(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受圧天板と、前記受圧天板の下方に位置する棚板と、前記棚板に積み重ねられた複数のトレー外枠と、前記複数のトレー外枠それぞれに同一の位置に設けられ互いに同一の形状の上下に貫通するトレー穴と、前記トレー穴それぞれに上下可動に嵌め込まれ上面に設けた凹部に電池を載置する中箱と、前記受圧天板および前記棚板が近づくようにして前記電池を上下から加圧するアクチュエータとを備え、前記アクチュエータにより加圧されていない状態では前記中箱およびこれに載置された電池の高さは前記トレー外枠の高さよりも大きいことを特徴とする二次電池充放電用加圧装置。
【請求項２】
受圧天板と、前記受圧天板の下方に位置し前記受圧天板に対し上下可動な複数の棚板と、前記棚板それぞに積み重ねられた複数のトレー外枠と、前記複数のトレー外枠それぞれに同一の位置に設けられ互いに同一の形状の上下に貫通するトレー穴と、前記トレー穴それぞれに上下可動に嵌め込まれ上面に設けた凹部に電池を載置する中箱と、前記受圧天板および最下段の前記棚板が近づくようにして前記電池を上下から加圧するアクチュエータとを備え、前記アクチュエータにより加圧されていない状態では前記中箱およびこれに載置された電池の高さは前記トレー外枠の高さよりも大きいことを特徴とする二次電池充放電用加圧装置。
【請求項３】
固定された受圧天板と、前記受圧天板の下方に固定された受圧底板と、前記受圧天板および前記受圧底板を連結する垂直な複数の支柱と、前記支柱に上下可動に案内された複数の棚板と、前記棚板それぞに積み重ねられた複数のトレー外枠と、前記複数のトレー外枠それぞれに同一の位置に設けられ互いに同一の形状の上下に貫通するトレー穴と、前記トレー穴それぞれに上下可動に嵌め込まれ上面に設けた凹部に電池を載置する中箱と、前記受圧底板および最下段の前記棚板の間に設けられ前記棚板を押し上げて前記電池を上下から加圧するアクチュエータと、前記アクチュエータにより前記電池を加圧していない状態で前記棚板それぞれについて積み重ねた前記トレー外枠、前記中箱および前記電池と１つ上の前記棚板または前記受圧天板との間に隙間を有するように位置させた前記棚板それぞれの下面に当接するように前記支柱に半固定された複数のセットカラーとを備え、前記アクチュエータにより加圧されていない状態では前記中箱およびこれに載置された電池の高さは前記トレー外枠の高さよりも大きいことを特徴とする二次電池充放電用加圧装置。
【請求項４】
前記トレー外枠は、複数の前記トレー穴を設けたことを特徴とする請求項１、２または３に記載の二次電池充放電用加圧装置。
【請求項５】
前記受圧天板および最下段のものを除いた前記棚板それぞれの下面に前記棚板それぞれについての最も上の前記電池それぞれをそれぞれが加圧するための複数の加圧板を前記中箱および前記電池の高さのバラツキを吸収するためのバネを介して取り付けたことを特徴とする請求項４に記載の二次電池充放電用加圧装置。
【請求項６】
前記受圧天板または最下段のものを除いた前記棚板の下面に取り付けられたピンプローブに設けられ、前記電池が加圧された時に前記トレー外枠の側面から外側に突出する前記電池の電極それぞれに対応してアクセスするピンを備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池充放電用加圧装置。
【請求項７】
前記支柱は、所定の単位長で分割された短支柱を連結して構成することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池充放電用加圧装置。
【請求項８】
下方からの圧力を受け止める４辺形の受圧天板と、上方からの圧力を受け止める４辺形の受圧底板と、前記受圧天板と前記受圧底板とを連結する４本の支柱と、前記支柱に４隅をスライド可能に挿通された複数の棚板と、前記棚板を所定の間隔で位置決めするために前記支柱に固定される複数のセットカラーと、各前記棚板に積み重ねられた状態で載置され充放電する電池を装着した時に各電池が下方からの圧力を受けて加圧されるような加圧構造を有する複数のトレーと、各前記トレーに装着される複数の電池と、最下段に位置する前記棚板と前記受圧底板との間に設けられ各前記棚板を押し上げて各前記電池を加圧するためのアクチュエータとを備え、
前記トレーは、装着される電池の大きさに対応する寸法の複数の穴が並列に明けられた所定の厚みを有する外枠と、この外枠の各穴に若干量上下可動にしてはめ込まれる中箱と、この中箱の中に所定の深さ位置まで落し込まれて固定される前記電池を載置する平板とを備えることを特徴とする二次電池充放電用加圧装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池充放電用加圧装置に関し、特に大型の二次電池用の加圧装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の加圧装置は、二次電池、特に外装が缶ケースまたはラミネートなどのリチュームなどの二次電池を対象とし、初期充電時に電池の広い面積の対応する両側面に対し圧力を加えるものである。この加圧する目的は、電池の充電容量を増大させる、あるいは充電サイクル寿命を長くすることにある。
【０００３】
即ち、この種の二次電池は充電時にガスが発生し内圧が上昇するので、内部を変形させると同時と外形を膨張させることになる。特に内部の変形、例えば電極間の距離が長くなることなどにより充電容量が減少したり、あるいは充放電による変形のくり返しにより内部素子が劣化にして充電サイクル寿命が短くなるといった問題が発生する。この問題を改善するために充電時に加圧装置により加圧して外形の膨張を抑えている。また、この加圧による充電は初期充電時に１回だけ行うことにより、その後の使用による充放電時の上述した膨張、変形を抑える効果があり、本加圧装置は、この目的で使用されるものである。
【０００４】
この電池加圧方法として、例えば特開２００１−３３８６２７号公報に開示された方法がある。
【０００５】
図６，７はこの従来例を示し、図６（ａ）は、この従来例の電池加圧方法の一実施形態例を示す前面図、（ｂ）は、（ａ）の上面図、図７は、図６の電池が同一トレー上に多数個配列された状態を模式的に示す上面図である。
【０００６】
図６において、その構造、操作について説明する。先ず電池６６をコの字型の枠体６５にセットし、ロック板操作部６３ｃを介してロック板６３を押すことにより、ばね６２が収縮し、その反発力が押圧プレート６４から電池６６に伝わる。ロック板６３を押し続け、ロック板６３がコの字型の枠体６５に設けたロック用穴６５ｂの高さにきたところでロック板６３を回転させてロック用穴６５ｂにはめ込むことで、ばね６２の位置が固定され電池６６に一定の圧力を加えることができる。
【０００７】
電池６６に加えた圧力はコの字型の体６５とロック板６３にのみ伝達され、充放電装置やトレーには力が伝わらないという構造である。
【０００８】
したがって、個々の電池に加えた圧力は充放電装置やトレーに伝達しないため、充放電装置やトレーは加圧を必要としない電池の場合とほぼ同じ強度ですみ、装置の重量も軽減でき、安価な装置となるという効果が得られる。
【０００９】
図７において、図６の加圧装置にセットされた電池６６をトレー６７上に複数個配置し、同時に加圧する場合の状態を示すものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来例においては、電池１個づつに加圧装置を用い、これをトレー上に必要個数配置する構造であるので、個数が多くなると全体として装置の大きさが大きくなり、かつ価格が高くなるという問題がある。また、１個づつ加圧する必要があるのでこのための作業時間が長くかかり効率が極めて悪いという問題がある。特に電池の製造時の最終工程で行う初期充電は、１度に大量の電池を効率良く充電する必要があるので以上の問題は極めて大きな問題となる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の二次電池充放電用加圧装置は、受圧天板と、前記受圧天板の下方に位置する棚板と、前記棚板に積み重ねられた複数のトレー外枠と、前記複数のトレー外枠それぞれに同一の位置に設けられ互いに同一の形状の上下に貫通するトレー穴と、前記トレー穴それぞれに上下可動に嵌め込まれ上面に設けた凹部に電池を載置する中箱と、前記受圧天板および前記棚板が近づくようにして前記電池を上下から加圧するアクチュエータとを備え、前記アクチュエータにより加圧されていない状態では前記中箱およびこれに載置された電池の高さは前記トレー外枠の高さよりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
本発明の二次電池充放電用加圧装置は、受圧天板と、前記受圧天板の下方に位置し前記受圧天板に対し上下可動な複数の棚板と、前記棚板それぞに積み重ねられた複数のトレー外枠と、前記複数のトレー外枠それぞれに同一の位置に設けられ互いに同一の形状の上下に貫通するトレー穴と、前記トレー穴それぞれに上下可動に嵌め込まれ上面に設けた凹部に電池を載置する中箱と、前記受圧天板および最下段の前記棚板が近づくようにして前記電池を上下から加圧するアクチュエータとを備え、前記アクチュエータにより加圧されていない状態では前記中箱およびこれに載置された電池の高さは前記トレー外枠の高さよりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
本発明の二次電池充放電用加圧装置は、固定された受圧天板と、前記受圧天板の下方に固定された受圧底板と、前記受圧天板および前記受圧底板を連結する垂直な複数の支柱と、前記支柱に上下可動に案内された複数の棚板と、前記棚板それぞに積み重ねられた複数のトレー外枠と、前記複数のトレー外枠それぞれに同一の位置に設けられ互いに同一の形状の上下に貫通するトレー穴と、前記トレー穴それぞれに上下可動に嵌め込まれ上面に設けた凹部に電池を載置する中箱と、前記受圧底板および最下段の前記棚板の間に設けられ前記棚板を押し上げて前記電池を上下から加圧するアクチュエータと、前記アクチュエータにより前記電池を加圧していない状態で前記棚板それぞれについて積み重ねた前記トレー外枠、前記中箱および前記電池と１つ上の前記棚板または前記受圧天板との間に隙間を有するように位置させた前記棚板それぞれの下面に当接するように前記支柱に半固定された複数のセットカラーとを備え、前記アクチュエータにより加圧されていない状態では前記中箱およびこれに載置された電池の高さは前記トレー外枠の高さよりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
上述の二次電池充放電用加圧装置において、前記トレー外枠に、複数の前記トレー穴を設けるようにしてもよい。また、前記受圧天板および最下段のものを除いた前記棚板それぞれの下面に前記棚板それぞれについての最も上の前記電池それぞれをそれぞれが加圧するための複数の加圧板を前記中箱および前記電池の高さのバラツキを吸収するためのバネを介して取り付けるようにしてもよい。
【００１５】
上述の二次電池充放電用加圧装置において、前記受圧天板または最下段のものを除いた前記棚板の下面に取り付けられたピンプローブに設けられ、前記電池が加圧された時に前記トレー外枠の側面から外側に突出する前記電池の電極それぞれに対応してアクセスするピンを備えるようにしてもよい。
【００１６】
上述の二次電池充放電用加圧装置において、前記支柱は、所定の単位長で分割された短支柱を連結して構成するようにしてもよい。
【００１７】
本発明の二次電池充放電用加圧装置において、下方からの圧力を受け止める４辺形の受圧天板と、上方からの圧力を受け止める４辺形の受圧底板と、前記受圧天板と前記受圧底板とを連結する４本の支柱と、前記支柱に４隅をスライド可能に挿通された複数の棚板と、前記棚板を所定の間隔で位置決めするために前記支柱に固定される複数のセットカラーと、各前記棚板に積み重ねられた状態で載置され充放電する電池を装着した時に各電池が下方からの圧力を受けて加圧されるような加圧構造を有する複数のトレーと、各前記トレーに装着される複数の電池と、最下段に位置する前記棚板と前記受圧底板との間に設けられ各前記棚板を押し上げて各前記電池を加圧するためのアクチュエータとを備え、
前記トレーは、装着される電池の大きさに対応する寸法の複数の穴が並列に明けられた所定の厚みを有する外枠と、この外枠の各穴に若干量上下可動にしてはめ込まれる中箱と、この中箱の中に所定の深さ位置まで落し込まれて固定される前記電池を載置する平板とを備えることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態例の全体構成を示す前面図、図２は図１における装置の加圧時における状態を示す前面図、図３は図１における加圧板、トレー、棚板の関係と構造を示す斜視図、図４は図１あるいは図３におけるトレーの構造を示す分解斜視図、図５は図３におけるＡ−Ａ線の部分断面を示す（ａ）断面図、および（ｂ）皿バネの動作を説明するＡ−Ａ線の断面を模式的に示す断面図である。
【００１９】
先ず、図１において、本発明の加圧装置の全体構成を説明する。（図中トレーの部分は模式的に断面で示す）下方からの圧力を受け止める４辺形の受圧天板１と、上方からの圧力を受け止める４辺形の受圧底板２と、受圧天板１と受圧底板２とを連結する４本の支柱３と、支柱３に４隅をスライド可能に挿通された４枚の棚板４と、棚板４を所定の間隔で位置決めするために支柱３に固定される１６個のセットカラー１０と、各棚板４に積み重ねられた状態で載置され、充放電する電池を装着した時に電池が下方からの圧力を加圧できる加圧構造を有する４枚のトレー７と、各トレー７に装着される複数の電池９と、最下段に位置する棚板４と受圧底板２との間に設けられ各棚板４を押し上げて各電池を加圧するためのアクチュエータ５と、
更に、受圧天板１あるいは各棚板４の下面側に電池の加圧時に圧力を受圧すると同時に電池の厚みのバラツキを吸収するためにバネを介し固定される４枚の加圧板６（奥行方向に４枚が並べられている）と、
更に、受圧天板１あるいは各棚板４の下面側に電池加圧時に各前記電池の電極に自動的にアクセスする複数のピンブローブ８を備えて構成する。尚、受圧天板１と受圧底板２には、高圧に耐えられるように補強枠が設けられている。
【００２０】
本実施例は図示のように棚板４を４枚設け、各棚板４にはトレー７を４枚それぞれ積み重ねた例を示したが、これ等の個数はその時の製造諸条件により変更されることは勿論である。また電池９の全数量は、各トレー７に４個（奥行方向に４個並列に装着される）ずつ装着されるので、４×４×４＝６４個である。
【００２１】
次に動作について説明する。図１は加圧前の状態を示しており、加圧時は先ずアクチュエータ５へ電磁弁を開いてエアーを供給する。アクチュエータは空気圧を利用した空気バネ方式のものである。エアーの供給量は制御機構（図示せず）により制御され、あらかじめ各電池へ所定の加圧力を与えるために必要な供給量がプログラムされているので、この供給量に達した時に自動的に停止する。
【００２２】
各棚板４は支柱３にスライド可能に取付けられているので、先ずアクチュエータ５が最下段の棚板４をその上段の棚板との間隙分を押し上げると、その上段にある棚板４に圧力が伝達され、これを押し上げ順次各棚板が押し上げられて行く。そして各電池９が所定の圧力で加圧される。即ち、各電池９はトレーの部材を介してアクチュエータ５からの圧力を受け加圧される。
【００２３】
この加圧した時の本加圧装置の状態は図２に示す通りである。即ち、図示のように各棚板は上方に押し上げられ加圧状態にあり、また各電池９の電極９１は棚板４が押し上げられると同時に上方へ移動してピンプローブ８側のピンと接触し導通状態となる。そして充放電装置（図示せず）からピンプローブ８を介して充放電が行われる。
【００２４】
充電が完了するとアクチュエータ５は元の状態に戻り各棚板４の状態は図１の状態に戻る。そして各棚板上のトレー７が図において手前方向に引出される。この時、４枚のトレー７は一緒に引出され、そして外部で１枚ずつ下されて各トレーに装着された各電池９が外されて充電完了となる。
【００２５】
次に新しい電池を充電するのは以上説明した工程の逆工程となるが、先ず外部で各トレー７に電池９を装着して４枚のトレーを積み重ねた状態で棚板４上に手前から、差し込むようにして載置する。この作業を容易にするために各棚板間は図示のように若干の隙間を設けてある。
【００２６】
次に図３を参照して加圧板６、トレー７、棚板４の各関係と詳細な構造を説明する。この部分は、下からの圧力を受ける棚板４と、この棚板４に積み重ねられ載置された４枚のトレー７と、各トレーに４個ずつ装着して充電される電極を有する電池９と、最上段の電池９の上に設けられた４枚の加圧板６とで構成されている。尚、棚板４には支柱とのスライドをスムースにするスライドブッシュ４１が設けられている。また加圧板６の裏面には電池９の厚みのバラツキを吸収するための複数の皿バネ６１が設けられており、加圧板６はこの皿バネをはさんで上部の受圧天板１あるいは上段の棚板４にネジ穴６２をスライド可能にて抜けるネジで固定される。
【００２７】
次に図４を参照してトレー７の詳細構造を説明する。装着される電池の大きさに対応する寸法の４個の穴であるトレー穴７６が並列に明けられた所定の厚みを有する外枠７１とこの外枠７１の各トレー穴７６に若干上下可動にしてはめ込まれる中箱７２と、この中箱７２の所定の深さ位置まで落し込まれ電池を載置する平板７３とで構成される。特に外枠７１には、トレーを積み重ねる時の位置決め用として突起７４とこれに係合する穴７５とが設けられている。中箱７２が若干上下可動にするのは、後述する電池の厚みのバラツキを吸収するためのものである。
【００２８】
また、平板７３を中箱７２の所定の位置まで落し込むのは、電池の種類による厚みの変化に対応するためで、薄い電池は落し込み寸法を小さく、また厚い電池は大きくとることで電池の種類に対応することができるようにしてある。
【００２９】
次に図５を参照して電池加圧時の動作について説明する。図５（ａ）は図３のトレーのＡ−Ａ線の部分断面を示すもので、電池９は各トレー７の中箱７２の中にある平板７３に搭載され、最上段のトレーの電池９は上面を加圧板６と、またその下段のトレーの電池９は上面を上段にある中箱７２の底板と接している。各電池９は下方からの圧力を受け加圧板６あるいは中箱７２の底と平板７３との間で加圧される。
【００３０】
そして前述したように平板７３の位置を変えることで電池９の種類による厚みの変化に対応することができる。
【００３１】
また、皿バネ６１で電池９の厚みのバラツキ（例えば１個０．１ｍｍのバラツキであれば４個分重なったとして０．４ｍｍ程度）を吸収する。図示では右側の電池７の方が厚い場合を拡大して例示してある。特に皿バネ６１は薄型で弾力の強い特徴があるのでここに用いられている。このようにして厚みのバラツキを吸収して各電池が均等の加圧力を得るようになっている。
【００３２】
次に図５（ｂ）を参照して前述した電池の厚みのバラツキの吸収状態を付け加えて説明する。図においては、左から２，４番目の電池の厚みが厚い場合を示すもので、この厚み分だけ皿バネ６１が縮んでいる状態を示す。アクチュエータ５からの圧力は棚板４で受け、棚板４に載置された各トレー７の中箱７２へ伝達され、各電池９を均等に加圧して加圧板６と皿バネ６１を介して上段の棚板４へ伝達される。
【００３３】
尚、支柱３は、所定の単位長で分割された短支柱を連結して構成するようにしても良く、例えば短支柱を棚板間隔と等しくすれば、棚数が増減した場合に容易にこれに対応できる効果がある。
【００３４】
また、セットカラー１０は、支柱に対し容易にスライド可能にする半固定構造を供えるようにしても良く、例えば固定用ネジを設け、これをゆるめることによりスライド可能にすれば棚板間の変更が容易にできるという効果がある。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の二次電池充放電用加圧装置は、複数のトレーに装着した複数の電池を１つのアクチュエータで同時にかつ均等に加圧できるので、電池１個ずつ加圧する必要がなく、加圧作業の作業効率が極めて良いという効果がある。また加圧装置自体を小型にでき価格も安くできるという効果がある。
【００３６】
特に本装置においては電池の種類による厚みの変化に対して電池を装着する中箱の寸法を変更するのみで対応することができ、かつ電池の製造工程で発生する厚みのバラツキに対しも自動的にこれを吸収して各電池を均等に加圧することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例の全体構成を示す前面図である。
【図２】図１における装置の加圧時における状態を示す前面図である。
【図３】図１における棚板、トレー、加圧板の関係と構造を示す斜視図である。
【図４】図１あるいは図３におけるトレーの構造を示す分解斜視図である。
【図５】図３におけるＡ−Ａ線の部分断面を示す（ａ）断面図である。およびＡ−Ａ線の断面を皿バネの動作を説明するために模式的に示す（ｂ）断面図である。
【図６】従来例を示す（ａ）前面図，（ｂ）上面図である。
【図７】図６の加圧装置を複数トレー上に配置した状態を模式的に示す上面図である。
【符号の説明】
１    受圧天板
２    受圧底板
３    支柱
４    棚板
５    アクチュエータ
１０    セットカラー
８    ピンプローブ
７    トレー
９    電池
６    加圧板
４１    スライドブッシュ
７１    外枠
７２    中箱
７３    平板
７４    突起
７５    穴
９１    電極
６１    皿バネ
６２    ネジ穴
７６    トレー穴
【図１】
0003735585.tif 000002
【図２】
0003735585.tif 000003
【図３】
0003735585.tif 000004
【図４】
0003735585.tif 000005
【図５】
0003735585.tif 000006
【図６】
0003735585.tif 000007
【図７】
0003735585.tif 000008