WO2015022811A1 - フィルム外装電池の挿入案内装置 - Google Patents

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明 岡畠
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日産自動車株式会社
オートモーティブエナジーサプライ株式会社
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Definitions

  • This invention relates to an insertion guide device for a film-clad battery.
  • Patent Document 1 in a flat film-covered battery in which tab-shaped terminals are derived from the side edges of a rectangular-shaped outer package, in a process such as screening for detecting metal foreign matter (contamination), an additional process is required. Pressurization by a pressure device is performed. In this pressurization, a film-covered battery is inserted into the gaps of a plurality of plates arranged in a predetermined plate stacking direction with a predetermined gap, and pressed in the plate stacking direction, so that the film-covered battery is Pressurized.
  • a tab-shaped terminal made of conductive metal foil is very thin and fragile. Therefore, when inserting a film-clad battery into a gap between plates, more specifically, the side edge of the outer package from which the terminal leads is inserted in the insertion direction. When the terminal is inserted in a sideways orientation so as to follow, the terminal may not be inserted well into the gap, may be bent due to interference with the plate, or inserted into the gap between other adjacent plates.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and a novel film exterior that can be appropriately inserted into a gap between predetermined plates even when tab-shaped terminals are bent. It aims at providing the insertion guide apparatus of a battery.
  • the present invention provides a flat film-covered battery in which tab-shaped terminals are led out from the side edges of a rectangular package body in the gaps of a plurality of plates arranged at predetermined intervals in a predetermined plate stacking direction. It is assumed that the sheet is inserted in a predetermined insertion direction orthogonal to the plate stacking direction. In the film-clad battery, the side edge of the outer package led out by the terminal is inserted in a posture along the insertion direction.
  • the guide member which guides the said terminal to the clearance gap between the said plates at the time of insertion of the said film-clad battery.
  • the guide member has a portion corresponding to the base portion close to the exterior body among the terminals, that is, a portion in sliding contact with the base portion of the terminal, and a tip portion far from the exterior body among the terminals, that is, a tip portion of the terminal. As compared with the portion that comes into sliding contact, it projects relatively in the anti-insertion direction.
  • the base portion with a small amount of deformation among the terminals comes into sliding contact with the guide member first, and the guide member gradually corrects the deformation of the terminal from the root portion. Will be corrected. Therefore, even when the amount of deformation at the tip portion of the terminal is large, the terminal can be guided to the regular gap well.
  • the guide member is provided with a guide surface portion that tapers in an anti-insertion direction that is the opposite direction to the insertion direction. And let the shape of this guide surface part be a cross-sectional triangle shape which tapers toward the anti-insertion direction. Thus, even when the terminal hits the vicinity of the top portion of the guide surface portion in the anti-insertion direction, it is possible to reliably guide to the predetermined gap by the inclined surface of the guide surface portion.
  • the terminal led out from the outer package can be reliably guided to the gap.
  • Sectional drawing which similarly shows a film exterior battery.
  • the perspective view which shows the pressurization apparatus to which the insertion guide apparatus which concerns on a present Example is applied.
  • the perspective view which expands and shows the principal part of FIG.
  • the side view which shows the said film-clad battery and a guide member.
  • the top view which shows the positional relationship of the said film-clad battery and a guide surface part.
  • Explanatory drawing which shows the deformation
  • Explanatory drawing which shows the other example of a shape of a guide surface part.
  • the top view which shows the other example of a shape of a guide surface part similarly.
  • This film-clad battery 11 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • This film-clad battery 11 is, for example, a lithium ion secondary battery, and has a flat rectangular external shape as shown in FIG. 1, and a pair of conductive metal foils on one end in the longitudinal direction. Tab-shaped terminals 12 and 13 are provided.
  • the film-clad battery 11 is a battery in which a rectangular power generation element 14 is accommodated in an outer package 15 made of a laminate film together with an electrolytic solution.
  • the power generation element 14 includes a plurality of positive plates 16 and negative plates 17 that are alternately stacked via separators 18, for example, three negative plates 17, two positive plates 16, and between them And four separators 18. That is, in this example, the negative electrode plates 17 are located on both surfaces of the power generation element 14.
  • a configuration in which the positive electrode plate 16 is located on the outermost layer of the power generation element 14 is also possible.
  • the dimension of each part in FIG. 2 is not necessarily exact, and is exaggerated for explanation.
  • the positive electrode plate 16 is obtained by forming positive electrode active material layers 16B and 16C on both surfaces of a rectangular positive electrode current collector 16A.
  • the positive electrode current collector 16A is made of an electrochemically stable metal foil such as an aluminum foil, an aluminum alloy foil, a copper foil, or a nickel foil.
  • the positive electrode active material layers 16B and 16C are made of, for example, a positive electrode active material made of a lithium composite oxide such as lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), or lithium cobaltate (LiCoO 2 ).
  • a mixture of a conductive additive such as carbon black and a binder is applied to the main surface of the positive electrode current collector 16A, and is dried and rolled.
  • the negative electrode plate 17 is obtained by forming negative electrode active material layers 17B and 17C on both surfaces of a rectangular negative electrode current collector 17A.
  • the negative electrode current collector 17A is made of an electrochemically stable metal foil such as a nickel foil, a copper foil, a stainless steel foil, or an iron foil.
  • the negative electrode active material layers 17B and 17C are, for example, negative electrode active materials that occlude and release lithium ions of the positive electrode active material, such as amorphous carbon, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, or graphite.
  • a mixture of the binder is applied to the main surface of the negative electrode current collector 17A, and is dried and rolled.
  • a part of the edge in the longitudinal direction of the negative electrode current collector 17A extends as an extension portion that does not include the negative electrode active material layers 17B and 17C, and the tip thereof is joined to the negative electrode terminal 13.
  • a part of the longitudinal edge of the positive electrode current collector 16 ⁇ / b> A extends as an extension portion that does not include the positive electrode active material layers 16 ⁇ / b> B and 16 ⁇ / b> C, and its tip Is joined to the positive terminal 12.
  • the separator 18 has a function of preventing a short circuit between the positive electrode plate 16 and the negative electrode plate 17 and at the same time holding an electrolyte.
  • the separator 18 is made of polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP).
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • the separator 18 is not limited to a single-layer film such as polyolefin, but may also be a three-layer structure in which a polypropylene film is sandwiched with a polyethylene film, or a laminate of a polyolefin microporous film and an organic nonwoven fabric or the like. .
  • the electrolyte solution is not particularly limited, but for example, a non-aqueous electrolyte solution in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent can be used as an electrolyte generally used in a lithium ion secondary battery. .
  • the exterior body 15 that houses the power generation element 14 having the above-described configuration together with the electrolytic solution has three layers, that is, a heat-sealing layer 15A, a metal layer 15B, and a protective layer 15C, as shown in an enlarged view in FIG. It consists of a laminated film having a structure.
  • the intermediate metal layer 15B is made of, for example, an aluminum foil
  • the heat-sealing layer 15A covering the inner surface thereof is made of a synthetic resin that can be heat-fused, such as polypropylene (PP), and is a protection that covers the outer surface of the metal layer 15B.
  • the layer 15C is made of a synthetic resin having excellent durability, such as polyethylene terephthalate (PET).
  • a laminate film having a larger number of layers can also be used.
  • the synthetic resin layers are laminated on both surfaces of the metal layer 15B.
  • the synthetic resin layer outside the metal layer 15B is not necessarily essential, and the configuration includes the synthetic resin layer only on the inner surface. It may be.
  • the outer package 15 has a two-sheet structure of one laminate film disposed on the lower surface side of the power generation element 14 in FIG. 2 and another laminate film disposed on the upper surface side. The four sides around the two laminate films are superposed and heat-sealed to each other.
  • the illustrated example shows such an outer package 15 having a two-sheet structure.
  • the outer package 15 is made of one relatively large laminate film, and the power generation element 14 is arranged inside in a folded state, and the surrounding three sides are overlapped, and It is the structure which mutually heat-seal
  • a pair of terminals 12 and 13 located on the short side of the rectangular film-clad battery 11 are drawn out through the bonding surface of the laminate film when the laminate film is heat-sealed.
  • a pair of terminals 12 and 13 are arranged side by side on the same edge, but the positive terminal 12 is arranged on one edge and the negative terminal 13 is arranged on the other edge. It is also possible to do so.
  • the manufacturing procedure of the film-clad battery 11 is as follows. First, the power generation element 14 is configured by sequentially laminating the positive electrode plate 16, the negative electrode plate 17, and the separator 18 and attaching the terminals 12 and 13 by spot welding or the like. Next, the power generation element 14 is covered with a laminate film that becomes the outer package 15, and the surrounding four sides (three sides in the case of the above-mentioned two-fold) are heat-sealed leaving a relatively small filling port. Next, the exterior body 15 is filled with an electrolytic solution through the filling port, and then the filling port is heat-sealed to make the exterior body 15 sealed. As a result, the film-clad battery 11 is completed. Next, the battery is charged to an appropriate level, and in this state, aging is performed for a predetermined time. After this aging is completed, the battery is recharged and shipped for screening such as voltage inspection.
  • this kind of film-clad battery 11 is used as a battery module in which a plurality are accommodated in a flat box-shaped casing.
  • a plurality of film-clad batteries 11 are arranged in a casing of the battery module.
  • the outer package 15 is arranged in the plate stacking direction of the power generating element 14 by an elastic member that is part of the casing or separate from the casing. It can be in a state where it is pressed somewhat in the direction orthogonal to the main surface of the power generation element 14.
  • a plurality of film-clad batteries 11 are housed in a pressurizing device 20 (see FIG. 3), and after pressurizing the film-clad battery 11 as will be described later, a metal foreign substance is placed inside the film-clad battery 11. Detect / diagnose whether there is (contamination).
  • This screening process is performed at an appropriate time after the filling of the electrolytic solution and the complete sealing of the outer package 15 (sealing of the filling port) in the above-described manufacturing process.
  • a screening process may be provided immediately before shipment as the film-clad battery 11, or a screening process may be provided immediately after the outer package 15 is completely sealed.
  • a foreign substance may precipitate inside during the above aging process, it is also effective to provide a screening process immediately after the aging process.
  • the screening process is performed.
  • the metal foreign object penetrates through the separator 18 to cause a short circuit between the positive electrode active material and the negative electrode active material. In this case, a desired voltage cannot be generated. Therefore, a screening step for detecting (diagnosing) whether or not a metal foreign matter has entered the film-covered battery 11 is required. Whether or not the positive electrode active material and the negative electrode active material are short-circuited by the metal foreign object may be monitored by monitoring the voltage between the pair of terminals 12 and 13.
  • the film-clad battery 11 is pressurized in the plate stacking direction by a pressurizing device 20 described later so that the metal foreign matter can be reliably detected, that is, the metal foreign matter penetrates the separator 18.
  • the inspection is performed in the pressure state.
  • the pressurizing device 11 includes an open box-shaped housing 24 and a plurality of movable plates (plates) 25 having a rectangular plate shape.
  • the housing 24 includes a front wall 24A, a rear wall 24B, and a bottom wall 24C that connects the two.
  • a plurality of movable plates 25 are arranged in the housing 24 so as to be movable in a predetermined plate stacking direction F. The shapes of these movable plates 25 are the same.
  • the movable plate 25 is for applying a surface pressure to the power generation element 14 of the film-clad battery 11 from both sides in the plate stacking direction F.
  • a sliding mechanism that can slide in the plate stacking direction F is provided on each movable plate 25 so that the movable plate 25 does not drag the bottom wall 24 ⁇ / b> C of the housing 24.
  • the slide mechanism includes guide holes 26 provided at four corners of the movable plate 25 and rod-shaped guide rods 27 that loosely penetrate the guide holes 26. That is, guide holes 26 are provided at the four corners of each movable plate 25, and rod-shaped guide rods 27 are passed through the respective guide holes 26.
  • each movable plate 25 is provided with a bottom wall portion 28 bent in an L-shaped cross section so as to support the lower end of the film-clad battery 11.
  • the leftmost movable plate 25 is a thick plate 29 for pressurization having a slightly larger area than the other movable plates 25.
  • One end of a fastening rod 30 having a male thread 31 cut on the outer periphery is fixed to the thick plate 29.
  • a screw hole 32 is formed in the front wall 24A of the housing 24.
  • the screw hole 32 is formed with a female screw threadedly engaged with the male screw 31 on the outer periphery of the fastening rod 30. Accordingly, the other end (left end in FIG. 3) of the tightening rod 30 is rotated clockwise or counterclockwise by a nut runner (not shown), so that the tightening rod 30 is attached to the housing 24 via the screw engaging portion.
  • the thick wall plate 29 can be moved in the plate stacking direction F by moving in the plate stacking direction F with respect to the front wall 24A.
  • the thick plate 29 only moves linearly in the plate stacking direction F, and the rotation of the fastening rod 30 is not transmitted.
  • the pressing force (tightening torque) and pressurizing time by the nut runner 23 are managed and controlled by a control unit (not shown).
  • the film-clad battery 11 is pressed in the plate stacking direction F by sandwiching the film-clad battery 11 between the two adjacent movable plates 25 and pressurizing the whole from both sides in the plate stacking direction F.
  • each film-clad battery 11 is configured so that the surface pressure acting on the power generation element 14 from both sides in the left-right direction is kept as uniform as possible.
  • the insertion direction S (FIG. 3) of the film-clad battery 11 is such that the side edge 15A of the outer package 15 from which the terminals 12 and 13 are led out is orthogonal to the plate stacking direction F. Is inserted in the gap 33 between the adjacent movable plates 25 in a posture along (downward direction). At this time, the plurality of movable plates 25 are held in a state of being arranged at regular intervals at a constant pitch in the plate stacking direction F using a jig (not shown).
  • the film-clad battery 11 before insertion is also held in a state of being arranged at regular intervals at a constant pitch in the plate stacking direction F using a jig (not shown), that is, each film-clad battery 11. Is arranged above the gap 33 of the movable plate 25 along the insertion direction S. Therefore, by moving the film-clad battery 11 along the insertion direction S toward the movable plate 25, the film-clad battery 11 is inserted into the corresponding gap 33.
  • a guide member 34 is provided as an insertion guide device for guiding the insertion of the tab-shaped terminals 12 and 13 when the film-clad battery 11 is inserted.
  • the guide member 34 is disposed above the movable plate 25 through which the terminals 12 and 13 pass when the film-clad battery 11 is inserted, and the mounting plate 35 extends in the plate stacking direction F.
  • a plurality of block-shaped guide blocks 36 are fixed to the base plate.
  • the plurality of guide blocks 36 are arranged at regular intervals at a constant pitch in the plate stacking direction F, like the movable plate 25.
  • each guide block 36 is provided with a guide surface portion 37 that tapers in the opposite insertion direction S ⁇ b> 1, which is the opposite direction of the insertion direction S.
  • the guide surface portion 37 has a triangular cross-section that tapers toward a top portion 38 that forms a ridge line on the anti-insertion direction S1 side, and each top portion 38 is located at the center of the gap 33 of the movable plate 25 in the plate stacking direction F.
  • the guide surface portion 37 including the top portion 38, has a base portion 41 close to the exterior body 15 among the terminals 12 and 13 with respect to the side edge 39 on the insertion direction S side of the terminals 12 and 13 that are in sliding contact with the guide surface portion 37.
  • the corresponding portion that is, the portion that can be slidably contacted with the root portion 41 of the terminals 12 and 13 can be slidably contacted with the portion of the terminals 12 and 13 that corresponds to the distal end portion 42 that is far from the exterior body 15, that is, the distal end portion 42. Compared to the portion, it projects relatively in the anti-insertion direction S1.
  • the top portion 38 moves from the distal end side of the terminal toward the root side with respect to the side edge 39 on the insertion direction S side of the terminals 12 and 13 (that is, toward the exterior body 15).
  • the taper shape is relatively inclined to the anti-insertion direction S1 (upper side in FIG. 5).
  • the guide surface portion 37 has a second inclined surface having a relatively large inner angle between the two inclined surfaces on the side opposite to the insertion direction S1 of the first inclined surface portion 43 where the inner angles of the two inclined surfaces are relatively small. It has a structure in which the surface portion 44 is bent so as to be continuous, and has a shape in which the formation range of the second inclined surface portion 44 gradually increases as it goes from the base side of the terminals 12 and 13 toward the tip side. Yes. Accordingly, the guide surface portion 37 protrudes not only in the top portion 38 but also in the inclined surface portion in the anti-insertion direction S1 from the tip of the terminal toward the root side.
  • the terminal 12 (13) is deformed such as a warp of the tip portion 42 with respect to the root portion 41 connected to the relatively thick outer package 15 side, that is, the center of the main surface of the film-coated battery 11.
  • the deformation amount (warpage amount) of the reference surface 45 increases. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the portion corresponding to the root portion 41 of the guide surface portion 37 is projected to the anti-insertion direction S1 side as compared with the portion corresponding to the tip portion 42. ing.
  • the base portion 41 having a small deformation amount among the terminals 12 and 13 comes into sliding contact with the guide surface portion 37 first, and the terminals 12 and 13 are deformed by the guide surface portion 37. Is gradually corrected and corrected from the root portion 41, and even when the amount of deformation of the tip portion 42 is large, the terminals 12 and 13 can be well guided to the regular gap 33.
  • the inclined surfaces of the guide surface portion 37 ensure that the terminals 12 and 13 are in contact with the vicinity of the top portion 38 of the guide surface portion 37. It can be guided to the gap 33.
  • the effect is obtained even when the inclination angle of the top portion 38 of the guide surface portion 37 with respect to the terminal side edge 39 is a slight angle of 0.2 ° or more, for example. Similarly, even if the height difference of the top portion 38 of the guide surface portion 37 is a slight dimension of 0.2 mm or more, for example, the desired effect can be obtained.
  • the present invention has been described based on the specific embodiments.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
  • the top portion 38 is tapered so that the root side protrudes in the anti-insertion direction S1 from the distal end side.
  • the top portion 38A may be formed in a step shape so that the height of the guide surface portion 37A changes stepwise. Even in this case, the base side of the guide surface portion 37 projects in the anti-insertion direction S1 more than the distal end side, and the same effect as the above embodiment can be obtained.
  • the shape of the guide surface portion 37 has a triangular cross section.
  • the shape is not limited to this, and any shape that tapers in the anti-insertion direction S1 may be used.
  • FIG. 37B may have a semicircular arc shape in cross section.
  • the slope near the top portion 38B becomes relatively gentle, so that when the terminals 12 and 13 hit the vicinity of the top portion 38B, the terminals Since 12 and 13 may enter a neighboring gap different from the regular gap 33, it is most preferable that the guide surface portion 37 has a triangular cross section as in the above embodiment.

Abstract

　可動プレート（２５）の間隙（３３）にフィルム外装電池（１１）を挿入する際、外装体（１５）の側縁（１５Ａ）からタブ状に張り出した端子（１２）を確実に間隙（３３）内へ案内することを目的とする。可動プレート（２５）の上方位置に配置されたガイド部材（３４）に、反挿入方向（Ｓ１）へ向かって先細りするガイド面部（３７）を設ける。このガイド面部（３７）は、端子（１２）の挿入方向（Ｓ）側の側縁（３９）に対し、外装体（１５）に近い端子の根元部分（４１）に対応する部分を、外装体（１５）から遠い端子の先端部分（４２）に対応する部分に比して、相対的に反挿入方向（Ｓ１）へ張り出させることで、端子（１２）のうち、変形の少ない根元部分（４１）からガイド面部（３７）に摺接させて端子を変形前の形状に矯正する。

Description

フィルム外装電池の挿入案内装置
　この発明は、フィルム外装電池の挿入案内装置に関する。
　特許文献１に記載されているように、矩形状の外装体の側縁からタブ状の端子を導出した偏平なフィルム外装電池では、金属異物（コンタミネーション）を検出するスクリーニング等の工程において、加圧装置による加圧が行われる。この加圧では、所定のプレート積層方向に所定の間隙を介して配置された複数のプレートの上記間隙にフィルム外装電池を挿入し、上記プレート積層方向にプレートを押圧することで、フィルム外装電池が加圧される。
特開２０１２－３９５０号公報
　例えば導電性金属箔からなるタブ状の端子は非常に薄く脆弱であるために、フィルム外装電池をプレートの間隙に挿入する際、より詳しくは、上記端子が導出する外装体の側縁が挿入方向に沿うように端子を横向きにした姿勢で挿入する際、端子が間隙にうまく挿入されず、プレートに干渉して折れ曲がったり、あるいは隣接する他のプレートの間隙に挿入されてしまうおそれがある。
　そこで、挿入時に端子が通過するプレートの上方位置に、端子の挿入を案内するガイド部材を設けることも考えられる。しかしながら、端子が挿入前から曲がっているような場合には、やはり端子がガイド部材に引っ掛かったり、隣接した他の間隙に挿入されてしまう懸念がある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、タブ状の端子が曲がっているような場合であっても、所定のプレートの間隙に適切に挿入させることができる新規なフィルム外装電池の挿入案内装置を提供することを目的としている。
　本発明は、所定のプレート積層方向に所定の間隔をあけて配置された複数のプレートの上記間隙に、矩形状をなす外装体の側縁よりタブ状の端子を導出した偏平なフィルム外装電池を、上記プレート積層方向と直交する所定の挿入方向に挿入するものを前提としている。上記フィルム外装電池は、上記端子が導出する外装体の側縁が上記挿入方向に沿う姿勢で挿入される。
　そして本発明では、上記フィルム外装電池の挿入時に、上記端子を上記プレートの間隙に案内するガイド部材を設けている。このガイド部材は、上記端子のうちで外装体に近い根元部分に対応する部分、つまり端子の根元部分と摺接する部分が、上記端子のうちで外装体から遠い先端部分、つまり端子の先端部分と摺接する部分に比して、相対的に上記反挿入方向へ張り出している。
　このような構成により、フィルム外装電池を挿入する際に、端子のうちで変形量の少ない根元部分が先にガイド部材に摺接する形となり、ガイド部材によって端子の変形が根元部分より徐々に矯正・修正されることとなる。従って、端子の先端部分の変形量が大きい場合であっても、端子を良好に正規の間隙へ案内することができる。
　更に好ましくは、上記ガイド部材に、上記挿入方向の反対方向である反挿入方向へ向かって先細りするガイド面部を設ける。そして、このガイド面部の形状を、反挿入方向へ向かって先細りする断面三角形状とする。これによって、端子がガイド面部の反挿入方向の頂部付近に当たった場合であっても、このガイド面部の傾斜面によって確実に所定の間隙へと案内することが可能となる。
　本発明によれば、プレートの間隙にフィルム外装電池を挿入する際に、外装体から導出する端子を確実に間隙へ案内することができる。
本発明の一実施例に係るフィルム外装電池を示す斜視図。 同じくフィルム外装電池を示す断面図。 本実施例に係る挿入案内装置を適用した加圧装置を示す斜視図。 図５の要部を拡大して示す斜視図。 上記フィルム外装電池及びガイド部材を示す側面図。 上記フィルム外装電池とガイド面部との位置関係を示す上面図。 上記フィルム外装電池の変形態様を示す説明図。 ガイド面部の他の形状例を示す説明図。 同じくガイド面部の他の形状例を示す上面図。
　以下、図示実施例により本発明を説明する。初めに図１および図２に基づいて、フィルム外装電池１１について説明する。このフィルム外装電池１１は、例えばリチウムイオン二次電池であり、図１に示すように、偏平な長方形の外観形状を有し、長手方向の一方の端縁に、導電性金属箔からなる一対のタブ状の端子１２，１３を備えている。
　図２に示すように、フィルム外装電池１１は、長方形をなす発電要素１４を電解液とともにラミネートフィルムからなる外装体１５の内部に収容したものである。上記発電要素１４は、セパレータ１８を介して交互に積層された複数の正極板１６および負極板１７からなり、例えば、３枚の負極板１７と、２枚の正極板１６と、これらの間の４枚のセパレータ１８と、を含んでいる。つまり、この例では、発電要素１４の両面に負極板１７が位置している。但し、発電要素１４の最外層に正極板１６が位置する構成も可能である。なお、図２における各部の寸法は必ずしも正確なものではなく、説明のために誇張したものとなっている。
　正極板１６は、長方形をなす正極集電体１６Ａの両面に正極活物質層１６Ｂ，１６Ｃを形成したものである。正極集電体１６Ａは、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。また、正極活物質層１６Ｂ，１６Ｃは、例えば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2）、または、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）等のリチウム複合酸化物からなる正極活物質と、カーボンブラック等の導電助剤と、バインダと、を混合したものを、正極集電体１６Ａの主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。
　負極板１７は、長方形をなす負極集電体１７Ａの両面に負極活物質層１７Ｂ，１７Ｃを形成したものである。負極集電体１７Ａは、例えば、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。負極活物質層１７Ｂ，１７Ｃは、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、バインダを混合したものを、負極集電体１７Ａの主面に塗布し、乾燥及び圧延させることにより形成されている。
　上記負極集電体１７Ａの長手方向の端縁の一部は、負極活物質層１７Ｂ，１７Ｃを具備しない延長部として延びており、その先端が負極端子１３に接合されている。また図２には示されていないが、同様に、上記正極集電体１６Ａの長手方向の端縁の一部が、正極活物質層１６Ｂ，１６Ｃを具備しない延長部として延びており、その先端が正極端子１２に接合されている。
　上記セパレータ１８は、正極板１６と負極板１７との間の短絡を防止すると同時に電解質を保持する機能を有するものであって、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜からなり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能を有している。なお、セパレータ１８としては、ポリオレフィン等の単層膜に限られず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造のものや、ポリオレフィン微多孔性膜と有機不織布等を積層したものも用いることができる。
　また、電解液としては、特に限定されるものではないが、リチウムイオン二次電池に一般的に使用される電解質として、例えば、有機溶媒にリチウム塩が溶解した非水電解液を用いることができる。
　上記のような構成の発電要素１４を電解液とともに収容する外装体１５は、図２に一部を拡大して示すように、熱融着層１５Ａと金属層１５Ｂと保護層１５Ｃとの三層構造を有するラミネートフィルムからなる。中間の金属層１５Ｂは、例えばアルミニウム箔からなり、その内側面を覆う熱融着層１５Ａは、熱融着が可能な合成樹脂例えばポリプロピレン（ＰＰ）からなり、金属層１５Ｂの外側面を覆う保護層１５Ｃは耐久性に優れた合成樹脂例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる。なお、さらに多数の層を有するラミネートフィルムを用いることもできる。また、上記の例では金属層１５Ｂの両面に合成樹脂層をラミネートしているが、金属層１５Ｂの外側の合成樹脂層は必ずしも必須のものではなく、内側表面にのみ合成樹脂層を備えた構成であってもよい。
　上記外装体１５は、一つの例では、図２の発電要素１４の下面側に配置される１枚のラミネートフィルムと上面側に配置される他の１枚のラミネートフィルムとの２枚構造をなし、これら２枚のラミネートフィルムの周囲の４辺を重ね合わせ、かつ互いに熱融着した構成となっている。図示例は、このような２枚構造の外装体１５を示している。また、他の一つの例では、外装体１５は１枚の比較的大きなラミネートフィルムからなり、２つ折りとした状態で内側に発電要素１４を配置した上で、周囲の３辺を重ね合わせ、かつ互いに熱融着した構成となっている。
　長方形をなすフィルム外装電池１１の短辺側に位置する一対の端子１２，１３は、ラミネートフィルムを熱融着する際に、ラミネートフィルムの接合面を通して外部へ引き出されている。なお、図示例では、同じ一方の端縁に一対の端子１２，１３が並んで配置されているが、一方の端縁に正極端子１２を配置し、かつ他方の端縁に負極端子１３を配置するようにすることも可能である。
　上記のフィルム外装電池１１の製造手順としては、以下の通りである。まず、正極板１６、負極板１７およびセパレータ１８を順次積層し、かつ端子１２，１３をスポット溶接等により取り付けて発電要素１４を構成する。次に、この発電要素１４を外装体１５となるラミネートフィルムで覆い、比較的小さな充填口を残して周囲の４辺（上記の２つ折りの場合は３辺）を熱融着する。次に、上記充填口を通して外装体１５の内部に電解液を充填し、その後、充填口を熱融着して外装体１５を密閉状態とする。これによりフィルム外装電池１１が完成するので、次に、適宜なレベルまで充電を行い、この状態で、一定時間、エージングを行う。このエージングの完了後、電圧検査などのスクリーニングのために再度充電を行い、出荷される。
　なお、この種のフィルム外装電池１１は、複数個を偏平な箱状のケーシング内に収容したバッテリモジュールとして使用される。この場合、バッテリモジュールのケーシング内で複数のフィルム外装電池１１が積層された配置となり、例えば、ケーシングの一部またはケーシングとは別個の弾性部材によって、外装体１５は、発電要素１４のプレート積層方向（発電要素１４の主面と直交する方向）に多少押圧された状態となり得る。
　上記のスクリーニングの工程では、複数のフィルム外装電池１１を加圧装置２０（図３参照）に収納し、後述するようにフィルム外装電池１１を加圧した後、フィルム外装電池１１の内部に金属異物（コンタミネーション）があるか否かを検出・診断する。このスクリーニング工程は、上述した製造工程の中で、電解液の充填および外装体１５の完全密閉（充填口の封止）の後の適宜な時期に実行される。例えば、フィルム外装電池１１としての出荷の直前にスクリーニング工程を設けてもよく、あるいは、外装体１５を完全密閉した直後にスクリーニング工程を設けてもよい。また、上記のエージング工程中に内部で異物が析出することがあるので、エージング工程の直後にスクリーニング工程を設けることも効果的である。
　スクリーニング工程を行う理由について説明すると、電池製造工程において金属異物がフィルム外装電池１１の内部に紛れ込むと、この金属異物がセパレータ１８を突き破って貫通し、正極活物質と負極活物質とをショートさせる事態を生じるおそれがあり、この場合、所望の電圧を発生することができない。そこで、フィルム外装電池１１の内部に金属異物が紛れ込んでいるか否かを検出（診断）するスクリーニング工程が必要となる。金属異物によって正極活物質と負極活物質とがショートしたか否かは一対の端子１２，１３間の電圧をモニターすれば良い。すなわち、充電終了後に一定時間が経過しても、フィルム外装電池１１の発生する電圧の低下の程度が、予想される電圧低下の程度より大きく変化しなければ、金属異物は混入していないと診断することができる。逆に、充電終了後に一定時間が経過したときの電圧の低下の程度が、予想される電圧低下の程度を超えて大きく変化していれば、金属異物が混入していたと診断することができる。
　また、このスクリーニング工程では、金属異物を確実に検出できるように、つまり金属異物がセパレータ１８を貫通するように、後述の加圧装置２０によってフィルム外装電池１１をプレート積層方向に加圧し、この加圧状態のままで検査が行われる。
　図３～図５は、本実施例の挿入案内装置が適用されるフィルム外装電池１１の加圧装置２０を示している。なお、可動プレート２５やフィルム外装電池１１の枚数は図３等に示された枚数に限定されるものでない。この加圧装置１１は、無蓋箱状のハウジング２４と、複数の矩形板状をなす可動プレート（プレート）２５と、を有している。ハウジング２４は、前壁２４Ａ，後壁２４Ｂ及び両者を繋ぐ底壁２４Ｃを有している。このハウジング２４内に複数の可動プレート２５が所定のプレート積層方向Ｆに移動可能な状態で配置されている。これらの可動プレート２５の形状は同一である。可動プレート２５は、フィルム外装電池１１の発電要素１４の部分にプレート積層方向Ｆの両側から面圧を作用させるためのものである。
　可動プレート２５がハウジング２４の底壁２４Ｃを引きずることがないように、各可動プレート２５には、プレート積層方向Ｆに摺動可能なスライド機構が設けられている。このスライド機構は、可動プレート２５の四隅に設けられたガイド孔２６と、このガイド孔２６を緩く貫通するロッド状のガイドロッド２７と、を有している。すなわち、各可動プレート２５の四隅にガイド孔２６を設け、各ガイド孔２６にそれぞれ棒状のガイドロッド２７を貫通させている。すべての可動プレート２５を貫通させた後に棒状のガイドロッド２７の両端をハウジング２４の前壁２４Ａと後壁２４Ｂに固定することで、全ての可動プレート２５はプレート積層方向Ｆに摺動可能となる。
　なお、図３にも示すように、各可動プレート２５には、フィルム外装電池１１の下端を支持するように、断面Ｌ字状に折曲した底壁部２８が設けられている。
　図３において最左端の可動プレート２５は、他の可動プレート２５よりも少し大きな面積で厚肉な加圧用の厚肉プレート２９となっている。この厚肉プレート２９には外周に雄ネジ３１を切った締付用ロッド３０の一端が固定されている。ハウジング２４の前壁２４Ａには締付用ロッド３０外周の雄ネジ３１と螺合する雌ネジが形成されたネジ孔３２が貫通形成されている。従って、図示せぬナットランナにより締付用ロッド３０の他端（図３で左端）を時計方向にあるいは反時計方向に回すことで、ネジ噛合い部分を介して締付用ロッド３０がハウジング２４の前壁２４Ａに対してプレート積層方向Ｆに移動し、厚肉プレート２９をプレート積層方向Ｆに移動させることができるようになっている。なお、厚肉プレート２９はプレート積層方向Ｆに直線運動をするだけで、締付用ロッド３０の回転は伝わらないようになっている。ナットランナ２３による加圧力（締付けトルク）や加圧時間は図示せぬ制御部によって管理・制御されている。
　そして、隣り合う２つの可動プレート２５の間隙にフィルム外装電池１１を挟み、全体をプレート積層方向Ｆの両側から加圧することによって、各フィルム外装電池１１がプレート積層方向Ｆに加圧される。この場合、各フィルム外装電池１１は、その発電要素１４の部分に左右方向の両側から作用する面圧が、出来る限り均一な状態で保持されるようになっている。
　図３及び図４に示すように、フィルム外装電池１１は、端子１２，１３が導出する外装体１５の側縁１５Ａが、プレート積層方向Ｆに直交するフィルム外装電池１１の挿入方向Ｓ（図３の下方向）に沿う姿勢で、隣り合う可動プレート２５の間隙３３に挿入される。この際、複数の可動プレート２５は、図示せぬ治具を用いてプレート積層方向Ｆに一定のピッチで等間隔に配列された状態に保持されている。また、挿入前のフィルム外装電池１１もまた、図示せぬ治具を用いて、プレート積層方向Ｆに一定のピッチで等間隔に配列された状態に保持されており、つまり、各フィルム外装電池１１が挿入方向Ｓに沿って可動プレート２５の間隙３３の上方に配置されている。従って、フィルム外装電池１１を挿入方向Ｓに沿って可動プレート２５側に移動させることによって、フィルム外装電池１１が対応する間隙３３内に挿入されることとなる。
　そして本実施例では、このフィルム外装電池１１の挿入の際に、タブ状の端子１２，１３の挿入を案内する挿入案内装置としてのガイド部材３４が設けられている。このガイド部材３４は、フィルム外装電池１１を挿入する際に、端子１２，１３が通過することとなる可動プレート２５の上方位置に配置されるもので、プレート積層方向Ｆに延在する取付プレート３５にブロック状の複数のガイドブロック３６が固定されている。これら複数のガイドブロック３６は、上記可動プレート２５と同じくプレート積層方向Ｆに一定のピッチで等間隔に配列されている。
　図４にも示すように、各ガイドブロック３６には、挿入方向Ｓの反対方向である反挿入方向Ｓ１へ向かって先細りするガイド面部３７が設けられている。このガイド面部３７は、反挿入方向Ｓ１側の稜線をなす頂部３８へ向かって先細りする断面三角形状をなしており、各頂部３８がプレート積層方向Ｆに関して可動プレート２５の間隙３３の中央に位置するように配置されている。
　ガイド面部３７は、その頂部３８を含めて、ガイド面部３７に摺接する端子１２，１３の挿入方向Ｓ側の側縁３９に対し、端子１２，１３のうちで外装体１５に近い根元部分４１に対応する部分、つまり端子１２，１３の根元部分４１に摺接可能な部分が、端子１２，１３のうちで外装体１５から遠い先端部分４２に対応する部分、つまり先端部分４２に摺接可能な部分に比して、相対的に反挿入方向Ｓ１に張り出している。
　より具体的には、図５に示すように、頂部３８は、端子１２，１３の挿入方向Ｓ側の側縁３９に対し、端子の先端側から根元側へ向かうに従って（つまり、外装体１５へ近づくに従って）、相対的に反挿入方向Ｓ１（図５の上側）へ傾斜するテーパ形状をなしている。
　更に言えば、この実施例では、ガイド面部３７は、２つの傾斜面の内角が比較的小さい第１傾斜面部４３の反挿入方向Ｓ１側に、２つの傾斜面の内角が比較的大きい第２傾斜面部４４が連なるように折曲形成された構造となっており、端子１２，１３の根元側から先端側へ向かうに従って、第２傾斜面部４４の形成範囲が徐々に大きくなるような形状となっている。従って、ガイド面部３７は、その頂部３８のみならず、傾斜面の部分においても、端子の先端から根元側へ向かうに従って反挿入方向Ｓ１へ張り出したものとなっている。
　次に、本実施例の作用効果について説明する。図７に示すように、端子１２（１３）は相対的に厚肉な外装体１５側に接続する根元部分４１に対し、先端部分４２の反り等の変形、つまりフィルム外装電池１１の主面中央の基準面４５に対する変形量（反り量）が大きくなる。そこで本実施例では、図４や図５に示すように、ガイド面部３７のうち、根元部分４１に対応する部分を先端部分４２に対応する部分に比して反挿入方向Ｓ１側に張り出させている。これによって、フィルム外装電池１１を挿入する際に、端子１２，１３のうちで、変形量の少ない根元部分４１が先にガイド面部３７に摺接することとなり、ガイド面部３７によって端子１２，１３の変形が根元部分４１より徐々に矯正・修正されていき、先端部分４２の変形量が大きい場合であっても、端子１２，１３を良好に正規の間隙３３へ案内することができる。
　また、ガイド面部３７の形状を断面三角形状としているために、端子１２，１３がガイド面部３７の頂部３８の付近に当たった場合であっても、このガイド面部３７の傾斜面によって確実に所定の間隙３３へと案内することができる。
　端子側縁３９に対するガイド面部３７の頂部３８の傾斜角度は、例えば０．２°以上の僅かな角度であっても効果が得られる。同様に、ガイド面部３７の頂部３８の高低差は、例えば０．２ｍｍ以上の僅かな寸法であっても所期の効果を得ることができる。
　以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例のガイド面部３７では、頂部３８を傾斜するテーパ形状とすることで、根元側を先端側よりも反挿入方向Ｓ１へ張り出させているが、例えば図８に示す他の実施例のように、ガイド面部３７Ａの高さが段階的に変化するように、頂部３８Ａを階段状に形成しても良い。この場合であっても、ガイド面部３７の根元側が先端側よりも反挿入方向Ｓ１へ張り出すものとなり、上記実施例と同様の作用効果を得ることができる。
　また、上記実施例ではガイド面部３７の形状を断面三角形状としているが、これに限らず、反挿入方向Ｓ１へ向かって先細りする形状のものであれば良く、例えば図９に示すようにガイド面部３７Ｂを断面半円弧状としても良い。但し、このようにガイド面部３７Ｂを断面半円弧状とした場合、頂部３８Ｂの付近の傾斜が比較的緩やかなものとなるために、端子１２，１３が頂部３８Ｂの付近に当たった際に、端子１２，１３が正規の間隙３３とは異なる隣りの間隙へ入るおそれがあるために、上記実施例のようにガイド面部３７を断面三角形状とすることが最も好ましい。

Claims (4)

  1. 　所定のプレート積層方向に所定の間隔をあけて配置された複数のプレートの上記間隙に、矩形状をなす外装体の側縁よりタブ状の端子を導出した偏平なフィルム外装電池を、上記プレート積層方向と直交する所定の挿入方向に挿入するフィルム外装電池の挿入案内装置において、
    　上記フィルム外装電池は、上記端子が導出する外装体の側縁が上記挿入方向に沿う姿勢で挿入され、
    　かつ、上記フィルム外装電池の挿入時に、上記端子を上記プレートの間隙に案内するガイド部材が設けられ、
    　このガイド部材は、上記端子のうちで外装体に近い根元部分に対応する部分が、上記端子のうちで外装体から遠い先端部分に対応する部分に比して、相対的に上記反挿入方向へ張り出しているフィルム外装電池の挿入案内装置。
  2. 　上記ガイド部材は、上記挿入方向の反対方向である反挿入方向へ向かって先細りするガイド面部を有している請求項１に記載のフィルム外装電池の挿入案内装置。
  3. 　上記ガイド面部の頂部は、上記端子の挿入方向側の側縁に対し、上記端子の根元部分に対応する部分が、上記反挿入方向に張り出すように傾斜している請求項２に記載のフィルム外装電池の挿入案内装置。
  4. 　上記ガイド面部は、上記頂部へ向かって先細りする断面三角形状をなしている請求項２又は３に記載のフィルム外装電池の挿入案内装置。
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