电池制造装置和电池制造方法与流程

本发明涉及制造电池的装置和方法。更详细而言，涉及实行冷却工序的电池制造装置、以及在冷却工序具有特征的电池制造方法，所述冷却工序对外形组装完成了的电池进行冷却。

背景技术：

一直以来，作为电池制造过程的环节之一，实行冷却工序。作为实行冷却工序的理由，有将组装好的电池维持在高温的高温老化。因为在高温老化结束后必须要冷却电池。作为实行该冷却工序的现有技术，可以举出专利文献1所记载的技术。该文献的技术中，以扁平型电池为对象。即，用束缚构件束缚多个电池，在该束缚状态下实行冷却工序。在用束缚构件束缚的状态的电池彼此之间，插入称为“衬垫75”(该文献的图4)的构件，在衬垫75形成沿上下方向延伸的“槽76”。该槽76在冷却工序中作为通风路发挥作用(该文献的[0041])。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2013-118048号公报

技术实现要素：

但是，前述现有技术中存在如下问题。冷却工序中的冷却效率低，因此冷却时间长。其理由当然是由于槽76的通风路的面积相对于衬垫75与电池接触的面的面积的比例低。但是，该文献的技术中的衬垫75也是对束缚状态的电池施加束缚力的构件(该文献的0037)。因此，难以削减对电池的接触面积，难以取得宽的通风路。因为如果强行取得宽的通风路，则衬垫75向电池的接触面积变得不足，从而不好。

本发明是为了解决所述现有技术存在的问题而完成的。即，其课题在于提供一种电池制造装置和电池制造方法，能够对于束缚了多个电池的状态进行高效冷却。

本发明一方式中的电池制造装置，具有束缚构件和流体供给部，束缚构件对电池堆进行束缚，电池堆是将多个扁平型电池沿单一方向排列而成的，流体供给部对被束缚构件束缚的电池堆喷吹冷却流体，束缚构件具有第1两面部和第2两面部，并且在第2两面部形成有开口部，第1两面部沿电池的排列方向即第1方向对电池堆施加载荷并从两侧进行束缚，第2两面部与电池堆所含的电池中的第2方向的两面隔开间隔相对地位于两侧，第2方向与第1方向不同，开口部使从流体供给部供给的冷却流体沿第2方向向外流出，流体供给部具有第1喷出部和第2喷出部，第1喷出部和第2喷出部从第3方向的两侧向被束缚构件束缚的电池堆喷出冷却流体，第3方向与第1方向和第2方向都不同。

上述方式中的电池制造装置，实施电池的制造过程中的冷却工序。本方式的装置以扁平型电池、且外形上组装完毕的电池为对象实行冷却工序。利用本方式的装置实行冷却工序时，作为对象物的多个电池处于被束缚构件束缚了的电池堆的状态。电池堆状态下的各电池处于沿第1方向排列并从该方向的两侧通过第1两面部束缚的载荷被施加的状态。该状态下，还对电池堆在第2方向的两面隔开间隔地使第2两面部相对。

该状态下从流体供给部的第1喷出部和第2喷出部向电池堆喷出冷却流体。来自第1喷出部和第2喷出部的冷却流体从第3方向的两侧向电池堆喷吹。从两侧喷吹的冷却流体全都进入各电池的第2方向的两面与第2两面部之间的空间中并发生碰撞。然后合流，穿过第2两面部的开口部沿第2方向向外流出。在此，通过电池与冷却流体的接触而使电池冷却。在各电池的第2方向的两面上，没有什么对冷却流体流动的阻碍物，该面被良好地用于电池的冷却。另外，来自第1喷出部和第2喷出部的冷却流体的、在第2方向的两面上的碰撞造成的乱流产生，也对电池的冷却有益。

上述方式的电池制造装置中，优选开口部形成于第2两面部中的第3方向上的中央部。如果变为这样，则在第2方向的两面上的碰撞会在相对于电池的第3方向尺寸的大致中央产生。这在电池冷却方面成为有利的原因。在此，对于“中央部”，是指开口部的第3方向上的中心在第2两面部或电池的第3方向上的中心的上下，处于第2两面部或电池的第3方向尺寸的4分之1范围内则满足条件。

另外，上述方式的电池制造装置中，优选：所述第2两面部分别在所述第3方向上的中间部分具有沿所述第2方向向外突出的突出部，所述第2两面部的所述开口部形成于所述突出部的顶面。

此外，优选：所述流体供给部中，在所述第1喷出部设置第1整流板，所述第1整流板以朝向被所述束缚构件束缚的电池堆并沿所述第2方向向外展开的方式倾斜，在所述第2喷出部设置第2整流板，所述第2整流板以朝向被所述束缚构件束缚的电池堆并沿所述第2方向向外展开的方式倾斜。

另外，优选：所述第2两面部分别具备在所述第2方向上与被所述束缚构件束缚的电池堆的侧面隔开间隔的壁部和加宽部，所述加宽部彼此间的间隔大于所述壁部彼此间的间隔，所述第1整流板的打开程度最大的端部落入所述加宽部彼此之间的范围内。

本发明的另一方式中的电池制造方法，通过实行组装工序和冷却工序来制造电池，在组装工序中，对扁平型电池进行组装，在冷却工序中，通过束缚构件对电池堆进行束缚，并通过流体供给部对被束缚构件束缚的电池堆喷吹冷却流体，电池堆是将组装好的多个电池沿单一方向排列而成的，作为束缚构件，使用具有第1两面部和第2两面部、且在第2两面部形成有开口部的束缚构件，第1两面部沿电池的排列方向即第1方向对电池堆施加载荷并从两侧进行束缚，第2两面部与电池堆所含的电池中的第2方向上的两面隔开间隔地相对而位于两侧，第2方向与第1方向不同，开口部使从流体供给部供给的冷却流体沿第2方向向外流出，作为流体供给部，使用具有第1喷出部和第2喷出部的流体供给部，第1喷出部和第2喷出部从第3方向的两侧向被束缚构件束缚的电池堆喷出冷却流体，第3方向与第1方向和第2方向都不同，冷却工序中，从流体供给部经由第1喷出部喷出的冷却流体和经由第2喷出部喷出的冷却流体，在电池中的第2方向的两面与第2两面部之间碰撞合流，其后从开口部沿第2方向向外流出。

上述方式的电池制造方法中，电池制造中的组装工序后的电池的冷却工序使用所述方式的电池制造装置进行。

根据本技术方案，提供了一种电池制造装置和电池制造方法，能够对于束缚了多个电池的状态进行高效冷却。

附图说明

图1是表示由实施方式制造的电池的外观和内部结构的立体透视图。

图2是表示实施方式的电池的制造顺序的流程图。

图3是将电池包括在内表示实施方式中的电池制造装置结构的截面图。

图4是表示对实施方式中的电池制造装置的一部分即束缚构件安装电池的状况的立体图。

图5是图4所示立体图的平面图。

图6是将图3的一部分放大表示的放大图。

图7是表示底板部详情的部分立体图(其1)。

图8是表示底板部详情的部分立体图(其2)。

图9是表示间隔板的截面形状一例的截面图。

图10是表示对腔室的形状变更了的变形例的截面图。

附图标记说明

1电池制造装置

2束缚构件

3送风机构

4引导构件

5引导构件

6纵壁部(第2两面部)

7开口部

8上腔室(流体供给部)

9下腔室(流体供给部)

10电池壳体

11开口部

12开口部

20封口盖

21固定加压板

22固定加压板(第1两面部)

25可动加压板(第1两面部)

26调节螺栓

27间隔板

40送风扇

50外装体

100电池

具体实施方式

以下，对于将本发明具体化了的实施方式，参照附图详细说明。本方式作为制造图1所示电池100的装置和方法将本发明具体化。图1的电池100是具有发电元件60以及收纳发电元件60并形成外壳的方型外装体50的密闭方型电池。图1示出对外装体50进行透视的状态。以下说明中，为方便说明，将外装体50的进深方向(图1中的x方向)设为“第1方向”，将外装体50的宽度方向(图1中的y方向)设为“第2方向”，将外装体50的高度方向(图1中的z方向)设为“第3方向”。

外装体50由电池壳体10和封口盖20构成，封口盖20将电池壳体10的开口部密封。电池壳体10和封口盖20由铝、铝合金、碳钢、不锈钢等金属材料形成。电池壳体10、封口盖20所利用的金属材料是容易成形、且具有刚性的材料即可。电池壳体10是上面开口了的有底长方体。电池壳体10收纳发电元件60，通过由封口盖20堵塞其开口部来密封。

在封口盖20贯穿安装有向外侧突出的正极集电端子31和负极集电端子32。正极集电端子31和负极集电端子32的安装部位分别利用绝缘构件33、绝缘构件34与封口盖20绝缘。另外，在封口盖20设置有安全阀23、注液口24。发电元件60将带状的正极板61和同样为带状的负极板62隔着隔板层叠。图1中的发电元件60是扁平卷绕型的，但也可以是层叠型的。在正极板61接合正极集电端子31，在负极板62接合负极集电端子32。在外装体50的内部还收纳有电解液。

接着，对于所述电池100的制造方法，采用图2的流程图进行说明。首先，组装电池100的单体(s01)。即，将发电元件60插入电池壳体10内，将封口盖20焊接于电池壳体10的开口部，将发电元件60在外装体50内密封。其后，从注液口24向外装体50内注入电解液。由此完成电池100的外形组装。然后进行初始充电(s02)。

初始充电后的电池100被束缚构件束缚(s03)。这是为了在束缚状态下进行s04的高温老化和s05的冷却。电池100的束缚通过图3所示电池制造装置1来进行。图3将作为束缚对象物的电池100包括在内地描绘电池制造装置1的结构。图3所示电池制造装置1具有束缚构件2和送风机构3。电池制造装置1中实际上束缚电池100的当然是束缚构件2。再者，在图3中的电池100中省略了内部结构。

将图3所示结构中束缚构件2和被其束缚的电池100的部分示于图4和图5。如图4和图5所示，在实际的束缚构件2中收纳有多个电池100。束缚构件2所收纳的多个电池100沿单一方向排列。将这样被束缚构件2收纳的多个电池100称为电池堆。对于电池制造装置1的详情以后叙述。

回到图2，被束缚了的电池100(电池堆)供于高温老化(s04)。这是为了电池性能的稳定化。高温老化的条件为例如60～80℃、10～200小时左右。高温老化结束后的电池100(电池堆)供于冷却工序(s05)。这是为了从高温老化的温度早点回到常温。对于冷却工序的详情以后叙述。冷却工序后的电池100供于检查(s06)。具体而言，测定电池电压或者放电电流，基于测定结果进行良品还是不良品的判定。判定为不良品的从产品群中排除。如上所述地进行电池100的制造。

以上的电池100的制造过程中的s04的高温老化和s05的冷却如前所述，在将多个电池100安装于电池制造装置1的电池堆状态下进行。因此，对于电池制造装置1进一步详细说明。首先，对于电池制造装置1中的束缚构件2进行说明。

束缚构件2除了图3中所表现出的以外，如图4所示那样还具有一些构件。即图4中的束缚构件2具有第1方向(x方向、与图3的纸面垂直的方向)的两端的固定加压板21、22。再者，x、y、z的各方向在图1和图4中是同样的。固定加压板21和固定加压板22在第2方向(y方向)两侧的引导构件4、5连结。图3中作为“2”示出的实际上是引导构件4、5。

在引导构件4与引导构件5之间，除了固定加压板21、22以外还设置有可动加压板25。可动加压板25沿第1方向位于固定加压板21与固定加压板22之间。多个电池100被束缚的是固定加压板22与可动加压板25之间的范围内的位置。并且，在固定加压板21设置有调节螺栓26。通过操作调节螺栓26，能够调整可动加压板25沿第1方向的位置。通过使可动加压板25向固定加压板22接近，能够将被束缚的各电池100沿第1方向加压。不过，图4所示状态下尚未施加加压力。

在可动加压板25与固定加压板22之间设置有多个间隔板27。间隔板27位于夹在被束缚的电池100彼此之间的位置。各间隔板27通过在其第2方向上的两侧的托架28，能够滑动地沿第1方向保持于引导构件4、5。对被束缚的各个电池100直接传递第1方向的加压力的是间隔板27。图4中，在间隔板27彼此之间夹着电池100。在各电池100中从间隔板27受到加压力的是其最大面积的面、即从图1中的x方向观察电池100的正面和背面。在除此以外的面、即上面(安装有正极集电端子31、负极集电端子32的面)、底面、两侧面，没有施加来自间隔板27的加压力。

如上所述地构成的束缚构件2的特征点在于引导构件4、5的形状。特别是图3所出现的引导构件4、5的截面形状具有作为本发明的特征点。以下，对于这点进行说明。如图3所示，引导构件4、5具有纵壁部6、底板部29和上方加宽部30。在纵壁部6中的上下方向(第3方向)的中间部分，设置有沿宽度方向(第2方向)向外突出的突出部35。在突出部35的顶面形成有开口部7。另外，在纵壁部6中的突出部35以外的上下部位形成有开口部36。

在此，引导构件4的纵壁部6与引导构件5的纵壁部6之间的间隔s比电池100的宽度w大。因此，在电池100的侧面与纵壁部6的内面之间具有间隙。也就是说，纵壁部6是与电池100的两侧面隔着间隔相对地、在y方向上位于两侧的部位。并且，开口部7相对于纵壁部6的整体上下尺寸(z方向中的)位于中央部。上方加宽部30位于纵壁部6的上方。引导构件4的上方加宽部30与引导构件5的上方加宽部30之间，比纵壁部6与纵壁部6之间的间隔s更大地打开。

底板部29位于纵壁部6的下方。图3中，电池100的底面的紧下方能够看到存在底板部29，但实际上如图6所示，在电池100的底面下方空开空间。电池100的底面下方的该空间，能够通过所述的第1方向的加压力来束缚电池100进行支持由此确保。或者，也可以通过例如图7～图9所示结构来支持电池100。

图7是在底板部29局部地设置了向上的凸部37的构成例。通过电池100的底面载置于凸部37上，在与凸部37的接触部位以外的部位，在电池100的底面的下方空出空间。也可以在电池100的底面设置向下的凸部来替代在底板部29设置向上的凸部37。图8是在底板部29局部地设置了第2方向的切入口38的构成例。第2方向上的切入口38的深度是其最深的部位相比于电池100的侧面露出到外侧的程度。切入口38位于电池100的底面一部分的正下方。也可以在电池100的底面中的至少靠宽度方向端部的范围形成宽度方向(第2方向)的槽来替代在底板部29设置切入口38。凸部37、切入口38实际上设置有多个。这些情况下，引导构件4、5需要是绝缘性的(橡胶、塑料、陶瓷等)。

图9是在间隔板27的下端设置厚的承受部39而承受电池100的底面的构成例。厚的承受部39不需要遍及间隔板27中的第2方向整体设置，只要以能够支撑电池100的程度部分地形成就足够了。该情况下的引导构件4、5是导电性还是绝缘性都无妨。

接着，对于图3示出的电池制造装置1中的送风机构3的部分进行说明。图3中所示送风机构3具有送风扇40、通风道41、上腔室8和下腔室9。由送风扇40产生的气流通过通风道41在上腔室8和下腔室9分支供给。上腔室8和下腔室9沿第1方向(图4中的x方向)具有一定程度的长度。优选在遍及从可动加压板25到固定加压板22的范围设置有上腔室8和下腔室9。再者，上腔室8和下腔室9是本公开的流体供给部的一例。

上腔室8位于被束缚的电池100的上方且下表面开口。在该开口部11的下方设置有整流板42，整流板42以朝向电池100沿宽度方向向外展开的方式倾斜设置。其中整流板42的下端的打开最大的部位也落入引导构件4的上方加宽部30与引导构件5的上方加宽部30之间的范围内。下腔室9位于被束缚的电池100的下方且上表面开口。在该开口部12的上方设置有整流板43，整流板43以朝向电池100沿宽度方向向外展开的方式倾斜设置。上腔室8和下腔室9的开口部11、12是从第3方向(z方向)的两侧向被束缚的多个电池100(电池堆)喷出气流的部位。再者，开口部11是本公开的第1喷出部的一例，开口部12是第2喷出部的一例。

在如上所述地构成的电池制造装置1安装有多个电池100的状态(电池堆)下，进行所述的图2的流程的s04(高温老化)和s05(冷却)。其中的s04(高温老化)中，电池制造装置1仅仅简单地利用束缚构件2束缚多个电池100(电池堆)，送风扇40处于中止状态。

另一方面，在s05(冷却)的工序中，将送风扇40设为工作状态。因此从上腔室8和下腔室9喷出用于冷却的气流。对于该喷出的气流的动向，通过图3中的箭头来说明。

从上腔室8的开口部11喷出从上向下的气流(箭头a)。气流a的一部分接触电池100的上表面，沿第2方向向外流去(箭头b)。作为气流a从开口部11喷出的空气结果进入电池100的两侧面和引导构件4、5的纵壁部6之间进而下降下去(箭头c)。

从下腔室9的开口部12喷出从下向上的气流(箭头d)。气流d接触电池100的底面，沿第2方向向外流去(箭头e)。作为气流d从开口部12喷出的空气结果进入电池100的两侧面与引导构件4、5的纵壁部6之间进而上升起来(箭头f)。

气流c与气流f在电池100的侧面与纵壁部6之间的空间中从正面碰到一起。其后，两气流的空气合流，从突出部35的开口部7沿第2方向向外流出(箭头g)。再者，从纵壁部6中的突出部35以外的部位的开口部36也一定程度地向外脱出空气，但其量没有那么多。这是本方式的冷却工序中的用于冷却的气流的流动。

这样的气流流动中，在电池100的上表面、底面、两侧面，从电池100产生向空气的放热。特别是在电池100的两侧面上，没有任何妨碍气流的阻碍物，在两侧面整体发生放热。因此，电池100的冷却效率高。另外，在所述的气流c与气流f的碰撞部位产生乱流，所以接触电池100的侧面的细微气流多。这也对冷却效率的提高作出贡献。而且，开口部7的高度方向位置是纵壁部6的高度方向范围的中央，所以在发生该乱流的位置也是电池100的两侧面的高度方向的中央部。这也对冷却效率的提高作出贡献。因而，本方式中，图2的流程的s05的冷却工序的所需时间不需要那么长，电池100的制造效率也相应地高。

再者，在电池100的外表面，面积最大的面即正面和背面在本方式中基本上无助于放热。因为在电池堆的状态下这些面利用间隔板27覆盖大致整个面，不与气流接触。但是对于这些面，在被束缚构件2所束缚的状态下的加压不得不是优先的。不过，将专利文献1的图4中作为“76”所示那样的槽形状导入间隔板27也无妨。那样的话，正面和背面也能够一定程度地有助于放热。该情况下，如果形成侵入到槽形状内部的气流能够沿第2方向向外流出的形状的间隔板27则更好。

如以上详细说明的那样，根据本实施方式，将电池100的制造过程中的高温老化工序后的冷却工序在用图3的电池制造装置1的束缚构件2束缚了多个电池100的电池堆状态下实行。在此，束缚构件2中，在引导构件4、5设置有纵壁部6和/或开口部7。由此，从电池100的上下的腔室8、9喷出的空气顺畅地进入电池100的侧面上的空间中因此引起乱流，最终沿第2方向向外排出。通过这样操作，实行冷却效率高的冷却工序。于是，实现了一种电池制造装置1和电池制造方法，能够对于将多个电池100束缚了的状态进行高效冷却。

再者，本实施方式不过是简单的例示，丝毫不限定本发明。因此，本发明当然能够在不脱离其主旨的范围内进行各种改良和变形。特别是对于引导构件4、5的形状考虑有各种变形。例如，上方加宽部30不是必须的。当在间隔板27设置图9的承受部39的情况下等也可以省略底板部29。另外，即使不形成开口部7和开口部36中的开口部36也无妨。对于开口部7可以不是图4示出的离散状而是沿长度方向(第1方向)的长条状狭缝。另外，纵壁部6的一部分如突出部35那样向外突出也不是必须的。排气管可以连接于开口部7的外侧。该情况下，可以在与排气管的开口部7相反的位置具备吸引泵。

另外，对于腔室8、9的开口形状也可以变形。可以如图10所示地设置喷嘴13、14来替代设置整流板42、43。喷嘴13、14优选沿第1方向(x方向)排列配置多个，但也可以不必是与束缚构件2所束缚的电池100的个数相同的数量。作为对象的电池100的电池种类没有特别限定，能够以锂离子电池和镍氢电池等为对象。另外，电池100的制造过程中的冷却工序的适用对象部位不限于紧接着高温老化工序之后。即使是不具有高温老化工序的制造过程，只要存在电池100成为高温的任何过程，就都可以作为其后的冷却工序适用。另外，冷却流体不限于空气，也可以是水等液体。