JP2004047324A - Formation and mounting method of lithium flake, and manufacturing method of battery - Google Patents
Formation and mounting method of lithium flake, and manufacturing method of battery Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004047324A JP2004047324A JP2002204156A JP2002204156A JP2004047324A JP 2004047324 A JP2004047324 A JP 2004047324A JP 2002204156 A JP2002204156 A JP 2002204156A JP 2002204156 A JP2002204156 A JP 2002204156A JP 2004047324 A JP2004047324 A JP 2004047324A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier film
- lithium
- negative electrode
- flake
- band material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y02E60/12—
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウム金属製の帯材からリチウム薄片を作製し、そのリチウム薄片を被取付体に取り付ける方法、その方法を採用した電池の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ICカードやカード型電卓などの電源用として板型電池の需要が急速に増大している。代表的なものとしてはリチウム金属をアノード(電池負極)として用いたリチウム一次電池が知られている。その例を図1に示す。図1は、上図が斜視、下図がA−A’断面を示している。リチウム一次電池として構成された板型電池100は、2枚の金属集電板7,8の間に、セパレータ9により分離された負極活物質5と正極活物質6とを挟み込む形で積層した構造を持つ。このような板型電池100は、電極活物質5,6、セパレータ9、集電板7,8および樹脂製の枠状外装材1,3を互いに組み付けることで製造される。
【0003】
一方、従来から、シート状の帯材を所定形状に切断してシート片を得る方法として、図10に示すような方法がある。予めリール11に巻き取られたシート帯材14は、1対のエンドレスベルト12,13が、その主面同士が面接触するように平行配置されたコンベア装置15に向けて、送給ローラ16,16を経て順次供給される。エンドレスベルト12,13の対向面に案内された帯材14は、該帯材14の幅方向WLの両端に沿うように配置されたガイド部材17,18,19で進行方向を規制されながら、コンベア装置15の出口側に設けられた切断刃40,41に向けて送給される。切断刃40,41のところまで搬送された帯材14は、所定形状に切断される。該切断により作製されたシート片42は、真空パット44で吸着搬送されて、被取付体43に取り付けられる。
【0004】
この方法は、上記した板型電池100の製造に際しても好適である。すなわち、負極活物質となるリチウム金属を予め帯状に加工してリールに巻き取っておき、その後、そのリチウム帯材を板型電池100に要求される形状に次々と切断する。そして、得られたリチウム薄片5を、板型電池100となる被取付体に取り付けていく。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯材がリチウム金属からなる場合、通常考えられる樹脂や金属とは状況が大きく異なってくる。リチウムは室温では極めて軟質な固体であるため、搬送も切断も大きな困難をともなう。搬送に際しては、ガイド部材で帯材の進行方向を規制することを述べたが、リチウム金属製の帯材(以下、単にリチウム帯材あるいは帯材ともいう)は薄くて軟質であることから、ガイド部材に接触したときに簡単に変形が生じ、進行方向を規制する効果がほとんど得られない。また、切断刃にリチウム金属が粘着して、安定した切断の妨げになる。さらには、作製したリチウム薄片のハンドリングが難しいため、被取付体への取り付け位置にもバラツキが生じがちである。板型電池の製造現場においては、このような困難性が歩留まりの向上、生産性の向上を妨げる原因となっている。
【0006】
そこで本発明は、リチウム金属製の帯材からリチウム薄片を高い形状精度で切り出し、そのリチウム薄片を被取付体に高い位置決め精度で取り付けることを可能にする方法を提供することを第一の課題とする。そして、その方法を採用し、電極活物質となるリチウム薄片をリチウム金属製の帯材から高い形状精度で切り出し、そのリチウム薄片を電池となるべき被取付体に高い位置決め精度で取り付けることを可能にする電池の製造方法を提供することを第二の課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決する本発明は、リチウム金属製の帯材からリチウム薄片を作製し、そのリチウム薄片を被取付体に取り付ける方法であって、
帯状の樹脂製キャリアフィルムと上記帯材とを、主面同士が対向するように送り出しつつ相対接近させたのち、対向面の上下方向から両者に圧力を懸けて帯材をキャリアフィルムに圧着させる工程と、
キャリアフィルム上に圧着した帯材を、キャリアフィルムを分断することなく所定形状に切断することによりリチウム薄片を作製する工程と、
リチウム薄片をキャリアフィルムから剥がしつつ被取付体に取り付ける工程と、を含むことを特徴とする。
【0008】
上記本発明の方法は、従来の方法では邪魔なだけであったリチウムの粘着性を積極的に利用して、リチウム帯材をキャリアフィルムに圧着させ、切断、取り付けの各工程を行うものである。帯材をキャリアフィルムに圧着して固定したあとは、キャリアフィルムの進行方向を規制することにより、帯材の進行方向が規制される。つまり、帯材を送給手段やガイド部材に接触させずに済む。これにより、帯材が変形したり他部材に粘着したりすることを防止できる。また、帯材の切断時には、キャリアフィルムは分断しないので、該切断によって作製されるリチウム薄片の位置ズレが生じる恐れも小さい。また、帯材はキャリアフィルムに固定されているので、切断刃に粘着することも抑制される。また、キャリアフィルムを位置決めの基準とすることも可能であり、リチウム薄片を被取付体に取り付ける際の位置決め精度の向上も期待できる。さらには、帯材をキャリアフィルムに担持させる際に接着剤を使用しないため、製品となる被取付体に接着剤が混入する恐れもない。
【0009】
キャリアフィルムには、少なくとも一方の主面が面あらし処理されたものを使用し、その面あらし処理された主面側にリチウム帯材を圧着させるとよい。このようにすると、面あらし処理によって形成される空隙にリチウム金属が入り込む効果(アンカー効果)を見込むことができ、より確実にリチウム帯材をキャリアフィルムに圧着させることができる。
【0010】
また、課題を解決する本発明の電池の製造方法は、
樹脂シートからなる負極側枠状外装材の一方の開口を塞ぐように、その負極側枠状外装材に負極集電板を接着して、負極活物質を収容するための凹部を有する負極ケースを作製する一方、帯状の樹脂製キャリアフィルムとリチウム金属製の帯材とを、主面同士が対向するように送り出しつつ相対接近させたのち、対向面の上下方向から両者に圧力を懸けて帯材をキャリアフィルムに圧着させ、キャリアフィルム上に圧着した帯材を、キャリアフィルムを分断することなく所定形状に切断することによりリチウム薄片を作製し、リチウム薄片をキャリアフィルムから剥がしつつ負極ケースに収容させる負極形成工程と、
リチウム薄片を覆う形でセパレータを負極ケースに取り付けるセパレータ形成工程と、
セパレータ上に、正極活物質と、負極ケースと対をなす正極側枠状外装材および正極集電板からなる正極ケースとを配置する正極形成工程と、
を含むことを特徴とする。
【0011】
上記本発明の電池の製造方法は、前述したリチウム薄片の作製および取り付け方法を、電池組立時の最重要工程の1つとして、電池の製造工程に不可分一体に組み込んだものと認められる。したがって、本発明の電池の製造方法は、前述した方法による有意な効果を余すところなく享受することができる。具体的には、搬送中のリチウム帯材に変形が生じにくいこと、同一形状のリチウム薄片を安定して作製できること、リチウム薄片を電池の製造途上物である被取付体に取り付ける(収容させる)際の位置決め精度の向上を見込めること、などの理由から、歩留まりの向上、生産効率の向上を期待できる。
【0012】
好適な態様において、上記負極ケースは、負極側枠状外装材の面内方向に凹部が複数配列形成された複数個取りケースアセンブリとして構成される。そのようにしたうえで、リチウム薄片をキャリアフィルムから負極ケースに移載させる位置を、各凹部が順次移動するように、キャリアフィルムおよび帯材の移動/停止に同期して複数個取りケースアセンブリの移動/停止を行い、すべての凹部に個別にリチウム薄片を収容させる。
【0013】
前述したように、リチウム帯材およびキャリアフィルムの送給は次々と行われ、それにともないリチウム薄片は次々と作製される。このようにリチウム薄片が連続的に作製されることに同期して、そのリチウム薄片を収容させる複数個取りケースアセンブリの移動/停止を行えば、この工程での高いスループットを期待できる。複数個取りケースアセンブリの移動/停止は、たとえばサーボアクチュエータにより駆動されるxyステージにより容易に行うことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図1は既に説明したとおり、板型電池100の構造を示すものである。リチウム一次電池の一例である板型電池100は、電極活物質5,6、セパレータ9、集電板7,8および枠状外装材1,3(以下、ウィンドウフレームという)を互いに組み付けることで製造される。その製造方法の一形態を断面図にて簡易的に説明するのが図2である。
【0015】
製造方法を説明する前に、板型電池100の構成部材について説明する。
ウィンドウフレーム1,3は、たとえばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタラート(PET)等の熱可塑性樹脂で構成された基材の両面に、エチレンビニルアセテート(EVA)、エチレン・メタクリル酸共重合体(EMAA)等のホットメルト型接着剤層が形成されたものである。本実施形態では、2軸延伸ポリプロピレン(OPP)をエチレン・メタクリル酸共重合体で挟んだ3層構造の樹脂シートを、ウィンドウフレーム1,3に使用している。ウィンドウフレーム1,3の厚さは、たとえば90〜150μmである。ウィンドウフレーム1,3と集電板7,8との接着、ウィンドウフレーム1,3とセパレータ9との接着は、上記接着剤層を介して行われる。
【0016】
負極活物質5には、リチウム金属からなるリチウム薄片を使用することができる。リチウム金属とは、リチウムまたはリチウム合金を意味する。リチウム薄片の厚さは、たとえば90〜150μmとされる。この厚さは、後述のリチウム帯材62の厚さでもある。正極活物質6には、たとえば60〜70質量%の二酸化マンガン粉末と、5〜10質量%のカーボンと、電解質25〜35質量%とからなるスラリーを好適に使用できる。電解質としては、エチレンカーボネートやプロピレンカーボネートなどの有機溶媒に、リチウムトリフレート塩(LiCF3SO3)などのリチウム塩を溶解させたものを使用できる。セパレータ9は、イオンの通過を許容する薄い膜状の部材である。具体的にセパレータ9は、ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂からなる多孔、多層構造を持つシート片であり、その厚さは、たとえば30〜60μmとされる。集電板7,8は、銅板である。
【0017】
次に、板型電池100の製造工程を説明する。
図2に示すように、まず負極側の集電板7をウィンドウフレーム1の一方の開口を塞ぐように面接触させ、超音波溶着法あるいは熱溶着法によりウィンドウフレーム1の接着剤層を溶融させて、集電板7をウィンドウフレーム1に接着させる。これにより、リチウム薄片5を収容するための凹部2を有する負極ケース30が作製される(2−1)。次に、負極ケース30の凹部2に、リチウム薄片5を収容させる(2−2)。そして、セパレータ9をその外周縁部がウィンドウフレーム1の開口周縁部に面接触するように載置する(2−3)。そして、セパレータ9は溶かさず、ウィンドウフレーム1を構成する接着剤層のみを溶融させて、セパレータ9をウィンドウフレーム1に接着する。これにより、リチウム薄片5は、セパレータ9によって覆われる形となる。
【0018】
次に、スクリーン印刷法により、セパレータ9の主面上に正極活物質6となるスラリーを厚膜印刷する(2−4)。そして、負極ケース30と対をなす正極ケース31を、セパレータ9の上に印刷された正極活物質6に被せる(2−5)。この正極ケース31は、ウィンドウフレーム3と集電板8とからなり、負極ケース30と同様の手法にて作製されたものである。そして、超音波ホーン52を集電板8の上から接触させて、ウィンドウフレーム1,3の接着剤層を溶融させることにより、負極側のウィンドウフレーム1と、正極側のウィンドウフレーム3との隙間を封じる。この超音波溶着工程は、完成した板型電池100の内部が真空に保たれるように、空気Gを吸引しつつ、あるいは真空中にて行われる(2−6)。このようにして、板型電池100が製造される。なお、本明細書中において真空とは、大気圧よりも圧を減じた状態をいう。
【0019】
図5に示すように、負極ケース30は、それらを構成するウィンドウフレーム1の面内方向に凹部2が複数配列形成された複数個取りケースアセンブリ33として構成することができる。このことは、正極ケース31についても同様である。複数個取りケースアセンブリ33を作製するには、まず図3に示すように、方形状の枠20にウィンドウフレーム1となる樹脂シート1’を固定する。このような枠20には、複数個取りケースアセンブリ33の位置合わせマークとなる貫通孔21、切欠21aが形成されている。
【0020】
枠20に樹脂シート1’を固定したら、次は図4に示すように、樹脂シート1’の所定箇所を除去して貫通部2’と貫通部24を形成し、ウィンドウフレーム1となす。そして、図5に示すように、貫通部2’の一方の開口を塞ぐようにして集電板7をウィンドウフレーム1に接着することにより、貫通部2’に基づく凹部2が形成された複数個取りケースアセンブリ33が完成する。貫通部24には、集電板7の電力取出部7aを露出させる。貫通部2’と、上記した貫通孔21(あるいは切欠21a)との相対位置関係は明らかになっているため、図2に示した各工程での負極ケース30(正極ケース31)の位置決めを容易に行うことができる。
【0021】
上記のようにして作製した負極ケース30の凹部2に、リチウム薄片5を個別に収容させる工程(図2(2−2)参照)について説明する。この工程は、本発明の要部をなすものであり、具体的には、リチウム金属製の帯材62からリチウム薄片5を作製し、そのリチウム薄片5を負極ケース30(被取付体)に取り付ける方法であるといえる。図6は、その方法を実施するためのラインを模式的に示している。
【0022】
リチウム薄片5を負極ケース30に収容させるためのライン200においては、キャリアフィルム60と帯材62とを、主面同士が対向するように送り出しつつ相対接近させたのち、対向面の上下方向から両者に圧力を懸けて帯材62をキャリアフィルム60に圧着させる工程、キャリアフィルム60上に圧着した帯材62を、キャリアフィルム60を分断することなく所定形状に切断することによりリチウム薄片5を作製する工程、リチウム薄片5をキャリアフィルム60から剥がしつつ負極ケース30に収容させる工程、を主要な工程として行う。具体的には上記各工程を、図中左側から右側に向けて帯材62とキャリアフィルム60とを連続的または断続的に送り出しつつ、上記した順番で繰り返し行う。
【0023】
望ましくは、キャリアフィルム60および帯材62の送給を、両者が移動と停止とを繰り返すように行い、その停止時において、上記した各工程を行うようにするとよい。動きが完全に停止した状態で各工程を行えば、圧着ミス、切断ミス、搬送ミス等が生じる可能性も小さくなる。
【0024】
帯材62をキャリアフィルム60に圧着させる工程について詳しく説明する。
キャリアフィルム60は、その厚さが50〜100μmに調整された帯状の樹脂フィルムである。樹脂の種類は特に限定されるものではないが、本実施形態ではPET樹脂を使用している。キャリアフィルム60は、一端が上記したキャリアフィルム用供給リール61、他端が回収リール64に予め固定されており、キャリアフィルム用供給リール61および回収リール64の回転駆動により、キャリアフィルム用供給リール61から順次送り出される。リチウム帯材62は、送給ローラ75等により搬力が付与され、キャリアフィルム60よりも鉛直下方に配置されたリチウム帯材用供給リール63から、キャリアフィルム60に接近するように供給される。もちろん、両者の送給速さは一致させる。
【0025】
キャリアフィルム60と帯材62とを十分に接近させたのち、図6中に示す圧着位置P1(第一位置)に配置したプレス装置70,71により、両者の対向面の上下方向から圧力を付与する。このときの圧力は、帯材62がキャリアフィルム60に確実に担持される強さに調整するとよい。なお、キャリアフィルム60には、少なくとも一方の主面が面あらし処理されたものを使用するのがよい。その面あらし処理された主面側に帯材62を圧着させると、アンカー効果により、より確実な圧着を実現することができる。面あらしは、公知のブラスト処理にて行うことができる。なお、参考までに記すと、ブラスト処理したPET樹脂製のキャリアフィルム60の主面について算術平均粗さRaを調べたところ、0.64μmという結果が得られた。他方、ブラスト処理していないもののRaは、0.036μmであった。キャリアフィルム60の表面粗さについては、帯材62が確実に圧着されつつも、リチウム薄片5が剥離しにくくなりすぎないように調整するとよい。なお、算術平均粗さRaは、JIS:B0601(1994)に規定された方法により測定されたものを意味する。
【0026】
また、キャリアフィルム60には、帯材62よりも幅広のものを使用し、幅方向WLにおいてキャリアフィルム60からはみ出さず、かつキャリアフィルム60の幅方向WLの少なくとも片側に非接着領域60aが生ずるように帯材62を配し(図9参照)、その非接着領域60aの縁をガイド部材76,76等によりガイドするようにするとよい。このようにすれば、帯材62がガイド部材76,76に接して変形することもない。本実施形態では、幅方向両側に非接着領域60aが生ずるように、キャリアフィルム60の幅調整を行っている。なお、帯材62の幅方向と、キャリアフィルム60の幅方向は同一符号WLで示しており、図6でいうと紙面に垂直な方向である。また、非接着領域60aは、帯材62が圧着されていない領域のことである。
【0027】
次に、帯材62を切断する工程について詳しく説明する。
帯材62の切断は、圧着位置P1よりも下流側の切断位置P2(第二位置)にて行う。切断位置P2には、切断装置73,切断テーブル72が配置されている。図7に示すように、帯材62を切断して方形状のリチウム薄片5を得るために、本実施形態では、2組の平行な切断刃73a,73bを昇降ベース73dに固定した切断装置73を採用している。この形態の切断刃73a,73bは、方形状の切断刃よりも低廉なので好ましい。また、切断刃73a,73bは、切断テーブル72には直接接しないので、双方の摩耗も進行しにくい。
【0028】
図9に示すように、帯材62を切断する際、同時にキャリアフィルム60の非接着領域60aに、リチウム薄片5を負極ケース30に取り付ける際に使用するキャリアフィルム側位置合わせマーク80を形成するとよい。このようすると、キャリアフィルム60上における帯材62の圧着位置にバラツキが生じていたとしても、位置合わせマーク80とリチウム薄片5との相対位置関係は、常に一定となる。したがって、この位置合わせマーク80を使用したリチウム薄片5の位置決め精度は、極めて高精度である。
【0029】
このようなキャリアフィルム側位置合わせマーク80は、キャリアフィルム60を厚さ方向に貫通する貫通孔80とすることができる。位置合わせマークとしての機能さえ確保できればよいので、キャリアフィルム60の縁に切欠を形成することや、表面に罫書き線をつけることも考え得る。しかし、貫通孔とすることで、カメラ等を使用せずに、位置決めピン等で機械的に位置合わせできるようになり、設備費用の低減に寄与できる。
【0030】
リチウム薄片5と、位置合わせマーク80とを同時に形成するためには、以下のようにするとよい。すなわち、リチウム薄片作製用の切断刃73a,73bと、貫通孔形成用のパンチ73cとを昇降ベース73dに固定し、パンチ73cがキャリアフィルム60を貫く位置まで昇降ベース73dが移動した場合であっても、切断刃73a,73bはキャリアフィルム60を貫通しないように、それら切断刃73a,73bとパンチ73cとの相対高さ調整を行う。図8は、そのように高さ調整が行われた切断装置73の側面模式図である。本実施形態では、昇降ベース73dに対する切断刃73a,73bの高さと、パンチ73cの高さとの差が、キャリアフィルム60の厚さDcにほぼ等しく調整されている。このことは、キャリアフィルム60を分断することなく、帯材62を切断するにあたって重要である。このように高さ調整を行うと、パンチ73cがキャリアフィルム60を貫通したとき、切断刃73a,73bの先端がリチウム薄片5をキャリアフィルム60に食い込ませる効果も期待できる。
【0031】
また、前述したようにキャリアフィルム60は、一端が供給リール61、他端が回収リール64に予め固定されて、供給リール61および回収リール64の回転駆動により供給リール61から送り出される。そのようにした上で、リチウム薄片5を作製する工程において、帯材62をリチウム薄片5と帯材残部50とに分かれるように切断し、帯材残部50(図9参照)についてはキャリアフィルム60と一緒に回収リール64に巻き取って回収する。これにより、切り屑がかさばることもなくなる。帯材残部50は、供給リール64から剥離させて再利用することも可能である。
【0032】
また、板型電池100に用いる有機溶媒、たとえばエチレンカーボネートやプロピレンカーボネートを、予め切断刃73a,73bに塗布しておくことにより、それらの切断刃73a,73bに帯材62が粘着することが防止される。
【0033】
次に、リチウム薄片5を負極ケース30に収容させる工程について詳しく説明する。
図6に示すように、切断位置P2よりもさらに下流側の取付位置P3(第三位置)には、押付装置74、サーボモータ66により駆動されるxyステージ65がそれぞれ配置されている。サーボモータ66がNC制御されることにより、押付装置74に対するxyステージ65の位置を、正確に定めることが可能になっている。押付装置74は、キャリアフィルム60の上方、xyステージ65は、キャリアフィルム60の下方に配置される。押付装置74は、キャリアフィルム60に形成された貫通孔80に挿通される位置決めピン74bが一体に設けられた押圧手段74aを備えている。押圧手段74aは、キャリアフィルム60との接触面がリチウム薄片5とほぼ同形状に調整された押圧部材とすることができる。xyステージ65上には、複数の負極ケース30からなる複数個取りケースアセンブリ33が配置される。
【0034】
図6に示すように、本実施形態では、キャリアフィルム60が鉛直方向上側、帯材62が下側となるように帯材62をキャリアフィルム60に圧着させて、帯材62の切断と搬送を行うとともに、該切断により作製されたリチウム薄片5を負極ケース30に取り付ける工程において、帯材62のさらに下方に負極ケース30を待ち受けさせるようにしている。もちろん、キャリアフィルム60の鉛直方向の上面側に帯材62を圧着させることも可能であるし、図6のライン200自体を90°回転させたような形態も採用することができる。しかしながら、作製したリチウム薄片5を負極ケース30に収容させる工程の容易性、たとえばxyテーブル65に負極ケース30(複数個取りケースアセンブリ33)を固定することの容易性を考慮すると、本実施形態のようにするのがよい。また、万が一取り付けミス等が発生しても、容易に発見できるという利点もある。さらには、リチウム薄片5をキャリアフィルム60から剥離させて負極ケース30に移す際、リチウム薄片5が自重により落下しやすいという理由もある。
【0035】
図6に示す押圧手段74aがキャリアフィルム60に接して該キャリアフィルム60を押圧することにより、リチウム薄片5が負極ケース30に押し付けられる(図2参照)。これにより、リチウム薄片5はキャリアフィルム60から剥がれ、負極ケース30の底をなす負極集電板7の主面に圧着されることにより、負極ケース30の凹部2に直接収容される。このように本実施形態では、吸着パット等の搬送手段を介さずに、キャリアフィルム60から負極ケース30にリチウム薄片5を直接移すようにしているので、搬送にともなう位置決め精度の低下がない。集電板7は、銅板であるため、リチウム薄片5とのなじみもキャリアフィルム60より優れ、移載ミスが発生する心配もほとんどない。移載ミスをさらに発生し難くするために、負極ケース30の底となる負極集電板7の主面を、リチウム薄片5が圧着されているキャリアフィルム60の主面よりも粗くすることが考え得る。
【0036】
また、リチウム薄片5を負極ケース30に移載する具体的な方法は次のように説明できる。すなわち、キャリアフィルム60を介して押圧手段74aをリチウム薄片5に当接させ、キャリアフィルム60を鉛直下方向に撓ませつつ該リチウム薄片5を負極ケース30に押し付けることにより、そのリチウム薄片5をキャリアフィルム60から負極ケース30に移載する。キャリアフィルム60は、送給ローラ75等により支持されているが、下方に若干撓むことは可能である。その撓みを利用してリチウム薄片5の移載を行えば、xyステージ65をz方向に移動させる必要がないので好適である。
【0037】
また、本実施形態において負極ケース30は、負極側のウィンドウフレーム1の面内方向に凹部2が複数配列形成された複数個取りケースアセンブリ33として構成されているので、リチウム薄片5をキャリアフィルム60から負極ケース30に移載させる位置(取付位置P3)を、各凹部2が順次移動するように、キャリアフィルム60および帯材62の移動/停止に同期して複数個取りケースアセンブリ33の移動/停止を行い、すべての凹部2に個別にリチウム薄片5を収容させるようにしている。このような方法によると、負極ケース30にリチウム薄片5を収容させる工程を、キャリアフィルム60あるいは帯材62が尽きるまで中断することなく連続して行えるので、生産性は極めて高いといえる。
【0038】
以上のようにして、負極活物質であるリチウム薄片5を負極ケース30に収容させた後、図2で説明したようにセパレータ9をウィンドウフレーム1に貼り付ける。そして、それぞれ複数個取りケースアセンブリとして構成された正極ケース31と負極ケース30とを超音波溶着法、あるいは熱溶着法により接着させる。両者を溶着させた後、個別の電池単位に切取ることにより、板型電池100が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】板型電池の斜視および断面図。
【図2】板型電池の製造工程を簡易的に説明する図。
【図3】複数個取りケースアセンブリの作製工程を説明する図。
【図4】図3に続く図。
【図5】図4に続く図。
【図6】帯材からリチウム薄片を作製して負極ケースに収容させる本発明の方法を実施するためのラインを示す模式図。
【図7】本発明にかかるリチウム帯材の切断方法を説明する図。
【図8】本発明にかかるパンチと切断刃との高さ関係を示す切断装置の側面模式図。
【図9】リチウム薄片とキャリアフィルム側位置合わせマークとの位置関係を説明する模式図。
【図10】シート状の帯材を所定形状に切断してシート片を得るための従来の方法を説明する図。
【符号の説明】
1,3 ウィンドウフレーム(枠状外装材)
2 凹部
5 リチウム薄片(負極活物質)
6 正極活物質
7,8 集電板
7c 負極集電板の主面
9 セパレータ
30 負極ケース(被取付体)
31 正極ケース
33 複数個取りケースアセンブリ
50 帯材残部
60 キャリアフィルム
60a 非接着領域
61 キャリアフィルム用供給リール
62 リチウム帯材
63 リチウム帯材用供給リール
64 回収リール
73a,73b 切断刃
73c パンチ
73d 昇降ベース
80 キャリアフィルム側位置合わせマーク
100 板型電池
WL 幅方向[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a lithium flake from a lithium metal strip, attaching the lithium flake to an object to be attached, and a method for manufacturing a battery employing the method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, a demand for a plate-type battery for a power source for an IC card, a card-type calculator, and the like has been rapidly increasing. As a typical example, a lithium primary battery using lithium metal as an anode (battery negative electrode) is known. An example is shown in FIG. In FIG. 1, the upper diagram is a perspective view, and the lower diagram is a cross section taken along the line AA ′. The plate-
[0003]
On the other hand, conventionally, as a method of obtaining a sheet piece by cutting a sheet-shaped strip into a predetermined shape, there is a method as shown in FIG. The
[0004]
This method is also suitable for manufacturing the above-described plate-
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the strip is made of lithium metal, the situation is significantly different from that of a resin or metal that is usually considered. Since lithium is a very soft solid at room temperature, transport and cutting are very difficult. While the guide member has been described as regulating the traveling direction of the strip at the time of transport, the guide member is made of a lithium metal strip (hereinafter, also simply referred to as a lithium strip or a strip) because it is thin and soft. Deformation occurs easily when contacting the member, and the effect of regulating the traveling direction is hardly obtained. Further, the lithium metal adheres to the cutting blade, which hinders stable cutting. Further, it is difficult to handle the manufactured lithium flakes, so that the positions of the lithium flakes to be attached to the attached body tend to vary. At the manufacturing site of a plate-type battery, such difficulties hinder improvement in yield and productivity.
[0006]
Therefore, the first object of the present invention is to provide a method for cutting a lithium flake from a lithium metal strip with high shape accuracy and mounting the lithium flake to a mounting body with high positioning accuracy. I do. By adopting this method, it is possible to cut out a lithium flake that is to be an electrode active material from a lithium metal strip with high shape accuracy, and attach the lithium flake to an object to be a battery with high positioning accuracy. A second object is to provide a method for manufacturing a battery.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Functions / Effects]
The present invention for solving the above problems is a method for producing a lithium flake from a lithium metal strip, and attaching the lithium flake to an attached body,
A step of bringing the band-shaped resin carrier film and the band material closer to each other while sending them so that the main surfaces thereof face each other, and then pressing the band material to the carrier film by applying pressure to the carrier film from above and below the facing surface. When,
A step of producing a lithium flake by cutting the band material pressed on the carrier film into a predetermined shape without dividing the carrier film,
Removing the lithium flake from the carrier film and attaching the lithium flake to the object to be attached.
[0008]
In the method of the present invention, the lithium band material is pressure-bonded to the carrier film by positively utilizing the adhesiveness of lithium, which was only an obstacle in the conventional method, and the cutting and mounting steps are performed. . After the band is pressed and fixed to the carrier film, the traveling direction of the band is regulated by regulating the traveling direction of the carrier film. That is, it is not necessary to bring the strip into contact with the feeding means and the guide member. This can prevent the strip from being deformed or sticking to other members. In addition, since the carrier film is not divided at the time of cutting the strip, there is little possibility that the lithium flakes produced by the cutting will be misaligned. Further, since the strip is fixed to the carrier film, adhesion to the cutting blade is also suppressed. In addition, it is possible to use the carrier film as a reference for positioning, and it can be expected that the positioning accuracy when the lithium flake is attached to the object to be attached is improved. Further, since the adhesive is not used when the band material is carried on the carrier film, there is no possibility that the adhesive is mixed into the attached body which is a product.
[0009]
As the carrier film, one having at least one main surface subjected to a roughening treatment is used, and a lithium band material is preferably bonded to the principal surface having the roughened surface. With this configuration, an effect (anchor effect) of the lithium metal entering the void formed by the surface roughening process can be expected, and the lithium band can be more securely pressed against the carrier film.
[0010]
In addition, the method for manufacturing a battery according to the present invention that solves the problem includes:
A negative electrode case having a concave portion for accommodating a negative electrode active material is formed by bonding a negative electrode current collector plate to the negative electrode side frame-shaped exterior material so as to cover one opening of the negative electrode side frame-shaped exterior material made of a resin sheet. On the other hand, the band-shaped resin carrier film and the lithium metal band are brought close to each other while being sent out such that the main surfaces thereof face each other, and then the band is applied by applying pressure to the both from the vertical direction of the facing surface. Is pressed into a carrier film, and the band material pressed on the carrier film is cut into a predetermined shape without dividing the carrier film to produce a lithium flake, and the lithium flake is housed in the negative electrode case while being peeled off from the carrier film. A negative electrode forming step;
A separator forming step of attaching the separator to the negative electrode case so as to cover the lithium flakes,
On the separator, a positive electrode active material, a positive electrode forming step of arranging a positive electrode side frame-shaped exterior material forming a pair with the negative electrode case and a positive electrode case made of a positive electrode current collector plate,
It is characterized by including.
[0011]
In the method of manufacturing a battery according to the present invention, it is recognized that the above-described method of producing and attaching a lithium flake is inseparably integrated into a battery manufacturing process as one of the most important steps in battery assembly. Therefore, the battery manufacturing method of the present invention can fully enjoy the significant effects of the above-described method. Specifically, it is difficult for the lithium strip to be deformed during transportation, stable production of lithium flakes of the same shape is possible, and when the lithium flakes are attached (accommodated) to an object to be mounted, which is in the process of manufacturing a battery. It is expected that the yield and the production efficiency can be improved because of the expectation of the improvement of the positioning accuracy of the semiconductor device.
[0012]
In a preferred aspect, the negative electrode case is configured as a multiple-piece case assembly in which a plurality of concave portions are formed in the in-plane direction of the negative-side frame-shaped exterior material. After doing so, the position where the lithium flakes are transferred from the carrier film to the negative electrode case is adjusted in synchronization with the movement / stop of the carrier film and the band material so that each recess moves sequentially. Move / stop, and all the recesses individually contain lithium flakes.
[0013]
As described above, the supply of the lithium band material and the carrier film is performed one after another, and accordingly, lithium flakes are successively produced. As described above, if the multiple-piece case assembly accommodating the lithium flakes is moved / stopped in synchronization with the continuous production of the lithium flakes, high throughput in this step can be expected. Movement / stop of the multiple case assembly can be easily performed by, for example, an xy stage driven by a servo actuator.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows the structure of the plate-
[0015]
Before describing the manufacturing method, components of the plate-
The
[0016]
As the negative electrode active material 5, a lithium flake made of lithium metal can be used. Lithium metal means lithium or a lithium alloy. The thickness of the lithium flake is, for example, 90 to 150 μm. This thickness is also the thickness of a
[0017]
Next, a manufacturing process of the plate-
As shown in FIG. 2, first, the
[0018]
Next, the slurry which becomes the positive electrode active material 6 is thick-film printed on the main surface of the
[0019]
As shown in FIG. 5, the
[0020]
After the
[0021]
The step of individually storing the lithium flakes 5 in the
[0022]
In the
[0023]
Desirably, the
[0024]
The step of pressing the
The
[0025]
After sufficiently bringing the
[0026]
The
[0027]
Next, the step of cutting the
The cutting of the
[0028]
As shown in FIG. 9, when cutting the
[0029]
Such a carrier film
[0030]
In order to form the lithium flake 5 and the
[0031]
As described above, the
[0032]
Further, by applying an organic solvent, such as ethylene carbonate or propylene carbonate, used for the plate-
[0033]
Next, the step of accommodating the lithium flakes 5 in the
As shown in FIG. 2 Mounting position P further downstream than 3 At the (third position), an
[0034]
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the
[0035]
When the
[0036]
Further, a specific method of transferring the lithium flake 5 to the
[0037]
Further, in the present embodiment, the
[0038]
After the lithium flakes 5 as the negative electrode active material are accommodated in the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view and a cross-sectional view of a plate-type battery.
FIG. 2 is a diagram simply illustrating a manufacturing process of a plate-type battery.
FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing process of a multiple case assembly.
FIG. 4 is a diagram following FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram following FIG. 4;
FIG. 6 is a schematic view showing a line for carrying out the method of the present invention in which a lithium flake is produced from a strip and accommodated in a negative electrode case.
FIG. 7 is a diagram illustrating a method for cutting a lithium strip according to the present invention.
FIG. 8 is a schematic side view of a cutting device showing a height relationship between a punch and a cutting blade according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a positional relationship between a lithium flake and a positioning mark on the carrier film side.
FIG. 10 is a diagram illustrating a conventional method for obtaining a sheet piece by cutting a sheet-shaped strip into a predetermined shape.
[Explanation of symbols]
1,3 Window frame (framed exterior material)
2 recess
5 Lithium flakes (negative electrode active material)
6 Positive electrode active material
7,8 current collector
7c Main surface of negative electrode current collector
9 Separator
30 Negative electrode case (attached body)
31 Positive electrode case
33 Multi-piece case assembly
50 Remaining strip
60 Carrier film
60a Non-adhesion area
61 Supply reel for carrier film
62 Lithium strip
63 Supply reel for lithium strip
64 Collection reel
73a, 73b Cutting blade
73c punch
73d lifting base
80 Carrier film side alignment mark
100 plate type battery
WL width direction
Claims (14)
帯状の樹脂製キャリアフィルムと前記帯材とを、主面同士が対向するように送り出しつつ相対接近させたのち、対向面の上下方向から両者に圧力を懸けて前記帯材を前記キャリアフィルムに圧着させる工程と、
前記キャリアフィルム上に圧着した前記帯材を、前記キャリアフィルムを分断することなく所定形状に切断することによりリチウム薄片を作製する工程と、
前記リチウム薄片を前記キャリアフィルムから剥がしつつ前記被取付体に取り付ける工程と、
を含むことを特徴とするリチウム薄片の作製および取り付け方法。A method of producing a lithium flake from a lithium metal strip, and attaching the lithium flake to an attached body,
After the belt-shaped resin carrier film and the band material are relatively approached while being sent out such that the main surfaces thereof face each other, pressure is applied to both from above and below the facing surface, and the band material is pressed against the carrier film. The step of causing
A step of preparing a lithium flake by cutting the band material pressed onto the carrier film into a predetermined shape without dividing the carrier film;
Attaching the lithium flake to the attached body while peeling off the lithium flake from the carrier film,
A method for producing and attaching a lithium flake, comprising:
前記リチウム薄片を作製する工程において、前記帯材を前記リチウム薄片と帯材残部とに分かれるように切断し、前記帯材残部については前記キャリアフィルムと一緒に前記回収リールに巻き取って回収する請求項1ないし7のいずれか1項に記載のリチウム薄片の作製および取り付け方法。The carrier film, one end of which is fixed to a supply reel and the other end of which is previously fixed to a collection reel, is sent out from the supply reel by rotational driving of the supply reel and the collection reel,
In the step of producing the lithium flake, the strip is cut so as to be divided into the lithium flake and the remaining part of the band, and the remaining part of the band is wound and collected on the collection reel together with the carrier film. Item 8. The method for producing and attaching a lithium flake according to any one of Items 1 to 7.
前記リチウム薄片を覆う形でセパレータを前記負極ケースに取り付けるセパレータ形成工程と、
前記セパレータ上に、正極活物質と、前記負極ケースと対をなす正極側枠状外装材および正極集電板からなる正極ケースとを配置する正極形成工程と、
を含むことを特徴とする電池の製造方法。A negative electrode case having a concave portion for accommodating a negative electrode active material is formed by bonding a negative electrode current collector plate to the negative electrode side frame-shaped exterior material so as to cover one opening of the negative electrode side frame-shaped exterior material made of a resin sheet. On the other hand, a belt-shaped resin carrier film and a lithium metal band material are brought closer to each other while being sent out such that their main surfaces are opposed to each other. The material is pressed against the carrier film, and the band material pressed onto the carrier film is cut into a predetermined shape without dividing the carrier film to prepare a lithium flake, and the lithium flake is removed from the carrier film. A step of forming a negative electrode to be housed in the negative electrode case while peeling off;
A separator forming step of attaching a separator to the negative electrode case so as to cover the lithium flakes,
On the separator, a positive electrode forming step of disposing a positive electrode active material and a positive electrode case formed of a positive electrode side frame-shaped exterior material and a positive electrode current collector plate that form a pair with the negative electrode case,
A method for producing a battery, comprising:
前記リチウム薄片を前記キャリアフィルムから前記負極ケースに移載させる位置を、各凹部が順次移動するように、前記キャリアフィルムおよび前記帯材の移動/停止に同期して前記複数個取りケースアセンブリの移動/停止を行い、すべての前記凹部に個別に前記リチウム薄片を収容させる請求項13記載の電池の製造方法。The negative electrode case is configured as a multiple-piece case assembly in which a plurality of the concave portions are formed in the in-plane direction of the negative electrode side frame-shaped exterior material,
The position where the lithium flakes are transferred from the carrier film to the negative electrode case is moved in synchronization with the movement / stop of the carrier film and the band material so that the recesses are sequentially moved. The method for manufacturing a battery according to claim 13, wherein the lithium flakes are individually accommodated in all the recesses.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002204156A JP2004047324A (en) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | Formation and mounting method of lithium flake, and manufacturing method of battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002204156A JP2004047324A (en) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | Formation and mounting method of lithium flake, and manufacturing method of battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004047324A true JP2004047324A (en) | 2004-02-12 |
Family
ID=31709834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002204156A Pending JP2004047324A (en) | 2002-07-12 | 2002-07-12 | Formation and mounting method of lithium flake, and manufacturing method of battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004047324A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104332586A (en) * | 2014-09-02 | 2015-02-04 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | Production method and production equipment of ultrathin lithium belt |
-
2002
- 2002-07-12 JP JP2002204156A patent/JP2004047324A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104332586A (en) * | 2014-09-02 | 2015-02-04 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | Production method and production equipment of ultrathin lithium belt |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112310423B (en) | Laminated cell production system and laminated cell forming method | |
TWI593322B (en) | Metallic foil pattern laminate, method for blanking metallic foil, circuit substrate, method for manufacturing same, and solar cell module | |
JP5383571B2 (en) | Electrode plate manufacturing equipment | |
US20020007552A1 (en) | Apparatus and method of manufacturing a battery cell | |
KR101477020B1 (en) | Automatic Apparatus for Adhesion of Tape | |
JP4311522B2 (en) | Adhesive sheet attaching method and apparatus, and semiconductor wafer processing method | |
EP0614237A1 (en) | A battery precursor, a method for manufacturing the battery precursor, a battery, and a method for manufacturing the battery | |
JP4713373B2 (en) | Lithium ion battery and method and apparatus for manufacturing the same | |
WO2011118713A1 (en) | Electrode plate manufacturing apparatus | |
US20120318462A1 (en) | Method and apparatus for manufacturing wound electrode assembly for battery | |
CN103430328A (en) | Process for forming flexible substrates using punch press type techniques | |
JP5879754B2 (en) | Circuit board manufacturing method | |
JP2008172159A (en) | Method for adhering adhesive tape and adhesive tape adhering appratus using the method | |
WO2007099654A1 (en) | Reinforcement plate bonding device, reinforcement plate punch device, cutting device for creating reinforcement plate, flexible substrate, and electronic apparatus | |
KR20050032465A (en) | Cover-lay film lamination method of flexible pcb for semiconductor package and this same cover-lay film lamination system | |
JP2004047372A (en) | Formation and mounting method of sheet piece, and manufacturing method of battery | |
JP2004047324A (en) | Formation and mounting method of lithium flake, and manufacturing method of battery | |
CN115000476B (en) | Five-in-one forming equipment | |
KR100377920B1 (en) | The method of electrode tab with sealing tape and the device thereof | |
CN217881611U (en) | Lamination production line | |
CN217426821U (en) | Battery core lamination processing device and battery core production equipment | |
WO2000072398A1 (en) | Apparatus and method for battery cell electrode preparation, assembly and lamination | |
JPH06124709A (en) | Manufacture of negative electrode current collector for lithium battery | |
JP2004026884A (en) | Method for producing double-sided tape for profile member | |
JP4719790B2 (en) | Reinforcing plate pasting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040408 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060314 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070802 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080107 |