KR101618488B1 - 2차 전지의 제조 방법, 2차 전지, 용착 장치 - Google Patents

2차 전지의 제조 방법, 2차 전지, 용착 장치 Download PDF

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KR101618488B1
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김태원
가즈미 히사지마
야스히로 사와다
미유키 나카이
아키코 기노시타
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

내열층(49)을 사이에 두고 수지 재료로 이루어지는 세퍼레이터층(48)이 적층되고, 또한 그 양측으로부터 외장재(13)(라미네이트 시트)가 적층되어 있는 부분을 가압 가진부(111)와 지그 수용부(112)에 의해 끼워 가압하면서 진동을 가한다. 가압 가진부(111)와 지그 수용부(112)에는 볼록부(121)가 형성되어 있고, 이에 의해 가압, 가진됨으로써 내열층(49)이 파괴되어, 파괴 부분(200)에서 세퍼레이터층(48)의 수지가 녹아 용착된다. 본 발명에 따르면, 수지 재료로 이루어지는 세퍼레이터와 함께 내열층이 형성되어 있는 2차 전지에 있어서도, 내열층이 구비된 세퍼레이터와 외장재 및 내열층이 구비된 세퍼레이터끼리를 확실하게 용착할 수 있는 2차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Description

2차 전지의 제조 방법, 2차 전지, 용착 장치 {SECONDARY BATTERY MANUFACTURING METHOD, SECONDARY BATTERY, WELDING APPARATUS THEREOF}
본 발명은, 2차 전지의 제조 방법, 2차 전지, 용착 장치에 관한 것이다.
종래부터 2차 전지 중에는, 정극과 부극을 세퍼레이터를 개재하여 적층한 적층 전극체를 갖는 2차 전지가 있다. 최근, 이러한 2차 전지의 하나로서, 2차 전지 내부의 내열성을 향상시키기 위해, 일본 특허 공보 특허 제3584583호(특허문헌 1)에 예시되는 바와 같이, 한쪽의 전극(예를 들어, 정극)에 서로 대향하는 면에 내열층을 형성한 세퍼레이터를 사용하여, 정극, 내열층이 구비된 세퍼레이터, 부극의 순으로 적층한 2차 전지가 있다.
또한, 2차 전지의 다른 기술로서 일본 특허 공개 공보 특개 제2004-158344호(특허문헌 2)에 예시되는 바와 같이, 세퍼레이터가 2차 전지 내부에서 이동하는 것을 방지하기 위해, 세퍼레이터의 단부를 외장재에 끼워 넣도록 하여 외장재째 열용착하여 고정한 2차 전지가 있다.
특허문헌 1과 같은 내열층이 구비된 세퍼레이터를 사용하여, 특허문헌 2와 같이, 이 내열층이 구비된 세퍼레이터의 단부를 외장부에 끼워 넣어 용착하려고 하면, 내열층은 열에 강해, 수지 재료로 이루어지는 외장재나 세퍼레이터를 열용착시키는 정도의 온도에서는 녹지 않는다. 이로 인해, 내열층이 구비된 세퍼레이터를 사용하면, 단부를 외장재와 함께 용착하여 고정하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있었다.
본 발명에 따르면, 수지 재료로 이루어지는 세퍼레이터와 함께 내열층이 설치되어 있는 2차 전지에 있어서도, 내열층이 구비된 세퍼레이터와 외장재 및 내열층이 구비된 세퍼레이터끼리를 확실하게 용착할 수 있는 2차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 이 제조 방법에 의해 제조함으로써 내열층이 구비된 세퍼레이터와 외장재 및 내열층이 구비된 세퍼레이터끼리가 확실하게 고정되어 있는 2차 전지를 제공할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면, 내열층이 구비된 세퍼레이터와 외장재 및 내열층이 구비된 세퍼레이터끼리를 확실하게 용착할 수 있는 용착 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 측면에 의하면, 2차 전지의 제조 방법은, 가압 가진부와, 이 가압 가진부에 대향한 위치에 있는 지그 수용부 중 적어도 한쪽에 볼록부를 갖고 있는 용착 지그를 사용한다. 그리고 이 가압 가진부와 지그 수용부에 의해, 수지 재료로 이루어지는 복수의 세퍼레이터층의 사이에 내열층을 배치하여 적층한 구조를 갖는 피용착 부분을, 적층 방향으로부터 끼워 가압하면서 진동을 가한다. 이 가압과 진동에 의해 피용착 부분 중에 있는 내열층을 파괴하여, 파괴 부분에서 접하는 세퍼레이터층의 수지를 용착한다.
본 발명의 제2 기술적 측면에 의하면, 2차 전지는, 상기 2차 전지의 제조 방법에 의해 제조되고, 표면에 수지층을 갖는 외장재와, 외장재에 의해 덮여 있는 발전 요소를 갖는다. 그리고 발전 요소는, 정극과 부극이 내열층이 구비된 세퍼레이터를 개재하여 적층되어 있고, 세퍼레이터의 단부의 일부가 외장재의 주변 일부에서, 외장재에 끼워져 있다. 이 외장재에 끼워져 있는 부분에 위치하는 내열층은 파괴되어, 파괴 부분에서 외장재의 수지층과 세퍼레이터의 수지가 용착되어 있다.
본 발명의 제3 기술적 측면에 의하면, 2차 전지는 상기 2차 전지의 제조 방법에 의해 제조된 2차 전지이며, 정극 또는 부극 중 어느 한쪽의 전극이 주머니 형상으로 형성된 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터의 사이에 수납된 포장 전극을 갖는다. 이 주머니 형상으로 형성된 내열층이 구비된 세퍼레이터는, 내열층이 구비된 세퍼레이터 중에 수납한 전극보다도 외측에서 세퍼레이터끼리가 겹쳐 있는 부분의 일부에 위치하는 내열층이 파괴되어, 파괴 부분에서 세퍼레이터의 수지가 용착되어 있다.
본 발명의 제4 기술적 측면에 의하면, 용착 장치는, 가압 가진부와, 이 가압 가진부에 대향한 위치에 있는 지그 수용부 중 적어도 한쪽에 볼록부를 갖고 있는 용착 지그와, 적어도 가압 가진부를 진동시키는 초음파 진동기를 갖는다. 그리고 이 용착 장치는, 수지 재료로 이루어지는 복수의 세퍼레이터층 사이에 내열층을 배치하여 적층한 구조를 갖는 피용착 부분을 적층 방향으로부터 가압 가진부와 지그 수용부에 끼워 가압하면서 진동을 가함으로써, 피용착 부분 중에 있는 내열층을 파괴하여, 파괴 부분에서 접하는 세퍼레이터층의 수지를 용착한다.
도 1은 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 분해 사시도이다.
도 3은 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지에 채용되어 있는 포장 정극(포장 전극)의 설명도로, (A)는 평면도, (B)는 (A) 중의 B-B선을 따르는 단면도이다.
도 4는 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지에 채용되어 있는 부극의 평면도이다.
도 5는 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 내부 구성을 설명하기 위한 도면으로, 도 5의 (A)는 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 내부 구성을 설명하기 위한 주요부 단면도이고, 도 5의 (B)는 (A)에 도시한 2차 전지의 단부에 있어서의 결합부 부분의 확대 단면도이다.
도 6은 본 실시 형태에 있어서의 초음파 용착 장치를 설명하기 위한 개략도로, 도 6의 (A)는 평면도, 도 6의 (B)는 (A) 중의 화살표 B방향으로부터 본 측면도이다.
도 7은 상기 초음파 용착 장치가 구비되어 있는 가압 가진부의 워크 접촉면을 도시하는 도면으로, (A)는 평면도, (B)는 (A) 중의 화살표 B방향으로부터 본 측면도, (C)는 (A) 중의 화살표 C방향으로부터 본 측면도이다.
도 8은 상기 초음파 용착 장치가 구비되어 있는 용착 지그에 워크를 끼운 상태를 도시하는 확대 단면도로, (A)는 가압 및 가진 전의 상태를 도시하는 주요부 확대 단면도이고, (B)는 가압 및 가진 후의 상태를 도시하는 주요부 확대 단면도이다.
도 9는 박리 시험의 방법을 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 박리 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 상기 초음파 용착 장치가 구비되어 있는 용착 지그에 워크를 끼운 상태를 도시하는 확대 단면도로, (A)는 가압 및 가진 전의 상태를 도시하는 주요부 확대 단면도이고, (B)는 가압 및 가진 후의 상태를 도시하는 주요부 확대 단면도이다.
(실시예 1)
이하, 첨부한 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면에 있어서의 각 부재의 크기나 비율은 설명의 사정상 과장되어 있고, 실제의 크기나 비율과는 다른 경우가 있다.
이하에서는, 우선, 본 실시 형태에 의한 2차 전지에 대해 설명하고, 다음으로, 이 2차 전지를 제조하는 용착 장치와 이 장치를 사용한 2차 전지의 제조 방법 및 포장 전극의 제조 방법에 대해 설명한다.
(2차 전지)
도 1은 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 외관을 도시한 사시도이다. 도 2는 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 분해 사시도이다. 도 3은 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지에 채용되어 있는 포장 정극(포장 전극)의 설명도로, 도 3의 (A)는 평면도, 도 3의 (B)는 (A) 중의 B-B선을 따르는 단면도이다. 도 4는 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지에 채용되어 있는 부극의 평면도이다. 도 5는 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 내부 구성을 설명하기 위한 도면으로, 도 5의 (A)는 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 내부 구성을 설명하기 위한 주요부 단면도이고, 도 5의 (B)는 (A)에 나타낸 2차 전지의 단부에 있어서의 결합부 부분의 확대 단면도이다.
2차 전지(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 편평한 직사각 형상을 갖고 있고, 정극 리드(11) 및 부극 리드(12)가 외장재(13)의 동일 단부로부터 도출되어 있다. 외장재(13)의 내부에는, 충방전 반응이 진행되는 발전 요소(15)가 수용되어 있다.
발전 요소(15)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 포장 정극(20)과 부극(30)이 교대로 적층되어 형성된다.
포장 정극(20)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 단부를 접합하여 주머니 형상으로 하고, 그 안에 정극(22)을 수납한 구조로 되어 있다. 즉, 수지 재료로 이루어지는 세퍼레이터층(48)과 정극(22) 사이에 내열층(49)이 있다. 세퍼레이터층(48) 및 내열층(49)은 미리 수지 재료로 이루어지는 세퍼레이터재의 양면에 내열층(49)으로 되는 세라믹(내열재)을 코팅한 3층 구조이다. 여기서는, 이 세퍼레이터층의 양면에 내열층을 코팅한 것을 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)라 한다.
세퍼레이터층(48)은, 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 미다공질 수지에 의해 형성되어 있다.
정극(22)은, 극히 얇은 시트 형상의 정극 집전체(21)(집전박)의 양면에 정극 활물질층(24)이 형성되어 이루어지는 직사각 형상이다. 정극(22)은, 정극 탭(23) 이외의 부분에 정극 활물질층(24)이 형성되어 있다.
2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)는, 단부에 있어서 접합부(42)에 의해 서로 접합되어 주머니 형상으로 형성되어 있다. 따라서 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)는 모두, 정극(22)보다도 크게 되어 있다[정극 탭(23) 부분을 제외함]. 이 포장 정극(20)의 제조 방법에 대해서는 후술한다.
또한, 주머니 형상의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 직선적으로 형성되는 변(44A)으로부터 정극 탭(23)이 인출되고, 변(44A)의 반대측의 변(44B)에, 부분적으로 돌출된 결합부(43)가 형성되어 있다. 결합부(43)는, 외장재(13) 내에서 외장재(13)에 결합됨으로써, 발전 요소(15)를 외장재(13)에 대해 고정하는 역할을 한다.
부극(30)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 직사각 형상으로 형성되고, 극히 얇은 시트 형상의 부극 집전체(31)(집전박)의 양면에 부극 활물질층(34)이 형성되어 이루어진다. 부극(30)은, 부극 탭(33) 이외의 부분에 부극 활물질층(34)이 형성되어 있다.
발전 요소(15)는, 부극(30), 포장 정극(20)이 교대로 적층되어 있다. 이에 의해, 도 5에 도시하는 바와 같이, 부극(30)과 정극(22) 사이에 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)가 개재되어 적층된 구조로 된다. 도 5의 (A)에 도시한 단부에서는, 외장재(13)를 밀봉할 때, 외장재(13)의 사이에 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 결합부(43)를 끼워 접합하여, 밀봉하고 있다. 적층된 상태의 정극 탭(23) 및 부극 탭(33)은, 각각이 정극 리드(11) 및 부극 리드(12)와 함께 접합되어 있다(도 2 참조). 또한, 도 5에 있어서는 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 세퍼레이터층(48) 및 내열층(49)의 구조는 도시 생략하고 있다.
포장 정극(20)에, 부극(30)을 겹치면, 부극 활물질층(34)은 정극(22)의 정극 활물질층(24)보다도 평면에서 보아 한층 크게 형성되어 있다.
도 5의 (A)에 도시한 단부에 있어서는, 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 결합부(43)가 외장재(13)에 끼워 넣어져 고정되어 있다. 도 5의 (B)는 이 결합부(43) 부분의 확대 단면도이다.
외장재(13)는, 예를 들어 라미네이트 시트이다. 라미네이트 시트는, 도시하는 바와 같이, 금속의 기재(50)의 양면에 수지층(51)이 코팅되어 있다. 이러한 외장재(13)의 밀봉은, 통상 열용착에 의해 행해진다. 라미네이트 시트의 수지층(51)이 열을 가함으로써 녹아, 겹쳐 있는 부분이 용착되는 것이다. 이것은, 관련 기술(특허문헌 2)의 경우에도 마찬가지이며, 내열층이 없는 세퍼레이터이면, 그 단부가 외장재(13)에 끼워 넣어진 상태에서 열을 가함으로써, 외장재(13)의 수지층(51)과 함께 세퍼레이터의 수지가 녹아 용착될 수 있다. 이 수지는, 130∼180℃ 정도에서 녹는다.
한편, 내열층(49)은 예를 들어, 다공질 세라믹으로 되어 있어, 전해액은 투과하지만, 그 이름대로, 내열성이 있으므로 130∼180℃ 정도에서는 녹지 않는다. 또한, 다공질이므로 열전도율이 작아 단열성이 좋다. 내열층의 내열 온도는, 예를 들어 800℃ 이상이다.
이로 인해, 아무리 열을 가하였다고 해도, 내열층(49)에 저지된 세퍼레이터층(48)의 수지와 외장재(13)의 수지층(51), 또는 세퍼레이터층(48)끼리의 수지가 접촉하지 않으므로 용착될 수 없다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 결합부(43)를 끼워 넣은 외장재(13)의 부분(피용착 부분)을, 가압하면서 진동을 가함으로써 내열층(49)을 파괴하여, 용착하는 것으로 한 것이다.
이하, 압력과 진동을 가하면서 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 결합부(43)를 외장재(13) 사이에 끼워 넣은 피용착 부분의 용착에 대해 설명한다. 또한, 그 밖에 본 실시 형태에서 사용되고 있는 포장 정극(20)과 부극(30)을 교대로 적층하여 리튬 이온 2차 전지를 제조하는 방법 자체는, 일반적인 리튬 이온 2차 전지의 제조 방법이므로, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 리튬 이온 2차 전지에 사용되는, 정극 활물질, 부극 활물질, 집전박 등의 부재도 일반적인 리튬 이온 2차 전지에 사용되고 있는 재료가 사용되므로, 이들의 상세한 설명도 생략한다.
(용착 장치)
진동을 가하면서 내열층이 구비된 세퍼레이터의 결합부를 끼워 넣은 상태의 외장재를 용착하기 위해 사용하는 장치에 대해 설명한다. 여기서는 이 장치를, 초음파 진동을 가하면서 용착하는 것이므로, 초음파 용착 장치라 한다.
도 6은 본 실시 형태에 있어서의 초음파 용착 장치를 설명하기 위한 개략도로, 도 6의 (A)는 평면도, 도 6의 (B)는 (A) 중의 화살표 B방향으로부터 본 측면도이다.
이 초음파 용착 장치(100)는, 워크를 적재하는 스테이지(101)와, 스테이지(101) 상에서, 상하 이동 가능한 가진 가압부(111)와, 가압 가진부(111)에 대항하는 위치에 있는 지그 수용부(112)와, 가진 가압부(111)를 진동시키기 위한 초음파 진동기(130)를 갖는다. 또한, 가압 가진부(111)와 지그 수용부(112)를 아울러 용착 지그(110)라 한다.
여기서 워크는, 포장 정극(20)과 부극(30)이 적층된 발전 요소(15)를, 그들의 적층 방향의 양단부에서 라미네이트 시트에 의해 끼워 넣은 것이며, 외장재를 밀봉 전의 상태의 2차 전지이다.
그리고 가압 가진부(111)는, 이 워크의 외장재(13)를 밀봉하기 위해, 그 주위를 이동하여 외장재(13)인 수지를 열용착한다. 이 가압 가진부(111)에는, 가압 가진부(111)를 진동시키는 초음파 진동기(130)가 구비되어 있다.
가압 가진부(111)의 워크와의 접촉면은 요철면(125)이며 볼록부(121)가 형성되어 있다. 도 7은 이 가압 가진부(111)의 워크 접촉면을 도시하는 도면으로, (A)는 평면도, (B)는 (A) 중의 화살표 B방향으로부터 본 측면도, (C)는 (A) 중의 화살표 C방향으로부터 본 측면도이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 가압 가진부(111)의 워크 접촉면은 요철면(125)으로 되어 있고, 복수의 볼록부(121)를 갖는다. 각 볼록부(121)의 선단은, 원호 형상 또는 모따기 가공되어 있다. 이것은 후술하는 바와 같이, 그 둥근 부분에 의해, 파괴된 내열층(49)을 부분적으로 배제하여, 수지인 세퍼레이터층(48)끼리를 접촉시키기 쉽게 한다. 또한, 이러한 원호 형상이나 모따기 가공은 가압, 가진하였을 때에 외장재(13)의 표면을 손상시켜 버리지 않도록 하는 작용도 있다.
각 볼록부(121)의 크기(평면에서 볼 때의 세로×가로) 및 높이는, 용착되는 부분(피용착 부분)의 두께에 의해 적절하게 설정하면 된다. 외장재(13)와 함께 복수의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 결합부(43)를 용착하는 경우는, 그들의 적층 두께와 동일하거나, 그것보다 큰 높이이면 된다. 따라서, 이 볼록부(121)의 높이는, 용착되는 부분의 두께 이상이면, 장치로서 구성(제작)하기 쉬운 높이로 하면 된다. 대체로 용착되는 부분의 두께의 2배 정도이면 충분하다.
볼록부(121)의 모따기 가공은, 볼록부(121)의 크기나 높이에 따라 다르지만, 상기한 바와 같이 가압하였을 때, 파괴된 내열층이 밀어내어지는 크기로 한다. 이것은, 세퍼레이터층(48)이 수지이기 때문에 유연성이 있으므로, 단단한 내열층(48)이 파괴되어 흩어진 파편(분쇄 파편)은, 볼록부(121)의 둥근 부분을 따라 밀려 상대적으로 가압력이 적은 볼록부(121)의 주변 방향으로 밀어내어지는 것이다. 이러한 작용을 고려하여, 볼록부(121)의 모따기량을 결정한다. 구체적으로는, 예를 들어 복수의 내열층이 구비된 세퍼레이터를 2매의 외장재(13) 사이에 끼운 부분을 용착하는 경우, 총 두께를 700㎛로 하면, 볼록부(121)의 모따기량은 1∼2㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다.
가압 가진부(111) 전체의 크기(워크와 접촉하는 부분 크기)는, 외장재의 주위를 용착하는 경우는, 외장재 내부에 위치하는 전극을 파괴하지 않도록, 외장재(13) 내부의 전극 단부로부터, 외장재의 단부까지의 사이의 거리보다 작게 할 필요가 있다. 또한, 외장재(13) 단부로부터 외부로 밀려나와 있는 것은 상관없다.
도 6에 있어서 가압 가진부(111)는, 스테이지(101) 상에서 이동 가능하게 되어 있고, 스테이지(101) 상에서 가압 가진부(111)와 워크가 상대적으로 외장재(13)의 외주를 따르는 방향으로 이동할 수 있도록 하여, 외장재(13)의 외주를 밀봉할 수 있도록 해 둔다.
한편, 스테이지(101) 상에는, 가압 가진부(111)와 대향하는 위치에, 지그 수용부(111)가 설치되어 있다. 이 지그 수용부(111)의 표면은, 가압 가진부(111)에 설치되어 있는 볼록부(121)와 대향하는 위치에, 동일하게 볼록부(121)를 가진 요철면으로 되어 있다. 이 지그 수용부(112)에 설치한 볼록부(121)의 크기, 높이는, 가압 가진부(111)측의 볼록부(121)와 마찬가지로, 용착되는 부분의 두께보다 높으면 된다. 지그 수용부(111)는, 가압 가진부(111)와 대향하는 위치에 있으면 된다. 따라서, 외장재(13)의 외주를 모두 용착하는 것을 고려하여, 가압 가진부(111)만을 움직이게 하고, 그 궤적상 전부에 지그 수용부(111)를 배치해도 된다. 또한, 가압 가진부(111)의 이동과 함께 움직이도록 해도 된다. 이 경우, 예를 들어 워크가 스테이지 상에 고정되어, 그 주위를 가압 가진부(111)와 지그 수용부(112)가 함께 이동하는 형태, 또는 고정되어 있는 가압 가진부(111)와 지그 수용부(112)의 사이를 스테이지 상에 고정된 워크가 스테이지(101)째 이동하는 형태 등이다. 단, 후자의 경우, 피용착 부분이 스테이지로부터 밀려나오도록 적재되어, 그 밀려나온 외주 부분을 가압 가진부(111)와 지그 수용부(112)에 의해 끼워 넣어 용착하게 된다.
이에 의해, 워크의 피용착 부분이 가압 가진부(111) 및 지그 수용부(112)에 의해 끼워 넣어져 가압됨과 함께 진동이 가해진다.
초음파 진동기(130)는, 적어도 가압 가진부(111)의 워크와의 접촉면을 진동시킨다. 진동시키는 방향은, 워크의 면을 따르는 방향(횡방향이라 함)과, 워크를 가압하는 방향(종방향이라 함)의 2방향이다. 이러한 초음파 진동기(130)로서는, 예를 들어 초음파 용접 등에 사용되고 있는 초음파 진동 장치를 이용할 수 있지만, 본 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이 2방향의 진동을 할 수 있도록 한다. 진동 주파수 및 진폭은, 이 가압 가진부(111)에 의해 가압 가진하고 있는 부분의 내열층을 파괴할 수 있고, 또한 그 진동에 의한 마찰열에 의해 수지가 녹을 정도의 진동을 부여할 수 있는 것이면 된다.
이와 같이 구성된 초음파 용착 장치(100)는, 포장 전극(20)을 제조할 때, 전극[본 실시 형태에서는 정극(22)]의 외측에서, 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)끼리가 겹쳐진 부분을 용착하는 것에도 이용할 수 있다[도 3의 용착부(42) 참조]. 그 경우, 용착하는 부분(피용착 부분)의 두께가, 외장재(13)째 용착하는 경우와 다르므로, 볼록부(121)의 높이, 모따기량 등을, 피용착 부분에 맞추어 변경한다.
포장 전극(20)을 제조할 때의 피용착 부분은, 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)끼리가 겹쳐져 있을 뿐이다. 1매의 내열층이 구비된 세퍼레이터의 두께는 20∼30㎛ 정도이다. 따라서, 피용착 부분은, 40∼60㎛ 정도이다. 이로 인해, 볼록부(121)의 높이는 적어도 20㎛ 이상이면 된다. 즉, 가압 가진부(111)와 지그 수용부(112) 모두 20㎛ 이상씩으로 합계 40㎛ 이상이다. 상한은, 이 경우도 특별히 한정되지 않고 장치 구성하기 쉬운 크기이면 되지만, 가압 가진부(111)와 지그 수용부(112)의 볼록부(121)의 높이가 각각 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)끼리를 겹친 두께의 2배 정도이면 충분하다.
모따기량은, 돌기의 크기가 작고, 또한 배제하는 내열층의 파편도 얇고 작으므로, 적어도 된다. 상기 볼록부(121)의 높이를 고려하여, 파편을 배제하기 쉬운 모따기량으로서는, 그 곡률 반경을 0.1∼1㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 포장 전극(20)의 제조에 사용하는 경우도, 가압 가진부(111) 전체의 크기(워크와 접촉하는 부분 크기)는, 주머니로 되는 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40) 내부에 위치하는 전극을 파괴하지 않도록, 전극 단부로부터 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 단부까지의 사이의 거리보다 작게 한다. 또한, 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 단부로부터 밖으로 밀려나와 있는 것은 상관없다.
(2차 전지의 제조 방법)
상기한 초음파 용착 장치(100)를 사용한 2차 전극의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 8은, 초음파 용착 장치(100)의 용착 지그(110)에 워크를 끼운 상태를 도시하는 확대 단면도로, 도 8의 (A)는 가압 및 가진 전의 상태를 도시하는 주요부 확대 단면도이고, 도 8의 (B)는 가압 및 가진 후의 상태를 도시하는 주요부 확대 단면도이다. 도 8에 도시되어 있는 부분은, 2매의 외장재(13)의 사이에 복수의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 결합부(46)를 끼워 넣은 부분을 가압하고 있는 하나의 볼록부(121)[가압 가진부(111)와 지그 수용부(112)의 각각 1개의 볼록부(121)]를 나타내고 있다.
본 실시 형태에서는, 우선, 도 8의 (A)에 도시하는 바와 같이, 상술한 초음파 용착 장치(100)의 가압 가진부(111)와 지그 수용부(112) 사이에 워크의 용착되는 부분(피용착 부분)을 세트한다. 여기서, 워크의 용착되는 부분(피용착 부분)이라 함은, 2매의 외장재(13)의 사이에 복수의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 결합부(43)가 끼워져 있는 부분이다.
그 후, 도 8의 (B)에 도시하는 바와 같이, 가압 가진부(111)를 내려, 이 용착되는 부분을 가압한다(도면 중 화살표 P). 이때 가압과 동시에 초음파 진동기(130)에 의해 가압 가진부(111)에 진동을 가한다. 이에 의해, 외장재의 양측으로부터 내부의 내열층이 압박됨과 함께 진동이 가해진다.
이 가압과 진동에 의해, 복수 적층되어 있는 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 적층 방향 중심부에 있는 내열층(49)까지, 가압되고 있는 미소 영역에 있어서 내열층(49)이 파괴된다.
또한 이때의 가압에 의해, 볼록부(121)가 파괴된 내열층(49)의 파편(210)을 주위로 밀어낸다.
이 내열층(49)이 파괴된 부분[파괴 부분(200)]에서는, 세퍼레이터층(48)끼리가 접촉하게 된다. 그리고, 이때의 진동에 의해, 가압되고 있는 부분의 외장재(13), 내열층이 구비된 세퍼레이터(40) 등이 서로 마찰됨으로써 발열하여, 외장재(13)의 수지층(51)과 세퍼레이터층(48)의 수지가 녹아, 이들이 용착되어 접합한다. 접합 부분의 주변에는 내열층(49)의 파편(210)이 존재한다.
이에 의해 용착이 완료되어, 외장재(13)에 끼워진 결합부(43)가 확실하게 외장재(13)에 고착되게 된다.
이러한 용착 작용은, 일반적인 초음파 용접의 접합 작용과는 다르다. 일반적인 초음파 용접, 예를 들어 2매의 금속판이나 수지재 등을 초음파 용접하는 경우는, 초음파 용접 장치의 혼에 의해 진동이 가해져, 2매의 금속판이나 수지재 등이 서로 마찰된다. 이때의 마찰에 의해 발열함과 함께, 그 마찰되는 부분에서 분자가 결합되어 접합된다. 이에 반해, 본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이, 가해지는 진동은, 내열층을 파괴하도록 작용하는 것으로, 이 진동에 의한 마찰이나 가압력은 접합하는 부분에 있어서의 분자의 결합을 촉진시키기 위한 것은 아니다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 진동에 의해 마찰되어 발생하는 마찰열도 그 자체로 마찰면을 접합하는 작용을 갖는 것은 아니며, 이 마찰열은 수지를 녹이는 작용을 가질 뿐으로, 이 점에서도 일반적인 초음파 용접과는 다르다.
실제로, 라미네이트 시트의 사이에 내열층이 구비된 세퍼레이터를 복수 적층한 것을 끼워 용착하는 실험을 행하였다.
용착부(외장재와 내열층이 구비된 세퍼레이터를 포함함)의 용착 전의 두께는 700㎛였다. 이 용착부의 두께와 동일한 높이의 볼록부(121)를 갖는 가압 가진부(111)에 의해 용착하였다. 볼록부(121) 선단은 곡률 반경 1.0㎜(R＝1.0㎜)로 모따기 가공되어 있다. 진동 방향은 횡방향과 종방향의 2방향이다.
용착을 행한 복수의 샘플에 대해, 박리 시험을 행하였다. 박리 시험은, 도 9에 도시하는 바와 같이, 외장재(13) 중 용착(접합)되어 있지 않은 단부의 부분을 척하여 서로 분리시키는 방향으로 잡아당김으로써 행하였다.
도 10은 박리 시험의 결과를 나타내는 그래프로, 횡축은 인장 강도, 종축은 발생 빈도이다.
그래프 중, A∼D는 본 실시 형태에 기초하여 작성한 샘플이고, E는 진동을 가하지 않고 워크와의 접촉면이 평면인 지그에 의해 열용착한 샘플이다.
그래프에 나타내어지는 바와 같이, 본 실시 형태에 의해 제작한 샘플 A∼D는, 진동을 가하지 않은 샘플 E보다도 인장 강도가 높은 것을 알 수 있다.
(포장 전극의 제조 방법)
다음으로, 상기한 초음파 용착 장치(100)를 사용한 포장 전극의 제조 방법에 대해 설명한다. 포장 전극의 제조도 2차 전지의 제조 방법에 포함되는 것이지만, 포장 전극의 제조만을 개별로 행해도 된다.
도 11은, 초음파 용착 장치(100)의 용착 지그에 워크를 끼운 상태를 도시하는 확대 단면도로, 도 11의 (A)는 가압 및 가진 전의 상태를 도시하는 주요부 확대 단면도이고, 도 11의 (B)는 가압 및 가진 후의 상태를 도시하는 주요부 확대 단면도이다. 도 11에 도시되어 있는 부분은, 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)를 겹쳐, 이 부분을 가압하고 있는 하나의 볼록부(121)를 나타내고 있다.
본 실시 형태에서는, 우선, 도 11의 (A)에 도시하는 바와 같이, 상술한 초음파 용착 장치(100)의 가압 가진부(111)와 지그 수용부(112)의 사이에 워크의 용착되는 부분(피용착 부분)을 세트한다. 여기서, 워크의 용착되는 부분(피용착 부분)이라 함은, 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)가 겹쳐 있는 부분이다.
그 후, 도 11의 (B)에 도시하는 바와 같이, 가압 가진부(111)를 내려, 이 용착되는 부분을 가압한다(도면 중, 화살표 P). 이때 가압과 동시에, 초음파 진동기(130)에 의해 가압 가진부(111)에 진동을 가한다. 이에 의해, 내열층이 구비된 세퍼레이터의 양측으로부터 내부의 내열층이 압박됨과 함께 진동이 가해지게 된다. 이 가압과 진동에 의해, 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 내열층(49)이, 가압되고 있는 미소 영역에 있어서 파괴된다. 또한 이때의 가압에 의해, 볼록부(121)가 파괴된 내열층(49)의 파편(201)을 주위로 밀어낸다.
이 내열층(49)이 파괴된 부분[파괴 부분(201)]에서는, 세퍼레이터층(48)끼리가 접촉하게 된다. 그리고, 이때의 진동에 의해, 가압되고 있는 부분의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)끼리가 서로 마찰됨으로써 발열하여, 세퍼레이터층(48)의 수지가 녹아, 이들이 용착(접합)되게 된다. 즉, 마찰되는 면 형상 영역에서 발생한 열이 세퍼레이터층(48)에 전도되어 고온으로 되어 수지가 녹아 용착이 행해진다.
이에 의해 용착이 완료되어, 포장 전극(20)으로 되는 주머니 형상의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 주위에 접합부(42)가 생긴다.
이러한 용착 작용에 대해서는, 상술한 2차 전지의 제조 방법의 경우와 동일하다.
실제로, 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터를 겹쳐 용착하는 실험을 행하였다.
용착부(2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터의 합계)의 용착 전의 두께는 50㎛였다. 이 용착부의 두께와 동일한 높이의 볼록부(121)를 갖는 가압 가진부(111)에 의해 용착하였다. 볼록부(121)의 크기는 직경 0.5㎜의 원통형으로 하였다. 볼록부(121) 선단은 곡률 반경 0.1㎜(R＝0.1㎜)로 모따기 가공되어 있다.
용착을 행한 복수의 샘플에 대해, 박리 시험을 행하였다. 박리 시험은, 도 9에 나타낸 것과 마찬가지로, 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40) 중 용착(접합)되어 있지 않은 단부의 부분을 척하여 서로 분리시키는 방향으로 잡아당김으로써 행하였다.
결과를 표 1에 나타낸다. 여기서는, 초음파 진동시킨 시간에 대해, 인장 강도가 소정값 이상으로 되는지 여부를 검증하였다. 이 소정값이라 함은, 내열층이 없는 세퍼레이터를 열용착(진동시키지 않고 워크와 접촉하는 면이 평면인 지그에 의해 열을 가한 것만으로 용착)한 경우와 동일한 정도인 것을 OK, 그것보다 낮은 것을 LOW, 그것보다 높은 것을 HIGH로 하여 나타냈다. 즉, OK 및 HIGH인 경우는 접합 강도로서 충분하다. 진폭량은, 볼록부(121) 전체에 상당하는 이동량(즉, 이동량 0.5㎜)을 100％로 하였을 때의 상대적인 이동량이다. 진동 방향은 횡방향과 종방향의 2방향이다(모두 진폭은 동일함).
Figure 112014072608428-pct00001
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 진동 시간을 조정함으로써, 내열층이 없는 세퍼레이터를 용착한 경우와 동일 정도의, 충분한 접합 강도가 얻어지는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 실시 형태에 따르면 하기의 효과를 발휘한다.
(1) 본 실시 형태의 2차 전지 제조 방법에서는, 워크와의 접촉면에 볼록부(121)를 갖는 가압 가진부(111)와 지그 수용부(112)를 가진 용착 지그(110)에 의해 피용착 부분을 끼워 가압함과 함께 진동을 가하는 것으로 하였다. 이로 인해, 내열층(49)과 수지로 이루어지는 세퍼레이터층(48)이 적층된 구조를 갖는 피용착 부분에서는, 볼록부(121)에 의한 가압뿐만 아니라 진동이 가해져, 내열층(49)이 파괴되게 된다. 그리고 이 파괴 부분에서 접하는 수지가 진동에 의한 마찰열에 의해 녹아 용착되게 된다. 따라서, 내열층(49)이 사이에 개재되어 있는 피용착 부분이라도 확실하게 용착할 수 있다.
(2) 본 실시 형태의 2차 전지 제조 방법에서는, 볼록부(121)의 선단을 원호 형상 또는 모따기 가공한 형상으로 하였다. 이에 의해, 가압 진동에 의해 파괴된 내열층(49)의 파편이, 볼록부(121)의 주위로 밀어내어져, 볼록부(121) 선단 부분에서 특히 세퍼레이터층(48)이나 외장재(13)의 수지끼리가 접촉하기 쉬워지므로, 그 부분에서의 용착이 촉진된다.
(3) 본 실시 형태의 2차 전지 제조 방법에서는, 볼록부(121)를 가압 가진부(111) 및 지그 수용부(112)의 양쪽의 서로 대향하는 위치에 설치하였다. 이에 의해, 피용착 부분을 양측으로부터 압입하여 가압, 가진할 수 있으므로, 특히 피용착 부분이 두꺼운 경우에 적층 방향의 중심부까지 확실하게 가압함과 함께 진동을 가할 수 있다.
(4) 본 실시 형태의 2차 전지 제조 방법에서는, 복수의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 결합부(43)를 적층 방향의 양측으로부터 외장재(13) 사이에 끼운 부분을 피용착 부분으로 하여 용착하는 것으로 하였다. 여기서, 복수의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 적층수는, 예를 들어 수십∼수백층에 달하는 경우가 있고, 이와 같이 적층수가 많은 경우라도, 가압과 함께 진동을 가함으로써, 확실하게 용착할 수 있다.
(5) 본 실시 형태의 2차 전지 제조 방법에서는, 포장 전극을 제조할 때, 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)가 겹쳐져 있는 부분을 피용착 부분으로 하여 용착하는 것으로 하였다. 포장 전극을 제조할 때에는, 반드시 수지로 이루어지는 세퍼레이터층(48)의 사이에 내열층(49)이 배치되게 되지만, 이 부분을 가압함과 함께 진동을 가함으로써, 세퍼레이터층(48)의 사이에 위치하는 내열층(49)을 파괴하여, 그 부분에서 세퍼레이터층(48)의 수지를 용착할 수 있다.
(6) 본 실시 형태의 2차 전지에서는, 복수의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 결합부(43)를 적층 방향의 양측으로부터 외장재(13) 사이에 끼운 부분을 피용착 부분으로 하여 용착하고 있다. 이 피용착 부분에서는 가압과 함께 진동을 가하여 용착함으로써 내열층(49)이 파괴되어 있어, 그 부분에서 수지가 녹아 용착되어 있다. 따라서, 외장재(13)에 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)의 결합부(43)가 강고하게 접합되어 있어, 2차 전지에 진동이나 충격이 가해져도, 외장재(13)의 내부에서 발전 요소가 움직이거나 하는 일이 없다.
(7) 본 실시 형태의 2차 전지에서는, 포장 전극을 제조할 때, 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)가 겹쳐져 있는 부분을 피용착 부분으로 하여 용착하고 있다. 이 피용착 부분에서는 가압과 함께 진동을 가하여 용착함으로써 내열층(49)이 파괴되어 있어, 그 부분에서 수지가 녹아 용착되어 있다. 따라서 주머니 형상으로 된 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)가 확실하게 접합된다.
(8) 본 실시 형태의 용착 장치는, 가압 가진부(111)와, 이 가압 가진부(111)에 대향한 위치에 있는 지그 수용부(112) 중 적어도 한쪽에 볼록부(121)를 갖고 있는 용착 지그(110)와, 적어도 이 가압 가진부(111)를 진동시키는 초음파 진동기를 갖고 있다.
그리고, 이 장치는, 용착 지그(110) 부분인 가압 가진부(111)와 지그 수용부(112)에 수지 재료로 이루어지는 복수의 세퍼레이터층(48)의 사이에 내열층(49)을 배치하여 적층한 구조를 갖는 피용착 부분을 끼워 가압하면서 진동을 가할 수 있다. 이에 의해 피용착 부분의 내부에 있는 내열층(49)을 파괴하여, 이 파괴 부분에서 접하게 된 세퍼레이터층(48)의 수지를 용착할 수 있으므로, 따라서, 이 장치를 사용함으로써 내열층이 구비된 세퍼레이터를 적층한 구조라도 확실하게 용착할 수 있다.
(9) 본 실시 형태의 용착 장치는, 볼록부(121)의 선단을 원호 형상 또는 모따기 가공한 형상으로 하였다. 이에 의해, 가압 진동에 의해 파괴된 내열층(49)의 파편이, 볼록부(121)의 주위로 몰려, 볼록부(121) 선단 부분에서 특히 세퍼레이터층(48)이나 외장재(13)의 수지끼리가 접촉하기 쉬워지므로, 그 부분에서의 용착이 촉진된다.
이상 본 발명을 적용한 실시 형태 및 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시 형태, 실시예에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 포장 전극으로서, 주머니 내에 정극(22)을 넣은 포장 정극(20)을 예로 들어 설명하였지만, 포장 전극의 내부에 있는 전극으로서는 부극(30)이어도 된다.
또한, 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)는, 내열층(49), 세퍼레이터층(48), 내열층(49)의 3층 구조가 아닌, 세퍼레이터층(48)의 편면에만 내열층(49)을 갖는 2층 구조여도 된다. 내열층(49)의 역할은, 이미 설명한 바와 같이, 내부 단락이 발생한 경우에, 그것에 의한 열에 의해 세퍼레이터층(48)이 녹아도, 그 부분에서 정극(22)과 부극(30)이 직접 접촉하는 것을 방지하는 것이다. 이로 인해 세퍼레이터층(48)의 편면에만 내열층(49)을 갖는 2층 구조의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)에 의해 정극(22)[또는 부극(30)]을 포장하여 부극(30)[또는 정극(22)]과 적층하면 정극(22)과 부극(30) 사이에는 반드시 내열층(49)이 존재하게 된다. 따라서 2층 구조의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)를 사용해도 내열층(49)의 역할을 하게 할 수 있다. 단, 2층 구조의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)를 사용한 경우, 접합부(42)에 있어서 2매의 세퍼레이터층(48)의 사이에 내열층(49)이 오도록 대향시켜 접합(용착)한다. 즉, 2매 있는 2층 구조의 내열층이 구비된 세퍼레이터(40) 중, 적어도 한쪽의 내열층(49)이 전극측을 향하도록 배치하게 되는 것이다. 단, 이러한 내열층이 구비된 세퍼레이터(40)로서는 발열에 의한 세퍼레이터층(48)의 용해를 방지하는 관점에서는, 수지인 세퍼레이터층(48)의 양면에 설치하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 세퍼레이터층(48)과 전극의 사이에 배치한 내열층(49)은, 미리 세퍼레이터재에 내열재를 코팅한 것이 아닌, 세퍼레이터층(48)과 내열층(49)이 별도의 부재로 되어 있는 것을 사용해도 된다.
또한, 볼록부(121)는, 가압 가진부(111) 또는 지그 수용부(112) 중 어느 한쪽에만 설치되어 있어도 된다. 이 경우, 볼록부(121)의 높이는, 한쪽 측에 설치되어 있으므로, 그 볼록부(121)만으로, 적어도 피용착 부위의 두께보다 높게 할 필요가 있다. 또한, 외장재(13)째 용착하는 경우에는, 그 두께에 따라 다르지만, 양쪽의 서로 대향하는 위치에 볼록부(121)를 설치하는 것이 바람직하다. 이것은, 외장재(13)째 용착하는 경우에 적층 방향의 두께가 증가함으로써, 양쪽에 볼록부(121)를 구비하고 있는 쪽이 볼록부(121)에 의한 파고듦이 양쪽으로부터 오게 되어, 적층 방향 중심부까지 가압력 및 진동이 가해지게 되므로 바람직하다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 진동에 의한 마찰열에 의해 수지를 녹여 용착하는 것으로 하고 있지만, 마찰열이 부족한 경우는, 용접 지그의 워크와의 접촉면이 과열되도록, 이 부분에 발열체(전열기나 유도 가열기 등)를 설치해도 된다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 2차 전지로서 리튬 이온 2차 전지를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 리튬 이온 2차 전지에 한정되는 일 없이 다양한 2차 전지에 있어서 적용 가능하다.
그 밖에, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 구성에 기초하여 다양한 개변이 가능하고, 그들에 대해서도 본 발명의 범주인 것은 물론이다.
본 발명에 따르면, 수지 재료로 이루어지는 복수의 세퍼레이터층이 사이에 내열층을 두고 적층된 구조를 갖는 피용착 부분을, 가압하면서 진동을 가하는 것으로 하였다. 이 가압과 진동에 의해 피용착 부분에 있는 내열층이 파괴되므로, 이 파괴 부분으로부터 세퍼레이터층의 수지가 서로 접하여, 진동에 의한 마찰열에 의해 수지가 녹아 서로 용착되게 된다. 이로 인해, 내열층이 개재되어 있는 피용착 부분을 확실하게 용착할 수 있다.
(미국 지정)
본 국제 특허 출원은 미국 지정에 관하여, 2012년 1월 12일에 출원된 일본 특허 출원 제2012-004215호에 대해 미국 특허법 제119조 (a)에 기초하는 우선권의 이익을 원용하고, 당해 개시 내용을 인용한다.

Claims (9)

  1. 가압 가진부와 당해 가압 가진부에 대향한 위치에 있는 지그 수용부의 양쪽에 볼록부를 갖고 있는 용착 지그에 의해, 수지 재료로 이루어지는 복수의 세퍼레이터층 사이에 내열층을 배치하여 적층한 구조를 갖는 피용착 부분을, 상기 적층 방향으로부터 끼워 가압하면서 진동을 가함으로써, 상기 피용착 부분 중에 있는 상기 내열층을 파괴하여, 당해 파괴 부분에서 접하는 상기 세퍼레이터층의 수지를 용착하며 상기 볼록부는, 선단 전체가 원호 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 2차 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 볼록부는, 상기 가압 가진부 및 상기 지그 수용부의 양쪽의 서로 대향하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 2차 전지 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피용착 부분은, 수지 재료로 이루어지는 복수의 세퍼레이터층 사이에 내열층을 배치하여 적층한 구조를 갖는 부분의 적층 방향의 단부에 표면에 수지층을 갖는 외장재가 더 배치되어 있고, 상기 가압 가진부 및 상기 지그 수용부는, 상기 외장재의 상기 적층 방향의 외측의 면으로부터 끼워 넣어 가압하면서 진동을 가하는 것을 특징으로 하는, 2차 전지의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 피용착 부분은, 수지 재료로 이루어지는 복수의 세퍼레이터층의 양면에 내열층이 코팅된 내열층이 구비된 세퍼레이터를 복수 적층한 구조를 갖는 부분이며, 상기 가압 가진부 및 상기 지그 수용부는, 상기 적층 방향의 외측으로부터 겹쳐져 있는 상기 내열층이 구비된 세퍼레이터끼리를 끼워 넣어 가압하면서 진동을 가하는 것을 특징으로 하는, 2차 전지의 제조 방법.
  5. 제3항에 기재된 2차 전지의 제조 방법에 의해 제조된 2차 전지이며,
    표면에 수지층을 갖는 외장재와,
    상기 외장재에 의해 덮여 있는 발전 요소를 갖고,
    상기 발전 요소는, 정극과 부극이 내열층이 구비된 세퍼레이터를 개재하여 적층되어 있고, 상기 세퍼레이터의 단부의 일부가 상기 외장재의 주변의 일부에서 상기 외장재에 끼워져 있고, 당해 끼워져 있는 부분에 위치하는 상기 내열층이 파괴되어, 당해 파괴 부분에서 상기 외장재의 수지층과 상기 세퍼레이터의 수지가 용착되어 있는 것을 특징으로 하는, 2차 전지.
  6. 제4항에 기재된 2차 전지의 제조 방법에 의해 제조된 2차 전지이며,
    정극 또는 부극 중 어느 한쪽의 전극이 주머니 형상으로 형성된 2매의 내열층이 구비된 세퍼레이터의 사이에 수납된 포장 전극을 갖고,
    상기 주머니 형상으로 형성된 내열층이 구비된 세퍼레이터는, 내열층이 구비된 세퍼레이터 중에 수납된 전극보다도 외측에서 세퍼레이터끼리가 겹쳐져 있는 부분의 일부에 위치하는 상기 내열층이 파괴되어, 당해 파괴 부분에서 상기 세퍼레이터의 수지가 용착되어 있는 것을 특징으로 하는, 2차 전지.
  7. 가압 가진부와 당해 가압 가진부에 대향한 위치에 있는 지그 수용부의 양쪽에 볼록부를 갖고 있는 용착 지그와,
    적어도 상기 가압 가진부를 진동시키는 초음파 진동기를 구비하고,
    수지 재료로 이루어지는 복수의 세퍼레이터층의 사이에 내열층을 배치하여 적층한 구조를 갖는 피용착 부분을 상기 적층 방향으로부터 상기 가압 가진부와 상기 지그 수용부에 끼워 가압하면서 진동을 가함으로써, 상기 피용착 부분 중에 있는 상기 내열층을 파괴하여, 당해 파괴 부분에서 접하는 상기 세퍼레이터층의 수지를 용착하며 상기 볼록부는, 선단 전체가 원호 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 용착 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
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