JP7191073B2

JP7191073B2 - 二次電池の製造方法

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Publication number: JP7191073B2
Application number: JP2020176042A
Authority: JP
Inventors: 強江原; 聡仁平
Original assignee: Capable
Current assignee: Capable
Priority date: 2020-10-20
Filing date: 2020-10-20
Publication date: 2022-12-16
Anticipated expiration: 2040-10-20
Also published as: JP2022067367A

Description

本開示は、二次電池の製造方法に関する。

二次電池は、パソコンや携帯端末等のポータブル電源、あるいはＥＶ（電気自動車）、ＨＶ（ハイブリッド自動車）、ＰＨＶ（プラグインハイブリッド自動車）等の車両駆動用電源として広く用いられている。二次電池では、電池ケースの内部に収容された発電要素を外部に電気的に接続するための端子が用いられる。例えば、端子と電池ケースの間の絶縁を確保する等の目的で、端子の所定部位に樹脂部品が設けられる場合がある。

端子の所定部位に樹脂部品を設置するための方法の１つとして、射出成形を利用する方法が考えられる。射出成形とは、加熱溶融させた樹脂材料を金型内に射出注入した後、樹脂材料を冷却して固化させることで、成形品を得る方法である。射出成形を利用する場合、樹脂材料が、注入された空間から外部に漏れてしまうと、電池性能の低下等を引き起こす可能性がある。例えば、特許文献１に記載の光モジュールの製造方法では、キャビティ部から樹脂が流出することを防止するために、キャビティ部と整列部の間に樹脂切り板が設けられる。

特開平４－２３９６１４号公報

端子のうち四角柱状の部分を、樹脂切りを行う樹脂切り部とする場合、金型に形成された矩形の孔に樹脂切り部が隙間なく嵌まり込む必要がある。しかし、樹脂切り部の形状を高い精度で形成することは困難な場合が多く、形成された複数の樹脂切り部の寸法には差が生じやすい。

ここで、樹脂切り部を、第１方向と、第１方向に交差する第２方向とで別々に押圧することで、樹脂切り部における樹脂切りを行うことができれば、樹脂切り部の寸法のばらつきを許容できると考えられる。しかし、第１方向・第２方向ともに定圧で押圧して隙間を埋めようとすると、寸法のばらつきの影響で、第１方向に押圧する部材と第２方向に押圧する部材の間に隙間が生じてしまい、樹脂切りが適切に実行されない場合がある。また、第１方向・第２方向ともに定寸で単純に押圧すると、樹脂切り部の寸法のばらつきが吸収されない可能性、および、樹脂切り部に過度な変形・破損等が生じる可能性がある。

本発明の典型的な目的は、端子の所定部位に樹脂材料を適切に形成することが可能な二次電池の製造方法を提供することである。

ここに開示される一態様の二次電池の製造方法は、端子のうち、四角柱状である樹脂切り部の外周を閉塞することで、上記端子の所定部位の周囲に樹脂の注入空間を形成する空間形成工程と、上記注入空間に樹脂を注入することで、上記端子に樹脂部品を射出成形する射出成形工程と、を含み、上記空間形成工程は、互いに対向し、且つ第１所定距離離間した一対の閉塞面の間に、上記樹脂切り部を設置する設置工程と、上記一対の閉塞面の間に設置された上記樹脂切り部における４つの外周面のうち、上記閉塞面に平行に設置された一対の第１外周面に対して交差する方向に延びる一対の第２外周面の間を押圧することで、上記一対の第２外周面の間の距離を第２所定距離とする押圧工程と、を含み、上記押圧工程では、上記一対の第２外周面の少なくとも一方を、上記第２外周面側に突出した突起を備える押圧面によって押圧する。

本開示に係る二次電池の製造方法では、突起を備える押圧面によって樹脂切り部が押圧されると、樹脂切り部は、一対の第１外周面が離間する方向に適度に押し広げられる。その結果、樹脂切り部の寸法のばらつきに関わらず、樹脂切り部における一対の第１外周面と、一対の閉塞面の間の隙間が閉塞される。また、一対の第２外周面と、一対の押圧面の間の隙間は、押圧工程によって閉塞される。つまり、本開示に係る製造方法によると、樹脂切り部の寸法のばらつきに関わらず、樹脂切り部の周囲が、部材の変形・破損等の発生が抑制された状態で適切に閉塞される。よって、端子の所定部位に樹脂材料が適切に形成される。

ここに開示される二次電池の製造方法の効果的な一態様では、設置工程において、互いに対向する一対の閉塞面の間に樹脂切り部が配置された状態で、一対の閉塞面の間の距離を近づけることで、一対の閉塞面の間の距離を第１所定距離とする。この場合には、予め第１所定距離離間した一対の閉塞面の間に樹脂切り部が設置される場合に比べて、樹脂切り部を容易に一対の閉塞面の間に設置することができる。従って、例えば、樹脂切り部における一対の第１外周面の距離が、第１所定距離と近い場合等でも、一対の閉塞面の間に適切に樹脂切り部が設置される。また、樹脂切り部の寸法のばらつき等の影響で、一対の第１外周面の距離が第１所定距離よりも長い場合でも、樹脂切り部が適切に設置される。ただし、一対の閉塞面の間の距離は、第１所定距離に固定されていてもよい。

ここに開示される二次電池の製造方法の効果的な一態様では、端子の樹脂切り部のうち、一対の第２外周面間の距離は、一対の第１外周面間の距離よりも短い。この場合には、一対の第２外周面間の距離が一対の第１外周面間の距離以上である場合に比べて、押圧工程によって樹脂切り部が押し広げられる距離（つまり、一対の第１外周面が離間する方向に押し広げられる距離）が長くなり易い。よって、より適切に樹脂切り部の周囲が閉塞される。

ここに開示される二次電池の製造方法の効果的な一態様では、突起は、押圧面のうち、一対の閉塞面同士の中間位置よりも一方の閉塞面側にずれて配置された第１突起と、中間位置よりも他方の閉塞面側に配置された第２突起とを含む。この場合、樹脂切り部は、第１突起によって一方の閉塞面側に押し広げられると共に、第２突起によって他方の閉塞面側に押し広げられる。従って、樹脂切り部と一対の閉塞面の間の隙間が、より効率良く閉塞される。

樹脂切り部を形成する部材の硬度が小さい程、押圧面の突起の高さ（つまり、押圧面から突起の先端までの長さ）が大きくなるように、突起の高さが設定されていてもよい。この場合、樹脂切り部を形成する部材の材質に応じて適切に射出成形が行われる。

射出成形機１を右斜め上方から見た斜視図である。図１におけるＡ－Ａ線矢視方向断面図である。右基部２および可動閉塞部材２０（図１参照）を取り外した状態の射出成形機１の一部を、右斜め後方から見た斜視図である。図２におけるＢ－Ｂ線矢視方向断面図である。

以下、本開示における典型的な実施形態の１つについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚み等）は実際の寸法関係を反映するものではない。

図１は、射出成形機１を右斜め上方から見た斜視図である。図１における紙面上側を射出成形機１および端子１０の上側とし、紙面下側を射出成形機１および端子１０の下側とする。図１における紙面右手前側を射出成形機１および端子１０の右側とし、紙面左奥側を射出成形機１および端子１０の左側とする。図１における紙面左手前側を射出成形機１および端子１０の前側とし、紙面右奥側を射出成形機１および端子１０の後側とする。図２は、図１におけるＡ－Ａ線矢視方向断面図である。従って、図２における紙面上下方向が射出成形機１および端子１０の上下方向となり、紙面左右方向が射出成形機１および端子１０の左右方向となる。図３は、右基部２および可動閉塞部材２０（図１参照）を取り外した状態の射出成形機１の一部を、右斜め後方から見た斜視図である。図４は、図２におけるＢ－Ｂ線矢視方向断面図である。従って、図４における紙面上下方向が射出成形機１および端子１０の前後方向となり、紙面左右方向が射出成形機１および端子１０の左右方向となる。

（端子）
まず、本実施形態の製造方法によって製造される二次電池の端子１０について説明する。端子１０は、二次電池の電池ケース内に収容された発電要素を、電気的に外部に接続する。図２および図３に示すように、端子１０は、上下方向を長手方向とする略板状の部材である。端子１０は、外部露出部１１および被収容部１２を備える。外部露出部１１は、電池ケースの外部に露出される。被収容部１２は、電池ケースの内部に収容される。外部露出部１１の左右方向の幅は、被収容部１２の左右方向の幅よりも長い。図１および図３に示すように、外部露出部１１の上端部は前方（正面側）に向けて屈曲されている。

図２および図３に示すように、端子１０のうち、外部露出部１１と被収容部１２の間に位置する四角柱状の部位は、後述する射出成形の際に樹脂漏れが遮断される樹脂切り部１３となる。端子１０が射出成形機１に装着され、樹脂切り部１３の外周が閉塞されると、端子１０の所定部位（本実施形態では、樹脂切り部１３の上方）の周囲に、樹脂の注入空間Ｓ（図２参照）が形成される。注入空間Ｓに樹脂が注入された後、固化されることで、所定部位に樹脂部品が射出成形される。形成された樹脂部品は、端子１０と電池ケースを絶縁する。

図４に示すように、四角柱状である樹脂切り部１３の４つの外周面のうち、左方および右方を向き、且つ互いに平行に延びる一対の面を、第１外周面１４Ａとする。また、樹脂切り部１３の４つの外周面のうち、一対の第１外周面１４Ａに対して交差する方向に延びる（つまり、図４における前方および後方を向く）一対の面を、第２外周面１４Ｂとする。本実施形態では、樹脂切り部１３における一対の第２外周面１４Ｂの間の距離ＤＢは、一対の第１外周面１４Ａの間の距離ＤＡよりも短い。この詳細については後述する。

なお、二次電池の正極端子および負極端子の少なくとも一方が、本開示に係る製造方法によって製造されればよい。端子１０を形成する材質は、種々の条件（例えば、正極端子および負極端子のいずれであるか等）に応じて適宜選択される。例えば、端子１０のうち、外部露出部１１の材質と被収容部１２の材質が異なっていてもよい。この場合、射出成形される樹脂部品は、端子１０における外部露出部１１と被収容部１２を固定する固定部を兼ねてもよい。端子１０の材質には、例えば、アルミニウムおよび銅等の少なくともいずれかの金属を採用できる。

（射出成形機）
本実施形態の二次電池の製造工程で使用される射出成形機１について説明する。図１に示すように、本実施形態の射出成形機１は、右基部２、左基部３、可動閉塞部材２０、第１固定部材３０、押圧部材４０、および第２固定部材５０（図３および図４参照）を備える。さらに、射出成形機１は、射出成形時に端子１０の上部を覆う蓋部材（図示せず）を備えている。右基部２は、樹脂部材が射出成形される端子１０の右側に配置されており、端子１０を設置するために必要な空間を十分に確保する等の目的により可動状態に設けられている。右基部２には、可動閉塞部材２０が設けられている。左基部３は、端子１０の左側に配置される。左基部３には、第１固定部材３０（詳細は後述する）が設けられている。

可動閉塞部材２０は、端子１０の所定部位の閉塞をより確実に行うために設けられており、本実施形態では第１固定部材３０との間で、端子１０の樹脂切り部１３（図２から図４参照）を挟み込む。換言すると、図４に示すように、端子１０の樹脂切り部１３は、可動閉塞部材２０における左側先端の閉塞面２１と、第１固定部材３０における右側の閉塞面３１の間に設置される。本実施形態の可動閉塞部材２０は、剛性を有する板状の部材である。

可動閉塞部材２０は、左右方向に可動可能に設けられている。詳細には、可動閉塞部材２０は、一対の閉塞面２１、３１の間の距離が第１所定距離よりも長くなる待機位置と、一対の閉塞面２１、３１の間の距離が第１所定距離となる作動位置の間で移動することができる。

可動閉塞部材２０を移動させる機構には、種々の機構を採用することができる。一例として、本実施形態の可動閉塞部材２０には、左右方向に対して斜めに傾斜した傾斜部（図示せず）が形成されている。作動片（図示せず）が傾斜部に摺動しながら押し込まれることで、可動閉塞部材２０が左方へ移動する。作動片が傾斜部に対して完全に押し込まれると、一対の閉塞面２１、３１の間の距離が第１所定距離となる。従って、本実施形態の可動閉塞部材２０の移動機構は、シリンダー等を用いる場合とは異なり、樹脂を溶融する際の熱の影響を受けにくい。さらに、本実施形態の可動閉塞部材２０の移動機構によると、可動閉塞部材２０が作動位置に移動した際の、一対の閉塞面２１、３１の間の距離が、より高い精度で第１所定距離となる。ただし、可動閉塞部材２０の移動機構を変更することも可能である。

押圧部材４０は、図１に示すように、右基部２と左基部３の間であり、且つ端子１０の前側に、前後方向に移動可能に配置される。また、第２固定部材５０（図３および図４参照）は、端子１０の後側に配置されている。押圧部材４０は、後方に移動することで、第２固定部材５０との間で端子１０を押圧する。詳細には、図４に示すように、押圧部材４０は、端子１０の樹脂切り部１３における一対の第２外周面１４Ｂの間を押圧することで、一対の第２外周面１４Ｂの間の距離ＤＢを第２所定距離とする。換言すると、樹脂切り部１３における一対の第２外周面１４Ｂは、押圧部材４０の後端の押圧面４１と、第２固定部材５０の前端の押圧面５１との間で、定寸で押圧される。

図３および図４に示すように、押圧部材４０の押圧面４１、および第２固定部材５０の押圧面５１（図４参照）の少なくとも一方には、端子１０における第２外周面１４Ｂ（図４参照）側に突出する突起４２が形成されている。従って、一対の押圧面４１、５１によって端子１０の樹脂切り部１３が押圧されると、樹脂切り部１３は、一対の第１外周面１４Ａ（図４参照）が離間する方向（本実施形態では左右方向）に適度に押し広げられる。

図３および図４に示すように、本実施形態では、押圧部材４０の押圧面４１のうち、第１所定距離となった一対の閉塞面２１、３１（図４参照）の中間位置よりも一方の閉塞面２１側に配置された第１突起４２Ｒと、他方の閉塞面３１側に配置された第２突起４２Ｌが形成されている。この効果については後述する。

なお、樹脂切り部１３を形成する部材の硬度が小さい程、押圧部材４０によって押圧された樹脂切り部１３は、一対の第１外周面１４Ａが離間する方向（左右方向）だけでなく、端子１０の長手方向（本実施形態では上下方向）にも押し広げられ易くなる。従って、本実施形態では、樹脂切り部１３を形成する部材の硬度が小さい程、押圧面４１に形成される突起４２の高さ（つまり、押圧面４１から突起４２の先端までの長さ）が大きくなるように、突起４２が形成されている。例えば、樹脂切り部１３の材質が銅である場合の突起４２よりも、樹脂切り部１３の材質がアルミニウムである場合の突起４２の方が、高さが大きくなるように形成する。その結果、樹脂切り部１３の材質に応じて適切に射出成形が行われる。

ただし、突起４２の構成を変更することも可能である。例えば、突起４２は、第２固定部材５０の押圧面５１（図４参照）に形成されていてもよい。押圧面４１および押圧面５１の両方に突起４２が形成されていてもよい。突起４２の数を変更することも可能である。

押圧部材４０を前後方向に移動させる移動機構の一例について説明する。図１に示すように本実施形態の押圧部材４０の上部には、前後方向に対して斜めに傾斜した傾斜部４３が形成されている。押圧部材４０と第２固定部材５０の間に端子１０が配置された状態で、端子１０の上部を覆う蓋部材（図示せず）が上方から装着されると、蓋部材から下方に突出する作動片（図示せず）が、押圧部材４０の傾斜部４３に摺動する。その結果、作動片が下方に押し込まれるに従って、押圧部材４０が所定の位置まで後方に移動する。従って、本実施形態の押圧部材４０の移動機構は、シリンダー等を用いる場合とは異なり、樹脂を溶融する際の熱の影響を受けにくい。さらに、本実施形態の押圧部材４０の移動機構によると、端子１０の第２外周面１４Ｂの間を高い精度で定寸押圧することが可能である。ただし、押圧部材４０の移動機構を変更してもよい。例えば、モータ等のアクチュエータが移動機構に使用されてもよい。

（製造工程）
本実施形態における二次電池（詳細には端子１０）の製造工程について説明する。本実施形態における端子１０の製造工程は、空間形成工程と射出成形工程を含む。空間形成工程では、端子１０における四角柱状の樹脂切り部１３の外周が閉塞されることで、端子１０の所定部位の周囲に、樹脂の注入空間Ｓ（図２参照）が形成される。詳細には、空間形成工程は、設置工程と、押圧工程とを含む。

設置工程では、互いに対向し、且つ第１所定距離離間した一対の閉塞面２１、３１の間に樹脂切り部１３が設置される。詳細には、樹脂切り部１３における４つの外周面のうち、一対の第１外周面１４Ａ（図４参照）の各々が、一対の閉塞面２１、３１と対向するように、樹脂切り部１３が設置される。

詳細には、本実施形態の設置工程では、互いに対向する一対の閉塞面２１、３１の間に樹脂切り部１３が配置された状態で、可動閉塞部材２０が待機位置から作動位置に移動される。その結果、一対の閉塞面２１、３１の間の距離が近づけられて、第１所定距離とされる。従って、予め第１所定距離離間した一対の閉塞面２１、３１の間に樹脂切り部１３が設置される場合に比べて、樹脂切り部１３が容易に一対の閉塞面２１、３１の間に設置される。従って、例えば、樹脂切り部１３における一対の第１外周面１４Ａ間の距離が、第１所定距離と近い場合等でも、一対の閉塞面２１、３１の間に適切に樹脂切り部１３が設置される。また、樹脂切り部１３の寸法のばらつき等の影響で、一対の第１外周面１４Ａの間の距離が第１所定距離よりも長い場合でも、樹脂切り部１３が適切に設置される。

押圧工程では、押圧部材４０を移動させることで、押圧部材４０の押圧面４１と、第２固定部材５０の押圧面５１の間で、樹脂切り部１３を押圧する。詳細には、樹脂切り部１３における一対の第２外周面１４Ｂの間が、一対の押圧面４１、５１によって押圧されることで、一対の第２外周面１４Ｂの間の距離が第２所定距離とされる。前述したように、押圧面４１には、第２外周面１４Ｂ側に突出した突起４２が形成されている。従って、押圧工程が実行されると、樹脂切り部１３は、一対の第１外周面１４Ａが離間する方向に適度に押し広げられる。その結果、樹脂切り部１３の寸法のばらつきに関わらず、樹脂切り部１３における一対の第１外周面１４Ａと、一対の閉塞面２１、３１の間の隙間が閉塞される。また、一対の第２外周面１４Ｂと、一対の押圧面４１、５１の間の隙間は、押圧工程によって閉塞される。よって、樹脂切り部１３の寸法のばらつきに関わらず、樹脂切り部１３の周囲が、部材の変形・破損等の発生が抑制された状態で適切に閉塞される。

図４に示すように、樹脂切り部１３における一対の第２外周面１４Ｂの間の距離ＤＢは、一対の第１外周面１４Ａの間の距離ＤＡよりも短い。従って、一対の第２外周面１４Ｂ間の距離が、一対の第１外周面１４Ａ間の距離以上である場合に比べて、押圧工程によって樹脂切り部１３が押し広げられる距離（つまり、一対の第１外周面１４Ａが離間する方向に押し広げられる距離）が長くなり易い。よって、より適切に樹脂切り部１３の周囲が閉塞される。

また、押圧部材４０の押圧面４１のうち、第１所定距離となった一対の閉塞面２１、３１（図４参照）の中間位置よりも一方の閉塞面２１側に配置された第１突起４２Ｒと、他方の閉塞面３１側に配置された第２突起４２Ｌが、突起４２として形成されている。従って、樹脂切り部１３は、第１突起４２Ｒによって一方の閉塞面２１側に押し広げられると共に、第２突起４２Ｌによって他方の閉塞面３１側に押し広げられる。従って、樹脂切り部１３と一対の閉塞面２１、３１の間の隙間が、より効率良く閉塞される。

射出成形工程では、加熱溶融された樹脂が、注入空間Ｓに射出注入される。その後、注入された樹脂が冷却されて固化される。その結果、端子１０の所定部位に樹脂部品が形成される。一例として、本実施形態で使用される樹脂はＰＰＥ（ポニフェニレンエーテル）であるが、樹脂の材質を変更することも可能である。

以上、具体的な実施形態を挙げて詳細な説明を行ったが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に記載した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。

１射出成形機
１０端子
１３樹脂切り部
１４Ａ第１外周面
１４Ｂ第２外周面
２１閉塞面
３１閉塞面
４１押圧面
４２突起
５１押圧面

Claims

端子のうち、四角柱状である樹脂切り部の外周を閉塞することで、前記端子の所定部位の周囲に樹脂の注入空間を形成する空間形成工程と、
前記注入空間に樹脂を注入することで、前記端子に樹脂部品を射出成形する射出成形工程と、を含み、
前記空間形成工程は、
互いに対向し、且つ第１所定距離離間した一対の閉塞面の間に、前記樹脂切り部を設置する設置工程と、
前記一対の閉塞面の間に設置された前記樹脂切り部における４つの外周面のうち、前記閉塞面に平行に設置された一対の第１外周面に対して交差する方向に延びる一対の第２外周面の間を押圧することで、前記一対の第２外周面の間の距離を第２所定距離とする押圧工程と、
を含み、
前記押圧工程では、前記一対の第２外周面の少なくとも一方を、前記第２外周面側に突出した突起を備える押圧面によって押圧し、前記突起により前記樹脂切り部を前記一対の第１外周面が離間する方向に押し広げることを特徴とする、二次電池の製造方法。
前記設置工程では、互いに対向する前記一対の閉塞面の間に前記樹脂切り部が配置された状態で、前記一対の閉塞面の間の距離を近づけることで、前記一対の閉塞面の間の距離を前記第１所定距離とすることを特徴とする、
請求項１に記載の二次電池の製造方法。
前記端子の前記樹脂切り部のうち、前記一対の第２外周面間の距離は、前記一対の第１外周面間の距離よりも短いことを特徴とする、
請求項１または２に記載の二次電池の製造方法。
前記突起は、
前記押圧面のうち、前記一対の閉塞面同士の中間位置よりも一方の前記閉塞面側にずれて配置された第１突起と、前記中間位置よりも他方の前記閉塞面側に配置された第２突起とを含むことを特徴とする、
請求項１から３のいずれかに記載の二次電池の製造方法。