JP2019106314A - Separator bonding device for secondary battery, secondary battery, separator bonding method for secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次電池（たとえば、リチウムイオン二次電池）のセパレータ接合装置、二次電池および二次電池のセパレータ接合方法に関する。 The present invention relates to a separator bonding apparatus for a secondary battery (for example, a lithium ion secondary battery), a secondary battery, and a separator bonding method for a secondary battery.
正極と負極の間をリチウムイオンが移動することで充電や放電を行う二次電池が従来から知られている。二次電池、たとえば、リチウムイオン二次電池は、ノートパソコン、携帯電話、スマートフォンなどの電子・電気機器に幅広く搭載され、市場規模も急速に拡大している。また、近年では、電気自動車などの交通機関の動力源としても実用化へ向けての研究が進められている。 A secondary battery that performs charging and discharging by moving lithium ions between a positive electrode and a negative electrode is conventionally known. Secondary batteries, for example, lithium ion secondary batteries are widely mounted in electronic and electrical devices such as laptop computers, mobile phones, and smartphones, and the market size is rapidly expanding. Further, in recent years, research for practical use has also been promoted as a power source of transportation vehicles such as electric vehicles.
二次電池は、電極（正極または負極）のいずれか一方を一対のセパレータで挟持して形成した、いわゆる袋詰電極と、他方の電極（負極または正極）とを交互に積層して構成されている。
セパレータは、たとえば矩形形状とされ、その片面にたとえば非導電性・耐熱性のセラミックが塗工されている。このようにセラミックの塗工されたセパレータをセラミックセパレータと呼ぶ。また、一対のセパレータ（セラミックセパレータ）は、正極と負極との間に電解質を保持しており、イオンの伝導性を担保している。
電極（正極、負極）は、矩形形状の集電体（正極集電体、負極集電体）と、電極端子（正極集電端子、負極集電端子）とを有して構成され、集電体の外縁の一部から電極端子が突出するように、つまり、全体がＬ字形状または凸型形状となるように形成されている。集電体は導電体からなり、その両面に活物質（正極活物質、負極活物質）が結着されている。もちろん、正極集電端子、負極集電端子は、互いに重複しないように互い違いの位置に積層されている。
The secondary battery is configured by alternately stacking a so-called packaged electrode formed by sandwiching one of the electrodes (positive electrode or negative electrode) with a pair of separators, and the other electrode (negative electrode or positive electrode). There is.
The separator has, for example, a rectangular shape, and one surface thereof is coated with, for example, a nonconductive and heat resistant ceramic. The ceramic coated separator in this manner is called a ceramic separator. Further, the pair of separators (ceramic separators) hold the electrolyte between the positive electrode and the negative electrode, and secure the conductivity of the ions.
The electrode (positive electrode, negative electrode) is configured to have a rectangular current collector (positive electrode current collector, negative electrode current collector) and an electrode terminal (positive electrode current collector terminal, negative electrode current collector terminal). The electrode terminal is formed to project from a part of the outer edge of the body, that is, the whole has an L shape or a convex shape. The current collector is made of a conductor, and active materials (a positive electrode active material and a negative electrode active material) are bound to both surfaces thereof. Of course, the positive electrode current collector terminals and the negative electrode current collector terminals are stacked at alternate positions so as not to overlap each other.
電極の集電体はセラミックセパレータよりも一回り小さく形成されている。一対のセラミックセパレータが電極（正確には集電体）を挟持すると、セラミックセパレータの外縁の一部から電極端子が突出する。電極により生成された電力は、突出した電極端子から取り出される。
すなわち、一対のセラミックセパレータにより二次電池内部の正極、負極（集電体）が電気的（物理的）に隔離されて過熱や発火などが防止され、二次電池の安全性が確保されている。
The current collector of the electrode is formed one size smaller than the ceramic separator. When the pair of ceramic separators sandwich the electrode (precisely, the current collector), the electrode terminal protrudes from a part of the outer edge of the ceramic separator. The power generated by the electrodes is taken from the protruding electrode terminals.
That is, the positive electrode and the negative electrode (current collector) inside the secondary battery are electrically (physically) isolated by the pair of ceramic separators to prevent overheating and ignition, and the safety of the secondary battery is ensured. .
電極の位置ズレを防止して電極を電気的（物理的）に確実に隔離するため、電極を挟持した一対のセラミックセパレータを適切に接合する方法、構成が提案されている。
たとえば、特開２０１５−１９７９７７号公報には、電極のうち相対的に大きい方の電極と、その電極を挟持するセラミックセパレータの一方とを、両面テープを介して固定する構成が記載されている。詳細には、まず、一対のセラミックセパレータのうち、一方の外周部に両面テープを貼り付け、電極のうち相対的に大きい電極（たとえば負極）とセラミックセパレータとを両面テープを介して重畳、接合させる。それから、他方のセラミックセパレータを負極の上から重畳することで、一対のセラミックセパレータで電極を挟持している。
両面テープの基材および接着剤には、絶縁性を備えた素材が使用される。両面テープを使用することで、一対のセラミックセパレータを簡単に接合することができる。
なお、両面テープの代わりに接着剤を、セラミックセパレータに直接塗工してもよい。
In order to prevent the displacement of the electrodes and to electrically (physically) isolate the electrodes, a method and a configuration have been proposed in which a pair of ceramic separators holding the electrodes is properly joined.
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2015-197977 describes a configuration in which a relatively larger electrode of the electrodes and one of the ceramic separators sandwiching the electrode are fixed via a double-sided tape. Specifically, first, a double-sided tape is attached to one outer peripheral portion of the pair of ceramic separators, and a relatively large electrode (for example, a negative electrode) of the electrodes and the ceramic separator are superimposed and joined via the double-sided tape. . Then, by overlapping the other ceramic separator from above the negative electrode, the electrode is held between the pair of ceramic separators.
The base material and adhesive agent of a double-sided tape use an insulating material. By using a double-sided tape, a pair of ceramic separators can be easily joined.
An adhesive may be applied directly to the ceramic separator instead of the double-sided tape.
電気自動車など二次電池を使用する製品によっては電池の周囲が１８０度以上もの高温になりやすいため、二次電池に高い耐熱性が要求される。特開２０１５−１９７９７７号公報では、両面テープや接着剤によりセラミックセパレータ、電極を重畳、接合させているが、１８０度以上もの高温に耐えうる両面テープの基材や接着剤を確保することは難しい。
また、経年劣化により両面テープや接着剤が劣化するおそれがある。両面テープや接着剤が劣化するとセラミックセパレータ、電極の接合が外れ、漏電、破損などにより二次電池の安全性が確保できない。
Some products that use a secondary battery, such as an electric car, tend to have a high temperature of 180 degrees or more around the battery, so the secondary battery is required to have high heat resistance. In JP-A-2015-197977, ceramic separators and electrodes are superposed and joined with a double-sided tape or an adhesive, but it is difficult to secure a substrate or an adhesive of the double-sided tape that can withstand high temperatures of 180 degrees or more. .
In addition, there is a possibility that the double-sided tape and the adhesive may be deteriorated by the aged deterioration. If the double-sided adhesive tape or adhesive deteriorates, the ceramic separators and the electrodes are unjoined, and the safety of the secondary battery can not be ensured due to leakage or damage.
セラミックセパレータの接合に両面テープや接着剤を使用せず、電極（集電体）と重複しないセパレータの外縁などを熱溶着することも考えられる。しかし、上記のとおり二次電池には高い耐熱性が要求されており、高い耐熱性と、熱溶着可能な溶融性という相反する性質を持つセラミックを確保することは難しい。 It is also conceivable to thermally weld the outer edge of the separator not overlapping with the electrode (current collector) without using a double-sided tape or an adhesive for bonding the ceramic separator. However, as described above, the secondary battery is required to have high heat resistance, and it is difficult to secure a ceramic having the opposite properties of high heat resistance and heat-weldable meltability.
本発明は、二次電池の安全性やセパレータ（セラミックセパレータ）の耐熱性を確保しつつ、確実かつ簡単に接合できる二次電池のセパレータ接合装置の提供を目的としている。
また、本発明は、二次電池の安全性やセパレータ（セラミックセパレータ）の耐熱性を確保しつつ、確実かつ簡単に接合して製造される二次電池の提供を別の目的としている。
そして、本発明は、二次電池の安全性やセパレータ（セラミックセパレータ）の耐熱性を確保しつつ、確実かつ簡単に接合できる二次電池のセパレータ接合方法の提供をさらに他の目的としている。
An object of the present invention is to provide a separator joining device for a secondary battery that can be joined reliably and easily while securing the safety of the secondary battery and the heat resistance of the separator (ceramic separator).
Another object of the present invention is to provide a secondary battery which is manufactured by joining the battery reliably and easily while securing the safety of the secondary battery and the heat resistance of the separator (ceramic separator).
Another object of the present invention is to provide a separator bonding method of a secondary battery which can be surely and easily bonded while securing the safety of the secondary battery and the heat resistance of the separator (ceramic separator).
本発明では、二次電池の一対のセパレータにおいて、集電体と重複していない部分、すなわちセパレータの外周縁の一部またはすべてを圧接により接合している。
すなわち、請求項１、５、７に係る本発明によれば、集電体と、集電体の外縁の一部から突出して形成された電極端子とを備える電極を、一対のセパレータが挟持して接合し、セパレータは集電体よりも大きく形成され、集電体を挟持しないセパレータの外周縁の一部またはすべてを圧接により接合して接合部を設けている。
In the present invention, in the pair of separators of the secondary battery, a part not overlapping with the current collector, that is, a part or all of the outer peripheral edge of the separator is joined by pressure contact.
That is, according to the present invention according to claims 1, 5 and 7, the pair of separators sandwich the electrode provided with the current collector and the electrode terminal formed to project from a part of the outer edge of the current collector. The separator is formed to be larger than the current collector, and a part or all of the outer peripheral edge of the separator not holding the current collector is joined by pressure contact to form a joint.
請求項１、５、７に係る本発明では、集電体を挟持していない一対のセパレータの外周縁の一部またはすべてを圧接のみで接合しており、両面テープや接着剤などの部材を必要としない。そのため、一対のセパレータを簡単に接合することができる。そして、二次電池の周囲が高温になっても、両面テープなどのように接合した部分が変形、破損することはなく、セパレータの耐熱性、二次電池の安全性を確保することができる。 In the present invention according to claims 1, 5 and 7, a part or all of the outer peripheral edge of the pair of separators not holding the current collector is joined only by pressure contact, and a member such as double-sided tape or adhesive is used. do not need. Therefore, a pair of separators can be easily joined. And, even if the periphery of the secondary battery becomes high temperature, the joined portion such as double-sided tape does not deform or break, and the heat resistance of the separator and the safety of the secondary battery can be secured.
集電体と、集電体の外縁の一部から突出して形成された電極端子とを備える電極を、一対のセパレータが挟持して接合し、セパレータは集電体よりも大きく形成され、集電体を挟持しないセパレータの外周縁の一部またはすべてを圧接により接合している。 A pair of separators sandwiches and joins an electrode including a current collector and an electrode terminal formed to project from a part of the outer edge of the current collector, and the separator is formed larger than the current collector, A part or all of the outer peripheral edge of the separator which does not sandwich the body is joined by pressure welding.
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明する。図１は本発明の実施例に係る二次電池の正面図、図２は本発明の実施例に係る二次電池の分解斜視図をそれぞれ示す。
二次電池１０は、電極２０（正極２１または負極２２）のいずれか一方を一対のセパレータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）で挟持して形成した、いわゆる袋詰電極３２と、他方の電極２０（負極２２または正極２１）とを交互に積層して構成されている。図２では、一対のセパレータ３０（下のセパレータ３０Ａ、上のセパレータ３０Ｂ）が負極２２を挟持しており、上のセパレータの上面にはさらに正極２１が重畳（積層）されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery according to the embodiment of the present invention.
The secondary battery 10 is formed by sandwiching any one of the electrodes 20 (positive electrode 21 or negative electrode 22) with a pair of separators 30 (30A, 30B), so-called packaged electrode 32 and the other electrode 20 (negative electrode 22). Alternatively, it is configured by alternately laminating the positive electrodes 21). In FIG. 2, the pair of separators 30 (lower separator 30A, upper separator 30B) sandwich the negative electrode 22, and the positive electrode 21 is further superimposed (stacked) on the upper surface of the upper separator.
図１、２を見るとわかるように、電極２０（正極２１または負極２２）は、矩形形状の集電体（正極集電体２１−１、負極集電体２２−１）と、電極端子（正極集電端子２１−２、負極集電端子２２−２）とを有して構成されている。
正極２１、負極２２は同様の構成であるため、まずは正極についてその構成を詳細に述べる。
正極２１は、矩形形状の正極集電体２１−１と、正極集電体の外縁の一部から突出した正極集電端子２１−２とを有して構成され、その全体はＬ字形状または凸型形状に形成されている。正極集電体２１−１は、その両面に正極活物質（電解質；図示しない）が結着されている。正極集電端子２１−２は、正極集電体２１−１から電力を取り出すための外部端子とされている。
正極２０（正極集電体２１−１、正極集電端子２１−２）が導電体とされることはいうまでもない。二次電池１０の正極集電体２１−１の材料として、たとえばリチウム遷移金属酸化物（ＬｉＣｏＯ2など）が用いられるが、これに限定されない。
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the electrode 20 (the positive electrode 21 or the negative electrode 22) is a rectangular current collector (the positive electrode current collector 21-1, the negative electrode current collector 22-1) and an electrode terminal (the The positive electrode current collector terminal 21-2 and the negative electrode current collector terminal 22-2 are configured.
Since the positive electrode 21 and the negative electrode 22 have the same structure, first, the structure of the positive electrode will be described in detail.
The positive electrode 21 is configured to have a rectangular positive electrode current collector 21-1 and a positive electrode current collector terminal 21-2 protruding from a part of the outer edge of the positive electrode current collector, and the whole is L-shaped or It is formed in a convex shape. A positive electrode active material (electrolyte; not shown) is bound to both sides of the positive electrode current collector 21-1. The positive electrode current collector terminal 21-2 is an external terminal for extracting power from the positive electrode current collector 21-1.
It goes without saying that the positive electrode 20 (positive electrode current collector 21-1 and positive electrode current collection terminal 21-2) is used as a conductor. As a material of the positive electrode current collector 21-1 of the secondary battery 10, for example, a lithium transition metal oxide (LiCoO 2 or the like) is used, but it is not limited thereto.
同様に、負極２２も、矩形形状の負極集電体２２−１と、負極集電体の外縁の一部から突出した負極集電端子２２−２とを有して構成され、その全体はＬ字形状または凸型形状に形成されている。負極集電体２２−１は、その両面に負極活物質（電解質；図示しない）が結着されている。負極集電端子２２−２は、負極集電体２２−１から電力を取り出すための外部端子とされている。
また、負極２２（負極集電体２２−１、負極集電端子２２−２）も、正極２１と同様に導電体とされている。二次電池１０の負極集電体２２−１の材料として、たとえばグラファイト（炭素材料；Ｃ）が用いられるが、これに限定されない。
Similarly, the negative electrode 22 also has a rectangular negative electrode current collector 22-1 and a negative electrode current collector terminal 22-2 protruding from a part of the outer edge of the negative electrode current collector, and the whole is L It is formed in a letter shape or a convex shape. A negative electrode active material (electrolyte; not shown) is bound to both surfaces of the negative electrode current collector 22-1. The negative electrode current collector terminal 22-2 is an external terminal for extracting power from the negative electrode current collector 22-1.
Further, the negative electrode 22 (a negative electrode current collector 22-1 and a negative electrode current collector terminal 22-2) is also a conductor similarly to the positive electrode 21. As a material of the negative electrode current collector 22-1 of the secondary battery 10, for example, graphite (carbon material; C) is used, but it is not limited thereto.
図２を見るとわかるように、正極集電端子２１−２、負極集電端子２２−２は、互いに重複しないように互い違いの位置に積層されている。
なお、正極集電体２１−１および負極集電体２２−１の両面にそれぞれ結着される正極活物質および負極活物質（電解質；図示しない）として有機溶媒が用いられ、正極２１、負極２２間で電解質を介してリチウムイオンが出し入れ可能とされる。
また、電極２０の厚さ（高さ；図示しない）は、たとえば０．２ｍｍとされる。
As can be seen from FIG. 2, the positive electrode current collection terminal 21-2 and the negative electrode current collection terminal 22-2 are stacked at alternate positions so as not to overlap each other.
An organic solvent is used as a positive electrode active material and a negative electrode active material (electrolyte; not shown) bound to both surfaces of the positive electrode current collector 21-1 and the negative electrode current collector 22-1, respectively. Lithium ions can be taken in and out through the electrolyte between them.
The thickness (height; not shown) of the electrode 20 is, for example, 0.2 mm.
一対のセパレータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）は、たとえば矩形形状とされ、その片面にたとえば非導電性・耐熱性のセラミックが塗工され、セラミックセパレータと呼ばれる。実施例では、一対のセパレータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）はセラミックセパレータとされるが、これに限定されない。
一対のセパレータ３０Ａ、３０Ｂそれぞれの厚さ（上下方向の高さ）α（図５参照）は、電極２０よりも薄く、たとえば０．０２ｍｍとされる。
The pair of separators 30 (30A, 30B) has, for example, a rectangular shape, and a nonconductive and heat resistant ceramic, for example, is coated on one side thereof, and is called a ceramic separator. In the embodiment, the pair of separators 30 (30A, 30B) is a ceramic separator, but is not limited thereto.
The thickness (height in the vertical direction) α (see FIG. 5) of each of the pair of separators 30A and 30B is thinner than the electrode 20, and is, for example, 0.02 mm.
図１、２を見るとわかるように、矩形形状のセパレータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）は、同じく矩形形状の集電体（正極集電体２１−１、負極集電体２２−１）よりも一回り大きく形成されている。そのため、一対のセパレータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）が、電極のうち電極端子を除いた集電体（図１、２では、負極２２から負極集電端子２２−２を除いた負極集電体２２−１）を被覆して上下から挟持している。集電体、たとえば負極集電体２２−１には負極活物質（電解質；図示しない）が結着しているため、一対のセパレータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）が負極集電体を挟持することで、上のセパレータ３０Ｂの上に重畳された正極集電体２１−１（正極２１）と、負極集電体（負極２２）との間で電解質を保持して、イオンの伝導性を担保している。
また、一対のセパレータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）が負極集電体２２−１を挟持すると、セパレータの外縁の一部から負極集電端子２２−２が突出する。電極により生成された電力は、突出した負極集電端子２２−２から取り出される。
そして、袋詰電極３２の上面にさらに正極２１を重畳（積層）すると、同様に、正極集電端子２１−２が突出する。電極により生成された電力は、正極集電端子２１−２からも取り出される。
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the rectangular separators 30 (30A, 30B) are more similar to the rectangular current collectors (positive electrode current collector 21-1, negative electrode current collector 22-1). It is formed in a large size. Therefore, a current collector in which the pair of separators 30 (30A, 30B) is the electrode except for the electrode terminal (in FIGS. 1 and 2, the negative electrode current collector 22- in which the negative electrode current collector terminal 22-2 is removed from the negative electrode 22). 1) is covered and held from above and below. Since the negative electrode active material (electrolyte; not shown) is attached to the current collector, for example, the negative electrode current collector 22-1, the pair of separators 30 (30A, 30B) sandwich the negative electrode current collector. The electrolyte is held between the positive electrode current collector 21-1 (positive electrode 21) superimposed on the upper separator 30B and the negative electrode current collector (negative electrode 22) to secure ion conductivity. There is.
Further, when the pair of separators 30 (30A, 30B) sandwich the negative electrode current collector 22-1, the negative electrode current collection terminal 22-2 protrudes from a part of the outer edge of the separator. The power generated by the electrode is taken out from the protruding negative electrode current collector terminal 22-2.
Then, when the positive electrode 21 is further superimposed (stacked) on the upper surface of the packaged electrode 32, the positive electrode current collector terminal 21-2 similarly protrudes. The power generated by the electrode is also taken out from the positive electrode current collector terminal 21-2.
特開２０１５−１９７９７７号公報で公知とされるように、一対のセパレータ（セラミックセパレータ）３０はそれぞれ、たとえば、溶融材に相当するポリプロピレン層（樹脂層、図示しない）と、ポリプロピレン層の一方の面にセラミックが塗工されたセラミック層（図示しない）とをそれぞれ備えて構成されている。
ポリプロピレン層は、たとえばポリプロピレンをシート状に形成したものであり、非水溶媒に電解質を溶解することで非水電解液が含浸されている。
セラミック層は、ポリプロピレン層よりも溶融温度が高い。図２を見るとわかるように、一対のセパレータ３０のセラミック層はそれぞれ対向するように負極２２（負極集電体２２−１）を上下から挟持し、負極活物質に当接している。つまり、一対のセパレータ３０が、セラミックの塗工された面（セラミック層のある面）を面合わせにして二次電池内部の電極（正極２１または負極２２。正確には、正極集電体２１−１または負極集電体２２−１。実施例では負極集電体）を挟持して、電極を電気的（物理的）に隔離している。
なお、一対のセパレータ（セラミックセパレータ）３０はこの構成に限定されず、電極２０を電気的（物理的）に隔離する構成であればよい。
As disclosed in JP-A-2015-197977, each of the pair of separators (ceramic separators) 30 has, for example, a polypropylene layer (resin layer, not shown) corresponding to a melting material and one surface of the polypropylene layer. And a ceramic layer (not shown) coated with ceramic.
The polypropylene layer is, for example, a sheet of polypropylene, and is impregnated with a non-aqueous electrolytic solution by dissolving an electrolyte in a non-aqueous solvent.
The ceramic layer has a higher melting temperature than the polypropylene layer. As can be seen from FIG. 2, the ceramic layers of the pair of separators 30 sandwich the negative electrode 22 (negative electrode current collector 22-1) from above and below so as to be in contact with the negative electrode active material. That is, the pair of separators 30 face each other with the ceramic coated surface (the surface having the ceramic layer) facing the inside of the secondary battery (positive electrode 21 or negative electrode 22. Precisely, the positive electrode current collector 21- 1 or negative electrode current collector 22-1. In the example, the negative electrode current collector is interposed to electrically (physically) isolate the electrode.
The pair of separators (ceramic separators) 30 is not limited to this configuration, as long as the electrodes 20 are separated electrically (physically).
矩形形状のセパレータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）は、同じく矩形形状の集電体（正極集電体２１−１、負極集電体２２−１）よりも一回り大きく形成されている。そのため、図１に示すように、一対のセパレータ３０（３０Ａ、３０Ｂ）が負極集電体２２−１を被覆して上下から挟持すると、セパレータの外周縁は負極集電体と重畳しない部分、すなわち負極集電体を挟持しない部分３０Ａ’、３０Ｂ’となる。セパレータの外周縁３０Ａ’、３０Ｂ’では、セパレータのみが重畳されている。
なお、図１では、セパレータ３０の外周縁すべてが負極集電体２２−１を挟持しない（負極集電体と重畳しない）部分３０Ａ’、３０Ｂ’とされている。しかし、これに限定されず、たとえばセパレータの外周縁の一部が負極集電体２２−１を挟持しない部分としてもよい。
The rectangular shaped separators 30 (30A, 30B) are formed one size larger than the rectangular shaped current collectors (positive electrode current collector 21-1 and negative electrode current collector 22-1). Therefore, as shown in FIG. 1, when the pair of separators 30 (30A, 30B) cover the negative electrode current collector 22-1 and sandwich it from above and below, the outer peripheral edge of the separator does not overlap with the negative electrode current collector, The portions 30A 'and 30B' do not hold the negative electrode current collector. Only the separator is superimposed on the outer peripheral edge 30A ′, 30B ′ of the separator.
In FIG. 1, the entire outer peripheral edge of the separator 30 is the portions 30A ′ and 30B ′ that do not sandwich the negative electrode current collector 22-1 (do not overlap with the negative electrode current collector). However, the present invention is not limited to this. For example, a part of the outer peripheral edge of the separator may be a part not holding the negative electrode current collector 22-1.
セパレータ３０には、負極集電体２２−１を挟持しない部分（外周縁）３０Ａ’、３０Ｂ’に接合部４０が形成されている。接合部４０は、電極２０（実施例では負極集電体２２−１）を挟持しない部分３０Ａ’、３０Ｂ’で一対のセパレータ３０を圧接により接合することで形成される。接合部４０により、重畳された一対のセパレータ３０、負極集電体２２−１が封止されていわゆる袋詰電極３２が形成される。
図１では、セパレータ３０の外周縁３０Ａ’、３０Ｂ’に合計８か所の接合部４０が形成されている。しかし、これに限定されず、たとえばセパレータの外周縁の周囲すべてに接合部４０を設けてもよい。
また、接合部４０は、後述する波型形状の上型の圧接面１６１−２’と下型の圧接面１６２−１との噛合により形成されるため、たとえば波型形状とされる（図４、５）。しかし、実際の接合部４０は微細なものであり、また、説明のしやすさのため、図１では線型形状で表している。
In the separator 30, bonding portions 40 are formed in portions (outer peripheral edge) 30A ′ and 30B ′ where the negative electrode current collector 22-1 is not held. The joint portion 40 is formed by pressure-welding a pair of separators 30 in the portions 30A ′ and 30B ′ which do not hold the electrode 20 (in the embodiment, the negative electrode current collector 22-1). The bonding portion 40 seals the pair of superimposed separators 30 and the negative electrode current collector 22-1 to form a so-called packaged electrode 32.
In FIG. 1, a total of eight joints 40 are formed on the outer peripheral edge 30A ′, 30B ′ of the separator 30. However, the present invention is not limited to this, and for example, the bonding portion 40 may be provided all around the outer peripheral edge of the separator.
The joint portion 40 is formed, for example, in a wave shape because it is formed by meshing the pressure contact surface 161-2 'of the upper mold of the wave shape and the pressure contact surface 162-1 of the lower mold described later (FIG. 4). , 5). However, the actual joint portion 40 is minute, and is represented by a linear shape in FIG. 1 for ease of explanation.
そして、図２に示すように、袋詰電極３２（一対のセパレータ３０、負極集電体２２−１）の上にさらに正極２１が重畳され、袋詰電極と正極とを交互に積層した積層構造が形成される。 Then, as shown in FIG. 2, a positive electrode 21 is further superimposed on the packaged electrode 32 (a pair of separators 30, a negative electrode current collector 22-1), and a stacked structure in which the packaged electrode and the positive electrode are alternately stacked. Is formed.
一対の外装体５０は、二次電池１０の外装とされ、袋詰電極３２と正極２１との積層構造を上下から挟持して全体を被覆している。上下一対の外装体５０は、たとえばラミネートシートとされる。積層構造を挟持した上下一対の外装体５０は、その外周縁の一部から電解液が注入されて内部の一対のセパレータ３０に電解液が含浸され、それから外周縁を封止することで二次電池１０が形成される。 The pair of outer casings 50 is an outer casing of the secondary battery 10, and sandwiches the stacked structure of the packaged electrode 32 and the positive electrode 21 from above and below to cover the whole. The pair of upper and lower outer casings 50 is, for example, a laminate sheet. The electrolyte is injected from a part of the outer peripheral edge of the upper and lower pair of outer packaging bodies 50 sandwiching the laminated structure, the electrolytic solution is impregnated in the pair of separators 30 inside, and the outer peripheral edge is sealed thereby A battery 10 is formed.
次に、図面を参照しながら、二次電池１０のセパレータ接合装置１００（二次電池のセパレータ接合方法を具体化した装置）について説明する。図３は、本発明の実施例に係る二次電池のセパレータ接合装置（本発明の実施例に係る二次電池のセパレータ接合方法を具体化した装置）の斜視図を示す。 Next, referring to the drawings, a separator bonding apparatus 100 of the secondary battery 10 (a device embodying the separator bonding method of the secondary battery) will be described. FIG. 3 is a perspective view of a separator bonding apparatus for a secondary battery according to an embodiment of the present invention (an apparatus embodying the separator bonding method for a secondary battery according to an embodiment of the present invention).
二次電池１０のセパレータ接合装置１００は、たとえば、巻き出し機構１１０（巻き出し工程に相当）、切断機構１２０（切断工程に相当）、供給機構１３０（供給工程に相当）、反転機構１４０（反転工程に相当）、搬送機構１５０（搬送工程に相当）、圧接機構１６０（圧接工程に相当）を備えて構成されている。
なお、前後左右は筒状のセパレータロール（後述）から引き延ばされたセパレータ（セラミックセパレータ）の移送方向を前として、Ｆｒ（前；セパレータの経路の下流）、Ｒｒ（後；上流）、Ｌ（左）、Ｒ（右）で示す。
For example, the separator joining device 100 of the secondary battery 10 includes an unwinding mechanism 110 (corresponding to an unwinding step), a cutting mechanism 120 (corresponding to a cutting step), a supply mechanism 130 (corresponding to a supply step), and an inverting mechanism 140 (inverted) A transport mechanism 150 (corresponding to a transport process) and a pressure contact mechanism 160 (corresponding to a pressure contact process) are provided.
The front, rear, left, and right are Fr (front; downstream of the separator path), Rr (rear; upstream), L, with the transport direction of the separator (ceramic separator) drawn from the cylindrical separator roll (described later) in front. (Left), R (right).
また、セパレータ接合装置１００はその右側に電極の積層機構（図示しない）を備えているが、積層機構自体は本発明の要旨ではないため、詳細は説明しない。 In addition, although the separator bonding apparatus 100 is provided with a stacking mechanism (not shown) of the electrodes on the right side, the stacking mechanism itself is not the gist of the present invention, and therefore the details will not be described.
巻き出し機構１１０は、支持シャフト１１１と、各搬送ローラ１１２、１１３、１１４、１１５とを備えて構成されている。支持シャフト１１１に帯状のセパレータ３０をロール状に巻いたセパレータロール３０’が取り付けられている（セットされている）。支持シャフト１１１には送りモータ（図示しない）が取り付けられ、一定間隔でセパレータ３０を前方向へ送り出している。そして、セパレータ３０は、セパレータロール３０’からセパレータ接合装置１００内の各搬送ローラ１１２、１１３、１１４、１１５に掛け渡されて、前方へ延ばされている。
なお、説明のしやすさのため、実施例では、セパレータロール３０’から前方へ延ばされる帯状のセパレータ３０において、その上面３０Ｕｐにセラミックが塗工されている。しかし、セパレータはその構成に限定されない。
The unwinding mechanism 110 includes a support shaft 111 and transport rollers 112, 113, 114, and 115. A separator roll 30 'in which a strip-like separator 30 is wound in a roll shape is attached (set) to the support shaft 111. A feed motor (not shown) is attached to the support shaft 111 and feeds the separators 30 forward at regular intervals. Then, the separator 30 is stretched from the separator roll 30 ′ to the transport rollers 112, 113, 114, and 115 in the separator bonding apparatus 100 and extended forward.
For ease of explanation, in the embodiment, the upper surface 30Up of the strip-shaped separator 30 extended forward from the separator roll 30 'is coated with ceramic. However, the separator is not limited to that configuration.
切断機構１２０は、巻き出し機構１１０の前方、すなわち引き延ばされたセパレータ３０の前部の上方に位置している。切断機構１２０は、セパレータロール３０’から前方へ延ばされた帯状のセパレータ３０を（前後方向の）一定の長さで左右方向に切断して個々のセパレータを形成するカッター１２１と、その下部に取り付けられたカッターを支持する支持部１２２と、その前面を支持部が左右方向に摺動可能に取り付けられた支持板１２３と、支持板を支持する左右一対の支持脚１２４とを備えて構成されている。
また、切断機構１２０の下方には、供給機構１３０の吸着プレート（第一の吸着プレート）１３１が配置されている。
カッター１２１は、たとえば円盤状とされ、その外周端でセパレータを切断可能としている。また、カッター１２１は、その回転中心となる中心軸１２１’が設けられている。
支持部１２２はその下部で、カッター１２１が中心軸１２１’を中心として回転可能となるように支持している。
支持板１２３は、引き延ばされたセパレータ３０の上方で左右方向に延びて架設されている。支持板１２３の前面には左右方向（セパレータの幅方向；セパレータ３０が引き延ばされる方向に直行する方向）に延びるレール１２３’、支持部１２２の上部後面にはレール上を摺動可能とする摺動部１２２’がそれぞれ設けられている。支持部の摺動部１２２’が支持板のレール１２３’上を摺動することで、カッター１２１が左右方向（セパレータの幅方向）に移動し、帯状のセパレータ３０を一定の長さで左右方向に切断して個々のセパレータ（たとえば、一対のセパレータ３０Ａ、３０Ｂ）を形成する。
左右一対の支持脚１２４は、引き延ばされたセパレータ３０の左右に配置、固定されて、支持板１２３の左右端部を支持している。
The cutting mechanism 120 is located in front of the unwinding mechanism 110, ie, above the front of the stretched separator 30. The cutting mechanism 120 cuts a strip-like separator 30 extended forward from the separator roll 30 'in the left-right direction by a certain length (in the front-rear direction) to form individual separators, and a lower part thereof A support portion 122 for supporting the attached cutter, a support plate 123 having a support portion slidably mounted in the left-right direction on the front surface thereof, and a pair of left and right support legs 124 for supporting the support plate ing.
Further, below the cutting mechanism 120, a suction plate (first suction plate) 131 of the supply mechanism 130 is disposed.
The cutter 121 has, for example, a disk shape, and can cut the separator at its outer peripheral end. In addition, the cutter 121 is provided with a central axis 121 'that is the rotation center thereof.
The support portion 122 is supported at its lower portion so that the cutter 121 can rotate around the central axis 121 '.
The support plate 123 extends in the left-right direction above the stretched separator 30 and is installed. A rail 123 'extends in the left-right direction (the width direction of the separator; a direction orthogonal to the extending direction of the separator 30) on the front surface of the support plate 123, and on the upper rear surface of the support portion 122 Moving parts 122 'are respectively provided. The sliding portion 122 'of the support portion slides on the rail 123' of the support plate, so that the cutter 121 moves in the left-right direction (the width direction of the separator), and the strip-shaped separator 30 has a fixed length in the left-right direction. To form individual separators (e.g., a pair of separators 30A, 30B).
The pair of left and right support legs 124 are disposed and fixed on the left and right of the extended separator 30 to support the left and right end portions of the support plate 123.
供給機構１３０は、切断機構１２０の下方かつ前方に位置している。供給機構１３０は、第一の吸着プレート１３１と、第一の吸着プレートを前後方向（セパレータ３０が引き延ばされる方向）に移動可能とする駆動モータ（図示しない）とを備えて構成されている。
第一の吸着プレート１３１は、引き延ばされたセパレータ３０の前部の下方に、詳細には切断機構のカッター１２１の下方に位置し、カッター１２１による切断の台座にもされる。第一の吸着プレート１３１は、その上面にセパレータ３０の下面と当接してセパレータを吸着する複数の吸着口（図示しない）を有している。吸着口はたとえばエアポンプ（真空ポンプ；図示しない）に接続され、カッター１２１で切断された個々のセパレータ（たとえば、下のセパレータ３０Ａ）をエアポンプの真空圧により第一の吸着プレート１３１の上面に吸着する。図３では、第一の吸着プレート１３１の上面に下のセパレータ３０Ａが配設、吸着されている。
駆動モータ（図示しない）は、その駆動により、第一の吸着プレート１３１の上面に個々のセパレータを吸着した状態で第一の吸着プレートを前後方向に移動可能とするように取り付けられている。図３の破線の矢視は、第一の吸着プレート１３１の移動する方向を示す。図３の位置Ａは第一の吸着プレート１３１の可動範囲の後端、位置Ｂは第一の吸着プレートの可動範囲の前端を示す。図３を見るとわかるように、位置Ａは切断機構１２０の直下である。位置Ｂは第一の吸着プレートの可動範囲の前端であるとともに、反転機構１４０（詳細には反転プレート１４１）の回動範囲の後端および輸送機構１５０（詳細には第二の吸着プレート１５１）の可動範囲の後端とされる。
また、駆動モータ（図示しない）は、セパレータロール３０’の送りモータ（図示しない）と、たとえば電気信号により連動可能とされる。
The feeding mechanism 130 is located below and in front of the cutting mechanism 120. The supply mechanism 130 is configured to include a first suction plate 131 and a drive motor (not shown) that allows the first suction plate to move in the front-rear direction (the direction in which the separator 30 is extended).
The first suction plate 131 is positioned below the front of the extended separator 30, specifically below the cutter 121 of the cutting mechanism, and is also used as a pedestal for cutting by the cutter 121. The first suction plate 131 has, on its upper surface, a plurality of suction ports (not shown) that contact the lower surface of the separator 30 to suction the separator. The suction port is connected to, for example, an air pump (vacuum pump; not shown), and sucks the individual separators (for example, the lower separator 30A) cut by the cutter 121 on the upper surface of the first suction plate 131 by vacuum pressure of the air pump. . In FIG. 3, the lower separator 30A is disposed on the upper surface of the first suction plate 131 and is adsorbed.
The drive motor (not shown) is attached so that the first adsorption plate can be moved in the front-rear direction with the individual separators adsorbed on the upper surface of the first adsorption plate 131 by driving. The broken arrow in FIG. 3 indicates the moving direction of the first suction plate 131. Position A in FIG. 3 indicates the rear end of the movable range of the first suction plate 131, and position B indicates the front end of the movable range of the first suction plate. As can be seen in FIG. 3, position A is directly below the cutting mechanism 120. Position B is the front end of the movable range of the first suction plate, and the rear end of the rotation range of the reversing mechanism 140 (specifically, the reverse plate 141) and the transport mechanism 150 (specifically, the second suction plate 151) The rear end of the movable range of
Further, a drive motor (not shown) can be interlocked with a feed motor (not shown) of the separator roll 30 'by, for example, an electric signal.
反転機構１４０は、供給機構１３０の前方に位置している。反転機構１４０は、第一の吸着プレート１３１と同様にセパレータ３０を吸着可能とする反転プレート１４１と、反転プレートを下方から支持する前後の支持板１４２（前部の支持板１４２−１、後部の支持板１４２−２）と、後部の支持板の回動中心となる回動軸１４３と、回動軸の左右端を支持する左右一対の支持脚１４４と、回動軸を中心に後部の支持板を回動させるためのモータ（図示しない）とを備えて構成されている。
反転プレート１４１は、第一の吸着プレート１３１と同様に、その上面にセパレータ３０の下面と当接してセパレータを吸着する複数の吸着口（図示しない）を有している。吸着口はたとえばエアポンプ（真空ポンプ；図示しない）に接続され、個々のセパレータ（たとえば、上のセパレータ３０Ｂ）をエアポンプの真空圧により反転プレート１４１の上面に吸着する。図３の一点鎖線は、反転プレート１４１の上面に配設された上のセパレータ３０Ｂを表している。
支持板１４２は、前部の支持板１４２−１、後部の支持板１４２−２を有して構成されている。前部の支持板１４２−１は反転プレート１４１よりも後方に長く形成され、その前部上面に反転プレート１４１の下面が、その後部上面に後部の支持板１４２−２の下面がそれぞれ接続されている。後部の支持板１４２−２は、引き延ばされたセパレータ３０の前方で左右方向に延びて架設されている。
回動軸１４３は、後部の支持板１４２−２の回動中心となる軸であり、たとえば後部の支持板１４２−２の左右側面から延びる左右一対のピンとされる。
左右一対の支持脚１４４は、引き延ばされたセパレータ３０の延長上の左右に配置、固定され、回動軸（左右一対のピン）１４３の左右端を支持している。
モータ（図示しない）は、その駆動により、反転プレート１４１の上面に個々のセパレータを吸着した状態で、前後の支持板１４２−１、１４２−２を介して、回動軸１４３を中心として反転プレートを前後方向に回動可能とするように取り付けられている。
端的に言えば、反転プレート１４１は、回動軸１４３を中心として１８０°の範囲内で前後方向に回動可能とされる。図３の一点鎖線の矢視は、反転プレート１４１の回動する方向を示す。また、図３の位置Ｂは反転プレート１４１の回動範囲の後端、位置Ｃは反転プレート１４１の回動範囲の前端を示す。位置Ｂは、前述のとおり、第一の吸着プレート１３１の可動範囲の前端および搬送機構１５０の可動範囲の後端とされる。
The reversing mechanism 140 is located in front of the supply mechanism 130. Similar to the first suction plate 131, the reversing mechanism 140 includes a reversing plate 141 capable of adsorbing the separator 30, and support plates 142 for supporting the reversing plate from below (support plate 142-1 at the front, rear Support plate 142-2), a pivot shaft 143 serving as a pivot center of the rear support plate, a pair of left and right support legs 144 supporting the left and right ends of the pivot shaft, and a rear support around the pivot shaft It comprises and the motor (not shown) for rotating a board.
Similar to the first suction plate 131, the reversing plate 141 has a plurality of suction ports (not shown) on its upper surface for contacting the lower surface of the separator 30 to suction the separator. The suction port is connected to, for example, an air pump (vacuum pump; not shown), and adsorbs the individual separators (for example, the upper separator 30B) on the upper surface of the reversing plate 141 by the vacuum pressure of the air pump. An alternate long and short dash line in FIG. 3 represents the upper separator 30B disposed on the upper surface of the reversing plate 141.
The support plate 142 is configured to have a support plate 142-1 at the front and a support plate 142-2 at the rear. The front support plate 142-1 is formed to be longer rearward than the reverse plate 141, the lower surface of the reverse plate 141 is connected to the upper surface of the front, and the lower surface of the rear support plate 142-2 is connected to the upper surface of the rear. There is. The rear support plate 142-2 extends in the left-right direction in front of the extended separator 30.
The pivot shaft 143 is a pivot serving as a pivot center of the rear support plate 142-2, and is, for example, a pair of left and right pins extending from the left and right side surfaces of the rear support plate 142-2.
The pair of left and right support legs 144 is disposed and fixed to the left and right of the extended separator 30 and supports the left and right ends of a pivot shaft (a pair of left and right pins).
The motor (not shown) is driven to move the individual separators on the upper surface of the reversing plate 141, and the reversing plates centering on the pivot shaft 143 via the front and rear support plates 142-1 and 142-2. Is mounted so as to be rotatable in the back and forth direction.
Briefly speaking, the reversing plate 141 can be pivoted back and forth within a range of 180 ° around the pivot shaft 143. The arrow of the dashed-dotted line of FIG. 3 shows the direction which the inversion plate 141 rotates. Further, the position B in FIG. 3 indicates the rear end of the rotation range of the reversing plate 141, and the position C indicates the front end of the rotation range of the reversing plate 141. The position B is, as described above, the front end of the movable range of the first suction plate 131 and the rear end of the movable range of the transport mechanism 150.
搬送機構１５０は、供給機構１３０の前方に位置している。搬送機構１５０は、供給機構の第一の吸着プレート１３１および反転機構の反転プレート１４１と同様にセパレータ３０を吸着可能とする吸着プレート１５１（第二の吸着プレート）と、第二の吸着プレートを支持する左右一対の支持部１５２と、その内側面をそれぞれの支持部が前後方向（セパレータ３０が引き延ばされる方向）に摺動可能に取り付けられた左右一対の支持板１５３と、各支持板を支持する左右の支持脚１５４と、支持部を摺動可能とするためのモータ（図示しない）とを備えて構成されている。図３では、左の支持脚が省略されているが、右の支持脚１５４を左右対照とした構成とされる。
第二の吸着プレート１５１は、その下面にセパレータ３０の上面と当接する複数の吸着口（図示しない）を有している。吸着口はたとえばエアポンプ（真空ポンプ；図示しない）に接続され、個々のセパレータ（一対のセパレータ３０Ａ、３０Ｂ）をエアポンプの真空圧により第二の吸着プレート１５１の下面に吸着する。また、第二の吸着プレート１５１には、後述する上型の圧接部１６１−２の挿通可能な挿通孔１５１−１が、圧接部の個数分設けられている。図３では、挿通孔１５１−１が８個形成されているが、これに限定されず、上型の圧接部１６１−２に対応した個数が備えられていればよい。
左右一対の支持部１５２は、引き延ばされたセパレータ３０の延長上の左右に配置され、第二の吸着プレート１５１の左右両端を支持している。また、左右一対の支持部１５２は、その内側面に上下方向に延びるレール１５２−１を、その外側面上部に後述する支持板のレール１５３’上を摺動可能とする摺動部１５２−２をそれぞれ備えている。
左右一対の支持板１５３は、その内側面に前後方向に延びるレール１５３’を備えている。
支持脚１５４は、支持板１５３の外側面に取り付けられ、支持板を支持、固定している。
The transport mechanism 150 is located in front of the supply mechanism 130. Similar to the first adsorption plate 131 of the supply mechanism and the inversion plate 141 of the inversion mechanism, the transport mechanism 150 supports the adsorption plate 151 (second adsorption plate) capable of adsorbing the separator 30 and the second adsorption plate Pair of left and right support portions 152, a pair of left and right support plates 153 on which inner support portions are slidably mounted in the front-rear direction (direction in which the separator 30 is stretched), and each support plate , And a motor (not shown) for making the support portion slidable. Although the left support leg is omitted in FIG. 3, the right support leg 154 is configured as a left-right control.
The second suction plate 151 has a plurality of suction ports (not shown) in contact with the upper surface of the separator 30 on the lower surface thereof. The suction port is connected to, for example, an air pump (vacuum pump; not shown), and sucks the individual separators (a pair of separators 30A, 30B) on the lower surface of the second suction plate 151 by vacuum pressure of the air pump. Further, the second suction plate 151 is provided with insertion holes 151-1 through which press-contact parts 161-2 of the upper die to be described later can be inserted, the number of which is equal to the number of press-contact parts. Although eight insertion holes 151-1 are formed in FIG. 3, the present invention is not limited to this, as long as a number corresponding to the pressure contact portion 161-2 of the upper die is provided.
The pair of left and right support portions 152 is disposed on the left and right of the extended separator 30 and supports the left and right ends of the second suction plate 151. In addition, the pair of left and right support portions 152 is a slide portion 152-2 capable of sliding on the rail 153 'of the support plate described later on the outer surface upper portion of the rail 152-1 extending in the vertical direction on the inner surface. Each has its own.
The pair of left and right support plates 153 is provided with rails 153 ′ extending in the front-rear direction on the inner side surface thereof.
The support leg 154 is attached to the outer surface of the support plate 153 to support and fix the support plate.
第二の吸着プレート１５１は、その左右端が支持部のレール１５２−１上を摺動することで、上下方向に移動（上昇および下降）可能とされる。また、支持部１５２は、その摺動部１５２−２が支持板のレール１５３’上を摺動することで、前後方向、詳細には供給機構１３０または反転機構１４０と、圧接機構１６０との間を移動可能とされる。つまり、第二の吸着プレート１５１は、支持部１５２、支持板１５３により前後および上下方向に自在に移動可能とされる。
このような自在な移動により、第二の吸着プレート１５１は、その下面に個々のセパレータ３０（一対のセパレータ３０Ａ、３０Ｂ）を吸着した状態で、供給機構１３０または反転機構１４０から圧接機構１６０へ個々のセパレータを移送することができる。
The left and right ends of the second suction plate 151 slide on the rails 152-1 of the support portion, so that the second suction plate 151 can be moved (raised and lowered) in the vertical direction. In addition, the support portion 152 slides between the supply mechanism 130 or the reversing mechanism 140 and the pressure contact mechanism 160 in the front-rear direction, specifically, as the sliding portion 152-2 slides on the rails 153 ′ of the support plate. It is made movable. That is, the second suction plate 151 is freely movable back and forth and vertically by the support portion 152 and the support plate 153.
By such free movement, the second suction plate 151 is individually attached from the supply mechanism 130 or the reversing mechanism 140 to the pressure contact mechanism 160 in a state where the individual separators 30 (a pair of separators 30A, 30B) are adsorbed on the lower surface thereof. Can be transported.
図４（Ａ）は上型の圧接部、一対のセパレータ、下型の圧接部の部分斜視図、（Ｂ）（Ｃ）は上型の圧接部の部分拡大側面図、部分拡大正面図、（Ｄ）（Ｅ）は下型の圧接部の部分拡大側面図、部分拡大正面図をそれぞれ示す。
圧接機構１６０は、搬送機構１５０の前部に位置している。圧接機構１６０は、それぞれ圧接面を持つ上下一対の型１６１、１６２（上下型；上型１６１、下型１６２）を備えて構成されている。
上型１６１は、その上面にピストン１６１−１が、その下面に圧接部１６１−２がそれぞれ設けられている。ピストン１６１−１は、その下端が上型１６１の上面に、その上端がたとえばセパレータ接合装置１００の天井面（図示しない）にそれぞれ接続されている。言い替えると、上型１６１は、セパレータ接合装置１００の天井面からピストン１６１−１を介して吊り下がって設置されている。上型１６１は、ピストン１６１−１の内部の空気圧により上下方向に移動（上昇および下降）可能とされる。上型の圧接部１６１−２はたとえば棒状の部材とされ、図４（Ａ）を見るとわかるように、下方に向かって先細りに形成されている。そして、上型の圧接部１６１−２の下端は、凹凸を持つ波型形状の圧接面１６１−２’を持っている。図４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、上型の圧接部１６１−２の下端はテーパー加工が施され、側面のテーパー面１６１−２’ａ、正面（前面）のテーパー面１６１−２’ｂが形成されている。図４（Ｂ）に示すように、たとえば上型の圧接部の側面のテーパー面１６１−２’ａにおいて、テーパーの角度θ1は１５°、高さε1は０．２ｍｍとされる。また、図４（Ｃ）に示すように、たとえば上型の圧接部の正面（前面）のテーパー面１６１−２’ｂにおいて、テーパーの角度θ2は１５°、高さε2は０．２ｍｍとされる。
下型１６２は、たとえば平板上の部材とされ、左右方向に移動可能とされている。また、下型１６２は、上型１６１の直下に配置されるとともに、その上面に圧接部１６２’を有している。圧接部１６２’（下型１６２）は、その上面に圧接面１６２−１を持っている。また、圧接部１６２’は、２個の固定部材（ネジ）１６２−２によって下型１６２の上面に固定されているが、この構成に限定されず、下型の上面に圧接部が固定されていれば足りる。下型の圧接面１６２−１は、上型の圧接面１６１−２’と同様に凹凸を持つ波型形状に形成されて、上型の圧接面の直下に位置している。つまり、上型の圧接面１６１−２’と、下型の圧接面１６２−１とは、噛合可能な凹凸を持つ波型形状にそれぞれ形成されている。図４（Ｄ）（Ｅ）に示すように、上型の圧接部１６１−２の下端と同様に、下型の圧接部１６２’の上端もテーパー加工が施され、側面のテーパー面１６２’’ａ、正面（前面）のテーパー面１６２’’ｂが形成されている。図４（Ｄ）に示すように、たとえば下型の圧接部の側面のテーパー面１６２’’ａにおいて、テーパーの角度θ3は３０°、高さε3は０．５ｍｍとされる。また、図４（Ｅ）に示すように、たとえば下型の圧接部の正面（前面）のテーパー面１６２’’ｂにおいて、テーパーの角度θ4は１５°、高さε4は０．２ｍｍとされる。
4A is a partial perspective view of the upper die pressure contact portion, the pair of separators, and the lower die pressure contact portion, and FIGS. 4B and 4C are partial enlarged side views of the upper die pressure contact portion and a partial enlarged front view, D) and (E) show a partially enlarged side view and a partially enlarged front view, respectively, of the press-contact portion of the lower die.
The pressure contact mechanism 160 is located at the front of the transport mechanism 150. The pressure contact mechanism 160 includes a pair of upper and lower dies 161 and 162 (upper and lower dies; upper die 161 and lower die 162) each having a pressure contact surface.
The upper mold 161 is provided with a piston 161-1 on its upper surface and a pressure contact portion 161-2 on its lower surface. The lower end of the piston 161-1 is connected to the upper surface of the upper mold 161, and the upper end thereof is connected to, for example, the ceiling surface (not shown) of the separator bonding apparatus 100. In other words, the upper mold 161 is suspended from the ceiling surface of the separator bonding device 100 via the piston 161-1. The upper mold 161 can be moved (raised and lowered) in the vertical direction by the air pressure inside the piston 161-1. The pressure contact portion 161-2 of the upper mold is, for example, a rod-like member, and is formed to be tapered downward as can be seen from FIG. 4 (A). The lower end of the upper pressure contact portion 161-2 has a corrugated contact surface 161-2 'with irregularities. As shown in FIGS. 4 (B) and 4 (C), the lower end of the upper pressure contact portion 161-2 is tapered, and the side taper surface 161-2'a and the front surface (front surface) 161-2 'b is formed. As shown in FIG. 4B, for example, in the tapered surface 161-2 ′ a of the side surface of the press-contact portion of the upper die, the taper angle θ 1 is 15 ° and the height ε 1 is 0.2 mm. Further, as shown in FIG. 4C, for example, in the tapered surface 161-2 ′ b of the front surface (front surface) of the pressure contact portion of the upper die, the taper angle θ 2 is 15 ° and the height ε 2 is 0.2 mm It is assumed.
The lower die 162 is, for example, a member on a flat plate and is movable in the left-right direction. The lower die 162 is disposed immediately below the upper die 161, and has a press-contacting portion 162 'on the upper surface thereof. The pressure contact portion 162 ′ (lower die 162) has a pressure contact surface 162-1 on its upper surface. Further, although the pressure contact portion 162 'is fixed to the upper surface of the lower mold 162 by two fixing members (screws) 162-2, the present invention is not limited to this configuration, and the pressure contact portion is fixed to the upper surface of the lower mold. It will be enough. The pressure contact surface 162-1 of the lower mold is formed in a corrugated shape having asperities similarly to the pressure contact surface 161-2 ′ of the upper mold, and is located directly below the pressure contact surface of the upper mold. That is, the press contact surface 161-2 'of the upper mold and the press contact surface 162-1 of the lower mold are respectively formed in a corrugated shape having concavities and convexities capable of meshing. As shown in FIGS. 4 (D) and 4 (E), the upper end of the press-contacting portion 162 ′ of the lower die is also tapered in the same manner as the lower end of the press-contacting portion 161-2 of the upper die. a, a front (front) tapered surface 162 '' b is formed. As shown in FIG. 4 (D), for example in the tapered surface 162''a side of the pressure contact portion of the lower mold, the taper angle theta 3 is 30 °, the height epsilon 3 is a 0.5 mm. Further, as shown in FIG. 4E, for example, in the tapered surface 162 ′ ′ b of the front surface (front surface) of the pressure contact portion of the lower mold, the taper angle θ 4 is 15 °, and the height ε 4 is 0.2 mm. Be done.
なお、図３のように、第二の吸着プレート１５１の挿通孔１５１−１、上型の圧接部１６１−２、下型の圧接面１６２−１はそれぞれ８個備えられているが、これに限定されず、それぞれ対応した個数設けられていればよい。
また、テーパーを含む上型の圧接部１６１−２、下型の圧接面１６２−１の幅ζ（図４（Ａ）；左右の長さ）、すなわち接合部４０の幅はたとえば６ｍｍとされるが、これに限定されない。
As shown in FIG. 3, eight insertion holes 151-1 of the second suction plate 151, upper press-contact parts 161-2, and lower press-contact surfaces 162-1 are provided. The number is not limited as long as the corresponding number is provided.
Further, the width ζ (FIG. 4 (A); right and left length) of upper pressure contact portion 161-2 and lower pressure contact surface 162-1 including the taper, that is, the width of joint portion 40 is 6 mm, for example. However, it is not limited to this.
図５（Ａ）は圧接前、（Ｂ）は圧接時、（Ｃ）は圧接後における上型の圧接部、一対のセパレータ、下型の圧接部の部分拡大図をそれぞれ示す。
図５（Ａ）のように、一対のセパレータ３０Ａ、３０Ｂそれぞれの厚さ（上下方向の高さ）α、セパレータに挟持される電極（負極２２）の厚さ（高さ；図示しない）を、たとえば０．０２ｍｍ、０．２ｍｍとそれぞれする場合、たとえば上型の圧接面１６１−２’および下型の圧接面１６２−１における１つの波型（凹凸）の厚さ（高さ）β1は０．２ｍｍ、幅β2は０．６５ｍｍとそれぞれされる。また、１つの波型（凹凸）により形成される角度δは、７３．７４°とされる。しかし、これらの厚さ、幅、角度に限定されるものではない。
FIG. 5A shows a partial enlarged view of the upper mold pressure contact portion, the pair of separators, and the lower mold pressure contact portion after pressure contact before the pressure contact, while FIG.
As shown in FIG. 5A, the thickness (height in the vertical direction) α of each of the pair of separators 30A and 30B, the thickness (height; not shown) of the electrode (negative electrode 22) sandwiched by the separators, For example, in the case of 0.02 mm and 0.2 mm, for example, the thickness (height) β 1 of one waveform (concave and convex) in the press contact surface 161-2 ′ of the upper mold and the press contact surface 162-1 of the lower mold is 0.2 mm and width β 2 are each 0.65 mm. Further, an angle δ formed by one waveform (concave and convex) is 73.74 °. However, it is not limited to these thickness, width, and angle.
次に、図面を参照しながら、二次電池１０のセパレータ接合装置１００におけるセパレータ接合方法について説明する。図６は、二次電池のセパレータ接合装置におけるセパレータ接合方法の流れを説明するフロー図を示す。
セパレータ接合方法は、巻き出し機構１１０による巻き出し工程、切断機構１２０による切断工程、供給機構１３０による供給工程、反転機構１４０による反転工程、搬送機構１５０による搬送工程、圧接機構１６０による圧接工程を含んでいる。
Next, a separator bonding method in the separator bonding device 100 of the secondary battery 10 will be described with reference to the drawings. FIG. 6 shows a flow chart for explaining the flow of the separator bonding method in the separator bonding device of the secondary battery.
The separator joining method includes an unwinding step by the unwinding mechanism 110, a cutting step by the cutting mechanism 120, a feeding step by the feeding mechanism 130, a reversing step by the reversing mechanism 140, a conveying step by the conveying mechanism 150, and a pressure contact step by the pressure contact mechanism 160. It is.
まず、巻き出し機構１１０において、各搬送ローラ１１２、１１３、１１４、１１５を介して、セパレータロール３０’から帯状のセパレータ３０が前方に引き出される（延出される；ステップＳ１）。なお、帯状のセパレータの上面３０Ｕｐにセラミックが塗工されている。第一の吸着プレート１３１は、その可動範囲の後端である位置Ａに位置している。 First, in the unwinding mechanism 110, the strip-like separator 30 is pulled forward from the separator roll 30 'through the respective conveyance rollers 112, 113, 114, and 115 (extended; step S1). In addition, ceramic is coated on the upper surface 30Up of the strip-like separator. The first suction plate 131 is located at a position A which is the rear end of the movable range.
帯状のセパレータ３０の前部は、切断機構１２０の下方を超えて、位置Ａの第一の吸着プレート１３１の上面まで延ばされる。そして、セパレータロール３０’の送りモータ（図示しない）と、第一の吸着プレート１３１のエアポンプ（図示しない）とが連動し、エアポンプの吸引により帯状のセパレータ３０の前部が第一の吸着プレートの上面に配置される（ステップＳ２）。 The front of the strip separator 30 extends below the cutting mechanism 120 to the top surface of the first suction plate 131 at position A. The feed motor (not shown) of the separator roll 30 'and the air pump (not shown) of the first suction plate 131 are interlocked, and the front of the strip-like separator 30 is made of the first suction plate by suction of the air pump. It is disposed on the upper surface (step S2).
切断機構１２０において、支持部の摺動部１２２’が支持板のレール１２３’上を摺動してカッター１２１が左右方向（セパレータの幅方向；セパレータ３０が引き延ばされる方向に直行する方向）に移動し、第一の吸着プレート１３１上の帯状のセパレータ３０の前部を一定の長さで左右方向に切断する（ステップＳ３）。ここではまず、一対のセパレータのうち下のセパレータ３０Ａが形成される（図３参照）。 In the cutting mechanism 120, the sliding portion 122 'of the support portion slides on the rail 123' of the support plate, and the cutter 121 is in the left-right direction (the width direction of the separator; the direction orthogonal to the direction in which the separator 30 is stretched). It moves and cuts the front part of the strip shaped separator 30 on the 1st adsorption | suction plate 131 in the left-right direction by fixed length (step S3). Here, first, the lower separator 30A of the pair of separators is formed (see FIG. 3).
搬送機構１５０において、搬送機構の第二の吸着プレート１５１のモータ（図示しない）が駆動して、左右一対の支持部１５２、左右一対の支持板１５３がそれぞれ摺動することで、第二の吸着プレートが供給機構の第一の吸着プレート１３１の上方、つまり位置Ｂまで反転機構１４０を超えて移動する。第二の吸着プレート１５１の移動と同時に、供給機構の駆動モータ（図示しない）が駆動して、第一の吸着プレート１３１が第二の吸着プレート１５１の可動範囲の後端の位置（位置Ｂ）まで移動する。第一の吸着プレート１３１が移動を停止すると、第一の吸着プレートのエアポンプが停止して、第一の吸着プレートの上面に配置された下のセパレータ３０Ａの吸引を一時停止する。第二の吸着プレート１５１がその可動範囲の後端の位置（位置Ｂ；第一の吸着プレート１３１の上方）まで移動すると、その位置で下降し、エアポンプ（図示しない）を作動させて、第一の吸着プレートの上面の下のセパレータ３０Ａを第二の吸着プレートの下面に吸着する（ステップＳ４）。 In the transport mechanism 150, the motor (not shown) of the second suction plate 151 of the transport mechanism is driven to slide the pair of left and right support portions 152 and the pair of left and right support plates 153, thereby causing the second suction The plate moves over the reversing mechanism 140 to the top of the first suction plate 131 of the feeding mechanism, ie to position B. At the same time as the movement of the second suction plate 151, the drive motor (not shown) of the supply mechanism is driven to position the first suction plate 131 at the rear end of the movable range of the second suction plate 151 (position B). Go to When the movement of the first adsorption plate 131 is stopped, the air pump of the first adsorption plate is stopped to temporarily stop the suction of the lower separator 30A disposed on the upper surface of the first adsorption plate. When the second suction plate 151 moves to the position (position B; above the first suction plate 131) at the rear end of its movable range, it descends at that position and operates an air pump (not shown) to The separator 30A below the upper surface of the suction plate is adsorbed to the lower surface of the second suction plate (step S4).
以下のステップＳ５−１〜Ｓ５−４は、下のセパレータ３０Ａに関する流れを示す。
第二の吸着プレート１５１は、下のセパレータ３０Ａを吸着した状態で、第一の吸着プレート１３１の上方（位置Ｂ）から圧接機構１６０まで移送する。そして、第二の吸着プレート１５１のエアポンプが停止し、下のセパレータ３０Ａは圧接機構の下型１６２の上面に配置される（ステップＳ５−１）。
圧接機構の下型１６２の上面に配置された下のセパレータは、下型の上面に配置されたまま下型が右方向に移動し、電極の積層機構（図示しない）に移送される（ステップＳ５−２）。積層機構自体は本発明の要旨ではないため、概略のみ述べると、積層機構に移送された下のセパレータ３０Ａはその上面に負極２２が積層され（ステップＳ５−３）、下型１６２が左方向に移動して下のセパレータ、負極は積層された状態で元の位置に戻される（ステップＳ５−４）。
The following steps S5-1 to S5-4 show the flow of the lower separator 30A.
The second suction plate 151 transfers the pressure to the pressure contact mechanism 160 from above the first suction plate 131 (position B) in a state where the lower separator 30A is suctioned. Then, the air pump of the second suction plate 151 is stopped, and the lower separator 30A is disposed on the upper surface of the lower die 162 of the pressure contact mechanism (step S5-1).
The lower separator disposed on the upper surface of the lower die 162 of the pressure contact mechanism is moved to the right while the lower die is disposed on the upper surface of the lower die and transferred to the electrode stacking mechanism (not shown) (step S5) -2). Since the lamination mechanism itself is not the gist of the present invention, the negative electrode 22 is laminated on the upper surface of the lower separator 30A transferred to the lamination mechanism (step S5-3), and the lower die 162 is moved leftward. The lower separator and the negative electrode are moved and returned to the original position in the laminated state (step S5-4).
以下のステップＳ６−１〜Ｓ６−６は、上のセパレータ３０Ｂに関する流れを示す。
ステップＳ４で、下のセパレータ３０Ａが第二の吸着プレート１５１に吸着されて第一の吸着プレート１３１から下のセパレータ３０Ａが除かれると、第一の吸着プレートが第一の吸着プレートの可動範囲の前端（位置Ｂ）の位置からその後端（位置Ａ）まで後方に移動する（ステップＳ６−１）。そして、第一の吸着プレート１３１が位置Ａに戻ると再度吸引を開始し、帯状のセパレータ３０の前部を吸着してセパレータを前方向に引き延ばす（ステップＳ６−２）。そして、ステップＳ２と同様に、エアポンプの吸引により帯状のセパレータ３０の前部を第一の吸着プレート１３１の上面に配置、固定する。それから、ステップＳ３と同様に、第一の吸着プレート１３１上で、カッター１２１が左右方向に移動して帯状のセパレータ３０の前部を切断することで、上のセパレータ３０Ｂが形成される（ステップＳ６−３）。
The following steps S6-1 to S6-6 show the flow of the upper separator 30B.
When the lower separator 30A is adsorbed to the second adsorption plate 151 and the lower separator 30A is removed from the first adsorption plate 131 in step S4, the first adsorption plate is in the movable range of the first adsorption plate. It moves backward from the position of the front end (position B) to the rear end (position A) (step S6-1). Then, when the first suction plate 131 returns to the position A, suction is started again, and the front portion of the strip-like separator 30 is sucked to stretch the separator in the forward direction (step S6-2). Then, as in step S2, the front of the strip-like separator 30 is disposed and fixed on the upper surface of the first suction plate 131 by suction of the air pump. Then, the upper separator 30B is formed by cutting the front portion of the strip-like separator 30 by moving the cutter 121 in the left-right direction on the first suction plate 131 as in step S3 (step S6). -3).
供給機構の駆動モータ（図示しない）が駆動して、第一の吸着プレート１３１が、上のセパレータ３０Ｂを上面に配置した状態で、反転機構の反転プレート１４１の回動範囲の後端の位置Ｂまで前方に移動する。第一の吸着プレート１３１が移動を停止すると、第一の吸着プレートのエアポンプが停止して、第一の吸着プレートの上面に配置された上のセパレータ３０Ｂの吸引を一時停止する。すると、反転プレート１４１は回動軸１４３を中心に、前方の位置Ｃから後方の位置Ｂまで１８０度回動する。そして、反転プレート１４１は、第一の吸着プレート１３１上のセパレータ３０Ｂに対して、エアポンプ（図示しない）を作動させて上のセパレータを吸着し、吸着した状態で後方の位置Ｂから前方の位置Ｃまで１８０度回動して戻される（ステップＳ６−４）。つまり、一対のセパレータ３０のうち一方のセパレータ（実施例では上のセパレータ３０Ｂ）は、反転機構１４０（詳細には反転プレート１４１）によりその表裏（上下）が反転されて、セラミック面が下面となる。 The position B of the rear end of the rotation range of the reversing plate 141 of the reversing mechanism in a state where the driving motor (not shown) of the supply mechanism is driven and the first adsorption plate 131 has the upper separator 30B disposed on the upper surface. Move forward until. When the movement of the first adsorption plate 131 is stopped, the air pump of the first adsorption plate is stopped, and the suction of the upper separator 30B disposed on the upper surface of the first adsorption plate is suspended. Then, the reversing plate 141 pivots 180 degrees from the front position C to the rear position B about the pivot shaft 143. Then, the reversing plate 141 operates an air pump (not shown) with respect to the separator 30B on the first suction plate 131 to adsorb the upper separator, and in the adsorbed state, a forward position C from the rear position B to the front position C. It is turned 180 degrees and returned (step S6-4). That is, the front and back (upper and lower) of one of the pair of separators 30 (upper separator 30B in the embodiment) is reversed by the reversing mechanism 140 (specifically, the reversing plate 141), and the ceramic surface becomes the lower surface. .
ステップＳ６−４で後方から前方へ１８０度回動した反転プレート１４１は、前方の回動位置で上のセパレータ３０Ｂへの吸引を一時停止する。すると、第二の吸着プレート１５１が、反転プレート１４１の上方（位置Ｃ）まで移動し、反転プレートの上面に配置された上のセパレータ３０Ｂまで下降する。そして、第二の吸着プレート１５１のエアポンプ（図示しない）が作動し、第二の吸着プレートはその下面に上のセパレータ３０Ｂを吸着する（ステップＳ６−５）。
第二の吸着プレート１５１は、その下面に上のセパレータ３０Ｂを吸着した状態で、反転プレート１４１の上方（位置Ｃ）から圧接機構１６０まで上のセパレータ３０Ｂを移送する（ステップＳ６−６）。
The reverse plate 141 rotated 180 degrees from the rear to the front in step S6-4 temporarily stops suction to the upper separator 30B at the front rotation position. Then, the second suction plate 151 moves to the upper side (position C) of the reversing plate 141, and descends to the upper separator 30B disposed on the upper surface of the reversing plate. Then, the air pump (not shown) of the second adsorption plate 151 operates, and the second adsorption plate adsorbs the upper separator 30B to the lower surface thereof (step S6-5).
The second suction plate 151 transfers the separator 30B from the upper side (position C) of the reversing plate 141 to the pressing mechanism 160 in a state where the upper separator 30B is adsorbed on the lower surface (step S6-6).
ここで、ステップＳ５−４により、下型１６２はその元の位置に戻され、また、下型の上面には下のセパレータ３０Ａ、負極２２が積層された状態で配置されている。さらに、ステップＳ６−６により、第二の吸着プレート１５１の下面に吸着された上のセパレータ３０Ｂは下型１６２の上方（詳細には上型１６１、下型の間）まで移送されている。
下型１６２の上方まで移動した第二の吸着プレート１５１は下降し、吸着プレートの下面が下型の上面と接する。第二の吸着プレート１５１のエアポンプが停止し、上のセパレータ３０Ｂが第二の吸着プレートの下面から離反する。すると、上のセパレータ３０Ｂが、すでに下型１６２上に配置されていた負極２２の上に積層される。また、このとき、下のセパレータ３０Ａ、上のセパレータ３０Ｂは、それぞれのセラミック面を面合わせにされる。つまり、セラミック面を面合わせにして、上から順に、上のセパレータ３０Ｂ、負極２２、下のセパレータ３０Ａと積層された積層構造が形成される（ステップＳ７）。
Here, in step S5-4, the lower mold 162 is returned to its original position, and the lower separator 30A and the negative electrode 22 are disposed on the upper surface of the lower mold in a stacked state. Furthermore, in step S6-6, the upper separator 30B adsorbed to the lower surface of the second suction plate 151 is transferred to the upper side of the lower mold 162 (specifically, between the upper mold 161 and the lower mold).
The second suction plate 151 moved to the upper side of the lower mold 162 descends, and the lower surface of the suction plate contacts the upper surface of the lower mold. The air pump of the second adsorption plate 151 is stopped, and the upper separator 30B separates from the lower surface of the second adsorption plate. Then, the upper separator 30B is stacked on the negative electrode 22 already disposed on the lower mold 162. In addition, at this time, the lower separator 30A and the upper separator 30B face each other's ceramic surface. That is, the ceramic surface is face-to-face, and a stacked structure in which the upper separator 30B, the negative electrode 22, and the lower separator 30A are stacked in order from the top is formed (step S7).
第二の吸着プレート１５１の下面と下型１６２の上面とが接し、第二の吸着プレートと下型との間で一対のセパレータ３０、負極２２が積層している状態で、第二の吸着プレートの上方から上型１６１が下降する。上型の圧接部１６１−２が第二の吸着プレートの挿通孔１５１−１にそれぞれ挿通し、上型の圧接部の圧接面１６１−２’がセパレータの外周縁３０Ａ’、３０Ｂ’（詳細には負極集電体２２−１を挟持しない部分）を介して下型の圧接面１６２−１に上方から接近する（図５（Ａ））。そして、上型、下型の圧接面１６１−２’、１６２−１の波型形状が、セパレータの外周縁３０Ａ’、３０Ｂ’を介して噛合する（図５（Ｂ））。噛合により、セパレータの外周縁３０Ａ’、３０Ｂ’に接合部４０が形成される（ステップＳ８）。
そして、第二の吸着プレート１５１、上型１６１が上昇して下型１６２から離反することで上型、下型の圧接面１６１−２’、１６２−１の噛合が解除され、一対のセパレータの外周縁３０Ａ’、３０Ｂ’に接合部４０が残される（図５（Ｃ））。
In a state where the lower surface of the second adsorption plate 151 is in contact with the upper surface of the lower mold 162, and the pair of separators 30 and the negative electrode 22 are stacked between the second adsorption plate and the lower mold, the second adsorption plate The upper mold 161 descends from above the The upper mold pressure contact portion 161-2 is respectively inserted into the insertion hole 151-1 of the second suction plate, and the pressure contact surface 161-2 ′ of the upper mold pressure contact portion is the outer peripheral edge 30A ′, 30B ′ of the separator (details Approaches the pressure contact surface 162-1 of the lower die from above through the portion where the negative electrode current collector 22-1 is not held (FIG. 5 (A)). Then, the corrugated shapes of the pressing surfaces 161-2 'and 162-1 of the upper and lower dies mesh with each other via the outer peripheral edge 30A' and 30B 'of the separator (FIG. 5 (B)). By the meshing, the bonding portion 40 is formed on the outer peripheral edge 30A ′, 30B ′ of the separator (step S8).
Then, the second suction plate 151 and the upper die 161 are lifted and separated from the lower die 162, whereby the meshing of the press contact surfaces 161-2 'and 162-1 of the upper and lower dies is released, and the pair of separators The bonding portion 40 is left on the outer peripheral edge 30A ′, 30B ′ (FIG. 5 (C)).
なお、図５（Ｂ）に示す接合部４０の厚さ（上下方向の高さ）γは、計算上、たとえば
０．０２ｍｍ（一対のセパレータ３０Ａ、３０Ｂの厚さ（高さ）α）×２＋０．２ｍｍ（上型の圧接面１６１−２’および下型の圧接面１６２−１の凹凸の厚さ（高さ）β1）＝０．２４ｍｍ
とされる。しかし、上型１６１が下型１６２から離反するときに一対のセパレータ３０の圧接（変形）が元に戻る現象、いわゆるスプリングバック現象が生じ、実際のγの値は０．２４ｍｍよりも小さく、より正確には、セパレータ３０に挟持された電極２０の厚さ（高さ；０．２ｍｍ）よりも小さくなる。つまり、接合部４０の厚さγは、セパレータ３０に挟持された電極２０（正極２１または負極２２）の厚さよりも薄く形成される。
Note that the thickness (height in the vertical direction) γ of the bonding portion 40 shown in FIG. 5B is, for example, 0.02 mm (the thickness (height) α of the pair of separators 30A and 30B) × 2 + 0 in calculation. .2 mm (the thickness (height) β 1 of the unevenness of the upper mold pressure contact surface 161-2 ′ and the lower mold pressure contact surface 162-1) = 0. 24 mm
It is assumed. However, when the upper mold 161 separates from the lower mold 162, a phenomenon in which the pressure contact (deformation) of the pair of separators 30 is reversed occurs, a so-called spring back phenomenon occurs, and the actual value of γ is smaller than 0.24 mm. To be precise, it is smaller than the thickness (height; 0.2 mm) of the electrode 20 held by the separator 30. That is, the thickness γ of the bonding portion 40 is formed thinner than the thickness of the electrode 20 (the positive electrode 21 or the negative electrode 22) held by the separator 30.
上型、下型の圧接面１６１−２’、１６２−１の噛合により接合部４０が形成され、一対のセパレータ３０Ａ、３０Ｂが電極（実施例では負極２２）を挟持していわゆる袋詰電極３２が形成される。下型１６２は、袋詰電極３２を上面に配置した状態で再度右方向に移動して、袋詰電極を積層機構へ移送する。
積層機構自体は本発明の要旨ではないため、概略のみ述べると、積層機構に移送された袋詰電極３２はその上面に正極２１が積層され、それからステップＳ１〜Ｓ７の流れを繰り返して、袋詰電極と正極とを交互に積層した積層構造が形成される。そして、外装体５０（図２参照）で袋詰電極、正極を上下から挟持し、外装体の外周縁の一部から電解液を注入し、外周縁を封止することで、二次電池１０が形成される。
A junction 40 is formed by the meshing of the press contact surfaces 161-2 'and 162-1 of the upper and lower dies, and a pair of separators 30A and 30B sandwich the electrode (in the embodiment, the negative electrode 22) to form a so-called packaged electrode 32. Is formed. The lower die 162 moves to the right again with the packaged electrode 32 disposed on the upper surface, and transfers the packaged electrode to the stacking mechanism.
Since the stacking mechanism itself is not the gist of the present invention, the bag electrode 32 transferred to the stacking mechanism has the positive electrode 21 stacked on the upper surface thereof, and the flow of steps S1 to S7 is repeated, A laminated structure in which the electrodes and the positive electrode are alternately laminated is formed. Then, the packaged electrode and the positive electrode are sandwiched from above and below by the outer package 50 (see FIG. 2), the electrolytic solution is injected from a part of the outer peripheral edge of the outer package, and the outer peripheral edge is sealed. Is formed.
二次電池１０は、一対のセパレータのうち集電体を挟持していない部分（外周縁）３０Ａ’、３０Ｂ’で、上型の圧接部の圧接面１６１−２’、下型の圧接面１６２−１により圧接されて圧接部４０が形成されている。つまり、一対のセパレータ３０は、その外周縁（の一部またはすべて）を圧接のみで接合されている。１枚のセパレータ３０の厚さはたとえば０．０２ｍｍと十分薄いものであるため、一対（２枚）のセパレータを圧接のみで接合可能である。 In the secondary battery 10, the pressure contact surface 161-2 'of the pressure contact portion of the upper die and the pressure contact surface 162 of the lower die at portions (outer peripheral edge) 30A' and 30B 'of the pair of separators not holding the current collector. 1, the pressure contact portion 40 is formed by pressure contact. That is, (a part or all) of the outer peripheral edge of the pair of separators 30 is joined only by pressure welding. Since the thickness of one separator 30 is sufficiently thin, for example, 0.02 mm, a pair of (two) separators can be joined only by pressure welding.
そのため、両面テープや接着剤などの部材を必要とすることなく、一対（２枚）のセパレータ３０を圧接のみで簡単に接合することができる。つまり、上型の圧接部の圧接面１６１−２’、下型の圧接面１６２−１は互いに噛合可能な凹凸を持ち、圧接により互いの凹凸が確実に噛合することでセパレータ３０や電極２０（正極２１または負極２２）の位置が固定される。 Therefore, the pair of (two) separators 30 can be easily joined only by pressure welding without the need for members such as double-sided tape and adhesive. That is, the press contact surface 161-2 ′ of the press contact portion of the upper die and the press contact surface 162-1 of the lower die have concavities and convexities that can engage with each other, and the concavities and convexities reliably engage with each other by pressure contact. The position of the positive electrode 21 or the negative electrode 22) is fixed.
さらに、上型の圧接部の圧接面１６１−２’、下型の圧接面１６２−１の圧接のみで接合しているため、両面テープや接着剤のように、長期間の使用により接合部が変形、破損することはなく、二次電池の安全性を確保することができる。そして、二次電池１０の周囲が高温になったり振動が伝達されたりしても、圧接面１６１−２’、１６２−１の噛合、つまり接合部４０の接合に影響はなく、セパレータの耐熱性などを十分確保することができる。 Furthermore, since the welding is performed only by pressure welding of the pressure welding surface 161-2 'of the pressure welding section of the upper mold and the pressure welding surface 162-1 of the lower mold, the bonding area is used by long-term use like double-sided tape or adhesive. There is no deformation or breakage, and the safety of the secondary battery can be ensured. Then, even if the temperature of the secondary battery 10 becomes high or vibrations are transmitted, the meshing of the pressure contact surfaces 161-2 'and 162-1 does not affect the meshing of the joint portion 40, that is, the heat resistance of the separator Etc. can be secured sufficiently.
また、セパレータ接合装置１００に反転機構１４０（あるいは、セパレータ接合方法に反転工程）を設けることで、一対のセパレータ３０のうち一方のセパレータ（実施例では上のセパレータ３０Ｂ）の表裏（上下）を反転することができる。つまり、反転機構１４０（反転工程）があればセパレータロール３０’は１本で足り、たとえば上下のセパレータを別々に形成するためにセパレータロールを２本設ける必要はない。 Further, by providing a reversing mechanism 140 (or a reversing step in the separator bonding method) in the separator bonding apparatus 100, the front and back (upper and lower) of one of the pair of separators 30 (upper separator 30B in the embodiment) is reversed. can do. That is, if there is the reversing mechanism 140 (reversing step), only one separator roll 30 'is sufficient, and for example, it is not necessary to provide two separator rolls in order to form the upper and lower separators separately.
上述した実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明を何等限定するものでなく、本発明の技術範囲内で変形、改造等の施されたものも全て本発明に包含されることはいうまでもない。 The embodiments described above are for illustrating the present invention, and do not limit the present invention in any way, and all modifications, modifications, etc. within the technical scope of the present invention are included in the present invention. It goes without saying.
セパレータロールから前方へ延ばされる帯状のセパレータにおいて、実施例ではセパレータの上面にセラミックが塗工されているが、下面にセラミックが塗工されていてもよい。セラミックが帯状のセパレータの下面に塗工されているとしても、一対のセパレータのうち一方が反転機構により反転されてセラミックの塗工された面が面合わせにされて電極を挟持すればよい。 In the strip-like separator extended forward from the separator roll, the ceramic is coated on the upper surface of the separator in the embodiment, but the ceramic may be coated on the lower surface. Even if the ceramic is coated on the lower surface of the strip-shaped separator, one of the pair of separators may be reversed by the reversing mechanism so that the coated surface of the ceramic is face-to-face to hold the electrode.
本発明は、一対のセパレータが電極を挟持して接合される二次電池やそのセパレータ接合装置、セパレータ接合方法に広範囲に応用できる The present invention can be widely applied to a secondary battery in which a pair of separators sandwich and join electrodes, a separator bonding apparatus therefor, and a separator bonding method
１０ 二次電池
２０ 電極
２１ 正極
２１−１ 正極集電体
２２−１ 正極集電端子（正極の電極端子）
２２ 負極
２２−１ 負極集電体
２２−２ 負極集電端子（負極の電極端子）
３０（３０Ａ、３０Ｂ） セパレータ
３０Ａ’、３０Ｂ’ セパレータの外周縁（集電体を挟持しない部分）
４０ 接合部
１４０ 反転機構（反転工程）
１６１ 上型（一対の型の上型）
１６１−２’ 上型の圧接面
１６２ 下型（一対の型の下型）
１６２−１ 下型の圧接面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Secondary battery 20 electrode 21 positive electrode 21-1 positive electrode collector 22-1 positive electrode collector terminal (electrode terminal of positive electrode)
22 Negative electrode 22-1 Negative electrode current collector 22-2 Negative electrode current collector terminal (electrode terminal of negative electrode)
30 (30A, 30B) Separator 30A ', 30B' Outer peripheral edge of the separator (portion not holding the current collector)
40 Junction 140 Inversion mechanism (inversion process)
161 Upper mold (a pair of upper mold)
161-2 'Upper mold pressure contact surface 162 Lower mold (lower mold of a pair of molds)
Pressed surface of lower mold
Claims (9)
セパレータは集電体よりも大きく形成され、集電体を挟持しないセパレータの外周縁の一部またはすべてを圧接により接合して接合部を設けた二次電池のセパレータ接合装置。 In a separator bonding device of a secondary battery, in which a pair of separators sandwich and bond an electrode including a current collector and an electrode terminal formed to protrude from a part of the outer edge of the current collector,
A separator bonding device for a secondary battery, wherein a separator is formed larger than a current collector, and a part or all of the outer peripheral edge of the separator not holding the current collector is bonded by pressure bonding to provide a bonding portion.
圧接面は噛合可能な凹凸を持つ波型形状にそれぞれ形成された請求項１記載の二次電池のセパレータ接合装置。 The pressure welding is performed by a pair of molds each having a pressure welding surface,
The separator bonding device for a secondary battery according to claim 1, wherein the press contact surfaces are each formed in a corrugated shape having engageable irregularities.
セパレータ接合装置は反転機構を備え、一対のセパレータのうち一方のセパレータが反転機構により反転され、
反転された一方のセパレータと、反転されない他方のセパレータとが、セラミックの塗工された面を面合わせにして電極を挟持する請求項１〜３のいずれか記載の二次電池のセパレータ接合装置。 The pair of separators are coated with ceramic on one side respectively,
The separator bonding apparatus includes a reversing mechanism, and one of the pair of separators is reversed by the reversing mechanism,
The separator bonding device for a secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein one of the reversed separators and the other non-reversed separator sandwich the electrode with the ceramic coated surface facing each other.
セパレータは集電体よりも大きく形成され、集電体を挟持しないセパレータの外周縁の一部またはすべてが圧接により接合された接合部を設けた二次電池。 In a secondary battery in which a pair of separators sandwich and join an electrode including a current collector and an electrode terminal formed so as to protrude from a part of the outer edge of the current collector,
A secondary battery comprising: a separator formed larger than a current collector and having a joint portion in which a part or all of the outer peripheral edge of the separator not holding the current collector is joined by pressure welding.
接合部の厚さは、セパレータに挟持された電極の厚さよりも薄く形成される請求項５記載の二次電池。 The separator has a joint joined by pressure welding,
The secondary battery according to claim 5, wherein a thickness of the bonding portion is thinner than a thickness of the electrode sandwiched by the separator.
セパレータは集電体よりも大きく形成され、集電体を挟持しないセパレータの外周縁の一部またはすべてを圧接により接合する圧接工程を備える二次電池のセパレータ接合方法。 A separator bonding method of a secondary battery in which a pair of separators sandwich and bond an electrode including a current collector and an electrode terminal formed to project from a part of the outer edge of the current collector.
A separator bonding method for a secondary battery, comprising a pressing step in which a part of or the entire outer periphery of the separator which is formed larger than the current collector and does not hold the current collector is pressure bonded.
圧接面は噛合可能な凹凸を持つ波型形状にそれぞれ形成された請求項７記載の二次電池のセパレータ接合方法。 The pressure welding in the pressure welding process is performed by a pair of molds each having a pressure welding surface,
The separator bonding method for a secondary battery according to claim 7, wherein the press contact surfaces are each formed in a corrugated shape having engageable irregularities.
セパレータ接合方法は反転工程を備え、反転工程では一対のセパレータのうち一方のセパレータが反転され、
反転された一方のセパレータと、反転されない他方のセパレータとが、セラミックの塗工された面を面合わせにして電極を挟持し、圧接工程に送られる請求項７または８記載の二次電池のセパレータ接合方法。 The pair of separators are coated with ceramic on one side respectively,
The separator bonding method includes a reversing step, and in the reversing step, one of the pair of separators is reversed,
The separator for a secondary battery according to claim 7 or 8, wherein one of the inverted separators and the other non-inverted separator sandwich the electrode with the ceramic coated side facing each other, and are sent to the pressure welding step. Bonding method.
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