(57)【要約】【課題】加圧エアの導入・排出により膨張・収縮するスペーサ１において、可撓性シート３２とコネクタ５１との接合を不要とする。【解決手段】バッテリセルの間に配置されるスペーサ１は、硬質剛性樹脂製のフレーム３１と、フレーム３１の両面にそれぞれ配置された２枚の可撓性シート３２と、からなる。フレーム３１は、矩形に連続したシート接合面４５を有し、ここにシート３２が接着される。シート接合面４５の内側の領域は、シート接合面４５よりも後退したシート支持壁４６として、複数の孔５０を有する。フレーム３１にコネクタ５１が一体に成形されており、コネクタ５１中心を通る連通路５２が一つの孔５０Ａに連通している。シート３２は、平坦面からなるシート接合面４５に接合されるので、接着強度やシール性の確保が容易である。【選択図】図３
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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スペーサであって、
矩形に連続したシート接合面を両面に備えたフレームと、
このフレームの両面にそれぞれ配設され、周縁部が上記シート接合面にそれぞれ接合された２枚の可撓性シートと、
この２枚の可撓性シートによって画成されるスペーサの内部空間に連通するように上記フレームの内部を通して形成され、かつ一端部がコネクタとして外部に露出した連通路と、
を有す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】
上記フレームは、上記シート接合面に囲まれた領域に、複数の孔を備えた板状部を有し、
上記の複数の孔の少なくとも一つに上記連通路が連通している、
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】
上記板状部と上記シート接合面との境界に段差を有し、上記板状部の表面が上記シート接合面に対し後退して位置している、請求項２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】
上記フレームは、上記シート接合面に囲まれた領域が、一つの開口部として形成され、この開口部に上記連通路が連通している、
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】
上記フレームは、硬質合成樹脂にて一体に成形されている、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】
上記可撓性シートは、軟質合成樹脂からなる塗布層を備えた布からなる、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。
【請求項７】
上記コネクタは、上記フレームの側壁の外側面において、上記厚さ方向と直交する方向に沿って突出した管状に形成されている、ことを特徴とする請求項１〜６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上で、周縁部を枠状のフレームに接着した構成となっていた。そのため、加圧空気の配管と接続するためのパイプ状のコネクタを、２枚のゴムシートの間に挟み込んでゴムシートと接着する必要があり、コネクタとゴムシートとの境界部での接着強度やシール性を確保することが比較的困難となる問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の問題を解決するために、本発明のスペーサは、シート接合面を両面に備えたフレームに、一端部がコネクタとして外部に露出した連通路を設け、２枚の可撓性シートをフレームの両面にそれぞれ接合したものである。
【０００７】
従って、可撓性シートは、単にスペーサのシート接合面に接合される形となり、コネクタを挟み込む必要がない。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、可撓性シートとコネクタとの接着部が存在せず、従って、従来のような両者の境界における接着強度やシール性の問題を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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】スペーサの第１実施例を示す正面図。
【図４】同じくスペーサの斜視図。
【図５】図３のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図。
【図６】第１実施例におけるフレームの正面図。
【図７】同じくフレームの断面図。
【図８】スペーサの第２実施例を示す正面図。
【図９】第２実施例におけるフレームの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。なお、図１，図２においては、スペーサ１は概略的に図示されている。
【００１４】
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。
【００１５】
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の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が等間隔置きに配置されている。
【００１６】
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１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。逆止弁２９は、図示せぬ開放治具の係合あるいはパイロット圧の供給によって開放され、スペーサ１からのエア抜きが可能である。なお、エア抜きの際のスペーサ１の収縮速度を速めるために、エア機器１３は、加圧ポンプに加えて、エゼクタポンプなどからなる減圧機構を具備していることが好ましい。
【００１７】
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、個々のスペーサ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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
図３は、第１実施例のスペーサ１を単体で示す正面図、図４は、斜視図、である。また、図５は、図３のＡ−Ａ線に沿った要部の拡大図である。このスペーサ１は、硬質合成樹脂によって一体に成形された矩形のフレーム３１と、このフレーム３１の両面にそれぞれ接合された２枚の可撓性を有するシート３２と、から構成されている。シート３２は、適宜な強度を有する布を基材とし、その片面もしくは両面に軟質合成樹脂もしくはゴムを塗布して、軟質合成樹脂層ないしゴム層を設けたものである。ここで、硬質合成樹脂としては、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン樹脂、ポリカーボネート樹脂、硬質ポリウレタン樹脂、硬質ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂などの中から選定するのが望ましく、軟質合成樹脂もしくはゴムとしては、軟質ポリ塩化ビニル樹脂、軟質ポリウレタン、天然ゴム、クロロプレンゴムなどの中から選定するのが望ましい。
【００２１】
図６および図７は、シート３２を接合する前のフレーム３１単体での正面図および断面図である。この第１実施例では、フレーム３１は、全体として矩形の板状をなしており、四隅にそれぞれ側方へ突出した突起片３４を備え、各突起片３４には、前述したガイドシャフト１６がそれぞれ嵌合する切欠部３５が設けられている。また、下縁に沿って底壁３６を備えているとともに、左右の側縁に沿って側壁３７，３８を備えており、かつ一方の側壁３８と平行に並んでガイド壁３９が設けられている。これらの底壁３６、側壁３７，３８およびガイド壁３９は、フレーム３１の表裏両面から上記の厚さ方向Ｐへそれぞれ突出しており、基本的にフレーム３１の表裏で対称な形状をなしている。また、側壁３７，３８およびガイド壁３９は、実質的に同一の外形状を有しており、隣接した２つのスペーサ１の間に挿入されるバッテリセル２を円滑に案内するように、上部にテーパ部３７ａ，３８ａ，３９ａを備えている。また、図４に示すように、フレーム３１の一方の面（仮に、これを表側とする）においては、挿入されたバッテリセル２を下側から受けるように、３箇所に分割された形のセル支持片４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）が底壁３６からさらに厚さ方向Ｐに突出するように設けられている。
【００２２】
また、４つの突起片３４の中で、フレーム３１の上方寄りに位置する２つの突起片３４の表側には、セル支持片４０と同様に厚さ方向Ｐに突出したピン４１が設けられている。フレーム３１の表側に突出した上記のセル支持片４０および一対のピン４１は、図１，図２のようにハウジング１１に組み付けたときに、隣接するスペーサ１のフレーム３１の裏側の面に当接し、互いに隣接する２つのスペーサ１の間隔を確保するように機能する。従って、前述したブッシュ１７は省略することも可能である。
【００２３】
なお、図示例は、図示せぬ端子が導出されたバッテリセル２の一方の端縁が、ガイド壁３９側となる姿勢（換言すれば端子が横向きとなった姿勢）でもって、バッテリセル２が各スペーサ１の間に挿入される。従って、スペーサ１は左右非対称であり、バッテリセル２の一対の端子は、隣接する２つのスペーサ１の側壁３８とガイド壁３９とによって案内される。
【００２４】
上記フレーム３１の表裏の両面には、それぞれ矩形に連続したシート接合面４５が設けられている。このシート接合面４５は、フレーム３１の上縁と底壁３６ならびに側壁３７とガイド壁３９とに囲まれた矩形の領域の周縁に沿って、略一定の幅でもって、かつ一平面に沿って形成されている。２枚のシート３２の各々は、上記シート接合面４５の外形寸法に対応した大きさを有し、周縁部が上記シート接合面４５に接着剤を介して接合されている。なお、シート３２ならびにシート接合面４５の大きさは、加圧対象となるバッテリセル２の大きさを考慮して設定されている。
【００２５】
一方、上記フレーム３１のシート接合面４５の内側の領域つまりシート接合面４５に囲まれた中央部分の領域は、シート接合面４５におけるフレーム３１の板厚（つまり上記の厚さ方向Ｐに沿った厚み）よりも僅かに薄い平板状のシート支持壁４６となっている。換言すれば、フレーム３１の両面に貼着された２枚のシート３２の間に、隔壁状にシート支持壁４６が介在している。図５に示すように、シート支持壁４６と周囲のシート接合面４５との境界４８には、僅かな段差が存在し、シート支持壁４６の表面がシート接合面４５に対して後退している。従って、シート接合面４５に貼着されたシート３２とシート支持壁４６の表面との間には、僅かな隙間４７が存在する。
【００２６】
なお、シート接合面４５は、フレーム３１の周縁における表面（シート３２に覆われない部分）と段差のない同一平面に構成することも可能であるが、図示例のように、シート３２の位置決めのために、フレーム３１の周縁における面から後退した形にシート接合面４５を設けるようにしてもよい（図５参照）。
【００２７】
上記シート支持壁４６には、図６および図７に示すように、複数の円形の孔５０が貫通形成されている。一例では、数ｍｍ程度の口径の孔５０が１００個程度均等に配列されている。なお、孔５０の形状は円形に限られず、その大きさや個数も上記実施例に限定されるものではない。
【００２８】
また、フレーム３１の側壁３７には、前述したエア配管２２を接続するためのコネクタ５１が一体に成形されている。このコネクタ５１は、側壁３７の外側面において、上記の厚さ方向Ｐと直交する方向（さらに詳しくは側壁３７とも直交する方向）に沿って突出した管状に形成されており、図５に拡大して示すように、エア配管２２を抜け止めするための環状の凹凸部５１ａを先端部に備えている。コネクタ５１の中心には、加圧エアが通流する連通路５２が設けられている。この連通路５２は、フレーム３１の内部をコネクタ５１の中心軸線に沿って直線的に延びており、先端が一つの孔５０（符号５０Ａを付して示す）に達している。具体的には、側壁３７に最も近く、かつコネクタ５１の延長線上に位置する孔５０Ａに連通している。なお、この連通路５２は、フレーム３１の成形後に二次的に機械加工してもよく、あるいは、フレーム３１の成形時にピン状のスライドコアを用いて形成するようにしてもよい。連通路５２を図示例よりもさらに延長し、複数個の孔５０に連通させた構成も可能である。このように、フレーム３１の内部を通して形成された連通路５２は、２枚のシート３２によって画成されるスペーサ１の内部空間に孔５０Ａを介して連通しており、かつ一端部が、コネクタ５１として外部に露出している。
【００２９】
上記のように構成された第１実施例のスペーサ１にあっては、エア配管２２を接続するコネクタ５１がフレーム３１に設けられており、可撓性のシート３２は、それぞれ平坦面からなるシート接合面４５に接着されるので、接着強度やシール性の確保が容易となる。つまり、従来のように管状のコネクタを挟み込んで２枚のシートを接合する必要がない。シート接合面４５は単純な平面となるので、接着剤によらずに、超音波溶着ないし高周波溶着によってシート３２を接合することも可能となる。しかも、シート接合面４５に凹凸がないことから、可撓性のシート３２を皺や弛みがなく貼着することが容易であり、バッテリセル２を加圧した際の外装体への皺の転写を回避できる。
【００３０】
また、２枚の可撓性のシート３２は、矩形に連続したシート接合面４５に周縁部が接着固定されているので、加圧エアの導入・排出に伴って、各シート３２のシート接合面４５よりも内側の領域が膨張・収縮することとなるが、上記第１実施例では、このように変位するシート３２の中央部分の背面側に、シート支持壁４６が存在する。そのため、シート３２の収縮時、特に、エア機器１３の減圧機構によって強制的なエア抜きを行う場合に、大気圧との圧力差によって外側から押圧されたシート３２がシート支持壁４６によって支持され、ほぼ平坦な状態に保持される。従って、収縮時にシート３２に皺が発生する現象を抑制でき、次工程サイクルでバッテリセル２を加圧した際の外装体への皺を転写を回避できる。
【００３１】
さらに、シート支持壁４６は、フレーム３１全体ひいてはスペーサ１全体の剛性向上にも寄与する。
【００３２】
また、シート支持壁４６は、周囲のシート接合面４５に対して段差を介して後退しており、シート支持壁４６の表面とシート３２との間には僅かな隙間４７が存在する。そのため、連通路５２から孔５０Ａを介して導入された加圧エアは、この隙間４７および複数の孔５０を介して、２枚のシート３２の間の内部空間全体に均等に拡がる。逆にエア抜き時にも、複数の孔５０および隙間４７を介して、シート３２の全面で速やかにエア抜きがなされる。シート３２は可撓性を有するので、実際には隙間４７が均一に生じる訳ではないが、連通路５２が連通する孔５０Ａは、段差を有する境界４８に隣接しているので、孔５０Ａの付近には隙間４７が確保され易い。つまり、孔５０Ａの両端の開口面がシート３２によって閉塞されにくく、加圧エアの導入・排出が円滑となる。
【００３３】
なお、図示例ではコネクタ５１が管状に突出して形成されているが、コネクタをフレーム３１に例えばねじ孔状に形成し、このコネクタに例えば別部材を介してエア配管２２を接続するようにしてもよい。
【００３４】
また、上記実施例では隙間４７の形成のためにシート支持壁４６を相対的に薄肉としてシート接合面４５との間に段差を設けているが、シート３２の周縁部（つまりシート接合面４５に接合される領域）を部分的に厚肉に成形し、この厚肉部分をシート接合面４５に接合することで隙間４７を確保するようにしてもよい。この場合は、シート接合面４５とシート支持壁４６表面とを同一平面とすることができる。
【００３５】
次に、図８および図９に基づいて、スペーサ１の第２実施例を説明する。図８は、第２実施例のスペーサ１の正面図、図９は、第２実施例におけるフレーム３１の断面図、である。
【００３６】
この第２実施例においては、フレーム３１のシート接合面４５に囲まれた領域が、一つの矩形の開口部６１として形成されている。フレーム３１の側壁３７には、前述した第１実施例と同様に管状に突出したコネクタ５１が設けられており、このコネクタ５１の中心に沿った連通路５２の先端は、開口部６１に連通している。
【００３７】
なお、シート接合面４５は、フレーム３１の周縁における表面（シート３２に覆われない部分）と段差のない同一平面に構成することも可能である。
【００３８】
このような構成によれば、第１実施例に比較して、フレーム３１の軽量化ひいてはスペーサ１の軽量化が図れる。
【符号の説明】
【００３９】
１…スペーサ
２…バッテリセル
１１…ハウジング
１３…エア機器
２２…エア配管
３１…フレーム
３２…可撓性シート
４５…シート接合面
４６…シート支持壁
５０…孔
５１…コネクタ
５２…連通路
６１…開口部
【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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【図８】
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【図９】
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