JP6988538B2

JP6988538B2 - 密閉型電池の製造装置

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Publication number: JP6988538B2
Application number: JP2018023075A
Authority: JP
Inventors: 強江原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: JP2019139994A

Description

本発明は、密閉型電池の製造装置に関する。

特許文献１には、リチウムイオン二次電池等の密閉型電池のガス排出装置が開示されている。具体的には、特許文献１のガス排出装置は、建屋内空間に設置された格納容器と、格納容器内に格納された切断手段と、開口部を封止する封止手段と、格納容器の内部空間を除湿してドライ環境に調整可能な調整機構とを有する。このうち、格納容器は、発電要素が外装部材によって覆われた密閉型電池を格納すると共に、建屋内空間と隔離された内部空間を備える。また、切断手段は、格納容器内に格納され、外装部材において発電要素を封止する接合部の一部を切断して、電池の充電を行うことによって発生したガスを排出する開口部を形成する。

特開２０１７−１０７８８５号公報

特許文献１では、上述のように、格納容器の内部空間をドライ環境にすることで、切断手段によって密閉型電池の外装部材の一部を切断して開口部を形成したときから、封止手段によって開口部を封止するまでの期間中（すなわち、初期充電後のガス排出工程の期間中）に、電池内（外装部材の内部）に水分が浸入するのを低減することが可能となる。このように、特許文献１では、密閉型電池を初期充電した後、初期充電によって電池内部で発生したガスを電池外部に排出するためのガス排出工程の期間中に、電池内（外装部材の内部）に水分が浸入するのを低減するために、ドライ環境にした格納容器内で、ガス排出工程を行うようにしている。

ところで、密閉型電池の製造装置として、例えば、以下のような製造装置を用いることがある。具体的には、正極シートと負極シートとセパレータとを捲回して捲回電極体を作製する捲回工程を行う捲回装置と、前記捲回電極体及び電解液を収容した電池ケースの注液孔を封止する封止工程を行う封止装置と、前記捲回工程と前記封止工程との間に設けられた複数の中間工程を行う複数の中間装置とを備える、密閉型電池の製造装置である。この製造装置は、さらに、前記複数の中間工程及び前記封止工程に供されるワークを搬送する搬送ラインであって、前記捲回工程から、前記複数の中間工程のうち前記捲回工程の次の工程である第１中間工程までの間は、前記捲回工程によって作製された捲回電極体を前記ワークとして搬送する搬送ラインを備える。なお、前記捲回装置、前記複数の中間装置、及び前記封止装置は、この順に、前記搬送ラインに沿って前記搬送ラインの上流側から下流側に向かって配置されている。

上述のような製造装置では、捲回工程から封止工程までの製造過程において、ワークに水分が付着する虞があり、その結果、密閉型電池の内部に水分が入り込む虞がある。このため、捲回工程から封止工程までの製造過程においてワークに水分が付着するのを低減することができ、密閉型電池の内部に水分が入るのを低減することができる密閉型電池の製造装置が求められていた。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、捲回工程から封止工程までの製造過程においてワークに水分が付着するのを低減することができ、密閉型電池の内部に水分が入るのを低減することができる密閉型電池の製造装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、正極シートと負極シートとセパレータとを捲回して捲回電極体を作製する捲回工程を行う捲回装置と、前記捲回電極体及び電解液を収容した電池ケースの注液孔を封止する封止工程を行う封止装置と、前記捲回工程と前記封止工程との間に設けられた複数の中間工程を行う複数の中間装置と、前記複数の中間工程及び前記封止工程に供されるワークを搬送する搬送ラインであって、前記捲回工程から、前記複数の中間工程のうち前記捲回工程の次の工程である第１中間工程までの間は、前記捲回工程によって作製された前記捲回電極体を前記ワークとして搬送する搬送ラインと、を備え、前記捲回装置、前記複数の中間装置、及び前記封止装置が、この順に、前記搬送ラインに沿って前記搬送ラインの上流側から下流側に向かって配置されている密閉型電池の製造装置において、前記捲回装置、前記中間装置、前記封止装置、及び、前記搬送ラインを、それぞれ収容する複数の収容部と、前記複数の収容部の内部にドライエアを供給するドライエア供給装置と、を備え、前記複数の収容部のうち前記搬送ラインを収容する搬送ライン収容部は、前記捲回装置、前記中間装置、及び前記封止装置のそれぞれを収容する装置収容部のそれぞれに対し、前記それぞれの装置収容部との間で前記ワークを移動可能に連結されており、前記搬送ライン収容部の内部及び前記装置収容部の内部は、前記ドライエア供給装置から供給されるドライエアによってドライエア雰囲気とされるように構成されており、前記ドライエア供給装置は、各々の前記装置収容部の上部に設けられた整流板と、前記搬送ライン収容部の上部に設けられた複数の整流板であって、前記搬送ラインの上流側から下流側に向かって間隙を空けて配置された複数の整流板と、各々の前記整流板の上方に設けられたファンであって、前記ドライエアを各々の前記整流板の上方から前記整流板の内部に送るファンと、を備え、前記整流板は、当該整流板の上方から供給された前記ドライエアが当該整流板の内部を上方から下方に向かって流れることによって、当該整流板から前記搬送ライン収容部の内部及び前記装置収容部の内部に送出される前記ドライエアが、上方から下方に向かって流れる層流になる構造を有している密閉型電池の製造装置である。

上述の製造装置は、捲回装置、複数の中間装置、封止装置、及び、搬送ラインを、それぞれ収容する複数の収容部を備えている。すなわち、捲回装置、複数の中間装置、封止装置、及び、搬送ラインを、それぞれ、収容部内に収容している。なお、搬送ラインを収容する収容部を、搬送ライン収容部とする。また、捲回装置、中間装置、及び封止装置をそれぞれ収容する収容部を、装置収容部とする。

さらに、上述の製造装置は、各々の収容部（搬送ライン収容部及び装置収容部）の内部にドライエア（例えば、露点が−３０℃以下のドライエア）を供給するドライエア供給装置を備えている。
また、搬送ライン収容部は、各々の装置収容部に対し、各々の装置収容部との間でワークが移動可能に連結されている。

そして、上述の製造装置は、搬送ライン収容部の内部及び装置収容部の内部が、ドライエア供給装置から供給されるドライエアによってドライエア雰囲気とされるように構成されている。例えば、搬送ライン収容部の内部及び装置収容部の内部に、ドライエア供給装置から供給されるドライエアのみが流通するように構成されている。このように、搬送ライン収容部の内部及び装置収容部の内部を、ドライエア雰囲気（例えば、露点が−３０℃以下のドライエアによって満たされた状態）とすることで、捲回工程から封止工程までの製造過程において、ワークに水分が付着するのを低減することができる。これにより、密閉型電池の内部に水分が入るのを低減することができる。

ところで、捲回工程から封止工程までの製造過程においてワークに水分が付着するのを低減して、密閉型電池の内部に水分が入るのを低減する方法として、製造装置が設置された建屋全体をドライエア雰囲気にする方法も考えられるが、この方法では、ドライエア雰囲気にするためのコストが膨大になる。

これに対し、上述の製造装置では、捲回装置、中間装置、封止装置、及び、搬送ラインを、それぞれ収容する複数の収容部の内部（すなわち、建屋の内部空間に比べて極めて狭い空間）をドライエア雰囲気にしているので、製造装置が設置された建屋全体をドライエア雰囲気にする場合に比べて、ドライエア雰囲気にするためのコストを極めて低くすることができる。

さらに、上述の製造装置では、ドライエア供給装置が、「各々の装置収容部の上部（天井部）に設けられた整流板」と、「搬送ライン収容部の上部（天井部）に設けられた複数の整流板であって、搬送ラインの上流側から下流側に向かって間隙を空けて搬送ラインに沿って配置された整流板」と、「各々の整流板の上方に設けられたファンであって、ドライエアを各々の整流板の上方から整流板の内部に送るファン」とを備えている。

このうち、整流板は、当該整流板の上方から供給されたドライエアが当該整流板の内部を上方から下方に向かって流れることによって、当該整流板から搬送ライン収容部の内部及び装置収容部の内部に送出されるドライエアが、上方から下方に向かって流れる層流になる構造を有している。すなわち、整流板を通じて搬送ライン収容部の内部及び装置収容部の内部に供給されるドライエアが、上方から下方に向かって流れる層流になる。

このように、層流のドライエアを各々の収容部の内部に供給することで、各々の収容部の内部空間の全体にわたって一様なドライエア雰囲気にすることができる。これにより、捲回工程から封止工程までの製造過程において、ワークに水分が付着するのをより一層低減することができる。従って、密閉型電池の内部に水分が入るのをより一層低減することができる。

なお、中間工程としては、例えば、捲回工程によって作製された捲回電極体を扁平形状に変形させる電極体プレス工程、捲回電極体に電極端子を溶接する端子溶接工程、電極端子を溶接した捲回電極体を電池ケース本体部の内部に挿入する挿入工程、電池ケース本体部の開口部に蓋を溶接する蓋溶接工程、電池ケース本体部の内部に電解液を注入する注液工程、などを挙げることができる。

さらに、中間装置としては、電極体プレス工程を行うプレス装置、端子溶接工程を行う溶接装置（例えば、抵抗溶接装置、または、超音波溶接装置）、挿入工程を行う挿入装置、蓋溶接工程を行う溶接装置（例えば、レーザー溶接装置）、注液工程を行う注液装置、などを挙げることができる。

さらに、前記の密閉型電池の製造装置であって、前記ドライエア供給装置は、さらに、ドライエア発生装置と、前記ドライエア発生装置と各々の前記整流板との間を連結する第１ダクトであって、前記ドライエア発生装置において発生したドライエアが各々の前記整流板に向かって流れる第１ダクトと、各々の前記収容部の下部（床部）と前記第１ダクトのうち前記ファンよりも上流側の部位とを連結する第２ダクトであって、各々の前記収容部の内部に供給されたドライエアを回収して前記第１ダクトに戻す第２ダクトと、を備える密閉型電池の製造装置とするのが好ましい。

上述の製造装置では、ドライエア供給装置が、ドライエア発生装置と各々の整流板との間を連結して、ドライエア発生装置において発生したドライエアを各々の整流板に送るための第１ダクトを備えている。これにより、ドライエア発生装置において発生したドライエアを、整流板を通じて、適切に、各々の収容部の内部に供給することができる。

さらに、上述の製造装置では、ドライエア供給装置が、各々の収容部の下部（床部）と第１ダクトのうちファン（整流板の上方に設けられたファン）よりも上流側の部位とを連結する第２ダクトを備えている。なお、ファンは、第１ダクトの下流側端部に設けられる。この第２ダクトは、各々の収容部の内部に供給されたドライエアを回収して第１ダクトに戻すように構成されている。これにより、ドライエアを循環させて再利用することで、各々の収容部内をドライエア雰囲気にするためのコストを低減することができる。

実施形態にかかる密閉型電池の断面図である。実施形態にかかる密閉型電池の製造装置の概略図である。同製造装置を説明する図である。同製造装置の一部の概略図である。整流板の一部分の平面図である。実施形態にかかる密閉型電池の製造方法の流れを示すフローチャートである。円筒形状の捲回電極体の斜視図である。同捲回電極体を構成する正極を示す図である。同捲回電極体を構成する負極を示す図である。扁平形状の捲回電極体の斜視図である。端子付き蓋部材の正面図である。端子付き電極体の正面図である。

まず、本実施形態にかかる密閉型電池１００について説明する。密閉型電池１００は、図１に示すように、直方体形状の電池ケース１１０と、正極外部端子１２１と、負極外部端子１３１とを備える、角形密閉式のリチウムイオン二次電池である。このうち、電池ケース１１０は、直方体形状の収容空間をなす金属製の電池ケース本体部１１１と金属製の蓋部１１２とを有するハードケースである。電池ケース１１０（電池ケース本体部１１１）の内部には、捲回電極体１５０などが収容されている。

捲回電極体１５０は、帯状の正極シート１５５と帯状の負極シート１５６とを、正極シート１５５と負極シート１５６との間にセパレータ１５７が介在するようにして捲回した扁平形状の捲回電極体である（図１０参照）。
正極シート１５５は、図８に示すように、長手方向Ｄ１に延びる帯状で、アルミニウム箔からなる正極集電箔１５１と、この正極集電箔１５１の表面の一部に塗工された正極活物質層１５２とを有している。正極活物質層１５２は、正極活物質１５３と、アセチレンブラックからなる導電材と、バインダーとを含んでいる。

正極シート１５５のうち、正極活物質層１５２が塗工されている部位を、正極活物質層塗工部１５５ｃという。一方、正極活物質層１５２が塗工されていない部位（すなわち、正極集電箔１５１のみからなる部位）を、正極活物質層未塗工部１５５ｂという。正極活物質層未塗工部１５５ｂは、正極集電箔１５１（正極シート１５５）の幅方向Ｄ２（図８において左右方向）の端部（図８において左端部）に位置し、正極集電箔１５１（正極シート１５５）の一方長辺に沿って、正極集電箔１５１（正極シート１５５）の長手方向Ｄ１に帯状に延びている。

正極活物質層未塗工部１５５ｂは、捲回電極体１５０の幅方向Ｄ２の一方端部（図１及び図１０において右端部）において、扁平形状に捲回されている。この正極活物質層未塗工部１５５ｂは、矩形状をなす複数の金属箔部１５５ｂ１と、弧状をなす複数の上側弧状部１５５ｂ２と、弧状をなす複数の下側弧状部１５５ｂ３とにより構成されている（図１０参照）。矩形状をなす複数の金属箔部１５５ｂ１は、捲回電極体１５０の厚み方向（積層方向Ｄ３）に並んで、金属箔積層部１５５ｄを構成している。従って、捲回電極体１５０は、捲回電極体１５０の幅方向Ｄ２の一方端部（図１及び図１０において右端部）に、正極集電箔１５１の一部である矩形状をなす金属箔部１５５ｂ１が、複数、積層方向Ｄ３（捲回電極体１５０の厚み方向）に積層された金属箔積層部１５５ｄを有している。

また、負極シート１５６は、図９に示すように、長手方向Ｄ１に延びる帯状で銅箔からなる負極集電箔１５８と、この負極集電箔１５８の表面の一部に塗工された負極活物質層１５９とを有している。負極活物質層１５９は、負極活物質１５４とＳＢＲ（バインダー）とＣＭＣ（増粘剤）とを含んでいる。

負極シート１５６のうち、負極活物質層１５９が塗工されている部位を、負極活物質層塗工部１５６ｃという。一方、負極シート１５６のうち、負極活物質層１５９が塗工されていない部位（すなわち、負極集電箔１５８のみからなる部位）を、負極活物質層未塗工部１５６ｂという。負極活物質層未塗工部１５６ｂは、負極集電箔１５８（負極シート１５６）の一方長辺に沿って、負極集電箔１５８（負極シート１５６）の長手方向Ｄ１（図９において上下方向）に帯状に延びている。

負極活物質層未塗工部１５６ｂは、捲回電極体１５０の幅方向Ｄ２の他方端部（図１及び図１０において左端部）において、扁平形状に捲回されている。この負極活物質層未塗工部１５６ｂは、矩形状をなす複数の金属箔部１５６ｂ１と、弧状をなす複数の上側弧状部１５６ｂ２と、弧状をなす複数の下側弧状部１５６ｂ３とにより構成されている（図１０参照）。矩形状をなす複数の金属箔部１５６ｂ１は、捲回電極体１５０の厚み方向（積層方向Ｄ３）に並んで、金属箔積層部１５６ｄを構成している。従って、捲回電極体１５０は、捲回電極体１５０の幅方向Ｄ２の他方端部（図１及び図１０において左端部）に、負極集電箔１５８の一部である矩形状をなす金属箔部１５６ｂ１が、複数、積層方向Ｄ３（捲回電極体１５０の厚み方向）に積層された金属箔積層部１５６ｄを有している。

また、正極活物質層未塗工部１５５ｂの金属箔積層部１５５ｄには、アルミニウム製の板状の正極集電端子１２２が、超音波溶接により接合されている。これにより、正極活物質層未塗工部１５５ｂ（正極シート１５５）は、正極集電端子１２２を通じて、正極外部端子１２１に電気的に接続されている（図１参照）。

また、負極活物質層未塗工部１５６ｂの金属箔積層部１５６ｄには、銅製の板状の負極集電端子１３２が、抵抗溶接により接合されている。これにより、負極活物質層未塗工部１５６ｂ（負極シート１５６）は、負極集電端子１３２を通じて、負極外部端子１３１に電気的に接続されている（図１参照）。

なお、本実施形態では、正極外部端子１２１と正極集電端子１２２とは一体に形成され、正極端子部材１２０を構成している。また、負極外部端子１３１と負極集電端子１３２とは一体に形成され、負極端子部材１３０を構成している。

セパレータ１５７は、電気絶縁性を有する樹脂フィルムからなるセパレータである。このセパレータ１５７は、正極シート１５５と負極シート１５６との間に介在して、これらを離間させている。セパレータ１５７には、リチウムイオンを有する非水電解液１４０が含浸している。

次に、本実施形態にかかる密閉型電池の製造装置１、及び、これを用いた密閉型電池１００の製造方法について説明する。図２は、実施形態にかかる密閉型電池の製造装置１の斜視概略図である。図３は、密閉型電池の製造装置１を説明する図であり、後述する各工程（ステップＳ１〜Ｓ８）を行う各々の部位の構成を概略示す側面視概略図である。なお、図２及び図３では、各工程（ステップＳ１〜Ｓ８）を行う装置を、直方体形状に簡略化して示している。また、図３では、各工程（ステップＳ１〜Ｓ８）を行う装置を収容する装置収容部２１〜２８を同等に示しているが、実際は同等ではない（図２参照）。また、図４は、密閉型電池の製造装置１の一部の側面視概略図である。なお、図４では、密閉型電池の製造装置１のうち、後述する端子溶接工程（ステップＳ３）を行う部位を示している。

まず、密閉型電池の製造装置１（以下、単に、製造装置１ともいう）について説明する。製造装置１は、図２に示すように、捲回装置１１と、プレス装置１２と、端子溶接装置１３（抵抗溶接装置と超音波溶接装置）と、挿入装置１４と、蓋溶接装置１５（レーザー溶接装置）と、注液装置１６と、充電装置１７と、封止装置１８とを備える。なお、図２では、各装置を、直方体形状に簡略化して示している。また、本実施形態では、プレス装置１２と端子溶接装置１３と挿入装置１４と蓋溶接装置１５と注液装置１６と充電装置１７とが、複数の中間装置に相当する。

捲回装置１１は、公知の捲回装置であり、後述する捲回工程（ステップＳ１）を行う装置である。具体的には、捲回装置１１は、正極シート１５５と負極シート１５６とセパレータ１５７とを重ねるようにして軸心周りに捲回して、円筒状の捲回電極体１５０（図７参照）を作製する。捲回装置１１としては、例えば、特開２０１３−１９１４１１号公報に開示されている捲回装置を用いることができる。

プレス装置１２は、公知のプレス装置であり、後述する電極体プレス工程（ステップＳ２）を行う装置である。具体的には、プレス装置１２は、捲回装置１１によって作製した円筒状の捲回電極体１５０を、径方向内側に圧縮して、扁平筒形状の捲回電極体１５０（図１０参照）に変形させる。

端子溶接装置１３は、公知の抵抗溶接装置と公知の超音波溶接装置であり、後述する端子溶接工程（ステップＳ３）を行う装置である。具体的には、端子溶接装置１３は、プレス装置１２によって変形させた捲回電極体１５０に、電極端子を溶接する。より具体的には、端子溶接装置１３の超音波溶接装置を用いて、捲回電極体１５０の正極活物質層未塗工部１５５ｂ（金属箔積層部１５５ｄ）に、正極集電端子１２２を、超音波溶接により接合する。さらに、端子溶接装置１３の抵抗溶接装置を用いて、捲回電極体１５０の負極活物質層未塗工部１５６ｂ（金属箔積層部１５６ｄ）に、負極集電端子１３２を、抵抗溶接により接合する。

なお、本実施形態では、予め、蓋部１１２と正極端子部材１２０（正極集電端子１２２を含む部材）と負極端子部材１３０（負極集電端子１３２を含む部材）とを組み付けて一体とした、端子付き蓋部材１６０（図１１参照）を用意しておき、端子付き蓋部材１６０の正極集電端子１２２を、捲回電極体１５０の正極活物質層未塗工部１５５ｂ（金属箔積層部１５５ｄ）に超音波溶接すると共に、端子付き蓋部材１６０の負極集電端子１３２を、捲回電極体１５０の負極活物質層未塗工部１５６ｂ（金属箔積層部１５６ｄ）に抵抗溶接する。これにより、端子溶接装置１３によって、端子付き蓋部材１６０と捲回電極体１５０とが一体にされた端子付き電極体１７０（図１２参照）が作製される。

挿入装置１４は、公知の挿入装置であり、後述する挿入工程（ステップＳ４）を行う装置である。具体的には、挿入装置１４は、電極端子（正極集電端子１２２及び負極集電端子１３２）を溶接した扁平捲回電極体を、電池ケース本体部１１１の内部に挿入する。なお、本実施形態では、前述したように、捲回電極体１５０は、端子付き蓋部材１６０と一体とされて、端子付き電極体１７０を形成している。従って、挿入装置１４は、端子付き電極体１７０の捲回電極体１５０を、電池ケース本体部１１１内に挿入（収容）すると共に、端子付き電極体１７０の蓋部１１２によって電池ケース本体部１１１の開口を閉塞する。

蓋溶接装置１５は、公知のレーザー溶接装置であり、後述する蓋溶接工程（ステップＳ５）を行う装置である。具体的には、蓋溶接装置１５は、蓋部１１２によって電池ケース本体部１１１の開口を閉塞した状態で、蓋部１１２と電池ケース本体部１１１との境界部の外周（全周）にレーザー光を照射して、電池ケース本体部１１１の開口部に蓋部１１２を全周溶接する。これにより、蓋部１１２と電池ケース本体部１１１とが一体となった電池ケース１１０が形成される。

注液装置１６は、公知の注液装置であり、後述する注液工程（ステップＳ６）を行う装置である。具体的には、注液装置１６は、電池ケース１１０（蓋部１１２）の注液孔１１２ｂを通じて、非水電解液１４０を電池ケース１１０内に注入して、非水電解液１４０を捲回電極体１５０内に含浸させる。これにより、電池ケース１１０内に非水電解液１４０が注入された注液済電池が作製される。

充電装置１７は、公知の充電装置であり、後述する初期充電工程（ステップＳ７）を行う装置である。具体的には、充電装置１７は、注液工程（ステップＳ６）を終えたワークＷ（注液済電池）について、ＳＯＣ１００％になるまで充電する。

封止装置１８は、公知のレーザー溶接装置であり、後述する封止工程（ステップＳ８）を行う装置である。具体的には、封止装置１８は、扁平形状の捲回電極体１５０及び非水電解液１４０を収容した電池ケース１１０の注液孔１１２ｂを、注液蓋１１４によって閉塞した状態で、電池ケース１１０の蓋部１１２に対して注液蓋１１４を全周溶接する。これにより、電池ケース１１０の注液孔１１２ｂが注液蓋１１４によって封止される（図１参照）。

さらに、製造装置１は、プレス装置１２（電極体プレス工程）、端子溶接装置１３（端子溶接工程）、挿入装置１４（挿入工程）、蓋溶接装置１５（蓋溶接工程）、注液装置１６（注液工程）、充電装置１７（初期充電工程）、及び封止装置１８（封止工程）に供給されるワークＷを搬送する搬送ライン１９（搬送装置）を備える（図２参照）。搬送ライン１９は、例えば、公知のコンベアによって構成される。

なお、搬送ライン１９は、捲回装置１１（捲回工程）からプレス装置１２（電極体プレス工程）までの間は、捲回装置１１（捲回工程）によって作製された捲回電極体１５０を、ワークＷとして搬送する。また、ワークＷは、キャリア７１（ワークＷを載置する板状部材）の上に載置された状態で、搬送ライン１９によって搬送される（図３及び図４参照）。

図２に示すように、捲回装置１１、プレス装置１２、端子溶接装置１３、挿入装置１４、蓋溶接装置１５、注液装置１６、充電装置１７、及び封止装置１８は、この順に、搬送ライン１９に沿って搬送ライン１９の上流側（図２において右側）から下流側（図２において左側）に向かって配置されている。

さらに、本実施形態の製造装置１は、図２に示すように、捲回装置１１を収容する装置収容部２１と、プレス装置１２を収容する装置収容部２２と、端子溶接装置１３を収容する装置収容部２３と、挿入装置１４を収容する装置収容部２４と、蓋溶接装置１５を収容する装置収容部２５と、注液装置１６を収容する装置収容部２６と、充電装置１７を収容する装置収容部２７と、及び封止装置１８を収容する装置収容部２８と、搬送ライン１９を収容する搬送ライン収容部２９を備えている。

すなわち、本実施形態では、捲回装置１１、プレス装置１２、端子溶接装置１３、挿入装置１４、蓋溶接装置１５、注液装置１６、充電装置１７、封止装置１８、及び搬送ライン１９を、それぞれ、収容部（装置収容部２１〜２８、または搬送ライン収容部２９）の内部に収容している。なお、本実施形態では、装置収容部２１〜２８及び搬送ライン収容部２９の壁部を、樹脂（例えば、ＰＥＴ）によって形成している。

また、搬送ライン収容部２９は、各々の装置収容部２１〜２８に対し、各々の装置収容部２１〜２８との間でワークＷが移動可能に連結されている（図３及び図４参照）。なお、各々の装置収容部２１〜２８の内部には、搬送ライン１９上のキャリア７１に載置されているワークＷを、各々の装置（捲回装置１１、プレス装置１２、端子溶接装置１３、挿入装置１４、蓋溶接装置１５、注液装置１６、充電装置１７、または封止装置１８）に移動させるための移載装置（図示省略）が配置されている。これらの移載装置は、各々の装置（捲回装置１１、プレス装置１２、端子溶接装置１３、挿入装置１４、蓋溶接装置１５、注液装置１６、充電装置１７、または封止装置１８）による処理を終えたワークＷを、搬送ライン１９上のキャリア７１に移動させる作業も行う。

さらに、本実施形態の製造装置１は、各々の収容部（装置収容部２１〜２８及び搬送ライン収容部２９）の内部にドライエアＤＡ（例えば、露点が−３０℃以下のドライエアＤＡ）を供給するドライエア供給装置６０を備えている。

ドライエア供給装置６０は、公知のドライエア発生装置５０と、各々の装置収容部２１〜２８の上部（天井部）に設けられた整流板３１〜３８と、搬送ライン収容部２９の上部（天井部）に設けられた複数の整流板３９と、各々の整流板３１〜３９の上方に設けられたファン４１〜４９とを備える（図２〜図４参照）。なお、複数の整流板３９は、搬送ライン１９の上流側から下流側に向かって間隙を空けて搬送ライン１９に沿って配置されている。また、各々のファン４１〜４９は、ドライエアＤＡを各々の整流板３１〜３９の上方から整流板３１〜３９の内部に送る装置であり、ドライエアＤＡの流速を制御する。

さらに、ドライエア供給装置６０は、ドライエア発生装置５０と各々の整流板３１〜３９との間を連結する第１ダクト５１〜５９、及び、各々の収容部（装置収容部２１〜２８及び搬送ライン収容部２９）の下部（床部）と第１ダクト５１〜５９のうちファン４１〜４９よりも上流側の部位とを連結する第２ダクト６１〜６９を備えている（図２〜図４参照）。なお、ファン４１〜４９は、第１ダクト５１〜５９の下流側端部（整流板３１〜３９に近接する箇所）に設けられている。

本実施形態の製造装置１では、装置収容部２１〜２８の内部及び搬送ライン収容部２９の内部が、ドライエア供給装置６０から供給されるドライエアＤＡによってドライエア雰囲気とされるように、装置収容部２１〜２８と搬送ライン収容部２９とドライエア供給装置６０とが設けられている。具体的には、装置収容部２１〜２８の内部及び搬送ライン収容部２９の内部に、ドライエア供給装置６０から供給されるドライエアＤＡのみが流通するように、装置収容部２１〜２８と搬送ライン収容部２９とドライエア供給装置６０とが設けられている。これにより、装置収容部２１〜２８の内部及び搬送ライン収容部２９の内部に、外気（大気）が進入することを防止できる。

詳細には、本実施形態の製造装置１では、ドライエア発生装置５０において発生したドライエアＤＡが、第１ダクト５１〜５９を通じて、整流板３１〜３９の内部に流入し、その後、整流板３１〜３９の内部を通過して、装置収容部２１〜２８及び搬送ライン収容部２９の内部に流入する。装置収容部２１〜２８及び搬送ライン収容部２９の内部に流入したドライエアＤＡは、その後、第２ダクト６１〜６９を通じて、第１ダクト５１〜５９の内部に流入する。このように、本実施形態では、ドライエアＤＡを、製造装置１の内部で循環させつつ、装置収容部２１〜２８の内部及び搬送ライン収容部２９の内部を、ドライエア雰囲気（例えば、露点が−３０℃以下のドライエアＤＡによって満たされた状態）としている。

このように、装置収容部２１〜２８の内部及び搬送ライン収容部２９の内部を、ドライエア雰囲気とすることで、後述する捲回工程（ステップＳ１）から封止工程（ステップＳ８）までの製造過程において、ワークＷに水分が付着するのを低減することができる。これにより、密閉型電池１００の内部に水分が入るのを低減することができる。

ところで、捲回工程から封止工程までの製造過程においてワークＷに水分が付着するのを低減する（密閉型電池の内部に水分が入るのを低減する）方法として、製造装置が設置された建屋全体をドライエア雰囲気にする方法も考えられるが、この方法では、ドライエア雰囲気にするためのコストが膨大になる。

これに対し、本実施形態の製造装置１では、捲回装置１１、プレス装置１２、端子溶接装置１３、挿入装置１４、蓋溶接装置１５、注液装置１６、充電装置１７、封止装置１８、及び搬送ライン１９をそれぞれ収容する、装置収容部２１〜２８の内部及び搬送ライン収容部２９の内部（すなわち、建屋の内部空間に比べて極めて狭い空間）をドライエア雰囲気にしているので、製造装置が設置された建屋全体をドライエア雰囲気にする場合に比べて、ドライエア雰囲気にするためのコストを極めて低くすることができる。

さらに、本実施形態の製造装置１では、整流板３１〜３９が、当該整流板３１〜３９の上方から供給されたドライエアＤＡが当該整流板３１〜３９の内部を上方から下方に向かって流れることによって、当該整流板３１〜３９から装置収容部２１〜２８の内部及び搬送ライン収容部２９の内部に送出されるドライエアＤＡが、上方から下方に向かって流れる層流になる構造を有している。

具体的には、整流板３１〜３９は、図５に示すように、整流板３１〜３９の厚み方向（図３及び図４において上下方向、図５において紙面に直交する方向）に延びる多数の六角形の筒が、平面方向（厚み方向に直交する方向）に規則正しく並ぶ構造（ハニカム構造）を有する板状部材である。このため、整流板３１〜３９の上方から供給されたドライエアＤＡは、多数の六角形の筒内を上方から下方に向かって流れてゆくことで、整流板３１〜３９の内部で層流になる。

従って、図３及び図４において矢印で示すように、整流板３１〜３９を通じて装置収容部２１〜２８の内部及び搬送ライン収容部２９の内部に供給されるドライエアＤＡは、上方から下方に向かって流れる層流になる。このように、層流のドライエアＤＡを各々の収容部（装置収容部２１〜２８及び搬送ライン収容部２９）の内部に供給することで、各々の収容部の内部空間を、その全体にわたって一様なドライエア雰囲気にすることができる。これにより、後述する捲回工程（ステップＳ１）から封止工程（ステップＳ８）までの製造過程において、ワークＷに水分が付着するのをより一層低減することができる。これにより、密閉型電池１００の内部に水分が入るのをより一層低減することができる。

次に、本実施形態の密閉型電池１００の製造方法について説明する。本実施形態では、上述した製造装置１を用いて、密閉型電池１００を製造する。図６は、実施形態にかかる密閉型電池１００の製造方法の流れを示すフローチャートである。

まず、ドライエア供給装置６０を駆動させて、装置収容部２１〜２８の内部及び搬送ライン収容部２９の内部を、ドライエア供給装置６０から供給されるドライエアＤＡによってドライエア雰囲気（例えば、露点が−３０℃以下のドライエアＤＡによって満たされた状態）にする。なお、密閉型電池１００の製造期間中（後述するステップＳ１〜Ｓ８の処理を実施している期間中）は、ドライエア供給装置６０の駆動を継続して、装置収容部２１〜２８の内部及び搬送ライン収容部２９の内部をドライエア雰囲気に保持する。

次いで、図６に示すように、ステップＳ１（捲回工程）において、円筒状の捲回電極体１５０（図７参照）を作製する。具体的には、前述した捲回装置１１を用いて、正極シート１５５と負極シート１５６とセパレータ１５７とを重ねるようにして軸心周りに捲回して、円筒状の捲回電極体１５０（図７参照）を作製する。詳細には、正極シート１５５の正極活物質層未塗工部１５５ｂと負極シート１５６の負極活物質層未塗工部１５６ｂとが、幅方向Ｄ２について互いに反対側に位置するようにして、負極シート１５６、セパレータ１５７、正極シート１５５、及びセパレータ１５７を捲回する。

ステップＳ１において作製された円筒状の捲回電極体１５０（ワークＷ）は、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１の上に載置され、搬送ライン１９によって搬送方向ＣＤに搬送される（図２及び図３参照）。そして、搬送ライン１９は、円筒状の捲回電極体１５０を載置したキャリア７１を、次の工程（電極体プレス工程）を行うプレス装置１２の正面（プレス装置１２と対向する位置）にまで搬送する。

次いで、ステップＳ２（電極体プレス工程）に進み、ステップＳ１において作製された円筒状の捲回電極体１５０（ワークＷ）を、前述したプレス装置１２によって径方向内側に圧縮することで、扁平筒形状に変形させる（図１０参照）。なお、このステップＳ２（電極体プレス工程）が、第１中間工程に相当する。

具体的には、まず、搬送ライン１９によってプレス装置１２の正面（プレス装置１２と対向する位置）にまで搬送された、キャリア７１の上に載置されているワークＷ（円筒状の捲回電極体１５０）を、図示しない移載装置によって、プレス装置１２に移動させる。なお、このとき、ステップＳ２（電極体プレス工程）の処理を終えたワークＷ（扁平筒形状の捲回電極体１５０）がプレス装置１２に存在している場合は、このワークＷを、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１（円筒状の捲回電極体１５０を載置していたもの）の上に載置する。その後、プレス装置１２に移動した円筒状の捲回電極体１５０（ワークＷ）は、プレス装置１２によって径方向内側に圧縮され、扁平筒形状の捲回電極体１５０（図１０参照）になる。

ステップＳ２（電極体プレス工程）の処理を終えたワークＷ（扁平筒形状の捲回電極体１５０）は、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１の上に載置され、搬送ライン１９によって搬送方向ＣＤに搬送される。そして、搬送ライン１９は、扁平筒形状の捲回電極体１５０（ワークＷ）を載置したキャリア７１を、次の工程（端子溶接工程）を行う端子溶接装置１３（抵抗溶接装置と超音波溶接装置）の正面（端子溶接装置１３と対向する位置）にまで搬送する。

次に、ステップＳ３（端子溶接工程）において、搬送ライン１９によって搬送されてきたワークＷ（扁平筒形状の捲回電極体１５０）に対し、前述した端子溶接装置１３（抵抗溶接装置と超音波溶接装置）を用いて、電極端子を溶接する（図４参照）。

具体的には、まず、搬送ライン１９によって端子溶接装置１３の正面（端子溶接装置１３と対向する位置）にまで搬送された、キャリア７１の上に載置されているワークＷ（扁平筒形状の捲回電極体１５０）を、図示しない移載装置によって、端子溶接装置１３に移動させる。なお、このとき、ステップＳ３（端子溶接工程）の処理を終えたワークＷ（端子付き電極体１７０）が端子溶接装置１３に存在している場合は、このワークＷを、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１（扁平筒形状の捲回電極体１５０を載置していたもの）の上に載置する。

その後、端子溶接装置１３の超音波溶接装置を用いて、捲回電極体１５０の正極活物質層未塗工部１５５ｂ（金属箔積層部１５５ｄ）に、正極集電端子１２２を、超音波溶接により接合する。さらに、端子溶接装置１３の抵抗溶接装置を用いて、捲回電極体１５０の負極活物質層未塗工部１５６ｂ（金属箔積層部１５６ｄ）に、負極集電端子１３２を、抵抗溶接により接合する。

ステップＳ３（端子溶接工程）の処理を終えたワークＷ（端子付き電極体１７０）は、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１の上に載置され、搬送ライン１９によって搬送方向ＣＤに搬送される。そして、搬送ライン１９は、ワークＷとして端子付き電極体１７０を載置したキャリア７１を、次の工程（挿入工程）を行う挿入装置１４の正面（挿入装置１４と対向する位置）にまで搬送する。

次いで、搬送ライン１９によって挿入装置１４の正面（挿入装置１４と対向する位置）にまで搬送された、キャリア７１の上に載置されているワークＷ（端子付き電極体１７０）を、図示しない移載装置によって、挿入装置１４に移動させる。なお、このとき、ステップＳ４（挿入工程）の処理を終えたワークＷ（電池ケース本体部１１１内に捲回電極体１５０が挿入されたもの）が挿入装置１４に存在している場合は、このワークＷを、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１（端子付き電極体１７０を載置していたもの）の上に載置する。

その後、ステップＳ４（挿入工程）において、前述した挿入装置１４を用いて、ステップＳ３の処理を終えたワークＷ（端子付き電極体１７０）の捲回電極体１５０を、電池ケース本体部１１１内に挿入する。このとき、ワークＷ（端子付き電極体１７０）の蓋部１１２によって、電池ケース本体部１１１の開口が閉塞される。なお、電池ケース本体部１１１と蓋部１１２とにより、電池ケース１１０が構成される。

ステップＳ４（挿入工程）の処理を終えたワークＷ（電池ケース本体部１１１内に捲回電極体１５０が挿入されたもの）は、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１の上に載置され、搬送ライン１９によって搬送方向ＣＤに搬送される。そして、搬送ライン１９は、ワークＷ（電池ケース本体部１１１内に捲回電極体１５０が挿入されたもの）を載置したキャリア７１を、次の工程（蓋溶接工程）を行う蓋溶接装置１５の正面（蓋溶接装置１５と対向する位置）にまで搬送する。

次いで、搬送ライン１９によって蓋溶接装置１５の正面（蓋溶接装置１５と対向する位置）にまで搬送された、キャリア７１の上に載置されているワークＷ（電池ケース本体部１１１内に捲回電極体１５０が挿入されたもの）を、図示しない移載装置によって、蓋溶接装置１５に移動させる。なお、このとき、ステップＳ５（蓋溶接工程）の処理を終えたワークＷ（捲回電極体１５０を収容して溶接された電池ケース１１０）が蓋溶接装置１５に存在している場合は、このワークＷを、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１（電池ケース本体部１１１内に捲回電極体１５０が挿入されたものを載置していたキャリア７１）の上に載置する。

その後、ステップＳ５（蓋溶接工程）において、前述した蓋溶接装置１５（公知のレーザー溶接装置）を用いて、電池ケース本体部１１１の開口部に蓋部１１２を溶接する。具体的には、蓋部１１２によって電池ケース本体部１１１の開口が閉塞された状態で、蓋部１１２と電池ケース本体部１１１との境界部の外周（全周）にレーザー光を照射して、電池ケース本体部１１１の開口部に蓋部１１２を全周溶接する。これにより、捲回電極体１５０を収容して溶接された電池ケース１１０が作製される。なお、電池ケース１１０は、蓋部１１２と電池ケース本体部１１１とが溶接により一体となったものである。

ステップＳ５（蓋溶接工程）の処理を終えたワークＷ（捲回電極体１５０を収容して溶接された電池ケース１１０）は、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１の上に載置され、搬送ライン１９によって搬送方向ＣＤに搬送される。そして、搬送ライン１９は、ワークＷ（捲回電極体１５０を収容して溶接された電池ケース１１０）を載置したキャリア７１を、次の工程（注液工程）を行う注液装置１６の正面（注液装置１６と対向する位置）にまで搬送する。

次いで、搬送ライン１９によって注液装置１６の正面（注液装置１６と対向する位置）にまで搬送された、キャリア７１の上に載置されているワークＷ（捲回電極体１５０を収容して溶接された電池ケース１１０）を、図示しない移載装置によって、注液装置１６に移動させる。なお、このとき、ステップＳ６（注液工程）の処理を終えたワークＷ（注液済電池）が注液装置１６に存在している場合は、このワークＷを、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１（捲回電極体１５０を収容して溶接された電池ケース１１０を載置していたキャリア７１）の上に載置する。

その後、ステップＳ６（注液工程）において、前述した注液装置１６を用いて、電池ケース１１０（蓋部１１２）の注液孔１１２ｂを通じて、非水電解液１４０を電池ケース１１０内に注入して、非水電解液１４０を捲回電極体１５０内に含浸させる。これにより、電池ケース１１０内に非水電解液１４０が注入された注液済電池が作製される。

ステップＳ６（注液工程）の処理を終えたワークＷ（注液済電池）は、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１の上に載置され、搬送ライン１９によって搬送方向ＣＤに搬送される。そして、搬送ライン１９は、ワークＷ（注液済電池）を載置したキャリア７１を、次の工程（初期充電工程）を行う充電装置１７の正面（充電装置１７と対向する位置）にまで搬送する。

次いで、搬送ライン１９によって充電装置１７の正面（充電装置１７と対向する位置）にまで搬送された、キャリア７１の上に載置されているワークＷ（注液済電池）を、図示しない移載装置によって、充電装置１７に移動させる。なお、このとき、ステップＳ７（充電工程）の処理を終えたワークＷ（初期充電済電池）が充電装置１７に存在している場合は、このワークＷを、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１（注液済電池を載置していたキャリア７１）の上に載置する。

その後、ステップＳ７（充電工程）において、前述した充電装置１７を用いて、注液工程を終えた注液済電池について、ＳＯＣ１００％になるまで充電する。これにより、初期充電済電池が作製される。

ステップＳ７（初期充電工程）の処理を終えたワークＷ（初期充電済電池）は、図示しない移載装置によって、搬送ライン１９上のキャリア７１の上に載置され、搬送ライン１９によって搬送方向ＣＤに搬送される。そして、搬送ライン１９は、ワークＷ（初期充電済電池）を載置したキャリア７１を、次の工程（封止工程）を行う封止装置１８の正面（封止装置１８と対向する位置）にまで搬送する。

次いで、搬送ライン１９によって封止装置１８の正面（封止装置１８と対向する位置）にまで搬送された、キャリア７１の上に載置されているワークＷ（初期充電済電池）を、図示しない移載装置によって、封止装置１８に移動させる。

その後、ステップＳ８（封止工程）において、前述した封止装置１８（公知のレーザー溶接装置）を用いて、初期充電済電池の電池ケース１１０の注液孔１１２ｂを封止する。具体的には、捲回電極体１５０及び非水電解液１４０を収容した電池ケース１１０の注液孔１１２ｂを、注液蓋１１４によって閉塞した状態で、電池ケース１１０の蓋部１１２に対して注液蓋１１４を全周溶接する。これにより、電池ケース１１０の注液孔１１２ｂが注液蓋１１４によって封止される。このようにして、本実施形態の密閉型電池１００が完成する（図１参照）。

本実施形態では、前述したように、ステップＳ１〜Ｓ８の処理を行う各装置を収容している装置収容部２１〜２８の内部、及び、搬送ライン１９を収容している搬送ライン収容部２９の内部を、ドライエア雰囲気（例えば、露点が−３０℃以下のドライエアＤＡによって満たされた状態）にした状態で、ステップＳ１〜Ｓ８の処理を行って密閉型電池１００を製造している。このようにすることで、本実施形態では、捲回工程（ステップＳ１）から封止工程（ステップＳ８）までの製造過程において、ワークＷに水分が付着するのを低減することができ、その結果、密閉型電池１００の内部に水分が入るのを低減することができる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

１密閉型電池の製造装置
１１捲回装置
１２プレス装置（中間装置）
１３端子溶接装置（中間装置）
１４挿入装置（中間装置）
１５蓋溶接装置（中間装置）
１６注液装置（中間装置）
１７充電装置（中間装置）
１８封止装置
１９搬送ライン
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８装置収容部
２９搬送ライン収容部
３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９整流板
４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９ファン
５０ドライエア発生装置
６０ドライエア供給装置
１００密閉型電池
１３０負極端子部材
１３２負極集電端子
１５６ｂ負極活物質層未塗工部
１５６ｃ負極活物質層塗工部
１５８負極集電箔
１５９負極活物質層
１１０電池ケース
１１１電池ケース本体部
１１２蓋部
１４０非水電解液
１５０捲回電極体
１５５正極シート
１５６負極シート
１５７セパレータ
１６０端子付き蓋部材
１７０端子付き電極体
ＤＡドライエア
Ｓ１捲回工程
Ｓ２電極体プレス工程（第１中間工程）
Ｓ３端子溶接工程（中間工程）
Ｓ４挿入工程（中間工程）
Ｓ５蓋溶接工程（中間工程）
Ｓ６注液工程（中間工程）
Ｓ７初期充電工程（中間工程）
Ｓ８封止工程
Ｗワーク

Claims

正極シートと負極シートとセパレータとを捲回して捲回電極体を作製する捲回工程を行う捲回装置と、
前記捲回電極体及び電解液を収容した電池ケースの注液孔を封止する封止工程を行う封止装置と、
前記捲回工程と前記封止工程との間に設けられた複数の中間工程を行う複数の中間装置と、
前記複数の中間工程及び前記封止工程に供されるワークを搬送する搬送ラインであって、前記捲回工程から、前記複数の中間工程のうち前記捲回工程の次の工程である第１中間工程までの間は、前記捲回工程によって作製された前記捲回電極体を前記ワークとして搬送する搬送ラインと、を備え、
前記捲回装置、前記複数の中間装置、及び前記封止装置が、この順に、前記搬送ラインに沿って前記搬送ラインの上流側から下流側に向かって配置されている
密閉型電池の製造装置において、
前記捲回装置、前記中間装置、前記封止装置、及び、前記搬送ラインを、それぞれ収容する複数の収容部と、
前記複数の収容部の内部にドライエアを供給するドライエア供給装置と、を備え、
前記複数の収容部のうち前記搬送ラインを収容する搬送ライン収容部は、前記捲回装置、前記中間装置、及び前記封止装置のそれぞれを収容する装置収容部のそれぞれに対し、前記それぞれの装置収容部との間で前記ワークを移動可能に連結されており、
前記搬送ライン収容部の内部及び前記装置収容部の内部は、前記ドライエア供給装置から供給されるドライエアによってドライエア雰囲気とされるように構成されており、
前記ドライエア供給装置は、
各々の前記装置収容部の上部に設けられた整流板と、
前記搬送ライン収容部の上部に設けられた複数の整流板であって、前記搬送ラインの上流側から下流側に向かって間隙を空けて配置された複数の整流板と、
各々の前記整流板の上方に設けられたファンであって、前記ドライエアを各々の前記整流板の上方から前記整流板の内部に送るファンと、を備え、
前記整流板は、当該整流板の上方から供給された前記ドライエアが当該整流板の内部を上方から下方に向かって流れることによって、当該整流板から前記搬送ライン収容部の内部及び前記装置収容部の内部に送出される前記ドライエアが、上方から下方に向かって流れる層流になる構造を有している
密閉型電池の製造装置。