(57)【要約】【課題】簡素な構造で二次電池の充放電時の膨張及び収縮を適正に管理して、確実かつ安定的に試験を行うことができる充放電試験機を提供する。【解決手段】ベース部２０と、ベース部２０の長手方向両端部に設けられた端部フレーム２１と、端部フレーム２１の幅方向両側部に設けられた側部フレーム２２とを有し、ベース部２０の長手方向に摺動可能に保持され二次電池１１と交互に配置される剛体製のセパレータ２４が設けられた電池トレイ１６と、電池トレイ１６が着脱可能に載置されるトレイ載置部４０と、トレイ載置部４０に設けられ、電池トレイ１６に保持された二次電池１１及びセパレータ２４を電池トレイ１６の長手方向に押圧する押圧機構４１とを有する充放電ステージ１７とを備え、充放電試験中の二次電池１１の膨張及び収縮に合わせて押圧機構４１の押圧力を調整することにより、正極端子１２及び負極端子１３の位置変動を制限する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池を厚さ方向に並べて配置し、前記各二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を電気接続して充放電試験を行う充放電試験機において、
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置される剛体製のセパレータが設けられた電池トレイと、
前記電池トレイが着脱可能に載置されるトレイ載置部と、該トレイ載置部に設けられ、前記電池トレイに保持された前記二次電池及び前記セパレータを前記電池トレイの長手方向に押圧する押圧機構とを有する充放電ステージとを備え、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて前記押圧機構の押圧力を調整することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限することを特徴とする充放電試験機。
【請求項２】
請求項１記載の充放電試験機において、前記電池トレイは、一方の前記端部フレームに形成された開口部を有し、前記押圧機構は、前記開口部を通して前記電池トレイの一端側から前記二次電池及び前記セパレータを押圧する押圧具と、該押圧具と対向配置され他方の前記端部フレームの外面に当接する当接部とを有することを特徴とする充放電試験機。
【請求項３】
請求項１記載の充放電試験機において、前記電池トレイは、前記各端部フレームに形成された開口部を有し、前記押圧機構は、前記各開口部を通して前記電池トレイの両端から前記二次電池及び前記セパレータを押圧する一対の押圧具を有することを特徴とする充放電試験機。
【請求項４】
複数の二次電池を厚さ方向に並べて配置し、前記各二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を電気接続して充放電試験を行う充放電試験機において、
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置されるセパレータと、前記二次電池及び前記セパレータを前記ベース部の長手方向に押圧する押圧手段とが設けられた電池トレイを用い、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて、前記セパレータの厚さが、前記ベース部の長手方向に変化することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限することを特徴とする充放電試験機。
【請求項５】
請求項４記載の充放電試験機において、前記セパレータは、弾性体で形成され又は少なくとも前記二次電池と対向する面に弾性変形部を有することを特徴とする充放電試験機。
【請求項６】
請求項４記載の充放電試験機において、前記セパレータは、前記二次電池と対向する面に設けられた可動板と、該可動板を前記電池トレイの長手方向に摺動可能に支持する弾性支持部とを有することを特徴とする充放電試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の二次電池を一度に充放電試験する際に、各二次電池の形状変化を制限若しくは吸収して、確実に電気接続を行うことができる充放電試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン等のＩＴ機器の発達、電気自動車等の実用化に伴い、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池の需要が急速に増加している。この二次電池の量産過程の最終工程では、生産された二次電池の活性化及び品質検査が行われており、充放電試験により、所定の性能や特性を満たしているか否かを検査してから出荷している。一般的に、この検査は一度に複数の二次電池を並べて行われる。例えば、特許文献１では、複数の二次電池を幅方向に重ねるように並べて配置し、二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を差し込んで充放電を行う充放電装置において、複数の二次電池に対して一又は二以上の組みになった二次電池毎に電源側端子を持った複数の充放電ユニットを備え、その充放電ユニットが、二次電池の並び方向にスライド可能に取り付けられたものが提案されている。また、特許文献２には、電源と、複数の二次電池を収容する電池検査ユニットと、電池検査ユニットに設けられ電源から各二次電池に給電するための複数の接触子とを備える充放電検査装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４０８４４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／０９３６５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１は、二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を差し込むことにより、二次電池の膨張による位置ずれに対し、正極及び負極端子と電源側端子とのずれ量を抑えて、正極及び負極端子と電源側端子との接続を維持するものである。このため、正極及び負極端子の形状が、電源側端子を差し込み可能なものに限定され、汎用性に欠けるという問題がある。また、特許文献１では、二次電池の膨張による正極及び負極端子の位置ずれに伴って電源側端子が引っ張られることにより、充放電ユニットが二次電池の並び方向にスライドする。よって、正極及び負極端子と電源側端子とのずれ量が僅かであっても、電源側端子に負荷が加わり易く、充放電を繰り返すことにより、繰返し荷重が加わって電源側端子の変形や破損が発生するおそれがあり、耐久性に欠けるという問題がある。さらに、特許文献１には、複数の二次電池を一つずつスペーサ（セパレータ）によって幅方向に挟み込み、充放電ユニットに形成した倣い歯をスペーサの間に入り込ませて位置決めを行い、電源側端子を正極及び負極端子に挿入することが記載されている。これは、１〜複数個の二次電池を１組とし、１組の二次電池の中心に倣い歯を配置することにより、中心の二次電池に対する他の二次電池の移動距離を、正極及び負極端子と電源側端子とのずれ量とするものである。つまり、二次電池の組毎にずれ量の基準となる倣い歯が存在することにより、複数組の二次電池を並べて配置した場合でも、ずれ量が積算（累積）されることはなく、ずれ量を抑えることが可能である。しかし、各組で発生する僅かな位置ずれによっても、電源側端子には撓みが発生し、繰返し使用により変形や破損が発生するおそれがある。また、倣い歯を形成するために部品点数が増え、構成が複雑になると共に、倣い歯がスムーズにスペーサの間に入り込むように、倣い歯の先端に傾斜を形成したり、スペーサの上部にテーパ面を形成したりして、形状を工夫する必要があり、加工にも手間がかかって、量産性に欠けるという問題がある。さらに、特許文献１では、二次電池を幅方向に重ねて並べる電池用パレット（トレイ）において、隣り合う二次電池の間に配置されるスペーサは、二次電池の充電時の膨張に応じて、電池用パレットの長手方向に移動できるようになっている。そして、電池用パレットには、充電時の複数の二次電池とスペーサに対して一定の荷重を加え、二次電池の膨張を抑え込むための拘束治具が設けられており、拘束治具から加えられる荷重によって電池用パレットが変形しないように、電池用パレットには高い剛性が要求される。よって、電池用パレットの各部は、ステンレス等の金属で形成しなければならず、重量が増え、取り扱い性（搬送性）に欠けるという問題がある。特に、量産工程では多数の二次電池を検査するために、多くの電池用パレットが必要となり、コストアップに繋がるという問題もある。
【０００５】
これに対し、特許文献２では、複数の二次電池が間隔を空けて配置され、各二次電池が充放電時に拘束を受けることなく膨張及び収縮が可能であり、隣接する二次電池が互いに干渉することもない。つまり、二次電池の正極及び負極端子の位置は、膨張及び収縮によって移動することがなく、電源側端子との間で位置ずれが発生することもない。したがって、特許文献１のように、二次電池の膨張及び収縮に伴う正極及び負極端子の移動に対応（追従）させて電源側端子を移動させるための機構が不要であり、充放電検査装置の構造を簡素化することができる。ところが、二次電池は膨張に伴って容量が低下するので、何らの拘束も行わず、自由な膨張を許容すると、必要な容量を維持できないおそれがあり、特性のばらつきが発生し易く、品質の安定性も低下するという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、二次電池の充放電時の膨張及び収縮を適正に管理して容量の低下及びばらつきの発生を防ぎ、正極端子及び負極端子の位置変動を制限して、確実かつ安定的に試験を行うことができる量産性及び低コスト性に優れた充放電試験機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う第１の発明に係る充放電試験機は、複数の二次電池を厚さ方向に並べて配置し、前記各二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を電気接続して充放電試験を行う充放電試験機において、
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置される剛体製のセパレータが設けられた電池トレイと、
前記電池トレイが着脱可能に載置されるトレイ載置部と、該トレイ載置部に設けられ、前記電池トレイに保持された前記二次電池及び前記セパレータを前記電池トレイの長手方向に押圧する押圧機構とを有する充放電ステージとを備え、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて前記押圧機構の押圧力を調整することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限する。
【０００７】
第１の発明に係る充放電試験機において、前記電池トレイは、一方の前記端部フレームに形成された開口部を有し、前記押圧機構は、前記開口部を通して前記電池トレイの一端側から前記二次電池及び前記セパレータを押圧する押圧具と、該押圧具と対向配置され他方の前記端部フレームの外面に当接する当接部とを有することができる。
【０００８】
第１の発明に係る充放電試験機において、前記電池トレイは、前記各端部フレームに形成された開口部を有し、前記押圧機構は、前記各開口部を通して前記電池トレイの両端から前記二次電池及び前記セパレータを押圧する一対の押圧具を有してもよい。
【０００９】
前記目的に沿う第２の発明に係る充放電試験機は、複数の二次電池を厚さ方向に並べて配置し、前記各二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を電気接続して充放電試験を行う充放電試験機において、
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置されるセパレータと、前記二次電池及び前記セパレータを前記ベース部の長手方向に押圧する押圧手段とが設けられた電池トレイを用い、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて、前記セパレータの厚さが、前記ベース部の長手方向に変化することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限する。
【００１０】
第２の発明に係る充放電試験機において、前記セパレータは、弾性体で形成され又は少なくとも前記二次電池と対向する面に弾性変形部を有することが好ましい。
【００１１】
第２の発明に係る充放電試験機において、前記セパレータは、前記二次電池と対向する面に設けられた可動板と、該可動板を前記電池トレイの長手方向に摺動可能に支持する弾性支持部とを有することもできる。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明に係る充放電試験機は、電池トレイに摺動可能に保持された剛体製のセパレータ及びセパレータと交互に配置される二次電池を電池トレイの長手方向に押圧する押圧機構が、充放電ステージのトレイ載置部に設けられているので、二次電池の充放電試験時に、押圧機構によって適正な圧力で二次電池及びセパレータを押圧して、二次電池の膨張量を制限する（一定範囲内に抑える）ことができ、二次電池の容量の低下及びばらつきの発生を防ぐことが可能で、品質管理の信頼性に優れる。特に、充放電試験中の二次電池の膨張及び収縮に合わせて押圧機構の押圧力を調整することにより、正極端子及び負極端子の位置変動を制限して、複数の二次電池を所定のピッチ（ほぼ一定間隔）で保持することができるので、従来のように正極端子及び負極端子の位置変動に追従させて電源側端子の位置を調整するための機構が不要となり、装置の構成を簡素化することができる。また、押圧機構が充放電ステージのトレイ載置部に設けられることにより、個々の電池トレイに押圧手段を設ける必要がないので、電池トレイの取り扱い性及び搬送性に優れると共に、多数の電池トレイを用意してもコストアップに繋がらず、大量の二次電池を効率的に試験することができる。
【００１３】
第１の発明に係る充放電試験機において、電池トレイが、一方の端部フレームに形成された開口部を有し、押圧機構が、開口部を通して電池トレイの一端側から二次電池及びセパレータを押圧する押圧具と、押圧具と対向配置され他方の端部フレームの外面に当接する当接部とを有する場合、予めセパレータと二次電池が収容された電池トレイをトレイ載置部に載置するだけで、押圧具と当接部の間で簡単かつ確実に二次電池及びセパレータを所定の圧力で押圧することができ、充電時の二次電池の膨張量を制限して、正極端子及び負極端子の位置変動を防止することができる。また、押圧具の力を当接部で受けることができるので、端部フレーム及び側部フレームに直接負荷が加わることはなく、電池トレイの変形及び破損を防止できる。従って、電池トレイの各部を薄肉化することや、材質を軽量金属や合成樹脂等に変更して軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００１４】
第１の発明に係る充放電試験機において、電池トレイが、各端部フレームに形成された開口部を有し、押圧機構が、各開口部を通して電池トレイの両端から二次電池及びセパレータを押圧する一対の押圧具を有する場合、予めセパレータと二次電池が収容された電池トレイをトレイ載置部に載置するだけで、一対の押圧具の間で簡単かつ確実に二次電池及びセパレータを所定の圧力で押圧することができ、充電時の二次電池の膨張量を制限して、正極端子及び負極端子の位置変動を防止することができる。また、一対の押圧具の間で二次電池及びセパレータを押圧するので、端部フレーム及び側部フレームに直接負荷が加わることはなく、電池トレイの変形及び破損を防止できる。従って、電池トレイの各部を薄肉化することや、材質を軽量金属や合成樹脂等に変更して軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００１５】
第２の発明に係る充放電試験機は、二次電池とセパレータが交互に配置される電池トレイに、二次電池及びセパレータを押圧する押圧手段が設けられており、充放電試験中の二次電池の膨張及び収縮に合わせて、セパレータの厚さが、ベース部の長手方向に変化することにより、正極端子及び負極端子の位置変動を制限するので、二次電池の膨張量及び収縮量を制限する（一定範囲内に抑える）ことができ、二次電池の容量の低下及びばらつきの発生を防ぐことが可能で、品質管理の信頼性に優れる。特に、充放電試験中の二次電池の膨張及び収縮に合わせてセパレータの厚さが変化することにより、正極端子及び負極端子の位置変動を制限して、複数の二次電池を所定のピッチ（ほぼ一定間隔）で保持することができるので、従来のように正極端子及び負極端子の位置変動に追従させて電源側端子の位置を調整するための機構が不要となり、装置の構成を簡素化することができる。また、電池トレイに押圧手段が設けられているので、充放電試験の終了後も、電池トレイに収容された複数の二次電池を所定の圧力で押圧したまま保持し、二次電池の性能を安定化させることができる。
【００１６】
第２の発明に係る充放電試験機において、セパレータが、弾性体で形成され又は少なくとも二次電池と対向する面に弾性変形部を有する場合、弾性体又は弾性変形部の変形により、二次電池の寸法公差（ばらつき）及び規定量以上の膨張を吸収して、二次電池の容量の低下及びばらつきの発生を防ぎ、二次電池の品質を安定化させることができる。
【００１７】
第２の発明に係る充放電試験機において、セパレータが、二次電池と対向する面に設けられた可動板と、可動板を電池トレイの長手方向に摺動可能に支持する弾性支持部とを有する場合、弾性支持部の変形（圧縮）によって可動板を移動させることにより、二次電池の寸法公差（ばらつき）及び規定量以上の膨張を吸収して、二次電池の容量の低下及びばらつきの発生を防ぎ、二次電池の品質を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る充放電試験機の使用開始時の状態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る充放電試験機の使用開始時の状態を示す平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る充放電試験機の使用開始時の状態を示す平面図である。
【図６】（Ａ）は同充放電試験機で用いるセパレータの内部構造を示す要部断面図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）はそれぞれ同充放電試験機で用いるセパレータの内部構造の変形例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示す本発明の第１の実施の形態に係る充放電試験機１０は、生産されたリチウムイオン電池等のラミネート型や角型の二次電池１１の活性化及び品質検査で用いられ、複数の二次電池１１を厚さ方向に並べて配置し、各二次電池１１の正極端子１２及び負極端子１３に電源側端子（図示せず）を電気接続して一度に充放電試験等を行うためのものである。
この充放電試験機１０は、複数の二次電池１１が厚さ方向に並べて配置される電池トレイ１６と、電池トレイ１６が着脱可能に載置されて充放電試験を行う充放電ステージ１７を備えている。
【００２０】
以下、充放電試験機１０の詳細について説明する。なお、図１、図２の左右方向が、充放電試験機１０及び電池トレイ１６の前後方向（長手方向）であり、二次電池１１の厚さ方向である。また、図１の上下方向が、充放電試験機１０、二次電池１１及び電池トレイ１６の左右方向（幅方向）である。
まず、電池トレイ１６は、図１、図２に示すように、ベース部２０と、ベース部２０の長手方向両端部に設けられた端部フレーム２１と、ベース部２０の長手方向に沿って端部フレーム２１の幅方向両側部に設けられた側部フレーム２２とを有している。そして、電池トレイ１６には、ベース部２０の長手方向に摺動可能に保持され二次電池１１と交互に配置される平板状のセパレータ２４が設けられている。ここで、側部フレーム２２は両端の端部フレーム２１の間を連結し、二次電池１１及びセパレータ２４の幅方向位置を規制できるものであればよい。よって、本実施の形態では、端部フレーム２１の高さ方向の一部（例えば中央部）に側部フレーム２２を設けたが、端部フレーム２１の高さ全体に側部フレームを設けてもよいし、端部フレーム２１の高さ方向に複数の側部フレームを分割して設けてもよい。ベース部２０、端部フレーム２１及び側部フレーム２２の材質としてはステンレス等の金属が好ましいが、合成樹脂でもよい。
【００２１】
セパレータ２４は、図１、図２に示すように、二次電池１１の幅方向と平行に配置され、ベース部２０の長手方向に摺動可能なので、図１、図２に示すように、セパレータ２４の間隔を拡げた状態で、電池トレイ１６への二次電池１１の出し入れを容易に行うことができる。図１では、各側部フレーム２２の内側面とセパレータ２４の左右の端面（両外側面）との間に隙間が存在しているが、この隙間は、二次電池１１及びセパレータ２４が傾いたり、幅方向に大きく位置ずれしたりすることなく、ベース部２０の長手方向に沿ってスムーズに移動できる程度に形成される。必要に応じて、セパレータの両外側部に案内凸部又は案内溝を設け、各側部フレームの内側面にセパレータの案内凸部又は案内溝と係合する案内溝又は案内凸部を設けて、セパレータの摺動を案内してもよい。セパレータ２４は剛体製であり、具体的には金属製でも合成樹脂製でもよい。なお、セパレータ２４の厚さ及び硬度等は適宜、選択することができる。
【００２２】
次に、充放電ステージ１７は、電池トレイ１６が着脱可能に載置されるトレイ載置部４０と、トレイ載置部４０に設けられ、電池トレイ１６に保持されたセパレータ２４を介して二次電池１１を電池トレイ１６の長手方向に押圧する押圧機構４１とを有する。ここで、電池トレイ１６は、一方（図１、図２では右側）の端部フレーム２１に形成された開口部４２を有している。そして、押圧機構４１は、開口部４２を通して電池トレイ１６の一端側（図１、図２では右側）からセパレータ２４を介して二次電池１１を押圧する押圧具４３と、押圧具４３と対向配置され他方（図１、図２では左側）の端部フレーム２１の外面に当接する当接部４４を有している。そして、押圧具４３は、押圧駆動部４５と、開口部４２を貫通し、押圧駆動部４５によって駆動されて摺動する軸部４６を有する。軸部４６の先側には、平板状の基板部４７が着脱可能に取り付けられ、さらに先側には複数の押圧軸４８を介して平板状の押圧板４９が連結されている。押圧板４９は、セパレータ２４と同様の剛体製（例えば金属製又は合成樹脂製）であることが好ましい。また、押圧軸４８の数及び配置は適宜、選択することができるが、例えば３〜６個の押圧軸４８を同一円周上に等角度間隔で配置すれば、押圧板４９でセパレータ２４全体を均一に押圧することができる。なお、押圧駆動部４５には、油圧シリンダ等が好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、押圧具４３の構造も、適宜、選択することができる。例えば、押圧板を省略して押圧軸で直接、セパレータ２４を押圧してもよい。また、軸部を開口部から挿通する代わりに、押圧軸を開口部から挿通する構造とすることもできる。
【００２３】
なお、押圧駆動部４５の基側はトレイ載置部４０に立設された固定部５０に固定され、当接部４４と固定部５０の底部がトレイ載置部４０で連結されている。また、当接部４４と固定部５０の幅方向両側部は、図２に示したように上下２箇所の側部連結部５１で連結されている。これらの構成により、当接部４４と固定部５０の変形や傾きを防止して、その間隔を一定に保つことができ、押圧機構４１でセパレータ２４を介して二次電池１１を確実に押圧して、二次電池１１を所定のピッチ（一定間隔）で保持した状態で、充放電試験を行うことができる。本実施の形態では、上下２箇所の側部連結部５１で当接部４４と固定部５０の幅方向両側部を連結したが、側部連結部は当接部４４と固定部５０を連結して変形や傾きを防止できるものであればよく、形状（厚さ及び高さ方向寸法）、数及び配置は適宜選択することができる。よって、当接部４４及び固定部５０の高さ方向全体に側部連結部を設けてもよいし、当接部４４及び固定部５０に十分な強度があれば側部連結部を省略してもよい。
【００２４】
充放電試験機１０を用いて充放電試験を行う場合、まず、二次電池１１とセパレータ２４が交互に収容された電池トレイ１６をトレイ載置部４０に載置する。そして、例えば押圧具４３の軸部４６から基板部４７を取り外した状態で、軸部４６を開口部４２から電池トレイ１６内に挿通し、電池トレイ１６内で軸部４６と基板部４７を固定することにより、図１、図２に示した使用開始時の状態となる。この状態から、押圧駆動部４５を駆動して軸部４６を電池トレイ１６の他方に向かって摺動させると、押圧板４９に押圧されて各二次電池１１及び各セパレータ２４が、当接部４４側へ移動する。そして、他方の端（ここでは左端）のセパレータ２４が端部フレーム２１に当接し、各二次電池１１及び各セパレータ２４が密着した状態で押圧具４３が停止して、各二次電池１１と各セパレータ２４がそれぞれ一定間隔で保持される。この結果、押圧機構４１によって適正な圧力で二次電池１１及びセパレータ２４を押圧して、充放電試験時の二次電池１１の膨張量を制限する（一定範囲内に抑える）ことができ、容量の低下及びばらつきの発生を防ぐことができる。特に、充放電試験中の二次電池１１の膨張及び収縮に合わせて押圧機構４１の押圧力を調整することにより、正極端子１２及び負極端子１３の位置変動を制限して、複数の二次電池１１を所定のピッチ（ほぼ一定間隔）で保持することができる。従って、充放電試験機１０には、従来のように正極端子１２及び負極端子１３の位置変動に追従させて電源側端子の位置を調整するための機構が不要となり、装置の構成を簡素化することができる。充放電試験中に、二次電池１１の膨張及び収縮に合わせて押圧機構４１の押圧力を調整するには、二次電池１１からの反力を検知する圧力検知手段（図示せず）を押圧機構４１に設け、圧力検知手段で検知される反力が一定となるように、押圧駆動部４５を制御することが好ましい。なお、押圧板４９の位置が常に一定となるように、軸部４６を摺動（前後動）させれば、二次電池１１を所定の押圧力で押圧して一定間隔に保持することができるので、圧力検知手段を用いる代りに、位置センサ等を用いて押圧板４９の位置又は軸部４６の突出量等が一定となるように制御してもよい。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る充放電試験機５５について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
充放電試験機５５が充放電試験機１０と異なる点は、図３、図４に示すように、電池トレイ５６の各端部フレーム２１に開口部４２が形成されており、充放電ステージ５７の押圧機構５８が、各開口部４２を通して電池トレイ５６の両端から二次電池１１及びセパレータ２４を押圧する一対の押圧具４３を有している点である。
この充放電試験機５５によれば、充放電試験機１０と同様の作用、効果を得ることができる。なお、充放電試験機５５では、一対の押圧具４３によって前後両方向（図３、図４の左右両方向）から同時に圧力を加えることにより、反力が打ち消されるため、電池トレイ５６には負荷が加わらない。よって、電池トレイ５６を合成樹脂製としてコストダウン、軽量化を図ることができ、メンテナンス性を向上させることができる。
【００２６】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る充放電試験機６０について説明する。なお、第１、第２の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
充放電試験機６０で用いる電池トレイ６１は、図５に示すように、ベース部６２と、ベース部６２の長手方向両端部に設けられた端部フレーム６３と、ベース部６２の長手方向に沿って端部フレーム６３の幅方向両側部に設けられた側部フレーム６４とを有している。そして、電池トレイ６１には、ベース部６２の長手方向に摺動可能に保持され二次電池１１と交互に配置されるセパレータ６５と、二次電池１１及びセパレータ６５をベース部６２の長手方向に押圧する押圧手段６６が設けられている。本実施の形態では、電池トレイ６１に押圧手段６６が設けられていることにより、押圧手段６６で二次電池１１及びセパレータ６５を押圧した際の反力が端部フレーム６３に加わるので、端部フレーム６３の高さ全体に側部フレーム６４を設け、電池トレイ６１（端部フレーム６３）の変形及び破損を防止した。但し、電池トレイとして十分な強度を確保できる場合は、端部フレーム６３の高さ方向の一部（例えば中央部）に側部フレームを設けてもよいし、端部フレーム６３の高さ方向に複数の側部フレームを分割して設けてもよい。なお、ベース部６２、端部フレーム６３及び側部フレーム６４の材質としてはステンレス等の金属が好ましい。
【００２７】
押圧手段６６は、基側が一方の端部フレーム６３に固定された押圧駆動部６７と、押圧駆動部６７によって駆動されて摺動する軸部６８を有する。軸部６８の先側には、平板状の基板部６９が取り付けられ、さらに先側には複数の押圧軸７０を介して平板状の押圧板７１が連結されている。この押圧手段６６の構造は、第１、第２の実施の形態の押圧具４３と同様であるが、押圧手段６６の構造は、これに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。例えば、押圧手段６６の代りに、装置後端側（図１、図２では右端）の端部フレーム６３とセパレータ６５との間に、上方から楔形の押圧手段を差し込み、二次電池１１とセパレータ６５を密着させて押圧することもできる。
【００２８】
セパレータ６５は弾性体で形成され、材質としては、例えばシリコンゴムが好適に用いられるが、その他の合成ゴムを用いてもよく、厚さ、硬度及び弾性率等は適宜、選択することができる。充放電試験中の二次電池１１の膨張及び収縮に合わせてセパレータ６５の厚さがベース部６２の長手方向に変形（圧縮）し易くなるように、図６（Ａ）に示すように、必要に応じて中空部７３、７４を形成することが好ましい。
なお、電池トレイ６１には、二次電池１１とセパレータ６５を交互に配置するが、装置前端側（図１、図２では左端）の端部フレーム６３とセパレータ６５との間には、端部支持材７５を配置することが好ましい。端部支持材７５は、金属や合成樹脂等で板状に形成され、二次電池１１及びセパレータ６５が押圧手段６６によって押圧された際に、前端のセパレータ６５に当接して支持する。これにより、前端のセパレータ６５を確実に押圧することができる。なお、電池トレイ６１の端部フレーム６３が十分な剛性を有する場合は、端部支持材７５を省略してもよい。
【００２９】
図５に示す使用開始時の状態から、押圧駆動部６７を駆動して軸部６８を電池トレイ６１の他方に向かって摺動させると、押圧板７１に押圧されて各二次電池１１、各セパレータ６５及び端部支持材７５が、他方の端部フレーム６３側へ移動する。そして、端部支持材７５が端部フレーム６３に当接し、他方の端（ここでは左端）のセパレータ６５が端部支持材７５に当接して、各二次電池１１及び各セパレータ６５が密着した状態で押圧駆動部６７（押圧手段６６）が停止して、各二次電池１１と各セパレータ６５がそれぞれ一定間隔で保持される。この結果、押圧手段６６によって適正な圧力で二次電池１１及びセパレータ６５を押圧して、充放電試験時の二次電池１１の膨張量を制限する（一定範囲内に抑える）ことができ、容量の低下及びばらつきの発生を防ぐことができる。特に、充放電試験中の二次電池１１の膨張及び収縮に合わせて弾性体で形成されたセパレータ６５の厚さが変化することにより、正極端子１２及び負極端子１３の位置変動を制限して、複数の二次電池１１を所定のピッチ（ほぼ一定間隔）で保持することができる。従って、充放電試験機６０には、従来のように正極端子１２及び負極端子１３の位置変動に追従させて電源側端子の位置を調整するための機構が不要となり、装置の構成を簡素化することができる。また、電池トレイ６１に押圧手段６６が設けられているので、充放電試験の終了後も、電池トレイ６１に収容された複数の二次電池１１を所定の圧力で押圧したまま保持し、二次電池１１の性能を安定化させることができる。
【００３０】
なお、セパレータの構造はこれに限定されるものではなく、例えば、図６（Ｂ）に示すように、矩形状の中空部７７を形成したセパレータ７８や、図６（Ｃ）に示すように、三角形状の中空部８０を互い違いに形成したセパレータ８１を用いることもでき、中空部の断面形状、数及び配置は適宜、選択することができる。また、図６（Ｄ）に示すように、内部に多数の気孔（気泡）８３を有する発泡樹脂や多孔質材料（弾性体の一種）で形成されたセパレータ８４を用いる場合は、中空部を形成しなくてもよいし、形成してもよい。
さらに、セパレータを弾性体で形成する代わりに、金属や合成樹脂等で形成された基材部の二次電池１１と対向する面（基材部の片面又は両面）に弾性変形部を設ける構造とすることもできる。なお、弾性変形部の材質としては上記の弾性体と同様のものが好適に用いられる。所定の剛性を有する基材部が芯材となってセパレータ全体としての変形や破損を防止することができる。
【００３１】
また、図６（Ｅ）に示すように、二次電池１１と対向する面（両面）に設けられた可動板８５と、可動板８５を電池トレイ６１の長手方向に摺動可能に支持する弾性支持部８７とを有するセパレータ８８としてもよい。この場合、各二次電池１１の膨張及び圧縮時に可動板８５を介して弾性支持部８７を圧縮及び膨張させることができ、セパレータ８８の位置を移動させることなく、可動板８５のみを移動させて各二次電池１１の膨張及び圧縮を吸収することができる。なお、ここでは２枚の可動板８５で直接、弾性支持部８７を挟む構造としたが、金属や合成樹脂等で形成された基材部（芯材）を設け、その二次電池１１と対向する面（基材部の両面）に弾性支持部を介して可動板を取り付ける構造としてもよい。また、本実施の形態では、弾性支持部８７としてバネを用いたが、バネの代わりに、上記の弾性体と同様のシリコンゴムや発泡樹脂等を用いてもよい。
本実施の形態では、電池トレイ６１の長手方向の一端側のみに押圧手段６６を設けたが、電池トレイの長手方向の両端に、一対の押圧手段を対向させて設けてもよい。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
なお、充放電試験中に二次電池の温度が上昇するので、電池トレイの各部、セパレータ、及び押圧板等は、耐熱性及び難燃性を有する材料で製造することが好ましい。
【符号の説明】
【００３３】
１０：充放電試験機、１１：二次電池、１２：正極端子、１３：負極端子、１６：電池トレイ、１７：充放電ステージ、２０：ベース部、２１：端部フレーム、２２：側部フレーム、２４：セパレータ、４０：トレイ載置部、４１：押圧機構、４２：開口部、４３：押圧具、４４：当接部、４５：押圧駆動部、４６：軸部、４７：基板部、４８：押圧軸、４９：押圧板、５０：固定部、５１：側部連結部、５５：充放電試験機、５６：電池トレイ、５７：充放電ステージ、５８：押圧機構、６０：充放電試験機、６１：電池トレイ、６２：ベース部、６３：端部フレーム、６４：側部フレーム、６５：セパレータ、６６：押圧手段、６７：押圧駆動部、６８：軸部、６９：基板部、７０：押圧軸、７１：押圧板、７３、７４：中空部、７５：端部支持材、７７：中空部、７８：セパレータ、８０：中空部、８１：セパレータ、８３：気孔（気泡）、８４：セパレータ、８５：可動板、８７：弾性支持部、８８：セパレータ
【図１】
2020119823.tif 000003
【図２】
2020119823.tif 000004
【図３】
2020119823.tif 000005
【図４】
2020119823.tif 000006
【図５】
2020119823.tif 000007
【図６】
2020119823.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月2日(2019.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生産された二次電池の活性化及び品質検査で用いられ、複数の前記二次電池を厚さ方向に並べて配置し、前記各二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を電気接続して充放電試験を行う充放電試験機において、
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置される剛体製のセパレータが設けられた電池トレイと、
前記電池トレイが着脱可能に載置されるトレイ載置部と、該トレイ載置部に設けられ、前記電池トレイに保持された前記二次電池及び前記セパレータを前記電池トレイの長手方向に押圧する押圧機構とを有する充放電ステージとを備え、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて前記押圧機構の押圧力を調整することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限し、複数の前記二次電池を所定のピッチで保持することを特徴とする充放電試験機。
【請求項２】
請求項１記載の充放電試験機において、前記電池トレイは、一方の前記端部フレームに形成された開口部を有し、前記押圧機構は、前記開口部を通して前記電池トレイの一端側から前記二次電池及び前記セパレータを押圧する押圧具と、該押圧具と対向配置され他方の前記端部フレームの外面に当接する当接部とを有することを特徴とする充放電試験機。
【請求項３】
請求項１記載の充放電試験機において、前記電池トレイは、前記各端部フレームに形成された開口部を有し、前記押圧機構は、前記各開口部を通して前記電池トレイの両端から前記二次電池及び前記セパレータを押圧する一対の押圧具を有することを特徴とする充放電試験機。
【請求項４】
生産された二次電池の活性化及び品質検査で用いられ、複数の前記二次電池を厚さ方向に並べて配置し、前記各二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を電気接続して充放電試験を行う充放電試験機において、
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置されるセパレータと、前記二次電池及び前記セパレータを前記ベース部の長手方向に押圧する押圧手段とが設けられた電池トレイを用い、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて、前記セパレータの厚さが、前記ベース部の長手方向に変化することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限し、複数の前記二次電池を所定のピッチで保持することを特徴とする充放電試験機。
【請求項５】
請求項４記載の充放電試験機において、前記セパレータは、弾性体で形成され又は少なくとも前記二次電池と対向する面に弾性変形部を有することを特徴とする充放電試験機。
【請求項６】
請求項４記載の充放電試験機において、前記セパレータは、前記二次電池と対向する面に設けられた可動板と、該可動板を前記電池トレイの長手方向に摺動可能に支持する弾性支持部とを有することを特徴とする充放電試験機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の二次電池を一度に充放電試験する際に、各二次電池の形状変化を制限若しくは吸収して、確実に電気接続を行うことができる充放電試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン等のＩＴ機器の発達、電気自動車等の実用化に伴い、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池の需要が急速に増加している。この二次電池の量産過程の最終工程では、生産された二次電池の活性化及び品質検査が行われており、充放電試験により、所定の性能や特性を満たしているか否かを検査してから出荷している。一般的に、この検査は一度に複数の二次電池を並べて行われる。例えば、特許文献１では、複数の二次電池を幅方向に重ねるように並べて配置し、二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を差し込んで充放電を行う充放電装置において、複数の二次電池に対して一又は二以上の組みになった二次電池毎に電源側端子を持った複数の充放電ユニットを備え、その充放電ユニットが、二次電池の並び方向にスライド可能に取り付けられたものが提案されている。また、特許文献２には、電源と、複数の二次電池を収容する電池検査ユニットと、電池検査ユニットに設けられ電源から各二次電池に給電するための複数の接触子とを備える充放電検査装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４０８４４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／０９３６５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１は、二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を差し込むことにより、二次電池の膨張による位置ずれに対し、正極及び負極端子と電源側端子とのずれ量を抑えて、正極及び負極端子と電源側端子との接続を維持するものである。このため、正極及び負極端子の形状が、電源側端子を差し込み可能なものに限定され、汎用性に欠けるという問題がある。また、特許文献１では、二次電池の膨張による正極及び負極端子の位置ずれに伴って電源側端子が引っ張られることにより、充放電ユニットが二次電池の並び方向にスライドする。よって、正極及び負極端子と電源側端子とのずれ量が僅かであっても、電源側端子に負荷が加わり易く、充放電を繰り返すことにより、繰返し荷重が加わって電源側端子の変形や破損が発生するおそれがあり、耐久性に欠けるという問題がある。さらに、特許文献１には、複数の二次電池を一つずつスペーサ（セパレータ）によって幅方向に挟み込み、充放電ユニットに形成した倣い歯をスペーサの間に入り込ませて位置決めを行い、電源側端子を正極及び負極端子に挿入することが記載されている。これは、１〜複数個の二次電池を１組とし、１組の二次電池の中心に倣い歯を配置することにより、中心の二次電池に対する他の二次電池の移動距離を、正極及び負極端子と電源側端子とのずれ量とするものである。つまり、二次電池の組毎にずれ量の基準となる倣い歯が存在することにより、複数組の二次電池を並べて配置した場合でも、ずれ量が積算（累積）されることはなく、ずれ量を抑えることが可能である。しかし、各組で発生する僅かな位置ずれによっても、電源側端子には撓みが発生し、繰返し使用により変形や破損が発生するおそれがある。また、倣い歯を形成するために部品点数が増え、構成が複雑になると共に、倣い歯がスムーズにスペーサの間に入り込むように、倣い歯の先端に傾斜を形成したり、スペーサの上部にテーパ面を形成したりして、形状を工夫する必要があり、加工にも手間がかかって、量産性に欠けるという問題がある。さらに、特許文献１では、二次電池を幅方向に重ねて並べる電池用パレット（トレイ）において、隣り合う二次電池の間に配置されるスペーサは、二次電池の充電時の膨張に応じて、電池用パレットの長手方向に移動できるようになっている。そして、電池用パレットには、充電時の複数の二次電池とスペーサに対して一定の荷重を加え、二次電池の膨張を抑え込むための拘束治具が設けられており、拘束治具から加えられる荷重によって電池用パレットが変形しないように、電池用パレットには高い剛性が要求される。よって、電池用パレットの各部は、ステンレス等の金属で形成しなければならず、重量が増え、取り扱い性（搬送性）に欠けるという問題がある。特に、量産工程では多数の二次電池を検査するために、多くの電池用パレットが必要となり、コストアップに繋がるという問題もある。
【０００５】
これに対し、特許文献２では、複数の二次電池が間隔を空けて配置され、各二次電池が充放電時に拘束を受けることなく膨張及び収縮が可能であり、隣接する二次電池が互いに干渉することもない。つまり、二次電池の正極及び負極端子の位置は、膨張及び収縮によって移動することがなく、電源側端子との間で位置ずれが発生することもない。したがって、特許文献１のように、二次電池の膨張及び収縮に伴う正極及び負極端子の移動に対応（追従）させて電源側端子を移動させるための機構が不要であり、充放電検査装置の構造を簡素化することができる。ところが、二次電池は膨張に伴って容量が低下するので、何らの拘束も行わず、自由な膨張を許容すると、必要な容量を維持できないおそれがあり、特性のばらつきが発生し易く、品質の安定性も低下するという問題がある。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、二次電池の充放電時の膨張及び収縮を適正に管理して容量の低下及びばらつきの発生を防ぎ、正極端子及び負極端子の位置変動を制限して、確実かつ安定的に試験を行うことができる量産性及び低コスト性に優れた充放電試験機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う第１の発明に係る充放電試験機は、生産された二次電池の活性化及び品質検査で用いられ、複数の前記二次電池を厚さ方向に並べて配置し、前記各二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を電気接続して充放電試験を行う充放電試験機において、
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置される剛体製のセパレータが設けられた電池トレイと、
前記電池トレイが着脱可能に載置されるトレイ載置部と、該トレイ載置部に設けられ、前記電池トレイに保持された前記二次電池及び前記セパレータを前記電池トレイの長手方向に押圧する押圧機構とを有する充放電ステージとを備え、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて前記押圧機構の押圧力を調整することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限し、複数の前記二次電池を所定のピッチで保持する。
【０００７】
第１の発明に係る充放電試験機において、前記電池トレイは、一方の前記端部フレームに形成された開口部を有し、前記押圧機構は、前記開口部を通して前記電池トレイの一端側から前記二次電池及び前記セパレータを押圧する押圧具と、該押圧具と対向配置され他方の前記端部フレームの外面に当接する当接部とを有することができる。
【０００８】
第１の発明に係る充放電試験機において、前記電池トレイは、前記各端部フレームに形成された開口部を有し、前記押圧機構は、前記各開口部を通して前記電池トレイの両端から前記二次電池及び前記セパレータを押圧する一対の押圧具を有してもよい。
【０００９】
前記目的に沿う第２の発明に係る充放電試験機は、生産された二次電池の活性化及び品質検査で用いられ、複数の前記二次電池を厚さ方向に並べて配置し、前記各二次電池の正極端子及び負極端子に電源側端子を電気接続して充放電試験を行う充放電試験機において、
ベース部と、該ベース部の長手方向両端部に設けられた端部フレームと、前記ベース部の長手方向に沿って前記端部フレームの幅方向両側部に設けられた側部フレームとを有し、前記ベース部の長手方向に摺動可能に保持され前記二次電池と交互に配置されるセパレータと、前記二次電池及び前記セパレータを前記ベース部の長手方向に押圧する押圧手段とが設けられた電池トレイを用い、
前記充放電試験中の前記二次電池の膨張及び収縮に合わせて、前記セパレータの厚さが、前記ベース部の長手方向に変化することにより、前記正極端子及び前記負極端子の位置変動を制限し、複数の前記二次電池を所定のピッチで保持する。
【００１０】
第２の発明に係る充放電試験機において、前記セパレータは、弾性体で形成され又は少なくとも前記二次電池と対向する面に弾性変形部を有することが好ましい。
【００１１】
第２の発明に係る充放電試験機において、前記セパレータは、前記二次電池と対向する面に設けられた可動板と、該可動板を前記電池トレイの長手方向に摺動可能に支持する弾性支持部とを有することもできる。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明に係る充放電試験機は、電池トレイに摺動可能に保持された剛体製のセパレータ及びセパレータと交互に配置される二次電池を電池トレイの長手方向に押圧する押圧機構が、充放電ステージのトレイ載置部に設けられているので、二次電池の充放電試験時に、押圧機構によって適正な圧力で二次電池及びセパレータを押圧して、二次電池の膨張量を制限する（一定範囲内に抑える）ことができ、二次電池の容量の低下及びばらつきの発生を防ぐことが可能で、品質管理の信頼性に優れる。特に、充放電試験中の二次電池の膨張及び収縮に合わせて押圧機構の押圧力を調整することにより、正極端子及び負極端子の位置変動を制限して、複数の二次電池を所定のピッチ（ほぼ一定間隔）で保持することができるので、従来のように正極端子及び負極端子の位置変動に追従させて電源側端子の位置を調整するための機構が不要となり、装置の構成を簡素化することができる。また、押圧機構が充放電ステージのトレイ載置部に設けられることにより、個々の電池トレイに押圧手段を設ける必要がないので、電池トレイの取り扱い性及び搬送性に優れると共に、多数の電池トレイを用意してもコストアップに繋がらず、大量の二次電池を効率的に試験することができる。
【００１３】
第１の発明に係る充放電試験機において、電池トレイが、一方の端部フレームに形成された開口部を有し、押圧機構が、開口部を通して電池トレイの一端側から二次電池及びセパレータを押圧する押圧具と、押圧具と対向配置され他方の端部フレームの外面に当接する当接部とを有する場合、予めセパレータと二次電池が収容された電池トレイをトレイ載置部に載置するだけで、押圧具と当接部の間で簡単かつ確実に二次電池及びセパレータを所定の圧力で押圧することができ、充電時の二次電池の膨張量を制限して、正極端子及び負極端子の位置変動を防止することができる。また、押圧具の力を当接部で受けることができるので、端部フレーム及び側部フレームに直接負荷が加わることはなく、電池トレイの変形及び破損を防止できる。従って、電池トレイの各部を薄肉化することや、材質を軽量金属や合成樹脂等に変更して軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００１４】
第１の発明に係る充放電試験機において、電池トレイが、各端部フレームに形成された開口部を有し、押圧機構が、各開口部を通して電池トレイの両端から二次電池及びセパレータを押圧する一対の押圧具を有する場合、予めセパレータと二次電池が収容された電池トレイをトレイ載置部に載置するだけで、一対の押圧具の間で簡単かつ確実に二次電池及びセパレータを所定の圧力で押圧することができ、充電時の二次電池の膨張量を制限して、正極端子及び負極端子の位置変動を防止することができる。また、一対の押圧具の間で二次電池及びセパレータを押圧するので、端部フレーム及び側部フレームに直接負荷が加わることはなく、電池トレイの変形及び破損を防止できる。従って、電池トレイの各部を薄肉化することや、材質を軽量金属や合成樹脂等に変更して軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【００１５】
第２の発明に係る充放電試験機は、二次電池とセパレータが交互に配置される電池トレイに、二次電池及びセパレータを押圧する押圧手段が設けられており、充放電試験中の二次電池の膨張及び収縮に合わせて、セパレータの厚さが、ベース部の長手方向に変化することにより、正極端子及び負極端子の位置変動を制限するので、二次電池の膨張量及び収縮量を制限する（一定範囲内に抑える）ことができ、二次電池の容量の低下及びばらつきの発生を防ぐことが可能で、品質管理の信頼性に優れる。特に、充放電試験中の二次電池の膨張及び収縮に合わせてセパレータの厚さが変化することにより、正極端子及び負極端子の位置変動を制限して、複数の二次電池を所定のピッチ（ほぼ一定間隔）で保持することができるので、従来のように正極端子及び負極端子の位置変動に追従させて電源側端子の位置を調整するための機構が不要となり、装置の構成を簡素化することができる。また、電池トレイに押圧手段が設けられているので、充放電試験の終了後も、電池トレイに収容された複数の二次電池を所定の圧力で押圧したまま保持し、二次電池の性能を安定化させることができる。
【００１６】
第２の発明に係る充放電試験機において、セパレータが、弾性体で形成され又は少なくとも二次電池と対向する面に弾性変形部を有する場合、弾性体又は弾性変形部の変形により、二次電池の寸法公差（ばらつき）及び規定量以上の膨張を吸収して、二次電池の容量の低下及びばらつきの発生を防ぎ、二次電池の品質を安定化させることができる。
【００１７】
第２の発明に係る充放電試験機において、セパレータが、二次電池と対向する面に設けられた可動板と、可動板を電池トレイの長手方向に摺動可能に支持する弾性支持部とを有する場合、弾性支持部の変形（圧縮）によって可動板を移動させることにより、二次電池の寸法公差（ばらつき）及び規定量以上の膨張を吸収して、二次電池の容量の低下及びばらつきの発生を防ぎ、二次電池の品質を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る充放電試験機の使用開始時の状態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る充放電試験機の使用開始時の状態を示す平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る充放電試験機の使用開始時の状態を示す平面図である。
【図６】（Ａ）は同充放電試験機で用いるセパレータの内部構造を示す要部断面図であり、（Ｂ）〜（Ｅ）はそれぞれ同充放電試験機で用いるセパレータの内部構造の変形例を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示す本発明の第１の実施の形態に係る充放電試験機１０は、生産されたリチウムイオン電池等のラミネート型や角型の二次電池１１の活性化及び品質検査で用いられ、複数の二次電池１１を厚さ方向に並べて配置し、各二次電池１１の正極端子１２及び負極端子１３に電源側端子（図示せず）を電気接続して一度に充放電試験等を行うためのものである。
この充放電試験機１０は、複数の二次電池１１が厚さ方向に並べて配置される電池トレイ１６と、電池トレイ１６が着脱可能に載置されて充放電試験を行う充放電ステージ１７を備えている。
【００２０】
以下、充放電試験機１０の詳細について説明する。なお、図１、図２の左右方向が、充放電試験機１０及び電池トレイ１６の前後方向（長手方向）であり、二次電池１１の厚さ方向である。また、図１の上下方向が、充放電試験機１０、二次電池１１及び電池トレイ１６の左右方向（幅方向）である。
まず、電池トレイ１６は、図１、図２に示すように、ベース部２０と、ベース部２０の長手方向両端部に設けられた端部フレーム２１と、ベース部２０の長手方向に沿って端部フレーム２１の幅方向両側部に設けられた側部フレーム２２とを有している。そして、電池トレイ１６には、ベース部２０の長手方向に摺動可能に保持され二次電池１１と交互に配置される平板状のセパレータ２４が設けられている。ここで、側部フレーム２２は両端の端部フレーム２１の間を連結し、二次電池１１及びセパレータ２４の幅方向位置を規制できるものであればよい。よって、本実施の形態では、端部フレーム２１の高さ方向の一部（例えば中央部）に側部フレーム２２を設けたが、端部フレーム２１の高さ全体に側部フレームを設けてもよいし、端部フレーム２１の高さ方向に複数の側部フレームを分割して設けてもよい。ベース部２０、端部フレーム２１及び側部フレーム２２の材質としてはステンレス等の金属が好ましいが、合成樹脂でもよい。
【００２１】
セパレータ２４は、図１、図２に示すように、二次電池１１の幅方向と平行に配置され、ベース部２０の長手方向に摺動可能なので、図１、図２に示すように、セパレータ２４の間隔を拡げた状態で、電池トレイ１６への二次電池１１の出し入れを容易に行うことができる。図１では、各側部フレーム２２の内側面とセパレータ２４の左右の端面（両外側面）との間に隙間が存在しているが、この隙間は、二次電池１１及びセパレータ２４が傾いたり、幅方向に大きく位置ずれしたりすることなく、ベース部２０の長手方向に沿ってスムーズに移動できる程度に形成される。必要に応じて、セパレータの両外側部に案内凸部又は案内溝を設け、各側部フレームの内側面にセパレータの案内凸部又は案内溝と係合する案内溝又は案内凸部を設けて、セパレータの摺動を案内してもよい。セパレータ２４は剛体製であり、具体的には金属製でも合成樹脂製でもよい。なお、セパレータ２４の厚さ及び硬度等は適宜、選択することができる。
【００２２】
次に、充放電ステージ１７は、電池トレイ１６が着脱可能に載置されるトレイ載置部４０と、トレイ載置部４０に設けられ、電池トレイ１６に保持されたセパレータ２４を介して二次電池１１を電池トレイ１６の長手方向に押圧する押圧機構４１とを有する。ここで、電池トレイ１６は、一方（図１、図２では右側）の端部フレーム２１に形成された開口部４２を有している。そして、押圧機構４１は、開口部４２を通して電池トレイ１６の一端側（図１、図２では右側）からセパレータ２４を介して二次電池１１を押圧する押圧具４３と、押圧具４３と対向配置され他方（図１、図２では左側）の端部フレーム２１の外面に当接する当接部４４を有している。そして、押圧具４３は、押圧駆動部４５と、開口部４２を貫通し、押圧駆動部４５によって駆動されて摺動する軸部４６を有する。軸部４６の先側には、平板状の基板部４７が着脱可能に取り付けられ、さらに先側には複数の押圧軸４８を介して平板状の押圧板４９が連結されている。押圧板４９は、セパレータ２４と同様の剛体製（例えば金属製又は合成樹脂製）であることが好ましい。また、押圧軸４８の数及び配置は適宜、選択することができるが、例えば３〜６個の押圧軸４８を同一円周上に等角度間隔で配置すれば、押圧板４９でセパレータ２４全体を均一に押圧することができる。なお、押圧駆動部４５には、油圧シリンダ等が好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、押圧具４３の構造も、適宜、選択することができる。例えば、押圧板を省略して押圧軸で直接、セパレータ２４を押圧してもよい。また、軸部を開口部から挿通する代わりに、押圧軸を開口部から挿通する構造とすることもできる。
【００２３】
なお、押圧駆動部４５の基側はトレイ載置部４０に立設された固定部５０に固定され、当接部４４と固定部５０の底部がトレイ載置部４０で連結されている。また、当接部４４と固定部５０の幅方向両側部は、図２に示したように上下２箇所の側部連結部５１で連結されている。これらの構成により、当接部４４と固定部５０の変形や傾きを防止して、その間隔を一定に保つことができ、押圧機構４１でセパレータ２４を介して二次電池１１を確実に押圧して、二次電池１１を所定のピッチ（一定間隔）で保持した状態で、充放電試験を行うことができる。本実施の形態では、上下２箇所の側部連結部５１で当接部４４と固定部５０の幅方向両側部を連結したが、側部連結部は当接部４４と固定部５０を連結して変形や傾きを防止できるものであればよく、形状（厚さ及び高さ方向寸法）、数及び配置は適宜選択することができる。よって、当接部４４及び固定部５０の高さ方向全体に側部連結部を設けてもよいし、当接部４４及び固定部５０に十分な強度があれば側部連結部を省略してもよい。
【００２４】
充放電試験機１０を用いて充放電試験を行う場合、まず、二次電池１１とセパレータ２４が交互に収容された電池トレイ１６をトレイ載置部４０に載置する。そして、例えば押圧具４３の軸部４６から基板部４７を取り外した状態で、軸部４６を開口部４２から電池トレイ１６内に挿通し、電池トレイ１６内で軸部４６と基板部４７を固定することにより、図１、図２に示した使用開始時の状態となる。この状態から、押圧駆動部４５を駆動して軸部４６を電池トレイ１６の他方に向かって摺動させると、押圧板４９に押圧されて各二次電池１１及び各セパレータ２４が、当接部４４側へ移動する。そして、他方の端（ここでは左端）のセパレータ２４が端部フレーム２１に当接し、各二次電池１１及び各セパレータ２４が密着した状態で押圧具４３が停止して、各二次電池１１と各セパレータ２４がそれぞれ一定間隔で保持される。この結果、押圧機構４１によって適正な圧力で二次電池１１及びセパレータ２４を押圧して、充放電試験時の二次電池１１の膨張量を制限する（一定範囲内に抑える）ことができ、容量の低下及びばらつきの発生を防ぐことができる。特に、充放電試験中の二次電池１１の膨張及び収縮に合わせて押圧機構４１の押圧力を調整することにより、正極端子１２及び負極端子１３の位置変動を制限して、複数の二次電池１１を所定のピッチ（ほぼ一定間隔）で保持することができる。従って、充放電試験機１０には、従来のように正極端子１２及び負極端子１３の位置変動に追従させて電源側端子の位置を調整するための機構が不要となり、装置の構成を簡素化することができる。充放電試験中に、二次電池１１の膨張及び収縮に合わせて押圧機構４１の押圧力を調整するには、二次電池１１からの反力を検知する圧力検知手段（図示せず）を押圧機構４１に設け、押圧駆動部４５を制御することが好ましい。なお、押圧板４９の位置が常に一定となるように、軸部４６を摺動（前後動）させれば、二次電池１１を所定の押圧力で押圧して一定間隔に保持することができるので、圧力検知手段を用いる代りに、位置センサ等を用いて押圧板４９の位置又は軸部４６の突出量等が一定となるように制御してもよい。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る充放電試験機５５について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
充放電試験機５５が充放電試験機１０と異なる点は、図３、図４に示すように、電池トレイ５６の各端部フレーム２１に開口部４２が形成されており、充放電ステージ５７の押圧機構５８が、各開口部４２を通して電池トレイ５６の両端から二次電池１１及びセパレータ２４を押圧する一対の押圧具４３を有している点である。
この充放電試験機５５によれば、充放電試験機１０と同様の作用、効果を得ることができる。なお、充放電試験機５５では、一対の押圧具４３によって前後両方向（図３、図４の左右両方向）から同時に圧力を加えることにより、反力が打ち消されるため、電池トレイ５６には負荷が加わらない。よって、電池トレイ５６を合成樹脂製としてコストダウン、軽量化を図ることができ、メンテナンス性を向上させることができる。
【００２６】
次に、本発明の第３の実施の形態に係る充放電試験機６０について説明する。なお、第１、第２の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
充放電試験機６０で用いる電池トレイ６１は、図５に示すように、ベース部６２と、ベース部６２の長手方向両端部に設けられた端部フレーム６３と、ベース部６２の長手方向に沿って端部フレーム６３の幅方向両側部に設けられた側部フレーム６４とを有している。そして、電池トレイ６１には、ベース部６２の長手方向に摺動可能に保持され二次電池１１と交互に配置されるセパレータ６５と、二次電池１１及びセパレータ６５をベース部６２の長手方向に押圧する押圧手段６６が設けられている。本実施の形態では、電池トレイ６１に押圧手段６６が設けられていることにより、押圧手段６６で二次電池１１及びセパレータ６５を押圧した際の反力が端部フレーム６３に加わるので、端部フレーム６３の高さ全体に側部フレーム６４を設け、電池トレイ６１（端部フレーム６３）の変形及び破損を防止した。但し、電池トレイとして十分な強度を確保できる場合は、端部フレーム６３の高さ方向の一部（例えば中央部）に側部フレームを設けてもよいし、端部フレーム６３の高さ方向に複数の側部フレームを分割して設けてもよい。なお、ベース部６２、端部フレーム６３及び側部フレーム６４の材質としてはステンレス等の金属が好ましい。
【００２７】
押圧手段６６は、基側が一方の端部フレーム６３に固定された押圧駆動部６７と、押圧駆動部６７によって駆動されて摺動する軸部６８を有する。軸部６８の先側には、平板状の基板部６９が取り付けられ、さらに先側には複数の押圧軸７０を介して平板状の押圧板７１が連結されている。この押圧手段６６の構造は、第１、第２の実施の形態の押圧具４３と同様であるが、押圧手段６６の構造は、これに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。例えば、押圧手段６６の代りに、装置後端側（図１、図２では右端）の端部フレーム６３とセパレータ６５との間に、上方から楔形の押圧手段を差し込み、二次電池１１とセパレータ６５を密着させて押圧することもできる。
【００２８】
セパレータ６５は弾性体で形成され、材質としては、例えばシリコンゴムが好適に用いられるが、その他の合成ゴムを用いてもよく、厚さ、硬度及び弾性率等は適宜、選択することができる。充放電試験中の二次電池１１の膨張及び収縮に合わせてセパレータ６５の厚さがベース部６２の長手方向に変形（圧縮）し易くなるように、図６（Ａ）に示すように、必要に応じて中空部７３、７４を形成することが好ましい。
なお、電池トレイ６１には、二次電池１１とセパレータ６５を交互に配置するが、装置前端側（図１、図２では左端）の端部フレーム６３とセパレータ６５との間には、端部支持材７５を配置することが好ましい。端部支持材７５は、金属や合成樹脂等で板状に形成され、二次電池１１及びセパレータ６５が押圧手段６６によって押圧された際に、前端のセパレータ６５に当接して支持する。これにより、前端のセパレータ６５を確実に押圧することができる。なお、電池トレイ６１の端部フレーム６３が十分な剛性を有する場合は、端部支持材７５を省略してもよい。
【００２９】
図５に示す使用開始時の状態から、押圧駆動部６７を駆動して軸部６８を電池トレイ６１の他方に向かって摺動させると、押圧板７１に押圧されて各二次電池１１、各セパレータ６５及び端部支持材７５が、他方の端部フレーム６３側へ移動する。そして、端部支持材７５が端部フレーム６３に当接し、他方の端（ここでは左端）のセパレータ６５が端部支持材７５に当接して、各二次電池１１及び各セパレータ６５が密着した状態で押圧駆動部６７（押圧手段６６）が停止して、各二次電池１１と各セパレータ６５がそれぞれ一定間隔で保持される。この結果、押圧手段６６によって適正な圧力で二次電池１１及びセパレータ６５を押圧して、充放電試験時の二次電池１１の膨張量を制限する（一定範囲内に抑える）ことができ、容量の低下及びばらつきの発生を防ぐことができる。特に、充放電試験中の二次電池１１の膨張及び収縮に合わせて弾性体で形成されたセパレータ６５の厚さが変化することにより、正極端子１２及び負極端子１３の位置変動を制限して、複数の二次電池１１を所定のピッチ（ほぼ一定間隔）で保持することができる。従って、充放電試験機６０には、従来のように正極端子１２及び負極端子１３の位置変動に追従させて電源側端子の位置を調整するための機構が不要となり、装置の構成を簡素化することができる。また、電池トレイ６１に押圧手段６６が設けられているので、充放電試験の終了後も、電池トレイ６１に収容された複数の二次電池１１を所定の圧力で押圧したまま保持し、二次電池１１の性能を安定化させることができる。
【００３０】
なお、セパレータの構造はこれに限定されるものではなく、例えば、図６（Ｂ）に示すように、矩形状の中空部７７を形成したセパレータ７８や、図６（Ｃ）に示すように、三角形状の中空部８０を互い違いに形成したセパレータ８１を用いることもでき、中空部の断面形状、数及び配置は適宜、選択することができる。また、図６（Ｄ）に示すように、内部に多数の気孔（気泡）８３を有する発泡樹脂や多孔質材料（弾性体の一種）で形成されたセパレータ８４を用いる場合は、中空部を形成しなくてもよいし、形成してもよい。
さらに、セパレータを弾性体で形成する代わりに、金属や合成樹脂等で形成された基材部の二次電池１１と対向する面（基材部の片面又は両面）に弾性変形部を設ける構造とすることもできる。なお、弾性変形部の材質としては上記の弾性体と同様のものが好適に用いられる。所定の剛性を有する基材部が芯材となってセパレータ全体としての変形や破損を防止することができる。
【００３１】
また、図６（Ｅ）に示すように、二次電池１１と対向する面（両面）に設けられた可動板８５と、可動板８５を電池トレイ６１の長手方向に摺動可能に支持する弾性支持部８７とを有するセパレータ８８としてもよい。この場合、各二次電池１１の膨張及び圧縮時に可動板８５を介して弾性支持部８７を圧縮及び膨張させることができ、セパレータ８８の位置を移動させることなく、可動板８５のみを移動させて各二次電池１１の膨張及び圧縮を吸収することができる。なお、ここでは２枚の可動板８５で直接、弾性支持部８７を挟む構造としたが、金属や合成樹脂等で形成された基材部（芯材）を設け、その二次電池１１と対向する面（基材部の両面）に弾性支持部を介して可動板を取り付ける構造としてもよい。また、本実施の形態では、弾性支持部８７としてバネを用いたが、バネの代わりに、上記の弾性体と同様のシリコンゴムや発泡樹脂等を用いてもよい。
本実施の形態では、電池トレイ６１の長手方向の一端側のみに押圧手段６６を設けたが、電池トレイの長手方向の両端に、一対の押圧手段を対向させて設けてもよい。
【００３２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
なお、充放電試験中に二次電池の温度が上昇するので、電池トレイの各部、セパレータ、及び押圧板等は、耐熱性及び難燃性を有する材料で製造することが好ましい。
【符号の説明】
【００３３】
１０：充放電試験機、１１：二次電池、１２：正極端子、１３：負極端子、１６：電池トレイ、１７：充放電ステージ、２０：ベース部、２１：端部フレーム、２２：側部フレーム、２４：セパレータ、４０：トレイ載置部、４１：押圧機構、４２：開口部、４３：押圧具、４４：当接部、４５：押圧駆動部、４６：軸部、４７：基板部、４８：押圧軸、４９：押圧板、５０：固定部、５１：側部連結部、５５：充放電試験機、５６：電池トレイ、５７：充放電ステージ、５８：押圧機構、６０：充放電試験機、６１：電池トレイ、６２：ベース部、６３：端部フレーム、６４：側部フレーム、６５：セパレータ、６６：押圧手段、６７：押圧駆動部、６８：軸部、６９：基板部、７０：押圧軸、７１：押圧板、７３、７４：中空部、７５：端部支持材、７７：中空部、７８：セパレータ、８０：中空部、８１：セパレータ、８３：気孔（気泡）、８４：セパレータ、８５：可動板、８７：弾性支持部、８８：セパレータ