JP2015164176A - 蓄電デバイスの製造装置、製造方法及び蓄電デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易な付帯設備で製造可能な蓄電デバイスの製造装置、製造方法及び当該製造装置、製造方法で製造される蓄電デバイスを提供する。
【解決手段】蓄電デバイス1の製造装置100では、ドーピング部材8を負極電極3と溶接して導通を取るのではなく、導通部材9で導通を取るようにしているので、先ず、通常の環境下にて正極電極2、負極電極3及び第一、第二セパレータ41,42を積層し、それらをカバー7に内包し、その後に、ドライ環境下でドーピング部材8及び導通部材9をカバー7に内包することができる。よって、積層装置101及び内包装置103は、ドライ環境下に配置する必要はなく、通常の環境下に配置できるので、簡易且つ低コストな付帯設備で構築できる。
【選択図】図1
【解決手段】蓄電デバイス1の製造装置100では、ドーピング部材8を負極電極3と溶接して導通を取るのではなく、導通部材9で導通を取るようにしているので、先ず、通常の環境下にて正極電極2、負極電極3及び第一、第二セパレータ41,42を積層し、それらをカバー7に内包し、その後に、ドライ環境下でドーピング部材8及び導通部材9をカバー7に内包することができる。よって、積層装置101及び内包装置103は、ドライ環境下に配置する必要はなく、通常の環境下に配置できるので、簡易且つ低コストな付帯設備で構築できる。
【選択図】図1
Description
本発明は、蓄電デバイスを製造する製造装置、製造方法及び蓄電デバイスに関するものである。
蓄電デバイスとして、リチウムイオンキャパシタが注目されている。このリチウムイオンキャパシタは、リチウムイオン二次電池の負極と電気二重層の正極を組み合わせた構造を成し、負極にリチウムイオンをドーピングすることにより、電気二重層キャパシタよりもエネルギ密度を向上させたキャパシタである。
リチウムイオンキャパシタの製造方法は、例えば特許文献1に記載のように、正極電極及び負極電極をセパレータを介して交互に積層し、さらに金属リチウムを有する金属箔を積層する。そして、正極電極同士を溶接するとともに負極電極同士と金属箔とを溶接し、これらを袋状のカバーに内包し、電解液をカバー内に注入してカバーをシールする。そして、リチウムイオンを負極電極にドーピングし、初充電を行って発生したガスを抜き、カバーを再度シールすることでリチウムイオンキャパシタとする。
そして、正極電極同士間、及び負極電極同士と金属箔との間の溶接による導通性を確実にするために、特許文献2には、正極電極同士、及び負極電極同士と金属箔とを導電体でそれぞれ挟み込み機械的に締め付けて溶接することが記載され、また、特許文献3には、正極電極同士、及び負極電極同士と金属箔とを加圧部材で厚さ方向にそれぞれ加圧し密着させて溶接することが記載されている。
上述のような構成のリチウムイオンキャパシタは、溶接された負極電極同士と金属箔とをカバーに内包しているため、リチウムイオンを負極電極にドーピングした後にカバー内に金属箔が残存していても、金属箔と負極電極とが接触したり離間したりする不安定な接触状態は発生しない。
上述のような構成のリチウムイオンキャパシタは、溶接された負極電極同士と金属箔とをカバーに内包しているため、リチウムイオンを負極電極にドーピングした後にカバー内に金属箔が残存していても、金属箔と負極電極とが接触したり離間したりする不安定な接触状態は発生しない。
リチウムイオンキャパシタに使用される金属リチウムは、水分と反応することから、少なくとも金属箔等の積層工程、金属箔等の溶接工程、金属箔等の内包工程、電解液の注入工程及びカバーのシール工程は、ドライ環境下で行う必要がある。このため、リチウムイオンキャパシタの製造工程は、付帯設備が大掛かりで設置コストやメンテナンスコストが嵩む傾向にある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な付帯設備で製造可能な蓄電デバイスの製造装置、製造方法及び当該製造装置、製造方法で製造される蓄電デバイスを提供することを目的とする。
(請求項1)本手段に係る蓄電デバイスの製造装置は、シート状の正極電極とシート状の負極電極とをシート状の第一セパレータを介して交互に積層するとともに、積層方向の少なくとも片側の面に第二セパレータを接触配置する積層手段と、前記積層された正極電極同士及び負極電極同士を電気的にそれぞれ接続して蓄電部材とする接続手段と、前記蓄電部材をカバーに内包する内包手段と、前記カバーに内包された蓄電部材を乾燥する乾燥手段と、前記カバーに内包された負極電極に所定のイオンをドーピングするため、シート状のドーピング部材を前記カバー内にて前記第二セパレータに接触配置するとともに、帯状の導通部材を前記ドーピング部材と前記負極電極とを接続するように配置する配置手段と、前記カバーの外側から前記導通部材と前記ドーピング部材と前記負極電極との間を押え付けるための押え部材を着脱可能な着脱手段と、前記カバー内に電解液を注入した後及び前記カバー内から少なくとも前記導通部材を取り出した後に当該カバーをシールするシール手段と、前記イオンを前記負極電極にドーピングするドーピング手段と、前記ドーピングが完了した蓄電部材を初充電する充電手段と、前記初充電で生じた前記カバー内のガスをガス抜きするガス抜き手段と、前記カバー内から少なくとも前記導通部材を取り出す取出手段と、を備える。
従来は、ドーピング部材を正極電極、負極電極及びセパレータと積層し、ドーピング部材を負極電極と溶接し、それらをカバーに内包しているため、ドーピング部材を取り扱う各手段をドライ環境下に配置する必要がある。しかし、本手段では、ドーピング部材を負極電極と溶接して導通を取るのではなく、導通部材で導通を取るようにしているので、先ず、通常の環境下にて正極電極、負極電極及び第一、第二セパレータを積層し、それらをカバーに内包し、その後に、ドライ環境下でドーピング部材及び導通部材をカバーに内包することができる。よって、積層手段及び内包手段は、ドライ環境下に配置する必要はなく、通常の環境下に配置できるので、簡易且つ低コストな付帯設備で構築できる。
(請求項2)前記配置手段は、前記第二セパレータが前記正極電極及び前記負極電極の一方と前記ドーピング部材の対向する領域の全てに介在するように前記ドーピング部材を配置するようにしてもよい。
これにより、ドーピング部材は、第二セパレータが正極電極及び負極電極の一方とドーピング部材の対向する領域の全てに介在する状態にあるため、イオンを負極電極にドーピングした後にカバー内にドーピング部材が残存していても、ドーピング部材と負極電極とが接触したり離間したりする不安定な接触状態は発生しない。このため、ドーピング部材は、負極電極同士と溶接する必要はなく、蓄電デバイスの製造装置の付帯設備の簡易化を図ることができる。
(請求項3)前記配置手段は、前記導通部材を前記負極電極とは溶接せずに前記ドーピング部材と前記負極電極との間に介在させるようにしてもよい。
これにより、積層手段及び内包手段は、ドーピング部材を電極と積層してカバーに内包する必要がないので、ドライ環境下に配置する必要はなく、通常の環境下に配置できる。
これにより、ドーピング部材は、第二セパレータが正極電極及び負極電極の一方とドーピング部材の対向する領域の全てに介在する状態にあるため、イオンを負極電極にドーピングした後にカバー内にドーピング部材が残存していても、ドーピング部材と負極電極とが接触したり離間したりする不安定な接触状態は発生しない。このため、ドーピング部材は、負極電極同士と溶接する必要はなく、蓄電デバイスの製造装置の付帯設備の簡易化を図ることができる。
(請求項3)前記配置手段は、前記導通部材を前記負極電極とは溶接せずに前記ドーピング部材と前記負極電極との間に介在させるようにしてもよい。
これにより、積層手段及び内包手段は、ドーピング部材を電極と積層してカバーに内包する必要がないので、ドライ環境下に配置する必要はなく、通常の環境下に配置できる。
(請求項4)本手段に係る蓄電デバイスの製造方法は、シート状の正極電極とシート状の負極電極とをシート状の第一セパレータを介して交互に積層するとともに、積層方向の少なくとも片側の面に第二セパレータを接触配置する積層工程と、前記積層された正極電極同士及び負極電極同士を電気的にそれぞれ接続して蓄電部材とする接続工程と、前記蓄電部材をカバーに内包する内包工程と、前記カバーに内包された蓄電部材を乾燥する乾燥工程と、前記カバーに内包された負極電極に所定のイオンをドーピングするため、シート状のドーピング部材を前記カバー内にて前記第二セパレータに接触配置するとともに、帯状の導通部材を前記ドーピング部材と前記負極電極とを接続するように配置する配置工程と、前記カバーの外側から前記導通部材と前記ドーピング部材と前記負極電極との間を押え付けるための押え部材を取り付ける押え部材取付け工程と、前記カバー内に電解液を注入する注液工程と、前記電解液を注入したカバーをシールするシール工程と、前記イオンを前記負極電極にドーピングするドーピング工程と、前記ドーピングが完了した蓄電部材を初充電する充電工程と、前記初充電で生じた前記カバー内のガスをガス抜きするガス抜き工程と、前記押え部材を取り外す押え部材取外し工程と、前記カバー内から少なくとも前記導通部材を取り出す取出し工程と、前記導通部材を取り出したカバーをシールするシール工程と、を備える。
(請求項5)前記配置工程は、前記第二セパレータが前記正極電極及び前記負極電極の一方と前記ドーピング部材の対向する領域の全てに介在するように前記ドーピング部材を配置するようにしてもよい。
(請求項6)前記配置工程は、前記導通部材を前記負極電極とは溶接せずに前記ドーピング部材と前記負極電極との間に介在させるようにしてもよい。
本発明の蓄電デバイスの製造方法によれば、上述した蓄電デバイスの製造装置における効果と同様の効果を奏する。
(請求項5)前記配置工程は、前記第二セパレータが前記正極電極及び前記負極電極の一方と前記ドーピング部材の対向する領域の全てに介在するように前記ドーピング部材を配置するようにしてもよい。
(請求項6)前記配置工程は、前記導通部材を前記負極電極とは溶接せずに前記ドーピング部材と前記負極電極との間に介在させるようにしてもよい。
本発明の蓄電デバイスの製造方法によれば、上述した蓄電デバイスの製造装置における効果と同様の効果を奏する。
(請求項7)本手段に係る蓄電デバイスは、シート状の正極電極とシート状の負極電極とをシート状の第一セパレータを介して交互に積層するとともに、積層方向の少なくとも片側の面に第二セパレータを接触配置し、同極同士を電気的に接続した蓄電部材と、電解液と、前記蓄電部材及び前記電解液を内包するカバーと、を備え、製造過程において前記カバーに内包された前記負極電極に所定のイオンをドーピングするため、シート状のドーピング部材を前記カバー内にて前記第二セパレータに接触配置する蓄電デバイスであって、前記第二セパレータは、前記正極電極及び前記負極電極の一方と前記ドーピング部材の対向する領域の全てに介在する。
従来のドーピング部材は、負極電極同士と溶接しておかないと、イオンを負極電極にドーピングした後にカバー内にドーピング部材が残存した場合、ドーピング部材と負極電極とが接触したり離間したりする不安定な接触状態が発生する。本手段の第二セパレータは、正極電極及び負極電極の一方とドーピング部材の対向する領域の全てに介在する状態にあるため、イオンを負極電極にドーピングした後にカバー内にドーピング部材が残存していても、ドーピング部材と負極電極とが接触したり離間したりする不安定な接触状態は発生しない。
(蓄電デバイス)
本実施形態では、蓄電デバイスとして、リチウムイオンキャパシタを例に図を参照して説明する。図1及び図2に示すように、リチウムイオンキャパシタ1は、複数枚のシート状の正極電極2と、複数枚のシート状の負極電極3と、複数枚のシート状の第一、第二セパレータ41,42と、帯状の正極外部端子51と、帯状の負極外部端子52と、電解液6と、これらを内包してシールされる袋状のカバー7等とを備える。
本実施形態では、蓄電デバイスとして、リチウムイオンキャパシタを例に図を参照して説明する。図1及び図2に示すように、リチウムイオンキャパシタ1は、複数枚のシート状の正極電極2と、複数枚のシート状の負極電極3と、複数枚のシート状の第一、第二セパレータ41,42と、帯状の正極外部端子51と、帯状の負極外部端子52と、電解液6と、これらを内包してシールされる袋状のカバー7等とを備える。
正極電極2及び負極電極3は、第一セパレータ41を介して交互に積層されるとともに、積層方向両側が、第二セパレータ42で挟み込まれる。正極外部端子51及び負極外部端子52の各上端部分は、外部機器との接続のためカバー7から突出される。そして、正極外部端子51及び負極外部端子52の各下端部分は、複数枚の正極電極2及び複数枚の負極電極3とスポット溶接等によりそれぞれ電気的に接続される。そして、正極外部端子51及び負極外部端子52を含む複数枚の正極電極2及び複数枚の負極電極3が、蓄電部材10として構成される。なお、この電気的接続部分は、図1及び図2では便宜上、一点鎖線で示している。
ここで、リチウムイオンキャパシタ1は、製造過程においてリチウムイオンを負極電極3にドーピングする必要がある。このため、カバー7内には、製造途中で、シート状のドーピング部材8(リチウム集電箔81及び金属リチウム箔82)が、蓄電部材10の一方の側の第二セパレータ42の外側に配置される。そして、ドーピング部材8は、負極電極3とはスポット溶接等されていないため、帯状の導通部材9が、第一セパレータ41と負極電極3とを電気的に接続するために配置される。ただし、ドーピング部材8の金属リチウム箔82は、ドーピングにより消失し、導通部材9は、ドーピング後にカバー7内から取り出されるため、図1及び図2においては金属リチウム箔82及び導通部材9を二点鎖線で示している。なお、ドーピング部材8のリチウム集電箔81は、残存するので、図1及び図2においては実線で示している。
図3Aに示すように、正極電極2は、金属製の正極集電箔21と、正極集電箔21の両面に塗工等された正極活物質層22とから形成され、負極電極3は、金属製の負極集電箔31と、負極集電箔31の両面に塗工等された負極活物質層32とから形成される。図3Bに示すように、第一、第二セパレータ41,42は、絶縁性の薄紙等で形成される。正極外部端子51及び負極外部端子52は、金属板で形成される。電解液6は、リチウムイオンを含有する非水系の溶液でなる。カバー7は、プラスチックフィルムで形成される。図3Cに示すように、ドーピング部材8は、金属製のリチウム集電箔81と、リチウム集電箔81の片面に貼着された金属リチウム箔82とから形成される。導通部材9は、金属板で形成される。
図3Aから図3Cに示すように、第一、第二セパレータ41,42の縦の長さxbは、正極電極2、負極電極3及びドーピング部材8の縦の長さxa,xa,xcよりも長く、第一、第二セパレータ41,42の横の長さybは、正極電極2、負極電極3の横の長さya,yaよりも短く、ドーピング部材8の横の長さycよりも長く形成されている。
正極電極2及び負極電極3が、第一セパレータ41で覆われた場合、正極電極2と負極電極3との短絡を防止するために、正極電極2及び負極電極3の各縦側端部は、第一セパレータ41に隠れる大きさに形成され、また正極電極2同士及び負極電極3同士をそれぞれ電気的に接続するために、正極電極2及び負極電極3の各横側端部は、第一セパレータ41から突出する大きさに形成される。すなわち、図1及び図2に示すように、正極電極2は、左側端部が第一セパレータ41の左側端部から突出するように形成され、負極電極3は、右側端部が第一セパレータ41の右側端部から突出するように形成される。
また、ドーピング部材8の金属リチウム箔82が、ドーピングにより消失し、リチウム集電箔81が、残存したとき、リチウム集電箔81と負極電極3とが接触したり離間したりする不安定な接触状態になることを防止するために、第二セパレータ42は、負極電極3とドーピング部材8の対向する領域の全てに介在するように形成される。なお、第二セパレータ42は、正極電極2とドーピング部材8の対向する領域の全てに介在するように形成してもよい。
正極集電箔21の材料としては、アルミニウムやアルミニウム合金等が用いられる。正極活物質層22は、アニオン、カチオンを可逆的に担持できる炭素材料、バインダ及び導電剤等でなる。導電剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、天然黒鉛、熱膨張黒鉛炭素繊維等が用いられる。バインダとしては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素系樹脂、スチレン−ブタジエンゴム等のゴム系バインダ、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂等が用いられる。
負極集電箔31の材料としては、銅や銅合金、ニッケル、ステンレス等が用いられる。負極活物質層32は、グラファイト、不定形炭素等の炭素材料、バインダ及び導電剤等でなる。導電剤及びバインダとしては、正極活物質層22の導電剤及びバインダと同様のものが用いられる。
第一、第二セパレータ41,42は、ビスコースレイヨンや天然セルロースの抄紙やポリエチレンやポリプロピレンなどの不織布等が用いられる。第一、第二セパレータ41,42としては、絶縁性があって電解液が浸透しやすい材料であることが必要である。
第一、第二セパレータ41,42は、ビスコースレイヨンや天然セルロースの抄紙やポリエチレンやポリプロピレンなどの不織布等が用いられる。第一、第二セパレータ41,42としては、絶縁性があって電解液が浸透しやすい材料であることが必要である。
電解液6の溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、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、γ−ブチルラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホラン等が用いられる。
リチウム集電箔81としては、銅、ニッケル、ステンレス等が用いられる。リチウム集電箔81は、リチウムと反応しない金属を用いることが好ましい。
リチウム集電箔81としては、銅、ニッケル、ステンレス等が用いられる。リチウム集電箔81は、リチウムと反応しない金属を用いることが好ましい。
(蓄電デバイスの製造装置)
リチウムイオンキャパシタ1の製造装置100は、図4に示すように構成される。
積層装置101は、正極電極2と負極電極3とを第一セパレータ41を介して交互に積層するとともに、積層方向両側を第二セパレータ42で挟み込む。接続装置102は、積層された正極電極2同士及び負極電極3同士を電気的にそれぞれ接続して蓄電部材10とする。内包装置103は、蓄電部材10を袋状のカバー7に内包する。乾燥装置104は、カバー7に内包された蓄電部材10を乾燥する。配置装置105は、ドーピング部材8をカバー7内にて蓄電部材10の一面側に対向配置するとともに、導通部材9をドーピング部材8と負極電極3との間に配置する。
リチウムイオンキャパシタ1の製造装置100は、図4に示すように構成される。
積層装置101は、正極電極2と負極電極3とを第一セパレータ41を介して交互に積層するとともに、積層方向両側を第二セパレータ42で挟み込む。接続装置102は、積層された正極電極2同士及び負極電極3同士を電気的にそれぞれ接続して蓄電部材10とする。内包装置103は、蓄電部材10を袋状のカバー7に内包する。乾燥装置104は、カバー7に内包された蓄電部材10を乾燥する。配置装置105は、ドーピング部材8をカバー7内にて蓄電部材10の一面側に対向配置するとともに、導通部材9をドーピング部材8と負極電極3との間に配置する。
着脱装置106は、カバー7の外側から導通部材9とドーピング部材8と負極電極3との間を押え付けるための押え部材11を着脱する。シール装置107は、カバー7内に電解液を注入した後やカバー7内から導通部材9を取り出した後に当該カバー7をシールする。ドーピング装置108は、リチウムイオンを負極電極3にドーピングする。充電装置109は、ドーピングが完了した蓄電部材10を初充電する。ガス抜き装置110は、初充電で生じたカバー7内のガスをガス抜きする。取出装置111は、カバー7内から導通部材9を取り出す。制御装置112は、各装置101〜111の動作を制御する。配置装置105、着脱装置106及びシール装置107、並びにガス抜き装置110及び取出装置111は、ドライ環境下に設置される。なお、各装置101〜111は、本発明の各手段に相当する。
(蓄電デバイスの製造方法)
リチウムイオンキャパシタ1の製造方法は、図5のフローチャートに示す工程を含んでいる。なお、図示していないが、正極電極2及び負極電極3は、活物質のスラリを集電箔21,31に塗工して乾燥することにより製造される。そして、正極電極2、負極電極3、第一、第二セパレータ41,42、正極外部端子51、負極外部端子52及びカバー7は、所定の大きさに切断されて準備されているものとする。
リチウムイオンキャパシタ1の製造方法は、図5のフローチャートに示す工程を含んでいる。なお、図示していないが、正極電極2及び負極電極3は、活物質のスラリを集電箔21,31に塗工して乾燥することにより製造される。そして、正極電極2、負極電極3、第一、第二セパレータ41,42、正極外部端子51、負極外部端子52及びカバー7は、所定の大きさに切断されて準備されているものとする。
先ず、制御装置112は、通常の環境下において、複数枚の正極電極2、複数枚の負極電極3及び複数枚の第一セパレータ41を積層する(図5のステップS1、本発明の「積層工程」に相当)。具体的には、図6Aに示すように、積層装置101は、第一セパレータ41、負極電極3、第一セパレータ41、正極電極2、第一セパレータ41の順番でこれらを所定枚数積層する。これにより、正極電極2及び負極電極3は、第一セパレータ41を介して交互に積層され、積層方向両側が、第二セパレータ42で挟み込まれる。
そして、制御装置112は、正極電極2同士及び負極電極3同士を電気的にそれぞれ接続して蓄電部材10を作製する(図5のステップS2、本発明の「接続工程」に相当)。具体的には、図6B及び図6Cに示すように、接続装置102は、正極外部端子51の下端部分と、複数枚の正極電極2の左横側端部とを重ね合わせ、正極外部端子51の下端部分における四隅を超音波等によりスポット溶接する。同様に、接続装置102は、負極外部端子52の下端部分と、複数枚の負極電極3の右横側端部とを重ね合わせ、正極外部端子51の下端部分における四隅を超音波等によりスポット溶接する。なお、この電気的接続部分は、図6B及び図6Cでは便宜上、一点鎖線で示している。
そして、制御装置112は、蓄電部材10をカバー7内に内包する(図5のステップS3、本発明の「内包工程」に相当)。具体的には、図6B及び図6Cに示すように、内包装置103は、蓄電部材10を2枚のシート状のカバー7で包み込み、カバー7の両側縁部及び下側縁部を熱圧着等により接合して袋状にする。袋状のカバー7の上側は開放されており、正極外部端子51及び負極外部端子52の各上端部は、カバー7の上側開口から突出している。
そして、制御装置112は、カバー7内に内包された蓄電部材10を乾燥装置104で乾燥し(図5のステップS4、本発明の「乾燥工程」に相当)、この乾燥後にカバー7内に内包された蓄電部材10を通常の環境下からドライ環境下に移動させる。そして、制御装置112は、ドーピング部材8及び導通部材9をカバー7内に配置する(図5のステップS5、本発明の「配置工程」に相当)。具体的には、図6Dに示すように、配置装置105は、ドーピング部材8の金属リチウム箔82が蓄電部材10の一方の側の第二セパレータ42側を向くようにして、当該ドーピング部材8をカバー7の上側開口から挿入して蓄電部材10の外側に配置する。そして、配置装置105は、導通部材9をカバー7の上側開口から挿入し、ドーピング部材8の外側にリチウム集電箔81と負極電極3とに接触するように配置する。
そして、制御装置112は、押え部材11をカバー7の外側に取り付ける(図5のステップS6、本発明の「押え部材取付工程」に相当)。具体的には、図6Eに示すように、着脱装置106は、押え部材11により、カバー7の外側から、導通部材9におけるリチウム集電箔81との接触部分及び負極電極3との接触部分と、蓄電部材10におけるドーピング部材8の配置側とは逆側の負極電極3とを挟み込んで押える。押え部材11は、エアー圧等により蓄電部材10の厚み方向に開閉可能な一対のアーム11a,11bを備え、一対のアーム11a,11bを閉じることにより、リチウム集電箔81と負極電極3とを導通部材9を介して電気的に確実に接続させる。
そして、制御装置112は、電解液6をカバー7内に注入し(図5のステップS7、本発明の「注液工程」に相当)、カバー7をシールし(図5のステップS8、本発明の「シール工程」に相当)、このシール後に電解液6が注入された蓄電部材10をドライ環境下から通常の環境下に移動させる。具体的には、図6Fに示すように、シール装置107は、カバー7の上側開口から電解液を注入し、正極外部端子51及び負極外部端子52の各上端部がカバー7の上側から突出するように、カバー7の上側縁部を真空雰囲気中にて熱圧着等により接合して密封する。
そして、ドーピング装置108は、リチウムイオンを負極電極3にドーピングし(図5のステップS9、本発明の「ドーピング工程」に相当)、充電装置29は、正極外部端子51及び負極外部端子52を介して蓄電部材10を初充電する(図5のステップS10、本発明の「充電工程」に相当)。そして、制御装置112は、初充電後に充電された蓄電部材10を通常の環境下からドライ環境下に移動させる。そして、ガス抜き装置110は、カバー7の上側縁部の一部を開放し、初充電により発生したガスをカバー7内から抜く(図5のステップS11、本発明の「ガス抜き工程」に相当)。そして、着脱装置106は、押え部材11を取り外し(図5のステップS12、本発明の「押え部材取外し工程」に相当)、取出装置111は、導通部材9をカバー7内から取り出し(図5のステップS13、本発明の「取出し工程」に相当)、シール装置107は、カバー7の上側縁部を真空雰囲気中にて熱圧着等により接合して密封する(図5のステップS14、本発明の「シール工程」に相当)。以上により、リチウムイオンキャパシタ1が完成する。
従来のドーピング部材は、負極電極同士と溶接しておかないと、イオンを負極電極にドーピングした後にカバー内にドーピング部材が残存した場合、ドーピング部材と負極電極とが接触したり離間したりする不安定な接触状態が発生する。本実施形態のリチウムイオンキャパシタ1の第二セパレータ42は、負極電極3とドーピング部材8の対向する領域の全てに介在する状態にあるため、リチウムイオンを負極電極3にドーピングした後にカバー7内にドーピング部材8が残存していても、ドーピング部材8と負極電極3とが接触したり離間したりする不安定な接触状態は発生しない。このため、ドーピング部材8は、負極電極3同士と溶接する必要はなく、リチウムイオンキャパシタ1の製造装置100の付帯設備の簡易化を図ることができる。
また、従来は、ドーピング部材を正極電極、負極電極及びセパレータと積層し、ドーピング部材を負極電極と溶接し、それらをカバーに内包しているため、ドーピング部材を取り扱う各装置をドライ環境下に配置する必要がある。しかし、本実施形態のリチウムイオンキャパシタ1の製造装置100では、ドーピング部材8を負極電極3と溶接して導通を取るのではなく、導通部材9で導通を取るようにしているので、先ず、通常の環境下にて正極電極2、負極電極3及び第一、第二セパレータ41,42を積層し、それらをカバー7に内包し、その後に、ドライ環境下でドーピング部材8及び導通部材9をカバー7に内包できる。よって、積層装置101及び内包装置103は、ドライ環境下に配置する必要はなく、通常の環境下に配置できるので、簡易且つ低コストな付帯設備で構築できる。
なお、上述の実施形態では、ドーピング部材8をカバー7内に配置した後に導通部材9をカバー7内に配置する構成としたが、CMC等の接着材で導通部材9をドーピング部材8に予め接着しておき、導通部材9を備えたドーピング部材8をカバー7内に配置する構成としてもよい。これにより、着脱装置26は、押え部材11で導通部材9等を押えるときの位置決め動作を簡易に行うことができる。
また、上述の実施形態では、蓄電デバイスとしてリチウムイオンキャパシタ1を例に説明したが、リチウムイオン二次電池等にも応用可能である。
また、上述の実施形態では、蓄電デバイスとしてリチウムイオンキャパシタ1を例に説明したが、リチウムイオン二次電池等にも応用可能である。
1:リチウムイオンキャパシタ、 2:正極電極、 3:負極電極、 41:第一セパレータ、 42:第二セパレータ、 51:正極外部端子、 52:負極外部端子、 6:電解液、 7:カバー、 8:ドーピング部材、 81:リチウム集電箔、 82:金属リチウム箔、 9:導通部材、 10:蓄電部材、 11:押え部材、 100:リチウムイオンキャパシタ1の製造装置、 101:積層装置、 102:接続装置、 103:内包装置、 104:乾燥装置、 105:配置装置、 106:着脱装置、 107:シール装置、 108:ドーピング装置、 109:充電装置、 110:ガス抜き装置、 111:取出装置、 112:制御装置
Claims (7)
- シート状の正極電極とシート状の負極電極とをシート状の第一セパレータを介して交互に積層するとともに、積層方向の少なくとも片側の面に第二セパレータを接触配置する積層手段と、
前記積層された正極電極同士及び負極電極同士を電気的にそれぞれ接続して蓄電部材とする接続手段と、
前記蓄電部材をカバーに内包する内包手段と、
前記カバーに内包された蓄電部材を乾燥する乾燥手段と、
前記カバーに内包された負極電極に所定のイオンをドーピングするため、シート状のドーピング部材を前記カバー内にて前記第二セパレータに接触配置するとともに、帯状の導通部材を前記ドーピング部材と前記負極電極とを接続するように配置する配置手段と、
前記カバーの外側から前記導通部材と前記ドーピング部材と前記負極電極との間を押え付けるための押え部材を着脱可能な着脱手段と、
前記カバー内に電解液を注入した後及び前記カバー内から少なくとも前記導通部材を取り出した後に当該カバーをシールするシール手段と、
前記イオンを前記負極電極にドーピングするドーピング手段と、
前記ドーピングが完了した蓄電部材を初充電する充電手段と、
前記初充電で生じた前記カバー内のガスをガス抜きするガス抜き手段と、
前記カバー内から少なくとも前記導通部材を取り出す取出手段と、
を備える、蓄電デバイスの製造装置。 - 前記配置手段は、前記第二セパレータが前記正極電極及び前記負極電極の一方と前記ドーピング部材の対向する領域の全てに介在するように前記ドーピング部材を配置する、請求項1の蓄電デバイスの製造装置。
- 前記配置手段は、前記導通部材を前記負極電極とは溶接せずに前記ドーピング部材と前記負極電極との間に介在させる、請求項1又は2の蓄電デバイスの製造装置。
- シート状の正極電極とシート状の負極電極とをシート状の第一セパレータを介して交互に積層するとともに、積層方向の少なくとも片側の面に第二セパレータを接触配置する積層工程と、
前記積層された正極電極同士及び負極電極同士を電気的にそれぞれ接続して蓄電部材とする接続工程と、
前記蓄電部材をカバーに内包する内包工程と、
前記カバーに内包された蓄電部材を乾燥する乾燥工程と、
前記カバーに内包された負極電極に所定のイオンをドーピングするため、シート状のドーピング部材を前記カバー内にて前記第二セパレータに接触配置するとともに、帯状の導通部材を前記ドーピング部材と前記負極電極とを接続するように配置する配置工程と、
前記カバーの外側から前記導通部材と前記ドーピング部材と前記負極電極との間を押え付けるための押え部材を取り付ける押え部材取付け工程と、
前記カバー内に電解液を注入する注液工程と、
前記電解液を注入したカバーをシールするシール工程と、
前記イオンを前記負極電極にドーピングするドーピング工程と、
前記ドーピングが完了した蓄電部材を初充電する充電工程と、
前記初充電で生じた前記カバー内のガスをガス抜きするガス抜き工程と、
前記押え部材を取り外す押え部材取外し工程と、
前記カバー内から少なくとも前記導通部材を取り出す取出し工程と、
前記導通部材を取り出したカバーをシールするシール工程と、
を備える、蓄電デバイスの製造方法。 - 前記配置工程は、前記第二セパレータが前記正極電極及び前記負極電極の一方と前記ドーピング部材の対向する領域の全てに介在するように前記ドーピング部材を配置する、請求項4の蓄電デバイスの製造方法。
- 前記配置工程は、前記導通部材を前記負極電極とは溶接せずに前記ドーピング部材と前記負極電極との間に介在させる、請求項4又は5の蓄電デバイスの製造方法。
- シート状の正極電極とシート状の負極電極とをシート状の第一セパレータを介して交互に積層するとともに、積層方向の少なくとも片側の面に第二セパレータを接触配置し、同極同士を電気的に接続した蓄電部材と、
電解液と、
前記蓄電部材及び前記電解液を内包するカバーと、
を備え、
製造過程において前記カバーに内包された前記負極電極に所定のイオンをドーピングするため、シート状のドーピング部材を前記カバー内にて前記第二セパレータに接触配置する蓄電デバイスであって、
前記第二セパレータは、前記正極電極及び前記負極電極の一方と前記ドーピング部材の対向する領域の全てに介在する、蓄電デバイス。
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JP2014262497A JP2015164176A (ja) | 2014-01-28 | 2014-12-25 | 蓄電デバイスの製造装置、製造方法及び蓄電デバイス |
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JP2014012897 | 2014-01-28 | ||
JP2014012897 | 2014-01-28 | ||
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JP2014262497A Pending JP2015164176A (ja) | 2014-01-28 | 2014-12-25 | 蓄電デバイスの製造装置、製造方法及び蓄電デバイス |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019044560A1 (ja) * | 2017-08-31 | 2019-03-07 | 株式会社村田製作所 | 二次電池およびその製造方法 |
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2014
- 2014-12-25 JP JP2014262497A patent/JP2015164176A/ja active Pending
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WO2019044560A1 (ja) * | 2017-08-31 | 2019-03-07 | 株式会社村田製作所 | 二次電池およびその製造方法 |
JPWO2019044560A1 (ja) * | 2017-08-31 | 2020-04-16 | 株式会社村田製作所 | 二次電池およびその製造方法 |
US11670802B2 (en) | 2017-08-31 | 2023-06-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method of manufacturing secondary battery including releasing gas generated during initial charging from opening of outer package |
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