WO2024214293A1

WO2024214293A1 - 製造方法

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Publication number: WO2024214293A1
Application number: PCT/JP2023/015203
Authority: WO
Inventors: 智裕大▲崎▼
Original assignee: Hirata Corp
Current assignee: Hirata Corp
Priority date: 2023-04-14
Filing date: 2023-04-14
Publication date: 2024-10-17
Anticipated expiration: 2025-10-14
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Abstract

複数のバッテリユニットを、電気的に直列に接続し、かつ、これらの厚さ方向に並べて一体化したバッテリモジュールの製造方法が提供される。製造方法は、接続される各バッテリユニットの複数のタブの各先端部を重ねる重ね工程と、各バッテリユニットの先端部同士を接合する接合工程と、接合工程後に接続される各バッテリユニットが並ぶように、各バッテリユニットの前記複数のタブを折り曲げる曲げ工程とを含む。重ね工程では、複数のタブを中央の位置からオフセットした位置で各先端部を重ねる。

Description

製造方法

　本発明はバッテリモジュールの製造技術に関する。

　複数のバッテリユニットを組み合わせてバッテリモジュールを製造する技術が知られている（特許文献１～４）。こうした技術の一例として、バッテリユニットから延出された正極、負極の各タブをバッテリユニット間で接合し、これら各タブに更に曲げ加工を施して複数のバッテリユニットを積層形態で一体化したバッテリモジュールを製造する例が提案されている。

特許第６７８９８５８号公報特開２００６－１８５７３３号公報特許第４５６８６４６号公報特開２０２２－１０９７３２号公報

　各バッテリユニットが、複数の正極タブ、複数の負極タブを有する場合がある。こうした構成の場合、複数の正極タブを重ねて一つにまとめ、かつ、複数の負極タブを重ねて一つにまとめた後、まとめた複数の正極タブとまとめた複数の負極タブとを接合すると接合作業が容易になる。しかし、接合作業後の曲げ加工により、タブに撓みや歪みが生じる場合があり、バッテリユニット本体に、この撓みや歪みに起因した、意図しない応力が作用する場合がある。

　本発明の目的は、複数のタブ同士を接合して曲げ加工を行う場合に、タブに撓みや歪みが生じることを抑制することにある。

　複数のバッテリユニットを、電気的に直列に接続し、かつ、これらの厚さ方向に並べて一体化したバッテリモジュールの製造方法であって、
　各バッテリユニットは、
　蓄電要素を備え、前記厚さ方向に厚みを有する本体部と、
　前記厚さ方向に離間し、かつ、前記本体部から該厚さ方向と交差する方向に延出された、板状の複数の正極タブと、
　前記厚さ方向に離間し、かつ、前記本体部から該厚さ方向と交差する方向に延出された、板状の複数の負極タブと、を有し、
　前記複数の正極タブは、前記厚さ方向の両側に位置する二つの外側正極タブを含み、
　前記複数の負極タブは、前記厚さ方向の両側に位置する二つの外側負極タブを含み、
　前記製造方法は、
　第一のバッテリユニットの前記複数の正極タブの各第一の先端部を前記厚さ方向に重ねる第一の重ね工程と、
　前記第一のバッテリユニットと電気的に直列に接続される第二のバッテリユニットの前記複数の負極タブの各第二の先端部を前記厚さ方向に重ねる第二の重ね工程と、
　前記各第一の先端部と、前記各第二の先端部とを接合する接合工程と、
　前記接合工程後、前記第一のバッテリユニットの前記本体部と前記第二のバッテリユニットの前記本体部とが前記厚さ方向に並ぶように、前記第一のバッテリユニットの前記複数の正極タブと前記第二のバッテリユニットの前記複数の負極タブとを折り曲げる曲げ工程と、を備え、
　前記第一の重ね工程では、前記二つの外側正極タブの間の中央の位置からオフセットした位置で前記各第一の先端部を重ね、
　前記第二の重ね工程では、前記二つの外側負極タブの間の中央の位置からオフセットした位置で、前記各第二の先端部を重ね、
　前記接合工程では、前記第一の重ね工程で重ねられた前記各第一の先端部と、前記第二の重ね工程で重ねられた前記各第二の先端部とが重なるように、前記第一のバッテリユニットと前記第二のバッテリユニットとを向かい合わせた状態で接合する、
ことを特徴とする製造方法が提供される。

　本発明によれば、複数のタブ同士を接合して曲げ加工を行う場合に、タブに撓みや歪みが生じることを抑制することができる。

バッテリユニット及びバッテリモジュールの例を示す図。本発明の一実施形態に係る製造方法を示す図。本発明の一実施形態に係る製造方法を示す図。タブの重ね方の説明図。理想的なタブの曲折後の形態を示す図。本発明の一実施形態に係る製造方法を示す図。本発明の一実施形態に係る製造方法を示す図。本発明の一実施形態に係る製造方法を示す図。本発明の一実施形態に係る製造方法を示す図。タブの数が４つの場合の重ね方の説明図。本発明の一実施形態に係る製造方法の変形例を示す図。バッテリユニットの別の例を示す図。

　以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

　＜第一実施形態＞
　＜バッテリユニット及びバッテリモジュール＞
　図１は、本発明が適用可能なバッテリユニット１及びバッテリモジュール１０を示す図である。バッテリユニット１は、本体部２と、本体部２から延出された複数の電極タブ（リードタブ）３及び４とを有する。電極タブ３及び電極タブ４の一方は正極タブであり、他方は負極タブである。例えば、電極タブ３が負極タブであり、電極タブ４が正極タブである。

　本体部２は、外装体とその内部に封止された蓄電要素とを有する。蓄電要素は例えば正極層と負極層と固体電解質層との積層体とを含む。電極タブ３又は４を介して蓄電要素に外部から電力を供給し、蓄電要素の充電を行うことができる。また、電極タブ３又は４を介して蓄電要素から電力を外部に放電することができる。

　本体部２は、本実施形態の場合、直方体形状を有しており、矢印Ｄ１はその厚み方向を、矢印Ｄ２はその長手方向を、矢印Ｄ３はその幅方向を、それぞれ示している。Ｄ１、Ｄ２及びＤ３の各方向は互いに交差しており、本実施形態の場合、互いに直交している。

　電極タブ３は本体部２のＤ２方向の一方の端面からＤ２方向外側へ延出する板状の導電性部材（例えば金属板）であり、電極タブ４は本体部２のＤ２方向の他方の端面からＤ２方向外側へ延出する板状の導電性部材（例えば金属板）である。電極タブ３と電極タブ４の延出方向（突出方向）は共にＤ２方向であるが、逆方向である。電極タブ３及び４はいずれもＤ２方向に所定の長さに延出し、Ｄ１方向に所定の厚みとＤ３方向に所定の幅を持った帯形状（長方形）である。本実施形態の場合、電極タブ３は３つ設けられており、Ｄ１方向に等ピッチで配設されている。電極タブ４も３つ設けられており、Ｄ１方向に等ピッチで配設されている。

　バッテリモジュール１０は、複数のバッテリユニット１を電気的に直列に接続して形成されている。すなわち、一のバッテリユニット１の電極タブ３は別の一のバッテリユニット１の電極タブ４と接続される。バッテリモジュール１０は、また、複数のバッテリユニット１をＤ１方向に並べて一体化されている。図１の例のバッテリモジュール１０は、Ｄ１方向に隣接するバッテリユニット１の電極タブ３及び電極タブ４の位置が、交互に反転するように、複数のバッテリユニット１をＤ１方向に積層して形成されている。

　バッテリモジュール１０において、バッテリユニット１毎に３つの電極タブ３の先端部３１が重ねられ、また、３つの電極タブ４の先端部４１が重ねられる。隣接するバッテリユニット１の間で、先端部３１と先端部４１とが接合される。３つの電極タブ３は略９０度曲折され、また、３つの電極タブ４も略９０度曲折されている。電極タブ３の根元部分は本体部２に固定されており、その位置は本体部２に対して不変である。電極タブ４の根元部分も同様に本体部２に固定されており、その位置は本体部２に対して不変である。ここで、先端部３１及び先端部４１は、電極タブ３及び電極タブ４のＤ２方向の先端から所定の長さの区間のことを指す。

　バッテリモジュール１０のＤ１方向で端部に位置する一方のバッテリユニット１の電極タブ３と、他方のバッテリユニット１の電極タブ４とは開放されており、電気負荷や充電器に接続される。

　なお、図１の例では７つのバッテリユニット１によって１つのバッテリモジュール１０が形成されている。しかし、バッテリモジュール１０を形成するバッテリユニット１の数はこれに限られず、例えば、２つのバッテリユニット１から１つのバッテリモジュール１０を形成することもでき、また、８つ以上のバッテリユニット１から１つのバッテリモジュール１０を形成することもできる。

　＜製造方法＞
　バッテリモジュール１０の製造方法の例について説明する。本実施形態では、はじめに２つのバッテリユニット１を直列に接続し、かつ、Ｄ１方向に並べて配置し、その後、３つ目以降のバッテリユニット１を、バッテリモジュール１０の形成済みの部分に順次接続し、Ｄ１方向に並べて配置する。この製造手順によりバッテリモジュール１０が製造される。

　＜２つのバッテリユニットの接続＞
　図２及び図３は製造方法の例を示す模式図である。各図において、矢印Ｘ及びＹは互いに直交する水平方向を示し、Ｚ方向は上下方向を示す。図２及び図３は製造作業を平面視して表したものであり、バッテリユニット１はＹ方向に並べて積層されていく。製造方法は専用の自動製造装置又は作業者による作業により実施できる。

　図２の工程Ｓ１は準備工程である。準備工程でははじめに接続する２つのバッテリユニット１（１Ａ、１Ｂ）が配置される。バッテリユニット１Ａは保持ユニット５Ａに保持され、バッテリユニット１Ｂは保持ユニット５Ｂに保持される。保持ユニット５Ａ、５Ｂは例えば吸着によってバッテリユニット１を保持する。バッテリユニット１Ａ及び１Ｂは、それらのＤ１方向がＹ方向、Ｄ２方向がＸ方向となる姿勢で保持され、かつ、Ｄ２方向に各本体部２が対向し、電気的に直列に接続されるバッテリユニット１Ａの電極タブ４とバッテリユニット１Ｂの電極タブ３とが対向する姿勢で保持される。本実施形態ではバッテリユニット１Ａ及び１Ｂは、Ｙ方向に互いに僅かにずれて配置されているが、Ｙ方向が同じ位置に配置されていてもよい。

　図２の工程Ｓ２は重ね工程である。重ね工程では、バッテリユニット１Ａの複数の電極タブ４の各先端部４１がＤ１方向（Ｙ方向）に重ねられる。図２の例では、挟持具６Ａで３つの電極タブ４をＹ方向に加圧し、挟持することによって各電極タブ４の先端部４１を重ねている。重ね工程では、また、バッテリユニット１Ｂの複数の電極タブ３の各先端部３１がＤ１方向（Ｙ方向）に重ねられる。図２の例では、挟持具６Ｂで３つの電極タブ３をＹ方向に加圧し、挟持することによって各電極タブ３の先端部３１を重ねている。

　図２の工程Ｓ３は位置決め工程である。位置決め工程では、保持ユニット５ＢをＸ方向に移動することで、バッテリユニット１Ｂをバッテリユニット１Ａに近接する方向に移動し、工程Ｓ２で重ねられた各先端部４１及び各先端部３１をＹ方向に重ねる。本実施形態では工程Ｓ３において保持ユニット５ＢのみをＸ方向に移動したが、Ｙ方向にも移動してもよく、或いは、保持ユニット５Ａのみ、または保持ユニット５Ａ及び５Ｂの双方を移動してもよい。

　図２の工程Ｓ４は接合準備工程である。接合準備工程では、Ｙ方向に重ねられた各先端部３１と各先端部４１とを挟持具７ＡでＹ方向に加圧し、挟持する。これにより、各先端部３１と各先端部４１とをＹ方向に密着させることができる。

　図３の工程Ｓ５は接合工程である。接合工程では、バッテリユニット１Ａとバッテリユニット１Ｂとを向かい合わせた状態で、接合準備工程で密着させた各先端部３１と各先端部４１とを接合する。本実施形態では溶接機８によって溶接により接合する。各先端部３１と各先端部４１とが互いに固定され、かつ、電気的に導通し、バッテリユニット１Ａとバッテリユニット１Ｂとが接続した状態となる。なお、接合の方法としては、溶接以外にも締結具（リベット、ボルト・ナット）を用いた機械的な接合であってもよい。

　図３の工程Ｓ６及び工程Ｓ７は曲げ工程である。曲げ工程では、バッテリユニット１Ａの本体部２とバッテリユニット１Ｂの本体部２とがＤ１方向に並ぶように、接合された各電極タブ３及び４を折り曲げる。本実施形態の曲げ工程は、工程Ｓ６と工程Ｓ７の二段階で行われる。

　工程Ｓ６では、挟持具６Ａ付近を通るＺ方向の軸を中心軸として、保持ユニット５Ｂ、挟持具６Ｂ及び挟持具７Ａが一体的に反時計回りに９０度旋回する。これにより保持ユニット５Ｂと共にバッテリユニット１Ｂも旋回する。保持ユニット５Ａの位置は不変であり、バッテリユニット１Ａの位置は固定される。このため、バッテリユニット１Ａの各電極タブ４が挟持具６Ａと挟持具７Ａとの間の箇所で折れ曲がり、Ｘ方向を指向していた各先端部４１はＹ方向を指向する。この工程において、バッテリユニット１Ａの各電極タブ３の形状は変化しない。また、挟持具６Ａは、各電極タブ４の変形に合わせてＸ方向又はＹ方向に移動しても良い。

　工程Ｓ７では、工程Ｓ６終了時における挟持具７Ａ付近を通るＺ方向の軸を中心軸として、保持ユニット５Ｂ及び挟持具６Ｂが一体的に更に反時計回りに９０度旋回する。これにより保持ユニット５Ｂと共にバッテリユニット１Ｂも旋回する。挟持具７Ａの位置は固定である。保持ユニット５Ａの位置は不変であり、バッテリユニット１Ａの位置は固定される。このため、バッテリユニット１Ａの本体部２にバッテリユニット１Ｂの本体部２がＹ方向に重なる。バッテリユニット１Ｂの各電極タブ３が挟持具６Ｂと挟持具７Ａとの間の箇所で折れ曲がり、各先端部３１はＹ方向を指向したままとなる。また、挟持具６Ｂは、旋回動作だけでなく、各電極タブ３の変形に合わせてＸ方向又はＹ方向に移動を行っても良い。

　なお、本実施形態では、バッテリユニット１Ａの位置を固定し、バッテリユニット１Ｂを変位させながら曲げ工程を行ったが、双方を変位させながら曲げ工程を行うことも可能である。

　以上により、バッテリユニット１Ａ及びバッテリユニット１Ｂが電気的に直列に接続され、かつ、Ｄ１方向（Ｙ方向）に並んで配置された状態となる。

　＜重ね位置のオフセット＞
　図２の重ね工程Ｓ２における先端部３１、４１の重ね位置について、図４Ａにて問題点と本実施形態の解決方法について説明する。図４Ａはバッテリユニット１Ａの本体部２と３つの電極タブ４のみを図示しており、バッテリユニット１Ｂ、保持ユニット５Ａ、５Ｂ、挟持具６Ａ、６Ｂ及び７Ａの図示は省略する。

　図４Ａの実施形態ＥＭ０は、重ね工程Ｓ２の直前のバッテリユニット１Ａの３つの電極タブ４の様子を示している。３つの電極タブ４は、Ｄ１方向の両側に位置する二つの外側電極タブ４ａ、４ｂと、中央の内側電極タブ４ｃとを含む。外側電極タブ４ａと外側電極タブ４ｂとは距離Ｗだけ離れており、内側電極タブ４ｃは、これらの外側電極タブ４ａ、４ｂの中間の中央ＣＬに位置している。３つの電極タブ４は、本体部２からＤ２方向に延出した、長さＬの帯形状の部材である。

　例ＥＸ１は、３つの電極タブ４の重ね位置をＤ１方向で中央ＣＬとし、重なり開始位置ＯＰをＤ２方向に本体部２からｄ０だけ離れた位置として、重ね工程Ｓ２を実施した場合を示している。外側電極タブ４ａ及び４ｂは、本体部２から重なり開始位置ＯＰに向かって傾斜し、重なり開始位置ＯＰからは中央ＣＬと平行になる様に曲折している。内側電極タブ４ｃは曲折せず、中央ＣＬと一致する。外側電極タブ４ａ及び４ｂは内側電極タブ４ｃに対して対称に曲折している。

　３つの電極タブ４ａ～４ｃの各先端部４１を個別に表す場合は先端部４１ａ、４１ｂ、４１ｃと表記する。重なり開始位置ＯＰから３つの電極タブ４ａ～４ｃの各先端までの区間において、先端部４１ａ～４１ｃは密着している。この場合、外側電極タブ４ａ及び４ｂの先端部４１ａ及び４１ｂのＤ２方向の長さＬ１ａ及びＬ１ｂは同じ長さであり、内側電極タブ４ｃの先端部４１ｃのＤ２方向の長さＬ１ｃは、長さＬ１ａ及びＬ１ｂよりもＤ２方向に長い。言い換えると内側電極タブ４ｃの先端は、外側電極タブ４ａ及び４ｂの先端よりもＤ２方向に突出している。

　一例として、接合工程Ｓ３において、電極タブ４ｃの先端からＤ２方向に長さＬ２の区間において、３つの電極タブ４の各先端部４１が、バッテリユニット３の電極タブ３と接合される接合部（接合区間）となる。接合部で電極タブ３及び４が固定されるので、各電極タブ４の、本体部２から接合部までの長さは、前述の曲げ工程Ｓ６の前と後で変化しない。

　ここで、曲げ工程Ｓ６における理想的な形態の例ＥＸ２’を図４Ｂに示す。例ＥＸ２’では内側電極タブ４ｃは中央ＣＬに沿って真っ直ぐに伸び、外側電極タブ４ａ及び４ｂは中央ＣＬに対して傾斜しつつ、曲げ部（二点鎖線円部）に対して真っ直ぐに延びている。

　しかし、例ＥＸ１の形態から例ＥＸ２’を形成することは困難である。曲げ部分において電極タブ４ａと電極タブ４ｂとで長さが異なっており、曲げの外側の電極タブ４ｂの方が曲げの内側の電極タブ４ａよりも長くなる。具体的には、電極タブ４ａの曲げ半径をＲ１、電極タブ４ｂの曲げ半径をＲ２とした時、曲げ部においては電極タブ４ｂの方が電極タブ４ａより（Ｒ２－Ｒ１）π／２だけ長くなる。このように、例ＥＸ１の状態から理想的な曲げ形状である例ＥＸ２’を形成することはできない。

　図４Ａに戻り、例ＥＸ２は、例ＥＸ１の形態から、曲げ工程Ｓ６を実施した場合の実際の電極タブ４の形態を示している。前述の様に、電極タブ４ａ及び４ｂの、本体部２から接合部までのタブの長さは同じである。図４Ｂを参照して説明したとおり、電極タブ４を接合後、電極タブ４ａの側に先端部４１ａを曲げたとき、曲げ半径の違いから曲げ部におけるタブの長さは電極タブ４ｂの方がタブ４ａよりも長くなる。

　したがって、曲げ方向で内側に位置する外側電極タブ４ａは、重なり開始位置ＯＰに対して、曲げによって長さが余り、曲げ方向内側に撓む。内側電極タブ４ｃも、曲げ方向内側に僅かに撓む。曲げ方向で外側に位置する外側電極タブ４ｂは、重なり開始位置ＯＰに対して、曲げによって長さが足りず、張った状態となる。３つの電極タブ４ａ～４ｃの根元部分は本体部２に固定されているため、こうした歪は本体部２に応力を作用させる場合があり、本体部２の劣化の要因となる。

　この問題を解決するため、本実施形態では重ね位置を中央ＣＬからＤ１方向にオフセットした位置にて重ね工程Ｓ２を実施する。図４Ａの実施形態ＥＭ１は、３つの電極タブ４の重ね位置をＤ１方向に中央ＣＬからオフセット量ｄ１だけオフセットしている。重なり開始位置ＯＰは、Ｄ２方向に本体部２からｄ２だけ離れた位置である。３つの電極タブ４ａ～４ｃは、いずれも、中央ＣＬに対して、本体部２から重なり開始位置ＯＰに向かって傾斜して延び、重なり開始位置ＯＰからは中央ＣＬと平行になる様に曲折している。

　重なり開始位置ＯＰから３つの電極タブ４ａ～４ｃの各先端までの区間において、先端部４１ａ～４１ｃは密着している。本実施形態において、各先端部４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、それぞれ、重なり開始位置ＯＰから各先端までの長さＬ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３を有している。ここで、各先端部４１ａ、４１ｂ、４１ｂの長さＬ３ａ、Ｌ３ｂ、Ｌ３ｃは、Ｌ３ｃ＞Ｌ３ａ＞Ｌ３ｂの関係を有している。すなわち、本実施形態では、電極タブ４ｃの先端がＤ２方向にもっとも突出し、次いで電極タブ４ａの先端が突出している。しかし、別の形態も採用可能である。例えば、Ｌ３ａ＞Ｌ３ｃ＞Ｌ３ｂとなり、電極タブ４ａがもっとも突出し、次いで電極タブ４ｃの先端が突出していてもよい。

　一例として、接合工程Ｓ３において、Ｄ２方向においてもっとも突出している電極タブ４ｃの先端からＤ２方向に長さＬ４の区間において、３つの電極タブ４の各先端部４１が、バッテリユニット３の電極タブ３と接合される接合部（接合区間）となる。

　図４Ａの実施形態ＥＭ２は、実施形態ＥＭ１のように重ね工程Ｓ２を実施した後、工程Ｓ３～Ｓ５を実施し、曲げ工程Ｓ６を実施した後の形態を示している。ここで、曲げ工程Ｓ６で電極タブ４を曲げる方向は、重ね工程Ｓ２で重ね位置をオフセットした方向である。各電極タブ４ａ～４ｃは、実施形態ＥＭ１の段階と比較して全体的に中央ＣＬの側に戻りながら折れ曲がっているため、例ＥＸ２に対して各電極タブ４ａ～４ｃの歪が小さいことが分かる。このように重ね位置を曲げ方向にオフセットすることで、曲げ加工される電極タブ４に撓みや歪みを抑制することが可能となり、図４Ｂに示した理想的な形態に近くなる。

　電極タブ３についても同様である。図５は本実施形態における電極タブ３と電極タブ４とのそれぞれの重ね位置のＤ１方向のオフセットを説明する図であり、工程Ｓ２と工程Ｓ３の場面を拡大して示している。また、図５において、保持ユニット５Ａ、５Ｂ、挟持具６Ａ、６Ｂ及び７Ａの図示は省略する。

　重ね工程Ｓ２において、各電極タブ３及び４の重ね位置は、共に曲げ方向である同じ方向（Ｙ１方向）にオフセットされる。図５の例では、バッテリユニット１Ａの各先端部４１の重ね位置は、Ｄ１方向に中央ＣＬからオフセット量ｄ１１だけＹ１方向にオフセットしている。重なり開始位置ＯＰは、Ｄ２方向にバッテリユニット１Ａの本体部２からｄ２１だけ離れた位置である。

　バッテリユニット１Ｂの各先端部３１の重ね位置は、Ｄ１方向に中央ＣＬからオフセット量ｄ１２だけＹ１方向にオフセットしている。重なり開始位置ＯＰは、Ｄ２方向にバッテリユニット１Ｂの本体部２からｄ２２だけ離れた位置である。

　本実施形態では、図３の工程Ｓ７に示すように、曲げの内側に各先端部４１が位置し、外側に各先端部３１が位置する。言い換えると、各先端部３１に対して本体部２の側に各先端部４１が位置する。曲げ工程Ｓ７後の各電極タブ４の曲げ位置は、各電極タブ３の曲げ位置よりもＤ２方向において本体部２に近い位置に位置する。

　本実施形態では、接合工程後に曲げ工程を行う。接合工程Ｓ５における本体部２から接合部までの各電極タブ４の長さと、曲げ工程Ｓ７後の本体部２から接合部までの各電極タブ４の長さが同じである。各電極タブ３についても同様である。

　ここで、曲げ工程Ｓ７後の本体部２から接合部までの各電極タブ４の各長さの差は、３つの電極タブ４の曲げ位置が本体部２からＤ２方向において離れた位置に位置するほど小さくなる傾向にある。各電極タブ３についても同様である。また、重ね工程Ｓ２において、３つの電極タブ４の重ね位置のＤ１方向の位置が中央ＣＬからずれるほど各電極タブ４の本体部２から接合部までの長さの差が大きくなる。特に、重ね工程Ｓ２での重ね位置がＤ２方向で本体部２に近づくほど、各電極タブ４の本体部２から接合部までの長さの差は大きくなる傾向にある。各電極タブ３についても同様である。

　したがって、本実施形態では、重ね位置のｄ１１、ｄ１２、ｄ２１、ｄ２２の長さの関係をｄ１１＞ｄ１２、ｄ２１＜ｄ２２としている。これにより、曲げ加工後の各電極タブ３及び４の内部応力の発生を抑制することができる。

　なお、本実施形態では、重ね位置のＤ１方向、Ｄ２方向の位置の関係をｄ１１＞ｄ１２、ｄ２１＜ｄ２２としたが、別の寸法関係も採用可能である。例えば、重ね工程Ｓ２における各電極タブ３及び４の、本体部２から接合部までの長さの差と、内部応力の発生を抑制できる状態での曲げ工程Ｓ６、Ｓ７における各電極タブ３及び４の、本体部２から接合部までの長さの差と、が同等となるようにｄ１１、ｄ１２、ｄ２１、ｄ２２を決定すればよい。

　図５の位置決め工程Ｓ３において、保持ユニット５ＢをＸ方向に移動することで、バッテリユニット１Ｂをバッテリユニット１Ａに近接する方向に移動し、工程Ｓ２で重ねられた各先端部４１及び各先端部３１をＹ方向に重ねる。この図から明らかなように、本実施形態では、バッテリユニット１Ａ及び１Ｂは予めＹ方向にずれた位置に位置している。言い換えると、保持ユニット５Ａ及び５Ｂは、もともとＹ方向にずれた位置に配置されている。

　図６は工程Ｓ６と工程Ｓ７の場面を拡大して示している。図６はバッテリユニット１Ａの本体部２と３つの電極タブ４のみを図示しており、バッテリユニット１Ｂ、保持ユニット５Ａ、５Ｂ、挟持具６Ａ、６Ｂ及び７Ａの図示は省略する。工程Ｓ６によって、バッテリユニット１Ａの電極タブ４ａ～４ｃは、全体的にバッテリユニット１Ａの中央ＣＬ方向に戻りながら折れ曲がっている。バッテリユニット１Ｂの電極タブ３ａ～３ｃは図５の工程Ｓ２やＳ３の状態と変化していない（中央ＣＬからオフセットした状態）。図６の工程Ｓ７によって、バッテリユニット１Ｂの電極タブ３ａ～３ｃも、全体的にバッテリユニット１Ｂの中央ＣＬ方向に戻りながら折れ曲がっている。

　このようにして本実施形態では曲げ加工される電極タブ３及び４に撓みや歪みが生じることを抑制することができる。

　＜３つ目以降のバッテリユニットの接続＞
　図７及び図８は、３つ目以降のバッテリユニット１の接続・積層手順の説明図である。図３の工程Ｓ７に続いて実施することができる。

　図７の工程Ｓ８は準備工程である。準備工程では、接続済みの２つのバッテリユニット１Ａ及び１Ｂが保持ユニット５Ａに保持され、次に接続する３つ目のバッテリユニット１Ｃが保持ユニット５Ｃに保持される。保持ユニット５Ｃは保持ユニット５Ａ、５Ｂと同様のユニットである。バッテリユニット１Ｃは、そのＤ１方向がＹ方向、Ｄ２方向がＸ方向となる姿勢で保持される。また、バッテリユニット１Ｃは、その本体部２は、Ｄ２方向にバッテリユニット１Ｂの本体部２と対向するように配置され、かつ、電気的に直列に接続されるバッテリユニット１Ｃの電極タブ３とバッテリユニット１Ｂの電極タブ４とが対向する姿勢で保持される。

　図７の工程Ｓ９は重ね工程であり、図２の工程Ｓ２に相当する。重ね工程では、バッテリユニット１Ｃの複数の電極タブ３の各先端部３１がＤ１方向（Ｙ方向）に重ねられる。図７の例では、挟持具６Ｃで３つの先端部３１をＹ方向に加圧し、挟持することによって各先端部３１を重ねている。重ね工程では、また、バッテリユニット１Ｂの複数の電極タブ４の各先端部４１がＤ１方向（Ｙ方向）に重ねられる。図７の例では、挟持具６Ｄで各先端部４１をＹ方向に加圧し、挟持することによって各先端部４１を重ねている。重ね工程Ｓ９では、図４Ａ及び図５を参照して説明した重ね位置のオフセットを行う。

　図７の工程Ｓ１０は位置決め工程であり、図２の工程Ｓ３に相当する。位置決め工程では、保持ユニット５ＣをＸ方向に移動することで、バッテリユニット１Ｃをバッテリユニット１Ｂに近接する方向に移動し、工程Ｓ９で重ねられた各先端部３１及び各先端部４１をＹ方向に重ねる。本実施形態では工程Ｓ１０において保持ユニット５ＣのみをＸ方向に移動したが、Ｙ方向にも移動してもよく、或いは、保持ユニット５Ａのみ、または保持ユニット５Ａ及び５Ｃの双方を移動してもよい。

　図７の工程Ｓ１１は接合準備工程であり、図２の工程Ｓ４に相当する。接合準備工程では、Ｙ方向に重ねられた各先端部３１と各先端部４１とを挟持具７ＢでＹ方向に加圧し、挟持する。これにより、各先端部３１と各先端部４１とをＹ方向に密着させることができる。

　図８の工程Ｓ１２は接合工程であり、図３の工程Ｓ５に相当する。接合工程では、バッテリユニット１Ｃとバッテリユニット１Ｂとを向かい合わせた状態で、接合準備工程で密着させた各先端部３１と各先端部４１とを接合する。本実施形態では溶接機８によって溶接により接合する。各先端部３１と各先端部４１とが互いに固定され、かつ、電気的に導通し、バッテリユニット１Ａ、バッテリユニット１Ｂ及びバッテリユニット１Ｃとが接続した状態となる。なお、接合の方法としては、溶接以外にも締結具（リベット、ボルト・ナット）を用いた機械的な接合であってもよい。

　図８の工程Ｓ１３及び工程Ｓ１４は曲げ工程であり、図３の工程Ｓ６及び工程Ｓ７に相当する。曲げ工程では、バッテリユニット１Ｂの本体部２とバッテリユニット１Ｃの本体部２とがＤ１方向に並ぶように、接合された各電極タブ３及び４を折り曲げる。図３の例と同様に曲げ工程は二段階で行われる。

　工程Ｓ１３では、挟持具６Ｄ付近を通るＺ方向の軸を中心軸として、保持ユニット５Ｃ、挟持具６Ｃ及び挟持具７Ｂを一体的に反時計回りに９０度旋回する。これにより保持ユニット５Ｃと共にバッテリユニット１Ｃも旋回する。保持ユニット５Ａの位置は不変であり、バッテリユニット１Ａ及び１Ｂの位置は固定される。このため、バッテリユニット１Ｂの各電極タブ４が挟持具６Ｄと挟持具７Ｂとの間の箇所で折れ曲がり、Ｘ方向を指向していた各先端部４１はＹ方向を指向する。この工程において、バッテリユニット１Ｃの各電極タブ３の形状は変化しない。また、挟持具６Ｄは、各電極タブ４の変形に合わせてＸ方向又はＹ方向に移動しても良い。

　工程Ｓ１４では、工程Ｓ１３終了時における挟持具７Ｂ付近を通るＺ方向の軸を中心軸として保持ユニット５Ｃ及び挟持具６Ｃを一体的に更に反時計回りに９０度旋回する。これにより保持ユニット５Ｃと共にバッテリユニット１Ｃも旋回する。挟持具７Ｂの位置は固定である。保持ユニット５Ａの位置は不変であり、バッテリユニット１Ａ及び１Ｂの位置は固定される。このため、バッテリユニット１Ｂの本体部２にバッテリユニット１Ｃの本体部２がＹ方向に重なる。バッテリユニット１Ｃの各電極タブ３が挟持具６Ｃと挟持具７Ｂとの間の箇所で折れ曲がり、各先端部３１はＹ方向を指向したままとなる。また、挟持具６Ｃは、旋回動作だけでなく、各電極タブ３の変形に合わせてＸ方向又はＹ方向に移動を行っても良い。

　以上により、バッテリユニット１Ａ～バッテリユニット１Ｃが電気的に直列に接続され、かつ、Ｄ１方向（Ｙ方向）に並んで配置された状態となる。４つ目のバッテリユニット１についても同様の手順を繰り返すことでバッテリモジュール１０が製造される。

　＜第二実施形態＞
　第一実施形態では、１つのバッテリユニット１における電極タブ３及び電極タブ４の数を３つとした例を例示したが、電極タブ３及び４の数はこれに限られない。２つでもよいし、４つ以上でもよく、偶数でも奇数でもよい。図９は４つの電極タブ４を有するバッテリユニット１Ａにおける重ね位置のオフセットの説明図である。図９は、バッテリユニット１Ａの本体部２と４つの電極タブ４（４ａ～４ｄ）のみを図示しており、バッテリユニット１Ｂ、保持ユニット５Ａ、５Ｂ、挟持具６Ａ、６Ｂ及び７Ａの図示は省略する。

　図９の実施形態ＥＭ１０は、４つの電極タブ４を有するバッテリユニット１の様子を示している。４つの電極タブ４は、Ｄ１方向の両側に位置する二つの外側電極タブ４ａ、４ｂと、中央の内側電極タブ４ｃ、４ｄとを含む。外側電極タブ４ａと外側電極タブ４ｂとは距離Ｗだけ離れている。外側電極タブ４ａ、４ｂのＤ１方向の中間に位置する中央ＣＬと重なる電極タブ４はない。

　実施形態ＥＭ１１は、重ね位置をＤ１方向に中央ＣＬからオフセット量ｄ３だけオフセットし、重なり開始位置ＯＰをＤ２方向に本体部２からｄ４だけ離れた位置として、重ね工程Ｓ２を実施した場合を示している。実施形態ＥＭ１２は、実施形態ＥＭ１１のように重ね工程を実施した後、曲げ工程Ｓ６を実施した場合を示している。各電極タブ４ａ～４ｄは、実施形態ＥＭ１１の状態から全体的に中央ＣＬの側に戻りながら折れ曲がっている。このため、曲げ工程Ｓ６後の各電極タブ４ａ～４ｄの歪が小さくなっていることが分かる。このように重ね位置をオフセットすることで、曲げ加工される電極タブ４に撓みや歪みが生じることを抑制することができる。

　＜第三実施形態＞
　重ね工程において、各先端部３１を接合し、また、各先端部４１を接合してもよい。図１０の工程Ｓ２’は、図２の工程Ｓ２の変形例である。挟持具６Ａで３つの先端部４１をＹ方向に加圧し、挟持することによって各先端部４１を重ねた後、溶接機８で各先端部４１を接合している。また、挟持具６Ｂで各先端部３１をＹ方向に加圧し、挟持することによって各先端部３１を重ねた後、溶接機８で各先端部４１を接合している。接合の方法としては、溶接以外にも締結具（リベット、ボルト・ナット）を用いた機械的な接合であってもよい。

　＜第四実施形態＞
　曲げ工程の前に、挟持具による挟持を解除してもよい。図１０の工程Ｓ５１は挟持具６Ａ、６Ｂ及び７Ａの挟持を解除する解除工程の例を示し、図３の接合工程Ｓ５の後で、曲げ工程Ｓ６の前に行われる。解除工程において挟持具６Ａ、６Ｂ及び７Ａは退避位置に移動し、各先端部３１及び４１の拘束が解除される。図１０の工程Ｓ６’は工程Ｓ５１に続いて行われる曲げ工程であり、図３のＳ６に相当する。曲げ工程Ｓ６’では、各先端部３１及び４１の拘束度合いが低いので、それらの歪の発生を更に抑制することができる。但し、曲げ位置が不安定となる場合は、例えば、破線で示すように、各先端部３１及び各先端部４１の変位を規制する規制部材９を設けてもよい。規制部材９はＺ方向に延びる軸部材である。

　＜第五実施形態＞
　図１のバッテリユニット１は、複数の電極タブ３と複数の電極タブ４とが、本体部２の異なる側面からそれぞれ逆方向に延出される形態であったが、本体部２の同じ側面から同方向に延出される構成であってもよい。図１１はその一例を示す。図示のバッテリユニット１’は、本体部２の同じ側面からＤ２方向に複数の電極タブ３と複数の電極タブ４とが延出されている。複数の電極タブ３と複数の電極タブ４とはＤ３方向に離間している。

　以上、発明の実施形態について説明したが、発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

Claims

　複数のバッテリユニットを、電気的に直列に接続し、かつ、これらの厚さ方向に並べて一体化したバッテリモジュールの製造方法であって、
　各バッテリユニットは、
　蓄電要素を備え、前記厚さ方向に厚みを有する本体部と、
　前記厚さ方向に離間し、かつ、前記本体部から該厚さ方向と交差する方向に延出された、板状の複数の正極タブと、
　前記厚さ方向に離間し、かつ、前記本体部から該厚さ方向と交差する方向に延出された、板状の複数の負極タブと、を有し、
　前記複数の正極タブは、前記厚さ方向の両側に位置する二つの外側正極タブを含み、
　前記複数の負極タブは、前記厚さ方向の両側に位置する二つの外側負極タブを含み、
　前記製造方法は、
　第一のバッテリユニットの前記複数の正極タブの各第一の先端部を前記厚さ方向に重ねる第一の重ね工程と、
　前記第一のバッテリユニットと電気的に直列に接続される第二のバッテリユニットの前記複数の負極タブの各第二の先端部を前記厚さ方向に重ねる第二の重ね工程と、
　前記各第一の先端部と、前記各第二の先端部とを接合する接合工程と、
　前記接合工程後、前記第一のバッテリユニットの前記本体部と前記第二のバッテリユニットの前記本体部とが前記厚さ方向に並ぶように、前記第一のバッテリユニットの前記複数の正極タブと前記第二のバッテリユニットの前記複数の負極タブとを折り曲げる曲げ工程と、を備え、
　前記第一の重ね工程では、前記二つの外側正極タブの間の中央の位置からオフセットした位置で前記各第一の先端部を重ね、
　前記第二の重ね工程では、前記二つの外側負極タブの間の中央の位置からオフセットした位置で、前記各第二の先端部を重ね、
　前記接合工程では、前記第一の重ね工程で重ねられた前記各第一の先端部と、前記第二の重ね工程で重ねられた前記各第二の先端部とが重なるように、前記第一のバッテリユニットと前記第二のバッテリユニットとを向かい合わせた状態で接合する、
ことを特徴とする製造方法。
　請求項１に記載の製造方法であって、
　前記第一の重ね工程では、前記二つの外側正極タブの間の中央の位置から第一のオフセット方向にオフセットした位置で前記各第一の先端部を重ね、
　前記第二の重ね工程では、前記二つの外側負極タブの間の中央の位置から第二のオフセット方向にオフセットした位置で、前記各第二の先端部を重ね、
　前記接合工程では、前記各第一の先端部の前記第一のオフセット方向と前記各第二の先端部の前記第二のオフセット方向とが同じ方向になるように、前記第一のバッテリユニットと前記第二のバッテリユニットとを向かい合わせる、
ことを特徴とする製造方法。
　請求項１に記載の製造方法であって、
　前記第一の重ね工程では、前記二つの外側正極タブのうち、前記中央の位置から、前記曲げ工程で内側となる外側正極タブの側へオフセットした位置で前記各第一の先端部を重ね、
　前記第二の重ね工程では、前記二つの外側負極タブのうち、前記中央の位置から、前記曲げ工程で内側となる外側負極タブの側へオフセットした位置で前記各第二の先端部を重ねる、
ことを特徴とする製造方法。
　請求項１に記載の製造方法であって、
　前記曲げ工程では、
　前記第一のバッテリユニットと前記第二のバッテリユニットの一方を固定し、他方を変位させながら、前記複数の正極タブ及び前記複数の負極タブを折り曲げる、
ことを特徴とする製造方法。
　請求項１に記載の製造方法であって、
　前記接合工程において、前記各第一の先端部と前記各の第二の先端部との重なり部分を挟持具で挟持し、
　前記曲げ工程は、前記重なり部分を前記挟持具で挟持した状態で行われる、
ことを特徴とする製造方法。
　請求項１に記載の製造方法であって、
　前記第一の重ね工程では、前記各第一の先端部を第一の挟持具で挟持し、
　前記第二の重ね工程では、前記各第二の先端部を第二の挟持具で挟持し、
　前記曲げ工程は、前記各第一の先端部を前記第一の挟持具で挟持し、かつ、前記各第二の先端部を前記第二の挟持具で挟持した状態で行われる、
ことを特徴とする製造方法。
　請求項１に記載の製造方法であって、
　前記第一の重ね工程では、前記各第一の先端部を接合し、
　前記第二の重ね工程では、前記各第二の先端部を接合する、
ことを特徴とする製造方法。
　請求項１に記載の製造方法であって、
　前記第二のバッテリユニットの前記複数の正極タブの各第三の先端部を前記厚さ方向に重ねる第三の重ね工程と、
　前記第二のバッテリユニットと電気的に直列に接続される第三のバッテリユニットの前記複数の負極タブの各第四の先端部を前記厚さ方向に重ねる第四の重ね工程と、
　前記各第三の先端部と、前記各第四の先端部とを接合する第二の接合工程と、
　前記接合工程後、前記第二のバッテリユニットの前記本体部と前記第三のバッテリユニットの前記本体部とが前記厚さ方向に並ぶように、前記第二のバッテリユニットの前記複数の正極タブと前記第三のバッテリユニットの前記複数の負極タブとを折り曲げる第二の曲げ工程と、を備え、
　前記第三の重ね工程では、前記二つの外側正極タブの間の中央の位置からオフセットした位置で前記各第三の先端部を重ね、
　前記第四の重ね工程では、前記二つの外側負極タブの間の中央の位置からオフセットした位置で前記各第四の先端部を重ね、
　前記第二の接合工程では、前記第三の重ね工程で重ねられた前記各第三の先端部と、前記第四の重ね工程で重ねられた前記各第四の先端部とが重なるように、前記第二のバッテリユニットと前記第三のバッテリユニットとを向かい合わせた状態で接合する、
ことを特徴とする製造方法。
　請求項１に記載の製造方法であって、
　前記第一の重ね工程では、前記二つの外側正極タブの間の中央の位置から第一のオフセット量だけオフセットした位置で前記各第一の先端部を重ね、
　前記第二の重ね工程では、前記二つの外側負極タブの間の中央の位置から第二のオフセット量だけオフセットした位置で、前記各第二の先端部を重ね、
　前記曲げ工程では、前記第一のバッテリユニットの前記複数の正極タブが、前記第二のバッテリユニットの前記複数の負極タブに対して、前記本体部の側に位置するように前記第一のバッテリユニットの前記複数の正極タブと前記第二のバッテリユニットの前記複数の負極タブとを折り曲げ、
　前記第一のオフセット量は、前記第二のオフセット量よりも大きい、
ことを特徴とする製造方法。
　請求項１に記載の製造方法であって、
　前記第一の重ね工程では、前記第一のバッテリユニットの前記本体部から、第一の距離だけ離れた位置で、前記各第一の先端部を重ね、
　前記第二の重ね工程では、前記第二のバッテリユニットの前記本体部から、第二の距離だけ離れた位置で、前記各第二の先端部を重ね、
　前記曲げ工程では、前記第一のバッテリユニットの前記複数の正極タブが、前記第二のバッテリユニットの前記複数の負極タブに対して、前記本体部の側に位置するように前記第一のバッテリユニットの前記複数の正極タブと前記第二のバッテリユニットの前記複数の負極タブとを折り曲げ、
　前記第一の距離は、前記第二の距離よりも短い、
ことを特徴とする製造方法。