WO2013100077A1 - 電池連結方法および電池連結装置 - Google Patents

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pressing
support member
battery
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heating
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PCT/JP2012/083935
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信一郎 北川
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日産自動車株式会社
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    • H01M10/04Construction or manufacture in general
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    • Y10T29/53Means to assemble or disassemble
    • Y10T29/53439Means to assemble or disassemble including provision to utilize thermal expansion of work

Definitions

  • the present invention relates to a battery connection method and a battery connection device for connecting a support member that supports the battery cell to the battery cell.
  • battery cells used in various types of batteries such as automobile batteries, solar batteries, and electronic equipment batteries have sealed electrode groups as battery elements with exterior members made of a flexible deformable laminate sheet.
  • the battery cell has led out the electrode terminal from the exterior member (for example, refer patent document 1).
  • a frame member support member
  • Each battery cell is supported by overlapping and connecting each frame member connected to a plurality of battery cells.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides a battery connection method and a battery connection device that can suppress damage to a support member when connecting the support member that supports the battery cell to the battery cell.
  • the purpose is to provide.
  • the battery connection method of the present invention is a battery connection method for connecting a support member that supports the battery cell to a battery cell including an electrode group, and includes a heating step, a pressing step, a heating portion separation step, and a holding portion separation. And a process.
  • the heating step the protrusion formed on the support member is passed through the hole formed in the battery cell, and the protrusion is pressed from the tip side by the heating unit that performs heating to form the thermally deformed portion.
  • the thermal deformation portion has a size that cannot be pulled out from the hole portion so that at least a part of the tip end side of the protrusion portion protrudes from the hole portion.
  • the support member is pressed by the pressing portion that is close to the support member from the side where the heating unit is disposed with respect to the support member.
  • the heating unit separation step the heating unit is separated from the thermal deformation unit after the pressing step.
  • the pressing portion separation step the pressing portion is separated from the support member after the heating portion separation step.
  • the supporting member when the heating unit is separated from the heat deforming unit, the supporting member is pressed by the pressing unit, and therefore, the supporting member does not lift up, and an undesirable force hardly acts on the supporting member. Thus, breakage of the support member such as the thermally deformable portion can be suppressed.
  • FIG. 7 is an arrow view taken along line 7-7 in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line 8-8 in FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of connecting a spacer to a battery by the battery connecting device according to the embodiment.
  • battery module 1 includes a case 20 including one or a plurality (four in this embodiment) of battery cells 10 (10A to 10D) connected in series or in parallel.
  • the unit 30 and an insulating cover 34 having electrical insulation are accommodated.
  • the battery module 1 can be used alone.
  • a plurality of battery modules 1 are further serialized and / or paralleled to form an assembled battery corresponding to a desired current, voltage, and capacity. can do.
  • the case 20 includes a lower case 22 having a substantially rectangular box shape and an upper case 24 forming a lid.
  • the edge of the upper case 24 is wound around the edge of the peripheral wall of the lower case 22 by caulking.
  • the lower case 22 and the upper case 24 are formed from a relatively thin steel plate or aluminum plate.
  • the lower case 22 and the upper case 24 have a through hole 26.
  • the through holes 26 are disposed at four corners, and are used to insert through bolts (not shown) that stack a plurality of battery modules 1 and hold them as assembled batteries.
  • Reference numerals 31 and 32 are output terminals arranged so as to protrude from the opening on the front surface of the lower case 22.
  • the cell unit 30 includes a stacked body 33 in which a plurality of battery cells 10 are electrically connected and stacked, and a plurality of spacers 40 and 90 (support members) that support the battery.
  • the spacers 40 and 90 can be made of an electrically insulating resin material.
  • the spacer 40 is disposed on the front side of the stacked body 33, and the spacer 90 is disposed on the back side of the stacked body 33.
  • the battery cell 10 is, for example, a lithium ion secondary battery, and the laminated electrode body 50 is accommodated in the exterior member 11 together with the electrolytic solution.
  • the battery cell 10 has a positive electrode tab 14 (electrode tab) and a negative electrode tab 15 (electrode tab) led out from the exterior member 11 to the outside.
  • the laminated electrode body 50 is an electrode group formed by sequentially laminating a positive electrode 51, a negative electrode 52, and a separator 53.
  • the positive electrode 51 has a positive electrode active material layer made of a lithium-transition metal composite oxide such as LiMn 2 O 4 .
  • the negative electrode 52 has a negative electrode active material layer made of, for example, carbon and a lithium-transition metal composite oxide.
  • the separator 53 is made of, for example, porous PE (polyethylene) having air permeability that can permeate the electrolyte.
  • the exterior member 11 is a sheet such as a polymer-metal composite laminate film in which a metal (including an alloy) such as aluminum, stainless steel, nickel, or copper is covered with an insulator such as a polypropylene film from the viewpoint of weight reduction and thermal conductivity. Made of material.
  • the exterior member 11 has a main body portion 12 that covers the laminated electrode body 50 and an outer peripheral portion 13 that extends to the periphery of the main body portion 12, and a part or all of the outer peripheral portion 13 is joined by thermal fusion. Yes.
  • Two holes 16 through which projections 43 and 93 (see FIG. 6) formed in the spacers 40 and 90 pass are formed on two sides of the exterior member 11 connected to the spacers 40 and 90.
  • the spacer 40 has through holes 41 at both ends in the longitudinal direction X, as shown in FIG.
  • the through hole 41 is aligned with the through hole 26 on the front side of the lower case 22 and the upper case 24 and is used for inserting a through bolt.
  • the spacer 40 is formed with two thermally deformable portions 42 that are thermally deformed by being pressed while heating the protrusions 43 penetrating the hole 16 of the exterior member 11 so as to be aligned in the longitudinal direction X of the spacer 40. (See FIGS. 8 and 14).
  • the thermally deformable portion 42 is thermally deformed to a size that cannot be pulled out from the hole 16 of the exterior member 11, and connects the battery cell 10 and the spacer 40.
  • the spacer 90 has through holes 91 at both ends in the longitudinal direction X.
  • the through hole 91 is aligned with the through hole 26 on the back side of the lower case 22 and the upper case 24 and is used for inserting a through bolt.
  • the spacer 90 is formed with two thermally deformable portions 92 that are thermally deformed by pressing while protruding the protrusions 93 that penetrate the hole 16 of the exterior member 11 so as to be aligned in the longitudinal direction X of the spacer 90. (See FIGS. 8 and 14).
  • the thermally deformable portion 92 is thermally deformed to a size that cannot be pulled out from the hole 16 of the exterior member 11, and connects the battery cell 10 and the spacer 90.
  • the positive electrode tab 14 and the negative electrode tab 15 are members that draw current from the laminated electrode body 50 and extend to one side of the battery cell 10.
  • the positive electrode tabs 14A and 14B of the first battery cell 10A and the second battery cell 10B are joined to the bus bar 60 electrically connected to the external output positive electrode terminal 31 by ultrasonic welding or the like.
  • the negative electrode tabs 15A and 15B of the first battery cell 10A and the second battery cell 10B together with the positive electrode tabs 14C and 14D of the third battery cell 10C and the fourth battery cell 10D, It is joined to the bus bar 80 electrically connected by ultrasonic welding or the like.
  • the negative electrode tabs 15C and 15D of the third battery cell 10C and the fourth battery cell 10D are joined to the bus bar 70 electrically connected to the external output negative electrode terminal 32 by ultrasonic welding or the like.
  • the electrode tabs 14A to 14D and 15A to 15D of the battery cells 10A to 10D are connected to the external output positive terminal 31, the external output negative terminal 32, and the voltage detection terminal 37 via the bus bars 60, 70, 80.
  • the battery cells 10A to 10D form a 2-parallel 2-series connection configuration as shown in FIG.
  • the voltage detection terminal 37 is a terminal used for detecting the voltage of the battery cells 10A to 10D constituting the battery module 1. Specifically, for the voltages of the first battery cell 10A and the second battery cell 10B, by using the external output positive electrode terminal 31 and the voltage detection terminal 37, by measuring the voltage between these terminals, Can be detected. Further, the voltages of the third battery cell 10C and the fourth battery cell 10D are detected by measuring the voltage between these terminals using the external output negative electrode terminal 32 and the voltage detection terminal 37. Can do.
  • the battery connecting device 100 is a device that connects the spacers 40 and 90 that support the battery cell 10 to the battery cell 10.
  • the battery connecting device 100 includes a pallet 110 on which the spacer 40 and the battery cell 10 are placed, and a conveying means 140 that holds and conveys the pallet 110. Furthermore, the battery coupling device 100 operates in conjunction with the heating unit 120 that thermally deforms a part of the spacers 40 and 90, the pressing unit 130 that contacts and presses the spacers 40 and 90, and the heating unit 120 and the pressing unit 130.
  • the pressing mechanism 150 is configured to include a cooling unit 160 and a control unit 170.
  • the pallet 110 includes a flat plate-like holding portion 113 that holds the spacers 40 and 90 and the battery cell 10, a spacer fixing pin 111 that is inserted into the through holes 41 and 91 of the spacers 40 and 90 and fixes the spacers 40 and 90,
  • the battery holding part 112 holding the side end of the battery cell 10 is provided.
  • the conveying means 140 has a pallet holding part 142 that can move along a guide rail 141 that extends substantially horizontally and on which the pallet 110 can be placed.
  • the configuration of the transport unit 140 is not limited as long as the pallet 110 can be transported, and may be, for example, a conveyor.
  • the pressing mechanism 150 includes a pressing unit 151 that is a driving source, a support beam 152 that is raised and lowered by the pressing unit 151, a heating unit support unit 153 that is connected to the support beam 152 and supports the heating unit 120, and a support beam 152. And a pressing portion support portion 154 that is connected and supports the pressing portion 130.
  • the pressing means 151 is constituted by a hydraulic cylinder or the like.
  • the drive source is not limited to a hydraulic cylinder, and may be an air cylinder or a motor, for example.
  • the support beam 152 is connected to the pressing means 151 and can be moved up and down, and is formed to extend substantially horizontally to a position corresponding to the two spacers 40 and 90.
  • the heating unit support portions 153 are provided at two locations corresponding to the two projections 43 of the spacer 40 and at two locations corresponding to the two projections 93 of the spacer 90. Each heating portion support portion 153 is formed to extend downward from the support beam 152. The heating part 120 is fixed to the lower end of each heating part support part 153.
  • the pressing portion support portions 154 are provided at two locations corresponding to the spacers 40 and 90, respectively.
  • Each pressing portion support portion 154 includes two spring mechanisms 156 including springs 155 that are elastic bodies.
  • a pressing portion 130 is fixed to the lower end of the spring mechanism 156.
  • the spring mechanism 156 has a slide bar 157 that can slide inside a through hole formed in the support beam 152.
  • a pressing portion 130 is fixed to the lower end of the sliding rod 157.
  • the spring mechanism 156 urges the pressing portion 130 that can move forward and backward with respect to the support beam 152 by the spring 155 downward.
  • the holding unit 130 can be positioned below the heating unit 120 with the spring 155 extended, and can be positioned above the heating unit 120 with the spring 155 contracted.
  • the heating part 120 has a recess 121 formed on the lower surface, and is pressed from the tip side of the protrusions 43, 93 while heating and melting or softening the protrusions 43, 93 of the spacers 40, 90. , 93 is thermally deformed to a size that cannot be pulled out from the hole 16 so that it protrudes from the inner periphery of the hole 16 on the side where the protrusions 43, 93 of the spacers 40, 90 protrude. .
  • the pressing part 130 has a first pressing part 131, a second pressing part 132, and a third pressing part 133, as shown in FIGS.
  • the first pressing part 131 presses the center side in the longitudinal direction X of the spacers 40 and 90 against the protrusions 43 and 93 (the thermally deformed parts 42 and 92 after deformation) of the spacers 40 and 90.
  • the second pressing portion 132 extends from the first pressing portion 131 and reaches the outer portion in the longitudinal direction X of the spacers 40 and 90 with respect to the protrusions 43 and 93 (the thermally deformed portions 42 and 92 after deformation). ing.
  • the third pressing portion 133 extends from the second pressing portion 132 in the orthogonal direction Y orthogonal to the longitudinal direction X of the spacers 40, 90, and exceeds the deformed heat deforming portions 42, 92, the heat deforming portions 42, It reaches the outermost ends 42A and 92A in the orthogonal direction of 92 (see FIG. 14).
  • the cooling unit 160 has a nozzle 161 that can discharge a cooling gas.
  • the cooling gas is air in the present embodiment, but is not limited to air, and for example, a rare gas or the like may be used.
  • control unit 170 comprehensively controls the transport unit 140, the heating unit 120, the pressing mechanism 150, and the cooling unit 160.
  • the control unit 170 is composed mainly of a CPU and a memory, and a program for controlling the operation is stored in the memory.
  • the spacers 40 and 90 are placed on the pallet 110 so that the spacer fixing pins 111 of the pallet 110 pass through the through holes 41 and 91 of the spacers 40 and 90, respectively.
  • the battery cell 10 is placed on the pallet 110 while the protrusions 43 and 93 of the spacers 40 and 90 are passed through the hole 16 of the battery cell 10.
  • the pallet 110 is transported by the transport means 140 until the protrusions 43 and 93 of the spacers 40 and 90 are positioned directly below the heating unit 120.
  • the conveying unit 140 is stopped and the pressing unit 151 is operated to lower the support beam 152.
  • the pressing portion 130 When the support beam 152 is lowered, as shown in FIG. 10, the pressing portion 130 first comes into contact with the spacers 40 and 90 to suppress inadvertent movement of the spacers 40 and 90 (pressing step S ⁇ b> 11).
  • the spring 155 of the spring mechanism 156 When the support beam 152 is further lowered, as shown in FIG. 11, the spring 155 of the spring mechanism 156 is contracted, and the heating unit 120 presses the projections 43 and 93 from the tip side of the projections 43 and 93.
  • the heating unit 120 is heated to a temperature at which the spacers 40 and 90 are melted or softened. Therefore, the pressed projections 43 and 93 are thermally deformed along the shape of the recess 121 of the heating unit 120 (heating process). S12).
  • the cooling unit 160 is operated to blow cooling air to the heating unit 120, and the thermally deformed portion is cooled and solidified to form the thermally deformed unit 42 (cooling step S13).
  • the thermally deformable portion 42 is thermally deformed to a size that cannot be pulled out from the hole portion 16 of the exterior member 11, and connects the battery cell 10 and the spacers 40 and 90.
  • the pressing portion 130 does not completely cover the periphery of the heating portion 120 because a gap is formed between the first pressing portion 131 and the third pressing portion 133, so that it is quickly cooled. It is possible.
  • the pressing portion 130 presses the center side in the longitudinal direction X of the spacers 40, 90 against the thermally deformable portions 42, 92 by the first pressing portion 131, and the outer portion is the first portion. Since it presses by the 2 press part 132, both sides can be pressed on both sides of the heat deformation parts 42 and 92, and damage to the heat deformation parts 42 and 92 etc. can be suppressed more. Further, the third pressing portion 133 extends from the second pressing portion 132 in the orthogonal direction Y orthogonal to the longitudinal direction X of the spacers 40 and 90, and exceeds the thermal deformation portions 42 and 92.
  • the procedure for connecting the spacers 40 and 90 to the battery cell 10 includes the pressing step S11, the heating step S12, the heating portion separation step S14, and the pressing portion separation step S15.
  • the heating step S12 the protrusions 43 and 93 formed on the spacers 40 and 90 are passed through the hole 16 formed in the battery cell 10, and the protrusions 43 and 93 are pressed by the heating unit 120 from the tip side to form holes.
  • Thermally deformable portions 42 and 92 having a size that cannot be pulled out from the portion 16 are formed.
  • the spacers 40, 90 are pressed by the pressing portions 130 that are close to the spacers 40, 90 from the side where the heating unit 120 is disposed with respect to the spacers 40, 90.
  • the heating unit separation step S14 the heating unit 120 is separated from the thermal deformation units 42 and 92 after the pressing step S11.
  • the pressing portion separation step S15 the pressing portion 130 is separated from the spacers 40 and 90 after the heating portion separation step S14. Therefore, when the heating unit 120 is raised, the spacers 40 and 90 are not lifted by the pressing unit 130, and it is difficult for an undesirable force to act on the spacers 40 and 90, and the spacers 40 and 90 are welded to the heating unit 120.
  • the heat-deformed parts 42 and 92 in the state can be easily peeled off from the heating part 120. Therefore, when the heating unit 120 is separated from the thermal deformation units 42 and 92, it is possible to prevent the thermal deformation units 42 and 92 from being damaged.
  • the heating unit 120 and the pressing unit 130 are operated in conjunction by the same pressing mechanism 150, the configuration becomes easy, and space saving and cost reduction can be achieved.
  • the pressing portion 130 includes a first pressing portion 131 that presses the center side in the longitudinal direction X of the spacers 40 and 90 against the thermally deformable portions 42 and 92 of the spacers 40 and 90, and a first pressing portion 131. And a second pressing portion 132 that extends to reach the outer side in the longitudinal direction X of the spacers 40 and 90 with respect to the thermal deformation portions 42 and 92. Then, the spacers 40 and 90 are pressed by the first pressing portion 131 and the second pressing portion 132.
  • both sides of the longitudinal direction X can be pressed across the heat-deformed portions 42 and 92, and an undesirable force is less likely to act on the spacers 40 and 90, and damage to the heat-deformed portions 42 and 92 and the like can be suppressed.
  • the pressing portion 130 extends from the second pressing portion 132 in the orthogonal direction Y orthogonal to the longitudinal direction X of the spacers 40 and 90, exceeds the thermal deformation portions 42 and 92, and extends in the orthogonal direction of the thermal deformation portions 42 and 92.
  • a third pressing portion 133 that reaches the outer ends 42A and 92A is further provided.
  • the spacers 40 and 90 are pressed by the first pressing portion 131, the second pressing portion 132, and the third pressing portion 133. For this reason, it becomes difficult for an undesired force to act on the heat-deformed portions 42 and 92, and the heat-deformed portions 42 and 92 that are welded to the heating portion 120 can be more easily peeled off. , 92 etc. can be more reliably suppressed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate.
  • the structure of the pressing portion is not limited as long as the spacers 40 and 90 can be pressed. May be. Or you may provide the holding
  • the cylindrical portion 181 is held by the spring 182 so as to be able to move forward and backward. And in order to raise the cooling capacity in cooling process S13, the several hole part 183 is formed in the cylinder part 181. As shown in FIG. As described above, if the entire periphery of the heating unit 120 is covered, the floating of the spacers 40 and 90 can be more reliably suppressed, and damage to the thermal deformation units 42 and 92 and the like can be more reliably suppressed.
  • the pressing unit 30 does not need to be in direct contact with the spacers 40 and 90, and may be configured to press through the battery cell 10, for example.
  • pressing process S11 is performed before heating process S12
  • the structure which performs heating process S12 before pressing process S11 may be sufficient.
  • the cooling step S13 is not necessarily provided.

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Abstract

【課題】電池セルに当該電池セルを支持する支持部材を連結する際に、支持部材の破損を抑制できる電池連結方法および電池連結装置を提供する。 【解決手段】電極群を備える電池セル10にスペーサ40,90を連結する電池連結方法である。この方法では、スペーサに形成される突起部43,93を電池セルに形成される孔部16に貫通させ、加熱を行う加熱部120によって突起部を先端側から押圧して孔部から引き抜き不能な大きさの熱変形部42,92を形成する加熱工程(S12)と、スペーサに対して加熱部が配置される側からスペーサに近接する押さえ部130によってスペーサを押圧する押さえ工程(S11)と、押さえ工程S11よりも後に、熱変形部から加熱部を離間させる加熱部離間工程(S14)と、加熱部離間工程S14よりも後に、押さえ部をスペーサから離間させる押さえ部離間工程(S15)と、を有する。

Description

電池連結方法および電池連結装置
 本発明は、電池セルに当該電池セルを支持する支持部材を連結する電池連結方法および電池連結装置に関する。
 近年、自動車用電池、太陽電池および電子機器用電池など各種電池において使用される電池セルは、柔軟に変形可能なラミネートシートからなる外装部材によって、電池要素である電極群を封止している。電池セルは、外装部材から電極端子を外部に導出している(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1に記載の電池セルは、電極リードが引き出されている部位にフレーム部材(支持部材)が連結されている。複数の電池セルに連結された各フレーム部材を重ねて接続することによって、各電池セルを支持している。
特開平2007―73510号公報
 ラミネートシートのような柔軟に変形可能な外装部材を有する電池セルに支持部材を固定する方法として、支持部材に高温のコテを押し付けて熱で変形させることによって、支持部材を外装部材と固定する方法が想定される。
 しかしながら、支持部材を熱で変形させた後にコテを熱変形部から引き剥がすときには、コテに対して熱変形部が溶着された状態となっている。このため、支持部材が浮き上がり、支持部材に望ましくない力が作用し、熱変形部等の支持部材の部位に破損が生じる可能性がある。
 本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電池セルに当該電池セルを支持する支持部材を連結する際に、支持部材の破損を抑制できる電池連結方法および電池連結装置を提供することを目的とする。
 本発明の電池連結方法は、電極群を備える電池セルに当該電池セルを支持する支持部材を連結する電池連結方法であって、加熱工程と、押さえ工程と、加熱部離間工程と、押さえ部離間工程と、を有している。加熱工程では、支持部材に形成される突起部を電池セルに形成される孔部に貫通させ、加熱を行う加熱部によって突起部を先端側から押圧して熱変形部を形成する。熱変形部は、前記突起部の先端側の少なくとも一部が前記孔部からはみ出るように孔部から引き抜き不能な大きさを有する。押さえ工程では、支持部材に対して加熱部が配置される側から支持部材に近接する押さえ部によって、支持部材を押圧する。加熱部離間工程では、押さえ工程よりも後に、熱変形部から加熱部を離間させる。押さえ部離間工程では、加熱部離間工程よりも後に、押さえ部を支持部材から離間させる。
 本発明の電池連結方法によれば、熱変形部から加熱部を離間させる際に、押さえ部によって支持部材を押圧しているため、支持部材が浮き上がらず、支持部材に望ましくない力が作用し難くなり、熱変形部等の支持部材の破損を抑制できる。
電池モジュールを示す斜視図である。 電池モジュールのケースの内部のセルユニットを示す斜視図である。 扁平型電池を示す分解斜視図である。 電池モジュールの内部構成を示す分解斜視図である。 電池モジュールを構成する複数の電池セルの電気的な接続構成を示す図である。 実施形態に係る電池連結装置を示す正面図である。 図6の7-7線に沿う矢視図である。 図6の8-8線に沿う断面図である。 実施形態に係る電池連結装置によってスペーサを電池に連結する方法を示すフローチャートである。 押さえ部によってスペーサを押圧した際を示す平面図である。 加熱部によって突起部を押圧して熱変形させた際を示す平面図である。 加熱部をスペーサから離間させた際を示す平面図である。 押さえ部をスペーサから離間させた際を示す平面図である。 熱変形部が形成された後の電池を示す平面図である。 実施形態に係る電池連結装置の変形例を示す正面図である。
 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。なお、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。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。
 図1および図2を参照して、電池モジュール1は、ケース20の内部に、直列または並列に接続した1または複数(本実施形態では4つ)の電池セル10(10A~10D)を含むセルユニット30と、電気絶縁性を備えた絶縁カバー34とを収納している。電池モジュール1は、単独で使用することが可能であるが、例えば、複数の電池モジュール1を更に直列化および/または並列化することによって、所望の電流、電圧、容量に対応した組電池を形成することができる。
 ケース20は、略矩形の箱形状をなすロアケース22と、蓋体をなすアッパーケース24とを有する。アッパーケース24の縁部は、カシメ加工によって、ロアケース22の周壁の縁部に巻き締められている。ロアケース22およびアッパーケース24は、比較的薄肉の鋼板またはアルミ板から形成している。ロアケース22およびアッパーケース24は貫通孔26を有する。貫通孔26は、隅部の4箇所に配置されており、電池モジュール1同士を複数積み重ねて組み電池として保持する通しボルト(図示せず)を挿通するために使用される。符号31、32は、ロアケース22の前面の開口部から突出するように配置された出力端子である。
 セルユニット30は、複数の電池セル10が電気的に接続されて積層された積層体33と、電池を支持する複数のスペーサ40,90(支持部材)とを有する。スペーサ40,90は、電気絶縁性の樹脂材料を用いることができる。スペーサ40は積層体33の前面側に配置され、スペーサ90は積層体33の背面側に配置される。
 電池セル10は、図3に示すように、例えば、リチウムイオン二次電池であり、積層電極体50が外装部材11内に電解液とともに収納されている。電池セル10は、外装部材11から外部に導出される正極タブ14(電極タブ)および負極タブ15(電極タブ)を有する。
 積層電極体50は、正極51、負極52およびセパレータ53を順に積層して形成される電極群である。正極51は、例えば、LiMn等のリチウム-遷移金属複合酸化物からなる正極活物質層を有する。負極52は、例えば、カーボンおよびリチウム-遷移金属複合酸化物からなる負極活物質層を有する。セパレータ53は、例えば、電解質を浸透し得る通気性を有するポーラス状のPE(ポリエチレン)から形成される。
 外装部材11は、軽量化および熱伝導性の観点から、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属(合金を含む)をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子-金属複合ラミネートフィルムなどのシート材からなる。外装部材11は、積層電極体50を覆う本体部12と、本体部12の周縁に伸びる外周部13とを有しており、外周部13の一部または全部が、熱融着によって接合されている。外装部材11のスペーサ40,90と連結される2辺には、スペーサ40,90に形成される突起部43,93(図6参照)が貫通する2つの孔部16が形成されている。
 スペーサ40は、図4に示すように、長手方向Xの両端部に貫通孔41を有する。貫通孔41は、ロアケース22およびアッパーケース24の前面側の貫通孔26と位置合せされて、通しボルトを挿通するために使用される。スペーサ40は、スペーサ40の長手方向Xに並ぶように、外装部材11の孔部16を貫通した突起部43を加熱しつつ押圧して熱変形させた2つの熱変形部42が形成されている(図8、図14を参照)。熱変形部42は、外装部材11の孔部16から引き抜き不能な大きさに熱変形されており、電池セル10とスペーサ40とを連結している。
 また、スペーサ90は、長手方向Xの両端部に貫通孔91を有する。貫通孔91は、ロアケース22およびアッパーケース24の背面側の貫通孔26と位置合せされて、通しボルトを挿通するために使用される。スペーサ90は、スペーサ90の長手方向Xに並ぶように、外装部材11の孔部16を貫通した突起部93を加熱しつつ押圧して熱変形させた2つの熱変形部92が形成されている(図8、図14を参照)。熱変形部92は、外装部材11の孔部16から引き抜き不能な大きさに熱変形されており、電池セル10とスペーサ90とを連結している。
 正極タブ14および負極タブ15は、積層電極体50から電流を引き出す部材であり、電池セル10の一方側に延長している。
 図4に示すように、第1の電池セル10Aおよび第2の電池セル10Bの正極タブ14A,14Bは、外部出力正極端子31と電気的に接続されているバスバー60と超音波溶接等によって接合されている。一方、第1の電池セル10Aおよび第2の電池セル10Bの負極タブ15A,15Bは、第3の電池セル10Cおよび第4の電池セル10Dの正極タブ14C,14Dとともに、電圧検出用端子37と電気的に接続されているバスバー80と超音波溶接等によって接合されている。また、第3の電池セル10Cおよび第4の電池セル10Dの負極タブ15C,15Dは、外部出力負極端子32と電気的に接続されているバスバー70と超音波溶接等によって接合されている。
 このように電池セル10A~10Dの各電極タブ14A~14D,15A~15Dが、バスバー60,70,80を介して、外部出力正極端子31、外部出力負極端子32、および電圧検出用端子37にそれぞれ接続されることによって、これら電池セル10A~10Dは、図5に示すように、2並列2直列の接続構成を形成している。
 電圧検出用端子37は、電池モジュール1を構成する電池セル10A~10Dの電圧を検出するために用いられる端子である。具体的には、第1の電池セル10Aおよび第2の電池セル10Bの電圧については、外部出力正極端子31と電圧検出用端子37とを用い、これらの端子間の電圧を測定することによって、検出することができる。また、第3の電池セル10Cおよび第4の電池セル10Dの電圧については、外部出力負極端子32と電圧検出用端子37とを用い、これらの端子間の電圧を測定することによって、検出することができる。
 次に、本実施形態に係る電池連結装置100について説明する。
 電池連結装置100は、電池セル10に対して、電池セル10を支持するスペーサ40,90を連結する装置である。
 電池連結装置100は、図6~8に示すように、スペーサ40および電池セル10を載置するパレット110と、パレット110を保持して搬送する搬送手段140とを有している。さらに、電池連結装置100は、スペーサ40,90の一部を熱変形させる加熱部120と、スペーサ40,90に接して押圧する押さえ部130と、加熱部120および押さえ部130を連動して作動させる押圧機構150と、冷却部160と、制御部170とを備えている。
 パレット110は、スペーサ40,90および電池セル10を保持する平板状の保持部113と、スペーサ40,90の貫通孔41,91に挿通してスペーサ40,90を固定するスペーサ固定ピン111と、電池セル10の側端を保持する電池保持部112とを備える。
 搬送手段140は、図6,7に示すように、略水平に延びるガイドレール141に沿って移動可能であって、パレット110を載置可能なパレット保持部142を有している。なお、搬送手段140は、パレット110を搬送できるのであれば構成は限定されず、例えばコンベア等であってもよい。
 押圧機構150は、駆動源である押圧手段151と、押圧手段151によって昇降する支持梁152と、支持梁152に接続されて加熱部120を支持する加熱部用支持部153と、支持梁152に接続されて押さえ部130を支持する押さえ部用支持部154とを有する。
 押圧手段151は、油圧シリンダー等によって構成される。なお、駆動源は油圧シリンダーに限定されず、例えばエアーシリンダーやモータ等であってもよい。
 支持梁152は、押圧手段151に接続されて昇降可能であり、2つのスペーサ40,90に対応する位置へ略水平に延びるように形成されている。
 加熱部用支持部153は、スペーサ40の2つの突起部43に対応する2箇所と、スペーサ90の2つの突起部93に対応する2箇所とに設けられる。各々の加熱部用支持部153は、支持梁152から下方へ延びて形成されている。各々の加熱部用支持部153の下端に、加熱部120が固定されている。
 押さえ部用支持部154は、スペーサ40,90の各々に対応する2箇所に設けられる。各々の押さえ部用支持部154は、弾性体であるばね155を備えた2つのばね機構156を備えている。ばね機構156の下端に押さえ部130が固定されている。
 ばね機構156は、支持梁152に形成される貫通孔の内部を摺動可能な摺動棒157を有する。摺動棒157の下端に押さえ部130が固定されている。ばね機構156は、支持梁152に対して進退動可能な押さえ部130を、ばね155によって下方へ向かって付勢している。押さえ部130は、ばね155が伸びた状態で加熱部120よりも下方に位置し、ばね155が縮んだ状態で加熱部120よりも上方に位置することができる。
 加熱部120は、下面に凹部121が形成されており、スペーサ40,90の突起部43,93を加熱して溶融または軟化させつつ突起部43,93の先端側から押圧して、突起部43,93の先端側の少なくとも一部を、スペーサ40,90の突起部43,93が突出する側において、孔部16の内周からはみ出るように孔部16から引き抜き不能な大きさに熱変形させる。
 押さえ部130は、図7,8に示すように、第1の押圧部131、第2の押圧部132および第3の押圧部133を有している。第1の押圧部131は、スペーサ40,90の突起部43,93(変形後の熱変形部42,92)に対してスペーサ40,90の長手方向Xの中央側を押圧する。第2の押圧部132は、第1の押圧部131から延びて突起部43,93(変形後の熱変形部42,92)に対してスペーサ40,90の長手方向Xの外側の部位まで達している。第3の押圧部133は、第2の押圧部132からスペーサ40,90の長手方向Xと直交する直交方向Yへ延びて、変形後の熱変形部42,92を超えて熱変形部42,92の直交方向最外端42A,92Aに達する(図14を参照)。
 冷却部160は、図7に示すように、冷却用の気体を吐出可能なノズル161を有している。冷却用の気体は、本実施形態では空気であるが、空気に限定されず、例えば希ガス等を用いてもよい。
 制御部170は、図6に示すように、搬送手段140、加熱部120、押圧機構150および冷却部160を統括的に制御する。制御部170は、CPUおよびメモリを主体として構成され、動作を制御するプログラムがメモリに記憶されている。
 次に、本実施形態に係る電池連結装置100によって電池セル10にスペーサ40,90を連結する方法を、図9に示すフローチャートに沿って説明する。
 まず、図6~9に示すように、パレット110のスペーサ固定ピン111がスペーサ40,90の貫通孔41,91を貫通するようにパレット110にスペーサ40,90を載置する。次に、スペーサ40,90の突起部43,93を電池セル10の孔部16に貫通させつつ、電池セル10をパレット110上に載置する。
 次に、加熱部120の直下にスペーサ40,90の突起部43,93が位置するまで、パレット110を搬送手段140によって搬送する。加熱部120の直下にスペーサ40,90の突起部43,93が位置すると、搬送手段140を停止させ、押圧手段151を作動させて支持梁152を下降させる。
 支持梁152が下降すると、図10に示すように、まず押さえ部130がスペーサ40,90に接し、スペーサ40,90の不用意な動きを抑制する(押さえ工程S11)。さらに支持梁152が下降すると、図11に示すように、ばね機構156のばね155が縮み、加熱部120が突起部43,93を突起部43,93の先端側から押圧する。加熱部120は、スペーサ40,90が溶融または軟化する温度に加熱されており、したがって、押圧された突起部43,93は、加熱部120の凹部121の形状に沿って熱変形する(加熱工程S12)。この後、冷却部160を作動させて冷却用の空気を加熱部120に吹き付け、熱変形した部位を冷却して固化させ、熱変形部42を形成する(冷却工程S13)。熱変形部42は、外装部材11の孔部16から引き抜き不能な大きさに熱変形され、電池セル10とスペーサ40,90とを連結する。冷却工程S13では、押さえ部130が、第1の押圧部131と第3押圧部133との間に隙間が形成されることで加熱部120の周囲を完全に覆っていないため、迅速に冷却させることが可能である。
 次に、図12に示すように、押圧手段151によって支持梁152を上昇させると、収縮していたばね155が伸びることで押さえ部130によるスペーサ40,90の押さえが維持された状態で、加熱部120が熱変形部42から離間する(加熱部離間工程S14)。このため、加熱部120を上昇させる際に、スペーサ40,90が浮き上がらず、スペーサ40,90に望ましくない力が作用し難くなり、加熱部120に対して溶着された状態の熱変形部42,92を加熱部120から容易に剥がすことができる。このため、スペーサ40,90の熱変形部42,92等の部位に破損が生じることを抑制することができる。しかも、図14に示すように、押さえ部130は、熱変形部42,92に対してスペーサ40,90の長手方向Xの中央側を第1の押圧部131によって押圧し、外側の部位を第2の押圧部132によって押圧するため、熱変形部42,92を挟んで両側を押圧でき、熱変形部42,92等の破損をより抑制できる。また、第3の押圧部133が、第2の押圧部132からスペーサ40,90の長手方向Xと直交する直交方向Yへ延びて、熱変形部42,92を超えて熱変形部42,92の直交方向最外端42A,92Aに達しているため、熱変形部42,92に望ましくない力がより作用し難くなる。このため、加熱部120に対して溶着された状態の熱変形部42,92をより容易に剥がすことができ、熱変形部42,92等の破損をより確実に抑制できる。
 そして、図13に示すように、押圧手段151によってさらに支持梁152を上昇させると、押さえ部130がスペーサ40,90から離間する(押さえ部離間工程S15)。この後、パレット110を搬送手段140によって次の工程へ搬送する。
 以上のように、本実施形態によれば、電池セル10にスペーサ40,90を連結する手順に、押さえ工程S11、加熱工程S12、加熱部離間工程S14および押さえ部離間工程S15を有する。加熱工程S12では、スペーサ40,90に形成される突起部43,93を電池セル10に形成される孔部16に貫通させ、突起部43,93を先端側から加熱部120によって押圧して孔部16から引き抜き不能な大きさの熱変形部42,92を形成する。押さえ工程S11では、スペーサ40,90に対して加熱部120が配置される側からスペーサ40,90に近接する押さえ部130によって、スペーサ40,90を押圧する。加熱部離間工程S14では、押さえ工程S11よりも後に、熱変形部42,92から加熱部120を離間させる。押さえ部離間工程S15では、加熱部離間工程S14よりも後に、押さえ部130をスペーサ40,90から離間させる。このため、加熱部120を上昇させる際に、スペーサ40,90が押さえ部130によって押さえられて浮き上がらず、スペーサ40,90に望ましくない力が作用し難くなり、加熱部120に対して溶着された状態の熱変形部42,92を加熱部120から容易に剥がすことができる。したがって、加熱部120を熱変形部42,92から離間させる際に、熱変形部42,92等に破損が生じることを抑制できる。
 また、加熱部120および押さえ部130を、同一の押圧機構150によって連動して作動させるため、構成が容易となり、省スペース化および低コスト化を図ることができる。
 また、押さえ部130は、スペーサ40,90の熱変形部42,92に対してスペーサ40,90の長手方向Xの中央側を押圧する第1の押圧部131と、第1の押圧部131から延びて熱変形部42,92に対してスペーサ40,90の長手方向Xの外側の部位まで達する第2の押圧部132とを有している。そして、第1の押圧部131および第2の押圧部132によって、スペーサ40,90を押圧する。このため、熱変形部42,92を挟んで長手方向Xの両側を押圧でき、スペーサ40,90に望ましくない力がより作用し難くなり、熱変形部42,92等の破損を抑制できる。
 また、押さえ部130は、第2の押圧部132からスペーサ40,90の長手方向Xと直交する直交方向Yへ延び、熱変形部42,92を超えて熱変形部42,92の直交方向最外端42A,92Aに達する第3の押圧部133をさらに備えている。そして、第1の押圧部131、第2の押圧部132および第3の押圧部133によってスペーサ40,90を押圧している。このため、熱変形部42,92に望ましくない力がより作用し難くなり、加熱部120に対して溶着された状態の熱変形部42,92をより容易に剥がすことができ、熱変形部42,92等の破損をより確実に抑制できる。
 (改変例)
 本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜改変することができる。例えば、押さえ部は、スペーサ40,90を押さえることができれば構成は限定されず、例えば本実施形態における3つの第1~第3の押圧部131,132,133の1つまたは2つによって構成されてもよい。または、図15に示す変形例のように、加熱部120の周囲を覆う筒部181を有する押さえ部180を設けてもよい。筒部181は、ばね182によって支持梁152に進退動可能に保持される。そして、冷却工程S13における冷却能力を高めるために、筒部181に複数の孔部183を形成している。このように、加熱部120の周囲の全体を覆うようにすれば、スペーサ40,90の浮き上がりをより確実に抑えることができ、熱変形部42,92等の破損をより確実に抑制できる。
 また、押さえ部30は、スペーサ40,90を押圧することが可能であれば、スペーサ40,90に直接的に接する必要はなく、例えば電池セル10を介して押圧する構成であってもよい。
 また、本実施形態では、加熱工程S12の前に押さえ工程S11を行っているが、押さえ工程S11の前に加熱工程S12を行う構成であってもよい。また、冷却工程S13は、必ずしも設けられなくてもよい。
 本出願は、2011年12月29日に出願された日本特許出願番号2011-290356号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。
  10(10A~10D)  電池セル、
  16  孔部、
  40  スペーサ(支持部材)、
  42  熱変形部、
  42A 直交方向最外端、
  43  突起部、
  50  積層電極体(電極群)、
  90  スペーサ(支持部材)、
  92  熱変形部、
  92A 直交方向最外端、
  93  突起部、
  120 加熱部、
  130,180  押さえ部、
  131 第1の押圧部、
  132 第2の押圧部、
  133 第3の押圧部、
  150 押圧機構、
  S11 押さえ工程、
  S12 加熱工程、
  S14 加熱部離間工程、
  S15 押さえ部離間工程、
  X   長手方向、
  Y   直交方向。

Claims (7)

  1.  電極群を備える電池セルに当該電池セルを支持する支持部材を連結する電池連結方法であって、
     前記支持部材に形成される突起部を前記電池セルに形成される孔部に貫通させ、加熱を行う加熱部によって前記突起部を先端側から押圧して前記突起部の先端側の少なくとも一部が前記孔部からはみ出るように前記孔部から引き抜き不能な大きさの熱変形部を形成する加熱工程と、
     前記支持部材に対して前記加熱部が配置される側から前記支持部材に近接する押さえ部によって、前記支持部材を押圧する押さえ工程と、
     前記押さえ工程よりも後に、前記熱変形部から前記加熱部を離間させる加熱部離間工程と、
     前記加熱部離間工程よりも後に、前記押さえ部を前記支持部材から離間させる押さえ部離間工程と、を有する電池連結方法。
  2.  前記加熱部および押さえ部を、同一の押圧機構によって連動して作動させる、請求項1に記載の電池連結方法。
  3.  前記押さえ部は、前記支持部材の熱変形部に対して前記支持部材の長手方向の中央側を押圧する第1の押圧部と、前記第1の押圧部から延びて前記熱変形部に対して前記支持部材の長手方向の外側の部位まで達する第2の押圧部と、を備え、当該第1の押圧部および第2の押圧部によって前記支持部材を押圧する請求項1または請求項2に記載の電池連結方法。
  4.  前記押さえ部は、前記第2の押圧部から前記支持部材の長手方向と直交する直交方向へ延び、前記熱変形部を超えて当該熱変形部の直交方向最外端に達する第3の押圧部をさらに備え、前記第1の押圧部、第2の押圧部および第3の押圧部によって前記支持部材を押圧する請求項3に記載の電池連結方法。
  5.  電極群を備える電池セルに当該電池セルを支持する支持部材を連結する電池連結装置であって、
     前記電池セルに形成される孔部に貫通させる前記支持部材に形成される突起部を、当該突起部の先端側から押圧して前記突起部の先端側の少なくとも一部が前記孔部からはみ出るように前記孔部から引き抜き不能な大きさの熱変形部を形成する加熱部と、
     前記支持部材に対して前記加熱部が配置される側から前記支持部材に近接して押圧する押さえ部と、
     前記加熱部および押さえ部を連動して作動させ、前記押さえ部によって前記支持部材を押圧した状態で前記加熱部を離間させる押圧機構と、を有する電池連結装置。
  6.  前記押さえ部は、前記支持部材の熱変形部に対して前記支持部材の長手方向の中央側を押圧する第1の押圧部と、前記第1の押圧部から延びて前記熱変形部に対して前記支持部材の長手方向の外側の部位まで達する第2の押圧部と、を有する請求項5に記載の電池連結装置。
  7.  前記押さえ部は、前記第2の押圧部から前記支持部材の長手方向と直交する直交方向へ延び、前記熱変形部を超えて当該熱変形部の直交方向最外端に達する第3の押圧部をさらに有する請求項6に記載の電池連結装置。
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