JP7374423B2 - 電極タブの成形方法および電極タブの成形装置 - Google Patents
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Description
図1は、電池モジュール100を示す斜視図である。図2は、図1に示す電池モジュール100の一部を分解して示す斜視図である。まず、電池スタック110Sを含む電池モジュール100について説明する。
本実施形態に係る電極タブ113の成形装置10を説明する。図5Aは、電極タブ113の成形装置10の構成を模式的に示す側面図、図5Bは、図5Aに示す電極タブ113の成形装置10の一部を示す正面図である。
図5A、図5B、および図5Cを参照して、ダイ20は、一対の電極タブ113のうちのアノード側電極タブ113A(一方の電極タブに相当)の基端部113cを支持する第1支持面24aを備える第1ダイ21と、カソード側電極タブ113K(他方の電極タブに相当)の基端部113cを支持する第2支持面24bを備える第2ダイ22と、を有する。第1ダイ21は、第1支持面24aの端部に角部23aを有する。角部23aの角度αは、鋭角である。これにより、アノード側電極タブ113Aを曲げ成形する際に、スプリングバックの影響を考慮して、アノード側電極タブ113Aを90度よりも大きな角度で曲げることができる。第2ダイ22は、第2支持面24bの端部に角部23bを有する。角部23bの角度βは、鋭角である。これにより、カソード側電極タブ113Kを曲げ成形する際に、スプリングバックの影響を考慮して、カソード側電極タブ113Kを90度よりも大きな角度で曲げることができる。角部23aの角度αおよび角部23bの角度βは、電極タブ113の材質や厚さなどの条件に合わせてそれぞれ異なる角度に設定されている。なお、本明細書では、ダイ20と称する場合、第1ダイ21および第2ダイ22の両方を意味するものとする。
図5A、図5B、および図5Cを参照して、パンチ30は、第1ダイ21と協働してアノード側電極タブ113Aを曲げ成形する第1パンチ31と、第2ダイ22と協働してカソード側電極タブ113Kを曲げ成形する第2パンチ32と、を有する。なお、本明細書では、パンチ30と称する場合、第1パンチ31および第2パンチ32の両方を意味するものとする。
図5A、図5B、および図5Cを参照して、上部保持部40は、パンチ30の基端部30cの変形を制限するパンチプレート41と、第1パンチ31および第2パンチ32の各々の基端部30c(一端部に相当)およびパンチプレート41を保持する保持プレート42と、を有する。また、第1パンチ31および第2パンチ32は、パンチプレート41との間に図示しない絶縁部材が配置されている。絶縁部材は、第1パンチ31と第2パンチ32とがパンチプレート41等を介して電気的に接続されることを防止する。
図5A、図5B、および図5Cを参照して、下部保持部45は、第1ダイ21、第2ダイ22、第1バックアッププレート63a、および第2バックアッププレート63bの下端部を絶縁部材46を介して保持する下部ホルダー47を有する。アノード側電極タブ113Aは、第1ダイ21および第1バックアッププレート63aに接触し、カソード側電極タブ113Kは、第2ダイ22および第2バックアッププレート63bに接触する。絶縁部材46は、アノード側電極タブ113Aとカソード側電極タブ113Kとがダイ20等を介して電気的に接続されることを防止する。下部ホルダー47は、駆動部51に接続される。下部ホルダー47は、図示しない絶縁構造のボルト等の締結部材を介して第1ダイ21、第2ダイ22、第1バックアッププレート63a、および第2バックアッププレート63bの下端部を固定している。
駆動部50は、第1ダイ21の第1支持面24aおよび第2ダイ22の第2支持面24bに対して直交する第1方向D1に沿って第1パンチ31および第2パンチ32を一体として第1ダイ21および第2ダイ22に対して相対的に移動させる。駆動部50は、上部保持部40を第1方向D1(図5A、図5B、および図5Cにおいて下方向)に移動させる。駆動部50は、例えば、サーボプレスや機械プレス等によって構成される。駆動部50が上部保持部40を第1方向D1に移動させることによって、上部保持部40に保持されたパンチ30が第1方向D1に移動する。これによって、パンチ30は、ダイ20に対して相対的に接近離反移動する。駆動部50によって第1パンチ31および第2パンチ32を一体として第1ダイ21および第2ダイ22に対して相対的に移動させる1つの動作の間に、一方の電極タブ(アノード側電極タブ113A)および他方の電極タブ(カソード側電極タブ113K)の曲げ成形のタイミングをずらしている。第1パンチ31および第2パンチ32を一体として移動させることから、第1パンチ31および第2パンチ32の相対的な位置関係を維持して、電極タブ113を曲げ成形するときの精度を高めることができる。
駆動部51は、下部保持部45を第1方向D1と反対方向(図5A、図5B、および図5Cにおいて上方向)に移動させる。駆動部51は、例えば、サーボプレスや機械プレス等によって構成される。駆動部51が下部保持部45を第1方向D1と反対方向に移動させることによって、下部保持部45に保持されたダイ20が第1方向D1に移動する。これによって、ダイ20は、パンチ30に対して相対的に接近離反移動する。本実施形態においては、駆動部51によって第1ダイ21および第2ダイ22を一体として移動させている。第1ダイ21および第2ダイ22を一体として移動させることから、第1ダイ21および第2ダイ22の相対的な位置関係を維持して、電極タブ113を曲げ成形するときの精度を高めることができる。
図5A、図5B、および図5Cを参照して、曲げ角度調整部60は、アノード側電極タブ113Aの折れ曲がり部113Rの曲げ角度θaを調整する第1曲げ角度調整部61と、カソード側電極タブ113Kの折れ曲がり部113Rの曲げ角度θbを調整する第2曲げ角度調整部62と、を有する。第1曲げ角度調整部61は、第1方向D1へ移動した第1パンチ31によって曲げ成形されたアノード側電極タブ113Aを追い込み曲げ加工する。第2曲げ角度調整部62は、第1方向D1へ移動した第2パンチ32によって曲げ成形されたカソード側電極タブ113Kを追い込み曲げ加工する。第1曲げ角度調整部61は、傾斜面65aを備える第1バックアッププレート63aと、第1ダイ21の第1支持面24aに対する第1バックアッププレート63aの高さを調整する第1高さ調整部64aと、を有する。第2曲げ角度調整部62は、傾斜面65bを備える第2バックアッププレート63bと、第2ダイ22の第2支持面24bに対する第2バックアッププレート63bの高さを調整する第2高さ調整部64bと、を有する。本実施形態では、第1高さ調整部64aおよび第2高さ調整部64bは、省スペースな構成するために、例えば、1または複数の調整スペーサーが組み込まれている。厚みの異なる調整スペーサーを組み合わせることによって、第1バックアッププレート63aおよび第2バックアッププレート63bの高さを調整できる。なお、本明細書では、曲げ角度調整部60と称する場合、第1曲げ角度調整部61および第2曲げ角度調整部62の両方を意味するものとする。
押さえ部70は、パンチ30によって電極タブ113の先端部113dを曲げ加工する際に、電極タブ113の基端部113cをダイ20に対して押し付けて保持し、電極タブ113がパンチ30による加工方向(第1方向D1、第2方向D2、および第3方向D3)に引きずり込まれて位置ずれすることを防止する機能を有する。押さえ部70は、上部保持部40に固定された固定部71に第1方向D1へ相対的に移動可能に支持されている。固定部71と押さえ部70との間には付勢部材72が配置され、押さえ部70を第1方向D1へ付勢している。また、押さえ部70は、アノード側電極タブ113Aを押さえる部分と、カソード側電極タブ113Kを押さえる部分との間に図示しない絶縁構造が配置されている。絶縁構造は、押さえ部70におけるアノード側電極タブ113Aを押さえる部分と、カソード側電極タブ113Kを押さえる部分とが電気的に導通しないように、2つの部分の間を電気的に絶縁する。固定部71および付勢部材72についても、押さえ部70におけるアノード側電極タブ113Aを押さえる部分と、カソード側電極タブ113Kを押さえる部分とを電気的に絶縁するために、図示しない絶縁構造が配置されている。
制御部80は、CPUやメモリを主体に構成され、駆動部50、51等の作動を制御する。
図5Dを参照して、電極タブの成形装置における高さ方向の寸法の一例についてさらに説明する。
t1:アノード側電極タブ113Aの厚さ
t2:カソード側電極タブ113Kの厚さ
x1:アノード側電極タブ113Aの下面と、カソード側電極タブ113Kの下面との間の高さ方向の寸法差
x2:アノード側電極タブ113Aの厚さ中心Ocと、カソード側電極タブ113Kの上面との間の高さ方向の寸法差
y1:第1ダイ21の第1支持面24aと、第2ダイ22の第2支持面24bとの間の高さ方向の寸法差
y2:第1パンチ31の押圧面33aと、第2パンチ32の押圧面33bとの間の高さ方向の寸法差
をそれぞれ表している。
次に、図5A~図5C、図6~図11を参照して、電極タブ113の成形装置10を用いた電極タブ113の成形手順を説明する。図6~図11は、電極タブ113の成形手順を説明するための図であり、各図(A)はカソード側電極タブ113Kの成形状況を示し、各図(B)はアノード側電極タブ113Aの成形状況を示している。なお、第1パンチ31の先端部30dや第2パンチ32の先端部30dは電池110の本体部110H側に撓んで、電極タブ113の追い込み曲げ加工が確実にできるように設定されている(図10(A)(B)を参照)。ただし、パンチ30の先端部30dの撓み量は実際にはかなり小さいため、図6~図11においては、パンチ30と押さえ部70との間の隙間がほとんどないように表している。
図12は、変形例1に係る電極タブ113の成形装置10においてアノード側電極タブ113A(一方の電極タブ)を曲げ成形する構成を模式的に示す側面図である。
図13は、変形例2に係る電極タブの成形装置の要部を示す正面図である。
図14は、変形例3に係る電極タブの成形装置の要部を示す正面図である。
20 ダイ、
21 第1ダイ、
22 第2ダイ、
23a 角部、
23b 角部、
24a 第1支持面、
24b 第2支持面、
30 パンチ、
31 第1パンチ、
32 第2パンチ、
33a 押圧面、
33b 押圧面、
34a 摺接面、
34b 摺接面、
40 上部保持部、
41 パンチプレート、
42 保持プレート、
42a バッキングプレート、
42b パンチホルダー、
45 下部保持部、
46 絶縁部材、
47 下部ホルダー、
50 駆動部、
51 駆動部、
60 曲げ角度調整部、
61 第1曲げ角度調整部、
62 第2曲げ角度調整部、
63a 第1バックアッププレート、
63b 第2バックアッププレート、
64a 第1高さ調整部、
64b 第2高さ調整部、
65a 傾斜面、
65b 傾斜面、
66 高さ調整部、
70 押さえ部、
80 制御部、
100 電池モジュール、
110 電池、
110H 本体部、
110S 電池スタック、
111 発電要素、
112 ラミネートフィルム、
113 電極タブ、
113A アノード側電極タブ(一方の電極タブ)、
113K カソード側電極タブ(他方の電極タブ)、
113R 折れ曲がり部、
113c 基端部、
113d 先端部、
113e 折り返し部、
114 第1スペーサー、
115 第2スペーサー、
132 バスバー、
D1 第1方向、
D2 第2方向、
D3 第3方向、
LB レーザー光。
Claims (11)
- 電池の一対の電極タブのうちの一方の電極タブの基端部を第1ダイの第1支持面によって支持し、他方の電極タブの基端部を第2ダイの第2支持面によって支持し、
前記第1支持面および前記第2支持面に対して直交する第1方向に沿って第1パンチおよび第2パンチを一体として前記第1ダイおよび前記第2ダイに対して相対的に移動させて、前記第1パンチによって前記一方の電極タブを曲げ成形した後に、前記第2パンチによって前記他方の電極タブを曲げ成形する、電極タブの成形方法。 - 前記第1パンチを前記第1方向に対して交差する第2方向へ変形させることによって、前記一方の電極タブの曲げ角度を調整する、請求項1に記載の電極タブの成形方法。
- 前記第2パンチを前記第1方向に対して交差する第3方向へ変形させることによって、前記他方の電極タブの曲げ角度を調整する、請求項1または請求項2に記載の電極タブの成形方法。
- 先に曲げ成形された前記一方の電極タブを前記第1ダイの角部と前記第1パンチとによってグリップした状態において、前記他方の電極タブを曲げ成形する、請求項1~3のいずれか1項に記載の電極タブの成形方法。
- 前記一方の電極タブの曲げ剛性が、前記他方の電極タブの曲げ剛性よりも低い、請求項4に記載の電極タブの成形方法。
- 前記一方の電極タブの曲げ剛性が、前記他方の電極タブの曲げ剛性よりも高い、請求項4に記載の電極タブの成形方法。
- 電池の一対の電極タブを曲げ成形して折れ曲がり部を形成する成形装置であって、
前記一対の電極タブのうちの一方の電極タブの基端部を支持する第1支持面を備える第1ダイと、
他方の電極タブの基端部を支持する第2支持面を備える第2ダイと、
前記第1ダイと協働して前記一方の電極タブを曲げ成形する第1パンチと、
前記第2ダイと協働して前記他方の電極タブを曲げ成形する第2パンチと、
前記第1支持面および前記第2支持面に対して直交する第1方向に沿って前記第1パンチおよび前記第2パンチを一体として前記第1ダイおよび前記第2ダイに対して相対的に移動させる駆動部と、を有し、
前記駆動部によって前記第1パンチおよび前記第2パンチを一体として前記第1ダイおよび前記第2ダイに対して相対的に移動させる1つの動作の間に、前記一方の電極タブおよび前記他方の電極タブの曲げ成形のタイミングをずらしてなる、電極タブの成形装置。 - 前記第1パンチの押圧面と前記一方の電極タブとの間の距離と、前記第2パンチの押圧面と前記他方の電極タブとの間の距離とを異ならせることによって、前記タイミングをずらしてなる、請求項7に記載の電極タブの成形装置。
- 前記第1パンチの押圧面と前記第1ダイの前記第1支持面との間の距離と、前記第2パンチの押圧面と前記第2ダイの前記第2支持面との間の距離とを異ならせることによって、前記タイミングをずらしてなる、請求項7に記載の電極タブの成形装置。
- 前記第1パンチを前記第1方向に対して交差する第2方向へ変形させることによって、前記一方の電極タブの曲げ角度を調整する第1曲げ角度調整部をさらに有する、請求項7~9のいずれか1項に記載の電極タブの成形装置。
- 前記第2パンチを前記第1方向に対して交差する第3方向へ変形させることによって、前記他方の電極タブの曲げ角度を調整する第2曲げ角度調整部をさらに有する、請求項7~10のいずれか1項に記載の電極タブの成形装置。
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