JP2019204668A - 電極ユニットの製造方法及び電極ユニットの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂シートを搬送しながら樹脂シートの幅部分を長時間加熱できる電極ユニットの製造方法及び電極ユニットの製造装置を提供する。【解決手段】バイポーラ電池４に使用され、電極板１５と電極板１５の縁部１５ｃに溶着された一次封止体２１とを有する電極ユニットＵの製造方法は、長手方向に延在する樹脂シート２３のうち樹脂シート２３の幅方向に沿った幅部分２３ａを電極板１５の縁部１５ｃに溶着する溶着工程Ｓ１０と、樹脂シート２３を切断することによって一次封止体２１を形成する切断工程Ｓ８とを含む。溶着工程Ｓ１０は、ヒータＨ１を用いて、幅部分２３ａを加熱する第１加熱工程Ｓ１と、樹脂シート２３及び電極板１５を長手方向に搬送する搬送工程Ｓ２と、樹脂シート２３及び電極板１５が搬送される搬送方向においてヒータＨ１よりも下流に位置するヒータＨ２を用いて、幅部分２３ａを加熱する第２加熱工程Ｓ３とを含む。【選択図】図４

Description

本発明の一側面は、電極ユニットの製造方法及び電極ユニットの製造装置に関する。

セパレータを介して複数の電極シートを積層することによってバイポーラ電池を製造する方法が知られている（特許文献１参照）。電極シートは、バイポーラ電極に枠状のシール材を重ね合わせて溶着することによって作製される。

特開２０１４−５６７９９号公報

上記方法のように、個々の樹脂枠を電極板の縁部に重ね合わせて溶着することにより電極ユニットを製造する方法では、電極ユニットの製造時間を短縮することが難しい。そこで、本発明者は、長手方向に延在する樹脂シートを当該長手方向に搬送しながら樹脂シートを電極板の縁部に溶着し、樹脂シートを切断して樹脂枠を形成することを検討した。例えば矩形状の樹脂枠を形成する場合、樹脂シートのうち長手方向に沿った長手部分と、幅方向に沿った幅部分とを電極板の縁部に溶着する。樹脂シートの長手部分を電極板の縁部に溶着する際には、例えば長手方向に延在するヒータを樹脂シートの長手部分に押し付けると、樹脂シートを搬送しながら長手部分を加熱し続けることができる。一方、樹脂シートの幅部分を電極板の縁部に溶着する際には、長手方向において幅部分の隣に非溶着部分（バイポーラ電極の活物質層上の部分）が位置するため、樹脂シートを搬送しながら幅部分を加熱し続けることができない。よって、樹脂シートの搬送速度を上げると、樹脂シートを搬送しながら幅部分を長時間加熱できないことがある。

本発明の一側面は、樹脂シートを搬送しながら樹脂シートの幅部分を長時間加熱できる電極ユニットの製造方法及び電極ユニットの製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電極ユニットの製造方法は、バイポーラ電池に使用され、電極板と前記電極板の縁部に溶着された樹脂枠とを有する電極ユニットの製造方法であって、長手方向に延在する樹脂シートのうち前記樹脂シートの幅方向に沿った幅部分を前記電極板の前記縁部に溶着する溶着工程と、前記溶着工程の後、前記樹脂シートを切断することによって前記樹脂枠を形成する切断工程と、を含み、前記溶着工程は、第１ヒータを用いて、前記幅部分を加熱する第１加熱工程と、前記第１加熱工程の後、前記樹脂シート及び前記電極板を前記長手方向に搬送する搬送工程と、前記搬送工程の後、前記樹脂シート及び前記電極板が搬送される搬送方向において前記第１ヒータよりも下流に位置する第２ヒータを用いて、前記幅部分を加熱する第２加熱工程と、を含む。

上記電極ユニットの製造方法によれば、第１ヒータに加えて第２ヒータによっても幅部分が加熱される。よって、樹脂シートを搬送しながら樹脂シートの幅部分を長時間加熱できる。

前記第１ヒータは第１回転ローラの表面に配置されており、前記第２ヒータは第２回転ローラの表面に配置されてもよい。この場合、各回転ローラの回転タイミングを別々に調整することができる。

前記溶着工程では、複数の前記幅部分が、前記長手方向に配列された複数の前記電極板の互いに隣り合う複数の前記縁部にそれぞれ溶着され、前記樹脂シートのうち前記複数の幅部分間には非加熱部分が形成され、前記切断工程では、前記非加熱部分が切断されてもよい。この場合、樹脂シートの幅部分（加熱部分）と非加熱部分とを区別できる。そのため、切断箇所が分かり易くなる。

前記溶着工程では、前記幅部分の表面にパターンが形成されてもよい。この場合、樹脂シートの幅部分とその他の部分とを区別できる。そのため、溶着箇所が分かり易くなる。

前記第１ヒータ及び前記第２ヒータのうち少なくとも１つは、前記幅部分に押し付けられる湾曲表面を有しており、前記湾曲表面は、前記幅方向に直交する断面において凹状に湾曲してもよい。通常、電極板の縁部に溶着された樹脂シートの幅部分は、電極板の厚み方向において幅部分から電極板に向かう方向に反る。すなわち、幅部分が反ると幅部分の表面は窪むように湾曲する。しかし、ヒータの湾曲表面を幅部分に押し付けることによって、幅部分の反りを矯正することができる。

前記第２ヒータの加熱温度は前記第１ヒータの加熱温度と異なってもよい。この場合、樹脂シートの幅部分の加熱温度を調整できる。

前記第２ヒータの加熱温度は前記第１ヒータの加熱温度よりも高くてもよい。この場合、溶着工程において、樹脂シートの幅部分を徐々に加熱することができるので、幅部分の急激な温度上昇を抑制できる。

前記第２ヒータの加熱温度は前記第１ヒータの加熱温度よりも低くてもよい。この場合、樹脂シートの幅部分の急激な冷却を抑制できるので、幅部分における反りの発生を抑制できる。

本発明の一側面に係る電極ユニットの製造装置は、バイポーラ電池に使用され、電極板と前記電極板の縁部に溶着された樹脂枠とを有する電極ユニットの製造装置であって、長手方向に延在する樹脂シートのうち前記樹脂シートの幅方向に沿った幅部分を前記電極板の前記縁部に溶着する溶着装置と、前記樹脂シート及び前記電極板を前記長手方向に搬送する搬送装置と、前記樹脂シートを切断することによって前記樹脂枠を形成する切断装置と、を備え、前記溶着装置は、前記幅部分を加熱する第１ヒータと、前記幅部分を加熱する第２ヒータと、を備え、前記第２ヒータは、前記樹脂シート及び前記電極板が搬送される搬送方向において前記第１ヒータよりも下流に位置する。

上記電極ユニットの製造装置によれば、第１ヒータに加えて第２ヒータによっても幅部分が加熱される。よって、樹脂シートを搬送しながら樹脂シートの幅部分を長時間加熱できる。

本発明の一側面によれば、樹脂シートを搬送しながら樹脂シートの幅部分を長時間加熱できる電極ユニットの製造方法及び電極ユニットの製造装置が提供され得る。

蓄電装置の一実施形態を示す概略断面図である。 バイポーラ電池の内部構成を示す概略断面図である。 図２のバイポーラ電池に使用される電極ユニットを示す平面図である。 電極ユニットの製造装置の一実施形態を示す概略図である。 溶着装置の一部を示す概略断面図である。 表面にヒータが配置された回転ローラを示す平面図である。 電極板の縁部に溶着された樹脂シートを示す平面図である。 電極ユニットの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。 表面にヒータが配置された回転ローラの変形例を示す図である。 電極板の縁部に溶着された樹脂シートの変形例を示す平面図である。 電極板の縁部に溶着された樹脂シートの変形例を示す断面図である。 電極板の縁部に溶着された樹脂シートの変形例の一部を示す平面図である。 電極板の縁部に溶着された樹脂シートの変形例を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。図面には必要に応じてＸＹＺ直交座標系が示される。一例では、Ｚ軸方向が鉛直方向であり、Ｘ軸方向及びＹ方向が水平方向である。

図１は、蓄電装置の一実施形態を示す概略断面図である。同図に示す蓄電装置１は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリとして用いられる。蓄電装置１は、複数のバイポーラ電池４を積層してなるバイポーラ電池積層体２と、バイポーラ電池積層体２に対して積層方向に拘束荷重を付加する拘束部材３とを備えて構成されている。

バイポーラ電池積層体２は、複数（本実施形態では３体）のバイポーラ電池４と、バイポーラ電池４，４間に配置された複数の導電板５とによって構成されている。バイポーラ電池４は、例えば後述するバイポーラ電極１４を備え、積層方向から見て矩形状をなしている。バイポーラ電池４は、例えばニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池等の二次電池である。以下の説明では、ニッケル水素二次電池を例示する。

積層方向に隣り合うバイポーラ電池４，４同士は、導電板５を介して電気的に接続されている。導電板５は、積層端に位置するバイポーラ電池４の外側にもそれぞれ配置されている。バイポーラ電池の外側に配置された一方の導電板５には、正極端子６が接続されている。また、バイポーラ電池の外側に配置された他方の導電板５には、負極端子７が接続されている。正極端子６及び負極端子７は、例えば導電板５の縁部から積層方向に交差する方向に引き出されている。正極端子６及び負極端子７により、蓄電装置１の充放電が実施される。

各導電板５の内部には、空気等の冷媒を流通させる複数の流路５ａが設けられている。各流路５ａは、例えば積層方向と、正極端子６及び負極端子７の引き出し方向とにそれぞれ直交する方向に互いに平行に延在している。これらの流路５ａに冷媒を流通させることで、導電板５は、バイポーラ電池４，４同士を電気的に接続する接続部材としての機能のほか、バイポーラ電池４で発生した熱を放熱する放熱板としての機能を併せ持つ。なお、図１の例では、積層方向から見た導電板５の面積は、バイポーラ電池４の面積よりも小さいが、放熱性の向上の観点から、導電板５の面積は、バイポーラ電池４の面積と同じであってもよく、バイポーラ電池４の面積よりも大きくてもよい。

拘束部材３は、バイポーラ電池積層体２を積層方向に挟む一対のエンドプレート８，８と、エンドプレート８，８同士を締結する締結ボルト９及びナット１０とによって構成されている。エンドプレート８は、積層方向から見たバイポーラ電池４及び導電板５の面積よりも一回り大きい面積を有する矩形の金属板である。エンドプレート８の内側面（バイポーラ電池積層体２側の面）には、電気絶縁性を有するフィルムＦが設けられている。フィルムＦにより、エンドプレート８と導電板５との間が絶縁されている。

エンドプレート８の縁部には、バイポーラ電池積層体２よりも外側となる位置に挿通孔８ａが設けられている。締結ボルト９は、一方のエンドプレート８の挿通孔８ａから他方のエンドプレート８の挿通孔８ａに向かって通され、他方のエンドプレート８の挿通孔８ａから突出した締結ボルト９の先端部分には、ナット１０が螺合されている。これにより、バイポーラ電池４及び導電板５がエンドプレート８，８によって挟持されてバイポーラ電池積層体２としてユニット化されると共に、バイポーラ電池積層体２に対して積層方向に拘束荷重が付加される。

次に、バイポーラ電池４の構成について更に詳細に説明する。図２は、バイポーラ電池４の内部構成を示す概略断面図である。同図に示すように、バイポーラ電池４は、電極積層体１１と、電極積層体１１を封止する封止体１２とを備えて構成されている。

電極積層体１１は、セパレータ１３を介して複数のバイポーラ電極１４を積層することによって構成されている。バイポーラ電極１４は、一方面１５ａ側に正極１６が形成され、かつ他方面１５ｂ側に負極１７が形成された電極板１５からなる電極である。電極積層体１１において、一のバイポーラ電極１４の正極１６は、セパレータ１３を挟んで積層方向に隣り合う一方のバイポーラ電極１４の負極１７と対向している。また、電極積層体１１において、一のバイポーラ電極１４の負極１７は、セパレータ１３を挟んで積層方向に隣り合う他方のバイポーラ電極１４の正極１６と対向している。

また、電極積層体１１の積層端の一方には、負極終端電極１８が配置され、電極積層体１１の積層端の他方には、正極終端電極１９が配置されている。負極終端電極１８は、内面側（積層方向の中心側）に負極１７が形成された電極板１５であり、正極終端電極１９は、内面側（積層方向の中心側）に正極１６が形成された電極板１５である。負極終端電極１８の負極１７は、セパレータ１３を介して積層端の一方のバイポーラ電極１４の正極１６と対向している。正極終端電極１９の正極１６は、セパレータ１３を介して積層端の他方のバイポーラ電極１４の負極１７と対向している。負極終端電極１８の電極板１５及び正極終端電極１９の電極板１５は、バイポーラ電池４に隣接する導電板５（図１参照）に対して電気的に接続される。

電極板１５は、例えばニッケルからなる矩形の金属箔である。電極板１５の縁部（バイポーラ電極１４の縁部）１５ｃは、正極活物質及び負極活物質の塗工されない未塗工領域となっており、当該未塗工領域は、封止体１２に埋没して保持されている。正極１６を構成する正極活物質としては、例えば水酸化ニッケルが挙げられる。また、負極１７を構成する負極活物質としては、例えば水素吸蔵合金が挙げられる。本実施形態では、電極板１５の他方面１５ｂにおける負極１７の形成領域は、電極板１５の一方面１５ａにおける正極１６の形成領域に対して一回り大きくなっている。

セパレータ１３は、例えばシート状に形成されている。セパレータ１３を形成する材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布又は不織布等が例示される。また、セパレータ１３は、フッ化ビニリデン樹脂化合物で補強されたものであってもよい。なお、セパレータ１３は、シート状に限られず、袋状のものを用いてもよい。

封止体１２は、例えば絶縁性の樹脂によって矩形の筒状に形成されている。封止体１２を構成する樹脂材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又は変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）などが挙げられる。封止体１２は、バイポーラ電極１４の積層によって形成される電極積層体１１の側面１１ａを取り囲むように構成されている。

封止体１２は、図２に示すように、バイポーラ電極１４の電極板１５の縁部１５ｃに沿って設けられた一次封止体２１と、一次封止体２１を包囲するように設けられた二次封止体２２とによって構成されている。一次封止体２１は、例えば、電極板１５の一方面１５ａ側の縁部１５ｃ（未塗工領域）において、電極板１５の全ての辺にわたって連続的に設けられている。一次封止体２１は、溶着によって当該縁部１５ｃに対して結合されている。

一次封止体２１は、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１４，１４間を封止するほか、積層方向に隣り合うバイポーラ電極１４，１４の電極板１５，１５間のスペーサとして機能する。電極板１５，１５間には、一次封止体２１の厚さによって規定される内部空間Ｖが形成され、当該内部空間Ｖには、例えば水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液からなる電解液（不図示）が収容されている。なお、図２の例では、電極板１５の一方面１５ａ側にのみ一次封止体２１が形成されているが、一次封止体２１は、一方面１５ａ及び他方面１５ｂ側の双方に形成されていてもよく、電極板１５の縁部１５ｃが埋没するように形成されていてもよい。

二次封止体２２は、例えば樹脂の射出成形によって形成され、電極積層体１１における積層方向の全長にわたって延在している。二次封止体２２は、例えば射出成型時の熱により、一次封止体２１の外表面及び電極板１５の縁部１５ｃの端面のそれぞれに対して溶着されている。

図３は、図２のバイポーラ電池４に使用される電極ユニットＵを示す平面図である。図３に示される電極ユニットＵは、電極板１５と、電極板１５の縁部１５ｃに溶着された樹脂枠としての一次封止体２１とを有する。電極板１５の厚み方向から見て、電極板１５と一次封止体２１の内周面及び外周面とは矩形状を呈している。一次封止体２１の内周面は矩形状の開口２１ｈを画定する。開口２１ｈ内には、活物質層である正極１６が配置されている。本実施形態では、電極ユニットＵはバイポーラ電極１４と一次封止体２１とを備えるが、電極ユニットＵは、バイポーラ電極１４に代えて正極終端電極１９を備えてもよいし、負極終端電極１８を備えてもよい。図２に示されるように、セパレータ１３を介して複数の電極ユニットＵを積層することによって、電極積層体１１を作製することができる。

続いて、電極ユニットＵの製造方法及び製造装置について説明する。図４は、電極ユニットの製造装置の一実施形態を示す概略図である。図４に示されるように、電極ユニットＵの製造装置１００は、搬送装置１１０と、溶着装置１２０と、切断装置１３０とを備える。

搬送装置１１０は、長手方向（Ｘ軸方向）に延在する樹脂シート２３及びバイポーラ電極１４をＸ軸方向に搬送する。樹脂シート２３は、Ｘ軸方向に互いに離間して配列された複数のバイポーラ電極１４上に配置された状態で搬送される。搬送装置１１０は、樹脂シート２３を供給する供給ローラ１０１と、樹脂シート２３及びバイポーラ電極１４を間に挟む一対の回転ローラ１０２とを有する。供給ローラ１０１から引き出された樹脂シート２３は、一対の回転ローラ１０２が回転することによって搬送される。樹脂シート２３は、ＸＹ平面においてＸ軸方向に延在する帯状又は長尺状の樹脂シートである。樹脂シート２３は、一次封止体２１の母材となる。樹脂シート２３には、Ｘ軸方向に沿って互いに離間して配列された複数の開口２３ｈ（図５及び図７参照）が形成されている。開口２３ｈは、一次封止体２１の開口２１ｈとなる。供給ローラ１０１から供給された樹脂シート２３は、バイポーラ電極１４と共に溶着装置１２０に供給される。

図５は、溶着装置１２０の一部を示す概略断面図である。図４及び図５に示されるように、溶着装置１２０は、樹脂シート２３のうち樹脂シート２３の幅方向（Ｙ軸方向）に沿った幅部分２３ａを電極板１５の縁部１５ｃに溶着する。各電極板１５は、Ｘ軸方向における両端に一対の縁部１５ｃを有しており、各縁部１５ｃに幅部分２３ａが溶着される。幅部分２３ａは隣り合う開口２３ｈ間に位置する。溶着装置１２０は、幅部分２３ａを加熱するヒータＨ１〜Ｈ４（第１ヒータ〜第４ヒータ）を備える。ヒータＨ１〜Ｈ４は、Ｘ軸方向に配列された互いに隣り合う複数（本実施形態では４つ）の幅部分２３ａを同時に加熱する。図５に示されるように、樹脂シート２３及びバイポーラ電極１４がＸ軸方向に搬送される間に、ヒータＨ１〜Ｈ４は、１つの同じ幅部分２３ａに順に押し付けられる。ヒータＨ１〜Ｈ４が１つの同じ幅部分２３ａを順に加熱することによって、幅部分２３ａは電極板１５の縁部１５ｃに溶着される。

図５（ａ）〜図５（ｄ）は、ヒータＨ１〜Ｈ４がそれぞれ樹脂シート２３の幅部分２３ａを加熱する状態を示す。ヒータＨ２は、樹脂シート２３及びバイポーラ電極１４が搬送される搬送方向（Ｘ軸方向）においてヒータＨ１よりも下流に位置する。同様に、ヒータＨ３は、Ｘ軸方向においてヒータＨ２よりも下流に位置する。ヒータＨ４は、Ｘ軸方向においてヒータＨ３よりも下流に位置する。ヒータＨ１〜Ｈ４は、回転ローラＲ１〜Ｒ４（第１回転ローラ〜第４回転ローラ）の表面Ｒ１ａ〜Ｒ４ａにそれぞれ配置されている。表面Ｒ１ａ〜Ｒ４ａは例えば円筒状である。回転ローラＲ１〜Ｒ４は、Ｙ軸方向に延在する回転軸Ａｘ１〜Ａｘ４の周りにそれぞれ回転する。樹脂シート２３をＸ軸方向に搬送しながら、回転ローラＲ１〜Ｒ４を回転させることによって、ヒータＨ１〜Ｈ４は、１つの同じ幅部分２３ａを順に間欠的に加熱する。回転ローラＲ１〜Ｒ４の回転速度は、樹脂シート２３の搬送速度と同期している。回転ローラＲ１〜Ｒ４が１回転する間に、Ｘ軸方向において隣接する電極板１５間のピッチだけ樹脂シート２３が搬送される。回転ローラＲ１〜Ｒ４の回転及び樹脂シート２３の搬送は、搬送装置１１０及び溶着装置１２０に接続された制御装置によって制御可能である。

図６は、表面Ｒ１ａにヒータＨ１が配置された回転ローラＲ１を示す平面図である。図６に示されるように、回転ローラＲ１の表面Ｒ１ａにおいて、ヒータＨ１はＹ軸方向に延在している。Ｙ軸方向におけるヒータＨ１の長さは、樹脂シート２３の幅よりも大きい。回転ローラＲ１のＹ軸方向の両端において、表面Ｒ１ａには一対の環状ヒータＨ１ａが設けられている。各環状ヒータＨ１ａは、回転軸Ａｘ１の周りに設けられている。回転ローラＲ２〜Ｒ４の表面Ｒ２ａ〜Ｒ４ａのそれぞれにおいても、環状ヒータＨ１ａと同様の環状ヒータが設けられている。

図７は、電極板１５の縁部１５ｃに溶着された樹脂シート２３を示す平面図である。樹脂シート２３のうち長手方向に沿った長手部分２３ｂは、図６に示される一対の環状ヒータＨ１ａ及び回転ローラＲ２〜Ｒ４に設けられた同様の環状ヒータにより加熱されることによって、電極板１５の縁部１５ｃに溶着される。長手部分２３ｂは、樹脂シート２３の両側部にそれぞれ位置する。一対の幅部分２３ａ及び一対の長手部分２３ｂを電極板１５の縁部１５ｃに溶着することにより、電極板１５の縁部１５ｃ全周にわたって樹脂シート２３が溶着される。Ｚ軸方向から見た電極板１５の形状が長方形である場合、長方形の短辺に相当する一対の縁部１５ｃに樹脂シート２３の幅部分２３ａが溶着され、長方形の長辺に相当する一対の縁部１５ｃに樹脂シート２３の長手部分２３ｂが溶着される。

再び図４を参照する。切断装置１３０は、樹脂シート２３を切断することによって一次封止体２１を形成する。隣り合う複数のバイポーラ電極１４間の隙間において樹脂シート２３は切断される。切断装置１３０は、樹脂シート２３及びバイポーラ電極１４を間に挟む一対の回転ローラ１３１を有する。一方の回転ローラ１３１の表面には、Ｙ軸方向に延在する切断刃１３２が設けられている。一対の回転ローラ１３１が回転することによって、切断刃１３２が樹脂シート２３をＹ軸方向に切断する。図７に示されるように、樹脂シート２３の幅部分２３ａにおいて、互いに隣り合う電極板１５の縁部１５ｃ間の中心に位置する切断面Ｃに沿って樹脂シート２３は切断される。このようにして、電極ユニットＵが製造される。

図８は、電極ユニットの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。電極ユニットＵは、上述の製造装置１００によって以下のように製造され得る。

まず、図４に示されるように、搬送装置１１０を用いて供給ローラ１０１から溶着装置１２０に樹脂シート２３が供給される。続いて、図５（ａ）に示されるように、ヒータＨ１を用いて、樹脂シート２３の幅部分２３ａを加熱する（図８の第１加熱工程Ｓ１）。第１加熱工程Ｓ１は、樹脂シート２３及びバイポーラ電極１４を搬送しながら行われる。第１加熱工程Ｓ１では、樹脂シート２３の長手部分２３ｂ（図７参照）も加熱される。第１加熱工程Ｓ１では、樹脂シート２３の幅部分２３ａが電極板１５の縁部１５ｃに十分に溶着されなくてもよい。図４に示されるように、第１加熱工程Ｓ１と同時に、他の３つの幅部分２３ａはヒータＨ２〜Ｈ４によってそれぞれ加熱される。

次に、搬送装置１１０により、樹脂シート２３及びバイポーラ電極１４をＸ軸方向に搬送する（搬送工程Ｓ２）。第１加熱工程Ｓ１によって加熱された樹脂シート２３の幅部分２３ａは、Ｘ軸方向においてヒータＨ１の位置からヒータＨ２の位置まで搬送される。

次に、図５（ｂ）に示されるように、ヒータＨ２を用いて、第１加熱工程Ｓ１によって加熱された樹脂シート２３の幅部分２３ａを加熱する（第２加熱工程Ｓ３）。第２加熱工程Ｓ３は、第１加熱工程Ｓ１と同様に行われ得る。第２加熱工程Ｓ３と同時に、他の３つの幅部分２３ａはヒータＨ１，Ｈ３，Ｈ４によってそれぞれ加熱される。

次に、搬送装置１１０により、第２加熱工程Ｓ３によって加熱された樹脂シート２３及びバイポーラ電極１４をＸ軸方向に搬送する（搬送工程Ｓ４）。樹脂シート２３の幅部分２３ａは、Ｘ軸方向においてヒータＨ２の位置からヒータＨ３の位置まで搬送される。

次に、図５（ｃ）に示されるように、ヒータＨ３を用いて、第２加熱工程Ｓ３によって加熱された樹脂シート２３の幅部分２３ａを加熱する（第３加熱工程Ｓ５）。第３加熱工程Ｓ５は、第１加熱工程Ｓ１と同様に行われ得る。第３加熱工程Ｓ５と同時に、他の３つの幅部分２３ａはヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ４によってそれぞれ加熱される。

次に、搬送装置１１０により、樹脂シート２３及びバイポーラ電極１４をＸ軸方向に搬送する（搬送工程Ｓ６）。第３加熱工程Ｓ５によって加熱された樹脂シート２３の幅部分２３ａは、Ｘ軸方向においてヒータＨ３の位置からヒータＨ４の位置まで搬送される。

次に、図５（ｄ）に示されるように、ヒータＨ４を用いて、第３加熱工程Ｓ５によって加熱された樹脂シート２３の幅部分２３ａを加熱する（第４加熱工程Ｓ７）。第４加熱工程Ｓ７は、第１加熱工程Ｓ１と同様に行われ得る。第４加熱工程Ｓ７と同時に、他の３つの幅部分２３ａはヒータＨ１〜Ｈ３によってそれぞれ加熱される。本実施形態では、第４加熱工程Ｓ７によって、樹脂シート２３の幅部分２３ａが電極板１５の縁部１５ｃに十分に溶着される。すなわち、各工程Ｓ１〜Ｓ７を経ることによって、溶着工程Ｓ１０が行われる。なお、第１加熱工程Ｓ１、第２加熱工程Ｓ３又は第３加熱工程Ｓ５において溶着が完了してもよい。

ヒータＨ１〜Ｈ４の加熱温度は互いに異なってもよい。例えば、ヒータＨ２の加熱温度は、最も上流に位置するヒータであるヒータＨ１の加熱温度より高くてもよい。ヒータＨ３の加熱温度は、ヒータＨ２の加熱温度より高くてもよい。最も下流に位置するヒータであるヒータＨ４の加熱温度はヒータＨ３の加熱温度より低くてもよい。

溶着工程Ｓ１０の後、図４に示されるように、搬送装置１１０により、溶着装置１２０から切断装置１３０まで樹脂シート２３及びバイポーラ電極１４を搬送する。続いて、切断装置１３０を用いて樹脂シート２３を切断することによって一次封止体２１を形成する（切断工程Ｓ８）。このようにして電極ユニットＵが製造される。

工程Ｓ１〜Ｓ８にわたって、樹脂シート２３はＸ軸方向において連続的に搬送され得る。樹脂シート２３の搬送速度は例えば一定である。上記方法では、搬送装置１１０により樹脂シート２３及びバイポーラ電極１４を搬送しながら、溶着工程Ｓ１０及び切断工程Ｓ８が行われる。

本実施形態の電極ユニットＵの製造方法及び製造装置１００によれば、ヒータＨ１に加えてヒータＨ２〜Ｈ４によっても樹脂シート２３の幅部分２３ａが加熱される。すなわち、１つの同じ幅部分２３ａが複数（本実施形態では４つ）のヒータＨ１〜Ｈ４によって複数回（本実施形態では４回）加熱される。その結果、１つの幅部分２３ａの加熱時間は、ヒータＨ１〜Ｈ４による合計加熱時間となる。よって、樹脂シート２３を搬送しながら樹脂シート２３の幅部分２３ａを長時間加熱できる。その結果、樹脂シート２３の搬送速度を速くしても、樹脂シート２３の幅部分２３ａを電極板１５の縁部１５ｃに溶着するのに十分な時間加熱することができる。樹脂シート２３を高速で搬送することにより、多数の電極ユニットＵを短時間で製造できる。

また、ヒータＨ１〜Ｈ４が回転ローラＲ１〜Ｒ４の表面Ｒ１ａ〜Ｒ４ａにそれぞれ配置されているので、各回転ローラＲ１〜Ｒ４の回転タイミングを別々に調整することができる。よって、製造装置１００のメンテナンス作業が容易になる。さらに、例えば樹脂シート２３が伸びることによって溶着位置が変化する場合においても、個々の回転ローラＲ１〜Ｒ４の回転タイミングを調整することができるので、得られる一次封止体２１の品質低下が少ない。

ヒータＨ１〜Ｈ４の加熱温度が互いに異なっていると、樹脂シート２３の幅部分２３ａの加熱温度を調整できる。例えば、ヒータＨ２（第２ヒータ）の加熱温度がヒータＨ１（第１ヒータ）の加熱温度より高い場合、溶着工程Ｓ１０において、樹脂シート２３の幅部分２３ａを徐々に加熱することができるので、幅部分２３ａの急激な温度上昇を抑制できる。特に、最も上流に位置するヒータであるヒータＨ１の加熱温度を比較的低くすると、急激な温度上昇の抑制効果が大きい。また、ヒータＨ４（第２ヒータ）の加熱温度がヒータＨ３（第１ヒータ）の加熱温度より低い場合、樹脂シート２３の幅部分２３ａの急激な冷却を抑制できるので、応力が緩和される。その結果、幅部分２３ａにおける反りの発生を抑制できる。特に、最も下流に位置するヒータであるヒータＨ４の加熱温度を比較的低くすると、急激な冷却の抑制効果が大きい。

図９は、表面Ｒ１ａにヒータＨ１が配置された回転ローラＲ１の変形例を示す図である。図９に示されるように、回転ローラＲ１の表面Ｒ１ａに複数のヒータＨ１が配置されてもよい。複数のヒータＨ１は、回転軸Ａｘ１の周りに均等に配置され得る。１つのヒータＨ１により樹脂シート２３の幅部分２３ａを加熱すると、当該ヒータＨ１の熱が奪われて、当該ヒータＨ１の加熱温度が低下することがある。その場合であっても、加熱温度が低下していない次のヒータＨ１により次の幅部分２３ａを加熱できる。同様に、回転ローラＲ２の表面Ｒ２ａに複数のヒータＨ２が配置されてもよいし、回転ローラＲ３の表面Ｒ３ａに複数のヒータＨ３が配置されてもよいし、回転ローラＲ４の表面Ｒ４ａに複数のヒータＨ４が配置されてもよい。

図１０は、電極板１５の縁部１５ｃに溶着された樹脂シート２３の変形例を示す平面図である。図１１は、電極板１５の縁部１５ｃに溶着された樹脂シート２３の変形例を示す断面図である。図１０及び図１１に示されるように、溶着工程Ｓ１０では、複数の幅部分２３ａが、長手方向に配列された複数の電極板１５の互いに隣り合う複数の縁部１５ｃにそれぞれ溶着されてもよい。樹脂シート２３のうち複数の幅部分２３ａ間には非加熱部分２３ｃが形成される。回転ローラＲ１の表面Ｒ１ａには、ヒータＨ１に代えて、Ｙ軸方向に延在する溝Ｈ１１ａが表面に形成されたヒータＨ１１が設けられる。ヒータＨ１１が樹脂シート２３に押し付けられる際に、ヒータＨ１１によって複数の幅部分２３ａは加熱されるが、溝Ｈ１１ａに対応する非加熱部分２３ｃは加熱されない。回転ローラＲ２〜Ｒ４の表面Ｒ２ａ〜Ｒ４ａにおいても、ヒータＨ１１と同様に、表面に溝が形成されたヒータが設けられ得る。よって、溶着工程Ｓ１０では、非加熱部分２３ｃは加熱されない。切断工程Ｓ８では、非加熱部分２３ｃに位置する切断面Ｃに沿って非加熱部分２３ｃが切断される。

図１０及び図１１に示される変形例では、樹脂シート２３の幅部分２３ａと非加熱部分２３ｃとを区別できる。例えば、加熱された幅部分２３ａが凹む一方、非加熱部分２３ｃは凹まない。その結果、幅部分２３ａと非加熱部分２３ｃとの境界に段差が形成される。そのため、切断箇所である非加熱部分２３ｃが分かり易くなる。

図１２は、電極板１５の縁部１５ｃに溶着された樹脂シート２３の変形例の一部を示す平面図である。図１２に示されるように、溶着工程Ｓ１０では、樹脂シート２３の幅部分２３ａの表面２３ｓにパターン２３ｔが形成されてもよい。本変形例では、パターン２３ｔは複数の凸部又は凹部である。パターン２３ｔは、樹脂シート２３の長手部分２３ｂの表面に形成されてもよい。パターン２３ｔは、ヒータＨ１〜Ｈ４のうち少なくとも１つの表面に形成された反転パターンを幅部分２３ａの表面２３ｓに転写することによって形成される。

図１２に示される変形例では、樹脂シート２３の幅部分２３ａとその他の部分（例えばヒータＨ１〜Ｈ４が押し付けられていない部分）とを区別できる。そのため、溶着箇所が分かり易くなる。パターン２３ｔは、図１０及び図１１に示される変形例における複数の幅部分２３ａの表面にそれぞれ形成されてもよい。この場合、パターン２３ｔは、非加熱部分２３ｃの表面には形成されない。よって、切断箇所である非加熱部分２３ｃがさらに分かり易くなる。

図１３は、電極板１５の縁部１５ｃに溶着された樹脂シート２３の変形例を示す断面図である。図１３に示されるように、回転ローラＲ１の表面Ｒ１ａには、ヒータＨ１に代えて、幅部分２３ａに押し付けられる湾曲表面Ｈ２１ａを有するヒータＨ２１が設けられる。湾曲表面Ｈ２１ａは、樹脂シート２３の幅方向に直交する断面（ＸＺ断面）において凹状に湾曲している。湾曲表面Ｈ２１ａは、ＸＺ断面において例えば円弧状に窪んでいる。本変形例では、複数の湾曲表面Ｈ２１ａがＸ軸方向において隣接して配列されている。湾曲表面Ｈ２１ａは、湾曲表面Ｈ２１ａに対向配置された部材Ｈ２１ｂと協働して、樹脂シート２３の幅部分２３ａ及び電極板１５の縁部１５ｃを挟む。回転ローラＲ２〜Ｒ４の表面Ｒ２ａ〜Ｒ４ａにおいても、ヒータＨ２〜Ｈ４に代えて、ヒータＨ２１と同様のヒータが設けられ得る。

通常、電極板１５の縁部１５ｃに溶着された幅部分２３ａは、電極板１５の厚み方向において幅部分２３ａから電極板１５に向かう方向に反る。すなわち、幅部分２３ａが反ると幅部分２３ａの表面は窪むように湾曲する。しかし、ヒータＨ２１の湾曲表面Ｈ２１ａを幅部分２３ａに押し付けることによって、幅部分２３ａの反りを矯正することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されない。上記実施形態及び変形例の各構成要素は互いに任意に組み合わせ可能である。

例えば、上記実施形態では、搬送方向に配列されるヒータの数が４つ（ヒータＨ１〜Ｈ４）であるが、ヒータの数は２つ又は３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。ヒータの数を増やすと、樹脂シート２３の幅部分２３ａの加熱時間が長くなるので、樹脂シート２３の搬送速度を速くすることができる。

また、上記実施形態では、ヒータＨ１〜Ｈ４が回転ローラＲ１〜Ｒ４の表面Ｒ１ａ〜Ｒ４ａにそれぞれ配置されていたが、ヒータＨ１〜Ｈ４は、回転ローラＲ１〜Ｒ４に代えて、Ｚ軸方向に上下動する駆動機構にそれぞれ取り付けられてもよい。

また、上記実施形態では、樹脂シート２３に開口２３ｈが形成されていたが、樹脂シート２３に開口２３ｈが形成されなくてもよい。その場合、一次封止体２１の開口２１ｈの縁となるべき位置において、樹脂シート２３に例えばミシン目等の切り込みが形成される。溶着工程Ｓ１０又は切断工程Ｓ８の後、切り込みに沿って樹脂シート２３を打ち抜くことによって、開口２３ｈ又は開口２１ｈが形成される。

４…バイポーラ電池、１５…電極板、１５ｃ…縁部、２１…一次封止体（樹脂枠）、２３…樹脂シート、２３ａ…幅部分、２３ｃ…非加熱部分、２３ｓ…表面、２３ｔ…パターン、１００…製造装置、１１０…搬送装置、１２０…溶着装置、１３０…切断装置、Ｈ１〜Ｈ４，Ｈ１１，Ｈ２１…ヒータ、Ｈ２１ａ…湾曲表面、Ｒ１〜Ｒ４…回転ローラ、Ｒ１ａ〜Ｒ４ａ…表面、Ｕ…電極ユニット。

Claims (9)

1. バイポーラ電池に使用され、電極板と前記電極板の縁部に溶着された樹脂枠とを有する電極ユニットの製造方法であって、
   長手方向に延在する樹脂シートのうち前記樹脂シートの幅方向に沿った幅部分を前記電極板の前記縁部に溶着する溶着工程と、
   前記溶着工程の後、前記樹脂シートを切断することによって前記樹脂枠を形成する切断工程と、
   を含み、
   前記溶着工程は、
   第１ヒータを用いて、前記幅部分を加熱する第１加熱工程と、
   前記第１加熱工程の後、前記樹脂シート及び前記電極板を前記長手方向に搬送する搬送工程と、
   前記搬送工程の後、前記樹脂シート及び前記電極板が搬送される搬送方向において前記第１ヒータよりも下流に位置する第２ヒータを用いて、前記幅部分を加熱する第２加熱工程と、
   を含む、電極ユニットの製造方法。
2. 前記第１ヒータは第１回転ローラの表面に配置されており、
   前記第２ヒータは第２回転ローラの表面に配置されている、請求項１に記載の電極ユニットの製造方法。
3. 前記溶着工程では、複数の前記幅部分が、前記長手方向に配列された複数の前記電極板の互いに隣り合う複数の前記縁部にそれぞれ溶着され、前記樹脂シートのうち前記複数の幅部分間には非加熱部分が形成され、
   前記切断工程では、前記非加熱部分が切断される、請求項１又は２に記載の電極ユニットの製造方法。
4. 前記溶着工程では、前記幅部分の表面にパターンが形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極ユニットの製造方法。
5. 前記第１ヒータ及び前記第２ヒータのうち少なくとも１つは、前記幅部分に押し付けられる湾曲表面を有しており、
   前記湾曲表面は、前記幅方向に直交する断面において凹状に湾曲している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極ユニットの製造方法。
6. 前記第２ヒータの加熱温度は前記第１ヒータの加熱温度と異なっている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極ユニットの製造方法。
7. 前記第２ヒータの加熱温度は前記第１ヒータの加熱温度よりも高い、請求項６に記載の電極ユニットの製造方法。
8. 前記第２ヒータの加熱温度は前記第１ヒータの加熱温度よりも低い、請求項６に記載の電極ユニットの製造方法。
9. バイポーラ電池に使用され、電極板と前記電極板の縁部に溶着された樹脂枠とを有する電極ユニットの製造装置であって、
   長手方向に延在する樹脂シートのうち前記樹脂シートの幅方向に沿った幅部分を前記電極板の前記縁部に溶着する溶着装置と、
   前記樹脂シート及び前記電極板を前記長手方向に搬送する搬送装置と、
   前記樹脂シートを切断することによって前記樹脂枠を形成する切断装置と、
   を備え、
   前記溶着装置は、前記幅部分を加熱する第１ヒータと、前記幅部分を加熱する第２ヒータと、を備え、前記第２ヒータは、前記樹脂シート及び前記電極板が搬送される搬送方向において前記第１ヒータよりも下流に位置する、電極ユニットの製造装置。

Images