WO2014103594A1

WO2014103594A1 - 電気デバイス、電気デバイスのセパレータ接合装置およびその接合方法

Info

Publication number: WO2014103594A1
Application number: PCT/JP2013/081792
Authority: WO
Inventors: 澤田　康宏
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2014-07-03
Also published as: KR20150083914A; KR101707357B1; US20160197372A1; EP2940775B1; EP2940775A1; CN110071250A; US9799910B2; JP5994866B2; EP2940775A4; JPWO2014103594A1; CN104854751A; TW201434652A

Abstract

　本発明は、振動したり衝撃を受けたりしてもセパレータ（３０）の耐熱材（３２）の飛散を防止することができる電気デバイスを提供する。　本発明の電気デバイスは、第１電極（１０）と、第１電極とは極性の異なる第２電極（２０）とを、セパレータ（３０）を介して積層している発電要素を有している。セパレータ（３０）は、溶融材（３１）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（３２）とを含み、隣接したセパレータ（３０）同士は、耐熱材同士を対面させて接合されている。

Description

電気デバイス、電気デバイスのセパレータ接合装置およびその接合方法

　本発明は、電気デバイス、電気デバイスのセパレータ接合装置およびその接合方法に関する。

　従来から、たとえば二次電池のような電気デバイスは、外装材で充放電が行われる発電要素を封止している。発電要素は、電極とセパレータとを積層して構成している。セパレータは、加熱されると収縮し易い。セパレータが収縮すると、電気的な短絡が局所的に発生して、電気デバイスの出力が低下する。

　そこで、耐熱性を有する耐熱層にその耐熱層の融点よりも低い融点を有する熱溶融層を配置したセパレータを用い、そのセパレータが加熱された場合でも収縮を防ぐ積層式電池の構成がある。積層式電池のセパレータの熱溶融層同士は、熱溶着によって固定している（例えば、特許文献１参照。）。

　ところで、電極とセパレータとを積層する装置として、第１および第２のセパレータ素材が吸着ドラムの回動に伴って引き出され、吸着ドラムが一回転する間に電極をセパレータで袋詰めして成形する構成が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。また、電極板の周囲を連続セパレータの接着によって取り囲み、その電極板の位置ずれを防止する構成が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２０１１－２１０５２４号公報（図１４および図１５参照）特開２０１１－００３３８１号公報特開２００９－００９９１９号公報

　しかしながら、上記特許文献１の構成において、図１４および図１５に示されているように、積層体の両端の最外面においてセパレータの耐熱層がそれぞれ露出している。また、各セパレータの両端部でも、耐熱層が露出している。

　このような状態では、積層式電池が振動したり衝撃を受けたりした場合に、セパレータの耐熱材が飛散して、電気的な特性が低下する虞がある。なお、上記特許文献１の図３に示されたセパレータは、耐熱層の両面に熱溶融層を設けた構成であることから、耐熱材は飛散しないものの、セパレータの層厚が厚くなってしまう。

　さらに、上記特許文献２および３のいずれにおいても、耐熱材と溶融材を積層して形成したセパレータを搬送する際に、飛散し易い耐熱材を飛散させないように考慮した構成とはなっていない。

　このような構成では、耐熱材と溶融材を積層して形成したセパレータを用いた場合、セパレータの耐熱材が、セパレータ接合装置内に飛散してしまう虞がある。

　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、振動したり衝撃を受けたりしてもセパレータの耐熱材の飛散を防止することができる電気デバイスの提供を目的とする。

　また、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、セパレータ接合装置内において、セパレータの耐熱材が飛散することを防止できる電気デバイスのセパレータ接合装置およびその接合方法の提供を目的とする。

　上記目的を達成する本発明に係る電気デバイスは、発電要素を有している。発電要素は、第１電極と、第１電極とは極性の異なる第２電極とを、セパレータを介して積層している。セパレータは、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、を含んでいる。隣接したセパレータ同士は、耐熱材同士を対面させて接合している。

　また、上記目的を達成する本発明に係る電気デバイスは、発電要素を有している。発電要素は、第１電極と、第１電極とは極性の異なる第２電極とを、セパレータを介して積層している。セパレータは、溶融材と、溶融材の片面に積層し溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材と、を含んでいる。セパレータの溶融材の側を搬送装置によって保持して搬送し、隣接したセパレータの耐熱材同士を対面させて隣接したセパレータ同士を接合している。

　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、第１電極と、第１電極とは極性の異なる第２電極とを、交互に積層するセパレータ同士を接合する接合装置である。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。ここで、セパレータの溶融材の側を搬送装置によって保持して搬送し、隣接したセパレータの耐熱材同士を対面させて隣接したセパレータ同士を接合する。

　また、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、第１電極と、第１電極とは極性の異なる第２電極とを、交互に積層するセパレータ同士を接合する接合方法である。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。ここで、セパレータの溶融材の側を保持して搬送し、隣接したセパレータの耐熱材同士を対面させて隣接したセパレータ同士を接合する。

第１実施形態に係る電気デバイスを示す斜視図である。第１実施形態に係る電気デバイスを示す分解斜視図である。第１実施形態に係る正極を一対のセパレータで袋詰めして形成した袋詰電極の両端に負極をそれぞれ積層した状態を示す斜視図である。第１実施形態に係る図３に示した４－４線における断面図である。第１実施形態に係る電気デバイスのセパレータを接合するセパレータ接合装置を示す斜視図である。第１実施形態に係る電気デバイスのセパレータを接合するセパレータ接合装置の真空吸引搬送ドラム近傍を示す側面図である。第１実施形態に係る電気デバイスのセパレータを接合するセパレータ接合装置のサクションコンベア近傍を示す側面図である。第１実施形態に係る電気デバイスのセパレータを接合するセパレータ接合装置の袋詰電極吸着パッド近傍を示す側面図である。第１実施形態に係る電気デバイスのセパレータを接合するセパレータ接合装置の加熱加圧部材近傍を示す斜視図である。第１実施形態に係る図９の１０－１０線における断面図である。第２実施形態に係る負極を一対のセパレータで袋詰めして形成した袋詰電極の両端に正極をそれぞれ積層した状態における電気デバイスの一部を示す断面図である。

　以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。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。図面における各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。

　（第１実施形態）
　まず、第１実施形態に係るセパレータ接合装置１００によってセパレータ３０同士が接合される電気デバイス１の構成について、図１～図４を参照しながら説明する。

　図１は、セパレータ接合装置１００によってセパレータ３０を接合した電気デバイス１を示す斜視図である。図２は、セパレータ接合装置１００によってセパレータ３０を接合した電気デバイス１を示す分解斜視図である。図３は、セパレータ接合装置１００によって正極１０を一対のセパレータ３０で袋詰めして形成した袋詰電極５０の両端に負極２０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に示した４－４線における断面図である。

　電気デバイス１は、図１に示すように、たとえば、リチウムイオン二次電池、ポリマーリチウム電池、ニッケル－水素電池、ニッケル－カドミウム電池に相当する。電気デバイス１は、図２に示すように、充放電が行われる発電要素６０を外装材４０で封止している。発電要素６０は、正極１０を一対のセパレータ３０で挟持して接合した袋詰電極５０と、負極２０とを交互に積層して構成している。

　正極１０は、第１電極に相当し、図２に示すように、導電体である正極集電体１１の両面に正極活物質１２を結着して形成している。電力を取り出す正極電極端子１１ａは、正極集電体１１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１０の正極電極端子１１ａは、溶接または接着によって互いに固定している。

　正極１０の正極集電体１１の材料には、たとえば、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、またはアルミニウム製パンチドメタルを用いている。正極１０の正極活物質１２の材料には、電気デバイス１がリチウムイオン二次電池である場合、種々の酸化物（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４のようなリチウムマンガン酸化物；二酸化マンガン；ＬｉＮｉＯ_２のようなリチウムニッケル酸化物；ＬｉＣｏＯ_２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；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。

　負極２０は、第１電極（正極１０）とは極性の異なる第２電極に相当し、図２に示すように、導電体である負極集電体２１の両面に負極活物質２２を結着して形成している。負極電極端子２１ａは、正極１０に形成した正極電極端子１１ａと重ならないように、負極集電体２１の一端の一部から延在して形成している。負極２０の長手方向の長さは、正極１０の長手方向の長さよりも長い。負極２０の短手方向の長さは、正極１０の短手方向の長さと同様である。複数積層された負極２０の負極電極端子２１ａは、溶接または接着によって互いに固定している。

　負極２０の負極集電体２１の材料には、たとえば、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２０の負極活物質２２の材料には、電気デバイス１がリチウムイオン二次電池である場合、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、たとえば、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。

　セパレータ３０は、図２に示すように、正極１０と負極２０の間に設けられ、その正極１０と負極２０とを電気的に隔離している。セパレータ３０は、正極１０と負極２０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。セパレータ３０は、矩形状に形成している。セパレータ３０の長手方向の長さは、負極電極端子２１ａの部分を除いた負極２０の長手方向の長さよりも長い。

　このセパレータ３０は、図４に示すように、たとえば、溶融材３１と耐熱材３２とを積層して形成する。耐熱材３２は、溶融材３１よりも溶融温度が高い。隣接したセパレータ３０は、耐熱材３２同士が対面した状態で接合している。したがって、耐熱材３２が、たとえば、溶融材３１に塗布して乾燥させた飛散し易い粉体であっても、その粉体を隣接したセパレータ３０の内部に閉じ込めて封止することができる。すなわち、電気デバイス１が振動したり衝撃を受けたりしても、その電気デバイス１内において、セパレータ３０の耐熱材３２の飛散を防止することができる。

　ここで、セパレータ３０の耐熱材３２と、正極１０の正極活物質１２とは、当接している。この耐熱材３２と正極活物質１２の間には、摩擦力が発生する。したがって、電気デバイス１が振動したり衝撃を受けたりしても、正極１０をセパレータ３０で袋詰めした袋詰電極５０内において、正極１０の移動を抑制することができる。すなわち、電気デバイス１内において、正極１０の積層ずれを抑制することにより、電気デバイス１の損傷を防止し、電気的特性を維持することができる。

　セパレータ３０の溶融材３１の材料には、たとえば、ポリプロピレンを用いている。溶融材３１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。非水電解液を保持するために、ポリマーを含有させている。セパレータ３０の耐熱材３２の材料には、たとえば、無機化合物を高温で成形したセラミックスを用いる。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。耐熱材３２の材料は、セラミックスに限定されることはなく、溶融材３１よりも溶融温度が高ければよい。

　外装材４０は、図２に示すように、たとえば、内部に金属板を備えたラミネートシート４１および４２から構成し、発電要素６０を両側から被覆して封止している。ラミネートシート４１および４２で発電要素６０を封止する際は、そのラミネートシート４１および４２の周囲の一部を開放して、その他の周囲を熱溶着などによって封止する。ラミネートシート４１および４２の開放されている部分から電解液を注入し、セパレータ３０等に電荷液を含浸させる。ラミネートシート４１および４２の開放部から内部を減圧することで空気を抜きつつ、その開放部も熱融着して完全に密封する。

　ラミネートシート４１および４２の材料には、たとえば、積層した３種類の材料を用いている。具体的には、負極２０に隣接する１層目の熱融着性樹脂の材料には、たとえば、ポリエチレン（ＰＥ）、アイオノマー、またはエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を用いている。２層目の金属箔には、たとえば、Ａｌ箔またはＮｉ箔を用いている。３層目の樹脂フィルムには、たとえば、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。

　上述した本実施形態に係るセパレータ接合装置１００によってセパレータ３０同士を接合した電気デバイス１によれば、以下の作用効果を奏する。

　電気デバイス１は、発電要素６０を有している。発電要素６０は、第１電極（正極１０）と、第１電極（正極１０）とは極性の異なる第２電極（負極２０）とを、セパレータ３０を介して積層している。セパレータ３０は、溶融材３１と、溶融材３１の片面のみに積層し溶融材３１よりも溶融温度が高い耐熱材３２と、を含んでいる。隣接したセパレータ３０は、耐熱材３２同士を対面させて接合している。

　このように構成した電気デバイス１によれば、耐熱材３２を隣接したセパレータ３０の内部に閉じ込めて封止することができる。したがって、電気デバイス１は、振動したり衝撃を受けたりしてもセパレータ３０の耐熱材３２の飛散を防止することができる。したがって、電気デバイス１の電気的特性を維持することができる。

　さらに、電気デバイス１によれば、第１電極（正極１０）と第２電極（負極２０）のうち、耐熱材３２との摩擦力が相対的に高い方の電極を隣接したセパレータ３０で挟持して接合するように構成してもよい。

　このように構成した電気デバイス１によれば、たとえば、セパレータ３０の耐熱材３２と、正極１０の正極活物質１２とは、当接しており摩擦力が発生する。したがって、電気デバイス１が振動したり衝撃を受けたりしても、正極１０をセパレータ３０で袋詰めした袋詰電極５０内において、正極１０の移動を抑制することができる。すなわち、電気デバイス１内において、正極１０の積層ずれを抑制することにより、電気デバイス１の損傷を防止し、電気的特性を維持することができる。

　さらに、電気デバイス１によれば、耐熱材３２は、溶融材３１に塗布して乾燥させた粉体を含む構成としてもよい。

　このように構成した電気デバイス１によれば、耐熱材３２が、特に、粉体のように飛散し易い粉体であっても、その粉体を隣接したセパレータ３０の内部に閉じ込めて封止することができる。すなわち、電気デバイス１が振動したり衝撃を受けたりしても、その電気デバイス１内において、粉体からなる耐熱材３２の飛散を、セパレータ３０の溶融材３１で効果的に遮蔽することができる。

　さらに、電気デバイス１によれば、粉体をセラミックスで形成してもよい。

　このように構成した電気デバイス１によれば、耐熱材３２が、特に、無機化合物を高温で成形したセラミックスのように飛散し易い多孔質であっても、そのセラミックスを隣接したセパレータ３０の内部に閉じ込めて封止することができる。すなわち、電気デバイス１が振動したり衝撃を受けたりしても、その電気デバイス１内において、粒子とバインダーの結合により形成された多孔質のセラミックスからなる耐熱材３２の飛散を、セパレータ３０の溶融材３１で効果的に遮蔽することができる。

　つぎに、電気デバイス１のセパレータ３０同士を接合する接合方法、およびその接合方法を具現化したセパレータ接合装置１００について、図５～図１０を参照しながら説明する。

　図５は、電気デバイス１のセパレータ３０を接合するセパレータ接合装置１００を示す斜視図である。図６は、電気デバイス１のセパレータ３０を接合するセパレータ接合装置１００の真空吸引搬送ドラム５４０近傍を示す側面図である。図７は、電気デバイス１のセパレータ３０を接合するセパレータ接合装置１００のサクションコンベア３１０近傍を示す側面図である。図８は、電気デバイス１のセパレータ３０を接合するセパレータ接合装置１００の袋詰電極吸着パッド８１０近傍を示す側面図である。図９は、電気デバイス１のセパレータ３０を接合するセパレータ接合装置１００の加熱加圧部材７１０近傍を示す斜視図である。図１０は、図９の１０－１０線における断面図である。

　ここで、セパレータ３０同士を加熱加圧部材７１０で加圧しながら加熱することによって互いに接合させた後に、その一対のセパレータ３０の間に正極１０を挿入してもよい。しかしながら、量産性や品質の観点から、正極１０を挟持したセパレータ３０同士を加熱加圧部材７１０で加熱しながら加圧することによって互いに接合させる構成で説明する。

　図５に示すように、セパレータ接合装置１００において、正極１０は、正極巻付ローラ２１０にロール状に巻き付けて保持している。正極巻付ローラ２１０は、円柱形状からなり、後述するサクションコンベア３１０の回転に従動して、時計方向に回転する。正極巻付ローラ２１０から搬出された正極１０は、搬送ローラ２２０を介して、後述する真空吸引搬送ドラム５４０および６４０の方向に向かって搬送される。

　搬送装置に相当するサクションコンベア３１０は、無端状のベルトからなり、表面に吸引口を複数設けている。サクションコンベア３１０の内周面には、複数の回転ローラ３２０を設けている。複数の回転ローラ３２０のうち、一つが動力を設けた駆動ローラであり、その他は従動ローラである。複数の回転ローラ３２０で時計方向に回転されるサクションコンベア３１０は、たとえば、真空吸引搬送ドラム５４０および６４０よりも正極１０の搬送方向下流側と上流側とに、２組ずつ配設している。

　正極１０を切断する切断部材４１０および４２０は、真空吸引搬送ドラム５４０および６４０よりも正極１０の搬送方向下流側に配設した２組のサクションコンベア３１０の間に配設している。切断部材４１０は、先端に直線状の鋭利な切断刃を設けており、連続した正極１０の一端を切断する。切断部材４２０は、先端に屈折した鋭利な切断刃を設けており、一端を切断された直後の正極１０の他端を切断する。切断部材４２０の屈折した切断刃の形状は、正極電極端子１１ａの形状に対応している。

　一対のセパレータ３０のうちの一のセパレータ３０は、セパレータ巻付ローラ５１０にロール状に巻き付けて保持している。セパレータ巻付ローラ５１０の軸心に、一のセパレータ３０の溶融材３１側が当接している。セパレータ巻付ローラ５１０は、円柱形状からなり、搬送装置に相当する真空吸引搬送ドラム５４０の回転に従動して、反時計方向に回転する。一のセパレータ３０は、加圧ローラ５２０とニップローラ５３０で挟持され一定の張力が掛かった状態で搬送され、真空吸引搬送ドラム５４０に真空吸着された状態で反時計方向に回転される。真空吸引搬送ドラム５４０は、円柱形状からなり吸引口を複数設けている。一のセパレータ３０は、真空吸引搬送ドラム５４０に近接して設けられ先端に鋭利な切断刃を設けた切断部材４３０によって、一定の幅で切断される。

　同様に、一対のセパレータ３０のうちの他のセパレータ３０は、セパレータ巻付ローラ６１０にロール状に巻き付けて保持している。セパレータ巻付ローラ６１０の軸心に、他のセパレータ３０の溶融材３１側が当接している。セパレータ巻付ローラ６１０は、円柱形状からなり、搬送装置に相当する真空吸引搬送ドラム６４０の回転に従動して、時計方向に回転する。他のセパレータ３０は、加圧ローラ６２０とニップローラ６３０で挟持され一定の張力が掛かった状態で搬送され、真空吸引搬送ドラム６４０に真空吸着された状態で時計方向に回転される。真空吸引搬送ドラム６４０は、円柱形状からなり吸引口を複数設けている。他のセパレータ３０は、真空吸引搬送ドラム６４０に近接して設けられ先端に鋭利な切断刃を設けた切断部材４４０によって、一定の幅で切断される。

　真空吸引搬送ドラム５４０および６４０の隙間の部位において、一対のセパレータ３０が正極１０を挟持するように、一のセパレータ３０、正極１０、および他のセパレータ３０が積層された状態で搬送される。

　図９に示すように、加熱加圧部材７１０は、一対のセパレータ３０の長手方向の両端の上方および下方に配設し、その一対のセパレータ３０を挟み込んでから離間するように上下に移動する。なお、図９において、本来、一のセパレータ３０、正極１０、および他のセパレータ３０は積層された状態であるが、ここでは離間させた状態で図示している。正極１０を挟持した一対のセパレータ３０は、互いに接合され、袋詰電極５０が形成される。一対のセパレータ３０は、互いに耐熱材３２が対面するように配設している。加熱加圧部材７１０は、たとえば、ステンレスや銅からなり、長方体形状に形成している。加熱加圧部材７１０は、図示せぬ駆動部によって上下に移動する。加熱加圧部材７１０は、たとえば、電熱線やヒータ電球により加熱している。

　図１０（ａ）に示すように、複数の加熱加圧部材７１０を、一対のセパレータ３０の長手方向の両端を上下方向から挟み込むように配設する。図１０（ａ）に断面図で示す構成は、図９に斜視図で示す構成に相当する。なお、図１０（ａ）において、本来、一のセパレータ３０、正極１０、および他のセパレータ３０は積層された状態であるが、ここでは離間させた状態で図示している。

　図１０（ｂ）に示すように、複数の加熱加圧部材７１０を図中のＰ１に示す方向に駆動することにより、加熱加圧部材７１０が一対のセパレータ３０の長手方向の両端を上下方向から挟持して、その一対のセパレータ３０を接合する。このとき、一対のセパレータ３０が、加熱加圧部材７１０によって加熱および加圧され、接合する。

　図１０（ｃ）に示すように、複数の加熱加圧部材７１０は、図中のＰ２に示す方向に駆動し、接合済みの一対のセパレータ３０から離間する。図１１および図１０を参照しながら上述したセパレータ接合方法では、加熱加圧部材７１０が、正極１０を挟持した一対のセパレータ３０を加熱しつつ加圧し、その一対のセパレータ３０を接合している。このような一対のセパレータ３０の接合工程は、量産性や品質の面から優れた、所謂、袋詰電極５０を形成する工程に相当する。

　搬送装置に相当する袋詰電極吸着パッド８１０は、完成した袋詰電極５０を一時的に所定の載置台８５０に載置する。袋詰電極吸着パッド８１０は、板状からなり、袋詰電極５０と当接する面に吸引口を複数設けている。袋詰電極吸着パッド８１０は、たとえば図示せぬエアーコンプレッサー等を動力として伸縮自在な伸縮部８２０の一端に連結している。伸縮部８２０の他端は、板状の支持部材８３０に連結している。支持部材８３０は、たとえば図示せぬ回動モータにより、一対のレール８４０に沿って往復する。このように、袋詰電極吸着パッド８１０は、伸縮部８２０、支持部材８３０、および一対のレール８４０によって、サクションコンベア３１０で搬送されてきた袋詰電極５０を吸引して移動させ、載置台８５０に載置する。

　図６、図７、および図８にそれぞれ示す、真空吸引搬送ドラム５４０、サクションコンベア３１０、および袋詰電極吸着パッド８１０は、それぞれセパレータ３０を吸着した状態で搬送する搬送装置に相当する。ここで、セパレータ３０の溶融材３１は、たとえば、ポリプロピレンからなり、飛散することはない。一方、セパレータ３０の耐熱材３２は、たとえば、無機化合物を高温で成形したセラミックスからなり、粉体となって飛散し易い。したがって、真空吸引搬送ドラム５４０、サクションコンベア３１０、および袋詰電極吸着パッド８１０は、セパレータ３０の耐熱材３２ではなく、セパレータ３０の溶融材３１側を吸引するように構成する。このように構成した電気デバイス１によれば、セパレータ３０の飛散し難い溶融材３１側を吸引して搬送することから、セパレータ接合装置１００内において、セパレータ３０の耐熱材３２が飛散することを防止できる。

　さらに、真空吸引搬送ドラム５４０、サクションコンベア３１０、および袋詰電極吸着パッド８１０の各搬送装置は、セパレータ３０の飛散しない溶融材３１側を吸引して搬送するため、その吸引力を一定に保つことができる。各搬送装置によるセパレータ３０の吸引力が一定に保たれると、そのセパレータ３０の送り寸法を一定にすることができる。さらに、各搬送装置は、飛散し易い耐熱材３２側を吸引しないことから、その耐熱材３２が飛散することがない。このため、各搬送装置の周辺に、飛散した粉体等を除去して清掃する機構を設ける必要がない。したがって、セパレータ接合装置１００の構成を小型化し、かつコストを抑制することができる。さらに、各搬送装置は、飛散して剥離し易い耐熱材３２側を吸引しないことから、その耐熱材３２が溶融材３１から剥離したり、吸引痕が生じたり、または接触傷が生じたりすることを防止できる。さらに、各搬送装置は、飛散し易い耐熱材３２側を吸引しないことから、粉体で目詰まりすることがなく、その各搬送装置内に粉体除去用のフィルタ等を設けて定期的に交換清掃する必要がない。

　上述した電気デバイス１のセパレータ３０同士を接合する接合方法、およびその接合方法を具現化したセパレータ接合装置１００によれば、以下の作用効果を奏する。

　電気デバイス１のセパレータ接合方法、およびその接合方法を具現化したセパレータ接合装置１００は、第１電極（正極１０）と、第１電極（正極１０）とは極性の異なる第２電極（負極２０）とを、交互に積層するセパレータ３０同士を接合するものである。溶融材３１と、溶融材３１の片面のみに積層し溶融材３１よりも溶融温度が高い耐熱材３２と、を含むセパレータ３０を用いる。ここで、セパレータ３０の溶融材３１の側を保持して搬送し、隣接したセパレータ３０の耐熱材３２同士を対面させて隣接したセパレータ３０同士を接合する。

　このように構成した電気デバイス１のセパレータ接合方法、およびそのセパレータ接合装置１００によれば、セパレータ３０の飛散し難い溶融材３１側を搬送装置によって保持して搬送することから、セパレータ接合装置１００内において、セパレータ３０の耐熱材３２が飛散することを防止できる。したがって、セパレータ接合装置１００内を清浄に保ち、かつ、セパレータ３０を接合した電気デバイス１の電気的特性を維持することができる。

　さらに、真空吸引搬送ドラム５４０、サクションコンベア３１０、および袋詰電極吸着パッド８１０の各搬送装置は、セパレータ３０の飛散しない溶融材３１側を吸引して搬送するため、その吸引力を一定に保つことができる。各搬送装置によるセパレータ３０の吸引力が一定に保たれると、そのセパレータ３０の送り寸法を一定にすることができる。

　さらに、各搬送装置は、飛散し易い耐熱材３２側を吸引しないことから、その耐熱材３２が飛散することがない。このため、各搬送装置の周辺に、飛散した粉体等を除去して清掃する機構を設ける必要がない。したがって、セパレータ接合装置１００の構成を小型化し、かつコストを抑制することができる。

　さらに、各搬送装置は、飛散して剥離し易い耐熱材３２側を吸引しないことから、その耐熱材３２が溶融材３１から剥離したり、吸引痕が生じたり、または接触傷が生じたりすることを防止できる。

　さらに、各搬送装置は、飛散し易い耐熱材３２側を吸引しないことから、粉体で目詰まりすることがなく、その各搬送装置内に粉体除去用のフィルタ等を設けて定期的に交換清掃する必要がない。したがって、清掃に係る工数を削減することができる。

　さらに、電気デバイス１のセパレータ３０の接合において、接合するセパレータ３０の耐熱材３２には、溶融材３１に塗布して乾燥させた粉体を用いてもよい。

　このように構成すれば、耐熱材３２が、特に、粉体のように飛散し易い粉体であっても、セパレータ接合装置１００内において、セパレータ３０の耐熱材３２が飛散することを効果的に防止できる。また、各搬送装置は、粉体を吸引しないことから、その粉体で目詰まりすることがない。

　さらに、電気デバイス１のセパレータ３０の接合において、接合するセパレータ３０の耐熱材３２には、セラミックスを用いてもよい。

　このように構成すれば、耐熱材３２が、特に、無機化合物を高温で成形したセラミックスのように飛散し易い多孔質であっても、セパレータ接合装置１００内において、セパレータ３０の耐熱材３２が飛散することを効果的に防止できる。また、各搬送装置は、セラミックスを吸引しないことから、そのセラミックスで目詰まりすることがない。

　（第２実施形態）
　第２実施形態に係る電気デバイスについて、図１１を参照しながら説明する。

　第２実施形態においては、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。

　図１１は、負極２０を一対のセパレータ３０で袋詰めして形成した袋詰電極７０の両端に正極１０をそれぞれ積層した状態における電気デバイスの一部を示す断面図である。

　セパレータ３０の耐熱材３２と、負極２０の負極活物質２２とは、当接しており摩擦力が発生する。したがって、電気デバイスが振動したり衝撃を受けたりしても、負極２０をセパレータ３０で袋詰めした袋詰電極５０内において、負極２０の移動を抑制することができる。すなわち、電気デバイス内において、負極２０の積層ずれを抑制することにより、電気デバイスの損傷を防止し、電気的特性を維持することができる。

　上述した第２実施形態に係る電気デバイスは、耐熱材３２と負極２０の負極活物質２２との間に発生する摩擦力が、耐熱材３２と正極１０の正極活物質１２との間に発生する摩擦力よりも、大きい場合に有効である。

　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。

　第１実施形態では、一例として、セパレータ３０の溶融材３１側を搬送装置（真空吸引搬送ドラム５４０、サクションコンベア３１０、および袋詰電極吸着パッド８１０）で吸引して搬送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。たとえば、セパレータ３０の溶融材３１側を搬送装置によって挟持して搬送したり、セパレータ３０の溶融材３１側を搬送装置によって載置して搬送したりする構成としても、耐熱材３２を隣接したセパレータ３０の内部に閉じ込めて封止することができる。

　また、実施形態では、一例として、セパレータ接合装置１００によって正極１０を一対のセパレータ３０で袋詰め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。たとえば、セパレータ接合装置１００によって負極２０を一対のセパレータ３０で袋詰めする構成としてもよい。このような構成は、耐熱材３２と負極２０の負極活物質２２との間に発生する摩擦力が、耐熱材３２と正極１０の正極活物質１２との間に発生する摩擦力よりも、大きい場合に有効である。

　本出願は、２０１２年１２月２８日に出願された日本特許出願番号２０１２－２８６９８８号および２０１２年１２月２８日に出願された日本特許出願番号２０１２－２８６９９３号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。

１　電気デバイス、
１０　正極（第１電極）、
１１　正極集電体、
１１ａ　正極電極端子、
１２　正極活物質、
２０　負極（第２電極）、
２１　負極集電体、
２１ａ　負極電極端子、
２２　負極活物質、
３０　セパレータ、
３１　溶融材、
３２　耐熱材、
４０　外装材、
４１，４２　ラミネートシート、
５０，７０　袋詰電極、
６０　発電要素、
１００　セパレータ接合装置、
２１０　正極巻付ローラ、
２２０　搬送ローラ、
３１０　サクションコンベア（搬送装置）、
３２０　回転ローラ、
４１０，４２０，４３０，４４０　切断部材、
５１０，６１０　セパレータ巻付ローラ、
５２０，６２０　加圧ローラ、
５３０，６３０　ニップローラ、
５４０，６４０　真空吸引搬送ドラム（搬送装置）、
７１０　加熱加圧部材、
８１０　袋詰電極吸着パッド（搬送装置）、
８２０　伸縮部、
８３０　支持部材、
８４０　レール、
８５０　載置台。

Claims

　第１電極と、前記第１電極とは極性の異なる第２電極とを、セパレータを介して積層して形成した発電要素を有し、
　前記セパレータは、溶融材と、前記溶融材の片面のみに積層し前記溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材と、を含み、
　隣接した前記セパレータ同士は、前記耐熱材同士を対面させて接合された電気デバイス。
　前記第１電極と前記第２電極のうち、前記耐熱材との摩擦力が相対的に高い方の電極を隣接した前記セパレータで挟持して接合している請求項１に記載の電気デバイス。
　前記耐熱材は、前記溶融材に塗布して乾燥させた粉体を含む請求項１または２に記載の電気デバイス。
　前記粉体は、セラミックスで形成した請求項３に記載の電気デバイス。
　第１電極と、前記第１電極とは極性の異なる第２電極とを、セパレータを介して積層して形成した発電要素を有し、
　前記セパレータは、溶融材と、前記溶融材の片面のみに積層し前記溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材と、を含み、
　前記セパレータの前記溶融材の側を搬送装置によって保持して搬送し、隣接した前記セパレータの前記耐熱材同士を対面させて隣接した前記セパレータ同士が接合された電気デバイス。
　第１電極と、前記第１電極とは極性の異なる第２電極とを、交互に積層するセパレータ同士を接合する接合装置であって、
　溶融材と、前記溶融材の片面のみに積層し前記溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材と、を含む前記セパレータを用い、
　前記セパレータの前記溶融材の側を搬送装置によって保持して搬送し、隣接した前記セパレータの前記耐熱材同士を対面させて隣接した前記セパレータ同士を接合する電気デバイスのセパレータ接合装置。
前記セパレータの前記溶融材の側を吸引して搬送する請求項６に記載の電気デバイスのセパレータ接合装置。
　接合する前記セパレータの前記耐熱材は、前記溶融材に塗布して乾燥させた粉体を含む請求項６または７に記載の電気デバイスのセパレータ接合装置。
　前記粉体は、セラミックスで形成した請求項８項に記載の電気デバイスのセパレータ接合装置。
　第１電極と、前記第１電極とは極性の異なる第２電極とを、交互に積層するセパレータ同士を接合する接合方法であって、
　溶融材と、前記溶融材の片面のみに積層し前記溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材と、を含む前記セパレータを用い、
　前記セパレータの前記溶融材の側を保持して搬送し、隣接した前記セパレータの前記耐熱材同士を対面させて隣接した前記セパレータ同士を接合する電気デバイスのセパレータ接合方法。