CN105283997B - 层积型电池的制造方法及制造装置、层积型电池 - Google Patents

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Abstract

层积型电池的制造方法，具有：形成具有在正极板与负极板之间配置电解质层而构成的多层构造的膜电极接合体的工序；在外装体上，在所述膜电极接合体的所述正极板及所述负极板的端部接合端子用极耳的极耳安装工序；利用所述外装体将所述膜电极接合体覆盖的工序，其中，在所述极耳安装工序中，在将所述外装体的端部的至少一部分向面向所述膜电极接合体的一侧的相反侧的方向弯折的状态之后，在与所述外装体端部的弯折部分对应配置的所述正极板及所述负极板的端部接合端子用极耳。

Description

层积型电池的制造方法及制造装置、层积型电池
技术领域
本发明涉及用于锂离子二次电池等的层积型电池的制造方法及制造装置、以及由此得到的层积型电池。
本申请基于2013年11月25日在日本提出申请的特愿2013－243191号主张优先权，在此引用其内容。
背景技术
锂离子二次电池由于具有能量密度及电动势比铅蓄电池或镍氢电池高的特征，故而作为要求小型化及轻量化的各种便携设备或笔记本电脑等的电源被广泛使用。这样的锂离子二次电池通常将在正极集电体涂敷有正极活物质的正极板和在负极集电体涂敷有负极活物质的负极板在其之间夹装隔膜而层积，并且将层积有正极板、隔膜及负极板的该层积体与电解液一同密封在壳体内而进行制造。另外，锂离子二次电池大致构成为，使与层积体的正极板和负极板分别连接的电极端子从壳体突出(例如，参照专利文献1等)。
专利文献1记载的锂离子二次电池在叠层状的外装体收纳有具有正极引线的正极、负极、隔膜的电极体而构成，在正极引线与叠层外装体之间、以及负极引线与叠层外装体之间中的至少一方配置有绝缘盖。另外，在专利文献1的锂离子二次电池中，绝缘盖将片状的绝缘性部件弯折而形成，并且伴随于此而将正极引线及负极引线弯折，由此，在进行减压密封时，一边抑制在叠层外装体产生裂纹等一边使电池的密封性提高。
专利文献1：(日本)特开2013－171618号公报
但是，目前，在二次电池中使用使用了非水溶剂的电解液，被金属制的硬质框体密封，最近，基于进一步的小型化、薄型化及形状的自由度的要求，并且为了避免非水电解液自电池的泄漏而使稳定性提高，开发有使用了固体或胶(半固体)状电解质的聚合物锂离子二次电池。在制造这样的二次电池的情况下，为了使生产性提高，例如将形成为带状的负极板、隔膜及正极板从各个辊抽出而使之延伸，由此依次层积，并且在负极板或隔膜的任一方之上涂敷胶状电解质，从而进行连续生产。
在此，在制造上述那样的使用了胶状电解质的二次电池的工序中，涂敷后的胶状电解质漏出而附着在生产线上，会产生连续生产停止等的问题。为了防止这样的问题，提出有如下的方法，在使用胶状电解质制造二次电池的情况下，以将由铝叠层片材等构成的外装体配置在下方的状态，在负极板或隔膜上涂敷胶状电解质。
另一方面，以将外装体配置在下方的状态连续地形成层积体，之后，在正极板或负极板将成为电极端子的极耳利用例如超声波焊接或电阻焊接等方法安装的情况下，由于以在层积体的正下方存在外装体的状态进行加工，故而在将极耳焊接在正极板及负极板上时，在外装体上通过超声波等形成了贯通孔。因此，在制造使用了胶状电解质的二次电池时，具有上述那样的难以由连续生产方式进行制造的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而设立的，其目的在于提供一种能够在外装体不产生贯通孔等而在正极板及负极板上接合极耳，并且能够连续生产层积型电池的层积型电池的制造方法及制造装置、以及由此得到的层积型电池。
本发明第一方面的层积型电池的制造方法，具有：形成具有在正极板与负极板之间配置电解质层而构成的多层构造的膜电极接合体的工序；在外装体上，在所述膜电极接合体的所述正极板及所述负极板的端部接合端子用极耳的极耳安装工序；利用所述外装体将所述膜电极接合体覆盖的工序，其中，在所述极耳安装工序中，在将所述外装体的端部的至少一部分形成为向与面向所述膜电极接合体的一侧相反侧的方向弯折的状态之后，在与所述外装体端部的弯折部分对应配置的所述正极板及所述负极板的端部接合端子用极耳。
根据本方面，由于为预先形成为将外装体向膜电极接合体的相反侧弯折的状态而将端子用极耳接合在正极板及负极板的端部接合的方法，故而在正极板及负极板上安装端子用极耳时，不在外装体产生贯通孔等，能够容易地进行接合。
本发明第二方面的层积型电池的制造方法，在第一方面的基础上，在所述膜电极接合体，在正极板与负极板之间还配置有隔膜，所述电解质层为胶状，通过焊接进行所述端子用极耳的接合。
在具有这样的构成的膜电极接合体的层积型电池的制造中，也能够得到上述第一方面那样的优良的效果。
本发明第三方面的层积型电池的制造方法，在第一方面的基础上，在所述极耳安装工序之前，依次具有层积工序和分割工序，所述层积工序在形成为带状的所述外装体上，使形成带状的所述正极板及所述负极板的任一方电极板抽出并使之延伸，然后，在所述一方电极板的板面上将形成带状的所述隔膜抽出并使之延伸而配置，另外，在所述隔膜的板面上将另一方的电极板抽出并使之延伸，从而经由所述隔膜层积各电极板，并且在形所述形成带状的一方电极板的板面上或者所述隔膜的板面上涂敷胶状电解液而将胶状电解质层带状地层积，由此形成所述膜电极接合体，所述分割工序在所述层积工序之后，将带状层积的所述外装体及所述膜电极接合体切断而分割成平面看大致矩形。
根据本方面，由于为在外装体上延伸的带状电极板或隔膜的板面上涂敷胶状电解液而形成胶状电解质层的方法，故而不使胶状电解液泄漏，能够在短时间内简便地连续地形成胶状电解质层。
本发明第四方面的层积型电池的制造方法，在第一方面至第三方面的任一方面的基础上，还具有叠层工序，在所述极耳安装工序之后，将所述外装体的端部的弯折部分向面向所述膜电极接合体的一侧弯回，然后将所述膜电极接合体形成为使所述端子用极耳向外部突出的状态而利用所述外装体包装之后，将所述外装体的外周部密封。
根据本方面，由于为在将外装体端部的预先弯折的部分向面向膜电极接合体的一侧弯回之后，将膜电极接合体形成为使端子用极耳向外部突出的状态而由外装体包装之后，将外周部密封的方法，故而能够可靠地确保由端子用极耳实现的与外部的电连接，并且能够制造密封性优良的叠层型的层积型电池。
本发明第五方面的层积型电池的制造方法，在第一方面至第四方面中的任一方面的基础上，所述极耳安装工序通过超声波焊接、电阻焊接或者激光焊接中的任一方法进行所述端子用极耳向所述正极板及所述负极板的端部的接合。
根据本方面，通过利用超声波焊接、电阻焊接或激光焊接在正极板及负极板上接合端子用极耳，从而能够利用使用了小型装置的简单方法牢固地接合。
本发明第六方面的层积型电池的制造方法，在所述极耳安装工序中，在所述正极板及所述负极板的端部与所述端子用极耳之间存在电解质的状态下，使所述正极板及所述负极板的端部和所述端子用极耳抵接并进行接合。
根据本方面，即使在正极板及负极板的端部与端子用极耳之间存在电解质的情况下，也能够在正极板及负极板上容易地接合端子用极耳。
本发明第七方面的层积型电池的制造方法，在第一方面至第六方面中的任一方面的基础上，作为所述外装体，使用铝外装体或不锈钢外装体。
根据本方面，通过作为外装体而使用铝外装体或不锈钢外装体，提高对被覆盖的膜电极接合体的保护功能，并且将外装体向与面向膜电极接合体的一侧相反侧的方向弯折，之后，弯回时的加工性也提高。
本发明第八方面的层积型电池的制造装置，该层积型电池将具有在正极板与负极板之间配置隔膜及胶状电解质层而构成的多层构造的膜电极接合体以与所述正极板及所述负极板接合的端子用极耳向外部突出的状态被外装体覆盖而构成，其中，具有：层积单元，其由第一辊机构、第二辊机构、第三辊机构以及涂敷机构构成，通过经由隔膜及胶状电解质层将各电极板层积而在所述外装体上形成所述膜电极接合体，所述第一辊机构将辊状卷绕的带状的所述正极板及所述负极板的任一方的电极板在形成带状的所述外装体上抽出并使之延伸，所述第二辊机构将辊状卷绕的带状的所述隔膜在所述一方的电极板的板面上抽出并使之延伸而配置，所述第三辊机构将辊状卷绕的另一方的电极板在所述隔膜的板面上抽出并使之延伸而配置，所述涂敷机构在所述形成带状的一方的电极板的板面上或者所述隔膜的板面上涂敷胶状电解液而将胶状电解质层带状层积；分割单元，其由将带状层积的所述外装体及所述膜电极接合体切断而分割成平面看大致矩形的切断机构构成；弯折加工单元，其由吸附形成为带状的所述外装体的横宽方向端部的吸附机构构成，通过利用所述吸附机构吸附所述横宽方向端部，将所述横宽方向端部向与面向所述膜电极接合体侧的一侧的相反侧的方向弯折；焊接单元，其通过焊接将端子用极耳接合在所述正极板及所述负极板的端部。
根据本方面，由于为具有将外装体向膜电极接合体的相反侧弯折的弯折加工单元、通过焊接在正极板及负极板的端部接合端子用极耳的焊接单元的制造装置，故而与上述同样地，在正极板及负极板上安装端子用极耳时，不在外装体产生贯通孔等，能够容易地进行接合。
另外，根据本方面，由于为具有在外装体上延伸的带状的电极板或者在隔膜的板面上涂敷胶状电解液而形成胶状电解质层的层积单元的制造装置，故而不使胶状电解液泄漏，能够在短时间内简便地连续地形成胶状电解质层。
本发明第九方面的层积型电池的制造装置，在第八方面的基础上，还具有叠层单元，其包含将向与面向所述膜电极接合体的一侧相反侧的方向弯折的所述外装体的所述横宽方向端部向面向所述膜电极接合体的一侧弯回的弯回机构，将所述膜电极接合体形成为所述端子用极耳向外部突出的状态而由所述外装体包装，并且将所述外装体的外周部密封。
根据本方面，由于具有膜电极接合体形成为使端子用极耳向外部突出的状态而由外装体包装，并且将外周部密封的叠层单元，故而能够可靠地确保基于端子用极耳实现的与外部的电连接，并且能够制造密封性优良的叠层型的层积型电池。
本发明第十方面的层积型电池的制造装置，在第八方面或第九方面的基础上，所述焊接单元由超声波焊接单元、电阻焊接单元或激光焊接单元中的任一单元构成。
根据本方面，由于具有通过超声波焊接、电阻焊接或激光焊接在正极板及负极板上接合端子用极耳的焊接单元，故而能够利用使用了小型装置的简单方法牢固地进行接合。
本发明第十一方面的层积型电池，通过第一方面至第七方面中的任一方面所述的层积型电池的制造方法或者第八方面至第十方面中的任一方面所述的制造装置进行制造。
根据本方面，在正极板及负极板上接合端子用极耳时，外装体不成为阻碍，通过可容易地接合的制造方法或制造装置而得到，故而可得到可靠地确保基于端子用极耳实现的与外部的电连接，并且密封性优良的层积型电池。
根据本发明的层积型电池的制造方法，通过上述的解决方式起到以下的效果。
即，根据本发明，由于为预先将外装体形成为向与面向膜电极接合体的一侧相反侧的方向弯折的状态，在正极板及负极板的端部接合端子用极耳的方法，故而在制造层积型电池时，在设于外装体上的膜电极接合体的正极板或负极板上安装端子用极耳时，在外装体上不产生贯通孔等，能够容易地进行接合，故而能够进行层积型电池的连续生产，能够生产性优良地制造特性优良的层积型电池。
另外，膜电极接合体是指，层积有至少包含电解质的层(膜)和电极的接合体。也可以在包含电解质的层与电极之间还具有别的层。
附图说明
图1是示意地说明本发明的层积型电池的制造方法的实施方式的图，是表示使用该制造方法制造的、具有多层构造的膜电极接合体被外装体覆盖而构成的层积型电池的剖面图；
图2是示意地说明本发明的层积型电池的制造方法的实施方式的图，是图1所示的层积型电池的平面图；
图3A是示意地说明本发明的层积型电池的制造方法的实施方式的图，是表示在用于膜电极接合体的一方的电极板上安装有端子用极耳的状态的平面图；
图3B是示意地说明本发明的层积型电池的制造方法的实施方式的图，是表示在另一方的电极板上安装有端子用极耳的状态的平面图；
图4A是示意地说明本发明的层积型电池的制造方法的实施方式的图，是表示相对于图3A所示的膜电极接合体变更了端子用极耳向各电极板的安装方向的状态的平面图；
图4B是示意地说明本发明的层积型电池的制造方法的实施方式的图，是表示相对于图3B所示的膜电极接合体变更了端子用极耳向各电极板的安装方向的状态的平面图；
图5是示意地说明本发明的层积型电池的制造方法及制造装置的实施方式的图，是说明将卷绕成辊状的带状的负极板、隔膜、正极板层积，进而将胶状电解质层层积的工序及制造装置的概略图；
图6A是表示在外装体上层积有膜电极接合体的状态的层积体的概略图；
图6B是表示通过利用本发明的制造装置的吸附机构吸附图6A所示的层积体的外装体的横宽方向的一端部，从而向与面向膜电极接合体的一侧相反侧的方向弯折的状态的概略图；
图6C是表示利用本发明的装置的焊接处理部，通过焊接将端子用极耳接合在图6B所示状态的膜电极接合体层积体的正极板及负极板的端部的状态的概略图；
图6D是表示在图6C中的端子的焊接后，通过本发明的装置的弯回机构将弯折的外装体的一端部弯回的状态的概略图；
图7是示意地说明本发明的层积型电池的制造方法及制造装置的实施方式的图，是表示在构成在外装体上层积的膜电极接合体的电极板的端部接合端子用极耳的制造装置之一例的概略图。
标记说明
1：锂离子二次电池(层积型电池)
2：正极板(电极板)
2a：正极板(切断后的正极板：电极板)
3：负极板(电极板)
3a：负极板(切断后的负极板：电极板)
4、5：端子用极耳
6：集电体(正极板)
7：端部(正极板)
8：正极活物质层
9：集电体(负极板)
10、10A：膜电极接合体
11：端部(负极板)
12：负极活物质层
13：胶状电解质层
13a：胶状电解液
14：隔膜
15：外装体
15A：一端部
15a：外周部
80：锂离子二次电池(层积型电池)的制造装置
81：层积处理部(层积单元)
81A：第一辊机构
81B：第二辊机构
81C：第三辊机构
81D：涂敷机构
81E：第四辊机构
82：分割处理部(分割单元)
83：弯折加工处理部(弯折加工单元)
84：焊接处理部(焊接单元)
85：弯回机构(叠层单元)
85a：把持部
85b：驱动部
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的层积型电池的制造方法及制造装置、以及由此得到的层积型电池的实施方式进行说明。另外，在本实施方式中，作为层积型电池，列举锂离子二次电池，以下进行说明。
＜锂离子二次电池(层积型电池)＞
图1是表示由本发明一实施方式的制造方法制造的锂离子二次电池(层积型电池)的剖面图，图2是图1所示的锂离子二次电池的平面图。
如图1所示，由本实施方式的制造方法制造的锂离子二次电池(层积型电池)具备的多层的膜电极接合体10将正极板(电极板)2a和负极板(电极板)3a交替层积，并且使端子用极耳4从正极板2a的端部突出，并且使端子用极耳5从负极板3a的端部突出而形成。另外，本实施方式中说明的膜电极接合体10在正极板2a或负极板3a的至少任一方的板面上形成电解质层(在图1中省略图示)而构成。该电解质层优选通过在所述板面上涂敷胶状电解液而形成。
而且，如图1及图2所示，由本实施方式的制造方法制造的锂离子二次电池(层积型电池)1通过例如铝材料构成的外装体15包装多层的膜电极接合体10，并且使与正极板2a连接的端子用极耳4及与负极板3a连接的端子用极耳5向外部突出的同时，将外装体15的外周部15a密封而构成。
如图3B所示，通过详细后述的制造方法切出的正极板2a在平面看形成大致矩形的由铝箔构成的集电体6，在除了端部7、7的区域之前的两面侧形成有正极活物质层8。另外，一方的端部7成为端子用极耳4的接合用区域。
正极活物质层8通过将例如使正极活物质、导电助剂及成为黏合剂的粘接剂分散在溶剂中而构成的正极用浆涂敷在集电体6上而形成，在图示例中，在集电体6的端部7、7间的区域，涂敷在两面上。
作为正极活物质，没有特别限制，例如能够使用由通式LiMxOy(其中，M为金属，x及y为金属M和氧O的组成比)表示的金属酸锂化合物。具体地，作为金属酸锂化合物，使用钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等。
另外，作为正极活物质层8的导电助剂，例如使用乙炔黑等，作为粘接剂，例如使用聚偏二氯乙烯等。
正极板2a的端子用极耳4与正极板2a的端部7接合而向外方突出地设置，例如由铝板等形成。
另外，如图3A所示，被切出的负极板3a与正极板2a同样，例如在平面看形成大致矩形的由铜(Cu)构成的集电体9，在除了端部11、11的区域之外的两面侧形成有负极活物质层12。另外，一方的端部11成为端子用极耳5的接合用区域。
另外，在图1及图2所示的例中，与正极板2a连接的端子用极耳4、及与负极板3a连接的端子用极耳5从膜电极接合体10中的同一端部、即锂离子二次电池1中的同一端部向相同方向突出地配置。
负极活物质层12通过将使例如负极活物质、成为黏合剂的粘接剂以及根据需要添加的导电助剂分散在溶剂中而构成的负极用浆涂敷在集电体9上而形成，在图示例中，在集电体9两面的除了端部11、11的区域的部分涂敷。
作为负极活物质，没有特别限制，例如能够使用由碳粉或铅粉等构成的碳材料或钛酸锂等金属氧化物。
另外，作为粘接材料，例如能够使用聚偏二氯乙烯等，作为导电助剂，例如能够使用乙炔黑、纳米碳管等。
负极板3a的端子用极耳5与负极板3a的端部11接合并向外突出地设置，例如通过实施了镀镍的铝板等形成。
图1中示例的电解质层13例如由在带状的负极板3的两板面涂敷的胶状电解液13a构成，该情况下，电解质层13以在负极板3的表面以胶化的状态配置。该电解质层13只要设置在带状的正极板2或负极板3的任一面即可，但优选设置在正极板2及负极板3的两板面上。
作为胶状电解液13a，例如使用由高分子基体及非水电解质液(即、非水溶剂及电解质盐)构成，被胶化而在表面产生粘接性的材料。或者，作为胶状电解液，也能够使用由高分子基体及非水溶剂构成，通过在涂敷后固体化而成为固体电解质的材料。在本实施方式中，任何的电解液都可使用该胶状电解液被涂敷在正极板2或负极板3时具有粘接性的材料。另外，胶状电解液更加优选形成不从正极板2或负极板3的板面分离的自立膜。
作为高分子基体，例如能够使用聚偏二氯乙烯(PVDF)、六氯丙烯共聚物(PVDF－HFP)、聚丙烯腈、聚环氧乙烷及聚环氧丙烷等烯烃基醚为首，能够使用聚酯、聚胺、聚磷腈、聚硅氧烷等。
作为非水溶剂，能够单独使用例如γ－丁内酯等内酯化合物；碳酸乙二酯、碳酸丙烯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、甲基乙基碳酸酯等碳酸酯化合物；甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯等羟基酸酯化合物；四氢呋喃、二甲氧基乙烷等醚化合物；乙腈等丁腈化合物；环丁砜等磺酸化合物、二甲基甲酰胺等酰胺化合物等或者将两种以上混合调制而使用。
另外，如上所述，在涂敷后使胶状电解液固体化，并且作为固体电解质层形成的情况下，作为非水溶剂，能够单独使用例如乙腈等丁腈化合物；四氢呋喃等醚化合物：二甲基甲酰胺等酰胺系化合物，或者将两种以上混合调制而使用。
作为电解质盐，没有特别限定，但能够使用六氟化磷酸锂、过盐酸锂、四氟化硼酸锂等锂盐等。
作为隔膜14的材质，没有特别限定，但能够使用例如由烯烃类的聚乙烯、聚丙烯及纤维素类的材料构成的材料。而且，隔膜14能够采用由这些材料构成的无纺布等。
在此，在图3A、图3B所示例的正极板2a及负极板3a中，分别相对于各集电体6、9的各端部7、11，在与各端部的长边部正交的方向上安装有各端子用极耳4、5，但不限于此。例如，也可以如图4A、图4B所示例那样地，相对于设于正极板2a及负极板3a的各集电体6、9的各端部7、11，以在各端部的长边方向上延伸的方式安装有各端子用极耳4、5。即使在采用了图4A、图4B所示的构成的情况下，与图3A、图3B所示的使用了正极板2a及负极板3a的情况同样地，能够构成图1、2所示那样的、膜电极接合体10被外装体15覆盖的锂离子电池1。
＜锂离子二次电池(层积型电池)的制造方法及制造装置＞
接着，适当参照图5及图6A～图6D对本发明实施方式的锂离子二次电池(层积型电池)1的制造方法进行说明。另外，在本实施方式中，对使用具有图5～图7所示那样的各机构的、本发明的锂离子二次电池(层积型电池)的制造装置制造锂离子二次电池1的情况进行说明。另外，在以下的说明中，适当参照图1～图4所示的、由本实施方式的制造方法及制造装置得到的锂离子二次电池1及其具有的各构成。
[制造装置]
在本实施方式中说明的锂离子二次电池1的制造装置80形成具有在正极板2a与负极板3a之间配置隔膜14及胶状电解质层13而构成的多层构造的膜电极接合体10，由外装体15覆盖该膜电极接合体10。
在本实施方式中说明的制造装置80，首先如图5所示，具有层积处理部(层积单元)81，其具有：将卷绕成辊状的带状的正极板2及负极板3的任一方的电极板(在图示例中为负极板3)在形成带状的外装体15上抽出并使之延伸的第一辊机构81A；将卷绕成辊状的带状的隔膜14在一方的电极板(负极板3)的板面上抽出并使之延伸而配置的第二辊机构81B；将卷绕成辊状的另一方的电极板(在图示例中为正极板2)在隔膜14的板面上抽出并使之延伸而配置的第三辊机构81C；在形成带状的一方的电极板(负极板3)的板面上、或者隔膜14的板面上涂敷胶状电解液13a而将胶状电解质层13带状层积的涂敷机构81D，通过经由隔膜14及胶状电解质层13将各电极板2、3层积而在外装体15上形成膜电极接合体10。另外，在图5所示例的制造装置80中，将外装体15与各电极板2、3及隔膜14同样地，形成为通过第四辊机构81E卷绕成辊状的带状，能够依次在工序上供给。另外，在图5所示例中，构成为在外装体15与负极板3之间配置隔膜14的装置。
另外，制造装置80具有将带状层积的外装体15及膜电极接合体10切断而分割成平面看大致矩形的切断机构构成的分割处理部(分割单元)82。
而且，本实施方式的制造装置80大致具有：图6B所示那样的弯折加工处理部(弯折加工单元)83，其由对形成带状的外装体15的横宽方向端部进行吸附的吸附机构构成，利用吸附机构吸附外装体15的横宽方向的一端部15A，将该一端部15A向与膜电极接合体10侧相反侧弯折；图6C所示那样的焊接处理部(焊接单元)84，其通过焊接在正极板2a及负极板3a的端部7、11接合端子用极耳4、5。
另外，在本实施方式的制造装置80中，包含图6D所示那样的、将向膜电极接合体10侧的相反侧弯折的外装体15的一端部15A向膜电极接合体10侧弯回的弯回机构85，另外，虽然省略装置的详细图示，但具有图2所示那样地、将膜电极接合体10形成为端子用极耳4、5向外部突出的状态而由外装体15包装并将外装体15的外周部15a密封的叠层处理部(叠层单元)。
上述的弯回机构85在将外装体15的外周部15a叠层处理之前，为了将向膜电极接合体10弯折的外装体15的一端部15A弯回而设置。如图6D所示，弯回机构85具有把持外装体15的一端部15A而将其弯回的把持部85a、用于使该把持部85a把持动作的由电磁驱动单元等构成的驱动部85b。
作为弯折加工处理部83，能够采用例如通过由省略图示的电动机或送风单元等构成的吸引装置吸附外装体15的一端部15A，可将该部分弯折的构成的吸引机构。作为这样的吸引机构，没有特别限定，例如能够形成为图6B所示那样的、由截面圆弧状的板状部件构成且具有多个贯通孔83a的弯折加工处理部83。图示例的弯折加工处理部83通过利用省略图示的吸引装置从多个贯通孔83a吸引外装体15，将一端部15A吸附在一面侧83A，能够将该部分强制地弯折。
作为本实施方式的制造装置80具有的焊接处理部84，没有任何限制，能够采用超声波焊接单元、电阻焊接单元或激光焊接单元中的任一种。其中，也能够采用超声波焊接单元，但从使用小型的焊接装置相对于各电极板2a、3a牢固地接合各端子用极耳4、5的方面来看，更加优选。即使基于超声波焊接单元的焊接为固相焊接，在接合部附着有异物的状态下进行焊接，由于难以形成金属和异物的化合物等，故而能够牢固地接合。另外，碳化物等的形成导致的电阻上升的可能性小。(在此，“异物”是指电解液、所谓的尘埃粒子等)。
在焊接时，优选事前将极耳部加热或将极耳部的异物除去。作为加热的具体方式，列举热风、红外线及激光的照射等，通过加热在焊接时容易将异物除去。
另外，也能够通过吹气来将异物除去。
在电极数少的情况下，例如为10个以下的情况下，在极耳间进入微粒子等异物的状态下进行焊接时，容易引起极耳的焊接部分的破损和开裂等。作为防止这样的问题的方式，能够降低要压接的压力的设定值，或增大用于超声波焊接的砧喇叭(アンビル·ホーン)的表面面积而进行调整。
另外，在本实施方式中，作为在上述的制造装置80设置的弯折加工处理部83及焊接处理部84，能够采用图7示例那样的装置。在图7中，在由弯折加工处理部83上将外装体15弯折的状态下，通过载置该外装体15及膜电极接合体10并由超声波焊接机构成的焊接处理部84，能够在正极板2a焊接端子用极耳4。
[制造方法]
本发明的锂离子二次电池(层积型电池)1的制造方法具有在将外装体15的至少一端部15A形成为向与面向膜电极接合体10的一侧相反侧的方向弯折的状态后，在与外装体15的弯折的一端部15A对应配置的正极板2a及负极板3a的端部7、11接合端子用极耳4、5的极耳安装工序而大致构成。
而且，在本实施方式的制造方法中，对在上述的极耳安装工序(以下所示的“(3)极耳安装工序”)之前还依次具有以下所示的“(1)层积工序”、“(2)分割工序”的方法进行说明。即，本实施方式中说明的锂离子二次电池1的制造方法至少具有以下(1)～(3)各工序。
(1)层积工序，在形成带状的外装体15上将形成带状的正极板2及负极板3的任一方的电极板抽出并使之延伸，然后在一方的电极板的板面上将形成带状的隔膜14抽出并使之延伸而配置，进而，通过在隔膜14的板面上将另一方的电极板抽出并使之延伸，从而经由隔膜14层积各电极板2、3，并且在形成带状的一方的电极板2、3的板面上或隔膜14的板面上涂覆胶状电解液13a而将胶状电解质层13带状地层积，由此形成膜电极接合体10。
(2)分割工序，将带状层积的外装体15及膜电极接合体10切断而分割成平面看大致矩形。
(3)极耳安装工序，在将外装体15的一端部15A形成为向与面向膜电极接合体10的一侧相反侧的方向弯折的状态后，将端子用极耳4、5接合在与外装体15的一端部15A对应配置的正极板2a及负极板3a的端部7、11。
在此，在本实施方式中，在形成带状的状态的正极板2及负极板3和切断后(分割后)的正极板2a及负极板3a上标注不同的标记并进行说明。
以下，对本实施方式的制造方法具备的各工序分别进行详细地说明。
(1)层积工序
在层积工序中，使用预先准备的带状的正极板2、负极板3、隔膜14以及外装体15。另外，在层积工序中，作为用于电解质层13的形成的电解质，准备预先进行了调整的胶状电解液13a。
作为外装体15，使用例如使用铝箔及铝箔和树脂膜的复合材料即铝叠层膜等形成带状的部件。如图5的工序图所示，在层积工序中，外装体15最初被抽出，在工序上延伸并配置在最下层。由此，在之后的工序中使用胶状电解液13a时，能够防止该胶状电解液13a漏出到装置上。
在外装体15上，首先将负极板(一方的电极板)3抽出并使之延伸。
作为负极板3，使用集电体9，该集电体9使用铜箔等形成带状。在该集电体9的两板面，在宽度方向的除了端部11、11之外的区域涂覆负极用浆并使之干燥，从而设置负极活物质层12，形成带状的负极板3。这样的带状的负极板3如图5的工序图所示，预先卷绕成辊状。在图示例中为通过第一辊机构81A将负极板3卷绕成辊状并可抽出的构成。
而且，将这样形成的负极板3向图5中的箭头标记P方向抽出并使之延伸规定尺寸。
隔膜14在负极板3的板面上抽出延伸并配置。
隔膜14能够使用使用无纺布等形成带状的部件，如图5的工序图所示，预先卷绕成辊状。在图示例中为通过第二辊机构81B将隔膜14卷绕成辊状并可抽出的构成。
另外，隔膜14的配置也可以是后述的电解质层13形成前后的任一时刻。
另外，也能够省略隔膜14而得到膜电极接合体10。
电解质层13如图5的工序图中所示地，在后述的正极板2的开始抽出位置的上游侧，在负极板3的板面上或在隔膜14的板面上涂覆胶状电解液13a而形成。在涂覆了胶状电解液13a之后，将该胶状电解液13a冷却，从而成为电解质层13带状层积的状态。此时，如上所述，通过在胶状电解液13a的调整时变更组成，也能够形成固体状的电解质层。
正极板2(另一方的电极板)在上述的隔膜14及电解质层13上抽出延伸并配置。
作为正极板2，使用集电体6，该集电体6使用铝箔等形成带状。在该集电体6的两板面，在除了宽度方向的端部7、7的区域涂覆正极用浆并使之干燥，从而设置正极活物质层8，形成带状的正极板2。这样的带状的正极板2如图5的工序图所示地，与上述的负极板3的情况同样，预先卷绕成辊状。在图示例中为通过第二辊机构81B将正极板2卷绕成辊状并可抽出的构成。
而且，将上述那样形成的正极板2如图5中所示地，从负极板3的抽出开始位置下游侧规定尺寸的位置抽出，使一板面与隔膜14的板面相对并使之延伸规定尺寸。
另外，优选的是，上述的正极板2及负极板3在涂覆胶状电解液13a之前，预先形成为使水分充分蒸发而干燥的状态，形成为胶状电解液13a的涂敷性良好的状态。
然后，如图5的工序图中所示地，将经由电解质层13及隔膜14而相互相对配置的正极板2和负极板3由辊R、R夹持从而贴合层积。
在本实施方式的层积工序中，在形成电解质层13时，也可以采用例如预先将胶状电解液13a加热的方法或在层积时或涂敷后将电解质层13加热的方法。
根据本实施方式的制造方法，与将具有被封入外装体的多层构造的膜电极接合体在真空环境下导入并且将电解液注入正极板与负极板之间而进行陈化等的方法相比，能够省去工夫及时间，能够有效地形成电解质层。
另外，在延伸的带状的负极板3的板面上涂覆胶状电解液13a，故而在正极板2及负极板3的搬送中的较早时刻，能够开始胶状电解液13a向正极活物质层8及负极活物质层12的浸透，故而能够缩短制造多层的膜电极接合体10的工序时间。
另外，能够在同一生产线上进行正极板2、电解质层13、隔膜14及负极板3的层积，并且在后述的分割工序中，能够在一处同时进行正极板2、隔膜14及负极板3的切断，故而能够使制造装置紧凑，能够缩小装置的设置空间。
另外，通过将使用了胶状的电解质层13的多层膜电极接合体10适用于锂离子二次电池等的层积型电池，能够制造层积状态良好，不易漏液，并且抑制了制造成本的层积型电池。
另外，图1所示例的锂离子二次电池1具有的膜电极接合体10构成为一层层地设有一个各电极板2a、3a、隔膜14及胶状电解质层13，但也能够如图5中所示的多层的膜电极接合体10A那样地，将以规定的间隔切断带状的负极板3和带状的正极板2而形成的膜电极接合体层积多个。另外，例如在将带状的负极板3和带状的正极板2贴合的状态下，以正极板2位于内侧的方式卷绕。本发明的制造方法也包含将膜电极接合体10如图5中所示地层积多个而制造的情况。该情况下，也能够形成例如将正极板2层积9层，将负极板3层积10层，将两最外层设为负极板3的多层膜电极接合体，在制造具有这样的构成的膜电极接合体的锂离子二次电池的情况下，能够对详细后述的本发明的极耳安装工序没有任何限制地适用。
另外，在上述层积工序中，也可以采用将形成电解质层13的胶状电解液13a涂覆在例如负极板3及正极板2的各一方的板面上或者负极板3及正极板2双方的两板面上的方法。
另外，在上述层积工序中，首先以在外装体15上层积负极板3，在此之上，依次层积隔膜14及正极板2的方法为例进行说明，但不限于此。例如，若构成为正极活物质层8以不成为朝向多层的膜电极接合体10的最下层的外方的板面或者朝向最上层的外方的板面的方式形成，能够防止树枝状晶体的发生的构成，则也可以为在外装体15上最初地层积正极板2并在此之上依次层积隔膜14及负极板3的方法。
另外，不限于能够经由电解质层13及隔膜14将负极板3和正极板2适当地层积，也可以采用将负极板3和正极板2相互从水平方向贴合的工序。
(2)分割工序
接着，在分割工序中，将带状层积的外装体15及膜电极接合体10切断而分割成平面看大致矩形。
具体地，使用图5的工序图中所示那样的具有刀刃状部件的切断机构构成的分割处理部(分割单元)82，将外装体15、及在该外装体15上层积的正极板2、电解质层13、隔膜14及负极板3以规定的间隔在与图5中所示的箭头标记P方向正交的方向(纸面进深方向)上切断。由此，在负极板3a上配置正极板2a并且在正极板2a与负极板3a之间配置胶状电解质层13及隔膜14，得到以平面看大致矩形形成片材状的膜电极接合体。
而且，如图5中所示地，能够根据需要将上述的膜电极接合体层积多个而形成为多层的膜电极接合体10。
另外，在多层的膜电极接合体10的最下层及最上层以配置负极板3a的方式层积为好。通过由这样的配置构成形成多层的膜电极接合体10，能够防止由于使正极板2a位于最外层而可产生的锂的树枝状析出物(树枝状晶体)的发生，故而能够避免短路等不良情况。
在此，上述的树枝状晶体大多在正极板2a位于多层的膜电极接合体10的最外层且在朝向正极板2a的外方(即不与负极板3a相对的)的板面上形成有正极活物质层8的情况下发生。
因此，即使在不调整多层的膜电极接合体10的正极板2a和负极板3a双方的数量，将正极板2a配置在最外层的情况下，通过采用在朝向在最外层配置的正极板2a的外方的板面侧不形成正极活物质层8的构成，能够防止树枝状晶体的发生并避免短路等不良情况。
在本实施方式的制造方法中，通过采用具有层积工序及分割工序的上述方法，能够制作将带状的正极板2及负极板3在箭头标记P方向上搬送并且连续地制作多层的膜电极接合体10。
(3)极耳安装工序
接着，关于本发明的制造方法具备的极耳安装工序，参照图6A～图6C进行说明。
在本实施方式的极耳安装工序中，使用上述的制造装置80，首先对图6A所示那样的、在外装体15上层积有膜电极接合体10的状态的层积体，使用图6B那样的弯折加工处理部83将外装体15的一端部15A形成为向与面向膜电极接合体10的一侧相反侧的方向弯折的状态。此时，如图6B等所示，外装体15的一端部15A以描画顺畅的圆弧的方式弯折，但从在由铝等构成的外装体15上不产生褶皱及裂痕等的观点来看是优选的。通过将外装体15的一端部15A弯折成上述形状，在之后的叠层工序中，由外装体15包装膜电极接合体10而成为锂离子二次电池1后的密封状态良好，并且可得到优良的外观特性。
接着，如图6C所示，使用焊接处理部84在与外装体15的一端部15A对应配置的正极板2a及负极板3a的端部7、11接合端子用极耳4、5。具体地，如图6C中所示，通过将由焊接电极构成的焊接处理部84上下配置，将正极板2a和端子用极耳4以在下方夹着负极板3a、隔膜14及胶状电解质层13的状态从上下由焊接处理部84夹持并进行焊接。同样地，将负极板3a和端子用极耳5以在上方夹着隔膜14、胶状电解质层13及正极板2a的状态从上下由焊接处理部84夹持并进行焊接。
在此，在图6A所示的例中，以从侧面观察到的状态表示将焊接处理部84相对于工序的行进方向在两处串联配置的例子。这样，通过将焊接处理部84设置在两处，能够将图3A及图4A所示的端子用极耳5相对于负极板3a的接合、以及图3B及图4B所示的端子用极耳4相对于正极板2a的接合形成为俯视分开的状态并同时地焊接，故而更加优选。
在本实施方式的极耳安装工序中，通过采用预先形成为将外装体15向与面向膜电极接合体10的一侧相反侧的方向弯折的状态，在各电极板2a、3a的端部7、11接合端子用极耳4、5的方法，能够在外装体15不产生贯通孔等，能够由简单的工序容易地进行接合。
另外，关于极耳安装工序中的外装体15的一端部15A的弯折程度，若能够确保端子用极耳4、5相对于各电极体2a、3a的端部7、11可焊接的程度的空间，则没有特别限制。例如，从极耳5到所述端部15A的距离，作为在垂直方向上距极耳5最短距离，优选为1mm～10cm、更优选为2mm～6cm、特别优选为3mm～2cm程度地弯折为好。
另外，如制造装置80的说明中也记载地，正极板2a及负极板3a向端部7、11的端子用极耳4、5的接合能够通过超声波焊接、电阻焊接或者激光焊接中的任一种进行，但其中更理想的是采用超声波焊接。
另外，在本实施方式中，优选使用铝外装体作为外装体15。通过形成为由铝材料构成的外装体15，在极耳安装工序中将外装体15的一端部15A弯折，在之后的叠层工序中将一端部15A弯回时，在外装体15部产生较大的褶皱，并且加工性提高。另外，在后述的叠层工序中，使端子用极耳4、5向外部突出而由外装体15包装膜电极接合体10，将外周部15a密封时的加工性也显著提高。
(4)叠层工序
接着，在接着上述的极耳安装工序之后进行的叠层工序中，由外装体15包装膜电极接合体10，并且将外装体的外周部15a密封。
具体地，首先将向与面向膜电极接合体10的一侧相反侧的方向弯折的外装体15的一端部15A向面向膜电极接合体10的一侧弯回，从而使外装体15返回大致平板状。此时，例如如图6D所示，通过使用把持外装体15的一端部15A而弯回的弯回机构85，由把持部85a把持外装体15的一端部15A并将一端部15A向膜电极接合体10侧弯回。
接着，在将膜电极接合体10形成为使端子用极耳4、5向外部突出的状态而由外装体15包装之后，将外装体的外周部15a密封(参照图1及图2)。此时，作为将外装体的外周部15a密封的方法，不限于以往公知的方法，能够采用任何方法。
由此，能够制造由外装体15包装多层的膜电极接合体10而构成的、作为层积型电池的锂离子二次电池1。
＜作用效果＞
根据本发明的锂离子二次电池(层积型电池)1的制造方法及制造装置，如上所述地，预先形成为将外装体15向与膜电极接合体10的相反侧弯折的状态，能够在正极板2a及负极板3a的端部7、11接合端子用极耳4、5的构成，故而通过由外装体15将包含预先形成的电解质层13的膜电极接合体10覆盖，在制造锂离子二次电池1时，在外装体15上的膜电极接合体10具备的正极板2a及负极板3a上安装端子用极耳4、5时，在外装体15不产生贯通孔等，能够容易地接合。由此，能够连续生产锂离子二次电池1，故而起到能够生产性良好地制造特性优良的锂离子二次电池1的效果。

Claims (22)

1.一种层积型电池的制造方法，具有：形成具有在正极板与负极板之间配置电解质层而构成的多层构造的膜电极接合体的工序；
在外装体上，在所述膜电极接合体的所述正极板及所述负极板的端部接合端子用极耳的极耳安装工序；
利用所述外装体将所述膜电极接合体覆盖的工序，其特征在于，
在所述极耳安装工序中，在将所述外装体的端部的至少一部分形成为向与面向所述膜电极接合体的一侧相反侧的方向弯折的状态之后，在与所述外装体端部的弯折部分对应配置的所述正极板及所述负极板的端部接合端子用极耳。
2.如权利要求1所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
在所述膜电极接合体，在正极板与负极板之间还配置有隔膜，所述电解质层为胶状，通过焊接进行所述端子用极耳的接合。
3.如权利要求2所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
在所述极耳安装工序之前，依次具有层积工序和分割工序，
所述层积工序在形成为带状的所述外装体上，将形成带状的所述正极板及所述负极板的任一方电极板抽出并使之延伸，然后，在所述一方电极板的板面上将形成带状的所述隔膜抽出并使之延伸而配置，另外，在所述隔膜的板面上将另一方的电极板抽出并使之延伸，从而经由所述隔膜层积各电极板，并且在所述形成带状的一方电极板的板面上或者所述隔膜的板面上涂敷胶状电解液而将胶状电解质层带状地层积，由此形成所述膜电极接合体，
所述分割工序在所述层积工序之后，将带状层积的所述外装体及所述膜电极接合体切断而分割成平面看大致矩形。
4.如权利要求1～3中任一项所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
还具有叠层工序，在所述极耳安装工序之后，将所述外装体的端部的弯折部分向面向所述膜电极接合体的一侧弯回，然后将所述膜电极接合体形成为使所述端子用极耳向外部突出的状态而利用所述外装体包装之后，将所述外装体的外周部密封。
5.如权利要求1～3中任一项所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
所述极耳安装工序通过超声波焊接、电阻焊接或者激光焊接中的任一方法进行所述端子用极耳向所述正极板及所述负极板的端部的接合。
6.如权利要求4所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
所述极耳安装工序通过超声波焊接、电阻焊接或者激光焊接中的任一方法进行所述端子用极耳向所述正极板及所述负极板的端部的接合。
7.如权利要求1～3中任一项所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
在所述极耳安装工序中，在所述正极板的端部与所述端子用极耳之间的至少一部分、或者所述负极板的端部与所述端子用极耳之间的至少一部分存在电解质的状态下，使所述正极板及所述负极板的端部和所述端子用极耳抵接并进行接合。
8.如权利要求4所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
在所述极耳安装工序中，在所述正极板的端部与所述端子用极耳之间的至少一部分、或者所述负极板的端部与所述端子用极耳之间的至少一部分存在电解质的状态下，使所述正极板及所述负极板的端部和所述端子用极耳抵接并进行接合。
9.如权利要求5所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
在所述极耳安装工序中，在所述正极板的端部与所述端子用极耳之间的至少一部分、或者所述负极板的端部与所述端子用极耳之间的至少一部分存在电解质的状态下，使所述正极板及所述负极板的端部和所述端子用极耳抵接并进行接合。
10.如权利要求6所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
在所述极耳安装工序中，在所述正极板的端部与所述端子用极耳之间的至少一部分、或者所述负极板的端部与所述端子用极耳之间的至少一部分存在电解质的状态下，使所述正极板及所述负极板的端部和所述端子用极耳抵接并进行接合。
11.如权利要求1～3中任一项所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
作为所述外装体，使用铝外装体或不锈钢外装体。
12.如权利要求4所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
作为所述外装体，使用铝外装体或不锈钢外装体。
13.如权利要求5所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
作为所述外装体，使用铝外装体或不锈钢外装体。
14.如权利要求6所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
作为所述外装体，使用铝外装体或不锈钢外装体。
15.如权利要求7所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
作为所述外装体，使用铝外装体或不锈钢外装体。
16.如权利要求8所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
作为所述外装体，使用铝外装体或不锈钢外装体。
17.如权利要求9所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
作为所述外装体，使用铝外装体或不锈钢外装体。
18.如权利要求10所述的层积型电池的制造方法，其特征在于，
作为所述外装体，使用铝外装体或不锈钢外装体。
19.一种层积型电池的制造装置，该层积型电池将具有在正极板与负极板之间配置隔膜及胶状电解质层而构成的多层构造的膜电极接合体以与所述正极板及所述负极板接合的端子用极耳向外部突出的状态被外装体覆盖而构成，其特征在于，具有：
层积单元，其由第一辊机构、第二辊机构、第三辊机构以及涂敷机构构成，通过经由隔膜及胶状电解质层将各电极板层积而在所述外装体上形成所述膜电极接合体，所述第一辊机构将辊状卷绕的带状的所述正极板及所述负极板的任一方的电极板在形成带状的所述外装体上抽出并使之延伸，所述第二辊机构将辊状卷绕的带状的所述隔膜在所述一方的电极板的板面上抽出并使之延伸而配置，所述第三辊机构将辊状卷绕的另一方的电极板在所述隔膜的板面上抽出并使之延伸而配置，所述涂敷机构在所述形成带状的一方的电极板的板面上或者所述隔膜的板面上涂敷胶状电解液而将胶状电解质层带状层积；
分割单元，其由将带状层积的所述外装体及所述膜电极接合体切断而分割成平面看大致矩形的切断机构构成；
弯折加工单元，其由吸附形成为带状的所述外装体的横宽方向端部的吸附机构构成，通过利用所述吸附机构吸附所述横宽方向端部，将所述横宽方向端部向与面向所述膜电极接合体侧的一侧的相反侧的方向弯折；
焊接单元，其通过焊接将端子用极耳接合在所述正极板及所述负极板的端部。
20.如权利要求19所述的层积型电池的制造装置，其特征在于，
还具有叠层单元，其包含将向与面向所述膜电极接合体的一侧相反侧的方向弯折的所述外装体的所述横宽方向端部向面向所述膜电极接合体的一侧弯回的弯回机构，将所述膜电极接合体形成为所述端子用极耳向外部突出的状态而由所述外装体包装，并且将所述外装体的外周部密封。
21.如权利要求19或20所述的层积型电池的制造装置，其特征在于，
所述焊接单元由超声波焊接单元、电阻焊接单元或激光焊接单元中的任一单元构成。
22.一种层积型电池，其特征在于，通过权利要求1～18中任一项所述的制造方法或权利要求19～21中任一项所述的制造装置进行制造。
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