(57)【要約】【課題】加圧装置における膨張・収縮可能なスペーサ１の皺がバッテリセルの外装体に転写されてバッテリセルの外観品質を損なうことがないようにする。【解決手段】加圧装置は、複数のバッテリセルが収容されるハウジングと、個々のバッテリセルの間に配置される袋状のスペーサ１と、からなり、スペーサ１が加圧エアにより膨張することで、バッテリセルが厚さ方向に加圧される。スペーサ１は、２枚の可撓性を有するシート状部材３１を袋状に接合したもので、バッテリセルの表面に接する加圧面部４２の内側面に、硬質プレート４５が貼着されている。膨張時に、加圧面部４２が平坦な形状を保ったまま拡がっていくので、皺が発生しない。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラミネートフィルムからなる外装体の内部に発電要素が電解液とともに封入され、厚さ方向に薄肉な偏平形状をなす複数のバッテリセルを上記厚さ方向に加圧するバッテリセルの加圧装置において、個々のバッテリセルの間に配置され、内部に封入される作動流体の流体圧力に応じて上記厚さ方向に膨張する袋状のスペーサであって、
この袋状のスペーサは、両面がそれぞれ可撓性を有するシート状部材からなり、このシート状部材は、膨張時に上記バッテリセルの表面に接する加圧面部と、この加圧面部の外側部分を構成する伸縮部と、を備え、上記加圧面部の少なくとも縁部は、上記伸縮部よりも強度が高くなっている、ことを特徴とするバッテリセルの加圧装置におけるスペーサ。
【請求項２】
上記加圧面部の全面に亘って、上記シート状部材の内側面に、強度を高めるためのプレートが取り付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリセルの加圧装置におけるスペーサ。
【請求項３】
上記加圧面部の縁部に沿って、上記シート状部材の内側面に、強度を高めるための帯状のプレートが取り付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリセルの加圧装置におけるスペーサ。
【請求項４】
上記シート状部材は、繊維層を含むゴムシートからなり、上記加圧面部の少なくとも縁部が上記伸縮部よりも厚肉に成形されている、ことを特徴とする請求項１に記載のバッテリセルの加圧装置におけるスペーサ。
【請求項５】
上記シート状部材の周縁が、剛性を有するフレームによって支持されている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバッテリセルの加圧装置におけるスペーサ。
【請求項６】
上記加圧面部は、上記バッテリセル内の上記発電要素を包含する大きさを有する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のバッテリセルの加圧装置におけるスペーサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、偏平なバッテリセルをその厚さ方向に加圧するバッテリセルの加圧装置において、個々のバッテリセルの間に配置され、流体圧力によって膨張する袋状のスペーサの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車に用いられるバッテリセルは、例えば、ラミネートフィルムからなる外装体の内部に発電要素が電解液とともに封入され、厚さ方向に薄肉な偏平形状をなしており、この外装体の周縁部の一部より正負の端子が導出されている。この種のバッテリセルを製造する際には、外装体の内部のガスを排出しつつ電解液を良好に浸透させるように、バッテリセルを所定の厚さ方向に加圧する工程が行われる。
【０００３】
本出願人が先に出願した特許文献１には、エアバッグ型スペーサを用いた加圧装置が開示されている。この加圧装置は、複数個のバッテリセルを収容するマガジンのバッテリセル間のスペーサとして、加圧空気の供給によってバッテリセルの厚さ方向に膨張する袋状のスペーサを用いたものであり、各スペーサを縮小させた状態でバッテリセルを挿入配置した後に、各スペーサを膨張させることで、多数のバッテリセルを一斉に加圧することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１４１６３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のスペーサは、例えば２枚のゴムシートを周縁部で互いに接合して袋状としたものであるが、膨張および収縮の際に四隅などに皺が生じると、当該スペーサの膨張によるバッテリセルの加圧によって、ラミネートフィルム表面に皺が転写されてしまい、バッテリセルの外観品質を損なう懸念があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るスペーサは、両面がそれぞれ可撓性を有するシート状部材からなり、このシート状部材は、膨張時に上記バッテリセルの表面に接する加圧面部と、この加圧面部の外側部分を構成する伸縮部と、を備えているが、本発明では、上記加圧面部の少なくとも縁部の強度を上記伸縮部よりも高くした。これにより、袋状のスペーサの膨張および収縮の際に、加圧面部がほぼ平坦な形状を保ったまま主に伸縮部が変形することとなり、加圧面部での皺の発生が抑制される。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、バッテリセルの表面に接する加圧面部での皺の発生が抑制され、ひいてはバッテリセルへの転写によるバッテリセルの外観品質の低下の問題が防止される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明に係るスペーサを備えた加圧装置の平面図。
【図２】同じく加圧装置の正面図。
【図３】スペーサの一実施例を示す平面図。
【図４】シート状部材の構成を模式的に示す説明図。
【図５】膨張状態における図４のＡ−Ａ線に沿った断面の説明図。
【図６】第２実施例におけるシート状部材の構成を模式的に示す説明図。
【図７】膨張状態における図６のＢ−Ｂ線に沿った断面の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１および図２は、本発明のスペーサ１を用いた加圧装置１０全体の構成を示している。この加圧装置１０は、複数のバッテリセル２を収容するハウジング１１と、バッテリセル２の厚さ方向（図中の矢印Ｐ方向）に関して所定の等間隔置きにハウジング１１に固定され、内部に封入される作動流体としてのエアのエア圧力（流体圧力）に応じて、バッテリセル２の厚さ方向に膨張する袋状をなす複数のスペーサ１と、を備える。そして、複数のスペーサ１内のエア圧力を調整可能な流体圧力源として、ハウジング１１の外部にエア機器１３を備えている。
【００１１】
なお、バッテリセル２は、詳細には図示しないが、例えばリチウムイオン二次電池であり、偏平な長方形の外観形状を有しており、長手方向の一方の端縁に、導電性金属箔からなる薄板状の一対の端子を備えている。このバッテリセル２は、いわゆるフィルム外装電池として、長方形をなす電極積層体を電解液とともにラミネートフィルムからなる外装体の内部に収容したものである。発電要素である上記の電極積層体は、セパレータを介して交互に積層された複数の正極板および負極板から構成されている。
【００１２】
ハウジング１１は、コンベアで搬送するための平坦な矩形の板状をなすベースプレート１４と、このベースプレート１４の長手方向の両端部に立設された一対の固定プレート１５と、を有し、これら一対の固定プレート１５の間に、複数のスペーサ１が所定の等間隔置きに配置されている。
【００１３】
固定プレート１５は、複数のバッテリセル２が加圧されたときにその全体の荷重を受けるもので、比較的に厚肉であり、ベースプレート１４に強固に固定されている。
【００１４】
固定プレート１５の四隅には、両固定プレート１５の間に架け渡されたガイドシャフト１６が固定されており、これら４本のガイドシャフト１６によって各スペーサ１が厚さ方向Ｐに摺動可能に支持されている。このガイドシャフト１６には、隣り合うスペーサ１間のピッチを一定とするように円筒状のブッシュ１７が各スペーサ１間に挿入されている。つまり、ガイドシャフト１６上にブッシュ１７とスペーサ１とが互いに接触する状態で交互に配置されており、その全体が両側の固定プレート１５により挟持されている。これにより、一対の固定プレート１５の間で複数のスペーサ１が等間隔置きに固定されている。
【００１５】
また、ハウジング１１の側部には、圧力供給通路として、ガイドシャフト１６と平行に延びたエア配管２２が配置されており、このエア配管２２によって、エア機器１３から各スペーサ１にエアが供給されるようになっている。エア配管２２の基端には、スペーサ１２に導入されたエアの逆流を防止する逆止弁２９が設けられており、この逆止弁２９に着脱可能に接続されるジョイント３０を介して、エア配管２２がエア機器１３に接続される。なお、逆止弁２９は、図示せぬ開放治具を係合することで開放され、スペーサ１からのエア抜きが可能である。
【００１６】
上記のような加圧装置１０は、例えばバッテリセル２への初充電およびその後のエージングに際してのバッテリセル２の加圧のために用いられる。ハウジング１１へのバッテリセル２の挿入は、袋状のスペーサ１を収縮させたままの状態で行われる。図示するように、隣接する２つのスペーサ１の間にそれぞれバッテリセル２が挿入され、これにより、各スペーサ１は個々のバッテリセル２の間に位置した状態となる。スペーサ１が収縮することで、２つのスペーサ１の間に十分に大きい間隙が確保されるので、ロボットハンド等によりバッテリセル２を容易に挿入することができる。
【００１７】
挿入後、ハウジング１１は加圧工程に移送され、エア機器１３に接続される。このエア機器１３によって各スペーサ１に加圧エアを供給することにより、各スペーサ１が膨張する。これによって、隣り合う２つのスペーサ１の間に配置されたバッテリセル２が厚さ方向に加圧される。バッテリセル２が加圧状態となったら、エア機器１３を停止し、ジョイント３０を逆止弁２９から取り外すことが可能である。ジョイント３０を取り外した後も、逆止弁２９によって加圧状態が保持される。
【００１８】
エージングが終了してバッテリセル２をハウジング１１から取り出す際には、逆止弁２９を開放してエアを排出し、再びスペーサ１を収縮させる。これによって、隣り合うスペーサ１の間の間隙がバッテリセル２の厚さよりも大きくなるので、ロボットハンド等により加圧装置１０からバッテリセル２を容易に抜き出すことができる。
【００１９】
図３は、スペーサ１を単体で示している。このスペーサ１は、２枚の可撓性を有するシート状部材３１の周縁部を互いに接合して袋状に構成したものであって、硬質合成樹脂もしくは金属からなる剛性を有する矩形のフレーム３２によって周縁部が支持されている。詳しくは、矩形の開口部３５を囲むフレーム３２の一方の面に、シート状部材３１の周縁部が接着剤を介して接合されている。フレーム３２は、四隅にそれぞれ側方へ突出した突起片３３を備え、各突起片３３に、前述したガイドシャフト１６用の貫通孔３４が設けられている。また、フレーム３２は、スペーサ１内部へのエアの導入・排出を行うためのエア導入管３６を備えている。
【００２０】
上記シート状部材３１は、例えば布状の繊維層を内部に含むウレタンゴムシートからなる。
【００２１】
図４および図５は、上記スペーサ１の主体となるシート状部材３１の構成を模式的に示したものであり、前述したように、２枚のシート状部材３１の周縁部４１が接着剤によって互いに接合されている。従って、この周縁部４１は、エアを供給しても膨張しない。この周縁部４１の境界４１ａは、前述したフレーム３２の開口部３５の開口縁よりも僅かに内側に位置している。そして、周縁部４１に囲まれたシート状部材３１の領域は、さらに、膨張時にバッテリセル２の表面に接する加圧面部４２と、この加圧面部４２の外側部分を構成する伸縮部４３と、に区分される。加圧面部４２は、上述したバッテリセル２の電極積層体（発電要素）の外形状に僅かな余裕代を加えた大きさに設定されている。つまり、電極積層体の全面が加圧面部４２によって加圧されるように、電極積層体を包含する大きさを有している。
【００２２】
ここで、本実施例においては、加圧面部４２となる領域のシート状部材３１の内側面に、加圧面部４２の強度ないし剛性を高めるための硬質プレート４５が接着剤によって貼着されている。この硬質プレート４５は、例えば、硬質合成樹脂板もしくは硬質ゴム板などからなる。つまり、加圧面部４２の全面に亘って硬質プレート４５が設けられており、これにより、加圧面部４２の強度ないし剛性は、周囲の伸縮部４３の強度ないし剛性よりも高くなっている。
【００２３】
そのため、図５に模式的に示すように、加圧エアの供給によりスペーサ１が膨張したときに、加圧面部４２は、ほぼ平坦な形状を保ったまま外側へ拡がっていき、周囲の伸縮部４３が、湾曲した断面形状を呈するように膨張変形する。逆に、図５の膨張状態から収縮する際にも、加圧面部４２はほぼ平坦な形状を維持し、皺の要因となる弛みが生じることがない。従って、膨張・収縮に伴って加圧面部４２に皺が生じることがなく、加圧面部４２の皺がバッテリセル２の外装体（ラミネートフィルム）に転写される虞がない。なお、周囲の伸縮部４３には、膨張・収縮に伴って皺が発生する可能性があるが、この伸縮部４３は電極積層体よりも外側に位置し、バッテリセル２の外装体に強く圧接しないので、皺が転写されることはない。
【００２４】
次に、図６および図７は、スペーサ１の第２実施例を示している。この第２実施例においては、加圧面部４２となる領域のシート状部材３１の内側面に、該加圧面部４２の縁部に沿って帯状の硬質プレート４５Ａが取り付けられている。この硬質プレート４５Ａは、上述した実施例と同様に、硬質合成樹脂板もしくは硬質ゴム板などからなり、接着剤を介してシート状部材３１に貼着されているものであって、図６に示すように、加圧面部４２の四辺の各々に沿った直線状の４個の硬質プレート４５Ａが矩形状に組み合わされている。矩形状に組み合わされた硬質プレート４５Ａの外周縁が加圧面部４２の境界に相当する。なお、帯状をなす硬質プレート４５Ａは、２〜３ｃｍ程度の幅を有することが望ましい。
【００２５】
このような第２実施例においては、矩形をなす加圧面部４２の縁部の強度ないし剛性が、周囲の伸縮部４３の強度ないし剛性よりも高くなっている。そのため、図７に模式的に示すように、加圧エアの供給によりスペーサ１が膨張したときに、加圧面部４２は、ほぼ平坦な形状を保ったまま外側へ拡がっていく。そして、周囲の伸縮部４３が、湾曲した断面形状を呈するように膨張変形する。逆に、図７の膨張状態から収縮する際にも、加圧面部４２はほぼ平坦な形状を維持し、皺の要因となる弛みが生じることがない。従って、膨張・収縮に伴って加圧面部４２に皺が生じることがない。つまり、矩形状に連続した硬質プレート４５Ａによって、加圧面部４２の変形ならびに弛みの発生が可及的に抑制され、皺の発生が回避される。なお、周囲の伸縮部４３には、膨張・収縮に伴って皺が発生する可能性があるが、この伸縮部４３はバッテリセル２の外装体に強く圧接しないので、皺が転写されることはない。
【００２６】
上記の各実施例では別部材の硬質プレート４５，４５Ａをシート状部材３１の内側面に接着するようにしているが、ウレタンゴム等のゴムもしくはエラストマからシート状部材３１を形成する際に、上記硬質プレート４５，４５Ａと同様の厚肉部をシート状部材３１の内側面に成形するようにしてもよい。つまり、加圧面部４２に相当する領域の全面もしくはその周囲の縁部を部分的に厚肉に成形することで、加圧面部４２の強度ないし剛性を伸縮部４３の強度ないし剛性よりも高くするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１…スペーサ
２…バッテリセル
１１…ハウジング
１３…エア機器
３１…シート状部材
３２…フレーム
４２…加圧面部
４３…伸縮部
４５，４５Ａ…硬質プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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