JP5118936B2 - 角形電池の短絡検査方法および角形電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、正極板、負極板およびセパレータを備えて形成される極板群を備える角形電池の集電板の形状を要因とする短絡検査を角形電池の製造過程の中で実施する短絡検査方法、前記短絡検査工程を含んだ角形電池の製造方法、および、集電板の形状を要因とする短絡を防止するため、角形電池の製造過程の中で用いられる集電板整形装置に関する。

近年、携帯電話、ノート型コンピュータなどの携帯情報機器が普及した。そして、それらの機器は更なる高性能化、軽量化、小型化を目指している。そのため、それら携帯情報機器の電源として用いられている二次電池についても、小型軽量化、エネルギー密度の高度化などが要求されている。また、電気自動車やハイブリッド車の駆動用電源としても、二次電池が用いられている。

これら携帯情報機器、電気自動車またはハイブリッド車とも、電池の収納スペースが限られている。一方、従来の二次電池は円筒形をなしたものが多く、限られた収納スペースに収納するには隙間が生じてしまい、結果的に収納スペースを多く必要としてしまうので好ましくない。

そこで、これらの用途に用いる二次電池としては、円筒形電池に代わって角形電池が主流となっている。この角形電池は、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、方形に形成された複数の正極板１８および負極板１９を、セパレータ１７を介して互いに反対側の側縁部が両極板１８，１９の対向部分から突出するようにして極板群１０を形成する。そして、その極板群１０の側部に位置する突出部（リード部１８ａ，１９ａ）に、集電板２０を固着する。具体的には、集電板２０のリード部接合面２４をリード部１８ａ，１９ａの端部に対面させ、該リード部接合面２４の両側縁から折り曲げた折曲部２１を、極板群１０の積層方向の外表面に重なるようにし、リード部接合面２４の少なくとも一部をリード部１８ａ，１９ａに溶接して固着している。また、折曲部２１に挟まれた正極板１８および負極板１９の外表面には、電槽３０との絶縁のため、外周絶縁テープ１６を貼付する。

集電板２０が取り付けられた極板群１０は、電池ユニットとして、電槽３０に収納される。この電槽３０の寸法は角形電池の外形寸法に影響を与えるため、できるだけ極板群１０の外形寸法に近づけて設計される。

さて、この角形電池の場合、集電板２０を含む極板群１０内に短絡（ショート）が発生していないかどうかについては、特許文献１に示されているように、極板群１０を電槽３０に収納する前に検査するのが通常であった。
特開２００１−２３６９８５号公報

特許文献１には、「正極板と負極板を、セパレータを介して積層して構成した極板群を電槽内に挿入して成る電池の短絡検査方法であって、極板群を電槽に挿入する前に極板群を加圧しながら短絡不良を検査する」という技術が記載されている。この技術は、二次電池の充放電において極板群１０が膨潤することに起因した短絡不良が発生することに鑑み、極板群１０の中央付近を正極板および負極板の積層方向に加圧した状態にて膨潤状態を仮想的に作り出し、短絡検査を実行するものである。

また、特許文献２においては、短絡の原因となるバリの発生を抑制するため、切断した各極板の周囲を薄く加工する技術が提案されている。
特開平８−４５５００号公報

前述したように、角形電池用の極板群１０には、その端部に集電板２０を設けており、極板群１０のリード部１８ａ，１９ａと集電板２０のリード部接合面２４とが、電子ビームによる溶接によって固着される。通常、集電板２０の長手方向（図１１（ａ）に示した集電板２０の上下方向に相当）に、適宜間隔ごとに該集電板２０の幅方向に沿って溶接される。その後、折曲部２１には集電板絶縁テープ４０を貼付して、電槽３０に収められる。

図１０（ａ）に示したように、集電板２０の折曲部２１が平坦面であればよいが、図１０（ｂ）に示したように、溶接時に付着するスパッタや、その前工程である集電板２０の切断時に発生したバリなどの突起異物２９が存在していることがある。集電板２０の折曲部２１に残存する突起異物２９は、電槽３０と集電板２０における折曲部２１との間を絶縁する集電板絶縁テープ４０を突き破ることがあり、その場合には集電板２０と電槽３０との間に短絡が発生してしまう。

しかし、前述した特許文献１に記載された技術は、極板群の中央付近を極板の積層方向に加圧することによる短絡検査であり、極板群の端部に位置する集電板の折曲部はあまり加圧されない。この結果、バリやスパッタなどの突起異物が集電板の折曲部に存在していたとしても、集電板絶縁テープが突き破られず、短絡不良とみなされない場合があった。

一方、前述した特許文献２に記載された技術は、各極板の周囲を薄く加工することが記載されているものの、極板群に溶接される集電板に生じたバリやスパッタ等の突起異物を処理する手段についての開示はない。また、各極板の周囲を溶接前に薄く加工するものであるため、溶接によって付着するスパッタに対しては効果がない。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、集電板における切断時のバリ、集電板と極板との溶接時に生じるスパッタ、このほか金型劣化によって生じた膨出部等、集電板の折曲部にこれらの突起異物が存在することにより発生する短絡不良を検出する角形電池の短絡検査方法を提供することを課題とする。また、本発明は、かかる短絡検査工程を備え、さらには、短絡不良を低減するための集電板の整形工程をも備えた角形電池の製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、このような集電板の形状を要因とする短絡を防止するのに適する集電板整形装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する手段として、本願では、以下の発明を開示する。すなわち、本発明の角形電池の短絡検査方法は、極板群と、前記極板群の側部に位置する正極板および負極板の各リード部にそれぞれ対応して設けられ、前記リード部の端部に対面し、少なくとも一部が該リード部に溶接されて固着されるリード部接合面、及び該リード部接合面の両側縁から前記極板群の積層方向の外表面に重なるように折り曲げられた折曲部を備えた集電板とを有してなる電池ユニットを備えた角形電池に短絡検査を施す角形電池の短絡検査方法であって、前記電池ユニットを電槽に収納した状態で、前記電槽の外面における、前記極板群を挟んで向かい合う前記折曲部に対応する箇所を、前記極板群の積層方向に加圧し、加圧下において、前記折曲部と前記電槽との間に存在する絶縁抵抗を測定することで、前記折曲部に存在する突起異物により前記絶縁抵抗が突き破られることによる前記電槽と前記集電板との短絡を検査実行することを特徴とする。

前記短絡検査は、前記折曲部の形成位置に対応した加圧部を備えた押圧板を、前記電槽を挟んで両側に配置し、各押圧板を互いに接近させて前記電槽の外面から加圧し、前記短絡検査を実行することが好ましい。

また、本発明の角形電池の製造方法は、極板群と、前記極板群の側部に位置する正極板および負極板の各リード部にそれぞれ対応して設けられ、前記リード部の端部に対面し、少なくとも一部が該リード部に溶接されて固着されるリード部接合面、及び該リード部接合面の両側縁から前記極板群の積層方向の外表面に重なるように折り曲げられた折曲部を備えた集電板とを有してなる電池ユニットを備えた角形電池の製造方法であって、前記電池ユニットを電槽に収納し、しかる後、前記電槽の外面における、前記極板群を挟んで向かい合う前記折曲部に対応する箇所を、該電槽の厚み方向に加圧し、加圧下において、前記折曲部と前記電槽との間に存在する絶縁抵抗を測定することで、前記折曲部に存在する突起異物により前記絶縁抵抗が突き破られることによる前記電槽と前記集電板との短絡を検査実行する短絡検査工程を具備することを特徴とする。

前記短絡検査工程では、前記折曲部の形成位置に対応した加圧部を備えた押圧板を、前記電槽を挟んで両側に配置し、各押圧板を互いに接近させて前記電槽の外面から加圧し、短絡検査を実行することが好ましい。

前記電槽としては、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する直方体状のものを用い、前記極板群としては、前記電槽の長側面に略平行な多数の前記正極板および前記負極板がセパレータを介して積層され、前記正極板および前記負極板の互いに反対側の側縁部を、両極板の対向部分よりも外側に突出させて前記リード部としたものを用いることができる。

前記正極板および負極板の各リード部に対応して設けられる前記集電板のうち、少なくとも前記電槽とは逆の極性を有する集電板に、集電板絶縁テープを貼付し、しかる後、前記電槽に収納する構成とすることが好ましい。

前記電池ユニットを電槽に収納した後に、前記電槽へ電解液を注液する注液工程を含む構成とすることもできる。前記注液工程の後に、電池を活性化させる活性化工程を含む構成とすることもできる。前記電池ユニットを電槽に収納した後に、前記電槽を組み合わせてモジュールを組み上げるモジュール組み立て工程を含み、前記短絡検査を、組み上がったモジュールに実行する構成とすることもできる。

また、本発明の角形電池の製造方法は、前記電池ユニットを電槽に収納する前に、前記集電板の折曲部を整形する整形工程を含む構成とすることが好ましい。前記整形工程では、前記折曲部に生じた突起異物を、前記電池ユニットの厚み方向両側から、前記集電板の折曲部を押圧して潰す工程を有していることがより好ましい。

また、前記整形工程後、前記突起異物の高さを計測する計測工程と、前記計測工程により得られた前記突起異物の高さが許容範囲を超える高さか否かを判定する判定工程とを備えることが好ましい。前記判定工程では、前記突起異物の高さの平均値を求め、その平均値を中心とした許容範囲に、判定対象となっている突起異物の高さが収まっているか否かを判定する構成とすることがより好ましい。

また、本発明の集電板整形装置は、極板群と、前記極板群の側部に位置する正極板および負極板の各リード部にそれぞれ対応して設けられ、前記リード部の端部に対面し、少なくとも一部が該リード部に溶接されて固着されるリード部接合面、及び該リード部接合面の両側縁から前記極板群の積層方向の外表面に重なるように折り曲げられた折曲部を備えた集電板とを有してなる角形電池用の電池ユニットにおける前記集電板を整形する集電板整形装置であって、前記電池ユニットが配置されるワーク配置部と、前記ワーク配置部に配置された電池ユニットの集電板の折曲部を厚み方向両側から加圧して変形させるため、前記電池ユニットの厚み方向両側に位置するように設けられる一対の押さえピースと、前記各押さえピースを固定して支持する一対のピース固定板と、前記一対のピース固定板を、押さえピースと共に、前記ワーク配置部に配置された電池ユニットに接近する方向に移動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする。

前記押さえピースは、前記集電板の折曲部に当接するヘッド部と、前記ピース固定板に固定される本体部と、前記ヘッド部と本体部との間に配設される弾性部材とを備えて構成されていることが好ましい。

本発明の角形電池の短絡検査方法および製造方法では、極板群と集電板とを備えた電池ユニットを電槽に収納した状態で、電槽の外面における、極板群を挟んで向かい合う集電板の折曲部に対応する箇所を、極板群の積層方向に加圧し、加圧下において短絡検査を実行する。折曲部に突起異物が存在する場合には、加圧することにより、該突起異物によって集電板絶縁テープが突き破られるため、電槽と集電板とが短絡する。これにより、集電板の形状を要因とする短絡不良を検出できる。

また、集電板の折曲部に生じた突起異物を変形させる整形工程を備えた構成とすることにより、短絡不良の発生を抑制でき、製品の歩留まりの向上に資する。

さらに、本発明の集電板整形装置によれば、集電板の折曲部に生じた突起異物を加圧して変形させることができるため、電池ユニットを電槽に収納する前に、この集電板整形装置を用いて集電板を整形すれば、短絡不良の発生を抑制でき、製品の歩留まりの向上に資する。

以下、本発明の実施形態について、ニッケル水素電池を例として、図面を参照しながら説明する。ここで、図１は、短絡検査の方法を示す図であり、図２は、角形電池の組立手順を説明するための図である。図３から図５は、短絡を未然防止するための集電板整形装置を説明するための図である。図６から図８は、バリやスパッタ等の突起異物の存在を検査する計測装置、該計測装置に備えられた寸法測定器を説明するための図である。図９は判定工程を説明するための図である。

（第１の実施形態）
図１（ａ）および（ｂ）に示したように、集電板２０（材質はニッケルメッキ鋼板）は、直方体状の角形電池用の極板群１０の各側部に位置する各リード部１８ａ，１９ａ（図１１参照）に対応させて設けられている。各集電板２０は、いずれも、極板群１０のリード部１８ａ，１９ａの端部に対面するリード部接合面２４と、該リード部接合面２４の両側縁から極板群１０の積層方向（厚み方向）に向かい合う外表面に重なるように折り曲げられた折曲部２１を備えている。そして、リード部接合面２４が、各リード部１８ａ，１９ａの端部に溶接される。なお、図１（ａ）に示した符号２４ａが、リード部接合面２４に形成される溶接ラインである。

正極板のリード部に溶接される正極側の集電板２０上には、図１（ｂ）および図２（ａ）に示したように、集電板絶縁テープ４０が貼付される。集電板絶縁テープ４０は、少なくとも正極側の集電板２０に貼付する構成とする必要があるが、負極側の集電板２０に貼付してもよい。

極板群１０の外表面には、図１（ａ），（ｂ）および図２（ａ），（ｂ）に示したように、外周絶縁テープ１６が貼付される。具体的には、外周絶縁テープ１６は、まず、極板群１０における最外に位置する正極板１８および負極板１９の全面を覆うように周回させて貼付される。また、外周絶縁テープ１６を貼付した極板群１０において、上記のように少なくとも正極側の集電板２０に、その折曲部２１も含めて集電板絶縁テープ４０が貼付される。なお、図１（ａ）の符号４０ａは、集電板２０の端子部２０ａを露出させるための孔部である。

極板群１０は、上記したように、方形に形成された複数の正極板１８および負極板１９を、セパレータ１７を介して互いに反対側の側縁部を両極板１８，１９の対向部分から突出させて形成している（図１１参照）。そして、極板群１０と集電板２０との固着時には、極板群１０のリード部１８ａ，１９ａを、折曲部２１によって挟んで保持できるため、両極板１８，１９が集電板２０の外側に広がってはみ出す、ということがなくなるという利点を有する。

折曲部２１に挟まれた正極板１８および負極板１９の外表面には、電槽３０との絶縁のため、上記のように、外周絶縁テープ１６が貼付され、また、集電板２０には折曲部２１も含めて集電板絶縁テープ４０が貼付された状態で、図１（ｃ）に示すように電槽３０に収納される。電槽３０（材質はニッケルメッキ鋼板）は、正極板１８および負極板１９に略平行な幅の広い長側面と、集電板２０に対向する幅の狭い短側面とを有し、負に帯電している。

極板群１０および集電板２０を備えた電池ユニットは、電槽３０に収納された状態で、短絡検査が行われる。このとき、本実施形態では、集電板２０の折曲部２１を加圧するため、図１（ｄ）および（ｅ）に示すように、断面をコ字形とした押圧板６０の端部である加圧部６１，６１を、前記折曲部２１，２１に対応する個所にある、電槽３０の外面に当接させる。そして、その加圧中に、短絡検査装置（ＭΩテスター）５０の端子を正極板１８のリード部１８ａに接合された正極側の集電板２０の端子部２０ａと電槽３０とに接触させることによって絶縁抵抗を測定する短絡検査を実行する。

集電板２０の折曲部２１には、集電板２０を所定寸法に裁断する際に発生するバリ、極板群１０に対して集電板２０を溶接したときに付着するスパッタ、あるいは、集電板２０を形成する金型の劣化による膨出部などの突起異物２９が存在する場合がある（図１０（ｂ）参照）。特に、スパッタは、リード部１８ａ，１９ａと集電板２０のリード部接合面２４とを、集電板２０の幅方向に沿って溶接するため、折曲部２１のうち、溶接ライン２４ａの延長上に位置する部位（溶接ライン相当部）２２に付着しやすい。

このようなバリやスパッタ等の突起異物２９が存在すると、押圧板６０における加圧部６１を電槽３０の外面に当接して加圧していくと、集電板絶縁テープ４０が突起異物２９によって突き破られ、この短絡検査の段階で短絡が発生する。したがって、従来の短絡検査方法（たとえば、特許文献１：特開２００１−２３６９８５号公報に記載された技術）では不良品として位置づけられにくかった電池ユニットが、不良品として選別されることになる。

なお、上記の実施形態では、少なくとも正極側の集電板２０に集電板絶縁テープ４０を貼付した例を示している。これに対し、集電板２０に集電板絶縁テープ４０を貼付する替わりに、金属製の電槽３０の内側に絶縁コーティングを施す場合もあるが、この場合にも、上記の短絡検査は適用できる。

本実施形態の短絡検査は、上記したように、電池ユニットを電槽３０に収納後、電解液を注液することなく行っているが、電池ユニットを電槽３０に収納した後、さらに、電槽３０へ電解液を注液し、その後に短絡検査を実行することもできる。これによれば、電解液を注液せずに行う場合よりも、より実装に近い状態で短絡検査を実行できる。

また、電解液の注液工程の実施後に、電池を活性化させる活性化工程と、その活性化工程の後に、図２（ｃ）に示すような電槽３０を組み合わせたモジュールを組み上げるモジュール組み立て工程とを実施し、短絡検査を、組み上がったモジュールに実行することとしてもよい。この場合、注液工程、活性化工程に先だってモジュールを組み上げ、その後、注液工程、活性化工程を経て、短絡検査を実行することとしても良い。なお、モジュールを組み上げた場合、短絡検査工程において、検査前後の内部抵抗値または端子電圧の変化を比較することとすれば、性能試験の一部を兼ねることができる。

（第２の実施形態）
上記した第１の実施形態は、角形電池を製造する過程において実施される短絡検査を、集電板２０の折曲部２１を加圧しながら行うことによって、該折曲部２１に生じた突起異物２９を要因とする短絡不良を検出するものであるが、歩留まりの向上のためには、突起異物２９を有する集電板２０を備えた電池ユニットを不良品として扱うだけでなく、該突起異物２９を短絡検査前に所定以下の寸法となるように変形させる構成とすることが好ましい。これにより、突起異物２９が集電板絶縁テープ４０を突き破ることによる短絡不良が生じにくくなる。

整形工程は突起異物２９の有無に拘わらず、全ての集電板２０の折曲部２１を対象に行ってもよいが、突起異物２９が確認されたものに対して行うようにしてもよい。また、突起異物２９の存在が確認された場合でも、該突起異物２９の高さが許容範囲を超える場合のみ、整形工程を実施する構成としてもよい。従って、この場合には、整形前に、突起異物２９の高さが許容範囲内か否かを計測する必要がある。なお、この計測は、通常、整形後に行う突起異物２９の高さ確認検査の際に用いられる計測装置９０を用いて行うことができるが、計測方法の詳細については後述する。

整形工程は、集電板２０の折曲部２１の形状を整える工程であり、図３から図５に示した集電板整形装置７０によって、極板群１０と集電板２０とを備えてなる電池ユニットを電槽３０に収納する前に、好ましくは、集電板絶縁テープ４０を貼付前に行われる。集電板整形装置７０は、ワーク配置部７１、押さえピース７２、ピース固定板７３、および移動機構を備えて構成されている。

ワーク配置部７１は、集電板２０が付設された極板群１０を備えてなる電池ユニットを置くための台状部材から形成される。押さえピース７２は、ワーク配置部７１に配置される電池ユニットを挟むように、該電池ユニットの厚み方向両側に位置するように設けられる。また、押さえピース７２は、電池ユニットの厚み方向両側において、それぞれ複数個並列に配置される。配置数は限定されるものではないが、例えば、図４（ａ）に示したように、集電板２０の折曲部２１における溶接ライン相当部２２の位置に合わせて、それぞれ複数配設される。折曲部２１のうち、溶接ライン相当部２２に隣接した溶接ライン隣接部２３に対応する部位にも押さえピース７２を配設する構成としてもよい。スパッタは、上記のように、溶接ライン相当部２２に付着しやすいが、溶接ライン隣接部２３にもスパッタが付着する場合があり、また、金型劣化によって生じた膨出部等は、溶接ライン相当部２２に限らず、溶接ライン隣接部２３にも生じる場合がある。

ピース固定板７３は、電池ユニット（ワーク配置部７１）を挟んで配置される押さえピース７２を固定して支持するものであり、同じくワーク配置部７１を挟んで一対配設される。各ピース固定板７３は、移動機構により支持されており、移動機構によってワーク配置部７１に配置された電池ユニットに接近する方向に移動し、各押さえピース７２によって折曲部２１を押圧する。移動機構は、各ピース固定板７３の下面に設けられたスライダ７３Ａと、各スライダ７３Ａが係合してスライドするレール７４と、各ピース固定板７３の後端縁７３Ｂを電池ユニットに接近する方向に押圧するため、各ピース固定板７３に対応して設けられた略Ｌ字状の一対の加圧アーム７５と、ピストン部７６Ａとシリンダ部７６Ｂとを備え、ピストン部７６Ａが一方の加圧アーム７５に、シリンダ部７６Ｂが他方の加圧アーム７５にそれぞれ連結された加圧シリンダ７６とを備えて構成されている。ピストン部７６Ａがシリンダ部７６Ｂに相対的に進退動作することにより、各加圧アーム７５間の間隔が調整される。従って、各加圧アーム７５が相互に接近方向に移動すると、各ピース固定板７３に支持された各押さえピース７２が電池ユニットに接近する方向に移動することになる（図５（ｂ）参照）。

ここで、押さえピース７２は、図４および図５に示すように、先端に鉄鋼製のヘッド７２Ａを備えるとともに、ヘッド部７２Ａは、ピース固定板７３に固定される本体部７２Ｃに、弾性部材としてのスプリング７２Ｂを介して支持されている。従って、図５（ｃ）に示したように、押さえピース７２は、片側にのみ突起異物２９が存在する折曲部２１，２１を電池ユニットの両側から加圧しても、互いに対向する押さえピース７２に設けられた各スプリング７２Ｂによって加圧時の反力が調整されるため、両方の折曲部２１が、両側から均等に加圧されることとなる。

次に、集電板整形装置７０の作用を説明する。例えば、図５（ｃ）に示すように、集電板２０の折曲部２１の溶接ライン相当部２２にスパッタからなる突起異物２９が付着していたとする。まず、ワーク配置部７１にこの突起異物２９を有する電池ユニットをセッティングし、加圧シリンダ７６を駆動させる。加圧シリンダ７６は、加圧アーム７５を介してピース固定板７３を前方に押すため、図５（ｂ）の想像線で示したように、ピース固定板７３に固定されている押さえピース７２が、前記電池ユニットの集電板２０の折曲部２１を両側から加圧する。これによって、前記突起異物２９が潰されて変形する。この結果、突起異物２９が無くなるため、あるいは、高さが所定寸法以下になるため、集電板絶縁テープ４０を貼付しても、該突起異物２９によって突き破られる可能性が低くなり、集電板２０と電槽３０との短絡不良が抑制される。

集電板整形装置７０により集電板２０の折曲部２１を整形したならば、整形後の折曲部２１に許容範囲を超える突起異物２９が残存しているか否かを確認する検査を行う。この検査は、折曲部２１における突起異物２９の高さを計測することにより行われる。突起異物２９の高さは、図６に示した計測装置９０によって行われる。この計測装置９０は、極板群１０と集電板２０とを備えた電池ユニットを配置するための配置部（図示せず）を有し、この配置部を挟んで、寸法測定器８０が配設されている。寸法測定器８０は、図６（ａ），（ｂ）に示したように、集電板２０の折曲部２１のうち、片側５個所（両側で１０個所）に形成された溶接ライン相当部２２に対応して、電池ユニットを挟んで、Ａ−ＥおよびＡ’−Ｅ’で示した各位置に設けられている。また、各寸法測定器８０により計測されたデータは、判定装置８７に送られ、突起異物２９が残存するか否か、および残存する場合に突起異物２９の高さが許容範囲か否かが判定される。

各寸法測定器８０は、図７（ａ），（ｂ）に示したように、レール部材８１に沿ってスライド可能なスライダ８２と、スライダ８２に固定される水平断面形状がコ字形の基準ブロック８３と、基準ブロック８３における開口部分に収納される円筒状の測定ベース８４と、測定ベース８４における筒の軸方向において基準ブロック８３の開口部分から突出可能で、軸方向に進退する測定子８５とを備えて形成されている。

寸法測定器８０は、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）に示したよう状態のように、Ａ−Ｅに位置するものとＡ’−Ｅ’に位置するものとが、レール部材８１（図６では図示せず）に沿って一緒に相互に接近する方向に移動し、折曲部２１にある程度近接すると一旦停止し、その後、Ａ−ＥおよびＡ’−Ｅ’に位置する各寸法測定器８０によって、各溶接ライン相当部２２に関する測定が行われる。なお、この動きはあくまで一例であり、Ａ−Ｅに位置するものとＡ’−Ｅ’に位置するものとが、一緒に移動せずに、個別に移動する構成としてもよい。

上記のように、寸法測定器８０が折曲部２１に近接したならば、図８（ａ）に示したように、折曲部２１の溶接ライン相当部２２の両側部に基準ブロック８３の先端面８３ａを当接させる。そして、測定子８５を動作させる。図８（ａ）に示したように、バリやスパッタ等の突起異物２９が存在しない場合には、測定子８５は、基準ブロック８３の先端面８３ａと同じ位置まで突出し、移動を停止するため、測定子８５の当接面と基準ブロック８３の先端面８３ａとの間での位置の差はない。このデータは、判定装置８７に送信されるが、差異が０であるため、当該測定個所における突起異物２９の高さは許容範囲内と判定されるか、あるいは、突起異物２９は存在しないと判定される。

これに対し、図８（ｂ）に示したように、集電板２０の溶接ライン相当部２２における折曲部２１に、スパッタが付着して突起異物２９が形成されていた場合には、測定子８５は、スパッタからなる突起異物２９に接するため、基準ブロック８３の先端面８３ａと同じ位置まで突出することができない。このため、両者間に差異が存在することになる。この差異の大きさは、判定装置８７に送信され、許容範囲内か否かが判定され、許容範囲内の場合のみ、そのまま次工程に送られる。許容範囲外の場合には、該電池ユニットを廃棄するか、あるいは、許容範囲内に収まるまで、上記した集電板整形装置７０によって集電板２０の整形を繰り返すようにしてもよい。

図８（ｃ）は、折曲部２１のうち、溶接ライン相当部２２に隣接する溶接ライン隣接部２３に突起異物２９が存在する場合である。溶接ライン隣接部２３にも溶接時のスパッタが付着する場合もあるし、バリが残存している場合もあるし、また、集電板２０を製造する金型の経年劣化による膨出部が生じている場合もある。溶接ライン隣接部２３にこのような突起異物２９が存在する場合には、基準ブロック８３の先端面８３ａが溶接ライン隣接部２３における突起異物２９に接するため、測定子８５との間に差異が生じ、この差異が許容範囲内か否かを判定装置８７により判定することになる。

なお、溶接ライン隣接部２３に存在する突起異物２９について、図８（ｃ）に示したように測定することもできるが、基準ブロック８３、測定ベース８４および測定子８５をレール部材８１に直交する方向に移動可能に設けることで、図８（ｂ）と同様に、測定子８５を溶接ライン隣接部２３に存在する突起異物２９に当接して基準ブロック８３の先端面８３ａとの差異を測定する構成とすることもできる。また、図６に示したＡ−Ｅの列の５個の寸法測定器８０、これに対向するＡ’−Ｅ’の列の５個の寸法測定器８０を、それぞれ、電池ユニットに接近する方向に対して直交する方向にも動作可能に設け、溶接ライン隣接部２３における突起異物２９の高さを測定するようにしてもよい。

次に、寸法測定器８０からの計測結果を受信する判定装置８７の高さ判定工程について図９を用いて説明する。まず、折曲部２１のうち溶接ライン相当部２２における突起異物２９の高さを測定する。例えば、図６に示したように、１０個所の溶接ライン相当部２２において測定し（Ｓ１０１）、これらのうち、Ｅ’に配置された寸法測定器８０からの測定値をＡ１とする（Ｓ１０２）。この測定値Ａ１は、図８（ｂ）に示した測定子８５と基準ブロック８３の先端面８３ａとの差異に相当するが、この測定値Ａ１をそのまま使用し、例えば、その値が予め定めた上限値と下限値の間に収まっていれば、許容範囲と判定することもできる。この場合、折曲部２１が、いずれの電池ユニットにおいても全く同じに成形されているならば、それで問題ない。しかしながら、測定値Ａ１は、測定子８５と基準ブロック８３の先端面８３ａとの差異、つまり、両者の相対変位量であるため、集電板２０を製造する金型に経年劣化等が生じていることにより、突起異物２９以外の折曲部２１自体の表面に凹凸やゆがみなどの変形があると、ある一つの電池ユニットにおける突起異物２９と他の電池ユニットにおける突起異物２９を比較した場合、各突起異物２９の高さ自体が本来同じであったとしても、測定子８５と基準ブロック８３の先端面８３ａとの相対変位量である測定値Ａ１は、電池ユニットによって異なる値になってしまう。これでは、許容範囲の上限値、下限値を一律に決めてしまうと、却って判定結果の正確性に欠けることになる。

そこで、図９（ｃ）に示したように、溶接ライン相当部２２における測定値を複数回平均して平均値を求め、その平均値に対して、測定値Ａ１が許容範囲に収まっているか否かを判定する構成とすることが好ましい。平均する回数は任意であるが、新たに測定値が得られたならば、例えば、測定値Ａ１が得られたならば、その新たな測定値Ａ１も含んで平均値を算出する構成とすることが好ましい。具体的には、仮に平均する回数を１５回分とした場合、上記測定値Ａ１が新たに得られたならば（Ｓ３０１）、それまでの１５回のうち、最も古いデータを削除し（Ｓ３０２）、新たな測定値Ａ１を加えて（Ｓ３０３）、１５回分の平均値Ｂ１を算出する（Ｓ３０４）。そして、図９（ａ）のＳ１０３に示したように、この平均値Ｂ１に対して、上限値Ｃ１（例えば、Ｂ１＋８０μｍ）、下限値Ｄ１（例えば、Ｂ１−８０μｍ）を求め、許容範囲を決定し、そこで、改めて、測定値Ａ１がこの許容範囲か否かを判定する（Ｓ１０４）。許容範囲内の場合には、続いて溶接ライン隣接部２３の検査工程に移行し、許容範囲外の場合には、不良品として排出される。

一方、金型の経年劣化等による集電板２０、特に折曲部２１の成形精度が著しく劣ることもあり、新たな測定値を加えて算出した新たな平均値Ｂ１が、それ以前に得られた平均値Ｂ１から大きくずれる場合もある。そこで、図９（ｃ）のＳ３０５に示したように、新たに算出される平均値Ｂ１が所定の基準値範囲に収まっているかどうかも判定し、収まっていない場合には、当該電池ユニットを採用しないようにする構成とすることが好ましい。基準値範囲は、予め、いくつかの電池ユニットについて測定して、それらから平均値Ｂ１とその標準偏差σを求めて決めることができる。また、新たな測定値を得て新たな平均値を求めたならば、改めてその標準偏差σを求め、基準値範囲を次々に更新していくようにすることもできる（Ｓ３０６）。そして、新たな平均値Ｂ１が基準値範囲に収まっていることを確認後、図９（ａ）のＳ１０３のステップに移行する。なお、平均値Ｂ１が基準値範囲から外れた場合には、集電板２０の形状変化が著しいことから、新たな基準値範囲を計算することなく、設備を停止するなどの対策がとられる（Ｓ３０７，Ｓ３０８）。

図９（ａ）のＳ１０４において、溶接ライン相当部２２の全ての測定値が許容範囲内に収まっている場合には、溶接ライン隣接部２３（図６の例では、溶接ライン相当部２２間に位置する８個所）について、寸法測定器８０により、突起異物２９の高さを測定する（Ｓ２０１）。これにより、例えば、測定値Ａ２が得られたとすると（Ｓ２０２）、その測定値Ａ２は、溶接ライン相当部２２の測定値Ａ１の場合と同様に、図９（ｃ）のＳ３０１〜Ｓ３０５の工程が実行され、溶接ライン隣接部２３における突起異物についての平均値Ｂ２が求められると共に、この平均値Ｂ２が基準値範囲に収まっているか否かが判定される。平均値Ｂ２が求められ、かつ、その平均値Ｂ２が基準値範囲に収まっている場合には、上限値Ｃ２（例えば、Ｂ２＋８０μｍ）、下限値Ｄ２（例えば、Ｂ２−８０μｍ）が計算され（Ｓ２０３）、測定値Ａ２がこの上限値Ｃ２と下限値Ｄ２の範囲内か否かが判定される（Ｓ２０４）。許容範囲内の場合には、次工程に送られ、集電板絶縁テープ４０の貼付、電槽３０への収納等が行われる。許容範囲外の場合には、不良品として排出される。

本発明は、主に角形電池の製造分野、および角形電池の検査分野において利用することができる。二次電池としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などに利用することができる。また、一次電池であっても角形電池であれば、利用することができる。

図１（ａ）〜（ｅ）は、短絡検査の方法を説明するための図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は、角形電池の組み立て手順を示す図であって、図２（ａ）は集電板絶縁テープを貼付した方向から見た斜視図であり、図２（ｂ）は集電板絶縁テープを貼付していない方向から見た斜視図であり、図２（ｃ）は３つの電槽を組み合わせたモジュールにした状態を示す斜視図である。 図３は、集電板整形装置の斜視図である。 図４（ａ）は、集電板整形装置の平面図であり、図４（ｂ）はその側面図である。 図５は、集電板整形装置の作用を説明するための図であって、図５（ａ）は平面方向から見た押さえピース等の動きを示す図であり、図５（ｂ）は側面方向から見た押さえピース等の動きを示す図であり、図５（ｃ）は押さえピースの要部の部分拡大図である。 図６（ａ），（ｂ）は、計測装置の概要を説明するための図である。 図７（ａ）は、計測装置に用いられる寸法測定器を示す平面図であり、図７（ｂ）は、その斜視図である。 図８（ａ）〜（ｃ）は、寸法測定器の使用状態を示す平面図である。 図９（ａ）〜（ｃ）は、寸法測定器からの計測結果を受信する判定装置における高さ判定工程を説明するためのフローチャートである。 図１０は、角形電池における集電板と電槽とスパッタとの関係を示す断面図であって、図１０（ａ）は正常な状態を示す図であり、図１０（ｂ）は折曲部に突起異物が存在する状態を示す図である。 図１１（ａ）は、角形電池の極板群の一般的な構成を示す斜視図であり、図１１（ｂ）は、その平面図である。

符号の説明

１０ 極板群
１６ 外周絶縁テープ １７ セパレータ
１８ 正極板 １８ａ 正極リード部
１９ 負極板 １９ａ 負極リード部
２０ 集電板 ２１ 折曲部
２２ 溶接ライン相当部 ２３ 溶接ライン隣接部
２４ リード部接合面 ２４ａ 溶接ライン
２９ 突起異物
３０ 電槽
４０ 集電板絶縁テープ
５０ 短絡検査装置
６０ 押圧板 ６１ 加圧部
７０ 整形装置 ７１ ワーク配置部
７２ 押さえピース ７２Ａ ヘッド
７２Ｂ スプリング ７２Ｃ 本体部
７３ ピース固定板 ７５ 加圧アーム
７６ 加圧シリンダ
８０ 寸法測定器 ８１ ベース部材
８２ スライダ ８３ 基準ブロック
８４ 測定ベース ８５ 測定子
８７ 判定装置 ９０ 計測装置

Claims (12)

1. 極板群と、
   前記極板群の側部に位置する正極板および負極板の各リード部にそれぞれ対応して設けられ、前記リード部の端部に対面し、少なくとも一部が該リード部に溶接されて固着されるリード部接合面、及び該リード部接合面の両側縁から前記極板群の積層方向の外表面に重なるように折り曲げられた折曲部を備えた集電板とを有してなる電池ユニットを備えた角形電池に短絡検査を施す角形電池の短絡検査方法であって、
   前記電池ユニットを電槽に収納した状態で、前記電槽の外面における、前記極板群を挟んで向かい合う前記折曲部に対応する箇所を、前記極板群の積層方向に加圧し、加圧下において、前記折曲部と前記電槽との間に存在する絶縁抵抗を測定することで、前記折曲部に存在する突起異物により前記絶縁抵抗が突き破られることによる前記電槽と前記集電板との短絡を検査実行することを特徴とする角形電池の短絡検査方法。
2. 前記折曲部の形成位置に対応した加圧部を備えた押圧板を、前記電槽を挟んで両側に配置し、各押圧板を互いに接近させて前記電槽の外面から加圧し、前記短絡検査を実行する請求項１記載の角形電池の短絡検査方法。
3. 極板群と、
   前記極板群の側部に位置する正極板および負極板の各リード部にそれぞれ対応して設けられ、前記リード部の端部に対面し、少なくとも一部が該リード部に溶接されて固着されるリード部接合面、及び該リード部接合面の両側縁から前記極板群の積層方向の外表面に重なるように折り曲げられた折曲部を備えた集電板と
   を有してなる電池ユニットを備えた角形電池の製造方法であって、
   前記電池ユニットを電槽に収納し、
   しかる後、前記電槽の外面における、前記極板群を挟んで向かい合う前記折曲部に対応する箇所を、該電槽の厚み方向に加圧し、
   加圧下において、前記折曲部と前記電槽との間に存在する絶縁抵抗を測定することで、前記折曲部に存在する突起異物により前記絶縁抵抗が突き破られることによる前記電槽と前記集電板との短絡を検査実行する短絡検査工程を具備することを特徴とする角形電池の製造方法。
4. 前記短絡検査工程では、前記折曲部の形成位置に対応した加圧部を備えた押圧板を、前記電槽を挟んで両側に配置し、各押圧板を互いに接近させて前記電槽の外面から加圧し、短絡検査を実行する請求項３記載の角形電池の製造方法。
5. 前記電槽として、幅の狭い短側面と幅の広い長側面とを有する直方体状のものを用い、
   前記極板群として、前記電槽の長側面に略平行な多数の前記正極板および前記負極板がセパレータを介して積層され、前記正極板および前記負極板の互いに反対側の側縁部を、両極板の対向部分よりも外側に突出させて前記リード部としたものを用いる請求項３に記載の角形電池の製造方法。
6. 前記電池ユニットを電槽に収納した後に、前記電槽へ電解液を注液する注液工程を含む請求項３記載の角形電池の製造方法。
7. 前記注液工程の後に、電池を活性化させる活性化工程を含む請求項６記載の角形電池の製造方法。
8. 前記電池ユニットを電槽に収納した後に、前記電槽を組み合わせてモジュールを組み上げるモジュール組み立て工程を含み、
   前記短絡検査を、組み上がったモジュールに実行する請求項３記載の角形電池の製造方法。
9. 前記電池ユニットを電槽に収納する前に、前記集電板の折曲部を整形する整形工程を含む請求項３記載の角形電池の製造方法。
10. 前記整形工程では、前記折曲部に生じた突起異物を、前記電池ユニットの厚み方向両側から、前記集電板の折曲部を押圧して潰す工程を有している請求項９記載の角形電池の製造方法。
11. 前記整形工程後、前記突起異物の高さを計測する計測工程と、前記計測工程により得られた前記突起異物の高さが許容範囲を超える高さか否かを判定する判定工程とを備える請求項１０記載の角形電池の製造方法。
12. 前記判定工程では、前記突起異物の高さの平均値を求め、その平均値を中心とした許容範囲に、判定対象となっている突起異物の高さが収まっているか否かを判定する請求項１１記載の角形電池の製造方法。

Images