JP5189758B2 - Bipolar battery manufacturing apparatus and manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、双極型電池の製造装置および製造方法に関する。   The present invention relates to a bipolar battery manufacturing apparatus and manufacturing method.

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 an expectation for the reduction of carbon dioxide emissions by introducing electric vehicles and hybrid electric vehicles, and bipolar batteries are attracting attention as a power source for driving a motor that holds the key to practical use.

双極型電池は、正極および負極が配置された集電体からなる双極型電極が、セパレータ(電解質層)を介して順次配置された積層体からなる(例えば、特許文献1参照。)。双極型電極およびセパレータは、積層方向に間隔をあけて互いに接触しない状態で、予め保管することで、積層体の形成を容易としている。
特開平9−232003号公報
A bipolar battery is composed of a laminate in which bipolar electrodes made of a current collector in which a positive electrode and a negative electrode are arranged are sequentially arranged via a separator (electrolyte layer) (see, for example, Patent Document 1). The bipolar electrode and the separator are stored in advance without being in contact with each other with an interval in the stacking direction, thereby facilitating the formation of the stack.
JP 9-23003 A

しかし、双極型電極は、高出力、高容量化に伴い、薄膜化、大判化する傾向にありハンドリングが容易でないため、特に双極型電極を積層してなる双極型電池を製造するにあたっては作業効率を向上させることが困難である。また、双極型電極を把持するための機構が、複雑化することで、積層装置が大型化する問題も有する。   However, since bipolar electrodes tend to become thinner and larger in size with higher output and higher capacity, and handling is not easy, work efficiency is especially important when manufacturing bipolar batteries with stacked bipolar electrodes. It is difficult to improve. In addition, since the mechanism for holding the bipolar electrode is complicated, there is a problem that the size of the stacking apparatus is increased.

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、作業効率が良好な双極型電池の製造方法、および、コンパクト化が容易な双極型電池の製造装置を、提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems associated with the prior art, and provides a bipolar battery manufacturing method with good working efficiency and a bipolar battery manufacturing apparatus that can be easily made compact. For the purpose.

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、セパレータを、受け台に交互に配置し、積層体を形成するための双極型電池の製造装置であって
前記双極型電極および前記セパレータを、積層方向に間隔をあけて互いに接触しない状態で、複数配置して保管するための電極セット手段を有し、
前記電極セット手段は、
前記双極型電極および前記セパレータの外周部を把持するためのクランプ機構、および、
前記クランプ機構が配置される支持構造体を有し、
前記クランプ機構は、前記把持を行う際に前記双極型電極の投影面と重なる把持位置に前記支持構造体に対して積層方向と垂直な方向に移動し、前記把持を解消する際に前記双極型電極の投影面と重ならない退避位置に前記支持構造体に対して積層方向と垂直な方向に移動可能に、前記支持構造体に支持される
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 described in claim 1
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 separators are alternately disposed on a cradle, An apparatus for manufacturing a bipolar battery for forming a laminated body, comprising: an electrode setting means for arranging and storing a plurality of the bipolar electrodes and the separator in a state in which they are not in contact with each other at intervals in the stacking direction. Have
The electrode setting means includes
A clamping mechanism for gripping the outer periphery of the bipolar electrode and the separator , and
A support structure on which the clamping mechanism is disposed;
The clamp mechanism moves in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the support structure to a gripping position that overlaps a projection surface of the bipolar electrode when performing the gripping, and the bipolar type when canceling the gripping. The bipolar battery manufacturing apparatus is supported by the support structure so as to be movable in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the support structure to a retracted position that does not overlap with the projection surface of the electrode.

上記目的を達成するための請求項13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、セパレータを、受け台に交互に積層し、積層体を形成するための双極型電池の製造方法であって、
複数の双極型電極および前記セパレータの外周部を、電極セット手段の支持構造体に前記双極型電極の投影面と重なる把持位置に前記支持構造体に対して積層方向と垂直な方向に移動可能に配置されるクランプ機構によって順次把持し、積層方向に間隔をあけて互いに接触しない状態で、保管するための電極セット工程と、
前記電極セット手段を受け台上に配置して前記把持を解消するとともに、前記クランプ機構を前記双極型電極の投影面と重ならない退避位置へ前記支持構造体に対して積層方向と垂直な方向に移動させ、順次把持を解消することで受け台上に積層体を形成する積層工程とからなることを特徴とする双極型電池の製造方法である。
The invention described in claim 13 for achieving the above object is as follows.
Current collector, positive electrode disposed on one surface of the current collector, and bipolar electrode having a negative electrode disposed on the other surface of the current collector, separators are alternately stacked on a cradle, A method of manufacturing a bipolar battery for forming a laminate,
A plurality of bipolar electrodes and the outer peripheral portion of the separator can be moved in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the support structure to a holding position where the projection structure of the bipolar electrode overlaps the support structure of the electrode setting means An electrode setting process for storing in a state in which the clamp mechanism is sequentially held by the arranged clamp mechanism and is not in contact with each other with an interval in the stacking direction;
The electrode setting means is disposed on a receiving base to eliminate the gripping, and the clamp mechanism is moved to a retracted position that does not overlap with the projection surface of the bipolar electrode in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the support structure. A bipolar battery manufacturing method comprising: a stacking step of forming a stacked body on a cradle by moving and sequentially removing gripping.

請求項1に記載の発明によれば、双極型電極およびセパレータの把持が解消される際に、クランプ機構は、双極型電極の投影面と重ならない退避位置に、移動する。したがって、隣接する双極型電極およびセパレータや使用中のその他のクランプ機構との干渉が避けられるため、クランプ機構が配置される支持構造体を小型化することが可能である。つまり、コンパクト化が容易な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, when the holding of the bipolar electrode and the separator is canceled, the clamp mechanism moves to a retracted position that does not overlap the projection surface of the bipolar electrode. Accordingly, since interference with adjacent bipolar electrodes and separators and other clamping mechanisms in use can be avoided, the support structure on which the clamping mechanism is arranged can be downsized. That is, it is possible to provide a bipolar battery manufacturing method that can be easily downsized.

請求項15に記載の発明によれば、双極型電極およびセパレータの把持が解消される際に、クランプ機構を、双極型電極の投影面と重ならない退避位置に、移動させることが可能である。したがって、隣接する双極型電極およびセパレータや使用中のその他のクランプ機構との干渉が避けられるため、ハンドリングが容易であり、作業効率を向上させることが可能である。つまり、作業効率が良好な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 fifteenth aspect of the present invention, when the holding of the bipolar electrode and the separator is canceled, the clamp mechanism can be moved to a retracted position that does not overlap the projection surface of the bipolar electrode. Therefore, since interference with adjacent bipolar electrodes and separators and other clamping mechanisms in use can be avoided, handling is easy and work efficiency can be improved. That is, it is possible to provide a bipolar battery manufacturing apparatus with good working efficiency.

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1〜4は本発明の実施の形態に係わる双極型電池を示すものであり、図1は実施の形態に係る双極型電池を説明するための図であり、図2は、図1に示される双極型電池の断面図、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 to 4 show a bipolar battery according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a diagram for explaining the bipolar battery according to the embodiment, and FIG. 2 is shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view for explaining an assembled battery using the bipolar battery shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a vehicle on which the assembled battery shown in FIG. 3 is mounted. FIG.

図1に示すように双極型電池10は略矩形形状の電池であって、外装ケース104と端子プレート101,102とを備える。   As shown in FIG. 1, the bipolar battery 10 is a substantially rectangular battery, and includes an outer case 104 and terminal plates 101 and 102.

図2に示すように本実施の形態に係る双極型電池10は、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を有する双極型単電池110を備える。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。   As shown in FIG. 2, the bipolar battery 10 according to this embodiment includes a bipolar single battery having a negative electrode 112, a positive electrode 113, a current collector 111, a separator (electrolyte layer) 120, a first seal 115 and a second seal 117. A battery 110 is provided. The current collector 111 is disposed between the positive electrode 113 and the negative electrode 112. The electrolyte layer is formed by soaking the electrolytic solution into the negative electrode surface. The first seal 115 is disposed so as to surround the periphery of the positive electrode 113. The separator 120 is disposed so as to cover the positive electrode 113 and the first seal 115. The second seal 117 is disposed on the separator 120 in alignment with the first seal 115.

複数の双極型単電池110を積層することにより単電池が直列接続された状態の積層体100が形成され、積相体100の状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。   By stacking a plurality of bipolar unit cells 110, a stack 100 in which the cells are connected in series is formed, and an exterior case 104 for preventing external impact and environmental degradation in the state of the stack 100. Is housed. Terminal plates 101 and 102 are arranged on the outermost layer (the uppermost layer and the lowermost layer) of the laminate 100.

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、ステンレスである。   The terminal plates 101 and 102 are made of a highly conductive member, and are configured to cover at least all of the outermost electrode projection surfaces of the multilayer body 100. Therefore, the resistance of the current extraction portion in the outermost layer is lowered, and the output of the battery can be increased by reducing the resistance in the current extraction in the surface direction. The highly conductive member is, for example, stainless steel.

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
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 terminal plates 101 and 102 are extended to the outside of the outer case 104 and also serve as electrode tabs for drawing current from the laminate 100. The outer case 104 is made of aluminum from the viewpoint of weight reduction and thermal conductivity. It consists of a sheet material such as a polymer-metal composite laminate film in which metals (including alloys) such as stainless steel, nickel, and copper are coated with an insulator such as a polypropylene film. It is formed by joining by wearing.

双極型電池10は、単独で使用することが可能であるが、例えば、図3に示すように組電池130の形態で利用することが可能である。組電池130は、双極型電池10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、外部出力端子としての導電バー132,134を有する。導電バー132,134は、双極型電池10から延長する端子プレート101,102にそれぞれ接続されている。   The bipolar battery 10 can be used alone, but can be used, for example, in the form of an assembled battery 130 as shown in FIG. The assembled battery 130 includes a plurality of bipolar batteries 10 connected in series and / or in parallel, and has conductive bars 132 and 134 as external output terminals. The conductive bars 132 and 134 are connected to terminal plates 101 and 102 extending from the bipolar battery 10, respectively.

双極型電池10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、導電バスバー等を用いて端子プレート101と端子プレート102もしくは端子プレート101、102同士を接続しており、例えば、超音波溶接である。   When the bipolar battery 10 is connected and configured, the capacity and voltage can be freely adjusted by appropriately connecting in series or in parallel. The connection method uses a conductive bus bar or the like to connect the terminal plate 101 and the terminal plate 102 or the terminal plates 101 and 102 to each other, for example, ultrasonic welding.

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)として提供することも可能である。   The assembled battery 130 itself may be provided in the form of an assembled battery module (large-sized assembled battery) by serializing and / or parallelizing and connecting a plurality of the batteries.

図4に示すように組電池モジュール136は、大出力を確保し得るため、例えば、車両138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。   As shown in FIG. 4, the assembled battery module 136 can secure a large output, and can be mounted as a power source for driving the motor of the vehicle 138, for example. The vehicle is, for example, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, or a train.

組電池モジュール136は、例えば、内蔵する双極型電池10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 battery module 136 can perform very fine control such as charging control for each built-in bipolar battery 10 or each assembled battery 130, so that the travel distance per charge can be extended, It is possible to improve performance such as prolonging the service life.

図5は、本実施の形態に係る双極型電池の製造装置及び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 apparatus and method according to the present embodiment.

本実施の形態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(電解質層形成工程を含む)、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 present embodiment includes an electrode forming step, a seal precursor arranging step, an electrode setting step (including an electrolyte layer forming step), a vacuum introducing step, an electrode stacking step, a pressing step, and a vacuum releasing step. And a pressurizing and holding step and a casing step.

後述するように、電極セット工程において、双極型電池は、電極セット工程において支持構造体に配置されるクランプ機構によって把持され、また、電極積層工程において把持が解消される際に、クランプ機構は、前記双極型電極の投影面と重ならない退避位置に、移動させられる。   As will be described later, in the electrode setting process, the bipolar battery is gripped by a clamp mechanism arranged in the support structure in the electrode setting process, and when the grip is released in the electrode stacking process, It is moved to a retracted position that does not overlap the projection surface of the bipolar electrode.

したがって、隣接する双極型電極およびセパレータや使用中のその他のクランプ機構との干渉が避けられるため、ハンドリングが容易であり、作業効率を向上させることが可能である。   Therefore, since interference with adjacent bipolar electrodes and separators and other clamping mechanisms in use can be avoided, handling is easy and work efficiency can be improved.

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、LiMn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 current collector 111 made of stainless steel foil (thickness 20 μm). The coating film of the positive electrode slurry is dried using, for example, a vacuum oven to form the positive electrode 113 made of a positive electrode active material layer having a thickness of 30 μm. At this time, NMP is removed by volatilization.

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 current collector 111. The coating film of the negative electrode slurry is dried using, for example, a vacuum oven to form the negative electrode 112 made of a negative electrode active material layer having a thickness of 30 μm. At this time, NMP is removed by volatilization.

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単電池110)が得られる。   As a result, a bipolar electrode (bipolar unit cell 110 without an electrolyte layer) in which the positive electrode 113 and the negative electrode 112 are formed on one surface and the other surface of the current collector 111 is obtained.

双極型電池電極(111、112、113)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の配置およびクランプ機構190による把持を、容易とする。   The bipolar battery electrodes (111, 112, 113) are cut to a size of 330 × 250 (mm). The outer peripheral portions of the positive electrode 113 and the negative electrode 112 are peeled off with a width of 20 mm in order to expose the current collector 111. Thereby, an electrode non-arranged part is formed, and the area (and length) of the current collector 111 is larger than the areas (and length) of the positive electrode 113 and the negative electrode 112. The presence of the electrode non-arranged portion facilitates the arrangement of the first seal precursor 114 and the second seal precursor 116, which will be described later, and the gripping by the clamp mechanism 190.

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 current collector 111 is exposed. At this time, a non-arranged portion is provided with a width of about 10 mm from the outer peripheral end face. For example, application using a dispenser is applied to the arrangement of the first seal precursor 114.

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、多孔性の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 separator 120 is arrange | positioned so that all the positive electrode side surfaces of the electrical power collector 111 may be covered. The separator 120 is made of porous polyethylene, and its thickness and size are 12 μm and 335 × 255 (mm). That is, the area (and length) of the separator 120 is larger than the area of the current collector 111. Therefore, in the case of being laminated, it is possible to suppress contact between the outer peripheral portions of the adjacent current collectors 111, and it is possible to improve insulation.

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 separator 120. At this time, the second seal precursor 116 is positioned so as to face (overlap) the arrangement site of the first seal precursor 114. For example, application using a dispenser is applied to the arrangement of the second seal precursor 116.

図13は、図5に示される電極セット工程に係る投入装置および電極ストッカを説明するための概略図、図14は、図13に示されるクランプ機構の配置位置を説明するための概略図、図15は、図13に示されるクランプ機構を説明するための概略図である。   FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the input device and the electrode stocker according to the electrode setting step shown in FIG. 5, and FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the arrangement position of the clamp mechanism shown in FIG. 15 is a schematic view for explaining the clamping mechanism shown in FIG.

図13に示すように投入装置140は、保持手段146〜149によって把持されている双極型単電池110を、電極ストッカ(電極セット手段および積層手段)150に移送するために使用される。   As shown in FIG. 13, the charging device 140 is used to transfer the bipolar unit cell 110 held by the holding means 146 to 149 to the electrode stocker (electrode setting means and stacking means) 150.

保持手段146および保持手段147は、双極型単電池110の外周部の一方に対応する枠状押圧部を有し、近接離間自在に配置される。保持手段148および保持手段149は、双極型単電池110の外周部の他方に対応する枠状押圧部を有し、互いに近接離間自在に配置される。さらに、保持手段146,147および保持手段148,149は、互いに近接離間自在に配置される。   The holding means 146 and the holding means 147 have a frame-shaped pressing portion corresponding to one of the outer peripheral portions of the bipolar unit cell 110, and are disposed so as to be close to and away from each other. The holding means 148 and the holding means 149 have a frame-like pressing portion corresponding to the other outer peripheral portion of the bipolar unit cell 110 and are disposed so as to be close to and away from each other. Further, the holding means 146 and 147 and the holding means 148 and 149 are arranged so as to be close to and away from each other.

したがって、双極型単電池110の外周部を、保持手段146,147および保持手段148,149によって把持し、保持手段146,147および保持手段148,149を離間させることで、皺などが生じないように、双極型単電池110に張力を付与した状態で保持することが可能である。また、保持手段146〜149の押圧部は、枠状でありかつ双極型単電池110の外周部に位置するため、形成されている電極および配置された第2シール前駆体116との接触が避けられる。   Therefore, the outer periphery of the bipolar unit cell 110 is held by the holding means 146, 147 and the holding means 148, 149, and the holding means 146, 147 and the holding means 148, 149 are separated so that no wrinkles or the like occur. In addition, the bipolar unit cell 110 can be held in a tensioned state. Further, the pressing portions of the holding means 146 to 149 have a frame shape and are located on the outer peripheral portion of the bipolar unit cell 110, so that contact with the formed electrode and the arranged second seal precursor 116 is avoided. It is done.

投入装置140は、減圧源に連結された吸着カップ142および吸着カップ142を支持するためのアーム部144を有する。吸着カップ142は、例えば、ゴム製であり、互いに近接離間自在に設置されている。したがって、吸着カップ142を、双極型単電池110の外周部に位置決めし、吸着した状態で離間させることで、双極型単電池110に張力を付与した状態で、保持することが可能である。   The charging device 140 has a suction cup 142 connected to a reduced pressure source and an arm portion 144 for supporting the suction cup 142. The suction cups 142 are made of rubber, for example, and are installed so as to be close to and away from each other. Therefore, it is possible to hold the suction cup 142 in a state where tension is applied to the bipolar unit cell 110 by positioning the suction cup 142 on the outer peripheral portion of the bipolar unit cell 110 and separating the suction cup 142 in the attracted state.

双極型単電池110を保持する手段は、コンパクト化および双極型単電池110に対する低負荷性の点で、吸着カップの利用が好ましいが、特に、この形態に限定されない。   The means for holding the bipolar unit cell 110 is preferably a suction cup in terms of compactness and low load on the bipolar unit cell 110, but is not particularly limited to this form.

電極ストッカ150は、投入装置140によって移送される双極型単電池110を受入れ、積層方向に間隔をあけて互いに接触しない状態で、保管するために使用され、保持機構、支持構造体154を有する。なお、後述する受け台156への電極積層時の積層方向は、双極型単電池110の面方向(XY軸方向)に対して垂直な方向(Z軸方向)である。   The electrode stocker 150 receives the bipolar unit cell 110 transferred by the loading device 140, and is used for storing the bipolar unit cell 110 in a state in which they are not in contact with each other at intervals in the stacking direction, and has a holding mechanism and a support structure 154. Note that the stacking direction when electrodes are stacked on the cradle 156 described later is a direction (Z-axis direction) perpendicular to the surface direction (XY-axis direction) of the bipolar unit cell 110.

保持機構は、双極型単電池110の外周部の4箇所を把持自在であるクランプ機構190を、6組有しており、6枚の双極型単電池110をセットすることが可能である。   The holding mechanism has six sets of clamp mechanisms 190 that are capable of gripping four locations on the outer peripheral portion of the bipolar unit cell 110, and six bipolar unit cells 110 can be set.

また、クランプ機構190の動作を行う為の駆動ロッド198がクランプ機構190に近接して配置されている。   In addition, a drive rod 198 for operating the clamp mechanism 190 is disposed in the vicinity of the clamp mechanism 190.

図14に示すようにクランプ機構190によって把持される双極型単電池110の部位は、対向する2辺に位置し、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。クランプ機構190によって把持される双極型単電池110の外周部の部位は、4箇所に限定されず、双極型単電池110のサイズなどを考慮し、適宜増減させることが可能である。ここで、図中点線で示されたクランプ機構190が退避位置におけるクランプ機構であり、図中実線で示されているのが把持位置に相当する。また、クランプ機構190の積層方向に関する配置間隔は、図13に示したように双極型単電池110の撓み量より大きくなるように間隔を空けて設定されている。   As shown in FIG. 14, the parts of the bipolar unit cell 110 held by the clamp mechanism 190 are located on the two opposite sides, located in a region having a width of about 10 mm from the outer peripheral end face, and the first seal precursor 114 and the second seal precursor 116 are not disposed. The part of the outer periphery of the bipolar unit cell 110 held by the clamp mechanism 190 is not limited to four parts, and can be appropriately increased or decreased in consideration of the size of the bipolar unit cell 110 and the like. Here, the clamp mechanism 190 indicated by the dotted line in the figure is the clamp mechanism in the retracted position, and the solid line in the figure corresponds to the gripping position. Moreover, the arrangement | positioning space | interval regarding the lamination direction of the clamp mechanism 190 is set with the space | interval so that it may become larger than the deflection amount of the bipolar type single battery 110, as shown in FIG.

図15aに、クランプ機構190を積層方向から見た詳細図を示す。図15aに示すようにクランプ機構190は、ガイドブロック195が支持ロッド195aを介して支持構造体154に図中左右方向に移動可能に支持されており、そしてガイドブロック195と支持構造体154の間に配置されたバネ195bにより図中左右方向に弾性力を与えられている。把持動作については後述するが、クランプ機構190は当該弾性力により把持を解消する際に、双極型電極110の投影面と重ならない退避位置に復帰する。   FIG. 15a shows a detailed view of the clamp mechanism 190 as viewed from the stacking direction. As shown in FIG. 15a, the clamp mechanism 190 is supported by a support structure 154 through a support rod 195a so that the guide block 195 can move in the left-right direction in the figure, and between the guide block 195 and the support structure 154. An elastic force is given in the left-right direction in the figure by a spring 195b arranged in the figure. Although the gripping operation will be described later, the clamp mechanism 190 returns to the retracted position that does not overlap the projection surface of the bipolar electrode 110 when the gripping is canceled by the elastic force.

図15bに、クランプ機構190の断面図を示す。クランプ機構190は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。   FIG. 15 b shows a cross-sectional view of the clamp mechanism 190. The clamp mechanism 190 has lower and upper arms 191, 193, a guide block 195, a movable block 197, and a drive rod 198.

下方アーム191は、双極型単電池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、前記下方アーム191の先端部とで双極型単電池110を挟み込む先端部、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191,193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 lower arm 191 has a distal end portion on which the bipolar unit cell 110 is placed and a base portion extending from the distal end portion via a lower step portion 192. The upper arm 193 includes a distal end portion that sandwiches the bipolar unit cell 110 with the distal end portion of the lower arm 191, an intermediate portion that extends from the distal end via a first upward inclined portion, and a second upward inclined portion that extends from the intermediate portion 194 having a base extending through 194. The lower and upper arms 191 and 193 are elastically biased so as to be close to each other by, for example, an elastic member (not shown) made of a spring.

なお、上方アーム193の先端部は、下方アーム191に向かった突出部199を有する。下方アーム191は、突出部199に位置合わされた貫通孔を有する。突出部199のサイズは、双極型単電池110が下方および上方アーム191,193によって把持された際に、突出部199の先端が、下方アーム191の貫通孔から露出するように、設定されている。   Note that the tip of the upper arm 193 has a protrusion 199 that faces the lower arm 191. The lower arm 191 has a through hole that is aligned with the protrusion 199. The size of the protrusion 199 is set so that the tip of the protrusion 199 is exposed from the through hole of the lower arm 191 when the bipolar unit cell 110 is gripped by the lower and upper arms 191 and 193. .

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との間に配置されており、前述のバネ195b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 guide block 195 is fixed to the base of the lower arm 191 and has a through hole 196. The movable block 197 is disposed between the guide block 195 and the lower step 192 of the lower arm 191, and is elastically biased toward the guide block 195 by the spring 195b described above.

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 drive rod 198 is disposed so as to freely reciprocate, and the diameter of the drive rod 198 is set so as to pass through the through hole 196 of the guide block 195. Accordingly, the tip of the drive rod 198 protruding from the through hole 196 presses the movable block 197 and moves it toward the lower step 192 of the lower arm 191.

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 movable block 197 is in contact with the second upper inclined portion 194 of the upper arm 193, the movement of the movable block 197 causes the upper arm 193 to rise.

したがって、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、双極型単電池110を配置、あるいは把持されている双極型単電池110の取り外し(リリース)が可能である。(図15bの下の図の状態)
さらに、駆動ロッド198を突出させると、可動ブロック197は下方アーム191の下方段差部192に突き当たり下方アーム191の基部に固定されているガイドブロック195を移動させる。これによりクランプ機構190は全体が移動する。
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、双極型単電池110を把持することが可能である。
Accordingly, when the drive rod 198 is protruded, the tip portions of the lower and upper arms 191 and 192 are separated from each other, so that the bipolar unit cell 110 can be disposed or released (released). It is. (State in the lower figure of FIG. 15b)
Further, when the drive rod 198 is projected, the movable block 197 contacts the lower step 192 of the lower arm 191 and moves the guide block 195 fixed to the base of the lower arm 191. As a result, the entire clamping mechanism 190 moves.
On the other hand, when the drive rod 198 is retracted, the tip portions of the lower and upper arms 191 and 192 are close to each other, so that the bipolar unit cell 110 can be gripped.

つまり、クランプ機構190は、双極型単電池110の把持動作と、退避位置から把持位置への移動動作との連動手段、および、把持の解消動作と、退避位置への移動動作との連動手段を有する。なお、クランプ機構190は、双極型単電池110を把持自在であれば、上記構成に特に限定されない。本実施形態におけるクランプ機構190は隣接する双極型単電池110や使用中のその他のクランプ機構190との干渉が避けられるため、クランプ機構190が配置される支持構造体154を小型化することが可能である。   In other words, the clamp mechanism 190 includes an interlocking means for the gripping operation of the bipolar unit cell 110 and the movement operation from the retracted position to the gripping position, and an interlocking means for the gripping release operation and the moving operation to the retracted position. Have. The clamp mechanism 190 is not particularly limited to the above configuration as long as the bipolar unit cell 110 can be gripped. Since the clamp mechanism 190 in this embodiment can avoid interference with the adjacent bipolar unit cell 110 and other clamp mechanisms 190 in use, it is possible to reduce the size of the support structure 154 on which the clamp mechanism 190 is disposed. It is.

図13に戻り、支持構造体154は、双極型単電池110のセットの際の干渉を避けるため少なくとも上方を開口させ、下方から受け台156(後述)が挿入できるように下方も開口したフレーム形状である。さらに、クランプ機構190を具備しない面(紙面垂直方向)においても、後述する受け台156の搬送が可能なように開口させておく。   Returning to FIG. 13, the support structure 154 has a frame shape in which at least the upper side is opened to avoid interference when the bipolar unit cell 110 is set, and the lower side is also opened so that a cradle 156 (described later) can be inserted from below. It is. Furthermore, an opening is also provided on a surface that does not include the clamp mechanism 190 (in the direction perpendicular to the paper surface) so that a later-described cradle 156 can be conveyed.

支持構造体154には、下方に向かって支持構造体154を移動させるためのZ軸移動手段155(不図示)が配置されている。Z軸移動手段155は、支持構造体154を駆動ロッド198に対して相対移動させることにより、上下に隣接するクランプ機構190に対して駆動ロッド198が相対することになる。   The support structure 154 is provided with Z-axis moving means 155 (not shown) for moving the support structure 154 downward. The Z-axis moving unit 155 moves the support structure 154 relative to the drive rod 198 so that the drive rod 198 is opposed to the clamp mechanism 190 adjacent in the vertical direction.

なお、本実施形態では支持構造体154を移動させることにより、複数の双極型単電池110を順次電極ストッカ150にセットしているが、支持構造体154を移動させることなく、駆動ロッド198を移動させてもよく、駆動ロッド198を複数用意してどちらも移動しないようにしてもよい。   In this embodiment, a plurality of bipolar unit cells 110 are sequentially set on the electrode stocker 150 by moving the support structure 154. However, the drive rod 198 is moved without moving the support structure 154. Alternatively, a plurality of drive rods 198 may be prepared so that neither of them moves.

図16は、電極セット工程を説明するための断面図である。   FIG. 16 is a cross-sectional view for explaining an electrode setting step.

電極セット工程においては、投入装置140によって移送される双極型単電池110が、双極型単電池110F、E,D、C、B、Aの順で電極ストッカ150に投入され、負極面を上にした状態で、電極ストッカ150に受け入れられ、最終的に、双極型単電池110(110A〜110F)が、積層方向に間隔をあけて互いに接触しない状態で、電極ストッカ150に保管される。   In the electrode setting process, the bipolar unit cell 110 transferred by the input unit 140 is input to the electrode stocker 150 in the order of the bipolar unit cell 110F, E, D, C, B, A, and the negative electrode surface is turned up. In this state, it is received by the electrode stocker 150, and finally, the bipolar unit cells 110 (110A to 110F) are stored in the electrode stocker 150 in a state where they are not in contact with each other at intervals in the stacking direction.

なお、最上位および最下位に保持される双極型単電池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。本実施の形態においては、最上位に保持される双極型単電池110Aは、負極112を有せず、最下位に保持される双極型単電池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。   The configurations of the bipolar unit cells 110A and 110F held at the uppermost and lowermost positions are appropriately set in consideration of productivity and subsequent processes. In the present embodiment, the bipolar unit cell 110A held at the top does not have the negative electrode 112, and the bipolar unit cell 110F held at the bottom has only the negative electrode 112 and the current collector 111. However, the positive electrode 113, the first seal precursor 114, the second seal precursor 116, and the separator 120 are not arranged.

次に、電極セット工程における一部である電極セット準備工程を詳述する。図17〜18は、投入動作前における載置、反転を、それぞれ説明するための断面図である。   Next, the electrode set preparation process which is a part in the electrode setting process will be described in detail. 17 to 18 are cross-sectional views for explaining the placement and inversion before the loading operation.

図17に示すように前述のシール前駆体配置工程で作成した、電極、第1および第2シール前駆体114,116が配置された双極型単電池110の外周部が、保持手段146,148に載置されると、保持手段147,149は、保持手段146,148に上方からセットされて、双極型単電池110の外周部が把持される。その後、保持手段146,147および保持手段148,149は、離間することで、双極型単電池110に張力が付され、皺などの発生が抑制される。   As shown in FIG. 17, the outer periphery of the bipolar unit cell 110 in which the electrodes, the first and second seal precursors 114 and 116, created in the above-described seal precursor placement step, are placed in the holding means 146 and 148. When placed, the holding means 147 and 149 are set on the holding means 146 and 148 from above, and the outer periphery of the bipolar unit cell 110 is gripped. Thereafter, the holding means 146 and 147 and the holding means 148 and 149 are separated from each other, whereby tension is applied to the bipolar unit cell 110 and generation of wrinkles is suppressed.

本実施形態では電極セット準備工程において、電解質層形成工程を実施する。最下位に保持される双極型単電池110Fを除いた、5枚の双極型単電池110A〜110Eの負極113に、配置されたセパレータ120に1mlの電解液を、例えば、マイクロピペットを用いて、セパレータ120にたらすことで、滲み込まされる。   In this embodiment, an electrolyte layer formation process is implemented in an electrode set preparation process. Excluding the bipolar unit cell 110F held at the bottom, the negative electrode 113 of the five bipolar unit cells 110A to 110E, 1 ml of electrolyte solution is placed on the separator 120, for example, using a micropipette, It is infiltrated by dropping on the separator 120.

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(LiPF)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.

その後、図18に示すように電極ストッカ150におけるセット状態に対応させるために、双極型単電池110を、保持手段146〜149と共に、反転させる。これにより、多孔性であり(通気性を有し)、吸着が困難であるセパレータ120が背面に位置することとなる。   Thereafter, in order to correspond to the set state in the electrode stocker 150 as shown in FIG. 18, the bipolar unit cell 110 is inverted together with the holding means 146 to 149. Thereby, the separator 120 which is porous (has air permeability) and is difficult to adsorb is positioned on the back surface.

次に、電極セット工程の一部である投入動作を詳述する。   Next, a charging operation which is a part of the electrode setting process will be described in detail.

図19に示すように保持手段146,148を保持手段147,149から離間させると、投入装置140の吸着カップ142が、双極型単電池110の外周部に位置決めされ、吸引を開始する。   As shown in FIG. 19, when the holding means 146 and 148 are separated from the holding means 147 and 149, the suction cup 142 of the charging device 140 is positioned on the outer peripheral portion of the bipolar unit cell 110 and starts sucking.

さらに図20に示すように双極型単電池110の外周部を吸着した状態で吸着カップ142を互いに離間させることで、双極型単電池110に張力に付与し、そして、電極ストッカ150に向かって上昇する。   Further, as shown in FIG. 20, the suction cups 142 are separated from each other while the outer periphery of the bipolar unit cell 110 is attracted, so that tension is applied to the bipolar unit cell 110 and then lifted toward the electrode stocker 150. To do.

次に、電極セット工程における受入れ動作を説明する。図21〜25は、受入れ動作における前進、離間、停止、把持および上昇を、それぞれ説明するための断面図である。   Next, the receiving operation in the electrode setting process will be described. 21 to 25 are cross-sectional views for explaining advancement, separation, stop, gripping, and raising in the receiving operation, respectively.

投入装置140は、電極ストッカ150に向かって移動し、電極ストッカ150の上方に位置すると、対応するクランプ機構190が配置されている位置に向かって、降下する。   The input device 140 moves toward the electrode stocker 150 and, when positioned above the electrode stocker 150, descends toward the position where the corresponding clamp mechanism 190 is disposed.

投入装置140によって保持される双極型単電池110がクランプ機構190の前に位置決めされると、退避位置から電極ストッカ150のクランプ機構190に向かって、駆動ロッド198の前進が開始される(図21参照)。   When the bipolar unit cell 110 held by the input device 140 is positioned in front of the clamp mechanism 190, the drive rod 198 starts to advance from the retracted position toward the clamp mechanism 190 of the electrode stocker 150 (FIG. 21). reference).

前進が継続されると、駆動ロッド198は、ガイドブロック195の貫通孔196を通過し、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。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、上方アーム193の上昇を引き起こす。これにより、下方アーム191の先端部と上方アーム193の先端部が、離間する(図22参照)。   When the advancement continues, the drive rod 198 passes through the through hole 196 of the guide block 195, presses the movable block 197, and moves toward the lower step 192 of the lower arm 191. The movable block 197 contacts the second upper inclined portion 194 of the upper arm 193 and causes the upper arm 193 to rise. Thereby, the front-end | tip part of the lower arm 191 and the front-end | tip part of the upper arm 193 are spaced apart (refer FIG. 22).

前進がさらに継続されると、駆動ロッド198が、下方アーム191の下方段差部192と当接することで、クランプ機構190全体が、電極ストッカ150の支持構造体154に向かって、移動を開始する。そして、下方アーム191の下方段差部192が支持構造体154と当接することで、クランプ機構190の前進が停止される(図23参照)。   When the forward movement is further continued, the drive rod 198 comes into contact with the lower step portion 192 of the lower arm 191, whereby the entire clamp mechanism 190 starts moving toward the support structure 154 of the electrode stocker 150. Then, the lower step 192 of the lower arm 191 abuts on the support structure 154, whereby the forward movement of the clamp mechanism 190 is stopped (see FIG. 23).

これにより、下方アーム191の先端部は、位置決めされた双極型単電池110の外周部の下方に位置し、かつ、上方アーム193の突出部199は、支持構造体154の内側に位置することとなる。   Accordingly, the tip of the lower arm 191 is positioned below the outer peripheral portion of the positioned bipolar unit cell 110, and the protrusion 199 of the upper arm 193 is positioned inside the support structure 154. Become.

その後、駆動ロッド198が、後退させられる。可動ブロック197は、駆動ロッド198による押圧から開放されるため、駆動ロッド198と同様に、後退し、上方アーム193の降下を引き起こす。   Thereafter, the drive rod 198 is retracted. Since the movable block 197 is released from being pressed by the drive rod 198, the movable block 197 is retracted similarly to the drive rod 198, causing the upper arm 193 to descend.

これにより、下方アーム191の先端部と上方アーム193の先端部によって、双極型単電池110の外周部が把持されると共に、双極型単電池110に張力が付与される(図24参照)。一方、上方アーム193の突出部199は、下方アーム191の先端部の貫通孔から露出しているため、支持構造体154の内側と当接し、クランプ機構190全体の後退を妨げる。つまり、双極型単電池110の把持動作と、退避位置から把持位置への移動動作は、連動している。   Thus, the outer peripheral portion of the bipolar unit cell 110 is gripped by the distal end portion of the lower arm 191 and the distal end portion of the upper arm 193, and tension is applied to the bipolar unit cell 110 (see FIG. 24). On the other hand, since the protruding portion 199 of the upper arm 193 is exposed from the through hole at the distal end portion of the lower arm 191, it comes into contact with the inside of the support structure 154 and prevents the entire clamping mechanism 190 from retreating. That is, the gripping operation of the bipolar unit cell 110 and the movement operation from the retracted position to the gripping position are interlocked.

双極型単電池110の外周部の把持が完了すると、投入装置140の吸着カップ142の稼働が停止され、双極型単電池110を開放した後で、投入装置140は上昇し、次の双極型単電池110を吸着するために、保持手段146,148に向かって移動する(図25参照)。   When the gripping of the outer peripheral portion of the bipolar unit cell 110 is completed, the operation of the suction cup 142 of the input device 140 is stopped, and after opening the bipolar unit cell 110, the input device 140 rises and the next bipolar unit cell is released. In order to adsorb the battery 110, it moves toward the holding means 146, 148 (see FIG. 25).

その後、Z軸移動手段によって電極ストッカ150の支持構造体154が降下し、次に投入される双極型単電池110に対応するクランプ機構190が、駆動ロッド198に対応した位置に位置決めされる。   Thereafter, the support structure 154 of the electrode stocker 150 is lowered by the Z-axis moving means, and the clamp mechanism 190 corresponding to the bipolar cell 110 to be inserted next is positioned at a position corresponding to the drive rod 198.

このような投入動作および受入れ動作を繰り返すことにより、双極型単電池110が、負極面を上にした状態で、電極ストッカ150にセットされる(図16参照)。   By repeating such a loading operation and a receiving operation, the bipolar unit cell 110 is set in the electrode stocker 150 with the negative electrode face up (see FIG. 16).

図26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27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28〜31は、電極積層工程におけるリリース動作を詳述するための断面図であり、前進、離間、後退および降下を、それぞれ示しており、図32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33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。   26 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. 27 is a schematic diagram for explaining the electrode stacking process shown in FIG. 28 to 31 are cross-sectional views for explaining the release operation in the electrode stacking process in detail, showing forward, separation, backward and downward, respectively, and FIG. 32 explains the pressing process shown in FIG. FIG. 33 is a cross-sectional view for explaining the pressurization and holding step shown in FIG.

図26に示すとおり、真空処理装置160は、真空手段162、電極積層部158、プレス手段172および制御部178を有する。   As shown in FIG. 26, the vacuum processing apparatus 160 includes a vacuum unit 162, an electrode stacking unit 158, a pressing unit 172, and a control unit 178.

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 vacuum unit 162 includes a vacuum chamber 163, a vacuum pump 164, and a piping system 165. The vacuum chamber 163 has a detachable (openable) lid, and a fixed base on which the electrode stocker 150 and the press means 172 are arranged. The vacuum pump 164 is, for example, a centrifugal type, and is used to bring the inside of the vacuum chamber 163 into a vacuum state. The piping system 165 is used to connect the vacuum pump 164 and the vacuum chamber 163, and a leak valve (not shown) is arranged.

電極積層部158は、前述の電極ストッカ150が設置されるスペースと、積層体100を受ける受け台156と、受け台156を移動させる搬送手段157と、駆動ロッド198とを備え、さらに電極積層部158は、支持構造体154を、受け台156に向かって積層方向に移動するためのZ軸移動手段155(不図示)が配置されている。Z軸移動手段155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の内部に配置されるため、電極ストッカ150を小型化することで真空処理装置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 electrode stacking unit 158 includes a space in which the electrode stocker 150 is installed, a receiving table 156 that receives the stacked body 100, a transport unit 157 that moves the receiving table 156, and a drive rod 198, and further includes an electrode stacking unit. 158 is provided with Z-axis moving means 155 (not shown) for moving the support structure 154 toward the cradle 156 in the stacking direction. Since the Z-axis moving unit 155 moves the support structure 154 relative to the receiving base 156, the installation space can be used effectively. In particular, since the electrode stocker 150 is disposed inside the vacuum processing apparatus 160, it is possible to reduce the equipment cost by downsizing the vacuum processing apparatus 160 by downsizing the electrode stocker 150. .

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。さらにZ軸移動手段155及び駆動ロッド198は電極積層部158に配置しておくのではなく、支持構造体154と一体として、電極ストッカ150の一部として真空チャンバ163内に配置されるようにしても良い。   When the Z-axis moving means is disposed on the support structure 154, the structure of the cradle 156 and its surroundings can be simplified. However, the Z-axis moving means is disposed on the cradle 156 and supports the cradle 156. It is also possible to move relative to the structure 154. In this case, the support structure 154 is fixed, and the cradle 156 moves inside the support structure 154, so that the support structure 154 can be prevented from shaking. Further, the Z-axis moving means 155 and the drive rod 198 are not disposed in the electrode stacking portion 158 but are disposed in the vacuum chamber 163 as a part of the electrode stocker 150 as an integral part of the support structure 154. Also good.

受け台156は、双極型単電池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157が配置されている。   The cradle 156 is used for forming, transporting, and pressing the laminated body 100 of the bipolar unit cells 110, and the transport means 157 is disposed.

積層体100は、双極型単電池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 stacked body 100 has the bipolar unit cells 110 sequentially mounted, that is, the positive electrode 113 disposed on one surface of the current collector 111 and the negative electrode 112 disposed on the other surface of the current collector 111. It is formed by alternately arranging bipolar electrodes and separators 120 constituting the electrolyte layer on the cradle.

搬送手段157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。
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 conveying means 157 is, for example, a belt conveyor, and is used for moving the cradle 156 to the next process. Therefore, it is possible to transport the laminated body 100 to the next process in a state where it is disposed on the cradle 156. This eliminates the need for handling for removing the laminate 100 from the cradle 156 during transport, and avoids the occurrence of misalignment. The conveying means is not limited to a belt conveyor, and can be configured as a separate body from the receiving table 156.
The press unit 172 includes a base plate 174, a press plate 176 that is arranged to be close to and away from the base plate 174, a lower heating unit 175, and an upper heating unit 177.

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 base plate 174, a cradle 156 that is transported in a state where the stacked body 100 is disposed is placed. The cradle 156 functions as a lower press plate. Therefore, handling for removing the laminated body 100 from the cradle 156 becomes unnecessary during pressing, and the occurrence of deviation can be avoided.

プレスプレート176は、受け台156と連携し、双極型単電池110の積層体を押圧するために使用される。   The press plate 176 is used to press the stacked body of the bipolar unit cells 110 in cooperation with the cradle 156.

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 base plate 174 and the press plate 176, and are used to raise the temperature of the base plate 174 and the press plate 176. Is done.

制御部178は、クランプ機構190に把持されている双極型単電池110を、受け台156に順次積層するために使用され、例えば、クランプ機構190による双極型単電池110の把持およびリリースの制御およびZ軸移動手段155の制御を実行し、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、双極型単電池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 control unit 178 is used to sequentially stack the bipolar unit cells 110 held by the clamp mechanism 190 on the cradle 156. For example, the control unit 178 controls the holding and release of the bipolar unit cells 110 by the clamp mechanism 190 and By controlling the Z-axis moving means 155 and controlling the movement and pressing force of the press plate 176 and the temperatures of the lower heating means 175 and the upper heating means 177, an appropriate heat press for the laminate of the bipolar unit cells 110 is performed. Is used to carry out under vacuum.

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。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 base plate 174 and the press plate 176. The base plate 174 can be omitted as appropriate.

また、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、シート状の弾性体を配置することも可能である。
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。
Moreover, the laminated body 100 is not limited to the structure directly pressed by the receiving stand 156 and the press plate 176. For example, a sheet-like elastic body can be disposed on the cradle 156 and the press plate 176.
Next, a vacuum introduction process to a vacuum release process to which the vacuum processing apparatus 160 is applied will be sequentially described.

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、双極型単電池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 vacuum chamber 163 is removed, and the electrode stocker 150 holding the bipolar unit cell 110 is disposed at the base of the vacuum chamber 163. When the lid of the vacuum chamber 163 is attached and the vacuum chamber 163 is sealed, the vacuum pump 164 is operated and the inside of the vacuum chamber 163 is evacuated.

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(クランプ機構190)および受け台156は、積層方向に関し、Z軸移動手段によって相対的に近接する。相対移動は、双極型単電池110のブレを抑制するため、双極型単電池110が精度良く積層される。   In the electrode stacking step, the support structure 154 of the electrode stocker 150 is moved toward the cradle 156 under vacuum by the Z-axis moving means. That is, the holding mechanism (clamp mechanism 190) and the cradle 156 are relatively close to each other by the Z-axis moving unit in the stacking direction. Since the relative movement suppresses the shake of the bipolar unit cell 110, the bipolar unit cells 110 are stacked with high accuracy.

一方、支持構造体154のクランプ機構190に把持されている双極型単電池110が、受け台156に接触するタイミングで、クランプ機構190の駆動ロッド198が制御され、双極型単電池110の把持を解消する。   On the other hand, when the bipolar unit cell 110 held by the clamp mechanism 190 of the support structure 154 comes into contact with the cradle 156, the drive rod 198 of the clamp mechanism 190 is controlled to hold the bipolar unit cell 110. Eliminate.

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、双極型単電池110F〜110Aが、順次積層される(図27参照)。   Then, by continuing to move the support structure 154 with respect to the cradle 156, the bipolar unit cells 110F to 110A are sequentially stacked (see FIG. 27).

以上のように、双極型単電池110のブレが抑制され、双極型単電池110を精度良く積層することができる。したがって、双極型単電池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 bipolar unit cell 110 is suppressed, and the bipolar unit cell 110 can be stacked with high accuracy. Therefore, the occurrence of displacement between the bipolar electrode and the electrolyte layer constituting the bipolar unit cell 110 is suppressed and the occurrence of an internal short circuit can be avoided, so that the occurrence of defective products can be reduced.

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阻害されず、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。
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。
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 mixing of bubbles is suppressed is obtained, the movement of ions during use is not hindered and the battery resistance does not increase, so that a high output density can be achieved.
The laminated body 100 is conveyed to a press process in the state arrange | positioned at the receiving stand 156. FIG. This eliminates the need for handling for removing the laminate 100 from the cradle 156 during transport, and avoids the occurrence of misalignment.

次に、双極型単電池110の把持を解消するためのリリース動作を詳述する。   Next, the release operation for eliminating the holding of the bipolar unit cell 110 will be described in detail.

退避位置から電極ストッカ150の支持構造体154に向かって、駆動ロッド198の前進が開始される(図28参照)。この際、双極型単電池110の外周部は、下方アーム191の先端部と上方アーム193の先端部によって、把持されている。また、上方アーム193の突出部199は、下方アーム191の先端部の貫通孔から露出して、支持構造体154の内側と当接し、クランプ機構190全体の後退を妨げている。   The drive rod 198 starts to advance from the retracted position toward the support structure 154 of the electrode stocker 150 (see FIG. 28). At this time, the outer periphery of the bipolar unit cell 110 is gripped by the tip of the lower arm 191 and the tip of the upper arm 193. Further, the protruding portion 199 of the upper arm 193 is exposed from the through hole at the distal end portion of the lower arm 191 and contacts the inside of the support structure 154, thereby preventing the entire clamp mechanism 190 from retreating.

駆動ロッド198の前進が継続されると、駆動ロッド198は、ガイドブロック195の貫通孔196を通過し、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。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、上方アーム193の上昇を引き起こす。これにより、下方アーム191の先端部と上方アーム193の先端部が、離間する(図29参照)。これにより、上方アーム193の突出部199は、上昇し、支持構造体154の内側との当接が解消される。   When the drive rod 198 continues to advance, the drive rod 198 passes through the through hole 196 of the guide block 195, presses the movable block 197, and moves toward the lower step 192 of the lower arm 191. The movable block 197 contacts the second upper inclined portion 194 of the upper arm 193 and causes the upper arm 193 to rise. Thereby, the front-end | tip part of the lower arm 191 and the front-end | tip part of the upper arm 193 are spaced apart (refer FIG. 29). As a result, the protruding portion 199 of the upper arm 193 rises, and the contact with the inner side of the support structure 154 is eliminated.

その後、退避位置に向かって駆動ロッド198が後退すると、クランプ機構190全体が、双極型単電池110から離間する方向へ移動する(図30参照)。   Thereafter, when the drive rod 198 moves backward toward the retracted position, the entire clamp mechanism 190 moves in a direction away from the bipolar unit cell 110 (see FIG. 30).

駆動ロッド198の後退が継続され、下方アーム191の先端部が、双極型単電池110の外周部から離間することにより、双極型単電池110は、落下し、電極ストッカ150の受け台156に載置されることになる。つまり、把持の解消動作と、退避位置への移動動作は、連動している。   The drive rod 198 continues to retract, and the tip of the lower arm 191 moves away from the outer periphery of the bipolar unit cell 110, so that the bipolar unit cell 110 falls and is placed on the cradle 156 of the electrode stocker 150. Will be placed. That is, the grip removal operation and the movement operation to the retracted position are linked.

その後、Z軸移動手段によって電極ストッカ150の支持構造体154が降下し、次にリリースされる双極型単電池110を把持したクランプ機構190が、受け台156及び駆動ロッド198に対応した位置に位置決めされる(図31参照)。   Thereafter, the support structure 154 of the electrode stocker 150 is lowered by the Z-axis moving means, and the clamp mechanism 190 that holds the bipolar cell 110 to be released next is positioned at a position corresponding to the cradle 156 and the drive rod 198. (See FIG. 31).

このようなリリース動作を繰り返すことにより、クランプ機構190によって保持されていた双極型単電池110の積層体100が、受け台156に形成される(図27参照)。   By repeating such a release operation, the stacked body 100 of the bipolar unit cells 110 held by the clamp mechanism 190 is formed on the cradle 156 (see FIG. 27).

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32参照)。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単電池110の積層体100が保持されている。   In the pressing process, the cradle 156 of the electrode stocker 150 is disposed on the base plate 174 (see FIG. 32). At this time, the pedestal 156 holds the stacked body 100 of the bipolar unit cells 110 formed by the electrode stacking process.

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、1.0×10Paの面圧を付与する。 The press plate 176 descends toward the cradle 156 and cooperates with the cradle 156 functioning as the other press plate, thereby pressing the laminate 100 and applying a surface pressure of 1.0 × 10 5 Pa.

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。   Since the laminated body 100 is not removed from the cradle 156 after the formation, and the occurrence of deviation is suppressed, the laminated body 100 is pressed evenly.

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および双極型単電池110の積層体を加熱する。双極型単電池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 lower heating means 175 and the upper heating means 177 are operated to heat the stacked body of the cradle 156 and the bipolar unit cell 110 via the base plate 174 and the press plate 176. The laminated body of the bipolar unit cells 110 is heated to 80 ° C., which is the curing temperature of the one-component uncured epoxy resin constituting the first seal precursor 114 and the second seal precursor 116.

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1.0×10Pa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 first seal precursor 114 and the second seal precursor are held for 1 hour under the pressing conditions (surface pressure 1.0 × 10 5 Pa and 80 ° C.) while maintaining the vacuum state in the electrode lamination step. 116 hardens | cures, the 1st seal | sticker 115 and the 2nd seal | sticker 117 of predetermined thickness are formed, and the laminated body 100 is obtained.

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 cradle 156 and the press plate 176 at the time of pressing and setting the thickness of the laminate 100 to a predetermined value, it is possible to reduce the volume and the electrolyte resistance. Since it is a heating press, the first seal precursor 114 and the second seal precursor 116 are cured simultaneously, so that the manufacturing process can be shortened.

また、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を配置したり、受け台156に加熱手段182を内蔵させたり、することも可能である。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。   Further, in order to shorten the time of the pressing process, an oven for preheating the electrode stocker 150 can be arranged, or the heating means 182 can be built in the cradle 156. 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 base plate 174 and the press plate 176 before the cradle 156 is arranged. is there.

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 vacuum pump 164 is stopped, and the vacuum state of the vacuum chamber 163 is released by opening the leak valve. The press plate 176 is raised and the lid of the vacuum chamber 163 is removed. The cradle 156 of the electrode stocker 150 arranged on the base plate 174 is taken out while holding the stacked body 100. Further, parts of the electrode stocker 150 other than the cradle 156 are also 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33参照)。   In the pressurizing and holding step, the pressurized state of the heat-pressed laminate 100 is held by the pressurizing and holding means 183 until it is transferred to the casing step (see FIG. 33).

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 support plate 184, a pressing plate 185, and a weight 186. The stacked body 100 is disposed on the support plate 184. The pressing plate 185 is disposed on the upper surface of the stacked body 100. The weight 186 is disposed on the upper surface of the pressing plate 185.

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 weight 186 can generate a pressing force for maintaining the pressurized state of the stacked body 100 by its own weight. The weight of the weight 186 is appropriately set in consideration of physical properties such as the press pressure and the strength of the constituent material of the laminate 100.

なお、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、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1対のアームを有するクランプ機構を利用することも可能である。   The pressing force in the pressurizing and holding unit 183 is not limited to using the weight of the weight 186, and for example, a pair of arms that use urging by an elastic member such as a spring or screw tightening by a fastening member. It is also possible to use a clamping mechanism having

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、加圧保持手段183を取り外されて外装ケース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、アルミニウムなどの金属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 step, the stacked body 100 in which the pressurized state is maintained is removed from the pressurizing / holding means 183 and accommodated in the outer case 104 (see FIGS. 1 and 2). The exterior case 104 is formed, for example, by joining outer peripheral portions of a sheet-shaped exterior material. The exterior material is, for example, a polymer-metal composite laminate film in which a metal such as aluminum is covered with an insulator such as a polypropylene film, and the bonding is, for example, heat sealing, impulse sealing, ultrasonic fusion, high frequency fusion Thermal fusion such as is applied.

図34は、本実施の形態に係る変形例を説明するための概略図である。   FIG. 34 is a schematic diagram for explaining a modification according to the present embodiment.

双極型単電池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159、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 a positional shift at the time of relative movement of the bipolar unit cell 110 in the electrode stocker 150. The correcting means includes a position sensor 159 disposed on the support structure 154 and an XY axis moving means (not shown) disposed on the cradle 156.

位置センサ159は、支持構造体154の上面における双極型単電池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159は、双極型単電池110の相対移動の際つまり受け台156に向かった双極型単電池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 position sensor 159 is disposed at a position corresponding to the four sides of the bipolar unit cell 110 on the upper surface of the support structure 154, and constitutes a two-dimensional position detection unit. Therefore, the position sensor 159 can detect a positional shift when the bipolar unit cell 110 is relatively moved, that is, when the bipolar unit cell 110 is moved toward the cradle 156. As the two-dimensional position detection means, for example, a CCD (solid-state imaging device) image sensor can be used. In this case, the two-dimensional position detection means can be configured by disposing at one of the four corners on the upper surface of the support structure 154.

XY軸移動手段は、双極型単電池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 cradle 156 in the surface direction of the bipolar unit cell 110.

したがって、位置センサ159によって、双極型単電池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、双極型単電池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 position sensor 159 detects a positional shift in the relative movement of the bipolar unit cell 110, the position in the surface direction of the cradle 156 is adjusted by controlling the XY axis moving means. Further, the stacking accuracy can be further improved. Further, since the cradle 156 is irrelevant to the holding mechanism, the movement of the cradle 156 does not affect the position of the bipolar unit cell 110 and the positional deviation can be easily adjusted.

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、クランプ機構190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 cradle 156, and by placing it on the holding mechanism, the structure of the cradle 156 and the vicinity thereof can be simplified. Further, the Z-axis moving means can be arranged in the clamp mechanism 190. By making one axial direction of the XY axis moving means coincide with the moving direction of the cradle 156 to the next process, the XY axis moving means can also be used as a moving mechanism for the cradle 156 to the next process. It is.

以上のように、本実施の形態は、作業効率が良好な電解液系双極型電池の製造方法、および、コンパクト化が容易な電解液系双極型電池の製造装置を、提供することが可能である。   As described above, the present embodiment can provide an electrolytic bipolar battery manufacturing method with good working efficiency and an electrolytic bipolar battery manufacturing apparatus that can be easily made compact. is there.

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別々に交互に把持し、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、積層方向に、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 separately, and the support structure 154 is aligned in the stacking direction so that the bipolar electrode and the electrolyte layer are aligned and do not contact each other. It will be attached.

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.

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.

本発明の実施の形態に係る双極型電池を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the bipolar battery which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る双極型電池を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the bipolar battery which concerns on embodiment of this invention. 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である。It is a perspective view for demonstrating the assembled battery using the bipolar battery shown by FIG. 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。It is the schematic of the vehicle by which the assembled battery shown by FIG. 3 is mounted. 本発明の実施の形態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。It is process drawing for demonstrating the manufacturing method of the bipolar battery which concerns on embodiment of this invention. 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である。It is a front view for demonstrating the positive electrode which concerns on the electrode formation process shown by FIG. 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である。It is a rear view for demonstrating the negative electrode which concerns on the electrode formation process shown by FIG. 図6の線VIII−VIIIに関する断面図である。It is sectional drawing regarding line VIII-VIII of FIG. 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である。It is a front view for demonstrating the 1st seal precursor of the seal precursor arrangement | positioning process shown by FIG. 図9の線X−Xに関する断面図である。It is sectional drawing regarding line XX of FIG. 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である。It is a front view for demonstrating the 2nd seal precursor of the seal precursor arrangement | positioning process shown by FIG. 図9の線XII−XIIに関する断面図である。It is sectional drawing regarding the line XII-XII of FIG. 図5に示される電極セット工程に係る投入装置および電極ストッカを説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the injection | throwing-in apparatus and electrode stocker which concern on the electrode setting process shown by FIG. 図13に示されるクランプ機構の配置位置を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the arrangement position of the clamp mechanism shown by FIG. 図13に示されるクランプ機構を積層方向から見た詳細図である。FIG. 14 is a detailed view of the clamp mechanism shown in FIG. 13 viewed from the stacking direction. 図13に示されるクランプ機構の断面図である。It is sectional drawing of the clamp mechanism shown by FIG. 電極セット工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating an electrode setting process. 電極セット工程における投入動作を説明するための断面図であり、載置を示している。It is sectional drawing for demonstrating the injection | throwing-in operation | movement in an electrode setting process, and has shown mounting. 図17に続く、反転を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating inversion following FIG. 図18に続く、吸引を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating suction following FIG. 図19に続く、上昇を説明するための断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view for explaining the rise following FIG. 19. 電極セット工程における受入れ動作を説明するための断面図であり、前進を示している。It is sectional drawing for demonstrating acceptance operation | movement in an electrode setting process, and has shown advance. 図21に続く、離間を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating separation following FIG. 図22に続く、停止を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating a stop following FIG. 図23に続く、把持を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating holding | grip following FIG. 図24に続く、降下を説明するための断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view for explaining the descent following FIG. 24. 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である。It is the schematic for demonstrating the vacuum processing apparatus which concerns on the vacuum introduction process-vacuum release process shown by FIG. 図5に示される電極積層工程を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the electrode lamination process shown by FIG. 電極積層工程におけるリリース動作を詳述するための断面図であり、前進を示している。It is sectional drawing for detailed release operation | movement in an electrode lamination process, and has shown advance. 図28に続く、離間を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating separation following FIG. 図29に続く、後退を説明するための断面図である。FIG. 30 is a cross-sectional view for explaining retreat following FIG. 29. 図30に続く、上昇を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating a raise following FIG. 図5に示されるプレス工程を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the press process shown by FIG. 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。It is sectional drawing for demonstrating the pressurization holding process shown by FIG. 本発明の実施の形態に係る変形例を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the modification based on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10・・双極型電池、
100・・積層体、
101,102・・端子プレート、
104・・外装ケース、
110(110A〜110F)・・双極型単電池、
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、
136・・組電池モジュール、
138・・車両、
140・・投入装置、
142・・吸着カップ、
144・・アーム部、
146〜149・・保持手段、
150・・電極ストッカ、
154・・支持構造体、
156・・受け台、
157・・搬送手段、
158・・電極積層部、
159・・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、
183・・加圧保持手段、
184・・支持プレート、
185・・押圧プレート、
186・・錘、
190・・クランプ機構、
191・・下方アーム、
192・・下方段差部、
193・・上方アーム、
194・・上方傾斜部、
195・・ガイドブロック、
195b・・バネ、
195a・・支持ロッド、
196・・貫通孔、
197・・可動ブロック、
198・・駆動ロッド、
199・・突出部。
10. Bipolar battery,
100 ... Laminated body,
101, 102 ... Terminal plate,
104 .. Exterior case,
110 (110A to 110F) .. Bipolar cell,
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,
136 .. Battery module,
138..Vehicle,
140 .. Loading device,
142 .. Suction cup,
144 .. arm part,
146-149 .. Holding means,
150 .. electrode stocker,
154 .. Support structure,
156 ... the cradle,
157 .. transportation means,
158 .. Electrode laminated part,
159 .. 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,
183..Pressure holding means,
184 .. Support plate,
185 ... Pressing plate,
186 ・ ・ Weight,
190 .. Clamp mechanism
191, lower arm,
192 ... Lower step,
193..Upper arm,
194 ... Upward inclined part,
195 ... Guide block,
195b ... Spring
195a .. support rod,
196 .. through hole,
197 · · movable block,
198 ・ ・ Drive rod,
199 ... Projection.

Claims (16)

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、セパレータを、受け台に交互に配置し、積層体を形成するための双極型電池の製造装置であって
前記双極型電極および前記セパレータを、積層方向に間隔をあけて互いに接触しない状態で、複数配置して保管するための電極セット手段を有し、
前記電極セット手段は、
前記双極型電極および前記セパレータの外周部を把持するためのクランプ機構、および、
前記クランプ機構が配置される支持構造体を有し、
前記クランプ機構は、前記把持を行う際に前記双極型電極の投影面と重なる把持位置に前記支持構造体に対して積層方向と垂直な方向に移動し、前記把持を解消する際に前記双極型電極の投影面と重ならない退避位置に前記支持構造体に対して積層方向と垂直な方向に移動可能に、前記支持構造体に支持される
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 separators are alternately disposed on a cradle, An apparatus for manufacturing a bipolar battery for forming a laminated body, comprising: an electrode setting means for arranging and storing a plurality of the bipolar electrodes and the separator in a state in which they are not in contact with each other at intervals in the stacking direction. Have
The electrode setting means includes
A clamping mechanism for gripping the outer periphery of the bipolar electrode and the separator , and
A support structure on which the clamping mechanism is disposed;
The clamp mechanism moves in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the support structure to a gripping position that overlaps a projection surface of the bipolar electrode when performing the gripping, and the bipolar type when canceling the gripping. An apparatus for manufacturing a bipolar battery, wherein the device is supported by the support structure so as to be movable in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the support structure to a retracted position that does not overlap the projection surface of the electrode.
前記クランプ機構は、前記双極型電極および前記セパレータの把持動作と、前記退避位置から前記双極型電極および前記セパレータの把持位置への移動動作との連動手段、および、前記把持の解消動作と、前記退避位置への移動動作との連動手段を有することを特徴とする請求項1に記載の双極型電池の製造装置。 The clamping mechanism, gripping operation and the bipolar electrode and the separator, interlocking means and the moving operation from the retracted position to the gripping position of the bipolar electrode and the separator, and the resolving of the gripping, the 2. The bipolar battery manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising means for interlocking with the moving operation to the retreat position. 前記クランプ機構は、クランプ機構の把持、解消動作を行う為に積層方向と垂直な方向に移動する可動ブロックを備え、
退避位置にあるクランプ機構の前記可動ブロックを積層方向と垂直な方向に移動させることで、クランプ機構の把持の解消動作を行うとともに、さらに可動ブロックを積層方向と垂直な方向に移動させることでクランプ機構を把持位置へ移動させ、前記可動ブロックを積層方向と垂直な方向への移動状態から退避させることでクランプ機構の把持動作を行うことを特徴とする請求項2に記載の双極型電池の製造装置。
The clamp mechanism includes a movable block that moves in a direction perpendicular to the stacking direction in order to perform gripping and releasing operations of the clamp mechanism,
By moving the movable block of the clamp mechanism in the retracted position in a direction perpendicular to the stacking direction, the clamping mechanism is released, and further, the movable block is moved in a direction perpendicular to the stacking direction to perform clamping. The bipolar battery according to claim 2, wherein the clamping mechanism is gripped by moving the mechanism to a gripping position and retracting the movable block from a moving state in a direction perpendicular to the stacking direction. apparatus.
前記把持位置にあるクランプ機構の前記可動ブロックを積層方向と垂直な方向に移動させることで、クランプ機構の把持の解消動作を行うとともに、前記可動ブロックを積層方向と垂直な方向への移動状態から退避させることでクランプ機構を退避位置へ移動させることを特徴とする請求項3に記載の双極型電池の製造方法。   By moving the movable block of the clamp mechanism in the gripping position in a direction perpendicular to the stacking direction, the clamp mechanism is released from the gripping operation, and the movable block is moved from a state perpendicular to the stacking direction. The bipolar battery manufacturing method according to claim 3, wherein the clamp mechanism is moved to a retracted position by retracting. 前記双極型電極および前記セパレータは、略矩形形状を呈し、
前記双極型電極および前記セパレータの対向する2辺が、前記クランプ機構によって把持されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の双極型電池の製造装置。
The bipolar electrode and the separator have a substantially rectangular shape,
5. The bipolar battery manufacturing apparatus according to claim 1, wherein two opposing sides of the bipolar electrode and the separator are gripped by the clamp mechanism. 6.
前記クランプ機構の積層方向に関する配置間隔は、前記双極型電極および前記セパレータの撓み量より大きいことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の双極型電池の製造装置。 6. The bipolar battery manufacturing apparatus according to claim 1, wherein an arrangement interval of the clamp mechanism in the stacking direction is larger than a deflection amount of the bipolar electrode and the separator . 前記クランプ機構は、前記双極型電極および前記セパレータに張力を付与した状態で把持するための弾性力を発揮させる弾性部材を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の双極型電池の製造装置。 The said clamp mechanism has an elastic member which exhibits the elastic force for hold | gripping in the state which gave tension | tensile_strength to the said bipolar electrode and the said separator , The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Bipolar battery manufacturing equipment. 前記支持構造体および前記受け台を、前記積層方向に相対移動させるためのZ軸移動手段を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の双極型電池の製造装置。   The bipolar battery manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising Z-axis moving means for relatively moving the support structure and the cradle in the stacking direction. 前記電極セット手段と受け台における双極型電極の積層を減圧下で実行するための減圧手段をさらに備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の双極型電池の製造装置。   The bipolar battery manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising a pressure reducing means for executing lamination of the bipolar electrodes on the electrode setting means and the cradle under reduced pressure. . 前記双極型電極および前記セパレータは、予め一体化され、また、シール前駆体が配置された状態で電極セット手段に把持されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の双極型電池の製造装置。 The bipolar electrode and the separator are integrated in advance and are held by the electrode setting means in a state where a seal precursor is disposed. Bipolar battery manufacturing equipment. 前記シール前駆体は、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項10に記載の双極型電池の製造装置。   The bipolar battery manufacturing apparatus according to claim 10, wherein the seal precursor is a thermosetting resin or a thermoplastic resin. 前記双極型電池は、リチウム二次電池であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の双極型電池の製造装置。   The bipolar battery manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the bipolar battery is a lithium secondary battery. 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、セパレータを、受け台に交互に積層し、積層体を形成するための双極型電池の製造方法であって、
複数の双極型電極および前記セパレータの外周部を、電極セット手段の支持構造体に前記双極型電極の投影面と重なる把持位置に前記支持構造体に対して積層方向と垂直な方向に移動可能に配置されるクランプ機構によって順次把持し、積層方向に間隔をあけて互いに接触しない状態で、保管するための電極セット工程と、
前記電極セット手段を受け台上に配置して前記把持を解消するとともに、前記クランプ機構を前記双極型電極の投影面と重ならない退避位置へ前記支持構造体に対して積層方向と垂直な方向に移動させ、順次把持を解消することで受け台上に積層体を形成する積層工程とからなることを特徴とする双極型電池の製造方法。
Current collector, positive electrode disposed on one surface of the current collector, and bipolar electrode having a negative electrode disposed on the other surface of the current collector, separators are alternately stacked on a cradle, A method of manufacturing a bipolar battery for forming a laminate,
A plurality of bipolar electrodes and the outer peripheral portion of the separator can be moved in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the support structure to a holding position where the projection structure of the bipolar electrode overlaps the support structure of the electrode setting means An electrode setting process for storing in a state in which the clamp mechanism is sequentially held by the arranged clamp mechanism and is not in contact with each other with an interval in the stacking direction;
The electrode setting means is disposed on a receiving base to eliminate the gripping, and the clamp mechanism is moved to a retracted position that does not overlap with the projection surface of the bipolar electrode in a direction perpendicular to the stacking direction with respect to the support structure. A bipolar battery manufacturing method comprising: a stacking step of forming a stacked body on a cradle by moving and sequentially eliminating gripping.
前記積層工程において前記電極セット手段と受け台は積層方向に相対的に移動していることを特徴とする請求項13に記載の双極電池の製造方法。 14. The method of manufacturing a bipolar battery according to claim 13 , wherein the electrode setting means and the cradle are relatively moved in the stacking direction in the stacking step. 前記双極型電極及びセパレータを予め一体化させシール前駆体を配置した双極型電極およびセパレータを準備する準備工程を電極セット工程の前に行うことを特徴とする請求項13もしくは14に記載の双極型電池の製造方法。 Bipolar according to claim 13 or 14, characterized in that the preparation step of preparing a bipolar electrode and the separator was arranged a seal precursor is previously integrated with the bipolar electrode and the separator before the electrode set step Battery manufacturing method. 前記電極セット工程を大気圧化で行い、
前記積層工程を減圧下で行うことを特徴とする請求項1315のいずれか1項に記載の双極型電池の製造方法。
Performing the electrode setting step at atmospheric pressure,
The method for manufacturing a bipolar battery according to any one of claims 13 to 15 , wherein the stacking step is performed under reduced pressure.
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