(57)【要約】【課題】ラミネート電池の位置合わせをするための治具が電池モジュールの製造後には取り外されている電池モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】ラミネート電池を複数枚積層して構成される電池モジュールの製造方法であって、複数枚のラミネート電池を、ラミネート電池の端部を把持する把持部と各ラミネート電池の積層方向に対して位置合わせをする位置合わせ部とを有する治具に装着する工程、複数枚のラミネート電池を治具によって位置合わせをして積層する工程、積層したラミネート電池を積層方向に拘束する工程、および前記治具を取り外す工程を有することを特徴とする電池モジュールの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラミネート電池を複数枚積層して構成される電池モジュールの製造方法であって、
複数枚のラミネート電池を、ラミネート電池の端部を把持する把持部と各ラミネート電池の積層方向に対して位置合わせをする位置合わせ部とを有する治具に装着する工程、
複数枚のラミネート電池を治具によって位置合わせをして積層する工程、
積層したラミネート電池を積層方向に拘束する工程、および
前記治具を取り外す工程
を有することを特徴とする電池モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記治具の把持部が、第１および第２の部材から構成され、第１および第２の部材の少なくとも一方の部材は突起部を有し、前記突起部は他方の部材に向けて突出している請求項１に記載の電池モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池モジュールの製造方法に関し、さらに詳しくは特定の工程を有することによってラミネート電池の位置合わせをするための治具が取り外されている電池モジュールを得ることができる電池モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高電圧および高エネルギー密度を有する電池としてリチウムイオン二次電池が実用化されている。リチウムイオン二次電池の用途が広い分野に拡大していることおよび高性能の要求から、電池の更なる性能向上のために種々の研究が行われている。
例えば、ラミネート電池を複数枚積層した電池モジュールの製造方法について様々な検討がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、外周部に融着部を有するラミネート電池を複数個積層した電池モジュールにおいて、ラミネート電池の融着部を挟持し、側面を覆う中空の同一形状のフレームを有する電池モジュールおよびその製造方法が記載されており、具体例として４つの角部に固定用のねじが設けられた電池モジュールが示されている。
また、特許文献２には、ラミネート電池を複数枚積層してなり、該ラミネート電池は樹脂製の保持枠内に保持され、枠部の内側部分に、ラミネート電池における四方の角部の位置決めを行う位置決め突起部を設けた保持枠を積層方向に複数隣接して設けるラミネート電池構造体の製造方法が記載されている。
また、ラミネート電池の外装体自体に穴を形成してそこに位置合わせ用の棒を通す、あるいはラミネート電池の外周部の一部を切り欠いてそこに位置合わせのために切り欠きと同形状の棒などを用いて位置合わせを行う電池モジュールの製造方法が提案されてきた。
【０００４】
しかし、これら公知の技術を適用したのでは、位置合わせのための部材がラミネート電池に追加されるため部品点数、重量やコストの増加が避けられず、また発電要素以外の余分な部材が追加されるためモジュール容量密度の低下や、電池モジュールの放熱性が悪くなって電池寿命が低下する恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４４９４９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７１２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、ラミネート電池の位置合わせをするための治具が電池モジュールの製造後には取り外されている電池モジュールの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ラミネート電池を複数枚積層して構成される電池モジュールの製造方法であって、
複数枚のラミネート電池を、ラミネート電池の端部を把持する把持部と各ラミネート電池の積層方向に対して位置合わせをする位置合わせ部とを有する治具に装着する工程、
複数枚のラミネート電池を治具によって位置合わせをして積層する工程、
積層したラミネート電池を積層方向に拘束する工程、および
前記治具を取り外す工程
を有することを特徴とする電池モジュールの製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ラミネート電池の位置合わせをするための治具が取り外されていて、容量密度を低下させない電池モジュールを得ることができる。
本発明において、ラミネート電池の位置合わせをするための治具が取り外されているとは、電池モジュール製造後のラミネート電池全体を拘束するための部材および／又は治具は取り外されていない態様を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施態様の電池モジュールの製造方法の全工程を示す。
【図２】図２は、本発明の実施態様の電池モジュールの製造方法に用いられる治具の一例を説明するための模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施態様の電池モジュールの製造方法に用いられる治具の他の一例を説明するための模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施態様の電池モジュールの製造方法に用いられる治具の一例を説明するための模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施態様の電池モジュールの製造方法に用いられる治具の他の一例を説明するための模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施態様の電池モジュールの製造方法に用いられる治具の一例を説明するための模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施態様の電池モジュールの製造方法に用いられる治具の他の一例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
特に本発明においては、以下の実施態様を挙げることができる。
前記治具の把持部が、第１および第２の部材から構成され、第１および第２の部材の少なくとも一方の部材は突起部を有し、前記突起部は他方の部材に向けて突出している前記の電池モジュールの製造方法。
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳説する。
本発明の実施態様の電池モジュールの製造方法は、図１に示すように、（１）ラミネート電池（以下、単に「セル」と略称する場合もある。）を、ラミネート電池の端部を把持する把持部と各ラミネート電池の積層方向に対して位置合わせをする位置合わせ部とを有する、厚さがセルの電極部厚み以下である治具（セル枠）に装着（セット）し、（２）複数枚のラミネート電池を治具によって位置合わせをして積層するためにセル枠にセットされたセルを複数枚並べていき、（３）セルを積層方向に拘束し、（４）セル拘束後、位置合わせをするためのセル枠を除去して電池モジュールの組み付けを完了し得る。
【００１２】
前記の実施態様において、セル枠は挿入するラミネート電池の枚数に相当する数のセル枠を並べていく。また、この時、セル枠は外形基準によって位置合わせされ得る。
また、前記の実施態様の工程（３）において、セル拘束には任意の手段、例えばボルト締結、バンドなどが用いられ得る。
前記の実施態様においては、ラミネート電池が全固体電池であると電極に必要な拘束圧（拘束力）が大きいため、拘束後に振動などによるセルの位置ずれが起こりづらくなるため、またセル枠の除去が容易であり好適である。
【００１３】
前記の工程（２）において、前記のセル枠の位置合わせは、セル枠に穴を開けておき棒を通す、又はセル枠の土台部分の外形を合せていく、あるいはセル枠に切り込みを作ってそこに合う形状の棒などにより位置合わせをし得る、さらにセル枠の土台部分に凹凸形状を形成しておき嵌合させて合わせていくなどの方法が好適に適用し得る。
また、セル枠土台の厚みは、ラミネート電池積層時にセルの電極部の厚みと干渉しないようにセルの電極部厚み以下で構成されている。このことにより、ラミネート電池を積層方向に拘束した後に、セル枠を取り外すことが可能になる。
【００１４】
また、前記の工程（１）においては、図２に示すように、ラミネート電池としてエンボス加工されたものを使用し、エンボス加工された部分に合わせてセル枠にラミネート電池を装着する、あるいは図３に示すように、ラミネート電池としてエンボス加工されていないものを使用し、ラミネート電池の端部を折り曲げ、該折り曲げ部分を利用してセル枠に装着することが好適である。
【００１５】
また、図４に示すように、前記工程（１）においてセルをセットするときにセルを保持する棒の隙間が狭くセルの挿入（装着）が容易でない場合がある。このため、図５に示すように、セル挿入部の形状を例えば八の字に開いた形状にすることが好適である。このような形状を採用することにより、セルの挿入（装着）がより容易になり、電池モジュールの生産性が向上し得る。
【００１６】
また、図６に示すように、セルを挿入したときにセルがセル枠に固定されていないと、運搬時や電池モジュール組み付け時などにセル位置がずれてしまい、セルの拘束にバラツキがでてしまい、セルの性能が一定でなく、結果的に電池モジュールの性能が一定でなくなる場合がある。
このため、図７に示すように、ばね力によってセルを挟持して把持することができるようにセルを把持する把持部として湾曲させた第１および第２の円弧部材から構成され、第１および第２の円弧部材は円弧中央部が互いに向い合わせに配置されたものを用いることによって、治具の挿入性と把持力が向上するので特に好適である。さらに、このようなセル枠を用いることによって、ラミネート電池のエンボスやラミネート電池の端部に折り曲げがない場合であっても、セルを保持することが容易であるため、工程の削減をもたらし好適である。
【００１７】
本発明の実施態様の電池モジュールの製造方法によれば、電池モジュールの周囲に余分な部品がないため、重量の増加がなく、放熱のための空間が確保できるように電池モジュールを組み付けることが可能であり、また、本発明の実施態様における治具は組み付け治具として再利用可能であり、製造コストを低減し得て、従来技術におけるラミネート電池の周囲に樹脂などで形成された枠体（フレーム）の構造によって位置合わせを行う方法による、部品点数、重量、製造工程の増加や、電池モジュール容量密度の低下や、得られたモジュール電池の冷却のための空間がないか少なくなり放熱性が悪くなって寿命が低下するなどの問題が解決乃至は抑制され得る。
【００１８】
本発明の実施態様におけるラミネート電池は、電池要素と、電池要素に接続された電極タブと、電池要素を包むラミネートフィルムとを有するものである。
前記電池要素は、例えば、正極および負極を有し、正極と負極との間にセパレータを介し、電解液とともに、ラミネートフィルムに封入されている。例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの化学電池等である。
前記電極タブは、電池要素の正極または負極に接続された平板形状等の端子部である。
前記ラミネートフィルムは、例えば、アルミニウム等の金属を含んで構成される基材にポリエチレンテレフタラート樹脂等の樹脂材料が被膜されて形成されている。
【００１９】
前記ラミネート電池の電池要素として、電解液二次電池、例えば任意のリチウムイオン二次電池が用いられる。
また、前記ラミネート電池の電池要素として、固体電解質を用いる任意の全固体電池が挙げられる。
前記ラミネート電池における電池要素として、負極集電体、負極層、例えば負極活物質としてグラファイトを用い、結着用バインダー、例えばポリフッ化ビニリデンなどのフッ素含有樹脂や導電材、例えばアセチレンブラックなどを含有する負極層、正極集電体、正極層、例えば正極活物質としてＭｎ系又はコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉの３元系リチウム化合物（Ｌｉ（ＣｏｘＭｎｙＮｉｚ）Ｏ2）を用い、正極層として結着用バインダー、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのフッ素含有樹脂や導電材、例えばＶＧＣＦやアセチレンブラックなどを含有する正極層、固体電解質層、例えば、硫化物系固体電解質又は酸化物系固体電解質、好適には硫化物系固体電解質、例えば、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝５０：５０〜１００：０（質量比）となるようにＬｉ２ＳおよびＰ２Ｓ５を混合してメカニカルミリングして得られる硫化物固体電解質に、さらに、結着用バインダー、例えばブポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのフッ素含有樹脂やタジエンゴム（ＢＲ）等を含有する電解質層を有する全固体電池が好適に挙げられる。
【００２０】
前記の正極集電体としては、ＳＵＳ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｎなどを挙げることができる。
前記の負極集電体としては、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｚｎなどを挙げることができる。
前記の正極集電体および負極集電体は、外部に通ずる正極端子および負極端子に集電タブを通じて接続され得る。
【００２１】
本発明の実施態様によれば、ラミネート電池の位置合わせをするための治具が取り外されている電池モジュールを得ることができ、従来の電池モジュールにおける部品点数、重量、製造工程の増加や、電池モジュール容量密度の低下や、得られたモジュール電池の冷却のための空間がないか少なくなり放熱性が悪くなって寿命が低下するなどの問題が解決乃至は抑制され得る。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施例を示す。
以下の実施例は単に説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。
以下の実施例において、ラミネート電池としては液電池であっても又は全固体電池であってもよいが、全固体電池の方が望ましい。
【００２３】
実施例１
下記の工程で電池モジュール作製した。
1. ラミネート電池を作製する。ラミネート電池としてはエンボス加工したものを使用する。なお、ラミネート電池の端部はモジュール組み付け上、折り曲げる必要はないが、モジュール体積削減によるエネルギー密度向上のために折り曲げてもよい。
2. ラミネート電池を、セル枠Ａ（図４に示す）、セル枠Ｂ（図５に示す）およびセル枠Ｃ（図７に示す）のいずれかに挿入する。この時、ラミネート電池はエンボス加工部によってセル枠に固定される。
3. 電池モジュールを組み付けるために、前記セル枠を必要な個数並べていく。この時、セル枠は外形基準によって位置合わせされるものとする。
4. 並べたセル枠に挿入されたセルの電極部分を、エンドプレートで挟んで拘束する。この時、ボルト締め又はバンドにて拘束する。
5. セルを拘束してセル位置が固定されたら、セル枠を取り除く。
6. 電池モジュール完成。
【００２４】
実施例２
下記の工程で電池モジュール作製した。
1. ラミネート電池を作製する。ラミネート電池としてはエンボス加工されていないものを使用する。ラミネート電池の端部は折り曲げる。
2. ラミネート電池を、セル枠Ａ〜Ｃのいずれかに挿入する。この時、ラミネート電池は折り曲げ部によってセル枠に固定される。
3. 電池モジュールを組み付けるために、前記セル枠を必要な個数並べていく。この時、セル枠は外形基準によって位置合わせされるものとする。
4. 並べたセル枠に挿入されたセルの電極部分を、エンドプレートで挟んで拘束する。この時、ボルト締め又はバンドにて拘束する。
5. セルを拘束してセル位置が固定されたら、セル枠を取り除く。
6. 電池モジュール完成。
【００２５】
実施例３
下記の工程で電池モジュール作製した。
1. ラミネート電池を作製する。ラミネート電池としてはエンボス加工されていないものを使用する。なお、ラミネート電池の端部はモジュール組み付け上、折り曲げる必要はないが、モジュール体積削減によるエネルギー密度向上のために折り曲げてもよい。
2. ラミネート電池をセル枠Ｃに挿入する。この時、ラミネート電池はセル枠Ｃのバネ力によってセル枠に固定される。
3. 電池モジュールを組み付けるために、前記セル枠を必要な個数並べていく。この時、セル枠は外形基準によって位置合わせされるものとする。
4. 並べたセル枠に挿入されたセルの電極部分を、エンドプレートで挟んで拘束する。この時、ボルト締め又はバンドにて拘束する。
5. セルを拘束してセル位置が固定されたら、セル枠を取り除く。
6. 電池モジュール完成。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によって、ラミネート電池の位置合わせをするための治具が取り外されている電池モジュールを得ることができ、電池モジュール容量密度の低下や、従来の電池モジュールにおける部品点数、重量、製造工程の増加や、得られたモジュール電池の冷却のための空間がないか少なくなり放熱性が悪くなって寿命が低下するなどの問題が解決乃至は抑制され得る。
【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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