JP6343898B2 - Separator bonding method for electric device and separator bonding apparatus for electric device - Google Patents
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Description
本発明は、電気デバイスのセパレータ接合方法および電気デバイスのセパレータ接合装置に関する。 The present invention relates to an electrical device separator joining method and an electrical device separator joining apparatus.
従来から、リチウムイオン二次電池のような電池は、充放電が行われる発電要素を外装材によって封止して構成している。発電要素は、例えば、正極を一対のセパレータで挟持して形成した袋詰電極と、負極とを交互に複数積層して構成している。袋詰電極は、その両端を接合して正極の移動を抑制することによって、セパレータを介して隣り合う負極との短絡を防止している(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a battery such as a lithium ion secondary battery is configured by sealing a power generating element to be charged and discharged with an exterior material. The power generation element is configured, for example, by laminating a plurality of packaged electrodes formed by sandwiching a positive electrode with a pair of separators and negative electrodes. The packaged electrode joins both ends thereof to suppress the movement of the positive electrode, thereby preventing a short circuit with the adjacent negative electrode through the separator (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1のような構成では、電池の高出力化に伴い、充放電時における正極および負極での発熱量が増大した場合、セパレータの耐熱性が不十分となる虞がある。 However, in the configuration as described in Patent Document 1, when the amount of heat generated at the positive electrode and the negative electrode at the time of charging / discharging increases as the output of the battery increases, the heat resistance of the separator may be insufficient.
そこで、セパレータを溶融材とその溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材とを積層して形成し、その耐熱材の側を発熱する電極に対面させることによって、セパレータの耐熱性を向上させる技術が要請されている。一方、一対のセパレータの耐熱材同士を対面させるように電極を挟持して積層すると、その一対のセパレータを加熱して互いに接合することが困難となる。 Therefore, there is a technology for improving the heat resistance of a separator by forming a separator by laminating a molten material and a heat-resistant material having a melting temperature higher than that of the molten material, and facing the heat-resistant material side to an electrode that generates heat. It has been requested. On the other hand, when the electrodes are sandwiched and stacked so that the heat-resistant materials of the pair of separators face each other, it becomes difficult to heat the pair of separators and join them together.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、溶融材とその溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材とを含んだセパレータを用い、その耐熱材同士を対面させた一対のセパレータを十分に接合することができる電気デバイスのセパレータ接合方法、およびセパレータ接合方法を具現化した電気デバイスのセパレータ接合装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and uses a separator including a molten material and a heat-resistant material having a melting temperature higher than that of the molten material, and a pair of heat-resistant materials facing each other. It is an object of the present invention to provide a separator bonding method for an electric device that can sufficiently bond the separator, and a separator bonding apparatus for an electric device that embodies the separator bonding method.
上記目的を達成する本発明に係る電気デバイスのセパレータ接合方法は、シート状の溶融材と、溶融材の片面のみに積層し溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材と、を含むセパレータを用いる。このセパレータ接合方法では、電極を挟持する耐熱材同士を対面させた一対のセパレータを互いに接合する。セパレータ接合方法の接合工程では、耐熱材を切開する切開部の一対の突起部を一対のセパレータの溶融材のそれぞれに直接当接させ、一対の突起部同士の間隔を一対のセパレータの溶融材のいずれの厚さよりも小さくすることによって、一対の突起部によって溶融材を切りつつ一対の突起部によって一対のセパレータの耐熱材同士を切開して周囲の領域に移動させ、耐熱材を切開した部分の溶融材同士を、一対の突起部に配設され間欠的に電流を印加して発熱させた通電部によって溶融させて接合する。 The separator joining method for an electric device according to the present invention that achieves the above object uses a separator that includes a sheet-like molten material and a heat-resistant material that is laminated only on one surface of the molten material and has a higher melting temperature than the molten material. In this separator bonding method, a pair of separators in which the heat-resistant materials sandwiching the electrodes face each other are bonded to each other. In the bonding step of the separator joining method, by direct contact to each pair of projections of the cutouts dissecting resistant material of the molten material of the pair of separators, the spacing between the pair of projections of the pair of separators of molten material By making the thickness smaller than any of the thicknesses, the pair of protrusions cuts the molten material while the pair of protrusions cuts the heat-resistant materials of the pair of separators and moves them to the surrounding area. The molten materials are melted and joined by an energizing portion that is disposed on the pair of protrusions and intermittently applies a current to generate heat.
上記目的を達成する本発明に係る電気デバイスのセパレータ接合装置は、シート状の溶融材と、溶融材の片面のみに積層し溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材と、を含むセパレータを用いる。このセパレータ接合装置では、電極を挟持する耐熱材同士を対面させた一対のセパレータを互いに接合する。セパレータ接合装置は、切開部と電源部とを有している。切開部は、溶融材に当接した状態で溶融材を切りつつ一対のセパレータの耐熱材同士を切開する凸状の一対の突起部と、突起部に接続し導電性を備えた通電部と、を設けている。電源部は、通電部に間欠的に電流を印加して発熱させ、切開部によって耐熱材を切開した部分の溶融材同士を溶融して接合させる。そして、一対の突起部同士の間隔を一対のセパレータの溶融材のいずれの厚さよりも小さくすることによって、一対の突起部によって溶融材を切りつつ一対の突起部によって一対のセパレータの耐熱材同士を切開する。 The separator joining apparatus for an electrical device according to the present invention that achieves the above object uses a separator including a sheet-like molten material and a heat-resistant material that is laminated only on one surface of the molten material and has a higher melting temperature than the molten material. In this separator bonding apparatus, a pair of separators in which the heat-resistant materials sandwiching the electrodes face each other are bonded to each other. The separator joining apparatus has an incision part and a power supply part. Incision, a conducting portion having a convex pair of projections, the conductive connected to the protruding portion for incising the heat-resistant material of the pair of separators being cut molten material in a state of contact with the molten material, Is provided. The power supply unit intermittently applies an electric current to the energization unit to generate heat, and melts and joins the melted materials of the part where the heat-resistant material is cut by the incision part. And by making the interval between the pair of protrusions smaller than any thickness of the melted material of the pair of separators, the pair of heat resistant materials of the separators are separated by the pair of protrusions while cutting the melted material by the pair of protrusions. Make an incision.
本発明の電気デバイスのセパレータ接合方法およびセパレータ接合装置では、一対のセパレータの耐熱材同士を切開して周囲の領域に移動させて粗にした状態で、その切開した部分の溶融材同士を溶融させて接合する。すなわち、溶融させることが困難な耐熱材同士を部分的に移動させることによって、溶融材同士を接合する。したがって、耐熱材同士を対面させた一対のセパレータ同士を十分に接合することができる。 In the separator bonding method and the separator bonding apparatus of the electrical device of the present invention, the heat-resistant materials of the pair of separators are cut open and moved to the surrounding area to be roughened, and the melted materials in the cut portions are melted. And join. That is, the molten materials are joined by partially moving the heat-resistant materials that are difficult to melt. Therefore, a pair of separators in which the heat-resistant materials face each other can be sufficiently bonded.
以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る第1および第2実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。図1〜図15の全ての図において、X、Y、およびZで表す矢印を用いて、方位を示している。Xで表す矢印の方向は、セラミックセパレータ40や正極20等の搬送方向Xを示している。Yで表す矢印の方向は、セラミックセパレータ40や正極20等の搬送方向と交差した方向Yを示している。Zで表す矢印の方向は、セラミックセパレータ40や正極20等の積層方向Zを示している。 Hereinafter, first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The sizes and ratios of the members in the drawings are exaggerated for convenience of explanation and may be different from the actual sizes and ratios. In all the drawings of FIGS. 1 to 15, the azimuth is indicated by using arrows represented by X, Y, and Z. The direction of the arrow represented by X indicates the conveyance direction X of the ceramic separator 40, the positive electrode 20, and the like. The direction of the arrow represented by Y indicates the direction Y that intersects the transport direction of the ceramic separator 40, the positive electrode 20, and the like. The direction of the arrow represented by Z indicates the stacking direction Z of the ceramic separator 40, the positive electrode 20, and the like.
(第1実施形態)
セパレータ接合装置100によって接合して形成する電気デバイスは、図1〜図4に示すように、例えばリチウムイオン二次電池10の袋詰電極11に相当する。リチウムイオン二次電池10は、充放電が行われる発電要素12を外装材50で封止して構成している。発電要素12は、正極20を一対のセラミックセパレータ40で挟持して接合した袋詰電極11と、負極30とを交互に積層して構成している。リチウムイオン二次電池10が振動したり衝撃を受けたりしても、一対のセラミックセパレータ40の両端に形成した接合部40hによって正極20の移動を抑制することによって、セラミックセパレータ40を介して隣り合う正極20と負極30との短絡を防止する。接合部40hは、セラミックス層42同士を対面させた状態で、ポリプロピレン層41同士を部分的に溶融させつつ、溶融するポリプロピレン層41に隣接するセラミックス層42を周囲の領域に移動させて粗にし、対面したポリプロピレン層41同士を溶着させて形成している。
(First embodiment)
The electric device formed by bonding with the separator bonding apparatus 100 corresponds to, for example, the packaged electrode 11 of the lithium ion secondary battery 10 as shown in FIGS. The lithium ion secondary battery 10 is configured by sealing a power generation element 12 to be charged and discharged with an exterior material 50. The power generation element 12 is configured by alternately laminating the packed electrode 11 and the negative electrode 30 in which the positive electrode 20 is sandwiched and bonded by a pair of ceramic separators 40. Even if the lithium ion secondary battery 10 vibrates or receives an impact, it is adjacent to each other via the ceramic separator 40 by suppressing the movement of the positive electrode 20 by the joint portions 40h formed at both ends of the pair of ceramic separators 40. A short circuit between the positive electrode 20 and the negative electrode 30 is prevented. The joining portion 40h moves the ceramic layer 42 adjacent to the polypropylene layer 41 to be melted to the surrounding area while roughening the polypropylene layers 41 in a state where the ceramic layers 42 face each other, The polypropylene layers 41 facing each other are formed by welding.
セパレータ接合装置100は、図5〜図8に示している。セパレータ接合装置100は、電気デバイス(リチウムイオン二次電池10の袋詰電極11)の接合において使用される。セパレータ接合装置100は、シート状の溶融材(ポリプロピレン層41に相当)と、ポリプロピレン層41に積層しポリプロピレン層41よりも溶融温度が高い溶融材(ポリプロピレン層41に相当)を含むセラミックセパレータ40同士を接合する。 The separator joining apparatus 100 is shown in FIGS. Separator joining apparatus 100 is used in joining an electric device (packed electrode 11 of lithium ion secondary battery 10). Separator joining apparatus 100 includes ceramic separators 40 each including a sheet-like molten material (corresponding to polypropylene layer 41) and a molten material (corresponding to polypropylene layer 41) laminated on polypropylene layer 41 and having a melting temperature higher than that of polypropylene layer 41. Join.
セパレータ接合装置100は、電極(正極20または負極30)を搬送する電極搬送部110、正極20の一面に積層するセラミックセパレータ40を搬送する第1セパレータ搬送部120、および正極20の他面に積層するセラミックセパレータ40を搬送する第2セパレータ搬送部130を、含んでいる。また、セパレータ接合装置100は、正極20を挟持した一対のセラミックセパレータ40を保持するセパレータ保持部140、一対のセラミックセパレータ40を互いに接合するセパレータ接合部150、セラミックセパレータ40同士が接合されている間、袋詰電極搬送部170の搬送動作に追随するセパレータ搬送追随部160を、含んでいる。さらに、セパレータ接合装置100は、袋詰電極11を搬送する袋詰電極搬送部170、および各構成部材の作動をそれぞれ制御する制御部180を、含んでいる。 The separator bonding apparatus 100 includes an electrode transport unit 110 that transports an electrode (positive electrode 20 or negative electrode 30), a first separator transport unit 120 that transports a ceramic separator 40 stacked on one surface of the positive electrode 20, and a stack on the other surface of the positive electrode 20. The 2nd separator conveyance part 130 which conveys the ceramic separator 40 to perform is included. The separator bonding apparatus 100 includes a separator holding unit 140 that holds a pair of ceramic separators 40 that sandwich the positive electrode 20, a separator bonding unit 150 that bonds the pair of ceramic separators 40 to each other, and the ceramic separators 40 being bonded together. In addition, a separator transport follower 160 that follows the transport operation of the packaged electrode transport unit 170 is included. Furthermore, the separator joining apparatus 100 includes a packaged electrode transport unit 170 that transports the packaged electrode 11 and a control unit 180 that controls the operation of each component.
先ず、セパレータ接合装置100によって接合して形成する袋詰電極11を、その袋詰電極11を包含するリチウムイオン二次電池10の構成に基づき、図1〜図4を参照しながら説明する。 First, the packaged electrode 11 formed by bonding using the separator bonding apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 1 to 4 based on the configuration of the lithium ion secondary battery 10 including the packaged electrode 11.
図1は、電気デバイス(袋詰電極11)を用いて構成したリチウムイオン二次電池10を示す斜視図である。図2は、図1のリチウムイオン二次電池10を各構成部材に分解して示す分解斜視図である。図3は、図1の袋詰電極11の両面に負極30をそれぞれ積層した状態を示す斜視図である。図4は、図3の構成を図3中に示す4−4線に沿って示す部分断面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a lithium ion secondary battery 10 configured using an electric device (packed electrode 11). FIG. 2 is an exploded perspective view showing the lithium ion secondary battery 10 of FIG. FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the negative electrodes 30 are laminated on both surfaces of the packaged electrode 11 of FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing the configuration of FIG. 3 along line 4-4 shown in FIG.
正極20は、電極に相当し、導電体である正極集電体21の両面に正極活物質を結着して形成している。電力を取り出す正極電極端子21aは、正極集電体21の一端の一部から延在して形成している。複数積層された正極20の正極電極端子21aは、溶接または接着によって互いに固定している。 The positive electrode 20 corresponds to an electrode, and is formed by binding a positive electrode active material on both surfaces of a positive electrode current collector 21 which is a conductor. The positive electrode terminal 21 a for taking out electric power is formed to extend from a part of one end of the positive electrode current collector 21. The positive electrode terminals 21a of the stacked positive electrodes 20 are fixed to each other by welding or adhesion.
正極20の正極集電体21の材料には、例えば、アルミニウム製エキスパンドメタル、アルミニウム製メッシュ、アルミニウム製パンチドメタルを用いている。正極20の正極活物質の材料には、種々の酸化物(LiMn2O4のようなリチウムマンガン酸化物、二酸化マンガン、LiNiO2のようなリチウムニッケル酸化物、LiCoO2のようなリチウムコバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、またはリチウムを含む非晶質五酸化バナジウム)またはカルコゲン化合物(二硫化チタン、二硫化モリブテン)等を用いている。 The material of the positive electrode current collector 21 of the positive electrode 20 is, for example, aluminum expanded metal, aluminum mesh, or aluminum punched metal. Examples of the positive electrode active material of the positive electrode 20 include various oxides (lithium manganese oxide such as LiMn 2 O 4 , manganese dioxide, lithium nickel oxide such as LiNiO 2 , and lithium cobalt oxide such as LiCoO 2 . , Lithium-containing nickel cobalt oxide, or lithium-containing amorphous vanadium pentoxide) or a chalcogen compound (titanium disulfide, molybdenum disulfide) or the like.
負極30は、正極20と極性が異なる電極に相当し、導電体である負極集電体31の両面に負極活物質32を結着して形成している。負極電極端子31aは、正極20に形成した正極電極端子21aと重ならないように、負極集電体31の一端の一部から延在して形成している。負極30の長手方向の長さは、正極20の長手方向の長さよりも長い。負極30の短手方向の長さは、正極20の短手方向の長さと同様である。複数積層された負極30の負極電極端子31aは、溶接または接着によって互いに固定している。 The negative electrode 30 corresponds to an electrode having a polarity different from that of the positive electrode 20, and is formed by binding a negative electrode active material 32 on both surfaces of a negative electrode current collector 31 that is a conductor. The negative electrode terminal 31 a extends from a part of one end of the negative electrode current collector 31 so as not to overlap with the positive electrode terminal 21 a formed on the positive electrode 20. The length of the negative electrode 30 in the longitudinal direction is longer than the length of the positive electrode 20 in the longitudinal direction. The length of the negative electrode 30 in the short direction is the same as the length of the positive electrode 20 in the short direction. The negative electrode terminals 31a of the plurality of negative electrodes 30 that are stacked are fixed to each other by welding or adhesion.
負極30の負極集電体31の材料には、例えば、銅製エキスパンドメタル、銅製メッシュ、または銅製パンチドメタルを用いている。負極30の負極活物質32の材料には、リチウムイオンを吸蔵して放出する炭素材料を用いている。このような炭素材料には、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、または有機前駆体(フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、またはセルロース)を不活性雰囲気中で熱処理して合成した炭素を用いている。 As the material of the negative electrode current collector 31 of the negative electrode 30, for example, a copper expanded metal, a copper mesh, or a copper punched metal is used. As the material of the negative electrode active material 32 of the negative electrode 30, a carbon material that absorbs and releases lithium ions is used. For such carbon materials, for example, natural graphite, artificial graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, or organic precursor (phenol resin, polyacrylonitrile, or cellulose) is heat-treated in an inert atmosphere and synthesized. Carbon is used.
セラミックセパレータ40は、正極20と負極30の間に設けられ、その正極20と負極30を電気的に隔離している。セラミックセパレータ40は、正極20と負極30との間に電解液を保持して、イオンの伝導性を担保している。セラミックセパレータ40は、矩形状に形成している。セラミックセパレータ40の長手方向の長さは、負極電極端子31aの部分を除いた負極30の長手方向の長さよりも長い。 The ceramic separator 40 is provided between the positive electrode 20 and the negative electrode 30 and electrically isolates the positive electrode 20 and the negative electrode 30. The ceramic separator 40 holds the electrolytic solution between the positive electrode 20 and the negative electrode 30 to ensure ion conductivity. The ceramic separator 40 is formed in a rectangular shape. The length in the longitudinal direction of the ceramic separator 40 is longer than the length in the longitudinal direction of the negative electrode 30 excluding the portion of the negative electrode terminal 31a.
セラミックセパレータ40は、図4に示すように、例えば、溶融材に相当するポリプロピレン層41に対して、耐熱材に相当するセラミックス層42を積層して形成している。セラミックス層42は、ポリプロピレン層41よりも溶融温度が高い。一対のセラミックセパレータ40は、正極20を挟持し、セラミックス層42同士を対面させて積層している。セラミックス層42は、正極20の正極活物質に当接している。 As shown in FIG. 4, the ceramic separator 40 is formed, for example, by laminating a ceramic layer 42 corresponding to a heat-resistant material on a polypropylene layer 41 corresponding to a molten material. The ceramic layer 42 has a higher melting temperature than the polypropylene layer 41. The pair of ceramic separators 40 sandwich the positive electrode 20 and laminate the ceramic layers 42 facing each other. The ceramic layer 42 is in contact with the positive electrode active material of the positive electrode 20.
セラミックセパレータ40のポリプロピレン層41は、ポリプロピレンをシート状に形成している。ポリプロピレン層41には、非水溶媒に電解質を溶解することによって調製した非水電解液を含浸させている。非水電解液をポリプロピレン層41に保持するために、ポリマーを含有させている。セラミックス層42は、例えば、無機化合物を高温で成形したセラミックスをポリプロピレン層41に塗布して乾燥させることによって形成している。セラミックスは、シリカ、アルミナ、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物等のセラミック粒子とバインダーの結合により形成された多孔質からなる。 The polypropylene layer 41 of the ceramic separator 40 is formed of polypropylene in a sheet shape. The polypropylene layer 41 is impregnated with a nonaqueous electrolytic solution prepared by dissolving an electrolyte in a nonaqueous solvent. In order to hold the non-aqueous electrolyte in the polypropylene layer 41, a polymer is contained. The ceramic layer 42 is formed by, for example, applying a ceramic obtained by molding an inorganic compound at a high temperature to the polypropylene layer 41 and drying it. The ceramic is made of a porous material formed by bonding a ceramic particle such as silica, alumina, zirconium oxide, titanium oxide or the like and a binder.
一対のセラミックセパレータ40は、セパレータ接合装置100の搬送方向Xに沿った長手方向の両端にそれぞれ形成した複数の接合部40hによって、互いに接合している。接合部40hは、セラミックス層42同士を対面させた状態で、ポリプロピレン層41同士を部分的に溶融しつつ、ポリプロピレン層41に隣接するセラミックス層42を周囲の領域に移動させて粗にし、対面したポリプロピレン層41同士を溶着することによって、形成している。 The pair of ceramic separators 40 are joined to each other by a plurality of joining portions 40 h formed at both ends in the longitudinal direction along the transport direction X of the separator joining device 100. While the ceramic layers 42 face each other, the joint 40h partially melts the polypropylene layers 41 while moving the ceramic layer 42 adjacent to the polypropylene layer 41 to the surrounding area to make it rough and face each other. It is formed by welding the polypropylene layers 41 together.
一対のセラミックセパレータ40によって、正極20の両面を挟持するように積層して袋詰めし、袋詰電極11を構成している。接合部40hは、一対のセラミックセパレータ40の長手方向に沿った両側において、例えば両端部と中央部に合計3つずつ形成している。リチウムイオン二次電池10が振動したり衝撃を受けたりしても、セラミックセパレータ40の長手方向の両端に形成した接合部40hによって、袋詰電極11内における正極20の移動を抑制することができる。すなわち、セラミックセパレータ40を介して、隣り合う正極20と負極30の短絡を防止できる。したがって、リチウムイオン二次電池10は、所期の電気的特性を維持することができる。 A pair of ceramic separators 40 are stacked so as to sandwich both surfaces of the positive electrode 20 and packed into a bag, thereby forming a packaged electrode 11. For example, three joint portions 40h are formed on both sides along the longitudinal direction of the pair of ceramic separators 40, for example, at both end portions and the central portion. Even if the lithium ion secondary battery 10 vibrates or receives an impact, the movement of the positive electrode 20 in the packaged electrode 11 can be suppressed by the joint portions 40 h formed at both ends in the longitudinal direction of the ceramic separator 40. . That is, it is possible to prevent a short circuit between the adjacent positive electrode 20 and negative electrode 30 through the ceramic separator 40. Therefore, the lithium ion secondary battery 10 can maintain the desired electrical characteristics.
外装材50は、例えば、内部に金属板を備えたラミネートシート51および52から構成し、発電要素12を両側から被覆して封止している。ラミネートシート51および52で発電要素12を封止する際に、そのラミネートシート51および52の周囲の一部を開放して、その他の周囲を熱溶着等によって封止する。ラミネートシート51および52の開放している部分から電解液を注入し、セラミックセパレータ40等に電荷液を含浸させる。ラミネートシート51および52の開放部から内部を減圧することによって空気を抜きつつ、その開放部も熱融着して完全に密封する。 The exterior material 50 is composed of, for example, laminate sheets 51 and 52 each having a metal plate therein, and covers and seals the power generation element 12 from both sides. When the power generating element 12 is sealed with the laminate sheets 51 and 52, a part of the periphery of the laminate sheets 51 and 52 is opened, and the other periphery is sealed by heat welding or the like. An electrolyte solution is injected from the open portions of the laminate sheets 51 and 52, and the ceramic separator 40 and the like are impregnated with the charge solution. While decompressing the inside from the open portions of the laminate sheets 51 and 52, the open portions are also heat-sealed and completely sealed.
外装材50のラミネートシート51および52は、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。1層目の材料は、負極30に隣接させる。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。 For example, the laminate sheets 51 and 52 of the exterior material 50 each have a three-layer structure formed by laminating three kinds of materials. The first layer corresponds to a heat-fusible resin and uses, for example, polyethylene (PE), ionomer, or ethylene vinyl acetate (EVA). The first layer material is adjacent to the negative electrode 30. The second layer corresponds to a metal foil formed, for example, an Al foil or Ni foil. The third layer corresponds to a resinous film and uses, for example, rigid polyethylene terephthalate (PET) or nylon.
次に、電気デバイス(リチウムイオン二次電池10の袋詰電極11に相当)のセパレータ接合方法を具現化したセパレータ接合装置100の各構成部材(電極搬送部110、第1セパレータ搬送部120、第2セパレータ搬送部130、セパレータ保持部140、セパレータ接合部150、セパレータ搬送追随部160、袋詰電極搬送部170、および制御部180)について、図5〜図8を参照しながら順に説明する。 Next, each component of the separator bonding apparatus 100 (the electrode conveyance unit 110, the first separator conveyance unit 120, the first number) that embodies the separator bonding method of the electrical device (corresponding to the packaged electrode 11 of the lithium ion secondary battery 10). 2 separator conveyance part 130, separator holding part 140, separator junction part 150, separator conveyance follower 160, bagging electrode conveyance part 170, and control part 180) are explained in order, referring to FIGS.
図5は、電気デバイス(袋詰電極11)のセパレータ接合装置100を示す斜視図である。図6は、図5のセパレータ保持部140とセパレータ接合部150とセパレータ搬送追随部160と袋詰電極搬送部170とを示す斜視図である。図7は、図5のセパレータ接合部150を示す斜視図である。図8は、図5のセパレータ接合部150によって一対のセラミックセパレータ40を接合する状態を模式的に示す部分断面図である。図8(a)は、一対のセラミックセパレータ40を接合する直前の状態を示している。図8(b)は、一対のセラミックセパレータ40を接合した直後の状態を示している。 FIG. 5 is a perspective view showing the separator bonding apparatus 100 of the electric device (packed electrode 11). FIG. 6 is a perspective view showing the separator holding unit 140, the separator joint 150, the separator conveyance follower 160, and the packaged electrode conveyance unit 170 of FIG. FIG. 7 is a perspective view showing the separator joint 150 of FIG. FIG. 8 is a partial cross-sectional view schematically showing a state in which a pair of ceramic separators 40 are joined by the separator joint 150 of FIG. FIG. 8A shows a state immediately before the pair of ceramic separators 40 are joined. FIG. 8B shows a state immediately after the pair of ceramic separators 40 are joined.
電極搬送部110は、図5に示し、長尺状の正極用基材20Aから正極20を切り出して搬送する。 The electrode conveyance part 110 cuts out and conveys the positive electrode 20 from the elongate positive electrode base material 20A shown in FIG.
電極搬送部110の電極供給ローラ111は、円柱形状からなり、長尺状の正極用基材20Aを巻き付けて保持している。搬送ローラ112は、細長い円柱形状からなり、電極供給ローラ111に巻き付けられた正極用基材20Aに対して一定の張力をかけた状態で搬送ベルト113に導く。搬送ベルト113は、外周面に吸引口を複数設けた無端状のベルトからなり、正極用基材20Aを吸引した状態で搬送方向Xに沿って搬送する。搬送ベルト113は、搬送方向Xと交差した方向Yに沿った幅が、正極用基材20Aの幅よりも長い。回転ローラ114は、搬送方向Xと交差した方向Yに沿って、搬送ベルト113の内周面に複数配設し、搬送ベルト113を回転させる。複数の回転ローラ114のうち、一つが動力を設けた駆動ローラであり、その他が駆動ローラに従動する従動ローラである。搬送ローラ112および電極供給ローラ111は、搬送ベルト113の回転に従動して回転する。 The electrode supply roller 111 of the electrode transport unit 110 has a columnar shape, and holds the long positive electrode base material 20 </ b> A wound around. The conveyance roller 112 has an elongated cylindrical shape, and is guided to the conveyance belt 113 in a state where a certain tension is applied to the positive electrode base material 20 </ b> A wound around the electrode supply roller 111. The conveyor belt 113 is an endless belt provided with a plurality of suction ports on the outer peripheral surface, and conveys the positive electrode base material 20A along the conveyance direction X in a sucked state. The width of the transport belt 113 along the direction Y intersecting the transport direction X is longer than the width of the positive electrode base material 20A. A plurality of rotation rollers 114 are arranged on the inner peripheral surface of the conveyance belt 113 along the direction Y intersecting the conveyance direction X to rotate the conveyance belt 113. Among the plurality of rotating rollers 114, one is a driving roller provided with power, and the other is a driven roller driven by the driving roller. The transport roller 112 and the electrode supply roller 111 rotate following the rotation of the transport belt 113.
電極搬送部110の切断刃115および116は、搬送方向Xと交差した方向Yに沿って隣り合うように配設し、正極用基材20Aを所定の形状に切断して正極を成形する。切断刃115は、先端に直線状の鋭利な刃を設け、正極用基材20Aの一端を方向Yに沿って直線状に切断する。切断刃116は、先端に一部を屈折させ段違いに形成した鋭利な刃を設け、一端を切断された直後の正極用基材20Aの他端を、正極電極端子21aの形状に対応して切断する。受け台117は、正極用基材20Aを切断する切断刃115および切断刃116を受ける。受け台117は、搬送する正極用基材20Aを介して、切断刃115および切断刃116と対向して配設している。電極搬送部110は、正極用基材20Aから切り出した正極20を、第1セパレータ搬送部120と第2セパレータ搬送部130との間を通過するように搬出する。 The cutting blades 115 and 116 of the electrode transport unit 110 are arranged so as to be adjacent to each other along a direction Y intersecting the transport direction X, and the positive electrode base material 20A is cut into a predetermined shape to form a positive electrode. The cutting blade 115 is provided with a straight and sharp blade at the tip, and cuts one end of the positive electrode base material 20A along the direction Y in a straight line. The cutting blade 116 is provided with a sharp blade that is partially refracted at the tip, and cuts the other end of the positive electrode base material 20A immediately after one end is cut according to the shape of the positive electrode terminal 21a. To do. The cradle 117 receives the cutting blade 115 and the cutting blade 116 for cutting the positive electrode base material 20A. The cradle 117 is disposed to face the cutting blade 115 and the cutting blade 116 via the positive electrode base material 20A to be conveyed. The electrode transport unit 110 carries out the positive electrode 20 cut out from the positive electrode base material 20 </ b> A so as to pass between the first separator transport unit 120 and the second separator transport unit 130.
第1セパレータ搬送部120は、図5に示し、セラミックセパレータ用基材40Aから、正極20の一面(積層方向Zに沿った図5中に示す上方)に積層するためのセラミックセパレータ40を切り出して搬送する。 The first separator transport unit 120 cuts out the ceramic separator 40 for stacking on one surface of the positive electrode 20 (upward in FIG. 5 along the stacking direction Z) from the ceramic separator substrate 40A shown in FIG. Transport.
第1セパレータ搬送部120は、電極搬送部110よりも搬送方向Xの下流側であって、積層方向Zに沿った図5中に示す上方に配設している。第1セパレータ搬送部120の第1セパレータ供給ローラ121は、円柱形状からなり、長尺状のセラミックセパレータ用基材40Aを巻き付けて保持している。対向して配設した第1加圧ローラ122と第1ニップローラ123は、それぞれ細長い円柱形状からなり、第1セパレータ供給ローラ121に巻き付けられたセラミックセパレータ用基材40Aに対して一定の張力をかけた状態で第1搬送ドラム124に導く。第1搬送ドラム124は、円柱形状からなり、その外周面に吸引口を複数設けている。第1搬送ドラム124は、搬送方向Xと交差した方向Yに沿った幅を、セラミックセパレータ用基材40Aの幅よりも短くしている。すなわち、セラミックセパレータ用基材40Aの両端は、第1搬送ドラム124から方向Yに対して外方に突出している。このようにして、第1搬送ドラム124は、セパレータ保持部140およびセパレータ接合部150との干渉を回避している。 The first separator conveyance unit 120 is disposed on the downstream side of the electrode conveyance unit 110 in the conveyance direction X and above the stacking direction Z in FIG. The 1st separator supply roller 121 of the 1st separator conveyance part 120 consists of cylindrical shapes, and winds and hold | maintains the elongate ceramic separator base material 40A. The first pressure roller 122 and the first nip roller 123 that are arranged to face each other have an elongated cylindrical shape, and apply a certain tension to the ceramic separator substrate 40A wound around the first separator supply roller 121. In this state, it is guided to the first transport drum 124. The first transport drum 124 has a cylindrical shape, and a plurality of suction ports are provided on the outer peripheral surface thereof. The width of the first transport drum 124 along the direction Y intersecting the transport direction X is shorter than the width of the ceramic separator substrate 40A. That is, both ends of the ceramic separator substrate 40A protrude outward from the first transport drum 124 in the direction Y. In this way, the first transport drum 124 avoids interference with the separator holding part 140 and the separator joint part 150.
第1セパレータ搬送部120の第1搬送ドラム124を回転させると、第1加圧ローラ122と第1ニップローラ123に加えて第1セパレータ供給ローラ121が従動して回転する。第1切断刃125は、先端に直線状の鋭利な刃を設け、搬送方向Xと交差した方向Yに沿って配設し、第1搬送ドラム124によって吸引されている長尺状のセラミックセパレータ用基材40Aを一定の幅で切断する。第1搬送ドラム124は、長方形状に切断されたセラミックセパレータ40を、電極搬送部110から搬出された正極20の一面の側に近接させつつ積層する。セラミックセパレータ40は、そのセラミックス層42の側を、正極20の一面に対向させている。 When the first transport drum 124 of the first separator transport unit 120 is rotated, the first separator supply roller 121 is driven and rotated in addition to the first pressure roller 122 and the first nip roller 123. The first cutting blade 125 is provided with a straight and sharp blade at the tip, is disposed along a direction Y intersecting the transport direction X, and is used for a long ceramic separator sucked by the first transport drum 124 The base material 40A is cut with a certain width. The first transport drum 124 is laminated with the ceramic separator 40 cut into a rectangular shape being brought close to one surface of the positive electrode 20 carried out from the electrode transport unit 110. The ceramic separator 40 has the ceramic layer 42 facing the one surface of the positive electrode 20.
第2セパレータ搬送部130は、図5に示し、セラミックセパレータ用基材40Aから、正極20の一面に対向した他面(積層方向Zに沿った図5中に示す下方)に積層するためのセラミックセパレータ40を切り出して搬送する。 The second separator conveyance unit 130 is shown in FIG. 5, and ceramic for stacking from the ceramic separator substrate 40 </ b> A on the other surface (downward in FIG. 5 along the stacking direction Z) facing one surface of the positive electrode 20. The separator 40 is cut out and conveyed.
第2セパレータ搬送部130は、電極搬送部110よりも搬送方向Xの下流側であって、積層方向Zに沿った図5中に示す下方に配設している。第2セパレータ搬送部130は、第1セパレータ搬送部120と積層方向Zに沿って対向して配設している。第2セパレータ搬送部130の第2セパレータ供給ローラ131は、円柱形状からなり、長尺状のセラミックセパレータ用基材40Aを巻き付けて保持している。対向して配設した第2加圧ローラ132と第2ニップローラ133は、それぞれ細長い円柱形状からなり、第2セパレータ供給ローラ131に巻き付けられたセラミックセパレータ用基材40Aに対して一定の張力をかけた状態で第2搬送ドラム134に導く。第2搬送ドラム134は、円柱形状からなり、その外周面に吸引口を複数設けている。第2搬送ドラム134は、第1搬送ドラム124と同様に、搬送方向Xと交差した方向Yに沿った幅を、セラミックセパレータ用基材40Aの幅よりも短くすることによって、セパレータ保持部140およびセパレータ接合部150との干渉を回避している。 The second separator transport unit 130 is disposed downstream of the electrode transport unit 110 in the transport direction X and below the stacking direction Z in FIG. The second separator transport unit 130 is disposed to face the first separator transport unit 120 along the stacking direction Z. The second separator supply roller 131 of the second separator transport unit 130 has a cylindrical shape, and holds the long ceramic separator base material 40A wound around it. The second pressure roller 132 and the second nip roller 133 that are arranged to face each other have an elongated cylindrical shape, and apply a certain tension to the ceramic separator substrate 40A wound around the second separator supply roller 131. In this state, it is guided to the second transport drum 134. The second transport drum 134 has a cylindrical shape, and a plurality of suction ports are provided on the outer peripheral surface thereof. Similarly to the first transport drum 124, the second transport drum 134 has a width along the direction Y intersecting the transport direction X shorter than the width of the ceramic separator substrate 40A. Interference with the separator joint 150 is avoided.
第2セパレータ搬送部130の第2搬送ドラム134を回転させると、第2加圧ローラ132と第2ニップローラ133に加えて第2セパレータ供給ローラ131が従動して回転する。第2切断刃135は、先端に直線状の鋭利な刃を設け、搬送方向Xと交差した方向Yに沿って配設し、第2搬送ドラム134によって吸引されている長尺状のセラミックセパレータ40を一定の幅で切断する。第2搬送ドラム134は、長方形状に切断されたセラミックセパレータ用基材40Aを、電極搬送部110から搬出された正極20の他面の側に近接させつつ積層する。セラミックセパレータ40は、そのセラミックス層42の側を、正極20の他面に対向させている。 When the second transport drum 134 of the second separator transport unit 130 is rotated, the second separator supply roller 131 is driven and rotated in addition to the second pressure roller 132 and the second nip roller 133. The second cutting blade 135 is provided with a linear sharp blade at the tip, is disposed along the direction Y intersecting the transport direction X, and is a long ceramic separator 40 sucked by the second transport drum 134. Is cut to a certain width. The second transport drum 134 is laminated while bringing the ceramic separator substrate 40A cut into a rectangular shape close to the other surface side of the positive electrode 20 carried out from the electrode transport unit 110. The ceramic separator 40 has the ceramic layer 42 facing the other surface of the positive electrode 20.
第1セパレータ搬送部120と第2セパレータ搬送部130は、第1搬送ドラム124と第2搬送ドラム134との隙間の部分において、一対のセラミックセパレータ40によって正極20を挟持させるように積層しつつ、搬送方向Xに沿って搬送する。その搬送方向Xに沿った下流側の両端には、それぞれセパレータ保持部140およびセパレータ接合部150を配設している。 The first separator transport unit 120 and the second separator transport unit 130 are stacked so that the positive electrode 20 is sandwiched between the pair of ceramic separators 40 in the gap portion between the first transport drum 124 and the second transport drum 134. Transport along the transport direction X. Separator holding portions 140 and separator joint portions 150 are disposed at both ends on the downstream side along the transport direction X, respectively.
セパレータ保持部140は、図5および図6に示し、正極20を挟持して積層した一対のセラミックセパレータ40を保持する。 The separator holding unit 140 holds a pair of ceramic separators 40 shown in FIGS. 5 and 6 and sandwiching and laminating the positive electrode 20.
セパレータ保持部140は、電極搬送部110と搬送方向Xに沿って隣り合い、第1セパレータ搬送部120および第2セパレータ搬送部130よりも搬送方向Xの下流側に配設している。セパレータ保持部140は、袋詰電極搬送部170の搬送方向Xに沿った両端に一組ずつ配設している。セパレータ保持部140の保持プレート141は、長尺の板状に形成している。保持プレート141は、セラミックセパレータ40の積層方向Zよりも図6中に示す下方であって、セラミックセパレータ40の搬送方向Xに沿った端部に並行して配設している。保持プレート141は、一対のセラミックセパレータ40を積層方向Zの図6中に示す下方から保持することによって、セパレータ接合部150によるセラミックセパレータ40同士の接合を補助する。保持プレート141は、セパレータ接合部150の第1切開部材151および第2切開部材154との干渉を回避するために、矩形状の穴を備えている。 The separator holding unit 140 is adjacent to the electrode transport unit 110 along the transport direction X, and is disposed downstream of the first separator transport unit 120 and the second separator transport unit 130 in the transport direction X. One set of separator holding portions 140 is disposed at both ends along the conveyance direction X of the packaged electrode conveyance portion 170. The holding plate 141 of the separator holding unit 140 is formed in a long plate shape. The holding plate 141 is disposed below the stacking direction Z of the ceramic separator 40 in FIG. 6 and in parallel with the end portion along the transport direction X of the ceramic separator 40. The holding plate 141 assists the bonding of the ceramic separators 40 by the separator bonding portion 150 by holding the pair of ceramic separators 40 from below in the stacking direction Z in FIG. The holding plate 141 includes a rectangular hole in order to avoid interference with the first cutting member 151 and the second cutting member 154 of the separator joint 150.
セパレータ保持部140の保持プレート141は、セパレータ接合部150の駆動支柱158によって、積層方向Zに沿って上昇および降下する。保持プレート141は、第1切開部材151と第2切開部材154が一対のセラミックセパレータ40を挟持するように当接している間、一対のセラミックセパレータ40を積層方向Zの図6中に示す下方から保持する。一方、保持プレート141は、第1切開部材151と第2切開部材154が一対のセラミックセパレータ40から離間している間、積層方向Zの図6中に示す下方に退避している。 The holding plate 141 of the separator holding unit 140 is raised and lowered along the stacking direction Z by the drive column 158 of the separator joint 150. While the holding plate 141 is in contact with the first cutting member 151 and the second cutting member 154 so as to sandwich the pair of ceramic separators 40, the pair of ceramic separators 40 is viewed from below in the stacking direction Z shown in FIG. Hold. On the other hand, the holding plate 141 is retracted downward in the stacking direction Z shown in FIG. 6 while the first cutting member 151 and the second cutting member 154 are separated from the pair of ceramic separators 40.
セパレータ接合部150は、図5〜図8に関連し、正極20を挟持するように積層したセラミックセパレータ40同士を加熱して接合する。 The separator bonding portion 150 is related to FIGS. 5 to 8 and heats and bonds the ceramic separators 40 laminated so as to sandwich the positive electrode 20.
先ず、セパレータ接合部150の構成について、図5〜図7を参照しながら説明する。 First, the configuration of the separator joint 150 will be described with reference to FIGS.
セパレータ接合部150は、第1セパレータ搬送部120および第2セパレータ搬送部130よりも搬送方向Xの下流側に配設している。セパレータ接合部150は、搬送方向Xに沿った両端に一組ずつ配設している。セパレータ接合部150は、セパレータ保持部140に近接している。 Separator joint 150 is disposed downstream of transport direction X from first separator transport unit 120 and second separator transport unit 130. One set of separator joints 150 is disposed at both ends along the transport direction X. Separator joining portion 150 is close to separator holding portion 140.
セパレータ接合部150の第1切開部材151は、本体部151a、突起部151b、および通電部151cを含んでいる。本体部151aは、長方体形状に形成している。突起部151bは、本体部151aの隅から突出して備えている。突起部151bは、本体部151aと一体成形している。通電部151cは、通電されると加熱するヒータ線に相当し、突起部151bの先端に配設している。通電部151cは、通電部材に相当する。第1切開部材151は、図7中のP1の矢印で表すように押圧部材155によって押圧される。突起部151bは、通電部151cを介して一対のセラミックセパレータ40のうちの一方のセラミックセパレータ40のポリプロピレン層41に押圧し、そのポリプロピレン層41を切開する。第1切開部材151は、通電部151cによってセラミックセパレータ40を加熱させて、ポリプロピレン層41同士を溶解して接合する。 The first cutting member 151 of the separator joining portion 150 includes a main body portion 151a, a protruding portion 151b, and an energizing portion 151c. The main body 151a is formed in a rectangular shape. The protrusion 151b is provided so as to protrude from the corner of the main body 151a. The protrusion 151b is integrally formed with the main body 151a. The energizing portion 151c corresponds to a heater wire that heats when energized, and is disposed at the tip of the protruding portion 151b. The energization unit 151c corresponds to an energization member. The first cutting member 151 is pressed by the pressing member 155 as represented by the arrow P1 in FIG. The protruding portion 151b presses against the polypropylene layer 41 of one ceramic separator 40 of the pair of ceramic separators 40 through the energizing portion 151c, and cuts the polypropylene layer 41. The first cutting member 151 heats the ceramic separator 40 by the energizing portion 151c and melts and joins the polypropylene layers 41 to each other.
セパレータ接合部150の接続部材152は、第1切開部材151とパルス電源153を締結する。接続部材152は、金属からなり、円柱形状に形成している。パルス電源153は、電源部に相当する。パルス電源153は、第1切開部材151の通電部151cに大電流を印加して発熱させる。パルス電源153の仕様は、例えば、印加電流任意、印加電圧40V、印加時間0.9秒である。パルス電源153は、その一端を接続部材152に締結し、一端に対向する他端に電源ケーブルを接続する。 The connection member 152 of the separator joint 150 fastens the first cutting member 151 and the pulse power source 153. The connecting member 152 is made of metal and is formed in a cylindrical shape. The pulse power supply 153 corresponds to a power supply unit. The pulse power source 153 generates a heat by applying a large current to the energizing portion 151 c of the first cutting member 151. The specifications of the pulse power source 153 are, for example, an arbitrary applied current, an applied voltage of 40 V, and an applied time of 0.9 seconds. The pulse power source 153 has one end fastened to the connection member 152 and a power cable connected to the other end facing the one end.
第2切開部材154は、第1切開部材151と同様の構成であり、本体部154a、突起部154b、および通電部154cを含んでいる。本体部154aは、長方体形状に形成している。突起部154bは、本体部154aの隅から突出して備えている。突起部154bは、本体部154aと一体成形している。通電部154cは、通電されると加熱するヒータ線に相当し、突起部154bの先端に配設している。通電部154cは、通電部材に相当する。突起部154bは、通電部154cを介して一対のセラミックセパレータ40のうちの他方のセラミックセパレータ40のポリプロピレン層41に押圧し、そのポリプロピレン層41を切開する。第2切開部材154の突起部154bは、一対のセラミックセパレータ40を介して、第1切開部材151の突起部151bと対向している。パルス電源153は、通電部154cに大電流を印加して発熱させる。第2切開部材154は、通電部154cによってセラミックセパレータ40を加熱させて、ポリプロピレン層41同士を溶解して接合する。第2切開部材154は、図7中のP2の矢印で表すように付勢部材156によって押圧され、第1切開部材151を付勢する。 The second cutting member 154 has the same configuration as the first cutting member 151, and includes a main body 154a, a protrusion 154b, and an energization unit 154c. The main body 154a is formed in a rectangular parallelepiped shape. The protruding portion 154b is provided so as to protrude from the corner of the main body portion 154a. The protrusion 154b is integrally formed with the main body 154a. The energizing portion 154c corresponds to a heater wire that is heated when energized, and is disposed at the tip of the protruding portion 154b. The energization unit 154c corresponds to an energization member. The protruding portion 154b presses against the polypropylene layer 41 of the other ceramic separator 40 of the pair of ceramic separators 40 through the energizing portion 154c, and cuts off the polypropylene layer 41. The protruding portion 154b of the second cutting member 154 faces the protruding portion 151b of the first cutting member 151 with the pair of ceramic separators 40 interposed therebetween. The pulse power supply 153 generates a heat by applying a large current to the energization unit 154c. The second cutting member 154 heats the ceramic separator 40 by the energization part 154c to melt and join the polypropylene layers 41 to each other. The second cutting member 154 is pressed by the biasing member 156 as shown by the arrow P2 in FIG. 7 and biases the first cutting member 151.
セパレータ接合部150の押圧部材155は、第1切開部材151を積層方向Zに沿って図7中に示す下方に押圧する。押圧部材155は、その一端を環状に形成し、第1切開部材151と締結した接続部材152を挿通している。押圧部材155は、その側部を駆動支柱158に対して積層方向Zに沿って移動自在に連結している。付勢部材156は、第2切開部材154を積層方向Zに沿って図7中に示す上方に押圧する。付勢部材156は、板状に形成し、その端部に第2切開部材154を接合している。付勢部材156は、駆動支柱158に対して積層方向Zに沿って移動自在に連結している。 The pressing member 155 of the separator joining portion 150 presses the first cutting member 151 downward along the stacking direction Z shown in FIG. One end of the pressing member 155 is formed in an annular shape, and the connection member 152 fastened to the first cutting member 151 is inserted through the pressing member 155. The side of the pressing member 155 is movably connected to the drive column 158 along the stacking direction Z. The urging member 156 presses the second cutting member 154 upward along the stacking direction Z shown in FIG. The urging member 156 is formed in a plate shape, and the second cutting member 154 is joined to the end thereof. The urging member 156 is connected to the drive column 158 so as to be movable along the stacking direction Z.
セパレータ接合部150の駆動ステージ157は、駆動支柱158を介し、押圧部材155および付勢部材156を積層方向Zに沿って移動させる。駆動ステージ157で発生させた駆動力は、駆動支柱158によって積層方向Zに沿った駆動力に変換して用いている。 The drive stage 157 of the separator joint 150 moves the pressing member 155 and the urging member 156 along the stacking direction Z via the drive column 158. The driving force generated by the driving stage 157 is converted into a driving force along the stacking direction Z by the driving column 158 and used.
セパレータ接合部150において、第1切開部材151と接続部材152とパルス電源153と押圧部材155は、セパレータ保持部140に対して積層方向Zの図7中に示す上方に配設し、搬送方向Xに沿って長尺状に構成している。第2切開部材154と付勢部材156は、セパレータ保持部140に対して積層方向Zの図7中に示す下方に配設し、搬送方向Xに沿って長尺状に構成している。駆動ステージ157は、第2切開部材154を載置した付勢部材156の積層方向Zの図中7の直下に配設し、搬送方向Xに沿って配設している。すなわち、セパレータ接合部150の各構成材は、搬送方向Xに沿って長尺状に配設している。冷却器159は、ノズルから冷気を噴出して熱源を冷却するものである。冷却器159は、図7に示すように、一対のセラミックセパレータ40を切開して加熱する第1切開部材151の突起部151bおよび通電部151cに近接して配設している。 In the separator joint 150, the first cutting member 151, the connecting member 152, the pulse power source 153, and the pressing member 155 are disposed above the separator holding unit 140 in the stacking direction Z shown in FIG. It is configured in a long shape along. The second cutting member 154 and the urging member 156 are disposed below the separator holding portion 140 in the stacking direction Z in FIG. 7 and are formed in a long shape along the transport direction X. The drive stage 157 is disposed directly below the reference numeral 7 in the drawing direction Z of the biasing member 156 on which the second cutting member 154 is placed, and is disposed along the transport direction X. That is, the constituent members of the separator joint 150 are arranged in a long shape along the transport direction X. The cooler 159 cools the heat source by ejecting cold air from the nozzle. As shown in FIG. 7, the cooler 159 is disposed in the vicinity of the protruding portion 151 b and the energizing portion 151 c of the first cutting member 151 that cuts and heats the pair of ceramic separators 40.
次に、セパレータ接合部150の作用について、図8を参照しながら説明する。 Next, the effect | action of the separator junction part 150 is demonstrated, referring FIG.
セパレータ接合部150によって一対のセラミックセパレータ40を接合する直前の状態を図8(a)に示す。ポリプロピレン層41とセラミックス層42を積層して形成したセラミックセパレータ40は、セラミックス層42同士を対面させている。 FIG. 8A shows a state immediately before the pair of ceramic separators 40 are joined by the separator joining portion 150. The ceramic separator 40 formed by laminating the polypropylene layer 41 and the ceramic layer 42 has the ceramic layers 42 facing each other.
セパレータ接合部150によって一対のセラミックセパレータ40を接合した直後の状態を図8(b)に示す。第1切開部材151は、一対のセラミックセパレータ40のうちの一方のセラミックセパレータ40のポリプロピレン層41を介してセラミックス層42まで切り開きつつ、切り開いた部分を加熱した。その際に、押圧部材155は、図8(b)中の矢印P1で表すように、第1切開部材151をセラミックセパレータ40のポリプロピレン層41に向かって押圧した。第2切開部材154は、一対のセラミックセパレータ40のうちの他方のセラミックセパレータ40のポリプロピレン層41を介してセラミックス層42まで切り開きつつ、切り開いた部分を加熱した。その際に、付勢部材156は、図8(b)中の矢印P2で表すように、第2切開部材154を第1切開部材151に向かって押圧した。 FIG. 8B shows a state immediately after the pair of ceramic separators 40 are joined by the separator joining portion 150. The first cutting member 151 heated the cut portion while cutting to the ceramic layer 42 through the polypropylene layer 41 of one ceramic separator 40 of the pair of ceramic separators 40. At that time, the pressing member 155 pressed the first cutting member 151 toward the polypropylene layer 41 of the ceramic separator 40 as represented by an arrow P1 in FIG. The second cutting member 154 heated the cut portion while cutting to the ceramic layer 42 through the polypropylene layer 41 of the other ceramic separator 40 of the pair of ceramic separators 40. At that time, the urging member 156 pressed the second incision member 154 toward the first incision member 151 as indicated by an arrow P2 in FIG.
このように作用させることによって、一対のセラミックセパレータ40のセラミックス層42同士を切開して周囲の領域に移動させて粗にさせたことから、その切開した部分のポリプロピレン層41同士を溶融させて接合することができた。すなわち、溶融させることが困難なセラミックス層42同士を部分的に移動させることによって、ポリプロピレン層41同士を接合することができた。したがって、セラミックス層42同士を対面させた一対のセラミックセパレータ40同士を十分に接合することができた。 By acting in this way, the ceramic layers 42 of the pair of ceramic separators 40 are incised and moved to the surrounding area to roughen them, and the incised portions of the polypropylene layers 41 are melted and joined. We were able to. That is, the polypropylene layers 41 could be joined together by partially moving the ceramic layers 42 that are difficult to melt. Therefore, the pair of ceramic separators 40 in which the ceramic layers 42 face each other can be sufficiently bonded.
セパレータ搬送追随部160は、図5および図6に示し、セパレータ接合部150がセラミックセパレータ40同士を接合している間、袋詰電極搬送部170の搬送に追随してセパレータ接合部150等を移動させる。 5 and 6, the separator conveyance follower 160 follows the conveyance of the packaged electrode conveyance unit 170 and moves the separator junction 150 and the like while the separator bonding unit 150 is bonding the ceramic separators 40 to each other. Let
セパレータ搬送追随部160は、袋詰電極搬送部170の積層方向Zに沿った図5中に示す下方であって、第1セパレータ搬送部120および第2セパレータ搬送部130よりも搬送方向Xの下流側に配設している。セパレータ搬送追随部160のX軸ステージ161は、セパレータ保持部140の全ての構成部材と、セパレータ接合部150の全ての構成部材を載置している。X軸ステージ161は、搬送方向Xの下流側と上流側との間を往復するように移動する。X軸ステージ161は、第1切開部材151および第2切開部材154が一対のセラミックセパレータ40に当接して接合している間、搬送方向Xの下流側に沿って移動する。一方、X軸ステージ161は、第1切開部材151および第2切開部材154が一対のセラミックセパレータ40の接合を完了し離間すると、搬送方向Xの上流側に沿って高速で移動して元の位置に戻る。 The separator conveyance follower 160 is a lower part in FIG. 5 along the stacking direction Z of the packaged electrode conveyance unit 170, and is downstream of the first separator conveyance unit 120 and the second separator conveyance unit 130 in the conveyance direction X. It is arranged on the side. The X-axis stage 161 of the separator conveyance follower 160 mounts all the constituent members of the separator holding portion 140 and all the constituent members of the separator joint portion 150. The X-axis stage 161 moves so as to reciprocate between the downstream side and the upstream side in the transport direction X. The X-axis stage 161 moves along the downstream side in the transport direction X while the first cutting member 151 and the second cutting member 154 are in contact with and joined to the pair of ceramic separators 40. On the other hand, when the first cutting member 151 and the second cutting member 154 complete the joining of the pair of ceramic separators 40 and move away from each other, the X-axis stage 161 moves at a high speed along the upstream side in the transport direction X and returns to the original position. Return to.
セパレータ搬送追随部160によって、セパレータ保持部140とセパレータ接合部150とを搬送方向Xに沿って移動させることから、一対のセラミックセパレータ40が接合されている間、第1セパレータ搬送部120および第2セパレータ搬送部130の動作を継続させることができる。すなわち、X軸ステージ161を用いることによって、第1セパレータ搬送部120の第1搬送ドラム124、および第2セパレータ搬送部130の第2搬送ドラム134の回転を止めることなく、一対のセラミックセパレータ40の接合を完了させることができる。 The separator transport follower 160 moves the separator holding unit 140 and the separator joint 150 along the transport direction X. Therefore, while the pair of ceramic separators 40 are joined, the first separator transport unit 120 and the second separator transport unit 120 are moved. The operation of the separator transport unit 130 can be continued. That is, by using the X-axis stage 161, without stopping the rotation of the first transport drum 124 of the first separator transport unit 120 and the second transport drum 134 of the second separator transport unit 130, the pair of ceramic separators 40 Joining can be completed.
袋詰電極搬送部170は、図5および図6に示し、セパレータ接合部150によって形成される袋詰電極11を搬送する。 The packaged electrode transport unit 170 transports the packaged electrode 11 formed by the separator joint 150 as shown in FIGS. 5 and 6.
袋詰電極搬送部170は、電極搬送部110と搬送方向Xに沿って隣り合い、第1セパレータ搬送部120および第2セパレータ搬送部130よりも搬送方向Xの下流側に配設している。袋詰電極搬送部170の搬送ベルト171は、外周面に吸引口を複数設けた無端状のベルトからなり、袋詰電極11を吸引した状態で搬送方向Xに沿って搬送する。搬送ベルト171は、搬送方向Xと交差した方向Yに沿った幅を、袋詰電極11の幅よりも短く形成している。すなわち、袋詰電極11の両端は、搬送ベルト171から方向Yに対して外方に突出している。このようにして、搬送ベルト171は、セパレータ保持部140およびセパレータ接合部150との干渉を回避している。 The packaged electrode transport unit 170 is adjacent to the electrode transport unit 110 along the transport direction X, and is disposed downstream of the first separator transport unit 120 and the second separator transport unit 130 in the transport direction X. The transport belt 171 of the packaged electrode transport unit 170 is an endless belt provided with a plurality of suction ports on the outer peripheral surface, and transports along the transport direction X while the packaged electrode 11 is sucked. The conveyance belt 171 has a width along the direction Y intersecting the conveyance direction X shorter than the width of the packaged electrode 11. That is, both ends of the bagging electrode 11 protrude outward from the conveyance belt 171 in the direction Y. In this way, the conveyor belt 171 avoids interference with the separator holding part 140 and the separator joining part 150.
袋詰電極搬送部170の回転ローラ172は、搬送方向Xと交差した方向Yに沿って、搬送ベルト171の内周面に複数配設し、搬送ベルト171を回転させる。回転ローラ172は、セパレータ保持部140およびセパレータ接合部150との干渉を回避するため、搬送ベルト171から突出させていない。複数の回転ローラ172のうち、一つが動力を設けた駆動ローラであり、その他が駆動ローラに従動する従動ローラである。搬送ベルト171は、例えば、搬送方向Xに沿って3組配設している。 A plurality of rotating rollers 172 of the packaged electrode transport unit 170 are arranged on the inner peripheral surface of the transport belt 171 along the direction Y intersecting the transport direction X, and rotate the transport belt 171. The rotating roller 172 does not protrude from the conveyor belt 171 in order to avoid interference with the separator holding unit 140 and the separator joint 150. Among the plurality of rotating rollers 172, one is a driving roller provided with power, and the other is a driven roller driven by the driving roller. For example, three transport belts 171 are arranged along the transport direction X.
袋詰電極搬送部170の吸着パッド173は、搬送ベルト171に載置された袋詰電極11よりも積層方向Zの図5中に示す上方において、袋詰電極11と対向するように位置している。吸着パッド173は、板状からなり、袋詰電極11と当接する面に吸引口を複数設けている。伸縮部材174は、吸着パッド173よりも積層方向Zの図5中に示す上方に位置している。伸縮部材174の一端は、吸着パッドを接合している。伸縮部材174は、エアーコンプレッサー等を動力として、積層方向Zに沿って伸縮自在である。 The suction pad 173 of the packaged electrode transport unit 170 is positioned to face the packaged electrode 11 above the packaged electrode 11 placed on the transport belt 171 in the stacking direction Z in FIG. Yes. The suction pad 173 has a plate shape, and a plurality of suction ports are provided on the surface that comes into contact with the bagging electrode 11. The elastic member 174 is located above the suction pad 173 in the stacking direction Z shown in FIG. One end of the elastic member 174 is joined to the suction pad. The stretchable member 174 is stretchable along the stacking direction Z by using an air compressor or the like as power.
袋詰電極搬送部170のX軸ステージ175およびX軸補助レール176は、伸縮部材174の一端に対向した他端を移動自在に支持している。X軸ステージ175は、搬送方向Xに沿って配設し、伸縮部材174を搬送方向Xに沿って走査する。X軸補助レール176は、X軸ステージ175と並行に配設し、X軸ステージ175による伸縮部材174の走査を補助する。載置台177は、板状からなり、例えば3組配設された搬送ベルト171よりも、搬送方向Xに沿った下流側に配設している。載置台177は、袋詰電極11を一時的に載置して保管する。 The X-axis stage 175 and the X-axis auxiliary rail 176 of the packaged electrode transport unit 170 movably support the other end facing the one end of the elastic member 174. The X-axis stage 175 is disposed along the transport direction X and scans the telescopic member 174 along the transport direction X. The X-axis auxiliary rail 176 is disposed in parallel with the X-axis stage 175 and assists the scanning of the telescopic member 174 by the X-axis stage 175. The mounting table 177 has a plate shape, and is disposed on the downstream side in the conveyance direction X with respect to, for example, three conveyance belts 171. The mounting table 177 temporarily stores and stores the packaged electrode 11.
制御部180は、図5に示し、電極搬送部110と第1セパレータ搬送部120と第2セパレータ搬送部130とセパレータ保持部140とセパレータ接合部150とセパレータ搬送追随部160および袋詰電極搬送部170の作動をそれぞれ制御する。 As shown in FIG. 5, the control unit 180 includes an electrode transport unit 110, a first separator transport unit 120, a second separator transport unit 130, a separator holding unit 140, a separator joining unit 150, a separator transport follower 160, and a packaged electrode transport unit. Each operation of 170 is controlled.
制御部180のコントローラ181は、ROM、CPU、およびRAMを含んでいる。ROM(Read Only Memory)は、セパレータ接合装置100に係る制御プログラムを格納している。制御プログラムは、電極搬送部110の回転ローラ114と切断刃115および116、第1セパレータ搬送部120の第1搬送ドラム124と第1切断刃125、および第2セパレータ搬送部130の第2搬送ドラム134と第2切断刃135の制御に関するものを含んでいる。さらに、制御プログラムは、セパレータ保持部140の保持プレート141、セパレータ接合部150のパルス電源153と駆動ステージ157等、セパレータ搬送追随部160のX軸ステージ161、袋詰電極搬送部170の回転ローラ172と伸縮部材174等の制御に関するものを含んでいる。 The controller 181 of the control unit 180 includes a ROM, a CPU, and a RAM. A ROM (Read Only Memory) stores a control program related to the separator bonding apparatus 100. The control program includes the rotation roller 114 and the cutting blades 115 and 116 of the electrode transport unit 110, the first transport drum 124 and the first cutting blade 125 of the first separator transport unit 120, and the second transport drum of the second separator transport unit 130. 134 and control of the second cutting blade 135 are included. Further, the control program includes a holding plate 141 of the separator holding unit 140, a pulse power source 153 and a drive stage 157 of the separator bonding unit 150, an X-axis stage 161 of the separator conveyance follower 160, and a rotation roller 172 of the packaged electrode conveyance unit 170. And those related to the control of the elastic member 174 and the like.
制御部180のCPU(Central Processing Unit)は、制御プログラムに基づいてセパレータ接合装置100の各構成部材の作動を制御する。RAM(Random Access Memory)は、制御中のセパレータ接合装置100の各構成部材に係る様々なデータを一時的に記憶する。データは、例えば、セパレータ接合部150のパルス電源153の作動のタイミングに関するものである。 A CPU (Central Processing Unit) of the control unit 180 controls the operation of each component of the separator bonding apparatus 100 based on a control program. A RAM (Random Access Memory) temporarily stores various data related to each component of the separator joining apparatus 100 under control. The data relates to the timing of the operation of the pulse power source 153 of the separator joint 150, for example.
次に、セパレータ接合装置100の作用について説明する。 Next, the operation of the separator bonding apparatus 100 will be described.
電極搬送部110は、図5に示すように、切断刃115および116によって、長尺状の正極用基材20Aを所定の形状に1枚ずつ切断して正極20を成形する。電極搬送部110は、正極20を第1セパレータ搬送部120および第2セパレータ搬送部130の間に搬出する。 As shown in FIG. 5, the electrode transport unit 110 forms the positive electrode 20 by cutting the long positive electrode base material 20 </ b> A one by one into a predetermined shape by the cutting blades 115 and 116. The electrode transport unit 110 transports the positive electrode 20 between the first separator transport unit 120 and the second separator transport unit 130.
次いで、第1セパレータ搬送部120は、図5に示すように、セラミックセパレータ用基材40Aから正極20の一面に積層するためのセラミックセパレータ40を切り出して搬送する。第1切断刃125によって、長尺状のセラミックセパレータ用基材40Aを長方形状に1枚ずつ切断してセラミックセパレータ40を成形する。第1セパレータ搬送部120は、セラミックセパレータ40を電極搬送部110から搬出された正極20の一面の側に積層する。 Next, as shown in FIG. 5, the first separator transport unit 120 cuts out and transports the ceramic separator 40 to be laminated on one surface of the positive electrode 20 from the ceramic separator substrate 40 </ b> A. The long ceramic separator substrate 40A is cut into a rectangular shape one by one by the first cutting blade 125, and the ceramic separator 40 is formed. The 1st separator conveyance part 120 laminates | stacks the ceramic separator 40 on the one surface side of the positive electrode 20 carried out from the electrode conveyance part 110. FIG.
次いで、第2セパレータ搬送部130は、第1セパレータ搬送部120の作動と並行して、図5に示すように、セラミックセパレータ用基材40Aから正極20の一面に対向した他面に積層するためのセラミックセパレータ40を切り出して搬送する。第2切断刃135によって、長尺状のセラミックセパレータ用基材40Aを長方形状に1枚ずつ切断してセラミックセパレータ40を成形する。第2セパレータ搬送部130は、セラミックセパレータ40を電極搬送部110から搬出された正極20の他面の側に積層する。 Next, in parallel with the operation of the first separator transport unit 120, the second separator transport unit 130 is stacked on the other surface facing the one surface of the positive electrode 20 from the ceramic separator substrate 40A as shown in FIG. The ceramic separator 40 is cut out and conveyed. The long ceramic separator substrate 40A is cut into a rectangular shape one by one by the second cutting blade 135, and the ceramic separator 40 is formed. The second separator transport unit 130 stacks the ceramic separator 40 on the other surface side of the positive electrode 20 transported from the electrode transport unit 110.
次いで、セパレータ保持部140は、図5および図6に示すように、正極20に積層した一対のセラミックセパレータ40を保持する。保持プレート141は、一対のセラミックセパレータ40を積層方向Zの図6中に示す下方から保持することによって、セパレータ接合部150によるセラミックセパレータ40同士の接合を補助する。すなわち、保持プレート141は、第1切開部材151および第2切開部材154が一対のセラミックセパレータ40に当接している間、一対のうちの下方に位置するセラミックセパレータ40を積層方向Zの図5中に示す下方から保持する。 Next, as shown in FIGS. 5 and 6, the separator holding unit 140 holds a pair of ceramic separators 40 stacked on the positive electrode 20. The holding plate 141 assists the bonding of the ceramic separators 40 by the separator bonding portion 150 by holding the pair of ceramic separators 40 from below in the stacking direction Z in FIG. That is, the holding plate 141 moves the ceramic separator 40 positioned below the pair of ceramic separators 40 in the stacking direction Z in FIG. 5 while the first cutting member 151 and the second cutting member 154 are in contact with the pair of ceramic separators 40. Hold from below.
次いで、セパレータ接合部150は、図8(b)に示すように、正極20を挟持するように積層したセラミックセパレータ40同士を接合する。第1切開部材151は、セラミックセパレータ40を図中の上方から切り開きつつインパルス溶着する。押圧部材155は、第1切開部材151を積層方向Zに沿って図中の矢印P1で表すように、セラミックセパレータ40のポリプロピレン層41に向かって押圧する。第2切開部材154は、図中の矢印P2で表すように第1切開部材151に向かって押圧し、セラミックセパレータ40を図中の下方から切り開きつつインパルス溶着する。このようにして、一対のセラミックセパレータ40は、第1切開部材151と第2切開部材154によってセラミックス層42まで切り開かれ、セラミックス層42同士が接合部40hから周囲の領域に移動して粗になった状態で、ポリプロピレン層41が加熱されて溶融し、ポリプロピレン層41同士が接合する。したがって、セラミックセパレータ40は、溶融させることが困難であるセラミックス層42同士を対面させた状態から互いに接合させることができる。 Next, as shown in FIG. 8B, the separator joining portion 150 joins the ceramic separators 40 stacked so as to sandwich the positive electrode 20. The first cutting member 151 performs impulse welding while opening the ceramic separator 40 from above in the drawing. The pressing member 155 presses the first cutting member 151 along the stacking direction Z toward the polypropylene layer 41 of the ceramic separator 40 as represented by an arrow P1 in the drawing. The second cutting member 154 is pressed toward the first cutting member 151 as indicated by an arrow P2 in the drawing, and impulse welding is performed while opening the ceramic separator 40 from below in the drawing. In this way, the pair of ceramic separators 40 are cut open to the ceramic layer 42 by the first cutting member 151 and the second cutting member 154, and the ceramic layers 42 move from the joint 40h to the surrounding area and become rough. In this state, the polypropylene layer 41 is heated and melted, and the polypropylene layers 41 are joined together. Therefore, the ceramic separator 40 can be joined to each other from the state in which the ceramic layers 42 that are difficult to melt are opposed to each other.
ここで、セパレータ搬送追随部160は、図5および図6に示すように、セパレータ接合部150がセラミックセパレータ40同士を接合している間、袋詰電極搬送部170の搬送動作に追随する。X軸ステージ161は、セパレータ保持部140の全ての構成部材と、セパレータ接合部150の全ての構成部材を載置している。X軸ステージ161は、第1切開部材151および第2切開部材154が一対のセラミックセパレータ40に当接して接合している間、搬送方向Xの下流側に沿って移動する。すなわち、X軸ステージ161を用いることによって、第1搬送ドラム124および第2搬送ドラム134の回転を止めることなく、一対のセラミックセパレータ40を接合することができる。 Here, as shown in FIGS. 5 and 6, the separator transport follower 160 follows the transport operation of the packaged electrode transporter 170 while the separator joint 150 joins the ceramic separators 40 to each other. The X-axis stage 161 mounts all the constituent members of the separator holding portion 140 and all the constituent members of the separator joint portion 150. The X-axis stage 161 moves along the downstream side in the transport direction X while the first cutting member 151 and the second cutting member 154 are in contact with and joined to the pair of ceramic separators 40. That is, by using the X-axis stage 161, the pair of ceramic separators 40 can be joined without stopping the rotation of the first transport drum 124 and the second transport drum 134.
その後、袋詰電極搬送部170は、図5および図6に示すように、セパレータ接合部150によって形成された袋詰電極11を搬送する。袋詰電極搬送部170は、袋詰電極11を載置台177に載置して一時的に保管する。 Thereafter, the packaged electrode transport unit 170 transports the packaged electrode 11 formed by the separator joint 150 as shown in FIGS. 5 and 6. The packaged electrode transport unit 170 places the packaged electrode 11 on the mounting table 177 and temporarily stores it.
上述した第1実施形態によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。 According to 1st Embodiment mentioned above, there exists an effect by the following structures.
電気デバイス(リチウムイオン二次電池10の袋詰電極11に相当)のセパレータ接合方法にあっては、シート状の溶融材(ポリプロピレン層41に相当)と、ポリプロピレン層41に積層しポリプロピレン層41よりも溶融温度が高い耐熱材(セラミックス層42に相当)と、を含むセパレータ(セラミックセパレータ40に相当)を用いる。このセパレータ接合方法では、電極(正極20または負極30に相当)を挟持するセラミックス層42同士を対面させた一対のセラミックセパレータ40を互いに接合する。リチウムイオン二次電池10の袋詰電極11のセパレータ接合方法は、接合工程を有している。接合工程では、ポリプロピレン層41を通して一対のセラミックセパレータ40のセラミックス層42同士を切開して周囲の領域に移動させて粗にしつつ、間欠的に電流を印加して発熱させた通電部材(ヒータ線)によって、切開した部分のポリプロピレン層41同士を溶融させて接合する。 In the separator joining method of the electric device (corresponding to the packaged electrode 11 of the lithium ion secondary battery 10), the sheet-like molten material (corresponding to the polypropylene layer 41) and the polypropylene layer 41 are laminated on the polypropylene layer 41. Also, a separator (corresponding to the ceramic separator 40) containing a heat-resistant material (corresponding to the ceramic layer 42) having a high melting temperature is used. In this separator joining method, a pair of ceramic separators 40 facing each other with ceramic layers 42 sandwiching electrodes (corresponding to the positive electrode 20 or the negative electrode 30) are joined together. The separator joining method for the packaged electrode 11 of the lithium ion secondary battery 10 includes a joining step. In the joining step, an energizing member (heater wire) that generates heat by intermittently applying a current while cutting the ceramic layers 42 of the pair of ceramic separators 40 through the polypropylene layer 41 and moving them to the surrounding area to roughen them. Thus, the polypropylene layers 41 at the incised portions are melted and joined together.
また、電気デバイス(リチウムイオン二次電池10の袋詰電極11に相当)のセパレータ接合装置100にあっては、シート状の溶融材(ポリプロピレン層41に相当)と、ポリプロピレン層41に積層しポリプロピレン層41よりも溶融温度が高い耐熱材(セラミックス層42に相当)と、を含むセパレータ(セラミックセパレータ40に相当)を用いる。このセパレータ接合装置100では、電極(正極20または負極30に相当)を挟持するセラミックス層42同士を対面させた一対のセラミックセパレータ40を互いに接合する。セパレータ接合装置100は、切開部と電源部を有している。切開部は、ポリプロピレン層41を通して一対のセラミックセパレータ40のセラミックス層42同士を切開する凸状の突起部と、突起部に接続し導電性を備えた通電部とを設けている。電源部は、通電部に間欠的に電流を印加して発熱させ、一対のセラミックセパレータ40のポリプロピレン層41同士を溶融して接合させる。 Further, in the separator joining apparatus 100 of the electric device (corresponding to the packaged electrode 11 of the lithium ion secondary battery 10), the sheet-like molten material (corresponding to the polypropylene layer 41) and the polypropylene layer 41 are laminated on the polypropylene. A separator (corresponding to the ceramic separator 40) containing a heat-resistant material (corresponding to the ceramic layer 42) having a melting temperature higher than that of the layer 41 is used. In this separator bonding apparatus 100, a pair of ceramic separators 40 in which ceramic layers 42 sandwiching electrodes (corresponding to the positive electrode 20 or the negative electrode 30) face each other are bonded to each other. Separator joining apparatus 100 has an incision part and a power supply part. The incision is provided with a convex protrusion that cuts the ceramic layers 42 of the pair of ceramic separators 40 through the polypropylene layer 41, and an energization part that is connected to the protrusion and has conductivity. The power supply unit intermittently applies a current to the energization unit to generate heat, and melts and bonds the polypropylene layers 41 of the pair of ceramic separators 40 together.
このような構成では、一対のセラミックセパレータ40のセラミックス層42同士を切開して周囲の領域に移動させて粗にした状態で、その切開した部分のポリプロピレン層41同士を溶融させて接合する。すなわち、溶融させることが困難なセラミックス層42同士を部分的に移動させることによって、ポリプロピレン層41同士を接合する。したがって、セラミックス層42同士を対面させた一対のセラミックセパレータ40同士を十分に接合することができる。 In such a configuration, the ceramic layers 42 of the pair of ceramic separators 40 are incised and moved to a surrounding region to be roughened, and the polypropylene layers 41 in the incised portions are melted and bonded. That is, the polypropylene layers 41 are joined together by partially moving the ceramic layers 42 that are difficult to melt. Therefore, the pair of ceramic separators 40 in which the ceramic layers 42 face each other can be sufficiently bonded.
電気デバイス(リチウムイオン二次電池10の袋詰電極11に相当)のセパレータ接合方法において、接合工程は、通電部材に対する間欠的な電流の印加を終了するとき、または通電部材に対する間欠的な電流の印加を終了した後、切開した部分を冷却する構成とすることができる。 In the separator joining method of the electrical device (corresponding to the packaged electrode 11 of the lithium ion secondary battery 10), the joining step is performed when the intermittent current application to the current-carrying member is finished or the intermittent current to the current-carrying member is After the application is completed, the incised portion can be cooled.
このような構成によれば、図7に示すように、インパルス溶着に起因して加熱された切開部分を、例えば冷却器159によって冷却できる。すなわち、第1切開部材151が、一対のセラミックセパレータ40を溶着する際にポリプロピレン層41に付着してしまっても、そのポリプロピレン層41を十分に冷却して離間させることができる。したがって、第1切開部材151がポリプロピレン層41に付着した状態で移動することを防止でき、セラミックセパレータ40に損傷を与えることがない。また、第2切開部材154が、一対のセラミックセパレータ40を溶着する際にポリプロピレン層41に付着してしまっても、そのポリプロピレン層41を十分に冷却して離間させることができる。したがって、第2切開部材154がポリプロピレン層41に付着した状態で移動することを防止でき、セラミックセパレータ40に損傷を与えることがない。さらに、冷却器159によって、ポリプロピレン層41およびセラミックス層42を十分に冷却させることから、一対のセラミックセパレータ40の接合部40hの形状が歪んだり撓んだりして変形することを防止できる。 According to such a configuration, as shown in FIG. 7, the incised portion heated due to the impulse welding can be cooled, for example, by the cooler 159. That is, even if the first cutting member 151 adheres to the polypropylene layer 41 when the pair of ceramic separators 40 are welded, the polypropylene layer 41 can be sufficiently cooled and separated. Therefore, the first cutting member 151 can be prevented from moving while attached to the polypropylene layer 41, and the ceramic separator 40 is not damaged. Even if the second cutting member 154 adheres to the polypropylene layer 41 when the pair of ceramic separators 40 are welded, the polypropylene layer 41 can be sufficiently cooled and separated. Therefore, the second cutting member 154 can be prevented from moving while attached to the polypropylene layer 41, and the ceramic separator 40 is not damaged. Furthermore, since the polypropylene layer 41 and the ceramic layer 42 are sufficiently cooled by the cooler 159, the shape of the joint 40h of the pair of ceramic separators 40 can be prevented from being distorted or bent.
電気デバイス(リチウムイオン二次電池10の袋詰電極11に相当)のセパレータ接合装置100において、切開部は、一の突起部によって一対のセパレータのうちの一方のセパレータのポリプロピレン層41から少なくとも隣接するセラミックス層42まで切開する第1切開部材151と、他の突起部によって一対のセパレータのうちの他方のセパレータのポリプロピレン層41から少なくとも隣接するセラミックス層42まで切開する第2切開部材154を備えた構成とすることができる。 In the separator bonding apparatus 100 of the electric device (corresponding to the packaged electrode 11 of the lithium ion secondary battery 10), the incision is at least adjacent to the polypropylene layer 41 of one separator of the pair of separators by one protrusion. The structure provided with the 1st cutting member 151 cut | disconnected to the ceramic layer 42, and the 2nd cutting member 154 cut | disconnected from the polypropylene layer 41 of the other separator of a pair of separators to at least the adjacent ceramic layer 42 by another protrusion part It can be.
このような構成によれば、一個の突起部によって一方のセパレータのポリプロピレン層41から少なくともセラミックス層42同士まで切開する場合と比較して、第1切開部材151と第2切開部材154の切開深さをそれぞれ浅くすることができる。したがって、一対のセラミックセパレータ40を切開し易くすることができる。さらに、第1切開部材151と第2切開部材154に、それぞれ通電部を配設すれば、切開した部分に入力する熱量を増大させることができる。したがって、ポリプロピレン層41同士を互いに溶着させ易くすることができる。 According to such a configuration, the incision depths of the first incision member 151 and the second incision member 154 are compared with the case where the incision is made from the polypropylene layer 41 of one separator to at least the ceramic layers 42 with one protrusion. Each can be made shallower. Therefore, the pair of ceramic separators 40 can be easily cut. Furthermore, if the first cutting member 151 and the second cutting member 154 are each provided with a current-carrying portion, the amount of heat input to the cut portion can be increased. Therefore, the polypropylene layers 41 can be easily welded together.
(第1実施形態の変形例1)
次に、セパレータ接合部150の第1切開部材と第2切開部材の様々な組み合わせについて、図9を参照しながら説明する。なお、突起部を備えていない部材についても、第1切開部材または第2切開部材と記載している。
(Modification 1 of the first embodiment)
Next, various combinations of the first cutting member and the second cutting member of the separator joint 150 will be described with reference to FIG. In addition, the member which is not provided with the projection part is also described as the first cutting member or the second cutting member.
図9は、セパレータ接合部の第1切開部材と第2切開部材の様々な組み合わせを示す斜視図である。 FIG. 9 is a perspective view showing various combinations of the first cutting member and the second cutting member of the separator joint portion.
第1実施形態の変形例1に係るセパレータ接合装置は、第1切開部材と第2切開部材における突起部の有無が、前述した第1実施形態に係るセパレータ接合装置100の構成と異なる。 The separator joining apparatus according to the first modification of the first embodiment differs from the configuration of the separator joining apparatus 100 according to the first embodiment described above in the presence or absence of protrusions on the first cutting member and the second cutting member.
第1実施形態の変形例1においては、前述した第1実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。 In the modification 1 of 1st Embodiment, about the thing which consists of a structure similar to 1st Embodiment mentioned above, the same code | symbol is used and the description mentioned above is abbreviate | omitted.
それぞれ突起部を備えた第1切開部材191と第2切開部材201との組合せを、図9(a)に示す。第1切開部材191は、長方体形状の本体部191aの一端に、突起部191bを備えている。通電部191cは、突起部191bの先端に配設している。第2切開部材201は、第1切開部材191の突起部191bに対向するように、長方体形状の本体部201aの一端に、突起部201bを備えている。通電部201cは、突起部201bの先端に配設している。このような第1切開部材191と第2切開部材201の組合せの場合、第1切開部材191の突起部191bと、第2切開部材201の突起部201bによって、一対のセラミックセパレータ40を図中の上方および下方の両面から切り開きつつインパルス溶着を行う。この組み合わせは、前述した第1切開部材151と第2切開部材154の組合せに対応している。 FIG. 9A shows a combination of the first cutting member 191 and the second cutting member 201 each having a protrusion. The first cutting member 191 includes a protrusion 191b at one end of a rectangular main body 191a. The energizing portion 191c is disposed at the tip of the protruding portion 191b. The second cutting member 201 includes a protruding portion 201b at one end of a rectangular main body portion 201a so as to face the protruding portion 191b of the first cutting member 191. The energizing portion 201c is disposed at the tip of the protruding portion 201b. In the case of such a combination of the first incising member 191 and the second incising member 201, the pair of ceramic separators 40 in the figure are formed by the protrusion 191b of the first incising member 191 and the protrusion 201b of the second incising member 201. Impulse welding is performed while cutting open from both the upper and lower sides. This combination corresponds to the combination of the first cutting member 151 and the second cutting member 154 described above.
第1切開部材192と、突起部を備えていない第2切開部材202との組合せを、図9(b)に示す。第1切開部材192は、長方体形状の本体部192aの一端に、突起部192bを備えている。突起部192bの長さは、第1切開部材191の突起部191bの長さよりも長い。通電部192cは、突起部192bの先端に配設している。第2切開部材202は、第1切開部材192に対向するように、長方体形状の本体部202aを備えている。このような第1切開部材192と第2切開部材202の組合せの場合、第1切開部材191の突起部191bによって、一対のセラミックセパレータ40を図中の上方の片面から切り開きつつインパルス溶着を行う。 FIG. 9B shows a combination of the first cutting member 192 and the second cutting member 202 that does not include a protrusion. The first cutting member 192 includes a protrusion 192b at one end of a rectangular main body 192a. The length of the protrusion 192b is longer than the length of the protrusion 191b of the first cutting member 191. The energizing portion 192c is disposed at the tip of the protruding portion 192b. The second incision member 202 includes a rectangular main body 202a so as to face the first incision member 192. In the case of such a combination of the first cutting member 192 and the second cutting member 202, impulse welding is performed while the pair of ceramic separators 40 are cut open from one upper surface in the drawing by the protrusion 191b of the first cutting member 191.
突起部を備えていない第1切開部材193と、第2切開部材203との組合せを、図9(c)に示す。第1切開部材193は、長方体形状の本体部193aを備えている。第2切開部材203は、第1切開部材193に対向するように、長方体形状の本体部203aの一端に突起部203bを備えている。突起部203bの長さは、第2切開部材201の突起部201bの長さよりも長い。通電部203cは、突起部203bの先端に配設している。このような第1切開部材193と第2切開部材203の組合せの場合、第2切開部材203の突起部203bによって、一対のセラミックセパレータ40を図中の下方の片面から切り開きつつインパルス溶着を行う。 FIG. 9C shows a combination of the first incising member 193 and the second incising member 203 that are not provided with a protrusion. The first cutting member 193 includes a rectangular parallelepiped main body 193a. The second incision member 203 includes a protrusion 203b at one end of a rectangular main body 203a so as to face the first incision member 193. The length of the protrusion 203b is longer than the length of the protrusion 201b of the second cutting member 201. The energizing portion 203c is disposed at the tip of the protruding portion 203b. In the case of such a combination of the first incision member 193 and the second incision member 203, impulse welding is performed while the pair of ceramic separators 40 are cut open from one lower surface in the drawing by the projections 203b of the second incision member 203.
上述した第1実施形態の変形例1によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。 According to the first modification of the first embodiment described above, the following effects are produced.
電気デバイス(リチウムイオン二次電池10の袋詰電極11に相当)のセパレータ接合装置100において、切開部は、突起部によって一対のセラミックセパレータ40のうちの一方のセラミックセパレータ40のポリプロピレン層41から少なくともセラミックス層42同士まで切開する構成としている。 In the separator bonding apparatus 100 of the electric device (corresponding to the packaged electrode 11 of the lithium ion secondary battery 10), the incision portion is at least from the polypropylene layer 41 of the ceramic separator 40 of the pair of ceramic separators 40 by the protrusions. The ceramic layers 42 are incised to each other.
すなわち、電気デバイス(リチウムイオン二次電池10の袋詰電極11に相当)のセパレータ接合装置にあっては、第1切開部材または第2切開部材のいずれか一方のみに突起部と通電部を備えた構成としている。 That is, in the separator joining device for an electric device (corresponding to the packaged electrode 11 of the lithium ion secondary battery 10), only one of the first cutting member and the second cutting member is provided with a protrusion and a current-carrying portion. It has a configuration.
このような構成によれば、一対のセラミックセパレータ40のうち、第1切開部材と第2切開部材のいずれか一方のみに突起部および通電部を備えることから、セパレータ接合部の構成を簡便にすることができる。さらに、一対のセラミックセパレータ40のうち、第1切開部材と第2切開部材のいずれか一方のみに通電部を備えることから、セパレータ接合部の制御を容易にすることできる。 According to such a configuration, since only one of the first cutting member and the second cutting member of the pair of ceramic separators 40 includes the protruding portion and the current-carrying portion, the configuration of the separator joint portion is simplified. be able to. Furthermore, since the current-carrying portion is provided in only one of the first cutting member and the second cutting member among the pair of ceramic separators 40, the control of the separator joint portion can be facilitated.
(第1実施形態の変形例2)
次に、セパレータ接合部150の第1切開部材の様々な構成について、図10を参照しながら説明する。
(Modification 2 of the first embodiment)
Next, various configurations of the first cutting member of the separator joint 150 will be described with reference to FIG.
図10は、セパレータ接合部150の第1切開部材の様々な形態を示す斜視図である。 FIG. 10 is a perspective view showing various forms of the first cutting member of the separator joint 150. FIG.
第1実施形態の変形例2に係るセパレータ接合装置は、第1切開部材の突起部の個数や配置が、前述した第1実施形態に係るセパレータ接合装置100の構成と異なる。 The separator joining apparatus according to the second modification of the first embodiment differs from the configuration of the separator joining apparatus 100 according to the first embodiment described above in the number and arrangement of the protrusions of the first cutting member.
第1実施形態の変形例2においては、前述した第1実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。 In the second modification of the first embodiment, the same reference numerals are used for components having the same configuration as in the first embodiment described above, and the above description is omitted.
前述した第1切開部材151を、図10(a)に示す。第1切開部材151は、パルス電源153から大電流が印加されることから、第2切開部材154と対向した突起部151bが劣化する。そこで、本体部151aの一側面の一つの隅に形成した突起部151b1が劣化すると、先ず、本体部151aを搬送方向Xに沿って180°回転させ、突起部151b1と対向した突起部151b2を使用する。次に、突起部151b2が劣化すると、袋詰電極搬送部170を介して方向Yに沿って対向して1つずつ配設した第1切開部材151同士を方向Yに沿って平行移動するように交換し、その交換した第1切開部材151の突起部151b3を使用する。さらに、突起部151b3が劣化すると、本体部151aを搬送方向Xに沿って180°回転させ、突起部151b3と対向した突起部151b4を使用する。このように、本体部151aの一端の4隅に対して突起部151bを1個ずつ形成すれば、第1切開部材151の寿命を4倍に延ばすことができる。 FIG. 10A shows the first cutting member 151 described above. Since a large current is applied to the first cutting member 151 from the pulse power source 153, the protruding portion 151b facing the second cutting member 154 deteriorates. Therefore, when the protrusion 151b1 formed at one corner of one side surface of the main body 151a deteriorates, first, the main body 151a is rotated by 180 ° along the transport direction X, and the protrusion 151b2 facing the protrusion 151b1 is used. To do. Next, when the protrusion 151b2 deteriorates, the first incision members 151 disposed one by one facing each other along the direction Y through the packaged electrode transport unit 170 are translated along the direction Y. The protrusions 151b3 of the replaced first cutting member 151 are used. Further, when the protrusion 151b3 is deteriorated, the main body 151a is rotated by 180 ° along the transport direction X, and the protrusion 151b4 facing the protrusion 151b3 is used. As described above, if one protrusion 151b is formed at each of the four corners of one end of the main body 151a, the life of the first cutting member 151 can be extended by four times.
第1切開部材151の改変例に係る第1切開部材191を、図10(b)に示す。第1切開部材191は、本体部191aの一側面の4隅に対して、互いに直交した状態で隣り合うように突起部191bを2個ずつ一体形成している。したがって、突起部191bが劣化する毎に、別の突起部191bを使用することによって、第1切開部材191の寿命を、第1切開部材151の寿命の2倍に延ばすことができる。 A first cutting member 191 according to a modified example of the first cutting member 151 is shown in FIG. The first cutting member 191 is integrally formed with two protrusions 191b so as to be adjacent to each other at four corners on one side of the main body 191a in a state of being orthogonal to each other. Therefore, the life of the first cutting member 191 can be extended to twice the life of the first cutting member 151 by using another protrusion 191b each time the protruding portion 191b deteriorates.
第1切開部材151の改変例に係る第1切開部材192を、図10(c)に示す。第1切開部材192は、本体部192aの一側面の4隅と一側面に対向する他側面の4隅に対して、それぞれ突起部192bを1個ずつ一体形成している。したがって、突起部192bが劣化する毎に、別の突起部192bを使用することによって、第1切開部材192の寿命を第1切開部材191の寿命と同程度に延ばすことができる。ここで、第2切開部材154は、第1切開部材151と同様に、パルス電源153から大電流が印加されることから劣化する。したがって、第2切開部材154は、第1切開部材151と同様に、本体部154aに対して複数の突起部154bを一体形成しておく。 A first cutting member 192 according to a modified example of the first cutting member 151 is shown in FIG. The first cutting member 192 is integrally formed with one protrusion 192b at each of the four corners on one side of the main body 192a and the four corners on the other side facing the one side. Therefore, the life of the first cutting member 192 can be extended to the same extent as the life of the first cutting member 191 by using another protrusion 192b each time the protruding portion 192b deteriorates. Here, the second incision member 154 deteriorates because a large current is applied from the pulse power source 153, similarly to the first incision member 151. Therefore, the second incision member 154 has a plurality of protrusions 154b formed integrally with the main body portion 154a, like the first incision member 151.
上述した第1実施形態の変形例2によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。 According to the modification 2 of 1st Embodiment mentioned above, there exists an effect by the following structures.
電気デバイス(リチウムイオン二次電池10の袋詰電極11に相当)のセパレータ接合装置にあっては、第1切開部材に複数の突起部を備えている。同様に、第2切開部材に複数の突起部を備えることができる。 In the separator bonding apparatus of the electric device (corresponding to the packaged electrode 11 of the lithium ion secondary battery 10), the first cutting member is provided with a plurality of protrusions. Similarly, a plurality of protrusions can be provided on the second cutting member.
このような構成によれば、第1切開部材の寿命を、突起部の数に応じて延ばすことができる。同様に、第2切開部材の寿命を、突起部の数に応じて延ばすことができる。さらに、第1切開部材または第2切開部材の一の突起部が損傷した場合に、速やかに他の突起部に置き換えて、一対のセラミックセパレータ40の接合を継続することができる。 According to such a structure, the lifetime of the 1st cutting member can be extended according to the number of protrusion parts. Similarly, the lifetime of the second cutting member can be extended according to the number of protrusions. Furthermore, when one projection part of the 1st cutting member or the 2nd cutting member is damaged, it can replace with another projection part quickly and joining of a pair of ceramic separator 40 can be continued.
(第1実施形態の変形例3)
第1実施形態の変形例3に係る袋詰電極11のセパレータ接合方法を具現化したセパレータ接合装置について、図11および図12を参照しながら説明する。
(Modification 3 of the first embodiment)
A separator bonding apparatus that embodies the separator bonding method for the packaged electrode 11 according to Modification 3 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
図11は、セパレータ接合装置のセパレータ保持部240とセパレータ接合部150とセパレータ搬送追随部160と袋詰電極搬送部170とを示す斜視図である。図12は、図11のセパレータ保持部240とセパレータ接合部150の作動を示す端面図である。 FIG. 11 is a perspective view showing the separator holding unit 240, the separator bonding unit 150, the separator conveyance follower 160, and the packaged electrode conveyance unit 170 of the separator bonding apparatus. FIG. 12 is an end view showing the operation of the separator holding portion 240 and the separator joint portion 150 of FIG.
第1実施形態の変形例3に係るセパレータ接合装置は、第1切開部材151をセラミックセパレータ40のポリプロピレン層41から離脱させた後に、一対の保持プレート241および242をポリプロピレン層41同士から離間させる構成が、前述した第1実施形態に係るセパレータ接合装置100の構成と異なる。 The separator joining apparatus according to the third modification of the first embodiment is configured to separate the pair of holding plates 241 and 242 from the polypropylene layers 41 after the first cutting member 151 is detached from the polypropylene layer 41 of the ceramic separator 40. However, it differs from the structure of the separator joining apparatus 100 which concerns on 1st Embodiment mentioned above.
第1実施形態の変形例3においては、前述した第1実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。 In the modification 3 of 1st Embodiment, about the thing which consists of the structure similar to 1st Embodiment mentioned above, the same code | symbol is used and the description mentioned above is abbreviate | omitted.
先ず、セパレータ保持部240の構成について、図11を参照しながら説明する。 First, the configuration of the separator holding unit 240 will be described with reference to FIG.
セパレータ保持部240は、第1セパレータ搬送部120および第2セパレータ搬送部130よりも搬送方向Xの下流側に配設している。セパレータ保持部240は、袋詰電極搬送部170の搬送方向Xに沿った両端に一組ずつ配設している。セパレータ保持部240の保持プレート241は、長尺の板状からなり、セラミックセパレータ40の積層方向Zよりも図11中に示す下方であって、セラミックセパレータ40の搬送方向Xに沿った端部に並行して配設している。保持プレート242は、保持プレート241と同様の形状からなる。保持プレート241と保持プレート242は、一対のセラミックセパレータ40を介して、積層方向Zに沿って対向して配設している。保持プレート241は、セパレータ接合部150の第2切開部材154との干渉を回避するために、矩形状の穴を備えている。一方、保持プレート242は、セパレータ接合部150の第1切開部材151との干渉を回避するために、矩形状の穴を備えている。保持プレート241および242は、セパレータ接合部150の駆動支柱158によって、積層方向Zに沿って互いに接近離間するように、上昇および降下する。 The separator holding unit 240 is disposed on the downstream side in the transport direction X with respect to the first separator transport unit 120 and the second separator transport unit 130. One set of separator holding parts 240 is disposed at both ends along the carrying direction X of the packaged electrode carrying part 170. The holding plate 241 of the separator holding unit 240 is formed in a long plate shape, and is below the stacking direction Z of the ceramic separator 40 in FIG. They are arranged in parallel. The holding plate 242 has the same shape as the holding plate 241. The holding plate 241 and the holding plate 242 are disposed to face each other along the stacking direction Z with a pair of ceramic separators 40 interposed therebetween. The holding plate 241 has a rectangular hole in order to avoid interference with the second cutting member 154 of the separator joint 150. On the other hand, the holding plate 242 includes a rectangular hole in order to avoid interference with the first cutting member 151 of the separator joint 150. The holding plates 241 and 242 are raised and lowered by the drive support column 158 of the separator joint 150 so as to approach and separate from each other along the stacking direction Z.
次に、セパレータ保持部240の作用について、図12を参照しながら説明する。 Next, the operation of the separator holding unit 240 will be described with reference to FIG.
セパレータ保持部240は、図12(a)に示すように、一対の保持プレート241および242によって、一対のセラミックセパレータ40を積層方向Zに沿って挟持して保持する。第1切開部材151と第2切開部材154は、それぞれポリプロピレン層41に押圧して、一対のセラミックセパレータ40を切り開きつつインパルス溶着する。次に、図12(b)に示すように、第1切開部材151は、図12中のT1の矢印で表すように、一対のセラミックセパレータ40から積層方向Zに沿って上方に離脱する。第2切開部材154は、第1切開部材151の動作と同時に、図12中のT2の矢印で表すように、一対のセラミックセパレータ40から積層方向Zに沿って下方に離間する。次に、図12(c)に示すように、保持プレート241は、図12中のT4の矢印で表すように、一対のセラミックセパレータ40から積層方向Zに沿って下方に離間する。保持プレート242は、保持プレート241の動作と同時に、図12中のT3の矢印で表すように、一対のセラミックセパレータ40から積層方向Zに沿って上方に離脱する。 As illustrated in FIG. 12A, the separator holding unit 240 holds the pair of ceramic separators 40 along the stacking direction Z by the pair of holding plates 241 and 242. The first cutting member 151 and the second cutting member 154 are pressed against the polypropylene layer 41 and impulse-welded while opening the pair of ceramic separators 40. Next, as illustrated in FIG. 12B, the first cutting member 151 is detached upward along the stacking direction Z from the pair of ceramic separators 40 as represented by an arrow T <b> 1 in FIG. 12. Simultaneously with the operation of the first cutting member 151, the second cutting member 154 is spaced downward along the stacking direction Z from the pair of ceramic separators 40, as indicated by the arrow T2 in FIG. Next, as shown in FIG. 12C, the holding plate 241 is separated downward along the stacking direction Z from the pair of ceramic separators 40 as represented by the arrow T <b> 4 in FIG. 12. Simultaneously with the operation of the holding plate 241, the holding plate 242 is detached upward along the stacking direction Z from the pair of ceramic separators 40 as indicated by the arrow T <b> 3 in FIG. 12.
上述した第1実施形態の変形例3によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。 According to the modification 3 of 1st Embodiment mentioned above, there exists an effect by the following structures.
電気デバイス(リチウムイオン二次電池10の袋詰電極11に相当)のセパレータ接合装置にあっては、一対の保持プレート241および242をさらに有している。一対の保持プレート241および242は、ポリプロピレン層41同士を積層方向Zに沿って挟持して保持する。一対の保持プレート241および242は、切開部(例えば第1切開部材151)がポリプロピレン層41から離脱してから、ポリプロピレン層41同士から離間する。 The separator bonding apparatus for the electrical device (corresponding to the packaged electrode 11 of the lithium ion secondary battery 10) further includes a pair of holding plates 241 and 242. The pair of holding plates 241 and 242 sandwich and hold the polypropylene layers 41 along the stacking direction Z. The pair of holding plates 241 and 242 are separated from the polypropylene layers 41 after the incision part (for example, the first incision member 151) is detached from the polypropylene layer 41.
このような構成によれば、第1切開部材151は、一対のセラミックセパレータ40を溶着する際にポリプロピレン層41に付着してしまっても、一対の保持プレート241および242によってポリプロピレン層41同士を保持させた状態で、ポリプロピレン層41から離間させることができる。したがって、第1切開部材151がポリプロピレン層41に付着した状態で移動することを防止でき、セラミックセパレータ40に損傷を与えることがない。 According to such a configuration, the first cutting member 151 holds the polypropylene layers 41 by the pair of holding plates 241 and 242 even if they adhere to the polypropylene layer 41 when the pair of ceramic separators 40 are welded. In this state, the polypropylene layer 41 can be separated. Therefore, the first cutting member 151 can be prevented from moving while attached to the polypropylene layer 41, and the ceramic separator 40 is not damaged.
さらに、このような構成において、第2切開部材154は、一対のセラミックセパレータ40に当接した際にポリプロピレン層41に付着してしまっても、一対の保持プレート241および242によってポリプロピレン層41同士を保持させた状態で、ポリプロピレン層41から離間させることができる。したがって、第2切開部材154がポリプロピレン層41に付着した状態で移動することを防止でき、セラミックセパレータ40に損傷を与えることがない。 Further, in such a configuration, even if the second cutting member 154 adheres to the polypropylene layer 41 when abutting against the pair of ceramic separators 40, the pair of holding plates 241 and 242 cause the polypropylene layers 41 to adhere to each other. It can be separated from the polypropylene layer 41 while being held. Therefore, the second cutting member 154 can be prevented from moving while attached to the polypropylene layer 41, and the ceramic separator 40 is not damaged.
(第2実施形態)
第2実施形態に係る袋詰電極のセパレータ接合方法を具現化したセパレータ接合装置について、図13および図14を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
A separator bonding apparatus that embodies a separator bonding method for packaged electrodes according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
図13は、セパレータ接合装置のセパレータ接合部350を示す斜視図である。図14は、図13のセパレータ接合部350の要部を示す側面図である。 FIG. 13 is a perspective view showing a separator bonding portion 350 of the separator bonding apparatus. FIG. 14 is a side view showing the main part of the separator joint 350 of FIG.
第2実施形態に係るセパレータ接合装置は、一対のセラミックセパレータ40の搬送方向Xに沿った両端をシーム溶着する構成が、前述した第1実施形態に係るセパレータ接合装置100の構成と異なる。 The separator joining apparatus according to the second embodiment is different from the separator joining apparatus 100 according to the first embodiment described above in the configuration in which both ends along the conveying direction X of the pair of ceramic separators 40 are seam welded.
第2実施形態においては、前述した第1実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。 In the second embodiment, the same reference numerals are used for components having the same configuration as in the first embodiment described above, and the above description is omitted.
セパレータ接合部350は、第1セパレータ搬送部120および第2セパレータ搬送部130よりも搬送方向Xの下流側に配設している。セパレータ接合部350は、搬送方向Xに沿った両端に一組ずつ配設している。セパレータ接合部350は、セパレータ接合部150と異なり、各構成材を搬送方向Xと交差した方向Yに沿って配設している。セパレータ接合部350は、セパレータ接合部150と比較して、第1切開部材351と第2切開部材354と付勢部材356の構成が異なる。 The separator joining portion 350 is disposed on the downstream side in the transport direction X with respect to the first separator transport unit 120 and the second separator transport unit 130. One set of separator joints 350 is disposed at both ends along the transport direction X. Unlike the separator bonding portion 150, the separator bonding portion 350 is provided with each constituent material along a direction Y that intersects the conveyance direction X. The separator joint 350 is different from the separator joint 150 in the configuration of the first cutting member 351, the second cutting member 354, and the biasing member 356.
セパレータ接合部350の第1切開部材351は、セラミックセパレータ40に対して瞬間的に大電流を印加する。第1切開部材351は、本体部351a、突起部351b、および通電部351cを含んでいる。本体部351aは、円柱形状に形成している。突起部351bは、本体部351aの一端に隣接し、本体部351aよりも径大であって、幅を細く形成している。突起部351bは、本体部351aと一体成形している。通電部351cは、通電されると加熱するヒータ線に相当し、突起部351bの外周面に沿って配設している。第1切開部材351は、一対のセラミックセパレータ40の搬送方向Xに沿って回転自在に配設している。第1切開部材351は、図13中のP3の矢印で表すように押圧部材155によって押圧され、一対のセラミックセパレータ40のうちの一のセラミックセパレータ40のポリプロピレン層41を押圧する。第1切開部材351は、一対のセラミックセパレータ40を切り開きつつインパルス溶着させる。 The first cutting member 351 of the separator joint 350 applies a large current instantaneously to the ceramic separator 40. The first cutting member 351 includes a main body portion 351a, a protruding portion 351b, and an energizing portion 351c. The main body 351a is formed in a cylindrical shape. The protrusion 351b is adjacent to one end of the main body 351a, is larger in diameter than the main body 351a, and has a narrow width. The protrusion 351b is integrally formed with the main body 351a. The energizing portion 351c corresponds to a heater wire that heats when energized, and is disposed along the outer peripheral surface of the protruding portion 351b. The first cutting member 351 is rotatably arranged along the conveyance direction X of the pair of ceramic separators 40. The first cutting member 351 is pressed by the pressing member 155 as indicated by the arrow P3 in FIG. 13 and presses the polypropylene layer 41 of one ceramic separator 40 of the pair of ceramic separators 40. The first cutting member 351 performs impulse welding while opening the pair of ceramic separators 40.
第2切開部材354は、第1切開部材351と同様に、セラミックセパレータ40を加熱して溶着する。第2切開部材354は、第1切開部材351と相似形である。第2切開部材354は、本体部354a、突起部354b、および通電部354cを含んでいる。本体部354aは、円柱形状に形成している。突起部354bは、本体部354aの一端に隣接し、本体部354aよりも径大であって、幅を細く形成している。突起部354bは、本体部354aと一体成形している。通電部354cは、通電されると加熱するヒータ線に相当し、突起部354bの外周面に沿って配設している。第1切開部材351は、一対のセラミックセパレータ40の搬送方向Xに沿って回転自在に配設している。第2切開部材354は、一対のセラミックセパレータ40を介して、第1切開部材351と対向している。第2切開部材354は、図13中のP4の矢印で表すように付勢部材356によって押圧され、第1切開部材351を付勢する。第2切開部材354は、第1切開部材351と同様に、一対のセラミックセパレータ40を切り開きつつインパルス溶着する。 Similarly to the first cutting member 351, the second cutting member 354 heats and welds the ceramic separator 40. The second cutting member 354 has a similar shape to the first cutting member 351. The second cutting member 354 includes a main body portion 354a, a protruding portion 354b, and an energizing portion 354c. The main body 354a is formed in a cylindrical shape. The protrusion 354b is adjacent to one end of the main body 354a, has a larger diameter than the main body 354a, and has a narrow width. The protrusion 354b is integrally formed with the main body 354a. The energizing portion 354c corresponds to a heater wire that heats when energized, and is disposed along the outer peripheral surface of the protruding portion 354b. The first cutting member 351 is rotatably arranged along the conveyance direction X of the pair of ceramic separators 40. The second cutting member 354 faces the first cutting member 351 with the pair of ceramic separators 40 interposed therebetween. The second cutting member 354 is pressed by the biasing member 356 as shown by the arrow P4 in FIG. 13 and biases the first cutting member 351. Similar to the first cutting member 351, the second cutting member 354 performs impulse welding while opening the pair of ceramic separators 40.
付勢部材356は、その一端を環状に形成し、第2切開部材354の後部を挿通し回転自在に連結している。付勢部材356は、駆動支柱158に対して積層方向Zに沿って移動自在としている。図14に示すように、セパレータ接合部350によって、一対のセラミックセパレータ40の搬送方向Xに沿った両端を連続的に接合し直線状の接合部を備えた袋詰電極を形成する。 One end of the biasing member 356 is formed in an annular shape, and the rear portion of the second incision member 354 is inserted and rotatably connected. The biasing member 356 is movable along the stacking direction Z with respect to the drive column 158. As shown in FIG. 14, the separator joining portion 350 continuously joins both ends of the pair of ceramic separators 40 along the conveying direction X to form a packaged electrode having a linear joining portion.
上述した第2実施形態によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。 According to 2nd Embodiment mentioned above, there exists an effect by the following structures.
電気デバイス(リチウムイオン二次電池10の袋詰電極に相当)のセパレータ接合装置において、切開部は、一対のセパレータの搬送方向に沿って回転自在な円盤形状に形成している。例えば、第1切開部材351を、一対のセラミックセパレータ40の搬送方向Xに沿って回転自在な円盤形状に形成している。 In the separator bonding apparatus of the electric device (corresponding to the packaged electrode of the lithium ion secondary battery 10), the incision portion is formed in a disk shape that is rotatable along the conveying direction of the pair of separators. For example, the first cutting member 351 is formed in a disk shape that is rotatable along the conveying direction X of the pair of ceramic separators 40.
このような構成によれば、一対のセラミックセパレータ40の搬送方向Xに沿った両端をシーム溶着によって連続的に接合して直線状の接合部を形成することができる。したがって、一対のセラミックセパレータ40の両端をより強固に接合することができる。 According to such a structure, the both ends along the conveyance direction X of a pair of ceramic separator 40 can be continuously joined by seam welding, and a linear joining part can be formed. Therefore, both ends of the pair of ceramic separators 40 can be bonded more firmly.
さらに、このような構成によれば、第1切開部材351は、一対のセラミックセパレータ40両端の部分を移動しつつ溶着していくことから、ポリプロピレン層41に付着し難い。したがって、第1切開部材351がポリプロピレン層41に付着した状態で移動することを防止でき、セラミックセパレータ40に損傷を与えることがない。 Furthermore, according to such a configuration, the first cutting member 351 is welded while moving at both ends of the pair of ceramic separators 40, and thus is difficult to adhere to the polypropylene layer 41. Therefore, the first cutting member 351 can be prevented from moving while attached to the polypropylene layer 41, and the ceramic separator 40 is not damaged.
さらに、このような構成によれば、第1切開部材351をセラミックセパレータ40のポリプロピレン層41に回転自在に当接させているだけでよい。すなわち、セパレータ搬送追随部160を用いることなく、第1搬送ドラム124および第2搬送ドラム134の回転を継続したままの状態で、一対のセラミックセパレータ40を接合することができる。 Furthermore, according to such a configuration, the first cutting member 351 only needs to abut on the polypropylene layer 41 of the ceramic separator 40 in a freely rotatable manner. That is, without using the separator conveyance follower 160, the pair of ceramic separators 40 can be joined while the rotation of the first conveyance drum 124 and the second conveyance drum 134 is continued.
さらに、第2切開部材354は、一対のセラミックセパレータ40の搬送方向Xに沿って回転自在な円盤形状に形成した構成としている。 Further, the second cutting member 354 is configured to have a disk shape that is rotatable along the conveying direction X of the pair of ceramic separators 40.
このような構成によれば、第1切開部材351と第2切開部材354とで一対のセラミックセパレータ40を挟持して十分に押圧することができる。したがって、第1切開部材351だけで一対のセラミックセパレータ40を押圧する場合と比較して、より短時間でセラミックス層42同士を部分的に周囲の領域に移動させ、接合部を形成することができる。 According to such a configuration, the pair of ceramic separators 40 can be sandwiched and sufficiently pressed by the first cutting member 351 and the second cutting member 354. Therefore, compared with the case where the pair of ceramic separators 40 are pressed only by the first cutting member 351, the ceramic layers 42 can be partially moved to the surrounding region in a shorter time, and a joint portion can be formed. .
(第2実施形態の変形例、および参考例)
次に、セパレータ接合部の第1切開部材と第2切開部材の様々な組み合わせについて、図15を参照しながら説明する。なお、突起部を備えていない部材についても、第1切開部材または第2切開部材と記載している。
(Modifications of the second embodiment and reference examples )
Next, various combinations of the first cutting member and the second cutting member of the separator joint will be described with reference to FIG. In addition, the member which is not provided with the projection part is also described as the first cutting member or the second cutting member.
図15は、セパレータ接合部の第1切開部材と第2切開部材の様々な組み合わせを示す斜視図である。 FIG. 15 is a perspective view showing various combinations of the first cutting member and the second cutting member of the separator joint portion.
第2実施形態の変形例、および参考例に係るセパレータ接合装置は、第1切開部材と第2切開部材における突起部の有無等が、前述した第2実施形態に係るセパレータ接合装置の構成と異なる。 The separator joining device according to the modified example of the second embodiment and the reference example is different from the configuration of the separator joining device according to the second embodiment described above in the presence or absence of protrusions on the first cutting member and the second cutting member. .
第2実施形態の変形例、および参考例においては、前述した第2実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。 In the modified example and the reference example of the second embodiment, the same reference numerals are used for those having the same configuration as that of the above-described second embodiment, and the above description is omitted.
第1切開部材351と、突起部を備えていない第2切開部材401との組合せを、図15(a)に示す。第1切開部材351は、円柱形状の本体部351aに隣接して円盤状の突起部351bを備えている。通電部351cは、突起部351bの外周面に配設している。第2切開部材401は、第1切開部材351に対向するように、長方体形状の本体部401aを備えている。このような第1切開部材351と第2切開部材401の組合せの場合、回転する第1切開部材351の突起部351bによって、一対のセラミックセパレータ40を図中の上方の片面から切り開きつつインパルス溶着を行う。 FIG. 15A shows a combination of the first cutting member 351 and the second cutting member 401 that is not provided with a protrusion. The first cutting member 351 includes a disc-shaped protrusion 351b adjacent to the columnar main body 351a. The energizing portion 351c is disposed on the outer peripheral surface of the protruding portion 351b. The second cutting member 401 includes a rectangular body-shaped main body 401 a so as to face the first cutting member 351. In the case of such a combination of the first cutting member 351 and the second cutting member 401, impulse welding is performed while the pair of ceramic separators 40 are cut open from one upper surface in the drawing by the protruding portion 351b of the rotating first cutting member 351. Do.
突起部を備えていない第1切開部材391と、第2切開部材354との組合せを、図15(b)に示す。第1切開部材391は、長方体形状の本体部391aを備えている。第2切開部材354は、第1切開部材391に対向するように、円柱形状の本体部354aに隣接して円盤状の突起部354bを備えている。通電部354cは、突起部354bの外周面に配設している。このような第1切開部材391と第2切開部材354の組合せの場合、回転する第2切開部材354の突起部354bによって、一対のセラミックセパレータ40を図中の下方の片面から切り開きつつインパルス溶着を行う。 FIG. 15B shows a combination of the first cutting member 391 and the second cutting member 354 that are not provided with a protrusion. The first cutting member 391 includes a rectangular main body 391a. The second incision member 354 includes a disc-shaped protrusion 354b adjacent to the cylindrical main body 354a so as to face the first incision member 391. The energizing portion 354c is disposed on the outer peripheral surface of the protruding portion 354b. In the case of such a combination of the first cutting member 391 and the second cutting member 354, impulse welding is performed while the pair of ceramic separators 40 are cut open from one lower surface in the drawing by the protruding portion 354b of the rotating second cutting member 354. Do.
それぞれ鋸状の突起部を備えた第1切開部材392と第2切開部材402との組合せを、図15(c)に示す。第1切開部材392は、円盤状であって外周面に凹凸を備えて鋸状に形成した突起部392bを備えている。通電部392cは、突起部392bの外周面の凹凸のうちの凸状の部分に配設している。第2切開部材402は、円盤状であって外周面に凹凸を備えて鋸状に形成した突起部402bを備えている。通電部402cは、突起部402bの外周面の凹凸のうちの凸状の部分に配設している。このような第1切開部材392と第2切開部材402の組合せの場合、回転する第1切開部材392の突起部392bと、回転する第2切開部材402の突起部402bによって、一対のセラミックセパレータ40を図中の上方および下方の両面から切り開きつつインパルス溶着を行う。対向した第1切開部材392と第2切開部材402は、それぞれ回転させたときに、通電部392cと通電部402cが対面するように配置してもよいし、通電部392cと通電部402cが半ピッチずれて互い違いとなるように配置してもよい。 FIG. 15C shows a combination of the first cutting member 392 and the second cutting member 402 each having a saw-like protrusion. The first cutting member 392 has a disk-like shape and includes a protruding portion 392b formed in a saw-like shape with irregularities on the outer peripheral surface. The energizing portion 392c is disposed on a convex portion of the irregularities on the outer peripheral surface of the protruding portion 392b. The second cutting member 402 has a disc-like shape, and includes a protrusion 402b that is formed in a saw shape with irregularities on the outer peripheral surface. The energizing portion 402c is disposed on the convex portion of the irregularities on the outer peripheral surface of the protruding portion 402b. In the case of such a combination of the first cutting member 392 and the second cutting member 402, the pair of ceramic separators 40 is formed by the protruding portion 392 b of the rotating first cutting member 392 and the protruding portion 402 b of the rotating second cutting member 402. Is impulse-welded while being cut open from both the upper and lower sides in the figure. The first cutting member 392 and the second cutting member 402 facing each other may be arranged so that the energization part 392c and the energization part 402c face each other when rotated, or the energization part 392c and the energization part 402c are half You may arrange | position so that it may shift by pitch deviation.
上述した第2実施形態の変形例、および参考例によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。 According to the modified example and the reference example of the second embodiment described above, the following configuration provides operational effects.
電気デバイス(リチウムイオン二次電池10の袋詰電極11に相当)のセパレータ接合装置にあっては、第1切開部材または第2切開部材のいずれか一方のみに突起部と通電部を備えた構成としている。 In the separator bonding apparatus for an electric device (corresponding to the packaged electrode 11 of the lithium ion secondary battery 10), a configuration in which only one of the first cutting member and the second cutting member is provided with a protruding portion and a current-carrying portion It is said.
このような構成によれば、一対のセラミックセパレータ40のうち、第1切開部材と第2切開部材のいずれか一方のみに突起部および通電部を備えることから、セパレータ接合部の構成を簡便にすることができる。さらに、一対のセラミックセパレータ40のうち、第1切開部材と第2切開部材のいずれか一方のみに通電部を備えることから、セパレータ接合部の制御を容易にすることできる。 According to such a configuration, since only one of the first cutting member and the second cutting member of the pair of ceramic separators 40 includes the protruding portion and the current-carrying portion, the configuration of the separator joint portion is simplified. be able to. Furthermore, since the current-carrying portion is provided in only one of the first cutting member and the second cutting member among the pair of ceramic separators 40, the control of the separator joint portion can be facilitated.
さらに、第1切開部材392または第2切開部材402の突起部の外周面を鋸状に形成した構成とすることができる。 Furthermore, it can be set as the structure which formed the outer peripheral surface of the projection part of the 1st cutting member 392 or the 2nd cutting member 402 in the shape of a saw.
このような構成によれば、第1切開部材392または第2切開部材402を連続的に回転させつつ、一対のセラミックセパレータ40をスポット溶接することができる。さらに、第1切開部材392と第2切開部材402が一対のセラミックセパレータ40に固着することを防止できる。 According to such a configuration, the pair of ceramic separators 40 can be spot welded while the first cutting member 392 or the second cutting member 402 is continuously rotated. Further, it is possible to prevent the first cutting member 392 and the second cutting member 402 from sticking to the pair of ceramic separators 40.
そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。 In addition, the present invention can be variously modified based on the configurations described in the claims, and these are also within the scope of the present invention.
例えば、第1および第2実施形態では、一対のセラミックセパレータ40のセラミックス層42同士を部分的に周囲の領域に移動させて粗にすることによって、対面したポリプロピレン層41同士を接合する構成として説明した。ここで、接合部となる部位のセラミックス層42同士を周囲の領域に完全に移動させる必要はなく、粗になる程度に移動させればよい。すなわち、セラミックス層42同士の一部が接合部となる部位に残留した状態で、対面したポリプロピレン層41同士を接合することもできる。 For example, in 1st and 2nd embodiment, it demonstrates as a structure which joins the polypropylene layers 41 which faced each other by moving the ceramic layers 42 of a pair of ceramic separator 40 partially to the surrounding area, and making it rough. did. Here, it is not necessary to completely move the ceramic layers 42 at the portion to be the joint portion to the surrounding area, and they may be moved to the extent that they become rough. That is, the facing polypropylene layers 41 can be bonded together in a state where a part of the ceramic layers 42 remains in a portion that becomes a bonding portion.
また、第1および第2実施形態では、リチウムイオン二次電池10に用いる袋詰電極11において、一対のセラミックセパレータ40を互いに接合する構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。リチウムイオン二次電池10に用いる袋詰電極11以外の部材の接合にも適用することができる。 Moreover, in 1st and 2nd embodiment, in the packaged electrode 11 used for the lithium ion secondary battery 10, although demonstrated with the structure which joins a pair of ceramic separator 40 mutually, it is limited to such a structure. Absent. The present invention can also be applied to joining members other than the packaged electrode 11 used in the lithium ion secondary battery 10.
また、第1および第2実施形態では、二次電池をリチウムイオン二次電池10の構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。二次電池は、例えば、ポリマーリチウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池として構成することができる。 In the first and second embodiments, the secondary battery has been described with the configuration of the lithium ion secondary battery 10, but the configuration is not limited to such a configuration. The secondary battery can be configured as, for example, a polymer lithium battery, a nickel-hydrogen battery, or a nickel-cadmium battery.
また、第1および第2実施形態では、セラミックセパレータ40の耐熱材をセラミックス層42の構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。耐熱材は、セラミックスに限定されることはなく、溶融材よりも溶融温度が高い部材であればよい。 In the first and second embodiments, the heat-resistant material of the ceramic separator 40 has been described with the configuration of the ceramic layer 42, but is not limited to such a configuration. The heat-resistant material is not limited to ceramics and may be a member having a melting temperature higher than that of the molten material.
また、第1および第2実施形態では、セラミックセパレータ40の溶融材をポリプロピレン層41の構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。溶融材は、ポリプロピレンに限定されることはなく、耐熱材よりも溶融温度が低い部材であればよい。 In the first and second embodiments, the melting material of the ceramic separator 40 has been described with the configuration of the polypropylene layer 41, but is not limited to such a configuration. The molten material is not limited to polypropylene and may be a member having a melting temperature lower than that of the heat-resistant material.
また、第1および第2実施形態では、正極20を一対のセラミックセパレータ40によって袋詰めして袋詰電極11を形成する構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。負極30を一対のセラミックセパレータ40によって袋詰めして袋詰電極を形成する構成としてもよい。さらに、一対のセラミックセパレータ40を互いに接合した後に、正極20または負極30を挿入して袋詰電極を形成する構成としてもよい。 In the first and second embodiments, the configuration in which the positive electrode 20 is packaged with the pair of ceramic separators 40 to form the packaged electrode 11 is described. However, the present invention is not limited to such a configuration. The negative electrode 30 may be packed with a pair of ceramic separators 40 to form a packed electrode. Furthermore, it is good also as a structure which inserts the positive electrode 20 or the negative electrode 30 after joining a pair of ceramic separator 40 mutually, and forms a packing electrode.
また、第1および第2実施形態では、正極20、セラミックセパレータ40、および袋詰電極11を自動で搬送する構成として説明したが、このような構成に限定されることはない。正極20、セラミックセパレータ40、または袋詰電極11は、人手によって搬送する構成としてもよい。 In the first and second embodiments, the positive electrode 20, the ceramic separator 40, and the packaged electrode 11 are described as being automatically conveyed. However, the present invention is not limited to such a configuration. The positive electrode 20, the ceramic separator 40, or the packaged electrode 11 may be configured to be manually transported.
また、第1実施形態では、突起部を備えた第1切開部材151と第2切開部材154を用いて、一対のセラミックセパレータ40の両端をスポット溶着する構成として説明したが、このような構成に限定されることはない。突起部を備えた第1切開部材151と第2切開部材154を接合部が連なるように作動させて、一対のセラミックセパレータ40の両端をシーム溶着する構成としてもよい。 In the first embodiment, the first cutting member 151 and the second cutting member 154 provided with the protrusions are used for spot welding at both ends of the pair of ceramic separators 40. There is no limit. The first cutting member 151 and the second cutting member 154 provided with the protrusions may be operated so that the joint portions are continuous, and both ends of the pair of ceramic separators 40 may be seam welded.
また、第1実施形態では、第1切開部材151の突起部151bと第2切開部材154の突起部154bによって、一対のセラミックセパレータ40を挟持しつつ押圧する構成等として説明したが、このような構成に限定されることはない。第1切開部材151の凸状の突起部151bと、第2切開部材154の凹状の窪み部によって、一対のセラミックセパレータ40の接合部となる部分を挟み込むように挟持しつつ押圧する構成としてもよい。さらに、第1切開部材151の本体部151aの平坦部分の一端と第2切開部材154の本体部154aの平坦部分の一端によって、一対のセラミックセパレータ40を挟持しつつ押圧する構成としてもよい。 Further, in the first embodiment, a description has been given of a configuration in which the pair of ceramic separators 40 are pressed while being sandwiched between the projection 151b of the first cutting member 151 and the projection 154b of the second cutting member 154. The configuration is not limited. It is good also as a structure which presses, pinching so that the part which becomes a junction part of a pair of ceramic separator 40 may be pinched | interposed by the convex-shaped protrusion part 151b of the 1st cutting member 151, and the concave hollow part of the 2nd cutting member 154. . Further, the pair of ceramic separators 40 may be pressed while being sandwiched between one end of the flat portion of the main body portion 151a of the first cutting member 151 and one end of the flat portion of the main body portion 154a of the second cutting member 154.
また、第1実施形態では、第1切開部材151と第2切開部材154のそれぞれに通電部を備えた構成として説明したが、このような構成に限定されることはない。第1切開部材151または第2切開部材154のいずれか一方のみに通電部を備える構成としてもよい。 In the first embodiment, the first incision member 151 and the second incision member 154 are each described as having a current-carrying portion, but the present invention is not limited to such a configuration. Only one of the first cutting member 151 and the second cutting member 154 may be configured to include an energization unit.
また、第2実施形態では、円盤状の第1切開部材351と円盤状の第2切開部材354を用いて、一対のセラミックセパレータ40の両端をシーム溶着する構成として説明したが、このような構成に限定されることはない。円盤状の第1切開部材351と第2切開部材354を一定の周期で一対のセラミックセパレータ40から離間させることによって、一対のセラミックセパレータ40の両端をスポット溶着する構成としてもよい。また、このような構成の場合には、円盤状の第1切開部材351と第2切開部材354を回転させなくてもよい。さらに、このような構成の場合には、図13に示す長尺のセパレータ接合部350を、搬送方向Xに沿わせるように、接合部位を基準にして90°回転させて配設してもよい。また、第1切開部材351を回転させつつ、第2切開部材354を回転させない構成としてもよい。 Further, in the second embodiment, a description has been given of a configuration in which both ends of the pair of ceramic separators 40 are seam welded using the disk-shaped first cutting member 351 and the disk-shaped second cutting member 354. It is not limited to. It is good also as a structure which carries out spot welding of the both ends of a pair of ceramic separator 40 by separating the disk-shaped 1st cutting member 351 and the 2nd cutting member 354 from a pair of ceramic separator 40 with a fixed period. In such a configuration, the disk-shaped first cutting member 351 and the second cutting member 354 need not be rotated. Furthermore, in the case of such a configuration, the long separator joining portion 350 shown in FIG. 13 may be disposed by being rotated by 90 ° with respect to the joining portion so as to be along the transport direction X. . Alternatively, the first cutting member 351 may be rotated while the second cutting member 354 is not rotated.
また、第2実施形態では、円盤状の第1切開部材351を一対のセラミックセパレータ40に向かって押圧する押圧部材155に換えて、伸縮性を備えた螺旋状のバネ部材を用いる構成としてもよい。同様に、円盤状の第2切開部材354を第1切開部材351に向かって付勢する付勢部材356に換えて、伸縮性を備えた螺旋状のバネ部材を用いる構成としてもよい。 In the second embodiment, instead of the pressing member 155 that presses the disk-shaped first cutting member 351 toward the pair of ceramic separators 40, a spiral spring member having elasticity may be used. . Similarly, instead of the urging member 356 that urges the disc-shaped second incision member 354 toward the first incision member 351, a spiral spring member having elasticity may be used.
10 リチウムイオン二次電池、
11 袋詰電極(電気デバイス)、
12 発電要素、
20 正極(電極)、
20A 正極用基材、
21 正極集電体、
21a 正極電極端子、
30 負極(電極)、
31 負極集電体、
31a 負極電極端子、
32 負極活物質、
40 セラミックセパレータ(セパレータ)、
40A セラミックセパレータ用基材、
40h 接合部、
41 ポリプロピレン層(溶融材)、
42 セラミックス層(耐熱材)、
50 外装材、
51,52 ラミネートシート、
100 セパレータ接合装置、
110 電極搬送部、
111 電極供給ローラ、
112 搬送ローラ、
113 搬送ベルト、
114 回転ローラ、
115,116 切断刃、
117 受け台、
120 第1セパレータ搬送部、
121 第1セパレータ供給ローラ、
122 第1加圧ローラ、
123 第1ニップローラ、
124 第1搬送ドラム、
125 第1切断刃、
130 第2セパレータ搬送部、
131 第2セパレータ供給ローラ、
132 第2加圧ローラ、
133 第2ニップローラ、
134 第2搬送ドラム、
135 第2切断刃、
140,240 セパレータ保持部、
141,241,242 保持プレート(保持部材)、
150,350 セパレータ接合部、
151,191,192,193,351,391,392 第1切開部材、
151a,191a,192a,193a,351a,391a,392b 本体部、
151b,151b1,151b2,151b3,151b4,191b,192b,351b,392b 突起部、
151c,191c,192c,351c,392c 通電部、
152 接続部材、
153 パルス電源(電源部)、
154,201,202,203,354,401,402 第2切開部材、
154a,201a,202a,203a,354a,401a,402a 本体部、
154b,201b,203b,354b,402b 突起部、
154c,201c,203c,354c,402c 通電部
155 押圧部材、
156,356 付勢部材、
157 駆動ステージ、
158 駆動支柱、
159 冷却器、
160 セパレータ搬送追随部、
161 X軸ステージ、
170 袋詰電極搬送部、
171 搬送ベルト、
172 回転ローラ、
173 吸着パッド、
174 伸縮部材、
175 X軸ステージ、
176 X軸補助レール、
177 載置台、
180 制御部、
181 コントローラ、
X 搬送方向、
Y (搬送方向Xと交差する)方向、
Z 積層方向。
10 Lithium ion secondary battery,
11 Packed electrodes (electric devices),
12 power generation elements,
20 positive electrode (electrode),
20A positive electrode substrate,
21 positive electrode current collector,
21a positive electrode terminal,
30 negative electrode (electrode),
31 negative electrode current collector,
31a negative electrode terminal,
32 negative electrode active material,
40 Ceramic separator (separator),
40A substrate for ceramic separator,
40h joint,
41 polypropylene layer (melting material),
42 Ceramic layer (heat-resistant material),
50 exterior materials,
51,52 Laminate sheet,
100 separator joining device,
110 Electrode transfer unit,
111 electrode supply roller,
112 transport rollers,
113 Conveyor belt,
114 rotating rollers,
115,116 cutting blades,
117 cradle,
120 first separator transport section,
121 first separator supply roller;
122 first pressure roller,
123 first nip roller,
124 first transport drum,
125 first cutting blade,
130 second separator transport section,
131 second separator supply roller;
132 second pressure roller,
133 second nip roller,
134 second transport drum,
135 second cutting blade,
140,240 separator holding part,
141, 241, 242 holding plate (holding member),
150, 350 separator joint,
151, 191, 192, 193, 351, 391, 392 first incision member,
151a, 191a, 192a, 193a, 351a, 391a, 392b main body,
151b, 151b1, 151b2, 151b3, 151b4, 191b, 192b, 351b, 392b protrusions,
151c, 191c, 192c, 351c, 392c
152 connecting member,
153 pulse power supply (power supply),
154, 201, 202, 203, 354, 401, 402 second incision member,
154a, 201a, 202a, 203a, 354a, 401a, 402a main body,
154b, 201b, 203b, 354b, 402b protrusions,
154c, 201c, 203c, 354c, 402c energization part 155 pressing member,
156, 356 biasing member,
157 drive stage,
158 drive strut,
159 cooler,
160 separator conveyance follower,
161 X-axis stage,
170 Packed electrode transport section,
171 Conveyor belt,
172 rotating roller,
173 suction pad,
174 telescopic member,
175 X axis stage,
176 X-axis auxiliary rail,
177 mounting table,
180 control unit,
181 controller,
X transport direction,
Y direction (crossing the transport direction X),
Z Stacking direction.
Claims (5)
前記耐熱材を切開する切開部の一対の突起部を一対の前記セパレータの前記溶融材のそれぞれに直接当接させ、一対の前記突起部同士の間隔を一対の前記セパレータの前記溶融材のいずれの厚さよりも小さくすることによって、一対の前記突起部によって前記溶融材を切りつつ一対の前記突起部によって一対の前記セパレータの前記耐熱材同士を切開して周囲の領域に移動させ、前記耐熱材を切開した部分の前記溶融材同士を、一対の前記突起部に配設され間欠的に電流を印加して発熱させた通電部によって溶融させて接合する接合工程、を有する電気デバイスのセパレータ接合方法。 Using a separator including a sheet-like melted material and a heat-resistant material having a melting temperature higher than that of the melted material laminated only on one surface of the melted material , the pair of heat-resistant materials sandwiching the electrodes face each other A separator joining method for an electric device for joining separators to each other,
Said pair of projections of the cutouts dissecting resistant material is in direct contact with each of the molten material of the pair of separators, the distance between the pair of the protruding portions of the pair of the separators any of said molten material By making the thickness smaller than the thickness, the pair of protrusions cuts the molten material, and the pair of protrusions cuts the heat-resistant materials of the pair of separators and moves them to a surrounding region. A separator bonding method for an electric device, comprising: a bonding step of melting and bonding the melted materials of the incised portions with a current-carrying portion that is disposed on the pair of protrusions and intermittently applies a current to generate heat.
前記溶融材に当接した状態で前記溶融材を切りつつ一対の前記セパレータの前記耐熱材同士を切開する凸状の一対の突起部と、前記突起部に接続し導電性を備えた通電部と、を設けた切開部と、
前記通電部に間欠的に電流を印加して発熱させ、前記切開部によって前記耐熱材を切開した部分の前記溶融材同士を溶融して接合させる電源部と、を有し、
一対の前記突起部同士の間隔を一対の前記セパレータの前記溶融材のいずれの厚さよりも小さくすることによって、一対の前記突起部によって前記溶融材を切りつつ一対の前記突起部によって一対の前記セパレータの前記耐熱材同士を切開してなる、電気デバイスのセパレータ接合装置。 Using a separator including a sheet-like melted material and a heat-resistant material having a melting temperature higher than that of the melted material laminated only on one surface of the melted material , the pair of heat-resistant materials sandwiching the electrodes face each other An electrical device separator joining apparatus for joining separators to each other,
A convex pair of projections incising the heat-resistant material of the pair of the separators while cutting the molten material in contact with the said molten material, and a conductive portion having a conductivity is connected to the protrusion An incision provided with,
The energizing unit intermittently to heat by applying current to, have a, a power supply unit for joining said melted molten material between the dissected portion of the heat-resistant material by the incision,
The gap between the pair of projections is made smaller than any thickness of the melted material of the pair of separators, so that the melted material is cut by the pair of projections and the pair of the separators by the pair of projections. The separator joining apparatus of an electric device formed by cutting out the heat-resistant materials .
一対の前記保持部材は、前記切開部が前記溶融材から離脱してから、前記溶融材同士から離間する請求項3に記載の電気デバイスのセパレータ接合装置。 A pair of holding members that hold and hold the melted materials of the pair of separators along the stacking direction;
4. The separator joining apparatus for an electrical device according to claim 3 , wherein the pair of holding members are separated from the molten materials after the incision part is separated from the molten material . 5.
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