WO2017068703A1 - 組電池および組電池の製造方法 - Google Patents

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WO2017068703A1
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bus bar
electrode tab
assembled battery
spacer
unit cells
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隆雄 岩崎
康宏 柳原
昌之 中井
真広 中本
裕介 辻
真人 板橋
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an assembled battery in which a plurality of unit cells are stacked and a method for manufacturing the assembled battery.
  • Patent Document 1 when the thickness of each unit cell to be laminated varies, the position of the electrode tab of each unit cell and the position of the recess of the bus bar are relatively shifted. In such a case, an electrode tab that cannot be sufficiently inserted into the recess of the bus bar occurs. The electrode tab is insufficiently bonded to the bus bar, and there is a possibility that the conductivity cannot be ensured.
  • An object of the present invention is to provide an assembled battery and a method of manufacturing the assembled battery that can sufficiently conduct the electrode tab and bus bar of each unit cell.
  • the battery pack of the present invention for achieving the above object has a battery group and a bus bar.
  • the battery group is formed by laminating a plurality of unit cells in the thickness direction including a battery main body including a power generation element formed flat and an electrode tab derived from the battery main body, and a tip portion of the electrode tab Is refracted along the stacking direction of the unit cells.
  • the bus bar is formed in a flat plate shape, joined to the tip portion in a state of facing the tip portion of the electrode tab of the unit cell, and electrically connects the electrode tabs of at least two unit cells.
  • a method of manufacturing an assembled battery according to the present invention includes a battery body that includes a power generation element and is formed flat, a lead body that is led out from the battery body and refracted along the thickness direction of the battery body. And a flat-shaped bus bar that electrically connects the tip portions of the unit cells to each other.
  • the tip end portions of the electrode tabs of the at least two unit cells stacked in the thickness direction and the bus bar are brought into contact with each other so as to face each other and welded.
  • FIG. 2 It is a perspective view which shows the assembled battery which concerns on 1st Embodiment. It is a perspective view which shows the state which exposed the whole laminated body of the state which decomposed
  • FIG. 6A is a perspective view showing a state in which a pair of spacers (first spacer and second spacer) is attached to a single cell
  • FIG. 6B is a pair of spacers (first spacer and first spacer). It is a perspective view which shows the state before attaching 2 spacers. It is a perspective view which shows a pair of spacer (1st spacer and 2nd spacer).
  • FIG. 8A is a perspective view showing a cross section of a main part in a state in which a bus bar is joined to the electrode tabs of the stacked unit cells
  • FIG. 8B is a side view showing FIG. 8A from the side. is there. It is the side view to which the area
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing a state where the constituent members of the assembled battery are pressed from above, following FIG. 10.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing a state where the constituent members of the assembled battery are pressed from above, following FIG. 10.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically showing a state in which the side plate is laser-welded to the upper pressure plate and the lower pressure plate following FIG. 11.
  • FIG. 13 is a perspective view schematically showing a state where a part of the members of the bus bar unit is attached to the battery group, following FIG. 12.
  • FIG. 14 is a perspective view schematically showing a state in which the bus bar of the bus bar unit is laser-welded to the electrode tab of the unit cell following FIG. 13. It is a side view which shows the principal part of the state which has laser-joined the bus bar to the electrode tab of the laminated
  • FIG. 16 is a perspective view schematically illustrating a state where the anode side terminal and the cathode side terminal are laser-welded to the anode side bus bar and the cathode side bus bar, following FIG. 14 and FIG. 15.
  • FIG. 17 is a perspective view schematically illustrating a state where the protective cover is attached to the bus bar unit, following FIG. 16. It is a perspective view which shows the 1st spacer of the assembled battery which concerns on 2nd Embodiment. It is a side view which shows the principal part of the state which has laser-joined the bus bar to the electrode tab of the laminated
  • FIG. 21A is a perspective view showing a state in which a pair of spacers (a first spacer and a second spacer) are attached to the unit cell
  • FIG. It is a perspective view which shows the state before attaching a pair of spacer (a 1st spacer and a 2nd spacer) to.
  • FIG. 22A is a perspective view showing a cross section of a main part in a state in which a bus bar is joined to electrode tabs of stacked unit cells
  • FIG. 22B is a side view showing FIG. 22A from the side. is there. It is the side view to which the area
  • FIG. 22 (B) was expanded.
  • FIG. 24 (A) is a side view schematically showing a cross-section of the state before moving the tip of each electrode tab toward the first spacer by the bus bar, and FIG. 24 (B) shows each electrode by the bus bar. It is a side view which shows typically the state after moving the front-end
  • the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the size and ratio of each member in the drawings are exaggerated for convenience of explanation and may be different from the actual size and ratio.
  • the azimuth is shown using arrows represented by X, Y, and Z.
  • the direction of the arrow represented by X indicates a direction that intersects the stacking direction of the unit cells 110 and is along the longitudinal direction of the unit cells 110.
  • the direction of the arrow represented by Y indicates a direction that intersects the stacking direction of the unit cells 110 and is along the short direction of the unit cells 110.
  • the direction of the arrow represented by Z indicates the stacking direction of the unit cells 110.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an assembled battery 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 shows a state in which the entire pressurization plate 151, lower pressurization plate 152, and left and right side plates 153 are disassembled from the assembled battery 100 shown in FIG. It is a perspective view.
  • FIG. 3 is a perspective view in which the protective cover 140 is removed from the laminated body 100S shown in FIG. 2 and the laminated body 100S is disassembled into the battery group 100G and the bus bar unit 130.
  • 4 is an exploded perspective view showing the bus bar unit 130 shown in FIG. FIG.
  • FIG. 5 shows the anode side electrode tab 113A of the first cell sub-assembly 100M (unit cells 110 connected in parallel every three sets) and the cathode side electrode tab 113K of the second cell sub-assembly 100N (unit cells 110 connected in parallel every three sets). It is a perspective view which decomposes
  • 6A is a perspective view showing a state where a pair of spacers 120 (first spacer 121 and second spacer 122) are attached to the unit cell 110
  • FIG. 6B is a pair of spacers 120 attached to the unit cell 110.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a pair of spacers 120 (first spacer 121 and second spacer 122).
  • FIG. 8A is a perspective view showing a cross-sectional view of the main part in a state where the bus bar 131 is joined to the electrode tab 113 of the stacked unit cell 110, and
  • FIG. 8B shows FIG. 8A from the side. It is a side view.
  • FIG. 9 is an enlarged side view of the region 9 shown in FIG.
  • the left front side is referred to as the entire assembled battery 100 and the “front side” of each component
  • the right rear side is referred to as the entire assembled battery 100 and the “rear side” of each component
  • the right front side and the left hand back side are referred to as the left and right “side sides” of the entire assembled battery 100 and each component.
  • the assembled battery 100 includes a stacked body 100S including a battery group 100G in which a plurality of flat cells 110 are stacked in the thickness direction.
  • the assembled battery 100 further includes a protective cover 140 that is attached to the front surface side of the stacked body 100S, and a housing 150 that houses the stacked body 100S in a state where each of the single cells 110 is pressurized along the stacking direction of the single cells 110.
  • the stacked body 100 ⁇ / b> S includes a battery group 100 ⁇ / b> G and a bus bar unit 130 that is attached to the front side of the battery group 100 ⁇ / b> G and integrally holds a plurality of bus bars 131.
  • the protective cover 140 covers and protects the bus bar unit 130.
  • the bus bar unit 130 includes a plurality of bus bars 131 and a bus bar holder 132 that integrally attaches the plurality of bus bars 131 in a matrix.
  • an anode side terminal 133 is attached to the end on the anode side
  • a cathode side terminal 134 is attached to the end on the cathode side.
  • the battery pack 100 includes a battery group 100G and a bus bar 131, if outlined.
  • the battery group 100G is formed by laminating a plurality of unit cells 110 including a battery body 110H including the power generation element 111 formed flat and an electrode tab 113 led out from the battery body 110H in the thickness direction.
  • the tip 113 d of the tab 113 is refracted along the stacking direction Z of the unit cells 110.
  • the bus bar 131 has a flat plate shape, is joined to the tip end portion 113d in a state of facing the tip end portion 113d of the electrode tab 113 of the unit cell 110, and electrically connects the electrode tabs 113 of at least two unit cells 110 to each other.
  • the assembled battery 100 according to the first embodiment will be described in detail.
  • the battery group 100G includes a first cell sub-assembly 100M composed of three unit cells 110 electrically connected in parallel and a second cell sub-assembly 100N composed of three other unit cells 110 electrically connected in parallel. Are connected in series by a bus bar 131.
  • the first cell sub-assembly 100M and the second cell sub-assembly 100N have the same configuration except for the refractive direction of the tip 113d of the electrode tab 113 of the unit cell 110.
  • the second cell sub-assembly 100N is obtained by reversing the top and bottom of the unit cell 110 included in the first cell sub-assembly 100M.
  • the refraction direction of the tip portion 113d of the electrode tab 113 of the second cell sub-assembly 100N is aligned with the lower side of the stacking direction Z so as to be the same as the refraction direction of the tip portion 113d of the electrode tab 113 of the first cell sub-assembly 100M.
  • Each unit cell 110 has a pair of spacers 120 (first spacer 121 and second spacer 122) attached thereto.
  • the single battery 110 corresponds to, for example, a flat lithium ion secondary battery.
  • the unit cell 110 includes a battery body 110H in which the power generation element 111 is sealed with a pair of laminate films 112, and is electrically connected to the power generation element 111 and led out from the battery body 110H. And a thin plate-like electrode tab 113.
  • the power generation element 111 is formed by stacking a plurality of positive electrode and negative electrode sandwiched by separators.
  • the power generation element 111 is supplied with electric power from the outside and charged, and then supplies electric power while discharging to an external electric device.
  • the laminate film 112 is configured to cover both sides of the metal foil with an insulating sheet.
  • the pair of laminate films 112 cover the power generation element 111 from both sides along the stacking direction Z and seal the four sides.
  • the pair of laminate films 112 lead out the anode-side electrode tab 113 ⁇ / b> A and the cathode-side electrode tab 113 ⁇ / b> K from between the one end 112 a along the short direction Y to the outside.
  • the laminate film 112 has a pair of connection pins 121 i of the first spacer 121 in a pair of connection holes 112 e respectively provided at both ends of the one end 112 a along the short direction Y. It is inserted.
  • the laminate film 112 has a pair of connecting pins 122i inserted through a pair of connecting holes 112e provided at both ends of the other end 112b along the short direction Y, respectively.
  • the laminate film 112 is formed by bending both end portions 112c and 112d along the longitudinal direction X upward in the stacking direction Z.
  • the laminate film 112 may be formed by bending both end portions 112c and 112d along the longitudinal direction X downward in the stacking direction Z.
  • the electrode tab 113 includes an anode-side electrode tab 113 ⁇ / b> A and a cathode-side electrode tab 113 ⁇ / b> K, and is separated from one end 112 a of each pair of laminate films 112. In the state it extends outward.
  • the anode-side electrode tab 113A is made of aluminum in accordance with the characteristics of the anode-side component member in the power generation element 111.
  • the cathode-side electrode tab 113K is made of copper in accordance with the characteristics of the cathode-side constituent member in the power generation element 111.
  • the electrode tab 113 may be formed in a U-shape by further extending the distal end portion 113d and folding the extended portion along the base end portion 113c toward the battery body 110H.
  • the base end portion 113c of the electrode tab 113 may be formed in a wave shape or a curved shape.
  • the assembled battery 100 includes three unit cells 110 (first cell sub-assy 100M) electrically connected in parallel and another three unit cells 110 (second cell) connected in parallel.
  • Cell subassemblies 100N) are connected in series. Therefore, for each of the three unit cells 110, the top and bottom of the unit cell 110 are switched so that the positions of the anode side electrode tab 113A and the cathode side electrode tab 113K of the unit cell 110 intersect along the stacking direction Z. Yes.
  • the anode side electrode tab 113A is arranged on the right side in the figure, and the cathode side electrode tab 113K is arranged on the left side in the figure.
  • the cathode side electrode tab 113K is arranged on the right side in the figure, and the anode side electrode tab 113A is arranged on the left side in the figure.
  • the tip 113d of the electrode tab 113 of the unit cell 110 is refracted downward along the stacking direction Z. Further, the tip 113d of each electrode tab 113 is disposed on the same surface side of the laminate 100S as shown in FIG.
  • a double-sided tape 160 that adheres to a laminated member that is laminated above is attached to the unit cells 110 that are positioned on the upper surfaces of the first cell sub-assembly 100M and the second cell sub-assembly 100N.
  • the pair of spacers 120 (the first spacer 121 and the second spacer 122) are disposed between the stacked unit cells 110 as shown in FIG. 3, FIG. 5, and FIG.
  • the first spacer 121 is disposed along one end 112 a of the laminate film 112 from which the electrode tab 113 of the unit cell 110 is projected.
  • the second spacer 122 is disposed along the other end 112 b of the laminate film 112.
  • the second spacer 122 has a configuration in which the shape of the first spacer 121 is simplified.
  • Each cell 110 is stacked with a pair of spacers 120 (first spacer 121 and second spacer 122) and then stacked along the stacking direction Z.
  • the pair of spacers 120 (the first spacer 121 and the second spacer 122) are made of reinforced plastics having insulating properties.
  • the configuration of the second spacer 122 will be described in comparison with the configuration of the first spacer 121.
  • the first spacer 121 is formed in a long rectangular parallelepiped shape along the short direction Y as shown in FIGS.
  • the first spacer 121 includes mounting portions 121M and 121N at both ends in the longitudinal direction (short direction Y).
  • the first spacer 121 is a position provided on the upper surface 121a of the first spacer 121 in order to perform relative positioning of the unit cells 110 to be stacked.
  • the positioning pin 121c and a positioning hole 121d corresponding to the position of the positioning pin 121c opened in the lower surface 121b of the other first spacer 121 are fitted.
  • the first spacer 121 includes a locating hole 121 e along the stacking direction Z for inserting bolts that connect the plurality of assembled batteries 100 connected along the stacking direction Z. Openings to 121M and 121N, respectively.
  • the first spacer 121 is formed such that a region between the mounting portions 121M and 121N is cut out from the upper side in the stacking direction Z as shown in FIG. 6B and FIG.
  • the notched portion includes a first support surface 121g and a second support surface 121h along the longitudinal direction of the first spacer 121 (the short direction Y of the unit cell 110).
  • the first support surface 121g is formed higher in the stacking direction Z than the second support surface 121h, and is positioned on the unit cell 110 side.
  • the first spacer 121 places and supports one end 112a of the laminate film 112 from which the electrode tab 113 protrudes, by the first support surface 121g.
  • the first spacer 121 includes a pair of connecting pins 121i protruding upward from both ends of the first support surface 121g.
  • the first spacer 121 is provided with a support portion 121 j that abuts the electrode tab 113 from the side opposite to the bus bar 131 and supports the tip portion 113 d of the electrode tab 113 of the unit cell 110. It is adjacent to the support surface 121h and is provided on the side surface along the stacking direction Z.
  • the support part 121j of the first spacer 121 sandwiches the front end part 113d of the electrode tab 113 together with the bus bar 131 so that the front end part 113d and the bus bar 131 are sufficiently in contact with each other.
  • the second spacer 122 has a configuration in which the shape of the first spacer 121 is simplified.
  • the second spacer 122 corresponds to a configuration in which a part of the first spacer 121 is deleted along the short direction Y of the unit cell 110.
  • the second spacer 122 is configured by replacing the second support surface 121h and the first support surface 121g of the first spacer 121 with a support surface 122k.
  • the second spacer 122 includes mounting portions 122M and 122N, like the first spacer 121.
  • the second spacer 122 includes a support surface 122k in a portion where the region between the placement portions 122M and 122N is cut out from the upper side in the stacking direction Z.
  • the support surface 122k places and supports the other end 112b of the laminate film 112. Similar to the first spacer 121, the second spacer 122 includes a positioning pin 122c, a positioning hole, a locating hole 122e, and a connecting pin 122i.
  • the bus bar unit 130 includes a plurality of bus bars 131 integrally.
  • the bus bar 131 is made of a metal having conductivity, and electrically connects the tip end portions 113d of the electrode tabs 113 of different unit cells 110.
  • the bus bar 131 is formed in a flat plate shape and stands along the stacking direction Z.
  • the anode-side bus bar 131A and the cathode-side bus bar 131K have the same shape and are formed in an L shape.
  • the anode-side bus bar 131A and the cathode-side bus bar 131K are superposed with the top and bottom reversed.
  • the bus bar 131 joins a refracted portion at one end along the stacking direction Z of the anode-side bus bar 131A and a refracted portion at one end along the stacking direction Z of the cathode-side bus bar 131K. It is integrated. As shown in FIG.
  • the anode-side bus bar 131 ⁇ / b> A and the cathode-side bus bar 131 ⁇ / b> K include a side portion 131 c along the longitudinal direction X from one end in the short-side direction Y.
  • the side part 131 c is joined to the bus bar holder 132.
  • the anode-side bus bar 131A is made of aluminum in the same manner as the anode-side electrode tab 113A. Similarly to the cathode side electrode tab 113K, the cathode side bus bar 131K is made of copper. The anode side bus bar 131A and the cathode side bus bar 131K made of different metals are joined to each other by ultrasonic joining.
  • the battery pack 100 when the battery pack 100 is configured by connecting a plurality of battery cells 110 connected in parallel across a plurality of sets, for example, the battery pack 100 includes a portion of the anode-side bus bar 131A. Laser welding is performed on the anode-side electrode tabs 113A of the three unit cells 110 adjacent to each other along the stacking direction Z. Similarly, the bus bar 131 laser-welds a portion of the cathode-side bus bar 131K to the cathode-side electrode tabs 113K of the three unit cells 110 adjacent to each other along the stacking direction Z.
  • the bus bar 131 located at the upper right in the drawings of FIGS. 3 and 4 corresponds to the anode-side end of the 21 unit cells 110 (3 parallel 7 series). It consists only of the side bus bar 131A.
  • This anode-side bus bar 131A is laser-bonded to the anode-side electrode tab 113A of the uppermost three unit cells 110 of the battery group 100G.
  • the bus bar 131 located at the lower left in the drawings of FIGS. 3 and 4 corresponds to the end of the cathode side of 21 unit cells 110 (3 parallel 7 series), It consists only of the cathode side bus bar 131K.
  • the cathode side bus bar 131K is laser-bonded to the cathode side electrode tabs 113K of the three unit cells 110 at the bottom of the battery group 100G.
  • the bus bar holder 132 integrally holds a plurality of bus bars 131 in a matrix so as to face the electrode tabs 113 of each unit cell 110 in which a plurality of bus bars 131 are stacked.
  • the bus bar holder 132 is made of an insulating resin and has a frame shape.
  • the bus bar holder 132 is a pair of standing up along the stacking direction Z so as to be positioned on both sides in the longitudinal direction of the first spacer 121 that supports the electrode tab 113 of the unit cell 110.
  • Each column portion 132a is provided.
  • the pair of support columns 132a are fitted to the side surfaces of the mounting portions 121M and 121N of the first spacer 121.
  • the pair of struts 132a are L-shaped when viewed along the stacking direction Z, and are formed in a plate shape extending along the stacking direction Z.
  • the bus bar holder 132 is provided with a pair of auxiliary struts 132 b that are erected along the stacking direction Z so as to be located near the center of the first spacer 121 in the longitudinal direction.
  • the pair of auxiliary struts 132b are formed in a plate shape extending along the stacking direction Z.
  • the bus bar holder 132 includes insulating portions 132 c that protrude between the bus bars 131 adjacent to each other along the stacking direction Z.
  • the insulating part 132c is formed in a plate shape extending in the short direction Y.
  • Each insulating portion 132c is horizontally provided between the support column 132a and the auxiliary support 132b.
  • the insulating part 132c prevents discharge by insulating between the bus bars 131 of the unit cells 110 adjacent along the stacking direction Z.
  • the bus bar holder 132 may be configured by joining the supporting column part 132a, the auxiliary supporting column part 132b, and the insulating part 132c formed independently from each other, or the supporting column part 132a, the auxiliary supporting column part 132b, and the insulating part 132c are integrally formed. You may form and comprise.
  • the anode-side terminal 133 corresponds to the anode-side end of the battery group 100G configured by alternately stacking the first cell sub-assemblies 100M and the second cell sub-assemblies 100N.
  • the anode side terminal 133 is joined to the anode side bus bar 131 ⁇ / b> A located at the upper right in the figure among the bus bars 131 arranged in a matrix.
  • the anode side terminal 133 is made of a metal plate having conductivity, and when viewed along the short direction Y, the one end 133b and the other end 133c are aligned along the stacking direction Z with the central portion 133a as a reference. It consists of shapes refracted in different directions.
  • the one end 133b is laser-bonded to the anode-side bus bar 131A.
  • the other end portion 133c connects an external input / output terminal to a hole 133d (including a screw groove) opened in the center thereof.
  • the cathode-side terminal 134 corresponds to the cathode-side end of the battery group 100G formed by alternately stacking the first cell sub-assemblies 100M and the second cell sub-assemblies 100N. As shown in FIGS. 3 and 4, the cathode side terminal 134 is joined to the cathode side bus bar 131 ⁇ / b> K located at the lower left in the figure among the bus bars 131 arranged in a matrix. The cathode side terminal 134 has the same configuration as the anode side terminal 133.
  • the protective cover 140 covers the bus bar unit 130 so that the bus bars 131 are short-circuited with each other, or the bus bar 131 is in contact with an external member to be short-circuited or short-circuited. To prevent. Further, the protective cover 140 causes the anode side terminal 133 and the cathode side terminal 134 to face the outside, and charges and discharges the power generation element 111 of each unit cell 110.
  • the protective cover 140 is made of plastics having insulating properties.
  • the protective cover 140 is formed in a flat plate shape and stands along the stacking direction Z.
  • the protective cover 140 has a shape in which the upper end 140b and the lower end 140c of the side surface 140a thereof are refracted along the longitudinal direction X, and is fitted to the bus bar unit 130.
  • the housing 150 accommodates the battery group 100G in a state where it is pressurized along the stacking direction.
  • An appropriate surface pressure is applied to the power generation element 111 by pressing the power generation element 111 of each unit cell 110 provided in the battery group 100G with the upper pressure plate 151 and the lower pressure plate 152.
  • the upper pressure plate 151 is disposed above the battery group 100G in the stacking direction Z, as shown in FIGS.
  • the upper pressure plate 151 has a pressure surface 151 a protruding downward along the stacking direction Z in the center.
  • the power generation element 111 of each unit cell 110 is pressed downward by the pressing surface 151a.
  • the upper pressure plate 151 includes a holding portion 151 b that extends along the longitudinal direction X from both sides along the lateral direction Y.
  • the holding part 151b covers the placement parts 121M and 121N of the first spacer 121 or the placement parts 122M and 122N of the second spacer 122.
  • a locating hole 151c communicating with the positioning hole 121d of the first spacer 121 or the positioning hole 122d of the second spacer 122 along the stacking direction Z is opened.
  • the locate hole 151c is inserted with a bolt for connecting the assembled batteries 100 to each other.
  • the upper pressure plate 151 is made of a metal plate having a sufficient thickness.
  • the lower pressure plate 152 has the same configuration as the upper pressure plate 151 and reverses the top and bottom of the upper pressure plate 151.
  • the lower pressure plate 152 is disposed below along the stacking direction Z of the battery group 100G.
  • the lower pressure plate 152 presses the power generation element 111 of each unit cell 110 upward by the pressure surface 151a protruding upward along the stacking direction Z.
  • the pair of side plates 153 are arranged so that the upper pressure plate 151 and the lower pressure plate 152 that pressurize the battery group 100G while sandwiching the battery group 100G from above and below in the stacking direction Z are not separated from each other.
  • the relative positions of the pressure plate 151 and the lower pressure plate 152 are fixed.
  • the side plate 153 is made of a rectangular metal plate and stands up along the stacking direction Z.
  • the pair of side plates 153 are joined to the upper pressure plate 151 and the lower pressure plate 152 by laser welding from both sides in the short direction Y of the battery group 100G.
  • Each side plate 153 is subjected to seam welding or spot welding along the longitudinal direction X with respect to the portion of the upper end 153 a that is in contact with the upper pressure plate 151. Similarly, each side plate 153 is subjected to seam welding or spot welding along the longitudinal direction X with respect to the portion of the lower end 153 b that is in contact with the lower pressure plate 152.
  • the pair of side plates 153 covers and protects both sides in the short direction Y of the battery group 100G.
  • a lamination process for laminating members constituting the assembled battery 100 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a method for manufacturing the assembled battery 100 according to the first embodiment, and is a perspective view schematically illustrating a state in which members constituting the assembled battery 100 are sequentially stacked on the mounting table 701. It is.
  • the mounting table 701 used in the stacking process is formed in a plate shape and provided along a horizontal plane.
  • the mounting table 701 is a locating pin for positioning that aligns the relative positions of the lower pressure plate 152, the first cell sub-assembly 100M, the second cell sub-assembly 100N, and the upper pressure plate 151 that are sequentially stacked along the longitudinal direction X and the short direction Y. 702.
  • Four locate pins 702 stand on the upper surface 701a of the mounting table 701 at a predetermined interval.
  • the distance between the four locating pins 702 corresponds to the distance between the locating holes 152c provided at the four corners of the upper pressure plate 151, for example.
  • the members constituting the assembled battery 100 are stacked using a robot arm, a hand lifter, a vacuum suction type collet, or the like.
  • the lower pressure plate 152 is placed by the robot arm while being lowered along the stacking direction Z in the state where the locating holes 152c provided at the four corners are inserted into the locating pins 702. It is placed on the upper surface 701 a of the mounting table 701.
  • the robot arm lowers the first cell sub-assembly 100M along the stacking direction Z in a state where the locating holes provided in the first spacer 121 and the second spacer 122 of the constituent members are inserted into the locating pins 702. And laminated on the lower pressure plate 152.
  • three sets of second cell sub-assemblies 100N and first cell sub-assemblies 100M are alternately stacked by the robot arm.
  • a double-sided tape 160 is attached to the upper surface of the first cell sub-assembly 100M and the second cell sub-assembly 100N to be bonded to a laminated member that is laminated above. Thereafter, the upper pressure plate 151 is stacked on the first cell sub-assembly 100M by the robot arm while being lowered along the stacking direction Z in a state where the locate holes 151c provided at the four corners are inserted into the locate pins 702.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing a state where the constituent members of the assembled battery 100 are pressed from above, following FIG.
  • the pressurizing jig 703 used in the pressurizing step includes a pressurizing unit 703a formed in a plate shape and provided along a horizontal plane, and a support unit 703b formed in a columnar shape and erected and joined to the upper surface of the pressurizing unit 703a. I have.
  • the support portion 703b connects an electric stage and a hydraulic cylinder that are driven along the stacking direction Z.
  • the pressurizing part 703a moves downward and upward along the stacking direction Z via the support part 703b.
  • the pressurizing unit 703a pressurizes the laminated member in contact.
  • a first joining step for joining the side plate 153 to the upper pressure plate 151 and the lower pressure plate 152 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view schematically showing a state in which the side plate 153 is laser welded to the upper pressure plate 151 and the lower pressure plate 152 following FIG.
  • the pressing plate 704 used in the first joining step presses the side plate 153 against the upper pressure plate 151 and the lower pressure plate 152, respectively, and causes the side plate 153 to contact the upper pressure plate 151 and the lower pressure plate 152, respectively.
  • the pressing plate 704 is made of metal and is formed in a long plate shape.
  • the push plate 704 opens a linear slit 704b along the longitudinal direction in the main body 704a.
  • the push plate 704 is erected in the short direction along the stacking direction Z.
  • the pressing plate 704 allows the laser beam L1 for welding to pass through the slit 704b while pressing the side plate 153 by the main body 704a.
  • the laser oscillator 705 is a light source that joins the side plate 153 to the upper pressure plate 151 and the lower pressure plate 152.
  • the laser oscillator 705 is composed of, for example, a YAG (yttrium, aluminum, garnet) laser.
  • the laser light L1 derived from the laser oscillator 705 irradiates the upper end 153a and the lower end 153b of the side plate 153 in a state where the optical path is adjusted by, for example, an optical fiber or a mirror and is condensed by a condenser lens.
  • the laser beam L1 derived from the laser oscillator 705 may be split by a half mirror and irradiated to the upper end 153a and the lower end 153b of the side plate 153 at the same time.
  • the laser oscillator 705 scans the laser light L1 horizontally through the slit 704b of the pressing plate 704 with respect to the upper end 153a of the side plate 153 pressed by the pressing plate 704. Then, the side plate 153 and the upper pressure plate 151 are joined by seam welding at a plurality of locations. Similarly, the laser oscillator 705 horizontally scans the laser beam L1 through the slit 704b of the pressing plate 704 with respect to the lower end 153b of the side plate 153 pressed by the pressing plate 704, and moves the side plate 153 and the lower pressing plate 152. Join by seam welding at multiple locations.
  • FIG. 13 is a perspective view schematically showing a state where a part of the bus bar unit 130 is attached to the battery group 100G, following FIG.
  • FIG. 14 is a perspective view schematically showing a state where the bus bar 131 of the bus bar unit 130 is laser-welded to the electrode tab 113 of the unit cell 110 following FIG. 13.
  • FIG. 15 is a side view showing in cross section the main part of the state in which the bus bar 131 is laser-bonded to the electrode tab 113 of the stacked unit cell 110.
  • FIG. 16 is a perspective view schematically showing a state in which the anode side terminal 133 and the cathode side terminal 134 are laser-welded to the anode side bus bar 131A and the cathode side bus bar 131K following FIG. 14 and FIG.
  • the mounting table 701 rotates 90 ° counterclockwise in the figure to face the electrode tab 113 of the battery group 100G and the laser oscillator 705. Furthermore, the bus bar holder 132 in which the bus bars 131 are integrally held is continuously pressed by the robot arm while contacting the corresponding electrode tab 113 of the battery group 100G. Further, as shown in FIGS. 14 and 15, the laser oscillator 705 irradiates the bus bar 131 with laser light L ⁇ b> 1, and joins the bus bar 131 and the tip 113 d of the electrode tab 113 by seam welding or spot welding. Then, as shown in FIG.
  • the anode side terminal 133 is joined to the anode side bus bar 131A (upper right in FIG. 4) corresponding to the terminal end of the anode side among the bus bars 131 arranged in a matrix.
  • the cathode side terminal 134 is joined to the cathode side bus bar 131K (lower left in FIG. 4) corresponding to the end of the cathode side among the bus bars 131 arranged in a matrix.
  • FIG. 17 is a perspective view schematically showing a state where the protective cover 140 is attached to the bus bar unit 130 following FIG.
  • the protective cover 140 is attached to the bus bar unit 130 while the upper end 140b and the lower end 140c of the protective cover 140 are fitted to the bus bar unit 130 using a robot arm.
  • the upper end 140b and the lower end 140c of the protective cover 140 may be joined to the bus bar unit 130 with an adhesive.
  • the protective cover 140 has the anode side terminal 133 exposed to the outside from the first opening 140d and the cathode side terminal 134 exposed to the outside from the second opening 140e.
  • the bus bar unit 130 is covered with the protective cover 140 to prevent the bus bars 131 from being short-circuited or from being short-circuited or leaked due to the bus bar 131 contacting an external member.
  • the assembled battery 100 that has been manufactured is removed from the mounting table 701 and carried out to an inspection process for inspecting battery performance and the like.
  • the manufacturing method of the assembled battery 100 described with reference to FIGS. 10 to 17 is an automatic machine that controls the entire process by a controller, a semi-automatic machine that handles a part of the process, or a manual that handles the entire process by the worker. It may be embodied by any form of the machine.
  • the assembled battery 100 includes a battery group 100G and a bus bar 131.
  • the battery group 100G is formed by laminating a plurality of unit cells 110 including a battery body 110H including the power generation element 111 formed flat and an electrode tab 113 led out from the battery body 110H in the thickness direction.
  • the tip 113 d of the tab 113 is refracted along the stacking direction Z of the unit cells 110.
  • the bus bar 131 has a flat plate shape, is joined to the tip end portion 113d in a state of facing the tip end portion 113d of the electrode tab 113 of the unit cell 110, and electrically connects the electrode tabs 113 of at least two unit cells 110 to each other.
  • a method for manufacturing the assembled battery 100 includes a battery main body 110H that includes the power generation element 111 and is formed flat, an electrode tab 113 that is led out from the battery main body 110H and is refracted along the thickness direction of the battery main body 110H, and And a flat bus bar 131 that electrically connects the front end portions 113d of the single cell 110 to each other.
  • welding is performed by bringing the front end portions 113d of the electrode tabs 113 of the at least two unit cells 110 stacked in the thickness direction into contact with the bus bar 131 so as to face each other. To do.
  • the flat bus bar 131 is disposed so as to face the tip end portion 113d of each electrode tab 113 refracted along the stacking direction Z. In this way, even if the relative position along the stacking direction Z between each electrode tab 113 and the bus bar 131 is shifted due to the variation in thickness of each unit cell 110, each electrode tab 113 is not aligned. And the bus bar 131 can be sufficiently brought into contact with each other. Therefore, according to the assembled battery 100 and the method of manufacturing the assembled battery 100, the electrode tab 113 and the bus bar 131 of each unit cell 110 can be sufficiently conducted without depending on the variation in the thickness of each unit cell 110. Can do.
  • the electrode tab 113 is formed to be bent in an L shape in a plan view from the side of the unit cell 110 from the base end portion 113c adjacent to the battery body 110H to the tip end portion 113d.
  • the parts overlapped with 131 are joined together.
  • the tip portion 113d of the electrode tab 113 and the bus bar 131 can be aligned in the stacking direction Z by a very simple shape in which the electrode tab 113 is L-shaped. Therefore, the assembled battery 100 can obtain the desired electrical characteristics by sufficiently conducting the electrode tab 113 of each unit cell 110 and the bus bar 131 by the electrode tab 113 that can be formed at low cost.
  • the battery group 100G includes a spacer (first spacer 121) disposed between the electrode tabs 113 of the stacked unit cells 110.
  • the first spacer 121 includes a support portion 121j that contacts the electrode tab 113 from the opposite side of the bus bar 131 and supports the tip portion 113d of the electrode tab 113.
  • the tip portion 113d of the electrode tab 113 can be brought into close contact with the bus bar 131 by the support portion 121j of the first spacer 121. Therefore, the assembled battery 100 allows the electrode tab 113 of each unit cell 110 and the bus bar 131 to be sufficiently conducted without depending on the deformation of the tip end portion 113d of each electrode tab 113, so that the desired electrical characteristics can be obtained. Obtainable. Moreover, in the manufacturing method of the assembled battery 100, the electrode tab 113 of each unit cell 110 and the bus bar 131 can be sufficiently welded without depending on the deformation of the tip portion 113d of each electrode tab 113.
  • bus bar 131 electrically connects the electrode tabs on the positive electrode side (anode side electrode tab 113A) of the unit cells 110 of one group in parallel, and the electrode tabs on the negative electrode side (cathode side) of the unit cells 110 of the other group.
  • the electrode tabs 113K) are electrically connected in parallel.
  • the assembled battery 100 can electrically connect a predetermined number of the unit cells 110 in parallel without depending on the variation in thickness of each unit cell 110, and therefore the expected value related to the current value.
  • the electrical characteristics can be obtained.
  • the bus bar 131 includes a first bus bar (anode side bus bar 131A) connected to a positive electrode tab (anode side electrode tab 113A) of one unit cell 110 and a negative side electrode tab (other side cell 110).
  • a second bus bar (cathode side bus bar 131K) connected to the cathode side electrode tab 113K) is joined.
  • the bus bar 131 is formed by joining the anode side bus bar 131A made of a material suitable for the anode side electrode tab 113A and the cathode side bus bar 131K made of a material suitable for the cathode side electrode tab 113K. can do.
  • the bus bar 131 can be configured by dissimilarly joining an anode-side portion and a cathode-side portion, which are separate and different materials, from each other.
  • the assembled battery 100 includes a bus bar holder 132 that integrally holds the bus bars 131.
  • each bus bar 131 can be brought into close contact with the front end portion 113d of each corresponding electrode tab 113 by the bus bar holder 132. Therefore, the assembled battery 100 allows the bus bar 131 and the electrode tab 113 to sufficiently conduct without causing the relative positions (positions along the longitudinal direction X) of the respective bus bars 131 to vary, so that the desired electrical characteristics can be obtained. Obtainable. Moreover, in the manufacturing method of the assembled battery 100, it is not necessary to contact each bus bar 131 individually with each corresponding electrode tab 113. FIG. Therefore, the productivity of the assembled battery 100 can be improved.
  • each bus bar 131 can be equally pressed with respect to each corresponding electrode tab 113 by the bus bar holder 132. Therefore, each electrode tab 113 corresponding to each bus bar 131 can obtain equal bonding strength.
  • the bus bar holder 132 includes an insulating portion 132c that protrudes between the bus bars 131 adjacent in the stacking direction Z and has insulating properties.
  • the assembled battery 100 can avoid a short circuit by avoiding discharge between the bus bars 131 adjacent in the stacking direction Z. Therefore, the assembled battery 100 can stably maintain electrical characteristics. Moreover, in the manufacturing method of the assembled battery 100, the insulation part 132c can be reliably arrange
  • each of the end portions 113 d of the unit cells 110 stacked in a plurality of layers is refracted in alignment with one direction of the stacking direction Z of the unit cells 110.
  • the electrode tabs 113 on the positive electrode side and the negative electrode side of the unit cell 110 are led out from one of the edges of the battery body 110H, and the electrode tabs 113 of all the stacked unit cells 110 are arranged on the same side. Set up.
  • the electrode tab 113 and the bus bar 131 can be completely joined in the same surface of the assembled battery 100.
  • the electrode tab 113 is provided in a plurality of surfaces of the assembled battery 100.
  • the changeover during manufacture refers to, for example, rotating the assembled battery 100 under manufacture in accordance with the direction of the laser oscillator 705 for welding. If a plurality of laser oscillators 705 are provided so as to face a plurality of surfaces of the assembled battery 100, the cost required for manufacturing the assembled battery 100 increases.
  • the productivity of the assembled battery 100 can be improved, and the assembled battery 100 can be configured at low cost.
  • FIG. 18 is a perspective view showing the first spacer 221 of the assembled battery according to the second embodiment.
  • FIG. 19 is a side view showing in cross section the main part in a state where the bus bar 131 is laser-bonded to the electrode tab 113 of the stacked unit cell 210.
  • FIG. 20 is an enlarged side view of the region 20 shown in FIG.
  • symbol is used and the description is partially omitted.
  • the first spacer 221 prevents damage due to laser bonding by the recess 221p provided at a position corresponding to the welded portion between the bus bar 131 and the electrode tab 113. This is different from the assembled battery 100 according to the first embodiment described above.
  • the support portion 221j is in contact with the tip portion 113d of the electrode tab 113, as shown in FIGS.
  • the recess 221p has a shape having an opening along the longitudinal direction X of the support 221j.
  • a pair of recesses 221p are formed along the longitudinal direction X with a central part 221s provided at the central part of the support part 221j corresponding to the welded part between the bus bar 131 and the electrode tab 113.
  • the recess 221 p seals the periphery of the welding portion of the electrode tab 113 when the support portion 221 j is in contact with the tip portion 113 d of the electrode tab 113.
  • the concave portion 221 p of the first spacer 221 has a bottom surface 221 q positioned on the lower side in the stacking direction Z of the unit cells 210 and a ceiling positioned on the upper side in the stacking direction Z of the unit cells 210. It is formed larger than the surface 221r. That is, in the recess 221p, the bottom surface 221q side is deeper toward the battery body 110H side (longitudinal direction X) than the top surface 221r side.
  • the depth of the recess 221p includes the material and thickness of the electrode tab 113, the material and thickness of the bus bar 131, the intensity and depth of focus of the laser beam L1, the type of welding (seam welding or spot welding), and the material of the first spacer 221. Determine based on such conditions. For example, one of the pair of recesses 221p faces the anode side electrode tab 113A made of aluminum. Similarly, the other of the pair of recesses 221p faces the cathode side electrode tab 113K made of copper. Therefore, the depth of the pair of recesses 221p may be individually optimized according to the material of the electrode tab 113.
  • the support portion 221j of the first spacer 221 is brought into contact with the tip end portion 113d of the electrode tab 113 from the opposite side to the bus bar 131.
  • the laser beam L1 for welding is applied to the bus bar 131 so as to correspond to the position of the recess 221p of the first spacer 221, and each tip 113d and the bus bar 131 are seam welded or spotted. Weld.
  • the recess 221p blocks the propagation of heat from the electrode tab 113 and the bus bar 131 which are heated and melted by irradiation with the laser beam L1 for welding.
  • the recess 221p accommodates the sputter S generated from the electrode tab 113 and the bus bar 131 by the irradiation of the laser beam L1.
  • the first spacer 221 has an opening along a direction (longitudinal direction X) intersecting the stacking direction Z at a position corresponding to the welded portion between the bus bar 131 and the electrode tab 113.
  • a recess 221p is provided.
  • the laser beam L1 for welding corresponds to the position of the recess 221p with respect to the bus bar 131 while the support portion 221j is brought into contact with the front end portion 113d from the side opposite to the bus bar 131. , And the front end portion 113d and the bus bar 131 are welded.
  • the recess 221p is formed by sealing at least part of the periphery of the welded portion of the electrode tab 113.
  • the spatter S generated from the electrode tab 113 and the bus bar 131 due to the irradiation of the laser beam L1 for welding is recessed. It can be contained and confined in the part 221p. Therefore, it is possible to prevent the spatter S generated from the welded portion of the electrode tab 113 and the bus bar 131 from diffusing to the outside and contaminating the constituent members constituting the fuel cell.
  • the recess 221p is formed by forming a bottom surface 221q located on the lower side in the stacking direction Z of the unit cells 210 to be larger than the top surface 221r positioned on the upper side in the stacking direction Z of the unit cells 210.
  • the spatter S generated from the electrode tab 113 and the bus bar 131 due to the irradiation of the laser beam L1 for welding is attenuated while facilitating diffusion to the lower side in the recess 221p. Prevents reflux to the electrode tab 113 side. Therefore, it is possible to prevent the spatter S generated from the welded portion of the electrode tab 113 and the bus bar 131 from being mixed into the welded portion and the electrical characteristics and the like being deteriorated.
  • FIG. 21A is a perspective view showing a state in which a pair of spacers (first spacer 321 and second spacer 122) are attached to the unit cell 310
  • FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a state before a pair of spacers (first spacer 321 and second spacer 122) are attached to the single cell 310
  • FIG. 22A is a perspective view showing a cross-sectional view of a main part in a state where the bus bar 131 is joined to the electrode tab 313 of the stacked unit cell 310
  • FIG. 22B shows FIG. 22A from the side. It is a side view.
  • FIG. 23 is an enlarged side view of the region 23 shown in FIG. FIG.
  • FIG. 24A is a side view schematically showing a cross-sectional view of the state before the tip 313d of each electrode tab 313 is moved toward the first spacer 321 by the bus bar 131
  • FIG. 13 is a side view schematically showing a state in cross section after a tip portion 313d of each electrode tab 313 is moved toward the first spacer 321 by 131.
  • FIG. In addition, about the member same as the assembled battery 100 of 1st Embodiment, the same code
  • the assembled battery according to the third embodiment is similar to the first embodiment described above in that the rib 321r of the first spacer 321 is inserted into the hole 313e of the electrode tab 313 and guided while regulating the position of the electrode tab 313. It differs from the assembled battery 100 which concerns.
  • the electrode tab 313 is provided with a hole 313e opened along the stacking direction Z in the base end portion 313c.
  • the hole 313 e is formed in an elongated shape along the longitudinal direction X of the electrode tab 313.
  • the hole 313e extends from the proximal end 313c of the electrode tab 313 to the distal end 313d.
  • the electrode tab 313 is movable within a range of one end 313f and the other end 313g along the longitudinal direction X of the hole 313e in a state where the rib 321r of the first spacer 321 is inserted through the hole 313e.
  • the first spacer 321 is disposed between the electrode tabs 313 of the stacked unit cells 310.
  • the first spacer 321 includes a support portion 321j that contacts the electrode tab 313 from the side opposite to the bus bar 131 and supports the tip portion 313d of the electrode tab 313.
  • the first spacer 321 includes a pair of ribs 321r that are inserted into the holes 313e of the electrode tab 313 and guide the electrode tab 313 on the second support surface 321h.
  • the rib 321r guides the movement of the electrode tab 313 through the hole 313e of the electrode tab 313 while restricting the position of the electrode tab 313.
  • the first spacer 321 includes a notch 321t at a portion corresponding to a boundary between the distal end portion 313d and the base end portion 313c of the electrode tab 313 (a boundary between the second support surface 321h and the support portion 321j).
  • the position of the tip portion 313d of each electrode tab 313 is relatively displaced along the direction intersecting the stacking direction Z (longitudinal direction X).
  • the center electrode tab 313 has its tip 313d in contact with the support portion 321j of the corresponding first spacer 321.
  • the upper and lower electrode tabs 313 have their respective tip portions 313d spaced apart from the support portions 321j of the corresponding first spacers 321.
  • the upper electrode tab 313 and the lower electrode tab 313 are different from each other in the distance between the tip portion 313d and the support portion 321j of the first spacer 321.
  • the bus bar 131 is moved along the longitudinal direction X, and the tip portions 313d of the electrode tabs 313 are moved to the support portions 321j of the corresponding first spacers 321. Press.
  • the upper and lower electrode tabs 313 of the three electrode tabs 313 move toward the first spacer 321, their base end portions 313c are slightly curved.
  • the laser beam L1 for welding is irradiated to the bus bar 131, and the bus bar 131 and the tip portion 313d of each electrode tab 313 are welded.
  • the electrode tab 313 is pressed by the bus bar 131 while being sufficiently urged to the first spacer 321 side. You can also.
  • the assembled battery according to the third embodiment described above has the following operational effects.
  • the assembled battery includes a battery group, a bus bar 131, and a spacer (first spacer 321).
  • the battery group is formed by laminating a plurality of unit cells 310 including a battery main body 110H including the power generation element 111 and formed flat and an electrode tab 313 derived from the battery main body 110H in the thickness direction.
  • the tip 313 d of 313 is refracted along the stacking direction Z of the unit cells 310.
  • the bus bar 131 has a flat plate shape, is joined to the tip portion 313d in a state of facing the tip portion 313d of the electrode tab 313 of the unit cell 310, and electrically connects the electrode tabs 313 of at least two unit cells 310 to each other.
  • the first spacer 321 is disposed between the electrode tabs 313 of the stacked unit cells 310.
  • the electrode tab 313 was provided with a hole 313e opened along the stacking direction Z in the base end portion 313c.
  • the first spacer 321 contacts the electrode tab 313 from the opposite side of the bus bar 131 and is inserted into the support portion 321j that supports the tip portion 313d of the electrode tab 313 and the hole 313e of the electrode tab 313 to guide the electrode tab 313.
  • Rib 321r Rib 321r.
  • the battery pack manufacturing method uses a battery group, a bus bar 131, and a spacer (first spacer 321).
  • the battery group is formed by laminating a plurality of unit cells 310 including a battery body 110H including the power generation element 111 and formed flat and an electrode tab 313 led out from the battery body 110H in the thickness direction.
  • the tip 313d of the tab 313 is refracted along the stacking direction Z of the single cells 310, and the base end 313c of the electrode tab 313 is provided with a hole 313e.
  • the bus bar 131 has a flat plate shape, is disposed so as to face the tip portion 313d of the electrode tab 313 of the unit cell 310, and electrically connects the tip portions 313d.
  • the first spacer 321 is disposed between the electrode tabs 313 of the unit cells 310 to be stacked.
  • the first spacer 321 is in contact with the electrode tab 313 from the opposite side to the bus bar 131 to support the tip 313d of the electrode tab 313.
  • a rib 321r that guides the electrode tab 313 through the hole 313e.
  • the bus bar 131 and the tip portion 313d of each electrode tab 313 are moved relative to each other along the direction intersecting the stacking direction Z, while being positioned relative to each other along the stacking direction Z.
  • the bus bar 131 and the electrode tabs 313 of at least two unit cells 110 are welded to each other.
  • the bus bar 131 is disposed so as to face the tip portion 313d of each electrode tab 313, and the hole 313e of the electrode tab 313 is formed by the rib 321r of the first spacer 321. And guides the electrode tab 313 while regulating the position thereof. In this way, even if the relative position of each electrode tab 313 is shifted due to the variation in the position along the direction intersecting the stacking direction of each unit cell 310, each electrode tab 313 is shifted. 313 and the bus bar 131 can be sufficiently in contact with each other along the support portion 321j of each first spacer 321.
  • the electrode tab 313 and the bus bar of each unit cell 310 are not dependent on the variation in the position along the direction intersecting the stacking direction Z of each unit cell 310.
  • 131 can be made sufficiently conductive.
  • the method of manufacturing an assembled battery having such a configuration in a state where the rib 321r of the first spacer 321 is inserted through the hole 313e of the electrode tab 313, the position of the electrode tab 313 is regulated and guided,
  • the positions of the electrode tabs 313 and the bus bars 131 of the unit cell 310 can be made flat. According to such a method for manufacturing a battery pack, it is possible to stabilize a gap between non-welded objects, which is important in a welding method using a non-contact heat input method typified by laser welding.
  • the hole 313e of the electrode tab 313 is formed in an elongated shape along the direction facing the bus bar 131 (longitudinal direction X).
  • the hole 313e of the electrode tab 313 interferes with the rib 321r of the first spacer 321, and the electrode tab 313 is moved. It can be prevented from being damaged.
  • the electrode tab 313 when the assembled battery is operated (charge or discharge), the electrode tab 313 is pulled toward the battery body 110H due to the expansion of the battery body 110H.
  • the hole 313e of the tab 313 is difficult to contact the rib 321r of the first spacer 321. Therefore, damage to the electrode tab 313 due to the expansion of the battery body 110H can be suppressed.
  • the hole 313e of the electrode tab 313 extends to the tip 313d.
  • each electrode tab 313 is widely absorbed, and the position of the electrode tab 313 is determined by the rib 321r of the first spacer 321. Guide while regulating.
  • the first spacer 321 includes a notch portion 321t formed by notching a portion facing the boundary between the tip end portion 313d and the base end portion 313c of the electrode tab 313.
  • the dimensional change along the stacking direction Z of the electrode tab 313 is absorbed by the gap generated in the notch 321t of the first spacer 321, and the tip 313d of the electrode tab 313 is absorbed by the first spacer. 321 can be sufficiently brought into contact with the support portion 321j. Further, according to such a configuration, the tip end portion 313d of the electrode tab 313 is moved to the first spacer 321 without depending on the shape error of the refracted portion of the electrode tab 313 or the shape error of the end portion of the first spacer 321. It is possible to sufficiently contact the support portion 321j.
  • the bus tab 131 formed in an elongated shape along the direction in which the hole 313e faces the bus bar 131 (longitudinal direction X), the electrode tab 313 and the first spacer 321 are brought into contact with each other, and The electrode tab 313 is brought into contact with the inner peripheral surface of the hole 313e of the electrode tab 313 and the outer peripheral surface of the rib 321r of the first spacer 321 along the direction intersecting the stacking direction Z (longitudinal direction X). Move.
  • the electrode tab 313 can be accurately moved on the plane formed by the longitudinal direction X and the lateral direction Y while being along the rib 321r of the first spacer 321. Therefore, each electrode tab 313 and bus bar 131 can be brought into contact with the support portion 321j of each first spacer 321 with high accuracy.

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Abstract

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

Description

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

Claims (14)

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