JP7147630B2 - Method for manufacturing battery stack - Google Patents
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Description
本発明は,電池スタックの製造方法に関する。より詳細には,複数の二次電池をケースへと収容することで電池スタックを製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a battery stack. More specifically, it relates to a method of manufacturing a battery stack by housing a plurality of secondary batteries in a case.
リチウムイオン二次電池などの二次電池は,例えば,電子機器の電源や電動車両の駆動電源として用いられる際には,必要となる出力や容量を得るため,複数,組み合わせた電池スタックの状態で使用される。そのような電池スタックには,複数の二次電池をケース内へと収容することで一体としてなるものがある。 Secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries, for example, when used as a power source for electronic devices or as a drive power source for electric vehicles, are combined in multiple battery stacks in order to obtain the required output and capacity. used. Some of such battery stacks are integrated by housing a plurality of secondary batteries in a case.
例えば,特許文献1には,複数の二次電池をその厚み方向に並べてケースへと収容してなる電池スタックの製造方法について記載されている。また,特許文献1では,二次電池をケース内へと収容する際に,厚み方向について並べた複数の二次電池を,その配列方向の外側から挟み込みつつ持ち上げ,ケース内へと下降させることで収容している。
For example,
ところで,複数の二次電池を並べた状態の二次電池群を持ち上げたときには,重力が作用する。このため,配列方向の外側から挟み込んだ状態で持ち上げられた二次電池群においては,二次電池群を構成している二次電池に,重力方向についてのズレが生じる。この二次電池の重力方向におけるズレは,二次電池群全体においては,重力方向について撓んだような変形として現れる。 By the way, when a secondary battery group in which a plurality of secondary batteries are arranged is lifted, gravity acts. For this reason, in a secondary battery group lifted while being sandwiched from the outside in the arrangement direction, the secondary batteries forming the secondary battery group are displaced in the direction of gravity. This deviation of the secondary battery in the direction of gravity appears in the whole secondary battery group as a deformation that is bent in the direction of gravity.
また,撓むような変形が生じた状態の二次電池群をケース内へと収容する際には,例えば,ケースと二次電池群との干渉が生じてしまう等の問題があった。そして,このような干渉が生じると,二次電池群を適切にケース内へと収容することができないおそれがあった。 In addition, when a secondary battery group in a bent state is accommodated in a case, there is a problem that, for example, interference occurs between the case and the secondary battery group. If such interference occurs, there is a possibility that the secondary battery group cannot be properly accommodated in the case.
本発明は,前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは,複数の二次電池をケース内へと適切に収容して電池スタックを製造することができる電池スタックの製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made for the purpose of solving the above-described problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a battery stack that can properly house a plurality of secondary batteries in a case to manufacture a battery stack.
この課題の解決を目的としてなされた本発明の電池スタックの製造方法は,複数の二次電池を並べてなる二次電池群を,ケースの開口からケース内へと収容してなる電池スタックの製造方法であって,二次電池群を,複数の二次電池がいずれも第1面にて,基準面に接触するように並べて配置しつつ,その配列方向の両端にそれぞれ,基準面から上側へと延びる空間が設けられたエンドプレートを配置する配置工程と,基準面に対して並べて配置した二次電池群を,配列方向の両端に位置するエンドプレートの空間にそれぞれ基準面の下方より押圧部を挿入しつつ,押圧部によって配列方向の外側から押圧して押圧状態とする押圧工程と,押圧状態の二次電池群を,二次電池の第1面の反対側の面である第2面側より,開口からケース内へと進入させる収容工程とを行い,押圧状態の二次電池群がケース内へと収容された後,押圧部による押圧を解除して,押圧部を空間から除去することを特徴とする電池スタックの製造方法である。 A method for manufacturing a battery stack according to the present invention, which has been made for the purpose of solving this problem, is a method for manufacturing a battery stack in which a secondary battery group formed by arranging a plurality of secondary batteries is housed in a case through an opening of the case. The secondary battery group is arranged side by side so that all of the secondary batteries are in contact with the reference surface on the first surface , and each of the two ends in the arrangement direction is arranged upward from the reference surface. An arrangement step of arranging an end plate provided with an extending space, and a group of secondary batteries arranged side by side with respect to a reference plane is pressed from below the reference plane into the spaces of the end plates located at both ends in the arrangement direction. A pressing step in which the secondary battery group in the pressed state is pressed from the outside in the arrangement direction by the pressing portion while being inserted, and the secondary battery group in the pressed state is placed on the second surface side opposite to the first surface of the secondary battery. Then, a step of entering the case from the opening is performed, and after the pressed secondary battery group is housed in the case, the pressing by the pressing portion is released and the pressing portion is removed from the space. A method for manufacturing a battery stack characterized by:
本発明に係る電池スタックの製造方法では,二次電池群における各二次電池が,第1面にて基準面によって支えられた状態で収容工程を行うことができる。また,二次電池群における各二次電池は,第1面とは反対の第2面側より,ケース内へと収容される。このため,二次電池群を,複数の二次電池が配列方向に適切に並んだままの状態でケース内へと収容することができる。これにより,複数の二次電池をケース内へと適切に収容して電池スタックを製造することができる。 In the battery stack manufacturing method according to the present invention, each secondary battery in the secondary battery group can be accommodated in a state in which the first surface is supported by the reference surface. Further, each secondary battery in the secondary battery group is accommodated in the case from the second surface side opposite to the first surface. Therefore, the secondary battery group can be housed in the case in a state in which the secondary batteries are properly aligned in the arrangement direction. Thereby, a battery stack can be manufactured by properly housing a plurality of secondary batteries in the case.
本発明によれば,複数の二次電池をケース内へと適切に収容して電池スタックを製造することができる電池スタックの製造方法が提供されている。 According to the present invention, there is provided a battery stack manufacturing method capable of manufacturing a battery stack by appropriately housing a plurality of secondary batteries in a case.
以下,本発明を具体化した最良の形態について,図面を参照しつつ詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode embodying the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
図1に,本実施形態で製造される電池スタック1を示す。電池スタック1は,複数の二次電池10よりなる二次電池群50を,ケース20内へと収容することで構成されたものである。図1には,電池スタック1についての方向として,X方向,Y方向,Z方向を示している。図1に示すように,電池スタック1における二次電池10は,厚み方向をX方向,幅方向をY方向,高さ方向をZ方向に向けた状態でケース20内に収容されている。また,二次電池群50における二次電池10は,X方向,すなわち厚み方向について,並べて配置されている。このため,二次電池群50における複数の二次電池10の配列方向は,X方向となっている。
FIG. 1 shows a
図2は,二次電池10の斜視図である。図2に示すように,二次電池10は,電池ケース19によって外面が構成されており,外形が直方体形状(矩形状)のものである。電池ケース19は,高さ方向における一方の端に位置する外面である第1面11と,第1面11の反対側に位置する第2面12とを有している。また,電池ケース19は,外面のうち,厚み方向の端面である広大面13が,最も面積の広い面となっている。
FIG. 2 is a perspective view of the
また,二次電池10は,ともに第1面11に設けられた,正極部15および負極部16を有している。正極部15および負極部16はともに,第1面11から突出するように設けられている。また,正極部15および負極部16はそれぞれ,電池ケース19の内部の正極板および負極板に接続されている。これにより,二次電池10は,正極部15および負極部16により充放電を行うことができる。二次電池10は,例えば,リチウムイオン二次電池である。
The
そして,図1に示すように,電池スタック1における二次電池10は,隣り合う二次電池10と広大面13同士にて対面した状態でケース20内へと収容されている。なお,隣り合う二次電池10の広大面13同士の間には,絶縁性のスペーサ等が挟み込まれていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
また,図1に示すように,二次電池群50のX方向における両外側にはそれぞれ,エンドプレート30が設けられている。つまり,二次電池群50は,配列方向の両側よりエンドプレート30によって挟み込まれた状態でケース20内へと収容されている。
As shown in FIG. 1,
図3は,エンドプレート30の斜視図である。図3には,エンドプレート30の外面について,第1面31と,第1面31の反対側の第2面32とを示している。そして,図3に示すように,第2面32には,平行に延びるように形成された4つの溝35が設けられている。これにより,溝35の位置には,第2面32よりも凹んだ空間が形成されている。そして,図1に示すように,エンドプレート30は,溝35が形成された第2面32をX方向の外側に向け,さらに,溝35の延びている方向をZ方向に合わせた状態で,ケース20内に収容されている。
3 is a perspective view of the
ケース20は,Z方向における一方の端に位置する面に開口21が形成されている。そして,二次電池群50およびエンドプレート30は,開口21よりケース20内へと挿入されている。また,ケース20内に収容されている二次電池群50における複数の二次電池10はいずれも,第1面11が開口21にて露出した状態となっている。これにより,二次電池群50における複数の二次電池10は,正極部15および負極部16が,開口21から突出した状態となっている。
The
次に,電池スタック1の製造方法について説明する。本形態の電池スタック1は,次の工程により製造される。
1.配置工程
2.押圧工程
3.収容工程
Next, a method for manufacturing the
1. Placement step 2. pressing step3. Containment process
まず,「1.配置工程」より説明する。図4は,配置工程を説明するための図である。図4に示すように,配置工程では,基準台100を使用する。図4において,上下方向が重力方向であり,重力は下向きに作用する。そして,配置工程では,基準台100の上に二次電池10を配置して二次電池群50を構成する。
First, "1. Placement process" will be described. FIG. 4 is a diagram for explaining the placement process. As shown in FIG. 4, a reference table 100 is used in the placement process. In FIG. 4, the vertical direction is the direction of gravity, and gravity acts downward. Then, in the placement step, the
すなわち,図4に示すように,基準台100の上面である基準面101に,二次電池群50を,ケース20内に収容される配列で載置する。具体的には,複数の二次電池10を,広大面13同士により対面させることで厚み方向に並べる。その際,二次電池10の第1面11を下方に,第2面12を上方に向けた状態とする。すなわち,二次電池10の第1面11を基準台100の基準面101に接触するようにする。
That is, as shown in FIG. 4 , the
なお,図4以降においては,二次電池10の正極部15および負極部16を省略している。しかし,前述したように,二次電池10の第1面11には,正極部15および負極部16が突出して設けられている。このため,基準台100の基準面101には,載置された二次電池10の正極部15および負極部16が干渉しないように,逃げ部が形成されている。また,図4に示す二次電池群50は,図1に示すA-A位置での断面図である。
Note that the
また,配置工程では,二次電池群50の配列方向の両端にそれぞれ,エンドプレート30を配置する。その際,エンドプレート30の溝35を配列方向の外側へ向けるとともに,溝35の延びている方向を上下方向に合わせる。つまり,エンドプレート30についても,二次電池群50と同様,ケース20内へと収容されたときの状態で基準台100の基準面101上へ載置する。すなわち,配置工程により,二次電池群50およびエンドプレート30よりなる,ケース20内へと収容する収容体60を基準面101上に配置する。
In the arrangement step,
なお,基準台100の下方には,図4に示すように,押圧爪120が2つ,配置されている。図5に,押圧爪120の斜視図を示している。図5に示すように,押圧爪120は,爪部121と基部122とを有している。爪部121は,基部122より突出して設けられている。また,爪部121は,基部122に4つ,設けられている。この爪部121は,エンドプレート30の溝35に対応した形状および配置で設けられている。
Two
図6は,押圧爪120の爪部121をエンドプレート30の溝35に合わせた状態を示す平面図である。図6に示すように,4つの爪部121はそれぞれ,エンドプレート30の溝35に収まるような配置,大きさで形成されている。そして,図4に示すように,2つの押圧爪120はそれぞれ,二次電池群50を挟み込むように設けられたエンドプレート30の溝35の下方に爪部121が位置するように設けられている。また,基準台100には,爪部121の上方に対応する位置に貫通孔102が形成されている。よって,押圧爪120の爪部121は,基準台100の貫通孔102を通って,基準面101よりも上側へと突出できるようになっている。
6 is a plan view showing a state in which the
次に,「2.押圧工程」について説明する。押圧工程では,二次電池群50をその配列方向の外側から押圧して押圧状態とする。すなわち,図7に示すように,まず,押圧爪120を上側へと移動させ,爪部121を基準面101よりも上側へと突出させる。つまり,爪部121を,下方より,エンドプレート30の溝35へと入り込ませる。
Next, "2. Pressing step" will be described. In the pressing step, the
そして,図8に示すように,2つの押圧爪120を近づける向きへと移動させる。これにより,2つの押圧爪120によって,収容体60を,二次電池群50における配列方向について圧迫する。すなわち,二次電池群50を配列方向の外側から押圧して押圧状態とする。押圧状態の二次電池群50は,配列方向に圧迫されていることで,押圧状態とされる前の自由状態のときよりも,配列方向における長さが短くなっている。図8には,収容体60の配列方向における外寸である長さX2を示している。押圧状態における長さX2は,図7に示す押圧状態でないときの長さX1よりも短いものである。
Then, as shown in FIG. 8, the two
二次電池群50を押圧状態としたところで,次に,「3.収容工程」を行う。収容工程では,二次電池群50をケース20内へと挿入により収容する。すなわち,図9に示すように,ケース20を二次電池群50の上方にセットする。収容工程では,二次電池群50をケース20の内部空間25へと収容するため,ケース20は,開口21が下方に向けられている。すなわち,ケース20は,開口21が二次電池群50の側に向けられている。なお,図9には,二次電池群50の配列方向におけるケース20の開口21の長さY(内寸)を示している。ケース20の開口21の長さYは,押圧状態における収容体60の長さX2よりも長いものである。
When the
そして,図10に示すように,ケース20を下降させて収容体60をケース20内へと挿入する。これにより,二次電池群50は,二次電池10の第2面12側より,開口21からケース20内へと進入する。図10における収容体60は,配列方向の外側より押圧を受けた押圧状態のままである。よって,ケース20と,二次電池群50またはエンドプレート30との干渉を抑制しつつ,二次電池群50を開口21からケース20内へと進入させることができる。
Then, as shown in FIG. 10, the
また,ケース20内へと進入する二次電池群50のケース20への干渉が生じたとしても,二次電池群50における二次電池10が,重力方向に移動することは抑制されている。ケース20内へと進入する二次電池群50のケース20への干渉が生じたとき,二次電池10には,重力方向における下向きの力がかかる。しかし,二次電池10は,第1面11が基準面101に接触していることで,重力方向の下向きの移動が規制された状態である。よって,二次電池群50を基準面101に沿わせた状態のまま,ケース20内へと収容できる。すなわち,ケース20内の二次電池10を,配列方向に真っ直ぐ配置された状態とした電池スタック1を構成することができる。
Further, even if the
その後,図11に示すように,押圧爪120による押圧を解除するとともに,押圧爪120を下降させる。これにより,二次電池群50の押圧状態を解除する。押圧爪120による押圧状態が解除された二次電池群50は,押圧状態のときよりも,配列方向における長さが長くなる。つまり,図11に示す収容体60の長さX3は,押圧状態のときの長さX2よりも長いものである。
Thereafter, as shown in FIG. 11, the pressing by the
ただし,長さX3は,自由状態のときの長さX1(図7等)よりも短いものである。すなわち,図11の状態において,二次電池群50を構成している各二次電池10には,厚み方向について,適度な押圧力が付与されるようになっている。これにより,各二次電池10に適切に,厚み方向における押圧力を付与しつつ,電池スタック1を構成することができる。よって,二次電池10が厚み方向に膨張してしまうこと等が抑制されている。
However, the length X3 is shorter than the length X1 (FIG. 7, etc.) in the free state. That is, in the state shown in FIG. 11, each
なお,二次電池10の厚みや,ケース20の大きさ等にはバラつきが存在する。このような場合,バラつきを調整するためのシム等を二次電池群50とともにケース20内へと収容することで,電池スタック1において,二次電池10が厚み方向に受ける押圧力を調整することができる。
Note that the thickness of the
そのようなシムを用いた調整を行う場合,収容工程の前に,予め収容体60およびケース20の測長を行い,二次電池群50とともにケース20内へと収容するシムの大きさや枚数を決定すればよい。すなわち,収容工程の前に,配列方向における収容体60の外寸とケース20の内寸とを測定する測長工程を行っておけばよい。そして,収容工程では,バラつき分を調整できるように選定したシムを,収容体60とともに,ケース20内へと収容すればよい。
When performing adjustment using such shims, the lengths of the
また,電池スタック1における二次電池10に,その厚み方向に付与する押圧力をより適切なものとするためには,二次電池群50の測長を,押圧状態にて行うことが好ましい。すなわち,例えば,測長工程では,押圧爪120を用い,予め定めておいた電池スタック1における二次電池10の押圧力として適切な押圧力を収容体60に付与し,その状態で配列方向の外寸を測定する。また,配列方向についてのケース20の内寸も測定しておき,その後,上記の押圧工程を行い,さらに,シムと収容体60とをケース20内へと収容する収容工程を行う。これにより,シムとともにケース20内へと収容された二次電池10には,測長工程において付与された押圧力に等しい押圧力を付与することができる。
Moreover, in order to make the pressing force applied to the
以上詳細に説明したように,本実施の形態に係る電池スタック1の製造方法においては,配置工程,押圧工程,収容工程を行う。配置工程では,二次電池群50を,各二次電池10がいずれも第1面11にて,基準台100の基準面101に接触するように並べて配置する。押圧工程では,基準面101に配置した二次電池群50を,配列方向の外側から押圧爪120によって押圧して押圧状態とする。収容工程では,押圧状態の二次電池群50を,各二次電池10の第2面側より,開口21からケース20内へと進入させる。これにより,二次電池群50における各二次電池10が第1面11にて基準面101に沿った状態で,ケース20内へと収容される。よって,複数の二次電池をケース内へと適切に収容して電池スタックを製造することができる電池スタックの製造方法が実現されている。
As described above in detail, in the manufacturing method of the
そして,二次電池群50における各二次電池10の第1面11が同一面に揃っていることから,正極部15や負極部16の高さも揃えることができる。よって,正極部15と負極部16とをバスバーによって接続する際には,そのバスバーの接続を適切に行うことができる。
Further, since 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。従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,上記の実施形態では,リチウムイオン二次電池に本発明を適用した例について説明した。しかし,リチウムイオン二次電池に限らず,複数の二次電池を並べてケース内へと収容して電池スタックを製造する方法であれば,本発明を適用することができる。 It should be noted that the present embodiment is merely an example, and does not limit the present invention in any way. Therefore, the present invention can naturally be improved and modified in various ways without departing from the gist of the invention. For example, in the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a lithium ion secondary battery has been described. However, the present invention is applicable not only to lithium-ion secondary batteries, but also to any method of manufacturing a battery stack by arranging a plurality of secondary batteries and housing them in a case.
1 電池スタック
10 二次電池
11 第1面
12 第2面
20 ケース
21 開口
100 基準台
101 基準面
120 押圧爪
1
Claims (1)
前記二次電池群を,複数の前記二次電池がいずれも第1面にて,基準面に接触するように並べて配置しつつ,その配列方向の両端にそれぞれ,前記基準面から上側へと延びる空間が設けられたエンドプレートを配置する配置工程と,
前記基準面に対して並べて配置した前記二次電池群を,前記配列方向の両端に位置する前記エンドプレートの前記空間にそれぞれ前記基準面の下方より押圧部を挿入しつつ,前記押圧部によって前記配列方向の外側から押圧して押圧状態とする押圧工程と,
前記押圧状態の前記二次電池群を,前記二次電池の前記第1面の反対側の面である第2面側より,前記開口から前記ケース内へと進入させる収容工程とを行い,
前記押圧状態の前記二次電池群が前記ケース内へと収容された後,前記押圧部による前記押圧を解除して,前記押圧部を前記空間から除去することを特徴とする電池スタックの製造方法。 In a method for manufacturing a battery stack in which a secondary battery group comprising a plurality of secondary batteries arranged side by side is housed in the case through an opening of the case,
The secondary battery group is arranged side by side so that each of the plurality of secondary batteries is in contact with the reference surface on the first surface, and both ends in the arrangement direction extend upward from the reference surface. an arrangement step of arranging an end plate provided with a space ;
The secondary battery groups arranged side by side with respect to the reference plane are inserted into the spaces of the end plates positioned at both ends in the arrangement direction from below the reference plane. A pressing step of pressing from the outside in the arrangement direction to be in a pressed state;
a step of inserting the secondary battery group in the pressed state into the case through the opening from a second surface side opposite to the first surface of the secondary battery ,
After the secondary battery group in the pressed state is accommodated in the case, the pressing by the pressing portion is released and the pressing portion is removed from the space. .
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