルミニウム等の金属板である。散熱板22の厚さは、丸孔22aの円筒面によって円筒電池10を保持することができる程度の厚さ、例えば、10〜20mm程度、である。図2、3に示すように、円筒電池10は、散熱板22に対して立て方向で、各円筒電池10が平行に並ぶように接着剤38によってその外径が固定されている。
As shown in FIG. 2, the heat
樹脂製のカバー23は、各円筒電池10の正極端子11が突出する穴23cが設けられた天井板23aと散熱板22に組み付けられた複数の円筒電池10の外周を覆う四角筒23bとから構成されている。図3に示すように、カバー23を散熱板22の上に取り付けると、カバー23の天井板23aの穴23cからは各円筒電池10の正極端子11が突出する。カバー23の穴23cの上側にはいくつかのグループごとに円筒電池10の正極端子11を接続する複数の正極バスバー板26が取り付けられ、その上に天井蓋24が取り付けられる。
The
散熱板22の下側には円筒電池10の負極端子12をいくつかのグループ毎に接続する負極バスバーアセンブリ30が取り付けられる。負極バスバーアセンブリ30は、図4に示す3枚の負極バスバー板34A,34B,34Cを、図5に示すように樹脂33でモールドした板状の部材である。図4に示すように、各負極バスバー板34A〜34Cは、散熱板22の丸孔22aの配置に合わせて設けられた円形の開口31と、開口31の周縁から開口の内側に向かって延出する切片状のバスバー32を備えている。バスバー32は円筒電池10の負極端子12に溶接により接続される。図4,5に示すように、本実施形態では、バスバー32は、電池モジュール20の左側から右側に向かって延出している。また、バスバー32は、円形の開口31の中心よりも電池モジュール20の前側に寄った位置に取り付けられている。このため、バスバー32と開口31との前後方向の距離は、電池モジュール20の後側が前側よりも大きくなっている。
A negative
図2に示すように、負極バスバーアセンブリ30の下側には、中央がトレイ状に凹み、底面に補強用の凹凸部が形成された底蓋25が取り付けられている。底蓋25は、伝熱性の高いアルミ等の金属製である。
As shown in FIG. 2, a
正極バスバー板26、負極バスバー板34は、それぞれ一つのグループの円筒電池10の正極端子11同士、負極端子12同士を接続するもので、各バスバー板26,34で接続されるグループの円筒電池10は並列に接続される。そして、正極バスバー板26と負極バスバー板34とを接続バスバー(図示せず)で接続することにより、複数の円筒電池10が並列接続されたグループを直列に接続した電池モジュール20が構成される。
The positive
次に、図6を参照しながら、図1から図5を参照して説明した電池モジュール20に組み込まれる円筒電池10の製造工程について説明する。
Next, the manufacturing process of the
図6(a)に示す電極巻回体15は、図7(a)、(b)に示す正極板122と負極板121とをセパレータ123,124を介して円筒状に巻回したものである。円筒状の電極巻回体15は負極板121から引き出された負極リード16と、正極板122から引き出された正極リード17とを有している。負極リード16は、電極巻回体15の外周側の負極板から引き出されており、正極リード17は、電極巻回体15の中心の孔18の近傍の正極板から引き出されている。また、電極巻回体15は、中心に孔18を形成するように巻回されている。
The
図7(a)に示すように、負極板121は、集電箔121aと、集電箔121aの表面に形成された負極活物質層121bとを有する。負極活物質層121bは、図7(a)中では、集電箔121aの下側の表面に形成されるので、破線のハッチングで示す。なお、図7(a)、(b)において、Yは負極板121と正極板122とセパレータ123,124との積層方向を示し、XはYと直角方向を示す。
As shown in FIG. 7A, the
また、同様に、正極板122は、集電箔122aと、集電箔122aの表面に形成された正極活物質層122bとを有する。正極活物質層122bは、図7(a)中では、集電箔122aの上側の表面に形成されるので、実線のハッチングで示す。
Similarly, the
電極巻回体15は、図7(b)に示すように、負極板121の負極活物質層121bと正極板122の正極活物質層122bとの間にセパレータ123を挟んで積層し、図7(b)に示すDの方向に長く延びる帯状の薄板とし、この帯状の薄板をセパレータ124と共に図7(a)、図7(b)に示す方向Dが周方向となるように円筒状に巻回したものである。
As shown in FIG. 7B, the
次に、図6(b)に示すような底板13aを有する有底円筒状の電池ケース13を準備する。本実施形態では、電池ケース13はステンレス鋼板を成形したものである。電池ケース13の側面には、マーク14が設けられている。マーク14は印刷あるいは塗装等によって設けることができる。
Next, a bottomed
次に、図6(c)に示すように、電極巻回体15の負極リード16の周方向位置と電池ケース13のマーク14の周方向位置を合わせて、電極巻回体15を電池ケース13の中に挿入する。本実施形態では、図6(c)に示すように、電池ケース13のマーク14を左側にセットし、電極巻回体15の負極リード16の位置がマーク14と同様、左側となるように位置合わせして電極巻回体15の中に挿入する。この際、電極巻回体15の外周側から引き出されている負極リード16は、電池ケース13の底板13aに溶接できるよう、図6(c)に破線で示すように、外周側から中心に向かって折り曲げられる。また正極リード17の先端は、後で説明する封口蓋19と接続できるように、L字形に折り曲げられる。
Next, as shown in FIG. 6C, the circumferential position of the
図6(d)に示すように、電池ケース13の底板13aに負極リード16が接するまで電極巻回体15を挿入したら、電極巻回体15の中心の孔18に電極棒41を差し込んで、電池ケース13の底板13aと負極リード16との間に電流を流し、底板13aの内面と負極リード16とを溶接で接続する。図6(e)に示すように、溶接が終ると、電池ケース13のマーク14の周方向位置は、負極リード16の周方向位置と一致している。従って、マーク14は、負極リード16の周方向位置を示すものとなる。
As shown in FIG. 6 (d), when the
図6(f)に示すように、負極リード16の溶接が終了したら、電池ケース13の内部に電解液を注入し、封口蓋19と正極リード17とが接続するように、電池ケース13の上部に封口蓋19を取り付ける。
As shown in FIG. 6F, when the welding of the
図6(g)に示すように、組み立て終った円筒電池10の電池ケース13の底板13aは、円筒電池10の負極端子12となり、封口蓋19は、円筒電池10の正極端子11となる。また、外面のマーク14は、図6(h)に示すように、負極リード16の周方向位置を示すものとなっており、負極リード16はマーク14の位置から底板13aの中心まで向かって半径方向に延びている。
As shown in FIG. 6G, the
次に、図8に示すように、散熱板22の下側の面から円筒電池10を散熱板22の丸孔22aに挿入する。先に、図2〜5を参照して説明したように、本実施形態では、バスバー32は、電池モジュール20の左側から右側に向かって開口31に延出しており、バスバー32の位置は電池モジュール20の前側寄りに配置されている。そこで、負極リード16の延びる方向とバスバー32の延出する方向とが重ならず、負極リード16の先端がバスバー32からできるだけ離れるように、マーク14を電池モジュール20の後側にして円筒電池10を丸孔22aに挿入する。そして、図3を参照して説明したように、円筒電池10の外径を接着剤38で散熱板22に固定する。
Next, as shown in FIG. 8, the
全ての円筒電池10を丸孔22aに挿入して散熱板22に固定したら、散熱板22の下側、つまり、電池モジュール20の下側から図5を参照して説明した負極バスバーアセンブルを取り付ける。すると、図9に示すように、バスバー32の延出する方向と負極リード16の延びる方向は、90°ずれてバスバー32と負極リード16とは互いに重ならない位置関係となる。また、負極リード16は、バスバー32と開口31との距離が大きい電池モジュール20の後側に位置している。このため、負極リード16の先端と、バスバー32の先端との間には、水平方向に距離dだけ隙間ができる。距離dは、例えば、1mm程度であってもよい。
After all the
この後、バスバー32の先端中央の凹部32aに電極棒41を当て、バスバー32と電池ケース13の底板13aとの間に電流を流し、バスバー32と底板13aの外面との間を溶接する。バスバー32と負極リード16との間には1mm程度の距離があるので、溶接電流は底板13aと負極リード16との間に分流せず、底板13aの温度が上昇して底板13aが損傷することを抑制することができる。
Thereafter, the
以上説明した実施形態では、バスバー32の延出する方向と円筒電池10の内部の負極リード16の延びる方向とが90°ずれるように、マーク14を電池モジュール20の後側にして円筒電池10を散熱板22の丸孔22aに挿入することとして説明したが、バスバー32の延出方向と負極リード16の延びる方向とが重ならない範囲で、バスバー32と負極リード16との間に1mm程度の距離ができるなら、例えば、マーク14を電池モジュール20の後側から右側に45°程度まで、あるいは左側に45°程度まで傾けた範囲として円筒電池10を散熱板22に挿入してもよい。
In the embodiment described above, the
また、先に説明した電池モジュール20と異なり、バスバー32が電池モジュール20の右側から左側に向かって開口31の内側に延出していても、バスバー32が円形の開口31の中心よりも電池モジュール20の前側に寄った位置に取り付けられている場合には、バスバー32と開口31との前後方向の距離は、電池モジュール20の後側が前側よりも大きくなるので、上記実施形態と同様、マーク14を電池モジュール20の後側にして円筒電池10を散熱板22の丸孔22aに挿入してもよい。
Also, unlike the
一方、バスバー32が円形の開口31の中心よりも電池モジュール20の後側に寄った位置に取り付けられている場合には、バスバー32と開口31との前後方向の距離は、電池モジュール20の前側が後側よりも大きくなるので、上記実施形態とは逆に、マーク14の位置を電池モジュール20の前側、あるいは、前側から右側に45°程度まで、あるいは左側に45°程度まで傾けた範囲として円筒電池10を散熱板22の丸孔22aに挿入してもよい。
On the other hand, when the
つまり、バスバー32と負極リード16との間に所定の距離ができるようにするには、バスバー32と開口31との距離が大きい側で、バスバー32の延びる方向と負極リード16の延びる方向とが所定角度だけずれる範囲に円筒電池10のマーク14が位置するようにして円筒電池10を散熱板22の丸孔22aに挿入すればよい。
That is, in order to allow a predetermined distance between the
以上説明したように、本実施形態の電池モジュール20の製造方法は、円筒電池10に負極リード16の方向を示すマーク14を設けておき、このマーク14に基づいて、負極リード16とバスバー32とが重ならず、その間が所定距離だけ離れるように円筒電池10と負極バスバーアセンブリ30とを散熱板22に取り付けて、バスバー32と電池ケース13の底板13aとを溶接するので、溶接電流の底板13aと負極リード16との間へ分流を抑制することができる。このため、バスバー32と底板13aの溶接の際に底板13aの温度が上昇して底板13aが損傷することを抑制することができる。
As described above, in the method of manufacturing the
以上説明した実施形態では、電池ケース13の外面に予め塗装等でマーク14を設けておき、電極巻回体15の負極リード16の周方向位置をマーク14に合わせて電極巻回体15を電池ケース13に挿入することで、マーク14が負極リード16の周方向位置を示すようにすることとして説明したが、円筒電池10の組み立て中に負極リード16の方向を確認しておき、円筒電池10の組み立て後に電池ケース13の外面に塗装、刻印等でマーク14を設けてもよい。また、円筒電池10の組み立て後に封口蓋19に刻印等でマーク14を設けてもよい。
In the embodiment described above, the
また、本実施形態では、電極巻回体15の負極リード16を電池ケース13の底板13aの内面に溶接することとして説明したが、本発明は、正極リード17を電池ケース13の底板13aの内面に溶接する場合にも適用できる。
Further, in the present embodiment, the
10 円筒電池、11 正極端子、12 負極端子、13 電池ケース、13a 底板
14 マーク、15 電極巻回体、16 負極リード、17 正極リード、18 孔、19 封口蓋、20 電池モジュール、22 散熱板、22a 丸孔、23 カバー、23a 天井板、23b 四角筒、23c 穴、24 天井蓋、25 底蓋、26 正極バスバー板、30 負極バスバーアセンブリ、31 開口、32 バスバー、32a 凹部
33 樹脂、34,34A,34B,34C 負極バスバー板、38 接着剤、41 電極棒、121 負極板、121a 集電箔、121b 負極活物質層、122 正極板、122a 集電箔、122b 正極活物質層、123,124 セパレータ。
Claims (1)
前記円筒電池の外径が固定される丸孔を有する散熱板と、
前記散熱板に取り付けられるバスバーアセンブリと、を備え、
前記電極巻回体が前記負極板から引き出され、前記電池ケースの底板内面に溶接される負極リードを含み、
前記円筒電池は、外面に前記負極リードの位置を示すマークを有し、
前記バスバーアセンブリが前記丸孔の配置に合わせて設けられた開口と前記開口の周縁から前記開口の内側に向かって延出するバスバーとを含む、電池モジュールの製造方法であって、
前記マークに基づいて、前記負極リードと前記バスバーとの間が所定距離だけ離れるように前記円筒電池と前記バスバーアセンブリとを前記散熱板に取り付け、
前記バスバーと前記電池ケースの底板外面とを溶接する電池モジュールの製造方法。 A cylindrical battery including an electrode winding body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound in a cylindrical shape via a separator, and a bottomed cylindrical battery case accommodating the electrode winding body,
A heat dissipation plate having a round hole to which the outer diameter of the cylindrical battery is fixed,
A bus bar assembly attached to the heat spreader,
The electrode winding body is pulled out from the negative electrode plate, and includes a negative electrode lead welded to a bottom plate inner surface of the battery case,
The cylindrical battery has a mark indicating a position of the negative electrode lead on an outer surface,
A method for manufacturing a battery module, wherein the bus bar assembly includes an opening provided in accordance with the arrangement of the round hole, and a bus bar extending from a peripheral edge of the opening toward the inside of the opening,
Based on the mark, the cylindrical battery and the bus bar assembly are attached to the heat spreader so that the negative electrode lead and the bus bar are separated by a predetermined distance,
A method for manufacturing a battery module, wherein the bus bar is welded to an outer surface of a bottom plate of the battery case.
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