JP7042049B2 - Inspection method using pallets and pallets - Google Patents
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Description
本発明は、パレット及びパレットを用いた検査方法に関する。 The present invention relates to a pallet and an inspection method using the pallet.
例えば、特許文献1には、外装用フィルムによって電極積層体を外装してなる積層構造電池の導電性検査装置が開示されている。
For example,
この特許文献1における導電性検査装置は、積層構造電池を所定の位置で保持するステージを有しており、このステージ上に検査対象となる積層構造電池を単品で運んで導電性検査を実施している。
The conductivity inspection device in
しかしながら、このような従来の導電性検査装置で積層構造電池の検査を行うにあっては、積層構造電池を1つずつ導電性検査装置のステージに運び込み、検査終了後、導電性検査装置のステージから運び出す必要がある。 However, when inspecting a laminated structure battery with such a conventional conductivity inspection device, the laminated structure batteries are carried one by one to the stage of the conductivity inspection device, and after the inspection is completed, the stage of the conductivity inspection device is completed. Need to be carried out from.
つまり、導電性検査装置で行う積層構造電池の検査の工程は、他の作業工程から独立した工程となっている。従って、導電性検査装置は、積層構造電池の検査工程以外の各種作業工程における搬送ラインの外側に位置する装置となっている。 That is, the process of inspecting the laminated structure battery performed by the conductivity inspection device is a process independent of other work processes. Therefore, the conductivity inspection device is a device located outside the transport line in various work processes other than the inspection process of the laminated structure battery.
そのため、特許文献1においては、導電性検査装置による検査工程をこの検査工程以外の各種作業工程と同一の搬送ラインで実施することができない。すなわち、積層構造電池を製造するにあたっては、各種作業工程を同一の搬送ラインで実施できるようにするために更なる改善の余地がある。
Therefore, in
本発明のパレットは、積層構造電池が載せられる上面が連続した平坦面となる中央部と、上記中央部の周囲を囲み、かつ上記中央部を片持ち状態に支持する外周部と、上記中央部が上記外周部に対して片持ち状態となるように、上記中央部を上記外周部から切り離す穴部と、を有している。 The pallet of the present invention has a central portion in which the upper surface on which the laminated structure battery is placed is a continuous flat surface, an outer peripheral portion that surrounds the periphery of the central portion and supports the central portion in a cantilevered state, and the central portion. Has a hole portion for separating the central portion from the outer peripheral portion so that the outer peripheral portion is cantilevered.
上記中央部は、上記電極積層体の下面全体を支持可能は大きさに設定され、上記穴部は、上記電極積層体の周囲でラミネートフィルム同士を熱溶着するヒータの通過を許容する幅となるよう設定されている。 The central portion is set to a size that can support the entire lower surface of the electrode laminate, and the hole portion has a width that allows the passage of a heater that heat-welds the laminated films to each other around the electrode laminate. Is set to.
本発明によれば、積層構造電池を加圧して積層構造電池の導電性を検査する際に、積層構造電池をパレットから取り出し、搬送ライン外の装置で検査する必要がなくなるので、総じて作業時間の短縮化を実現できる。 According to the present invention, when the laminated structure battery is pressurized and the conductivity of the laminated structure battery is inspected, it is not necessary to take out the laminated structure battery from the pallet and inspect it by an apparatus outside the transport line. It can be shortened.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1及び図2は、本発明のパレット30を用いて製造される積層構造電池1を示している。
1 and 2 show a laminated
積層構造電池1は、例えばリチウムイオン二次電池であり、図1に示すように、偏平な長方形の外観形状を有し、長手方向の一方の端縁に、導電性金属箔からなる正負の一対の端子2、3を備えている。
The laminated
図2に示すように、積層構造電池1は、長方形をなす電極積層体4を電解液とともにラミネートフィルムからなる外装体5の内部に収容したものである。電極積層体4は、シート状のセパレータ11を介して交互に積層された同じくシート状の正極12及び負極13からなり、例えば、22枚の負極13と、21枚の正極12と、これらの間の42枚のセパレータ11と、を含んでいる。なお、図2における各部の寸法やセパレータ11等の枚数は正確なものではなく、説明のために誇張ないし省略したものとなっている。
As shown in FIG. 2, the laminated
正極12は、金属箔例えばアルミニウム箔からなる正極集電体12aの両面に正極活物質層12bをコーティングしたものである。正極活物質層12bは、リチウム金属酸化物からなる正極活物質と、カーボンブラック等の導電助剤と、バインダと、を混合したものを、正極集電体12aの主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。
The
負極13は、金属箔例えば銅箔からなる負極集電体13aの両面に負極活物質層13bを形成したものである。負極活物質層13bは、非晶質炭素や黒鉛等の負極活物質に、バインダを混合したものを、負極集電体13aの主面に塗布し、乾燥及び圧延させることにより形成されている。
The
負極集電体13aの長手方向の端縁の一部は、負極活物質層13bを具備しない延長部として延びており、その先端が負極端子3に接合されている。また図2には示されていないが、同様に、正極集電体12aの長手方向の端縁の一部が、正極活物質層12bを具備しない延長部として延びており、その先端が正極端子2に接合されている。
A part of the longitudinal edge of the negative electrode
セパレータ11は、正極12と負極13との間に挟み込まれ、両極間の短絡を防止すると同時に電解質を保持する機能を有している。セパレータ11は、例えば、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系合成樹脂の微多孔性膜からなり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能を有している。
The
正極12、負極13及びセパレータ11は、所定枚数積層された状態で、電極積層体4を構成している。
The
電極積層体4を電解液とともに収容する外装体5は、例えば、アルミニウム箔の内側に合成樹脂製の熱融着層を、外側に合成樹脂製の保護層をそれぞれラミネートしてなる三層構造を有するラミネートフィルムからなっている。詳述すると、外装体5は、図2の電極積層体4の下面側に配置される1枚のラミネートフィルム(第1ラミネートフィルム5a)と上面側に配置される他の1枚のラミネートフィルム(第2ラミネートフィルム5b)との2枚構造となっている。つまり、外装体5は、上下一対のラミネートフィルム5a、5bを有し、これら2枚のラミネートフィルム5a、5bの周囲の4辺を重ね合わせ、かつ互いに熱融着した構成となっている。第1、第2ラミネートフィルム5a、5bは、金属箔が樹脂層に挟まれた積層フィルム構造を有している。
The
長方形をなす積層構造電池1の短辺側に位置する一対の端子2、3は、ラミネートフィルムを熱融着する際に、ラミネートフィルムの接合面を通して外部へ引き出されている。
The pair of
積層構造電池1は、例えば、以下の手順で製造される。まず、積層工程において、正極12、負極13及びセパレータ11を順次積層し、かつ端子2、3をスポット溶接等により取り付けて電極積層体4を構成する。
The laminated
次に、ラミネート接合工程において、電極積層体4を外装体5となる第1ラミネートフィルム5aと第2ラミネートフィルム5bとで覆い(挟み込み)、一辺を残して周囲の3辺を熱融着する。本実施例では、外装体5が電極積層体4の下面側に配置される1枚の第1ラミネートフィルム5aと上面側に配置される1枚の第2ラミネートフィルム5bとの2枚構造となっている。つまり、外装体5は、ラミネート接合工程において、電極積層体4の周囲の4辺を1辺の電解液注入用の注入口を残して重ね合わせて熱溶着される。従って、外装体5は、ラミネート接合工程で、注入口が開いた袋状の構成となる。
Next, in the laminating bonding step, the electrode laminating
次に、電解液注入工程において、開口する一辺を通して外装体5の内部に電解液を充填し、その後、開口する1辺を熱融着して外装体5を密閉状態とする。これにより積層構造電池1が完成するので、次に、適宜なレベルまで充電を行い、この状態で、一定時間、エージングを行う。このエージングの完了後、電圧検査などのために再度充電を行い、出荷される。
Next, in the electrolytic solution injection step, the electrolytic solution is filled inside the
図3は、ラミネート接合工程の概略を模式的に示した説明図である。 FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing an outline of the laminating joining process.
図3中の20は、図4に詳細を示すパレット30を順次搬送するフリクションコンベアからなる直線状のパレット搬送コンベアである。
パレット搬送コンベア20からなる搬送ラインに沿って、第1ラミネートフィルム投入ステージ21、電極積層体投入ステージ22、第2ラミネートフィルム投入ステージ23、熱溶着ステージ24、導電性検査ステージ25、ワーク搬出ステージ26が配置されている。
Along the transfer line consisting of the
なお、パレット30を順次搬送する搬送ラインは、フリクションコンベアに限定されるものではなく、リフト&キャリー形式の搬送装置や、リニアコンベア(磁石で動く、スライダー独立のロボット形式)等の搬送装置を使用したものであってもよい。
The transport line for sequentially transporting the
パレット30は、例えば炭素繊維強化プラスチック(CFRP)からなる板状の部材であり、外形が略矩形をなしている。
The
パレット30は、中央部31と、中央部31を片持ち状態に支持する外周部32と、中央部31と外周部32とを連結する連結部33と、中央部31が外周部32に対して片持ち状態となるように形成された穴部34と、を有している。
The
中央部31は、矩形の平板状で、上面31aが連続した平坦面となっている。また、中央部31は、電極積層体4の下面(底面)よりも大きくなるよう設定されている。つまり、中央部31は、電極積層体4の下面全体(底面全体)を支持可能な大きさに設定されている。
The
外周部32は、中央部31の周囲を囲むように形成されている。外周部32には、電極積層体4の正極端子2の先端側を支持する金属製の正極端子支持板35と、電極積層体4の負極端子3の先端側を支持する金属性の負極端子支持板36と、電極積層体4を積層方向に押さえるクランプアーム37と、が取り付けられている。
The outer
クランプアーム37は、搬送時に主として電極積層体4のずれを防止するものであり、電極積層体4を押さえる際には図4の状態から90°回転して中央部31の上方に位置することになる。クランプアーム37は、中央部31との間に電極積層体4を挟み込み、電極積層体4を中央部31に押し付けるものである。なお、クランプアーム37のシャフト38にボールスプラインで適用すると、クランプアーム37による電極積層体4の押さえつけがより確実となる。
The
また、外周部32には、第1ラミネートフィルム5a及び第2ラミネートフィルム5bのパレット30に対する位置決めを行う複数の位置決め用突起39が設けられている。これらの位置決め用突起39は、第1ラミネートフィルム5a及び第2ラミネートフィルム5bの外周縁に貫通形成されている位置決め用穴(図示せず)に挿入される。
Further, the outer
連結部33は、中央部31の基端と外周部32とを連結する。連結部33には、矩形の貫通穴33aが形成されている。なお、貫通穴33aの形状は、矩形に限定されるものではなく、後述する第2突起部62の通過を許容する形状であれば、適宜変更可能である。
The connecting
穴部34は、中央部31の周囲に形成された全体がC字形状、あるいはコ字形状を呈してパレット30を貫通する穴であり、中央部31を外周部32から切り離している。
The
第1ラミネートフィルム投入ステージ21では、図5に示すように、パレット30に第1ラミネートフィルム5aが載せられる。
In the first laminating
電極積層体投入ステージ22では、図6に示すように、電極積層体4が第1ラミネートフィルム5aの上からパレット30の中央部31に載せられる。電極積層体4の下面は、中央部31によって全面が支持される。
In the electrode
第2ラミネートフィルム投入ステージ23では、図7に示すように、第2ラミネートフィルム5bが電極積層体4の上からパレット30に載せられる。
In the second laminating
熱溶着ステージ24では、矩形をなす第1ラミネートフィルム5a及び第2ラミネートフィルム5bの3つの辺をそれぞれ一対のヒートブロック(図示せず)により挟み込んで加圧・加熱することにより両者を熱溶着させる。このとき、一対のヒートブロックのうちヒータとしての下側のヒートブロックがパレット30の穴部34を通って第1ラミネートフィルム5aに押し付けられる。つまり、パレット30の穴部34は、下側のヒートブロックの通過を許容する幅を有するように設定されている。
In the
導電性検査ステージ25では、図8に示す導電性検査装置50を用いて、導電性の検査を実施する。導電性検査装置50で実施する導電性検査は、例えば、特開2013-164380号公報等によって公知なものであり、第1ラミネートフィルム5aの金属箔及び第2ラミネートフィルム5bの金属箔に至るように金属性の針(図示せず)を刺し込み、電極積層体4と上記針との導通状態を検査するものである。
At the
本実施例では、導電性検査ステージ25において、積層構造電池1を電極積層体4の積層方向に加圧にした状態で、導電性検査装置50による導電性検査を実施している。
In this embodiment, in the
図8(a)は、積層構造電池1を電極積層体4の積層方向に加圧する前の状態を示している。図8(b)は、積層構造電池1を電極積層体4の積層方向に加圧して、電極積層体4と上記針との導通状態を検査している状態を示している。上記針は、積層構造電池1を電極積層体4の積層方向に加圧する際に、積層構造電池1に刺し込まれる。
FIG. 8A shows a state before the
導電性検査装置50は、パレット30の上方に位置する第1ユニット51と、パレット30の下方に位置する第2ユニット52と、から大略構成されている。
The
第1ユニット51は、パレット30の中央部31の上面側に押し付けられる第1押し付けパッド53と、第1押し付けパッド53が取り付けられた第1支持部材54と、を有している。
The
第1押し付けパッド53は、パレット30に載せられた第2ラミネートフィルム5bに押し付けることが可能となっている。第1支持部材54は、図示外の第1エアシリンダによって上下するものである。また、第1支持部材54には、上記針が取り付けられている。つまり、上記針は、第1支持部材54の上下動に伴って上下する。
The first
第2ユニット52は、パレット30の中央部31の下面側に押し付けられる第2押し付けパッド56と、第2押し付けパッド56が取り付けられた第2支持部材57と、を有している。
The
第2押し付けパッド56は、パレット30の中央部31の下面(裏面)に押し付けることが可能となっている。第2支持部材57は、第2エアシリンダ58によって上下するものである。なお、図8における59は、第2支持部材57の上下動をガイドするガイド部材である。
The second
つまり、第1ユニット51と第2ユニット52とによって、積層構造電池1を電極積層体4の積層方向に加圧することが可能となっている。
That is, the
導電性検査装置50による導電性検査は、電極積層体4の周囲が熱溶着された状態の積層構造電池1において、第1、第2ラミネートフィルム5a、5bの間、電極積層体4の正極12と負極13の間、電極積層体4の正極12と外装体5の間、電極積層体4の負極13と外装体5の間、の導電性を検査して、積層構造電池1の不良品を選別する。
In the conductivity inspection by the
導電性検査において、積層構造電池1の不良品を可能な限り見逃さないためには、積層構造電池1を積層方向に加圧することが有効である。導電性検査の実施時に、積層構造電池1を加圧することで、例えば、電極積層体4内のコンタミ、電極積層体4内のセパレータ11の穴あき、電極積層体4内のセパレータ11のめくれ等に起因する異常を顕在化できる。
In order not to overlook the defective product of the
また、導電性検査ステージ25では、図9に示すように、第2ラミネートフィルム投入ステージ23、熱溶着ステージ24等の前のステージからパレット30を水平に搬送することが可能となっている。
Further, in the
ワーク搬出ステージ26では、積層構造電池1をパレット30から搬出する。このとき、パレット30に載せられている積層構造電池1は、図10に示すワーク持ち上げ台60の上昇によりパレット30から持ち上げられる。ワーク持ち上げ台60は、図示せぬエアシリンダ等の駆動ユニットにより上下動可能となっている。
At the
ワーク持ち上げ台60は、パレット30の穴部34を通過可能な第1押し上げ部材としての第1突起部61、61と、パレット30の貫通穴33aを通過可能な第2押し上げ部材としての第2突起部62と、を有している。換言すると、穴部34は、第1突起部61の通過を許容する幅となるよう設定されている。また貫通穴33aは、第2突起部62の通過を許容する幅となるよう設定されている。
The work lifting table 60 has a
第1突起部61は、L字形状の突起である。第2突起部62は、直方体形状の突起である。
The
これによって、パレット30と積層構造電池1との間に適宜な隙間を形成され、この隙間に図示せぬロボットハンドを挿入して積層構造電池1を取り出すことが可能となっている。
As a result, an appropriate gap is formed between the
ワーク搬出ステージ26でパレット30から搬出された電解液注入前の積層構造電池1は、搬送ライン外に位置する所定のマガジンに格納される。
The
本実施例のパレット30は、中央部31の上面全体が平坦面となっている。そのため、パレット30の中央部31においては、積層構造電池1を載せた状態で、電極積層体4の全面を加圧することが可能となる。
In the
つまり、ラミネート接合工程において、電極積層体4の周囲を熱溶着した際に載せられていたパレット30に載せた状態で、積層構造電池1をそのまま加圧することができる。
That is, in the laminating bonding step, the
すなわち、穴部34を利用して電極積層体4の周囲を封止した後、同一のパレット30に載せた状態で、積層構造電池1を加圧して行う導電性検査の実施が可能となる。
That is, it is possible to carry out a conductivity test in which the
さらに言えば、積層構造電池1は、外装体5に挟み込まれた電極積層体4の周囲の3辺を熱溶着する作業と、電極積層体4の周囲の3辺が熱溶着された状態で加圧して導電性を検査する作業と、を同一ライン(同一の搬送ライン)で実施することが可能となる。
Further, the
そのため、ラミネート接合工程で積層構造電池1を加圧して導電性を検査する際に、積層構造電池1を搬送ラインから取り出し、搬送ライン外の装置で検査する必要がなくなるので、総じて作業時間の短縮化を実現できる。つまり、積層構造電池1の生産性を総じて向上させることができる。
Therefore, when the
また、中央部31が片持ち状態で連結部33を介して外周部32に支持されているので、中央部31に置かれた積層構造電池1を加圧した際に中央部31を外周部32に対して撓ませることができる。そのため、パレット30の中央部31において、積層構造電池1を均等に加圧することができる。また、パレット30の厚みにばらつきがあったとしても、中央部31を外周部32に対して撓ませることができるので、パレット30の中央部31において、積層構造電池1を均等に加圧することができる。
Further, since the
穴部34は、パレット30に載せられた積層構造電池1を押し上げる第1突起部61の通過を許容する幅となるよう設定されているので、積層構造電池1をパレット30から容易に取り出すことができる。
Since the
連結部33には、積層構造電池1を押し上げる第2突起部62の通過を許容する貫通穴33aが形成されている。そのため、積層構造電池1をパレット30から持ち上げる際には、積層構造電池1の全周が第1、第2突起部61、62によって支持される。つまり、積層構造電池1の姿勢を崩すことなく、積層構造電池1をパレット30から取り出すことが可能となる。
The connecting
また、上述した実施例のパレット30を用いることで、同一のパレット30を用いた同一の搬送ラインで、穴部34を通過したヒータによって、電極積層体4の周囲の外装体5を熱溶着し、その後パレット30に載せた状態で外装体5と電極積層体4を加圧し、外装体5の表面から外装体の金属箔に至るように金属製の針を刺し込み、電極積層体4と上記針との導通状態を検査することが可能となる。
Further, by using the
1…積層構造電池
4…電極積層体
5…外装体
5a…第1ラミネートフィルム
5b…第2ラミネートフィルム
30…パレット
31…中央部
31a…上面
32…外周部
33…連結部
33a…貫通穴
34…穴部
1 ... Laminated
Claims (5)
上記中央部の周囲を囲み、かつ上記中央部を片持ち状態に支持する外周部と、
上記中央部と上記外周部とを連結する連結部と、
上記中央部が上記外周部に対して片持ち状態となるように、上記中央部を上記外周部から切り離す穴部と、を有し、
上記中央部は、上記電極積層体の下面全体を支持可能は大きさに設定され、
上記穴部は、上記電極積層体の周囲で、上記上下一対のラミネートフィルム同士を熱溶着するヒータの通過を許容する幅となるよう設定されていることを特徴とするパレット。 A laminated structure in which an electrode laminate is sandwiched between a pair of upper and lower laminated films.
An outer peripheral portion that surrounds the periphery of the central portion and supports the central portion in a cantilevered state.
A connecting portion that connects the central portion and the outer peripheral portion,
It has a hole portion for separating the central portion from the outer peripheral portion so that the central portion is cantilevered with respect to the outer peripheral portion.
The central portion is set to a size that can support the entire lower surface of the electrode laminate.
The pallet is characterized in that the hole portion is set to have a width that allows the passage of a heater that heat-welds the pair of upper and lower laminated films to each other around the electrode laminate.
上記中央部の周囲を囲み、かつ上記中央部を片持ち状態に支持する外周部と、
上記中央部が上記外周部に対して片持ち状態となるように、上記中央部を上記外周部から切り離す穴部と、を有するパレットを用い、
金属箔が樹脂層に挟まれた積層フィルム構造を持つラミネートフィルムによって外装された電極積層体を上記パレットの上記中央部で支持した状態で、上記穴部を通過したヒータによって、上記電極積層体の周囲の上記ラミネートフィルムを熱溶着し、その後上記パレットに載せた状態で上記ラミネートフィルムによって外装され上記電極積層体を加圧し、上記ラミネートフィルムの表面から上記金属箔に至るように金属製の針を刺し込み、上記電極積層体と上記針との導通状態を検査することを特徴とするパレットを用いた検査方法。
The upper surface becomes a continuous flat surface, and the central part is set to a size that can support the entire lower surface of the electrode laminate.
An outer peripheral portion that surrounds the periphery of the central portion and supports the central portion in a cantilevered state.
Using a pallet having a hole portion for separating the central portion from the outer peripheral portion so that the central portion is cantilevered with respect to the outer peripheral portion.
The electrode laminate, which is covered with a laminate film having a laminated film structure in which a metal foil is sandwiched between resin layers, is supported by the center portion of the pallet, and the electrode laminate is subjected to a heater that has passed through the hole portion. The surrounding laminated film is heat-welded, and then the electrode laminate is covered with the laminated film while being placed on the pallet, and the metal needle is inserted from the surface of the laminated film to the metal foil. An inspection method using a pallet, which comprises inserting and inspecting the continuity state between the electrode laminate and the needle.
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