(57)【要約】【課題】仮封止工程と初期充放電工程とを行うことができる充放電装置を提供する。【解決手段】充放電装置２０は、一対のプローブ２２を有する端子台２１を備える。充放電装置２０は、二次電池１０の正極端子１６及び負極端子１７に一対のプローブ２２を接触させて充放電を行う。端子台２１は、二次電池１０のケース１１に設けられた注液口１４ａを仮封止する仮封止栓部２３を備える。仮封止栓部２３により注液口１４ａを仮封止すると、一対のプローブ２２は正極端子１６及び負極端子１７に接触する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のプローブを有する端子台を備え、蓄電装置の一対の電極端子に前記一対のプローブを接触させて充放電を行う充放電装置であって、
前記端子台は、前記蓄電装置のケースに設けられた注液口を仮封止する仮封止機構を備え、
前記仮封止機構により前記注液口を仮封止すると、前記一対のプローブは前記一対の電極端子に接触することを特徴とする充放電装置。
【請求項２】
前記仮封止機構は、弾性変形可能であって、前記ケースにおける注液口を覆うとともに、前記注液口の周囲に密接して前記注液口を仮封止する仮封止栓部である請求項１に記載の充放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対のプローブを有する端子台を備え、蓄電装置の一対の電極端子に一対のプローブを接触させて充放電を行う充放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電装品で使用される電力を蓄えるための蓄電装置として、リチウムイオン二次電池などの二次電池が、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両に搭載されている。このような二次電池の製造方法は、例えば、特許文献１に開示されている。まず、ケース内に電極組立体を収納し、ケースに設けられた注液口から電解液をケース内に注入して、注液口を仮封止部材によって仮封止する。次に、蓄電装置の活性化、安定化等を図るため、初期充放電を行う。初期充放電では、１回の充電又は複数回の充放電を行うコンディショニング、及び必要に応じて恒温状態で所定期間の保管を行うエージングといった処理を行う。次に、注液口の仮封止を解除することで、初期充放電の際に発生したケース内のガスを注液口から放出する。そして、注液口を本封止部材で封止し、二次電池を自己放電させる。これにより、二次電池が完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３５５９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような蓄電装置の製造方法では、仮封止工程を行う仮封止装置により注液口に仮封止部材を装着した後で、充放電装置によって初期充放電工程を行う。このため、注液口の仮封止を行う場所から充放電を行う場所に蓄電装置を移動させるか、蓄電装置を移動させない場合には、仮封止装置を充放電装置に取り替える必要がある。このため、段取りが多くなり、蓄電装置の生産性が低下する。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、仮封止工程と初期充放電工程とを行うことができる充放電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するための充放電装置は、一対のプローブを有する端子台を備え、蓄電装置の一対の電極端子に前記一対のプローブを接触させて充放電を行う充放電装置であって、前記端子台は、前記蓄電装置のケースに設けられた注液口を仮封止する仮封止機構を備え、前記仮封止機構により前記注液口を仮封止すると、前記一対のプローブは前記一対の電極端子に接触することを要旨とする。
【０００７】
注液口を仮封止するために、仮封止機構を注液口に近付けると、端子台も電極端子に近付く。注液口を仮封止機構で仮封止すると、一対のプローブを一対の電極端子に接触させることができる。そして、プローブと電極端子を通電させることで、初期充放電を行うことができる。よって、１つの充放電装置で、注液口の仮封止工程と初期充放電工程とを行うことができる。その結果、注液口の仮封止を行う場所で初期充放電を行うことができ、また装置を取り替える必要もないため、蓄電装置の生産性が向上する。
【０００８】
また、上記充放電装置について、前記仮封止機構は、弾性変形可能であって、前記ケースにおける注液口を覆うとともに、前記注液口の周囲に密接して前記注液口を仮封止する仮封止栓部であるのが好ましい。
【０００９】
注液口を仮封止する方法として、注液口に挿入された仮封止栓を押圧部材によって押圧する方法があるが、初期充放電後にケース内のガスを抜く工程では、仮封止栓を除去し、注液口の仮封止を解除する必要がある。これに対し、仮封止栓部を注液口に近付けると、仮封止栓部は、注液口を覆いつつ弾性変形することで注液口の周囲に密接し、仮封止栓としての機能を発揮する。このため、初期充電工程後に端子台を蓄電装置から離すだけで、注液口の仮封止を解除でき、仮封止栓を除去する工程を必要としない。よって、蓄電装置の生産性がより向上する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、仮封止工程と初期充放電工程とを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の二次電池の分解斜視図。
【図２】（ａ），（ｂ）は第１の実施形態の充放電装置の側面図。
【図３】（ａ），（ｂ）は第２の実施形態の充放電装置の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、蓄電装置としての二次電池の充放電を行う充放電装置を具体化した第１の実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
【００１３】
図１に示すように、二次電池１０は、金属製（例えば、アルミニウム製やステンレス製）のケース１１を備え、ケース１１に電極組立体１２と電解液（図示せず）が収容されている。ケース１１は、有底四角筒状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口部を閉塞する矩形平板状の蓋１４とを備える。蓋１４の長手方向をケース１１の長手方向とし、蓋１４の短手方向をケース１１の短手方向とする。蓋１４は、ケース１１（ケース本体１３）内に電解液を注入するための注液口１４ａを有する。ケース１１を蓋１４側から見たとき、注液口１４ａは円形状である。注液口１４ａは、本封止部材としての封止栓１５によって閉塞されている。なお、図２では、封止栓１５によって注液口１４ａを閉塞する前の状態を図示している。本実施形態の二次電池１０は、角型電池であり、リチウムイオン二次電池である。
【００１４】
詳細な図示は省略するが、電極組立体１２は、シート状の正極電極と負極電極とがセパレータを介して交互に積層された層状構造を有する。電極組立体１２は、正極電極、負極電極、及びセパレータの積層方向がケース１１の短手方向と一致するようにケース１１内に収容されている。電極組立体１２には、電極端子としての正極端子１６及び負極端子１７が電気的に接続されている。正極端子１６及び負極端子１７の各一部分は、蓋１４からケース１１外に露出している。また、正極端子１６及び負極端子１７には、ケース１１から絶縁するためのリング状の絶縁部材１８がそれぞれ取り付けられている。正極端子１６及び負極端子１７は、蓋１４の長手方向において注液口１４ａを挟むように位置する。
【００１５】
次に、二次電池１０の製造方法について説明する。
まず、ケース１１に電極組立体１２を収納し、注液口１４ａからケース１１内へ電解液を注入する（注液工程）。次に、注液口１４ａを仮封止する（仮封止工程）。次に、図示しない拘束治具によってケース１１を拘束し、初期充放電を行う（初期充放電工程）。本実施形態の初期充放電工程は、コンディショニング工程及びエージング工程からなる。コンディショニング工程では初期充電を行う。なお、二次電池１０の仕様によっては、複数回の充放電を繰り返す場合もある。コンディショニング工程後、図示しない恒温槽にて二次電池１０を所定のエージング温度にまで昇温させた状態で所定時間放置する（エージング工程）。初期充放電工程後、拘束治具によるケース１１の拘束を解除する。次に、注液口１４ａの仮封止を解除し、エージング工程においてケース１１内で発生したガスを注液口１４ａからケース１１外へ放出する（ガス抜き工程）。次に、注液口１４ａを封止栓１５で封止する（本封止工程）。最後に、二次電池１０を自己放電させる（自己放電工程）。これにより、二次電池１０が完成する。
【００１６】
次に、充放電装置について説明する。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、充放電装置２０は、箱型の端子台２１を備える。端子台２１は、昇降装置３１によって昇降可能である。昇降装置３１は、例えば、流体圧シリンダであり、シリンダのロッドは端子台２１に連結されている。端子台２１は、底面２１ａに一対の直線状のプローブ２２及び仮封止機構としての仮封止栓部２３を備える。
【００１７】
一対のプローブ２２は、端子台２１の底面２１ａの長手方向に並設されている。一対のプローブ２２は、軸方向が端子台２１の昇降方向と一致する。端子台２１は、端子台２１の昇降方向に伸縮可能な一対のばね２５を内部に備える。一方のばね２５の一端は、一方のプローブ２２に接続され、他方のばね２５の一端は、他方のプローブ２２に接続されている。また、各ばね２５の他端は、電源２６に接続されている。端子台２１の底面２１ａからの各プローブ２２の突出量は、ばね２５の伸縮により調整可能である。各プローブ２２が正極端子１６及び負極端子１７に接触していないとき、ばね２５は伸張している。
【００１８】
仮封止栓部２３は、円柱形状のゴム栓であり、弾性変形可能である。仮封止栓部２３は、軸方向が端子台２１の昇降方向と一致する。端子台２１の底面２１ａからの仮封止栓部２３の軸方向への長さは、端子台２１の底面２１ａからのプローブ２２の軸方向への長さよりも長い。仮封止栓部２３は、端子台２１の底面２１ａの長手方向において一対のプローブ２２の間に位置する。仮封止栓部２３の径は、注液口１４ａの径よりも大きい。端子台２１の底面２１ａの長手方向における一方のプローブ２２と仮封止栓部２３との間隔は、蓋１４の長手方向における正極端子１６と注液口１４ａとの間隔と一致する。端子台２１の底面２１ａの長手方向における他方のプローブ２２と仮封止栓部２３との間隔は、蓋１４の長手方向における負極端子１７と注液口１４ａとの間隔と一致する。このため、仮封止栓部２３により注液口１４ａを仮封止すると、一対のプローブ２２は正極端子１６及び負極端子１７に接触する。
【００１９】
次に、仮封止工程、初期充放電工程、及びガス抜き工程について、第１の実施形態の作用とともに説明する。
図２（ａ）に示すように、注液工程後の二次電池１０は、充放電装置２０の下側に配置される。このとき、端子台２１の底面２１ａの長手方向は、蓋１４の長手方向と一致する。一方のプローブ２２は、正極端子１６の先端部と上下方向に向かい合い、他方のプローブ２２は、負極端子１７の先端部と上下方向に向かい合う。また、仮封止栓部２３は、注液口１４ａと上下方向に向かい合う。
【００２０】
次に、図２（ｂ）に示すように、昇降装置３１により充放電装置２０の端子台２１を降下させる。仮封止栓部２３は、端子台２１の降下に伴って、注液口１４ａを覆うように蓋１４を押圧しながら弾性変形する（圧縮状態となる）。仮封止栓部２３は、ケース１１における注液口１４ａの周囲に密接し、注液口１４ａをシールする。これにより、ケース１１が密閉され、仮封止工程が完了する。その後、端子台２１の降下により、一対のプローブ２２は正極端子１６及び負極端子１７の先端部に接触し、さらにばね２５が圧縮される。各プローブ２２は、圧縮されたばね２５によって正極端子１６及び負極端子１７に向けて付勢され、プローブ２２と正極端子１６及び負極端子１７との接触状態が維持される。仮封止工程と、初期充放電工程のうち、一対のプローブ２２を正極端子１６及び負極端子１７に接触させる工程とは、１台の充放電装置２０によって行われる。そして、一対のプローブ２２と正極端子１６及び負極端子１７を通電させ、コンディショニング工程を行い、その後エージング工程を行う。コンディショニング工程及びエージング工程は、充放電装置２０によって、注液口１４ａを仮封止したままの状態で行われる。すなわち、仮封止栓部２３は、コンディショニング工程及びエージング工程の間、注液口１４ａをシールし続け、ケース１１の密閉状態を維持する。なお、ケース１１の内圧は、エージング工程においてケース１１内で発生するガスによって上昇するが、仮封止栓部２３による蓋１４の押圧力は、上昇後のケース１１の内圧よりも大きい力に設定される。具体的には、昇降装置３１の流体圧を、上昇後のケース１１の内圧よりも大きくする。
【００２１】
そして、二次電池１０の初期充放電工程が完了すると、図２（ａ）に示すように、昇降装置３１により充放電装置２０の端子台２１を上昇させる。端子台２１の上昇により、ばね２５の圧縮状態が解除され、さらに一対のプローブ２２は正極端子１６及び負極端子１７の先端部から離れる。また、仮封止栓部２３は、端子台２１の上昇に伴って、原形状に復帰しながら注液口１４ａから離れ、注液口１４ａの仮封止が解除される。これにより、ケース１１内で発生したガスが注液口１４ａから放出され、ガス抜き工程が行われる。
【００２２】
次に、第１の実施形態の効果を記載する。
（１）充放電装置２０は、端子台２１に一対のプローブ２２と仮封止栓部２３とを備える。そして、ケース１１の注液口１４ａを仮封止するために仮封止栓部２３を注液口１４ａに近付けると、端子台２１も正極端子１６及び負極端子１７に近付く。注液口１４ａを仮封止栓部２３によって仮封止すると、一対のプローブ２２を正極端子１６及び負極端子１７に接触させることができる。そして、一対のプローブ２２と正極端子１６及び負極端子１７を通電させることで、初期充放電を行うことができる。よって、１つの充放電装置２０で、注液口１４ａの仮封止工程と初期充放電工程とを行うことができる。その結果、注液口１４ａの仮封止を行う場所で初期充放電を行うことができ、また装置を取り替える必要もないため、二次電池１０の生産性が向上する。
【００２３】
（２）注液口１４ａを仮封止する方法として、注液口１４ａに挿入された仮封止栓を押圧部材によって押圧する方法があるが、初期充放電工程後のガス抜き工程では、仮封止栓を除去し、注液口１４ａの仮封止を解除する必要がある。これに対し、仮封止栓部２３を注液口１４ａに近付けると、仮封止栓部２３は、注液口１４ａを覆いつつ弾性変形し、注液口１４ａに密接することで、仮封止栓としての機能を発揮する。このため、初期充電工程後に端子台２１を二次電池１０から離すだけで、注液口１４ａの仮封止を解除でき、仮封止栓を除去する工程を必要としない。よって、二次電池１０の生産性がより向上する。
【００２４】
（第２の実施形態）
以下、充放電装置を具体化した第２の実施形態を図３にしたがって説明する。なお、二次電池１０の構成及び製造方法の一部は、第１の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
【００２５】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、充放電装置２０は、仮封止栓部２３に代えて仮封止機構としての棒状の押圧部２４を端子台２１に備える。端子台２１は、端子台２１の昇降方向に伸縮可能なばね２７を内部に備える。ばね２７の一端は、端子台２１に固定され、ばね２７の他端は、押圧部２４に接続されている。押圧部２４は、軸方向が端子台２１の昇降方向と一致する。端子台２１の底面２１ａからの押圧部２４の突出量は、ばね２７の伸縮により調整可能である。押圧部２４が後述の仮封止栓３２に接触していないとき、ばね２７は伸張している。端子台２１の底面２１ａからの押圧部２４の軸方向への長さは、端子台２１の底面２１ａからのプローブ２２の軸方向への長さよりも長い。このため、押圧部２４により仮封止栓３２を押圧して注液口１４ａを仮封止すると、一対のプローブ２２は正極端子１６及び負極端子１７に接触する。
【００２６】
次に、仮封止工程、初期充放電工程、及びガス抜き工程について、第２の実施形態の作用とともに説明する。なお、第２の実施形態の二次電池の製造方法は、注液工程の後かつ仮封止工程の前に、栓配置工程を備える。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、注液工程後の二次電池１０の蓋１４の注液口１４ａには、仮封止栓３２が配置される（栓配置工程）。仮封止栓３２は、充放電装置２０と別体である。仮封止栓３２は、頭部３２ａと、頭部３２ａから突出した軸部３２ｂとを備える。頭部３２ａは、注液口１４ａの径より大きく、蓋１４の注液口１４ａの周囲に接触する大きさである。軸部３２ｂは、注液口１４ａに挿入され、頭部３２ａは、蓋１４からケース１１外に露出する。また、二次電池１０は、充放電装置２０の下側に配置される。このとき、端子台２１の底面２１ａの長手方向は、蓋１４の長手方向と一致する。一方のプローブ２２は、正極端子１６の先端部と上下方向に向かい合い、他方のプローブ２２は、負極端子１７の先端部と上下方向に向かい合う。また、押圧部２４は、仮封止栓３２の頭部３２ａと上下方向に向かい合う。
【００２８】
次に、図３（ｂ）に示すように、昇降装置３１により充放電装置２０の端子台２１を降下させる。端子台２１の降下により、押圧部２４は正極端子１６及び負極端子１７の先端部に接触し、さらにばね２７が圧縮される。このとき、押圧部２４は、圧縮されたばね２７によって仮封止栓３２に向けて付勢され、仮封止栓３２を押圧する。すると、仮封止栓３２の頭部３２ａがケース１１における注液口１４ａの周囲に密接し、注液口１４ａをシールする。これにより、ケース１１が密閉され、仮封止工程が完了する。その後、端子台２１の降下により、一対のプローブ２２は正極端子１６及び負極端子１７の先端部に接触し、さらにばね２５が圧縮される。各プローブ２２は、圧縮されたばね２５によって正極端子１６及び負極端子１７に向けて付勢され、プローブ２２と正極端子１６及び負極端子１７との接触状態が維持される。仮封止工程と、初期充放電工程のうち、一対のプローブ２２を正極端子１６及び負極端子１７に接触させる工程とは、１台の充放電装置２０によって行われる。そして、一対のプローブ２２と正極端子１６及び負極端子１７を通電させ、コンディショニング工程を行い、その後、エージング工程を行う。コンディショニング工程及びエージング工程は、充放電装置２０によって、注液口１４ａを仮封止したままの状態で行われる。すなわち、押圧部２４は、コンディショニング工程及びエージング工程の間、仮封止栓３２を押圧し続け、ケース１１の密閉状態を維持する。なお、ケース１１の内圧は、エージング工程においてケース１１内で発生するガスによって上昇するが、押圧部２４による仮封止栓３２の押圧力は、上昇後のケース１１の内圧よりも大きい力に設定される。
【００２９】
そして、二次電池１０の初期充放電工程が完了すると、図３（ａ）に示すように、昇降装置３１により充放電装置２０の端子台２１を上昇させる。端子台２１の上昇により、ばね２５の圧縮状態が解除され、さらに一対のプローブ２２は正極端子１６及び負極端子１７の先端部から離れる。また、端子台２１の上昇に伴って、ばね２７の圧縮状態が解除され、さらに押圧部２４は仮封止栓３２の頭部３２ａから離れる。その後、仮封止栓３２を除去し、注液口１４ａの仮封止を解除する。これにより、ケース１１内で発生したガスが注液口１４ａから放出され、ガス抜き工程が行われる。
【００３０】
第２の実施形態では、第１の実施形態の効果（１）と同様の効果を得ることができる。
なお、第１及び第２の実施形態は、以下のように変更してもよい。
○  ケース１１の形状は直方体状に限定されず、例えば円柱状でもよい。この場合、ケース本体１３は有底円筒状であり、蓋１４は円板状である。
【００３１】
○  注液口１４ａ、正極端子１６、及び負極端子１７の配置を適宜変更してよい。また、注液口１４ａ、正極端子１６、及び負極端子１７の配置に応じて、一対のプローブ２２及び仮封止機構（仮封止栓部２３や押圧部２４）の配置を変更してもよい。
【００３２】
○  電極組立体１２は、巻回型の電極組立体でもよい。
○  注液口１４ａの形状は、適宜変更してよい。また、仮封止栓部２３や仮封止栓３２の形状は、注液口１４ａの形状に応じて適宜変更してよい。
【００３３】
○  プローブ２２は、例えば、端子台２１の側面から突出するとともに、底面２１ａに向けて屈曲するものであってもよい。つまり、端子台２１を二次電池１０に近付けた際に、一対のプローブ２２が正極端子１６及び負極端子１７に接触すれば、プローブ２２の形状や、プローブ２２を端子台２１に取り付ける位置を変更してもよい。
【００３４】
○  一対のプローブ２２の端子台２１からの突出量は、ばね２５の伸縮以外によって調整されてもよい。
○  一対のプローブ２２は、ばね２５を介して電源２６に接続されていたが、電源２６に直接接続されていてもよい。
【００３５】
○  第２の実施形態において、押圧部２４の端子台２１からの突出量は、ばね２７の伸縮以外によって調整されてもよい。
○  第２の実施形態において、仮封止栓３２の代わりにシール部材で注液口１４ａを塞いで仮封止してもよい。この場合も、初期充放電工程の間、押圧部２４はシール部材を押圧し続ける。
【００３６】
○  １つの二次電池１０について仮封止工程及び初期充放電工程を行う充放電装置２０であったが、複数の二次電池１０について仮封止工程及び初期充放電工程を行う充放電装置２０であってもよい。
【００３７】
○  蓄電装置は、例えばキャパシタなど、二次電池以外の蓄電装置にも適用可能である。
○  二次電池１０は、リチウムイオン二次電池以外の他の二次電池であってもよい。要は、正極用の活物質と負極用の活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の教授を行うものであればよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１４ａ…注液口、１６…電極端子としての正極端子、１７…電極端子としての負極端子、２０…充放電装置、２１…端子台、２２…プローブ、２３…仮封止機構としての仮封止栓部、２４…仮封止機構としての押圧部。
【図１】
2019067505.tif 000003
【図２】
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【図３】
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