JP2001052662A - バッテリー素子の真空パック装置および真空パック方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリマーバッテリーのバッテリー素子をシー
ト部材内に真空パックするのにあたって、迅速な真空パ
ックを実現することができ、しかもその真空パックを安
定したシール性によって確実に行えるようにする。 【解決手段】 バッテリー素子を内包した袋状のシート
部材の開口部に挿入される吸引ノズル２２と、この吸引
ノズル２２が挿入された状態のシート部材の開口部を封
止する開口抑え部材２１，２３と、開口部が密閉された
シート部材内の空気を前記吸引ノズル２２を介して吸引
する空気吸引手段と、その吸引の後に前記シート部材の
所定箇所を熱溶着して当該シート部材内のバッテリー素
子を真空パックする熱溶着手段３１とを備えて、真空パ
ック装置１を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリマーバッテリ
ーの製造工程にて用いられ、そのバッテリーを構成する
バッテリー素子をシート部材で真空パックするための真
空パック装置および真空パック方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、リチウム電池に代表されるポリ
マーバッテリーは、その製造工程において、バッテリー
素子がアルミシートで真空パックされるようになってい
る。

【０００３】バッテリー素子の真空パックは、従来、図
４に示すような真空パック装置にて行われている。この
真空パック装置は、真空チャンバー５１と、その上面を
覆う上カバー５２と、この上カバー５２に覆われた真空
チャンバー５１内の空気を吸引する真空ポンプ５３と、
を有している。さらに、真空チャンバー５１内には、袋
状のアルミシートに内包されたバッテリー素子がワーク
として載置されるワークセットステージ５４と、バッテ
リー素子を包むアルミシート同士をヒートシール（熱溶
着）により固着するためのヒータ５５およびヒータ受け
５６と、が配設されている。

【０００４】このような構成の真空パック装置は、バッ
テリー素子の真空パックを、図５および図６に示すよう
な手順で行う。すなわち、両端に開口部を有した筒型袋
状のアルミシートに内包されたバッテリー素子がワーク
としてワークセットステージ５４上にセットされ、真空
チャンバー５１を覆う上カバー５２が閉じられると（ス
テップ２０１、以下ステップをＳと略す）、この真空パ
ック装置では、真空ポンプ５３が真空チャンバー５１内
の真空引きを行う（Ｓ２０２）。そして、真空チャンバ
ー５１内が真空状態になると、ヒータ５５およびヒータ
受け５６が、アルミシートの片側の開口部をヒートシー
ルして固着する（Ｓ２０３）。

【０００５】その後、上カバー５２が開かれて、真空チ
ャンバー５１内のワークが反転された状態でワークセッ
トステージ５４上にセットされると（Ｓ２０４）、この
真空パック装置では、上カバー５２が閉じられた後に、
真空ポンプ５３が再び真空チャンバー５１内の真空引き
を行う（Ｓ２０５）。そして、真空チャンバー５１内が
真空状態になると、ヒータ５５およびヒータ受け５６
が、未だヒートシールされていない側の開口部をヒート
シールによって固着する（Ｓ２０６）。これにより、ア
ルミシートに内包されたバッテリー素子は、そのアルミ
シートによって真空パックされることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の真空パック装置およびその真空パック装置にて
実施される真空パック方法においては、バッテリー素子
をアルミシートで真空パックするのにあたって、真空チ
ャンバー５１内を真空状態にする必要があるため、真空
チャンバー５１の容量によっては真空引きに多くの時間
を費やしてしまうおそれがある。つまり、真空チャンバ
ー５１内を真空状態にしなければならないため、迅速な
真空パックを実現することが難しく、結果としてポリマ
ーバッテリーの生産効率向上の障害となってしまうこと
が考えられる。

【０００７】また、従来の真空パック装置および真空パ
ック方法においては、真空チャンバー５１内にてヒータ
５５およびヒータ受け５６がヒートシールを行うため、
そのヒートシールによるシール性が安定しないおそれが
ある。これは、真空中にてヒートシールを行わなければ
ならないため、例えばヒータ５５およびヒータ受け５６
の熱源や駆動源等を真空チャンバー５１内に配置でき
ず、ニクロム線等によるパルスシーラーを用いるといっ
たように、ヒータ５５およびヒータ受け５６の熱源や駆
動源等についての制約が大きく、またその制約からヒー
トシール時にアルミシートに与える荷重が小さくなって
しまうからである。

【０００８】そこで、本発明は、迅速な真空パックを実
現することができ、しかもその真空パックを安定したシ
ール性によって確実に行うことのできる、バッテリー素
子の真空パック装置および真空パック方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために案出された、バッテリー素子をシート部材
で真空パックするバッテリー素子の真空パック装置であ
って、前記バッテリー素子を内包した袋状のシート部材
の開口部に挿入される吸引ノズルと、前記吸引ノズルが
挿入された状態のシート部材の開口部を封止する開口抑
え部材と、前記開口抑え部材によって密閉されたシート
部材内の空気を前記吸引ノズルを介して吸引する空気吸
引手段と、前記空気吸引手段による吸引の後に前記シー
ト部材の所定箇所を熱溶着して当該シート部材内のバッ
テリー素子を真空パックする熱溶着手段とを備えるもの
である。

【００１０】また、本発明は、上記目的を達成するため
に案出されたバッテリー素子の真空パック方法で、バッ
テリー素子を内包した袋状のシート部材の開口部に吸引
ノズルを挿入し、前記吸引ノズルが挿入された状態のシ
ート部材の開口部を封止し、その封止によって密閉され
たシート部材内の空気を前記吸引ノズルで吸引し、その
吸引の後に前記シート部材の所定箇所を熱溶着して当該
シート部材内のバッテリー素子を真空パックするように
なっている。

【００１１】上記構成の真空パック装置または上記手順
の真空パック方法によれば、開口部が封止されたシート
部材内を真空状態にした後に、そのシート部材の所定箇
所、例えば開口部の封止位置の近傍を熱溶着すること
で、そのシート部材内のバッテリー素子を真空パックす
るようになっている。そのため、バッテリー素子をシー
ト部材で真空パックするのにあたって、例えばそのバッ
テリー素子およびシート部材を真空チャンバー内にセッ
トしたり、その真空チャンバー内を真空状態にする必要
がない。また、シート部材の熱溶着も、真空中ではなく
常圧下にて行うことができるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明に係る
バッテリー素子の真空パック装置および真空パック方法
について説明する。図１は本発明に係る真空パック方法
の一例の概要を示す流れ図であり、図２はその真空パッ
ク方法を実施する真空パック装置の概略構成を示す斜視
図であり、図３はその真空パック装置におけるワークセ
ット治具を示す説明図である。

【００１３】先ずはじめに、真空パック装置の構成につ
いて説明する。図２に示すように、真空パック装置１
は、ワークセット治具２とヒータブロック部３とに大別
される。

【００１４】ワークセット治具２は、図３（ａ）に示す
ように、ワーク受け台２１と、吸引ノズル２２と、ワー
ク抑え板２３と、から構成されている。

【００１５】ワーク受け台２１は、断熱性が高く、機械
的強度の強い樹脂により形成されたもので、袋状のアル
ミシートに内包されたバッテリー素子がワークとして載
置され得る形状に形成されたものである。ただし、ワー
ク受け台２１の端部近傍で、ワーク抑え板２３と対向す
る位置には、図３（ｂ）に示すように、ゲル状軟質部材
２１ａが配設されている。ゲル状軟質部材２１ａとして
は、例えばゲル状に相当する硬度のシリコン部材（シリ
コンゴム等）が挙げられる。

【００１６】吸引ノズル２２は、ワーク受け台２１上に
載置されたワーク（袋状のアルミシート）の開口部に挿
入されるものである。この吸引ノズル２２には、例えば
真空ポンプのような空気吸引手段（ただし不図示）が接
続されているものとする。なお、ここでは、吸引ノズル
２２がワーク受け台２１の一辺に対応して一つのみ設け
られいる場合を例に挙げるが、複数箇所に設けることも
考えられる。

【００１７】ワーク抑え板２３は、ワーク受け台２１上
に載置されたワークの開口部を封止するためのものであ
る。そのために、ワーク抑え板２３は、図３（ａ）に示
すように、ワーク受け台２１の両端部近傍で開閉自在に
取り付けられており、閉じた状態でワーク受け台２１上
のワークの開口部を封止するようになっている。また、
吸引ノズル２２に対応した側のワーク抑え板２３には、
吸引ノズル２２用のニゲ２３ａが設けられている。さら
に、ワーク抑え板２３は、金属等の硬質部材によって形
成されているが、図３（ｂ）に示すように、閉じた状態
のときにワーク受け台２１と対向する面にゲル状軟質部
材２３ｂが配設されている。このゲル状軟質部材２３ｂ
も、ワーク受け台２１のゲル状軟質部材２１ａと同様
に、ゲル状のシリコン部材等からなるものである。

【００１８】このようなワーク受け台２１、吸引ノズル
２２およびワーク抑え板２３からなるワークセット治具
２は、図２に示すように、ガイドレール等に案内されつ
つ、エアシリンダ等の駆動源によって、ワークセット位
置（図中Ａ参照）とヒートシール位置（図中Ｂ参照）と
の間を移動するようになっている。この移動によって、
このワークセット治具２では、ワーク受け台２１上への
ワークの載置が非常に容易化する。

【００１９】また、ワークセット治具２は、後述する理
由により、複数（例えば二つ）のものが並設されてお
り、これらがそれぞれ独立して動作するように構成され
ているのが好ましい。

【００２０】一方、ヒータブロック部３は、ワークセッ
ト治具２の設置数と同一数のヒータブロック３１および
加圧シリンダユニット３２を有している。

【００２１】ヒータブロック３１は、ワークセット治具
２がヒートシール位置に移動されてくると、そのワーク
セット治具２のワーク受け台２１上に載置されたワーク
に対してヒートシールを行って、そのワークのアルミシ
ール同士を熱溶着により固着するものである。ただし、
このヒータブロック３１では、詳細を後述するように、
アルミシートの複数箇所（例えば二辺）を同時に熱溶着
するようになっている。なお、ヒータブロック３１によ
るヒートシールについては周知技術を利用したものであ
るため、ここではその詳細な説明を省略するものとす
る。

【００２２】加圧シリンダユニット３２は、ヒータブロ
ック３１を上下動させるエアシリンダおよびスライドシ
ャフトユニット等からなるもので、ヒータブロック３１
を下降させてワーク受け台２１上のワークに荷重を与え
たり（図中Ｃ参照）、ヒータブロック３１を上昇させて
ワークセット治具２の移動から退避させるものである
（図中Ｄ参照）。

【００２３】このようなヒータブロック３１および加圧
シリンダユニット３２からなるヒータブロック部３は、
ワークセット治具２と同様に、複数（例えば二つ）のも
のがそれぞれ独立して動作するように構成されているの
が好ましい。これは、それぞれが独立して動作すると、
各ワークセット治具２にセットされたワークを並行して
ヒートシールすることができ、真空パックの処理能力が
大幅に向上するからである。

【００２４】次に、以上のように構成された真空パック
装置１にて実施する真空パック方法、すなわち本実施の
形態における真空パック方法について、図１を参照しな
がら説明する。

【００２５】この真空パック装置１では、一辺に折り返
しを有し、他辺が既にシール（熱溶着）されていること
により、両端に開口部を有する筒型袋状に形成されたア
ルミシートを用いて、バッテリー素子の真空パックを行
う（図中の供給状態参照）。すなわち、筒型袋状のアル
ミシートに内包されたバッテリー素子がワークとしてワ
ークセット治具２のワーク受け台２１上に載置される
と、そのワークに対する真空パック処理を開始する。

【００２６】真空パック処理としては、先ずはじめに、
ワーク受け台２１上のワークの一方の開口部、さらに詳
しくはその開口部の上側アルミシートと下側アルミシー
トとの間に、吸引ノズル２２を挿入する（Ｓ１０１）。
この挿入は、ワーク受け台２１上へのワーク載置時に、
真空パック装置１のオペレータが手動で行っても、ある
いはエアシリンダ等の駆動源を利用して自動的に行うよ
うにしてもよい。

【００２７】吸引ノズル２２の挿入に続いて、ワーク受
け台２１上では、ワーク抑え板２３が閉じた状態にな
る。このとき、ワーク抑え板２３には、吸引ノズル２２
用のニゲ２３ａが設けられており、しかもワーク受け台
２１とワーク抑え板２３との対向する面にはそれぞれゲ
ル状軟質部材２１ａ，２３ｂが配設されている。したが
って、ワーク受け台２１上では、ワーク抑え板２３が閉
じると、開口部に吸引ノズル２２が挿入された状態のま
ま、ワーク抑え板２３がワークの開口部を封止すること
になる。しかも、ゲル状軟質部材２１ａ，２３ｂが凹凸
に追従するように変形するので、開口部を確実に封止す
ることになる。

【００２８】これは、両側の開口部とも全く同様であ
る。つまり、吸引ノズル２２が設けられた側ではその吸
引ノズル２２が挿入された状態のままでワーク抑え板２
３がワークの開口部を封止し、吸引ノズル２２が設けら
れていない側では吸引ノズル２２が挿入されていない状
態でワーク抑え板２３がワークの開口部を封止する。こ
れにより、そのワークは、開口部の隙間が密閉された状
態でワーク受け台２１上に固定されることになる（Ｓ１
０２）。

【００２９】なお、このときのワーク抑え板２３の開閉
も、真空パック装置１のオペレータが手動により行って
も、あるいはエアシリンダ等の駆動源を利用して自動的
に行うようにしてもよい。

【００３０】ワーク受け台２１上にワークが固定される
と、次いで、この真空パック装置１では、図示しない真
空ポンプ等が吸引ノズル２２を介してワーク抑え板２３
による封止によって密閉されたワーク内部の空気を吸引
する（Ｓ１０３）。このとき、ワークの開口部は両側と
もワーク抑え板２３によって確実に封止されているの
で、吸引ノズル２２でワーク内部の空気を吸引すると、
そのワークの内部、すなわち開口部が封止されたアルミ
シート内は真空状態になる。

【００３１】ここで、真空パック装置１は、内部が真空
状態となったワークがセットされているワークセット治
具２をヒートシール位置に移動させる。ただし、この移
動は、ヒートシールを行う迄の間であれば、ワーク受け
台２１へのワークの載置以降、どの時点で行ってもよ
い。

【００３２】その後、真空パック装置１では、ヒータブ
ロック部３がワークセット治具２にセットされたワーク
に対するヒートシールを行う（Ｓ１０４）。詳しくは、
ワークセット治具２がヒートシール位置に移動すると、
加圧シリンダユニット３２は、ヒータブロック３１を下
降させる。そして、ヒータブロック３１は、ワーク内の
真空度が保たれた状態で、そのワークに対してヒートシ
ールを行って、そのワークのアルミシール同士を熱溶着
により固着する。

【００３３】このときの熱溶着位置は、ワーク抑え板２
３による封止位置よりもワークの中央側寄りで、アルミ
シートに内包されたバッテリー素子の両端縁近傍の二辺
である。ヒータブロック３１は、この二辺について、熱
溶着による固着を同時に行う。したがって、ヒータブロ
ック３１がヒートシールを行うと、ワーク内の真空度が
保たれつつ、ワーク開口部側の二辺が熱溶着により密閉
されるので、アルミシートの内包されたバッテリー素子
は、そのアルミシートによって真空パックされることに
なる。

【００３４】以上のように、本実施の形態の真空パック
装置１およびその真空パック装置１にて実施される真空
パック方法では、筒型袋状のアルミシートの一辺に吸引
ノズル２２を挿入した後、ワーク抑え板２３によりその
アルミシートの開口部の隙間を密閉した状態で、吸引ノ
ズル２２から真空引きを行ってアルミシート内を真空状
態にする。そして、アルミシート内の真空度を保った状
態で、ヒータブロック３１がそのアルミシートに内包さ
れたバッテリー素子の両端縁近傍の二辺をヒートシール
によって熱溶着することで、そのアルミシート内のバッ
テリー素子を真空パックするようになっている。

【００３５】したがって、この真空パック装置１および
真空パック方法によれば、バッテリー素子をアルミシー
トで真空パックするのにあたって、従来のようにそのバ
ッテリー素子およびアルミシートを真空チャンバー内に
セットしたり、その真空チャンバー内を真空状態にする
必要がない。すなわち、従来のように真空チャンバー内
を真空状態にする場合に比べて、真空引きを行う容量が
非常に小さくて済むため、極めて短い時間で真空引きを
行い得るようになる。そのため、バッテリー素子の真空
パックが迅速化し、一つのバッテリー素子当たりの作業
時間が短くなるので、結果として従来よりもポリマーバ
ッテリーの生産効率が向上する。

【００３６】また、この真空パック装置１および真空パ
ック方法によれば、アルミシートに対するヒートシール
を真空中ではなく常圧下にて行うので、ヒータブロック
部３の構成の自由度が大きくなる。すなわち、真空チャ
ンバー内でヒートシールを行う場合のような制約を受け
たり、その制約からアルミシートに与える荷重が小さく
なってしまうことがないので、従来に比べて安定したシ
ール性が得られ、バッテリー素子の真空パックを確実に
行うことができるようになる。

【００３７】さらに、従来のような真空チャンバー等の
真空機構を必要とせず、ヒータブロック部３の構成の自
由度が大きくなることから、真空パック装置１では、装
置の小型化および低コスト化が容易となる。しかも、ワ
ークの取り扱いを常圧下にて行えばよいので、装置の自
動化への対応も容易となる。

【００３８】また、本実施の形態の真空パック装置１で
は、アルミシートの開口部を封止するのにあたって、ワ
ーク受け台２１に配設されたゲル状軟質部材２１ａおよ
びワーク抑え板２３に配設されたゲル状軟質部材２３ｂ
がその封止位置を挟持するようになっている。したがっ
て、この真空パック装置１によれば、封止位置に凹凸が
あっても、ゲル状軟質部材２１ａ，２３ｂがこれに追従
するように変形するので、真空引きを行う際のリークの
発生を抑制することができ、高い真空度を確実に得られ
るようになる。

【００３９】また、本実施の形態の真空パック装置１で
は、ヒートシールを行うのにあたって、ヒータブロック
３１がバッテリー素子の両端縁近傍の二辺を同時に熱溶
着により固着するようになっている。そのため、この真
空パック装置１によれば、ワークの反転等を必要とする
ことなく、一度のヒートシールでバッテリー素子の真空
パックが完了するので、ヒートシールに要する時間を従
来よりも短縮でき、この点からもバッテリー素子の真空
パックが迅速化する。

【００４０】なお、本実施の形態では、筒型袋状のアル
ミシートに内包されたバッテリー素子をワークとし、そ
の両端に開口部を密封することによってバッテリー素子
を真空パックする場合を例に挙げて説明したが、本発明
はこれに限定されるものではない。つまり、密封すべき
開口部の数に応じて、ワーク受け台２１、ワーク抑え板
２３またはヒータブロック３１等の構成は適宜変更すれ
ばよい。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の真空パ
ック装置および真空パック方法によれば、開口部が封止
されたシート部材内を真空状態にした後に、そのシート
部材の所定箇所、例えば開口部の封止位置の近傍を熱溶
着することで、そのシート部材内のバッテリー素子を真
空パックするようになっている。そのため、例えば従来
のように真空チャンバー内を真空状態にする場合に比べ
て、真空引きを行う容量が非常に小さくて済むため、極
めて短い時間で真空引きを行うことができる。すなわ
ち、バッテリー素子の真空パックが迅速化し、一つのバ
ッテリー素子当たりの作業時間が短くなるので、結果と
して従来よりもポリマーバッテリーの生産効率の向上を
実現することができる。また、シート部材の熱溶着も真
空中ではなく常圧下にて行うことができるので、その熱
溶着を行うための構成の自由度が大きくなる。すなわ
ち、真空チャンバー内で熱溶着を行う場合のような制約
を受けたり、その制約からシート部材に与える荷重が小
さくなってしまうことがないので、従来に比べて安定し
たシール性が得られ、バッテリー素子の真空パックを確
実に行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバッテリー素子の真空パック方法
の一例の概要を示す流れ図である。

【図２】本発明に係るバッテリー素子の真空パック装置
の一例の概略構成を示す斜視図である。

【図３】図２の真空パック装置におけるワークセット治
具を示す説明図であり、（ａ）はワークセット治具の概
略構成を示す斜視図、（ｂ）はワークセット治具の動作
概要を示す模式図である。

【図４】従来のバッテリー素子の真空パック装置の一例
を示す斜視図である。

【図５】従来の真空パック装置における動作概要の一例
を示すフローチャートである。

【図６】従来の真空パック装置における動作概要の一例
を示す模式図である。

【符号の説明】

１…真空パック装置、２…ワークセット治具、３…ヒー
タブロック部、２１…ワーク受け台、２１ａ，２３ｂ…
ゲル状軟質部材、２２…吸引ノズル、２３…ワーク抑え
板、３１…ヒータブロック、３２…加圧シリンダユニッ
ト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バッテリー素子をシート部材で真空パッ
   クする真空パック装置であって、 前記バッテリー素子を内包した袋状のシート部材の開口
   部に挿入される吸引ノズルと、 前記吸引ノズルが挿入された状態のシート部材の開口部
   を封止する開口抑え部材と、 前記開口抑え部材によって密閉されたシート部材内の空
   気を前記吸引ノズルを介して吸引する空気吸引手段と、 前記空気吸引手段による吸引の後に前記シート部材の所
   定箇所を熱溶着して当該シート部材内のバッテリー素子
   を真空パックする熱溶着手段とを備えることを特徴とす
   るバッテリー素子の真空パック装置。
2. 【請求項２】 前記開口抑え部材は、 前記開口部を挟み込むようにして封止する一対の硬質部
   材と、 前記一対の硬質部材の互いに対向する面に配設されたゲ
   ル状軟質部材とからなることを特徴とする請求項１記載
   のバッテリー素子の真空パック装置。
3. 【請求項３】 熱溶着手段は、前記シート部材の複数箇
   所を同時に熱溶着するものであることを特徴とする請求
   項１または２記載のバッテリー素子の真空パック装置。
4. 【請求項４】 バッテリー素子をシート部材で真空パッ
   クする真空パック方法であって、 前記バッテリー素子を内包した袋状のシート部材の開口
   部に吸引ノズルを挿入し、 前記吸引ノズルが挿入された状態のシート部材の開口部
   を封止し、 その封止によって密閉されたシート部材内の空気を前記
   吸引ノズルで吸引し、 その吸引の後に前記シート部材の所定箇所を熱溶着して
   当該シート部材内のバッテリー素子を真空パックするこ
   とを特徴とするバッテリー素子の真空パック方法。