KR20190103433A - 조전지의 제조 방법 및 제조 장치 - Google Patents

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KR20190103433A
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마사히로 나카모토
아키오 구와타
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가부시키가이샤 인비젼 에이이에스씨 재팬
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Abstract

전극 탭 및 버스 바를 적합하게 접합할 수 있는 조전지의 제조 방법을 제공한다. 단전지(110)를 적층할 때마다 제1 스페이서(114)를 일방향으로 이동시킴으로써, 제1 스페이서의 이동 방향에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치에 대한 위치 결정을 행한다.

Description

조전지의 제조 방법 및 제조 장치
본 발명은 조전지의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
조전지는, 발전 요소와, 발전 요소의 외부로 도출된 전극 탭을 포함하는 복수의 단전지와, 전극 탭을 지지하는 스페이서와, 상이한 단전지의 전극 탭끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바를 갖는다.
이러한 조전지의 제조 공정에 있어서, 버스 바를 전극 탭에 접합하는 공정이 있다. 이것과 관련하여, 예를 들어 하기 특허문헌 1에는, 각각의 단전지의 전극 탭을 버스 바의 굴곡부에 삽입한 상태에서, 레이저 용접을 행하는 방법이 개시되어 있다.
일본 특허 공표 제2012-515418호 공보
특허문헌 1에 기재된 접합 방법에 있어서, 전지 셀의 두께의 변동 등에 의해, 굴곡부에 대한 전극 탭의 적층 방향의 위치가 어긋날 가능성이 있다. 이와 같이 굴곡부에 대한 전극 탭의 적층 방향의 위치가 어긋난 경우, 전극 탭의 선단과 버스 바의 간극이 변화하여, 접합 품질이 떨어질 우려가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 전극 탭 및 버스 바를 적합하게 접합할 수 있는 조전지의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하는 본 발명에 관한 조전지의 제조 방법은, 발전 요소와, 전극 탭을 포함하는 복수의 단전지와, 상기 전극 탭을 지지하는 스페이서와, 상이한 상기 단전지의 상기 전극 탭끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바를 갖는 조전지의 제조 방법이다. 상기 단전지를 적층하는 적층 공정마다 상기 스페이서를 일방향으로 이동시킴으로써, 상기 스페이서의 이동 방향에 있어서, 상기 전극 탭의 상기 버스 바에 대한 접합 부위의 소정의 위치에 대한 위치 결정을 행한다.
또한, 상기 목적을 달성하는 본 발명에 관한 조전지의 제조 장치는, 발전 요소와, 전극 탭을 포함하는 복수의 단전지와, 상기 전극 탭을 지지하는 스페이서와, 상이한 상기 단전지의 상기 전극 탭끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바를 갖는 조전지의 제조 장치이다. 조전지의 제조 장치는, 상기 단전지를 적층하는 적층 공정마다 상기 스페이서를 일방향으로 이동시킴으로써, 상기 스페이서의 이동 방향에 있어서, 상기 전극 탭의 상기 버스 바에 대한 접합 부위의 소정의 위치에 대한 위치 결정을 행하는 위치 결정 부재를 갖는다.
도 1은, 실시 형태에 관한 조전지를 도시하는 사시도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 조전지로부터, 가압 유닛(상부 가압판과 하부 가압판과 좌우의 측판)을 분리하고, 또한 버스 바 유닛의 일부(보호 커버와 애노드측 터미널과 캐소드측 터미널)를 분리한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 3a는, 적층된 단전지의 전극 탭에 버스 바를 접합한 상태의 주요부를 단면에 의해 도시하는 사시도이다.
도 3b는, 도 3a를 측방으로부터 도시하는 단면도이다.
도 4는, 도 2에 도시하는 적층체로부터, 버스 바 홀더와 버스 바를 분리한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 5는, 도 4에 도시하는 제1 셀 서브어셈블리와 제2 셀 서브어셈블리를 버스 바에 의해 전기적으로 접속하는 상태를 도시하는 사시도이다.
도 6은, 도 4에 도시하는 제1 셀 서브어셈블리(병렬 접속하는 3조의 단전지)를 단전지별로 분해하고, 또한 그 중 하나(최상부)의 단전지로부터 제1 스페이서와 제2 스페이서를 분리한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 7은, 제1 스페이서의 주요부를 도시하는 사시도이다.
도 8은, 제1 실시 형태에 관한 조전지의 제조 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 9는, 제1 실시 형태에 관한 조전지의 제조 장치의 일부를 도시하는 사시도이다.
도 10은, 도 9의 A부에 있어서의 확대도이다.
도 11은, 적재대에 대하여 하부 가압판을 적재하며, 또한 하부 가압판에 대하여 1번째 단전지를 적층하는 도중의 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 12는, 하부 가압판에 대하여 1번째 단전지를 적층한 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 13은, 위치 결정 공정을 행하는 모습을 도시하는 상면도이다.
도 14는, 1번째 단전지에 대하여 2번째 단전지를 적층하는 도중의 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 15는, 1번째 단전지와 2번째 단전지의 사이에 간극을 둔 상태에서, 위치 결정 공정을 행하는 모습을 도시하는 사시도이다.
도 16은, 2번째 단전지를 1번째 단전지에 접촉시킨 상태를 도시하는 사시도이다.
도 17은, 적층체에 대하여 상부 가압판을 적층한 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 18은, 상부 가압판 및 하부 가압판에 의해 집힌 적층체를 프레스에 의해 가압하고 있는 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 19는, 상부 가압판 및 하부 가압판에 대하여 측판을 레이저 용접하고 있는 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 20은, 적층하고 있는 단전지의 각각의 전극 탭에 대하여 대응하는 각각의 버스 바를 맞닿게 하여 레이저 용접하는 도중의 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 21은, 애노드측의 종단의 애노드측 버스 바에 대하여 애노드측 터미널을 맞닿게 하여 레이저 용접하며, 또한 캐소드측의 종단의 캐소드측 버스 바에 대하여 캐소드측 터미널을 맞닿게 하여 레이저 용접하는 도중의 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 22는, 복수의 버스 바를 하나의 보호 커버에 의해 피복한 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 23은, 제2 실시 형태에 관한 조전지의 제조 방법을 도시하는 도면이며, 1번째 단전지의 전극 탭의 위치 결정을 행하는 모습을 도시하는 사시도이다.
도 24는, 제2 실시 형태에 관한 조전지의 제조 방법을 도시하는 도면이며, 2번째 단전지의 전극 탭의 위치 결정을 행하는 모습을 도시하는 사시도이다.
도 25는, 제3 실시 형태에 관한 조전지의 제조 방법을 도시하는 도면이며, 단전지를 지지부에 의해 간극을 사이에 두고 적층한 상태를 도시하는 사시도이다.
도 26은, 제3 실시 형태에 관한 조전지의 제조 방법을 도시하는 도면이며, 위치 결정 공정을 행하기 전의 상태를 도시하는 상면도이다.
도 27은, 제3 실시 형태에 관한 조전지의 제조 방법을 도시하는 도면이며, 위치 결정 공정을 행한 후의 상태를 도시하는 상면도이다.
도 28은, 제3 실시 형태에 관한 조전지의 제조 방법을 도시하는 도면이며, 지지부의 지지 상태를 해제하고, 모든 단전지를 적층한 상태를 도시하는 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다. 도면에 있어서의 각 부재의 크기나 비율은, 설명의 편의상 과장되어 실제의 크기나 비율과는 상이한 경우가 있다.
도면 중에 있어서, X, Y 및 Z로 나타내는 화살표를 사용하여, 방위를 나타내고 있다. X에 의해 나타내는 화살표의 방향은, 단전지(110)의 적층 방향과 교차하며, 또한 단전지(110)의 긴 변 방향을 따른 방향을 나타내고 있다. Y에 의해 나타내는 화살표의 방향은, 단전지(110)의 적층 방향과 교차하며, 또한 단전지(110)의 짧은 변 방향을 따른 방향을 나타내고 있다. Z에 의해 나타내는 화살표의 방향은, 단전지(110)의 적층 방향을 나타내고 있다.
조전지(100)는, 전기 자동차와 같은 차량에 복수 탑재되며, 차량용 모터를 구동시키는 전원으로서 사용된다. 조전지(100)는, 복수의 단전지(110)를 적층하여 이루어지는 적층체(100S)를 가압 유닛(120)에 의해 가압한 상태에 있어서, 버스 바 유닛(130)에 의해 전기적으로 접속하여 구성되어 있다.
본 발명의 실시 형태에 관한 조전지(100)를 도 1 내지 도 7을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 조전지(100)를 도시하는 사시도이다. 도 2는, 도 1에 도시하는 조전지(100)로부터 가압 유닛(120)(상부 가압판(121)과 하부 가압판(122)과 좌우의 측판(123))을 분리하고, 또한 버스 바 유닛(130)의 일부(보호 커버(135)와 애노드측 터미널(133)과 캐소드측 터미널(134))를 분리한 상태를 도시하는 사시도이다. 도 3a는, 적층된 단전지(110)의 전극 탭(112)에 버스 바(132)를 접합한 상태의 주요부를 단면에 의해 도시하는 사시도이다. 도 3b는, 도 3a를 측방으로부터 도시하는 단면도이다. 도 4는, 도 2에 도시하는 적층체(100S)로부터, 버스 바 홀더(131)와 버스 바(132)를 분리한 상태를 도시하는 사시도이다. 도 5는, 도 4에 도시하는 제1 셀 서브어셈블리(110M)와 제2 셀 서브어셈블리(110N)를 버스 바(132)에 의해 전기적으로 접속하는 상태를 도시하는 사시도이다. 도 6은, 도 4에 도시하는 제1 셀 서브어셈블리(110M)(병렬 접속하는 3조의 단전지(110))를 단전지(110)별로 분해하고, 또한 그 중 하나(최상부)의 단전지(110)로부터 제1 스페이서(114)와 제2 스페이서(115)를 분리한 상태를 도시하는 사시도이다. 도 7은, 제1 스페이서(114)의 주요부를 도시하는 사시도이다.
적층체(100S)의 구성을 상세하게 설명한다.
적층체(100S)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 전기적으로 병렬 접속된 3개의 단전지(110)로 이루어지는 제1 셀 서브어셈블리(110M)와, 전기적으로 병렬 접속된 3개의 단전지(110)로 이루어지는 제2 셀 서브어셈블리(110N)를, 교대로 직렬 접속하여 구성하고 있다.
제1 셀 서브어셈블리(110M)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 조전지(100)에 있어서, 1단째(최하단), 3단째, 5단째 및 7단째(최상단)에 위치하는 3개의 단전지(110)에 상당한다. 제2 셀 서브어셈블리(110N)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 조전지(100)에 있어서, 2단째, 4단째 및 6단째에 위치하는 3개의 단전지(110)에 상당한다.
제1 셀 서브어셈블리(110M)와 제2 셀 서브어셈블리(110N)는, 마찬가지의 구성으로 이루어진다. 단, 제1 셀 서브어셈블리(110M)와 제2 셀 서브어셈블리(110N)는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 3개의 단전지(110)의 상하를 바꿈으로써, 3개의 애노드측 전극 탭(112A)과 3개의 캐소드측 전극 탭(112K)이 적층 방향 Z를 따라 교대로 위치하도록 배치되어 있다.
제1 셀 서브어셈블리(110M)는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 모든 애노드측 전극 탭(112A)이 도면 중 우측에 위치하고, 모든 캐소드측 전극 탭(112K)이 도면 중 좌측에 위치하고 있다.
제2 셀 서브어셈블리(110N)는, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 모든 애노드측 전극 탭(112A)이 도면 중 좌측에 위치하고, 모든 캐소드측 전극 탭(112K)이 도면 중 우측에 위치하고 있다. 3개의 단전지(110)마다, 그 상하를 단순하게 바꾸기만 해서는, 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 방향이 적층 방향 Z의 상하로 흐트러지게 된다. 이 때문에, 모든 단전지(110)의 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 방향이 정렬되도록, 각각의 선단부(112d)를 하방으로 굴절시키고 있다.
단전지(110)는, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지에 상당한다. 단전지(110)는, 차량용 모터의 구동 전압의 사양을 만족하기 위해 직렬로 복수 접속된다. 단전지(110)는, 전지의 용량을 확보하여 차량의 주행 거리를 늘이기 위해 병렬로 복수 접속된다.
단전지(110)는, 도 3a 및 도 3b에 도시하는 바와 같이, 충방전을 행하는 편평한 발전 요소(111), 발전 요소(111)로부터 도출되어 선단부(112d)가 적층 방향 Z를 따라 굴절된 전극 탭(112), 및 발전 요소(111)를 밀봉하는 라미네이트 필름(113)을 포함하고 있다.
발전 요소(111)는, 옥외의 충전 스탠드 등으로부터 전력을 충전한 후에, 차량용 모터 등에 대하여 방전하여 구동 전력을 공급하는 것이다. 발전 요소(111)는, 세퍼레이터에 의해 분리된 애노드와 캐소드를 복수조 적층하여 구성되어 있다.
전극 탭(112)은, 도 3a, 도 3b 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 발전 요소(111)를 외부에 노출시키는 것이다. 전극 탭(112)은, 애노드측 전극 탭(112A) 및 캐소드측 전극 탭(112K)으로 구성되어 있다. 애노드측 전극 탭(112A)의 기단측은, 하나의 발전 요소(111)에 포함되는 모든 애노드에 접합되어 있다. 애노드측 전극 탭(112A)은, 박판형으로 형성되며, 애노드의 특성에 맞추어 알루미늄으로 이루어진다. 캐소드측 전극 탭(112K)의 기단측은, 하나의 발전 요소(111)에 포함되는 모든 캐소드에 접합되어 있다. 캐소드측 전극 탭(112K)은, 박판형으로 형성되며, 캐소드의 특성에 맞추어 구리로 이루어진다.
전극 탭(112)은, 도 3b에 도시하는 바와 같이, L자형으로 형성되어 있다. 전극 탭(112)의 기단부(112c)는, 제1 스페이서(114)의 지지면(114b)에 의해 하방으로부터 지지되어 있다. 전극 탭(112)의 선단부(112d)는, 적층 방향 Z의 하방을 따라 굴절되어, 제1 스페이서(114)의 맞닿음면(114h)에 대면하고 있다.
라미네이트 필름(113)은, 도 3a 및 도 3b에 도시하는 바와 같이, 한 쌍으로 이루어지며, 발전 요소(111)를 적층 방향 Z를 따른 상하로부터 집어 밀봉하는 것이다. 한 쌍의 라미네이트 필름(113)은, 짧은 변 방향 Y를 따른 일단부(113a)의 간극으로부터 외부를 향하여, 애노드측 전극 탭(112A) 및 캐소드측 전극 탭(112K)을 도출시키고 있다.
단전지(110)는, 도 6에 도시하는 바와 같이 한 쌍의 스페이서(제1 스페이서(114) 및 제2 스페이서(115))에 의해 지지된 상태에 있어서, 도 3a, 도 3b 및 도 4에 도시하는 바와 같이 적층된다.
한 쌍의 스페이서(제1 스페이서(114) 및 제2 스페이서(115))는, 도 2, 도 3a 및 도 3b에 도시하는 바와 같이, 단전지(110)를 적층 방향 Z를 따라 일정한 간격으로 배치하고 있다. 제1 스페이서(114)는, 전극 탭(112)을 구비한 측의 단전지(110)를 지지한다. 제2 스페이서(115)는, 제1 스페이서(114)와 단전지(110)의 긴 변 방향 X에 있어서 대향하도록, 전극 탭(112)을 구비하고 있지 않은 측의 단전지(110)를 지지한다.
제1 스페이서(114)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 요철을 구비한 긴 판 형상으로 형성되며, 절연성을 구비한 강화 플라스틱으로 이루어진다. 제1 스페이서(114)는, 한 쌍의 라미네이트 필름(113)의 일단부(113a)에 대향하도록 마련되어 있다. 제1 스페이서(114)는, 도 3b 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 평탄한 지지면(114b)에 의해, 라미네이트 필름(113)의 일단부(113a)를 지지하고 있다. 제1 스페이서(114)는, 지지면(114b)과 인접하여 적층 방향 Z를 따른 벽면에 맞닿음면(114h)을 구비하고 있다. 맞닿음면(114h)은, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 전극 탭(112)의 선단부(112d)를 긴 변 방향 X를 따라 위치 결정하고 있다. 제1 스페이서(114)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 지지면(114b)의 짧은 변 방향 Y를 따른 양단에, 각각 상방을 향하여 돌출된 한 쌍의 연결 핀(114c)을 구비하고 있다. 한 쌍의 연결 핀(114c)은, 원기둥 형상으로 이루어지며, 라미네이트 필름(113)의 일단부(113a)의 짧은 변 방향 Y를 따른 양단에 개구된 연결 구멍(113c)에 삽입됨으로써, 단전지(110)를 위치 결정하고 있다.
복수의 제1 스페이서(114)는, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 하나의 제1 스페이서(114)의 상면(114a)과, 다른 제1 스페이서(114)의 하면(114d)이 맞닿아 있다. 복수의 제1 스페이서(114)는, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 하나의 제1 스페이서(114)의 상면(114a)으로부터 돌출된 원기둥 형상의 위치 결정 핀(114e)과, 다른 제1 스페이서(114)의 하면(114d)에 개구된 위치 결정 구멍(114f)을 끼워 맞춤시킴으로써 서로 위치 결정되어 있다. 제1 스페이서(114)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 짧은 변 방향 Y를 따른 양단에, 로케이트 구멍(114g)을 양단에 구비하고 있다. 로케이트 구멍(114g)에는, 컬러(116)를 삽입하고 있다. 로케이트 구멍(114g)에는, 복수의 조전지(100)끼리를 적층 방향 Z를 따라 위치 결정하면서 연결하는 볼트를 삽입한다.
제1 스페이서(114)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 지지면(114b)의 짧은 변 방향 Y를 따른 양단에, 각각 상방을 향하여 돌출된 한 쌍의 연결 핀(114c)을 구비하고 있다. 한 쌍의 연결 핀(114c)은, 원기둥 형상으로 이루어지며, 라미네이트 필름(113)의 일단부(113a)의 짧은 변 방향 Y를 따른 양단에 개구된 연결 구멍(113c)에 삽입됨으로써, 단전지(110)를 위치 결정하고 있다.
복수의 제1 스페이서(114)는, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 하나의 제1 스페이서(114)의 상면(114a)과, 다른 제1 스페이서(114)의 하면(114d)이 맞닿아 있다. 복수의 제1 스페이서(114)는, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 하나의 제1 스페이서(114)의 상면(114a)으로부터 돌출된 원기둥 형상의 위치 결정 핀(114e)과, 다른 제1 스페이서(114)의 하면(114d)에 개구된 위치 결정 구멍(114f)을 끼워 맞춤시킴으로써 서로 위치 결정되어 있다.
제1 스페이서(114)는, 도 6, 도 7에 도시하는 바와 같이, 상면(114a)의 Y 방향 외측의 측면에, 적층 방향 Z를 따라 오목 형상으로 절결되어 형성된 오목부(114j)를 갖는다. 오목부(114j)는, 후술하는 조전지(100)의 제조 방법에 있어서, 위치 결정 부재(220)에 마련되는 볼록부(221)와 걸림 결합한다.
오목부(114j)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 전방면측(전극 탭(112)이 버스 바(132)를 향하는 선단측)에 위치하는 제1 면(114s)을 갖는다.
제1 스페이서(114)는, 도 6, 도 7에 도시하는 바와 같이, 전방면측(X 방향 마이너스측)에 위치하여 적층 방향 Z를 따라 연장되는 연장면(114k)을 갖는다.
제2 스페이서(115)는, 전극 탭(112)을 지지할 필요가 없다는 점에서, 제1 스페이서(114)를 간략화하여 구성하고 있다. 제2 스페이서(115)는, 라미네이트 필름(113)의 일단부(113a)와 긴 변 방향 X를 따라 대향된 타단부(113b)를, 지지면(115b)에 의해 지지하고 있다. 제2 스페이서(115)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 제1 스페이서(114)와 마찬가지로, 제2 스페이서끼리를 위치 결정하는 위치 결정 핀(115e), 단전지(110)를 위치 결정하는 연결 핀(115c), 복수의 조전지(100)끼리를 위치 결정하면서 연결하는 볼트를 삽입하는 로케이트 구멍(115g) 등을 구비하고 있다.
컬러(116)(규제 부재)는, 원통 형상으로 형성되며, 충분한 강도를 구비한 금속으로 이루어진다. 컬러(116)는, 제1 스페이서(114)의 한 쌍의 로케이트 구멍(114g)과, 제2 스페이서(115)의 한 쌍의 로케이트 구멍(115g)에 각각 삽입되어 있다. 컬러(116)는, 복수의 조전지(100)끼리를 위치 결정하면서 연결하는 볼트(도시하지 않음)를 삽입 관통시킨다. 컬러(116)는, 제1 스페이서(114) 및 제2 스페이서(115)를, 적층 방향 Z를 따라 보강한다. 컬러(116)는, 제1 스페이서(114) 및 제2 스페이서(115)와 비교하여, 적층 방향 Z를 따른 변형량이 상당히 작다.
테이프 부재(접착 부재에 상당)(117)는, 도 3a, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 적층 방향 Z를 따라 상하로 인접하는 단전지(110)의 사이에 배치되어, 인접하는 단전지(110)끼리를 접착하고 있다. 테이프 부재(117)는 양면에 점착성을 구비하는 양면 테이프이다. 테이프 부재(117)는, 적어도 각각의 단전지(110)의 간극에 있어서, 적어도 단전지(110)의 내부에 포함되는 발전 요소(111)와 적층 방향 Z를 따라 겹치는 부분에 구비되어 있다. 테이프 부재(117)는, 단전지(110)가 진동하거나, 단전지(110)에 충격이 가해지거나 하는 경우에, 단전지(110)의 최외층에 위치하는 라미네이트 필름(113)에 걸리는 응력을 흡수하여, 라미네이트 필름(113)을 보호한다.
가압 유닛(120)의 구성을 상세하게 설명한다.
가압 유닛(120)은, 적층체(100S)의 각각의 단전지(110)의 발전 요소(111)를 상하에서 가압하는 상부 가압판(121)과 하부 가압판(122), 및 적층체(100S)를 가압한 상태의 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)을 고정하는 한 쌍의 측판(123)을 포함하고 있다.
상부 가압판(121)은, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 하부 가압판(122)과 함께, 적층체(100S)를 구성하는 복수의 단전지(110)를 상하로부터 집어 보유 지지하면서, 각각의 단전지(110)의 발전 요소(111)를 가압하는 것이다. 상부 가압판(121)은, 요철을 구비한 판형으로 형성되며, 충분한 강성을 구비한 금속으로 이루어진다. 상부 가압판(121)은, 수평면 상에 마련되어 있다. 상부 가압판(121)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 발전 요소(111)를 하방을 향하여 가압하는 가압면(121a)을 구비하고 있다. 가압면(121a)은 평탄하게 형성되며, 상부 가압판(121)의 중앙 부분으로부터 하방을 향하여 돌출되어 있다. 상부 가압판(121)은, 조전지(100)끼리를 연결하는 볼트를 삽입하는 로케이트 구멍(121b)을 구비하고 있다. 로케이트 구멍(121b)은, 관통 구멍으로 이루어지며, 상부 가압판(121)의 네 코너에 개구되어 있다.
하부 가압판(122)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상부 가압판(121)과 동일한 형상으로 이루어지며, 상부 가압판(121)의 상하를 역전시키도록 마련되어 있다. 하부 가압판(122)은, 상부 가압판(121)과 마찬가지로, 발전 요소(111)를 상방을 향하여 가압하는 가압면(122a), 및 조전지(100)끼리를 적층 방향 Z를 따라 위치 결정하면서 연결하는 볼트를 삽입하는 로케이트 구멍(122b)을 구비하고 있다.
한 쌍의 측판(123)은, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 적층체(100S)를 가압한 상태의 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)을 고정하는 것이다. 즉, 한 쌍의 측판(123)은, 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)의 간격을 일정하게 유지한다. 또한, 한 쌍의 측판(123)은, 적층된 단전지(110)의 긴 변 방향 X를 따른 측면을 피복하여 보호한다. 측판(123)은, 평판형으로 형성되며, 금속으로 이루어진다. 한 쌍의 측판(123)은, 적층된 단전지(110)의 긴 변 방향 X를 따른 양측면에 대향하도록, 기립하여 마련되어 있다. 한 쌍의 측판(123)은, 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)에 대하여 용접되어 있다.
버스 바 유닛(130)의 구성을 상세하게 설명한다.
버스 바 유닛(130)은, 복수의 버스 바(132)를 일체적으로 보유 지지하는 버스 바 홀더(131), 상이한 단전지(110)(상하로 배열된 단전지(110))의 전극 탭(112)의 선단부(112d)끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바(132), 전기적으로 접속된 복수의 단전지(110)의 애노드측의 종단을 외부의 입출력 단자에 마주보게 하는 애노드측 터미널(133), 전기적으로 접속된 복수의 단전지(110)의 캐소드측의 종단을 외부의 입출력 단자에 마주보게 하는 캐소드측 터미널(134), 및 버스 바(132) 등을 보호하는 보호 커버(135)를 포함하고 있다.
버스 바 홀더(131)는, 도 2 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 복수의 버스 바(132)를 일체적으로 보유 지지하는 것이다. 버스 바 홀더(131)는, 복수의 버스 바(132)를, 적층체(100S)의 각각의 단전지(110)의 전극 탭(112)에 대면하도록, 매트릭스형으로 일체적으로 보유 지지하고 있다. 버스 바 홀더(131)는, 절연성을 구비한 수지로 이루어지며, 프레임 형상으로 형성되어 있다.
버스 바 홀더(131)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 단전지(110)의 전극 탭(112)을 지지하고 있는 쪽의 제1 스페이서(114)의 긴 변 방향의 양측에 위치하도록, 적층 방향 Z를 따라 기립한 한 쌍의 지주부(131a)를 각각 구비하고 있다. 한 쌍의 지주부(131a)는, 제1 스페이서(114)의 측면에 끼워 맞춘다. 한 쌍의 지주부(131a)는, 적층 방향 Z를 따라 시인한 경우에 L자형이며, 적층 방향 Z를 따라 연장된 판형으로 형성되어 있다. 버스 바 홀더(131)는, 제1 스페이서(114)의 긴 변 방향의 중앙 부근에 위치하도록, 적층 방향 Z를 따라 기립한 한 쌍의 보조 지주부(131b)를 이격시켜 구비하고 있다. 한 쌍의 보조 지주부(131b)는, 적층 방향 Z를 따라 연장된 판형으로 형성되어 있다.
버스 바 홀더(131)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 적층 방향 Z를 따라 인접하는 버스 바(132)의 사이에 각각 돌출되는 절연부(131c)를 구비하고 있다. 절연부(131c)는, 짧은 변 방향 Y를 따라 연장된 판형으로 형성되어 있다. 각각의 절연부(131c)는, 보조 지주부(131b)와 보조 지주부(131b)의 사이에 수평으로 구비되어 있다. 절연부(131c)는, 적층 방향 Z를 따라 인접하는 버스 바(132)의 사이를 절연함으로써 방전을 방지한다.
버스 바 홀더(131)는, 각각 독립적으로 형성된 지주부(131a)와 보조 지주부(131b) 및 절연부(131c)를 서로 접합하여 구성해도 되고, 지주부(131a)와 보조 지주부(131b) 및 절연부(131c)를 일체적으로 성형하여 구성해도 된다.
버스 바(132)는, 도 3a, 도 3b, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 상하로 배열된 단전지(110)의 전극 탭(112)을 전기적으로 접속하는 것이다. 버스 바(132)는, 하나의 단전지(110)의 애노드측 전극 탭(112A)과, 다른 단전지(110)의 캐소드측 전극 탭(112K)을 전기적으로 접속한다. 버스 바(132)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 제1 셀 서브어셈블리(110M)의 상하에 3개 배열된 애노드측 전극 탭(112A)과, 제2 셀 서브어셈블리(110N)의 상하에 3개 배열된 캐소드측 전극 탭(112K)을 전기적으로 접속한다.
즉, 버스 바(132)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 제1 셀 서브어셈블리(110M)의 3개의 애노드측 전극 탭(112A)을 병렬 접속하며, 또한 제2 셀 서브어셈블리(110N)의 3개의 캐소드측 전극 탭(112K)을 병렬 접속한다. 또한, 버스 바(132)는, 제1 셀 서브어셈블리(110M)의 3개의 애노드측 전극 탭(112A)과, 제2 셀 서브어셈블리(110N)의 3개의 캐소드측 전극 탭(112K)을 직렬 접속한다. 버스 바(132)는, 하나의 단전지(110)의 애노드측 전극 탭(112A)과, 다른 단전지(110)의 캐소드측 전극 탭(112K)에 대하여 레이저 용접되어 있다.
버스 바(132)는, 도 3a 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 애노드측 버스 바(132A)와 캐소드측 버스 바(132K)를 접합하여 구성되어 있다. 애노드측 버스 바(132A)와 캐소드측 버스 바(132K)는, 동일한 형상으로 이루어지며, 각각 L자형으로 형성되어 있다. 버스 바(132)는, 도 3a 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 애노드측 버스 바(132A)의 굴절된 일단과, 캐소드측 버스 바(132K)의 굴절된 일단을 접합하여 이루어지는 접합부(132c)에 의해 일체화되어 있다. 버스 바(132)를 구성하는 애노드측 버스 바(132A) 및 캐소드측 버스 바(132K)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 짧은 변 방향 Y를 따른 양단에 버스 바 홀더(131)와 접합하는 측부(132d)를 구비하고 있다.
애노드측 버스 바(132A)는, 단전지(110)의 애노드측 전극 탭(112A)과 마찬가지로, 알루미늄으로 이루어진다. 캐소드측 버스 바(132K)는, 단전지(110)의 캐소드측 전극 탭(112K)과 마찬가지로, 구리로 이루어진다. 상이한 금속으로 이루어지는 애노드측 버스 바(132A)와 캐소드측 버스 바(132K)는, 초음파 접합에 의해 서로 접합되어, 접합부(132c)를 형성하고 있다.
매트릭스형으로 배치된 버스 바(132) 중, 도 4의 도면 중 우측 위에 위치하는 버스 바(132)는, 21개의 단전지(110)(3병렬 7직렬)의 애노드측의 종단에 상당하며, 애노드측 버스 바(132A)만으로 구성되어 있다. 이 애노드측 버스 바(132A)는, 적층된 단전지(110) 중 최상부의 3개의 단전지(110)의 애노드측 전극 탭(112A)에 대하여 레이저 접합되어 있다.
매트릭스형으로 배치된 버스 바(132) 중, 도 4의 도면 중 좌측 밑에 위치하는 버스 바(132)는, 21개의 단전지(110)(3병렬 7직렬)의 캐소드측의 종단에 상당하며, 캐소드측 버스 바(132K)만으로 구성되어 있다. 이 캐소드측 버스 바(132K)는, 적층된 단전지(110) 중 최하부의 3개의 단전지(110)의 캐소드측 전극 탭(112K)에 대하여 레이저 접합되어 있다.
애노드측 터미널(133)은, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 전기적으로 접속된 복수의 단전지(110)의 애노드측의 종단을 외부의 입출력 단자에 마주보게 하는 것이다. 애노드측 터미널(133)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 매트릭스형으로 배치된 버스 바(132) 중, 도면 중 우측 위에 위치하는 애노드측 버스 바(132A)에 접합된다. 애노드측 터미널(133)은, 양단을 굴절시킨 판형으로 형성되며, 도전성을 구비한 금속으로 이루어진다.
캐소드측 터미널(134)은, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 전기적으로 접속된 복수의 단전지(110)의 캐소드측의 종단을 외부의 입출력 단자에 마주보게 하는 것이다. 캐소드측 터미널(134)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 매트릭스형으로 배치된 버스 바(132) 중, 도면 중 좌측 밑에 위치하는 캐소드측 버스 바(132K)에 접합된다. 캐소드측 터미널(134)은, 애노드측 터미널(133)과 동일한 형상으로 이루어지며, 상하를 반전시키고 있다.
보호 커버(135)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 버스 바(132) 등을 보호하는 것이다. 즉, 보호 커버(135)는, 복수의 버스 바(132)를 일체적으로 피복함으로써, 각각의 버스 바(132)가 다른 부재 등과 접촉하여 전기적인 단락이 발생하는 것을 방지한다. 보호 커버(135)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 적층 방향 Z를 따라 기립한 측면(135a)의 일단(135b)과 타단(135c)을 플랜지처럼 긴 변 방향 X를 향하여 굴절시키며, 절연성을 구비한 플라스틱으로 이루어진다.
보호 커버(135)는, 측면(135a)에 의해 각각의 버스 바(132)를 피복하면서, 일단(135b)과 타단(135c)에 의해 버스 바 홀더(131)를 상하로부터 집어 고정하고 있다. 보호 커버(135)는, 직사각 형상의 구멍으로 이루어지며, 애노드측 터미널(133)을 외부에 노출시키는 제1 개구(135d)와, 직사각 형상의 구멍으로 이루어지며, 캐소드측 터미널(134)을 외부에 노출시키는 제2 개구(135e)를, 각각 측면(135a)에 구비하고 있다.
<제1 실시 형태에 관한 제조 방법>
이어서, 제1 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법 및 제조 장치(200)를, 도 8 내지 도 22를 참조하면서 설명한다. 우선, 제1 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 장치(200)를 설명하고, 그 후 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 8은, 제1 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법의 흐름도이다. 도 9는, 제1 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 장치(200)의 일부를 도시하는 사시도이다. 도 10은, 도 9의 A부에 있어서의 확대도이다.
제1 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 장치(200)는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 적재대(202)와, 적재대(202)로부터 Z 방향으로 연장되는 로케이트 지주(203)와, 적재대(202)에 고정되는 기준 지그(210)를 갖는다. 또한, 조전지(100)의 제조 장치(200)는, 적층 방향 Z를 따라 복수 마련되는 위치 결정 부재(220)와, 위치 결정 부재(220)의 단부(223)를 압입하는 실린더(230)를 갖는다. 또한, 조전지(100)의 제조 장치(200)는, 도 18 내지 도 21에 도시하는 바와 같이, 보유 지지 공정 S103에 있어서 사용하는 프레스(205)와, 레이저 용접에 사용하는 레이저 광원(206)을 갖는다.
적재대(202)는, 판형으로 형성되며, 수평 방향(긴 변 방향 X 및 짧은 변 방향 Y)을 따라 배치되어 있다.
로케이트 지주(203)는, 적재대(202)의 적재면(202a)에, 소정의 간격을 두고 4개 기립되어 있다. 로케이트 지주(203)는, 하부 가압판(122), 단전지(110)에 설치한 한 쌍의 스페이서(제1 스페이서(114) 및 제2 스페이서(115)), 및 상부 가압판(121)의 상대적인 대략의 위치를 맞춘다. 각각의 적층 부재는, 로봇 암, 핸드 리프터 및 진공 흡착 타입의 콜릿 등(각각 도시하지 않음)에 의해, 1개씩 적층된다.
로케이트 지주(203)는, 제1 스페이서(114)의 로케이트 구멍(114g)에 대하여 소정의 클리어런스를 마련하도록 구성된다.
기준 지그(210)는, 도 9 내지 도 12에 도시하는 바와 같이, 적재대(202)에 고정되어 배치된다. 기준 지그(210)의 적재대(202)에 대한 고정 방법은 특별히 한정되지 않는다. 기준 지그(210)는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 위치 결정 부재(220)가 회전하여, 제1 스페이서(114)의 연장면(114k)이 맞닿는 기준면(211)을 갖는다.
위치 결정 부재(220)는, 도 9, 도 10에 도시하는 바와 같이, 제1 스페이서(114)마다 마련된다. 즉, 위치 결정 부재(220)는, 적층 방향 Z를 따라, 복수 마련된다. 위치 결정 부재(220)는, 제1 스페이서(114)의 오목부(114j)에 걸림 결합 가능한 볼록부(221)를 갖는다. 위치 결정 부재(220)는, 적층 방향 Z를 따르는 핀(222)에 의해, 적층 방향 Z 주위로 회전 가능하게 마련된다.
실린더(230)는, 위치 결정 부재(220)의 X 방향 마이너스측(전방면측)에 위치한다. 실린더(230)는, 적층 방향 Z를 따르는 복수의 위치 결정 부재(220)에 대응하여, 적층 방향 Z를 따라 복수 마련된다. 실린더(230)는, 도 10, 도 13에 도시하는 바와 같이, 위치 결정 부재(220)의 볼록부(221)가 마련되는 측의 반대측의 단부(223)를 X 방향 마이너스측(전방면측)으로부터 X 방향 플러스측(후방면측)으로 압입함으로써, 위치 결정 부재(220)를 핀(222)의 축 주위로 회전시킨다. 또한, 도 10, 도 13에서는, 압입하기 전의 상태를 점선으로 나타내고, 압입한 후의 상태를 실선으로 나타낸다. 그 결과, 볼록부(221)가 제1 스페이서(114)의 오목부(114j)의 제1 면(114s)에 접촉하여, 제1 스페이서(114) 및 단전지(110)를 X 방향 마이너스측으로 이동시킨다(도 13 참조). 그리고, 제1 스페이서(114)의 연장면(114k)이 기준 지그(210)의 기준면(211)에 맞닿음으로써, 제1 스페이서(114)의 이동 방향에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 행한다.
실린더(230)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 지그재그형으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 실린더(230)가 지그재그형으로 배치됨으로써, 실린더(230)를 대직경화할 수 있고, 적합하게 위치 결정 부재(220)의 단부(223)를 압입할 수 있다.
또한, 실린더(230) 및 위치 결정 부재(220)의 단부(223)에는, 서로 자성이 상이한 제1 자성부(도시하지 않음), 제2 자성부(224)가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 제1 자성부 및 제2 자성부(224)가 마련됨으로써, 실린더(230)의 X 방향의 이동에 추종하여 위치 결정 부재(220)가 이동한다. 이 때문에, 위치 결정 부재(220)가 자유롭게 회전하는 것을 방지할 수 있어, 제조 방법에 있어서의 작업성이 향상된다.
조전지(100)의 제조 방법은, 개략적으로 설명하면, 단전지(110)를 적층할 때마다 제1 스페이서(114)를 일방향(본 실시 형태에서는 X 방향 마이너스측)으로 이동시킨다. 이에 의해, 제1 스페이서(114)의 이동 방향에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 행하는 위치 결정 공정 S102를 갖는다.
제1 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 단전지(110) 등을 1개씩 적층하는 적층 공정 S101과, 적층체(100S)를 가압한 상태에 있어서 보유 지지하는 보유 지지 공정 S103과, 복수 적층되어 있는 단전지(110)끼리를 전기적으로 접속하는 전기적 경로 접속 공정 S104를 갖는다. 적층 공정 S101에 있어서, 상술한 위치 결정 공정 S102가 행해진다.
우선, 도 11 내지 도 17을 참조하여, 적층 공정 S101에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 적층 공정 S101에 있어서 적층되는 단전지(110) 중, 가장 밑에 배치하는 단전지(110)를 「1번째 단전지(110)」, 밑에서 2번째에 위치하는 단전지(110)를 「2번째 단전지(110)」, 밑에서 3번째에 위치하는 단전지(110)를 「3번째 단전지(110)」라고 칭한다.
도 11은, 적재대(202)에 대하여 하부 가압판(122)을 적재하며, 또한 하부 가압판(122)에 대하여 1번째 단전지(110)를 적층하는 도중의 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 12는, 하부 가압판(122)에 대하여 1번째 단전지(110)를 적층한 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 13은, 위치 결정 공정 S102를 행하는 모습을 도시하는 상면도이다. 도 14는, 1번째 단전지(110)에 대하여 2번째 단전지(110)를 적층하는 도중의 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 15는, 1번째 단전지(110)와 2번째 단전지(110)의 사이에 간극을 둔 상태에서, 위치 결정 공정 S102를 행하는 모습을 도시하는 사시도이다. 도 16은, 2번째 단전지(110)를 1번째 단전지(110)에 접촉시킨 상태를 도시하는 사시도이다. 도 17은, 적층체(100S)에 대하여 상부 가압판(121)을 적층한 상태를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 또한, 도 14 내지 도 16에서는 이해의 용이를 위해, 기준 지그(210) 및 위치 결정 부재(220)를 일부 생략하여 도시한다. 또한, 도 14 내지 도 16은, 도 9의 B부에 있어서의 확대도이다.
적층 공정 S101에서는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 4개의 로케이트 지주(203)에 대하여, 하부 가압판(122)의 네 코너에 구비된 로케이트 구멍(122b)을 삽입한다. 그 상태에 있어서, 하부 가압판(122)을 적층 방향 Z를 따라 강하시키면서, 그 하부 가압판(122)을 적재대(202)의 적재면(202a)에 적재한다.
이어서, 4개의 로케이트 지주(203)에 대하여, 1번째 단전지(110)에 접속되는 제1 스페이서(114)의 양단에 구비된 한 쌍의 컬러(116)와, 제2 스페이서(115)의 양단에 구비된 한 쌍의 컬러(116)를 삽입한다. 그 상태에 있어서, 단전지(110)에 설치한 한 쌍의 스페이서(제1 스페이서(114) 및 제2 스페이서(115))를 적층 방향 Z를 따라 강하시키면서, 도 12에 도시하는 바와 같이, 1번째 단전지(110)를 하부 가압판(122)에 적층한다.
이어서, 1번째 단전지(110)의 상면에, 테이프 부재(117)를 첩부한다.
이어서, 상술한 위치 결정 공정 S102를 행한다.
상술한 바와 같이, 로케이트 지주(203)는, 제1 스페이서(114)의 로케이트 구멍(114g)에 대하여, 소정의 클리어런스를 마련하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 단순히 단전지(110)를 적층하기만 해서는, 적층 공정이 종료된 후에, 적층 방향 Z로 적층되는 복수의 단전지(110) 및 제1 스페이서(114)는, XY 평면에 있어서 위치의 변동이 생길 수 있다. 이하, 이 XY 평면에 있어서의 위치의 변동을 없애고 전극 탭(112)의 위치 결정을 행하는 위치 결정 공정 S102에 대하여, 상세하게 설명한다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 위치 결정 공정 S102에서는, 우선, 위치 결정 부재(220)의 볼록부(221)가 제1 스페이서(114)의 오목부(114j)에 걸림 결합한 상태에서, 실린더(230)를 제어함으로써, 도 13의 상측을 향하여, 위치 결정 부재(220)의 단부(223)를 누른다. 이에 의해, 위치 결정 부재(220)는 핀(222)의 축 주위(적층 방향 Z 주위)로 회전하여, 위치 결정 부재(220)의 볼록부(221)가 제1 스페이서(114)의 오목부(114j)의 제1 면(114s)에 맞닿아, 제1 스페이서(114)를 X 방향의 마이너스측(도 13의 하측)으로 이동시킨다. 그리고, 제1 스페이서(114)의 연장면(114k)이 기준 지그(210)의 기준면(211)에 맞닿는다. 이에 의해, 제1 스페이서(114)의 이동 방향에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정이 행해진다.
이어서, 도 14에 도시하는 바와 같이, 4개의 로케이트 지주(203)에 대하여, 2번째 단전지(110)에 설치한 제1 스페이서(114)의 양단에 구비된 한 쌍의 컬러(116)와, 제2 스페이서(115)의 양단에 구비된 한 쌍의 컬러(116)를 삽입한다. 그리고, 1번째 단전지(110)의 상면에 첩부된 테이프 부재(117)에 접촉하지 않을 정도로, 2번째 단전지(110)에 설치한 한 쌍의 스페이서(제1 스페이서(114) 및 제2 스페이서(115))를 적층 방향 Z를 따라 강하시킨다. 그리고, 1번째 단전지(110) 및 2번째 단전지가 소정량(예를 들어 1mm)만큼 간극을 둔 상태에서, 강하를 정지한다. 이때, 도 14에 도시하는 바와 같이, 2번째 단전지(110)에 설치한 제1 스페이서(114)는, 1번째 단전지(110)에 설치한 제1 스페이서(114)에 대하여 적층 방향 Z로 소정량만큼 이격된 상태로 되어 있다.
이어서, 도 15에 도시하는 바와 같이, 다시, 위치 결정 공정 S102를 행한다. 즉, 적층 공정 S101에 있어서, 1번째 단전지(110)와 2번째 단전지(110)가 접촉하기 전에 위치 결정 공정 S102를 행한다. 2번째 단전지(110)에 대하여 행하는 위치 결정 공정 S102는, 1번째 단전지(110)에 대하여 행하는 위치 결정 공정 S102와 마찬가지이므로, 설명은 생략한다.
이어서, 도 16에 도시하는 바와 같이, 위치 결정 공정 S102가 종료된 후, 2번째 단전지(110)에 설치한 제1 스페이서(114)를, 1번째 단전지(110)에 설치한 제1 스페이서(114)를 향하여 강하시켜 접촉시킨다. 이 결과, 2번째 단전지(110)가, 테이프 부재(117)를 통하여, 1번째 단전지(110)와 접촉한다.
그리고, 3번째 단전지(110) 이후도, 2번째 단전지(110)와 마찬가지로, 하측에 위치하는 단전지(110)와 소정의 간극을 둘 때까지 적층 방향 Z를 따라 강하시키는 공정, 위치 결정 공정 S102, 및 밑에 위치하는 단전지(110)와 접촉시키는 공정을 반복한다.
이에 의해, 적층 방향 Z를 따르는 제1 스페이서(114)의 연장면(114k)은, YZ 평면에 있어서 동일 평면으로 된다. 이 결과, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위를 적층 방향 Z를 따라 정렬시킬 수 있다.
그리고, 4개의 로케이트 지주(203)에 대하여, 상부 가압판(121)의 네 코너에 구비한 로케이트 구멍(121b)을 삽입한다. 그 상태에 있어서, 상부 가압판(121)을 적층 방향 Z를 따라 강하시키면서, 그 상부 가압판(121)을 적층체(100S)의 최상부에 위치하는 단전지(110)에 적층한다. 이 결과, 도 17에 도시하는 바와 같이, 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)에 의해, 적층체(100S)를 집는 상태로 된다.
도 18에 도시하는 공정은, 보유 지지 공정 S103에 상당한다. 도 18은, 도 17에 이어서, 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)에 의해 집힌 적층체(100S)를 프레스(205)에 의해 가압하고 있는 상태를 모식적으로 도시하고 있다.
도 18에 도시하는 바와 같이, 프레스(205)는, 직동 스테이지(도시하지 않음)나 유압 실린더(도시하지 않음)에 의해, 적층 방향 Z를 따라 이동한다. 프레스(205)가 적층 방향 Z를 따른 하방으로 이동하면, 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)에 의해 집힌 적층체(100S)가 가압되어, 각각의 단전지(110)의 발전 요소(111)에 충분한 면압이 가해진다. 그 결과, 각각의 단전지(110)는, 소기의 전기적 특성을 발휘시킬 수 있다.
도 19에 도시하는 공정은, 보유 지지 공정 S103에 상당한다. 도 19는, 도 18에 이어서, 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)에 대하여 측판(123)을 레이저 용접하고 있는 상태를 모식적으로 도시하고 있다.
도 19에 도시하는 바와 같이, 각각의 단전지(110)의 발전 요소(111)에 충분한 면압이 가해지고 있는 상태에 있어서, 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)에 대하여 측판(123)을 밀착시키면서, 레이저 광원(206)에 의해 레이저 용접한다. 측판(123)은, 레이저 조사용 펀칭 구멍이 구비된 지그(도시하지 않음)에 의해, 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)에 압박된다. 레이저 광원(206)은, 예를 들어 YAG(이트륨ㆍ알루미늄ㆍ가닛) 레이저로 구성된다. 레이저 광원(206)으로부터 도출시킨 레이저광 L2는, 예를 들어 광파이버나 미러에 의해 광로를 조정하여, 집광 렌즈에 의해 집광된 상태에 있어서, 측판(123)의 상단(123a)과 하단(123b)을 따라 수평으로 주사되어 심 용접된다. 측판(123)은, 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)을 좌우로부터 집도록 한 쌍 구비된다는 점에서, 각각 레이저 용접된다. 하나의 측판(123)의 용접이 완료되면, 적재대(202)를 회전시킴으로써, 다른 측판(123)과 레이저 광원(206)을 대면시킨 후에, 다른 측판(123)의 용접을 행한다. 한 쌍의 측판(123)은, 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)의 간격을 일정하게 유지한다. 따라서, 프레스(205)를 상부 가압판(121)으로부터 이격시켜도, 각각의 단전지(110)의 발전 요소(111)에 걸리는 면압은 유지된다.
도 20에 도시하는 공정은, 전기적 경로 접속 공정 S104에 상당한다. 도 20은, 도 19에 이어서, 적층되어 있는 단전지(110)의 각각의 전극 탭(112)에 대하여 대응하는 각각의 버스 바(132)를 맞닿게 하여 레이저 용접하는 도중의 상태를 모식적으로 도시하고 있다.
도 20에 도시하는 바와 같이, 적재대(202)를, 도 19의 상태로부터 도면 중의 반시계 방향으로 90°회전시켜, 적층된 단전지(110)의 각각의 전극 탭(112)을 레이저 광원(206)에 대면시킨다. 버스 바 홀더(131)를 로봇 암(도시하지 않음)에 의해 이동시켜, 그 버스 바 홀더(131)에 의해 일체적으로 보유 지지되어 있는 각각의 버스 바(132)를, 적층된 단전지(110)의 대응하는 각각의 전극 탭(112)에 대하여 압박한다. 상기 상태에 있어서, 레이저 광원(206)으로부터 레이저광 L2를 도출하여, 각각의 버스 바(132)와 대응하는 각각의 전극 탭(112)을 순서대로 심 용접한다. 이때, 위치 결정 공정 S102에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정이 행해지기 때문에, 이로써, 레이저 광원(206)의 배치 위치에서 전극 탭(112)까지의 거리를 적층 방향 Z를 따라 고정밀도로 정렬시킬 수 있다. 따라서, 레이저 용접할 때, 전극 탭(112) 및 버스 바(132)를 적합하게 접합할 수 있다.
도 21에 도시하는 공정은, 전기적 경로 접속 공정 S104에 상당한다. 도 21은, 도 20에 이어서, 애노드측의 종단의 애노드측 버스 바(132A)에 대하여 애노드측 터미널(133)을 맞닿게 하여 레이저 용접하고, 또한 캐소드측의 종단의 캐소드측 버스 바(132K)에 대하여 캐소드측 터미널(134)을 맞닿게 하여 레이저 용접하는 도중의 상태를 모식적으로 도시하고 있다.
도 21에 도시하는 바와 같이, 애노드측 터미널(133)을, 매트릭스형으로 배치된 버스 바(132) 중, 애노드측의 종단에 상당하며 도면 중 우측 위에 위치하는 애노드측 버스 바(132A)에 접합한다. 마찬가지로, 캐소드측 터미널(134)을, 매트릭스형으로 배치된 버스 바(132) 중, 캐소드측의 종단에 상당하며 도면 중 좌측 밑에 위치하는 캐소드측 버스 바(132K)에 접합한다.
도 22에 도시하는 공정은, 전기적 경로 접속 공정 S104에 상당한다. 도 22는, 도 21에 이어서, 복수의 버스 바(132)를 하나의 보호 커버(135)에 의해 피복한 상태를 모식적으로 도시하고 있다.
도 22에 도시하는 바와 같이, 보호 커버(135)를 로봇 암(도시하지 않음)에 의해 이동시켜, 그 보호 커버(135)의 일단(135b)과 타단(135c)을 버스 바 홀더(131)에 끼워 넣는다. 보호 커버(135)는, 스냅 피트와 같은 훅을 사용하거나, 나사를 사용하거나, 탄성 접착제를 사용하거나 하여, 버스 바 홀더(131)에 고정된다. 보호 커버(135)는, 측면(135a)에 구비된 제1 개구(135d)로부터 애노드측 터미널(133)을 외부에 노출시키고, 또한 측면(135a)에 구비된 제2 개구(135e)로부터 캐소드측 터미널(134)을 외부에 노출시킨다. 보호 커버(135)는, 버스 바(132)가 외부의 부재 등에 접촉하여 단락되거나 누전되거나 하는 것을 방지한다.
도 9 내지 도 22 등을 참조하면서 설명한 조전지(100)의 제조 방법은, 공정 전반을 컨트롤러에 의해 제어하는 자동기, 공정의 일부를 작업자가 담당하는 반자동기, 또는 공정 전반을 작업자가 담당하는 매뉴얼기의 어느 형태에 의해 구현화되어도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법은, 복수의 단전지(110)와, 제1 스페이서(114)와, 버스 바(132)를 갖는 조전지(100)의 제조 방법이다. 조전지(100)의 제조 방법은, 단전지(110)를 적층하는 적층 공정 S101마다 제1 스페이서(114)를 X 방향 마이너스측으로 이동시킴으로써, 제1 스페이서(114)의 이동 방향에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 행한다. 이 제조 방법에 따르면, 단전지(110)를 적층할 때마다 제1 스페이서(114)를 X 방향 마이너스측으로 이동시킴으로써, 제1 스페이서(114)의 이동 방향에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 행한다. 이 때문에, 단전지(110)를 적층한 후에, 레이저 광원(206)의 배치 위치에서 전극 탭(112)까지의 거리를 적층 방향 Z를 따라 고정밀도로 정렬시킬 수 있다. 따라서, 레이저 용접할 때, 전극 탭(112) 및 버스 바(132)를 적합하게 접합할 수 있다.
또한, 적층 공정 S101에 있어서, 단전지(110)끼리 접촉하기 전에, 전극 탭(112)의 위치 결정을 행한다. 이 때문에, 단전지(110)끼리의 사이에 테이프 부재(117)가 배치되어 있는 경우에도, 제1 스페이서(114)를 적합하게 이동시켜, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 적합하게 행할 수 있다.
또한, 적층 공정 S101 전에 단전지(110)의 표면에 테이프 부재(117)를 배치하고, 적층 공정 S101에 있어서 테이프 부재(117)를 사이에 끼워서 단전지(110)끼리 접근시키기 전에, 단전지(110)끼리 테이프 부재(117)를 통하여 겹치기 전에, 전극 탭(112)의 위치 결정을 행한다. 이 제조 방법에 따르면, 단전지(110)끼리는 테이프 부재(117)를 통하여 겹치기 때문에, 단전지(110)가 진동하거나, 단전지(110)에 충격이 가해지거나 하는 경우에, 단전지(110)의 최외층에 위치하는 라미네이트 필름(113)에 걸리는 응력을 흡수하여, 라미네이트 필름(113)을 보호한다.
또한, 제1 스페이서(114)마다 마련된 위치 결정 부재(220)에 의해, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 위치 결정을 행한다. 이 때문에, 단전지(110)를 적층할 때마다 행하는 전극 탭(112)의 위치 결정이 용이하게 된다.
또한, 제1 스페이서(114)에 마련되는 오목부(114j)에, 위치 결정 부재(220)에 마련되는 볼록부(221)를 걸림 결합한 상태에서, 위치 결정 부재(220)를 이동시킴으로써 제1 스페이서(114)를 이동시킨다. 이 제조 방법에 따르면, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 보다 용이하게 행할 수 있다.
또한, 위치 결정 부재(220)는, 적층 방향 Z를 따라 마련되는 핀(222)에 의해, 적층 방향 Z 주위로 회전 가능하게 마련된다. 또한, 위치 결정 부재(220)의 볼록부(221)가 마련되는 측의 반대측의 단부(223)를 압입함으로써, 위치 결정 부재(220)를 핀(222)의 축 주위로 회전시켜, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 위치 결정을 행한다. 이 때문에, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 제1 스페이서(114)를 이동시킬 때, 제1 스페이서(114)를, 기준으로 되는 기준면(211)에 맞닿게 함으로써 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 위치 결정을 행한다. 이 제조 방법에 따르면, 제1 스페이서(114)를 기준면(211)에 맞닿게 함으로써, 전극 탭(112)의 위치 결정을 행할 수 있으므로, 용이하게 전극 탭(112)의 위치 결정을 행할 수 있다.
또한, 전극 탭(112)의 선단부(112d)는, 적층 방향 Z를 따라 굴절되며, 제1 스페이서(114)를 단전지(110)의 면 방향이며 단전지(110)로부터 이격되는 방향(X 방향 마이너스측)으로, 제1 스페이서(114)를 이동시켜, 전극 탭(112)의 위치 결정을 행한다. 이 제조 방법에 따르면, 제1 스페이서(114)를 단전지(110)로부터 이격시키는 방향으로 이동시키기 때문에, 용이하게, 전극 탭(112)의 위치 결정을 행할 수 있다.
또한, 이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 장치(200)는, 복수의 단전지(110)와, 제1 스페이서(114)와, 버스 바(132)를 갖는 조전지(100)의 제조 장치(200)이다. 제조 장치(200)는, 단전지(110)를 적층하는 적층 공정 S101마다 제1 스페이서(114)를 X 방향 마이너스측으로 이동시킴으로써, 제1 스페이서(114)의 이동 방향에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 행하는 위치 결정 부재(220)를 갖는다. 이 제조 장치(200)에 따르면, 레이저 광원(206)의 배치 위치에서 전극 탭(112)까지의 거리를 적층 방향 Z를 따라 고정밀도로 정렬시킬 수 있다. 따라서, 레이저 용접할 때, 전극 탭(112) 및 버스 바(132)를 적합하게 접합할 수 있다.
<제2 실시 형태에 관한 제조 방법>
이어서, 제2 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법 및 제조 장치(300)를, 도 23 및 도 24를 참조하면서 설명한다.
도 23은, 제2 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법을 도시하는 도면이며, 1번째 단전지(110)의 전극 탭(112)의 위치 결정을 행하는 모습을 도시하는 사시도이다. 도 24는, 제2 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법을 도시하는 도면이며, 2번째 단전지(110)의 전극 탭(112)의 위치 결정을 행하는 모습을 도시하는 사시도이다. 또한, 도 23, 도 24에서는 이해의 용이를 위해, 기준 지그(210), 위치 결정 부재(220) 및 연신부(330)를 일부 생략하여 도시한다.
제1 실시 형태와 공통되는 부분은 설명을 생략하고, 제2 실시 형태에만 특징이 있는 개소에 대하여 설명한다. 또한, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하여 설명하고, 중복된 설명은 생략한다. 제2 실시 형태에 관한 제조 방법은, 제1 실시 형태에 관한 제조 방법과 비교하여, 위치 결정 부재(220)를 X 방향 플러스측으로 압박하는 방법이 상이하다.
제2 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법은, 적층 공정 S201과, 보유 지지 공정 S103과, 전기적 경로 접속 공정 S104를 갖는다. 적층 공정 S201은, 위치 결정 공정 S202를 구비한다.
제2 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 장치(300)는, 도 23, 도 24에 도시하는 바와 같이, 적재대(202)와, 로케이트 지주(203)와, 기준 지그(210)와, 위치 결정 부재(220)를 갖는다. 또한, 제조 장치(300)는, 적층 방향 Z로 연신되는 연신부(330)와, 적층 방향 Z로 이동 가능한 테이퍼 블록(340)을 갖는다. 적재대(202), 로케이트 지주(203), 기준 지그(210), 위치 결정 부재(220)의 구성은, 제1 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 장치(200)와 동일한 구성이므로, 설명은 생략한다.
연신부(330)는, 도 23, 도 24에 도시하는 바와 같이, 적층 방향 Z로 연신된다. 연신부(330)는, 기준 지그(210)의 Y 방향 마이너스측이며, 또한 위치 결정 부재(220)의 X 방향 마이너스측에 마련되어 있다.
테이퍼 블록(340)은, 도 23, 도 24에 도시하는 바와 같이, 연신부(330)에 적층 방향 Z로 슬라이드 가능하게 설치되어 있다. 테이퍼 블록(340)은, 도시하지 않은 제어부에 의해 적층 방향 Z로 이동한다. 테이퍼 블록(340)은, 위치 결정 부재(220)의 단부(223)에 맞닿음 가능한 맞닿음부(341)와, 맞닿음부(341)와 연속되어, 적층 방향 Z 상측을 따라 X 방향 마이너스측으로 경사지는 테이퍼부(342)를 갖는다. 테이퍼 블록(340)은, 도 23, 도 24에 도시하는 바와 같이, 상방으로 이동함으로써, 테이퍼부(342)가 위치 결정 부재(220)의 단부(223)를 X 방향 마이너스측으로부터 X 방향 플러스측으로 압입한다. 이에 의해, 위치 결정 부재(220)를 핀(222)의 축 주위로 회전시킨다. 그 결과, 볼록부(221)가 제1 스페이서(114)의 오목부(114j)의 제1 면(114s)에 접촉하여, 제1 스페이서(114) 및 단전지(110)를 X 방향 마이너스측으로 이동시킨다. 그리고, 제1 스페이서(114)의 연장면(114k)이 기준 지그(210)의 기준면(211)에 맞닿음으로써, 제1 스페이서(114)의 이동 방향에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 행한다.
제2 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법은, 제1 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법과 비교하여, 적층 공정 S201만이 상이하다. 이 때문에, 이하에서는, 제2 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법의 적층 공정 S201에 대하여 설명한다.
우선, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 하부 가압판(122)을 적재대(202)의 적재면(202a)에 적재하고, 1번째 단전지(110)를 하부 가압판(122)에 적층하고, 1번째 단전지(110)의 상면에, 테이프 부재(117)를 첩부한다.
이어서, 위치 결정 공정 S202를 행한다.
도 23에 도시하는 바와 같이, 위치 결정 공정 S202에서는, 테이퍼 블록(340)의 적층 방향 Z의 상방으로 이동하여, X 방향의 마이너스측으로부터 플러스측을 향하여, 1번째 위치 결정 부재(220)의 단부(223)를 누른다. 이에 의해, 위치 결정 부재(220)는 핀(222)의 축 주위(Z 방향 주위)로 회전하여, 위치 결정 부재(220)의 볼록부(221)가 제1 스페이서(114)의 오목부(114j)의 제1 면(114s)에 맞닿아, 제1 스페이서(114)를 X 방향의 마이너스측으로 이동시킨다. 그리고, 제1 스페이서(114)의 연장면(114k)이 기준 지그(210)의 기준면(211)에 맞닿는다. 이에 의해, 제1 스페이서(114)의 이동 방향에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정이 행해진다.
그리고, 2번째 단전지(110)에 설치한 한 쌍의 스페이서(제1 스페이서(114) 및 제2 스페이서(115))를 적층 방향 Z를 따라 강하시킨다. 그리고, 1번째 단전지(110) 및 2번째 단전지가 소정량만큼 간극을 둔 상태에서, 강하를 정지한다.
이어서, 도 24에 도시하는 바와 같이, 다시 위치 결정 공정 S202를 행한다. 구체적으로는, 테이퍼 블록(340)을 적층 방향 Z의 상방으로 이동시켜, 테이퍼 블록(340)의 테이퍼부(342)에 의해 위치 결정 부재(220)를 회전시키고, 맞닿음부(341)를, 위치 결정 부재(220)의 단부(223)에 맞닿게 한다.
이어서, 위치 결정 공정 S202가 종료된 후, 2번째 단전지(110)에 설치한 제1 스페이서(114)를, 1번째 단전지(110)에 설치한 제1 스페이서(114)를 향하여 강하시켜 접촉시킨다. 이 결과, 2번째 단전지(110)가, 테이프 부재(117)를 통하여, 1번째 단전지(110)와 접촉한다.
그리고, 3번째 단전지(110) 이후도, 2번째 단전지(110)와 마찬가지로, 하측에 위치하는 단전지(110)와 소정의 간극을 둘 때까지 적층 방향 Z를 따라 강하시키는 공정, 위치 결정 공정 S202, 및 밑에 위치하는 단전지(110)와 접촉시키는 공정을 반복한다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법은, 테이퍼부(342)가 마련된 테이퍼 블록(340)이 적층 방향 Z를 따라 상승함으로써, 테이퍼부(342)가 단부(223)에 접촉함으로써, 단부(223)를 압입한다. 이 제조 방법에 따르면, 제1 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법에서 사용한 실린더(230)를 복수로 제어하지 않고, 테이퍼 블록(340) 중 하나를 제어하면 되므로, 제조 장치(300)의 번잡화를 방지할 수 있다.
<제3 실시 형태에 관한 제조 방법>
이어서, 제3 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법 및 제조 장치(400)를, 도 25 내지 도 28을 참조하면서 설명한다.
도 25는, 제3 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법을 도시하는 도면이며, 단전지(110)를 지지부(440)에 의해 간극을 두고 적층한 상태를 도시하는 사시도이다. 도 26은, 제3 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법을 도시하는 도면이며, 위치 결정 공정 S302를 행하기 전의 상태를 도시하는 상면도이다. 도 27은, 제3 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법을 도시하는 도면이며, 위치 결정 공정 S302를 행한 후의 상태를 도시하는 상면도이다. 도 28은, 제3 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법을 도시하는 도면이며, 지지부(440)의 지지 상태를 해제하고(퇴피 상태), 모든 단전지(110)를 적층한 상태를 도시하는 사시도이다.
제1 실시 형태와 공통되는 부분은 설명을 생략하고, 제3 실시 형태에만 특징이 있는 개소에 대하여 설명한다. 또한, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하여 설명하고, 중복된 설명은 생략한다. 제3 실시 형태에 관한 제조 방법은, 제1 실시 형태에 관한 제조 방법과 비교하여, 적층 공정 S301이 상이하다.
제3 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법은, 적층 공정 S301과, 보유 지지 공정 S103과, 전기적 경로 접속 공정 S104를 갖는다. 적층 공정 S301은, 위치 결정 공정 S302를 구비한다.
제3 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 장치(400)는, 도 25 내지 도 28에 도시하는 바와 같이, 적재대(202)와, 로케이트 지주(203)와, 기준 지그(210)를 갖는다. 또한, 제조 장치(400)는, 적층 방향 Z로 연장되어 마련되는 위치 결정 부재(420)와, 위치 결정 부재(420)의 단부(423)를 압입하는 실린더(430)와, 단전지(110)끼리 간극을 둔 상태에서 제1 스페이서(114)를 지지하는 지지부(440)를 갖는다. 적재대(202), 로케이트 지주(203) 및 기준 지그(210)는, 제1 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 장치(200)와 마찬가지이므로, 설명은 생략한다.
위치 결정 부재(420)는, 제1 실시 형태의 제조 장치(200)와는 달리, Z 방향을 따라 연장되어 하나 마련된다. 위치 결정 부재(420)는, 도 26, 도 27에 도시하는 바와 같이, 제1 스페이서(114)의 오목부(114j)에 걸림 결합 가능한 볼록부(421)를 갖는다. 위치 결정 부재(420)는 적층 방향 Z를 따르는 핀(222)에 의해, 회전 가능하게 마련된다.
실린더(430)는, 위치 결정 부재(420)의 적층 방향 Z를 따르는 중앙 근방에 위치한다. 실린더(430)는, 도 26, 도 27에 도시하는 바와 같이, 위치 결정 부재(420)의 단부(423)를 압입함으로써, 위치 결정 부재(220)를 핀(222)의 축 주위로 회전시킨다. 그 결과, 볼록부(421)가 제1 스페이서(114)의 오목부(114j)의 제1 면(114s)에 접촉하여, 제1 스페이서(114) 및 단전지(110)를 X 방향 마이너스측으로 이동시킨다. 그리고, 제1 스페이서(114)의 연장면(114k)이 기준 지그(210)의 기준면(211)에 맞닿음으로써, 제1 스페이서(114)의 이동 방향에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 행한다.
지지부(440)는, 도 25 내지 도 27에 도시하는 바와 같이, 단전지(110)끼리 간극을 두고 배치되도록, 제1 스페이서(114)를 지지한다. 지지부(440)는, 적층 방향 Z를 따르는 핀(441)에 의해, 적층 방향 Z 주위로 회전 가능하게 마련된다. 지지부(440)는, 적층 방향 Z 주위로 회전함으로써, 제1 스페이서(114)를 지지하는 지지 상태(도 25 내지 도 27 참조) 및 제1 스페이서(114)를 지지하지 않는 퇴피 상태(도 28 참조)를 전환할 수 있다.
제3 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법은, 제1 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법과 비교하여, 적층 공정 S301만이 상이하다. 이 때문에, 이하에서는, 제3 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법의 적층 공정 S301에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 가장 밑에 위치하는 지지부(440)를 「1번째 지지부(440)」, 밑에서 2번째에 위치하는 지지부(440)를 「2번째 지지부(440)」라고 칭한다.
도 25에 도시하는 바와 같이, 적층 공정 S301에서는, 우선, 단전지(110)끼리 간극을 두고 배치되도록, 단전지(110)를 적층한다. 구체적으로는, 1번째 지지부(440)를 퇴피 상태로 하여 1번째 단전지(110)를 적층하고, 1번째 지지부(440)를 지지 상태로 한다. 이어서, 2번째 지지부(440)를 퇴피 상태로 하여 2번째 단전지(110)를 적층하고, 2번째 지지부(440)를 지지 상태로 한다. 이 공정을 반복함으로써, 도 25에 도시하는 바와 같이, 단전지(110)를 지지부(440)에 의해 간극을 두고 적층한 상태로 된다.
이어서, 위치 결정 공정 S302를 행한다.
도 26, 도 27에 도시하는 바와 같이, 위치 결정 공정 S302에서는, 우선, 위치 결정 부재(220)의 볼록부(221)가 제1 스페이서(114)의 오목부(114j)에 걸림 결합한 상태에서, 실린더(430)를 제어함으로써, 위치 결정 부재(420)의 단부(423)를 누른다(도 26의 화살표 참조). 이에 의해, 위치 결정 부재(420)는 핀(222)의 축 주위(적층 방향 Z 주위)로 회전하여, 위치 결정 부재(420)의 볼록부(421)가 제1 스페이서(114)의 오목부(114j)의 제1 면(114s)에 맞닿아, 제1 스페이서(114)를 X 방향의 마이너스측으로 이동시킨다. 그리고, 제1 스페이서(114)의 연장면(114k)이 기준 지그(210)의 기준면(211)에 맞닿는다. 이에 의해, 제1 스페이서(114)의 이동 방향에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정이 행해진다.
이어서, 도 28에 도시하는 바와 같이, 모든 지지부(440)를 퇴피 상태로 하여, 모든 단전지(110)를 적층 방향 Z의 하측에 적층한다. 이에 의해, 적층 방향 Z를 따르는 제1 스페이서(114)의 연장면(114k)은, YZ 평면에 있어서 동일 평면으로 된다. 이 결과, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위를 적층 방향 Z를 따라 정렬시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제3 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법은, 단전지(110)를, 간극을 두고 복수 적층한다. 그리고, 제1 스페이서(114)를 일방향으로 이동시킴으로써, 제1 스페이서(114)의 이동 방향에 있어서, 전극 탭(112)의 버스 바(132)에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 행한다. 그리고, 단전지(110)끼리를 접촉시킨다. 이 제조 방법에 따르면, 레이저 광원(206)의 배치 위치에서 전극 탭(112)까지의 거리를 적층 방향 Z를 따라 고정밀도로 정렬시킬 수 있다. 따라서, 레이저 용접할 때, 전극 탭(112) 및 버스 바(132)를 적합하게 접합할 수 있다.
그 밖에, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 구성에 기초하여 여러 가지 개변이 가능하며, 그것들에 대해서도 본 발명의 범주이다.
예를 들어, 상술한 제1, 제2 실시 형태에서는, 단전지(110)끼리 접촉하기 전에, 전극 탭(112)의 위치 결정을 행하였다. 그러나, 단전지(110)끼리의 사이에, 테이프 부재(117)가 마련되지 않는 경우에는, 단전지(110)끼리 접촉한 후에, 전극 탭(112)의 위치 결정을 행해도 된다. 이때, 단전지(110)의 자중에 의해 마찰이 발생하여, 단전지(110) 사이의 어긋남을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 제1 실시 형태에서는, 위치 결정 부재(220)의 볼록부(221)를, 제1 스페이서(114)의 오목부(114j)에 걸림 결합한 상태에서, 위치 결정 부재(220)를 회전시킴으로써, 제1 스페이서(114)를 이동시켰다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 위치 결정 부재에 오목부가 마련되고, 제1 스페이서에 볼록부가 마련되어 그것들이 서로 걸림 결합되어도 된다.
또한, 상술한 제1 실시 형태에서는, 제1 스페이서(114)는, 실린더(230)에 의해 이동되었다. 그러나, 제1 스페이서(114)는, 핸드 로봇에 파지되어 이동되어도 된다.
또한, 상술한 제1 실시 형태에서는, 제1 스페이서(114)의 연장면(114k)을, 기준 지그(210)의 기준면(211)에 맞닿게 함으로써, 각각의 연장면(114k)을 동일 평면으로 하였다. 그러나, 기준 지그가 마련되지 않고, 위치 결정 부재(220) 및 실린더(230)에 의해, 각각의 연장면(114k)을 동일 평면으로 해도 된다. 이때, 레이저 발진기는, 레이저광의 초점이 적절한 개소로 되도록, 적절하게 조정하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 제1 실시 형태에서는, 전극 탭(112)의 선단부(112d)는, 적층 방향 Z를 따라 굴절되었지만, 굴절되지 않아도 된다.
또한, 상술한 제1 실시 형태에서는, 하나의 단전지(110)마다 위치 결정을 행하였지만, 복수의 단전지(110)(예를 들어 3개)마다 위치 결정을 행해도 된다. 이 방법에 따르면, 제조 시간을 단축할 수 있다.
100: 조전지
100S: 적층체
110: 단전지
110M: 제1 셀 서브어셈블리
110N: 제2 셀 서브어셈블리
111: 발전 요소
112: 전극 탭
112d: 전극 탭의 선단부
112A: 애노드측 전극 탭
112K: 캐소드측 전극 탭
113: 라미네이트 필름
114: 제1 스페이서
114j: 오목부
115: 제2 스페이서
116: 컬러
117: 테이프 부재(접착 부재)
120: 가압 유닛
121: 상부 가압판
122: 하부 가압판
123: 측판
130: 버스 바 유닛
131: 버스 바 홀더
132: 버스 바
132A: 애노드측 버스 바
132K: 캐소드측 버스 바
133: 애노드측 터미널
134: 캐소드측 터미널
135: 보호 커버
200, 300, 400: 제조 장치
202: 적재대
203: 로케이트 지주
205: 프레스
206: 레이저 광원
210: 기준 지그
211: 기준면
220, 420: 위치 결정 부재
221: 볼록부
222: 핀
223: 단부
230: 실린더
340: 테이퍼 블록
342: 테이퍼부
S101, S201, S301: 적층 공정
S102, S202, S302: 위치 결정 공정
S103: 보유 지지 공정
S104: 전기적 경로 접속 공정
L1, L2: 레이저광
X: (단전지(110)의) 긴 변 방향
Y: (단전지(110)의) 짧은 변 방향
Z: (단전지(110)의) 적층 방향

Claims (11)

  1. 발전 요소와, 상기 발전 요소의 외부로 도출된 전극 탭을 포함하는 복수의 단전지와, 상기 전극 탭을 지지하는 스페이서와, 상이한 상기 단전지의 상기 전극 탭끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바를 갖는 조전지의 제조 방법이며,
    상기 단전지를 적층하는 적층 공정마다 상기 스페이서를 일방향으로 이동시킴으로써, 상기 스페이서의 이동 방향에 있어서, 상기 전극 탭의 상기 버스 바에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 행하는, 조전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적층 공정에 있어서, 상기 단전지끼리 접촉하기 전에, 상기 전극 탭의 위치 결정을 행하는, 조전지의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적층 공정 전에 상기 단전지의 표면에 접착 부재를 배치하고,
    상기 적층 공정에 있어서 상기 접착 부재를 사이에 끼워서 상기 단전지끼리 접근시킬 때, 상기 단전지끼리 상기 접착 부재를 통하여 겹치기 전에, 상기 전극 탭의 위치 결정을 행하는, 조전지의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스페이서마다 마련된 위치 결정 부재에 의해, 상기 전극 탭의 위치 결정을 행하는, 조전지의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스페이서에 마련되는 오목부에, 상기 위치 결정 부재에 마련되는 볼록부를 걸림 결합한 상태에서, 상기 위치 결정 부재를 이동시킴으로써 상기 스페이서를 이동시키는, 조전지의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 위치 결정 부재는, 상기 단전지가 적층되는 적층 방향을 따라 마련되는 핀에 의해, 상기 핀의 축 주위로 회전 가능하게 마련되고,
    상기 위치 결정 부재의 상기 볼록부가 마련되는 측의 반대측의 단부를 압입함으로써, 상기 위치 결정 부재를 상기 핀의 축 주위로 회전시켜, 상기 전극 탭의 위치 결정을 행하는, 조전지의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    테이퍼부가 마련된 테이퍼 블록이 상기 적층 방향을 따라 상승함으로써, 상기 테이퍼부가 상기 단부에 접촉함으로써, 상기 단부를 압입하는, 조전지의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스페이서를 이동시킬 때,
    상기 스페이서를, 기준으로 되는 기준면에 맞닿게 함으로써 상기 전극 탭의 위치 결정을 행하는, 조전지의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 탭의 선단부는, 상기 단전지의 적층 방향을 따라 굴절되고,
    상기 스페이서를 상기 단전지의 면 방향이며 상기 단전지로부터 이격되는 방향으로, 상기 스페이서를 이동시켜, 상기 전극 탭의 위치 결정을 행하는, 조전지의 제조 방법.
  10. 발전 요소와, 상기 발전 요소의 외부로 도출된 전극 탭을 포함하는 복수의 단전지와, 상기 전극 탭을 지지하는 스페이서와, 상이한 상기 단전지의 상기 전극 탭끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바를 갖는 조전지의 제조 장치이며,
    상기 단전지를 적층하는 적층 공정마다 상기 스페이서를 일방향으로 이동시킴으로써, 상기 스페이서의 이동 방향에 있어서, 상기 전극 탭의 상기 버스 바에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 행하는 위치 결정 부재를 갖는, 조전지의 제조 장치.
  11. 발전 요소와, 상기 발전 요소의 외부로 도출된 전극 탭을 포함하는 복수의 단전지와, 상기 전극 탭을 지지하는 스페이서와, 상이한 상기 단전지의 상기 전극 탭끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바를 갖는 조전지의 제조 방법이며,
    상기 단전지를 간극을 두고 복수 적층하여, 상기 스페이서를 일방향으로 이동시킴으로써, 상기 스페이서의 이동 방향에 있어서, 상기 전극 탭의 상기 버스 바에 대한 접합 부위의 소정의 위치로의 위치 결정을 행한 후에, 상기 단전지끼리를 접촉시키는, 조전지의 제조 방법.
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