JP6295638B2 - 二次電池の製造方法、製造装置及び当該製造装置に用いられる押圧力付与部材 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の製造方法、製造装置及び当該製造装置に用いられる押圧力付与部材に関する。

電気自動車等に使用される二次電池は、電極内で活物質が酸化または還元され、電子は外部回路を、陽イオンは電解質中を移動することによって動作する。従って、液状などの電解質は電極に含浸されている必要がある。電極に電解質を含浸させる技術としては、例えばセパレータを介してそれぞれ活物質を有する正極及び負極を含む積層体を外装体に収納して電解質を注入し、外装体を封口してローラプレスで加圧する技術などがある（特許文献１参照）。

特開２００２−１５１１５６号公報

特許文献１に記載の技術であっても電解質の含浸は行える。もっとも、ひとつの二次電池には何枚もの外装体が含まれるため、電池の高容量化などの要請に対応して一枚の外装体に含まれる電極の枚数を増やしたいといった要望が存在する。外装体に収納される二次電池の枚数を増やした場合、ローラによって挟持される方向と交差する面には含浸を十分に行えるものの、ローラによって挟持される面と平行な面には電解質を十分に含浸できず、含浸効率が電池特性の向上に影響を与えるおそれがある。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、単電池に収納する電極の積層枚数を増やした場合でも含浸を効率よく十分に行うことのできる二次電池の製造方法、二次電池の製造装置、及び製造装置において用いられる部材を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明は、二次電池の製造方法である。上記製造方法は、正極とセパレータと負極とを交互に積層した積層電極体を用意する準備工程と、積層電極体を外部から隔離する可撓性を備える外装部に積層電極体を収納する収納工程と、外装部の開口部から電解質を充填する充填工程と、開口部を封止後、外装部内部の電解質を積層電極体に含浸させる含浸工程と、を有する。本発明において含浸工程では、電解質を充填した状態で、積層電極体の積層方向から見た際に外装部よりも大きい面積を有する一対の治具で外装部を挟持することによって外装部に押圧力を付与して前記電解質の含浸を行い、一対の治具は、外装部との接触による押圧によって外装部との接触部位が変形可能な弾性を有する部材を備える。弾性を有する部材は、積層電極体の積層方向から見た外装部において積層電極体に重なる部分に積層方向から押圧力を付与するとともに、積層電極体の積層方向から見た外装部において積層電極体の外側に位置する部分に積層方向とは異なる方向から押圧力を付与する。また、含浸工程では、外装部の一部に押圧力を付与し、押圧力を付与する部位を移動させることによって電解質の含浸を行う。外装部の一部への押圧力の付与は、外装部が有する凹凸を反転させた断面形状を有する回転可能な移動部材を移動方向に回転させながら移動させることによって行う、又は外装部が有する凹凸を反転させた断面形状を有する移動部材を移動方向に滑動させることによって行う。外装部の一部への押圧力の付与の際に、移動部材の断面形状によって、積層電極体の積層方向から見た外装部において積層電極体に重なる部分に積層方向から押圧力を付与するとともに、積層電極体の積層方向から見た外装部において積層電極体の外側に位置する部分に積層方向とは異なる方向から押圧力を付与する。

上記目的を達成する他の本発明は、二次電池の製造装置である。上記製造装置は、積層電極体を収納した外装部に電解質を充填する充填部と、二次電池の外方から押圧力を付与する押圧力付与部材によって押圧力を付与し、外装部に充填された電解質を積層電極体に含浸させる含浸部と、を有する。本発明において、押圧力付与部材は、積層電極体の積層方向から見た際に外装部よりも大きい面積を有し、外装部との接触による押圧によって外装部との接触部位が変形可能な弾性を有する部材を備える一対の治具を有する。弾性を有する部材は、積層電極体の積層方向から見た外装部において積層電極体に重なる部分に積層方向から押圧力を付与するとともに、積層電極体の積層方向から見た外装部において積層電極体の外側に位置する部分に積層方向とは異なる方向から押圧力を付与する。また、押圧力付与部材は、外装部の一部と接触して押圧力を付与し、移動によって外装部の全体への押圧力の付与が可能な移動部材を有する。移動部材は、外装部が有する凹凸を反転させた断面形状を有し、回転可能な部材又は外装部との接触面を滑動する部材であり、移動部材を外装部に接触させた際に、移動部材の断面形状によって、積層電極体の積層方向から見た外装部において積層電極体に重なる部分に積層方向から押圧力を付与するとともに、積層電極体の積層方向から見た外装部において積層電極体の外側に位置する部分に積層方向とは異なる方向から押圧力を付与する。

上記目的を達成する本発明は、上記製造装置に用いられる押圧力付与部材である。

本発明に係る二次電池の製造方法、二次電池の製造装置、及び上記製造装置において用いられる押圧力付与部材によれば、積層方向の側方にあたる部位から電解質を含浸させることができ、積層電極体の積層枚数が増えても、積層電極体に電解質の含浸を十分に行って電池性能の向上に寄与することができる。

図１（Ａ）は積層型二次電池を示す平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池の製造方法を示すフローチャートである。 ロール状の電極を切断して電池に搭載する状態に準備する工程を示す説明図である。 電極を積層する工程を示す説明図である。 積層電極体を外装体に収納する工程を示す説明図である。 充填工程の構成について示す説明図である。 積層電極体に電解液を含浸させる工程を示す断面図である。 含浸工程について示す正面図である。 含浸工程について示す斜視図である。 実施形態２に係る含浸工程について示す説明図である。 図９（Ａ）〜９（Ｄ）は実施形態３に係る含浸工程について示す説明図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１（Ａ）は積層型二次電池を示す平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図、図２は、本発明の一実施形態に係る二次電池の製造方法について示すフローチャート、図３はロール状の電極を切断して電池に搭載する状態に準備する工程を示す説明図、図４は電極を積層する工程を示す説明図、図５は積層電極体を外装体に収納する工程を示す説明図である。図６は充填工程の構成について示す説明図、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃは積層電極体の含浸工程について示す断面図、正面図、斜視図である。

図１〜図３を参照して、二次電池１００の製造方法は、概説すれば、積層電極体１１６を用意する準備工程と、積層電極体１１６を外部から隔離する外装体１１７（外装部に相当）に収納する収納工程と、外装体１１７の内部に電解質（電解液）を充填する充填工程と、外装体１１７を封止する封止工程と、積層電極体１１６に電解質を含浸させる含浸工程と、を有する。二次電池１００の製造方法について説明する前に、本実施形態において使用する二次電池について説明する。

ここでは、リチウムイオン二次電池の一例として双極型電極を用いた二次電池１００を説明する。しかし本発明を実施する上で、二次電池１００はリチウムイオンに限定されず、ポリマーリチウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池等であってもよい。

二次電池１００は、一つの集電体１１１の一方の面に正極１１２、他方の面に負極１１３を有する双極型電極を用いている、このため双極型二次電池とも称されている。そして、正極１１２、セパレータ１１４、および負極１１３によって単電池１１５を形成している。単電池１１５は、その正極１１２と負極１１３を集電体１１１によって電気的に直列に接続されて複数積層されている。このように単電池１１５が複数積層したものを積層電極体１１６という。なお、最外層に位置する集電体は、最外層集電体１１１ａおよび１１１ｂであり、これには片面にのみ、負極１１３または正極１１２のいずれか一方が形成されている。この最外層集電体１１１ａおよび１１１ｂのさらに外側に集電板１１８ａ、１１９ｂが設けられている。これら集電板１１８ａ、１１９ｂはそれぞれ延長されて負極タブ１１８および正極タブ１１９となっている。また、集電板１１８ａ、１１９ｂは、集電体１１１より厚く形成することで、積層された複数の単電池１１５からの電流を取り出しやすくなるようにしている。

そして、これら各部材は、外装体１１７によって封止されている。集電板１１８ａ、１１９ｂは、それぞれ外装体１１７の外に延長されて負極タブ１１８および正極タブ１１９とされている。また、単電池１１５の外周には、隣接する集電体１１１の間を絶縁するためのシール部材１２０が設けられている。

なお、集電板に代えて、最外層集電体１１１ａおよび１１１ｂを厚くして、そのまま外装体１１７の外に延長して負極タブ１１８および正極タブ１１９としてもよい。また、最外層集電体１１１ａおよび１１１ｂと集電板１１８ａ、１１９ｂの間に電極活物質があってもよい。すなわち、片面にのみ電極活物質を設けた最外層専用の集電体１１１ａおよび１１１ｂとするのではなく、両面に電極活物質がある集電体１１１をそのまま最外層の集電体として用いてもよい。

このような双極型二次電池を構成する各部材は、通常のリチウムイオン二次電池と同じである。各部材についての一例を挙げれば下記のとおりである。

（集電体）
集電体１１１（および１１１ａ、１１１ｂ）は導電性材料から構成される。そして、既に説明したように、その表面（第１面）に正極、裏面（第２面）に負極が形成されている。

この集電体１１１を構成する材料は、導電性を有するものであれば特に制限はない。たとえば、金属や導電性高分子が採用されうる。より具体的には、たとえば、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、銅などの金属材料が挙げられる。これらのほか、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材などが好ましく用いられうる。また、金属表面にアルミニウムが被覆されてなる箔であってもよい。ただし、材料によって耐蝕性が異なるため、使用可能な正極材料、負極材料が限定される。このため、耐蝕性、作り易さ、経済性などの観点からは、ステンレス箔を集電体として用いることが好ましい。また、集電体１１１の具体的な厚さについても特に制限はなく、集電体１１１としての機能を果たしうる厚さであればよい。なお、集電板１１８ａ、１１９ｂについても、集電体と同様の材料で形成することができる。

（正極および負極）
正極１１２および負極１１３は、それぞれ活物質を含み、必要に応じてその他の添加剤をさらに含む。

正極活物質は、たとえば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、Ｌｉ（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｎ）Ｏ_２およびこれらの遷移金属の一部が他の元素により置換されたもの等のリチウム−遷移金属複合酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物などが挙げられる。場合によっては、２種以上の正極活物質が併用されてもよい。好ましくは、リチウム−遷移金属複合酸化物が、正極活物質として用いられる。なお、上記以外の正極活物質が用いられてもよいことは勿論である。

負極活物質としては、たとえば、黒鉛（グラファイト）、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、リチウム−遷移金属複合酸化物（たとえば、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）、金属材料、リチウム−金属合金材料などが挙げられる。より高密度化できる負極材料として、シリコン、酸化シリコン、錫などを用いた負極活物質を用いてもよい。特に、このような高密度化できる負極材料を用いた場合、充放電時における負極の膨張収縮が大きいため、本発明はよりいっそうの効果を発揮することができる。これは、たとえば、シリコン（Ｓｉ）では充電容量４０００ｍＡｈ／ｇ程度が可能であり、錫（Ｓｎ）では同９９０ｍＡｈ／ｇ）である。そしてこれらの負極材料を用いた場合、充電により約４００〜６００％の体積が増加する。なお、従来から多く使用されている黒鉛の場合はこれより少ないが、それでも充電時に１２０％程度は膨張する。当然ながら、放電時は、膨張したものが同じ割合で収縮することになる。

なお、正極、負極の材料は２種以上の活物質が併用されていてもよい。さらに、ここで例示した以外の正極活物質、負極活物質が用いられてもよいことは勿論である。

さらに、正極および負極には、添加剤としては、たとえば、バインダー、導電助剤、電解質塩（リチウム塩）、イオン伝導性ポリマー等が混合されうる。

導電助剤は、正極活物質層または負極活物質層の導電性を向上させるために配合される添加物である。導電助剤としては、たとえばアセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料が挙げられる。活物質層（１１３、１１５）が導電助剤を含むと、活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与しうる。

電解質塩（リチウム塩）としては、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ）、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３等が挙げられる。

イオン伝導性ポリマーとしては、たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系およびポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）系のポリマーが挙げられる。

正極活物質および負極活物質中に含まれる成分の配合比は、特に限定されない。配合比は、非水溶媒二次電池についての公知の知見を適宜参照することにより、調整されうる。

正極および負極の厚さ（各活物質層の厚さ）についても特に制限はなく、電池についての従来公知の知見が適宜参照されうる。

（セパレータ）
セパレータ１１４は、たとえば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜が挙げられる。

（外装体）
外装体１１７は、例えば、内部に金属板を備えた２枚のラミネートシートから構成し、積層電極体１１６を両側から被覆して封止している。外装体１１７は、平面視した際に例えば図１（Ａ）に示すように、矩形状に形成され、その外周が封止されて封止部位１１７ａとして構成されている。２枚のラミネートシートで積層電極体１１６を封止する際に、２枚のラミネートシートの周囲の一部を開放して開口部とし、その他の周囲を熱溶着等によって封止する。そして開口部から電解液を注入し、積層電極体１１６に電解液を含浸させる。そして、開口部から内部を減圧することによって空気を抜きつつ、開口部も熱融着して完全に密封する。

外装体１１７のラミネートシートは可撓性を有し、例えば、それぞれ３種類の材料を積層して３層構造を形成している。１層目は、熱融着性樹脂に相当し、例えばポリエチレン（ＰＥ）、アイオノマー、またはエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を用いている。２層目は、金属を箔状に形成したものに相当し、例えばＡｌ箔またはＮｉ箔を用いている。３層目は、樹脂性のフィルムに相当し、例えば剛性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはナイロンを用いている。

積層電極体１１６に含浸される電解質（電解液）は、たとえば液体電解質であり、可塑剤である有機溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。可塑剤として用いられうる有機溶媒としては、たとえば、エチレンカーボネート（ＥＣ）やプロピレンカーボネート（ＰＣ）等のカーボネート類が例示される。また、支持塩（リチウム塩）としては、ＬｉＢＥＴＩ等の電極の活物質層に添加されうる化合物が同様に採用されうる。

また、使用する電解質としては、上記以外にも電解液を含むゲル電解質であってもよい。

ゲル電解質は、イオン伝導性ポリマーからなるマトリックスポリマーに、上記の液体電解質が注入されてなる構成を有する。マトリックスポリマーとして用いられるイオン伝導性ポリマーとしては、たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、およびこれらの共重合体等が挙げられる。かようなポリアルキレンオキシド系ポリマーには、リチウム塩などの電解質塩がよく溶解しうる。

次に本実施形態に係る二次電池の製造方法について説明する。

まず、準備工程ではロール状の正極１１２及び負極１１３の集電体１１１に正極１１２及び負極１１３の活物質を塗布する。そして、図３に示すように、正極１１２、負極１１３、セパレータ１１４を複数のローラ１１及びローラ１１を回転可能に支持する支持台１２によって搬送しながらカッター１３などの切断装置を使用して所定の大きさに切断する（ステップＳＴ１）。セパレータ１１４は、正極１１２及び負極１１３と同等もしくはそれらよりも大きく裁断される。

さらに準備工程において所定の大きさに切断された正極１１２、負極１１３、セパレータ１１４は、図４に示すように、それぞれ搬送ライン２１、２２、２３に載置される。搬送ライン２１，２２，２３は同じ場所に向かって部品を搬送するように方向付けされており、部品が搬送される場所にはハンドロボット２５が配置されて搬送されてきた部品を把持して組み立てライン２４に載置する。正極１１２、１１３、及びセパレータ１１４は、ハンドロボット２５によって搬送ライン２４に順番に載置・積層され、積層電極体１１６が形成される（ステップＳＴ２）。

準備工程において積層電極体１１６が形成されると、積層された正極１１２と負極１１３から電気を取り出すためにタブ１１８，１１９が接合される（ステップＳＴ３）。通常、必要な電気を取り出す際に外装体１１７には複数枚のセル１１５が収納されるため、正極１１２や負極１１３に接合したタブ１１８，１１９は溶着などによってひとつに纏められる。

次に、図５に示すように、ローラ１１と支持台１２と同様の構成であるローラ３１と支持台３２とを備えた搬送装置によって積層電極体１１６が搬送され、搬送ラインの下流に配置された外装体１１７の内部に収納される（ステップＳＴ４/収納工程）。外装体１１７は、矩形状に形成され、上記のように外周にあたる４辺のうち３辺が閉じられており、積層電極体１１６が外装体１１７の残りの開口されている辺から収納される。収納工程では、積層電極体１１６を外装体１１７に収納しやすくするために開口部の大きさを広げたり、開口部を開いた状態にする引張り部３３ａ、３３ｂを用いてもよい。引張り部３３ａ、３３ｂは、例えば外装体１１７の開口部を各々反対の方向に引っ張って開口部を拡大するように構成しているが、これに限定されない。

次に、図６に示すように、充填工程において設置台４２によって電解液を注入し易いように外装体１１７の開口部を上部に向けた状態とし、ディスペンサ４１などによって電解液を外装体１１７の内部に充填する（ステップＳＴ５）。その後、積層電極体１１６を導入した外装体１１７の開口部が、熱融着などによって封止される（ステップＳＴ６）。

外装体１１７の封止が終了したら、含浸工程において積層電極体１１６に電解液が含浸される（ステップＳＴ７）。この点については後述する。含浸が終了すると、初充電、充電後のガス抜き（ステップＳＴ８）、再封止、本充電が行われて、エージング（ステップＳＴ９）後、検査を行い（ステップＳＴ１０）、出荷される。

次に本実施形態に係る二次電池の製造方法の中でも含浸工程に関する装置構成について説明する。二次電池の製造装置におけるその他の構成は従来と同様であるため説明を省略する。

実施形態１において含浸工程の際に使用する含浸部５０は、押圧板５１、５２（押圧力付与部材、分割部材に相当）と、押圧部材６１〜６９、７１〜７９と、を有する。押圧板５１、５２は、積層電極体１１６を収納して封止した外装体１１７に図７Ａにおける上下方向から各々移動して接近させ、収納する。押圧板５１は、例えば直方体状の外形を有し、積層電極体１１６の積層方向から見た際の投影面積が外装体１１７よりも大きい。

また、押圧板５１、５２は少なくとも外装体１１７との接触面がゴムなどのエラストマーによって構成され、二次電池１００を挟持した際に材料自身の弾性によって変形して二次電池１００に押圧力を付与しつつ収容する。押圧板５１、５２の接触面を構成する材料について例示すれば、フッ素ゴム、シリコンゴム、ＥＰＤＭゴムなどが挙げられる。硬度は、ショア硬さにしてｈｓ＝３０〜７０°が好ましい。押圧板５１，５２の厚さは、積層電極体１１６の２倍以上が好ましい。クランプ力は、面圧に換算して５０〜５００ｋＰａが好ましい。５０ｋＰａ以下では含浸加速による効果が限定的であり、５００ｋＰａ以上では積層電極体１１６や外装体１１７への機械的な損傷が懸念されるためである。押圧板５１、５２は、上記面圧に耐えうる剛性が求められるため、外装体１１７との接触面以外の部位において鋳鉄やステンレス鋼が含まれると好ましい。押圧板５１は、押圧部材６１〜６９を動力源として外装体１１７を押圧し、電解液を積層電極体１１６に含浸させる。

押圧部材６１は、図７ＣにおいてＺ方向（上下方向）、押圧部材６２，６３はＸ方向（左右方向）、押圧部材６４，６５はＹ方向（前後方向）、押圧部材６６〜６９は直方体状の押圧板５１の頂点から斜め方向に伸びるように配置されている。Ｚ方向は、積層電極体１１６の積層方向と同方向（第１方向に相当）であり、Ｘ方向及びＹ方向は積層方向に交差する方向にあたる（第２方向に相当）。

押圧板５２は、押圧板５１と同様の構成であり、押圧部材７１〜７９を動力源として外装体１１７を押圧し、電解液を積層電極体１１６に含浸させる。押圧部材７１は、図７ＣにおけるＺ方向、押圧部材７２、７３はＸ方向、押圧部材７４、７５はＹ方向、押圧部材７６〜７９は直方体状の押圧板５２の頂点から斜め方向に伸びるように配置されている。押圧部材６１〜６９、７１〜７９の動作は不図示の制御部によって制御される。

押圧部材６１〜６９、７１〜７９は、例えば油圧式のピストンなどによって押圧部材６１〜６９、７１〜７９の長手方向において積層電極体１１６を収納した外装体１１７に向かって接近離間できるように構成されている。

実施形態１に係る二次電池の含浸工程は、以下のように行われる。積層電極体１１６を収容し、封止された外装体１１７をハンドロボットなどの設備が押圧板５２に載置する。そして、押圧板５１が押圧板５２に向かって移動し、外装体１１７を挟持した状態にする。そして、制御部によって押圧部材６１〜６９、７１〜７９が外装体１１７に向かって押圧力を付与し、押圧部材６１〜６９、７１〜７９による押圧力が押圧板５１、５２を介して外装体１１７に伝達し、外装体１１７のほぼ全方向から押圧力が加えられ、外装体内部の電解液が積層電極体１１６に含浸される。電解液が積層電極体１１６の中央部にまで含浸された後に初充電が行われる。

押圧板５１，５２は、平面視した際に外装体１１７の形状よりも大きく構成されることによって、押圧板５１、５２による押圧力の付与は、外装体１１７の封止部位１１７ａから行われる。そのため、外装体１１７の内部の中でも押圧されにくい外装体１１７の封止部位１１７ａ付近に位置する電解液を積層電極体１１６に含浸させることができ、外装体１１７内部の電解液を効率よく含浸させることができる。

次に実施形態１に係る作用効果について説明する。正極、セパレータ、負極と共に外装体に内蔵される電解液は正極や負極に含浸され、含浸は電解液を外装体に内蔵して外装体を封止した状態でローラによるプレスなどによって行われる。このような方法によっても含浸は行えるものの、二次電池の高容量化などの要請からひとつの外装体に内蔵される積層電極体の枚数が増えた場合、一対のローラによって単にプレスするだけではローラが加圧する方向に電解液は含浸できる。しかし、加圧方向と交差する積層電極体の側面などには電解液を十分に含浸できない場合が生じる。電極体への含浸が不十分である場合、電極体に局所的な活性度の差が発生する。この状態で充電を行うと、活性度の低い部位の反応を、活性度の高い部位が補おうとするため、優先的に充電が行われてしまう。そして、充電が進むと高活性部位の負極上で金属リチウムなどが電析し、電池性能を低下させるリスクを生じさせてしまうおそれがある。

これに対し、実施形態１では押圧部材６１〜６９、７１〜７９を備えた押圧板５１，５２によって積層電極体１１６の積層方向に当たる第１方向、積層方向に交差する第２方向、さらには第１方向や第２方向を合成した斜め方向についても外装体１１７を押圧するように構成している。そのため、積層電極体１１６の積層枚数が増えたとしても様々な方向から広範囲に外装体１１７を押圧することができ、積層電極体１１６への含浸を十分に行って二次電池の電池特性の向上に寄与することができる。

また、充填工程では、外装体１１７の封止部位１１７ａに押圧板５１，５２によって圧力を加えることによって電解液を含浸させるように構成している。そのため、外装体１１７の中でも電解液を中央部に推し進めることが難しい端部のような位置であっても電解液を含浸させることができ、含浸効率を向上させることができる。また、封止部位を押圧することによって、押圧力を付与した際に封止部位から電解液が洩れたり、封止部位が損傷するといったリスクをより低減させることができる。

また、押圧板５１，５２は、ゴムなどのエラストマーを含む弾性部材から構成されているため、押圧部材６１〜６９、７１〜７９による押圧が押圧板５１，５２に対して離散的に行われたとしても材料自身の弾性によって押圧部材６１〜６９、７１〜７９による押圧力を分散してより連続的に近い状態で押圧力を外装体１１７に付与することができ、電解液の含浸を外装体１１７の側面から全体的に行って含浸を効率よく行うことができる。

なお、押圧板５１，５２への二次電池１００の収納は、押圧板５１，５２の材料自体の弾性によって行うと記載したが、これに限定されない。上記以外にも押圧板５１、５２に外装体１１７の外形形状と同じ凹部を予め形成していてもよい。このような押圧板に押圧部材６１〜６９、７１〜７９を用いて押圧力を付与することによっても、積層電極体１１６の積層方向と交差する面だけでなく側方にあたる部位においても含浸を十分に行うことができ、二次電池の電池性能の向上に寄与することができる。なお、外装体１１７の形状にあたる凹部は、押圧板５１，５２に形成した凹部を組み合わせることによって構成してもよいし、押圧板５１、５２のいずれかにのみ形成することによって構成してもよい。

（実施形態２）
図８は実施形態２に係る二次電池の製造方法の中でも含浸工程を行う構成について示す説明図である。積層電極体を収納した外装体を外方から押圧する構成は、押圧部材を動力源とした押圧板によって行うと説明したが、上記以外にも下記のような構成を採用することができる。

実施形態２では、含浸部５０ａが容器５３（押圧力付与部材に相当）と配水管５４（押圧力付与部材に相当）とによって構成されている。容器５３は、例えば直方体形状に形成されているが、外装体を収納できれば形状は直方体形状に限定されない。容器５３は、外装体１１７を収容する容器本体５３ｂと、容器５３を密閉する壁５３ａと、を有する。容器５３の上部の壁５３ａは、取り外し可能に構成され、容器内部に電池１００を収納できるようになっている。壁５３ａと容器本体５３ｂとの接続箇所にはゴムなどのシール部材が配置されて接続箇所を液密または気密にできるように構成している。

配水管５４は、壁５３ａの上部において接続され、空気、窒素、又は水などの圧力媒体を容器内に供給できるように構成している。なお、配水管５４の接続箇所は壁５３ａでなくてもよく、容器本体５３ｂであってもよい。また、容器５３には配水管５４から上記の圧力媒体が供給されて容器内の圧力が上昇するが、容器内の圧力上昇は上記以外にも容器内の壁（例えば上部の壁）を外方から内方に移動させることによって行ってもよい。

実施形態２における含浸工程は以下のように行う。容器本体５３ｂの内部に電池１００を設置し、上部の壁５３ａによって容器内の空間を閉じて容器内を密閉する。そして、配水管５４から水などの圧力媒体を供給し、容器内の圧力を上昇させる。

次に実施形態２の作用効果について記載する。水や窒素などの媒体による加圧は、実施形態１における複数の棒状の押圧部材で様々な方向から外装体を押圧する場合よりも、より連続的な加圧が可能である。そのため、容器５３及び配水管５４を用いることによって、積層電極体１１６の単位セルの積層枚数を増やした場合でも単位セルの面方向と交差する方向だけでなく面方向の側面に当たる方向においても外部から十分に加圧することができ、積層電極体の積層方向と交差する方向だけでなく側方においても電解液を十分に含浸して二次電池の電池性能の向上に寄与することができる。

（実施形態３）
図９（Ａ）から図９（Ｄ）は実施形態３に係る含浸工程の構成について示す斜視図、正面図、側面図、平面図である。実施形態１では外装体の上下方向から外装体よりも投影面積の大きい定盤を用い、実施形態２では外装体を水などの圧力媒体を内蔵した水槽内に収納して加圧・含浸を行う実施形態について説明したが、下記のような含浸工程を採用することもできる。

実施形態３において含浸部５０ｂは、一対の回転可能なローラ５５ａ、５５ｂ（合わせてローラ５５とも称する。押圧力付与部材に相当）によって構成される。ローラ５５ａ、５５ｂは、積層電極体１１６を収納している箇所と外装体１１７の封止部位の形状を反転させた凹凸形状を断面形状としてローラ５５ａ、５５ｂに形成している。ローラ５５ａ、５５ｂは、外装体１１７との接触面が図９（Ｄ）における横方向に形成され、接触面が伸びる方向にあたる図９（Ｄ）の横方向と交差する図９（Ｄ）の縦方向に移動可能に構成されている。ローラ５５ａ、５５ｂを図９（Ｄ）における縦方向に回転させながら移動させることによって、ローラ５５ａ、５５ｂによる押圧力が二次電池１００に付与されて電解液が積層電極体１１６に含浸される。

次に実施形態３の作用効果について説明する。ローラ５５ａ、５５ｂは、回転可能に構成され、外装体１１７の凹凸形状を反転させた断面形状を有し、外装体１１７の一部と接触して押圧力を付与し、回転させながら移動させることによって外装体１１７の全体にわたって押圧力を付与する。このように、実施形態３のようなローラ５５ａ、５５ｂを用いることによって、積層電極体１１６の積層枚数が増えても、積層電極体１１６の積層方向だけでなく、押圧の難しい積層電極体１１６の積層方向に交差する方向においても押圧力を十分に付与して電解液を含浸させて、電池の特性向上に寄与することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲に応じて種々の改変が可能である。

実施形態３ではローラ５５ａ、５５ｂが回転しながら移動して積層電極体１１６を収納した外装体１１７に押圧力を付与して電解液を電極に含浸させる実施形態について説明したが、これに限定されない。含浸する構成を移動させながら電解液を含浸させる構成としては、ローラ以外にも例えばローラ５５ａ、５５ｂのような形状を有する部材を実施形態３と同様の移動方向に滑動させることによって行ってもよい。このように外装体１１７の一部に押圧力を付与する部材を滑動させることによっても積層電極体１１６の積層方向と交差する面だけでなく積層方向に対して側方においても電解液を含浸させて電池性能の向上に寄与することができる。

１１，３１ ローラ、
１２，３２ 支持台、
１３ カッター、
２１，２２，２３，２４ 搬送ライン、
２５ ハンドロボット、
３３ａ．３３ｂ 引っ張り部、
４１ ディスペンサ、
４２ 設置台、
５０，５０ａ，５０ｂ 含浸部、
５１，５２ 押圧板（分割部材、押圧力付与部材）、
５３ 容器（密閉槽、押圧力付与部材）、
５３ａ 壁、
５３ｂ 容器本体、
５４ 配水管（押圧力付与部材）、
５５，５５ａ，５５ｂ ローラ（押圧力付与部材、移動部材）、
６１〜６９、７１〜７９ 押圧部材、
１００ 二次電池、
１１１ 集電体、
１１１ａ，１１１ｂ 最外層集電体、
１１２ 正極、
１１３ 負極、
１１４ セパレータ、
１１５ 単電池、
１１６ 積層電極体、
１１７ 外装体（外装部）、
１１８ 負極タブ、
１１８ａ，１１９ｂ 集電板、
１１９ 正極タブ、
１２０ シール部材、
Ｘ 左右方向、
Ｙ 前後方向、
Ｚ 上下方向。

Claims (8)

1. 正極とセパレータと負極とを交互に積層した積層電極体を用意する準備工程と、
   前記積層電極体を外部から隔離する可撓性を備える外装部に前記積層電極体を収納する収納工程と、
   前記外装部の開口部から電解質を充填する充填工程と、
   前記開口部を封止後、前記外装部内部の前記電解質を前記積層電極体に含浸させる含浸工程と、を有し、
   前記含浸工程では、前記電解質を充填した状態で、前記積層電極体の積層方向から見た際に前記外装部よりも大きい面積を有する一対の治具で前記外装部を挟持することによって前記外装部に押圧力を付与して前記電解質の含浸を行い、
   前記一対の治具は、前記外装部との接触による押圧によって前記外装部との接触部位が変形可能な弾性を有する部材を備え、
   前記弾性を有する部材は、前記積層電極体の前記積層方向から見た前記外装部において前記積層電極体に重なる部分に前記積層方向から押圧力を付与するとともに、前記積層電極体の前記積層方向から見た前記外装部において前記積層電極体の外側に位置する部分に前記積層方向とは異なる方向から押圧力を付与する、二次電池の製造方法。
2. 正極とセパレータと負極とを交互に積層した積層電極体を用意する準備工程と、
   前記積層電極体を外部から隔離する可撓性を備える外装部に前記積層電極体を収納する収納工程と、
   前記外装部の開口部から電解質を充填する充填工程と、
   前記開口部を封止後、前記外装部内部の前記電解質を前記積層電極体に含浸させる含浸工程と、を有し、
   前記含浸工程では、前記外装部の一部に押圧力を付与し、押圧力を付与する部位を移動させることによって前記電解質の含浸を行い、
   前記外装部の一部への押圧力の付与は、前記外装部が有する凹凸を反転させた断面形状を有する回転可能な移動部材を移動方向に回転させながら移動させることによって行う、又は前記外装部が有する凹凸を反転させた断面形状を有する移動部材を移動方向に滑動させることによって行い、
   前記外装部の一部への押圧力の付与の際に、前記移動部材の前記断面形状によって、前記積層電極体の積層方向から見た前記外装部において前記積層電極体に重なる部分に前記積層方向から押圧力を付与するとともに、前記積層電極体の前記積層方向から見た前記外装部において前記積層電極体の外側に位置する部分に前記積層方向とは異なる方向から押圧力を付与する、二次電池の製造方法。
3. 前記含浸工程では、前記電解質が漏洩しないように設けられる前記外装部の封止部位に押圧力を付与することによって前記電解質の含浸を行う、請求項１または２に記載の二次電池の製造方法。
4. 正極とセパレータと負極とを交互に積層した積層電極体を外部から隔離する可撓性を備える外装部に収納して形成した二次電池の製造装置であって、
   前記積層電極体を収納した前記外装部に電解質を充填する充填部と、
   前記外装部の外方から押圧力を付与する押圧力付与部材によって押圧力を付与し、前記外装部に充填された前記電解質を前記積層電極体に含浸させる含浸部と、を有し、
   前記押圧力付与部材は、前記積層電極体の積層方向から見た際に前記外装部よりも大きい面積を有し、前記外装部との接触による押圧によって前記外装部との接触部位が変形可能な弾性を有する部材を備える一対の治具を有し、
   前記弾性を有する部材は、前記積層電極体の前記積層方向から見た前記外装部において前記積層電極体に重なる部分に前記積層方向から押圧力を付与するとともに、前記積層電極体の前記積層方向から見た前記外装部において前記積層電極体の外側に位置する部分に前記積層方向とは異なる方向から押圧力を付与する、二次電池の製造装置。
5. 正極とセパレータと負極とを交互に積層した積層電極体を外部から隔離する可撓性を備える外装部に収納して形成した二次電池の製造装置であって、
   前記積層電極体を収納した前記外装部に電解質を充填する充填部と、
   前記外装部の外方から押圧力を付与する押圧力付与部材によって押圧力を付与し、前記外装部に充填された前記電解質を前記積層電極体に含浸させる含浸部と、を有し、
   前記押圧力付与部材は、前記外装部の一部と接触して押圧力を付与し、移動によって前記外装部の全体への押圧力の付与が可能な移動部材を有し、
   前記移動部材は、前記外装部が有する凹凸を反転させた断面形状を有し、回転可能な部材又は前記外装部との接触面を滑動する部材であり、
   前記移動部材を前記外装部に接触させた際に、前記移動部材の前記断面形状によって、前記積層電極体の積層方向から見た前記外装部において前記積層電極体に重なる部分に前記積層方向から押圧力を付与するとともに、前記積層電極体の前記積層方向から見た前記外装部において前記積層電極体の外側に位置する部分に前記積層方向とは異なる方向から押圧力を付与する、二次電池の製造装置。
6. 前記押圧力付与部材は、前記電解質が前記外装部から漏洩しないように設けられる前記外装部の封止部位に押圧力を付与することによって前記電解質の含浸を行う、請求項４または５に記載の二次電池の製造装置。
7. 請求項４に記載の二次電池の製造装置に用いられる押圧力付与部材であって、
   前記積層電極体の前記積層方向から見た際に前記外装部よりも大きい面積を有し、前記外装部との接触による押圧によって前記外装部との接触部位が変形可能な前記弾性を有する部材を備える一対の治具を有する、押圧力付与部材。
8. 請求項５に記載の二次電池の製造装置に用いられる押圧力付与部材であって、
   前記外装部の一部と接触して押圧力を付与し、移動によって前記外装部の全体への押圧力の付与が可能な前記移動部材を有し、
   前記移動部材は、前記外装部が有する凹凸を反転させた断面形状を有し、回転可能な部材又は前記外装部との接触面を滑動する部材である、押圧力付与部材。