JP5040272B2 - Bipolar battery manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents
Bipolar battery manufacturing method and manufacturing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP5040272B2 JP5040272B2 JP2006315966A JP2006315966A JP5040272B2 JP 5040272 B2 JP5040272 B2 JP 5040272B2 JP 2006315966 A JP2006315966 A JP 2006315966A JP 2006315966 A JP2006315966 A JP 2006315966A JP 5040272 B2 JP5040272 B2 JP 5040272B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cradle
- bipolar battery
- laminate
- pressing
- current collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Description
本発明は、双極型電池の製造方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a bipolar battery manufacturing method and manufacturing apparatus.
近年、環境保護のため二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車およびハイブリッド電気自動車の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、その実用化の鍵を握るモータ駆動用電源として、双極型(バイポーラ型)電池に注目が集まっている。 In recent years, reduction of carbon dioxide emissions has been strongly desired for environmental protection. In the automobile industry, there is a great expectation for the reduction of carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles and hybrid electric vehicles, and attention has been focused on bipolar type (bipolar) batteries as a power source for driving motors, which is the key to their practical use. ing.
双極型電池は、正極および負極が配置された集電体とセパレータ(電解質層)とが交互に配置された積層体からなり、積層体は、加圧される(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、積層体を搬送して加圧のためのプレスプレートに配置するためには、積層体を形成するための装置から、積層体を取り外したり、プレスプレートに配置したりするためのハンドリングが必要である。積層体のハンドリングは、集電体およびセパレータにズレを生じさせ、積層体を歪ますことで、積層体の平面度を悪化させる虞がある。そのため、積層体を均等にプレスすることが困難である問題を有する。 However, in order to transport the laminate and place it on the press plate for pressurization, handling to remove the laminate or place it on the press plate is necessary from the device for forming the laminate. It is. The handling of the laminated body may cause the current collector and the separator to be displaced and distort the laminated body, thereby deteriorating the flatness of the laminated body. Therefore, there is a problem that it is difficult to uniformly press the laminate.
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、積層体を均等にプレスし得る双極型電池の製造方法および製造装置を、提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems associated with the prior art, and an object of the present invention is to provide a bipolar battery manufacturing method and manufacturing apparatus that can press a laminated body evenly.
上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、
集電体、前記集電体の一方の面に配置される正極、および前記集電体の他方の面に配置される負極を有する双極型電極と、電解質層を、受け台に交互に配置し、積層体を形成するための積層工程、
前記積層体が配置された前記受け台を、搬送するための搬送工程、および、
前記受け台に配置されている前記積層体を、前記受け台に配置された状態で、加熱プレスするためのプレス工程を有し、
前記積層工程において、真空下で前記積層体が形成され、前記プレス工程において、真空下で加熱プレスされる
ことを特徴とする双極型電池の製造方法である。
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1
A bipolar electrode having a current collector, a positive electrode disposed on one surface of the current collector, and a negative electrode disposed on the other surface of the current collector, and an electrolyte layer are alternately disposed on a cradle. , A laminating step for forming a laminate,
A transport step for transporting the cradle in which the laminate is disposed; and
The laminate being disposed on the pedestal, in a state of being positioned in said cradle, have a pressing process for hot pressing,
In the stacking step, the laminate is formed under vacuum, and in the pressing step, the laminate is heated and pressed under vacuum .
上記目的を達成するための請求項6に記載の発明は、
集電体、前記集電体の一方の面に配置される正極、および前記集電体の他方の面に配置される負極を有する双極型電極と、電解質層とを、受け台に交互に配置し、積層体を形成するための積層手段、
前記積層体が配置された前記受け台を、搬送するための搬送手段、および、
前記受け台に配置されている前記積層体を、前記受け台に配置された状態で、加熱プレスするためのプレス手段を有し、
前記積層手段および前記プレス手段を、真空下で作動自在に保持するための真空手段を有する
ことを特徴とする双極型電池の製造装置である。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 6 provides:
Bipolar electrodes having a current collector, a positive electrode disposed on one surface of the current collector, and a negative electrode disposed on the other surface of the current collector, and an electrolyte layer are alternately disposed on a cradle And laminating means for forming a laminate,
Conveying means for conveying the cradle in which the laminate is arranged, and
The laminate being disposed on the pedestal, in a state of being positioned in said cradle, have a pressing means for heating the press,
An apparatus for manufacturing a bipolar battery, comprising vacuum means for operatively holding the laminating means and the pressing means under vacuum .
請求項1に記載の発明によれば、積層体は、積層体を形成するために使用された受け台に配置された状態で、搬送されかつ加熱プレスが施されるため、積層体の受け台から取り外しや、プレスのためのハンドリングが不要である。そのため、ハンドリングに基づくズレの発生を避けられるため、積層体は、均等にプレスされる。つまり、積層体を均等にプレスし得る双極型電池の製造方法を、提供することが可能である。 According to the first aspect of the present invention, since the laminate is transported and subjected to a heat press in a state of being arranged on the cradle used to form the laminate, the cradle of the laminate is provided. No need to remove or handle for pressing. For this reason, occurrence of misalignment due to handling can be avoided, so that the laminate is pressed evenly. That is, it is possible to provide a method of manufacturing a bipolar battery that can uniformly press the laminate.
請求項6に記載の発明によれば、積層体を、積層体を形成するために使用される受け台によって、積層手段からプレス手段に搬送し、かつ、受け台に配置された状態で、加熱プレスすることができる。そのため、積層体の受け台からの取り外しや、プレス手段に配置するためのハンドリングを、不要とすることが可能である。したがって、ハンドリングに基づくズレの発生を避けられるため、積層体を均等にプレスすることができる。つまり、積層体を均等にプレスし得る双極型電池の製造装置を、提供することが可能である。 According to the invention described in claim 6 , the laminate is heated by the cradle used to form the laminate from the laminating means to the press means and arranged in the cradle. Can be pressed. Therefore, it is possible to eliminate the removal of the laminate from the cradle and the handling for disposing it on the pressing means. Therefore, the occurrence of misalignment due to handling can be avoided, and the laminate can be pressed evenly. That is, it is possible to provide a bipolar battery manufacturing apparatus that can press the laminate evenly.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、実施の形態1に係る双極型電池を説明するための断面図、図2は、実施の形態1に係る双極型電池を説明するための断面図、図3は、図1に示される双極型電池を利用する組電池を説明するための斜視図、図4は、図3に示される組電池が搭載されている車両の概略図である。 1 is a cross-sectional view for explaining a bipolar battery according to Embodiment 1, FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the bipolar battery according to Embodiment 1, and FIG. 3 is shown in FIG. FIG. 4 is a schematic view of a vehicle on which the assembled battery shown in FIG. 3 is mounted.
実施の形態1に係る双極型電池110は、電解液系であり、負極112、正極113、集電体111、セパレータ(電解質層)120、第1シール115および第2シール117を有する。集電体111は、正極113および負極112の間に配置されている。電解質層は、負極面に電解液を滲み込ますことで形成されている。第1シール115は、正極113の周囲を取り囲むように配置されている。セパレータ120は、正極113および第1シール115を覆うように配置されている。第2シール117は、第1シール115と位置合せされて、セパレータ120上に配置されている。
双極型電池110は、複数の単電池(電池要素)の積層体100の形態で、外部からの衝撃や環境劣化を防止するための外装ケース104に収容される。積層体100の最外層(最上位および最下位)には、端子プレート101,102が配置される。
The
端子プレート101,102は、高導電性部材からなり、積層体100の最外層の電極投影面の全てを、少なくとも覆うように構成されている。したがって、最外層の電流取り出し部は、低抵抗化され、面方向の電流取り出しにおける低抵抗化を図ることで、電池の高出力化が可能になる。高導電性部材は、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス、これらの合金である。
The
端子プレート101,102は、外装ケース104の外部に延長しており、積層体100から電流を引き出すための電極タブを兼用している。なお、独立した別体の電極タブを配置し、直接的あるいはリードを利用して、端子プレート101,102と接続することで、積層体100から電流を引き出すことも可能である。また、積層体100の最外層に位置する集電体111によって、端子プレート101,102を構成することも可能である。
The
外装ケース104は、軽量化および熱伝導性の観点から、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属(合金を含む)をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムなどのシート材からなり、その外周部の一部または全部が、熱融着により接合さることで形成される。
The
外装ケース104は、単独で使用することが可能であるが、例えば、組電池130の形態で利用することが可能である。組電池130は、外装ケース104を直列化および/又は並列化し、複数接続して構成されており、導電バー132,134を有する。導電バー132,134は、各外装ケース104の内部から延長する端子プレート101,102に接続されている。
The
外装ケース104を接続して構成する際に、適宜、直列あるいは並列化することで、容量および電圧を自由に調整することができる。接続方法は、例えば、超音波溶接、熱溶接、レーザー溶接、リベット、かしめ、電子ビームである。
When connecting and configuring the
組電池130自体を、直列化および/又は並列化し、複数接続することで組電池モジュール(大型の組電池)140として提供することも可能である。
The assembled
組電池モジュール140は、大出力を確保し得るため、例えば、車両145のモータ駆動用電源として搭載することが可能である。車両は、例えば、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、電車である。
Since the assembled
組電池モジュール140は、例えば、内蔵する外装ケース104毎あるいは組電池130毎の充電制御を行うなど、非常にきめ細かい制御ができるため、1回の充電あたりの走行距離の延長、車載電池としての寿命の長期化などの性能の向上を図ることが可能である。
The assembled
図5は、実施の形態1に係る双極型電池の製造方法を説明するための工程図である。 FIG. 5 is a process diagram for explaining the bipolar battery manufacturing method according to the first embodiment.
実施の形態1に係る双極型電池の製造方法は、電極形成工程、シール前駆体配置工程、電極セット工程、電解質層形成工程、真空導入工程、電極積層工程、プレス工程、真空解除工程、加圧保持工程およびケーシング工程を有する。 The bipolar battery manufacturing method according to the first embodiment includes an electrode formation step, a seal precursor placement step, an electrode setting step, an electrolyte layer formation step, a vacuum introduction step, an electrode lamination step, a pressing step, a vacuum release step, and pressurization. It has a holding process and a casing process.
次に、図6〜図18を参照し、各工程を順次説明する。 Next, each step will be described in order with reference to FIGS.
図6は、図5に示される電極形成工程に係る正極を説明するための正面図、図7は、図5に示される電極形成工程に係る負極を説明するための背面図、図8は、図6の線VIII−VIIIに関する断面図である。 6 is a front view for explaining the positive electrode according to the electrode forming step shown in FIG. 5, FIG. 7 is a rear view for explaining the negative electrode according to the electrode forming step shown in FIG. 5, and FIG. It is sectional drawing regarding line VIII-VIII of FIG.
電極形成工程においては、まず,正極スラリーが、調整される。正極スラリーは、正極活物質[85重量%]、導電助剤[5重量%]およびバインダ[10重量%]を有し、粘度調整溶媒を添加することで、所定の粘度にされる。 In the electrode forming step, first, the positive electrode slurry is adjusted. The positive electrode slurry has a positive electrode active material [85% by weight], a conductive additive [5% by weight], and a binder [10% by weight], and is adjusted to a predetermined viscosity by adding a viscosity adjusting solvent.
正極活物質は、LiMn2O4である。導電助剤は、アセチレンブラックである。バインダは、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)である。粘度調整溶媒は、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)である。 The positive electrode active material is LiMn 2 O 4 . The conductive auxiliary agent is acetylene black. The binder is PVDF (polyvinylidene fluoride). The viscosity adjusting solvent is NMP (N-methyl-2-pyrrolidone).
正極スラリーは、ステンレススチール箔(厚さ20μm)からなる集電体111の一方の面に塗布される。正極スラリーの塗膜は、例えば、真空オーブンを利用して、乾燥させられ、厚さ30μmの正極活物質層からなる正極113を形成する。この際、NMPは、揮発することで除去される。
The positive electrode slurry is applied to one surface of a
次に、負極スラリーが、調整される。負極スラリーは、負極活物質[90重量%]およびバインダ[10重量%]を有し、粘度調整溶媒を添加することで、所定の粘度にされる。負極活物質は、ハードカーボンである。バインダおよび粘度調整溶媒は、PVDFおよびNMPである。 Next, the negative electrode slurry is adjusted. The negative electrode slurry has a negative electrode active material [90% by weight] and a binder [10% by weight], and has a predetermined viscosity by adding a viscosity adjusting solvent. The negative electrode active material is hard carbon. The binder and viscosity adjusting solvent are PVDF and NMP.
負極スラリーは、集電体111の他方の面に、塗布される。負極スラリーの塗膜は、例えば、真空オーブンを利用して、乾燥させられ、厚さ30μmの負極活物質層からなる負極112を形成する。この際、NMPは、揮発することで除去される。
The negative electrode slurry is applied to the other surface of the
この結果、集電体111の一方の面および他方の面に、正極113および負極112がそれぞれ形成された双極型電極(電解質層が未形成の双極型電池110)が得られる。
As a result, a bipolar electrode in which the
双極型電池110は、330×250(mm)のサイズに切り取られる。正極113および負極112の外周部は、集電体111を露出させるために、20mmの幅で剥がし取られる。これにより、電極未配置部位が形成され、集電体111の面積(および長さ)は、正極113および負極112の面積(および長さ)より大きくなる。電極未配置部位の存在は、後述する第1シール前駆体114および第2シール前駆体116の配置およびクリップ機構153による把持を、容易とする。
The
正極活物質は、LiMn2O4に制限されないが、容量および出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物を適用することが好ましい。導電助剤は、例えば、カーボンブラックやグラファイトを利用することも可能である。また、バインダおよび粘度調整溶媒は、PVDFおよびNMPに限定されない。 The positive electrode active material is not limited to LiMn 2 O 4 , but it is preferable to apply a lithium-transition metal composite oxide from the viewpoint of capacity and output characteristics. For example, carbon black or graphite can be used as the conductive assistant. Further, the binder and the viscosity adjusting solvent are not limited to PVDF and NMP.
集電体111の構成材料は、ステンレススチール箔に限定されず、例えば、アルミニウム箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材を利用することも可能である。
The material constituting the
負極活物質は、ハードカーボン(難黒鉛化炭素材料)に制限されず、例えば、黒鉛系炭素材料や、リチウム−遷移金属複合酸化物を利用することも可能である。なお、カーボンおよびリチウム−遷移金属複合酸化物からなる負極活物質は、容量および出力特性の観点から好ましい。 The negative electrode active material is not limited to hard carbon (non-graphitizable carbon material), and for example, a graphite-based carbon material or a lithium-transition metal composite oxide can be used. A negative electrode active material made of carbon and a lithium-transition metal composite oxide is preferable from the viewpoint of capacity and output characteristics.
正極113および負極112の厚さは、特に限定されず、電池の使用目的(例えば、出力重視、エネルギー重視)や、イオン伝導性を考慮して設定される。
The thicknesses of the
図9は、図5に示されるシール前駆体配置工程の第1シール前駆体を説明するための正面図、図10は、図9の線X−Xに関する断面図、図11は、図5に示されるシール前駆体配置工程の第2シール前駆体を説明するための正面図、図12は、図9の線XII−XIIに関する断面図である。 9 is a front view for explaining the first seal precursor in the seal precursor arrangement step shown in FIG. 5, FIG. 10 is a sectional view taken along line XX in FIG. 9, and FIG. The front view for demonstrating the 2nd seal precursor of the seal precursor arrangement | positioning process shown, FIG. 12 is sectional drawing regarding the line XII-XII of FIG.
シール前駆体配置工程においては、まず、集電体111が露出している正極側外周部に、第1シール前駆体(1液性未硬化エポキシ樹脂)114が配置される。この際、外周部端面から約10mm幅で、未配置部位が設けられる。第1シール前駆体114の配置は、例えば、ディスペンサを用いる塗布が適用される。
In the seal precursor arrangement step, first, a first seal precursor (one-component uncured epoxy resin) 114 is arranged on the outer periphery of the positive electrode side where the
次に、セパレータ120が、集電体111の正極側面の全てを覆うように配置される。セパレータ120は、ポリエチレン製であり、その厚みおよびサイズは、12μmおよび335×255(mm)である。つまり、セパレータ120の面積(および長さ)は、集電体111の面積より大きい。したがって、積層された場合において、近接する集電体111の外周部同士が接触することが抑制され、絶縁性を向上させることが可能である。
Next, the
その後、セパレータ120上に、第2シール前駆体(1液性未硬化エポキシ樹脂)116が配置される。この際、第2シール前駆体116は、第1シール前駆体114の配置部位と相対するように(重なるように)位置決めされる。第2シール前駆体116の配置は、例えば、ディスペンサを用いる塗布が適用される。
Thereafter, a second seal precursor (one-component uncured epoxy resin) 116 is disposed on the
第1シール前駆体114および第2シール前駆体116の構成材料は、1液性未硬化エポキシ樹脂に限定されず、使用環境下において良好なシール効果を発揮するものを、用途に応じて適宜選択することができる。例えば、その他の熱硬化型樹脂(ポリプロピレンやポリエチレン等)や、熱可塑型樹脂を適用することが可能である。
The constituent material of the
セパレータ120の構成材料は、ポリエチレンに限定されず、ポリプロピレン等のその他のポリオレフィンや、ポリアミドや、ポリイミドなどの樹脂材料が適用することが可能である。
The constituent material of the
図13は、図5に示される電極セット工程に係る保持機構のクリップ機構を説明するための概略図、図14は、電極セット工程を説明するための断面図である。 FIG. 13 is a schematic view for explaining a clip mechanism of the holding mechanism according to the electrode setting step shown in FIG. 5, and FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining the electrode setting step.
電極セット工程においては、6枚の双極型電池110(110A〜110F)が、負極面を上にした状態で、電極ストッカ(積層手段)150にセットされる。 In the electrode setting step, six bipolar batteries 110 (110A to 110F) are set in the electrode stocker (stacking means) 150 with the negative electrode surface facing up.
なお、最上位および最下位に保持される双極型電池110A,110Fの構成は、生産性や後工程などを考慮し、適宜設定される。実施の形態1においては、最上位に保持される双極型電池110Aは、負極112を有せず、最下位に保持される双極型電池110Fは、負極112および集電体111のみを有し、正極113、第1シール前駆体114、第2シール前駆体116およびセパレータ120が、配置されていない。
Note that the configurations of the
電極ストッカ(積層手段)150は、保持機構、支持構造体154、受け台156および制御部(不図示)を有する。
The electrode stocker (stacking means) 150 includes a holding mechanism, a
保持機構は、双極型電池110の外周部の対向する2箇所を把持自在であるクリップ機構153を6個有しており、6枚の双極型電池110をセットすることが可能である。クリップ機構153によって把持される双極型電池110の部位は、外周部端面から約10mm幅の範囲の領域に位置し、第1シール前駆体114および第2シール前駆体116が配置されていない未配置部位である。
The holding mechanism has six
クリップ機構153は、弾性力に基づいており、下方および上方アーム191,193、ガイドブロック195、可動ブロック197および駆動ロッド198を有する。
The
下方アーム191は、双極型電池110が載置される先端部、および、先端部から下方段差部192を介して延長する基部を有する。上方アーム193は、双極型電池110を押圧する先端部、先端部から第1上方傾斜部を介して延長する中間部、および、中間部から第2上方傾斜部194を介して延長する基部を有する。下方および上方アーム191、192は、例えば、バネからなる弾性部材(不図示)によって、互いに近接するように弾性的に付勢されている。
The
ガイドブロック195は、下方アーム191の基部に固定されており、また、貫通孔196を有する。可動ブロック197は、ガイドブロック195と下方アーム191の下方段差部192との間に配置され、例えば、バネからなる弾性部材(不図示)によって、ガイドブロック195に向かって弾性的に付勢されている。
The
駆動ロッド198は、往復動自在に配置されており、かつ、駆動ロッド198の径は、ガイドブロック195の貫通孔196を通過できるように設定されている。したがって、駆動ロッド198における貫通孔196から突出する先端部は、可動ブロック197を押圧し、下方アーム191の下方段差部192に向かって移動させる。
The
可動ブロック197は、上方アーム193の第2上方傾斜部194と当接しているため、可動ブロック197の移動は、上方アーム193の上昇を引き起こす。
Since the
つまり、駆動ロッド198を突出させると、下方および上方アーム191、192の先端部は離間するため、双極型電池110を配置、あるいは把持されている双極型電池110の取り外し(リリース)が可能である。一方、駆動ロッド198を後退させると、下方および上方アーム191、192の先端部が近接するため、双極型電池110を把持することが可能である。なお、クリップ機構153は、双極型電池110を把持自在であれば、上記構成に特に限定されない。
That is, when the
支持構造体154は、双極型電池110のセットの際の干渉を避けるため、フレーム形状であり、かつ、保持機構が取付けられている。保持機構は、双極型電池110が位置合せされかつ互いに接触しないように、双極型電池110の面方向(XY軸方向)に対して垂直な方向(Z軸方向)に、取り付けられる。
The
また、支持構造体154には、受け台156に向かって垂直な方向に移動するためのZ軸移動手段(不図示)が配置されている。Z軸移動手段は、支持構造体154を受け台156に対して相対移動させるため、設置スペースを有効利用することが可能である。特に、電極ストッカ150は、真空処理装置160(後述)の内部に配置されるため、真空処理装置160を小型化することにより、設備コストの低減を図ることが可能である。
The
Z軸移動手段を支持構造体154に配置する場合、受け台156およびその周辺の構成を簡略化することが可能であるが、Z軸移動手段を受け台156に配置し、受け台156を支持構造体154に対して相対移させることも可能である。この場合、支持構造体154が固定式となり、受け台156は、支持構造体154の内部を移動するため、支持構造体154のブレを抑制することが可能である。また、Z軸移動手段を、クリップ機構153に配置することも可能である。
When the Z-axis moving means is disposed on the
受け台156は、双極型電池110の積層体100の形成、搬送およびプレスのために使用され、また、搬送手段(不図示)が配置されている。
The
積層体100は、双極型電池110を順次載置し、つまり、集電体111の一方の面に配置される正極113、および集電体111の他方の面に配置される負極112を有する双極型電極と、電解質層を構成するセパレータ120とを、受け台に交互に配置することで、形成される。
The
搬送手段は、例えば、ベルトコンベヤであり、受け台156を次工程に移動させるために使用される。したがって、積層体100を、受け台156に配置された状態で、次工程に搬送することが可能である。これにより、搬送の際に、積層体100を受け台156から取り外すためのハンドリングが不要になり、ズレの発生が避けられる。搬送手段は、ベルトコンベヤに限定されず、また、受け台156と別体として構成することも可能である。
The conveying means is, for example, a belt conveyor, and is used to move the
積層体100の底面に対する受け台156の当接面の外周は、窪み部が取り囲んでおり、当該当接面の面積(および長さ)は、集電体111の面積(および長さ)より小さい。
The outer periphery of the contact surface of the
制御部は、クリップ機構153に把持されている双極型電池110を、受け台156に順次積層するために使用され、例えば、クリップ機構153による双極型電池110の把持およびリリースの制御を実行する。
The control unit is used to sequentially stack the
電解質層形成工程においては、最上位に保持される双極型電池110Aを除いた、5枚の双極型電池110B〜110Fの負極112に、1mlの電解液を、例えば、マイクロピペットを用いて、負極面にたらすことで、滲み込まされる。
In the electrolyte layer forming step, 1 ml of the electrolyte is applied to the
電解液は、PC(プロピレンカーボネート)およびEC(エチレンカーボネート)からなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩(LiPF6)および少量の界面活性剤を含んでいる。なお、リチウム塩濃度は、1Mである。 The electrolytic solution contains an organic solvent composed of PC (propylene carbonate) and EC (ethylene carbonate), a lithium salt (LiPF 6 ) as a supporting salt, and a small amount of a surfactant. The lithium salt concentration is 1M.
有機溶媒は、PCおよびECに特に限定されず、例えば、その他の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類を適用することが可能である。リチウム塩は、LiPF6に特に限定されず、例えば、その他の無機酸陰イオン塩、LiCF3SO3等の有機酸陰イオン塩を、適用することが可能である。 The organic solvent is not particularly limited to PC and EC, and for example, other cyclic carbonates, chain carbonates such as dimethyl carbonate, and ethers such as tetrahydrofuran can be applied. The lithium salt is not particularly limited to LiPF 6 , and other inorganic acid anion salts and organic acid anion salts such as LiCF 3 SO 3 can be applied.
図15は、図5に示される真空導入工程〜真空解除工程に係る真空処理装置を説明するための概略図、図16は、図5に示される電極積層工程を説明するための概略図、図17は、図5に示されるプレス工程を説明するための断面図、図18は、図5に示される加圧保持工程を説明するための断面図である。 15 is a schematic diagram for explaining the vacuum processing apparatus according to the vacuum introduction process to the vacuum release process shown in FIG. 5, and FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the electrode stacking process shown in FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining the pressing step shown in FIG. 5, and FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining the pressurizing and holding step shown in FIG.
真空処理装置160は、真空手段162、プレス手段172および制御部178を有する。
The
真空手段162は、真空チャンバ163、真空ポンプ164および配管系165を有する。真空チャンバ163は、着脱自在(開放自在)の蓋部と、電極ストッカ150およびプレス手段172が配置される固定式の基部を有する。真空ポンプ164は、例えば、遠心式であり、真空チャンバ163の内部を真空状態にするために使用される。配管系165は、真空ポンプ164と真空チャンバ163と連結するために使用され、リークバルブ(不図示)が配置されている。
The
プレス手段172は、基部プレート174、基部プレート174に対して近接離間自在に配置されるプレスプレート176、下部加熱手段175および上部加熱手段177を有する。
The
基部プレート174は、積層体100が配置された状態で搬送される受け台156が、載置される。受け台156は、下部プレスプレートとして機能する。したがって、プレスの際に、積層体100を受け台156から取り外すためのハンドリングが不要になり、ズレの発生が避けられる。
On the
プレスプレート176は、受け台156と連携し、双極型電池110の積層体を押圧するために使用される。
The
積層体100の上面に対するプレスプレート176の当接面の外周は、窪み部が取り囲んでおり、当接面の面積(および長さ)は、集電体111の面積(および長さ)より小さい。
The outer periphery of the contact surface of the
下部加熱手段175および上部加熱手段177は、例えば、抵抗発熱体を有しており、基部プレート174およびプレスプレート176の内部に配置され、基部プレート174およびプレスプレート176の温度を上昇させるために使用される。
The lower heating means 175 and the upper heating means 177 have, for example, resistance heating elements, are disposed inside the
制御部178は、プレスプレート176の移動や押圧力、下部加熱手段175および上部加熱手段177の温度を制御することで、双極型電池110の積層体に対する適当な熱プレスを、真空下で実施するために使用される。
The
なお、下部加熱手段175および上部加熱手段177の一方を省略したり、下部加熱手段175および上部加熱手段177を、基部プレート174およびプレスプレート176の外部に配置したりすることも可能である。さらに、基部プレート174を適宜省略することも可能である。
One of the lower heating means 175 and the upper heating means 177 can be omitted, or the lower heating means 175 and the upper heating means 177 can be arranged outside the
次に、真空処理装置160が適用される真空導入工程〜真空解除工程を順次説明する。
Next, a vacuum introduction process to a vacuum release process to which the
真空導入工程においては、真空チャンバ163の蓋部が外され、双極型電池110を保持している電極ストッカ150が、真空チャンバ163の基部に配置される。そして、真空チャンバ163の蓋部が装着されて、真空チャンバ163が密閉されると、真空ポンプ164が稼働され、真空チャンバ163の内部が、真空状態にされる。
In the vacuum introduction process, the lid of the
電極積層工程においては、真空下で、Z軸移動手段によって電極ストッカ150の支持構造体154が、受け台156に向かって移動する。つまり、保持機構(クリップ機構153)および受け台156は、双極型電池110の面方向に対して垂直な方向に関し、Z軸移動手段によって相対移動する。相対移動は、双極型電池110のブレを抑制するため、双極型電池110が精度良く積層される。
In the electrode stacking step, the
一方、支持構造体154のクリップ機構153に把持されている双極型電池110が、受け台156に接触するタイミングで、クリップ機構153の駆動ロッド198が制御され、双極型電池110の把持を解消する。
On the other hand, when the
そして、受け台156に対する支持構造体154の移動を継続することで、双極型電池110F〜110Aが、順次積層される(図16参照)。
Then, by continuing the movement of the
以上のように、双極型電池110のブレが抑制され、双極型電池を精度良く積層することができる。したがって、双極型電池110を構成する双極型電極および電解質層のずれの発生が抑制され、内部短絡の発生が避けられるため、不良品の発生を削減することが可能となる。
As described above, blurring of the
また、真空下での積層のため、電極および電解質層の積層界面に対する気泡の混入が抑制される。そのため、使用時のイオンの移動は、害されず、電池抵抗は増大しないため、高出力密度を達成することができる。つまり、気泡の混入が抑制された双極型電池が得られるため、使用時におけるイオンの移動は、害されず、電池抵抗は増大しないため、高出力密度を達成することができる。 In addition, since the layers are stacked under vacuum, mixing of bubbles with respect to the stack interface between the electrode and the electrolyte layer is suppressed. Therefore, the movement of ions during use is not harmed and the battery resistance does not increase, so that a high output density can be achieved. That is, since a bipolar battery in which the mixing of bubbles is suppressed is obtained, the movement of ions during use is not harmed, and the battery resistance does not increase, so that a high output density can be achieved.
積層体100は、受け台156に配置された状態で、プレス工程に搬送される。これにより、搬送の際に、積層体100を受け台156から取り外すためのハンドリングが不要になり、ズレの発生が避けられる。
The
プレス工程においては、電極ストッカ150の受け台156が基部プレート174に配置される(図17参照)。この際、受け台156には、電極積層工程によって形成された双極型電池110の積層体100が保持されている。
In the pressing step, the
プレスプレート176が受け台156に向かって降下し、他方のプレスプレートとして機能する受け台156と連携することで、積層体100を押圧し、1.0×105Paの面圧を付与する。
The
積層体100は、形成後において、受け台156から取り外されておらず、ズレの発生が抑制されているため、積層体100は、均等にプレスされる。なお、積層体100は、集電体111の面積より小さい、プレスプレート176および受け台156の当接面によって、押圧される。
Since the
一方、下部加熱手段175および上部加熱手段177が稼働され、基部プレート174およびプレスプレート176を介して、受け台156および双極型電池110の積層体を加熱する。双極型電池110の積層体は、第1シール前駆体114および第2シール前駆体116を構成する1液性未硬化エポキシ樹脂の硬化温度である80℃に昇温する。
On the other hand, the
電極積層工程における真空状態を保持した状態で、このプレス条件(面圧1.0×105Paかつ80℃)で、1時間保持することで、第1シール前駆体114および第2シール前駆体116が硬化し、所定の厚みの第1シール115および第2シール117が形成され、積層体100が得られる。
The
プレス圧は、1.0×105Paに限定されず、積層体100の構成材料の強度等の物性を考慮し、例えば、1.0×104Pa〜1.0×106Paであることが好ましい。プレス温度は、80℃に限定されず、電解液の耐熱性や、第1シール前駆体114(第1シール115)および第2シール前駆体116(第2シール117)の硬化温度などの物性を考慮し、例えば、60℃〜150℃であることが好ましい。 The press pressure is not limited to 1.0 × 10 5 Pa, and is, for example, 1.0 × 10 4 Pa to 1.0 × 10 6 Pa in consideration of physical properties such as strength of the constituent material of the laminate 100. It is preferable. The pressing temperature is not limited to 80 ° C., and the physical properties such as the heat resistance of the electrolytic solution and the curing temperature of the first seal precursor 114 (first seal 115) and the second seal precursor 116 (second seal 117). In consideration, for example, it is preferably 60 ° C to 150 ° C.
なお、プレスが真空下で積層されるため、積層界面にパージガスが混入することを抑制することができる。また、プレス時における受け台156とプレスプレート176の間の距離を制御し、積層体100の厚みを、所定の値に設定することで、体積減および電解質抵抗の低減を図ることができる。加熱プレスであるため、第1シール前駆体114および第2シール前駆体116の硬化が同時に実施されるため、製造工程の短縮を図ることができる。
In addition, since a press is laminated | stacked under a vacuum, it can suppress that purge gas mixes into a lamination | stacking interface. Further, by controlling the distance between the
真空解除工程においては、真空ポンプ164の稼働が停止され、リークバルブを開にすることで、真空チャンバ163の真空状態が解除される。プレスプレート176が上昇し、真空チャンバ163の蓋部が外される。基部プレート174に配置されている電極ストッカ150の受け台156が、積層体100を保持した状態で、取り出される。また、受け台156以外の電極ストッカ150の部品も取り出される。
In the vacuum release process, the
加圧保持工程においては、ケーシング工程に移送されるまで、加圧保持手段183によって、加熱プレスされた積層体100の加圧状態が保持される(図18参照)。
In the pressurizing and holding step, the pressurized state of the heat-pressed
加圧保持手段183は、支持プレート184、押圧プレート185および錘186を有する。支持プレート184は、積層体100が配置される。押圧プレート185は、積層体100の上面に配置される。錘186は、押圧プレート185の上面に配置される。
The pressure holding unit 183 includes a
したがって、錘186は、自重により、積層体100の加圧状態を保持するための押圧力を発生させることが可能である。錘186の重量は、プレス圧や、積層体100の構成材料の強度等の物性を考慮し、適宜設定される。
Therefore, the
ケーシング工程においては、加圧状態が保持された積層体100が、外装ケース104(図1および図2参照)に収容される。外装ケース104は、例えば、シート状の外装材の外周部を、接合することで形成される。外装材は、例えば、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属(合金を含む)をポリプロピレンフィルム等の絶縁体で被覆した高分子−金属複合ラミネートフィルムであり、その接合は、例えば、ヒートシール、インパルスシール、超音波融着、高周波融着等の熱融着が適用される。
In the casing process, the
図19は、実施の形態1に係る変形例1を説明するための概略図である。 FIG. 19 is a schematic diagram for explaining the first modification according to the first embodiment.
プレス工程の時間を短縮するため、電極ストッカ150を予備昇温させるためのオーブン182を、配置することも可能である。この場合、オーブン182の加熱手段(不図示)によって、電極ストッカ150が保持している双極型電池110および受け台156が、加熱される。加熱手段は、特に限定されず、例えば、赤外線ハロゲンランプや、抵抗発熱体である。
In order to shorten the time of the pressing process, it is also possible to arrange an
なお、受け台156に加熱手段182を内蔵させることにより、当該加熱手段182によって受け台156および受け台156に載置される積層体100を、加熱することも可能である。また、受け台156を、基部プレート174に配置し、下部加熱手段175によって加熱された後で、電極ストッカ150に組み込むことも可能である。
In addition, by incorporating the heating means 182 in the
さらに、受け台156の配置前から、下部加熱手段175および上部加熱手段177を稼働させ、基部プレート174およびプレスプレート176を、予備昇温させることで、プレス工程の時間を短縮することも可能である。
Furthermore, it is possible to shorten the time of the pressing process by operating the lower heating means 175 and the upper heating means 177 and preheating the
図20は、実施の形態1に係る変形例2を説明するための概略図である。 FIG. 20 is a schematic diagram for explaining a second modification according to the first embodiment.
積層体100は、受け台156およびプレスプレート176によって直接的に押圧する構成に限定されない。例えば、受け台156およびプレスプレート176に、シート状の弾性体189,190を配置することも可能である。
The
この場合、弾性体189,190は、積層体100に相対するように位置し、積層体100を押圧するための当接面を有し、かつ、当該当接面の面積(および長さ)は、集電体111の面積(および長さ)より小さくなるように、設定される。なお、受け台156およびプレスプレート176は、当接面を有しなくなるため、受け台156およびプレスプレート176の外周を取り囲むように配置される窪み部は不要となる。
In this case, the
図21は、実施の形態1に係る変形例3を説明するための概略図である。 FIG. 21 is a schematic diagram for explaining the third modification according to the first embodiment.
加圧保持手段183における押圧力は、錘186の自重を利用することに限定されず、クランプ機構187,188を利用することも可能である。クランプ機構187,188は、1対のアームを有し、その先端部によって、支持プレート184および押圧プレート185の外面を把持することで、押圧力を発生させることが可能である。アームの駆動は、例えば、ばね等の弾性部材による付勢や、締結部材によるねじ締めを、利用することができる。
The pressing force in the pressurizing and holding unit 183 is not limited to using the weight of the
図22は、実施の形態1に係る変形例4を説明するための概略図である。 FIG. 22 is a schematic diagram for explaining the fourth modification according to the first embodiment.
双極型電池110の相対移動の際における位置ズレを修正するための修正手段を、電極ストッカ150に配置することも可能である。修正手段は、支持構造体154に配置される位置センサ158、および、受け台156に配置されるXY軸移動手段(不図示)を有する。
It is also possible to arrange a correction means for correcting the positional deviation at the time of relative movement of the
位置センサ158は、支持構造体154の上面における双極型電池110の4辺に対応する位置に配置され、2次元位置検出手段を構成する。したがって、位置センサ158は、双極型電池110の相対移動の際つまり受け台156に向かった双極型電池110の移動の際における位置ズレを検出することが可能である。2次元位置検出手段は、例えば、CCD(固体撮像素子)イメージセンサを利用することも可能である。この場合、支持構造体154の上面における4隅の1つに配置することで、2次元位置検出手段を構成することができる。
The
XY軸移動手段は、双極型電池110の面方向に、受け台156を移動させるために使用される。
The XY axis moving means is used to move the
したがって、位置センサ158によって、双極型電池110の相対移動の際における位置ズレが検出される場合、XY軸移動手段を制御することで、受け台156の面方向の位置が調整されることで、積層精度をさらに向上させることが可能である。また、受け台156は、保持機構と無関係のため、受け台156の移動は、双極型電池110の位置に影響を及ぼさず、位置ズレの調整が容易である。
Therefore, when the
なお、XY軸移動手段は、受け台156に配置することに限定されず、保持機構に配置することで、受け台156およびその近傍の構造を簡素化することも可能である。また、Z軸移動手段を、クリップ機構153に配置することも可能である。XY軸移動手段の一方の軸方向を、受け台156の次工程への移動方向と一致させることによって、XY軸移動手段を、受け台156の次工程への移動機構として、兼用することも可能である。
Note that the XY-axis moving means is not limited to being disposed on the
図23は、実施の形態1に係る変形例5を説明するための概略図である。 FIG. 23 is a schematic diagram for explaining the fifth modification according to the first embodiment.
電池の出力密度を向上させるため、プレス工程を、第1および第2プレス工程に2分割し、初充電で発生する気泡を取り除くための初充電工程を、挿入することも可能である。初充電条件は、例えば、正極の塗布重量から概算された容量ベースで、21V−0.5Cで4時間である。 In order to improve the output density of the battery, it is possible to divide the pressing process into two parts, a first pressing process and a second pressing process, and to insert an initial charging process for removing bubbles generated by the initial charging. The initial charging condition is, for example, 4 hours at 21 V-0.5 C on a capacity basis estimated from the coating weight of the positive electrode.
この場合、真空処理装置160に、充放電装置180を配置する。充放電装置180は、プレス手段172の基部プレート174とプレスプレート176を介し、積層体100と電気的に接続可能に構成される。
In this case, the charge /
第1プレス工程のプレス条件は、面圧1.0×105Paかつ常温の状態での60秒間保持である。第2プレス工程のプレス条件は、面圧1.0×105Paかつ80℃の状態での1時間保持である。第1プレス工程のプレス条件は、特に限定されず、第2プレス工程のプレス条件を考慮し、第1シール前駆体および第2シール前駆体が硬化しないように設定される。 The pressing condition of the first pressing step is holding for 60 seconds at a surface pressure of 1.0 × 10 5 Pa and a normal temperature. The pressing condition of the second pressing step is holding for 1 hour at a surface pressure of 1.0 × 10 5 Pa and 80 ° C. The press conditions of the first press step are not particularly limited, and are set so that the first seal precursor and the second seal precursor are not cured in consideration of the press conditions of the second press step.
以上のように、実施の形態1は、積層体を均等にプレスし得る電解液系双極型電池の製造方法を、提供することが可能である。 As described above, Embodiment 1 can provide a method for manufacturing an electrolyte-based bipolar battery that can press the laminate evenly.
なお、電解質層(セパレータ)を別体として、双極型電極(電解質層が未配置の双極型電池)と交互に積層することも可能である。この場合、保持機構は、電解質層および双極型電極を交互に把持し、かつ、双極型電極および電解質層が、位置合せされかつ互いに接触しないように、双極型電極および電解質層の面方向に対して垂直な方向に、支持構造体154に取り付けられることとなる。
In addition, it is also possible to laminate | stack alternately with a bipolar type electrode (bipolar type | mold battery with no electrolyte layer arrange | positioned) by making an electrolyte layer (separator) into a different body. In this case, the holding mechanism holds the electrolyte layer and the bipolar electrode alternately, and is aligned with respect to the plane direction of the bipolar electrode and the electrolyte layer so that the bipolar electrode and the electrolyte layer are aligned and do not contact each other. And attached to the
また、電極セット工程は、設置工程などを考慮すると、大気下で実施することが好ましいが、必要に応じて、真空下で実施することも可能である。 In addition, the electrode setting process is preferably performed in the atmosphere in consideration of the installation process and the like, but may be performed in a vacuum as necessary.
次に、実施の形態2を説明する。以下において、実施の形態1と同様の機能を有する部材については類似する符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。 Next, a second embodiment will be described. In the following, members having the same functions as those in the first embodiment are denoted by similar reference numerals, and the description thereof is omitted to avoid duplication.
図24は、実施の形態2に係る双極型電池の製造方法を説明するための工程図である。 FIG. 24 is a process diagram for explaining the manufacturing method of the bipolar battery according to the second embodiment.
実施の形態2に係る双極型電池は、ゲルポリマー電解質系であり、その製造方法は、電極形成工程、電解質層形成工程、シール前駆体形成工程、電極セット工程、真空導入工程、電極積層工程、プレス工程、真空解除工程、加圧保持工程およびケーシング工程を有する。 The bipolar battery according to Embodiment 2 is a gel polymer electrolyte system, and the manufacturing method thereof includes an electrode formation process, an electrolyte layer formation process, a seal precursor formation process, an electrode setting process, a vacuum introduction process, an electrode lamination process, It has a press process, a vacuum release process, a pressure holding process, and a casing process.
次に、各工程を順次説明する。図25は、図24に示されるシール前駆体配置工程を説明するための断面図、図26は、図24に示される電極セット工程を説明するための断面図ある。 Next, each step will be described sequentially. FIG. 25 is a cross-sectional view for explaining the seal precursor arranging step shown in FIG. 24, and FIG. 26 is a cross-sectional view for explaining the electrode setting step shown in FIG.
電極形成工程においては、実施の形態1と同様に、集電体211の一方の面および他方の面に、正極213および負極212がそれぞれ形成された双極型電極(電解質層が未形成の双極型電池210)が得られる。
In the electrode formation step, as in the first embodiment, a bipolar electrode in which the
電解質層形成工程においては、電解質が、正極213および負極212の電極部に塗布される。
In the electrolyte layer forming step, an electrolyte is applied to the electrode portions of the
電解質は、電解液[90重量%]およびホストポリマー[10重量%]の有し、粘度調整溶媒を添加することで、塗布に適した粘度にされている。 The electrolyte has an electrolytic solution [90% by weight] and a host polymer [10% by weight], and has a viscosity suitable for coating by adding a viscosity adjusting solvent.
電解液は、PC(プロピレンカーボネート)およびEC(エチレンカーボネート)からなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩(LiPF6)を含んでいる。リチウム塩濃度は、1Mである。 The electrolytic solution contains an organic solvent composed of PC (propylene carbonate) and EC (ethylene carbonate), and a lithium salt (LiPF 6 ) as a supporting salt. The lithium salt concentration is 1M.
ホストポリマーは、HFP(ヘキサフルオロプロピレン)コポリマーを10%含むPVDF−HFP(ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体)である。粘度調製溶媒は、DMC(ジメチルカーボネート)である。 The host polymer is PVDF-HFP (copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene) containing 10% of HFP (hexafluoropropylene) copolymer. The viscosity adjusting solvent is DMC (dimethyl carbonate).
電極部に塗布された電解質は、乾燥され、DMCを揮発させることで、正極213および負極212上に、ゲルポリマー電解質層218,219が形成される。
The electrolyte applied to the electrode part is dried and the DMC is volatilized to form gel polymer electrolyte layers 218 and 219 on the
ホストポリマーは、PVDF−HFPに限定されず、その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子や、イオン伝導性を有する高分子(固体高分子電解質)を適用することも可能である。その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子は、例えば、PAN(ポリアクリロニトリル)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)である。イオン伝導性を有する高分子は、例えば、PEO(ポリエチレンオキシド)やPPO(ポリプロピレンオキシド)である。粘度調製溶媒は、DMCに限定されない。 The host polymer is not limited to PVDF-HFP, and other polymers that do not have lithium ion conductivity or polymers that have ion conductivity (solid polymer electrolyte) can also be applied. Other polymers having no lithium ion conductivity are, for example, PAN (polyacrylonitrile) and PMMA (polymethyl methacrylate). Examples of the polymer having ion conductivity include PEO (polyethylene oxide) and PPO (polypropylene oxide). The viscosity adjusting solvent is not limited to DMC.
シール前駆体形成工程にいては、実施の形態1と同様に、第1シール前駆体214、セパレータ220および第2シール前駆体216が配置される。
In the seal precursor forming step, the
電極セット工程においては、保持機構(クリップ機構253)、支持構造体154、受け台156、位置センサ158および制御部(不図示)を有する電極ストッカ250を使用することで、実施の形態1と同様に、6枚の双極型電池210(210A〜210F)が、負極面を上にした状態で、電極ストッカ250にセットされる。なお、最下位に保持される双極型電池210Fは、正極側のゲルポリマー電解質層218、第1シール前駆体214、第2シール前駆体216およびセパレータ220を有していない。
In the electrode setting step, an
真空導入工程においては、真空手段、プレス手段および制御部を有する真空処理装置を使用することで、実施の形態1と同様に、双極型電池210を保持している電極ストッカが、真空チャンバの基部に配置されると、真空チャンバの内部が、真空状態に保持される。 In the vacuum introduction process, by using a vacuum processing apparatus having a vacuum unit, a press unit, and a control unit, the electrode stocker holding the bipolar battery 210 is connected to the base of the vacuum chamber as in the first embodiment. When placed in the vacuum chamber, the inside of the vacuum chamber is maintained in a vacuum state.
電極積層工程においては、真空下で、保持機構(クリップ機構253)および受け台256は、双極型電池210の面方向に対して垂直な方向に関し、Z軸移動手段によって相対移動する。相対移動は、双極型電池210のブレを抑制するため、双極型電池210が精度良く積層される。
In the electrode stacking step, the holding mechanism (clip mechanism 253) and the
一方、支持構造体254のクリップ機構253に把持されている双極型電池210が、受け台256に接触するタイミングで、クリップ機構253の駆動ロッドが制御され、双極型電池210の把持を解消する。
On the other hand, when the bipolar battery 210 held by the
そして、受け台256に対する支持構造体254の移動を継続することで、双極型電池210F〜210Aが、順次積層される。
Then, by continuing the movement of the
なお、積層体200は、受け台256に配置された状態で、プレス工程に搬送される。これにより、搬送の際に、積層体200を受け台256から取り外すためのハンドリングが不要になり、ズレの発生が避けられる。
In addition, the laminated body 200 is conveyed to a press process in the state arrange | positioned at the receiving
プレス工程においては、電極ストッカ250の受け台256が基部プレートに配置される。この際、受け台256には、電極積層工程によって形成された双極型電池210の積層体200が保持されている。
In the pressing process, the
積層体200は、真空状態を保持した状態で、プレスプレートおよび受け台256によって加熱プレスされる。プレス条件は、面圧1.0×105Paかつ80℃の状態での1時間保持である。これにより、第1シール前駆体および第2シール前駆体が硬化し、所定の厚みの第1シールおよび第2シールが形成される。また、ゲルポリマー電解質層218,219は、可塑化し、所定の厚みを有することなる。
The laminated body 200 is heated and pressed by a press plate and a
積層体200は、上述のように、形成後において、受け台256から取り外されておらず、ズレの発生が抑制されている。したがって、積層体200は、均等にプレスされる。
As described above, the laminated body 200 is not removed from the
また、加熱下でプレスされるため、第1シール前駆体214および第2シール前駆体216の硬化、ゲルポリマー電解質層218,219の完成が同時に実施されるため、製造工程の短縮を図ることができる。
In addition, since the pressing is performed under heating, the
真空解除工程においては、真空チャンバの真空状態が解除され、積層体200が取り出される。 In the vacuum releasing step, the vacuum state of the vacuum chamber is released and the stacked body 200 is taken out.
加圧保持工程においては、ケーシング工程に移送されるまで、加熱プレスされた積層体200の加圧状態が保持される。 In the pressurization and holding process, the pressurized state of the laminated body 200 that has been hot-pressed is held until it is transferred to the casing process.
ケーシング工程においては、加圧状態が保持された積層体200が、外装ケース104(図1および図2参照)に収容される。 In the casing process, the laminated body 200 in which the pressurized state is maintained is accommodated in the outer case 104 (see FIGS. 1 and 2).
以上のように、実施の形態2は、積層体を均等にプレスし得るゲルポリマー電解質系双極型電池の製造方法および製造装置を、提供することができる。 As described above, Embodiment 2 can provide a manufacturing method and manufacturing apparatus for a gel polymer electrolyte bipolar battery that can uniformly press the laminate.
なお、ゲルポリマー電解質層218,219は、ポリマー骨格に電解液を保持した熱可塑型であるため、漏液が防止され、液絡を防ぎ信頼性の高い双極型電池を構成することが可能である。ゲルポリマー電解質は、熱可塑型に限定されず、熱硬化型を適用することも可能である。この場合も、加熱プレスにより電解質層を硬化させることで漏液が防止され、液絡を防ぐことが可能である。 Since the gel polymer electrolyte layers 218 and 219 are of a thermoplastic type in which an electrolytic solution is held in a polymer skeleton, liquid leakage can be prevented and a liquid crystal can be prevented to form a highly reliable bipolar battery. is there. The gel polymer electrolyte is not limited to a thermoplastic type, and a thermosetting type can also be applied. In this case as well, liquid leakage is prevented by curing the electrolyte layer with a hot press, and a liquid junction can be prevented.
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims.
例えば、実施の形態1に係る変形例1〜5を、実施の形態2に適用することも可能である。 For example, the first to fifth modifications according to the first embodiment can be applied to the second embodiment.
100・・積層体、
101,102・・端子プレート、
104・・外装ケース、
110(110A〜110F)・・双極型電池、
111・・集電体、
112・・負極、
113・・正極、
114・・第1シール前駆体、
115・・第1シール、
116・・第2シール前駆体、
117・・第2シール、
120・・セパレータ、
130・・組電池、
132,134・・導電バー、
140・・組電池モジュール、
145・・車両、
150・・電極ストッカ、
153・・クリップ機構、
154・・支持構造体、
156・・受け台、
158・・位置センサ、
160・・真空処理装置、
162・・真空手段、
163・・真空チャンバ、
164・・真空ポンプ、
165・・配管系、
172・・プレス手段、
174・・基部プレート、
175・・下部加熱手段、
176・・プレスプレート、
177・・上部加熱手段、
178・・制御部、
180・・充放電装置、
182・・オーブン、
183・・加圧保持手段、
184・・支持プレート、
185・・押圧プレート、
186・・錘、
187,188・・クランプ機構、
189,190・・弾性体、
191・・下方アーム、
192・・下方段差部、
193・・上方アーム、
194・・第2上方傾斜部、
195・・ガイドブロック、
196・・貫通孔、
197・・可動ブロック、
198・・駆動ロッド、
200・・積層体、
210・・双極型電池、
210(210A〜210F)・・双極型電池、
211・・集電体、
212・・負極、
213・・正極、
214・・第1シール前駆体、
216・・第2シール前駆体、
218,219・・ゲルポリマー電解質層、
220・・セパレータ、
250・・電極ストッカ、
253・・クリップ機構、
254・・支持構造体、
256・・受け台。
100 ... Laminated body,
101, 102 ... Terminal plate,
104 .. Exterior case,
110 (110A to 110F) .. Bipolar battery,
111 .. current collector,
112 .. Negative electrode,
113 .. Positive electrode,
114 .. First seal precursor,
115 .. First seal,
116 .. Second seal precursor,
117 .. second seal,
120 .. separator
130..Battery,
132,134 ... conductive bar,
140..Battery module,
145 ... Vehicle,
150 .. electrode stocker,
153 .. Clip mechanism,
154 .. Support structure,
156 ... the cradle,
158 .. Position sensor,
160 ... Vacuum processing equipment,
162..Vacuum means,
163 ... Vacuum chamber,
164 ... Vacuum pump
165 ... Piping system
172 ..Pressing means,
174 .. Base plate,
175 .. Lower heating means,
176 ... Press plate,
177 .. Upper heating means,
178 .. Control part,
180 .. charge / discharge device,
182 ... the oven
183..Pressure holding means,
184 .. Support plate,
185 ... Pressing plate,
186 ・ ・ Weight,
187, 188 .. Clamp mechanism,
189, 190 .. Elastic body,
191, lower arm,
192 ... Lower step,
193..Upper arm,
194 .. second upward inclined portion,
195 ... Guide block,
196 .. through hole,
197 · · movable block,
198 ・ ・ Drive rod,
200 ... Laminated body,
210 .. Bipolar battery,
210 (210A to 210F) .. Bipolar battery,
211 .. current collector,
212 .. Negative electrode,
213 .. Positive electrode,
214 .. First seal precursor,
216 .. Second seal precursor,
218, 219 .. Gel polymer electrolyte layer,
220 .. separator
250 .. Electrode stocker,
253 .. Clip mechanism,
254 .. Support structure,
256 .. A cradle.
Claims (12)
前記積層体が配置された前記受け台を、搬送するための搬送工程、および、
前記受け台に配置されている前記積層体を、前記受け台に配置された状態で、加熱プレスするためのプレス工程を有し、
前記積層工程において、真空下で前記積層体が形成され、前記プレス工程において、真空下で加熱プレスされる
ことを特徴とする双極型電池の製造方法。 A bipolar electrode having a current collector, a positive electrode disposed on one surface of the current collector, and a negative electrode disposed on the other surface of the current collector, and an electrolyte layer are alternately disposed on a cradle. , A laminating step for forming a laminate,
A transport step for transporting the cradle in which the laminate is disposed; and
The laminate being disposed on the pedestal, in a state of being positioned in said cradle, have a pressing process for hot pressing,
The method for manufacturing a bipolar battery, wherein in the stacking step, the stacked body is formed under vacuum, and in the pressing step, heat pressing is performed under vacuum .
前記積層体が配置された前記受け台を、搬送するための搬送手段、および、
前記受け台に配置されている前記積層体を、前記受け台に配置された状態で、加熱プレスするためのプレス手段を有し、
前記積層手段および前記プレス手段を、真空下で作動自在に保持するための真空手段を有する
ことを特徴とする双極型電池の製造装置。 Bipolar electrodes having a current collector, a positive electrode disposed on one surface of the current collector, and a negative electrode disposed on the other surface of the current collector, and an electrolyte layer are alternately disposed on a cradle And laminating means for forming a laminate,
Conveying means for conveying the cradle in which the laminate is arranged, and
The laminate being disposed on the pedestal, in a state of being positioned in said cradle, have a pressing means for heating the press,
An apparatus for manufacturing a bipolar battery, comprising vacuum means for holding the laminating means and the pressing means operably under vacuum .
ことを特徴とする請求項6に記載の双極型電池の製造装置。 The pressing means is disposed so as to be close to and away from the cradle conveyed by the conveying means, and presses the press plate facing the laminated body, and the cradle and / or the press plate. The bipolar battery manufacturing apparatus according to claim 6 , further comprising: a heating unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006315966A JP5040272B2 (en) | 2006-11-22 | 2006-11-22 | Bipolar battery manufacturing method and manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006315966A JP5040272B2 (en) | 2006-11-22 | 2006-11-22 | Bipolar battery manufacturing method and manufacturing apparatus |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012119757A Division JP5494726B2 (en) | 2012-05-25 | 2012-05-25 | Bipolar battery manufacturing method and manufacturing apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008130453A JP2008130453A (en) | 2008-06-05 |
JP5040272B2 true JP5040272B2 (en) | 2012-10-03 |
Family
ID=39556075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006315966A Active JP5040272B2 (en) | 2006-11-22 | 2006-11-22 | Bipolar battery manufacturing method and manufacturing apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5040272B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5298976B2 (en) * | 2009-03-11 | 2013-09-25 | 日産自動車株式会社 | Drying apparatus and drying method |
JP6848833B2 (en) * | 2017-11-28 | 2021-03-24 | トヨタ自動車株式会社 | Battery manufacturing method |
KR102304737B1 (en) | 2018-05-31 | 2021-09-24 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Method for manufacturing lithium secondary battery |
KR20200058751A (en) * | 2018-11-20 | 2020-05-28 | 주식회사 엘지화학 | Manufacturing equipment and manufacturing method of electrode assembly |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3095746B1 (en) * | 1999-09-21 | 2000-10-10 | メカテック有限会社 | Stacked battery manufacturing equipment |
JP2001160413A (en) * | 1999-12-06 | 2001-06-12 | Sony Corp | Manufacturing method of battery |
US8076021B2 (en) * | 2004-12-10 | 2011-12-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Bipolar battery |
-
2006
- 2006-11-22 JP JP2006315966A patent/JP5040272B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008130453A (en) | 2008-06-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5157354B2 (en) | Bipolar battery and manufacturing method thereof | |
KR101251135B1 (en) | Method for manufacturing bipolar battery and apparatus for manufacturing bipolar battery | |
KR101005705B1 (en) | Bipolar battery and manufacturing method for the same | |
JP2008140638A (en) | Bipolar battery | |
JP6459850B2 (en) | Short-circuit inspection apparatus and short-circuit inspection method | |
JP5494726B2 (en) | Bipolar battery manufacturing method and manufacturing apparatus | |
US7709146B2 (en) | Bipolar battery and method of manufacturing the same | |
KR101731146B1 (en) | Forming method of connect portion of plural electrode tab and electrode lead of electrode assembly and secondary battery using the same | |
JP5119652B2 (en) | Method for manufacturing bipolar battery | |
KR20130128033A (en) | Device for removing gas from battery cell | |
JP5151123B2 (en) | Bipolar battery manufacturing method and manufacturing apparatus | |
JP5277736B2 (en) | Bipolar battery manufacturing method and bipolar battery manufacturing apparatus | |
JP5189758B2 (en) | Bipolar battery manufacturing apparatus and manufacturing method | |
JP5040272B2 (en) | Bipolar battery manufacturing method and manufacturing apparatus | |
JP5343663B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing bipolar secondary battery | |
JP2000251882A (en) | Tab welding jig for battery | |
KR20100043929A (en) | Apparatus for clinching covers of battery cell and method for manufacturing secondary battery using it | |
JP5375263B2 (en) | Battery manufacturing method and manufacturing apparatus | |
JP5708607B2 (en) | Bipolar battery manufacturing equipment | |
WO2023112425A1 (en) | Device for manufacturing power storage module and method for manufacturing power storage module | |
WO2018008632A1 (en) | Method for manufacturing cell | |
WO2023100453A1 (en) | Electrode unit manufacturing device, and electrode unit manufacturing method | |
JP2023165251A (en) | Method of manufacturing battery | |
JP2022105897A (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2022062740A (en) | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20091027 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100209 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120207 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120327 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120525 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20120525 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120612 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120625 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5040272 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150720 Year of fee payment: 3 |