JP7010007B2 - How to manufacture assembled batteries - Google Patents
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Description
本発明は,複数個の電池を組み合わせてなる組電池の製造方法に関する。さらに詳細には,組電池への組込み前の電池について冷却工程を行うとともに,各電池をその使用段階で冷却する冷却部材が組電池内に組み込まれる,組電池の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an assembled battery in which a plurality of batteries are combined. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing an assembled battery, in which a cooling process is performed on the battery before it is incorporated into the assembled battery, and a cooling member for cooling each battery at the stage of its use is incorporated in the assembled battery.
従来から,リチウムイオン二次電池その他の電池の製造過程では,組立後の電池を活性化する活性化処理を行っている。活性化処理には,初期充電まで行った電池を高温域(例えば55~70℃程度)で一定時間保持する高温エージング工程と,その後に電池を常温域(例えば15~25℃程度)に戻して自己放電検査を行う検査工程とが含まれる(例えば特許文献1)。ここで高温エージング工程後には電池の温度を降下させることになる。これをより短時間で行うためには,自然放冷に頼るよりも奪熱部材に接触させる強制冷却の方が有利である。 Conventionally, in the manufacturing process of lithium ion secondary batteries and other batteries, an activation process for activating the assembled battery has been performed. The activation treatment involves a high-temperature aging step in which the battery that has been charged up to the initial charge is held in a high temperature range (for example, about 55 to 70 ° C.) for a certain period of time, and then the battery is returned to the normal temperature range (for example, about 15 to 25 ° C.). It includes an inspection step of performing a self-discharge inspection (for example, Patent Document 1). Here, the temperature of the battery is lowered after the high temperature aging step. In order to do this in a shorter time, forced cooling in contact with the heat-removing member is more advantageous than relying on natural cooling.
そのための奪熱部材として,特許文献2の図10に記載されているものを用いることが考えられる。同図には,「冷却プレート11」上に「熱伝導シート10a」を設置したものが描かれている(同図の「(a)」)。そして,「熱伝導シート10a」を介して「バッテリモジュール9」を「冷却プレート11」に押し付けることで「バッテリモジュール9」を冷却する様子が描かれている(同図の「(b)」)。「熱伝導シート10a」はシリコン樹脂シートなどの伸縮性を有するものであるため,接合面の密着が図られる(同文献の[0032])。このため高い冷却効率を期待できる。特に,「バッテリモジュール9」が複数の「バッテリセル9a」の集合体(同文献の[0030],図3)であることから,「熱伝導シート10a」の伸縮性は接合面の確実な密着のために有益である。各「バッテリセル9a」の接合面の高さにはある程度のばらつきが不可避だからである。
As the heat-removing member for that purpose, it is conceivable to use the one described in FIG. 10 of
しかしながら前記した従来の技術には,次のような問題点があった。前述の特許文献2の図10の奪熱部材を電池の組立後の活性化処理に利用すると,その「熱伝導シート10a」付き「冷却プレート11」は何度も反復使用されることとなる。そうすると,「熱伝導シート10a」がクリープ変形してその伸縮性が失われてしまう。「熱伝導シート10a」がこのように疲弊した状況ではもはや,接合面の確実な密着ができず,高い冷却効率を期待することができない。特に,複数の「バッテリセル9a」の集合体である「バッテリモジュール9」を冷却対象とする場合には,冷却の程度が「バッテリセル9a」ごとにばらついてしまう。かといって1回ごとに「熱伝導シート10a」を交換していたのでは無駄が大きい。
However, the above-mentioned conventional technique has the following problems. When the heat-removing member of FIG. 10 of
本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,複数個の電池を組み合わせてなる組電池の製造過程中の冷却工程にて各電池を確実に冷却できる,組電池の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the problems of the above-mentioned conventional techniques. That is, the problem is to provide a method for manufacturing an assembled battery, which can surely cool each battery in the cooling process during the manufacturing process of the assembled battery formed by combining a plurality of batteries.
本発明の一態様における組電池の製造方法は,複数個の電池と,各電池を冷却する冷却部材とを組み合わせてなる組電池を製造する方法であって,各電池に対して,高温エージングより前に,その表面の一部である冷却面に伸縮性のある熱伝導材を配置する熱伝導材配置工程と,高温エージング後で自己放電検査前の段階での電池の熱伝導材を,冷却部材とは別の奪熱部材に接触させつつ電池を冷却する冷却工程と,冷却工程後の電池を自己放電検査に供する検査工程と,検査工程後の電池を,熱伝導材を残したまま,熱伝導材が冷却部材に接触するように組電池に組み込む組み込み工程とを有し,冷却工程を,複数個の電池を拘束具で拘束したアセンブリ状態で行い,奪熱部材は,組電池に組み込まれないものであることとしている。 The method for manufacturing an assembled battery according to one aspect of the present invention is a method for manufacturing an assembled battery in which a plurality of batteries and a cooling member for cooling each battery are combined, and the each battery is subjected to high temperature aging. Before, the heat conductive material placement process in which the elastic heat conductive material is placed on the cooling surface that is a part of the surface, and the heat conductive material of the battery in the stage after high temperature aging and before the self-discharge inspection are cooled. A cooling process in which the battery is cooled while in contact with a heat-removing member other than the member, an inspection process in which the battery after the cooling process is subjected to a self-discharge inspection, and a battery after the inspection process are left with the heat conductive material. It has a built-in process of incorporating the heat conductive material into the assembled battery so that it comes into contact with the cooling member, and the cooling process is performed in an assembled state in which a plurality of batteries are restrained by a restraint, and the heat-removing member is incorporated into the assembled battery. It is supposed to be something that cannot be done.
上記態様における組電池の製造方法では,冷却工程にて,熱伝導材の伸縮性により,電池から奪熱部材への良好な排熱性が得られる。このため冷却工程が短時間で済む。そして熱伝導材は電池の冷却面に配置された状態のまま組電池に組み込まれるので,多数回にわたり反復使用されることはない。このため熱伝導材にクリープ変形が生じて排熱性が損なわれることがない。 In the method for manufacturing an assembled battery in the above aspect, good heat exhaustability from the battery to the heat-removing member can be obtained by the elasticity of the heat conductive material in the cooling step. Therefore, the cooling process can be completed in a short time. Since the heat conductive material is incorporated into the assembled battery while being arranged on the cooling surface of the battery, it is not used repeatedly many times. Therefore, the heat conductive material is not creep-deformed and the heat exhaust property is not impaired.
本構成によれば,複数個の電池を組み合わせてなる組電池の製造過程中の冷却工程にて各電池を確実に冷却できる,組電池の製造方法が提供されている。 According to this configuration, there is provided a method for manufacturing an assembled battery capable of reliably cooling each battery in a cooling step during the manufacturing process of the assembled battery composed of a combination of a plurality of batteries.
以下,本発明を具体化した実施の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,例えば図1に示されるような組電池1の製造過程に本発明を適用したものである。図1の組電池1は,多数の単電池2を一方向に配列し,両端に端部板12を配置したものである。組電池1の各単電池2は,角形平板状の外形を有している。組電池1においては,各単電池2の厚み方向と,組電池1の配列方向とが平行となっている。また,両端の端部板12同士が,締結ロッド15により締結されている。これにより組電池1は一体化されている。また,各単電池2は厚み方向に圧迫されている。
Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, for example, the present invention is applied to the manufacturing process of the assembled
図1の組電池1では,各単電池2は冷却盤3の上で列状に配列されている。冷却盤3と各単電池2との間には,熱伝導材4が配置されている。図2に,単電池2の斜視図を示す。図1では省略されているが単電池2の上面には正負の端子5,6が突出して設けられている。単電池2の表面の一部である底面上には,前述の熱伝導材4が配置されている。なお,単電池2の電池種としては主としてリチウムイオン二次電池を想定しているが,本発明はそれに限定されるものではない。
In the assembled
本形態の製造方法では図1のような組電池1を,次の手順で製造する。このうちの「3.」および「4.」が,組立後の単電池2の活性化処理である。ただし本明細書の説明上,その後の「5.」および「6.」も活性化処理に含めることとする。
1.単電池2の組立
2.単電池2への熱伝導材4の配置
3.初充電
4.高温エージング
5.冷却
6.検査
7.組電池1への組み込み
In the manufacturing method of this embodiment, the assembled
1. 1. Assembly of
まず「1.」の組立であるがこれは,単電池2の外装ケースに発電要素と電解液とを封入することである。この工程は公知(例えば特許文献1の[0010]~[0014])であり,本発明としての特徴点は別段ない。組立をしただけの状態での単電池2には,熱伝導材4が配置されていない。
First, the assembly of "1." is to enclose the power generation element and the electrolytic solution in the outer case of the
次に「2.」の熱伝導材4の配置を行う。熱伝導材4は,伸縮性と良好な熱伝導性とを兼ね備えた部材である。単電池2から外部への排熱を良好に行うために設けられるものである。このような材料としては,「放熱シート」と称されるものが各メーカーから供給されており,利用できる。このようなものとして例えば,3M社製の「ハイパーソフト放熱シート」を挙げることができる。同社サイトによればこれは,低硬度アクリル樹脂を主成分としており,熱伝導率は2.0~3.5[W/m・K],アスカーC硬度が15~38である。この工程では,上記のような放熱シートを,単電池2の底面の大きさに合わせてカットし,貼り付ける。あるいは,固化することにより上記のような性状となるペースト状の材質のものを単電池2の底面に塗布し,固化させてもよい。図2に外観を示した単電池2は,本工程後の段階のものである。
Next, the heat
続いて,「3.」の初充電とその後の「4.」の高温エージングとを行う。これらの工程については,公知の方法(例えば特許文献1の[0015],[0016])で行えばよい。このうち高温エージングについては,処理のハンドリングの便宜のため,図3に示すように複数個の単電池2を適当な拘束具7で拘束したアセンブリ8の状態で実施する。なお,高温エージングの前の初充電もアセンブリ8の状態で実施することとしてもよい。
Subsequently, the initial charge of "3." and the subsequent high-temperature aging of "4." are performed. These steps may be performed by a known method (for example, [0015] and [0016] in Patent Document 1). Of these, high temperature aging is carried out in the state of the
高温エージング後には,「5.」の冷却を行う。「6.」の検査を常温で実施するためである。冷却は,アセンブリ8の状態のまま,各単電池2の底面の熱伝導材4を図4に示すように奪熱部材13に押し付けつつ行う。すなわち単電池2においてはその底面が冷却面である。奪熱部材13には,冷媒液F(水等)が通されている。このため,高温エージング後の単電池2を短時間で常温に降温させることができる。なお奪熱部材13は,生産過程で使用するものであり,組電池1に組み込まれるものではない。すなわち前述の冷却盤3とは別のものである。また,奪熱部材13の表面上に熱伝導材4と同様の部材を配置しておく必要はない。
After high temperature aging, the cooling of "5." is performed. This is to carry out the inspection of "6." at room temperature. Cooling is performed while keeping the state of the
ここで熱伝導材4が重要な役割を果たす。アセンブリ8の状態では,各単電池2の底面の高さが厳密に均一とは限らないからである。このため,熱伝導材4なしで冷却を行った場合,単電池2によっては奪熱部材13とあまり接触しないため冷却が不十分となることがある。伸縮性かつ良熱伝導性の熱伝導材4があることで,すべての単電池2が十分に冷却されるのである。
Here, the heat
その後,「6.」の検査を行う。すなわち,単電池2を自己放電させ,その状況により単電池2の良否を判定する。これも具体的手法は公知のもの(例えば特許文献1の[0017]~[0023])でよい。この検査は,アセンブリ8の状態のままで行ってもよいし,アセンブリ8を解体して個々の単電池2の状態で行ってもよい。
After that, the inspection of "6." is performed. That is, the
そして,「7.」の組み込みを行う。すなわち,「6.」の検査で良品と判定された単電池2のみを集めて,図1に示したような組電池1とするのである。その際,単電池2から熱伝導材4を剥ぎ取ることなく,そのまま残す。このため組電池1としての使用過程においても,単電池2から冷却盤3への排熱が,熱伝導材4を介して効率よく行われる。また,組電池1を車両や家電製品等の機器に搭載した状態では,機器から冷却盤3に冷媒液を通すことができる。
Then, "7." is incorporated. That is, only the
なお,この組み込みを,スタッキングとパッキングとに分けて行うことがある。スタッキングとは,多数の単電池2を積み重ねて拘束することであり,図1の組電池1のうち冷却盤3を除いた状態のものを得ることに相当する。パッキングとは,スタッキングしたものをパック容器に収納して電池パックとすることである。パック容器の底面部分に,冷却盤3もしくはそれに相当するものが配置されている。
This integration may be divided into stacking and packing. Stacking is to stack and restrain a large number of
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば,組み立てた単電池2に,冷却工程に至るよりも前に熱伝導材4を配置することとしている。そしてこの熱伝導材4を,冷却工程で排熱に使用するのみならず,そのまま組電池1に組み込み使用段階でも排熱に使用することとしている。このことにより次のような利点がある。
As described in detail above, according to the present embodiment, the heat
まず,冷却工程でも使用段階でも単電池2の高さ方向位置のばらつきに関わらず,すべての単電池2にて良好な排熱性が得られる。特に,冷却工程で良好な排熱性が得られることにより,活性化処理の要処理時間が短くて済む。なお,初充電工程も単電池2を冷却しつつ行うことができ,その場合にも熱伝導材4による良好な排熱性の効果が得られる。その一方で,熱伝導材4自体は,冷却工程を含む活性化処理を1回経験するだけで組電池1に組み込まれてしまう。このため,組電池1に組み込まれる以前において熱伝導材4が圧縮とその開放とを反復する回数は高々数回程度である。したがって,組電池1への組み込みの時点で熱伝導材4にクリープ変形が発生していることはない。よって,使用段階での排熱性も十分に得られる。
First, good heat exhaustability can be obtained in all the
なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,図1に示した端部板12や締結ロッド15の形状や組み合わせは任意である。組電池1の一体性を維持できるいかなるものであってもよい。また,熱伝導材4として使用できる具体的なものは,例示したものに限らず他メーカーによる相当品でもよい。また,熱伝導材4の伸縮性は,少なくともその厚み方向に対してあれば十分である。また,活性化処理の段階でのアセンブリ8は,組み付け後の組電池1とは別のものとしたが,それに限らない。アセンブリ8に含まれる単電池2の検査結果がすべて良であった場合にそのまま冷却盤3を付加して組電池1とできるようにしてもよい。
It should be noted that the present embodiment is merely an example and does not limit the present invention in any way. Therefore, as a matter of course, the present invention can be improved and modified in various ways without departing from the gist of the present invention. For example, the shape and combination of the
また,図1では単電池2同士が密着しているように見えるが,それに限られない。単電池2同士の間に通風経路が存在するものであってもよい。また,活性化処理の段階でアセンブリ8を組むことは必須ではない。個々の単電池2のままで活性化処理を行う場合であっても本発明の効果はある程度得られる。また,単電池2に熱伝導材4を配置する時期は,冷却工程より前であればいつでもよい。また,奪熱部材13の表面上にも熱伝導材4と同様の部材を配置することを妨げない。また,冷却盤3や奪熱部材13は,冷媒液を利用するものに限らず,ペルティエ素子等の熱電効果による冷却を行うものであってもよい。
Further, in FIG. 1, it seems that the
1 組電池
2 単電池
3 冷却盤
4 熱伝導材
13 奪熱部材
1 set
Claims (1)
各前記電池に対して,高温エージングより前に,その表面の一部である冷却面に伸縮性のある熱伝導材を配置する熱伝導材配置工程と,
高温エージング後で自己放電検査前の段階での前記電池の前記熱伝導材を,前記冷却部材とは別の奪熱部材に接触させつつ前記電池を冷却する冷却工程と,
前記冷却工程後の前記電池を自己放電検査に供する検査工程と,
前記検査工程後の前記電池を,前記熱伝導材を残したまま,前記熱伝導材が前記冷却部材に接触するように組電池に組み込む組み込み工程とを有し,
前記冷却工程を,複数個の前記電池を拘束具で拘束したアセンブリ状態で行い,
前記奪熱部材は,前記組電池に組み込まれないものであることを特徴とする組電池の製造方法。 It is a method for manufacturing an assembled battery, which comprises a combination of a plurality of batteries and a cooling member for cooling each of the batteries.
For each battery, a heat conductive material placement step of placing a stretchable heat conductive material on a cooling surface that is a part of the surface of the battery before high temperature aging, and a process of arranging the heat conductive material.
A cooling step of cooling the battery while contacting the heat conductive material of the battery in a stage after high temperature aging and before the self-discharge inspection with a heat absorbing member different from the cooling member.
An inspection step of subjecting the battery to a self-discharge inspection after the cooling step, and
It has a built-in step of incorporating the battery after the inspection step into the assembled battery so that the heat conductive material comes into contact with the cooling member while leaving the heat conductive material.
The cooling step is performed in an assembled state in which a plurality of the batteries are restrained by a restraint.
A method for manufacturing an assembled battery, wherein the heat-removing member is not incorporated in the assembled battery.
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