JP2016122492A - 電池の製造方法、電池を製造するための製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池を製造するときに、外装フィルム内に残留するガスを抜くガス抜き工程において、外装フィルム内のセパレータ折れることに起因する不具合の発生を抑制させること。【解決手段】外装フィルムによって電極積層体が封止された電池の製造方法であって、電極積層体をその厚さ方向の両側から外装フィルムにより挟んで包囲し、電極積層体の周囲において前記外装フィルム同士を重ねることで、外装フィルムの重複領域を形成する工程と、重複領域を電極積層体の周囲の少なくとも一部を封止することで、電極積層体を前記外装フィルムによって密封する工程と、電極積層体を充電する工程と、電極積層体の充電後に、重複領域のうち封止されていない部分の少なくとも一部を切断し、外装フィルムに切断部を形成する工程と、摩擦付与部材を、外装フィルムの両面に働く当該摩擦付与部材との間の摩擦力が互いに逆方向となるように、切断部または切断部の近傍において外装フィルムの両面に、接触させる工程と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、電池を製造する技術に関する。

リチウムイオン二次電池の製造工程では、複数の電極間にセパレータがそれぞれ配された電極積層体と、電解質とを、ラミネートフィルムからなる外装フィルム内に格納して封止する封止工程が行われた後、満充電まで充電する充電工程が行われている。封止工程や充電工程では、電解質の反応に伴ってガスが発生する。そこで、外装フィルム内に残留するガスによって電池特性が低下することを防ぐために、充電工程後に、外装フィルム内のガスを除去するガス抜き工程が行われている。このようなガス抜き工程では、外装フィルムに切り込みを入れて外装フィルムを開封する作業が行われる。

例えば下記の特許文献１には、ガス抜き工程において、発電要素（電極積層体）の周囲において重なった外装フィルムに切り込みを入れることでガス抜き孔を形成し、さらに吸着パッドで外装フィルム同士を吸引して引き離し、ガス抜き孔の部分を拡げることが開示されている。当該部分を拡げることで、真空雰囲気中において外装フィルム内のガスが速やかに外部へ放出される、とされている。

国際公開番号ＷＯ２０１３／１８７１６１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたガス抜き工程では、外装フィルム同士のガス抜き孔の部分を吸着パッドで吸引するときに、吸着パッドによって外装フィルムとともに内部のセパレータも広げられることでセパレータが折れてしまい、不具合を発生させる可能性があった。
そこで、本発明は、外装フィルム内に残留するガスを抜くガス抜き工程において、外装フィルム内のセパレータが折れることに起因する不具合の発生を抑制させることを目的とする。

本発明の一態様は、外装フィルムによって電極積層体が封止された電池の製造方法であって、
前記電極積層体をその厚さ方向の両側から前記外装フィルムにより挟んで包囲し、前記電極積層体の周囲において前記外装フィルム同士を重ねることで、前記外装フィルムの重複領域を形成する工程と、
前記重複領域を前記電極積層体の周囲の少なくとも一部を封止することで、前記電極積層体を前記外装フィルムによって密封する工程と、
前記電極積層体を充電する工程と、
前記電極積層体の充電後に、前記重複領域のうち封止されていない部分の少なくとも一部を切断し、前記外装フィルムに切断部を形成する工程と、
摩擦付与部材を、前記外装フィルムの両面に働く当該摩擦付与部材との間の摩擦力が互いに逆方向となるように、前記切断部または前記切断部の近傍において前記外装フィルムの両面に、接触させる工程と、
を備える。

本発明に係る電池の製造方法によれば、外装フィルム内に残留するガスを抜くガス抜き工程において、外装フィルム内のセパレータ折れることに起因する不具合の発生を抑制させることができる。

実施形態に係る電池の分解斜視図。 実施形態に係る電池の平面図。 実施形態に係る電池の製造方法の処理フローを示す図。 実施形態に係る電池を製造するための製造装置の概略の正面図。 摩擦付与部材を外装フィルムに接触させる工程を説明するための図。 図５のＡ−Ａ断面の断面視において、摩擦付与部材を外装フィルムに接触させる前の状態を示す図。 図５のＡ−Ａ断面の断面視において、摩擦付与部材を外装フィルムに接触させているときの状態を示す図。 図５のＡ−Ａ断面の断面視において、摩擦付与部材を外装フィルムに接触させた後の状態を示す図。

以下、本発明の一実施形態について説明する。
（１）実施形態に係る電池
以下、本発明の一実施形態に係る電池１について、図１および図２を参照して説明する。図１は、実施形態に係る電池１の分解斜視図である。図２は、実施形態に係る電池１の平面図である。

図１を参照すると、本実施形態に係る電池１は、複数の正極および負極をセパレータを介して積層した構造を有する略直方体状の電極積層体１０と、電極積層体１０の正極板および負極板から引き出される正極リード１０Ａおよび負極リード１０Ｂに接続された正極タブ１２Ａおよび負極タブ１２Ｂと、正極タブ１２Ａおよび負極タブ１２Ｂの一部を延出させて電極積層体１０を封止する外装フィルム２０とを有する。図１に示す例では、正極タブ１２Ａおよび負極タブ１２Ｂは、電池１の同一の辺から引き出されている。

電極積層体１０は、正極と負極がセパレータを介して積層された構造であれば特に限定するものではないが、以下では、一例としてリチウムイオン二次電池を採り上げる。リチウムイオン二次電池の電極積層体１０は、正極活物質を含む正極合剤層が塗布された集電体からなる正極と、負極活物質層を含む負極合剤層が塗布された集電体からなる負極とを、セパレータを介して積層することで、形成されている。正極の集電体は、例えばアルミニウム箔よりなり、負極の集電体は、例えば銅箔よりなる。
正極合剤層は、例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のリチウム−遷移金属複合酸化物からなる正極活物質、導電助剤、バインダ等を含む。負極合剤層は、負極活物質、導電助剤、バインダ等を含んでいる。負極活物質は、例えば、ハードカーボン（難黒鉛化炭素材料）、黒鉛系炭素材料や、リチウム−遷移金属複合酸化物である。セパレータとして、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂から作られた、マイクロポーラスフィルム（微多孔フィルム）、不織布あるいは織布など、電解液を含浸することができるシート状の部材を用いることができる。

図１に示すように、外装フィルム２０は、電極積層体１０をその厚み方向の両側から挟んで包囲する２枚のラミネートフィルム２１，２２からなる。ラミネートフィルム２１はカップ部２１ａおよびつば状の周縁部２１ｂ（斜線で示す。）を含み、ラミネートフィルム２２はカップ部２２ａおよびつば状の周縁部２２ｂ（斜線で示す。）を含む。電極積層体１０をその厚さ方向の両側からラミネートフィルム２１，２２により挟んで包囲し、電極積層体１０の周囲においてラミネートフィルム２１，２２の重複領域（以下、「外装フィルム２０の重複領域」ともいう。）が形成されている。当該重複領域は、ラミネートフィルム２１の周縁部２１ｂとラミネートフィルム２２の周縁部２２ｂとが重なった領域である。ラミネートフィルム２１，２２の重複領域は、平面視において外形が矩形形状となっており、当該矩形形状の四辺は端Ｅ１〜Ｅ４に相当する。
なお、ラミネートフィルム２１のカップ部２１ａおよびラミネートフィルム２２のカップ部２２ａは、電極積層体１０を包囲する空間を形成するように構成されている。カップ部２１ａ，２２ａは、深絞り成形によって形成することができる。

ラミネートフィルム２１，２２としては、柔軟性を有しており、かつ電解液が漏洩しないように電極積層体１０を封止できるものであれば如何なる材料を使用してもよい。ラミネートフィルム２１，２２の代表的な層構成としては、金属層と熱融着性樹脂層とを積層した構成、あるいは、金属層の熱融着性樹脂層の反対側の面にさらに、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルやナイロン等のフィルムからなる保護層を積層した構成が挙げられる。

金属層としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ｆｅ、ステンレス、Ｍｇ合金などの箔を用いることができる。熱融着性樹脂層に用いられる樹脂としては、熱融着が可能な樹脂であれば特に制限はなく、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの酸変成物、ポリエチレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル等、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが使用できる。
電極積層体１０が外装フィルム２０によって封止された状態では、外装フィルム２０内に液体電解質（電解液）が注液されている。電解液は、有機溶媒、支持塩等を含んでいる。有機溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類である。支持塩は、リチウム塩（ＬｉＰＦ_６）等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃等の有機酸陰イオン塩である。

後述するように、ラミネートフィルム２１，２２の重複領域では、加熱による熱融着を行うためにラミネートフィルム２１，２２の熱融着性樹脂層同士を対向させるようにして、ラミネートフィルム２１，２２が重ねられている。
図２に示すように、ラミネートフィルム２１，２２の重複領域の矩形の外形の四辺に相当する端Ｅ１〜Ｅ４の近傍には、ラミネートフィルム２１，２２の熱融着性樹脂層同士の融着によって、電極積層体１０を融着によって封止する熱融着領域Ｓ１〜Ｓ４（図２において斜線で示す。）が電極積層体１０の周囲に形成されている。すなわち、電極積層体１０は、正極タブ１２Ａおよび負極タブ１２Ｂを外装フィルム２０から突出させた状態で、外装フィルム２０の外側から密封された状態となっている。

（２）実施形態に係る電池の製造方法
次いで、本実施形態に係る電池１の製造方法について、図３〜８を参照して説明する。
図３は、本実施形態に係る電池１を製造するための製造装置の概略の正面図である。図４は、本実施形態に係る電池１の製造方法の処理フローを示す図である。図５は、摩擦付与部材を外装フィルム２０の重複領域に接触させる工程を説明するための図である。図６〜図８はそれぞれ、図５のＡ−Ａ断面の断面視において摩擦付与部材の作用を説明するための図である。

以下、図３に示す処理フローの各ステップについて順に説明する。
工程Ｓ１０では、複数の正極と複数の負極とを、セパレータを介して交互に積層して、電極積層体１０を形成する。複数の正極の集電体の端部（正極合剤層が形成されていない部分）から引き出されている正極リード１０Ａと、正極タブ１２Ａとを一括して超音波溶接により接合する。複数の負極の集電体の端部（負極合剤層が形成されていない部分）から引き出されている負極リード１０Ｂと、負極タブ１２Ｂとを一括して超音波溶接により接合する。

工程Ｓ１２では、電極積層体１０を２枚のラミネートフィルム２１，２２で包囲して重複領域を形成する。本実施形態の例では、ラミネートフィルム２１の周縁部２１ｂとラミネートフィルム２２の周縁部２２ｂとが、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして重ねられて外装フィルム２０の重複領域を形成する。このとき、図２に示すように、正極タブ１２Ａおよび負極タブ１２Ｂのそれぞれの一部がラミネートフィルム２１，２２のいずれかの端（図２では端Ｅ４）から外側へ突出した状態となる。

工程Ｓ１４では、電極積層体１０の三辺に対応する外装フィルム２０の重複領域の部分を、２枚のラミネートフィルム２１，２２の熱融着性樹脂層同士を加熱によって融着することで封止する。具体的には、電極積層体１０の四辺に対応する外装フィルム２０の四辺のうち正極タブ１２Ａおよび負極タブ１２Ｂが突出している辺（つまり端Ｅ４）を、加熱装置を用いて熱融着して熱融着領域Ｓ４を形成する。次いで、外装フィルム２０の四辺のうち正極タブ１２Ａおよび負極タブ１２Ｂが突出している辺と反対側の辺（つまり端Ｅ２）を同様にして熱融着して熱融着領域Ｓ２を形成する。さらに端Ｅ３を同様にして熱融着して熱融着領域Ｓ３を形成する。
外装フィルム２０の端Ｅ２〜Ｅ４を封止することによって、外装フィルム２０は、端Ｅ１が開放状態である袋体となる。

工程Ｓ１６では、袋体となった外装フィルム２０の端Ｅ１から電解液を注液する。電解液の注入方法は、特に限定されず、チューブやノズルを端Ｅ１から袋体となった外装フィルム２０の内部に差し込んで直接注入する方法、あるいは袋体となった外装フィルム２０を電解質槽に浸漬することで電解質を外装フィルム２０の内部に注入する方法を採ってもよい。

工程Ｓ１８では、電極積層体１０の残りの一辺に対応する外装フィルム２０の端（つまり端Ｅ１）に相当する重複領域の部分を熱融着して熱融着領域Ｓ１を形成することで、当該残りの一辺を封止する。これにより、電極積層体１０は電解液が内部に注入された状態でその周囲が外装フィルム２０によって密封された電池１が作製される。

工程Ｓ２０（充電工程）では、正極タブ１２Ａおよび負極タブ１２Ｂを介して電池１を充電する。この充電工程では、例えば、満充電まで充電した場合に得られる電池電圧、または当該電池電圧の所定割合の電圧を電極積層体１０が発生するまで、充電される。なお、最初の充電時の温度は、４５℃よりも低い場合にはガスの発生が不十分となり、７０℃よりも高い場合には電池特性が劣化する虞があるため、４５〜７０℃であることが好ましい。
充電工程では、電極積層体１０からガスが発生し、電池１の外装フィルム２０内がガスで充満した状態となる。

工程Ｓ２２〜Ｓ２６は、図４に示す製造装置１００を用いて行われる。以下、製造装置１００の構成について図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る電池を製造するための製造装置１００の概略の正面図である。
図４に示すように、製造装置１００は、第１の支持装置１０５、第２の支持装置１０６、切断装置１１０、第１の摩擦付与装置１１１、および、第２の摩擦付与装置１１２を含むチャンバ１０１を備える。チャンバ１０１の内圧は、ポンプ１０２および弁１０３を含む減圧機構によって大気圧から真空状態に近い圧力まで減圧できるように調整可能となっている。

第１の支持装置１０５および第２の支持装置１０６は、チャンバ１０１内に配設されており、電池１、すなわち外装フィルム２０によって厚さ方向の両側から挟まれて密封された電極積層体１０をその厚さ方向が水平方向となるようにチャンバ１０１内で支持するために設けられている。ここで、電池１は、切断部を形成する外装フィルム２０の端が上を向くようにして支持される。例えば、本実施形態の電池１は図２に示したように切断部Ｃを外装フィルム２０の端Ｅ１に沿って形成するため、外装フィルム２０の端Ｅ１がチャンバ１０１内で上方を向くようにして、電池１が支持される。

第１の支持装置１０５の第１の支持部材１０５Ａおよび第２の支持装置１０６の第２の支持部材１０６Ａは、電池１内の電極積層体１０を均一な圧力で支持できるように、電極積層体１０の主表面と同程度であるか、またはそれ以上の面積の支持面を有することが好ましい。第１の支持装置１０５のアクチュエータ１０５Ｂおよび第２の支持装置１０６のアクチュエータ１０６Ｂは、それぞれ第１の支持部材１０５Ａおよび第２の支持部材１０６Ａが水平方向に移動するように各部材を駆動する。第１の支持部材１０５Ａおよび第２の支持部材１０６Ａの移動量を調整することで、異なる厚さの電池１を支持できるように構成されている。

把持部材１０４は、切断部を形成する外装フィルム２０の端を把持するためにチャンバ１０１内に設けられており、治具１０４Ａ，１０４Ｂを含む。図４に示す例では、治具１０４Ａ，１０４Ｂは、電池１の外装フィルム２０の端Ｅ１を両側から挟み込むようにして固定する。治具１０４Ａ，１０４Ｂには、後述するカッター１１０Ａが外装フィルム２０の重複領域を切断できるように、カッター１１０Ａの挿通口１０４ｈが設けられている。

切断装置１１０は、治具１０４Ａ，１０４Ｂの挿通口１０４ｈを通して電池１の外装フィルム２０の重複領域に切断部を形成するためにチャンバ１０１内に設けられている。電池１に切断部を形成するのは、充電工程で発生した電池１の外装フィルム２０内のガスを外部へ排出するためである。切断装置１１０は、カッター１１０Ａと、カッター１１０Ａを水平方向に駆動するアクチュエータ１１０Ｂとを備える。カッター１１０Ａは、第１の支持部材１０５Ａおよび第２の支持部材１０６Ａによって電池１が支持された状態で、電池１の電極積層体１０の周囲において外装フィルム２０の重複領域のうち非熱融着領域を切断し、外装フィルム２０に切断部を形成する。
図４に示したように、切断部の形成は、電極積層体１０の厚さ方向が水平方向となるように把持した状態で行われる。それによって、外装フィルム２０に切り込みを入れやすくなる。図２に示した電池１の例では、外装フィルム２０の端Ｅ１に沿って、熱融着領域Ｓ１よりも電極積層体１０側の領域（つまり、外装フィルム２０の重複領域のうち非熱融着領域）において切断部が形成される。

第１の摩擦付与装置１１１および第２の摩擦付与装置１１２は、切断装置１１０によって電池１に切断部を形成した後に、切断部または切断部の近傍においてラミネートフィルム２１，２２を広げるために設けられている。切断装置１１０によって外装フィルム２０の重複領域のうち非熱融着領域に切断部が形成されるが、切断部および切断部の近傍では、ラミネートフィルム２１，２２は、内部の電解液の表面張力によって密着した状態となっている。そのため、チャンバ１０１内を減圧してもガスが切断部を通して排出し難い状態となっている。そこで、切断部を通して外装フィルム２０内のガスが効率良く排出できるように、第１の摩擦付与装置１１１および第２の摩擦付与装置１１２が設けられている。

第１の摩擦付与装置１１１は、第１の摩擦付与部材１１１Ａと、第１の摩擦付与部材１１１Ａをチャンバ１０１内で水平方向に駆動するアクチュエータ１１１Ｂとを備える。第２の摩擦付与装置１１２は、第２の摩擦付与部材１１２Ａと、第２の摩擦付与部材１１２Ａをチャンバ１０１内で水平方向に駆動するアクチュエータ１１２Ｂとを備える。
第１の摩擦付与部材１１１Ａおよび第２の摩擦付与部材１１２Ａは、カッター１１０Ａによって形成される切断部または切断部の近傍において外装フィルム２０の両面に接触させるため部材である。第１の摩擦付与部材１１１Ａは、電池１の外装フィルム２０の一方の面に接触することで当該一方の面に摩擦力を付与し、第２の摩擦付与部材１１２Ａは、電池１の外装フィルム２０の他方の面に接触することで当該他方の面に摩擦力を付与する。第１の摩擦付与部材１１１Ａおよび第２の摩擦付与部材１１２Ａを外装フィルム２０に接触させることで、外装フィルム２０の両面に互いに逆方向の摩擦力が働くようにする。
第１の摩擦付与部材１１１Ａおよび第２の摩擦付与部材１１２Ａの作用については、後述する。

再度図３を参照すると、工程Ｓ２２では、充電工程を経た電池１を端Ｅ１が上向きとなるようにしてチャンバ１０１内に固定する。すなわち、図４に示したように、把持部材１０４、第１の支持装置１０５、および、第２の支持装置１０６によって、電池１の端Ｅ１が上向きとなるように、電池１をその厚さ方向の両側からチャンバ１０１内で支持する。この状態で、切断装置１１０のアクチュエータ１１０Ｂを駆動させ、電極積層体１０の一辺に沿って外装フィルム２０にカッター１１０Ａを貫通させることで、切断部を形成する。切断部の位置は、熱融着領域Ｓ１よりも電極積層体１０側の領域（つまり、外装フィルム２０の重複領域のうち非熱融着領域の少なくとも一部）である。
切断部を形成した後は、把持部材１０４を取り外し、あるいは把持部材１０４の電池１に対する把持状態を解除する。

工程Ｓ２４では、外装フィルム２０の重複領域のうち切断部または切断部の近傍の非熱融着領域において摩擦付与部材を外装フィルム２０の両面に接触させることで、非熱融着領域において密着しているラミネートフィルム２１，２２を引き離す。
以下、工程Ｓ２４における摩擦付与部材の作用について、図５〜８を参照して説明する。
図５は、チャンバ１０１内で第１の摩擦付与部材１１１Ａおよび第２の摩擦付与部材１１２Ａを外装フィルム２０に接触させる工程を説明するための図である。図５は、図４の製造装置１００において、切断部Ｃが形成された後の外装フィルム２０、第１の摩擦付与部材１１１Ａ、および、第２の摩擦付与部材１１２Ａの要部を示している。

図６〜８はそれぞれ、図５のＡ−Ａ断面の断面図である。図６は、各摩擦付与部材を外装フィルム２０に接触させる前の状態を示す。図７は、各摩擦付与部材を外装フィルム２０に接触させているときの状態を示す。図８は、各摩擦付与部材を外装フィルム２０に接触させた後の状態を示す。
図６〜８では、切断部Ｃが形成されている領域を斜線で示してある。

図５において、第１の摩擦付与部材１１１Ａの先端部１１１０、および、第２の摩擦付与部材１１２Ａの先端部１１２０は、ラミネートフィルム２１，２２との間で静摩擦係数が高い材料で形成されている。各先端部１１１０，１１２０の材料は例えば天然ゴムや合成ゴムである。

図５および図６に示す例では、第１の摩擦付与部材１１１Ａおよび第２の摩擦付与部材１１２Ａを外装フィルム２０に接触させる前の状態Ｔ１において、各摩擦付与部材は、切断部Ｃの切断方向に沿って並列配置されている。すなわち、図５に示すように、外装フィルム２０の端Ｅ１が上向きとなり、かつ端Ｅ１が手前から奥に亘って延在するようにして電池１を固定した場合（つまり、図４と同じように電池１を固定した場合）、第１の摩擦付与部材１１１Ａの中心軸Ｌ１と第２の摩擦付与部材１１２Ａの中心軸Ｌ２が一致するように配置されている。

図６に示すように、外装フィルム２０の上方から見た場合、第１の摩擦付与部材１１１Ａと第２の摩擦付与部材１１２Ａは並列配置されており、切断部Ｃが形成された方向に所定の距離ｄだけ離間した状態に配置されている。

次いで、図７の状態Ｔ２に示すように、第１の摩擦付与部材１１１Ａを外装フィルム２０の一方の面（つまり、ラミネートフィルム２１）に直交する第１方向（図５の右方向）に進行させながら当該一方の面に接触させる。それと同時に、第２の摩擦付与部材１１２Ａを外装フィルム２０の他方の面（つまり、ラミネートフィルム２２）に直交する第２方向（図５の左方向）に進行させながら当該他方の面に接触させる。すると、第１の摩擦付与部材１１１Ａの先端部１１１０、および、第２の摩擦付与部材１１２Ａの先端部１１２０は、ラミネートフィルム２１，２２との間で静摩擦係数が高いために、ラミネートフィルム２１，２２の表面に対して互いに逆方向となる摩擦力を発生させる。発生した摩擦力によって、ラミネートフィルム２１，２２はそれぞれ、電解液の表面張力に抗して摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａに連動して摺動させられる。
図５〜７に示す摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａの配置および進行方向を適用することで、摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａによって外装フィルム２０の両面に摩擦力を効率良く発生させることができるようになる。

次いで、図８の状態Ｔ３に示すように、第１の摩擦付与部材１１１Ａおよび第２の摩擦付与部材１１２Ａを、図６に示した初期の位置に戻す。状態Ｔ３では、摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａによる摩擦力が解除されることで、摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａによって摺動させられたラミネートフィルム２１，２２が元の位置に戻るときに互いに引き離されて、間隙Ｇが形成される。

再度図３を参照すると、工程Ｓ２６（ガス抜き工程）では、ポンプ１０２および弁１０３を調整することで、チャンバ１０１内を大気圧からほぼ真空状態となるまで減圧する。このとき、図８に示したように、切断部Ｃまたは切断部Ｃの近傍において、ラミネートフィルム２１，２２の間に間隙Ｇが形成されているため、電池１内で発生したガスを、間隙Ｇと切断部Ｃを通して電池１の外部へ速やかに排出させることができる。

工程Ｓ２８では、切断部より電極積層体１０側の外装フィルム２０の重複領域の部分を封止することで、再び電極積層体１０の周囲を密封する。図２に示した例では、切断部Ｃよりも電極積層体１０側の外装フィルム２０の重複領域を熱融着することによって、外装フィルム２０の端Ｅ１に沿った熱融着領域Ｓ５を形成する。それによって、電極積層体１０は、熱融着領域Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５によって密封された状態となる。なお、工程Ｓ２８の封止工程は、外装フィルム２０内にガスが残留しないように減圧雰囲気下で行うことが好ましい。工程Ｓ２８が完了した後に電池１を大気圧に戻すことによって、外装フィルム２０が電極積層体１０の表面に密着するように変形する。
工程Ｓ２８の封止工程が完了すると、電池１に対して検査工程等の次工程が行われる。

以上説明したように、本実施形態の電池１は、外装フィルム２０によって電極積層体１０が封止された電池であり、その製造方法は、以下の工程を含む。
（ａ）電極積層体１０をその厚さ方向の両側からラミネートフィルム２１，２２（外装フィルム２０）により挟んで包囲し、電極積層体１０の周囲においてラミネートフィルム２１，２２同士を重ねることで、外装フィルム２０の重複領域を形成する工程
（ｂ）外装フィルム２０の重複領域を電極積層体１０の周囲の少なくとも一部を封止することで、電極積層体１０を外装フィルム２０によって密封する工程
（ｃ）電極積層体１０を充電する工程
（ｄ）電極積層体１０の充電後に、外装フィルム２０の重複領域のうち封止されていない部分の少なくとも一部を切断し、外装フィルム２０に切断部Ｃを形成する工程
（ｅ）摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａを、外装フィルム２０の両面に働く摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａとの間の摩擦力が互いに逆方向となるように、切断部Ｃまたは切断部Ｃの近傍において外装フィルム２０の両面に、接触させる工程

本実施形態の電池の製造方法によれば、外装フィルム２０の重複領域に切断部を形成し、当該切断部Ｃまたは切断部Ｃの近傍において外装フィルム２０の両面に摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａを接触させる。そのため、外装フィルム２０の重複領域から離れた位置にある電極積層体１０のセパレータが折れてしまう虞がなく、外装フィルム２０内に残留するガスを抜くときにセパレータが折れることに起因する不具合の発生を抑制させることができる。

（３）付記事項
以下、本実施形態の付記事項について述べる。

上述した実施形態では、図５において、第１の摩擦付与部材１１１Ａおよび第２の摩擦付与部材１１２Ａを外装フィルム２０に接触させる位置は、切断部Ｃよりも電極積層体１０に近い位置であることが好ましい。
外装フィルム２０では、各端の熱融着領域と切断部の間ではラミネートフィルム２１，２２が熱融着領域で固定されているためラミネートフィルム２１，２２を引き離すときの変形自由度が小さく、切断部Ｃよりも電極積層体１０に向かうにつれて熱融着領域から離れるためラミネートフィルム２１，２２を引き離すときの変形自由度が大きい。そのため、切断部Ｃよりも電極積層体１０に近い位置で各摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａを外装フィルム２０に接触させた方が、ラミネートフィルム２１，２２を引き離しやすくなる。

上述した実施形態では、図５において、第１の摩擦付与部材１１１Ａおよび第２の摩擦付与部材１１２Ａを外装フィルム２０に接触させる位置は、電極積層体１０と離間した位置であることが好ましい。これは、第１の摩擦付与部材１１１Ａおよび第２の摩擦付与部材１１２Ａを外装フィルム２０に接触させる位置が電極積層体１０と近付き過ぎる場合には、各摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａによる外装フィルム２０に対する接触によって、電極積層体１０が破損する可能性があるためである。

上述した実施形態では、図５〜８に示したように、第１の摩擦付与部材１１１Ａおよび第２の摩擦付与部材１１２Ａは、切断部Ｃの切断方向に沿って並列配置させ、各摩擦付与部材を、外装フィルム２０の異なる面に向かって直交する方向に進行させる場合を例示した。しかし、必ずしもこのような配置や進行方向としなくてもよい。例えば、図５において、第１の摩擦付与部材１１１Ａの中心軸Ｌ１と第２の摩擦付与部材１１２Ａの中心軸Ｌ２は、上下に多少ずれていてもよいし、外装フィルム２０の面に対して直交する方向よりも多少傾斜していてもよい。そのように各摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａを配置し、あるいは進行させたとしても、外装フィルム２０に摩擦力を付与することができる。

上述した実施形態において、外装フィルム２０の上方から見た場合の、第１の摩擦付与部材１１１Ａと第２の摩擦付与部材１１２Ａの距離ｄ（図６参照）は、切断部Ｃの切断方向に沿って、外装フィルム２０の重複領域の厚さよりも短いことが好ましい。すなわち、ラミネートフィルム２１，２２の各々の厚さをＷとした場合、ｄ＜２Ｗであることが好ましい。このようにすることで、図７に示すように、各摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａの間にラミネートフィルム２１，２２を固定させることができるため、各摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａの進行によってラミネートフィルム２１，２２の各面に摩擦力を効率良く付与することができる。

上述した実施形態では、電極積層体１０の周囲の四辺を熱融着により封止する構成としたが、その場合に限られない。ラミネートフィルム２１の２倍のサイズを有する１枚の外装フィルムを２つ折りにして電極積層体１０を両側から挟み、開放している電極積層体１０の周囲の三辺を熱融着により封止するようにしてもよい。

上述した実施形態では、ラミネートフィルム２１，２２がカップ部およびつば状の周縁部を備えた形態を採る場合を例として説明したが、ラミネートフィルム２１，２２は特定の形態に限定されない。電極積層体１０をその厚さ方向の両側から挟んで包囲することで電極積層体１０の周囲に２枚のラミネートフィルムの重複領域が形成できれば、如何なる形態のラミネートフィルムを使用してもよい。

上述した実施形態では、摩擦付与部材１１１Ａ，１１２Ａの各先端部１１１０，１１２０の材料は天然ゴムや合成ゴムである場合を例示したが、この例に限られない。ラミネートフィルム２１，２２との間で静摩擦係数が高い材料であれば如何なる材料でもよく、例えば樹脂材料や金属材料に接着剤を塗着させたものであってもよい。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲は上記の実施形態に限定されない。また、上記の実施形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更が可能である。また、上記の実施形態および変形例に記載された複数の技術的事項は、適宜組合せ可能である。

１…電池
１０…電極積層体
１０Ａ…正極リード
１０Ｂ…負極リード
１２Ａ…正極タブ
１２Ｂ…負極タブ
２０…外装フィルム
２１…ラミネートフィルム
２１ａ…カップ部
２１ｂ…周縁部
２２…ラミネートフィルム
２２ａ…カップ部
２２ｂ…周縁部
１００…製造装置
１０１…チャンバ
１０２…ポンプ
１０３…弁
１０４…把持部材
１０４Ａ，１０４Ｂ…治具
１０５…第１の支持装置
１０５Ａ…第１の支持部材
１０５Ｂ…アクチュエータ
１０６…第２の支持装置
１０６Ａ…第２の支持部材
１０６Ｂ…アクチュエータ
１１０…切断装置
１１０Ａ…カッター
１１０Ｂ…アクチュエータ
１１１…第１の摩擦付与装置
１１１Ａ…第１の摩擦付与部材（第１部材）
１１１０…先端部
１１１Ｂ…アクチュエータ
１１２…第２の摩擦付与装置
１１２Ａ…第２の摩擦付与部材（第２部材）
１１２０…先端部
１１２Ｂ…アクチュエータ
Ｅ１〜Ｅ４…端
Ｓ１〜Ｓ５…熱融着領域
Ｃ…切断部

Claims (7)

1. 外装フィルムによって電極積層体が封止された電池の製造方法であって、
   前記電極積層体をその厚さ方向の両側から前記外装フィルムにより挟んで包囲し、前記電極積層体の周囲において前記外装フィルム同士を重ねることで、前記外装フィルムの重複領域を形成する工程と、
   前記重複領域を前記電極積層体の周囲の少なくとも一部を封止することで、前記電極積層体を前記外装フィルムによって密封する工程と、
   前記電極積層体を充電する工程と、
   前記電極積層体の充電後に、前記重複領域のうち封止されていない部分の少なくとも一部を切断し、前記外装フィルムに切断部を形成する工程と、
   摩擦付与部材を、前記外装フィルムの両面に働く当該摩擦付与部材との間の摩擦力が互いに逆方向となるように、前記切断部または前記切断部の近傍において前記外装フィルムの両面に、接触させる工程と、
   を備えた、電池の製造方法。
2. 前記外装フィルムの両面に接触させる工程は、前記切断部よりも前記電極積層体に近い位置において、前記摩擦付与部材を前記外装フィルムに接触させる、
   請求項１に記載された、電池の製造方法。
3. 前記外装フィルムの両面に接触させる工程は、前記電極積層体と離間した位置において、前記摩擦付与部材を前記外装フィルムに接触させる、
   請求項２に記載された、電池の製造方法。
4. 前記摩擦付与部材は、第１部材および第２部材を備え、当該第１部材および当該第２部材は、前記切断部の切断方向に沿って並列配置されており、
   前記外装フィルムの両面に接触させる工程は、前記第１部材を前記外装フィルムの両面の一方の面に直交する第１方向に進行させながら当該一方の面に接触させ、前記第２部材を前記外装フィルムの両面の他方の面に直交する第２方向に進行させながら当該他方の面に接触させる、
   請求項１〜３のいずれかに記載された、電池の製造方法。
5. 前記第１部材および前記第２部材は、前記切断部の切断方向に沿って、前記重複領域の厚さよりも短い距離を離間させた状態で、並列配置されている、
   請求項４に記載された、電池の製造方法。
6. 前記切断部を形成する工程では、前記電極積層体の厚さ方向が水平方向となるように把持した状態で、前記切断部を形成する、
   請求項１〜５のいずれかに記載された、電池の製造方法。
7. 外装フィルムによって電極積層体が封止された電池を製造するための製造装置であって、
   チャンバと、
   チャンバ内の圧力を大気圧から減圧させる減圧機構と、
   前記チャンバ内において、前記外装フィルムによって厚さ方向の両側から挟まれて密封された電極積層体を、その厚さ方向が水平方向となるように支持する支持部材であって、前記電極積層体は周囲の少なくとも一部が封止されることで前記外装フィルムによって密封されている、前記支持部材と、
   前記チャンバ内に設けられ、前記支持部材によって前記電極積層体が支持された状態で、前記電極積層体の周囲において前記外装フィルム同士が重複している重複領域のうち封止されていない部分の少なくとも一部を切断し、前記外装フィルムに切断部を形成するカッターと、
   前記チャンバ内に設けられ、摩擦付与部材を、前記外装フィルムの両面に働く当該摩擦付与部材との間の摩擦力が互いに逆方向となるように、前記切断部または前記切断部の近傍において前記外装フィルムの両面に、接触させる摩擦付与機構と、
   を備えた、電池を製造するための製造装置。

Images