JP6017237B2 - 双極型二次電池 - Google Patents
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Description
(1)双極型電極(電極付き集電箔)の厚み方向両面にシール材を貼り合わせて電極シートとし、複数の前記電極シートをセパレータを挟んだ状態で重ね合わせて積層品とし、前記積層品における電解液注入口以外の周縁部を熱プレス溶着して積層品スタックとした双極型二次電池(リチウムイオン電池)において、前記電極シートを構成する前記双極型電極(電極付き集電箔)、前記双極型電極(電極付き集電箔)の一方の面に貼着した第1のシール材および前記双極型電極(電極付き集電箔)の他方の面に貼着した第2のシール材は、これらを互いに重ねるときに平面上の位置合わせをするための位置決め穴を備え、前記第1のシール材に設けた位置決め穴および前記第2のシール材に設けた位置決め穴は、前記双極型電極(電極付き集電箔)に設けた位置決め穴より小さく形成されていることを特徴とする双極型二次電池(リチウムイオン電池)。
(2)上記(1)項記載の双極型二次電池(リチウムイオン電池)を製造する方法において、前記電極シートを作製するときに、前記第1のシール材と前記双極型電極(電極付き集電箔)をこれらの位置決め穴で位置合わせのうえ重ねる第1工程と、前記第1工程で重ねた前記第1のシール材および前記双極型電極(電極付き集電箔)よりなる積層品と前記第2のシール材をこれらの位置決め穴で位置合わせのうえ重ねる第2工程とを順次実施することを特徴とする双極型二次電池(リチウムイオン電池)の製造方法。
すなわち図1および図2に示すように、双極型電極(電極付き集電箔)12の厚み方向両面にそれぞれ枠状のシール材16,17が貼り合わされることにより電極シート11が構成されており、図3に示すように、複数の電極シート11が間にセパレータ18を挟んだ状態で重ねられることにより電極シート11の積層品21Aが構成されており、図4に示すように、積層品21Aにおける電解液注入口23以外の周縁部が熱プレス溶着(圧着)されることにより電極シート11の積層品スタック21Bが構成されている。積層品21Aは熱プレス溶着する前の双極型二次電池であり、積層品スタック21Bは熱プレス溶着した後の双極型二次電池である。単電池としては図3に示すように、互いに重ねられる2組の電極シート(例えば11Dと11C)における一方の電極シート11Dの正極14、他方の電極シート11Cの負極15および両極14,15間のセパレータ18Cによって1つの単電池が構成されている。また図4に示すように、熱プレス溶着された積層品スタック21Bの周縁部に、積層品スタック21Bの内部に注入する電解液(図示せず)の漏れをシールするための高圧着部位(シールライン)24が形成されている。
図1および図2に示す双極型電極12は、集電体(集電箔)13の厚み方向一方の面に正極14を配置するとともに他方の面に負極15を配置したものである。集電体13は、導電性ポリイミドに金属薄膜(Cu等)を被着した素材によって平面四角形(長方形)のフィルム状(約300×350×0.05mm)に成形され、その厚み方向一方の面の平面中央に正極14が固定されるとともに他方の面の平面中央に負極15が固定されている。
図3に示す積層品21Aは、4枚の電極シート11および3枚のセパレータ18が交互に重ねられることにより3層に亙る積層品として構成されている。電極シート11の平面上にはそれぞれ上記位置決め穴12a,16a,17aが重ねられたことによる電極シート11としての位置決め穴11a(図1参照)が設けられているので、電極シート11同士はこの位置決め穴11aで位置を合わせて重ねられている。一方、セパレータ18は平面積が比較的小さいので、電極シート11の平面上中央位置に配置されることにより位置合わせされており、位置決め穴による位置合わせには加えられていない。尚、積層数について上記3層としたのは単なる例示であって、4層以上例えば8層であっても良い。電極シート11には重ね合わせに先立ってそれぞれ、電圧監視用端子(FPC)25が取り付けられている。
図4に示す積層品スタック21Bは、図3の積層品21Aを熱プレス溶着することによって作製されている。上記したように電極シート11およびこれを複数重ね合わせた積層品21Aは平面四角形(長方形)であって、その周縁部の4辺のうちの1辺は電解液注入口23とされ開口したままとされるので、積層品21Aは残りの3辺において熱プレス溶着され、図4では、この熱プレス溶着された領域を点々を付して示している。溶着領域内におけるシール材17は、双極型電極12と重なる部分において双極型電極12の集電体13に溶着され、双極型電極12と重ならない部分においてシール材16に溶着されている。
その一方で、図5(C)に示すように、所定の大きさの平面形状(四角形)にカットしたシール材16,17を用意し、このシール材16,17を打ち抜きプレスして枠状に加工する(図5(D))。
(0)初動位置として移動テーブル34,35,36は中間ポジションP2に位置している。
(1)第1移動テーブル34が供給ポジションP1へ移動し、第1移動テーブル34上に第1のシール材16をセットする。
(2)第2移動テーブル35が供給ポジションP1へ移動し、第2移動テーブル34上に双極型電極12をセットする。
(3)第3移動テーブル35が供給ポジションP1へ移動し、第3移動テーブル34上に第2のシール材17をセットする。
(5)第2移動テーブル35は中間ポジションP2へ戻り、第1移動テーブル34が位置合わせポジションP3へ移動する。
(6)CCDカメラ31等を備える光学読取り装置が、第1移動テーブル34上の第1のシール材16の位置(位置決め穴16aの位置)および吸着テーブル37に吸着された状態の双極型電極12の位置(位置決め穴12aの位置)をそれぞれ確認する。
(7)上記確認による位置データにもとづいて第1のシール材16および双極型電極12の位置(位置決め穴12a,16a同士の位置)を調整し、第1のシール材16の上に双極型電極12を貼り合わせる。
(9)第3移動テーブル36は中間ポジションP2へ戻り、第1移動テーブル34が位置合わせポジションP3へ移動する。
(10)CCDカメラ31等を備える光学読取り装置が、第1移動テーブル34上の第1のシール材16および双極型電極12よりなる積層品の位置(位置決め穴12a,16aの位置)ならびに吸着テーブル37に吸着された状態の第2のシール材17の位置(位置決め穴17aの位置)をそれぞれ確認する。
(11)上記確認による位置データにもとづいて第1のシール材16および双極型電極12ならびに第2のシール材17の位置(位置決め穴12a,16a,17a同士の位置)を調整し、第1のシール材16および双極型電極12よりなる積層品の上に第2のシール材17を貼り合わせる。
(12)第1移動テーブル34が供給ポジションP1へ移動し、第1のシール材16、双極型電極12および第2のシール材17よりなる積層品を取り出す。
(d−2)中間層シート12のターゲット12a読み取り後、中間層シート12を精密位置合わせ機の吸着テーブル37に吸着固定する(図8(B))。
(d−3)つぎに、この状態のまま、下地としての移動テーブル34に下層シート(第1のシール材)16をセットし、下層シート16のターゲット16aを読み取る(図8(C))。
(d−4)中間層シート12と下層シート16のターゲット12a,16aが読み取れたことで、これらの位置合わせをし、下層シート16の上に中間層シート12を積層させる(図8(D))。
(d−5)積層後に、中間層シート12の吸着を止め、吸着テーブル37から中間層シート12を離す(図8(E))。
(d−6)最後に、中間層シート12と上層シート(第2のシール材)17の位置合わせをして、中間層シート12の上に上層シート17を積層する。この場合、上層シート17のターゲット17aはその直下の中間層シート12のターゲット12aより小さいので、上記図7(B)に示した通常の方法により位置合わせが可能となる(図8(F))。
11a,12a,16a,17a 位置決め穴
12 双極型電極
13 集電箔
14 正極
15 負極
16,17 シール材
16b,17b 中空部
18 セパレータ
21A 積層品
21B 積層品スタック
23 電解液注入口
24 高圧着部位
25 端子
31 CCDカメラ
32 制御装置
33 貼り合わせ機
34,35,36 移動テーブル
37 吸着テーブル
38 反射鏡
Claims (4)
- 双極型電極およびシール材が積層されてなる双極型二次電池において、
前記双極型電極およびシール材はそれぞれ位置決め穴を有し、
前記位置決め穴が積層方向に連通した状態で前記双極型電極およびシール材が積層され、
前記シール材の位置決め穴は、前記双極型電極の位置決め穴よりも径が小さいことを特徴とする双極型二次電池。 - 前記シール材の位置決め穴の外周は、前記双極型電極の位置決め穴の外周と同じか、それよりも内側にあることを特徴とする請求項1記載の双極型二次電池。
- 前記双極型電極の位置決め穴は、前記双極型電極に前記シール材を積層した後に、前記双極型電極と前記シール材との位置ズレ誤差を位置合わせ手段により検知可能であることを特徴とする請求項2記載の双極型二次電池。
- 前記双極型電極および前記シール材の位置決め穴はそれぞれ複数設けられていることを特徴とする請求項3記載の双極型二次電池。
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