JP2010218766A - リード導体の把持方法、リード部材の製造方法および製造に用いられる固定治具 - Google Patents

Abstract

【課題】ホットプレスによってリード導体に絶縁フィルムを熱溶着する際に、リード導体への折れ跡の発生を防止でき、作業性に優れた非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード部材の製造方法およびリード部材の製造に用いられる固定治具を提供する。
【解決手段】非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード部材を製造するにあたって、リード導体２の挿入方向に向かって対向する間隙が狭くなる傾斜面１１ａ，１２ａを形成した一対の把持部材１１，１２を備えた固定治具１０によって、リード導体２の一方側の端部を片持ち支持する。そして、リード導体２の他方側の両面に設けた絶縁フィルム３をホットプレス２０によって加熱・加圧することにより、リード導体２に絶縁フィルム３を貼り付けてリード部材を作製する。
【選択図】図１

Description

本発明は、非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード導体の把持方法、リード部材の製造方法およびリード部材の製造に用いられる固定治具に関する。

電子機器の小型化と共に電源としての電池の小型化、軽量化が求められている。また、高エネルギー密度化、高エネルギー効率化に対する要求もあり、このような要求を満たすものとして、リチウムイオン電池などの非水電解質電池への期待が高まっている。非水電解質電池としては、例えば、特許文献１に開示されているように、正極板、負極板及び電解液を、金属箔層を含む多層フィルムからなる封入袋に収納し、正極板、負極板の電極板に接続したリード導体を外部に取り出す構造のものが知られている。

非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード部材１は、図４（Ａ）に示すように、リード導体２の取り出し部分に絶縁フィルム３からなる絶縁体を形成ことによって作製している。このリード導体２への絶縁フィルム３の形成は、図４（Ｂ）に示すように、通常、熱可塑性層４を形成する熱可塑性樹脂フィルムと架橋層５を形成する架橋樹脂フィルムを貼り合わせた絶縁フィルム３をリード導体２の両面に配置し、ホットプレスによってこの絶縁フィルム３を熱溶着することによって行われている。

特開２００１−１０２０１６号公報

しかしながら、リード導体を把持する場合にリード導体に折れが発生することがあった。特に、ホットプレスによって絶縁フィルムを熱溶着する際に、リード導体に折れが発生することがあった。
図５（Ａ）は、リード導体に絶縁体を形成する際に用いる製造装置の一例を示す図であり、ホットプレスとリード導体を固定する固定治具とを示している。また、図５（Ｂ）はリード導体と絶縁フィルムをホットプレスによって挟んで加圧・加熱する際の一動作状態を示す図である。

固定治具３０は、ホットプレス２０に対するリード導体２の位置決めを行うものである。固定台３４の上に下部把持部材３２が設けられており、この下部把持部材上３２に、上部把持部材３１および端部固定部材３３を有している。固定台３４上の下部把持部材３２と端部固定部材３３は固定台３４に対して垂直方向（高さ方向）に動かないように固定されているが、上部把持部材３１は垂直方向に移動可能である。

リード導体２に絶縁体を形成するにあたっては、まず、リード導体２を上部把持部材３１と下部把持部材３２との間隙に挿入し、リード導体２を水平に片持ち支持する。この状態で、図５（Ｂ）に示すようにリード導体２の絶縁フィルム３を配置した部分を上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２とで挟み込み、リード導体２と絶縁フィルム３を加圧・加熱することにより、リード導体２の露出部両面に絶縁フィルム３を熱溶着して貼り付ける。

リード導体２としては、厚み０．１〜０．５ｍｍ程度のアルミニウム板やニッケル板、ニケッルメッキ銅板等が用いられるが、製造ロットによって作製されるリード部材の厚みも異なっている。

ここで、固定治具３０によって固定されたリード導体２の水平高さと、ホットプレス２０がリード導体２と絶縁フィルム３を挟み込むホットプレス面の水平高さとが一致している場合は、ホットプレス２０によって絶縁フィルム３を加圧・加熱する際にリード導体２にストレスがかからないが、図５（Ｂ）で示すように両者の水平高さがずれると、両者の高さの違い（段差）によるストレスがリード導体２の狭い範囲に集中して発生し、リード導体２に折れ跡Ｋが発生することになる。

固定治具３０によって固定されたリード導体２の水平高さとホットプレス面の水平高さとの不一致は、リード導体２や絶縁フィルム３の厚みの公差や、リード部材に使用されるリード導体の厚みがロットによって異なることが原因となっている。また、固定治具３０によって固定されたリード導体２の水平高さとホットプレス面の水平高さとが一致するように、両者の水平高さを調整しているが、ロットが変わるたびに折れ跡が発生しないように調整することは、作業性を著しく悪化させる原因ともなっていた。

本発明は、上述したような実情に鑑みてなされたもので、リード電極を把持する際、特に、ホットプレスによってリード導体に絶縁フィルムを熱溶着する際に、リード導体への折れ跡の発生を防止でき、作業性に優れた非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード導体の把持方法、リード部材の製造方法およびリード部材の製造に用いられる固定治具の提供を目的とする。

本発明による非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード導体の把持方法、リード部材の製造方法は、間隙がリード導体の挿入方向に向かって狭くなるように対向された一対の把持部材によって、リード導体の一方の端部を片持ち支持している。また、このリード導体の両面に絶縁フィルムを設け、ホットプレスで加熱・加圧することにより、前記リード導体に前記絶縁フィルムを貼り付けている。

また、本発明による非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード部材の製造に用いられる固定治具は、間隙がリード導体の挿入方向に向かって狭くなるように対向された一対の把持部材を有している。また、一対の把持部材の一方が移動可能となっている。さらに、リード導体の挿入方向端部が突き当たることにより位置決めするための端部固定部材を有している。

本発明によれば、リード導体を片持ち支持する固定治具の一対の把持部材の間隙がリード導体の挿入方向に向かって狭くなるように、把持部材に傾斜面を形成しているため、リード導体を把持する際に、リード導体に折れが発生することを防止できる。特に、リード導体に絶縁フィルムを溶着する際に、ホットプレスの固定治具側端面から固定治具の固定点までの距離が長くなり、ホットプレス面と固定治具の水平高さの違いが生じても、発生するストレスがリード導体の広い範囲に分散するため、リード導体に折れ跡が発生することが防止できる。

また、一対の把持部材に設けた傾斜面のなす間隙がリード導体を受け入れる側に向かって開いているため、リード導体を固定治具に挿入することが容易となり作業性が増す。さらに、厚みの異なるリード導体を用いたリード部材を製造する際にも、ホットプレス面と固定治具との高さ調整を厳密に行う必要がなくなることにより作業性が増すことができる。

本発明のリード部材の製造方法に係る製造装置を示す図である。 本発明による固定治具の一部を拡大して示す図である。 本発明によるリード部材の製造方法の例を説明するための図である。 非水電解質電池のリード部材を示す図である。 製造装置の一例を示す図である。

以下、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、リード導体にフィルムを貼り付ける際に用いる製造装置を示す図であり、図２は、導体に絶縁フィルムを貼り付ける際に用いる製造装置の一部を拡大して示す図である。

図１において、ホットプレス２０は、上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２とから成るとともに、上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２とは、ともに上下に移動可能となっており、リード導体２の絶縁フィルム３を設けた部分を上下から挟み、リード導体２と絶縁フィルム３を加圧・加熱するようになっている。また、上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２のホットプレス表面には耐熱ゴム２３がそれぞれ貼着されている。

本発明の固定治具１０は、固定台１４の上に、超耐熱性樹脂であるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）からなる一対の上部把持部材１１、下部把持部材１２、および端部固定部材１３を有している。そして、固定台１４上の下部把持部材１２と端部固定部材１３は固定台１４に対して垂直方向に動かないように固定されているが、上部把持部材１１は垂直方向上下に移動可能となっている。

上部把持部材１１と下部把持部材１２には、上部把持部材１１と下部把持部材１２との間隙が、ホットプレス２０側に向かって広がる、換言すれば、リード導体２の挿入方向に向かってその間隙が狭くなる傾斜面１１ａ，１２ａがそれぞれ形成されている。図２は、上部把持部材１１、下部把持部材１２、端部固定部材１３を水平方向から見た拡大図であり、例えば、上部把持部材１１の水平方向の幅ｄ１が１０数ｍｍ、上部把持部材１１と下部把持部材１２の押さえ代ｄ３が２ｍｍから３．５ｍｍとなるように、ホットプレス側の端面からｄ２の幅にわたってそれぞれ傾斜面１１ａ，１２ａを形成している。

上部把持部材１１の傾斜角度θは６度以下に形成し、この傾斜面１１ａによって、上部把持部材１１のホットプレス側に間隙ｄ５として、０．５ｍｍから１．０ｍｍ程度の間隙が開くようにしている。下部把持部材１２の傾斜面１２ａも同様であり、このため、これらの２つの傾斜面１１ａ，１２ａによって、ホットプレス側に１．０ｍｍから２．０ｍｍの間隙が開くようなる。
また、リード導体の端部が突き当たる端部固定部材１３と上部把持部材１１とには０．５ｍｍ程度の間隙ｄ４を設けている。

図５の固定治具では、上部把持部材３１の水平方向幅ｄ１の全体がリード導体の押さえ代となるため、ホットプレス面と固定治具の高さに段差があった場合は、リード導体２の狭い部分にストレスが集中したが、本発明ではホットプレス２０から遠い位置に押さえ代（図２の幅ｄ３で示す個所）があるため、ホットプレス２０と固定治具１０の固定点Ｘとの距離が長くなる。

したがって、ホットプレス面と固定治具の高さに段差があった場合でも、リード導体２にかかるストレスを広い範囲に分散することができ、リード導体２に折れ跡が発生することはない。また、リード導体２を固定治具２０に装着する際に、傾斜面１１ａ，１２ａによる間隙によってリード導体２の挿入が容易となる。

次に、本発明によるリード部材の製造方法の例について図３を用いて説明する。
まず、長尺の金属箔を一定長に切断して、個片のリード導体２を得る。次に、図３（Ａ）に示すように、リード導体２を固定治具１０の上部把持部材１１と下部把持部材１２の間隙に挿入し、リード導体２の挿入側端部が端部固定部材１３に当接するように装着する。これにより、リード導体２の水平方向の位置決めがなされる。次に、図３（Ｂ）で示すように上部把持部材１１を垂直方向下方に移動させ、リード導体２を固定治具１０によって片持ち支持する。

ここで、非水電解質蓄電デバイスの正電極に接続されるリード導体２は正の高電位となるので、リード導体２の材料としては、電解液との接触により溶解が生じないように、電極板と同じアルミ又はチタンあるいはこれらの合金を用いている。また、負電極に接続されるリード導体２は、過充電でリチウムが析出し過放電で電位が高くなることから、リード導体２の材料としては、リチウムに腐食されにくく、リチウムと合金が形成されにくく、かつ、高電位で溶解されにくいように、電極板と同じ銅又はニッケルあるいはこれらの合金を用いている。

そして、幅１０〜１００ｍｍ、長さ３０〜１００ｍｍ、厚さ０．１〜０．５ｍｍのアルミニウム板やニッケル板あるいはニッケルメッキ銅板等を用い、リード導体２を概ね１５ｋｇｆから２０ｋｇｆの圧力で押さえた。

絶縁フィルム３としては、例えば、無水マレイン酸変性低密度ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂からなる熱可塑性樹脂フィルムで形成された熱可塑性層４と、架橋された低密度ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂からなる架橋樹脂フィルムで形成された架橋層５を貼り合わせた２層構造のものを用いた。なお、絶縁フィルムの材料はこれらに限定されることはなく、従来から非水電解質蓄電デバイス用いられている材料であればよい。

次に、図３（Ｂ）に示すように、リード導体２を固定治具１０で片持ち支持した状態で、絶縁フィルム３をリード導体２に設ける。そして、図３（Ｃ）で示すように、絶縁フィルム３を設けたリード導体２の部分をホットプレス２０の上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２で上下から挟み、リード導体２と絶縁フィルム３を加圧・加熱する。プレス条件は、例えば、ホットプレス表面に設けた耐熱ゴムの表面温度が１００℃〜２５０℃、耐熱ゴムの表面圧力が１００〜５００ｋＰａ、プレス時間１〜２０ｓｅｃで加熱・加圧を行った。

溶着後は、必要に応じて絶縁フィルム３を所定の長さにカットし、図３（Ｄ）で示すように、固定治具から絶縁フィルム３が熱溶着されたリード導体２を取り出してリード部材１を得た。なお、絶縁フィルム３のカットの工程は、絶縁フィルム３の長さが予め製品寸法通りであれば必要ないが、ずれ等を考慮して製品寸法より大きめのものを用いる場合には必要となる。

リード導体２としては、先述のとおり幅１０〜１００ｍｍ、長さ３０〜１００ｍｍ、厚さ０．１〜０．５ｍｍのアルミニウム板、ニッケル板、およびニッケルメッキ銅板を使用したが、いずれの場合いおいてもリード導体２には折れ跡の発生は見られなかった。

以上の製造工程は、複数の把持部材１０が製造ライン上を搬送装置によりホットプレス２０へ順次送られていくように自動化してもよく、また、手動で把持部材１０が移動するようにしてもよい。
なお、上記の実施の形態では、上部把持部材１１と下部把持部材１２のそれぞれに傾斜面１１ａ、１２ａを設けたが、傾斜面をいずれか一方の把持部材にのみ設けてもよい。

１…リード部材、２…リード導体、３…絶縁フィルム、２０…ホットプレス、２１…上部ホットプレス、２２…下部ホットプレス、１０，３０…固定治具、１１，３１…上部把持部材、１２，３２…下部把持部材、１３，３３…端部固定部材、１４，３４…固定台、１１ａ，１１２ａ…傾斜面。

Claims (6)

1. 非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード導体の把持方法であって、
   間隙がリード導体の挿入方向に向かって狭くなるように対向された一対の把持部材によって、前記リード導体の一方の端部を片持ち支持することを特徴とするリード導体の把持方法。
2. 請求項１に記載の把持方法によりリード導体を片持ち支持し、前記リード導体の両面に設けた絶縁フィルムをホットプレスで加熱・加圧することにより、前記リード導体に前記絶縁フィルムを貼り付けることを特徴とするリード部材の製造方法。
3. 非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード部材の製造に用いられる固定治具であって、前記リード部材のリード導体を方持ち支持する一対の把持部材を備え、該一対の把持部材はリード導体の挿入方向に向かって間隙が狭くなるように対向されたことを特徴とする固定治具。
4. 前記一対の把持部材のそれぞれに傾斜面が形成されて、前記間隙が前記リード導体の挿入方向に向かって狭くされていることを特徴とする請求項３に記載の固定治具。
5. 前記一対の把持部材の一方が移動可能となっていることを特徴とする請求項３または４に記載の固定治具。
6. 前記リード導体を前記固定治具に挿入した際に、前記リード導体の挿入方向端部が突き当たることにより位置決めするための端部固定部材を更に有することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の固定治具。

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