JPWO2017068703A1 - 組電池および組電池の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】各々の単電池の電極タブとバスバとを十分に導電させることができる組電池を提供する。
【解決手段】組電池100は、電池群100Gと、バスバ131と、を有する。電池群は、発電要素111を含み扁平に形成した電池本体110Hと、電池本体から導出した電極タブ113と、を備えた単電池110を、その厚み方向に複数枚積層してなり、電極タブの先端部113dが単電池の積層方向Zに沿って屈折されている。バスバは、平板状からなり、単電池の電極タブの先端部に向かい合った状態で先端部に接合し、少なくとも2つの単電池の電極タブ同士を電気的に接続する。
【選択図】図8

Description

本発明は、単電池を複数枚積層した組電池および組電池の製造方法に関する。
従来から、単電池を複数枚積層した組電池がある(特許文献1参照)。単電池は、電力を入出力する電極タブを備えている。各々の単電池の電極タブは、導電性を備えたバスバによって電気的に接続している。
特許文献1において、単電池の電極タブは、単電池の積層方向と直交する方向に突出している。一方、バスバは、各々の電極タブを積層方向に沿って独立して挟持するように、積層方向と直交する方向に対して波状に形成した凹部と凸部を備えている。各々の単電池の電極タブは、バスバの複数の凹部に独立して挿入した状態において、バスバと接合している。
特表2012−515418号公報
特許文献1の構成では、積層する各々の単電池の厚みにばらつきが生じている場合、各々の単電池の電極タブの位置とバスバの凹部の位置とが相対的にずれてしまう。このような場合、バスバの凹部に十分に挿入できない電極タブが発生する。当該電極タブは、バスバとの接合が不十分となり、導電性が確保できない虞がある。
本発明の目的は、各々の単電池の電極タブとバスバとを十分に導電させることができる組電池および組電池の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の組電池は、電池群と、バスバと、を有する。電池群は、発電要素を含み扁平に形成した電池本体と、前記電池本体から導出した電極タブと、を備えた単電池を、その厚み方向に複数枚積層してなり、前記電極タブの先端部が前記単電池の積層方向に沿って屈折されている。バスバは、平板状からなり、前記単電池の前記電極タブの前記先端部に向かい合った状態で前記先端部に接合し、少なくとも2つの前記単電池の前記電極タブ同士を電気的に接続する。
上記目的を達成するための本発明の組電池の製造方法は、発電要素を含み扁平に形成した電池本体と、前記電池本体から外部に導出し先端部を前記電池本体の厚み方向に沿って屈折した電極タブと、を備えた単電池と、前記単電池の前記先端部同士を電気的に接続する平板状のバスバと、を接合する製造方法である。この組電池の製造方法では、厚み方向に沿って複数枚積層した少なくとも2つの前記単電池の前記電極タブの各々の前記先端部と、前記バスバと、を互いに向かい合うように当接させて溶接する組電池の製造方法。
第1実施形態に係る組電池を示す斜視図である。 図1に示される組電池から上部加圧板と下部加圧板および左右の側板を分解して保護カバーを取り付けた状態の積層体全体を露出させた状態を示す斜視図である。 図2に示される積層体から保護カバーを取り外し、かつ、積層体を電池群とバスバユニットに分解して示す斜視図である。 図3に示されるバスバユニットを分解して示す斜視図である。 第1セルサブアッシ(3組毎に並列接続する単電池)のアノード側電極タブと第2セルサブアッシ(3組毎に並列接続する単電池)のカソード側電極タブをバスバによって接合する状態を模式的に分解して示す斜視図である。 図6(A)は、単電池に一対のスペーサ(第1スペーサおよび第2スペーサ)を取り付けた状態を示す斜視図、図6(B)は、単電池に一対のスペーサ(第1スペーサおよび第2スペーサ)を取り付ける前の状態を示す斜視図である。 一対のスペーサ(第1スペーサおよび第2スペーサ)を示す斜視図である。 図8(A)は、積層した単電池の電極タブにバスバを接合した状態の要部を断面で示す斜視図、図8(B)は、図8(A)を側方から示す側面図である。 図8(B)中に示す領域9を拡大した側面図である。 第1実施形態に係る組電池の製造方法を示す図であって、組電池を構成する部材を載置台に対して順に積層している状態を模式的に示す斜視図である。 図10に引き続き、組電池の構成部材を上方から押圧している状態を模式的に示す斜視図である。 図11に引き続き、側板を上部加圧板および下部加圧板に対してレーザ溶接している状態を模式的に示す斜視図である。 図12に引き続き、電池群にバスバユニットの一部の部材を取り付けている状態を模式的に示す斜視図である。 図13に引き続き、バスバユニットのバスバを単電池の電極タブに対してレーザ溶接している状態を模式的に示す斜視図である。 積層した単電池の電極タブにバスバをレーザ接合している状態の要部を断面で示す側面図である。 図14および図15に引き続き、アノード側ターミナルおよびカソード側ターミナルをアノード側バスバおよびカソード側バスバに対してレーザ溶接している状態を模式的に示す斜視図である。 図16に引き続き、バスバユニットに保護カバーを取り付けている状態を模式的に示す斜視図である。 第2実施形態に係る組電池の第1スペーサを示す斜視図である。 積層した単電池の電極タブにバスバをレーザ接合している状態の要部を断面で示す側面図である。 図19(B)中に示す領域20を拡大した側面図である。 第3実施形態に係る組電池において、図21(A)は、単電池に一対のスペーサ(第1スペーサおよび第2スペーサ)を取り付けた状態を示す斜視図、図21(B)は、単電池に一対のスペーサ(第1スペーサおよび第2スペーサ)を取り付ける前の状態を示す斜視図である。 図22(A)は、積層した単電池の電極タブにバスバを接合した状態の要部を断面で示す斜視図、図22(B)は、図22(A)を側方から示す側面図である。 図22(B)中に示す領域23を拡大した側面図である。 図24(A)は、バスバによって各々の電極タブの先端部を第1スペーサに向かって移動させる前の状態を模式的に断面で示す側面図、図24(B)は、バスバによって各々の電極タブの先端部を第1スペーサに向かって移動させた後の状態を模式的に断面で示す側面図である。
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における各部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。図中において、X、Y、およびZで表す矢印を用いて、方位を示している。Xによって表す矢印の方向は、単電池110の積層方向と交差し、かつ、単電池110の長手方向に沿った方向を示している。Yによって表す矢印の方向は、単電池110の積層方向と交差し、かつ、単電池110の短手方向に沿った方向を示している。Zによって表す矢印の方向は、単電池110の積層方向を示している。
(第1実施形態)
まず、第1実施形態の組電池100を図1〜図9を参照しつつ説明する。
図1は、第1実施形態に係る組電池100を示す斜視図である。図2は、図1に示される組電池100から上部加圧板151と下部加圧板152および左右の側板153を分解して保護カバー140を取り付けた状態の積層体100S全体を露出させた状態を示す斜視図である。図3は、図2に示される積層体100Sから保護カバー140を取り外し、かつ、積層体100Sを電池群100Gとバスバユニット130に分解して示す斜視図である。図4は、図3に示されるバスバユニット130を分解して示す斜視図である。図5は、第1セルサブアッシ100M(3組毎に並列接続する単電池110)のアノード側電極タブ113Aと第2セルサブアッシ100N(3組毎に並列接続する単電池110)のカソード側電極タブ113Kをバスバ131によって接合する状態を模式的に分解して示す斜視図である。図6(A)は、単電池110に一対のスペーサ120(第1スペーサ121および第2スペーサ122)を取り付けた状態を示す斜視図、図6(B)は、単電池110に一対のスペーサ120(第1スペーサ121および第2スペーサ122)を取り付ける前の状態を示す斜視図である。図7は、一対のスペーサ120(第1スペーサ121および第2スペーサ122)を示す斜視図である。図8(A)は、積層した単電池110の電極タブ113にバスバ131を接合した状態の要部を断面で示す斜視図、図8(B)は、図8(A)を側方から示す側面図である。図9は、図8(B)中に示す領域9を拡大した側面図である。
なお、図1に示される状態おいて、左手前側を組電池100全体および各構成部品の「前面側」といい、右手奥側を組電池100全体および各構成部品の「背面側」といい、右手前側および左手奥側を組電池100全体および各構成部品の左右の「側方側」という。
図1および図2に示すように、組電池100は、扁平形状を有する単電池110を厚み方向に複数枚積層した電池群100G含む積層体100Sを有する。組電池100はさらに、積層体100Sの前面側に取り付けられる保護カバー140と、単電池110の積層方向に沿ってそれぞれの単電池110を加圧した状態において積層体100Sを収容する筐体150と、を有する。図3に示すように、積層体100Sは、電池群100Gと、電池群100Gの前面側に取り付けられ複数個のバスバ131を一体的に保持するバスバユニット130と、を有する。保護カバー140は、バスバユニット130を被覆して保護する。図4に示すように、バスバユニット130は、複数個のバスバ131と、複数個のバスバ131をマトリクス状に一体的に取り付けるバスバホルダ132と、を有する。複数のバスバ131のうち、アノード側の終端にはアノード側ターミナル133を取り付け、カソード側の終端にはカソード側ターミナル134を取り付けている。
第1実施形態の組電池100は、概説すれば、電池群100Gと、バスバ131と、を有する。電池群100Gは、発電要素111を含み扁平に形成した電池本体110Hと、電池本体110Hから導出した電極タブ113と、を備えた単電池110を、その厚み方向に複数枚積層してなり、電極タブ113の先端部113dが単電池110の積層方向Zに沿って屈折されている。バスバ131は、平板状からなり、単電池110の電極タブ113の先端部113dに向かい合った状態で先端部113dに接合し、少なくとも2つの単電池110の電極タブ113同士を電気的に接続する。以下、第1実施形態の組電池100について詳述する。
図5に示すように、電池群100Gは、電気的に並列接続した3つの単電池110からなる第1セルサブアッシ100Mと、電気的に並列接続した別の3つの単電池110からなる第2セルサブアッシ100Nと、をバスバ131によって直列に接続して構成している。
第1セルサブアッシ100Mおよび第2セルサブアッシ100Nは、単電池110の電極タブ113の先端部113dの屈折方向を除いて同一の構成である。具体的には、第2セルサブアッシ100Nは、第1セルサブアッシ100Mに含まれる単電池110の天地を逆転させたものである。但し、第2セルサブアッシ100Nの電極タブ113の先端部113dの屈折方向は、第1セルサブアッシ100Mの電極タブ113の先端部113dの屈折方向と、同一になるように積層方向Zの下方の側に揃えている。各々の単電池110は、一対のスペーサ120(第1スペーサ121および第2スペーサ122)を取り付けている。
単電池110は、例えば、扁平なリチウムイオン二次電池に相当する。単電池110は、図6および図8に示すように、発電要素111を一対のラミネートフィルム112によって封止した電池本体110Hと、発電要素111に電気的に接続され電池本体110Hから外部に導出された薄板状の電極タブ113と、を備えている。
発電要素111は、正極と負極をセパレータで挟持したものを複数枚積層して構成している。発電要素111は、外部から電力の供給を受けて充電した上で、外部の電気デバイスに対して放電しつつ電力を供給する。
ラミネートフィルム112は、絶縁性を備えたシートによって金属箔の両側を覆って構成している。一対のラミネートフィルム112は、発電要素111を積層方向Zに沿った両側から被覆して、その四辺を封止している。一対のラミネートフィルム112は、図6に示すように、短手方向Yに沿った一端部112aの間から外部に向かって、アノード側電極タブ113Aおよびカソード側電極タブ113Kを導出させている。
ラミネートフィルム112は、図6および図7に示すように、短手方向Yに沿った一端部112aの両端にそれぞれ備えた一対の連結孔112eに、第1スペーサ121の一対の連結ピン121iをそれぞれ挿通させている。一方、ラミネートフィルム112は、短手方向Yに沿った他端部112bの両端にそれぞれ備えた一対の連結孔112eに、一対の連結ピン122iをそれぞれ挿通させている。ラミネートフィルム112は、長手方向Xに沿った両端部112cおよび112dを、積層方向Zの上方に向かって折り曲げて形成している。ラミネートフィルム112は、長手方向Xに沿った両端部112cおよび112dを、積層方向Zの下方に向かって折り曲げて形成してもよい。
電極タブ113は、図6、図8、および図9に示すように、アノード側電極タブ113Aおよびカソード側電極タブ113Kから構成し、それぞれ一対のラミネートフィルム112の一端部112aの間から互いに離間した状態において外部に向かって延在している。アノード側電極タブ113Aは、発電要素111中のアノード側の構成部材の特性に合わせて、アルミニウムからなる。カソード側電極タブ113Kは、発電要素111中のカソード側の構成部材の特性に合わせて、銅からなる。
電極タブ113は、図8および図9に示すように、電池本体110Hと隣接する基端部113cから先端部113dにかけてL字状に形成している。具体的には、電極タブ113は、その基端部113cから長手方向Xの一方に沿って延在している。一方、電極タブ113の先端部113dは、積層方向Zの下方に沿って屈折して形成している。電極タブ113の先端部113dの形状は、L字形状に限定されない。電極タブ113の先端部113dは、バスバ131と対面するように面状に形成している。電極タブ113は、先端部113dをさらに延在させ、その延在部分を基端部113cに沿って電池本体110H側に折り返すようにして、U字形状に形成してもよい。一方、電極タブ113の基端部113cは、波状に形成したり湾曲形状に形成したりしてもよい。
各々の電極タブ113の先端部113dは、複数枚積層した単電池110において、図5および図8に示すように、積層方向Zの下方に揃えて屈折させている。ここで、組電池100は、図5に示すように、電気的に並列接続した3つの単電池110(第1セルサブアッシ100M)と、電気的に並列接続した別の3つの単電池110(第2セルサブアッシ100N)を、直列に接続している。したがって、3つの単電池110毎に、その単電池110の天地を入れ替えて、単電池110のアノード側電極タブ113Aとカソード側電極タブ113Kの位置を、積層方向Zに沿って交差させるようにしている。
但し、3つの単電池110毎の天地を単純に入れ替えただけでは、電極タブ113の先端部113dの位置が積層方向Zに沿った上下方向にばらついてしまうため、全ての単電池110の電極タブ113の先端部113dの位置が揃うように調整して屈折させている。
図5の下方に図示した第1セルサブアッシ100Mは、図中の右側にアノード側電極タブ113Aを配置し、図中の左側にカソード側電極タブ113Kを配置している。一方、図5の上方に図示した第2セルサブアッシ100Nは、図中の右側にカソード側電極タブ113Kを配置し、図中の左側にアノード側電極タブ113Aを配置している。
このように、アノード側電極タブ113Aとカソード側電極タブ113Kの配置が異なっていても、単電池110の電極タブ113の先端部113dは積層方向Zに沿った下方に屈折している。また、各々の電極タブの113の先端部113dは、図3に示すように、積層体100Sの同一面の側に配設している。第1セルサブアッシ100Mおよび第2セルサブアッシ100Nの上面に位置する単電池110には、上方に積層する積層部材と接着する両面テープ160を貼り付けている。
一対のスペーサ120(第1スペーサ121および第2スペーサ122)は、図3、図5、および図8に示すように、積層した単電池110の間に配設している。第1スペーサ121は、図6に示すように、単電池110の電極タブ113を突出させたラミネートフィルム112の一端部112aに沿って配設している。第2スペーサ122は、図6に示すように、ラミネートフィルム112の他端部112bに沿って配設している。第2スペーサ122は、第1スペーサ121の形状を簡略した構成からなる。各々の単電池110は、一対のスペーサ120(第1スペーサ121および第2スペーサ122)を取り付けた上で、積層方向Zに沿って複数枚積層する。一対のスペーサ120(第1スペーサ121および第2スペーサ122)は、絶縁性を備えた強化プラスチックスからなる。以下、第1スペーサ121の構成について説明した後に、第2スペーサ122の構成について第1スペーサ121の構成と比較しつつ説明する。
第1スペーサ121は、図6および図7に示すように、短手方向Yに沿って長尺な直方体形状から形成している。第1スペーサ121は、その長手方向(短手方向Y)の両端に載置部121Mおよび121Nを備えている。
第1スペーサ121は、図8(B)に示すように、単電池110に取り付けた状態で積層したとき、一の第1スペーサ121の載置部121Mおよび121Nの上面121aと、当該一の第1スペーサ121の上方に配設された他の第1スペーサ121の載置部121Mおよび121Nの下面121bが、当接する。
第1スペーサ121は、図7および図8(B)に示すように、複数枚積層する単電池110の相対的な位置決めを行うために、一の第1スペーサ121の上面121aに備えられた位置決ピン121cと、他の第1スペーサ121の下面121bに開口し位置決ピン121cの位置に対応した位置決穴121dを、嵌合させる。
第1スペーサ121は、図7に示すように、積層方向Zに沿って連結する複数の組電池100同士を連結するボルトを挿通するためにロケート孔121eを、積層方向Zに沿って載置部121Mおよび121Nにそれぞれ開口している。
第1スペーサ121は、図6(B)および図7に示すように、載置部121Mおよび121Nの間の領域を積層方向Zの上側から切り欠いたように形成している。当該切り欠いた部分は、第1スペーサ121の長手方向(単電池110の短手方向Y)に沿って第1支持面121gおよび第2支持面121hを備えている。第1支持面121gは、第2支持面121hよりも積層方向Zに沿って高く形成し、かつ、単電池110側に位置している。
第1スペーサ121は、図6に示すように、第1支持面121gによって、電極タブ113を突出させたラミネートフィルム112の一端部112aを載置して支持している。第1スペーサ121は、第1支持面121gの両端から上方に突出した一対の連結ピン121iを備えている。
第1スペーサ121は、図8および図9に示すように、電極タブ113にバスバ131と反対側から当接して単電池110の電極タブ113の先端部113dを支持する支持部121jを、第2支持面121hと隣接し、積層方向Zに沿った側面に備えている。第1スペーサ121の支持部121jは、バスバ131と共に電極タブ113の先端部113dを挟持して、先端部113dとバスバ131が互いに十分に当接するようにしている。
第2スペーサ122は、図6および図7に示すように、第1スペーサ121の形状を簡略した構成からなる。第2スペーサ122は、第1スペーサ121の一部を単電池110の短手方向Yに沿って削除した構成に相当する。具体的には、第2スペーサ122は、第1スペーサ121の第2支持面121hおよび第1支持面121gを支持面122kに置き換えて構成している。具体的に、第2スペーサ122は、第1スペーサ121と同様に、載置部122Mおよび122Nを備えている。第2スペーサ122は、載置部122Mおよび122Nの間の領域を積層方向Zの上側から切り欠いた部分に、支持面122kを備えている。支持面122kは、ラミネートフィルム112の他端部112bを載置して支持している。第2スペーサ122は、第1スペーサ121と同様に、位置決ピン122c、位置決穴、ロケート孔122e、および連結ピン122iを備えている。
バスバユニット130は、図3および図4に示すように、バスバ131を一体的に複数備えている。バスバ131は、導電性を備えた金属からなり、異なる単電池110の電極タブ113の先端部113d同士を電気的に接続する。バスバ131は、平板状に形成し、積層方向Zに沿って起立している。
バスバ131は、一の単電池110のアノード側電極タブ113Aとレーザ溶接するアノード側バスバ131Aと、積層方向Zに沿って隣り合う他の単電池110のカソード側電極タブ113Kとレーザ溶接するカソード側バスバ131Kを、接合して一体的に構成している。
アノード側バスバ131Aとカソード側バスバ131Kは、図4および図8に示すように、同一の形状からなり、それぞれL字状に形成している。アノード側バスバ131Aとカソード側バスバ131Kは、天地を反転させて重ね合わせている。具体的には、バスバ131は、アノード側バスバ131Aの積層方向Zに沿った一端部の屈折した部分と、カソード側バスバ131Kの積層方向Zに沿った一端部の屈折した部分を接合して、一体化している。アノード側バスバ131Aとカソード側バスバ131Kは、図4に示すように、短手方向Yの一端から長手方向Xに沿って側部131cを備えている。側部131cは、バスバホルダ132に接合する。
アノード側バスバ131Aは、アノード側電極タブ113Aと同様に、アルミニウムからなる。カソード側バスバ131Kは、カソード側電極タブ113Kと同様に、銅からなる。異なる金属からなるアノード側バスバ131Aとカソード側バスバ131Kは、超音波接合によって互いに接合している。
バスバ131は、図5に示すように、組電池100が例えば3つの単電池110を並列接続したものを複数組にわたって直列接続して構成されたものである場合、アノード側バスバ131Aの部分を、積層方向Zに沿って互いに隣接している3つの単電池110のアノード側電極タブ113Aに対してレーザ溶接する。同様に、バスバ131は、カソード側バスバ131Kの部分を、積層方向Zに沿って互いに隣接している3つの単電池110のカソード側電極タブ113Kに対してレーザ溶接する。
但し、マトリクス状に配設したバスバ131のうち、図3および図4の図中右上に位置するバスバ131は、21つの単電池110(3並列7直列)のアノード側の終端に相当し、アノード側バスバ131Aのみから構成している。このアノード側バスバ131Aは、電池群100Gの最上部の3つの単電池110のアノード側電極タブ113Aに対してレーザ接合する。同様に、マトリクス状に配設したバスバ131のうち、図3および図4の図中左下に位置するバスバ131は、21つの単電池110(3並列7直列)のカソード側の終端に相当し、カソード側バスバ131Kのみから構成している。このカソード側バスバ131Kは、電池群100Gの最下部の3つの単電池110のカソード側電極タブ113Kに対してレーザ接合する。
バスバホルダ132は、図3に示すように、複数のバスバ131を、複数枚積層した各々の単電池110の電極タブ113に対面するようにマトリクス状に一体的に保持している。バスバホルダ132は、絶縁性を備えた樹脂からなり、枠状に形成している。
バスバホルダ132は、図4に示すように、単電池110の電極タブ113を支持している方の第1スペーサ121の長手方向の両側に位置するように、積層方向Zに沿って起立した一対の支柱部132aをそれぞれ備えている。一対の支柱部132aは、第1スペーサ121の載置部121Mおよび121Nの側面に嵌合する。一対の支柱部132aは、積層方向Zに沿って視認した場合にL字状であって、積層方向Zに沿って延在した板状に形成している。バスバホルダ132は、第1スペーサ121の長手方向の中央付近に位置するように、積層方向Zに沿って起立した一対の補助支柱部132bを離間させて備えている。一対の補助支柱部132bは、積層方向Zに沿って延在した板状に形成している。
バスバホルダ132は、図4に示すように、積層方向Zに沿って隣り合うバスバ131の間にそれぞれ突出する絶縁部132cを備えている。絶縁部132cは、短手方向Yに沿って延在した板状に形成している。各々の絶縁部132cは、支柱部132aと補助支柱部132bとの間に水平に備えている。絶縁部132cは、積層方向Zに沿って隣り合う単電池110のバスバ131の間を絶縁することによって放電を防止する。
バスバホルダ132は、それぞれ独立して形成した支柱部132aと補助支柱部132bおよび絶縁部132cを互いに接合して構成してもよいし、支柱部132aと補助支柱部132bおよび絶縁部132cを一体的に成形して構成してもよい。
アノード側ターミナル133は、図3及び図4に示すように、第1セルサブアッシ100Mと第2セルサブアッシ100Nを交互に積層して構成した電池群100Gのアノード側の終端に相当する。
アノード側ターミナル133は、図3および図4に示すように、マトリクス状に配設したバスバ131のうち、図中右上に位置するアノード側バスバ131Aに接合する。アノード側ターミナル133は、導電性を備えた金属板からなり、短手方向Yに沿って視認した場合、中央部133aを基準にして、一端部133bと他端部133cを積層方向Zに沿って異なる方向に屈折させた形状からなる。一端部133bは、アノード側バスバ131Aにレーザ接合する。他端部133cは、その中央に開口した孔133d(ネジ溝を含む)に、外部の入出力端子を接続させる。
カソード側ターミナル134は、図3および図4に示すように、第1セルサブアッシ100Mと第2セルサブアッシ100Nを交互に積層して構成した電池群100Gのカソード側の終端に相当する。カソード側ターミナル134は、図3および図4に示すように、マトリクス状に配設したバスバ131のうち、図中左下に位置するカソード側バスバ131Kに接合する。カソード側ターミナル134は、アノード側ターミナル133と同様の構成からなる。
保護カバー140は、図1〜図3に示すように、バスバユニット130を被覆することによって、バスバ131同士が短絡したり、バスバ131が外部の部材に接触して短絡したり漏電したりすることを防止する。さらに、保護カバー140は、アノード側ターミナル133およびカソード側ターミナル134を外部に臨ませて、各々の単電池110の発電要素111に充放電をさせる。保護カバー140は、絶縁性を備えたプラスチックスからなる。
保護カバー140は、図3に示すように、平板状に形成し、積層方向Zに沿って起立している。保護カバー140は、その側面140aの上端140bと下端140cを長手方向Xに沿って屈折した形状からなり、バスバユニット130に嵌合させる。
保護カバー140の側面140aは、図2および図3に示すように、バスバユニット130に備えられたアノード側ターミナル133に対応する位置に、当該アノード側ターミナル133よりも若干大きい矩形状の孔からなる第1開口140dを備えている。同様に、保護カバー140の側面140aは、バスバユニット130に備えられたカソード側ターミナル134に対応する位置に、当該カソード側ターミナル134よりも若干大きい矩形状の孔からなる第2開口140eを備えている。
筐体150は、図1と図2に示すように、電池群100Gを積層方向に沿って加圧した状態において収容している。上部加圧板151および下部加圧板152によって、電池群100Gに備えられた各々の単電池110の発電要素111を挟持しつつ加圧することによって、発電要素111に適正な面圧を与える。
上部加圧板151は、図1と図2に示すように、電池群100Gの積層方向Zに沿った上方に配設している。上部加圧板151は、積層方向Zに沿って下方に突出した加圧面151aを、中央に備えている。加圧面151aによって、各々の単電池110の発電要素111を下方に押圧する。上部加圧板151は、短手方向Yに沿った両側から、長手方向Xに沿って延在した保持部151bを備えている。保持部151bは、第1スペーサ121の載置部121Mおよび121N、または第2スペーサ122の載置部122Mおよび122Nを被覆する。保持部151bの中央には、第1スペーサ121の位置決穴121dまたは第2スペーサ122の位置決穴122dと積層方向Zに沿って連通するロケート孔151cが開口している。ロケート孔151cは、組電池100同士を連結するボルトを挿通する。上部加圧板151は、十分な厚みを備えた金属板からなる。
下部加圧板152は、図1と図2に示すように、上部加圧板151と同一の構成からなり、上部加圧板151の天地を逆転させている。下部加圧板152は、電池群100Gの積層方向Zに沿った下方に配設している。下部加圧板152は、積層方向Zに沿って上方に突出した加圧面151aによって、各々の単電池110の発電要素111を上方に押圧する。
一対の側板153は、図1と図2に示すように、電池群100Gを積層方向Zの上下から挟持しつつ加圧している上部加圧板151および下部加圧板152が互いに離間しないように、上部加圧板151および下部加圧板152の相対位置を固定する。側板153は、矩形状の金属板からなり、積層方向Zに沿って起立している。一対の側板153は、上部加圧板151および下部加圧板152に対して電池群100Gの短手方向Yの両側からレーザ溶接によって接合する。各々の側板153は、上部加圧板151と当接している上端153aの部分に対して、長手方向Xに沿って、シーム溶接またはスポット溶接がなされる。同様に、各々の側板153は、下部加圧板152と当接している下端153bの部分に対して、長手方向Xに沿って、シーム溶接またはスポット溶接がなされる。一対の側板153は、電池群100Gの短手方向Yの両側を被覆して保護する。
つぎに、組電池100の製造方法を図10〜図17を参照しつつ説明する。
組電池100の製造方法(製造工程)は、組電池100を構成する部材を積層する積層工程(図10)、組電池100の電池群100Gを加圧する加圧工程(図11)、側板153を上部加圧板151および下部加圧板152に接合する第1接合工程(図12)、バスバ131を単電池110の電極タブ113に接合し、かつ、ターミナルをバスバ131に接合する第2接合工程(図13〜図16)、および保護カバー140をバスバ131に対して取り付ける実装工程(図17)を備えている。
組電池100を構成する部材を積層する積層工程について図10を参照しつつ説明する。
図10は、第1実施形態に係る組電池100の製造方法を示す図であって、組電池100を構成する部材を載置台701に対して順に積層している状態を模式的に示す斜視図である。
積層工程に用いる載置台701は、板状に形成し、水平面に沿って設けている。載置台701は、順に積層する下部加圧板152、第1セルサブアッシ100M、第2セルサブアッシ100N、および上部加圧板151の長手方向Xおよび短手方向Yに沿った相対的な位置を合わせる位置決め用のロケートピン702を備えている。ロケートピン702は、載置台701の上面701aに、所定の間隔を隔てて4本起立している。4本のロケートピン702の互いの間隔は、例えば、上部加圧板151の4隅に備えられたロケート孔152cの互いの間隔に対応している。ロボットアーム、ハンドリフタ、および真空吸着タイプのコレット等を用いて、組電池100を構成する部材を積層する。
積層工程では、図10に示すように、ロボットアームによって、下部加圧板152を、その四隅に設けたロケート孔152cがロケートピン702に挿入された状態において、積層方向Zに沿って降下させつつ、載置台701の上面701aに載置する。次に、ロボットアームによって、第1セルサブアッシ100Mを、その構成部材の第1スペーサ121および第2スペーサ122に備えたロケート孔がロケートピン702に挿入された状態において、積層方向Zに沿って降下させつつ、下部加圧板152に積層する。同様に、ロボットアームによって、第2セルサブアッシ100Nと第1セルサブアッシ100Mを、交互に3組ずつ積層する。第1セルサブアッシ100Mおよび第2セルサブアッシ100Nの上面には、上方に積層する積層部材と接着する両面テープ160を貼り付けている。その後、ロボットアームによって、上部加圧板151を、その四隅に設けたロケート孔151cがロケートピン702に挿入された状態において、積層方向Zに沿って降下させつつ、第1セルサブアッシ100Mに積層する。
組電池100の電池群100Gを加圧する加圧工程について図11を参照しつつ説明する。
図11は、図10に引き続き、組電池100の構成部材を上方から押圧している状態を模式的に示す斜視図である。
加圧工程に用いる加圧治具703は、板状に形成し水平面に沿って設けた加圧部703aと、円柱形状に形成し加圧部703aの上面に起立させて接合した支持部703bを備えている。支持部703bは、積層方向Zに沿って駆動する電動ステージや油圧シリンダを連結している。加圧部703aは、支持部703bを介して、積層方向Zに沿って下方および上方に移動する。加圧部703aは、当接した積層部材を加圧する。
加圧工程では、図11に示すように、加圧治具703の加圧部703aは、支持部703bに連結した電動ステージが駆動することによって、上部加圧板151に当接しつつ積層方向Zの下方に沿って降下する。下方に沿って押圧された上部加圧板151と、載置台701に載置された下部加圧板152によって、電池群100Gを挟持しつつ加圧する。電池群100Gに備えられた各々の単電池110の発電要素111は、適正な面圧が与えられる。加圧工程は、次の第1接合工程が完了するまで継続する。
側板153を上部加圧板151および下部加圧板152に接合する第1接合工程について図12を参照しつつ説明する。
図12は、図11に引き続き、側板153を上部加圧板151および下部加圧板152に対してレーザ溶接している状態を模式的に示す斜視図である。
第1接合工程に用いる押板704は、側板153を上部加圧板151および下部加圧板152に対してそれぞれ押圧して、側板153を上部加圧板151および下部加圧板152にそれぞれ密着させる。押板704は、金属からなり、長尺な板形状に形成している。押板704は、本体704aに長手方向に沿って直線状のスリット704bを開口している。押板704は、積層方向Zに沿って、その短手方向を起立させている。押板704は、本体704aによって側板153を押圧しつつ、スリット704bによって溶接用のレーザ光L1を通過させる。
レーザ発振器705は、側板153を上部加圧板151および下部加圧板152に接合する光源である。レーザ発振器705は、例えば、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザから構成する。レーザ発振器705から導出したレーザ光L1は、例えば、光ファイバーやミラーによって光路を調整し、集光レンズによって集光した状態において、側板153の上端153aと下端153bに対して照射する。レーザ発振器705から導出したレーザ光L1は、例えば、ハーフミラーによって分岐させて、側板153の上端153aおよび下端153bに対して同時に照射する構成としてもよい。
第1接合工程では、図12に示すように、レーザ発振器705が、押板704によって押圧された側板153の上端153aに対して、押板704のスリット704bを介してレーザ光L1を水平に走査し、側板153と上部加圧板151を複数箇所にわたりシーム溶接して接合する。同様に、レーザ発振器705は、押板704によって押圧された側板153の下端153bに対して、押板704のスリット704bを介してレーザ光L1を水平に走査し、側板153と下部加圧板152を複数箇所にわたりシーム溶接して接合する。
バスバ131を単電池110の電極タブ113に接合し、かつ、ターミナルをバスバ131に接合する第2接合工程について図13〜図16を参照しつつ説明する。
図13は、図12に引き続き、電池群100Gにバスバユニット130の一部の部材を取り付けている状態を模式的に示す斜視図である。図14は、図13に引き続き、バスバユニット130のバスバ131を単電池110の電極タブ113に対してレーザ溶接している状態を模式的に示す斜視図である。図15は、積層した単電池110の電極タブ113にバスバ131をレーザ接合している状態の要部を断面で示す側面図である。図16は、図14および図15に引き続き、アノード側ターミナル133およびカソード側ターミナル134をアノード側バスバ131Aおよびカソード側バスバ131Kに対してレーザ溶接している状態を模式的に示す斜視図である。
第2接合工程では、図12から図13に示すように、載置台701が、図中の反時計回りに90°回転して、電池群100Gの電極タブ113とレーザ発振器705を対面させる。さらに、各々のバスバ131が一体的に保持されたバスバホルダ132を、ロボットアームによって、電池群100Gの対応する電極タブ113に当接させつつ押圧し続ける。さらに、図14および図15に示すように、レーザ発振器705は、バスバ131にレーザ光L1を照射して、バスバ131と電極タブ113の先端部113dをシーム溶接またはスポット溶接して接合する。その後、図16に示すように、アノード側ターミナル133を、マトリクス状に配設したバスバ131のうち、アノード側の終端に相当するアノード側バスバ131A(図4中右上)に接合する。同様に、カソード側ターミナル134を、マトリクス状に配設したバスバ131のうち、カソード側の終端に相当するカソード側バスバ131K(図4中左下)に接合する。
保護カバー140をバスバ131に対して取り付ける実装工程について図17を参照しつつ説明する。
図17は、図16に引き続き、保護カバー140をバスバユニット130に取り付けている状態を模式的に示す斜視図である。
実装工程では、ロボットアームを用いて、保護カバー140の上端140bと下端140cをバスバユニット130に嵌合させつつ、保護カバー140をバスバユニット130に取り付ける。保護カバー140の上端140bと下端140cは、バスバユニット130に対して接着剤によって接合してもよい。保護カバー140は、第1開口140dからアノード側ターミナル133を外部に臨ませ、かつ、第2開口140eからカソード側ターミナル134を外部に臨ませる。保護カバー140によってバスバユニット130を被覆して、バスバ131同士が短絡したり、バスバ131が外部の部材に接触して短絡したり漏電したりすることを防止する。製造が完了した組電池100は、載置台701から取り外して、電池性能等を検査する検査工程に搬出する。
図10〜図17を参照しつつ説明した組電池100の製造方法は、工程全般をコントローラによって制御する自動機、工程の一部を作業者が担う半自動機、または工程全般を作業者が担うマニュアル機のいずれの形態によって具現化してもよい。
上述した第1実施形態に係る組電池100およびその組電池100の製造方法によれば、以下の作用効果を奏する。
組電池100は、電池群100Gと、バスバ131と、を有する。電池群100Gは、発電要素111を含み扁平に形成した電池本体110Hと、電池本体110Hから導出した電極タブ113と、を備えた単電池110を、その厚み方向に複数枚積層してなり、電極タブ113の先端部113dが単電池110の積層方向Zに沿って屈折されている。バスバ131は、平板状からなり、単電池110の電極タブ113の先端部113dに向かい合った状態で先端部113dに接合し、少なくとも2つの単電池110の電極タブ113同士を電気的に接続する。
組電池100の製造方法は、発電要素111を含み扁平に形成した電池本体110Hと、電池本体110Hから外部に導出し先端部113dを電池本体110Hの厚み方向に沿って屈折した電極タブ113と、を備えた単電池110と、単電池110の先端部113d同士を電気的に接続する平板状のバスバ131と、を接合する製造方法である。この組電池100の製造方法では、厚み方向に沿って複数枚積層した少なくとも2つの単電池110の電極タブ113の各々の先端部113dと、バスバ131と、を互いに向かい合うように当接させて溶接する。
このような構成の組電池100および組電池100の製造方法によれば、積層方向Zに沿って屈折された各々の電極タブ113の先端部113dに向かい合うように平板状のバスバ131を配置する。このようにすれば、各々の単電池110の厚みのばらつきに起因して各々の電極タブ113とバスバ131との積層方向Zに沿った相対的な位置がずれたとしても、各々の電極タブ113とバスバ131とを十分に接触させることができる。したがって、組電池100および組電池100の製造方法によれば、各々の単電池110の厚みのばらつきに依存することなく、各々の単電池110の電極タブ113とバスバ131とを十分に導電させることができる。
電極タブ113は、電池本体110Hと隣接する基端部113cから先端部113dにかけて、単電池110の側方からの平面視においてL字状に屈曲して形成し、先端部113dの平坦部分とバスバ131とを重ね合わせた部分を互いに接合してなる。
このような構成によれば、電極タブ113をL字状にした非常に簡便な形状によって、電極タブ113の先端部113dとバスバ131とを積層方向Zに沿わせることができる。したがって、組電池100は、廉価に形成可能な電極タブ113によって、各々の単電池110の電極タブ113とバスバ131とを十分に導通させて、所期の電気特性を得ることができる。
さらに、電池群100Gは、積層した単電池110の電極タブ113同士の間に配設するスペーサ(第1スペーサ121)を有する。第1スペーサ121は、電極タブ113にバスバ131と反対側から当接して電極タブ113の先端部113dを支持する支持部121jを備えた。
このような構成によれば、第1スペーサ121の支持部121jによって、電極タブ113の先端部113dをバスバ131に対して密着させることができる。したがって、組電池100は、各々の電極タブ113の先端部113dの変形に依存することなく、各々の単電池110の電極タブ113とバスバ131とを十分に導通させて、所期の電気特性を得ることができる。また、組電池100の製造方法においては、各々の電極タブ113の先端部113dの変形に依存することなく、各々の単電池110の電極タブ113とバスバ131とを十分に溶接することができる。
さらに、バスバ131は、一の群の単電池110の正極側の電極タブ(アノード側電極タブ113A)を電気的に並列接続し、他の群の単電池110の負極側の電極タブ(カソード側電極タブ113K)を電気的に並列接続してなる。
このような構成によれば、組電池100は、各々の単電池110の厚みのばらつきに依存することなく、所定の個数の単電池110を電気的に並列接続できることから、電流値に係る所期の電気特性を得ることができる。
さらに、バスバ131は、一の単電池110の正極側の電極タブ(アノード側電極タブ113A)に接続する第1バスバ(アノード側バスバ131A)と、他の単電池110の負極側の電極タブ(カソード側電極タブ113K)に接続する第2バスバ(カソード側バスバ131K)と、を接合してなる。
このような構成によれば、アノード側電極タブ113Aに適した材料からなるアノード側バスバ131Aとカソード側電極タブ113Kに適した材料からなるカソード側バスバ131Kとを、互いに接合してバスバ131を形成することができる。すなわち、バスバ131は、別体であって材質が異なるアノード側の部分とカソード側の部分とを、互いに異種接合することによって構成することができる。
さらに、組電池100は、各々のバスバ131を一体的に保持するバスバホルダ132を有する。
このような構成によれば、バスバホルダ132によって、各々のバスバ131を対応する各々の電極タブ113の先端部113dに対して密着させることができる。したがって、組電池100は、各々のバスバ131の相対的な位置(長手方向Xに沿った位置)がばらつくことなく、バスバ131と電極タブ113とを十分に導通させて、所期の電気特性を得ることができる。また、組電池100の製造方法では、各々のバスバ131を対応する各々の電極タブ113に対して個別に当接させる必要がない。したがって、組電池100の生産性を向上させることができる。また、組電池100の製造方法では、バスバホルダ132によって、各々のバスバ131を対応する各々の電極タブ113に対して均等に押圧することができる。したがって、各々のバスバ131と対応する各々の電極タブ113は、均等な接合強度を得ることができる。
さらに、バスバホルダ132は、積層方向Zに沿って隣り合うバスバ131の間に突出し絶縁性を有する絶縁部132cを備えた。
このような構成によれば、組電池100は、積層方向Zに沿って隣り合うバスバ131同士での放電を回避して、短絡を防止することができる。したがって、組電池100は、電気的な特性を安定して維持することができる。また、組電池100の製造方法では、バスバホルダ132に絶縁部132cを備えたバスバホルダ132を用いることによって、必要となる全ての各々のバスバ131の間に絶縁部132cを確実に配設することができる。
さらに、複数枚積層した単電池110の各々の先端部113dは、単電池110の積層方向Zの一の方向に揃えて屈折してなる。
このような構成によれば、積層方向Zに沿って隣り合う単電池110の先端部113dが、積層方向Zの上方または下方に向かって揃うように突出している。したがって、積層方向Zに沿って隣り合う単電池110の各々の先端部113dは、例えば積層方向Zの上方と下方に向かって交互に突出させている構成と比べて、積層方向Zにおける干渉を回避し易いことから、単電池110の積層効率を向上させることができる。
さらに、単電池110の正極側および負極側の電極タブ113は、電池本体110Hの縁辺のうち一の縁辺から導出し、積層した全ての単電池110の電極タブ113は、同一面の側に配設してなる。
このような構成によれば、組電池100の同一の面内において電極タブ113とバスバ131との接合を完結させることができることから、例えば組電池100の複数の面内に電極タブ113が配設されている場合と異なり、製造中の段取り替えが不要となる。製造中の段取り替えとは、例えば、溶接用のレーザ発振器705の向きに合わせて、製造中の組電池100を回転させることである。なお、レーザ発振器705を、組電池100の複数の面内に対向するように、複数台設けると、組電池100の製造に要するコストが増大する。このように、全ての単電池110の電極タブ113を同一面の側に配設することによって、組電池100の生産性を向上させることができ、組電池100を廉価に構成することができる。
(第2実施形態)
図18は、第2実施形態に係る組電池の第1スペーサ221を示す斜視図である。図19は、積層した単電池210の電極タブ113にバスバ131をレーザ接合している状態の要部を断面で示す側面図である。図20は、図19(B)中に示す領域20を拡大した側面図である。なお、第1実施形態の組電池100と同一の部材については同一の符号を使用し、その説明を一部省略する。
第2実施形態に係る組電池は、第1スペーサ221が、バスバ131と電極タブ113との溶接部位に対応する位置に備えた窪部221pによって、レーザ接合に伴う損傷を防止している点において、前述した第1実施形態に係る組電池100と相違する。
まず、組電池の第1スペーサ221を図18〜図20を参照しつつ説明する。
第1スペーサ221は、図19および図20に示すように、支持部221jが電極タブ113の先端部113dに当接している。窪部221pは、図18に示すように、支持部221jの長手方向Xに沿って開口を備えた形状からなる。窪部221pは、バスバ131と電極タブ113との溶接部位に対応して、支持部221jの中央部分に備えた中央部221sを隔てて、長手方向Xに沿って一対形成している。窪部221pは、図19および図20に示すように、支持部221jが電極タブ113の先端部113dに当接している状態において、電極タブ113の溶接部位の周囲を封止している。
第1スペーサ221の窪部221pは、図20に示すように、単電池210の積層方向Zの下方の側に位置する底面221qを、単電池210の積層方向Zの上方の側に位置する天面221rよりも大きく形成している。すなわち、窪部221pにおいて、底面221qの側は、天面221rの側よりも電池本体110Hの側(長手方向X)に向かって深い。
窪部221pの深さは、電極タブ113の材質と厚み、バスバ131の材質と厚み、レーザ光L1の強度や焦点深度、溶接の種類(シーム溶接またはスポット溶接)、および第1スペーサ221の材質等の条件に基づき決定する。例えば、一対からなる窪部221pの一方は、アルミニウムからなるアノード側電極タブ113Aに対面する。同様に、一対からなる窪部221pの他方は、銅からなるカソード側電極タブ113Kに対面する。したがって、電極タブ113の材質に応じて、一対の窪部221pの深さを個別に最適化してもよい。
つぎに、組電池の製造方法を図19および図20を参照しつつ説明する。
第1スペーサ221の支持部221jを、電極タブ113の先端部113dに対してバスバ131と反対側から当接させる。その状態において、溶接用のレーザ光L1を、バスバ131に対して第1スペーサ221の窪部221pの位置に対応するように照射して、各々の先端部113dとバスバ131とをシーム溶接またはスポット溶接する。窪部221pは、溶接用のレーザ光L1の照射によって加熱されて溶解した電極タブ113やバスバ131の熱の伝搬を遮断する。窪部221pは、レーザ光L1の照射によって電極タブ113やバスバ131から発生したスパッタSを収容する。
上述した第2実施形態に係る組電池によれば、第1実施形態に係る組電池100の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
第2実施形態の組電池において、第1スペーサ221は、バスバ131と電極タブ113との溶接部位に対応する位置に、積層方向Zと交差する方向(長手方向X)に沿って開口を備えた窪部221pを備えてなる。
組電池の製造方法では、先端部113dを支持する支持部221jと、支持部221jに開口した窪部221pと、を備えたスペーサ(第1スペーサ221)を、積層する単電池210の電極タブ113同士の間に配設する。この組電池の製造方法では、支持部221jを先端部113dに対してバスバ131と反対側から当接させつつ、溶接用のレーザ光L1をバスバ131に対して窪部221pの位置に対応するように照射して、各々の先端部113dと、バスバ131と、を溶接する。
このような構成によれば、バスバ131と各々の電極タブ113の先端部113dとを溶接する際に、溶接用のレーザ光L1の照射によって加熱されて溶解した電極タブ113やバスバ131の熱の伝搬を、溶接部位から離間した第1スペーサ221の窪部221pによって回避することができる。したがって、バスバ131と各々の電極タブ113とをレーザ溶接する際に、第1スペーサ221の損傷を防止することができる。
また、このような構成によれば、バスバ131と各々の電極タブ113の先端部113dとを溶接する際に、第1スペーサ221を構成する材料が溶解して電極タブ113等に混入するようなことがない。したがって、第1スペーサ221を構成する材料の混入に起因した、電極タブ113等の電気抵抗の上昇や、電極タブ113等の機械的強度の低下を防止することができる。
さらに、窪部221pは、電極タブ113の溶接部位の周囲を少なくとも一部を封止してなる。
このような構成によれば、バスバ131と各々の電極タブ113の先端部113dとを溶接する際に、溶接用のレーザ光L1の照射によって電極タブ113やバスバ131から発生したスパッタSを、窪部221p内に収容して閉じ込めることができる。したがって、電極タブ113やバスバ131の溶接部位から発生したスパッタSが外部に拡散して、燃料電池を構成する構成部材等が汚染されるようなことを防止できる。
さらに、窪部221pは、単電池210の積層方向Zの下方の側に位置する底面221qを、単電池210の積層方向Zの上方の側に位置する天面221rよりも大きく形成してなる。
このような構成によれば、溶接用のレーザ光L1の照射によって電極タブ113やバスバ131から発生したスパッタSを、窪部221p内の下方側に拡散し易くしつつ減衰させて、スパッタSが電極タブ113側へ還流することを防止する。したがって、電極タブ113やバスバ131の溶接部位から発生したスパッタSが、その溶接部位に混入して電気的特性等が低下するようなことを防止できる。
(第3実施形態)
第3実施形態に係る組電池において、図21(A)は、単電池310に一対のスペーサ(第1スペーサ321および第2スペーサ122)を取り付けた状態を示す斜視図、図21(B)は、単電池310に一対のスペーサ(第1スペーサ321および第2スペーサ122)を取り付ける前の状態を示す斜視図である。図22(A)は、積層した単電池310の電極タブ313にバスバ131を接合した状態の要部を断面で示す斜視図、図22(B)は、図22(A)を側方から示す側面図である。図23は、図22(B)中に示す領域23を拡大した側面図である。図24(A)は、バスバ131によって各々の電極タブ313の先端部313dを第1スペーサ321に向かって移動させる前の状態を模式的に断面で示す側面図、図24(B)は、バスバ131によって各々の電極タブ313の先端部313dを第1スペーサ321に向かって移動させた後の状態を模式的に断面で示す側面図である。なお、第1実施形態の組電池100と同一の部材については同一の符号を使用し、その説明を一部省略する。
第3実施形態に係る組電池は、第1スペーサ321のリブ321rを電極タブ313の孔313eに挿通して、電極タブ313の位置を規制しつつガイドする点において、前述した第1実施形態に係る組電池100と相違する。
まず、組電池の電極タブ313および第1スペーサ321を図21〜図23を参照しつつ説明する。
電極タブ313は、図21〜図23に示すように、基端部313cに積層方向Zに沿って開口した孔313eを備えている。孔313eは、電極タブ313の長手方向Xに沿って長尺形状に形成している。孔313eは、図23に示すように、電極タブ313の基端部313cから先端部313dまで延在している。電極タブ313は、第1スペーサ321のリブ321rを孔313eに挿通させた状態において、孔313eの長手方向Xに沿った一端313fと他端313gの範囲内において移動自在である。
第1スペーサ321は、積層した単電池310の電極タブ313同士の間に配設している。第1スペーサ321は、電極タブ313にバスバ131と反対側から当接して電極タブ313の先端部313dを支持する支持部321jを備えている。ここで、第1スペーサ321は、電極タブ313の孔313eに挿通して電極タブ313をガイドする一対のリブ321rを、第2支持面321hに備えている。リブ321rは、電極タブ313の孔313eを介して、電極タブ313の位置を規制しつつ電極タブ313の移動をガイドする。第1スペーサ321は、電極タブ313の先端部313dと基端部313cとの境界(第2支持面321hと支持部321jとの境界)に対応する部分に、切欠部321tを備えている。
つぎに、組電池の製造方法を図24を参照しつつ説明する。
図24(A)に模式的に示すように、各々の電極タブ313の先端部313dの位置は、積層方向Zと交差した方向(長手方向X)に沿って相対的にずれている。図示している3つの電極タブ313のうち中央の電極タブ313は、その先端部313dが、対応する第1スペーサ321の支持部321jに当接している。一方、図示している3つの電極タブ313のうち上部および下部の各々の電極タブ313は、その各々の先端部313dが、対応する各々の第1スペーサ321の支持部321jから離間している。上部の電極タブ313と下部の電極タブ313は、その先端部313dと第1スペーサ321の支持部321jとの間隔が異なる。
図24(B)に模式的に示すように、バスバ131を長手方向Xに沿って移動させて、各々の電極タブ313の先端部313dを、対応する各々の第1スペーサ321の支持部321jに押圧する。3つの電極タブ313のうち上部および下部の各々の電極タブ313は、第1スペーサ321に向かって移動する際に、その各々の基端部313cが若干湾曲する。この状態において、溶接用のレーザ光L1をバスバ131に対して照射して、バスバ131と各々の電極タブ313の先端部313dとを溶接する。ここで、予め各々の単電池310をバスバ131側に若干移動させておいた上で、バスバ131によって各々の電極タブ313を第1スペーサ321側に十分に付勢しつつ押圧する構成とすることもできる。
上述した第3実施形態に係る組電池によれば、第1実施形態に係る組電池100の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
組電池は、電池群と、バスバ131と、スペーサ(第1スペーサ321)と、を有する。電池群は、発電要素111を含み扁平に形成した電池本体110Hと、電池本体110Hから導出した電極タブ313と、を備えた単電池310を、その厚み方向に複数枚積層してなり、電極タブ313の先端部313dが単電池310の積層方向Zに沿って屈折されている。バスバ131は、平板状からなり、単電池310の電極タブ313の先端部313dに向かい合った状態で先端部313dに接合し、少なくとも2つの単電池310の電極タブ313同士を電気的に接続する。第1スペーサ321は、積層した単電池310の電極タブ313同士の間に配設する。電極タブ313は、基端部313cに積層方向Zに沿って開口した孔313eを備えた。第1スペーサ321は、電極タブ313にバスバ131と反対側から当接して電極タブ313の先端部313dを支持する支持部321jと、電極タブ313の孔313eに挿通して電極タブ313をガイドするリブ321rと、を備えた。
組電池の製造方法は、電池群と、バスバ131と、スペーサ(第1スペーサ321)と、を用いる。電池群は、発電要素111を含み扁平に形成した電池本体110Hと、電池本体110Hから外部に導出した電極タブ313と、を備えた単電池310を、厚み方向に複数枚積層してなり、電極タブ313の先端部313dが単電池310の積層方向Zに沿って屈折され、電極タブ313の基端部313cに孔313eが備えられている。バスバ131は、平板状からなり、単電池310の電極タブ313の先端部313dに向かい合うように配置し、先端部313d同士を電気的に接続する。第1スペーサ321は、積層する単電池310の電極タブ313同士の間に配設し、電極タブ313にバスバ131と反対側から当接して電極タブ313の先端部313dを支持する支持部321jと、孔313eに挿通して電極タブ313をガイドするリブ321rと、を備えた。この組電池の製造方法では、バスバ131と、各々の電極タブ313の先端部313dと、を積層方向Zと交差する方向に沿って相対的に移動させつつ、積層方向Zに沿って互いの位置を揃えた各々の支持部321jに対して各々の電極タブ313の先端部313dを当接させてから、バスバ131と、少なくとも2つの単電池110の電極タブ313と、を互いに溶接する。
このような構成の組電池および組電池の製造方法によれば、各々の電極タブ313の先端部313dに向かい合うようにバスバ131を配置し、第1スペーサ321のリブ321rによって電極タブ313の孔313eを介して電極タブ313の位置を規制しつつガイドする。このようにすれば、各々の単電池310の積層方向に交差した方向に沿った位置のばらつきに起因して、各々の電極タブ313の相対的な位置がずれていたとしても、各々の電極タブ313とバスバ131とを、各々の第1スペーサ321の支持部321jに沿って十分に接触させることができる。したがって、組電池および組電池の製造方法によれば、各々の単電池310の積層方向Zと交差した方向に沿った位置のばらつきに依存することなく、各々の単電池310の電極タブ313とバスバ131とを十分に導電させることができる。
特に、このような構成の組電池の製造方法によれば、第1スペーサ321のリブ321rを電極タブ313の孔313eに挿通した状態において、電極タブ313の位置を規制しつつガイドして、各々の単電池310の電極タブ313とバスバ131との位置を平面状に揃えることができる。このような組電池の製造方法によれば、レーザ溶接に代表される非接触式の入熱手法による溶接工法において重要とされる、非溶接物の隙間を安定させることができる。
さらに、電極タブ313の孔313eは、バスバ131に向かい合う方向(長手方向X)に沿って長尺形状に形成してなる。
このような構成によれば、電極タブ313が第1スペーサ321の支持部321jに向かって移動するときに、電極タブ313の孔313eが第1スペーサ321のリブ321rに干渉して電極タブ313が損傷することを防止できる。
また、このような構成によれば、組電池の運転時(充電または放電)において、電池本体110Hの膨張に起因して、電極タブ313が電池本体110Hの側に引き込まれるような場合に、電極タブ313の孔313eが第1スペーサ321のリブ321rに接触し難い。したがって、電池本体110Hの膨張に起因した電極タブ313の損傷を抑制することができる。
さらに、電極タブ313の孔313eは、先端部313dまで延在してなる。
このような構成によれば、各々の単電池310の積層方向と交差した方向に対する各々の電極タブ313の位置のばらつきを広く吸収して、第1スペーサ321のリブ321rによって電極タブ313の位置を規制しつつガイドすることができる。
さらに、第1スペーサ321は、電極タブ313の先端部313dと基端部313cとの境界に対面する部分を切り欠いて形成した切欠部321tを備えてなる。
このような構成によれば、電極タブ313の積層方向Zに沿った寸法変化を、第1スペーサ321の切欠部321tに生じた隙間によって吸収して、電極タブ313の先端部313dを第1スペーサ321の支持部321jに対して十分に当接させることができる。また、このような構成によれば、電極タブ313の屈折した部分の形状誤差や、第1スペーサ321の端部の形状誤差に依存することなく、電極タブ313の先端部313dを第1スペーサ321の支持部321jに対して十分に当接させることができる。
組電池の製造方法では、孔313eがバスバ131に向かい合う方向(長手方向X)に沿って長尺形状に形成されたバスバ131を用い、電極タブ313と第1スペーサ321とを当接させ、かつ、電極タブ313の孔313eの内周面と、第1スペーサ321のリブ321rの外周面と、を積層方向Zと交差した方向(長手方向X)に沿って当接させつつ、電極タブ313を移動させる。
このような構成によれば、電極タブ313を、第1スペーサ321のリブ321rに沿わせつつ、長手方向Xと短手方向Yによって形成される平面上において精度良く移動させることができる。したがって、各々の電極タブ313とバスバ131とを、各々の第1スペーサ321の支持部321jに精度良く接触させることができる。
そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。
100 組電池、
100S 積層体、
100G 電池群、
100M 第1セルサブアッシ、
100N 第2セルサブアッシ、
110,210,310 単電池、
110H 電池本体、
111 発電要素、
112 ラミネートフィルム、
113,313 電極タブ、
113A アノード側電極タブ、
113K カソード側電極タブ、
113c,213c,313c 基端部、
113d,213d,313d 先端部、
313e 孔、
120 一対のスペーサ、
121,221,321 第1スペーサ、
121j,221j,321j 支持部、
321r リブ、
321t 切欠部、
221p 窪部、
221q 底面、
221r 天面、
122 第2スペーサ、
130 バスバユニット、
131 バスバ、
131A アノード側バスバ(第1バスバ)、
131K カソード側バスバ(第2バスバ)、
132 バスバホルダ、
133 アノード側ターミナル、
134 カソード側ターミナル、
140 保護カバー、
150 筺体、
151 上部加圧板、
152 下部加圧板、
153 側板、
153a 上端、
153b 下端、
160 両面テープ、
701 載置台、
702 ロケートピン、
703 加圧治具、
704 押板、
705 レーザ発振器、
L1 レーザ光、
X (単電池110の積層方向と交差し、かつ、単電池110の)長手方向、
Y (単電池110の積層方向と交差し、かつ、単電池110の)短手方向、
Z (単電池110の)積層方向。
【0002】
[0007]
上記目的を達成するための本発明の組電池は、電池群と、バスバと、を有する。電池群は、発電要素を含み扁平に形成した電池本体と、前記電池本体から導出した電極タブと、を備えた単電池を、その厚み方向に複数枚積層してなり、前記電極タブの先端部が前記単電池の積層方向に沿って屈折されている。バスバは、平板状からなり、前記単電池の前記電極タブの前記先端部に接合し、少なくとも2つの前記単電池の前記電極タブ同士を電気的に接続する。前記バスバにおいて前記単電池に向かう面が、前記バスバによって電気的に接続される少なくとも2つの前記単電池の前記先端部に接合されている。
[0008]
上記目的を達成するための本発明の組電池の製造方法は、発電要素を含み扁平に形成した電池本体と、前記電池本体から外部に導出し先端部を前記電池本体の厚み方向に沿って屈折した電極タブと、を備えた単電池と、前記単電池の前記先端部同士を電気的に接続する平板状のバスバと、を接合する製造方法である。この組電池の製造方法では、厚み方向に沿って複数枚積層し前記バスバによって電気的に接続される少なくとも2つの前記単電池の前記電極タブの各々の前記先端部と、前記バスバにおいて前記単電池に向かう面と、を当接させて溶接する。
図面の簡単な説明
[0009]
[図1]第1実施形態に係る組電池を示す斜視図である。
[図2]図1に示される組電池から上部加圧板と下部加圧板および左右の側板を分解して保護カバーを取り付けた状態の積層体全体を露出させた状態を示す斜視図である。
[図3]図2に示される積層体から保護カバーを取り外し、かつ、積層体を電池群とバスバユニットに分解して示す斜視図である。
[図4]図3に示されるバスバユニットを分解して示す斜視図である。
[図5]第1セルサブアッシ(3組毎に並列接続する単電池)のアノード側電極タブと第2セルサブアッシ(3組毎に並列接続する単電池)のカソード側電極タブをバスバによって接合する状態を模式的に分解して示す斜視図である。
[図6]図6(A)は、単電池に一対のスペーサ(第1スペーサおよび第2スペ
【0002】
[0007]
上記目的を達成するための本発明の組電池は、電池群と、バスバと、を有する。電池群は、発電要素を含み扁平に形成した電池本体と、前記電池本体から導出した電極タブと、を備えた単電池を、その厚み方向に複数枚積層してなり、前記電極タブの先端部が前記単電池の積層方向に沿って屈折されている。バスバは、平板状からなり、前記単電池の前記電極タブの前記先端部に接合し、少なくとも2つの前記単電池の前記電極タブ同士を電気的に接続する。少なくとも2つの前記単電池の前記電極タブの各々の前記先端部と、前記バスバにおいて前記単電池に向かう面と、が互いに当接して溶接されている。
[0008]
上記目的を達成するための本発明の組電池の製造方法は、発電要素を含み扁平に形成した電池本体と、前記電池本体から外部に導出し先端部を前記電池本体の厚み方向に沿って屈折した電極タブと、を備えた単電池と、前記単電池の前記先端部同士を電気的に接続する平板状のバスバと、を接合する製造方法である。この組電池の製造方法では、厚み方向に沿って複数枚積層し前記バスバによって電気的に接続される少なくとも2つの前記単電池の前記電極タブの各々の前記先端部と、前記バスバにおいて前記単電池に向かう面と、を当接させて溶接する。
図面の簡単な説明
[0009]
[図1]第1実施形態に係る組電池を示す斜視図である。
[図2]図1に示される組電池から上部加圧板と下部加圧板および左右の側板を分解して保護カバーを取り付けた状態の積層体全体を露出させた状態を示す斜視図である。
[図3]図2に示される積層体から保護カバーを取り外し、かつ、積層体を電池群とバスバユニットに分解して示す斜視図である。
[図4]図3に示されるバスバユニットを分解して示す斜視図である。
[図5]第1セルサブアッシ(3組毎に並列接続する単電池)のアノード側電極タブと第2セルサブアッシ(3組毎に並列接続する単電池)のカソード側電極タブをバスバによって接合する状態を模式的に分解して示す斜視図である。
[図6]図6(A)は、単電池に一対のスペーサ(第1スペーサおよび第2スペ

Claims (14)

  1. 発電要素を含み扁平に形成した電池本体と、前記電池本体から導出した電極タブと、を備えた単電池を、その厚み方向に複数枚積層してなり、前記電極タブの先端部が前記単電池の積層方向に沿って屈折されている電池群と、
    前記単電池の前記電極タブの前記先端部に向かい合った状態で前記先端部に接合し、少なくとも2つの前記単電池の前記電極タブ同士を電気的に接続する平板状のバスバと、を有する組電池。
  2. 前記電極タブは、前記電池本体と隣接する基端部から前記先端部にかけて、前記単電池の側方からの平面視においてL字状に屈曲して形成し、前記先端部の平坦部分とバスバとを重ね合わせた部分を互いに接合してなる請求項1に記載の組電池。
  3. 前記電池群は、積層した前記単電池の前記電極タブ同士の間に配設するスペーサを有し、
    前記スペーサは、前記電極タブに前記バスバと反対側から当接して前記電極タブの前記先端部を支持する支持部を備えた請求項1または2に記載の組電池。
  4. 前記スペーサは、前記バスバと前記電極タブとの溶接部位に対応する位置に、積層方向と交差する方向に沿って開口を備えた窪部を備えてなる請求項3に記載の組電池。
  5. 前記窪部は、前記電極タブの溶接部位の周囲を少なくとも一部を封止してなる請求項4に記載の組電池。
  6. 前記窪部は、前記単電池の積層方向の下方の側に位置する底面を、前記単電池の積層方向の上方の側に位置する天面よりも大きく形成してなる請求項4または5に記載の組電池。
  7. 前記バスバは、一の群の前記単電池の正極側の前記電極タブを電気的に並列接続し、他の群の前記単電池の負極側の前記電極タブを電気的に並列接続してなる請求項1〜6のいずれか1項に記載の組電池。
  8. 前記バスバは、一の前記単電池の正極側の前記電極タブに接続する第1バスバと、他の前記単電池の負極側の前記電極タブに接続する第2バスバと、を接合してなる請求項1〜7のいずれか1項に記載の組電池。
  9. 各々の前記バスバを一体的に保持するバスバホルダを、さらに有する請求項1〜8のいずれか1項に記載の組電池。
  10. 前記バスバホルダは、積層方向に沿って隣り合う前記バスバの間に突出し絶縁性を有する絶縁部を備えた請求項9に記載の組電池。
  11. 複数枚積層した前記単電池の各々の前記先端部は、前記単電池の積層方向の一の方向に揃えて屈折してなる請求項1〜10のいずれか1項に記載の組電池。
  12. 前記単電池の正極側および負極側の前記電極タブは、前記電池本体の縁辺のうち一の縁辺から導出し、積層した全ての単電池の前記電極タブは、同一面の側に配設してなる請求項1〜11のいずれか1項に記載の組電池。
  13. 発電要素を含み扁平に形成した電池本体と、前記電池本体から外部に導出し先端部を前記電池本体の厚み方向に沿って屈折した電極タブと、を備えた単電池と、前記単電池の前記先端部同士を電気的に接続する平板状のバスバと、を接合する組電池の製造方法であって、
    厚み方向に沿って複数枚積層した少なくとも2つの前記単電池の前記電極タブの各々の前記先端部と、前記バスバと、を互いに向かい合うように当接させて溶接する組電池の製造方法。
  14. 前記先端部を支持する支持部と、前記支持部に開口した窪部と、を備えたスペーサを、積層する前記単電池の前記電極タブ同士の間に配設し、
    前記支持部を前記先端部に対して前記バスバと反対側から当接させつつ、溶接用のレーザ光を前記バスバに対して前記窪部の位置に対応するように照射して、各々の前記先端部と、前記バスバと、を溶接する請求項13に記載の組電池の製造方法。
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