JP2004047372A

JP2004047372A - シート片の作製および取り付け方法、ならびに電池の製造方法

Info

Publication number: JP2004047372A
Application number: JP2002205905A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Fukada; 深田　明宏; Tomio Sato; 佐藤　富雄
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2002-07-15
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】帯材からシート片を高い形状精度で切り出し、そのシート片を被取付体に高い位置決め精度で取り付ける。
【解決手段】セパレータ９（シート片）を負極側ケース３０に収容させるためのライン２００においては、キャリアフィルム用供給リール６１に巻き取られたキャリアフィルム６０と、帯材用供給リール６３に巻き取られたセパレータ９を切り出すための帯材６２とを、主面同士が対向するように各供給リール６１，６３から送り出しつつ相対接近させ、静電引力により帯材６２とキャリアフィルム６０とを接着させる工程、キャリアフィルム６０上に接着した帯材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セパレータ９を作製する工程、セパレータ９をキャリアフィルム６０から剥がしつつ負極側ケース３０に溶着する工程、を主要な工程として行う。上記各工程を、図６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。
【選択図】　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂製の帯材からシート片を作製し、そのシート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１３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、セパレータ９を切り出すための樹脂シートを予め帯状に形成してリールに巻き取っておき、その後、その樹脂シートを板型電池１００に要求される形状に次々と切断する。そして、得られたセパレータ９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、セパレータとなる樹脂シートは、非常に薄くて軟質であるため、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。接着剤を使用して位置決めし、切断や搬送を行う方法は容易に思いつくが、次の理由により却下される。セパレータとなる樹脂シートは複数積層された構造を有するため、接着剤を使用すると剥離させる際に層が分離してしまうという不具合が発生しやすい。また接着剤を使用すると、電池内部に接着剤が混入することとなり好ましくない。また、このような樹脂シートの切断や搬送を困難にしている理由として、樹脂シートが帯電しやすいことも挙げられる。
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、さらには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、帯材からシート片を高い形状精度で切り出し、そのシート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、樹脂製の帯材からセパレータを高い形状精度で切り出し、そのセパレータを電池の一部を構成する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、帯材からシート片を作製し、そのシート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、シート片を得るための上記帯材とを、主面同士が対向するように送り出しつつ相対接近させ、静電引力により帯材とキャリアフィルムとを接着させる工程と、
キャリアフィルム上に接着した帯材を、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シート片を作製する工程と、
シート片と被取付体との間に、シート片とキャリアフィルムとの間に作用する接着力よりも強い接着力を作用させて、シート片をキャリアフィルムから剥がしつつ被取付体に接着する工程と、
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静電気を積極的に利用して、帯材をキャリアフィルムに固定し、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、搬送中に帯材が変形することを防止できる。また、帯材の切断時には、キャリアフィルムを分断せずに帯材だけを切断（具体的には分断）するので、該切断によって作製されるシート片の位置ズレが生じる恐れも小さい。また、キャリアフィルムを位置決めの基準とすることで、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し、製品となるシート片をキャリアフィルムから剥離させる際に、そのシート片が破損してしまうこともなくなる。
【０００９】
静電引力を働かせるためには、帯材とキャリアフィルムの各対向面を、互いに逆極性に帯電させることが必要となる。静電気は、誘電体同士を摩擦させたときに発生するものであり、帯電の極性に関していえば、各誘電体の誘電率の大小に支配される。たとえば、帯材やキャリアフィルムが、供給リールから順次送給されるようにした場合、誘電率が等しいもの同士を摩擦させている（つまり剥離帯電させている）ことになり、帯電の極性に規則性がない。したがって、幸運にもそれぞれの対向面が互いに逆極性に帯電していれば、キャリアフィルムと帯材との間に静電引力が働く。
【００１０】
そうだとすれば、帯材とキャリアフィルム、それぞれの対向面が逆極性の静電気を帯びるように積極的な手段を講じ、必ず静電引力が働くようにしてやるのが望ましい、という結論に達する。
【００１１】
１つの好適な形態においては、キャリアフィルムおよび帯材のうち、一方を帯電状態、他方を非帯電状態にしつつ両者を相対接近させることが考えられる。このようにすると、帯電極性に関係なく、両者が接近することにより生じる静電誘導により、キャリアフィルムと帯材との間に静電引力を作用させることができる。静電誘導とは、帯電体の近傍に導体または誘電体があるとき、その帯電体に近い側の面にこれと反対の電荷、遠い側の面に同種の電荷が現れる現象をいう。
【００１２】
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枠状外装材の一方の開口を塞ぐように、その枠状外装材に集電板を接着して、第一の電極活物質を収容するための凹部を有する第一の電極ケースを作り、その第一の電極ケースの凹部に第一の電極活物質を収容させる工程と、
帯状の樹脂製キャリアフィルムと、帯状の切断前セパレータとを、主面同士が対向するように送り出しつつ相対接近させ、静電引力により切断前セパレータとキャリアフィルムとを接着させ、キャリアフィルム上に接着した切断前セパレータを、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電池に組み込むべきセパレータを作製し、セパレータと第一の電極ケースの開口周縁部との間に、セパレータとキャリアフィルムとの間に作用する接着力よりも強い接着力を作用させて、セパレータをキャリアフィルムから剥がしつつ第一の電極活物質を覆う形で第一の電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、第二の電極活物質と、第一の電極ケースと対をなす第二の電極ケースとを配置する工程と、
を含むことを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の電池の製造方法は、前述したシート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。つまり、前述した帯材を切断前セパレータとし、切断により得られるシート片をセパレータそのものと考えるとよい。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、搬送中のセパレータに変形が生じにくいこと、同一形状のセパレータを安定して作製できること、セパレータを電池の製造途上物である被取付体に取り付け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、生産効率の向上も期待できる。
【００１４】
好適な態様において、上記第一の電極ケースは、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、セパレータをキャリアフィルムから第一の電極ケースに移動させる位置を、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、すべての負極ケースに個別にセパレータを配置する。
【００１５】
前述したように、切断前セパレータおよびキャリアフィルムの送給は次々と行われ、それにともないセパレータは次々と作製される。このようにセパレータが連続的に作製されることに同期して、そのセパレータを取り付け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。
【００１６】
なお、電池の極に関していうと、“第一の…”および“第二の…”は、一方が電池の正極側を意味し、他方が負極を意味することは、以下に記す実施形態より明らかとなる。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。
図１２の断面図に示すように、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１ａ，３ａ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１ｂ，３ｂ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１ｂ，３ｂを介して行われる。
【００１９】
負極活物質５（第一の電極活物質）には、リチウム金属からなるリチウム薄片５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５の厚さは、たとえば９０〜１５０μｍとされる。正極活物質６（第二の電極活物質）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（ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３）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。
【００２０】
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１ｂ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（第一の電極ケース）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１ｂ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。
【００２１】
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（第二の電極ケース）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１ｂ，３ｂ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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を個別に収容させた後、図２（２−３）に示すように、リチウム薄片５の上にセパレータ９を個別に配置する工程について説明する。この工程は、本発明の要部をなすものであり、具体的には、樹脂製の帯材からセパレータ９を切り出し、そのセパレータ９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。
【００２５】
セパレータ９（シート片）を負極ケース３０に取り付けるためのライン２００においては、キャリアフィルム用供給リール６１に巻き取られた帯状の樹脂製キャリアフィルム６０と、帯材用供給リール６３に巻き取られた切断前セパレータである帯材６２（以下、単に帯材６２ともいう）とを、主面同士が対向するように各供給リール６１，６３から送り出しつつ相対接近させ、静電引力により帯材６２とキャリアフィルム６０とを接着（吸着）させる工程、キャリアフィルム６０上に接着した上記帯材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セパレータ９を作製する工程、セパレータ９と負極ケース３０との間に、セパレータ９とキャリアフィルム６０との間に作用する接着力よりも強い接着力を作用させて、セパレータ９をキャリアフィルム６０から剥がしつつ負極ケース３０に接着する工程、を主要な工程として行う。具体的にはそれらの各工程を、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、上記した順序で繰り返し行う。
【００２６】
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、吸着ミス、切断ミス、搬送ミス等が生じる可能性も小さくなる。
【００２７】
帯材６２をキャリアフィルム６０に接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、たとえばＰＥ、ＰＰ、ＰＥＴなどが推奨される。本実施形態ではＰＥＴ樹脂を使用している。
【００２８】
図６に示すように、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。
【００２９】
図６に示すように、帯材６２は吸着位置Ｐ_１（第一位置）において、静電引力によりキャリアフィルム６０に吸着固定されることとなるが、静電引力を働かせるためには両者の対向面が逆極性に帯電していることが必要となる。供給リール６１，６３から剥離されたキャリアフィルム６０、帯材６２は、両者の対向面が逆極性になっている場合もあるし、同極性になっている場合もある。逆極性ならば、送給ローラ７５により両者を十分に接近させれば、外力を加えずとも帯材６２はキャリアフィルム６０に吸着される。もちろん、同極性の場合もあるので、その場合は、反発力が働くことになる。反発力が働く場合を排除するためには、以下のような方法が好適である。
【００３０】
すなわち、供給リール６１，６３から送り出すときに剥離帯電するキャリアフィルム６０および帯材６２のうち、一方を帯電状態、他方を非帯電状態にしつつ両者を相対接近させるのである。このようにすると、両者が接近することに基づく静電誘導により、キャリアフィルム６０と帯材６２との間に必ず静電引力が作用する。本実施形態においては、図６に示すように、帯電手段９１を用い、帯材６２を強制的に帯電させている。帯電手段９１としては、公知のイオン発生装置などを用いることができる。その設置場所は、吸着位置Ｐ_１と帯材用供給リール６３との中途であることはもちろん、キャリアフィルム６０まで帯電させないように設置向き等を調整するとよい。他方、キャリアフィルム６０については、除電手段により電荷を中和しつつ帯材６２と相対接近させるようにするのが好ましい。図６に示す実施形態では、帯材２６との対向面とは反対側に、接地された金属製ガイド板９５を除電手段に兼用させる形で配置している。
【００３１】
なお、静電誘導を利用する以外の方法を採用することも可能である。たとえば、図７に示すように、供給リール６１から剥離させたキャリアフィルム６０に対しては第一のコロナワイヤ９２（第一の帯電手段）、供給リール６３から剥離させた帯材６２に対しては第二のコロナワイヤ９３（第二の帯電手段）を、それぞれの対向面側に配置し、それら第一および第二のコロナワイヤ９２，９３に、互いに逆極性の直流高電圧ＨＶを印加する。要するに、帯電手段を用いてそれぞれの対向面を互いに逆極性に強制帯電させるのであり、これによりキャリアフィルム６０に帯材６２を確実に吸着固定することができる。なお、この場合は、キャリアフィルム６０を積極的にアースする必要もない。
【００３２】
また、これまで説明したように、帯電手段を用いてキャリアフィルム６０および帯材６２の少なくとも一方を積極的に帯電させる場合には、キャリアフィルム６０やセパレータ９を得るための帯材６２が供給リールに巻き取られていなくてもよいことに気付く。ただし、各々を供給リールに巻き取っておけば順次供給がやり易い。
【００３３】
帯材６２をキャリアフィルム６０に吸着させたのち、前述した吸着位置Ｐ_１よりも下流側のプレス位置Ｐ_１０に配置したプレス装置９４により、両者の対向面の上下方向から圧力を付与する。これにより、キャリアフィルム６０と帯材６２の間隙の空気抜き、帯材６２に生じているシワの除去を行うことができる。この工程は必須のものではないが、これを行うことにより、帯材６２がキャリアフィルム６０に吸着された状態を一層強固に維持できる。なお、プレス装置９４を構成する部分のうち、帯材６２側に位置するステージ部７１に関していえば、製品部分（セパレータ９となる部分）を強く押さえつけると、損傷してしまうことが予測されるので、図８に示すようなステージ部７１を用いることが望ましい。
【００３４】
図８は、図６のライン２００で使用するプレス装置９４の一部をなすステージ部７１の斜視図である。ステージ部７１は、ベース７１ａの上面に１対の凸状部７１ｂ，７１ｂが互いに平行に設けられている。この凸状部７１ｂ，７１ｂの平行間距離は、セパレータ９よりも幅広であり、帯材６２よりも幅狭である。このステージ部７１と押付部７０との間に、キャリアフィルム６０に保持された帯材６２を挟み込むことにより、該帯材６２のうち、製品とならない両縁のみに圧が付与されることになる。なお、凸状部７１ｂ，７１ｂの高さは、キャリアフィルム６０や帯材６２の厚さを超えない範囲とするのがよく、本実施形態では約１０μｍとしている。
【００３５】
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１１参照）、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が吸着されていない領域のことである。
【００３６】
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、吸着位置Ｐ_１よりも下流側の切断位置Ｐ_２（第二位置）にて行う。切断位置Ｐ_２には、切断装置７３、切断テーブル７２が配置されている。図９に示すように、帯材６２を切断して方形状のセパレータ９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。
【００３７】
図１１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、セパレータ９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の吸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とセパレータ９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を使用したセパレータ９の位置決め精度は、極めて高精度である。
【００３８】
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。
【００３９】
セパレータ９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、セパレータ作製用の切断刃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１０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の先端がセパレータ９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。
【００４０】
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、セパレータ９を作製する工程において、帯材６２をセパレータ９と帯材残部５０（図１１参照）とに分かれるように切断し、帯材残部５０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から剥離させてリサイクルに回すとよい。
【００４１】
次に、セパレータ９を負極ケース３０に取り付け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Ｐ_２よりもさらに下流側の取付位置Ｐ_３（第三位置）には、溶着装置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、溶着装置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。溶着装置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。溶着装置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、その下面外周縁部が突出して、セパレータ９の外周縁部に重なるように調整されたヒータ７４ａとされる。
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。負極ケース３０には、予めその各々に、負極活物質であるリチウム薄片５を収容させている。
【００４２】
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に吸着させて、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セパレータ９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を吸着固定す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、作製したセパレータ９を負極ケース３０に取り付ける工程の容易性、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。
【００４３】
図６に示すヒータ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、セパレータ９の外周縁部が負極ケース３０の開口周縁部に押し付けられる（図２参照）。これにより、負極側ウィンドウフレーム１に形成されたホットメルト型接着剤層１ｂが溶融されることによって生じる接着力により、セパレータ９はキャリアフィルム６０から剥がれ、負極集電板７とは反対側の開口を塞ぐように、負極側ウィンドウフレーム１に直接接着される。つまり、セパレータ９およびキャリアフィルム６０が溶融するよりも先に、ウィンドウフレーム１の接着剤層１ｂが融けるようにヒータ７４ａを温度調整する。また、そうなるようにキャリアフィルム６０、セパレータ９およびウィンドウフレーム１の接着剤層１ｂの材質を選択する。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を直接取り付けるので、搬送にともなう位置決め精度の低下がない。
【００４４】
また、セパレータ９を負極ケース３０に取り付け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を介して上記した押圧手段７４ａ（ヒータ）をセパレータ９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セパレータ９を負極ケース３０に押し付けることにより、そのセパレータ９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セパレータ９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。
【００４５】
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、セパレータ９をキャリアフィルム６０から負極ケース３０に移動させる位置（取付位置Ｐ_３）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、すべての負極ケース３０に個別にセパレータ９を配置するようにしている。このような方法によると、負極ケース３０にセパレータ９を収容させる工程を、キャリアフィルム６０または帯材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。
【００４６】
以上のようにして、セパレータ９を負極ケース３０に取り付けた後、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。セパレータ９の替わりに、リチウム薄片５を負極ケース３０に収容させる工程において、本明細書に記載された方法を採用することも可能である。ただし、リチウム薄片５は負極ケース３０の凹部２に収容されるものである。
【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】帯材からセパレータを作製して負極ケースに取り付け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】本発明にかかるキャリアフィルムおよび帯材をコロナ帯電させる形態を説明する模式図。
【図８】本発明にかかるプレス装置のステージ部の斜視図。
【図９】本発明にかかる帯材の切断方法を説明する図。
【図１０】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１１】本発明にかかる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１２】ウィンドウフレームの断面図。
【図１３】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）
１ｂ，３ｂ　ホットメルト型接着剤層
２　凹部
５　リチウム薄片（負極活物質、第一の電極活物質）
６　正極活物質（第二の電極活物質）
７，８　集電板
７ｃ　集電板の主面
９　セパレータ
３０　負極ケース（第一の電極ケース、被取付体）
３１　正極ケース（第二の電極ケース）
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
６１　キャリアフィルム用供給リール
６２　帯材
６３　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
７４ａ　押圧手段（ヒータ）
８０　キャリアフィルム側位置合わせマーク
９１　帯電手段
１００　板型電池
ＷＬ　幅方向

Claims

帯材からシート片を作製し、そのシート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、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、静電引力により前記帯材と前記キャリアフィルムとを接着させる工程と、
前記キャリアフィルム上に接着した前記帯材を、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前記シート片を作製する工程と、
前記シート片と前記被取付体との間に、前記シート片と前記キャリアフィルムとの間に作用する接着力よりも強い接着力を作用させて、前記シート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接着する工程と、
を含むことを特徴とするシート片の作製および取り付け方法。
前記キャリアフィルムはキャリアフィルム用供給リールに巻き取られたものから、前記帯材は帯材用供給リールに巻き取られたものから、それぞれ送り出される請求項１記載のシート片の作製および取り付け方法。
前記キャリアフィルムおよび前記帯材のうち、一方を帯電状態、他方を非帯電状態にしつつ両者を相対接近させる請求項１または２記載のシート片の作製および取り付け方法。
帯電手段を用い、前記帯材を強制的に帯電させる請求項３記載のシート片の作製および取り付け方法。
前記キャリアフィルムおよび前記帯材の送給を、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、前記した各工程を行う請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシート片の作製および取り付け方法。
前記キャリアフィルムには、前記帯材よりも幅広のものを使用し、幅方向において前記キャリアフィルムからはみ出さず、かつ前記キャリアフィルムの幅方向の少なくとも片側に非接着領域が生ずるように前記帯材を配し、前記キャリアフィルムの縁をガイドする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のシート片の作製および取り付け方法。
前記帯材を切断する際、同時に前記キャリアフィルムの前記非接着領域に、前記シート片を前記被取付体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を形成する請求項６記載のシート片の作製および取り付け方法。
前記キャリアフィルム側位置合わせマークは、前記キャリアフィルムを厚さ方向に貫通する貫通孔である請求項７記載のシート片の作製および取り付け方法。
前記シート片作製用の切断刃と、前記貫通孔形成用のパンチとを昇降ベースに固定し、前記パンチが前記キャリアフィルムを貫く位置まで前記昇降ベースが移動した場合であっても、前記切断刃は前記キャリアフィルムを貫通しないように、それら切断刃とパンチとの相対高さ調整を行う請求項８記載のシート片の作製および取り付け方法。
前記キャリアフィルムは、一端がキャリアフィルム用供給リール、他端が回収リールに予め固定されて、前記キャリアフィルム用供給リールおよび前記回収リールの回転駆動により前記キャリアフィルム用供給リールから送り出される一方、
前記シート片を作製する工程において、前記帯材を、前記シート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９のいずれか１項に記載のシート片の作製および取り付け方法。
前記キャリアフィルムが鉛直方向上側、前記帯材が下側となるように、前記帯材を前記キャリアフィルムに接着させて、前記帯材の切断と搬送を行うとともに、前記シート片を前記被取付体に取り付ける工程において、前記帯材のさらに下方に前記被取付体を待ち受けさせる請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のシート片の作製および取り付け方法。
前記キャリアフィルムを介して押圧手段を前記シート片に当接させ、前記キャリアフィルムを鉛直下方向に撓ませつつ前記シート片を前記被取付体に押し付けることにより、そのシート片を前記キャリアフィルムから前記被取付体に移載する請求項１１記載のシート片の作製および取り付け方法。
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の前記シート片が、電池の正極と負極とを分断するセパレータであり、前記被取付体が、電池を構成する少なくとも一部であることを特徴とする電池の製造方法。
樹脂シートからなる枠状外装材の一方の開口を塞ぐように、その枠状外装材に集電板を接着して、第一の電極活物質を収容するための凹部を有する第一の電極ケースを作り、その第一の電極ケースの凹部に前記第一の電極活物質を収容させる工程と、
帯状の樹脂製キャリアフィルムと、帯状の切断前セパレータとを、主面同士が対向するように送り出しつつ相対接近させ、静電引力により前記切断前セパレータと前記キャリアフィルムとを接着させ、前記キャリアフィルム上に接着した前記切断前セパレータを、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電池に組み込むべきセパレータを作製し、前記セパレータと前記第一の電極ケースの開口周縁部との間に、前記セパレータと前記キャリアフィルムとの間に作用する接着力よりも強い接着力を作用させて、前記セパレータを前記キャリアフィルムから剥がしつつ前記第一の電極活物質を覆う形で前記第一の電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、前記第二の電極活物質と、前記第一の電極ケースと対をなす第二の電極ケースとを配置する工程と、
を含むことを特徴とする電池の製造方法。
前記セパレータは、前記枠状外装材の前記集電板とは反対側の開口を塞ぐように、その枠状外装材に形成されたホットメルト型接着剤層が溶融されることによって生じる接着力により、該枠状外装材に直接接着される請求項１４記載の電池の製造方法。
前記第一の電極ケースは、前記枠状外装材の面内方向に前記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、
前記セパレータを前記キャリアフィルムから前記第一の電極ケースに移動させる位置を、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切断前セパレータの移動／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、すべての前記第一の電極ケースに個別に前記セパレータを配置する請求項１４または１５記載の電池の製造方法。