WO2015141631A1

WO2015141631A1 - バッテリセルの加圧装置

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Publication number: WO2015141631A1
Application number: PCT/JP2015/057715
Authority: WO
Inventors: 良和丹羽; 茂吉岡田; 充吉水; 克己黒澤; 哲也青野
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2015-09-24
Also published as: JP6115683B2; KR20160129031A; CN106133944B; EP3121868A1; US20170133705A1; EP3121868B8; KR101962526B1; EP3121868A4; JPWO2015141631A1; CN106133944A; US10193181B2; EP3121868B1

Abstract

　加圧装置（１０）は、複数のバッテリセル（１）を収容するハウジング（１１）と、厚さ方向に等間隔置きにハウジング（１１）に固定され、エアの圧力に応じて膨張・収縮可能な袋状をなす複数のスペーサ（１２）と、を有する。スペーサ（１２）を収縮させた状態では、隣り合うスペーサ（１２）の間に、バッテリセル（１）の厚さ方向の寸法よりも大きい間隙（２７）が確保される。エア機器（１３）によりスペーサ（１２）内のエア圧力を上昇させてスペーサ（１２）を膨張させた状態では、隣り合うスペーサ（１２）がバッテリセル（１）を厚さ方向に加圧する。

Description

バッテリセルの加圧装置

　本発明は、偏平形状をなすバッテリセルを、その厚さ方向に加圧する加圧装置の改良に関する。

　電気自動車やハイブリッド自動車に用いられるバッテリセルは、例えば、ラミネートフィルムからなる外装体の内部に発電要素が電解液とともに封入され、厚さ方向に薄肉な偏平形状をなしており、この外装体の周縁部の一部より正負の端子が導出されている。この種のバッテリセルを製造する際には、外装体の内部のガスを排出しつつ電解液を良好に浸透させるように、バッテリセルを所定の厚さ方向に加圧する工程が行われる。

　なお、このようなバッテリセルの加圧作業に類似する技術として、特許文献１には、液晶パネルに用いられるセルを加圧する技術が開示されている。

　バッテリセルの加圧を行うに際して、加圧装置（加圧マガジン）に、バッテリセルと一定幅のスペーサとを厚さ方向に交互に配置し、これら複数のバッテリセルとスペーサの全体を両側より厚さ方向に圧力を加えることで、複数のセルを同時に加圧する技術が知られている。

　ここで、バッテリセルを加圧装置に挿入して加圧・固定した状態で充電を行う場合、バッテリセルの端子を充放電装置のチャック部に接続することによって、充電が行われる。このため、複数のセルの間隔はチャック部と同じ間隔である必要がある。

　一方、電気自動車やハイブリッド自動車用のバッテリセルでは、搭載する車種によって容量が異なることなどから、バッテリセルの厚さは一種類ではない。ここで、上述したように交互に配置された複数のバッテリセルとスペーサの全体を両側から加圧する従来の加圧装置では、バッテリセルの厚さによって隣り合うバッテリセル間の間隔が異なるために、加圧状態における全体の寸法が変化する。そのため、充放電装置のチャック部との位置がずれてしまい、充放電を行うことができない。従って、厚さの異なるバッテリセルの種類毎に異なる加圧装置を用意する必要が生じ、それに付随して余分なマガジンの仕分けエリアが必要となり、製造コストおよび工場の必要面積が増大し、生産性が低下するという問題がある。

特開平２－１４６５２０号公報

　本発明は、厚さが異なる複数種類のバッテリセルに対応できる新規な加圧装置を提供するものである。すなわち本発明は、ラミネートフィルムからなる外装体の内部に発電要素が電解液とともに封入され、厚さ方向に薄肉な偏平形状をなす複数のバッテリセルを上記厚さ方向に加圧するバッテリセルの加圧装置であって、上記複数のバッテリセルを収容するハウジングと、上記厚さ方向に複数並んで上記ハウジングに支持され、内部に封入される作動流体の流体圧力に応じて少なくとも上記厚さ方向に伸縮可能な袋状をなす複数のスペーサと、流体圧力源から上記複数のスペーサへ流体を供給する圧力供給通路と、を有している。

　そして、上記スペーサ内の流体圧力を低下させて上記スペーサを収縮させた状態では、隣り合うスペーサの間に、上記バッテリセルの厚さ方向の寸法よりも大きい間隙が確保される。一方、上記スペーサ内の流体圧力を上昇させて上記スペーサを膨張させた状態では、隣り合うスペーサの間に配置された上記バッテリセルを上記厚さ方向に加圧するように構成されている。

　本発明によれば、バッテリセルと交互に配置されるスペーサを膨張させることによりバッテリセルを加圧するように構成したので、対象とするバッテリセルの厚さにかかわらず、加圧装置のハウジングに対するバッテリセルの位置（厚さ方向の中央位置）が同じ位置に得られる。これにより、厚さが異なる種々の型式のバッテリセルに対して、例えば充放電装置のチャック部との位置ズレなどが生じず、同じ加圧装置を用いてバッテリセルの加圧を行うことができる。従って、厚さの異なるバッテリセルの型式毎に個別に加圧装置を用意する必要がないために、コストを抑制できるとともに作業効率が向上する。

本発明の一実施例に係る加圧装置により加圧されるバッテリセルとしてのフィルム外装電池を示す斜視図。図１のフィルム外装電池の断面図。第１実施例に係る加圧装置を示す上面図。上記加圧装置の側面図。上記加圧装置のスペーサを示す正面図（Ａ）および側面図（Ｂ）。上記スペーサの収縮状態（Ａ）および膨張状態（Ｂ）を示す図４のＢ－Ｂ線に沿った要部の断面図。同じく上記スペーサの収縮状態（Ａ）および膨張状態（Ｂ）を示す図３のＡ－Ａ線に沿った要部の断面図。加圧面の表面に微細な凹凸を設けた変形例を示すスペーサの正面図。セル支持部を備えた変形例を示すスペーサの正面図。図９のＣ－Ｃ線に沿った断面図。セル支持部を備えたスペーサを厚さの薄いバッテリセルと組み合わせた状態で示す上面から見た収縮状態での説明図。同じく膨張状態での説明図。セル支持部を備えたスペーサを厚さの厚いバッテリセルと組み合わせた状態で示す上面から見た収縮状態での説明図。加圧装置の第２実施例を示す上面図。上記加圧装置の側面図。第２実施例のハウジングの有効長Ｌを長く設定したときの説明図。第２実施例のハウジングの有効長Ｌを短く設定したときの説明図。

　以下、図示の実施例により本発明を説明する。

　先ず、加圧が行われるバッテリセルの一例であるフィルム外装電池について、図１および図２を参照して説明する。このフィルム外装電池１は、例えばリチウムイオン二次電池であり、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薄板状の一対の端子２，３を備えている。このフィルム外装電池１は、長方形をなす電極積層体４を電解液とともにラミネートフィルムからなる外装体５の内部に収容したものである。発電要素である上記の電極積層体４は、セパレータ８を介して交互に積層された複数の正極板６および負極板７から構成されている。複数の正極板６は正極端子２に接合されており、同様に、複数の負極板７は負極端子３に接合されている。正極板６は、アルミニウム箔等の金属箔からなる正極集電体６ａの両面に正極活物質層６ｂをコーティングしたものであり、同じく負極板７は、銅箔等の金属箔からなる負極集電体７ａの両面に負極活物質層７ｂをコーティングしたものである。

　外装体５は、電極積層体４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辺を重ね合わせて、その周縁に沿って互いに熱融着される。このように熱融着された４辺の周縁部５ａは薄いシート状をなし、これに対し、電極積層体４を収容した中央部分５ｂは、相対的に厚いある程度の厚さを有している。長方形をなすフィルム外装電池１の短辺側に位置する一対の端子２，３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る。

　なお、図示例では、同じ一方の端縁に一対の端子２，３が並んで配置されているが、一方の端縁に正極端子２を配置し、かつ他方の端縁に負極端子３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１の製造手順としては、以下の通りである。まず、積層工程において、正極板６、負極板７およびセパレータ８を順次積層し、かつ端子２，３をスポット溶接等により取り付けて電極積層体４を構成する。次に、この電極積層体４を外装体５となるラミネートフィルムで覆い、一辺を残して周囲の３辺を熱融着する。次に、開口する一辺を通して外装体５の内部に電解液を注液・充填し、その後、開口する一辺を熱融着して外装体５を密閉状態とする。これによりフィルム外装電池１が完成するので、その後、充電、後述する加圧、エージンングおよび電圧検査などの工程を経て、出荷される。

　図３および図４は、本発明の要部をなす加圧装置１０の第１実施例を示している。なお、以下の説明では、上記のフィルム外装電池１をバッテリセル１と呼ぶ。この加圧装置１０は、複数のバッテリセル１を収容するハウジング１１と、バッテリセル１の厚さ方向Ｐに関して所定の等間隔置きにハウジング１１に固定され、内部に封入される作動流体としてのエアのエア圧力（流体圧力）に応じて、少なくとも上記厚さ方向Ｐに伸縮可能な袋状をなす複数のスペーサ１２と、を備える。そして、複数のスペーサ１２内のエア圧力を調整可能な流体圧力源として、ハウジング１１の外部にエア機器１３を備えている。

　ハウジング１１は、コンベアで搬送するための摩擦面となる平坦な矩形の板状をなすベースプレート１４と、このベースプレート１４の長手方向の両端部に立設された一対の固定プレート１５と、を有し、これら一対の固定プレート１５の間に、複数のスペーサ１２が所定の等間隔置きに配置されている。

　固定プレート１５は、複数のバッテリセル１が加圧されたときにその全体の荷重を受けるもので、スペーサ１２よりも厚肉であり、ベースプレート１４に強固に固定されている。

　固定プレート１５の四隅には、両固定プレート１５の間に架け渡されたガイドシャフト１６が固定されており、これらのガイドシャフト１６によって各スペーサ１２が厚さ方向Ｐに摺動可能に支持されている。このガイドシャフト１６には、隣り合うスペーサ１２間のピッチを一定とするように円筒状のブッシュ１７が各スペーサ１２間に挿入されている。つまり、ガイドシャフト１６上にブッシュ１７とスペーサ１２とが互いに接触する状態で交互に配置されており、その全体が両側の固定プレート１５により挟持されている。これにより、一対の固定プレート１５の間で複数のスペーサ１２が等間隔置きに固定されている。なお、各スペーサ１２を等間隔置きとなるようにハウジング１１に直接固定してもよい。

　また、ハウジング１１の側部には、圧力供給通路として、ガイドシャフト１６と平行に延びたエア配管２２が配置されており、このエア配管２２によって、後述するように、エア機器１３から各スペーサ１２にエアが供給されるようになっている。エア配管２２の基端には、スペーサ１２に導入されたエアの逆流を防止する逆止弁２９が設けられており、この逆止弁２９に着脱可能に接続されるジョイント３０を介して、エア配管２２がエア機器１３に接続される。なお、逆止弁２９は、図示せぬ開放治具を係合することで開放され、スペーサ１２からのエア抜きが可能である。

　スペーサ１２は、図５にも示すように、厚さ方向の両側の面がそれぞれ平坦な形状をなし、これらの平坦な面が、バッテリセル１の両側面を厚さ方向Ｐに加圧する加圧面１８として機能する。このスペーサ１２は、厚さ方向に膨張・収縮可能であって、かつ、繰り返し使用しても伸びたままとなり難い素材が用いられる。例えば、スペーサ１２の素材として、少なくとも加圧面１８の部分に布繊維を含有したゴムシートが用いられる。

　また、スペーサ１２は、内部にエアが導入可能な袋状の形状をなしており、この例では、２枚のゴムシートを周縁部１９で互いに接合した形状となっている。周縁部１９の四隅には、上記のガイドシャフト１６が摺動可能に挿通する貫通孔２０が形成されている。なお、周縁部１９は、ゴム自体の硬度を高めて剛性を有する板状に構成してもよく、あるいは硬質合成樹脂や金属からなる別の矩形のフレームをゴムシートに取り付けるようにしてもよい。スペーサ１２には、ハウジング１１への取付状態で側方を向く短辺側の周縁部１９に、内部のエアを導入・排出可能なエア導入口２１が設けられている。

　図６に示すように、スペーサ１２のエア導入口２１はエア配管２２を介して上記のエア機器１３と接続される。エア配管２２とエア導入口２１との接続部には、エア配管接続用の継手２３が取付けられている。このエア配管２２を介して、エア機器１３よりスペーサ１２内のエアの供給・排出が行われる。ここで、エア配管２２は、厚さ方向Ｐに延在する中空形状のものであって、ハウジング１１に固定されるとともに、複数のスペーサ１２が所定の等間隔置きに接続されている。なお、エア配管２２は、ハウジング１１の下面側、例えばベースプレート１４の内部に設けることもできる。

　また、図７に示すように、スペーサ１２の下縁部つまりバッテリセル１が挿入される側とは反対側の縁部には、バッテリセル１の周縁部を収容する凹部２６が形成されたロアガイドフレーム２５が設けられている。

　なお、図７に示すように、スペーサ１２の上縁部つまりバッテリセル１が挿入される側の縁部に、バッテリセル１の反挿入方向（つまり上方）へ向かって先細りする断面テーパ状のアッパガイドフレーム２４を付加的に設けるようにしてもよい。このアッパガイドフレーム２４によって、バッテリセル１の周縁部５ａ（ラミネート溶着部）が折れ曲がっていたような場合にも、スペーサ１２に引っ掛かることなくスペーサ１２間の間隙２７により容易に挿入される。

　次に、このような加圧装置１０を用いた加圧作業について、図６および図７を用いて説明する。

　先ず、ハウジング１１へのバッテリセル１の挿入が行われる。ハウジング１１にバッテリセル１を挿入する際には、スペーサ１２内へエアを供給せずに、図６（Ａ）および図７（Ａ）に示すように、スペーサ１２を収縮させたままの状態とする。これによって、隣り合うスペーサ１２の間に、バッテリセル１の厚さ方向Ｐの寸法よりも大きい間隙２７が確保され、ロボットハンド等によりバッテリセル１を容易に挿入することができる。挿入後、ハウジング１１は加圧工程へ搬送される。ハウジング１１が所定の加圧工程に到着したら、先ず、ジョイント３０によってエア機器１３とエア配管２２とを接続する。

　加圧工程では、バッテリセル１が挿入されている状態において、各スペーサ１２にエアを供給し、図６（Ｂ）および図７（Ｂ）に示すように、スペーサ１２内のエア圧力を上昇させてスペーサ１２を膨張させた状態とする。これによって、隣り合うスペーサ１２の間に配置されたバッテリセル１が厚さ方向に加圧される。バッテリセル１の加圧が完了したら、エア機器１３を停止し、ジョイント３０を逆止弁２９から取り外す。ジョイント３０を取り外した後も、逆止弁２９によって加圧状態が保持される。

　ハウジング１１は、次の充電工程に搬送され、このような加圧状態の下で所定の充電が行われる。その後、ハウジング１１は、加圧状態のまま図示しない収納ラックに搬送され、例えば数日間のエージングが行われる。

　エージングが終了してバッテリセル１をハウジング１１から取り出す際には、逆止弁２９を開放してエアを排出し、再びスペーサ１２を収縮させる。これによって、隣り合うスペーサ１２の間隙２７がバッテリセル１の厚さよりも大きくなるので、ロボットハンド等により加圧装置１０からバッテリセル１を容易に抜き出すことができる。

　以上のように本実施例では、バッテリセル１と交互に配置されるスペーサ１２を膨張させることでバッテリセル１を加圧するように構成したので、対象とするバッテリセル１の厚さにかかわらず、ハウジング１１に対する各バッテリセル１の位置（厚さ方向の中央位置ないし端子２，３の位置）が常に同じ位置に得られる。これにより、厚さが異なる種々の型式のバッテリセル１に対して、例えば充放電装置のチャック部との位置ズレなどが生じることがなく、同じ加圧装置を用いてバッテリセル１の加圧を行うことができる。つまり、同じ加圧装置１０（換言すれば同じハウジング１１）によって、厚さの異なる種々の型式のバッテリセル１に対応することが可能となる。

　なお、上記加圧装置１０においては、基本的に１つのハウジング１１に対しては全て同じ型式（同じ厚さ）の複数のバッテリセル１が収容されるが、上記第１実施例の加圧装置１０のハウジング１１は、複数のスペーサ１２がハウジング１１に等間隔置きに固定されているので、仮に複数のバッテリセル１の中の一部が厚さの異なるものであったとしても、バッテリセル１を等間隔に保ったまま所期の加圧を行うことが可能である。

　次に、図８は、上記スペーサ１２の加圧面１８の表面を粗面とした変形例を示している。例えば、布繊維を含有したゴムシート等からなる加圧面１８の表面に、微細な凹凸が設けられており、スペーサ１２の加圧によるバッテリセル１との貼り付きを防止している。つまり、バッテリセル１の外装体５が滑らかなラミネートフィルムからなるので、例えばゴムシートからなるスペーサ１２の加圧面１８が凹凸のない平滑面であると、加圧時に互いに貼り付いてしまう懸念がある。本実施例のように加圧面１８を微細な凹凸面つまり粗面とすることで、貼り付きが抑制される。

　図示例では、球面状の微小突起を多数配列することで凹凸面としてあるが、逆に多数の微小な凹部を配列するようにしてもよい。粗面とするための微小な凹凸は、等間隔に規則的に配列してもよく、あるいは不規則に配列してもよく、そのほか、格子状の凹凸や不規則なシボ模様の形成などラミネートフィルムに対する貼り付きを抑制し得る粗面であれば、いかなる形状のものであってもよい。但し、個々の凹凸の大きさや段差が過度に大きいと、スペーサ１２の膨張によりバッテリセル１を加圧したときに、加圧面１８の凹凸がラミネートフィルムに転写されてしまい、バッテリセル１の品質の上で好ましくない。従って、貼り付きを抑制し得ると同時に、ラミネートフィルムへの転写が生じない程度に十分に微細な凹凸とすることが望ましい。

　次に、図９～図１３に基づいて、スペーサ１２のさらなる変形例について説明する。前述したように厚さが異なる種々の型式のバッテリセル１に同じハウジング１１を用いる場合、スペーサ１２の収縮状態において各スペーサ１２間に確保される間隙２７は、想定される型式のバッテリセル１の中で最も厚さの大きなバッテリセル１に対応して設定されることとなる。そのため、逆に厚さが小さなバッテリセル１に対しては、厚さ方向Ｐにおける余裕が過大となり、スペーサ１２間に挿入した加圧前の段階あるいは取り出し前の圧力開放段階で、バッテリセル１が厚さ方向Ｐの一方に倒れて傾いてしまう懸念が生じる。

　図９および図１０に示すスペーサ１２は、このような間隙２７内でのバッテリセル１の倒れもしくは傾きを抑制するようにしたものである。具体的には、このスペーサ１２は、周縁部１９を構成する矩形のフレーム３１と、このフレーム３１によって２枚合わせた袋状に周縁が接合・保持されたゴムシート３２と、から構成されており、フレーム３１の矩形の開口部３６内に露出するゴムシート３２が加圧面１８を構成している。この開口部３６の大きさつまり加圧面１８の大きさは、バッテリセル１の電極積層体４を収容した中央部分５ｂの投影面よりも僅かに大きい程度に設定されている。

　フレーム３１は、硬質合成樹脂によって上記の開口部３６を有する矩形の板状に形成されており、四隅にそれぞれ側方へ突出した突起片３３を備え、各突起片３３に、前述したガイドシャフト１６用の貫通孔２０が形成されている。なお、上方の一対の突起片３３における貫通孔２０は、前述したブッシュ１７を兼ねる円筒部３４を一体に備えている。またフレーム３１は、詳細には図示しないが、突起片３３を一体に備えた本体部３１Ａと、開口部３６の周囲に沿った比較的幅の狭い枠状をなすリテーナ３１Ｂと、の２部材からなり、両者間にゴムシート３２を挟んだ上で複数のリベット３５もしくはネジにより互いに一体に結合されている。なお、前述したように布繊維を含有したゴムシートや、表面を粗面としたゴムシートを用いることができる。

　図９に示すように、フレーム３１は、バッテリセル１における端子２，３の突出方向を考慮して左右に非対称なものとなっており、左側の端縁３１ａと開口部３６との間の間隔に比較して、右側の端縁３１ｂと開口部３６との間の間隔が大きくなっている。袋状となるゴムシート３２の内部にエアを導入もしくは排出するエア導入口２１は、図９の左側の端縁３１ａに設けられている。

　そして、フレーム３１には、該フレーム３１の表裏面からそれぞれ厚さ方向Ｐに突出したセル支持部３７，３８，３９がスペーサ１２の幅方向の３箇所に形成されている。具体的には、図９の左側の端縁３１ａに沿って上下方向に延びたセル支持部３７が形成されており、また右側の端縁３１ｂに沿って上下方向に延びたセル支持部３９が形成されており、さらに、右側の端縁３１ｂと開口部３６との間に、セル支持部３９と平行に延びたセル支持部３８が形成されている。これらのセル支持部３７，３８，３９は、図１０に示す方向から見た形状はいずれも実質的に同じ形状をなしており、上下方向つまりバッテリセル１の挿入方向に沿った細長い壁状ないしリブ状をなしている。そして、その上端部３７ａ，３８ａ，３９ａは、上方へ向かって先細りとなったテーパ形状に形成されている。

　なお、フレーム３１の表裏の両面にそれぞれ３個ずつセル支持部３７，３８，３９が設けられており、図１０は、背中合わせに位置する表裏の一対のセル支持部３９を示していることとなる。

　図１１は、上記のようにセル支持部３７，３８，３９を備えた複数のスペーサ１２の間に、厚さが比較的小さなバッテリセル１を挿入したときの状態を、ハウジング１１の上方から見たものとして示している。なお、スペーサ１２は収縮状態にある。この図１１に示すように、スペーサ１２間にバッテリセル１を挿入したときに、開口部３６の両側に位置する２つのセル支持部３７，３８は、バッテリセル１の外装体５の周縁部５ａつまりラミネートフィルムの熱融着部分に対向する。隣り合う２つのスペーサ１２のセル支持部３７，３８は、互いに接しておらず、両者間には、外装体５の周縁部５ａが容易に挿入しうる程度の間隔が保たれている。このセル支持部３７，３８の間の間隔は、セル支持部３７，３８以外の部分での２つのスペーサ１２の間の間隙２７よりも小さく、従って、中央部分５ｂの厚さが小さなバッテリセル１であっても、間隙２７内での倒れないし傾きが抑制される。つまり、バッテリセル１が倒れようとすると、外装体５の周縁部５ａがセル支持部３７，３８に当接し、その傾きが制限される。

　また、開口部３６から離れて位置するもう一つのセル支持部３９は、図１１に示すように、バッテリセル１の外装体５から引き出された端子２，３に対向する。従って、金属箔からなる端子２，３の位置を両側から規制する。なお、このセル支持部３９が「第２のセル支持部」に相当する。

　ここで、上記実施例では、セル支持部３７，３８，３９は上下方向にリブ状に連続して形成されており、かつ上端部３７ａ，３８ａ，３９ａがテーパ状の斜面となっている。従って、バッテリセル１の挿入時に、外装体５の周縁部５ａならびに端子２，３がスムースに案内され、互いに対向する一対のスペーサ１２のセル支持部３７，３８，３９の間に確実に挿入される。そして、挿入時の端子２，３の変形などが確実に防止される。

　図１２は、上記のように挿入した後に、スペーサ１２を膨張させたときの状態を示している。図示するように、セル支持部３７，３８，３９の内側に位置するゴムシート３２（加圧面１８）が膨張し、バッテリセル１の中央部分５ｂ（電極積層体４を収容した部分）を加圧する。このとき、セル支持部３７，３８，３９は、スペーサ１２の膨張しない周縁部１９つまりフレーム３１に設けられているので、何ら変位しない。

　図１３は、上記のスペーサ１２の間に、厚さが比較的大きなバッテリセル１を挿入したときの状態を示している。このように、中央部分５ｂの厚さが大きなバッテリセル１に対しても、セル支持部３７，３８，３９は、電極積層体４よりも外側となる外装体５の周縁部５ａおよび端子２，３に対向しているので、挿入時に支障となることがない。

　このように、セル支持部３７，３８，３９を具備したスペーサ１２を用いた加圧装置１０によれば、厚さが小さなバッテリセル１であってもスペーサ１２間での倒れや傾きが制限されるので、バッテリセル１の挿入や取出に何ら支障がない。従って、同じハウジング１１でもって、厚さが大きく異なる種々の型式のバッテリセル１に対応することができる。

　次に、図１４～図１７に基づいて、本発明の加圧装置１００の第２実施例を説明する。なお、以下の説明においては、主に第１実施例との相違点について説明するものとし、第１実施例と基本的に変わりがない部分については説明を省略する。

　この第２実施例の加圧装置１００のハウジング１１０は、ベースプレート１４０と、このベースプレート１４０の両端部に立設された一対の固定プレート１５１，１５２と、これら一対の固定プレート１５１，１５２の間に位置する可動プレート１５３と、を備えている。そして、一方の固定プレート１５１と可動プレート１５３との間に、複数のスペーサ１２が厚さ方向Ｐに並んで配置されている。

　固定プレート１５１，１５２の四隅には、両固定プレート１５１，１５２の間に架け渡されたガイドシャフト１６０が固定されており、これらのガイドシャフト１６０によって各スペーサ１２が厚さ方向Ｐに摺動可能に支持されている。個々のスペーサ１２自体は図５に示した第１実施例のものと特に変わりがなく、図８～図１０に示した構成とすることもできる。

　可動プレート１５３は、四隅の貫通孔１５４がガイドシャフト１６０にそれぞれ摺動可能に嵌合することで、４本のガイドシャフト１６０によって厚さ方向Ｐに摺動可能に支持されている。この可動プレート１５３は、バッテリセル１が加圧されたときにその全体の荷重を受けるものであり、固定プレート１５１，１５２と同様に厚肉に構成されている。この可動プレート１５３と該可動プレート１５３に隣接する固定プレート１５２との間には、可動プレート１５３を厚さ方向Ｐに移動させるためのボールねじ機構１５５が設けられている。

　上記ボールねじ機構１５５は、固定プレート１５２の中心部に設けられたナット部（図示せず）と、このナット部を貫通して厚さ方向Ｐに沿って延びるスクリューロッド１５５ａと、から構成され、スクリューロッド１５５の先端が可動プレート１５３の中心部に回転自在に連結されている。従って、スクリューロッド１５５ａを外部から回転操作することで、可動プレート１５３はガイドシャフト１６０に沿って厚さ方向Ｐに移動する。これにより、固定プレート１５１と可動プレート１５３との間の間隔Ｌ、つまり、複数のスペーサ１２が並んで配設されているハウジング１１０の有効長Ｌが変化する。

　また、複数のスペーサ１２を支持するガイドシャフト１６０において、各スペーサ１２の間には、それぞれ円筒状のブッシュ１７０が挿入されている。このブッシュ１７０は、上記の有効長Ｌを最小とした状態を考慮して、その軸長（つまり厚さ方向Ｐの長さ）が比較的短く形成されており、従って、有効長Ｌが最小よりも長い状態では、隣り合う一対のスペーサ１２に対して、少なくとも一方から離れた状態となる。なお、このブッシュ１７０は、スペーサ１２と一体に形成することも可能である。

　そして、各々のブッシュ１７０の周りにコイルスプリング１７１が嵌挿されており、その両端がそれぞれスペーサ１２に圧接している。つまり、コイルスプリング１７１は、隣り合う２つのスペーサ１２の間の間隙２７を拡げる方向に作用するいわゆる圧縮コイルスプリングとして適宜な圧縮状態にて２つのスペーサ１２の間にそれぞれ配置されている。なお、ブッシュ１７０を省略して、ガイドシャフト１６０の周りにコイルスプリング１７１を支持させるように構成することも可能である。また、スペーサ１２の間の間隙２７を確実に確保するためには、４本のガイドシャフト１６０の全てにコイルスプリング１７１を設けることが望ましいが、バッテリセル１はハウジング１１０に上方から挿入されるので、下方の２本のガイドシャフト１６０については、コイルスプリング１７１を省略することも可能である。

　ハウジング１１０の側部には、厚さ方向Ｐに延びたエア配管２２０が配置されており、このエア配管２２０が、第１実施例と同様に、個々のスペーサ１２に接続されている。このエア配管２２０は、基端に逆止弁２９を有し、前述したように、所定の工程においてジョイント３０を介して外部のエア機器１３に接続され、エアの導入・排出が行われる。なお、この第２実施例では、有効長Ｌの変更に伴ってスペーサ１２が厚さ方向Ｐに移動するので、この移動を許容するように、エア配管２２０としては、可撓性を有する管が用いられている。

　次に、図１６および図１７を参照して、上記第２実施例の作用について説明する。この第２実施例の加圧装置１００は、バッテリセル１の製造ラインにおける一部設備の入替などによる有効長Ｌの差異に対応できるようにしたものである。例えば、複数のバッテリセル１の各々の端子２，３に一斉に接続される設備側の複数の端子のピッチ（厚さ方向Ｐに沿った端子間の距離）が、ある設備では相対的に短く、ある設備では相対的に長いことがあり得る。

　例えば、工程中のある設備において、比較的長い有効長Ｌが必要である場合には、図１６に示すように、バッテリセル１の挿入前の段階（スペーサ１２は収縮状態）で、可動プレート１５３が固定プレート１５２に比較的近い位置に位置決めされる。隣り合う２つのスペーサ１２の間に配設されるコイルスプリング１７１は、いずれも同一のばね力を有するので、ガイドシャフト１６０に沿って直列に配置された複数のコイルスプリング１７１のバランスにより、各スペーサ１２の間に生じる間隙２７は、均等なものとなる。つまり、そのときの有効長Ｌの中で、複数のスペーサ１２が等間隔置きに位置する。

　この状態で、前述した第１実施例と同様に、複数のバッテリセル１をそれぞれスペーサ１２間に挿入し、かつ各スペーサ１２を膨張させることで、加圧を行うことができる。なお、一つのハウジング１１０に挿入される複数のバッテリセル１は、基本的に同一の厚さを有するものであるから、加圧状態においても、各バッテリセル１の位置が変化することはない。

　また、別の設備において、より短い有効長Ｌが必要である場合には、バッテリセル１の挿入前の段階（スペーサ１２は収縮状態）で、ボールねじ機構１５５のスクリューロッド１５５ａを外部から回転駆動することにより、図１７に示すように、可動プレート１５３が固定プレート１５２から離間した位置に位置決めされる。このときも、ガイドシャフト１６０に沿って直列に配置された複数のコイルスプリング１７１のバランスにより、各スペーサ１２の間に生じる間隙２７は、均等なものとなる。つまり、短く調整された有効長Ｌの中で、複数のスペーサ１２が等間隔置きに位置する。

　この状態で、同様に、複数のバッテリセル１をそれぞれスペーサ１２間に挿入し、かつ各スペーサ１２を膨張させることで、加圧を行うことができる。複数のバッテリセル１は、基本的に同一の厚さを有するものであるから、加圧状態においても、各バッテリセル１の位置が変化することはない。

　このように、第２実施例の加圧装置１００におけるハウジング１１０は、例えば一部の設備で異なる有効長Ｌが要求されるような場合に、可動プレート１５３の位置調整によって容易に対応することができる。勿論、製造ライン毎に必要な有効長Ｌが異なるような場合にも、同一のハウジング１１０でもって全ての製造ラインに対応することが可能となる。

　なお、上記のように直列に配置したスプリングでもって複数のスペーサ１２を等間隔置きに保持する構成は、第１実施例のように有効長Ｌが不変のハウジング１１においても同様に適用することが可能である。つまり、第１実施例のブッシュ１７に代えて第２実施例のようにコイルスプリングを介在させるようにしてもよい。

Claims

　ラミネートフィルムからなる外装体の内部に発電要素が電解液とともに封入され、厚さ方向に薄肉な偏平形状をなす複数のバッテリセルを上記厚さ方向に加圧するバッテリセルの加圧装置において、
　上記複数のバッテリセルを収容するハウジングと、
　上記厚さ方向に複数並んで上記ハウジングに支持され、内部に封入される作動流体の流体圧力に応じて少なくとも上記厚さ方向に伸縮可能な袋状をなす複数のスペーサと、
　流体圧力源から上記複数のスペーサへ流体を供給する圧力供給通路と、を有し、
　上記スペーサ内の流体圧力を低下させて上記スペーサを収縮させた状態では、隣り合うスペーサの間に、上記バッテリセルの厚さ方向の寸法よりも大きい間隙が確保され、
　上記スペーサ内の流体圧力を上昇させて上記スペーサを膨張させた状態では、隣り合うスペーサの間に配置された上記バッテリセルを上記厚さ方向に加圧するように構成されている、バッテリセルの加圧装置。
　上記の複数のスペーサが、上記ハウジングに等間隔置きに固定されている、請求項１に記載のバッテリセルの加圧装置。
　上記の複数のスペーサが、上記ハウジングの複数のガイドシャフトによって、上記厚さ方向に移動可能に支持されている、請求項１に記載のバッテリセルの加圧装置。
　隣り合うスペーサの間に、両者間の間隙を拡げる方向に作用するスプリングがそれぞれ配置されている、請求項３に記載のバッテリセルの加圧装置。
　上記ハウジングが、上記厚さ方向に沿って互いに対向する第１のプレートと第２のプレートを備え、かつこれら第１のプレートと第２のプレートとの間の間隔が調整可能に構成され、
　上記の複数のスペーサが、上記第１のプレートと上記第２のプレートとの間に配置されている、請求項３または４に記載のバッテリセルの加圧装置。
　上記スペーサは、上記バッテリセルと接する上記厚さ方向両側の平坦な加圧面に、素材の伸びを抑制するための布繊維が含まれている、請求項１～５のいずれかに記載のバッテリセルの加圧装置。
　上記スペーサは、上記バッテリセルと接する上記厚さ方向両側の平坦な加圧面の表面が、粗面をなしている、請求項１～６のいずれかに記載のバッテリセルの加圧装置。
　上記スペーサには、上記バッテリセルが挿入される側の縁部に、上記バッテリセルの反挿入方向へ向かって先細りするガイドフレームが設けられている、請求項１～７のいずれかに記載のバッテリセルの加圧装置。
　上記圧力調整手段が、上記ハウジングに固定され、上記厚さ方向に延在する中空形状の配管を有し、この配管に、上記複数のスペーサが等間隔置きに接続されている、請求項１～８のいずれかに記載のバッテリセルの加圧装置。
　上記スペーサが、上記バッテリセルの上記発電要素よりも外側の位置で上記外装体に上記厚さ方向に沿って対向するセル支持部を備え、
　このセル支持部は、上記スペーサの膨張しない周縁部に設けられている、請求項１～９のいずれかに記載のバッテリセルの加圧装置。
　上記外装体から引き出された板状の端子に上記厚さ方向に沿って対向する第２のセル支持部を備える、請求項１０に記載のバッテリセルの加圧装置。