JP5468129B2 - 蓄電用デバイスの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電用デバイスの製造方法、および蓄電用デバイスに関する。
近年、高エネルギー密度、高出力特性を必要とする用途に対応する蓄電装置として、リチウムイオン二次電池と電気二重層キャパシタとの蓄電原理を組み合わせたリチウムイオンキャパシタが注目されている。リチウムイオンキャパシタは、負極に、予め電気化学的方法などでリチウムイオンを吸蔵、担持（以下、「ドープ」ともいう）させて、負極電位を下げることにより、エネルギー密度を大幅に大きくすることができる。
例えば特開２００７−６７１０５号公報には、正極および負極をセパレータを介して捲回させてなる捲回体に、リチウムイオンの供給源としてリチウム箔を配置し、負極とリチウム箔との電気化学的接触によって、リチウムイオンを負極にドープする技術が開示されている。
捲回体の形成方法としては、リチウム箔を金属箔（例えば銅ラス）に圧着させた積層体を、圧着によってセパレータに貼り付けた後、セパレータとともに積層体を捲回する方法がある。積層体は、例えば、セパレータに、リチウム箔、金属箔の順で圧着して形成されるが、リチウム箔は、大気雰囲気中のわずかな水分と反応することで硬くなることがある。そのため、例えば、上記のような形成方法において、積層体が貼り付けられたセパレータを搬送しているときに、積層体がセパレータから剥がれ落ちたり、積層体が所定の位置からずれてしまうという問題があった。
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、リチウム箔がセパレータから剥がれ落ちることを抑制でき、積層体の位置精度が高い蓄電用デバイスの製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記製造方法で製造された蓄電用デバイスを提供することにある。
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
［適用例１］
本発明にかかる蓄電用デバイスの製造方法の一態様は、
リチウム箔および金属箔を有する積層体を、接着部材によって、第１セパレータおよび第２セパレータの少なくとも一方に固着する固着工程と、
前記第１セパレータと、前記第２セパレータと、前記積層体と、前記第１セパレータおよび前記第２セパレータの一方を介して配置された正極および負極と、を捲回する捲回工程と、
を含む。
［適用例２］
適用例１において、
前記固着工程では、
前記捲回工程における前記積層体の巻始め側に、前記接着部材を設けることができる。
［適用例３］
適用例１または２において、
前記接着部材は、前記金属箔と接し、かつ、前記リチウム箔と離間していることができる。
［適用例４］
適用例１ないし３のいずれか１例において、
外装容器に前記捲回体を収容する工程と、
前記外装容器に電解液を注入する工程と、
を、さらに含むことができる。
［適用例５］
適用例４において、
前記積層体と前記負極とを短絡することにより、リチウムイオンが前記負極にドープされることができる。
［適用例６］
本発明にかかる蓄電用デバイスの一態様は、
第１セパレータと、第２セパレータと、リチウム極集電体と、前記第１セパレータおよび前記第２セパレータの一方を介して配置された正極および負極と、を捲回させてなる捲回体を含み、
前記リチウム極集電体は、接着部材によって、前記第１セパレータおよび前記第２セパレータの少なくとも一方に固着されている。
本発明に係る蓄電用デバイスの製造方法によれば、リチウム箔を金属箔に圧着させた積層体を、接着部材によって第１セパレータに固着させることができる。そのため、例えば、積層体が圧着のみによって第１セパレータに貼り付けられている場合に比べて、積層体の第１セパレータに対する接着力を向上させることができる。これにより、積層体が第１セパレータから剥がれ落ちることを抑制でき、積層体の位置精度（アライメント精度）を高めることができる。
図１は、本実施形態に係る蓄電用デバイスを模式的に示す断面図である。 図２は、本実施形態に係る蓄電用デバイスを模式的に示す断面図である。 図３は、本実施形態に係る蓄電用デバイスの捲回体を模式的に示す平面図である。 図４は、本実施形態に係る蓄電用デバイスの捲回体を模式的に示す断面図である。 図５は、本実施形態に係る蓄電用デバイスの捲回体を模式的に示す断面図である。 図６は、本実施形態に係る蓄電用デバイスの捲回体を模式的に示す平面図である。 図７は、本実施形態に係る蓄電用デバイスの捲回体を模式的に示す断面図である。 図８は、本実施形態に係る蓄電用デバイスの製造工程を説明するための図である。 図９は、本実施形態に係る蓄電用デバイスの製造工程を説明するための図である。 図１０は、本実施形態に係る蓄電用デバイスの製造工程を説明するための図である。 図１１は、本実施形態に係る蓄電用デバイスの製造工程を説明するための図である。 図１２は、本実施形態に係る蓄電用デバイスの製造工程を説明するための図である。 図１３は、本実施形態に係る蓄電用デバイスの製造工程を説明するための図である。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
１． 蓄電用デバイス
本実施形態に係る蓄電用デイバスについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る蓄電用デバイス１００を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係る蓄電用デバイス１００を模式的に示す図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。なお、図１では、便宜上、捲回体４０を簡略化して図示している。また、図２では、便宜上、正極６０、負極７０、および積層体８０を簡略化して図示している。以下では、一例として、蓄電用デバイス１００を、リチウムイオンキャパシタとして説明する。
蓄電用デバイス１００は、図１および図２に示すように、外装容器１０と、封口板２０と、正極端子３０と、捲回体４０と、を含むことができる。
外装容器１０は、図１に示すように、例えば、上面が開口している円筒状の形状を有している。外装容器１０の材質としては、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、ステンレスなどが挙げられる。外装容器１０内には、捲回体４０および電解液が収容されている。外装容器１０の内面には、例えば、負極リード１４が接続されている。負極リード１４は、外装容器１０の内面と、捲回体４０の負極７０と、を電気的に接続することができる。そのため、外装容器１０の負極側に位置する領域は、負極端子７１を兼ねることもできる。負極リード１４の材質としては、銅、ステンレス、ニッケルなどが挙げられる。
封口板２０は、外装容器１０の開口縁に固定されている。封口板２０は、絶縁性であってもよく、導電性であってもよいが、封口板２０が導電性である場合は、例えば、封口板２０と正極端子３０との間に絶縁部材（図示せず）を設けることができる。
正極端子３０は、封口板２０に設けられた開口に装着されている。正極端子３０の材質としては、アルミニウムなどが挙げられる。正極端子３０の下面には、例えば、正極リード１２が接続されている。正極リード１２は、正極端子３０と、捲回体４０の正極６０と、を電気的に接続することができる。正極リード１２の材質としては、アルミニウムなどが挙げられる。上述した構成の場合は、正極端子３０は、正極と電気的に接続され、負極端子７１は、負極と電気的に接続されている。
なお、図１に示す例では、負極リード１４が外装容器１０に電気的に接続されているが、正極リード１２が外装容器１０に電気的に接続され、負極リード１４が正極端子３０の位置に存在する端子に電気的に接続されている形態でもよい（図示せず）。この場合は、正極端子３０の位置に存在する端子は、負極端子として機能し、負極端子７１の位置に存在する端子は、正極端子として機能することができる。
捲回体４０は、外装容器１０内に収容され、電解液に浸漬されている。捲回体４０は、図２に示すように、第１セパレータ５０と、第２セパレータ５５と、正極６０と、負極７０と、積層体８０と、を有する。ここで、図３は、捲回体４０の展開された状態（捲回される前の状態）を模式的に示す平面図である。図４は、捲回体４０を模式的に示す図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、捲回体４０を模式的に示す図３のＶ−Ｖ線断面図である。なお、便宜上、図４では、正極６０、負極７０、および積層体８０を簡略化して図示している。
捲回体４０は、図３〜図５に示すように、例えば、第１セパレータ５０、正極６０、第２セパレータ５５、および負極７０を、この順で重ね、巻き始め側１から巻き終り２に向けて捲回されてなるものである。第１セパレータ５０および第２セパレータ５５の少なくとも一方には、積層体８０が設けられている。図２に示す例では、積層体８０は、第１セパレータ５０に、接着部材９０によって固着され、第１セパレータ５０とともに捲回されて、捲回体４０をなしている。捲回体４０の断面形状は、図２に示すように、渦巻状である。
以下、捲回体４０を構成する部材について説明する。
１．１． 第１セパレータおよび第２セパレータ
図６は、捲回体４０の展開された状態を模式的に示す平面図であって、便宜上、図３における、第２セパレータ５５および負極７０を省略して図示したものである。図７は、捲回体４０を模式的に示す図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
第１セパレータ５０と第２セパレータ５５との形状および材質は、実質的に同じとみなすことができる。したがって、以下では、第１セパレータ５０についてのみ説明する。
第１セパレータ５０は、シート状の形状を有している。図６に示す例では、第１セパレータ５０の平面形状は、第１の辺５１および第２の辺５２を短辺とする矩形である。第１セパレータ５０は、例えば、第１の辺５１側から第２の辺５２側に向けて捲回されることにより、図２に示す捲回体４０をなすことができる。したがって、第１の辺５１側を巻始め側１といい、第２の辺５２側を巻終り側２ということもできる。
第１セパレータ５０としては、電解液、正極活物質および負極活物質に対して耐久性がある多孔性材料を用いることができる。より具体的には、第１セパレータ５０としては、セルロース、セルロース／レーヨン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、アミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、もしくはこれらの混合物などからなる不織布や、多孔質のフィルムなどを用いることができる。第１セパレータの厚みは、例えば、１５μｍ〜５０μｍである。第１セパレータ５０は、捲回されたときに、正極６０と負極７０とを隔離することができる。また、第１セパレータ５０は、電解液を浸潤することができる。
１．２． 積層体
積層体８０は、図６および図７に示すように、接着部材９０によって第１セパレータ５０に固着されている。積層体８０は、第１セパレータ５０に圧着され、さらに、接着部材９０によって第１セパレータ５０に固着されていてもよい。図６に示す例では、積層体８０は、第１セパレータ５０の巻始め側１と巻終り側２とに、正極６０を挟んで２つ設けられている。そのため、図２に示す捲回体４０において、積層体８０は、捲回体４０の中心部と外周部とに配置される。積層体８０としては、図７に示すように、第１セパレータ５０に、リチウム箔８２と、リチウムとは異なる材質の金属箔８４と、をこの順で積層させたものを用いることができる。
リチウム箔８２は、例えば、第１セパレータ５０に圧着されている。リチウム箔８２は、例えば図６に示すように平面視において、金属箔８４の外周の内側に配置されている。リチウム箔８２は、リチウムイオンの供給源として機能することができる。すなわち、図２に示すような捲回体４０において、金属箔８４と負極７０とを電気的に接続させて短絡させた状態で電解液に浸漬させることにより、リチウム箔８２は、酸化され、電子が負極７０に流れることでイオン化し、リチウムイオンとして電解液中に放出される。そして、リチウムイオンは、電気化学的に電解液を介して負極７０にドープ（「プレドープ」ともいえる）されることができる。その結果、負極７０の電位を下げることができる。図２に示すように、リチウム箔８２は、捲回体４０の中心部と外周部とに配置されるので、リチウムイオンは、多孔性である第１セパレータ５０および第２セパレータ５５等を透過して、均一性良く負極７０へのプレドープされることができる。
なお、図２〜図７では、便宜上、負極７０へのプレドープを行う前の状態を図示している。プレドープを行った後は、上述のとおり、リチウム箔８２の少なくとも一部は、電解液中にリチウムイオンとして放出される状態となる。
リチウム箔８２の大きさは、負極７０にプレドープされる量を考慮して適宜定められる。より具体的には、リチウム箔８２の大きさは、厚みが５０μｍ〜３００μｍ、長さ（図６に示す巻始め側１から巻終り側２に向かう方向の大きさ）が１００ｍｍ程度、幅（長さ方向と直交する方向の大きさ）が１００ｍｍ程度である。
金属箔８４は、例えば、リチウム箔８２に圧着されている。金属箔８４は、平面視において、第１セパレータ５０の外周の外側に延出している延出部８５を有することができる。延出部８５と負極７０とを導電部材（図示せず）によって、または双方を折り込んで電気的に接続させることにより、金属箔８４と負極７０とを短絡させ、リチウムイオンのプレドープを行うことができる。したがって、積層体８０は、リチウム極ということができ、金属箔８４は、リチウム極集電体ということができる。
金属箔８４としては、多孔性の金属箔を用いることができる。これにより、図２に示すような捲回体４０において、リチウムイオンは、金属箔８４を透過して負極７０にプレドープされることができる。金属箔８４の材質としては、銅、ステンレスなどが挙げられる。金属箔８４の大きさは、特に限定されないが、例えば、厚みが１０μｍ〜２００μｍ、長さが１００ｍｍ程度、幅が１２５ｍｍ程度である。
１．３． 接着部材
接着部材９０は、積層体８０を第１セパレータ５０に固着することができる。図６に示す例では、接着部材９０は、１つの積層体８０に対して２つ設けられているが、その数は特に限定されない。接着部材９０は、例えば、金属箔８４に接し、リチウム箔８２と離間して設けられている。そのため、接着部材９０によって、リチウムイオンのプレドープが妨げられることはない。接着部材９０は、例えば、リチウム箔８２から平面視において２ｍｍ程度離れて設けられているが、設計により適宜変更可能である。
図６に示す例では、接着部材９０は、積層体８０の（金属箔８４の）巻始め側１のみに設けられている。より具体的には、接着部材９０は、平面視において、積層体８０より巻始め側１の辺を跨いで設けられている。図６に示す例では、接着部材９０は、矩形の積層体８０の巻始め側１の辺８１を跨いで設けられている。さらに、図示の例では、接着部材９０は、平面視において、リチウム箔８２と重ならないように設けられている。
なお、図示はしないが、接着部材９０は、第１セパレータ５０と金属箔８４との間に設けられ、かつ、リチウム箔８２と離間していてもよい。このような形態は、まず、第１セパレータ５０に接着部材９０を設け、次に、金属箔８４の一部が接着部材９０と接するように、第１セパレータ５０に積層体８０を設けることにより形成される。
接着部材９０の大きさは、特に限定されないが、例えば、厚みが２５μｍ程度、長さが１０ｍｍ程度、幅が８ｍｍ程度である。接着部材９０の材質としては、電解液に対して耐久性を有する材料を用いることができる。より具体的には、接着部材９０としては、ポリイミドテープ、ＰＰ（ポリプロピレン）テープ、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）テープなどが挙げられるが、接着可能であれば、その他の既存の接着材料を使用することができる。
１．４． 正極
正極６０は、シート状の形状を有している。正極６０は、図５に示すように、正極集電体６２と、正極活物質層６４と、を含む。
正極集電体６２としては、多孔性の金属箔を用いることができる。これにより、図２に示すような捲回体４０において、リチウムイオンは、正極集電体６２を透過して負極７０にプレドープされることができる。正極集電体６２の材質としては、アルミニウムなどが挙げられる。正極集電体６２の厚みは、特に限定されないが、例えば、２０μｍ〜５０μｍである。
正極活物質層６４は、正極集電体６２に設けられている。図５に示す例では、正極活物質層６４は、正極集電体６２の両面に設けられているが、いずれか一方の面にのみ設けられていてもよい。正極活物質層６４の材質としては、電解液と正極活物質層６４との界面付近に、電気二重層を形成することができるものを用いることができる。より具体的には、正極活物質層６４の材質としては、活性炭、導電性高分子、芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であってポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体（ＰＡＳ）などが挙げられる。
正極集電体６２は、正極活物質層６４が設けられていない未塗工部６３を有することができる。未塗工部６３の材質は、例えば、正極集電体６２と同じ材質である。未塗工部６３は、第１セパレータ５０と正極６０とを重ねたときに、平面視において、例えば第１セパレータ５０の外周の外側に位置する。未塗工部６３は、捲回された後、図１に示す正極リード１２と接続されることができる。
１．５． 負極
負極７０は、シート状の形状を有している。負極７０は、図５に示すように、負極集電体７２と、負極活物質層７４と、を含む。
負極集電体７２としては、多孔性の金属箔を用いることができる。負極集電体７２の材質としては、銅、ステンレス、ニッケルなどが挙げられる。負極集電体７２の厚みは、特に限定されないが、例えば、２０μｍ〜５０μｍである。
負極活物質層７４は、負極集電体７２に設けられている。図５に示す例では、負極活物質層７４は、負極集電体７２の両面に設けられているが、いずれか一方の面にのみ設けられていてもよい。負極活物質層７４の材質としては、リチウムイオンを吸蔵および放出可能な炭素材料を用いることができる。より具体的には、負極活物質層７４の材質としては、黒鉛（グラファイト）、難黒鉛化炭素、ＰＡＳを挙げることができる。
負極集電体７２は、負極活物質７４が設けられていない未塗工部７３を有することができる。未塗工部７３の材質は、例えば、負極集電体７２と同じ材質である。未塗工部７３は、第２セパレータ５５と負極７０とを重ねたときに、平面視において、例えば第２セパレータ５５の外周の外側に位置する。未塗工部７３は、捲回された後、図１に示す負極リード１４と接続されることができる。
１．６． 電解液
電解液としては、非水系電解液が用いられる。電解液の溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレン、スルホランなどが挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
電解液の電解質としては、リチウム塩を用いることができる。より具体的には、電解質としては、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎなどが挙げられる。電解液中の電解質の濃度は、例えば、０．５モル／Ｌ〜１．５モル／Ｌである。
本実施形態に係る蓄電用デバイス１００によれば、接着部材９０によって、積層体８０は第１セパレータ５０に固着されていることができる。そのため、蓄電用デバイス１００は、例えば積層体が圧着のみによって第１セパレータに貼り付けられている場合に比べて、積層体８０の接着力が大きく、積層体８０の位置精度の向上を図ることができる。これにより、積層体８０の位置ずれによって、例えば積層体８０と正極６０とが短絡することを防止することができる。さらに、積層体８０の位置ずれによって、プレドープの際のリチウムイオンが不均一に拡散することを抑制することができ、蓄電用デバイス１００のエネルギー密度を向上させることができる。
２． 蓄電用デバイスの製造方法
本実施形態に係る蓄電用デバイス１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図８〜図１３は、蓄電用デバイス１００の製造工程を説明するための図である。
まず、蓄電用デイバス１００を製造するための巻取り装置について説明する。図８は、蓄電用デイバス１００を製造するための巻取り装置１０００を模式的に示す図である。
巻取り装置１０００は、図８に示すように、第１セパレータ５０を供給するための第１セパレータ供給部１５０と、リチウム箔８２を供給するためのリチウム箔供給部１８２と、金属箔８４を供給するための金属箔供給部１８４と、第２セパレータ５５を供給するための第２セパレータ供給部１５５と、正極６０を供給するための正極供給部１６０と、負極７０を供給するための負極供給部１７０と、供給部１５０，１５５，１６０，１７０，１８２，１８４から搬送された部材を捲回するための巻取り部１４０と、を有する。さらに、巻取り装置１０００は、供給部１５０，１５５，１６０，１７０，１８２，１８４から搬送された部材を巻取り部１４０に搬送するための搬送ローラー１０１を有することができる。
供給部１５０，１５５，１６０，１７０，１８２，１８４、および巻取り部１４０は、例えば、図８に示すＺ軸方向（例えば鉛直方向）に分散して設置されている。これにより、巻取り装置１０００の小型化を図ることができる。より具体的には、巻取り装置１０００の図８に示すＸ軸方向ないしＹ軸方向（例えば水平方向）の縮小化を図ることができる。同様に、複数の搬送ローラー１０１は、Ｚ軸方向に分散して設置されている。したがって、搬送ローラー１０１の配置によって規定される搬送経路は、Ｚ軸方向に変位している。
なお、例えば、第１セパレータ供給部１５０から供給される第１セパレータ５０ａは、図２に示す第１セパレータ５０が連続的に一体化された状態である。すなわち、第１セパレータ５０ａを所定の形状に切断することにより、捲回体４０をなす第１セパレータ５０を得ることができる。同様に、他の供給部１５５，１６０，１７０，１８２，１８４から供給される部材についても、該部材を所定の形状に切断することにより、捲回体４０なす部材を得ることができる。
２．１． 搬送工程
次に、巻取り装置１０００を用いて、供給部１５０，１５５，１６０，１７０，１８２，１８４から供給される各部材を、巻取り部１４０に搬送する工程について説明する。
（１）第１セパレータ、リチウム箔および金属箔
第１セパレータ供給部１５０から供給される第１セパレータ５０ａは、図８に示すように、搬送ローラー１０１を介して、巻取り装置１０００の圧着機構２００内に搬送される。同様に、リチウム箔供給部１８２から供給されるリチウム箔８２ａ、および金属箔供給部１８４から供給される金属箔８４ａは、搬送ローラー１０１介して、圧着機構２００内に搬送される。第１セパレータ５０ａ、リチウム箔８２ａおよび金属箔８４ａの搬送経路は、特に限定されないが、圧着機構２００内において、第１セパレータ５０ａと金属箔８４ａとの間に、リチウム箔８２ａが位置するように設定される。
図９は、巻取り装置１０００の圧着機構２００を模式的に示す図である。圧着機構２００では、図９に示すように、第１セパレータ５０ａの一方の面に、リチウム箔８２ａおよび金属箔８４ａを圧着する圧着工程を行う。まず、リチウム箔８２ａおよび金属箔８４ａは、圧着とともに所定の長さおよび形状に切断され、リチウム箔８２および金属箔８４（積層体８０）となることができる。次に、第１セパレータ５０ａの一方の面にリチウム箔８２、金属箔８４を圧着して固定させる。切断されたリチウム箔８２ａおよび金属箔８４ａは、切断と同時にローラー状の自動搬送クランプ（図示せず）で保持され、次の積層体８０を形成する際に、所定の切断位置まで搬送される。圧着工程は、例えば、２つの圧着冶具２１０の間に、第１セパレータ５０ａ、リチウム箔８２ａおよび金属箔８４ａを配置し、常温において、圧力０．５ＭＰａ、０．５秒間以下、加圧することにより行われる。圧着冶具２１０の材質としては、ＳＵＳ、樹脂などが挙げられる。なお、図９の矢印Ａは、第１セパレータ５０ａの搬送方向（進行方向）を示している。
圧着機構２００において第１セパレータ５０ａに圧着された積層体８０は、次に、図８に示すように、巻取り装置１０００の固着機構３００内に搬送される。固着機構３００では、図６および図７に示すように、接着部材９０によって、積層体８０を第１セパレータ５０ａに固着する固着工程を行う。固着工程により、積層体８０と第１セパレータ５０ａとの接着力を大きくすることができる。したがって、圧着のみによって積層体８０が第１セパレータ５０ａに貼り付けられている場合に比べて、搬送中や捲回中に、積層体８０が第１セパレータ５０ａから剥がれ落ちたり、積層体８０が所定の位置からずれることを抑制することができる。固着工程は、固着用装置（図示せず）によって自動的に行われてもよいし、人手によって行われてもよい。
積層体８０が剥がれ落ちたり、所定の位置からずれるという不具合は、特に、搬送中に積層体８０が搬送ローラー１０１を通過しているときに発生し易い。その理由は、以下のとおりである。すなわち、積層体８０のリチウム箔８２は、搬送中に、雰囲気中のわずかな水分と反応することで硬くなることがある。そのため、搬送方向が変化する搬送ローラー１０１ｂ〜１０１ｄを通過する際、第１セパレータ５０ａは、搬送ローラー１０１ｂ〜１０１ｄに沿って変形する（曲がる）ことができるが、硬化したリチウム箔８２は、搬送ローラー１０１ｂ〜１０１ｄに沿って変形することができないことがある。その結果、リチウム箔８２は第１セパレータ５０ａの変形に追従できず、積層体８０は第１セパレータ５０ａから剥がれ落ちたり、所定の位置からずれることがある。
したがって、圧着機構２００から搬出された積層体８０は、搬送ローラー１０１ｂ〜１０１ｄを通過する前に、固着機構３００内に搬送されることが望ましい。すなわち、固着工程は、圧着工程において圧着された後、積層体８０が搬送ローラー１０１ｂ〜１０１ｄを通過する前に行われることが望ましい。図８に示す例では、圧着機構２００および固着機構３００は、共に、第１セパレータ供給部１５０から数えて、３番目の搬送ローラー１０１ａと、４番目の搬送ローラー１０１ｂと、の間に設置されている。
固着工程において接着部材９０を設ける位置は、接着部材９０によって積層体８０を第１セパレータ５０ａに固着できれば、特に限定されない。接着部材９０を設ける位置に関らず、上述のとおり、積層体８０と第１セパレータ５０ａとの接着力を大きくすることができる。その中でも、特に、接着部材９０を、積層体８０の巻始め側１に設けることが望ましい。その理由について、以下に、図１０〜図１２を参照しながら説明する。なお、図１０〜図１２は、図８に示す領域Ｘを拡大した図である。
図１０は、接着部材９０を、積層体８０の巻始め側１（搬送方向Ａ側）のみに設けた例を示す図である。図１０に示す例では、積層体８０が搬送ローラー１０１ｄを通過する際、積層体８０が第１セパレータ５０ａの変形に追従できずに、接着力の小さい積層体８０の巻終り側２が、第１セパレータ５０ａから離間することがある。しかしながら、積層体８０の巻始め側１は接着部材９０によって固着されているため、積層体８０の巻終り側２は、巻始め側１に引っ張られ、第１セパレータ５０ａと再び接することができる。その結果、積層体８０は、第１セパレータ５０ａから剥がれ落ちたり、所定の位置からずれることなく、安定して、搬送されることができる。
なお、積層体８０は、例えば、搬送ローラー１０１ｃを通過しているときより、搬送ローラー１０１ｄを通過しているときの方が、第１セパレータ５０ａから剥がれ落ちやすい。搬送ローラー１０１ｃを通過しているときは、積層体８０は、第１セパレータ５０ａと搬送ローラー１０１ｃとの間に位置しているので、搬送ローラー１０１ｃが積層体８０の脱落を抑制することができるためである。
図１１は、接着部材９０を、積層体８０の巻終り側２のみに設けた例を示す図である。図１１に示す例では、積層体８０が搬送ローラー１０１ｄを通過する際、積層体８０が第１セパレータ５０ａの変形に追従できずに、積層体８０の巻始め側１が第１セパレータ５０ａから離間することがある。そして、離間した積層体８０の巻始め側１は、接着部材９０によって固着されている巻終り側２を支点として、搬送方向Ａの反対側に向けて剥がれてしまうことがある。したがって、図１１に示す例では、図１０に示す例に比べて、積層体８０を搬送する際の安定性が小さいことがある。
図１２は、接着部材９０を、積層体８０の巻始め側１と巻終り側２とに設けた例を示す図である。図１２に示す例では、積層体８０が搬送ローラー１０１ｄを通過する際、接着部材９０によって積層体８０の巻始め側１および巻終り側２が固着されているため、接着力の小さい積層体８０の中央部８１が、第１セパレータ１ａから離間する場合がある。そして、積層体８０の中央部８１に応力が集中し、皺が発生することがある。したがって、図１２に示す例では、図１０に示す例に比べて、積層体８０を搬送する際の安定性が小さいことがある。
上記の理由により、図１０に示すように、接着部材９０を、特に積層体８０の巻始め側１に設けることが望ましい。
以上のように、第１セパレータ５０ａには、積層体８０が設けられ、その後、巻取り部１４０に搬送される。
（２）第２セパレータ
第２セパレータ５５ａは、図８に示すように、第２セパレータ供給部１５５から供給され、搬送ローラー１０１を介して、巻取り部１４０に搬送される。
（３）正極
正極６０ａは、図８に示すように、正極供給部１６０から供給され、搬送ローラー１０１を介して、巻取り部１４０に搬送される。
正極６０ａは、例えば図５に示すように、正極集電体６２の両面に正極活物質層６４を塗布して形成される。正極活物質層６４の塗布は、例えば、公知の方法によって行われる。
正極活物質層６４の形成方法としては、まず、正極活物質粉末およびバインダーを、水系媒体または有機溶媒中に分散してスラリーを調整する。必要に応じて、導電性粉末を混入させてもよい。次に、調整したスラリーを正極集電体６２の表面に塗布して乾燥させる。このようにして、正極活物質層６４を得ることをできる。
スラリーの調整に用いられるバインダーとしては、ＳＢＲ(styrene butadiene rubber) 等のゴム系バインダーや、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂などが挙げられる。バインダーの使用量は、負極活物質粉末に対して、例えば、１質量％〜２０質量％の割合である。
必要に応じて混入される導電性粉末としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト、金属粉末などが挙げられる。導電性粉末の使用量は、負極活物質粉末に対して、例えば、２質量％〜４０質量％の割合である。
（４）負極
負極７０ａは、図８に示すように、負極供給部１７０から供給され、搬送ローラー１０１を介して、巻取り部１４０に搬送される。
負極７０ａは、例えば図５に示すように、負極集電体７２の両面に負極活物質層７４を塗布して形成される。負極活物質層７４の塗布は、例えば、公知の方法によって行われる。
なお、負極活物質層７４の形成方法の説明としては、上述した正極活物質層６４の形成方法の説明において、「正極活物質粉末」を「負極活物質粉末」に置き換えて適用することができる。したがって、その詳細な説明を省略する。
以上のように、積層体８０が固着された第１セパレータ５０ａ、第２セパレータ５５ａ、正極６０ａ、および負極７０ａを、巻取り部１４０に搬送することができる。第１セパレータ５０ａ、第２セパレータ５５ａ、正極６０ａ、および負極７０ａの搬送経路は、特に限定されないが、例えば、巻取り部１４０側から、負極７０ａ、第２セパレータ５５ａ、正極６０ａ、第１セパレータ５０ａの順の配置となるように設置される。
２．２． 捲回工程
次に、巻取り部１４０において、例えば、巻取り部１４０側から、負極７０ａ、第２セパレータ５５ａ、正極６０ａ、積層体８０が固着された第１セパレータ５０ａの順に重ねて、捲回する捲回工程を行う。巻取り部１４０は、捲回のための芯棒ともいうことができる。巻取り部１４０は、図８に示す矢印Ｂ方向に回転することができる。巻取り部１４０の材質としては、ステンレス、銅、ニッケル等の金属材料や、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂材料などが挙げられる。セパレータ５０ａ，５５ａ、正極６０ａおよび負極７０ａは、巻取り部１４０において捲回されるとともに所定の長さおよび形状に切断されることができる。
次に、図１３に示すように、捲回された第１セパレータ５０，第２セパレータ５５、正極６０、および負極７０において、例えば最外周に位置する第２セパレータ５５をテープ９２で固定する。これにより、捲回体４０を形成することができる。テープの９２の材質としては、電解液に対して耐久性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、ポリイミド、ポリプロピレンなどを用いることができる。図１３に示す例では、テープ９２を３つ設けているが、その数は特に限定されない。なお、捲回体４０においては、巻取り部１４０がそのまま残された構成としてもよいし、巻取り部１４０が抜き取られた構成としてもよい。
２．３． 組立工程
次に、図１に示すように、例えば超音波溶接によって、正極リード１２を捲回体４０の正極６０に取り付け、負極リード１４を捲回体４０の負極７０に取り付ける。そして、リード１２，１４が取り付けられた捲回体４０を外装容器１０内に収容し、外装容器１０の開口を、正極端子３０が装着された封口板２０で塞ぐ。その後、正極リード１２と正極端子３０の下面とを溶接し、負極リード１４と外装容器１０の内面とを溶接する。
次に、封口板２０の注入口（図示せず）から、電解液を注入する。その後、注入口を封止する。
以上の工程により、蓄電用デバイス１００を製造することができる。
本実施形態に係る蓄電用デバイス１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
蓄電用デバイス１００の製造方法によれば、接着部材９０によって、積層体８０を第１セパレータ５０ａに固着することができる。そのため、積層体８０の接着力を大きくすることができ、第１セパレータ５０ａから積層体８０が剥がれ落ちることを抑制することができる。さらに、積層体８０の接着力が大きくなることによって、第１セパレータ５０ａに固着された積層体８０の位置精度を向上させることができる。
蓄電用デイバス１００の製造方法によれば、積層体８０の巻始め側１にのみ、接着部材９０を設けることができる。そのため、上述のとおり、積層体８０の巻き終り側２のみに接着部材９０を設けた場合や、積層体８０の巻始め側１および巻き終り側２の両方に接着部材９０を設けた場合に比べて、安定して積層体８０を搬送することができる。
蓄電用デバイス１００の製造方法によれば、接着部材９０は、金属箔８４に接し、リチウム箔８２と離間して設けられることができる。そのため、接着部材９０によって、リチウムイオンのプレドープが妨げられることはない。
蓄電用デバイス１００の製造方法によれば、積層体８０を接着部材９０によって第１セパレータ５０ａに固着する工程は、積層体８０を第１セパレータ５０ａに圧着する工程が行われた後、積層体８０が搬送ローラー１０１を通過する前に行われることができる。これにより、上述のとおり、積層体８０を固着する前に、積層体８０が第１セパレータ５０ａから剥がれ落ちることを抑制することができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
１ 巻始め側、２ 巻終り側、１０ 外装容器、１２ 正極リード、１４ 負極リード、２０ 封口板、３０ 正極端子、４０ 捲回体、５０ 第１セパレータ、５５ 第２セパレータ、６０ 正極、６２ 正極集電体、６４ 正極活物質層、７０ 負極、７１ 負極端子、７２ 負極集電体、７４ 負極活物質層、８０ 積層体、８２ リチウム箔、８４ 金属箔、９０ 接着部材、９２ テープ、１００ 蓄電用デバイス、１０１ 搬送ローラー、１４０ 巻取り部、１５０ 第１セパレータ供給部、１５５ 第２セパレータ供給部、１６０ 正極供給部、１７０ 負極供給部、１８２ リチウム箔供給部、１８４ 金属箔供給部、２００ 圧着機構、２１０ 圧着治具、３００ 固着機構、１０００ 巻取り装置

Claims (4)

  1. リチウム箔および金属箔を有する積層体を、接着部材によって、第１セパレータおよび第２セパレータの少なくとも一方に固着する固着工程と、
    前記第１セパレータと、前記第２セパレータと、前記積層体と、前記第１セパレータおよび前記第２セパレータの一方を介して配置された正極および負極と、を捲回して捲回体を形成する捲回工程と、
    を含み、
    前記接着部材は、前記金属箔と接し、かつ、前記リチウム箔と離間している、蓄電用デバイスの製造方法。
  2. 請求項１において、
    前記固着工程では、
    前記捲回工程における前記積層体の巻始め側に、前記接着部材を設ける、蓄電用デバイスの製造方法。
  3. 請求項１または２において、
    外装容器に前記捲回体を収容する工程と、
    前記外装容器に電解液を注入する工程と、
    を、さらに含む、蓄電用デバイスの製造方法。
  4. 請求項３において、
    前記積層体と前記負極とを短絡することにより、リチウムイオンが前記負極にドープさ
    れる、蓄電用デバイスの製造方法。
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