(57)【要約】【課題】電極挟持部材の突起に付着する電極端子の酸化被膜屑を除去する。【解決手段】二次電池の充電または放電が終了してチャック部材１０１による電極端子の挟持が終了すると、一対の金属板１０３、１０５の間に電極端子が位置している状態で、チャック部材１０１による電極端子の挟持／開放動作を一回以上実施する。これによって、電極挟持部材１０８の突起に付着する電極端子の酸化被膜屑を二次電池の電極端子側に付着させることで戻すことができる。【選択図】図５
2015118884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池が収容された電池収容体への進退移動が可能なチャック駆動部と、
上記チャック駆動部とともに上記電池収容体への進退移動が可能で、かつ上記チャック駆動部に先だって上記電池収容体に向かう前進移動が規制されるチャック作動部と、を備え、
上記チャック作動部は、上記二次電池の電極端子を挟み込むことが可能な一対の金属板からなるチャック部材と、上記金属板の先端に装着され、上記二次電池の電極端子を挟持するチャック面に突起が設けられた電極挟持部材と、を有し、
電極挟持部材によって上記電極端子を挟持することで、当該二次電池の充電または放電が可能な充放電装置において、
上記二次電池の充電または放電が終了して上記チャック部材による上記電極端子の挟持が終了すると、上記一対の金属板の間に上記電極端子が位置している状態で、上記チャック部材による上記電極端子の挟持／開放動作を一回以上実施することを特徴とする充放電装置。
【請求項２】
上記二次電池の充電または放電が終了して上記チャック部材による上記電極端子の挟持が終了すると、上記チャック部材による上記電極端子の挟持／開放動作を二回実施することを特徴とする請求項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、板状に形成された薄型二次電池の充放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
扁平なケース内から引き出された電極端子を有する板状の二次電池が知られている。このような薄型の二次電池は、複数回の充放電試験を実施した後に製品出荷される
例えば、特許文献１には、一対の矩形の金属板からなる複数のチャック部材により、複数の薄型の二次電池の電極端子を挟持して、複数の二次電池の充放電試験を同時に行うようにした充放電試験装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−３９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この特許文献１に開示されるような充放電試験装置においては、一対の金属板の先端に電極端子を挟持する挟持部材が設けられている。この挟持部材の挟持面には、複数のスパイクピンが突出形成されている。これらスパイクピンは、電極端子を挟持した際に、電極端子表面の酸化被膜を貫通する。電極端子表面の酸化被膜は、二次電池の充電または放電開始時のスパイクピンの貫通によりその一部が削り取られることになる。充電または放電作業終了後にチャック部材が二次電池の電極端子を開放すると、酸化被膜を貫通した際に生じた屑（酸化被膜屑）がスパイクピンに付着する。
【０００５】
そのため、充電または放電作業を実施する毎にスパイクピンに酸化被膜屑が付着堆積すると、最終的には酸化被膜に覆われた電極端子の母材に対してスパイクピンが直接接触できなくなって充電または放電作業に支障を来す虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の充放電装置は、二次電池が収容された電池収容体への進退移動が可能なチャック駆動部と、上記チャック駆動部とともに上記電池収容体への進退移動が可能で、かつ上記チャック駆動部に先だって上記電池収容体に向かう前進移動が規制されるチャック作動部と、を備え、上記チャック作動部は、上記二次電池の電極端子を挟み込むことが可能な一対の金属板からなるチャック部材と、上記金属板の先端に装着され、上記二次電池の電極端子を挟持するチャック面に突起が設けられた電極挟持部材と、を有し、電極挟持部材によって上記電極端子を挟持することで、当該二次電池の充電または放電が可能なものであって、上記二次電池の充電または放電が終了して上記チャック部材による上記電極端子の挟持が終了すると、上記一対の金属板の間に上記電極端子が位置している状態で、上記チャック部材による上記電極端子の挟持／開放動作を一回以上実施することを特徴としている。
【０００７】
二次電池の充電または放電作業直後であれば、電極挟持部材の突起及びこの突起に付着した酸化被膜屑の温度が高く、酸化被膜屑が電極挟持部材の突起から離間し易い。そこで、二次電池の充電または放電作業終了後に、上記チャック部材による電極端子の挟持／開放動作を一回以上実施する。
【０００８】
本発明の充放電装置は、より具体的には、上記二次電池の充電または放電が終了して上記チャック部材による上記電極端子の挟持が終了すると、上記チャック部材による上記電極端子の挟持／開放動作を二回実施することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、二次電池の充電または放電が終了してチャック部材による電極端子の挟持が終了すると、チャック部材による電極端子の挟持／開放動作を一回以上実施することで、電極挟持部材の突起に付着したやわらかい状態である酸化被膜屑を、二次電池の電極端子側に付着させることで戻すことができる。これによって、充電または放電作業を実施する毎に、電極挟持部材の突起に酸化被膜屑が付着堆積固着して、酸化被膜に覆われた電極端子の母材に対して突起が直接接触できなくなって、所期の充電または放電作業を実施できなくなってしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】二次電池の斜視図。
【図２】複数の二次電池が収容されたマガジンの斜視図。
【図３】本発明に係る充放電装置の斜視図。
【図４】本発明に係る充放電装置の斜視図。
【図５】本発明に係る充放電装置の要部の拡大斜視図。
【図６】電極挟持部材の説明図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が底面図。
【図７】充電または放電作業終了後の電極端子の挟持／開放動作の回数と、電極挟持部材の抵抗値との相関を模式的に示した説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、二次電池１の一例を模式的に示した説明図である。薄型の二次電池１は、例えば外装フィルムでシールされた平坦形状のリチウムイオン二次電池であり、扁平な長方形の外観形状を有し、長手方向の一方の端縁に一対の電極端子２ａ、２ｂを有している。電極端子２は、例えば正極側がアルミニウム等の材料からなり、例えば負極側が銅等の材料からなっている。
【００１３】
図２は、複数の二次電池１が収容された電池収容体としてのマガジン１１を示している。二次電池１の電極端子２の充電または放電は、マガジン１１毎に実施する。
【００１４】
マガジン１１は、矩形板状の基台１２と、基台１２上の左右に設置された一対の側板１３、１４と、一方の側板１４側に配置された電池押圧板１５と、両側板１３、１４間に配置され二次電池１を収納する収納室（図示せず）を側板１３と電池押圧板１５との間に複数区画形成する複数枚の隔壁１６と、隔壁１６と電池押圧板１５の四隅を貫通して側板１３、１４の四隅間に架設された４本のガイドステー１７と、を備えている。隔壁１６と電池押圧板１５はガイドステー１７に沿って移動可能となっている。
【００１５】
電池押圧板１５は、側面に形成された図示しない螺着部に、側板１４を挿通する１本の調整ネジ１８の一端側が螺着している。調整ネジ１８を緩めると、側板１３と電池押圧板１５との間で各隔壁１６がガイドステー１７に沿って移動可能となり、各収容室内に二次電池１を１枚ずつ収容した後、調整ネジ１８を締め付けると、電池押圧板１５が各隔壁１６を押圧、固定して、隔壁１６の数に応じたマガジン１１の電池収容幅Ｌが決定されるようになっている。
【００１６】
二次電池１は、マガジン１１に収容された状態で、本発明の充放電装置２１による充電または放電が実施される。
【００１７】
図３〜図５は、充放電装置２１を模式的に示した説明図であり、図３は正面側からみた斜視図であり、図４は背面側からみた斜視図、図５は充放電装置２１の要部の拡大斜視図である。なお、説明の便宜上、図３〜図５において、充放電装置２１の前後方向をＸ軸方向、充放電装置２１の左右方向をＹ軸方向、充放電装置２１の高さ方向をＺ軸方向と定義する。
【００１８】
充放電装置２１は、支持基台３１と、複動式のエアシリンダ３６と、支持基台３１に進退移動可能に取り付けられたチャック駆動部としてのローラ保持部材３７及びチャック作動部としてのチャック保持部材４１と、から大略構成されている。
【００１９】
支持基台３１は、前後左右上下に配した１６本の支柱３１ａ〜３１ｐで構成された直方体形状の枠体であって、同一平面上に位置する３本の支柱３１ｉ〜３１ｋ上に、支持基台３１の前後方向（Ｘ軸方向）の中央から後部側を塞ぐ支持板３３が固定されている。
【００２０】
エアシリンダ３６は、支持基台３１の前後方向（Ｘ軸方向）に伸縮するピストンロッド（図示せず）を有し、支持板３３上の中央に取り付けられている。
【００２１】
エアシリンダ３６のケーシング３６ａには、上記ピストンロッドに沿ってその左右にそれぞれ１本の円柱状のガイド部材４３が挿通している。両ガイド部材４３、４３と上記ピストンロッドの先端には、厚肉な板状の連結部材４５が取り付けられている。
【００２２】
連結部材４５には、ローラ保持部材３７を支持する長尺な平面視略コ字状の支持ブラケット４７が支持基台３１の左右方向（Ｙ軸方向）に亘って取り付けられている。支持ブラケット４７の左右のフランジ４９、４９は支持基台３１の前方へＬ字状に折曲されている。
【００２３】
左右の両フランジ４９、４９間に支持基台３１の左右方向（Ｙ軸方向）架け渡された上下２本のシャフト５１、５３には、ローラ保持部材３７の構成要素である複数の分割ローラ保持部材５５が支持基台３１の左右方向（Ｙ軸方向）に並列に取り付けられている。
【００２４】
分割ローラ保持部材５５は、図５に示すように、上下２個の直方体形状のブロック部材６３、６５と、両ブロック部材６３、６５を連結する支持基台３１の上下方向（Ｚ軸方向）に沿って延びる１枚の連結プレート６７と、両ブロック部材６３、６５に取り付けられた全体が略コ字形状の連結部材６８と、から大略構成されている。
【００２５】
ブロック部材６３には、支持基台３１の左右方向（Ｙ軸方向）にシャフト５１が挿通するようシャフト挿通穴６９が形成されている。ブロック部材６５には、支持基台３１の左右方向（Ｙ軸方向）にシャフト５３が挿通するようシャフト挿通穴７１が設けられている。両ブロック部材６３、６５の両側面にはシャフト挿通穴６９、７１が開口する筒状のスペーサ７３が突設されている。
【００２６】
連結部材６８は、ブロック部材６３、６５の前面に一端側がネジ止めされた上下一対の支持基台３１の前後方向（Ｘ軸方向）に沿って延びるアーム部７５、７５と、両アーム部７５、７５の他端に繋ぐ支持基台３１の上下方向（Ｚ軸方向）に沿って延びるローラ取付部８１と、を有している。ローラ取付部８１は、矩形状の開口部７７、７９が形成され、連結プレート６７と対向配置される。両アーム部７５、７５は、ローラ取付部８１に対して直交している。
【００２７】
ローラ取付部８１には、開口部７７、７９の上下に、それぞれ、一対のローラ取付ブラケット８３、８５が取り付けられている。各ローラ取付ブラケット８３、８５の先端側には、偶数個のローラ取付穴８７が等間隔に設けられている。上下の各ローラ取付ブラケット８３、８５間のローラ取付穴８７には、それぞれ、複数対（本実施例では上下にそれぞれ４対）のローラ８９が回転可能に取り付けられている。
【００２８】
分割ローラ保持部材５５はこのように構成されており、本実施例では、２本のシャフト５１、５３に、８個の分割ローラ保持部材５５がスペーサ７３を介して並列に取り付けられ、支持ブラケット４７に支持されている。また、左右のフランジ４９の外周には、それぞれ断面Ｌ字状の連結ブラケット９３が１つずつ取り付けられている。
【００２９】
支持基台３１の左右方向（Ｙ軸方向）に沿って配置された上下２本のシャフト５９、６１には、チャック保持部材４１の構成要素である複数の分割チャック保持部材５７が支持基台３１の左右方向（Ｙ軸方向）に並列に取り付けられている。
【００３０】
２本のシャフト５９、６１の両端には、それぞれ断面Ｌ字状の連結ブラケット１０７が一つずつ取り付けられている。
【００３１】
連結ブラケット１０７及び連結ブラケット９３は、支持基台３１の左右に取り付けられたガイド部材１０９によって支持基台３１の前後方向（Ｘ軸方向）へ移動可能に保持されている。一方のガイド部材１０９は、支持基台３１の支柱３１ｇ、３１ｌ、３１ｉ間に取り付けられたプレート１１１に支持され、他方のガイド部材１０９は、支持基台３１の支柱３１ｈ、３１ｊ、３１ｍ間に取り付けられたプレート１１３で支持されている。また、連結ブラケット１０７には、支持基台３１の前後方向（Ｘ軸方向）に沿って延びる、上下に並んだ２つのシャフト挿通穴１１５が形成されている。両シャフト挿通穴１１５には、連結ブラケット９３に互いに平行に取り付けられた２本のシャフト１１７、１１７の先端が挿入される。両シャフト１１７、１１７には、それぞれコイルスプリング３９が巻装されている。
【００３２】
分割チャック保持部材５７は、分割ローラ保持部材５５とユニット化されて対をなしている。つまり、ローラ保持部材３７とチャック保持部材４１は全体として１つのチャックユニットを構成している。
【００３３】
このような分割チャック保持部材５７は、ローラ取付部８１に沿って、両アーム部７５、７５間に配置された厚肉な板状のチャック取付部材９５と、チャック取付部材９５前面の上下に、各対のローラ８９に対応して複数個（本実施例では、上下にそれぞれ４個）並設されたチャック部材１０１と、から大略構成されている。
【００３４】
チャック取付部材９５には、支持基台３１の左右方向（Ｙ軸方向）にシャフト５９、６１が挿通するようシャフト挿通穴９７、９９が形成されている。
【００３５】
チャック部材１０１は、一例としてリン青銅等のバネ性を有する２枚１組の短冊状の金属板１０３、１０５からなっている。２枚の金属板１０３、１０５の後端側は、互いに重ね合わされ、チャック取付部材９５に形成された貫通穴（図示せず）を貫通している。チャック取付部材９５の背面から突出した金属板１０３、１０５の後端は、それぞれチャック取付部材９５の背面に沿ってＬ字状に折曲されて当該背面にネジ止めされている。
【００３６】
チャック取付部材９５の前側に突出するチャック部材１０１（金属板１０３、１０５）毎に対応して一対のローラ８９、８９が配置されている。各対のローラ８９、８９間には、各対の金属板１０３、１０５が挿通している。
【００３７】
一対のローラ８９、８９間を挿通する一対の金属板１０３、１０５は、先端側は平面視略Ｖ字状に拡開しているとともに、先端がやや内方へ折曲されており、概して先端側ほど一対の金属板１０３、１０５間の間隔が大きくなるよう形成されている。
【００３８】
金属板１０３、１０５の先端には、それぞれスリット１０６が前後方向（Ｘ軸方向）に形成されている。スリット１０６で区画された各金属板１０３、１０６の先端部側には、それぞれ金属製（例えば、銅製）の電極挟持部材１０８、１０８が取り付けられている。
【００３９】
電極挟持部材１０８は、図６に示すように、金属板１０３または金属板１０５の先端側に貫通形成された取付穴（図示せず）にかしめ固定される脚部１０８ａと、脚部１０８ａに一体形成された円板状の厚肉な頭部１０８ｂと、を有している。頭部１０８ｂの頂部たる挟持面１０８ｃには、６つの円錐形状の突起１０８ｄが互いに間隔を空けて離間するように形成されている。これらの突起１０８ｄは、金属板１０３、１０５が一対のローラ８９で閉じられると、電極端子２の表面の酸化被膜を貫通して電極端子２の母材に到達する。なお、突起１０８ｄの形状は、円錐形状に限定されるものではなく、例えば四角錐形状としてもよい。
【００４０】
分割チャック保持部材５７は、このように構成されており、本実施例では、２本のシャフト５９、６１に、８個の分割チャック保持部材５７が並列に取り付けられて、チャック保持部材４１が構成されている。
【００４１】
図３及び図４に示すようにエアシリンダ３６の上記ピストンロッドが後方へ縮退しているとき、チャック保持部材４１がコイルスプリング３９のバネ力でローラ保持部材３７の前方へ離間配置されている。
【００４２】
エアシリンダ３６が駆動して上記ピストンロッドが前方へ伸長すると、ローラ保持部材３７とチャック保持部材４１が共に前方へ移動するが、チャック保持部材４１の左右外周に取り付けられた連結ブラケット１０７が支持基台３１の左右の支柱３１ｌ、３１ｍに達すると、連結ブラケット１０７が両支柱３１ｌ、３１ｍに当接して、チャック保持部材４１の前方への移動が規制されるようになっている。
【００４３】
図３に示すように、支持基台３１の支柱３１ａ、３１ｂ間の中央にも、１本の支柱３１ｐが支持基台３１の上下方向（Ｚ軸方向）に架け渡されており、上述の如く左右の連結ブラケット１０７が支柱３１ｌ、３１ｍに当接すると同時に、支柱３１ｐにシャフト５９、６１が当接してチャック保持部材４１の前方への移動が規制されるようになっている。
【００４４】
このようにチャック保持部材４１の前方への移動が規制されたとき、チャック部材１０１は支持基台３１の前方へ突出している。
【００４５】
チャック保持部材４１の前方への移動が規制されても、エアシリンダ３６の駆動に何ら支障を来すことはなく、上記ピストンロッドは更に伸長するため、左右のコイルスプリング３９のバネ力に抗してローラ保持部材３７は更に前方へ移動し、これに伴い各対のローラ８９が前方へ移動し、平面視略Ｖ字状に拡開している各チャック部材１０１の一対の金属板１０３、１０５がそれぞれ閉じられて、一対の金属板１０３、１０５の先端に取り付けられる一対の電極挟持部材１０８、１０８によって、二次電池１の電極端子２の挟持が可能となる。
【００４６】
このように構成された充放電装置２１においては、二次電池１の充電または放電作業の開始時に、一対の電極挟持部材１０８、１０８が二次電池１の電極端子２に圧接すると、電極挟持部材１０８の突起１０８ｄが電極端子２の表面の酸化被膜を貫通した際に酸化被膜の一部が削り取られることになり、当該酸化被膜の屑（酸化被膜屑）が発生する。
【００４７】
このような酸化被膜屑は、充電または放電作業終了後にチャック部材１０１が電極端子２を開放する際に、電極挟持部材１０８の突起１０８ｄに付着する。
【００４８】
酸化被膜屑の突起１０８ｄへの付着をそのままにしておくと、充放電装置２１により充電または放電作業を実施する毎に当該突起１０８ｄに酸化被膜屑が付着堆積することになる。そのため、充電または放電作業開始時に、付着堆積した酸化被膜屑により突起１０８ｄが、酸化被膜に覆われた電極端子２の母材に対して突起１０８ｄが直接接触できなくなる。
【００４９】
二次電池１の充電または放電作業直後であれば、電極挟持部材１０８の突起１０８ｄ及びこの突起１０８ｄに付着した酸化被膜屑の温度が高く、酸化被膜屑がやわらかいので、酸化被膜屑が突起１０８ｄから離間し易い。
【００５０】
そこで、充放電装置２１においては、二次電池１の充電または放電作業が終了してチャック部材１０１による電極端子２の挟持が終了すると、一対の金属板１０３、１０５の間に電極端子２が位置している状態で、チャック部材１０１による電極端子２の挟持／開放動作（空チャック）を１回以上実施する。
【００５１】
発明者による検証によれば、二次電池１の充電または放電作業が終了してチャック部材１０１による電極端子２の挟持が終了した状態で、電極端子２の挟持／開放動作（空チャック）を２回実施すると、電極挟持部材１０８の突起１０８に付着した酸化被膜屑が略除去されるという知見が得られている。本実施例では、チャック部材１０１による電極端子２の挟持／開放動作（空チャック）を２回実施している。
【００５２】
図７は、充電または放電作業終了後の電極端子２の挟持／開放動作（空チャック）の回数と、電極挟持部材１０８の抵抗値との相関を模式的に示した説明図である。
【００５３】
電極挟持部材１０８の抵抗値は、充電または放電作業が終了してチャック部材１０１による電極端子２の挟持が終了した直後の状態では、突起１０８ｄに酸化被膜屑が付着しているため抵抗値が大きくなる。この状態から電極端子２の挟持／開放動作（空チャック）を行うことで、突起１０８ｄに付着した酸化被膜屑を除去できることがわかる。
【００５４】
充電または放電作業が終了してチャック部材１０１による電極端子２の挟持が終了した直後の状態から、電極端子２の挟持／開放動作（空チャック）を２回実施すると、電極挟持部材１０８の抵抗値は、電極挟持部材１０８の初期抵抗値Ｒ１（突起１０８ｄに酸化被膜屑が付着していない状態における抵抗値）と略一致することになるため、電極端子２の挟持／開放動作（空チャック）を３回以上実施する必要性はない。
【００５５】
このように本実施例の充放電装置２１は、充電または放電作業を実施する毎に、電極挟持部材１０８の突起１０８ｄに付着した酸化被膜屑を除去することができ、突起１０８ｄに酸化被膜屑が付着堆積して固化、固着してしまうことを抑制することができるので、酸化被膜に覆われた電極端子２の母材（正極ではアルミニウム、負極では銅）に対して突起１０８ｄが直接接触できなくなって、所期の充電または放電作業を実施できなくなってしまうことを防止することができる。
【００５６】
充電または放電作業後に、オフラインで電極挟持部材１０８の突起１０８ｄに付着した酸化被膜屑を除去する手作業を省略することが可能となり、充放電装置２１のメンテナンスが容易となる。
【００５７】
なお、突起１０８ｄから除去された酸化被膜屑は、電極端子２に付着することになるが、これはもともと電極端子２表面の酸化被膜から削り取られたものであり、突起１０８ｄと電極端子２とでは、電極端子２に対して付着しやすいからである。特に、電極端子２の材質と、電極挟持部材１０８の材質が異なっている場合には、酸化被膜屑が同一金属種からなる電極端子側に対して相対的により付着し易くなるので、電極端子２と突起１０８ｄとを互いに異なる材質の金属から生成すれば、一層突起１０８ｄに付着した酸化被膜屑を電極端子２側に戻し易くなる。
【００５８】
また、電極挟持部材１０８の突起１０８ｄは、挟持面１０８ｃ上に互いに離間して形成することが望ましい。例えば、隣接する突起１０８ｄの基部が挟持面１０８ｃ上で互いに接するように設けられ、隣接する突起１０８ｄ、１０８ｄ間にＶ字状の谷部が形成されると、このＶ字状の谷部に付着した酸化被膜屑が除去しにくくなる。そのため、上述した本実施例にように、挟持面１０８ｃに設けた複数の突起部１０８ｄは、それぞれ周囲の別の突起部１０８ｄに対して間隔を空けて離間するように設定される。
【符号の説明】
【００５９】
１…二次電池
２…電極端子
１１…マガジン
２１…充放電装置
１０３…金属板
１０５…金属板
１０８…電極挟持部材
１０８ａ…脚部
１０８ｂ…頭部
１０８ｃ…挟持面
１０８ｄ…突起
【図１】
2015118884.tif 000003
【図２】
2015118884.tif 000004
【図３】
2015118884.tif 000005
【図４】
2015118884.tif 000006
【図５】
2015118884.tif 000007
【図６】
2015118884.tif 000008
【図７】
2015118884.tif 000009