(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を外装材で封止した扁平型電池にホットメルト接着剤を用いて接合されるとともに当該扁平型電池の位置決めを行うための貫通孔が形成された位置決め部材であって、
前記貫通孔を囲むように周囲の表面から突出するとともに周方向の一部であって前記扁平型電池が接合される側に切欠部が形成されたスリーブと、
前記表面上に前記切欠部に対向して線状に延在し、前記扁平型電池が接合される側に形成された凸部と、を有する位置決め部材。
【請求項２】
前記凸部は、前記表面上での延在方向の長さが前記切欠部の幅よりも長い、請求項１に記載の位置決め部材。
【請求項３】
前記凸部は、前記表面からの高さが０．１ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の位置決め部材。
【請求項４】
発電要素を外装材で封止した扁平型電池と、貫通孔を囲むように周囲の表面から突出するとともに周方向の一部であって前記扁平型電池が接合される側に切欠部が形成されたスリーブを備える位置決め部材と、を収容した状態でホットメルト接着剤を流入させて前記扁平型電池及び位置決め部材を接合する金型であって、
前記位置決め部材の前記表面と当接する当接面に、型締めした際に前記切欠部に対向するように線状に延在し、前記扁平型電池が接合される側に形成された凸部を有する金型。
【請求項５】
前記凸部は、前記当接面上での延在方向の長さが前記切欠部の幅よりも長い、請求項４に記載の金型。
【請求項６】
前記凸部は、前記当接面からの高さが０．１ｍｍ以下である、請求項４または５に記載の金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扁平型電池に適用される位置決め部材および金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車用電池、太陽電池および電子機器用電池など各種電池において、ラミネートシートからなる外装材により電池要素を封止するとともに外装材から電極端子を外部に導出した扁平型電池が使用されている。例えば特許文献１に記載の扁平型電池は、外装材の電極端子が導出される側辺に、他の部材と連結するための位置決め部材が取り付けられており、外装材の電極端子が導出される側辺を挟む両辺に、ラミネートシートからなる外装材の機械的強度を向上させるための補強部材が取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７―７３５１０号公報
【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、例えば位置決め部材に位置決め用の貫通孔を形成し、金型内で溶融したホットメルト接着剤を外装材の側辺に供給して硬化させることで補強部材を形成する場合に、溶融したホットメルト接着剤が位置決め部材の貫通孔に流入する虞がある。貫通孔の全周に表面から突出するスリーブが設けられれば、流入は未然に防止できるが、電池面積をできるだけ大きくしたい場合、スリーブの周方向の一部に切欠部を形成する必要があり、その場合、ホットメルト接着剤が貫通孔に流入し、溶融したホットメルト接着剤が位置決め部材の穴部に流入して硬化すると、扁平型電池の位置決めのために貫通孔を貫通するボルト等の部材が貫通できなくなる。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、位置決め部材に形成される貫通孔への溶融したホットメルト接着剤の流入を抑制できる位置決め部材および金型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】
本発明の位置決め部材は、発電要素を外装材で封止した扁平型電池にホットメルト接着剤を用いて接合されるとともに当該扁平型電池の位置決めを行なうための貫通孔が形成された位置決め部材である。当該位置決め部材は、前記貫通孔を囲むように周囲の表面から突出するとともに周方向の一部であって前記扁平型電池が接合される側に切欠部が形成されたスリーブと、前記表面上に前記切欠部に対向して線状に延在し、前記扁平型電池が接合される側に形成された凸部と、を有している。
【０００７】
また、本発明の金型は、発電要素を外装材で封止した扁平型電池と、貫通孔を囲むように周囲の表面から突出するとともに周方向の一部であって前記扁平型電池が接合される側に切欠部が形成されたスリーブを備える位置決め部材と、を収容した状態でホットメルト接着剤を流入させて前記扁平型電池及び位置決め部材を接合する金型である。当該金型は、前記位置決め部材の前記表面と当接する当接面に、型締めした際に前記切欠部に対向するように線状に延在し、前記扁平型電池が接合される側に形成された凸部を有している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の位置決め部材によれば、位置決め部材の貫通孔を囲むように周囲の表面から突出するとともに周方向の一部であって扁平型電池が接合される側に切欠部が形成されたスリーブの切欠部に対して、位置決め部材の表面に線状であって扁平型電池が接合される側に凸部が形成されるため、ホットメルト接着剤を用いて位置決め部材と扁平型電池とを接着する際に、切欠部を介して貫通孔にホットメルト接着剤が流入することを抑制できる。
【０００９】
また、本発明の金型によれば、位置決め部材の表面と接する当接面に、型締めした際に扁平型電池が接合される側に形成された切欠部に対向するように当接する線状であって扁平型電池が接合される側に形成された凸部を有しているため、ホットメルト接着剤を用いて位置決め部材と扁平型電池とを接合する際に、切欠部を介して貫通孔にホットメルト接着剤が流入することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】図１に示される電池モジュールのセルユニットを示す斜視図である。
【図３】扁平型電池を示す斜視図である。
【図４】図２に示される積層体の背面側を示す分解斜視図である。
【図５】第１実施形態に係るスペーサを接合部材により接合した扁平型電池を示す平面図である。
【図６】第１実施形態に係るスペーサの要部を示す斜視図である。
【図７】図６の７−７線に沿う断面図である。
【図８】スペーサおよび扁平型電池を内部に設置した金型を示す断面図である。
【図９】金型を型締めした際を示す断面図である。
【図１０】金型の内部で接合部材をインサート成形した際を示す断面図である。
【図１１】第２実施形態における金型にスペーサおよび扁平型電池を設置した際を示す断面図である。
【図１２】第２実施形態における金型の内部で接合部材をインサート成形した際を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。なお、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。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１および図２を参照して、電池モジュール１００は、ケース１２０の内部に、複数の扁平型電池１０（二次電池に相当する）を含むセルユニット１３０と、電気絶縁性を備えた絶縁カバー１４０とを収納している。電池モジュール１００は、単独で使用することが可能であるが、例えば、複数の電池モジュール１００を直列化および／または並列化することによって、所望の電流、電圧、容量に対応した組電池を形成することができる。
【００１３】
ケース１２０は、略矩形の箱形状をなすロアケース１２２と、蓋体をなすアッパーケース１２４とを有する。アッパーケース１２４の縁部は、カシメ加工によって、ロアケース１２２の周壁の縁部に巻き締められている。ロアケース１２２およびアッパーケース１２４は、比較的薄肉の鋼板またはアルミ板から形成している。ロアケース１２２およびアッパーケース１２４は貫通孔１２６を有する。貫通孔１２６は、隅部の４箇所に配置されており、電池モジュール１００同士を複数積み重ねて組み電池として保持するための通しボルト（図示せず）を挿通するために使用される。符号１３１、１３２は、ロアケース１２２の前面の開口部から突出するように配置された出力端子である。
【００１４】
図２を参照して、セルユニット１３０は、複数の扁平型電池１０が電気的に接続されて積層された積層体１３３、電池を支持するための複数のスペーサ２０，３０、および、各々の扁平型電池１０にスペーサ２０，３０を接合している接合部材４０を有する。スペーサ２０，３０は、電気絶縁性を備え、必要な強度を備える限りにおいて限定されないが、例えば、ポリプロピレン等の電気絶縁性の樹脂材料を用いることができる。スペーサ２０は積層体１３３の前面側に配置され、スペーサ３０（位置決め部材に相当する）は積層体１３３の背面側に配置される。
【００１５】
図３を参照して、扁平型電池１０は、例えば、リチウムイオン二次電池であり、積層電極体５０が外装部材１１内に電解液とともに収納されている。扁平型電池１０は、外装部材１１から外部に導出される電極（以下、「タブ」という）１４，１５を有する。
【００１６】
積層電極体５０は、正極５１、負極５２およびセパレータ５３を順に積層して形成される。正極５１は、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のリチウム−遷移金属複合酸化物からなる正極活物質層を有する。負極５２は、例えば、カーボンおよびリチウム−遷移金属複合酸化物からなる負極活物質層を有する。セパレータ５３は、例えば、電解質を浸透し得る通気性を有するポーラス状のＰＥ（ポリエチレン）から形成される。
【００１７】
外装部材１１は、軽量化および熱伝導性の観点から、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属（合金を含む）をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムなどのシート材からなる。外装部材１１は、積層電極体５０を覆う本体部１２と、本体部１２の周縁に伸びる外周部１３とを有している。外周部１３の一部または全部が、熱融着により接合されている。外装部材１１の外周部１３には、スペーサ２０，３０と連結する部位に、孔部１７が形成されている。
【００１８】
タブ１４および１５は、積層電極体５０から電流を引き出すための部材であり、扁平型電池１０の前面側に延長している。
【００１９】
図４を参照して、スペーサ３０は、扁平型電池１０の外装部材１１の外周部１３に形成される２つの孔部１７を貫通するピン３２を備えている。また、スペーサ３０は、長手方向両端部に貫通孔３１を有する。貫通孔３１は、ロアケース１２２およびアッパーケース１２４の背面側の貫通孔１２６と位置合せされて、通しボルトを挿通するために使用される。なお、図４においては、スペーサ３０と扁平型電池１０との位置関係を示すために、スペーサ３０と扁平型電池１０とを接合する接合部材４０の記載を省略している。
【００２０】
図５を参照して、複数のスペーサ３０は、ホットメルト接着剤が硬化した接合部材４０の素材によって扁平型電池１０に接合されている。接合部材４０は、スペーサ３０とスペーサ２０との間に位置する外周部１３の縁を覆って、補強部材および絶縁部材としての役割をも果たしている。
【００２１】
ホットメルト接着剤は、加熱することで溶融して流動可能となり、冷却して常温とすることで硬化する接着剤であり、例えば熱可塑性の合成樹脂やゴム等を主原料として構成される。本実施形態では、ホットメルト接着剤として、ポリアミド系の熱可塑性樹脂を主原料とした接着剤を使用する。
【００２２】
図５〜７を参照して、スペーサ３０の貫通孔３１は、周囲の平坦面３３（表面）から突出するスリーブ３４に囲まれて形成されており、このスリーブ３４に、周方向の一部が切り欠かれた切欠部３５が形成されている。切欠部３５は、平坦面３３を、スリーブ３４の壁面を介さずに直接的に貫通孔３１に連通させている。切欠部３５は、セルユニット１３０全体の大きさがケース１２０の大きさに制約された状態で、通しボルト用の貫通孔３１の穴径を確保しつつ、電池面積を極力大きく確保することで生じるものである。なお、切欠部３５が、他の目的のために形成されることもあり得る。
【００２３】
平坦面３３には、切欠部３５の外周を囲むように切欠部３５に対向して線上に延在する凸部３６が形成されている。凸部３６の長さＬは、切欠部３５の幅Ｗよりも長く形成されている。また、凸部３６は、切欠部３５に対向する側を凹形状とする線形状で形成される。凸部３６は、例えば、高さＨが０．１ｍｍ、幅Ｄが０．２ｍｍであるが、これに限定されない。
【００２４】
また、スペーサ３０は、平坦面３３から一段下がる段差部３７を備えており、この段差部３７に、外装部材１１の外周部１３および接合部材４０が位置している。そして、段差部３７にホットメルト接着剤を流入させた後に硬化させることで形成される接合部材４０によって、スペーサ３０と扁平型電池１０とが接合されている。凸部３６は、段差部３７と切欠部３５との間の平坦面３３に形成されている。
【００２５】
次に、スペーサ３０と扁平型電池１０とを接合する方法を説明する。
【００２６】
図８を参照して、スペーサ３０と扁平型電池１０とを接合部材４０によって接合する際には、スペーサ３０と扁平型電池１０とを金型２００内に設置して、接合部材４０をインサート成形することで行われる。なお、図には示さないが、スペーサ２０も、金型２００内で接合部材４０によって扁平型電池１０に接合される。
【００２７】
金型２００は、第１の型２１０と第２の型２２０とを有しており、金型２００内には、加熱溶融されたホットメルト接着剤を射出可能となっている。
【００２８】
まず、第１の型２１０と第２の型２２０との間に、スペーサ３０のピン３２を扁平型電池１０の孔部１７に貫通させた状態で、スペーサ３０およびスペーサ２０を扁平型電池１０とともに収容する。なお、スペーサ３０は、複数枚が重ねられて準備され、ここから１枚ずつロボットアーム等によって搬送されるが、スペーサ３０に凸部３６が形成されているため、上下の他のスペーサ３０との間に隙間が確保され、面同士で接触しない。したがって、複数重ねられたスペーサ３０から１枚のみを取り出す際に、負圧や静電気により下方の他のスペーサ３０が一緒に搬送されることを抑制できる。
【００２９】
図９を参照して、第１の型２１０と第２の型２２０との間にスペーサ３０、スペーサ２０および扁平型電池１０を収容した後、第１の型２１０と第２の型２２０とを型締めすると、ホットメルト接着剤が流入する流入空間２０１が形成される。流入空間２０１には、スペーサ３０の段差部３７が位置し、スペーサ３０の平坦面３３は、流入空間２０１に位置することなしに第１の型２１０の当接面２１１に当接する。
【００３０】
このとき、スペーサ３０の平坦面３３の凸部３６は、第１の型２１０の当接面２１１に押し潰されて弾性的に略平坦に変形する。したがって、凸部３６によって平坦面３３と当接面２１１との間に隙間が生じることなしに、平坦面３３の全面が第１の型２１０の当接面２１１と接することになる。そして、凸部３６が変形している部位では、周囲の面よりも強い面圧が発生する。なお、平坦面３３と第１の型２１０の当接面２１１との間に隙間が生じないよう、凸部３６の高さＨが０．１ｍｍ以下であることが好ましいが、隙間が生じなければ、０．１ｍｍ以上であってもよい。
【００３１】
図１０を参照して、流入空間２０１にホットメルト接着剤を射出すると、平坦面３３の略全面が第１の型２１０の当接面２１１に接しているため、切欠部３５にホットメルト接着剤が流入することはない。しかも、平坦面３３の凸部３６が第１の型２１０の当接面２１１と強い面圧で接しているため、例えば寸法誤差等の種々の要因で平坦面３３と当接面２１１との間にホットメルト接着剤が流入しても、凸部３６によってホットメルト接着剤が切欠部３５を介して貫通孔３１へ到達することを抑制できる。さらに、凸部３６は、切欠部３５に対向する側を凹形状とする線形状で形成されるため、ホットメルト接着剤が凸部３６を回り込んで貫通孔３１へ達することを抑制できる。したがって、貫通孔３１の内部でホットメルト接着剤が硬化せず、貫通孔３１に通しボルトを貫通不能となることを抑制できる。
【００３２】
この後、金型２００内でホットメルト接着剤を冷却させると、ホットメルト接着剤が硬化し、扁平型電池１０にスペーサ３０およびスペーサ２０を接合する接合部材４０が成形される。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態におけるスペーサ３０は、スリーブ３４の切欠部３５に対向して線状に延在する凸部３６が平坦面３３に形成されるため、ホットメルト接着剤によってスペーサ３０と扁平型電池１０とを接合する際に、貫通孔３１へのホットメルト接着剤の流入を抑えることができる。このため、貫通孔３１に通しボルトが貫通不能となることを抑制できる。
【００３４】
また、凸部３６が、平坦面３３上での延在方向の長さＬが切欠部３５の幅Ｗよりも長いため、貫通孔３１へのホットメルト接着剤の流入をより確実に抑えることができる。
【００３５】
また、凸部３６の平坦面３３からの高さＨが０．１ｍｍ以下であるため、平坦面３３と接する第１の型２１０の当接面２１１との間に凸部３６によって隙間が発生しない程度であり、貫通孔３１へのホットメルト接着剤の流入を抑制しつつも、平坦面３３にホットメルト接着剤が付着することを抑えることができる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、スペーサに凸部を設けるのではなしに、金型に凸部を設けている。
【００３７】
図１１を参照して、スペーサ６０は、平坦面６３に凸部が形成されていない点以外は、第１実施形態におけるスペーサ３０と同様の構成を有している。
【００３８】
金型３００は、第１の型３１０の当接面３１１に凸部３１２が形成される点以外は、第１実施形態における金型３００と同様の構成を有している。凸部３１２は、型締めした際に、スペーサ６０のスリーブ６４に形成される切欠部６５の外周を囲むように切欠部６５に対向して線上に延在して形成される。凸部３１２の長さは、切欠部６５の幅よりも長く形成されている。また、凸部３１２は、切欠部６５に対向する側を凹形状とする曲線状に延びて形成される。すなわち、凸部３１２は、第１実施形態におけるスペーサ３０の凸部３６と対応する形状および寸法で形成されている。凸部３１２は、例えば、高さが０．１ｍｍ、幅が０．２ｍｍであるが、これに限定されない。
【００３９】
図１１を参照して、第１の型３１０と第２の型３２０との間にスペーサ６０、スペーサ２０および扁平型電池１０を収容した後、第１の型３１０と第２の型３２０とを型締めすると、ホットメルト接着剤が流入する流入空間３０１が形成される。流入空間３０１には、スペーサ６０の段差部６７が位置し、スペーサ６０の平坦面６３は、流入空間３０１に位置することなしに第１の型３１０の当接面３１１に当接する。
【００４０】
このとき、当接面３１１の凸部３１２は、スペーサ６０の平坦面６３に食い込むように押し込まれ、平坦面６３が弾性的に変形する。したがって、凸部３１２によって平坦面６３と当接面３１１との間に隙間が生じることなしに、平坦面６３の略全面が第１の型３１０の当接面３１１と接することになる。そして、凸部３１２が食い込んでいる部位では、周囲の面よりも強い面圧が発生する。なお、平坦面６３と第１の型３１０の当接面３１１との間に隙間が生じないよう、凸部３１２の高さが０．１ｍｍ以下であることが好ましいが、隙間が生じなければ、０．１ｍｍ以上であってもよい。
【００４１】
この後、流入空間３０１にホットメルト接着剤を射出すると、平坦面６３の全面が第１の型３１０の当接面３１１に接しているため、切欠部６５にホットメルト接着剤が流入することはない。しかも、当接面３１１の凸部３１２が平坦面６３と強い面圧で接しているため、例えば寸法誤差等の種々の要因で当接面３１１と平坦面６３の間にホットメルト接着剤が流入しても、凸部３１２によってホットメルト接着剤が切欠部６５を介して貫通孔３１へ到達することを抑制できる。さらに、凸部３１２は、切欠部６５に対向する側を凹形状とする線形状で形成されて、ホットメルト接着剤が凸部３１２を回り込んで貫通孔６１へ達することを抑制できる。これにより、貫通孔３１にてホットメルト接着剤が硬化せず、貫通孔３１に通しボルトを貫通不能となることを抑制できる。
【００４２】
この後、金型３００内でホットメルト接着剤を冷却させると、ホットメルト接着剤が硬化し、扁平型電池１０にスペーサ６０およびスペーサ２０を接合する接合部材４０が成形される。
【００４３】
以上説明したように、第２実施形態における金型３００は、スペーサ６０の平坦面６３と当接する当接面３１１に、切欠部６５に対向して線状に延在する凸部３１２を有するため、ホットメルト接着剤によってスペーサ６０と扁平型電池１０とを接合する際に、貫通孔６１へのホットメルト接着剤の流入を抑制できる。このため、貫通孔６１に通しボルトが貫通不能となることを抑制できる。
【００４４】
また、凸部３１２の当接面３１１上での延在方向の長さが、切欠部６５の幅よりも長いため、貫通孔３１へのホットメルト接着剤の流入をより確実に抑えることができる。
【００４５】
また、凸部３１２の当接面３１１からの高さが０．１ｍｍ以下であるため、平坦面６３と当接面３１１との間に凸部３１２によって隙間が発生しない程度であり、貫通孔３１へのホットメルト接着剤の貫通孔３１の流入を抑制しつつも、平坦面６３にホットメルト接着剤が付着することを抑えることができる。
【００４６】
（改変例）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜改変することができる。例えば、外装部材１１の一の辺に正負のタブ１４，１５の両方が配置される扁平型電池１０を示したが、正負のタブを異なる辺に配置した二次電池に適用できることは言うまでもない。また、凸部３６の長さＬは、切欠部３５の幅Ｗよりも短くてもよい。また、平坦面３３は、必ずしも平面でなくてよく、例えば曲面であってもよい。また、前面側のスペーサ２０の貫通孔に切欠部が形成される場合、スペーサ２０に凸部を形成してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０    扁平型電池、
１１    外装部材、
３０，６０    スペーサ（位置決め部材）、
３１    貫通孔、
３３，６３    平坦面（表面）、
３４，６４    スリーブ、
３５，６５    切欠部、
３６    凸部、
４０    接合部材、
３００    金型、
３１１    当接面、
３１２    凸部、
Ｈ    凸部の高さ、
Ｌ    凸部の長さ、
Ｗ    切欠部の幅。
【図１】
0005895488.tif 000002
【図２】
0005895488.tif 000003
【図３】
0005895488.tif 000004
【図４】
0005895488.tif 000005
【図５】
0005895488.tif 000006
【図６】
0005895488.tif 000007
【図７】
0005895488.tif 000008
【図８】
0005895488.tif 000009
【図９】
0005895488.tif 000010
【図１０】
0005895488.tif 000011
【図１１】
0005895488.tif 000012
【図１２】
0005895488.tif 000013