JP7366098B2 - 製造方法、プログラム、製造システム、集電体、及び電池 - Google Patents

製造方法、プログラム、製造システム、集電体、及び電池 Download PDF

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Description

本発明は、製造方法、プログラム、製造システム、集電体、及び電池に関する。
金属メッキ樹脂フィルムが知られていた（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０１８－１８１８２３号公報
本発明の一実施態様によれば、製造方法が提供される。製造方法は、樹脂層を準備する準備工程を備えてよい。製造方法は、樹脂層の上面から下面に貫通する孔を形成する形成工程であって、孔の内面に金属を形成した場合の、集電体が用いられる電池の容量１Ａｈ当たりの孔の抵抗が、１ｍΩ以下となるサイズ及び個数の孔を形成する形成工程を備えてよい。製造方法は、樹脂層に金属を形成することにより、樹脂層の上面の金属層と下面の金属層とが孔の内面の金属によって電気的に接続された集電体を製造する集電体製造工程を備えてよい。
上記孔は円形又は楕円形であってよい。上記孔は円形であり、上記孔の直径は１０～３００μｍであってよい。上記孔の直径は、５０～１５０μｍであってよい。上記形成工程は、上記樹脂層に複数の上記孔を形成する場合、隣接する孔の中心間距離が２０～５００μｍとなるように、上記複数の孔を形成してよい。上記形成工程は、上記樹脂層に複数の上記孔を形成する場合、隣接する孔の中心間距離が６０～３５０μｍとなるように、上記複数の孔を形成してよい。上記樹脂層の厚みは１～１０μｍであってよく、上記上面の金属層の厚みは０．１～２．０μｍであってよく、上記下面の金属層の厚みは０．１～２．０μｍであってよい。上記樹脂層の厚みは３～７μｍであってよく、上記上面の金属層の厚みは０．３～１．０μｍであってよく、上記下面の金属層の厚みは０．３～１．０μｍであってよい。上記孔の体積に対する上記孔の内面の金属の体積の比率は、０．３～２０％であってよい。上記孔の体積に対する上記孔の内面の金属の体積の比率は、１．０～１０％であってよい。
上記製造方法は、上記集電体が用いられる上記電池の容量の情報を含む電池情報を取得する取得工程と、上記電池情報に基づいて、上記孔のサイズ及び個数を決定する設計工程とを備えてよく、上記形成工程は、上記設計工程において決定されたサイズ及び個数の上記孔を上記樹脂層に形成してよい。上記集電体製造工程は、複数の負極集電体を製造してよく、上記製造方法は、上記複数の負極集電体、複数の負極合剤、複数の正極集電体、複数の正極合剤、及び複数のセパレータを積層する積層工程と、上記複数の負極集電体の負極合剤が積層されていない突出部を負極タブ及び負極Ｓｕｂタブで挟み込んで抵抗溶接するタブ設置工程と、上記複数の負極集電体、上記複数の負極合剤、上記複数の正極集電体、上記複数の正極合剤、上記複数のセパレータ、上記負極タブ、及び上記負極Ｓｕｂタブを有する電池を製造する電池製造工程とを備えてよい。上記集電体製造工程は、上記複数の正極集電体を製造してよく、上記タブ設置工程は、上記複数の正極集電体の正極合剤が積層されていない突出部を正極タブ及び正極Ｓｕｂタブで挟み込んで抵抗溶接してよく、上記電池製造工程は、上記複数の負極集電体、上記複数の負極合剤、上記複数の正極集電体、上記複数の正極合剤、上記複数のセパレータ、上記負極タブ、上記負極Ｓｕｂタブ、上記正極タブ、及び上記正極Ｓｕｂタブを有する電池を製造してよい。上記集電体製造工程は、複数の正極集電体を製造してよく、上記製造方法は、複数の負極集電体、複数の負極合剤、正極複数の正極集電体、複数の正極合剤、及び複数のセパレータを積層する積層工程と、上記複数の正極集電体の正極合剤が積層されていない突出部を正極タブ及び正極Ｓｕｂタブで挟み込んで抵抗溶接するタブ設置工程と、上記複数の負極集電体、上記複数の負極合剤、上記複数の正極集電体、上記複数の正極合剤、上記複数のセパレータ、上記正極タブ、及び上記正極Ｓｕｂタブを有する電池を製造する電池製造工程とを備えてよい。上記形成工程は、上記樹脂層のうちの上記正極タブ及び上記正極Ｓｕｂタブに挟まれる領域内に上記孔を形成してよい。上記形成工程は、上記正極集電体を生成する場合、上記樹脂層のうちの上記正極タブ及び上記正極Ｓｕｂタブと抵抗溶接される領域内に上記孔を形成してよい。上記積層工程は、上記正極集電体の層が少なくとも３層となるように、上記複数の負極集電体、複数の負極合剤、上記複数の正極集電体、複数の正極合剤、及び複数のセパレータを積層してよい。上記形成工程は、上記樹脂層のうちの上記突出部に相当する領域内に上記孔を形成してよい。上記形成工程は、上記樹脂層のうちの上記負極タブ及び上記負極Ｓｕｂタブに挟まれる領域内に上記孔を形成してよい。上記形成工程は、上記負極集電体を生成する場合、上記樹脂層のうちの上記負極タブ及び上記負極Ｓｕｂタブと抵抗溶接される領域内に上記孔を形成してよい。上記製造方法は、上記集電体が用いられる上記電池の容量の情報を含む電池情報を取得する取得工程と、上記電池情報に基づいて、上記孔のサイズ及び個数を決定する設計工程とを備えてよく、上記形成工程は、上記設計工程において決定されたサイズ及び個数の上記孔を上記樹脂層に形成してよい。上記設計工程は、上記複数の負極集電体の上記突出部のそれぞれに形成される孔が、積層されることによって隣接する負極集電体の突出部の孔と少なくとも一部が重複するように、上記孔の位置及びサイズと、孔同士の間隔とを決定してよい。
本発明の一実施態様によれば、製造方法が提供される。製造方法は、複数の樹脂層を準備する準備工程を備えてよい。製造方法は、複数の樹脂層のそれぞれの突出部に上面から下面に貫通する孔を形成する形成工程を備えてよい。製造方法は、形成工程によって孔が形成された樹脂層に金属を形成することにより、樹脂層の上面の金属層と下面の金属層とが孔の内面の金属によって電気的に接続された負極集電体を生成する集電体生成工程を備えてよい。製造方法は、複数の負極集電体、複数の負極合剤、複数の正極集電体、複数の正極合剤、及び複数のセパレータを積層する積層工程を備えてよい。製造方法は、複数の負極集電体の突出部を負極タブ及び負極Ｓｕｂタブで挟み込んで抵抗溶接するタブ設置工程を備えてよい。製造方法は、複数の負極集電体、複数の負極合剤、複数の正極集電体、複数の正極合剤、複数のセパレータ、負極タブ、及び負極Ｓｕｂタブを有する電池を製造する電池製造工程を備えてよい。形成工程は、樹脂層のうちの負極タブ及び負極Ｓｕｂタブに挟まれる領域内に孔を形成してよい。上記集電体生成工程は、上記形成工程によって孔が形成された上記樹脂層に金属をメッキすることにより、上記樹脂層の上記上面の金属層と上記下面の金属層とが上記孔の内面の金属によって電気的に接続された正極集電体を生成してよく、上記積層工程は、上記集電体生成工程において生成された上記複数の負極集電体及び上記複数の正極集電体と、上記複数の負極合剤、上記複数の正極合剤、及び上記複数のセパレータとを積層してよく、上記タブ設置工程は、上記複数の正極体の上記突出部を正極タブ及び正極Ｓｕｂタブで挟み込んで抵抗溶接してよく、上記電池製造工程は、上記複数の負極集電体、上記複数の負極合剤、上記複数の正極集電体、上記複数の正極合剤、上記複数のセパレータ、上記負極タブ、上記負極Ｓｕｂタブ、上記正極タブ、及び上記正極Ｓｕｂタブを有する電池を製造してよく、上記形成工程は、上記樹脂層のうちの上記正極タブ及び上記正極Ｓｕｂタブに挟まれる領域内に上記孔を形成してよい。
本発明の一実施態様によれば、製造方法が提供される。製造方法は、複数の樹脂層を準備する準備工程を備えてよい。製造方法は、複数の樹脂層のそれぞれの突出部に上面から下面に貫通する孔を形成する形成工程を備えてよい。製造方法は、形成工程によって孔が形成された樹脂層に金属を形成することにより、樹脂層の上面の金属層と下面の金属層とが孔の内面の金属によって電気的に接続された正極集電体を生成する集電体生成工程を備えてよい。製造方法は、複数の負極集電体、複数の負極合剤、複数の正極集電体、複数の正極合剤、及び複数のセパレータを積層する積層工程を備えてよい。製造方法は、複数の正極集電体の突出部を正極タブ及び正極Ｓｕｂタブで挟み込んで抵抗溶接するタブ設置工程を備えてよい。製造方法は、複数の負極集電体、複数の負極合剤、複数の正極集電体、複数の正極合剤、複数のセパレータ、正極タブ、及び正極Ｓｕｂタブを有する電池を製造する電池製造工程を備えてよい。形成工程は、樹脂層のうちの正極タブ及び正極Ｓｕｂタブに挟まれる領域内に孔を形成する。
本発明の一実施態様によれば、コンピュータに、上記製造方法を実行させるためのプログラムが提供される。
本発明の一実施態様によれば、製造システムが提供される。製造システムは、樹脂層を準備する準備部を備えてよい。製造システムは、樹脂層の上面から下面に貫通する孔を形成する孔形成部であって、孔の内面に金属を形成した場合の、集電体が用いられる電池の容量１Ａｈ当たりの孔の抵抗が、１ｍΩ以下となるサイズ及び個数の孔を形成する孔形成部を備えてよい。製造システムは、樹脂層に金属を形成することにより、樹脂層の上面の金属層と下面の金属層とが孔の内面の金属によって電気的に接続された集電体を製造する集電体製造部を備えてよい。
本発明の一実施態様によれば、製造システムが提供される。製造システムは、複数の樹脂層を準備する準備部を備えてよい。製造システムは、複数の樹脂層のそれぞれの突出部に上面から下面に貫通する孔を形成する孔形成部を備えてよい。製造システムは、形成工程によって孔が形成された樹脂層に金属を形成することにより、樹脂層の上面の金属層と下面の金属層とが孔の内面の金属によって電気的に接続された負極集電体を製造する集電体製造部を備えてよい。製造システムは、複数の負極集電体、複数の負極合剤、複数の正極集電体、複数の正極合剤、及び複数のセパレータを積層する積層部を備えてよい。製造システムは、複数の負極集電体の突出部を負極タブ及び負極Ｓｕｂタブで挟み込んで抵抗溶接するタブ設置部を備えてよい。製造システムは、複数の負極集電体、複数の負極合剤、複数の正極集電体、複数の正極合剤、複数のセパレータ、負極タブ、及び負極Ｓｕｂタブを有する電池を製造する電池製造部を備えてよい。孔形成部は、樹脂層のうちの負極タブ及び負極Ｓｕｂタブに挟まれる領域内に孔を形成してよい。
本発明の一実施態様によれば、製造システムが提供される。製造システムは、複数の樹脂層を準備する準備部を備えてよい。製造システムは、複数の樹脂層のそれぞれの突出部に上面から下面に貫通する孔を形成する孔形成部を備えてよい。製造システムは、孔形成部によって孔が形成された樹脂層に金属を形成することにより、樹脂層の上面の金属層と下面の金属層とが孔の内面の金属によって電気的に接続された正極集電体を製造する集電体製造部を備えてよい。製造システムは、複数の負極集電体、複数の負極合剤、複数の正極集電体、複数の正極合剤、及び複数のセパレータを積層する積層部を備えてよい。製造システムは、複数の正極集電体の突出部を正極タブ及び正極Ｓｕｂタブで挟み込んで抵抗溶接するタブ設置部を備えてよい。製造システムは、複数の負極集電体、複数の負極合剤、複数の正極集電体、複数の正極合剤、複数のセパレータ、正極タブ、及び正極Ｓｕｂタブを有する電池を製造する電池製造部を備えてよい。孔形成部は、樹脂層のうちの正極タブ及び正極Ｓｕｂタブに挟まれる領域内に孔を形成してよい。
製造システム。
本発明の一実施態様によれば、集電体が提供される。集電体は、上面から下面に貫通する少なくとも１つの孔を有する樹脂層を備えてよい。集電体は、樹脂層の上面及び下面と、孔の内面とに形成された金属を備えてよい。集電体は、樹脂層の上面の金属層と下面の金属層とが孔の内面の金属によって電気的に接続されており、集電体が用いられる電池の容量１Ａｈ当たりの孔の抵抗が１ｍΩ以下であってよい。
本発明の一実施態様によれば、上記集電体を有する電池が提供される。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
電池構成物１０の一例を概略的に示す。 電池構成物１０の一例を概略的に示す。 負極タブ２０４及び負極Ｓｕｂタブ２０６が溶接された状態の積層体２８０の一例を概略的に示す。 正極タブ３０４及び正極Ｓｕｂタブ３０６が溶接された状態の積層体３８０の一例を概略的に示す。 負極集電体２００の一部の例を概略的に示す。 Ｘ－Ｘ断面図である。 正極集電体３００の一部の例を概略的に示す。 Ｙ－Ｙ断面図である。 負極集電体２００の突出部２１０の一例を概略的に示す。 負極集電体２００の突出部２１０の一例を概略的に示す。 負極集電体２００の突出部２１０の一例を概略的に示す。 負極集電体２００の突出部２１０の一例を概略的に示す。 負極集電体２００の突出部２１０の一例を概略的に示す。 負極集電体２００の突出部２１０の一例を概略的に示す。 負極集電体２００の突出部２１０の一例を概略的に示す。 電池構成物１０の他の一例を概略的に示す。 製造システム４００の機能構成の一例を概略的に示す。 製造システム４００による処理の流れの一例を概略的に示す。 製造システム４００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１及び図２は、電池構成物１０の一例を概略的に示す。電池構成物１０は、セパレータ４０を挟んで交互に積層された複数の負極２０及び正極３０を有する。負極２０は、負極集電体２００及び負極合剤２０２を有する。正極３０は、正極集電体３００及び正極合剤３０２を有する。負極集電体２００は、突出部２１０を有する。正極集電体３００は、突出部３１０を有する。
図１及び図２では、突出部２１０及び突出部３１０が同一方向に配置されている場合を例示しているが、これに限らない。突出部２１０と突出部３１０は、異なる方向に配置されていてもよい。例えば、突出部２１０と突出部３１０は、反対方向に配置されてもよい。
電池構成物１０は、任意の種類の電池の構成物であってよい。電池構成物１０は、例えば、リチウムイオン電池の構成物である。例えば、負極集電体２００の突出部２１０が積層された積層体２８０に負極タブ２０４及び負極Ｓｕｂタブ２０６が溶接され、正極集電体３００の突出部３１０が積層された積層体３８０に正極タブ３０４及び正極Ｓｕｂタブ３０６が溶接されて、電池構成物１０の全体が筐体等に入れられ、電界液が満たされることによって、リチウムイオン電池が形成される。なお、電池構成物１０は、リチウム空気電池の構成物であってもよく、他の種類の電池の構成物であってもよい。
図３は、負極タブ２０４及び負極Ｓｕｂタブ２０６が溶接された状態の積層体２８０の一例を概略的に示す。複数の突出部２１０の先端部分が負極タブ２０４及び負極Ｓｕｂタブ２０６によって挟み込まれて、溶接される。溶接手法は、抵抗溶接であってよい。
図４は、正極タブ３０４及び正極Ｓｕｂタブ３０６が溶接された状態の積層体３８０の一例を概略的に示す。複数の突出部３１０の先端部分が正極タブ３０４及び正極Ｓｕｂタブ３０６によって挟み込まれて、溶接される。溶接手法は、抵抗溶接であってよい。
図５は、負極集電体２００の一部を概略的に示す。図６は、Ｘ－Ｘ断面図である。負極集電体２００は、樹脂層２２０、金属層２３０、金属層２４０、及び金属層２６０を有する。負極集電体２００は、孔２５０が形成された樹脂層２２０に対して金属を形成することによって製造される。金属層２３０は、樹脂層２２０の上面２２２に位置し、金属層２４０は、樹脂層２２０の下面２２４に位置し、金属層２６０は、樹脂層２２０の孔２５０の内面２２６に位置する。金属層２３０と金属層２４０とは、金属層２６０によって電気的に接続される。
樹脂層２２０の樹脂として、金属層２３０、金属層２４０、及び金属層２６０の金属よりも導電性は低いが、密度の低い樹脂が採用される。樹脂層２２０の樹脂の例として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、及びＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等が挙げられるが、これらに限られない。例えば、電池構成物１０がリチウムイオン電池の構成物である場合、金属層２３０、金属層２４０、及び金属層２６０の金属は銅であり、樹脂層２２０の樹脂はＰＥＴであり得る。金属層２３０、金属層２４０、及び金属層２６０の金属は、他の金属であってもよい。また、樹脂層２２０の樹脂は、他の樹脂であってもよい。
電池の用途によって、電流は低くてもよいが重量を軽くしたい場合がある。例えば、太陽電池パネル及び電池を搭載して成層圏を飛行し、地上に無線通信サービスを提供するＨＡＰＳ（Ｈｉｇｈ Ａｌｔｉｔｕｄｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｓｔａｔｉｏｎ）では、飛行速度の変化が少ないことから電池の出力電流は低くもよいが、ＨＡＰＳ全体の重量が軽いことが求められる。このように、電流は低くてもよいが重量を軽くすることが要求される用途は他にも存在する。
例えば、リチウムイオン電池の場合、負極集電体として銅箔が用いられる場合が多いが、銅箔の厚みを薄くすることによってこのような要求に答えることができる。しかし、銅箔の厚みを薄くするには、技術的な限界があり、また、銅箔の厚みをあまり薄くしてしまうと強度を保つことができず、破損の可能性が高まってしまう。本実施形態に係る負極集電体２００は中間が樹脂層２２０であることから、金属のみからなる負極集電体と比較して、電気抵抗は大きくなるが、密度を低くすることができる。また、負極集電体２００の強度も維持することができる。
例えば、金属が銅であり、樹脂が仮にＰＥＴである場合、銅の密度は約８．９６ｇ／ｃｍ３であり、ＰＥＴの密度は約１．３８ｇ／ｃｍ３であるので、負極集電体を銅のみで構成した場合よりも、重量を大幅に低減することができる。
例えば、負極集電体２００の厚みを８μｍとした場合、樹脂層２２０の厚みを６μｍとすると密度は約３．２５ｇ／ｃｍ３となり、銅のみで構成した場合との重量比が３５％程度となり、重量６５％程度を削減することができる。また、樹脂層２２０の厚みを７μｍとすると密度は約２．３０ｇ／ｃｍ３となり、銅のみで構成した場合との重量比が２５％程度となり、重量７５％程度を削減することができる。
負極集電体が金属のみで構成されている場合、負極集電体を多層化したとしても、金属同士（導電性の材料同士）なので、超音波溶接、抵抗溶接、及びレーザー溶接等で溶接することによって導電パスが確保できる。それに対して、従来の金属メッキ樹脂フィルムは、接着剤接合によって樹脂に金属を接合しており、エッジ部に金属を接合することができなかったので、多層化した場合、導電パスを確保できない。このため、そのままでは抵抗溶接をすることができない。また、金属層と樹脂層との間で、沸点、熱膨張、及び強度等の面で特性が異なるので、例えば、レーザー溶接をしようとした場合、破裂や空孔残存等の問題が発生し得る。また、超音波溶接をしようとした場合、クラックや破断が発生し得る。
本実施形態に係る負極集電体２００は、孔２５０を有し、孔２５０の金属層２６０によって、金属層２３０と金属層２４０との導電パスを確保することができる。十分な導電パスを確保するために、孔２５０のサイズ、個数、金属層２６０の厚み等を調整する必要がある。このとき、孔２５０の分量が多いと負極集電体２００の強度が低下してしまうことから、孔２５０の分量は多すぎない方がよく、必要最低限に抑えた方がよい場合もある。電池構成物１０が用いられる電池の容量によって、求められる孔２５０の抵抗が変わることになる。
下記表１は、抵抗の範囲が、０．０１ｍΩ以下、０．０１～０．１ｍΩ、０．１～１．０ｍΩ、１．０ｍΩ以上となるように、孔２５０のサイズ、個数、孔内の金属層の厚みを選択した場合の電池のバラツキ及び強度の実験結果を示す。当該実験では、容量が１Ａｈの電池に用いられる負極集電体２００を対象としている。当該負極集電体２００は、樹脂層２２０の樹脂がＰＥＴであり、金属層２３０、金属層２４０、及び金属層２６０の金属が銅である。孔２５０は、突出部２１０の負極タブ２０４と負極Ｓｕｂタブ２０６とに挟まれる領域内であって、溶接される領域外に形成されており、孔２５０の形状は円形状である。
Figure 0007366098000001
電池のバラツキは、同条件で孔２５０を形成した電池セルを１００セル作成し、異常セルを除いた後、抵抗を測定して、平均値を算出し、平均値に対するＭＡＸ、ＭＩＮが何％になるかを実験した。本実験では、±３％以内が望ましく「◎」、±５％以内を合格「〇」とし、５％を超えた場合を「×」とした。強度は、同条件で孔２５０を形成した電池セルを１００セル作成し、ＵＮ３８．３の振動試験を実施し、抵抗変化の平均値が、３％以内が望ましく「◎」、５％以内を合格「◎」とし、５％を超えた場合を「×」とした。
抵抗が１ｍΩ以上の場合、電池のバラツキが大きくなることから、抵抗は１ｍΩ以下が望ましいといえる。抵抗が０．０１ｍΩ以下の場合、強度が十分でないといえることから、抵抗は０．０１ｍΩより高いことが望ましいといえる。
孔２５０の個数及び大きさの条件において、負極集電体２００の層数と孔２５０の個数とは比例する。また、容量面密度と孔２５０の個数は比例する。また、孔２５０内の金属の厚み、すなわち、金属層２６０の厚みと孔２５０の個数とは反比例する。また、孔２５０の大きさと個数は反比例する。
例えば、負極集電体２００が用いられる電池の容量が１Ａｈであり、正極１層（負極片面２層）の場合であって、孔２５０の径が５０μｍ、金属層２６０の厚みが０．５μｍの場合、１つ以上の孔２５０が必要となる。
電池の容量が５Ａｈであり、正極２０層（負極両面１９層、片面２層）の場合であって、孔２５０の径が１００μｍ、金属層２６０の厚みが０．５μｍの場合、５０個以上の孔２５０（１枚につき２．５個の孔２５０）が必要となる。
電池の容量が１０Ａｈであり、正極２０層（負極両面１９層、片面２層）の場合であって、孔２５０の径が１００μｍ、金属層２６０の厚みが０．５μｍの場合、１００個以上の孔２５０（１枚につき５個の孔２５０）が必要となる。
電池の容量が５Ａｈであり、正極４０層（負極両面３９層、片面２層）の場合であって、孔２５０の径が１００μｍ、金属層２６０の厚みが０．５μｍの場合、１００個以上の孔２５０（１枚につき２．５個の孔２５０）が必要となる。
電池の容量が５Ａｈであり、正極２０層（負極両面１９層、片面２層）の場合であって、孔２５０の径が１００μｍ、金属層２６０の厚みが０．１μｍの場合、２５０個以上の孔２５０（１枚につき１２．５個の孔２５０）が必要となる。
電池の容量が５Ａｈであり、正極２０層（負極両面１９層、片面２層）の場合であって、孔２５０の径が５０μｍ、金属層２６０の厚みが０．５μｍの場合、１００個以上の孔２５０（１枚につき５個の孔２５０）が必要となる。
図７は、正極集電体３００の一部を概略的に示す。図８は、Ｙ－Ｙ断面図である。正極集電体３００は、樹脂層３２０、金属層３３０、金属層３４０、及び金属層３６０を有する。正極集電体３００は、孔３５０が形成された樹脂層３２０に対して金属を形成することによって製造される。金属層３３０は、樹脂層３２０の上面３２２に位置し、金属層３４０は、樹脂層３２０の下面３２４に位置し、金属層３６０は、樹脂層３２０の孔３５０の内面３２６に位置する。金属層３３０と金属層３４０とは、金属層３６０によって電気的に接続される。
樹脂層３２０の樹脂として、金属層３３０、金属層３４０、及び金属層３６０の金属よりも導電性は低いが、密度の低い樹脂が採用される。樹脂層３２０の樹脂の例として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、及びＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等が挙げられるが、これらに限られない。例えば、電池構成物１０がリチウムイオン電池の構成物である場合、金属層３３０、金属層３４０、及び金属層３６０の金属はアルミニウムであり、樹脂層３２０の樹脂はＰＥＴであり得る。金属層３３０、金属層３４０、及び金属層２３０の金属は、他の金属であってもよい。また、樹脂層３２０の樹脂は、他の樹脂であってもよい。
例えば、金属層３３０、金属層３４０、及び金属層３６０の金属がアルミニウムである場合、アルミニウムの抵抗は銅の２倍なので、銅を用いた負極集電体２００の場合と比べて、孔２５０の数を２倍にしたり、孔２５０のサイズを約２倍にしたりすることによって、負極集電体２００と同様の要件を満たすことができる。
図９は、負極集電体２００の突出部２１０の一例を概略的に示す。図９は、積層された複数の突出部２１０を上から見た状態を概略的に示す。一番上の突出部２１０に負極タブ２０４が配置されて、溶接部２０８において抵抗溶接されている。
突出部２１０は、孔２５０を含む孔有部２１２と、孔２５０を含まない孔無部２１４とを有する。孔有部２１２は、溶接部２０８に相当する領域に孔２５０を含むとともに、溶接部２０８に相当する領域以外の領域に、負極集電体２００が用いられる電池の容量１Ａｈ当たりの抵抗が０．０１ｍΩより高く、１ｍΩ以下となるように設計された孔２５０を含んでよい。
溶接部２０８に相当する領域に孔２５０がない場合、樹脂層２２０を加熱して溶出させるための電源と、抵抗溶接するための電源とが必要となる。一度放電すると次の放電までは時間がかかるので、１つでは時間的に間に合わないためである。また、電流、パルスパターン、時間、及び圧力等の様々なパラメータを調整する必要があり、溶接できる条件範囲は非常に狭い。また、金蔵や樹脂の材料、金属や樹脂厚みが異なるたびに、調整が必要で、多いときには、調整で数日費やす場合もある。
それに対して、溶接部２０８に相当する領域に孔２５０を含むことによって、負極タブ２０４及び負極Ｓｕｂタブ２０６が抵抗溶接されたときに溶出した樹脂層２２０の樹脂を受容する空間を提供することができる。これにより、必要な電源数を１つとすることができ、溶接できる条件範囲も広く、条件が買っても数時間程度で完了させることができる。さらに、溶接部２０８に相当する領域以外の領域に、負極集電体２００が用いられる電池の容量１Ａｈ当たりの抵抗が０．０１ｍΩより高く１ｍΩ以下となるように設計された孔２５０を含むことによって、仮に、溶接部２０８における導電性が無い状態になったとしても、必要最低限の導電性を実現することができる。なお、孔有部２１２は、溶接部２０８に相当する領域と、溶接部２０８に相当する領域以外の領域のうち、負極タブ２０４と重複する領域のみに、孔２５０を含んでもよい。負極タブ２０４と重複する領域は、負極タブ２０４及び負極Ｓｕｂタブ２０６によって挟み込まれるので、それ以外の領域と比較して、層同士の密着度が高いことから、導電パスをより確実に確保することに寄与することができる。
図１０は、負極集電体２００の突出部２１０の他の一例を概略的に示す。ここでは、図９と異なる点を主に説明する。図１０に例示する突出部２１０は、先端に孔無部２１４を有する。
図１１は、負極集電体２００の突出部２１０の他の一例を概略的に示す。ここでは、図９と異なる点を主に説明する。図１１に例示する突出部２１０は、負極タブ２０４の形状に沿った形状の孔有部２１２と、孔無部２１４とを有する。
図１２は、負極集電体２００の突出部２１０の他の一例を概略的に示す。ここでは、図９と異なる点を主に説明する。図１２に例示する突出部２１０は、溶接部２０８の部分を取り囲む孔有部２１２と、その孔有部２１２を取り囲む孔無部２１４とを有する。
図１３は、負極集電体２００の突出部２１０の他の一例を概略的に示す。ここでは、図９と異なる点を主に説明する。図１３に例示する突出部２１０は、端部に孔無部２１４を有し、内側に孔有部２１２を有する。
図１４は、負極集電体２００の突出部２１０の他の一例を概略的に示す。ここでは、図９と異なる点を主に説明する。図１４に例示する突出部２１０は、根元部分と先端部分に孔無部２１４及び孔無部２１６を有し、中間部分に孔有部２１２を有する。
図１５は、負極集電体２００の突出部２１０の他の一例を概略的に示す。ここでは、図９と異なる点を主に説明する。図１５に例示する突出部２１０は、全体が孔有部２１２である。図９から図１５を用いて、負極集電体２００の突出部２１０について説明したが、正極集電体３００の突出部３１０も同様であってよい。
図１６は、電池構成物１０の他の一例を概略的に示す。電池構成物１０は、図１６に示すように、積層されたラミネート電池５０を有する。ラミネート電池５０からは、負極集電体２００の突出部２１０及び正極集電体３００の突出部３１０が突出している。例えば、電池構成物１０がリチウムイオン電池の構成物である場合、積層体２８０に負極タブ２０４及び負極Ｓｕｂタブ２０６が溶接され、積層体３８０に正極タブ３０４及び正極Ｓｕｂタブ３０６が溶接されて、電池構成物１０の全体が筐体等に入れられることによって、リチウムイオン電池が形成される。
図１６では、突出部２１０及び突出部３１０が同一方向に配置されている場合を例示しているが、これに限らない。突出部２１０と突出部３１０は、異なる方向に配置されていてもよい。例えば、突出部２１０と突出部３１０は、反対方向に配置されてもよい。
図１７は、製造システム４００の機能構成の一例を概略的に示す。製造システム４００は、情報取得部４０２、設計部４０４、準備部４０６、孔形成部４０８、集電体製造部４１０、積層部４１２、タブ設置部４１４、及び電池製造部４１６を備える。なお、製造システム４００がこれらの全てを備えることは必須とは限らない。例えば、製造システム４００が、集電体を製造するシステムである場合、製造システム４００は、タブ設置部４１４、タブ設置部４１４、及び電池製造部４１６を備えなくてよい。
製造システム４００は、１つの装置によって構成されてよい。また、製造システム４００は、複数の装置によって構成されてもよい。
情報取得部４０２は、各種情報を取得する。情報取得部４０２は、例えば、製造システム４００の入力デバイスを介して入力された情報を取得する。情報取得部４０２は、例えば、他の装置から情報を受信する。
情報取得部４０２は、例えば、製造する集電体に関する集電体情報を取得する。集電体情報は、集電体の樹脂層の樹脂の情報を含んでよい。集電体は、集電体の金属層の金属の情報を含んでよい。
情報取得部４０２は、例えば、製造する電池に関する電池情報を取得する。電池情報は、電池の容量の情報を含んでよい。電池情報は、電池が含む層数の情報を含んでよい。電池情報は、負極２０、正極３０、セパレータ４０の枚数を含んでよい。
情報取得部４０２は、負極集電体２００の孔２５０に関する負極孔情報を取得してもよい。負極孔情報は、負極集電体２００に形成する孔２５０の位置の情報を含んでよい。負極孔情報は、負極集電体２００に形成する孔２５０のサイズ及び個数の情報を含んでよい。負極孔情報は、負極集電体２００に形成する孔２５０内の金属の厚みに情報を含んでよい。負極孔情報は、負極集電体２００に形成する孔２５０の間隔の情報を含んでよい。
情報取得部４０２は、正極集電体３００の孔３５０に関する正極孔情報を取得してもよい。正極孔情報は、正極集電体３００に形成する孔３５０の位置の情報を含んでよい。正極孔情報は、正極集電体３００に形成する孔３５０のサイズ及び個数の情報を含んでよい。正極孔情報は、正極集電体３００に形成する孔３５０内の金属の厚みに情報を含んでよい。正極孔情報は、正極集電体３００に形成する孔３５０の間隔の情報を含んでよい。
設計部４０４は、情報取得部４０２が取得した情報に基づいて、負極集電体２００の設計を実行する。設計部４０４は、例えば、情報取得部４０２が取得した集電体情報及び電池情報に基づいて、負極集電体２００の設計を実行する。設計部４０４は、例えば、電池の容量１Ａｈ当たりの孔２５０の抵抗が、１ｍΩ以下となるサイズ及び個数を決定する。また、設計部４０４は、例えば、上下に重なる負極集電体２００の孔２５０が少なくとも一部重複するように、孔２５０の位置及びサイズと、孔２５０同士の間隔とを決定する。例えば、設計部４０４は、孔２５０同士の間隔を、孔２５０の直径よりも小さくすることによって、上下に重なる負極集電体２００の孔２５０が少なくとも一部重複するようにする。
設計部４０４は、情報取得部４０２が取得した情報に基づいて、正極集電体３００の設計を実行する。設計部４０４は、例えば、情報取得部４０２が取得した集電体情報及び電池情報に基づいて、正極集電体３００の設計を実行する。設計部４０４は、例えば、電池の容量１Ａｈ当たりの孔３５０の抵抗が、１ｍΩ以下となるサイズ及び個数を決定する。また、設計部４０４は、例えば、上下に重なる正極集電体３００の孔３５０が少なくとも一部重複するように、孔３５０の位置及びサイズと、孔３５０同士の間隔とを決定する。例えば、設計部４０４は、孔３５０同士の間隔を、孔３５０の直径よりも小さくすることによって、上下に重なる正極集電体３００の孔３５０が少なくとも一部重複するようにする。
準備部４０６は、樹脂層２２０を準備する。準備部４０６は、１～１０μｍの厚みの樹脂層２２０を準備してよい。また、準備部４０６は、３～７μｍの厚みの樹脂層２２０を準備してよい。準備部４０６は、例えば、１μｍの樹脂層２２０を準備する。準備部４０６は、例えば、３μｍの樹脂層２２０を準備する。準備部４０６は、例えば、２μｍの樹脂層２２０を準備する。準備部４０６は、例えば、４μｍの樹脂層２２０を準備する。準備部４０６は、例えば、５μｍの樹脂層２２０を準備する。準備部４０６は、例えば、６μｍの樹脂層２２０を準備する。準備部４０６は、例えば、７μｍの樹脂層２２０を準備する。準備部４０６は、例えば、８μｍの樹脂層２２０を準備する。準備部４０６は、例えば、９μｍの樹脂層２２０を準備する。準備部４０６は、例えば、１０μｍの樹脂層２２０を準備する。
準備部４０６は、樹脂層３２０を準備する。準備部４０６は、１～１０μｍの厚みの樹脂層３２０を準備してよい。また、準備部４０６は、３～７μｍの厚みの樹脂層３２０を準備してよい。準備部４０６は、例えば、１μｍの樹脂層３２０を準備する。準備部４０６は、例えば、２μｍの樹脂層３２０を準備する。準備部４０６は、例えば、３μｍの樹脂層３２０を準備する。準備部４０６は、例えば、４μｍの樹脂層３２０を準備する。準備部４０６は、例えば、５μｍの樹脂層３２０を準備する。準備部４０６は、例えば、６μｍの樹脂層３２０を準備する。準備部４０６は、例えば、７μｍの樹脂層３２０を準備する。準備部４０６は、例えば、８μｍの樹脂層３２０を準備する。準備部４０６は、例えば、９μｍの樹脂層３２０を準備する。準備部４０６は、例えば、１０μｍの樹脂層３２０を準備する。
孔形成部４０８は、準備部４０６が準備した樹脂層２２０に、樹脂層２２０の上面から下面に貫通する孔２５０を形成する。孔形成部４０８は、負極集電体２００が用いられる電池の容量１Ａｈ当たりの孔２５０の抵抗が、１ｍΩ以下となるサイズ及び個数の孔２５０を形成してよい。孔形成部４０８は、例えば、情報取得部４０２が取得した負極孔情報に従って、樹脂層２２０に孔２５０を形成する。孔形成部４０８は、例えば、設計部４０４による設計に従って、樹脂層２２０に孔２５０を形成する。
孔形成部４０８が樹脂層２２０に形成する孔２５０の形状は、円形状であってよい。孔２５０の直径は、例えば、１０～３００μｍであってよい。孔２５０の直径は、５０～１５０μｍであってもよい。孔２５０の形状は、楕円形状であってもよい。孔２５０の形状は、多角形状であってもよい。孔２５０の形状は、その他任意の形状であってもよい。孔２５０の形状が円形状以外の形状である場合、孔２５０のサイズは、孔２５０が円形状である場合に相当するサイズであってよい。例えば、孔２５０の形状が円形状以外の形状である場合、孔２５０のサイズは、孔２５０が円形状である場合の周の長さと同様の周の長さを有するサイズであってよい。樹脂層２２０に複数の孔２５０を形成する場合、孔形成部４０８は、隣接する孔２５０の中心間距離が２０～５００μｍとなるように、複数の孔２５０を形成してよい。孔形成部４０８は、隣接する孔２５０の中心間距離が６０～３５０μｍとなるように複数の孔２５０を形成してもよい。
孔形成部４０８は、例えば、ケミカルエッチングによって、樹脂層２２０に孔２５０を形成する。孔形成部４０８は、超音波レーザーによって、樹脂層２２０に孔２５０を形成してもよい。孔形成部４０８は、掘削用のドリルを用いた掘削によって、樹脂層２２０に孔２５０を形成してもよい。孔形成部４０８は、ガスレーザーによって、樹脂層２２０に孔２５０を形成してもよい。
孔形成部４０８は、準備部４０６が準備した樹脂層３２０に、樹脂層３２０の上面から下面に貫通する孔３５０を形成する。孔形成部４０８は、正極集電体３００が用いられる電池の容量１Ａｈ当たりの孔３５０の抵抗が、１ｍΩ以下となるサイズ及び個数の孔３５０を形成してよい。孔形成部４０８は、例えば、情報取得部４０２が取得した正極孔情報に従って、樹脂層３２０に孔３５０を形成する。孔形成部４０８は、例えば、設計部４０４による設計に従って、樹脂層３２０に孔３５０を形成する。
孔形成部４０８が樹脂層３２０に形成する孔３５０の形状は、円形状であってよい。孔３５０の直径は、５０～１５０μｍであってもよい。孔３５０の形状は、楕円形状であってもよい。孔３５０の形状は、多角形状であってもよい。孔３５０の形状は、その他任意の形状であってもよい。孔３５０の形状が円形状以外の形状である場合、孔３５０のサイズは、孔３５０が円形状である場合に相当するサイズであってよい。例えば、孔３５０の形状が円形状以外の形状である場合、孔３５０のサイズは、孔３５０が円形状である場合の周の長さと同様の周の長さを有するサイズであってよい。樹脂層３２０に複数の孔３５０を形成する場合、孔形成部４０８は、隣接する孔３５０の中心間距離が２０～５００μｍとなるように、複数の孔３５０を形成してよい。孔形成部４０８は、隣接する孔３５０の中心間距離が６０～３５０μｍとなるように複数の孔３５０を形成してもよい。
孔形成部４０８は、例えば、ケミカルエッチングによって、樹脂層３２０に孔３５０を形成する。孔形成部４０８は、超音波レーザーによって、樹脂層２２０に孔２５０を形成してもよい。孔形成部４０８は、掘削用のドリルを用いた掘削によって、樹脂層２２０に孔２５０を形成してもよい。孔形成部４０８は、ガスレーザーによって、樹脂層２２０に孔２５０を形成してもよい。
集電体製造部４１０は、集電体を製造する。集電体製造部４１０は、孔形成部４０８が孔２５０を形成した樹脂層２２０に金属を形成することにより、樹脂層２２０の上面の金属層と、樹脂層２２０の下面の金属層とが孔２５０の内面の金属によって電気的に接続された負極集電体２００を製造する。
集電体製造部４１０は、例えば、上面の金属の厚みが０．１～２．０μｍの負極集電体２００を製造する。集電体製造部４１０は、例えば、上面の金属の厚みが０．３～１．０μｍの負極集電体２００を製造する。集電体製造部４１０は、例えば、下面の金属の厚みが０．１～２．０μｍの負極集電体２００を製造する。集電体製造部４１０は、例えば、下面の金属の厚みが０．３～１．０μｍの負極集電体２００を製造する。
孔２５０の体積に対する孔２５０の内面の金属の体積の比率が大きすぎると、抵抗溶接したときに樹脂が流れ込む空間が少なくなり、溶接強度のばらつきが大きくなってしまう。孔２５０の体積に対する孔２５０の内面の金属の体積の比率が小さすぎると、抵抗が高くなってしまうとともに、溶接強度のばらつきが大きくなってしまう。それに対して、発明者は、実験を繰り返すことにより、孔２５０の体積に対する孔２５０の内面の金属の体積の比率を０．３％以上とすることによって、溶接強度のばらつきが望ましい範囲に収まり、１％以上とすることによって、溶接強度のばらつきが特に望ましい範囲に収まることを見出した。また、発明者は、実験を繰り返すことにより、孔２５０の体積に対する孔２５０の内面の金属の体積の比率を２０％未満とすることによって、抵抗と溶接強度のばらつきが望ましい範囲に収まり、１０％未満とすることによって、抵抗と溶接強度のばらつきが特に望ましい範囲に収まることを見出した。集電体製造部４１０は、例えば、孔２５０の体積に対する孔２５０の内面の金属の体積の比率が０．３～２０％の負極集電体２００を製造する。集電体製造部４１０は、例えば、孔２５０の体積に対する孔２５０の内面の金属の体積の比率が１～１０％の負極集電体２００を製造する。
集電体製造部４１０は、孔形成部４０８が孔３５０を形成した樹脂層３２０に金属を形成することにより、樹脂層３２０の上面の金属層と、樹脂層３２０の下面の金属層とが孔２５０の内面の金属によって電気的に接続された正極集電体３００を製造する。
集電体製造部４１０は、例えば、上面の金属の厚みが０．１～２．０μｍの正極集電体３００を製造する。集電体製造部４１０は、例えば、上面の金属の厚みが０．３～１．０μｍの正極集電体３００を製造する。集電体製造部４１０は、例えば、下面の金属の厚みが０．１～２．０μｍの正極集電体３００を製造する。集電体製造部４１０は、例えば、下面の金属の厚みが０．３～１．０μｍの正極集電体３００を製造する。集電体製造部４１０は、例えば、孔３５０の体積に対する孔３５０の内面の金属の体積の比率が０．３～２０％の正極集電体３００を製造する。集電体製造部４１０は、例えば、孔３５０の体積に対する孔３５０の内面の金属の体積の比率が１～１０％の正極集電体３００を製造する。
集電体製造部４１０は、公知の任意の形成手法を用いて、樹脂層２２０及び樹脂層３２０に金属を形成してよい。集電体製造部４１０が用いる形成手法の例として、スパッタリング、蒸着、メッキ（電気メッキ、無電解メッキ）、イオンプレーティング、及び分子接合等が挙げられるが、これらに限られない。
積層部４１２は、集電体製造部４１０が製造した複数の負極集電体２００及び複数の正極集電体３００と、複数の負極合剤及び複数の正極合剤と、複数のセパレータとを積層する。積層部４１２は、図１及び図２に例示するように、負極集電体２００の突出部２１０以外の領域に負極合剤２０２を積層し、正極集電体３００の突出部３１０以外の領域に正極合剤３０２を積層してよい。
タブ設置部４１４は、複数の負極集電体２００の突出部２１０を、負極タブ２０４及び負極Ｓｕｂタブ２０６で挟み込んで抵抗溶接する。負極タブ２０４の厚みは、１００～３００μｍであってよい。負極Ｓｕｂタブ２０６の厚みは、５０～１００μｍであってよい。タブ設置部４１４は、複数の正極集電体３００の突出部３１０を、正極タブ３０４及び正極Ｓｕｂタブ３０６で挟み込んで抵抗溶接する。正極タブ３０４の厚みは、１００～３００μｍであってよい。正極Ｓｕｂタブ３０６の厚みは、５０～１００μｍであってよい。抵抗溶接を行う装置として、例えば、ＮＡＧシステムの精密抵抗溶接機等が採用され得る。
電池製造部４１６は、複数の負極集電体２００、複数の負極合剤、複数の正極集電体３００、複数の正極合剤、複数のセパレータ、負極タブ２０４、負極Ｓｕｂタブ２０６、正極タブ３０４、及び正極Ｓｕｂタブ３０６を有する電池を製造する。電池製造部４１６は、例えば、タブ設置部４１４によって負極タブ２０４、負極Ｓｕｂタブ２０６、正極タブ３０４、及び正極Ｓｕｂタブ３０６が設置された電池構成物１０を筐体に入れ、電解液の注入等の電池の種類に応じた作業を行うことによって、電池を製造する。
図１８は、製造システム４００による処理の流れの一例を概略的に示す。ここでは、製造システム４００が、電池情報を取得して、電池情報に従って電池を製造する処理の流れを概略的に示す。
ステップ（ステップをＳと省略して記載する場合がある。）１０２では、情報取得部４０２が、電池情報を取得する。Ｓ１０４では、設計部４０４が、Ｓ１０２において情報取得部４０２が取得した電池情報に基づいて設計を実行する。
Ｓ１０６では、準備部４０６が樹脂層２２０を準備する。Ｓ１０８では、孔形成部４０８が、設計部４０４による設計に従って、樹脂層２２０に孔２５０を形成する。Ｓ１１０では、集電体製造部４１０が、孔２５０が形成された樹脂層２２０に金属を形成する。
集電体の製造が完了した場合（Ｓ１１２でＹＥＳ）、Ｓ１１４に進み、完了していない場合（Ｓ１１２でＮＯ）、Ｓ１０６に戻る。Ｓ１０６において、準備部４０６は、負極集電体２００の製造が終了していない場合、樹脂層２２０を準備し、終了している場合、樹脂層３２０を準備する。
Ｓ１１４では、積層部４１２が、製造された複数の負極集電体２００及び複数の正極集電体３００と、複数の負極合剤、複数の正極合剤、及び複数のセパレータ４０とを積層する。Ｓ１１６では、タブ設置部４１４が、複数の負極集電体２００の突出部２１０を負極タブ２０４及び負極Ｓｕｂタブ２０６で挟み込んで抵抗溶接し、複数の正極集電体３００の突出部３１０を正極タブ３０４及び正極Ｓｕｂタブ３０６で挟み込んで抵抗溶接する。Ｓ１１８では、電池製造部４１６が、電池を製造する。そして、処理を終了する。
図１８では、製造システム４００が電池を製造する処理の流れについて説明したが、製造システム４００が集電体を製造する場合、Ｓ１１２において、集電体の製造が完了したときに、処理を終了してよい。
上記実施形態では、負極集電体２００及び正極集電体３００の両方に孔を設ける場合を主に説明したが、これに限らない。孔を形成するのは、負極集電体２００及び正極集電体３００のうちの負極集電体２００のみであってもよい。この場合、準備部４０６は、負極集電体２００を生成するために用いる樹脂層を準備するとともに、複数の正極集電体を準備してよい。積層部４１２は、集電体製造部４１０によって製造された複数の負極集電体２００と、準備部４０６によって準備された複数の正極集電体、複数の負極合剤、複数の正極合剤、及び複数のセパレータとを積層してよい。タブ設置部４１４は、複数の負極集電体２００の突出部２１０を、負極タブ２０４及び負極Ｓｕｂタブ２０６で挟み込んで抵抗溶接してよい。タブ設置部４１４は、複数の正極集電体の突出部を、正極タブ及び正極Ｓｕｂタブで挟み込んで溶接してよい。電池製造部４１６は、複数の負極集電体２００、複数の負極合剤、複数の正極集電体、複数の正極合剤、複数のセパレータ、負極タブ２０４、負極Ｓｕｂタブ２０６、正極タブ、及び正極Ｓｕｂタブを有する電池を製造してよい。
孔を形成するのは、負極集電体２００及び正極集電体３００のうちの正極集電体３００のみであってもよい。この場合、準備部４０６は、正極集電体３００を生成するために用いる樹脂層を準備するとともに、複数の負極集電体を準備してよい。積層部４１２は、集電体製造部４１０によって製造された複数の正極集電体３００と、準備部４０６によって準備された複数の負極集電体、複数の負極合剤、複数の正極合剤、及び複数のセパレータとを積層してよい。タブ設置部４１４は、複数の正極集電体３００の突出部３１０を、正極タブ３０４及び正極Ｓｕｂタブ３０６で挟み込んで抵抗溶接してよい。タブ設置部４１４は、複数の負極集電体の突出部を、負極タブ及び負極Ｓｕｂタブで挟み込んで溶接してよい。電池製造部４１６は、複数の負極集電体、複数の負極合剤、複数の正極集電体３００、複数の正極合剤、複数のセパレータ、負極タブ、負極Ｓｕｂタブ、正極タブ３０４、及び正極Ｓｕｂタブ３０６を有する電池を製造してよい。
図１９は、製造システム４００として機能するコンピュータ１２００のハードウェア構成の一例を概略的に示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００を、本実施形態に係る装置の１又は複数の「部」として機能させ、又はコンピュータ１２００に、本実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーション又は当該１又は複数の「部」を実行させることができ、及び／又はコンピュータ１２００に、本実施形態に係るプロセス又は当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつか又はすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。
本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、ＲＡＭ１２１４、及びグラフィックコントローラ１２１６を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ、及びＩＣカードドライブのような入出力ユニットを含み、それらは入出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。ＤＶＤドライブは、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ及びＤＶＤ－ＲＡＭドライブ等であってよい。記憶装置１２２４は、ハードディスクドライブ及びソリッドステートドライブ等であってよい。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０及びキーボードのようなレガシの入出力ユニットを含み、それらは入出力チップ１２４０を介して入出力コントローラ１２２０に接続されている。
ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ１２１６は、ＲＡＭ１２１４内に提供されるフレームバッファ等又はそれ自体の中に、ＣＰＵ１２１２によって生成されるイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス１２１８上に表示されるようにする。
通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。記憶装置１２２４は、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納する。ＤＶＤドライブは、プログラム又はデータをＤＶＤ－ＲＯＭ等から読み取り、記憶装置１２２４に提供する。ＩＣカードドライブは、プログラム及びデータをＩＣカードから読み取り、及び／又はプログラム及びデータをＩＣカードに書き込む。
ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／又はコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入出力チップ１２４０はまた、様々な入出力ユニットをＵＳＢポート、パラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入出力コントローラ１２２０に接続してよい。
プログラムは、ＤＶＤ－ＲＯＭ又はＩＣカードのようなコンピュータ可読記憶媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読記憶媒体から読み取られ、コンピュータ可読記憶媒体の例でもある記憶装置１２２４、ＲＡＭ１２１４、又はＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置又は方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーション又は処理を実現することによって構成されてよい。
例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、記憶装置１２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ、又はＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、又はネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。
また、ＣＰＵ１２１２は、記憶装置１２２４、ＤＶＤドライブ（ＤＶＤ－ＲＯＭ）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイル又はデータベースの全部又は必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、当該複数のエントリの中から、第１の属性の属性値が指定されている条件に一致するエントリを検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。
上で説明したプログラム又はソフトウエアモジュールは、コンピュータ１２００上又はコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステム内に提供されるハードディスク又はＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。
本実施形態におけるフローチャート及びブロック図におけるブロックは、オペレーションが実行されるプロセスの段階又はオペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、又はＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路が、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために当該コンピュータ可読命令を実行すべく、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０ 電池構成物、２０ 負極、３０ 正極、４０ セパレータ、５０ ラミネート電池、２００ 負極集電体、２０２ 負極合剤、２０４ 負極タブ、２０６ 負極Ｓｕｂタブ、２０８ 溶接部、２１０ 突出部、２１２ 孔有部、２１４ 孔無部、２１６ 孔無部、２２０ 樹脂層、２２２ 上面、２２４ 下面、２２６ 内面、２３０ 金属層、２４０ 金属層、２５０ 孔、２６０ 金属層、２８０ 積層体、３００ 正極集電体、３０２ 正極合剤、３０４ 正極タブ、３０６ 正極Ｓｕｂタブ、３１０ 突出部、３２０ 樹脂層、３２２ 上面、３２４ 下面、３２６ 内面、３３０ 金属層、３４０ 金属層、３５０ 孔、３６０ 金属層、３８０ 積層体、４００ 製造システム、４０２ 情報取得部、４０４ 設計部、４０６ 準備部、４０８ 孔形成部、４１０ 集電体製造部、４１２ 積層部、４１４ タブ設置部、４１６ 電池製造部、１２００ コンピュータ、１２１０ ホストコントローラ、１２１２ ＣＰＵ、１２１４ ＲＡＭ、１２１６ グラフィックコントローラ、１２１８ ディスプレイデバイス、１２２０ 入出力コントローラ、１２２２ 通信インタフェース、１２２４ 記憶装置、１２３０ ＲＯＭ、１２４０ 入出力チップ

Claims (21)

  1. 集電体が用いられる電池の容量の情報を含む電池情報を取得する取得工程と、
    前記電池情報に基づいて、樹脂層に形成する、前記樹脂層の上面から下面に貫通する複数の孔のサイズ、個数、及び内面の金属層の厚みを決定する設計工程と、
    前記樹脂層を準備する準備工程と、
    前記設計工程において決定された前記複数の孔のサイズ、個数、及び内面の金属層の厚みに従って、前記樹脂層に前記複数の孔を形成し、前記樹脂層に金属を形成することにより、前記樹脂層の前記上面の金属層と前記下面の金属層とが前記複数の孔の内面の金属によって電気的に接続された集電体を製造する集電体製造工程と
    を備え、
    前記集電体製造工程は、前記集電体が用いられる電池の容量１Ａｈ当たりの前記上面の金属層と前記下面の金属層との導電パスの抵抗が１ｍΩ以下となる、前記複数の孔のサイズ、個数、及び内面の金属層の厚みに従って、前記複数の孔を形成し、前記複数の孔の内面の金属層を形成する、
    製造方法。
  2. 前記孔は円形又は楕円形である、請求項１に記載の製造方法。
  3. 前記孔は円形であり、前記孔の直径は１０～３００μｍである、請求項２に記載の製造方法。
  4. 前記孔の直径は、５０～１５０μｍである、請求項３に記載の製造方法。
  5. 前記集電体製造工程は、前記樹脂層に前記複数の孔を形成する場合、隣接する孔の中心間距離が２０～５００μｍとなるように、前記複数の孔を形成する、請求項１から４のいずれか一項に記載の製造方法。
  6. 前記集電体製造工程は、前記樹脂層に前記複数の孔を形成する場合、隣接する孔の中心間距離が６０～３５０μｍとなるように、前記複数の孔を形成する、請求項１から４のいずれか一項に記載の製造方法。
  7. 前記樹脂層の厚みは１～１０μｍであり、前記上面の金属層の厚みは０．１～２．０μｍであり、前記下面の金属層の厚みは０．１～２．０μｍである、請求項１から６のいずれか一項に記載の製造方法。
  8. 前記樹脂層の厚みは３～７μｍであり、前記上面の金属層の厚みは０．３～１．０μｍであり、前記下面の金属層の厚みは０．３～１．０μｍである、請求項７に記載の製造方法。
  9. 前記孔の体積に対する前記孔の内面の金属の体積の比率は、０．３～２０％である、請求項１から８のいずれか一項に記載の製造方法。
  10. 前記孔の体積に対する前記孔の内面の金属の体積の比率は、１．０～１０％である、請求項９に記載の製造方法。
  11. 前記集電体製造工程は、複数の負極集電体を製造し、
    前記製造方法は、
    前記複数の負極集電体、複数の負極合剤、複数の正極集電体、複数の正極合剤、及び複数のセパレータを積層する積層工程と、
    前記複数の負極集電体の負極合剤が積層されていない突出部を負極タブ及び負極Ｓｕｂタブで挟み込んで抵抗溶接するタブ設置工程と、
    前記複数の負極集電体、前記複数の負極合剤、前記複数の正極集電体、前記複数の正極合剤、前記複数のセパレータ、前記負極タブ、及び前記負極Ｓｕｂタブを有する電池を製造する電池製造工程と
    を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の製造方法。
  12. 前記集電体製造工程は、前記複数の正極集電体を製造し、
    前記タブ設置工程は、前記複数の正極集電体の正極合剤が積層されていない突出部を正極タブ及び正極Ｓｕｂタブで挟み込んで抵抗溶接し、
    前記電池製造工程は、前記複数の負極集電体、前記複数の負極合剤、前記複数の正極集電体、前記複数の正極合剤、前記複数のセパレータ、前記負極タブ、前記負極Ｓｕｂタブ、前記正極タブ、及び前記正極Ｓｕｂタブを有する電池を製造する、請求項１１に記載の製造方法。
  13. 前記集電体製造工程は、複数の正極集電体を製造し、
    前記製造方法は、
    複数の負極集電体、複数の負極合剤、正極複数の正極集電体、複数の正極合剤、及び複数のセパレータを積層する積層工程と、
    前記複数の正極集電体の正極合剤が積層されていない突出部を正極タブ及び正極Ｓｕｂタブで挟み込んで抵抗溶接するタブ設置工程と、
    前記複数の負極集電体、前記複数の負極合剤、前記複数の正極集電体、前記複数の正極合剤、前記複数のセパレータ、前記正極タブ、及び前記正極Ｓｕｂタブを有する電池を製造する電池製造工程と
    を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の製造方法。
  14. 前記積層工程は、前記複数の正極集電体の層が少なくとも３層となるように、前記複数の負極集電体、複数の負極合剤、前記複数の正極集電体、複数の正極合剤、及び複数のセパレータを積層する、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の製造方法。
  15. 前記集電体製造工程は、前記樹脂層のうちの前記突出部に相当する領域内に前記複数の孔を形成する、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の製造方法。
  16. 前記集電体製造工程は、前記樹脂層のうちの前記負極タブ及び前記負極Ｓｕｂタブに挟まれる領域内に前記複数の孔を形成する、請求項１１又は１２に記載の製造方法。
  17. 前記集電体製造工程は、前記負極集電体を生成する場合、前記樹脂層のうちの前記負極タブ及び前記負極Ｓｕｂタブと抵抗溶接される領域内に前記複数の孔を形成する、請求項１６に記載の製造方法。
  18. 前記集電体製造工程は、前記樹脂層のうちの前記正極タブ及び前記正極Ｓｕｂタブに挟まれる領域内に前記複数の孔を形成する、請求項１２又は１３に記載の製造方法。
  19. 前記集電体製造工程は、前記正極集電体を生成する場合、前記樹脂層のうちの前記正極タブ及び前記正極Ｓｕｂタブと抵抗溶接される領域内に前記複数の孔を形成する、請求項１８に記載の製造方法。
  20. コンピュータに、請求項１から１９のいずれか一項に記載の製造方法を実行させるためのプログラム。
  21. 集電体が用いられる電池の容量の情報を含む電池情報を取得する情報取得部と、
    前記電池情報に基づいて、樹脂層に形成する、前記樹脂層の上面から下面に貫通する複数の孔のサイズ、個数、及び内面の金属層の厚みを決定する設計部と、
    前記樹脂層を準備する準備部と、
    前記設計部によって決定された前記複数の孔のサイズ及び個数に従って、前記樹脂層に前記複数の孔を形成する孔形成部と、
    前記設計部によって決定された前記複数の孔の内面の金属層の厚みに従って、前記樹脂層に金属を形成することにより、前記樹脂層の前記上面の金属層と前記下面の金属層とが前記複数の孔の内面の金属によって電気的に接続された集電体を製造する集電体製造部と
    を備え、
    前記孔形成部及び前記集電体製造部は、前記集電体が用いられる電池の容量１Ａｈ当たりの前記上面の金属層と前記下面の金属層との導電パスの抵抗が１ｍΩ以下となる、前記複数の孔のサイズ、個数、及び内面の金属層の厚みに従って、前記複数の孔を形成し、前記複数の孔の内面の金属層を形成する、
    製造システム。
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