JP2000208140A - ポリマ―電池用電極要素のラミネ―ション装置 - Google Patents

ポリマ―電池用電極要素のラミネ―ション装置

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JP2000208140A
JP2000208140A JP11006471A JP647199A JP2000208140A JP 2000208140 A JP2000208140 A JP 2000208140A JP 11006471 A JP11006471 A JP 11006471A JP 647199 A JP647199 A JP 647199A JP 2000208140 A JP2000208140 A JP 2000208140A
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JP
Japan
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heating
electrode element
polymer battery
lamination device
polymer
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JP11006471A
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Hajime Takayama
元 高山
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極部材の積層体を一様な加圧・荷重で加圧
・一体化でき、歩留まりよく高品質なポリマー電池用の
電極要素が得られるラミネーション装置の提供。 【解決手段】 対向面間隔を離接可能に、かつ平行に配
置された一対の加熱型加圧本体5,6と、前記加熱型加
圧本体5,6の少なくとも一方を移動させて対向面間隔
を離接する駆動機構8と、前記加熱型加圧本体5,6の
互いに対向する面に一体的に配置された硬度50〜85度の
耐熱弾性体層5a,6aと、前記加熱型加圧本体5,6の温
度を制御する温度制御手段9とを有するポリマー電池用
電極要素のラミネーション装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマー電池用電
極要素のラミネーション装置に係り、さらに詳しくは多
品種・少量生産向きのポリマー電池用電極要素の形成に
適するラミネーション装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話機や携帯型ノートパソコ
ンなど電子機器のコードレス化、高性能化はめざまし
く、これら電子機器の電源となる二次電池においても、
小形化、軽量化、薄型化、大容量化などが求められてい
る。そして、このような要望に対して、たとえば正極
層、ポリマ−電解質層および負極層を重ね合わせ、シー
ト状(薄型)に一体化した構成の電極要素を備えた厚さ
0.5mm程度のリチウム非水溶媒電池も知られている(た
とえば米国特許第 5,296,318号明細書)。
【0003】図2は、前記ポリマー電解質電池用電極要
素の一構成例の要部を示す断面図である。図2におい
て、1はセパレーターの機能をする電解質保持性のシー
ト状ポリマ−電解質系(たとえばヘキサフロロプロピレ
ン−フッ化ビニリデン共重合体などのポリマと、リチウ
ム塩などのエチレンカーボネート溶液…非水電解液…と
の系)、2は金属酸化物などの活物質、非水電解液およ
び電解質保持性ポリマーを含む正極層を集電体に積層し
て成るシート状正極、3はリチウムイオンを吸蔵・放出
する活物質、非水電解液および電解質保持性ポリマーを
含む負極層を集電体に積層して成るシート状負極であ
る。
【0004】そして、この電極要素は、前記シート状正
極2およびシート状負極3の裏面側を樹脂フィルムで被
覆保護・シール層(封止層)するか、外装缶内に封装す
ることにより電池として組み立てられている。
【0005】ここで、シート状正極2の活物質として
は、たとえばリチウムマンガン複合酸化物、二酸化マン
ガン、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッ
ケルコバルト酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナ
ジウム、カルコゲン化合物などが挙げられる。また、シ
ート状負極3の負極活物質としては、たとえばビスフェ
ノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルローズなどの
焼成物、コークスやピッチの焼成物が挙げられ、これら
は天然もしくは人口グラファイト、カーボンブラック、
アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ニッケル粉
末、ニッケル粉末などを含有した形態を採ってもよい。
【0006】さらに、ポリマー電解質系1は、たとえば
エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチ
レンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカ
ーボネート、メチルエチルカーボネートなどの非水溶媒
に、過塩素酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム、ホウ
四フッ化リチウム、六フッ化ヒ素リチウム、トリフルオ
ロメタンスルホン酸リチウムなどを 0.2〜 2mol/ l程度
に溶解させたものが挙げられる。
【0007】ところで、この種の軽量、フレキシブルな
ポリマー電池の製造に当たっては、前提として、電極要
素のラミネーションが行われる。すなわち、一般的に
は、電極要素であるテープ状正極2、テープ状セパレー
タ(ポリマ−電解質系)1およびテープ状負極3を、そ
れぞれ巻出しローラから巻き出し、積層状に組み合わせ
た後、たとえば金属製の円柱状加圧ローラ(ラミネータ
ーローラー)間を通過させる過程で一体化する。なお、
円柱状加圧ローラは、たとえば電熱もしくは温水などを
熱源とした加温型に構成されている。
【0008】その後、前記加圧・一体化された電極要素
を所定の形状・寸法に切断分離し、所要の外部用リード
を付設し、たとえば電池外装缶内に装着する。次いで、
要すれば、電解液を供給・注入した後、前記外部用リー
ドを導出させながら、電池外装缶の開口部を封止するこ
とによって、リチウムポリマー電池を製造している。な
お、前記正極層および集電体の加圧・一体化による正極
の製造、あるいは負極層および集電体の加圧・一体化に
よる負極の製造も、電池要素の加圧・一体化の場合と同
様に行われる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記テープ状
の電極部材を積層・一体化する手段は、量産的で、ま
た、生産性も良好であるが、小形のポリマー電池用の電
極要素を製造する手段としては、次のような不都合が認
められる。すなわち、比較的小幅のシート状電極部材、
比較的短いシート状電極部材を連続的に巻出して積層化
する一方、この積層体を加熱加圧ローラ間の通過で加圧
・一体化する場合、ハンドリングが煩雑化するだけでな
く、品質面ないし歩留まり面で問題がある。
【0010】したがって、小形のポリマー電池電極要素
の製造(ラミネーション)には、一般的に、対向面間隔
を離接可能に、かつ平行に配置された一対の加熱型加圧
体と、この加熱型加圧体を相対的に対向移動させて、対
向面間に配置したシート状電極部材片の積層体を加熱加
圧・一体化する手段が採られている。つまり、一般的な
プレス装置を使用して、小形のポリマー電池電極要素を
積層・一体化している。 しかし、このプレス装置の場
合は、加熱型加圧体が金属製で、平坦面間にて電極要素
を積層・一体化するため、電極要素積層体の厚みに不均
一な部分があると、厚さの不均一な部分が過度に圧着さ
れたり、あるいは圧着が不十分であったりするなど、品
質面にバラツキが生じ易いという問題がある。
【0011】本発明は、このような事情に対してなされ
たもので、電極部材の積層体をほぼ一様な加圧・荷重で
加圧・一体化でき、歩留まりよく高品質なポリマー電池
用の電極要素が得られるラミネーション装置の提供を目
的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、対向
面間隔を離接可能に、かつ平行に配置された一対の加熱
型加圧本体と、前記加熱型加圧本体の少なくとも一方を
移動させて対向面間隔を離接する駆動機構と、前記加熱
型加圧本体の互いに対向する面に一体的に配置された硬
度50〜85度の耐熱弾性体層と、前記加熱型加圧本体の温
度を制御する温度制御手段とを有するポリマー電池用電
極要素のラミネーション装置である。
【0013】請求項2の発明は、請求項1記載のポリマ
ー電池用電極要素のラミネーション装置において、耐熱
弾性体層の厚さが 1〜10mmであることを特徴とする。
【0014】請求項3の発明は、請求項1もしくは請求
項2記載のポリマー電池用電極要素のラミネーション装
置において、耐熱弾性体層がフッ素系ゴムもしくはシリ
コーン系ゴムであることを特徴とする。
【0015】すなわち、本発明は、加圧体の加圧面に、
ゴム硬度( JIS規格 K 6301 の A型硬度計での測定値)
50〜85の耐熱性弾性体を一体的に配置した点で特徴付け
られる。換言すると、ポリマー電池用電極要素の積層体
を、加熱加圧体によって圧着・一体化するに当たって、
加圧被圧着体の厚さの不均一性や撓みなどを容易に吸収
・緩和し、常時、電極部材の積層体にほぼ一様な加圧・
荷重を与え、性能的にも全面的にバラツキのない電極要
素を得ることを骨子としている。
【0016】ここで、ゴム硬度50〜85の弾性体材質とし
ては、たとえばシリコーン系ゴム、フッ素系ゴムなどが
挙げられ、また、弾性体材質のゴム硬度を50〜85の範囲
に選択したのは、次のような理由による。すなわち、ゴ
ム硬度が50未満の場合は、積層体に十分な加圧・荷重を
与えることが困難となり、逆に、ゴム硬度が85を超えた
場合は、加圧面の撓みの吸収・緩和が不十分であり、い
すれの場合も、緻密性や均質性がすぐれた高性能の電池
要素を得られない。
【0017】請求項1ないし3の発明では、シート状の
電極部材積層体を加熱加圧し、一体化する一対の加熱加
圧体の各圧着面が、耐熱性および適度の硬さを有する弾
性体で形成されている。つまり、シート状の電極部材積
層体は、適度の硬さを有する弾性体面で圧着されるた
め、電極部材積層体の厚みに不均一がある場合において
も、その厚みの不均一さなど容易に吸収され、全体的に
均一な圧着・一体化が行われる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図1を参照して実施例を説
明する。
【0019】図1は実施例に係るポリマー電池用電極要
素のラミネーション装置の概略構成を示す側面図であ
る。図1において、4は支持用フレーム、5,6は前記
支持用フレーム4に対向し、かつ対向面間隔を離接可能
に装着された加熱源内蔵の加熱型加圧本体である。ここ
で、加熱型加圧本体5,6は、互いに対向する面が、ほ
ぼ平行になるように配置されており、また、この加熱型
加圧本体5,6の少なくとも一方は、駆動機構(たとえ
ばエアーレギュレーター7を備えたエアーシリンダー)
8によって、対向面間隔が離接される構造と成ってい
る。
【0020】さらに、5a,6aは加熱型加圧本体5,6の
互いに対向する面(圧着面)に一体的に配置された硬度
50〜85度の耐熱弾性体層、たとえば厚さ 2〜 3mm程度の
フッ素系ゴム(もしくはシリコーン系ゴム)で、平面度
10μm 程度以下に形成されている。なお、前記加熱型加
圧本体5,6は、温度調節手段(温度調節機構)機構9
によって加熱温度が調整される。
【0021】次に、上記ラミネーション装置の動作例に
ついて説明する。
【0022】先ず、(a) たとえばヘキサフロロプロピレ
ン−フッ化ビニリデン共重合体などのポリマと、リチウ
ム塩などのエチレンカーボネート溶液…非水電解液…と
の系で形成されたセパレーターの機能をする電解質保持
性の厚さ50μm のシート状ポリマ−電解質片、(b) 金属
酸化物などの活物質、非水電解液および電解質保持性ポ
リマーを含む正極層を集電体に積層して成る厚さ 100μ
m のシート状正極片、(c) リチウムイオンを吸蔵・放出
する活物質、非水電解液および電解質保持性ポリマーを
含む負極層を集電体に積層して成る厚さ 100μm のシー
ト状負極片をそれぞれ用意し、これらを位置決め積層体
化10する。
【0023】一方、温度調節手段(温度調節機構)9に
よって加熱型加圧本体5,6を所要の温度、たとえば 1
00〜 150℃に加熱維持する一方、加熱型加圧本体6の弾
性体6a面上に、前記積層体10を載置する。次ぎに、エア
ーレギュレーター7によって調節・設定された圧力、た
とえば10〜50 kgf/cm2 をエアーシリンダー8によっ
て、加熱型加圧本体5に加える。この加熱型加圧本体5
に対する加圧で、加熱型加圧本体5は下降し、弾性体5a
を介して積層体10を圧着される。
【0024】前記加熱型加圧本体5,6の弾性体5a,6a
面による積層体10の圧着過程で、適度の加熱・加圧・弾
性作用が相俟って、積層体10に厚みの不均一さがあって
も、全体的に均一なラミネーションが行われ、高品質の
シート状ポリマー電極要素(シート状ポリマー電極群)
を歩留まりよく製造することができる。
【0025】上記構成例では、加熱型加圧本体6を固定
し、この加熱型加圧本体6に対して加熱型加圧本体5を
接離する構成であったが、加熱型加圧本体5,6の接離
は、相対的な関係であるため、いずれ化一方が接離・駆
動できればよく、また、その駆動機構もエアーシリンダ
ー系以外の機構であってもよい。
【0026】なお、本発明は上記例示に限定されるもの
でなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形
を採ることができる。たとえば耐熱弾性体は、フッ素系
ゴムやシリコーン系ゴム以外のゴム類でもよいし、その
厚さなども被圧着積層体の材質、寸法、形状などによっ
て適宜選ぶことができる。
【0027】
【発明の効果】請求項1〜3の発明によれば、高品質な
ポリマー電池の電極要素を歩留まりよく、かつ量産的に
提供することができる。すなわち、小形のもしくは少量
・多品種のポリマー電池用電極要素のラミネーションに
おいて、加熱加圧体の圧接面が、弾性体材質で形成され
ているため、常時、被加圧体(被圧着体)は均一な加圧
・圧着が行われ、品質良好なポリマー電池の電極要素
が、歩留まりよき提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のラミネーション装置の概略構成を示す
側面図。
【図2】ポリマー電池用の電極要素の概略構成を示す断
面図。
【符号の説明】
4……支持フレーム 5,6……加熱加圧本体 5a,6a……耐熱弾性体 7……エアーレギュレーター 8……エアーシリンダー(駆動機構) 9……温度調節手段 10……被圧着体(電極部材の積層体)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向面間隔を離接可能に、かつ平行に配
    置された一対の加熱型加圧本体と、 前記加熱型加圧本体の少なくとも一方を移動させて対向
    面間隔を離接する駆動機構と、 前記加熱型加圧本体の互いに対向する面に一体的に配置
    された硬度50〜85度の耐熱弾性体層と、 前記加熱型加圧本体の温度を制御する温度制御手段とを
    有するポリマー電池用電極要素のラミネーション装置。
  2. 【請求項2】 耐熱弾性体層の厚さが 1〜10mmであるこ
    とを特徴とする請求項1記載のポリマー電池用電極要素
    のラミネーション装置。
  3. 【請求項3】 耐熱弾性体層がフッ素系ゴムもしくはシ
    リコーン系ゴムであることを特徴とする請求項1もしく
    は請求項2記載のポリマー電池用電極要素のラミネーシ
    ョン装置。
JP11006471A 1999-01-13 1999-01-13 ポリマ―電池用電極要素のラミネ―ション装置 Withdrawn JP2000208140A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007061416A1 (de) 2007-10-01 2009-04-02 Hyundai Motor Co. Heiz-Drück-Spanneinrichtung für die Herstellung einer 5-Schicht-MEA
CN110121810A (zh) * 2017-10-24 2019-08-13 株式会社Lg化学 用于二次电池的层压设备和方法

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