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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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、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単電池110)が得られる。
As a result, a bipolar electrode (
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
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、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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Further, when the
On the other hand, when the
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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、双極型単電池110の積層体を押圧するために使用される。
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、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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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。
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
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
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
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
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33参照)。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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)
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.
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.
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.
前記積層工程を減圧下で行うことを特徴とする請求項13〜15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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