电池按压装置和电池按压方法

电池按压装置和电池按压方法
【专利摘要】本发明涉及利用按压构件(72)在不按压外封装内部的绝缘构件的范围内从电池元件的层叠方向按压电池单元(10)的电池按压装置和电池按压方法，该电池单元(10)具有自上述电池元件的端部引出至外封装外部的电极端子、以及在外封装内部安装在上述电极端子且用于防止上述电极端子的短路的上述绝缘构件。本发明在不按压上述绝缘构件的范围内按压上述电池单元，因此，能够不对无需加压的部分进行加压地除去上述电池元件内的空气、气体等，能够将按压构件对外封装表面造成的损伤降低到最小限度，并且，能够防止由上述绝缘构件的变形、破损引起的上述电极端子的短路。
【专利说明】电池按压装置和电池按压方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及电池按压装置和电池按压方法。

【背景技术】
[0002] 近年来，在各种各样的产品中使用了电池单元。电池单元通过将层叠有正极、隔 膜、负极的电池元件配置在外封装内而形成。电池元件在外封装内浸渍于电解液，利用化学 反应产生电力。
[0003] 在制造这样的电池单元的过程中，在外封装内配置有电池元件的状态下向外封装 内注入电解液。电解液从电池元件的周围朝向内部逐渐浸渗进来。因此，有时在电池元件 的内部残留空气。
[0004] 此外，在注入了电解液之后，有时由于化学反应而使电解液的一部分成为气体而 积存在电池元件的内部。
[0005] 因此，公知有这样的做法：对电池单元进行辊压，挤出电池元件内部的气体，提高 电解液的浸渗（参照专利文献1)。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2002 - 151156号公报


【发明内容】

[0009] 发明要解决的问是页
[0010] 但是，在专利文献1所述的发明中，利用辊加压电池单元的整个面。在这种情况 下，压力会按压至多余的部分，辊可能会损伤电池单元表面。
[0011] 本发明即是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供按压除电池单元的端部之 外的部分的电池按压装置和电池按压方法。
[0012] 用于解决问题的方案
[0013] 电池按压装置按压在外封装内包含电池元件和电解液而成的电池单元，该电池元 件是通过层叠电极和隔膜而成的。上述电池单元具有自上述电池元件的端部引出至上述外 封装外部的电极端子、在上述外封装内部安装在上述电极端子且用于防止上述电极端子的 短路的绝缘构件。电池按压装置具有按压构件，该按压构件在不按压上述外封装内部的上 述绝缘构件的范围内从上述电池元件的层叠方向按压上述电池单元。
[0014] 电池按压方法是用于按压在外封装内包含电池元件和电解液而成的电池单元的 方法，该电池元件是通过层叠电极和隔膜而成的。上述电池单元具有自上述电池元件的端 部引出至上述外封装外部的电极端子、在上述外封装内部安装在上述电极端子且用于防止 上述电极端子的短路的绝缘构件。电池按压方法利用自动地控制的按压构件在不按压外封 装内部的上述绝缘构件的范围内从上述电池元件的层叠方向按压上述电池单元。
[0015] 发明的效果
[0016] 采用电池按压装置，由于在不按压绝缘构件的范围内按压电池单元，因此，能够不 对无需加压的部分进行加压地除去电池元件内的空气、气体等，取而代之能够使电解液进 一步浸渗至电池元件内。由于不按压绝缘构件的部分，因此，能够防止由绝缘构件的变形、 破损引起的上述电极端子的短路，此外，能够将按压构件对外封装表面造成的损伤降低到 最小限度。
[0017] 采用电池按压方法，由于在不按压绝缘构件的范围内按压电池单元，因此，能够不 对无需加压的部分进行加压地除去电池元件内的空气、气体等，能够将按压构件对外封装 表面造成的损伤降低到最小限度。由于不按压绝缘构件的部分，因此，能够防止由绝缘构件 的变形、破损引起的上述电极端子的短路。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 图1是表示电池单元的外观的立体图。
[0019] 图2是表示电池单元的平面和侧面的图。
[0020] 图3是电池单元的分解立体图。
[0021] 图4是表示在发电元件上卷绕有绝缘构件的情形的立体图。
[0022] 图5是表示电池按压装置的结构的概略图。
[0023] 图6是从箭头VI方向看图5的概略图。
[0024] 图7是从箭头VII方向看图5的概略图。
[0025] 图8是表示将电池单元载置在输送台上的情形的侧视概略图。
[0026] 图9是从图8中的箭头IX方向看到的概略图。
[0027] 图10是表示使用弹性体作为按压构件的方式的图。
[0028] 图11是表示利用电池按压装置按压清扫单元的情形的图。

【具体实施方式】
[0029] 下面，参照【专利附图】

【附图说明】本发明的实施方式。另外，在附图的说明中对相同的元件标注 相同的附图标记，省略重复的说明。另外，为了便于说明，附图的尺寸比率有所夸张，有时与 实际的比率不同。
[0030] 本发明涉及按压电池单元的表面而挤出积存在电池元件内部的气体、空气的电池 按压装置和电池按压方法。在说明电池按压装置和电池按压方法之前，对作为按压对象的 电池的结构进行说明。
[0031] 电池
[0032] 图1是表示电池单元的外观的立体图，图2是表示电池单元的平面和侧面的图，图 3是电池单元的分解立体图，图4是表示在发电元件上卷绕有绝缘构件的情形的立体图。
[0033] 如图1和图2所示，电池单元10具有扁平的矩形形状，从外封装材料13的同一个 端部导出正极引线11和负极引线12。外封装材料13例如是对铝片的表面进行树脂涂覆而 成的。
[0034] 如图3所示，在外封装材料13的内部收容有进行充放电反应的发电元件（电池元 件）15和电解液。发电元件15通过在正极30和负极40之间隔着片状的隔膜20交替地层 叠正极30和负极40而形成。在将发电元件15配置在外封装材料13内部而加入有电解液 的状态、进行初次充电的状态下，有时会在电池元件15内部（隔膜20)积存空气、气体等。 例如在图2中虚线所示的圆形区域积存气体、空气。
[0035] 正极30通过在片状的正极集电体的两个面形成正极活性物质层32而成。正极活 性物质层32未形成在正极30的引板部分34。从发电元件15的层叠方向看，正极30的各 引板部分34设于重合的位置。多个引板部分34与正极引线11相连接。此时，为了确保各 引板部分34的连接并防止电极的短路，如图4所示，在发电元件15的端部卷绕有绝缘带 (绝缘构件）50。由于卷绕有绝缘带50,因此，在将发电元件15收纳在外封装材料13内时， 外封装材料13从内部被绝缘带50按压而变形，形成凸部14。
[0036] 负极40通过在片状的负极集电体的两个面形成负极活性物质层42而形成。负极 活性物质层42未形成在负极40的引板部分44。从发电元件15的层叠方向看，负极40的 各引板部分44设于重合的位置且设于不与正极30的引板部分34重合的位置。
[0037] 为了确保正极30的引板部分34和负极40的引板部分44的连接并防止电极的短 路，如图4所示，在发电元件15的端部卷绕有绝缘带（绝缘构件）50。由于卷绕有绝缘带 50,因此，在将发电元件15收纳在外封装材料13内时，外封装材料13从内部被绝缘带50 按压而变形，形成凸部14。
[0038] 另外，方法本身通常是这样的：层叠隔膜20、正极30以及负极40而形成发电元件 15,在拉出正极引线11和负极引线12的同时，将电池元件15密闭在外封装材料13内，注 入电解液而制造电池单元。因而，省略电池单元10的制造方法的详细说明。
[0039] 第1实施方式
[0040] 下面，说明按压上述电池单元10的电池按压装置的第1实施方式。
[0041] 图5是表示电池按压装置的结构的概略图，图6是从箭头VI方向看图5的概略图， 图7是从箭头VII方向看图5的概略图。
[0042] 在本实施方式中，如图5和图7所示，电池单元10利用输送用托60保持外封装材 料13的一边。输送用托60通过夹持外封装材料13的一边的同时进行移动，从而输送电池 单元10。
[0043] 第1实施方式的电池按压装置70具有至少一对辊72、位置传感器74、旋转传感器 76以及控制部78。
[0044] 电池单元10位于一对辊72之间，一对辊72互相朝向电池单元10接近或者自电 池单元10离开。在辊72互相接近而夹持电池单元10的情况下，作为按压构件发挥功能， 能够隔着外封装材料13从层叠方向两侧按压电池单元10内的电池元件15。一对辊72是 在按压电池单元10时被同步地驱动而旋转的驱动辊。辊72的旋转速度优选与输送用托60 输送电池单元10的速度同步。
[0045] 位置传感器74例如是安装在电池单元10上的光电传感器，其包含用于发送信号 的发送器74a和用于接收信号的接收器74b。发送器74a例如安装在电池单元10的负极引 线12上。接收器74b连接于控制部78,随着输送电池单元10而接收发送器74a的信号。 位置传感器74用于监视是否到达了适合用辊72按压电池单元10的位置。适合按压的位 置是指辊72能够不按压电池单元10内部的绝缘带50、即不按压外封装材料13上的凸部 14地与电池单元10接触的位置。在电池单元10向图5中的空心箭头所示的方向相对地行 进的情况下，位置传感器74监视电池单元10是否被输送至可用辊72夹持电池单元10的 紧接着凸部14的行进方向（图中右侧）的部分的位置。
[0046] 旋转传感器76安装在辊72上，能够测定辊72的转速。测定结果被发送到控制部 78。旋转传感器76例如是编码器。但是，只要是能够测量旋转的装置，旋转传感器76就可 以是任何结构。
[0047] 控制部78与辊72、位置传感器74以及旋转传感器76相连接，其根据传感器74、 76的检测结果控制辊72。
[0048] 说明电池按压装置70的作用。
[0049] 控制部78利用位置传感器74监视电池单元10的位置。在电池单元10被输送至 辊72不会按压电池单元10内的绝缘带50而能够按压电池元件15的位置时，控制部使辊 72接近。如图5?图7中的实线所示，辊72按压电池单元10的两个面。
[0050] 控制部78驱动辊72而使其旋转，使输送用托60使电池单元10行进的速度和辊 72的旋转速度同步。由此，辊72的旋转表面的速度和电池单元10的速度一致，相对于电池 单元10的表面不存在沿行进方向的摩擦。自辊72对电池单元10仅施加垂直方向（电池 元件15的层叠方向）的按压力。
[0051] 在电池单元10行进、辊72旋转的期间里，控制部78利用旋转传感器76测量辊72 的转速。在辊72的转速到达规定的阈值（转速）时，控制部78使辊72与电池单元10分 开。在此，规定的阈值是指足够供辊72按压电池单元10内的电池元件15的转速。将转速 设定为，辊72能够至少在电池单元10内的积存有气体、空气的区域上通过而按压电池单元 10表面。例如在图5和图6中，利用辊72执行加压，直到实线所示的辊72相对于电池单元 10相对地到达单点划线所示的位置为止。对图中双箭头所示的范围进行加压。
[0052] 像以上那样，采用第1实施方式的电池按压装置，在不按压绝缘带的范围内按压 电池单元10。因而，能够不对无需加压的部分进行加压地将电池元件15内的空气、气体等 挤出到电池元件15外部而除去，取而代之能够使电解液进一步浸渗至电池元件15内。由 于不利用辊72按压绝缘带50,因此，能够防止由绝缘带50的变形、破损引起的电极、电极引 线的短路，此外，能够将辊72对外封装材料13表面造成的损伤降低到最小限度。
[0053] 此外，由于利用辊72从电池单元10的两侧均等地以线接触的方式按压，因此，不 会产生由辊72的加压引起的电池元件15的层叠偏移。此外，由于能够从两侧均等地按压 电池单元10,因此，在按压之后电池单元10也不会向一个方向翘曲。
[0054] 由于在按压电池单元10时一对驱动辊72被驱动，因此，在按压电池单元10时也 能够输送电池单元10。能够保持着在按压之前输送电池单元10的输送速度地利用驱动辊 72按压电池单元10。结果，在按压时不必使电池单元10停止或者减速，因此，与使电池单 元10停止、减速的情况相比，能够提高生产节拍时间。
[0055] 此外，由于一对辊72这两者互相同步，因此，自辊72对电池单元10仅在垂直方向 上施加力，不施加水平方向上的力。不会产生由加压引起的电池元件15的层叠偏移。
[0056] 由于利用位置传感器74监视电池单元10的按压开始位置，因此，能够高精度地设 定按压开始。此外，在按压开始之后，也能够利用旋转传感器76控制转速而将由辊72按压 的行程维持恒定。
[0057] 另外，在上述实施方式中，说明了一对辊72均是驱动辊的情况，但也可以两者均 是不旋转驱动而是从动辊，也可以仅一者是驱动辊。在辊72这两者均是从动辊的情况下， 辊72随着利用输送用托60移动的电池单元10而旋转。
[0058] 此外，在上述实施方式中，辊72的位置固定，电池单元10利用输送用托60移动。 但是，也可以使电池单元10停止，使辊72移动，也可以使电池单元10和辊72这两者向相 反方向移动。相对地，辊72只要从图5中的实线所示的位置移动至单点划线所示的位置即 可。
[0059] 第2实施方式
[0060] 在第1实施方式中，说明了利用输送用托60保持电池单元10的一边，电池单元10 在立起的状态下输送的例子。在第2实施方式中，说明将电池单元10载置在输送台上进行 输送并利用辊加压的例子。
[0061] 图8是表示将电池单元载置在输送台上的情形的侧视概略图，图9是从图8中的 箭头IX方向看到的概略图。在图9中省略了固定引导件的图示。
[0062] 第2实施方式的电池按压装置80具有辊82、位置传感器84、旋转传感器86、控制 部88以及输送台90。
[0063] 棍82发挥与第1实施方式的一对棍72中的一者相同的功能。S卩，其能够相对于 电池单元10接近和分开，在旋转的同时按压电池单元10。
[0064] 位置传感器84和旋转传感器86也是与第1实施方式的位置传感器74和旋转传 感器76同样的结构。例如，位置传感器84的发送器84a安装在电池单元10的凸部14附 近，用于接收发送器84a的信号的接收器84b连接于控制部88。发送器84a也可以像第1 实施方式那样安装在电极引线11、12上。
[0065] 控制部88与辊82、位置传感器84以及旋转传感器86相连接，用于控制各构成。
[0066] 输送台90包含基座部92和固定引导件94。基座部92保持所载置的电池单元10。 在基座部92上形成有凹部93。凹部93形成为在电池单元10载置在基座部92上时与外封 装材料13的凸部14相对应的位置和大小。如图8所示，电池单元10的凸部14收纳在凹 部93中，利用基座部92指示电池单元10整体。由于凸部14退避到凹部93中，因此，电池 单元10在水平地配置的状态下输送。
[0067] 固定引导件94配置在基座部92上，其与电池单元10的电极引线11、12和外封装 材料13的边抵接而防止电池单元10的位置不正。
[0068] 接着，说明电池按压装置80的作用。
[0069] 控制部88利用位置传感器84监视电池单元10的位置。在电池单元10被输送至 辊82不会按压电池单元10内的绝缘带50而能够按压电池元件15的位置时，控制部使辊 82接近。如图8和图9中的实线所示，辊82按压电池单元10的单面。
[0070] 控制部88驱动辊82而使其旋转，使输送台90使电池单元10行进的速度和辊82 的旋转速度同步。由此，辊82的旋转表面的速度和电池单元10的速度一致，相对于电池单 元10的表面不存在沿行进方向的摩擦。自辊82对电池单元10仅施加垂直方向（电池元 件15的层叠方向）上的按压力。
[0071] 在电池单元10行进、辊82旋转的期间里，控制部88利用旋转传感器86测量辊82 的转速。在辊82的转速到达规定的阈值（转速）时，控制部88使辊82与电池单元10分 开。例如在图8中，利用辊82执行加压，直到实线所示的辊82相对于电池单元10相对地 到达单点划线所示的位置为止。对图中双箭头所示的范围进行加压。
[0072] 像以上那样，在第2实施方式中，也在不按压电池单元10内的绝缘带50的范围内 按压电池单元10。因而，与第1实施方式同样，能够不对无需加压的部分进行加压地将电 池元件15内的空气、气体等挤出到电池元件15外部而除去，取而代之能够使电解液进一步 浸渗至电池元件15内。由于不利用辊82按压绝缘带50,因此，能够防止由绝缘带50的变 形、破损引起的电极、电极引线的短路，此外，能够将辊82对外封装材料13表面造成的损伤 降低到最小限度。
[0073] 此外，在第2实施方式中，由于在输送台90上载置有电池单元10,因此，通过利用 输送台90和辊82夹持电池单元10而空气、气体等自电池元件15排出。
[0074] 此外，由于在输送台90上形成有凹部93,因此，电池单元10能够在水平方向上配 置。如果假定不存在凹部93,则由于电池单元10的凸部14的存在，电池单元10整体会变 倾斜。在该状态下，利用辊82按压时，无法垂直地按压电池元件15,存在电池元件15产生 层叠偏移的可能性。此外，存在电池单元10翘曲、或者变形的可能性。但是，在本实施方式 中，由于利用输送台90的凹部93收纳电池单元10的凸部14,因此，能够使电池单元10的 姿态相对于输送台90水平。结果，能够利用按压构件82垂直地按压电池元件15,电池元件 15不会产生层叠偏移。不会由于凸部14而自按压构件82对电池单元10施加偏斜的力，电 池单元10也不会翘曲、变形。
[0075] 第3实施方式
[0076] 在第1实施方式和第2实施方式中，作为按压构件使用了辊。在第3实施方式中， 使用弹性体来替代辊。
[0077] 图10是表示使用弹性体作为按压构件的方式的图。
[0078] 图10所示的方式与第2实施方式大致是同样的。不同之处在于，设有弹性体102 来替代辊82。对与第2实施方式相同的结构标注相同的参照编号。
[0079] 弹性体102具有利用形状能够变形的弹性体形成的按压面。弹性体102连接于控 制部88。控制部88根据位置传感器84的检测结果来决定不按压绝缘带50地将弹性体102 按压于电池元件15的时机。由于弹性体102不旋转，因此，控制部88测定弹性体102的按 压时间来替代利用旋转传感器86检测转速。在到达规定的按压时间时，弹性体102与电池 单元10分开。
[0080] 在第3实施方式中，由于将弹性体102用作按压构件，因此，无论电池单元10的表 面形状如何，都能够可靠地隔着外封装13按压电池元件15。
[0081] 另外，第3实施方式的弹性体102在像第1实施方式那样从两侧按压电池单元10 的情况下也能够使用。
[0082] 第4实施方式
[0083] 在第4实施方式中，说明应用有清扫单元（虚设元件）的方式，该清扫单元用于清 扫电池按压装置的辊、弹性体。
[0084] 图11是表示利用电池按压装置按压清扫单元的情形的图。
[0085] 清扫单元110具有与第1实施方式?第3实施方式的电池单元大致相同的形状。 另一方面，清扫单元110在其表面设有粘合层112。粘合层112具有能够粘合尘土、灰尘等 异物的粘性。
[0086] 电池按压装置按压清扫单元110而替代按压电池单元10。此时，按压的作用与第 1实施方式?第3实施方式是同样的。在图11中，表不了在第1实施方式的电池按压装置 70中应用清扫单元110的例子。利用输送用托60保持清扫单元110,与电池单元10同样 地进行输送。
[0087] 控制部78利用安装在清扫单元110上的位置传感器74确认清扫单元110的位置， 开始按压清扫单元110。控制部78使清扫单元110的按压持续，直到由旋转传感器76检测 出的转速达到规定的转速为止。通过辊82按压清扫单元110、即通过使辊72与粘合层112 接触，从而能够将附着于辊72表面的异物粘合于粘合层112而除去。清扫辊72的表面。
[0088] 由此，在之后实际按压电池单元10时，能够使用清扫后的辊72。因而，在将辊72 按压于电池单元10时，能够防止辊72表面的异物损伤电池单元10的表面。
[0089] 本申请基于2012年2月13日申请的日本专利申请编号2012 - 28504号，参照这 些公开内容，将其整体编入。
[0090] 附图标记说明
[0091] 10、电池单元；11、正极引线；12、负极引线；13、外封装材料；14、凸部；15、电池元 件；20、隔膜；30、正极；32、正极活性物质层；34、引板部分；40、负极；42、负极活性物质层； 44、引板部分；50、绝缘带；60、输送用托；70、80、电池按压装置；72、82、辊；74、84、位置传感 器；76、86、旋转传感器；78、88、控制部；90、输送台；92、基座部；93、凹部；94、固定引导件； 102、弹性体；110、清扫单元；112、粘合层。
【权利要求】
1. 一种电池按压装置，其按压在外封装内包含电池元件和电解液而成的电池单元，该 电池元件是通过层叠电极和隔膜而成的，其中， 上述电池单元具有自上述电池元件的端部引出至上述外封装外部的电极端子、以及在 上述外封装内部安装在上述电极端子且用于防止上述电极端子的短路的绝缘构件， 电池按压装置包括按压构件，该按压构件在不按压上述外封装内部的上述绝缘构件的 范围内从上述电池元件的层叠方向按压上述电池单元。
2. 根据权利要求1所述的电池按压装置，其中， 上述按压构件是一对棍，上述电池单兀夹持在该一对棍之间，该一对棍从上述层叠方 向两侧按压上述电池元件。
3. 根据权利要求2所述的电池按压装置，其中， 上述一对辊中的至少一者是能够旋转驱动的驱动辊， 上述驱动辊被旋转驱动，使得在按压上述电池元件时向一个方向输送上述电池单元。
4. 根据权利要求3所述的电池按压装置，其中， 上述一对辊被互相同步地驱动。
5. 根据权利要求1所述的电池按压装置，其中， 该电池按压装置还包括输送台，该输送台载置上述电池单元的同时输送该电池单元， 上述按压构件是在旋转的同时按压上述输送台上的上述电池单元的表面的辊。
6. 根据权利要求5所述的电池按压装置，其中， 上述电池单元具有自上述电池元件的端部引出至上述外封装外部的电极端子、以及配 置在上述电极端子的端部的绝缘构件， 上述输送台具有凹部，该凹部用于收纳利用上述绝缘构件形成在上述外封装上的凸 部。
7. 根据权利要求2?6中任一项所述的电池按压装置，其中， 该电池按压装置还包括用于检测上述电池单元的位置的位置传感器、以及用于检测上 述辊的转速的旋转传感器， 在利用上述位置传感器检测出上述电池单元位于规定位置时，上述辊开始按压上述电 池单元，在由上述旋转传感器检测出的转速达到规定转速时，上述辊结束对上述电池单元 的按压。
8. 根据权利要求1所述的电池按压装置，其中， 上述按压构件具有利用形状能够变形的弹性体形成的按压面。
9. 根据权利要求1?8中任一项所述的电池按压装置，其中， 该电池按压装置还包括清扫单元，该清扫单元具有与上述电池单元类似的形状，在表 面设有粘合构件， 通过利用上述按压构件按压上述清扫单元来替代按压上述电池单元，从而对该按压构 件进行清扫。
10. -种电池按压方法，其用于按压在外封装内包含电池兀件和电解液而成的电池单 元，该电池元件是通过层叠电极和隔膜而成的，其中， 上述电池单元具有自上述电池元件的端部引出至上述外封装外部的电极端子、以及在 上述外封装内部安装在上述电极端子且用于防止上述电极端子的短路的绝缘构件， 利用自动地控制的按压构件，在不按压外封装内部的上述绝缘构件的范围内从上述电 池元件的层叠方向按压上述电池单元。
11. 根据权利要求10所述的电池按压方法，其中， 上述按压构件是一对棍，上述电池单兀夹持在该一对棍之间，该一对棍从上述层叠方 向两侧按压上述电池元件。
12. 根据权利要求10所述的电池按压方法，其中， 上述按压构件是在旋转的同时按压上述电池单元的表面的辊， 在输送上述电池单元的输送台上载置有该电池单元的状态下，上述辊按压于上述电池 单元。
【文档编号】H01M10/04GK104106174SQ201380008849
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年2月13日 优先权日:2012年2月13日
【发明者】八十冈武志, 藤原大树 申请人:日产自动车株式会社, 汽车能源供应公司