JP2019526450A - ホットプレス工具、その操作方法、ならびに対応する設置および製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第1圧盤12上に固定するための第1手段29;60を有する第1工具部2と、
第2圧盤10上に固定するための第2手段13、14;70を有する第2工具部3とを備え、
前記2つの工具部は、遠隔位置と、プレスチャンバ300を定義する近接位置との間で相互に移動可能であって、
前記プレスチャンバの内部空間を加熱する手段5とを備え、
前記第1および第2工具部はそれぞれ、前記プレスチャンバに収容されるプレス対象物の対向面に押圧力を与えるのに適した第1プレス部材28および第2プレス部材38をさらに備え、
前記加熱手段が光放射により加熱を行う手段5であり、前記工具が放射エネルギーを前記対象物の方向に集束させることができる集束手段26、28、36、38、46をさらに備えることを特徴とする、工具である。
前記加熱手段は、光放射により加熱を行う少なくとも1つの部材5を備え、各加熱部材は、少なくとも1つのクオーツランプ51と、各ランプ51を収容するスリーブ52と、前記スリーブの軸方向に延びる少なくとも1つのキャップ53、54であって、その対向する壁および前記スリーブの対向する壁が、熱伝導流体源と連通するように配置され得る環状空間を定義する、少なくとも1つのキャップを備える。
前記2つの工具部2、3を相互に離間した位置に配置し、
少なくとも1つのプレス対象物200を前記プレス台座282に戴置し、
前記工具部を相互に近接する位置に移動させてプレスチャンバ300を定義し、前記物体を前記プレスチャンバに閉じ込め、
前記チャンバの内部空間を目標温度まで加熱し、
前記チャンバの内部空間を前記目標温度に近い温度に保ちつつ、前記対象物の対向する面に圧力を加える、方法である。
前記プレスチャンバの内部空間を大気圧より相当低い圧力、例えば、10−3ミリバール以下とする。
上記のようなプレス工具O1;O2と、
第1圧盤および第2圧盤10、12と、
前記プレス工具および前記圧盤を制御する手段106と、
前記プレス対象物を前記プレス工具の前記プレス台座に戴置し、プレス後に前記プレス台座から前記対象物を取り出すのに適した操作手段112、114とを備える。
それぞれアノード層、カソード層および固体電解質の中間層により形成される少なくとも1つの基本セルよりなる積層体を、前記操作手段により前記プレス台座に配置し、
前記積層体を前記プレス工具によりホットプレスし、
プレス後に、前記積層体を前記操作手段により前記プレス台座から取り出し、
プレスされた前記積層体に対し、少なくとも1つの後仕上げ処理を施して、前記全固体リチウムイオン電池を得る、方法である。
この積層体の対向する側面に設けられる2つの加熱部材5aおよび5b
ランプを収容するハウジングの壁46aおよび46b
2つの反射器26および36、ならびに2つの集光器28および38
図13では、放射の軌道をわかりやすくするために、積層体200ならびに中間光部材26、28、36および38は、それらの横方向寸法に応じて部分的に図示されている。さらに、図面全体の簡素化のために、下向きの光放射の軌道、すなわち下側集光器28、内側反射器26および積層体200の下面に向かう軌道のみを図示する。なお、上向きの光放射の軌道、すなわち上側集光器38、上側反射器36および積層体の上面に向かう軌道は、中間面P45に関して、下向きの光放射の軌道と実質的に対称である。
ただし、「真密度」とは堆積した層について測定された密度であり、バルク物質密度は、堆積することで細孔を形成する粒子の存在を無視した場合の塊状密度(massive density)である。
Claims (39)
- プレス機に取り付けられるホットプレス工具(O1;O2)であって、
第1圧盤(12)上に固定するための第1手段(29;60)を有する第1工具部(2)と、
第2圧盤(10)上に固定するための第2手段(13、14;70)を有する第2工具部(3)とを備え、
前記2つの工具部は、遠隔位置と、プレスチャンバ(300)を定義する近接位置との間で相互に移動可能であって、
前記プレスチャンバの内部空間を加熱する手段(5)を備え、
前記第1および第2工具部はそれぞれ、前記プレスチャンバに収容されるプレス対象物の対向面に押圧力を与えるのに適した第1プレス部材および第2プレス部材(28、38)をさらに備え、
前記加熱手段(5)が光放射により加熱を行う手段(5)であり、前記工具が放射エネルギーを前記対象物の方向に集束させることができる集束手段(26、28、36、38、46)をさらに備える
ことを特徴とする、ホットプレス工具。 - 前記加熱手段は、光放射により加熱を行う少なくとも1つの部材(5)を備え、各加熱部材は
少なくとも1つのクオーツランプ(51)と、
各ランプ(51)を収容するスリーブ(52)と、
前記スリーブの軸方向に延びる少なくとも1つのキャップ(53、54)であって、その対向する壁および前記スリーブの対向する壁が、熱伝導流体源と連通するように配置され得る環状空間を定義する、少なくとも1つのキャップとを備える
ことを特徴とする、請求項1に記載の工具。 - 前記プレス部材の1つが、前記プレス対象物が戴置される多角形状、とりわけ矩形状の台座(282)を定義し、
光放射により加熱を行う部材(5)が、この多角形台座の各辺に沿って設けられる
ことを特徴とする、請求項2に記載の工具。 - 各加熱部材(5)は、前記光放射の放出のための開口部(47)が設けられた開放ハウジング(45)に収容される
ことを特徴とする請求項2または3に記載の工具。 - 前記集束手段が、各加熱部材を収容する前記ハウジング(45)の壁の一部である反射部(46)を備え、
前記反射部が、前記加熱部材の放射領域(51)に面して配置され、前記反射部のコーティングが前記光放射エネルギーを送り返し得る
ことを特徴とする、請求項4に記載の工具。 - 前記ハウジング(45)の壁が、具体的には前記キャップである前記加熱部材の非放射領域(54)に対向する、吸収部(46’)と呼ばれる少なくとも1つの部分をさらに備え、
前記吸収部のコーティングが前記放射エネルギーの吸収に適している
ことを特徴とする、請求項5に記載の工具。 - 第1工具部(3)が、加熱部材を収容する前記ハウジング(45)または各ハウジング(45)を定義する環状支持部材(4)を有する
ことを特徴とする、請求項4〜6のいずれか一項に記載の工具。 - 前記環状支持部材(4)が、第2工具部(2)に対して停止し得る、自由正面(42)と呼ばれる正面を備える
ことを特徴とする、請求項7に記載の工具。 - 前記自由正面と前記第2工具部の間に封止手段が設けられ、前記封止手段は具体的には前記自由正面(42)に設けられる少なくとも1つの溝(42’)に収容される少なくとも1つのOリング(42”)である
ことを特徴とする、請求項8に記載の工具。 - 前記環状支持部材(4)が、少なくとも1つの切欠部(48)により凹んでおり、この支持部材の外面(44)からそれぞれの収容ハウジング(45)へのアクセスを可能にしている
ことを特徴とする、請求項7〜9のいずれか一項に記載の工具。 - 前記環状支持部材(4)が、各切欠部を覆う少なくとも1つのシャッター(48’)を有し、
前記シャッターは前記外面(44)に着脱可能に固定される
ことを特徴とする、請求項7〜10のいずれか一項に記載の工具。 - 前記2つの工具部をプレス方向に対して横方向に相互に位置決めすることを可能にする横方向位置決め手段(2E、42E)を備える
ことを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の工具。 - 前記横方向位置決め手段が、それぞれ前記支持リング(4)の上および前記第2工具部(2)の上に配置される補完肩部(2E、42E)を備える
ことを特徴とする、請求項12に記載の工具。 - 前記放射エネルギーを集束させる前記手段が、各工具部について、前記放射開口部(47)と前記プレス対象物が戴置される前記台座(282)との間の前記放射の軌道に沿って配置される、前記光放射を集束させる部材(28、38)および前記光放射を反射する部材(26、36)を備える
ことを特徴とする、請求項4〜13のいずれか一項に記載の工具。 - 前記光放射を集束させる前記部材(28、38)が2つの対向する正面を備え、前記2つの対向する正面が斜め側面(283)により結合され、各側面がそれぞれの加熱部材(5)に隣接している
ことを特徴とする、請求項14に記載の工具。 - 前記光放射を集束させる前記部材(28、38)は、シリカ製である
ことを特徴とする、請求項14または15に記載の工具。 - 前記光放射を集束させる各部材(28、38)がプレス部材を形成し、
前記光放射を集束させる前記下側部材の上側正面が前記受け入れ台座(282)を形成する
ことを特徴とする、請求項15または16に記載の工具。 - 前記光放射を反射する前記部材(26、36)が、前記光放射を集束させる前記部材(28、38)の正面(281)に対して配置される
ことを特徴とする、請求項14〜17のいずれか一項に記載の工具。 - 前記光放射を反射する前記部材(26、36)は、研磨されたアルミニウム製であることを特徴とする、請求項18に記載の工具。
- 前記プレスチャンバ(300)を制御雰囲気下に配置し、不活性ガス供給源および/または真空源に接続され得る手段(49)をさらに備える
ことを特徴とする、請求項1〜19のいずれか一項に記載の工具。 - 各工具部をそれぞれの圧盤に固定する前記手段が、機械式の着脱可能な固定手段、具体的にはねじ留め(13、14、29)である
ことを特徴とする、請求項1〜20のいずれか一項に記載の工具。 - 各工具部をそれぞれの圧盤に固定する前記手段が、磁気式の着脱可能な固定手段(60、70)である
ことを特徴とする、請求項1〜20のいずれか一項に記載の工具。 - 請求項1〜22のいずれか一項によるプレス工具を実現する方法であって、
前記2つの工具部(2、3)を相互に離間した位置に配置し、
少なくとも1つのプレス対象物(200)を前記プレス台座(282)に戴置し、
前記工具部を相互に近接する位置に移動させてプレスチャンバ(300)を定義し、前記物体を前記プレスチャンバに閉じ込め、
前記チャンバの内部空間を目標温度まで加熱し、
前記チャンバの内部空間を前記目標温度に近い温度に保ちつつ、前記対象物の対向する面に圧力を加える、方法。 - 前記プレスチャンバの内部空間を大気圧より相当低い圧力、例えば、10−3ミリバール以下とする、請求項23に記載の方法。
- 具体的には不活性ガスであるガスを前記プレスチャンバの内部空間に導入する、請求項23または24に記載の方法。
- 前記対象物(200)の対向する面(201、202)の少なくとも一方を、前記光放射エネルギーの吸収により適した機械的保護要素(204、205)、具体的には暗色コーティングを施した保護板で覆う、請求項23〜25のいずれか一項に記載の方法。
- 前記対象物が少なくとも1つの基本セルよりなる積層体であり、前記基本セルのそれぞれがアノード層、カソード層および固体電解質の中間層から形成される、請求項23〜26のいずれか一項に記載の方法。
- 前記チャンバの内部空間の温度を400℃〜700℃とし、かつ、100MPa〜200MPaの圧力を前記対象物の対向する面に印加する、請求項23〜27のいずれか一項に記載の方法。
- 前記チャンバの内部空間の温度を100℃〜200℃とし、かつ、5MPa〜10MPaの圧力を前記対象物の対向する面に印加する、請求項23〜27のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項21に記載の工具を実現するために、各工具部を個別にそれぞれの圧盤に機械的に固定する、請求項23〜29のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項22に記載の工具を実現するために、前記2つの工具部を磁気的に第1圧盤に固定し、
そこへ第2圧盤を近づけて前記第2工具部を前記第2圧盤に磁気的に固定し、 前記第2圧盤を前記第1圧盤から遠ざけて前記2つの工具部を互いに引き離す、請求項23〜29のいずれか一項に記載の方法。 - 前記プレス工具の前記プレス部材の間に、複数のプレス対象物を重ねて配置する、請求項23〜31のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1圧盤と前記第2圧盤の間に、複数のプレス工具を重ねて配置する、請求項23〜32のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜22のいずれか一項に記載のプレス工具(O1;O2)と、
第1圧盤および第2圧盤(10、12)と、
前記プレス工具および前記圧盤を制御する手段(106)と、
前記プレス対象物を前記プレス工具の前記プレス台座に戴置し、プレス後に前記プレス台座から前記対象物を取り出すのに適した操作手段(112、114)と
を備えた物品製造設備。 - 前記プレスチャンバを制御雰囲気下に配置する前記手段(49)への接続に適した真空源(110)および/またはガス源(111)をさらに備える
ことを特徴とする、請求項34に記載の物品製造設備。 - 請求項34または35のいずれか一項に記載の設備を用いて全固体リチウムイオン電池を製造する方法であって、
それぞれアノード層、カソード層および固体電解質の中間層により形成される少なくとも1つの基本セルよりなる積層体を、前記操作手段により前記プレス台座に配置し、
前記積層体を前記プレス工具によりホットプレスし、
プレス後に、前記積層体を前記操作手段により前記プレス台座から取り出し、
プレスされた前記積層体に対し、少なくとも1つの後仕上げ処理を施して、前記全固体リチウムイオン電池を得る、方法。 - 前記電池の少なくとも1つの層、好ましくはすべての層の多孔率が、20%未満、好ましくは10%未満、さらにより好ましくは5%未満となるように前記プレス動作を行う、請求項36に記載の方法。
- 請求項36または37に記載の製造方法により得られうる、全固体リチウムイオン電池。
- 前記電池の少なくとも1つの層、好ましくはすべての層の多孔率が、20%未満、好ましくは10%未満、さらにより好ましくは5%未満である、請求項38に記載の電池。
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