電池連結方法以及電池連結裝置製造方法
2023-10-17 01:33:44 5
電池連結方法以及電池連結裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供一種能夠在將用於支承電池單元的支承構件與電池單元連結之時抑制支承構件的破損的電池連結方法以及電池連結裝置。一種用於將隔離件(40、90)連結於具有電極組的電池單元(10)的方法。該方法包括：加熱工序(S12)，使形成於隔離件的突起部(43、93)貫穿形成於電池單元的孔部(16)，利用進行加熱的加熱部(120)從頂端側按壓突起部，而形成具有不能從孔部拔出的大小的熱變形部(42、92)；按壓工序(S11)，利用從相對於隔離件而言加熱部所配置的一側接近隔離件的按壓部(130)來按壓隔離件；加熱部離開工序(S14)，在按壓工序(S11)之後使加熱部從熱變形部離開；按壓部離開工序(S15)，在加熱部離開工序(S14)之後使按壓部從隔離件離開。
【專利說明】電池連結方法以及電池連結裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種將用於支承電池單元的支承構件與該電池單元連結的電池連結方法以及電池連結裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，應用在汽車用電池、太陽能電池以及電子裝置用電池等各種電池中的電池單元利用由能夠柔軟變形的層壓片構成的外殼構件來封裝作為電池元件的電極組。電池單元從外殼構件向外部導出電極端子(例如，參照專利文獻I)。專利文獻I所記載的電池單元在電極引線所引出的部位連結有框架構件(支承構件)。通過將連結於多個電池單元的各框架構件以重疊的方式連接，從而支承各電池單元。
[0003]專利文獻1:日本特開平2007 — 73510號公報
[0004]作為將支承構件固定於具有像層壓片這樣能夠柔軟變形的外殼構件的電池單元的方法，設想出通過將高溫的電烙鐵按壓於支承構件而利用熱量使支承構件變形、從而將支承構件與外殼構件固定在一起的方法。
[0005]但是，在利用熱量使支承構件變形以後，將電烙鐵從熱變形部剝離時，熱變形部相對於焊烙鐵處於熔敷狀態。因此，支承構件浮起而有不期望的力作用於支承構件，而有可能在熱變形部等支承構件的部位產生破損。
【發明內容】
[0006]本發明是為了解決上述的課題而做成的，其目的在於提供一種在將用於支承電池單元的支承構件與該電池單元連結之時能夠抑制支承構件的破損的電池連結方法以及電池連結裝置。
[0007]本發明的電池連結方法是一種將用於支承具有電極組的電池單元的支承構件與該電池單元連結的電池連結方法，該電池連結方法具有加熱工序、按壓工序、加熱部離開工序以及按壓部離開工序。在加熱工序中，使形成於支承構件的突起部貫穿於被形成於電池單元的孔部，利用進行加熱的加熱部從頂端側按壓突起部而形成熱變形部。熱變形部以上述突起部的頂端側的至少一部分從上述孔部露出的方式具有不能從孔部拔出的大小。在按壓工序中，利用從相對於支承構件而言加熱部所配置的一側接近支承構件的按壓部來按壓支承構件。在加熱部離開工序中，在按壓工序之後使加熱部從熱變形部離開。在按壓部離開工序中，在加熱部離開工序之後使按壓部從支承構件離開。
[0008]採用本發明的電池連結方法，因為在使加熱部從熱變形部離開時，利用按壓部按壓支承構件，因此支承構件不會浮起，不期望的力難以作用於支承構件，從而能夠抑制支承構件的熱變形部等的破損。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1表示電池模塊的立體圖。[0010]圖2表示電池模塊的殼體的內部的單元部件的立體圖。
[0011]圖3表示扁平型電池的分解立體圖。
[0012]圖4是表示電池模塊的內部結構的分解立體圖。
[0013]圖5是表示構成電池模塊的多個電池單元的電連接結構的圖。
[0014]圖6是表示實施方式的電池連結裝置的主視圖。
[0015]圖7是沿著圖6的7-7線的箭視圖。
[0016]圖8是沿著圖6的8-8線的剖視圖。
[0017]圖9是表示利用實施方式的電池連結裝置來將隔離件連結於電池的方法的流程圖。
[0018]圖10是表示利用按壓部按壓隔離件時的俯視圖。
[0019]圖11是表示利用加熱部按壓突起部而使突起部熱變形時的俯視圖。
[0020]圖12是表示使加熱部從隔離件離開時的俯視圖。
[0021]圖13是表示使按壓部從隔離件離開時的俯視圖。
[0022]圖14是表示形成了熱變形部後的電池的俯視圖。
[0023]圖15是表示實施方式的電池連結裝置的變形例的主視圖。
【具體實施方式】
[0024]以下，參照附加的【專利附圖】
【附圖說明】本發明的實施方式。而且，在附圖的說明中對相同的要素標註相同的附圖標記，並省略重複說明。附圖的大小比例為了便於說明而被誇大，與實際的比例不同。
[0025]參照圖1和圖2，電池模塊I在殼體20的內部收納有單元部件30和具有電絕緣性的絕緣罩34，該單元部件30包含串聯或者並聯連接的I個或者多個(本實施方式是4個)電池單元10(10A?10D)。電池模塊I雖然能夠單獨使用，但例如，通過將多個電池模塊I進一步串聯和/或並聯，能夠形成與所希望的電流、電壓以及容量相對應的電池組。
[0026]殼體20具有構成為大致矩形的箱形狀的下殼體22和構成為蓋體的上殼體24。上殼體24的緣部通過鉚接加工而與下殼體22的四周壁的緣部卷邊連結。下殼體22和上殼體24由相對壁薄的鋼板或者鋁板形成。下殼體22和上殼體24具有通孔26。通孔26配置於角部的4個位置，供將電池模塊I彼此層疊多塊並作為組裝電池進行保持的貫穿螺栓(未圖示)貫穿使用。附圖標記31、32是以從下殼體22的前表面的開口部突出的方式配置的輸出端子。
[0027]單元部件30具有將多個電池單元10電連接並層疊而成的層疊體33和用於支承電池的多個隔離件40、90 (支承構件)。隔離件40、90能夠使用電絕緣性的樹脂材料。隔離件40配置於層疊體33的前面側，隔離件90配置於層疊體33的背面側。
[0028]如圖3所示，電池單元10例如是鋰離子二次電池，層疊電極體50與電解液一起收容於外殼構件11內。電池單兀10具有從外殼構件11向外部導出的正極片14(電極片)和負極片15 (電極片)。
[0029]層疊電極體50是將正極51、負極52以及隔膜53按順序層疊而形成的電極組。正極51例如具有由LiMn2O4等鋰過渡金屬複合氧化物構成的正極活性物質層。負極52例如具有由碳和鋰過渡金屬複合氧化物構成的負極活性物質層。隔膜53例如由能夠滲透電解質的具有通氣性的多孔狀的PE(聚乙烯)形成。
[0030]從輕量化和熱傳導性的角度考慮，外殼構件11由利用聚丙烯膜等絕緣體來覆蓋鋁、不鏽鋼、鎳、銅等金屬(包括合金)而成的高分子-金屬複合層壓膜等片材構成。外殼構件11具有用於覆蓋層疊電極體50的主體部12和沿著主體部12的周緣延伸的外周部13，利用熱熔接將外周部13的局部或者全部接合起來。在外殼構件11的與隔離件40、90連結的2邊上形成有供形成於隔離件40、90的突起部43、93(參照圖6)貫穿的兩個孔部16
[0031]如圖4所示，隔離件40在長度方向X的兩端部具有通孔41。通孔41與下殼體22和上殼體24的前面側的通孔26對位，供貫穿螺栓貫穿使用。隔離件40以沿著隔離件40的長度方向X排列的方式形成有兩個熱變形部42 (參照圖8、圖14)，該熱變形部42是對貫穿外殼構件11的孔部16的突起部43加熱並按壓而使突起部43熱變形而成的。熱變形部42被熱變形成不能從外殼構件11的孔部16拔出的大小，從而將電池單元10和隔離件40連結起來。
[0032]此外，隔離件90在長度方向X的兩端部具有通孔91。通孔91與下殼體22和上殼體24的背面側的通孔26對位，供貫穿螺栓貫穿使用。隔離件90以沿著隔離件90的長度方向X排列的方式形成有兩個熱變形部92 (參照圖8、圖14)，該熱變形部92是對貫穿外殼構件11的孔部16的突起部93加熱並按壓而使突起部93熱變形而成。熱變形部92被熱變形成不能從外殼構件11的孔部16拔出的大小，從而將電池單元10和隔離件90連結起來。
[0033]正極片14和負極片15是將電流從層疊電極體50引出的構件，沿著電池單元10的一側延長。
[0034]如圖4所示，第I電池單元IOA的正極片14A、第2電池單元IOB的正極片14B利用超聲波焊接等而與電連接於外部輸出正極端子31的母線60接合在一起。另一方面，第I電池單元IOA的負極片15A、第2電池單元IOB負極片15B、第3電池單元IOC的正極片14C、第4電池單元IOD的正極片14D利用超聲波焊接等而與電連接於電壓檢測用端子37的母線80接合在一起。此外，第3電池單元IOC的負極片15C、第4電池單元IOD的負極片15D利用超聲波焊接等而與電連接於外部輸出負極端子32的母線70接合在一起。
[0035]通過利用母線60、70、80如此地將電池單元IOA?IOD的各電極片14A?14D、15A?I?分別與外部輸出正極端子31、外部輸出負極端子32以及電壓檢測用端子37連結起來，如圖5所示，這些電池單元IOA?IOD形成為兩並聯兩串聯的連接結構。
[0036]電壓檢測用端子37是用於檢測構成電池模塊I的電池單元IOA?IOD的電壓的端子。具體而言，通過使用外部輸出正極端子31和電壓檢測用端子37測量上述端子之間的電壓，而能夠檢測第I電池單元IOA和第2電池單元IOB的電壓。此外，通過使用外部輸出負極端子32和電壓檢測用端子37測量上述端子之間的電壓，而能夠檢測第3電池單元IOC和第4電池單元IOD的電壓。
[0037]接著，說明本實施方式的電池連結裝置100。
[0038]電池連結裝置100是將用於支承電池單元10的隔離件40、90連結於電池單元10
的裝置。
[0039]如圖6?8所示，電池連結裝置100具有用於載置隔離件40和電池單元10的託盤110以及用於保持並輸送託盤110的輸送部件140。電池連結裝置100還具有使隔離件40,90的局部熱變形的加熱部120、與隔離件40、90接觸並按壓隔離件40、90的按壓部130、使加熱部120和按壓部130連動地工作的按壓機構150、冷卻部160以及控制部170。
[0040]託盤110具有用於保持隔離件40、90以及電池單元10的平板狀保持部113、貫穿隔離件40、90的通孔41、91而將隔離件40、90固定的隔離件固定銷111以及用於保持電池單元10的側端的電池保持部112。
[0041]如圖6、圖7所示，輸送部件140具有能夠在沿大致水平方向延伸的導軌141上移動、並能夠載置託盤110的託盤保持部142。此外，只要能夠輸送託盤110，就不限定輸送部件140的結構,例如也可以是傳送帶等。
[0042]按壓機構150具有作為驅動源的按壓部件151、藉助按壓部件151進行升降的支承梁152、與支承梁152連接並用於支承加熱部120的加熱部用支承部153以及與支承梁152連接並用於支承按壓部130的按壓部用支承部154。
[0043]按壓部件151由液壓缸等構成。此外，驅動源並不限於液壓缸，例如也可以是氣缸、馬達等。
[0044]支承梁152連結於按壓部件151而能夠升降，並以向與兩個隔離件40、90相對應的位置大致水平延伸的方式形成。
[0045]加熱部用支承部153設置於與隔離件40的兩個突起部43相對應的兩個位置、與隔離件90的兩個突起部93相對應的兩個位置。各加熱部用支承部153形成為從支承梁152向下方延伸。在各加熱部用支承部153的下端固定有加熱部120。
[0046]按壓部用支承部154設置於分別與隔離件40、90相對應的兩個位置。各按壓部用支承部154具有兩個彈簧機構156，該彈簧機構156具有作為彈性體的彈簧155。在彈簧機構156的下端固定有按壓部130。
[0047]彈簧機構156具有能夠在形成於支承梁152的通孔的內部滑動的滑動棒157。在滑動棒157的下端固定有按壓部130。彈簧機構156利用彈簧155對相對於支承梁152能進退的按壓部130向下方施力。在彈簧155伸長了的狀態下，按壓部130能夠位於比加熱部120靠下方的位置，在彈簧155收縮了的狀態下，按壓部130能夠位於比加熱部120靠上方的位置。
[0048]加熱部120在下表面形成有凹部121，在對隔離件40、90的突起部43、93加熱而使突起部43、93熔融或者軟化的同時，從突起部43、93的頂端側按壓突起部43、93，使突起部43、93的頂端側的至少局部以在隔離件40、90的突起部43、93突出的一側從孔部16的內周露出的方式被熱變形為不能從孔部16拔出的大小。
[0049]如圖7、圖8所示，按壓部130具有第I按壓部131、第2按壓部132以及第3按壓部133。第I按壓部131按壓隔離件40、90的相對於隔離件40、90的突起部43、93 (變形後的熱變形部42、92)而言處於長度方向X的中央側的部位。第2按壓部132從第I按壓部131延伸併到達隔離件40、90的相對於突起部43、93(變形後的熱變形部42、92)而言處於長度方向X的外側的部位。第3按壓部133從第2按壓部132向與隔離件40、90的長度方向X正交的正交方向Y延伸，並超過變形後的熱變形部42、92而到達熱變形部42、92的正交方向最外端42A、92A(參照圖14)。
[0050]如圖7所示，冷卻部160具有能夠噴出冷卻用的氣體的噴嘴161。冷卻用氣體在本實施方式中是空氣，但並不限於空氣，例如也可以使用稀有氣體等。[0051]如圖6所示，控制部170用於統括性地控制輸送部件140、加熱部120、按壓機構150以及冷卻部160。控制部170構成為以CPU和存儲器作為主體，並存儲有用於控制動作的程序。
[0052]接著，按照圖9所示的流程圖，說明利用本實施方式的電池連結裝置100來將隔離件40、90連結於電池單元10的方法。
[0053]首先，如圖6?圖9所示，以使託盤110的隔離件固定銷111貫穿隔離件40、90的通孔41、91的方式將隔離件40、90載置於託盤110。接著，使隔離件40、90的突起部43、93貫穿電池單元10的孔部16，並將電池單元10載置在託盤110上。
[0054]接著，利用輸送部件140輸送託盤110直至隔離件40、90的突起部43、93位於加熱部120的正下方。當隔離件40、90的突起部43、93位於加熱部120的正下方時，停止輸送部件140，使按壓部件151工作並使支承梁152下降。
[0055]如圖10所示，當支承梁152下降時，首先，按壓部130與隔離件40、90接觸，從而抑制隔離件40、90的意外的移動(按壓工序SI I)。如圖11所示，進一步使支承梁152下降，彈簧機構156的彈簧155收縮，加熱部120從突起部43、93的頂端側按壓突起部43、93。加熱部120將隔離件40、90加熱至隔離件40、90熔融或者軟化的溫度，因此，被按壓的突起部43、93沿著加熱部120的凹部121的形狀進行熱變形(加熱工序S12)。之後，使冷卻部160工作而將冷卻用的空氣向加熱部120吹送，將熱變形了的部位冷卻並固化，從而形成熱變形部42 (冷卻工序S13)。熱變形部42被熱變形為不能從外殼構件11的孔部16拔出的大小，從而將電池單元10和隔離件40、90連結起來。在冷卻工序S13中，因為在第I按壓部131和第3按壓部133之間形成有間隙而未將加熱部120的四周完全覆蓋，所以能夠迅速地使按壓部130冷卻。
[0056]接著，如圖12所示，當利用按壓部件151使支承梁152上升時，在收縮了的彈簧155伸長而按壓部130維持著對隔離件40、90的按壓的狀態下，使加熱部120從熱變形部42離開(加熱部離開工序S14)。因此，在使加熱部120上升之時，隔離件40、90未浮起，而不期望的力難以作用於隔離件40、90，從而能使相對於加熱部120處於熔敷狀態的熱變形部42,92容易地從加熱部120剝離開。因此，能夠抑制在隔離件40、90的熱變形部42、92等部位產生破損。而且，如圖14所示，因為按壓部130利用第I按壓部131按壓隔離件40、90的相對於熱變形部42、92而言處於長度方向X的中央側的部位，利用第2按壓部132按壓隔離件40、90的長度方向X的外側的部位，因此能以夾住熱變形部42、92的方式按壓兩側，從而能夠進一步抑制熱變形部42、92等的破損。此外，第3按壓部133從第2按壓部132向與隔離件40、90的長度方向X正交的正交方向Y延伸，並超過熱變形部42、92而到達熱變形部42、92的正交方向最外端42A、92A，因此不期望的力難以作用於熱變形部42、92。因此，能夠更容易地將相對於加熱部120處於熔敷的狀態的熱變形部42、92剝離，從而能夠更可靠地抑制熱變形部42、92等的破損。
[0057]而且，如圖13所示，利用按壓部件151進一步使支承梁152上升，按壓部130從隔離件40、90離開(按壓部離開工序S15)。之後，利用輸送部件140將託盤110向下一步工序輸送。
[0058]如上所述，採用本實施方式，在將隔離件40、90連結於電池單元10的過程中包含按壓工序S11、加熱工序S12、加熱部離開工序S14以及按壓部離開工序S15。在加熱工序S12中，使形成於隔離件40、90的突起部43、93貫穿於被形成於電池單元10的孔部16，利用加熱部120從頂端側按壓突起部43、93，從而形成具有不能從孔部16拔出的大小的熱變形部42、92。在按壓工序Sll中，利用從相對於隔離件40、90而言加熱部120所配置的一側接近隔離件40、90的按壓部130來按壓隔離件40、90。在加熱部離開工序S14中，使加熱部120在按壓工序Sll之後從熱變形部42、92離開。在按壓部離開工序S15中，使隔離件40、90在加熱部離開工序S14之後從按壓部130離開。因此，在使加熱部120上升之時，隔離件40、90由於被按壓部130按壓而未浮起，不期望的力難以作用於隔離件40、90，從而能夠容易地將相對於加熱部120處於熔敷狀態的熱變形部42、92從加熱部120剝離。因此，在使加熱部120從熱變形部42、92離開之時，能夠抑制在熱變形部42、92等產生破損。
[0059]此外，因為利用相同的按壓機構150來使加熱部120和按壓部130連動地工作，從而能夠簡化結構，實現省空間化和低成本化。
[0060]此外，按壓部130具有:第I按壓部131，其用於按壓隔離件40、90的相對於隔離件40、90的熱變形部42、92而言處於長度方向X的中央側的部位；第2按壓部132，其從第I按壓部131延伸併到達隔離件40、90的相對於熱變形部42、92而言處於長度方向X的外側的部位。而且，利用第I按壓部131和第2按壓部132按壓隔離件40、90。因此，能夠以夾著熱變形部42、92的方式按壓長度方向X的兩側，不期望的力難以作用於隔離件40、90，能夠抑制熱變形部42、92等的破損。
[0061]此外，按壓部130還具有第3按壓部133，該第3按壓部133從第2按壓部132向與隔離件40、90的長度方向X正交的正交方向Y延伸，並超過熱變形部42、92而到達熱變形部42、92的正交方向最外端42A、92A。而且，利用第I按壓部131、第2按壓部132以及第3按壓部133按壓隔離件40、90。因此，不期望的力難以作用於熱變形部42、92，能夠更容易地將相對於加熱部120處於熔敷狀態的熱變形部42、92剝離，從而能夠更可靠地抑制熱變形部42、92等的破損。
[0062](變形例)
[0063]本發明並不限於上述實施方式，能夠進行適當改變。例如，按壓部如果能夠按壓隔離件40、90就不限定其結構，例如，也可以由本實施方式中的第I?第3按壓部131、132、133這3個按壓部中的I個或者兩個構成。此外，如圖15所示的變形例，可以設置具有用於覆蓋加熱部120的四周的筒部181的按壓部180。筒部181藉助彈簧182而以能進退移動方式保持於支承梁152。而且，為了提高冷卻工序S13的冷卻能力，而在筒部181形成有多個孔部183。這樣一來，如果將加熱部120的四周全部覆蓋，就能夠更可靠地抑制隔離件40,90的浮起，從而能更可靠地抑制熱變形部42、92等的破損。
[0064]此外，按壓部30如果能夠按壓隔離件40、90，就不需要直接與隔離件40、90接觸，例如，也可以是隔著電池單元10按壓隔離件40、90的結構。
[0065]此外，在本實施方式，雖然在加熱工序S12之前執行按壓工序S11，但也可以構成為在按壓工序Sll之前執行加熱工序S12。此外，冷卻工序S13並非必須要設置的。
[0066]本申請是以2011年12月29日申請的日本特許出願號2011-290356號為基礎，其公開的內容作為參照而全部編入本申請。
[0067]附圖標記說明
[0068]10(10A?10D):電池單元；16:孔部；40:隔離件(支承構件)；42:熱變形部；42A:正交方向最外端；43:突起部；50:層疊電極體(電極組)；90:隔離件(支承構件)；92:熱變形部；92A:正交方向最外端；93:突起部；120:加熱部；130、180:按壓部；131:第I按壓部；132:第2按壓部；133、第3按壓部；150:按壓機構；S11:按壓工序；S12:加熱工序；S14:加熱部離開工序；S15:按壓部離開工序；X:長度方向；Y:正交方向；
【權利要求】
1.一種電池連結方法，其將用於支承具有電極組的電池單元的支承構件與該電池單元連結，其中， 該電池連結方法包括: 加熱工序，使形成於上述支承構件的突起部貫穿於被形成於上述電池單元的孔部，利用進行加熱的加熱部從頂端側按壓上述突起部，而以上述突起部的頂端側的至少一部分從上述孔部露出的方式形成具有不能從上述孔部拔出的大小的熱變形部； 按壓工序，利用從相對於上述支承構件而言上述加熱部所配置的一側接近上述支承構件的按壓部來按壓上述支承構件； 加熱部離開工序，在上述按壓工序之後使上述加熱部從上述熱變形部離開； 按壓部離開工序，在上述加熱部離開工序之後使上述按壓部從上述支承構件離開。
2.根據權利要求1所述的電池連結方法，其中， 利用相同的按壓機構使上述加熱部和按壓部連動地工作。
3.根據權利要求1或2所述的電池連結方法，其中， 上述按壓部具有:第I按壓部，其用於按壓上述支承構件的相對於上述支承構件的熱變形部而言處於長度方向的中央側的部位；第2按壓部，其從上述第I按壓部延伸併到達上述支承構件的相對於上述熱變形部而言處於長度方向的外側的部位，利用該第I按壓部和第2按壓部按壓上述支承構件。
4.根據權利要求3所述的電池連結方法，其中， 上述按壓部還具有第3按壓部，其從上述第2按壓部向與上述支承構件的長度方向正交的正交方向延伸，並超過上述熱變形部而到達該熱變形部的正交方向最外端，利用上述第I按壓部、第2按壓部以及第3按壓部按壓上述支承構件。
5.一種電池連結裝置，其將用於支承具有電極組的電池單元的支承構件與該電池單元連結，其中， 該電池連結裝置具有: 加熱部，其用於對形成於上述支承構件的、貫穿於被形成於上述電池單元的孔部的突起部從該突起部的頂端側進行按壓，而以上述突起部的頂端側的至少局部從上述孔部露出的方式形成具有不能從上述孔部拔出的大小的熱變形部； 按壓部，其從相對於上述支承構件而言上述加熱部所配置的一側接近並按壓上述支承構件； 按壓機構，其使上述加熱部和按壓部連動地工作，在利用上述按壓部按壓了上述支承構件的狀態下使上述加熱部離開。
6.根據權利要求5所述的電池連結裝置，其中， 上述按壓部具有用於按壓上述支承構件的相對於上述支承構件的熱變形部而言處於長度方向的中央側的部位的第I按壓部和從上述第I按壓部延伸併到達上述支承構件的相對於上述熱變形部而言處於長度方向的外側的部位。
7.根據權利要求6所述的電池連結裝置，其中， 上述按壓部還具有第3按壓部，該第3按壓部從上述第2按壓部向與上述支承構件的長度方向正交的正交方向延伸，並超過上述熱變形部而到達該熱變形部的正交方向最外端。
【文檔編號】H01M2/10GK103931015SQ201280055278
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年12月27日 優先權日:2011年12月29日
【發明者】北川信一郎 申請人:日產自動車株式會社