WO2022173004A1 - リチウムイオン電池用部材の製造方法及び製造装置 - Google Patents

リチウムイオン電池用部材の製造方法及び製造装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2022173004A1
WO2022173004A1 PCT/JP2022/005399 JP2022005399W WO2022173004A1 WO 2022173004 A1 WO2022173004 A1 WO 2022173004A1 JP 2022005399 W JP2022005399 W JP 2022005399W WO 2022173004 A1 WO2022173004 A1 WO 2022173004A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current collector
frame
ion battery
lithium ion
manufacturing
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/005399
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
英明 堀江
康裕 進藤
亮介 草野
勇輔 中嶋
佑弥 田中
Original Assignee
Ａｐｂ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2021019923A external-priority patent/JP2022122585A/ja
Priority claimed from JP2021020844A external-priority patent/JP2022123498A/ja
Application filed by Ａｐｂ株式会社 filed Critical Ａｐｂ株式会社
Publication of WO2022173004A1 publication Critical patent/WO2022173004A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/139—Processes of manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for manufacturing lithium-ion battery members.
  • Lithium-ion batteries are high-capacity secondary batteries that have been used in a variety of applications in recent years.
  • a lithium-ion battery is configured by using a plurality of lithium-ion single cells in which current collector layers, active material layers, and separators are laminated.
  • a frame is provided at the edge of the current collector layer in order to seal the electrolyte inside.
  • the manufacturing process for lithium-ion single cells can be performed on a single wafer.
  • a current collector and a frame formed by a technique such as screen printing, ejection from a nozzle, or injection molding are combined into a sheet through a base. It is possible.
  • such a single-wafer method generally takes time and cannot be said to be highly efficient in terms of manufacturing efficiency.
  • it is conceivable to continuously attach the frame to the current collector For example, it is conceivable to form the current collector strip into a roll, pull out the strip-shaped current collector from the roll, and sequentially attach the frame to the moving strip-shaped current collector.
  • the present invention has been made in view of such problems, and a member for a lithium ion battery that can secure the accuracy of mounting the frame to the current collector while improving the manufacturing efficiency of the lithium ion battery.
  • the purpose is to provide a manufacturing method and manufacturing apparatus for
  • the present invention comprises a first step of manufacturing a transfer sheet in which a plurality of frames are attached to a belt-shaped film, and sequentially transferring the plurality of frames from the transfer sheet to a belt-shaped current collector.
  • a member in which a plurality of lithium-ion battery members are connected including a current collector layer formed by dividing the strip-shaped current collector into predetermined units, and the frame body provided at the edge of the current collector layer.
  • the strip-shaped current collector is formed by sequentially transferring a plurality of frames onto a strip-shaped current collector from a transfer sheet in which a plurality of frames are attached to a strip-shaped film.
  • An apparatus for manufacturing a lithium-ion battery member comprising:
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an assembled battery.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a lithium-ion cell.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a frame.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a transfer sheet in which a plurality of frames are attached to a belt-shaped film.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a transfer sheet manufacturing apparatus that manufactures a transfer sheet in which a plurality of frames are attached to a band-shaped film.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a member sheet manufacturing apparatus that manufactures a member sheet by transferring a frame to a strip-shaped current collector.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an assembled battery.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a lithium-ion cell.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a frame.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a transfer sheet in which a plurality of frames are
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a process of sequentially transferring a plurality of frames onto a strip-shaped current collector.
  • FIG. 8A is a diagram showing a blank portion of the transfer sheet.
  • FIG. 8B is a diagram showing a blank portion of the transfer sheet.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing an example of a method for manufacturing a member for a lithium ion battery according to Modification 2.
  • FIG. FIG. 10 is a perspective view schematically showing an example of a lithium ion battery member manufactured by the method for manufacturing a lithium ion battery member of Modification 2.
  • FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram showing evaluation criteria for an appearance (warp) evaluation test.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an assembled battery 1. As shown in FIG. 1,
  • the assembled battery 1 is formed by stacking a plurality of flat lithium-ion cells 10 in the thickness direction.
  • a plurality of lithium ion cells 10 n cells of lithium ion cells 10a to 10n are illustrated.
  • FIG. 1 is only an example, and the number of lithium ion cells 10 included in the assembled battery 1 is not particularly limited.
  • the assembled battery 1 has an outer layer film 11 provided so as to cover the periphery of the stacked lithium-ion unit cells 10 .
  • a flexible insulating material can be used for the outer layer film 11 .
  • a laminate film may be used as the outer layer film 11, for example.
  • the laminate film a three-layer laminate film having a nylon film on the outside, an aluminum foil in the center, and an adhesive layer such as modified polypropylene on the inside can be preferably used.
  • current extraction portions 12 are provided at both ends of the lithium ion cells 10 in the stacking direction.
  • Various electrical appliances are supplied with current through the current take-out portion 12 .
  • a lithium-ion cell Next, a lithium-ion cell will be described.
  • a lithium-ion single battery has a positive electrode current collector layer, a positive electrode active material layer, a separator, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector layer laminated in this order, and the positive electrode current collector layer and the negative electrode current collector layer are laminated. as the outermost layer, and an electrolyte is enclosed by sealing the outer peripheries of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the lithium-ion single cell 10.
  • a positive electrode current collector layer 111, a positive electrode active material layer 113, a separator 130, a negative electrode active material layer 123, and a negative electrode current collector layer 121 are laminated in the order shown in FIG. That is, the positive electrode current collector layer 111 and the negative electrode current collector layer 121 are arranged as the outermost layers.
  • the edges of the positive electrode current collector layer 111 and the negative electrode current collector layer 121 are sealed by a frame 140, and electrolyte is enclosed.
  • the positive electrode current collector layer 111 As the positive electrode current collector layer 111 , a current collector used in a known lithium-ion single battery can be used. For example, a known metal current collector and a resin current collector ( resin current collectors described in JP-A-2012-150905 and WO 2015/005116, etc.) can be used.
  • the positive electrode current collector layer 111 is preferably a resin current collector from the viewpoint of battery characteristics and the like.
  • metal current collectors include copper, aluminum, titanium, nickel, tantalum, niobium, hafnium, zirconium, zinc, tungsten, bismuth, antimony, alloys containing one or more of these metals, and the group consisting of stainless alloys. and one or more metal materials selected from These metal materials may be used in the form of thin plates, metal foils, or the like.
  • a metal current collector formed by forming the above metal material on the surface of a base material other than the above metal material by sputtering, electrodeposition, coating, or the like may be used.
  • the resin current collector preferably contains a conductive filler and a matrix resin.
  • matrix resins include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polycycloolefin (PCO), polyethylene terephthalate (PET), polyethernitrile (PEN), polytetrafluoroethylene (PTFE ), styrene-butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl acrylate (PMA), polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVdF), epoxy resins, silicone resins or mixtures thereof.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PMP polymethylpentene
  • PCO polycycloolefin
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyethernitrile
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • SBR polyacrylonitrile
  • PAN polymethyl acrylate
  • PMA polymethyl methacrylate
  • polyethylene polyethylene
  • PP polypropylene
  • PMP polymethylpentene
  • PCO polycycloolefin
  • the conductive filler is selected from materials with conductivity. Specifically, metal [nickel, aluminum, stainless steel (SUS), silver, copper, titanium, etc.], carbon [graphite and carbon black (acetylene black, ketjen black, furnace black, channel black, thermal lamp black, etc.), etc. ], and mixtures thereof, but are not limited thereto. These conductive fillers may be used singly or in combination of two or more. Also, alloys or metal oxides thereof may be used. From the viewpoint of electrical stability, aluminum, stainless steel, carbon, silver, copper, titanium and mixtures thereof are preferred, silver, aluminum, stainless steel and carbon are more preferred, and carbon is even more preferred. These conductive fillers may be those obtained by coating a conductive material (a metal material among the conductive filler materials described above) around a particulate ceramic material or a resin material by plating or the like.
  • a conductive material a metal material among the conductive filler materials described above
  • the average particle size of the conductive filler is not particularly limited, but from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery, it is preferably 0.01 to 10 ⁇ m, more preferably 0.02 to 5 ⁇ m. It is more preferably 0.03 to 1 ⁇ m.
  • the "particle diameter” means the maximum distance L among the distances between any two points on the outline of the particle.
  • the value of "average particle size” is the average value of the particle size of particles observed in several to several tens of fields of view using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). The calculated value shall be adopted.
  • the shape (form) of the conductive filler is not limited to a particle form, and may be in a form other than a particle form. good.
  • the conductive filler may be a conductive fiber having a fibrous shape.
  • conductive fibers include carbon fibers such as PAN-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers, conductive fibers obtained by uniformly dispersing highly conductive metals and graphite in synthetic fibers, and metals such as stainless steel.
  • fibrillated metal fibers include fibrillated metal fibers, conductive fibers obtained by coating the surface of organic fibers with metal, and conductive fibers obtained by coating the surfaces of organic fibers with a resin containing a conductive substance.
  • carbon fibers are preferred.
  • a polypropylene resin in which graphene is kneaded is also preferable.
  • the average fiber diameter is preferably 0.1 to 20 ⁇ m.
  • the weight ratio of the conductive filler in the resin current collector is preferably 5-90% by weight, more preferably 20-80% by weight.
  • the weight ratio of the conductive filler is preferably 20 to 30% by weight.
  • the resin current collector may contain other components (dispersant, cross-linking accelerator, cross-linking agent, colorant, ultraviolet absorber, plasticizer, etc.) in addition to the matrix resin and the conductive filler. Also, a plurality of resin current collectors may be laminated and used, or a resin current collector and a metal foil may be laminated and used.
  • the thickness of the positive electrode current collector layer 111 is not particularly limited, it is preferably 5 to 150 ⁇ m.
  • the total thickness after lamination is preferably 5 to 150 ⁇ m.
  • the positive electrode current collector layer 111 can be obtained, for example, by molding a conductive resin composition obtained by melt-kneading a matrix resin, a conductive filler, and a dispersing agent for a filler used if necessary into a film by a known method. can be done. Methods for forming the conductive resin composition into a film include, for example, known film forming methods such as a T-die method, an inflation method and a calender method. The positive electrode current collector layer 111 can also be obtained by a molding method other than film molding.
  • the positive electrode active material layer 113 is preferably a non-bound mixture containing a positive electrode active material.
  • the non-bound body means that the position of the positive electrode active material is not fixed in the positive electrode active material layer, and the positive electrode active materials and the positive electrode active materials and the positive electrode active material and the current collector are irreversibly means not fixed.
  • the positive electrode active material layer 113 is a non-bound body, the positive electrode active materials are not irreversibly fixed to each other, so that the interface between the positive electrode active materials can be separated without mechanically destroying them. Even when stress is applied to the substance layer 113, the positive electrode active material moves, which is preferable because the positive electrode active material layer 113 can be prevented from being broken.
  • the positive electrode active material layer 113 which is a non-binder, can be obtained by a method such as making the positive electrode active material layer 113 containing a positive electrode active material and an electrolytic solution but not containing a binder.
  • the binder means an agent that cannot reversibly fix the positive electrode active materials together and the positive electrode active material and the current collector, and includes starch, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxyl
  • Known solvent-drying type binders for lithium ion batteries such as methyl cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, styrene-butadiene rubber, polyethylene and polypropylene can be used.
  • binders are used by dissolving or dispersing them in a solvent, and by volatilizing and distilling off the solvent, the surface solidifies without exhibiting adhesiveness, so that the positive electrode active materials and the positive electrode active material and the current collector are solidified. cannot be reversibly fixed.
  • the lithium-containing transition metal phosphate may have a transition metal site partially substituted with another transition metal.
  • the volume average particle size of the positive electrode active material is preferably 0.01 to 100 ⁇ m, more preferably 0.1 to 35 ⁇ m, even more preferably 2 to 30 ⁇ m, from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery. .
  • the positive electrode active material may be a coated positive electrode active material in which at least part of the surface is coated with a coating material containing a polymer compound. When the positive electrode active material is covered with the coating material, the volume change of the positive electrode is moderated, and the expansion of the positive electrode can be suppressed.
  • those described as active material coating resins in JP-A-2017-054703 and WO 2015/005117 can be suitably used.
  • the covering material may contain a conductive agent.
  • the conductive agent the same conductive filler contained in the positive electrode current collector layer 111 can be preferably used.
  • the positive electrode active material layer 113 may contain an adhesive resin.
  • an adhesive resin for example, a non-aqueous secondary battery active material coating resin described in JP-A-2017-054703 is mixed with a small amount of an organic solvent to adjust its glass transition temperature to room temperature or lower. Also, those described as adhesives in JP-A-10-255805 can be preferably used.
  • adhesive resin is a resin that does not solidify even if the solvent component is volatilized and dried, and has adhesiveness (the property of adhering by applying a slight pressure without using water, solvent, heat, etc.) means
  • a solution-drying type electrode binder used as a binder is one that dries and solidifies by volatilizing a solvent component, thereby firmly adhering and fixing active materials to each other. Therefore, the binder (solution-drying type electrode binder) and the adhesive resin are different materials.
  • the positive electrode active material layer 113 may contain an electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent.
  • an electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent.
  • the electrolyte those used in known electrolytic solutions can be used.
  • lithium salts of organic acids such as LiN ( CF3SO2 ) 2 , LiN ( C2F5SO2 ) 2 and LiC ( CF3SO2 ) 3 ; ) is preferred.
  • non-aqueous solvent those used in known electrolytic solutions can be used.
  • compounds, amide compounds, sulfones, sulfolane, etc. and mixtures thereof can be used.
  • lactone compounds examples include 5-membered ring ( ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, etc.) and 6-membered ring lactone compounds ( ⁇ -valerolactone, etc.).
  • Cyclic carbonates include propylene carbonate, ethylene carbonate and butylene carbonate.
  • Chain carbonates include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate and di-n-propyl carbonate.
  • chain carboxylic acid esters examples include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate and methyl propionate.
  • Cyclic ethers include tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane and 1,4-dioxane. Chain ethers include dimethoxymethane and 1,2-dimethoxyethane.
  • Phosphate esters include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, ethyldimethyl phosphate, diethylmethyl phosphate, tripropyl phosphate, tributyl phosphate, tri(trifluoromethyl) phosphate, tri(trichloromethyl) phosphate, Tri(trifluoroethyl) phosphate, tri(triperfluoroethyl) phosphate, 2-ethoxy-1,3,2-dioxaphospholan-2-one, 2-trifluoroethoxy-1,3,2- dioxaphospholan-2-one, 2-methoxyethoxy-1,3,2-dioxaphospholan-2-one and the like. Acetonitrile etc.
  • nitrile compound nitrile compound
  • DMF etc. are mentioned as an amide compound.
  • Sulfones include dimethylsulfone, diethylsulfone, and the like.
  • the non-aqueous solvent may be used singly or in combination of two or more.
  • lactone compounds, cyclic carbonates, chain carbonates and phosphates are preferred from the viewpoint of battery output and charge-discharge cycle characteristics, and lactone compounds, cyclic carbonates and chains are more preferred.
  • Carbonic acid ester is particularly preferred is a mixture of cyclic carbonic acid ester and chain carbonic acid ester. Most preferred is a mixture of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) or a mixture of ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC).
  • the positive electrode active material layer 113 may contain a conductive aid.
  • a conductive aid a conductive material similar to the conductive filler contained in the positive electrode current collector layer 111 can be preferably used.
  • the weight ratio of the conductive aid in the positive electrode active material layer 113 is preferably 3 to 10% by weight.
  • the thickness of the positive electrode active material layer 113 is not particularly limited, it is preferably 150 to 600 ⁇ m, more preferably 200 to 450 ⁇ m, from the viewpoint of battery performance.
  • the negative electrode current collector layer 121 As the negative electrode current collector layer 121, one having the same structure as that described for the positive electrode current collector layer 111 can be appropriately selected and used, and can be obtained by a similar method.
  • the negative electrode current collector layer 121 is preferably a resin current collector from the viewpoint of battery characteristics and the like. Although the thickness of the negative electrode current collector layer 121 is not particularly limited, it is preferably 5 to 150 ⁇ m.
  • the negative electrode active material layer 123 is preferably a non-bound mixture containing a negative electrode active material.
  • the reason why the negative electrode active material layer is preferably a non-binder, and the reason why the positive electrode active material layer 113 is preferably a non-binder is the method for obtaining the negative electrode active material layer 123 which is a non-binder. , and the method for obtaining the positive electrode active material layer 113 which is a non-binder.
  • negative electrode active materials include carbon-based materials [graphite, non-graphitizable carbon, amorphous carbon, baked resin bodies (for example, carbonized products obtained by baking phenolic resin and furan resin, etc.), cokes (for example, pitch coke, needle coke and petroleum coke, etc.) and carbon fiber, etc.], silicon-based materials [silicon, silicon oxide (SiOx), silicon-carbon composites (carbon particles whose surface is coated with silicon and / or silicon carbide, silicon particles or oxide Silicon particles coated with carbon and/or silicon carbide, silicon carbide, etc.) and silicon alloys (silicon-aluminum alloy, silicon-lithium alloy, silicon-nickel alloy, silicon-iron alloy, silicon-titanium alloy, silicon - manganese alloys, silicon-copper alloys and silicon-tin alloys, etc.)], conductive polymers (e.g., polyacetylene and polypyrrole, etc.), metals (tin, aluminum, zirconium, titanium, etc.), metal
  • carbon-based materials silicon-based materials, and mixtures thereof are preferable from the viewpoint of battery capacity and the like.
  • carbon-based material graphite, non-graphitizable carbon, and amorphous carbon are more preferable, and as the silicon-based material, silicon oxide and silicon-carbon composites are more preferred.
  • the volume average particle size of the negative electrode active material is preferably 0.01 to 100 ⁇ m, more preferably 0.1 to 20 ⁇ m, even more preferably 2 to 10 ⁇ m, from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery.
  • the volume average particle size of the negative electrode active material means the particle size (Dv50) at an integrated value of 50% in the particle size distribution determined by the microtrack method (laser diffraction/scattering method).
  • the microtrack method is a method of obtaining a particle size distribution by utilizing scattered light obtained by irradiating particles with laser light.
  • a Microtrac manufactured by Nikkiso Co., Ltd. or the like can be used.
  • the negative electrode active material may be a coated negative electrode active material in which at least part of the surface is coated with a coating material containing a polymer compound. When the periphery of the negative electrode active material is covered with the coating material, the volume change of the negative electrode is moderated, and the expansion of the negative electrode can be suppressed.
  • the same coating material as that constituting the coated positive electrode active material can be suitably used.
  • the negative electrode active material layer 123 contains an electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent.
  • an electrolytic solution similar to the electrolytic solution contained in the positive electrode active material layer 113 can be preferably used.
  • the negative electrode active material layer 123 may contain a conductive aid.
  • a conductive aid a conductive material similar to the conductive filler contained in the positive electrode active material layer 113 can be preferably used.
  • the weight ratio of the conductive aid in the negative electrode active material layer 123 is preferably 2 to 10% by weight.
  • the negative electrode active material layer 123 may contain an adhesive resin.
  • the adhesive resin the same adhesive resin as an optional component of the positive electrode active material layer 113 can be preferably used.
  • the thickness of the negative electrode active material layer 123 is not particularly limited, it is preferably 150 to 600 ⁇ m, more preferably 200 to 450 ⁇ m, from the viewpoint of battery performance.
  • separator 130 As the separator 130, a porous film made of polyethylene or polypropylene, a laminated film of the above porous films (laminated film of porous polyethylene film and porous polypropylene, etc.), synthetic fiber (polyester fiber, aramid fiber, etc.), or glass fiber and separators used in known lithium-ion cells, such as non-woven fabrics made of such materials, and those having ceramic fine particles such as silica, alumina, and titania adhered to their surfaces.
  • the lithium-ion unit cell 10 has a structure in which an electrolytic solution is enclosed by sealing the edges of the positive electrode current collector layer 111 and the negative electrode current collector layer 121 with a frame 140 .
  • the frame 140 is arranged between the positive electrode current collector layer 111 and the negative electrode current collector layer 121 and has a function of sealing the outer circumferences of the positive electrode active material layer 113 , the negative electrode active material layer 123 and the separator 130 .
  • FIG. 2 shows a case where a part of the separator 130 is configured to enter the frame body 140 . That is, in FIG. 2, the width of the separator 130 is larger than that of the positive electrode active material layer 113 and the negative electrode active material layer 123 surrounded by the frame 140, and a part of the separator 130 bites into the frame 140. .
  • the embodiment is not limited to this, and for example, the positive electrode active material layer 113, the negative electrode active material layer 123, and the separator 130 may have the same width in the horizontal direction of FIG.
  • the frame 140 shown in FIG. 2 may be manufactured integrally, or may be manufactured, for example, by separately manufacturing a frame on the positive electrode side and a frame on the negative electrode side and combining them.
  • the frame 140 is not particularly limited as long as it is made of a material that is durable against the electrolytic solution, but a polymer material is preferred, and a thermosetting polymer material is more preferred. Specifically, epoxy-based resins, polyolefin-based resins, polyurethane-based resins, polyvinylidene fluoride resins, and the like can be mentioned, and epoxy-based resins are preferred because of their high durability and ease of handling.
  • the frame 140 is, for example, a frame-shaped member as shown in FIG.
  • the frame 140 is attached to either the positive electrode current collector layer 111 or the negative electrode current collector layer 121 .
  • the positive electrode current collector layer 111 and the negative electrode current collector layer 121 are also simply referred to as current collectors. That is, the frame 140 is attached to the current collector on the positive electrode side or the negative electrode side.
  • the other current collector is further formed, whereby the lithium ion single battery 10 can be manufactured. .
  • the attachment of the frame 140 to the current collector is continuously and smoothly performed, thereby improving the manufacturing efficiency of the lithium ion battery. while improving the accuracy of attaching the frame 140 to the current collector.
  • a transfer sheet 22 is manufactured by attaching a plurality of frames 140 to a belt-shaped film 21 .
  • the plurality of frames 140 four frames 140a to 140d are shown.
  • the film 21 is a resin material such as polyethylene terephthalate (PET).
  • PET polyethylene terephthalate
  • a release agent such as silicone may be applied to the surface of the film 21 on which the frame 140 is attached so that the frame 140 can be easily peeled off later.
  • the plurality of frames 140 are attached to the strip-shaped film 21 so as to line up in a row (linearly).
  • FIG. 4 shows a state in which a plurality of frames 140 are arranged on the belt-like film 21 without gaps, a certain gap may be provided between the frames 140 .
  • the sheet can be easily bent, and the sheet can be easily rolled and managed.
  • the gap between the frames 140 is large, the amount of dust generated when cutting the band-shaped current collector 23 described later increases, and this is not preferable from the viewpoint of yield. Considering the above points, it is preferable that the gap between the frames 140 is appropriately adjusted.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a transfer sheet manufacturing apparatus 31 that manufactures a transfer sheet 22 in which a plurality of frames 140 are attached to a band-shaped film 21.
  • the transfer sheet manufacturing device 31 includes a splicer 311 and an attachment device 312 .
  • the transfer sheet manufacturing device 31 pulls out the film 21 at a predetermined speed from the roll 21' on which the film 21 is wound. For example, the transfer sheet manufacturing device 31 moves the film 21 along the arrow in FIG. move in the indicated direction. Although two rolls 21' are shown in FIG. 5, one is a spare. When the film 21 is completely pulled out from one roll 21', the splicer 311 can shorten or eliminate the stop time of the device by switching the destination of the film 21 to the other roll 21'.
  • attachment device 312 includes retention mechanism 3121 and crimping mechanism 3122 .
  • the holding mechanism 3121 places the frame 140 on the film 21 . That is, the holding mechanism 3121 holds the prefabricated frame 140 and moves it to the position shown in FIG.
  • the method for holding the frame 140 by the holding mechanism 3121 is not particularly limited.
  • the holding mechanism 3121 may include a robotic arm to mechanically hold the frame 140 .
  • the holding mechanism 3121 may include a suction pad and hold the frame 140 by generating a negative pressure in the suction pad.
  • the pressing mechanism 3122 manufactures the transfer sheet 22 by pressing the film 21 and the frame 140 together.
  • the crimping mechanism 3122 is a press roll that pinches and presses the film 21 and the frame 140 to bond the frame 140 to the film 21 .
  • the crimping mechanism 3122 may heat the film 21 and the frame 140 to thermally crimp them.
  • the manufactured transfer sheet 22 is wound into a roll.
  • the roll around which the transfer sheet is wound is referred to as a transfer roll 22'.
  • the method of manufacturing the frame 140 is not particularly limited.
  • the frame 140 can be formed into a predetermined shape by cutting a sheet or block made of a predetermined material such as a polymeric material.
  • the frame 140 is obtained by punching out a material sheet made of a predetermined material.
  • the frame 140 can be formed into a predetermined shape by a method using a frame mold such as injection molding.
  • a frame mold such as injection molding.
  • a mold having an internal space of a predetermined shape is prepared in advance, and the frame 140 can be formed into a predetermined shape by performing injection molding on the mold.
  • the frame body 140 can be formed into a predetermined shape by ejecting or applying a predetermined material onto the base material.
  • the frame 140 can be formed into a predetermined shape by a dispenser. That is, the frame 140 can be formed by discharging a predetermined amount of a predetermined material from a nozzle onto the substrate under the control of the dispenser.
  • the frame 140 can be formed by applying a predetermined material in a predetermined shape onto the base material using a coater such as a screen printer.
  • the frame body 140 can be formed by discharging or applying a predetermined material onto a base material in a predetermined shape using a dispenser, a coater, or the like, and peeling it off from the base material after drying. can be done.
  • the frame body 140 is formed by discharging or applying a predetermined material such as a two-liquid curing resin or a UV curing resin onto the base material using a dispenser, a coater, or the like so as to form a predetermined shape, and peeling off from the base material after curing. It can be formed by letting
  • the frame body 140 can be formed into a predetermined shape by various methods.
  • the frame 140 may be formed into a predetermined shape by assembling sheets or blocks made of a predetermined material so as to have a predetermined shape.
  • the frame 140 may be formed into a predetermined shape by arranging a sheet made of a predetermined material in the longitudinal direction of the base material and ejecting or applying the material in the vertical direction.
  • the frame 140 can be manufactured by any type of 3D printer.
  • the frame 140 may be attached to the film 21 by forming the frame 140 on the film 21 .
  • the frame 140 can be formed on the film 21 by using the film 21 as a base material and discharging or applying a predetermined material onto the film 21 in a predetermined shape using a dispenser, a coater, or the like.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a member sheet manufacturing apparatus 32 that manufactures the member sheet 24 by transferring the frame 140 onto the strip-shaped current collector 23.
  • member sheet manufacturing device 32 includes splicer 321 and transfer device 322 .
  • the member sheet manufacturing apparatus 32 pulls out the strip-shaped current collector 23 at a predetermined speed from the current collector roll 23' around which the strip-shaped current collector 23 is wound. Although two current collector rolls 23' are shown in FIG. 6, one is a spare. When the strip-shaped current collector 23 is completely pulled out from one current collector roll 23', the splicer 321 switches the destination of the strip-shaped current collector 23 to the other current collector roll 23'. downtime can be reduced or eliminated.
  • the member sheet manufacturing device 32 pulls out the transfer sheet 22 from the transfer roll 22' at a predetermined speed.
  • the member sheet manufacturing apparatus 32 performs control so that the speed at which the strip-shaped current collector 23 is pulled out from the current collector roll 23' and the speed at which the transfer sheet 22 is pulled out from the transfer roll 22' are the same. That is, the member sheet manufacturing apparatus 32 pulls out the band-shaped current collector 23 and the transfer sheet 22 from the current collector roll 23' and the transfer roll 22', respectively, at a predetermined speed.
  • only one transfer roll 22' is shown in FIG. 6, it may be configured so that it can be switched to a spare transfer roll 22' by a splicer.
  • the transfer device 322 sequentially transfers the plurality of frames 140 from the transfer sheet 22 onto the strip-shaped current collector 23 pulled out from the current collector roll 23'.
  • the transfer device 322 will be described in more detail with reference to FIG.
  • the transfer device 322 includes a transfer mechanism 3221 and a separation mechanism 3222 as shown in FIG.
  • the transfer mechanism 3221 presses the transfer sheet 22 and the strip-shaped current collector 23 together.
  • the transfer mechanism 3221 is a press roll that sandwiches and presses the transfer sheet 22 and the strip-shaped current collector 23 , and adheres the transfer sheet 22 to the strip-shaped current collector 23 .
  • the transfer sheet 22 is a sheet manufactured by attaching the frame 140 to the film 21 . Glue the side surfaces.
  • the transfer mechanism 3221 may heat the transfer sheet 22 and the band-shaped current collector 23 to thermally compress them.
  • the separation mechanism 3222 separates the film 21 and the frame 140 from the transfer sheet 22 after the frame 140 has been transferred to the strip-shaped current collector 23 .
  • the separation mechanism 3222 separates the film 21 from the frame 140 after the transfer of the frame 140 to the strip-shaped current collector 23 is completed.
  • the separation mechanism 3222 may wind the film 21 separated from the frame 140 into a roll as shown in FIG.
  • the transfer device 322 manufactures the member sheet 24 by sequentially transferring the plurality of frames 140 from the transfer sheet 22 onto the strip-shaped current collector 23 . That is, the member sheet 24 is composed of the strip-shaped current collector 23 and a plurality of frames 140 .
  • the strip-shaped current collector 23 in the member sheet 24 is later divided into predetermined units to form the positive electrode current collector layer 111 or the negative electrode current collector layer 121 shown in FIG. For example, the strip-shaped current collector 23 is cut in units of the length of the frame 140 .
  • the member sheet 24 is a sheet in which a plurality of lithium ion battery members including the positive electrode current collector layer 111 or the negative electrode current collector layer 121 and the frame 140 provided at the edge of the current collector layer are connected. be.
  • the transfer device 322 is an example of a member sheet manufacturing department.
  • the member sheet manufacturing apparatus 32 is an example of a manufacturing apparatus for lithium ion battery members.
  • the strip-shaped current collector 23 in the member sheet 24 is later divided into predetermined units to form the positive electrode current collector layer 111 .
  • the member sheet 24 is a sheet in which a plurality of lithium-ion battery members including the positive electrode current collector layer 111 and the frame 140 are connected.
  • the lithium ion unit cell 10 shown in FIG. 2 is manufactured. be able to.
  • a lithium ion battery can be manufactured by combining a plurality of lithium ion cells 10 to form an assembled battery 1 as shown in FIG.
  • the strip-shaped current collector 23 in the member sheet 24 is later divided into predetermined units to form the negative electrode current collector layer 121 .
  • the member sheet 24 is a sheet in which a plurality of lithium-ion battery members including the negative electrode current collector layer 121 and the frame 140 are connected.
  • the lithium ion unit cell 10 shown in FIG. 2 is manufactured. be able to.
  • a lithium ion battery can be manufactured by combining a plurality of lithium ion cells 10 to form an assembled battery 1 as shown in FIG.
  • the attachment of the frame 140 to the current collector is continuously and smoothly carried out in a series of processes up to the production of the lithium ion battery.
  • the production efficiency of lithium ion batteries can be improved.
  • the first step of manufacturing the transfer sheet 22 can be performed separately from the second step, which is part of the lithium-ion battery manufacturing line. That is, the attachment of the frame 140 to the film 21 in the first step can be carried out accurately over time without affecting the manufacturing efficiency of the lithium ion battery. Further, the frame 140 attached to the film 21 with high precision is transferred as it is to the current collector in the second step. That is, according to the first step and the second step, it is possible to improve the accuracy of attachment of the frame 140 to the current collector, and thus improve the quality of the lithium ion battery.
  • the frame 140 can also be formed on the film 21.
  • the film 21 is to be separated from the frame 140 later, the quality of the lithium ion battery is not affected even if the film 21 is degraded by post-treatment such as heat treatment or ultraviolet irradiation. That is, when the frame 140 is formed on the film 21, it is possible to further perform a type of post-treatment that is difficult to perform when the frame 140 is formed on the current collector. Therefore, when the frame 140 is formed on the film 21, it is possible to increase the degree of freedom regarding the material and formation method of the frame 140, and to improve the quality by post-processing.
  • the frame 140 is attached to the current collector in the first step and the second step, one of the positive electrode side and the negative electrode side of the frame 140 may be attached. That is, instead of manufacturing the frame body 140 shown in FIG. 2 integrally, the frame body 140 may be manufactured by manufacturing a frame body on the positive electrode side and a frame body on the negative electrode side respectively and then combining them. .
  • the member sheet 24 is a sheet in which a plurality of lithium ion battery members including the positive electrode current collector layer 111 and the positive electrode frame body are connected.
  • the lithium ion shown in FIG. A cell 10 can be manufactured.
  • the member sheet 24 is a sheet in which a plurality of lithium ion battery members including the negative electrode current collector layer 121 and the negative electrode frame body are connected.
  • a third step of forming an active material layer inside the frame 140 transferred to the strip-shaped current collector 23 may be further performed continuously with the first step and the second step described above.
  • the active material layer is formed inside the frame 140 of the member sheet 24 .
  • the third step will be described below with reference to FIG.
  • the member sheet manufacturing device 32 further includes an active material layer forming device 323 in addition to the splicer 321 and the transfer device 322 .
  • the active material layer forming device 323 supplies the active material 25 to the member sheet 24 produced by the transfer device 322 and moving at a predetermined speed.
  • the active material layer forming apparatus 323 performs pretreatment such as loosening lumps on the active material 25 carried by the screw conveyor, and then supplies only a predetermined amount of the active material 25 to one frame 140. to control the switching of the shutter.
  • the active material layer forming device 323 forms an active material layer inside the frame 140 by pressing the active material 25 supplied inside the frame 140 with a press roll.
  • the member sheet 24 after forming the active material layer inside the frame 140 is also referred to as the member sheet 26 with the active material layer formed.
  • the active material includes the active material 25 on the positive electrode side and the active material 25 on the negative electrode side.
  • An active material 25 is supplied according to 23 . That is, the active material layer forming apparatus 323 supplies the active material 25 on the positive electrode side when the strip-shaped current collector 23 is on the positive electrode side, and supplies the active material 25 on the negative electrode side when the strip-shaped current collector 23 is on the negative electrode side. A substance 25 is supplied.
  • the strip-shaped current collector 23 in the member sheet 26 with the active material layer formed is later divided into predetermined units to form the positive electrode current collector layer 111, and the positive electrode collector
  • the active material layer formed inside the frame 140 provided at the edge of the electrical layer 111 serves as the positive electrode active material layer 113 . That is, the active material layer formed member sheet 26 is a sheet in which a plurality of lithium ion battery members each including the positive electrode current collector layer 111, the positive electrode active material layer 113, and the frame 140 are connected.
  • the lithium ion single battery 10 shown in FIG. 2 is manufactured. can be done.
  • the strip-shaped current collector 23 is on the negative electrode side, the strip-shaped current collector 23 in the member sheet 26 on which the active material layer is formed is later divided into predetermined units to form the negative electrode current collector layer 121.
  • the active material layer formed inside the frame 140 provided at the edge of the negative electrode current collector layer 121 serves as the negative electrode active material layer 123 .
  • the active material layer formed member sheet 26 is a sheet in which a plurality of lithium ion battery members each including the negative electrode current collector layer 121 , the negative electrode active material layer 123 and the frame 140 are connected. Further forming the separator 130, the positive electrode active material layer 113, and the positive electrode current collector layer 111 on the member sheet 26 on which the active material layer is formed, thereby manufacturing the lithium ion single battery 10 shown in FIG. can be done.
  • the frame body 140 instead of manufacturing the frame body 140 integrally, the frame body 140 may be manufactured by manufacturing the frame body on the positive electrode side and the frame body on the negative electrode side and then combining them. Further, for example, a lithium ion battery can be manufactured by combining a plurality of lithium ion cells 10 to form an assembled battery 1 as shown in FIG.
  • the attachment of the frame 140 to the current collector and the active material layer formation can be carried out continuously and smoothly, thereby improving the production efficiency of lithium-ion batteries.
  • the third step may be performed in a chamber.
  • a reduced pressure chamber may be provided so as to include the active material layer forming apparatus 323 .
  • fine particles generated during formation of the active material layer may be sucked in the decompressed chamber. As a result, the contamination of impurities can be reduced, and the quality of the lithium ion battery can be further improved.
  • the splice part is generally discarded without being used from the viewpoint of quality.
  • the frame 140 is also transferred from the transfer sheet 22 to the splice portion 231, the frame 140 is discarded together with the splice portion 231, which is not preferable from the viewpoint of yield.
  • the transfer sheet 22 may have a blank portion 221 to which the frame 140 is not attached at a position corresponding to the splice portion 231 of the current collector roll 23'. Specifically, when a part of the strip-shaped current collector 23 is the splice portion 231 as shown in FIG. , to manufacture the transfer sheet 22 .
  • the portion of the transfer sheet 22 that is pressed against the splice portion 231 becomes a blank portion 221, and the transfer sheet is arranged so that the blank portion 221 corresponds to the splice portion 222 of the transfer roll 22'. 22 may be manufactured. That is, although not shown in FIG. 6, since the transfer roll 22' is also a roll, the transfer sheet 22 also has a joint (splice portion 222). By aligning the splice portion 222 of the transfer roll 22', the splice portion 231 of the current collector roll 23', and the blank portion 221, the waste amount of the current collector and the frame 140 can be minimized. can be done.
  • the transfer sheet manufacturing apparatus 31 and the member sheet manufacturing apparatus 32 are described separately, but the transfer sheet manufacturing apparatus 31 may be included in the member sheet manufacturing apparatus 32.
  • the member sheet manufacturing apparatus 32 may further include a transfer sheet manufacturing section for manufacturing a transfer sheet in addition to the member sheet manufacturing section. In this case, the step of winding the transfer sheet 22 to form the transfer roll 22' may be omitted.
  • a sheet-like separator body made of a polyolefin porous film and an annular separator body made of a polyolefin film are placed between a flat positive electrode current collector and a flat negative electrode current collector, and an annular separator is provided along the outer periphery of the separator body.
  • Ingenuity has been made such as installing a frame in the body (see Patent Document 3).
  • the members (especially the current collector) that make up the lithium-ion battery may warp, or may peel off during the manufacturing process due to insufficient fixing.
  • a resin current collector is used as the current collector, the above problems are remarkable, and there is room for further improvement.
  • Modified Example 2 there is provided a method and apparatus for manufacturing a lithium ion battery member in which warping of the lithium ion battery member is suppressed and the frame is sufficiently fixed.
  • the current collector 23 described above contains a matrix resin. Further, the frame 140 is annularly formed along the outer circumference of the current collector 23 .
  • a band-shaped current collector 23 is formed by a first crimping means in contact with the current collector 23 and having a surface made of SUS and a second crimping means in contact with the frame 140 and having a surface made of rubber. and a crimping step of sandwiching and crimping the frame 140 .
  • the compression bonding step includes a heating step of heating the current collector 23 to a temperature not lower than 95° C. lower than the melting point of the matrix resin and not higher than 75° C. lower than the melting point of the matrix resin. Modification 2 will be described in detail below with reference to FIGS. 9 to 11. FIG.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing an example of a method for manufacturing a lithium-ion battery member according to modification 2.
  • FIG. 9 in the crimping step, the current collector 23 conveyed by the conveying means 40 and the frame 140 are sandwiched using a crimping machine 324 having a first crimping means 3241 and a second crimping means 3242. crimp with .
  • the first crimping means 3241 contacts the current collector 23 and the second crimping means 3242 contacts the frame 140 .
  • the surface of the first crimping means 3241 is made of SUS
  • the surface of the second crimping means 3242 is made of rubber.
  • the crimping step may include a heating step of heating the current collector 23 to a temperature not lower than 95° C. lower than the melting point of the matrix resin and not lower than 75° C. lower than the melting point of the matrix resin.
  • the strip-shaped current collector 23 contains a matrix resin.
  • the matrix resin preferably has a melting point of 150 to 240°C, more preferably 165 to 225°C. As used herein, the melting point can be measured by differential scanning calorimetry in accordance with JIS K7121-1987.
  • the current collector 23 preferably contains a conductive filler.
  • the strip-shaped current collector 23 is later cut out to become the positive electrode current collector layer 111 or the negative electrode current collector layer 121 shown in FIG.
  • the shapes of the positive electrode current collector layer 111 and the negative electrode current collector layer 121 are not particularly limited, and include polygons such as triangles, squares, and pentagons, circles, ellipses, and the like, but quadrilaterals are preferable.
  • the size (outer diameter) of the positive electrode current collector layer 111 and the negative electrode current collector layer 121 may be appropriately set according to the lithium ion battery to be manufactured.
  • the length is preferably 30-2000 mm, more preferably 70-1000 mm.
  • the thicknesses of the positive electrode current collector layer 111 and the negative electrode current collector layer 121 are not particularly limited, they are preferably 5 to 150 ⁇ m.
  • the total thickness of the bottom member after lamination is preferably 5 to 150 ⁇ m.
  • the frame 140 is a member that is annularly formed along the outer peripheries of the positive electrode current collector layer 111 and the negative electrode current collector layer 121 . In the manufacturing process, the frame 140 is arranged on the strip-shaped current collector 23 .
  • thermosetting polymeric material can be used for the frame 140 .
  • a double-sided tape-like seal member such as a seal member formed by coating both sides of a planar base material with the above-described thermosetting polymer material or the like
  • a seal member for example, a seal film having a three-layer structure (a film obtained by laminating modified polypropylene films above and below a polyethylene naphthalate film, etc.) is known.
  • thermosetting polymer material preferably has a melting point lower than that of the matrix resin described above, more preferably 75 to 130°C, even more preferably 75 to 100°C.
  • the shape of the ring of the frame 140 is not particularly limited, and includes polygons such as triangles, quadrilaterals and pentagons, circles, ellipses, etc., preferably quadrilaterals.
  • the outer diameter, inner diameter, and height of the frame 140 are not particularly limited, and may be appropriately set according to the lithium ion battery to be manufactured.
  • the outer diameter of the frame 140 is about the same as the outer diameters of the positive electrode current collector layer 111 and the negative electrode current collector layer 121.
  • the length of one piece is preferably 30 to 2000 mm. , 70 to 1000 mm.
  • the inner diameter of the frame 140 in the case of a square, for example, the length of one piece is preferably 10 to 1995 mm, more preferably 60 to 980 mm.
  • the height of the frame 140 is preferably, for example, 150 to 1500 mm, more preferably 250 to 1000 mm.
  • Examples of the crimping machine 324 including the first crimping means 3241 and the second crimping means 3242 include a roll press machine, a vacuum press machine, a hydraulic press machine, a hydraulic press machine, and the like. is preferred.
  • the crimping machine 324 is a roll press machine
  • the first crimping means 3241 and the second crimping means 3242 are press rolls.
  • the crimping machine is a vacuum press machine, a hydraulic press machine, or a hydraulic press machine
  • the first crimping means is a plate (surface is SUS) in contact with the current collector 23, and the second crimping means is the frame body 140. It becomes a board (surface is rubber) that comes into contact with the
  • the distance between the press rolls is not particularly limited, and the thickness and shape of the current collector 23 and the frame 140
  • the thickness can be appropriately set according to the requirements, etc., and is preferably 100 to 1000 ⁇ m, for example.
  • the speed of compression in the crimping process is not particularly limited, but can be appropriately set to a speed at which the current collector 23 is not warped.
  • the compression speed in the crimping step is indicated by the rotation speed of the press rolls, and the rotation speed is preferably 1 to 20 m/min from the viewpoint of maintaining a sufficient compression holding time. preferable.
  • the linear pressure applied during the crimping process is preferably 35 to 3500 N/cm.
  • the linear pressure applied during the crimping process is a linear pressure calculated from the load obtained by the load cells attached to the first crimping means 10 and the second crimping means 3242 and the thickness of the lithium ion battery member after crimping. means pressure.
  • the surface of the first crimping means 3241 is made of SUS. In the crimping step, the surface of the first crimping means 3241 is made of SUS. and wrinkles can be suppressed.
  • the SUS on the surface of the first crimping means 3241 is preferably mirror-finished. Since the current collector 23 and the frame 140 can be pressure-bonded in a smoother state during the heating process, the current collector 23 can be further suppressed from being warped or wrinkled.
  • the core material (when the crimping machine 324 is a roll press machine) and the inside of the disc (when the crimping machine 324 is a vacuum press machine, etc.) are made of other materials. There may be. As another material, a known material used as a core material for a roll press or a disk for a vacuum press can be appropriately selected and used.
  • the thickness of the SUS on the surface of the first crimping means 3241 is not particularly limited, it is, for example, 10 to 30 mm.
  • the surface of the second crimping means 3242 is made of rubber.
  • the frame body 140 has a space inside the frame, and this space causes misalignment when the current collector 23 and the frame body 140 are crimped to each other, resulting in insufficient fixation of the frame body 140. becomes.
  • the surface of the second crimping means 3242 is made of rubber, the surface of the second crimping means 3242 can be deformed, and misalignment caused by the space inside the frame can be corrected. Therefore, the frame 140 can be sufficiently fixed.
  • the rubber on the surface of the second pressing means 3242 preferably has a hardness of 50 to 80 degrees. If the hardness of the rubber on the surface of the second crimping means 3242 is within the above range, the surface of the second crimping means 3242 can be suitably deformed, and misalignment caused by the space inside the frame can be corrected. Therefore, the frame body 140 can be more suitably fixed.
  • the hardness of rubber is a value measured using a durometer as a measuring instrument according to JISK6253.
  • the core material (when the crimping machine 324 is a roll press machine) and the inside of the disc (when the crimping machine 30 is a vacuum press machine, etc.) are made of other materials. There may be. As another material, a known material used as a core material for a roll press or a disk for a vacuum press can be appropriately selected and used.
  • the thickness of the rubber on the surface of the second crimping means 3242 is not particularly limited as long as it can provide the above hardness, and is, for example, 5 to 30 mm.
  • the second pressing means 3242 has been described as being in contact with the frame body 140 transferred to the current collector 23 by the transfer mechanism 3221 . That is, the example in which the first pressure-bonding means 3241 and the second pressure-bonding means 3242 are provided as a configuration different from the transfer mechanism 3221 has been described. However, embodiments are not so limited. Specifically, the first pressing means 3241 and the second pressing means 3242 may function as press rolls in the transfer mechanism 3221 .
  • the transfer mechanism 3221 is in contact with the current collector 23 regardless of whether the first pressing means 3241 is provided as a separate configuration from the transfer mechanism 3221 or the first pressing means 3241 is provided as a press roll in the transfer mechanism 3221. becomes.
  • the second pressing means 3242 When the second pressing means 3242 is provided as a separate configuration from the transfer mechanism 3221, the second pressing means 3242 comes into contact with the frame 140 as described above. On the other hand, when the second pressure bonding means 3242 is provided as a press roll in the transfer mechanism 3221 , the second pressure bonding means 3242 comes into contact with the film 21 . That is, the second pressing means 3242 contacts the frame 140 or the film 21 .
  • the surface of the second crimping means 3242 may be made of rubber.
  • the space inside the frame 140 causes misalignment. A case where the fixation of 140 is insufficient is assumed.
  • by making the surface of the second crimping means 3242 deformable with rubber it is possible to suppress such displacement and sufficiently fix the frame 140 .
  • the crimping step may include a heating step of heating the current collector 23 to a temperature lower than or equal to 95°C lower than the melting point of the matrix resin and lower than or equal to 75°C lower than the melting point of the matrix resin.
  • heating can be performed using a known heater, such as a method of blowing hot air, a method of applying radiant heat using a heater equipped with a halogen lamp or nichrome wire, and the like.
  • a known heater such as a method of blowing hot air, a method of applying radiant heat using a heater equipped with a halogen lamp or nichrome wire, and the like.
  • the heating step may be performed by carrying out the crimping step after preheating the current collector 23 with a heater.
  • the current collector 23 may be heated by, for example, using the first crimping means 3241 whose surface is heated by a heater during crimping.
  • the current collector 23 is heated to a temperature higher than or equal to 95°C lower than the melting point of the matrix resin and lower than or equal to 75°C lower than the melting point of the matrix resin. If the heating process is performed at a temperature less than 95° C. lower than the melting point of the matrix resin, the frame 140 cannot be sufficiently fixed to the current collector 23, and the heating is performed at a temperature lower than 75° C. lower than the melting point of the matrix resin. When the process is performed, the matrix resin shrinks and the warp becomes conspicuous. In the heating step, the current collector 23 is preferably heated to a temperature not less than 85° C. lower than the melting point of the matrix resin and not more than 75° C. lower.
  • the preparatory step of preparing the current collector 23 and the frame 140 and the crimping step described above be performed continuously.
  • continuous means performing on a series of production lines.
  • the first crimping means 3241 and the frame 140 in contact with the current collector 23 are pressed using a crimping machine 324 having a first crimping means 3241 and a second crimping means 3242. It may be sandwiched and crimped by the second crimping means 3242 which are in contact with (crimping step).
  • the pressure bonding machine 324 is preferably a roll press machine.
  • the crimped body of the collector 23 and the frame 140 is cut so that a space surrounded by the collector 23 and the frame 140 is formed.
  • a member for a lithium ion battery can be manufactured.
  • the cutting method is not particularly limited, and a known cutting method such as a rotary cutter can be used.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing an example of a lithium ion battery member manufactured by the method for manufacturing a lithium ion battery member of Modification 2.
  • FIG. 10 illustrates a lithium ion battery member on the positive electrode side as an example.
  • the lithium ion battery member manufactured by the method for manufacturing a lithium ion battery member of Modification 2 includes a positive electrode current collector layer 111 and a positive electrode current collector layer 111 disposed on the positive electrode current collector layer 111 . and a frame 140 formed in an annular shape along the outer periphery of the current collector layer 111 .
  • the lithium-ion battery member of FIG. 10 may include a negative electrode current collector layer 121 instead of the positive electrode current collector layer 111 .
  • the lithium-ion battery member in FIG. is preferably 0.04 N/cm or more, more preferably 0.10 N/cm or more, and even more preferably 0.25 N/cm or more. It can be said that the positive electrode current collector layer 111 or the negative electrode current collector layer 121 and the frame 140 are sufficiently fixed as long as they have such a peeling force. As a specific measuring method, the method described in Examples can be used.
  • the lithium-ion battery member of FIG. It can be used as an ion battery electrode.
  • Such a supply step is implemented by, for example, the active material layer forming apparatus 323 described above.
  • the lithium-ion battery electrode thus obtained can be made into a lithium-ion battery by stacking a pair of lithium-ion battery electrodes with a separator interposed therebetween.
  • the electrode active material particles, the separator, and the like are not particularly limited, and known materials can be appropriately selected and used.
  • the lithium-ion battery member manufacturing apparatus of Modification 2 includes a current collector 23 containing a matrix resin, and a frame 140 arranged on the current collector 23 and annularly formed along the outer periphery of the current collector 23 . and a first crimping means 3241 in contact with the current collector 23 and a second crimping means 3242 in contact with the frame 140 to clamp the current collector 23 and the frame 140 together. It is characterized by having a crimping machine 324 for sandwiching and crimping, the surface of the first crimping means 3241 is made of SUS, and the surface of the second crimping means 3242 is made of rubber.
  • the current collector 23 and the frame 140 are sandwiched between the first crimping means 3241 in contact with the current collector 23 and the second crimping means 3242 in contact with the frame 140 and crimped.
  • It has a crimping machine 324 that As the crimping machine 324 having the first crimping means 3241 and the second crimping means 3242, the one described in the crimping step of the manufacturing method of the lithium-ion battery member of Modification 2 can be appropriately selected and used. Also, the speed of compression by the crimping machine 324, the linear pressure at the time of crimping, etc., can be appropriately selected from those described in the crimping step of the manufacturing method of the lithium ion battery member of Modification 2.
  • the surface of the first crimping means 3241 is made of SUS
  • the surface of the second crimping means 3242 is made of rubber.
  • SUS on the surface of the first crimping means 3241 and the rubber on the surface of the second crimping means 3242 those described in the method for manufacturing a member for a lithium ion battery of Modification 2 can be appropriately selected and used.
  • the apparatus for manufacturing a lithium-ion battery member according to Modification 2 may further include a heater for heating the surface of the first pressure-bonding means 3241 to a temperature not less than 95°C lower than the melting point of the matrix resin and not more than 75°C lower than the melting point of the matrix resin.
  • the heater is not particularly limited, and the heater described in the heating step of the method for producing a member for a lithium ion battery of the present invention can be appropriately selected and used.
  • Matrix resin A Polypropylene resin (trade name "SunAllomer PC630S", manufactured by SunAllomer Co., Ltd., melting point 155°C)
  • Matrix resin B Polypropylene resin (trade name "SunAllomer PC684S", manufactured by SunAllomer Co., Ltd., melting point 165°C)
  • Matrix resin C Nylon 6 (product name "Amilan (registered trademark) CM1007” manufactured by Toray Industries, melting point 225°C)
  • the melting point was measured by the method described in the specification.
  • thermosetting polymer materials for the frame.
  • Thermosetting polymer material D ethylene-vinyl acetate copolymer (product name "Mersen G 7055” manufactured by Tosoh Corporation)
  • Thermosetting polymer material E polyolefin resin (product name "ADMER VE300” manufactured by Mitsui Chemicals)
  • Thermosetting polymer material F polyolefin resin (product name "EXCELINK 1300B” manufactured by JSR)
  • Example 1> (Preparation of bottom member)
  • 65 parts of matrix resin A, 30 parts of carbon black [trade name "#3030", manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation] as a conductive filler, dispersant [trade name "Umex 1001", Sanyo Kasei ( Co., Ltd.] was melt-kneaded under conditions of 180° C., 100 rpm, and a residence time of 5 minutes to obtain a conductive resin composition.
  • the resulting conductive resin composition was pelletized and then extruded to produce a film-like bottom member (87 mm ⁇ 70 mm, thickness 50 ⁇ m).
  • thermosetting polymer material D was punched to produce a frame (a rectangle with an inner diameter of 67 mm ⁇ 50 mm and a rectangle with an outer diameter of 87 mm ⁇ 70 mm).
  • a crimping machine having a first crimping means (roller) whose surface is made of SUS on the side in contact with the bottom member, and a second crimping means (roller) whose surface is made of rubber on the side in contact with the frame-shaped member.
  • the bottom member and the frame were press-bonded by roll-pressing with , to produce a lithium-ion battery member.
  • the first pressing means (roller) was heated by a heater, and the temperature of the bottom member during pressing was 60°C.
  • the rotation speed of the roll was set to 50 mm/s.
  • the interval between the pair of rollers was 320 ⁇ m.
  • Example 1 As shown in Table 1, Example 1 except that the matrix resin of the bottom member, the thermosetting polymer material of the frame, and the temperature of the bottom member when the bottom member and the frame were crimped were changed. A member for a lithium ion battery was produced in the same manner as above.
  • Example 8> The bottom member was preheated with a heater before the bottom member and the frame were pressure-bonded.
  • a lithium ion battery member was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • the temperature of the bottom member during pressure bonding was 70°C.
  • Example 1 A crimping machine having a first crimping means (roller) whose surface is made of SUS on the side in contact with the bottom member, and a second crimping means (roller) whose surface is made of SUS on the side in contact with the frame-shaped member.
  • a member for a lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 2 except that .
  • Example 2 A crimping machine having a first crimping means (roller) whose surface is made of rubber on the side in contact with the bottom member, and a second crimping means (roller) whose surface is made of rubber on the side in contact with the frame-shaped member.
  • a member for a lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 2 except that .
  • Example 3 A crimping machine having a first crimping means (roller) whose surface is made of rubber on the side in contact with the bottom member, and a second crimping means (roller) whose surface is made of SUS on the side in contact with the frame-shaped member.
  • a member for a lithium ion battery was produced in the same manner as in Example 2 except that .
  • Example 9 A bottom member and a frame were prepared in the same manner as in Example 1. Using a manual hydraulic heating press equipped with a first crimping means (SUS board), the bottom member is installed so as to be in contact with the first crimping means, and a rubber plate is installed between the frame and the press board (rubber The plate was used as a second pressure-bonding means, and pressing was performed to bond the bottom member and the frame, thereby producing a lithium-ion battery member.
  • the first crimping means (SUS board) was heated by a heater when the bottom member and the frame were crimped, and the temperature of the bottom member during crimping was 60°C. In addition, the surface pressure at the time of crimping was set to 10 MPa.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing evaluation criteria for an appearance (warp) evaluation test. As shown in Fig. 3, " ⁇ " indicates that no warping was confirmed in the entire lithium ion battery member, and " ⁇ ” indicates that warping was confirmed in a part of the lithium ion battery member. ” evaluation, and those in which warpage was confirmed over the entire lithium ion battery member were evaluated as “ ⁇ ”.
  • the method for producing lithium ion battery members described above is particularly useful as a method for producing lithium ion battery members used for mobile phones, personal computers, hybrid automobiles, and electric automobiles.

Abstract

帯状のフィルムに対して複数の枠体を取り付けた転写シートを製造する第１工程と、帯状の集電体に対して前記転写シートから複数の前記枠体を順次転写することにより、前記帯状の集電体を所定単位ごとに分割して形成される集電体層と当該集電体層の縁部に設けられる前記枠体とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なった部材シートを製造する第２工程とを含む、リチウムイオン電池用部材の製造方法。

Description

リチウムイオン電池用部材の製造方法及び製造装置
　本発明は、リチウムイオン電池用部材の製造方法及び製造装置に関する。
　リチウムイオン電池は高容量の二次電池であり、近年様々な用途で使用されている。例えば、リチウムイオン電池は、集電体層、活物質層及びセパレータを積層したリチウムイオン単電池を複数用いて構成される。このようなリチウムイオン単電池においては、内部に電解液を封入するため、集電体層の縁部に枠体が設けられる。
特開２０１９－２０７７５０号公報 特開２０１０－１２９６４３号公報 特開２０１９－０５３８７７号公報
　リチウムイオン単電池の製造工程は枚葉に実施することができる。例えば、特許文献１に記載されているように、集電体と、スクリーン印刷やノズルからの吐出、射出成形等の手法によって成形した枠体とを、基台を介して枚葉に組み合わせていくことが可能である。しかしながら、このような枚葉の手法は一般に時間がかかり、製造効率として高いとは言えない。また、特許文献１に記載された手法とは別の手法として、集電体への枠体の取り付けを連続的に行なうことも考えられる。例えば、集電帯を帯状に形成してロールとし、ロールから帯状の集電体を引き出しつつ、移動する帯状の集電体の上に枠体を順次取りつけていくことが考えられる。しかしながら、移動する集電体の上の適切な位置に対して枠体を１つ１つ取り付けていくことは容易でなく、また、精度を担保することが難しい。本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、リチウムイオン電池の製造効率の向上を図りながら、集電体への枠体の取り付けの精度を担保することができるリチウムイオン電池用部材の製造方法及び製造装置の提供を目的とする。
　本発明は、帯状のフィルムに対して複数の枠体を取り付けた転写シートを製造する第１工程と、帯状の集電体に対して前記転写シートから複数の前記枠体を順次転写することにより、前記帯状の集電体を所定単位ごとに分割して形成される集電体層と当該集電体層の縁部に設けられる前記枠体とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なった部材シートを製造する第２工程とを含む、リチウムイオン電池用部材の製造方法である。或いは、本発明は、帯状のフィルムに対して複数の枠体を取り付けた転写シートから、帯状の集電体に対して複数の前記枠体を順次転写することにより、前記帯状の集電体を所定単位ごとに分割して形成される集電体層と当該集電体層の縁部に設けられる前記枠体とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なった部材シートを製造する部材シート製造部を備える、リチウムイオン電池用部材の製造装置である。
図１は、組電池の概略構成図である。 図２は、リチウムイオン単電池の概略構成図である。 図３は、枠体の一例を示す図である。 図４は、帯状のフィルムに対して複数の枠体を取り付けた転写シートの一例を示す図である。 図５は、帯状のフィルムに対して複数の枠体を取り付けた転写シートを製造する転写シート製造装置の構成例を示す図である。 図６は、帯状の集電体に対する枠体の転写を実行することで部材シートを製造する部材シート製造装置の構成例を示す図である。 図７は、帯状の集電体に対して複数の枠体を順次転写する処理について説明するための図である。 図８Ａは、転写シートのブランク部を示す図である。 図８Ｂは、転写シートのブランク部を示す図である。 図９は、変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。 図１０は、変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造方法により製造されたリチウムイオン電池用部材の一例を模式的に示す斜視図である。 図１１は、外観（反り）評価試験の評価基準を示す説明図である。
　以下、本発明のリチウムイオン電池用部材の製造方法及び製造装置について説明する。
（組電池）
　リチウムイオン電池は、複数のリチウムイオン単電池（電池セル）を組み合わせてモジュール化した組電池、或いは、このような組電池を複数組み合わせて電圧及び容量を調整した電池パックの形態で使用される。まず、図１を用いて、複数のリチウムイオン単電池１０を組み合わせてモジュール化した組電池１について説明する。図１は、組電池１の概略構成図である。
　組電池１は、平板状の複数のリチウムイオン単電池１０を厚さ方向に積層してなる。例えば、図１においては、複数のリチウムイオン単電池１０の例として、リチウムイオン単電池１０ａ～１０ｎのｎ個の単電池を図示する。図１はあくまで一例であり、組電池１に含まれるリチウムイオン単電池１０の数については特に限定されるものではない。
　また、組電池１は、積層されたリチウムイオン単電池１０の周囲を覆うように設けられた外層フィルム１１を有している。外層フィルム１１は、可撓性を有する絶縁材料を用いることができる。しかしながらこれに限られるものではなく、例えば外層フィルム１１としてラミネートフィルムを用いてもよい。ラミネートフィルムとしては、外側にナイロンフィルム、中心にアルミニウム箔、内側に変性ポリプロピレン等の接着層を有した３層ラミネートフィルムを好ましく用いることができる。組電池１は、リチウムイオン単電池１０の積層方向両端に電流取り出し部１２が設けられている。この電流取り出し部１２を介して、様々な電気製品に電流が供給される。
（リチウムイオン単電池）
　次に、リチウムイオン単電池について説明する。リチウムイオン単電池は、例えば、正極集電体層、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体層が順に積層され、上記正極集電体層と上記負極集電体層とを最外層に有し、上記正極活物質層及び上記負極活物質層の外周を封止することで電解液が封入された構成である。
　図２は、リチウムイオン単電池１０の概略構成図である。リチウムイオン単電池１０は、正極集電体層１１１、正極活物質層１１３、セパレータ１３０、負極活物質層１２３及び負極集電体層１２１が図２に示す順に積層される。即ち、正極集電体層１１１及び負極集電体層１２１が最外層に配置される。また、正極集電体層１１１及び負極集電体層１２１の縁部（正極活物質層１１３及び負極活物質層１２３の外周）は、枠体１４０により封止され、電解液が封入される。
（正極集電体）
　正極集電体層１１１としては、公知のリチウムイオン単電池に用いられる集電体を用いることができ、例えば公知の金属集電体及び導電材料と樹脂とから構成されてなる樹脂集電体（特開２０１２－１５０９０５号公報及び国際公開第２０１５／００５１１６号等に記載の樹脂集電体等）を用いることができる。正極集電体層１１１は、電池特性等の観点から、樹脂集電体であることが好ましい。
　金属集電体としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン及びこれらの金属を１種以上含む合金、並びに、ステンレス合金からなる群から選択される一種以上の金属材料が挙げられる。これらの金属材料は薄板や金属箔等の形態で用いてもよい。また、上記金属材料以外で構成される基材表面にスパッタリング、電着、塗布等の方法により上記金属材料を形成したものを金属集電体として用いてもよい。
　樹脂集電体としては、導電性フィラーとマトリックス樹脂とを含むことが好ましい。マトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。電気的安定性の観点から、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）である。
　導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択される。具体的には、金属［ニッケル、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、銅及びチタン等］、カーボン［グラファイト及びカーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等）等］、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。これらの導電性フィラーは１種単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物を用いてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、さらに好ましくはカーボンである。またこれらの導電性フィラーとしては、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料（上記した導電性フィラーの材料のうち金属のもの）をめっき等でコーティングしたものでもよい。
　導電性フィラーの平均粒子径は、特に限定されるものではないが、電池の電気特性の観点から、０．０１～１０μｍであることが好ましく、０．０２～５μｍであることがより好ましく、０．０３～１μｍであることがさらに好ましい。なお、本明細書中において、「粒子径」とは、粒子の輪郭線上の任意の２点間の距離のうち、最大の距離Ｌを意味する。「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の観察手段を用い、数～数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。
　導電性フィラーの形状（形態）は、粒子形態に限られず、粒子形態以外の形態であってもよく、カーボンナノチューブ等、いわゆるフィラー系導電性樹脂組成物として実用化されている形態であってもよい。
　導電性フィラーは、その形状が繊維状である導電性繊維であってもよい。導電性繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。また、グラフェンを練りこんだポリプロピレン樹脂も好ましい。導電性フィラーが導電性繊維である場合、その平均繊維径は０．１～２０μｍであることが好ましい。
　樹脂集電体中の導電性フィラーの重量割合は、５～９０重量％であることが好ましく、２０～８０重量％であることがより好ましい。特に、導電性フィラーがカーボンの場合、導電性フィラーの重量割合は、２０～３０重量％であることが好ましい。
　樹脂集電体は、マトリックス樹脂及び導電性フィラーのほかに、その他の成分（分散剤、架橋促進剤、架橋剤、着色剤、紫外線吸収剤、可塑剤等）を含んでいてもよい。また、複数の樹脂集電体を積層して用いてもよく、樹脂集電体と金属箔とを積層して用いても良い。
　正極集電体層１１１の厚さは特に限定されないが、５～１５０μｍであることが好ましい。複数の樹脂集電体を積層して正極集電体として用いる場合には、積層後の全体の厚さが５～１５０μｍであることが好ましい。
　正極集電体層１１１は、例えば、マトリックス樹脂、導電性フィラー及び必要により用いるフィラー用分散剤を溶融混練して得られる導電性樹脂組成物を公知の方法でフィルム状に成形することにより得ることができる。導電性樹脂組成物をフィルム状に成形する方法としては、例えば、Ｔダイ法、インフレーション法及びカレンダー法等の公知のフィルム成形法が挙げられる。なお、正極集電体層１１１は、フィルム成形以外の成形方法によっても得ることができる。
（正極活物質）
　正極活物質層１１３は、正極活物質を含む混合物の非結着体であることが好ましい。ここで、非結着体とは、正極活物質層中において正極活物質の位置が固定されておらず、正極活物質同士及び正極活物質同士及び正極活物質と集電体とが不可逆的に固定されていないことを意味する。正極活物質層１１３が非結着体である場合、正極活物質同士は不可逆的に固定されていないため、正極活物質同士の界面を機械的に破壊することなく分離することができ、正極活物質層１１３に応力がかかった場合でも正極活物質が移動することで正極活物質層１１３の破壊を防止することができ好ましい。非結着体である正極活物質層１１３は、正極活物質層１１３を、正極活物質と電解液とを含みかつ結着剤を含まない正極活物質層１１３にする等の方法で得ることができる。なお、本明細書において、結着剤とは、正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを可逆的に固定することができない薬剤を意味し、デンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、スチレン－ブタジエンゴム、ポリエチレン及びポリプロピレン等の公知の溶剤乾燥型のリチウムイオン電池用結着剤等が挙げられる。これらの結着剤は溶剤に溶解又は分散して用いられ、溶剤を揮発、留去することで表面が粘着性を示すことなく固体化するので正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを可逆的に固定することができない。
　正極活物質としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物｛遷移金属が１種である複合酸化物（ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＡｌＭｎＯ４、ＬｉＭｎＯ２及びＬｉＭｎ２Ｏ４等）、遷移金属元素が２種である複合酸化物（例えばＬｉＦｅＭｎＯ４、ＬｉＮｉ１－ｘＣｏｘＯ２、ＬｉＭｎ１－ｙＣｏｙＯ２、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ａｌ１／３Ｏ２及びＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２）及び金属元素が３種類以上である複合酸化物［例えばＬｉＭａＭ’ｂＭ’’ｃＯ２（Ｍ、Ｍ’及びＭ’’はそれぞれ異なる遷移金属元素であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１を満たす。例えばＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２）等］等｝、リチウム含有遷移金属リン酸塩（例えばＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４及びＬｉＮｉＰＯ４）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ２及びＶ２Ｏ５）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ２及びＴｉＳ２）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリ－ｐ－フェニレン及びポリビニルカルバゾール）等が挙げられ、２種以上を併用してもよい。なお、リチウム含有遷移金属リン酸塩は、遷移金属サイトの一部を他の遷移金属で置換したものであってもよい。
　正極活物質の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、０．０１～１００μｍであることが好ましく、０．１～３５μｍであることがより好ましく、２～３０μｍであることがさらに好ましい。
　正極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆正極活物質であってもよい。正極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、正極の体積変化が緩和され、正極の膨張を抑制することができる。
　被覆材を構成する高分子化合物としては、特開２０１７－０５４７０３号公報及び国際公開第２０１５／００５１１７号等に活物質被覆用樹脂として記載されたものを好適に用いることができる。
　被覆材には、導電剤が含まれていてもよい。導電剤としては、正極集電体層１１１に含まれる導電性フィラーと同様のものを好適に用いることができる。
　正極活物質層１１３には、粘着性樹脂が含まれていてもよい。粘着性樹脂としては、例えば、特開２０１７－０５４７０３号公報に記載された非水系二次電池活物質被覆用樹脂に少量の有機溶剤を混合してそのガラス転移温度を室温以下に調整したもの、及び、特開平１０－２５５８０５号公報に粘着剤として記載されたもの等を好適に用いることができる。なお、粘着性樹脂は、溶媒成分を揮発させて乾燥させても固体化せずに粘着性（水、溶剤、熱などを使用せずに僅かな圧力を加えることで接着する性質）を有する樹脂を意味する。一方、結着剤として用いられる溶液乾燥型の電極用バインダーは、溶媒成分を揮発させることで乾燥、固体化して活物質同士を強固に接着固定するものを意味する。従って、上述した結着剤（溶液乾燥型の電極バインダー）と粘着性樹脂とは異なる材料である。
　正極活物質層１１３には、電解質と非水溶媒を含む電解液が含まれていてもよい。電解質としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２及びＬｉＣｌＯ４等の無機酸のリチウム塩、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２及びＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３等の有機酸のリチウム塩等が挙げられ、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２（ＬｉＦＳＩともいう）が好ましい。
　非水溶媒としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。
　ラクトン化合物としては、５員環（γ－ブチロラクトン及びγ－バレロラクトン等）及び６員環のラクトン化合物（δ－バレロラクトン等）等を挙げることができる。
　環状炭酸エステルとしては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート及びブチレンカーボネート等が挙げられる。鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル－ｎ－プロピルカーボネート、エチル－ｎ－プロピルカーボネート及びジ－ｎ－プロピルカーボネート等が挙げられる。
　鎖状カルボン酸エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル及びプロピオン酸メチル等が挙げられる。環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３－ジオキソラン及び１，４－ジオキサン等が挙げられる。鎖状エーテルとしては、ジメトキシメタン及び１，２－ジメトキシエタン等が挙げられる。
　リン酸エステルとしては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸トリ（トリフルオロメチル）、リン酸トリ（トリクロロメチル）、リン酸トリ（トリフルオロエチル）、リン酸トリ（トリパーフルオロエチル）、２－エトキシ－１，３，２－ジオキサホスホラン－２－オン、２－トリフルオロエトキシ－１，３，２－ジオキサホスホラン－２－オン及び２－メトキシエトキシ－１，３，２－ジオキサホスホラン－２－オン等が挙げられる。ニトリル化合物としては、アセトニトリル等が挙げられる。アミド化合物としては、ＤＭＦ等が挙げられる。スルホンとしては、ジメチルスルホン及びジエチルスルホン等が挙げられる。非水溶媒は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
　非水溶媒の内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、更に好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、特に好ましいのは環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルの混合液である。最も好ましいのはエチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）の混合液、又は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）の混合液である。
　正極活物質層１１３には、導電助剤が含まれていてもよい。導電助剤としては、正極集電体層１１１に含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。
　正極活物質層１１３における導電助剤の重量割合は、３～１０重量％であることが好ましい。
　正極活物質層１１３の厚みは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０～６００μｍであることが好ましく、２００～４５０μｍであることがより好ましい。
（負極集電体）
　負極集電体層１２１としては、正極集電体層１１１で記載した構成と同様のものを適宜選択して用いることができ、同様の方法により得ることができる。負極集電体層１２１は、電池特性等の観点から、樹脂集電体であることが好ましい。負極集電体層１２１の厚さは特に限定されないが、５～１５０μｍであることが好ましい。
（負極活物質）
　負極活物質層１２３は、負極活物質を含む混合物の非結着体であることが好ましい。負極活物質層が非結着体であることが好ましい理由、及び非結着体である負極活物質層１２３を得る方法等は、正極活物質層１１３が非結着体であることが好ましい理由、及び非結着体である正極活物質層１１３を得る方法と同様である。
　負極活物質としては、炭素系材料［黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、樹脂焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）及び炭素繊維等］、珪素系材料［珪素、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、珪素－炭素複合体（炭素粒子の表面を珪素及び／又は炭化珪素で被覆したもの、珪素粒子又は酸化珪素粒子の表面を炭素及び／又は炭化珪素で被覆したもの並びに炭化珪素等）及び珪素合金（珪素－アルミニウム合金、珪素－リチウム合金、珪素－ニッケル合金、珪素－鉄合金、珪素－チタン合金、珪素－マンガン合金、珪素－銅合金及び珪素－スズ合金等）等］、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリピロール等）、金属（スズ、アルミニウム、ジルコニウム及びチタン等）、金属酸化物（チタン酸化物及びリチウム・チタン酸化物等）及び金属合金（例えばリチウム－スズ合金、リチウム－アルミニウム合金及びリチウム－アルミニウム－マンガン合金等）等及びこれらと炭素系材料との混合物等が挙げられる。上記負極活物質のうち、内部にリチウム又はリチウムイオンを含まないものについては、予め負極活物質の一部又は全部にリチウム又はリチウムイオンを含ませるプレドープ処理を施してもよい。
　これらの中でも、電池容量等の観点から、炭素系材料、珪素系材料及びこれらの混合物が好ましく、炭素系材料としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素及びアモルファス炭素がさらに好ましく、珪素系材料としては、酸化珪素及び珪素－炭素複合体がさらに好ましい。
　負極活物質の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、０．０１～１００μｍが好ましく、０．１～２０μｍであることがより好ましく、２～１０μｍであることがさらに好ましい。
　本明細書において、負極活物質の体積平均粒子径は、マイクロトラック法（レーザー回折・散乱法）によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄｖ５０）を意味する。マイクロトラック法とは、レーザー光を粒子に照射することによって得られる散乱光を利用して粒度分布を求める方法である。なお、体積平均粒子径の測定には、日機装（株）製のマイクロトラック等を用いることができる。
　負極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆負極活物質であってもよい。負極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、負極の体積変化が緩和され、負極の膨張を抑制することができる。
　被覆材としては、被覆正極活物質を構成する被覆材と同様のものを好適に用いることができる。
　負極活物質層１２３は、電解質と非水溶媒を含む電解液を含有する。電解液の組成は、正極活物質層１１３に含まれる電解液と同様の電解液を好適に用いることができる。
　負極活物質層１２３には、導電助剤が含まれていてもよい。導電助剤としては、正極活物質層１１３に含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。
　負極活物質層１２３における導電助剤の重量割合は、２～１０重量％であることが好ましい。
　負極活物質層１２３には、粘着性樹脂が含まれていてもよい。粘着性樹脂としては、正極活物質層１１３の任意成分である粘着性樹脂と同様のものを好適に用いることができる。
　負極活物質層１２３の厚みは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０～６００μｍであることが好ましく、２００～４５０μｍであることがより好ましい。
（セパレータ）
　セパレータ１３０としては、ポリエチレン又はポリプロピレン製の多孔性フィルム、上記多孔性フィルムの積層フィルム（多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンとの積層フィルム等）、合成繊維（ポリエステル繊維及びアラミド繊維等）又はガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等の公知のリチウムイオン単電池に用いられるセパレータが挙げられる。
（枠体）
　リチウムイオン単電池１０は、正極集電体層１１１及び負極集電体層１２１の縁部を枠体１４０により封止することで電解液が封入された構成である。枠体１４０は、正極集電体層１１１及び負極集電体層１２１の間に配置されており、正極活物質層１１３、負極活物質層１２３及びセパレータ１３０の外周を封止する機能を有する。
　なお、図２は、セパレータ１３０の一部が枠体１４０に入り込むように構成される場合を示している。即ち、図２では、枠体１４０に外周を囲まれる正極活物質層１１３及び負極活物質層１２３と比較してセパレータ１３０の幅が大きくなっており、その一部が枠体１４０に食い込んでいる。しかしながら実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、図２の横方向において正極活物質層１１３、負極活物質層１２３、セパレータ１３０の幅が同じになるように構成してもよい。また、図２に示す枠体１４０は一体的に製造されてもよいし、例えば正極側の枠体と負極側の枠体とを別個に製造して結合させることにより製造されてもよい。
　枠体１４０は、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、高分子材料が好ましく、熱硬化性高分子材料がより好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びポリフッ化ビニリデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。
　枠体１４０は、例えば図３に示すようなフレーム状の部材である。リチウムイオン単電池１０を製造する過程において、枠体１４０は、正極集電体層１１１又は負極集電体層１２１のいずれかに対して取り付けられる。なお、以下の説明において正極側と負極側とを特に区別しない場合、正極集電体層１１１及び負極集電体層１２１を単に集電体とも記載する。即ち、枠体１４０は、正極側又は負極側の集電体に対して取り付けられる。また、枠体１４０の内部に正極活物質層１１３、負極活物質層１２３、セパレータ１３０等を形成した後、他方の集電体を更に形成することでリチウムイオン単電池１０を製造することができる。ここで、集電体への枠体１４０の取り付けを枚葉に行なってリチウムイオン単電池１０を製造するのは時間がかかり、製造効率として高いとは言えない。
　集電体への枠体１４０の取り付けを連続的に行なうことも考えられる。例えば、集電帯を帯状に形成してロールとし、ロールから帯状の集電体を引き出しつつ、移動する帯状の集電体の上に枠体１４０を順次取りつけていくことが考えられる。しかしながら、移動する集電体の上の適切な位置に対して枠体１４０を１つ１つ取り付けていくことは容易でなく、また、精度を担保することが難しい。
　そこで、本発明では、以下で説明する第１工程及び第２工程を実行することにより、集電体への枠体１４０の取り付けを連続的かつスムーズに実行し、これをもってリチウムイオン電池の製造効率の向上を図りながら、集電体への枠体１４０の取り付けの精度を担保する。
（第１工程）
　第１工程では、図４に示すように、帯状のフィルム２１に対して複数の枠体１４０を取り付けた転写シート２２を製造する。なお、図４においては、複数の枠体１４０として、枠体１４０ａ～１４０ｄの４つの枠体を示す。
　フィルム２１としては、枠体１４０の取り付け及び剥離が可能であれば、任意の材料を選択可能である。一例として、フィルム２１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような樹脂材料である。後に枠体１４０を剥離し易くなるように、フィルム２１における枠体１４０を取り付ける側の面に、シリコーン等の離型剤を塗布することとしても構わない。
　複数の枠体１４０は、例えば図４に示したように、帯状のフィルム２１に対して一列（直線的）に並ぶように取り付けられる。なお、図４では、帯状のフィルム２１の上に複数の枠体１４０を隙間なく並べた状態を示すが、枠体１４０の間には一定の隙間を設けるようにしてもよい。枠体１４０の間に隙間を設けることで、シートを曲げやすくなり、ロール状に巻いて管理することが容易となる。一方で、枠体１４０の間の隙間が大きくなると、後述する帯状の集電体２３を切断する際の粉じんが増加し、また、歩留まりの観点からも好ましくない。以上の点を考慮して、枠体１４０の間の隙間は適度に調整されることが好ましい。
　フィルム２１への枠体１４０の取り付けについて、図５を用いて説明する。図５は、帯状のフィルム２１に対して複数の枠体１４０を取り付けた転写シート２２を製造する転写シート製造装置３１の構成例を示す図である。例えば、転写シート製造装置３１は、スプライサー３１１と、取り付け装置３１２とを含む。
　転写シート製造装置３１は、フィルム２１を巻いたロール２１’から、フィルム２１を所定の速度で引き出す。例えば、転写シート製造装置３１は、ＥＰＣ（Edge　Position　Control）によって耳端を一定位置に保ちつつ、或いは、ＣＰＣ（Center　Position　Control）によって中心を一定位置に保ちつつ、フィルム２１を図５の矢印に示す方向に移動させる。なお、図５にはロール２１’を２つ示すが、一方は予備である。スプライサー３１１は、１つのロール２１’からフィルム２１を全て引き出し切った際、フィルム２１の引き出し先を他方のロール２１’に切り替えることで、装置の停止時間を短縮し、又は無くすことができる。
　フィルム２１は図５の矢印が示す方向に進み、取り付け装置３１２によって、枠体１４０が取り付けられる。例えば、取り付け装置３１２は、保持機構３１２１と圧着機構３１２２とを備える。
　保持機構３１２１は、枠体１４０をフィルム２１の上に載置する。即ち、保持機構３１２１は、事前に製造された枠体１４０を保持し、図５に示す位置に移動させる。なお、保持機構３１２１が枠体１４０を保持するための手法については特に限定されるものではない。例えば、保持機構３１２１はロボットアームを備え、枠体１４０を機械的に保持してもよい。また、例えば、保持機構３１２１は吸着パッドを備え、吸着パッド内に負圧を発生させることで枠体１４０を保持してもよい。
　圧着機構３１２２は、フィルム２１と枠体１４０とを圧着することにより、転写シート２２を製造する。例えば、圧着機構３１２２は、フィルム２１と枠体１４０とを挟み込んで加圧するプレスロールであり、フィルム２１に対して枠体１４０を接着させる。ここで、圧着機構３１２２は、フィルム２１及び枠体１４０を熱して熱圧着させることとしてもよい。また、製造された転写シート２２はロール状に巻かれる。以下、転写シートを巻いたロールを転写ロール２２’と記載する。
　なお、枠体１４０を製造する方法については特に限定されるものではない。例えば、枠体１４０は、高分子材料等の所定の材料から成るシート乃至ブロックに対する切削加工によって、所定の形状に形成することができる。一例を挙げると、枠体１４０は、所定の材料から成る素材シートから打ち抜くことで得られる。
　また、例えば、枠体１４０は、射出成形等の枠型を用いた手法によって、所定の形状に形成することができる。一例を挙げると、所定の形状の内部空間を有する金型が事前に作製され、当該金型に対する射出成形を行なうことにより、枠体１４０を所定の形状に形成することができる。
　また、例えば、枠体１４０は、基材上に所定の材料を吐出したり塗布したりすることで、所定の形状に形成することができる。一例を挙げると、枠体１４０は、ディスペンサーによって所定の形状に形成することができる。即ち、ディスペンサーによる制御の下、ノズルから基材に対して所定の材料を所定の量だけ吐出させることにより、枠体１４０を形成することができる。別の例を挙げると、スクリーン印刷機等のコーターによって、基材上に所定の材料を所定の形状に塗布することで、枠体１４０を形成することができる。
　より具体的には、枠体１４０は、ディスペンサーやコーター等によって、基材上に、所定の材料を所定の形状となるように吐出又は塗布し、乾燥後に基材から剥離させることで形成することができる。或いは、枠体１４０は、ディスペンサーやコーター等によって、基材上に、２液硬化樹脂やＵＶ硬化用樹脂といった所定の材料を所定の形状となるように吐出又は塗布し、硬化後に基材から剥離させることで形成することができる。
　その他、枠体１４０は、種々の手法によって所定の形状に形成することが可能である。例えば、所定の形状となるように、所定の材料から成るシート乃至ブロックを組むことによって、枠体１４０を所定の形状に形成してもよい。また、例えば、所定の材料から成るシートを基材の長手方向に配置し、垂直方向に当該材料を吐出又は塗布することで、枠体１４０を所定の形状に形成してもよい。或いは、枠体１４０は、任意方式の３Ｄプリンタによって製造することもできる。
　また、図５においては予め製造された枠体１４０をフィルム２１と圧着させることによってフィルム２１に枠体１４０を取り付ける場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、フィルム２１の上において枠体１４０を形成することにより、フィルム２１に枠体１４０を取り付けても構わない。一例を挙げると、フィルム２１を基材とし、ディスペンサーやコーター等によってフィルム２１上に所定の材料を所定の形状に吐出又は塗布することで、フィルム２１上に枠体１４０を形成することができる。
（第２工程）
　第２工程では、帯状の集電体２３に対して転写シート２２から複数の枠体１４０を順次転写することにより、帯状の集電体２３を所定単位ごとに分割して形成される集電体層と当該集電体層の縁部に設けられる枠体１４０とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なった部材シート２４を製造する。以下、第２工程について図６を用いて説明する。図６は、帯状の集電体２３に対する枠体１４０の転写を実行することで部材シート２４を製造する部材シート製造装置３２の構成例を示す図である。例えば、部材シート製造装置３２は、スプライサー３２１と転写装置３２２とを含む。
　部材シート製造装置３２は、帯状の集電体２３を巻いた集電体ロール２３’から、帯状の集電体２３を所定の速度で引き出す。なお、図６には集電体ロール２３’を２つ示すが、一方は予備である。スプライサー３２１は、１つの集電体ロール２３’から帯状の集電体２３を全て引き出し切った際、帯状の集電体２３の引き出し先を他方の集電体ロール２３’に切り替えることで、装置の停止時間を短縮し、又は無くすことができる。
　また、部材シート製造装置３２は、転写ロール２２’から転写シート２２を所定の速度で引き出す。ここで、部材シート製造装置３２は、集電体ロール２３’から帯状の集電体２３を引き出す速度と、転写ロール２２’から転写シート２２を引き出す速度とが揃うように制御を行なう。即ち、部材シート製造装置３２は、集電体ロール２３’及び転写ロール２２’から、帯状の集電体２３及び転写シート２２のそれぞれを所定の速度で引き出す。なお、図６においては転写ロール２２’を１つのみ示すが、スプライサーによって予備の転写ロール２２’に切り替えることができるように構成してもよい。
　転写装置３２２は、集電体ロール２３’から引き出された帯状の集電体２３に対して、転写シート２２から複数の枠体１４０を順次転写する。ここで、転写装置３２２について、図７を用いてより詳細に説明する。例えば、転写装置３２２は、図７に示すように、転写機構３２２１と分離機構３２２２とを備える。
　転写機構３２２１は、転写シート２２と帯状の集電体２３とを圧着する。例えば、転写機構３２２１は、転写シート２２と帯状の集電体２３とを挟み込んで加圧するプレスロールであり、帯状の集電体２３に対して転写シート２２を接着させる。より具体的には、転写シート２２はフィルム２１に枠体１４０を取り付けて製造されたシートであるところ、転写機構３２２１は、帯状の集電体２３に対して、転写シート２２の枠体１４０の側の面を接着させる。ここで、転写機構３２２１は、転写シート２２及び帯状の集電体２３を熱して熱圧着させることとしてもよい。
　分離機構３２２２は、帯状の集電体２３に対して枠体１４０を転写した後の転写シート２２について、フィルム２１と枠体１４０とに分離させる。言い換えると、分離機構３２２２は、帯状の集電体２３に対する枠体１４０の転写が済んだ後、枠体１４０からフィルム２１を剥離させる。分離機構３２２２は、枠体１４０から分離させたフィルム２１について、図７に示す通りロール状に巻き取ることとしても構わない。
　図７に示した通り、転写装置３２２は、帯状の集電体２３に対して転写シート２２から複数の枠体１４０を順次転写することにより、部材シート２４を製造する。即ち、部材シート２４は、帯状の集電体２３と、複数の枠体１４０とから構成される。部材シート２４における帯状の集電体２３は、後に所定単位ごとに分割され、図２に示した正極集電体層１１１又は負極集電体層１２１となる。例えば、帯状の集電体２３は、枠体１４０の長さを所定単位として切断される。即ち、部材シート２４は、正極集電体層１１１又は負極集電体層１２１と、当該集電体層の縁部に設けられる枠体１４０とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なったシートである。
　なお、転写装置３２２は、部材シート製造部の一例である。また、部材シート製造装置３２は、リチウムイオン電池用部材の製造装置の一例である。
　帯状の集電体２３が正極側の場合、部材シート２４における帯状の集電体２３は、後に所定単位ごとに分割されて正極集電体層１１１となる。即ち、部材シート２４は、正極集電体層１１１と枠体１４０とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なったシートとなる。かかる部材シート２４に対して、更に、正極活物質層１１３、セパレータ１３０、負極活物質層１２３及び負極集電体層１２１を形成することで、図２に示したリチウムイオン単電池１０を製造することができる。更に、例えば図１に示した通り複数のリチウムイオン単電池１０を組み合わせて組電池１とすることにより、リチウムイオン電池を製造することができる。
　或いは、帯状の集電体２３が負極側の場合、部材シート２４における帯状の集電体２３は、後に所定単位ごとに分割されて負極集電体層１２１となる。即ち、部材シート２４は、負極集電体層１２１と枠体１４０とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なったシートとなる。かかる部材シート２４に対して、更に、負極活物質層１２３、セパレータ１３０、正極活物質層１１３及び正極集電体層１１１を形成することで、図２に示したリチウムイオン単電池１０を製造することができる。更に、例えば図１に示した通り複数のリチウムイオン単電池１０を組み合わせて組電池１とすることにより、リチウムイオン電池を製造することができる。
　このように、第１工程及び第２工程によれば、リチウムイオン電池を製造するまでの一連の処理の中で、集電体への枠体１４０の取り付けを連続的かつスムーズに実行し、ひいてはリチウムイオン電池の製造効率を向上させることができる。更に、第１工程及び第２工程によれば、集電体への枠体１４０の取り付けの精度を担保することもできる。
　また、転写シート２２を製造する第１工程は、リチウムイオン電池の製造ラインの一部である第２工程とは、別に行なうことができる。即ち、第１工程におけるフィルム２１への枠体１４０の取り付けは、リチウムイオン電池の製造効率に影響を及ぼすことなく、時間をかけて精度良く行なうことができる。また、精度良くフィルム２１に取りつけられた枠体１４０は、第２工程において、そのまま集電体へ転写される。即ち、第１工程及び第２工程によれば、集電体への枠体１４０の取り付けの精度を向上させ、ひいてはリチウムイオン電池の品質を向上させることができる。
　また、枠体１４０については、フィルム２１の上で形成することもできる。ここで、フィルム２１は、後に枠体１４０から分離されるものであるため、例えば熱処理や紫外線照射といった後処理によって変質してもリチウムイオン電池の品質には影響しない。即ち、枠体１４０をフィルム２１の上で形成する場合、枠体１４０を集電体の上で形成する場合には実行し難い種類の後処理を更に実行することもできる。従って、枠体１４０をフィルム２１の上で形成する場合、枠体１４０の材料や形成方法についての自由度を増加させ、また、後処理による品質向上を図ることも可能となる。
　なお、第１工程及び第２工程によって集電体に枠体１４０を取り付けるものと説明したが、枠体１４０のうちの正極側及び負極側の一方を取り付ける場合であってもよい。即ち、図２に示した枠体１４０を一体的に製造するのではなく、正極側の枠体と負極側の枠体とをそれぞれ製造した後に結合させて、枠体１４０を製造してもよい。
　例えば、帯状の集電体２３が正極側の場合、部材シート２４は、正極集電体層１１１と、正極側の枠体とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なったシートとなる。かかる部材シート２４に対して、更に、正極活物質層１１３、セパレータ１３０、負極活物質層１２３、負極集電体層１２１及び負極側の枠体を形成することで、図２に示したリチウムイオン単電池１０を製造することができる。
　或いは、帯状の集電体２３が負極側の場合、部材シート２４は、負極集電体層１２１と負極側の枠体とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なったシートとなる。かかる部材シート２４に対して、更に、負極活物質層１２３、セパレータ１３０、正極活物質層１１３、正極集電体層１１１及び正極側の枠体を形成することで、図２に示したリチウムイオン単電池１０を製造することができる。
（第３工程）
　上述した第１工程及び第２工程と連続して、帯状の集電体２３に対して転写された枠体１４０の内部に活物質層を形成する第３工程を更に行なってもよい。言い換えると、第３工程では、部材シート２４における枠体１４０の内部に活物質層を形成する。以下、第３工程について図６を用いて説明する。例えば、部材シート製造装置３２は、スプライサー３２１及び転写装置３２２に加えて、活物質層形成装置３２３を更に含む。
　活物質層形成装置３２３は、転写装置３２２によって製造されて所定の速度で移動する部材シート２４に対し、活物質２５を供給する。例えば、活物質層形成装置３２３は、スクリューコンベアにより運ばれてきた活物質２５についてダマほぐし等の前処理を行なった後、１つの枠体１４０に対して所定の量の活物質２５のみが供給されるように、シャッタの切り替えを制御する。更に、活物質層形成装置３２３は、枠体１４０の内部に供給した活物質２５をプレスロールにより押し固めることで、枠体１４０の内部に活物質層を形成する。枠体１４０の内部に活物質層が形成された後の部材シート２４については、活物質層形成済み部材シート２６とも記載する。
　なお、図２を用いて説明した通り、活物質には正極側の活物質２５と負極側の活物質２５とがあるところ、活物質層形成装置３２３は、部材シート２４における帯状の集電体２３に応じて活物質２５の供給を行なう。即ち、活物質層形成装置３２３は、帯状の集電体２３が正極側の場合には正極側の活物質２５を供給し、帯状の集電体２３が負極側の場合には負極側の活物質２５を供給する。
　帯状の集電体２３が正極側の場合、活物質層形成済み部材シート２６における帯状の集電体２３は、後に所定単位ごとに分割されて正極集電体層１１１となり、また、当該正極集電体層１１１の縁部に設けられた枠体１４０の内部に形成された活物質層は、正極活物質層１１３となる。即ち、活物質層形成済み部材シート２６は、正極集電体層１１１と正極活物質層１１３と枠体１４０とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なったシートとなる。かかる活物質層形成済み部材シート２６に対して、更に、セパレータ１３０、負極活物質層１２３及び負極集電体層１２１を形成することで、図２に示したリチウムイオン単電池１０を製造することができる。或いは、帯状の集電体２３が負極側の場合、活物質層形成済み部材シート２６における帯状の集電体２３は、後に所定単位ごとに分割されて負極集電体層１２１となり、また、当該負極集電体層１２１の縁部に設けられた枠体１４０の内部に形成された活物質層は、負極活物質層１２３となる。即ち、活物質層形成済み部材シート２６は、負極集電体層１２１と負極活物質層１２３と枠体１４０とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なったシートとなる。かかる活物質層形成済み部材シート２６に対して、更に、セパレータ１３０、正極活物質層１１３及び正極集電体層１１１を形成することで、図２に示したリチウムイオン単電池１０を製造することができる。なお、上述した通り、枠体１４０を一体的に製造するのではなく、正極側の枠体と負極側の枠体とをそれぞれ製造した後に結合させて枠体１４０を製造してもよい。更に、例えば図１に示した通り複数のリチウムイオン単電池１０を組み合わせて組電池１とすることにより、リチウムイオン電池を製造することができる。
　このように、第１工程、第２工程及び第３工程によれば、リチウムイオン電池を製造するまでの一連の処理の中で、集電体への枠体１４０の取り付け、及び、活物質層の形成を連続的かつスムーズに実行し、ひいてはリチウムイオン電池の製造効率を向上させることができる。
　なお、図６においては図示を省略するが、第３工程についてはチャンバー内で行なってもよい。例えば、活物質層形成装置３２３を含むように減圧チャンバーを設けてもよい。また、当該減圧チャンバー内において、活物質層の形成時に生じる微粒子を吸引してもよい。これにより、不純物の混入を低減して、リチウムイオン電池の品質を更に向上させることができる。
（スプライス部）
　集電体ロール２３’のようなロールは使用していればいずれ無くなるため、適宜新しいロールに切り替える必要がある。また、ロールを切り替えるために装置が長時間停止してしまわないよう、スプライサー３２１等によって、装置の停止時間を短縮し、又は無くすことが好ましい。但し、ロールを切り替える以上は、つなぎ目が生じることが通常である。例えば、図６示した２つの集電体ロール２３’の一方を使用して無くなり、スプライサー３２１によって他方の集電体ロール２３’に切り替えた場合、集電体ロール２３’から引き出される帯状の集電体２３につなぎ目が生じる。以下、集電体ロール２３’のようなロールのつなぎ目に当たる部分を、スプライス部と記載する。また、集電体ロール２３’のスプライス部を、スプライス部２３１と記載する。
　スプライス部は、品質の観点から、一般的には使用されることなく廃棄される。ここで、スプライス部２３１に対しても転写シート２２から枠体１４０が転写される場合、当該枠体１４０はスプライス部２３１とともに廃棄されることとなり、歩留まりの観点から好ましくない。
　そこで、転写シート２２は、集電体ロール２３’のスプライス部２３１に対応する位置に、枠体１４０が取り付けられていないブランク部２２１を有することとしてもよい。具体的には、図８Ａに示すように帯状の集電体２３の一部がスプライス部２３１となっている場合、転写機構３２２１によってスプライス部２３１と圧着される部分がブランク部２２１となるように、転写シート２２を製造する。
　或いは、図８Ｂに示すように、転写シート２２においてスプライス部２３１と圧着される部分がブランク部２２１となるとともに、当該ブランク部２２１が転写ロール２２’のスプライス部２２２に対応するように、転写シート２２を製造してもよい。即ち、図６においては図示を省略しているが、転写ロール２２’もロールである以上は、転写シート２２にもつなぎ目（スプライス部２２２）が生じる。この転写ロール２２’のスプライス部２２２と、集電体ロール２３’のスプライス部２３１と、ブランク部２２１との位置を合せることにより、集電体及び枠体１４０の廃棄量を最小限に留めることができる。
（変形例１）
　図５及び図６においては、転写シート製造装置３１と部材シート製造装置３２とを別個に説明したが、転写シート製造装置３１は部材シート製造装置３２に含まれることとしても構わない。即ち、部材シート製造装置３２は、部材シート製造部に加えて、転写シートを製造する転写シート製造部を更に備えてもよい。なお、この場合、転写シート２２を巻いて転写ロール２２’とする工程は省略してもよい。
（変形例２）
　上述した通り、リチウムイオン（二次）電池は、高エネルギー密度、高出力密度が達成できる二次電池として、近年様々な用途に多用されている。そして、より高性能のリチウムイオン電池を開発するために種々の材料が検討されている。
　上述の第１～第３工程にも示される通り、リチウムイオン電池はその製造工程で、集電体、電極活物質層、セパレータ等を積層する。その際に、特に電極活物質層がバインダー等で固められていない場合、各部材の位置がずれることで効率良く電池を製造できないことがある。
　この問題を解決するために、平板状の正極集電体と平板状の負極集電体との間に、ポリオレフィン多孔質膜からなるシート状のセパレータ本体と、上記セパレータ本体の外周に沿って環状に枠体を設置する等の工夫がされてきた（特許文献３参照）。
　しかし、枠体を設置、固定する際に、リチウムイオン電池を構成する各部材（特に集電体）に反りが発生したり、固定が不十分で製造工程中に剥離したりすることがあった。特に、集電体に樹脂集電体を使用した場合に上記課題が顕著であり、更なる改善の余地があった。
　そこで、変形例２においては、リチウムイオン電池用部材に反りが生じることが抑制され、枠体が十分に固定されたリチウムイオン電池用部材の製造方法及び製造装置を提供する。
　具体的には、変形例２において、上述した集電体２３は、マトリックス樹脂を含む。また、枠体１４０は、集電体２３の外周に沿って環状に形成される。第２工程は、集電体２３と接し、その表面がＳＵＳからなる第１圧着手段と、枠体１４０と接し、その表面がゴムからなる第２圧着手段と、によって、帯状の集電体２３及び枠体１４０を挟み込んで圧着する圧着工程を含む。当該圧着工程は、集電体２３を、マトリックス樹脂の融点より９５℃低い温度以上かつ７５℃低い温度以下に加熱する加熱工程を含む。以下、図９～図１１を用いて、変形例２について詳細に説明する。
　図９は、変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。図９に示すように、圧着工程では、搬送手段４０により搬送された集電体２３と枠体１４０とを、第１圧着手段３２４１及び第２圧着手段３２４２を備える圧着機３２４を用いて、挟み込んで圧着する。図９に示すように、第１圧着手段３２４１は、集電体２３と接し、第２圧着手段３２４２は、枠体１４０と接する。第１圧着手段３２４１の表面はＳＵＳからなり、第２圧着手段３２４２の表面はゴムからなる。圧着工程は、集電体２３を、マトリックス樹脂の融点より９５℃低い温度以上かつ７５℃低い温度以下に加熱する加熱工程を含んでもよい。
　なお、図９においては、図７に示した転写ロール２２’や、転写機構３２２１、分離機構３２２２等は図示を省略している。図９の圧着機３２４は、帯状の集電体２３と、当該集電体２３に対して転写ロール２２’から転写された枠体１４０とを挟み込んで圧着する。
　変形例２において、帯状の集電体２３は、マトリックス樹脂を含む。以下、帯状の集電体２３、切り出した後の正極集電体層１１１、又は負極集電体層１２１を特に区別しない場合、単に「底面部材」とも記載する。マトリックス樹脂は、融点が１５０～２４０℃であることが好ましく、１６５～２２５℃であることがより好ましい。本明細書において融点とは、ＪＩＳ　Ｋ７１２１－１９８７に準拠して示差走査熱量測定によって測定することができる。なお、集電体２３は、導電性フィラーを含むことが好ましい。
　また、帯状の集電体２３は、後に切り出されて、図２に示した正極集電体層１１１又は負極集電体層１２１となる。正極集電体層１１１及び負極集電体層１２１の形状は特に限定されず、三角形、四角形、五角形等の多角形や、円形、楕円形等が挙げられるが、四角形であることが好ましい。
　また、正極集電体層１１１及び負極集電体層１２１の大きさ（外径）としては、製造しようとするリチウムイオン電池に応じて適宜設定すればよいが、例えば、四角形の場合、一片の長さが、３０～２０００ｍｍであることが好ましく、７０～１０００ｍｍであることがより好ましい。正極集電体層１１１及び負極集電体層１２１の厚さは特に限定されないが、５～１５０μｍであることが好ましい。正極集電体層１１１及び負極集電体層１２１が複数の層を有する場合には、積層後の底面部材の全体の厚さが５～１５０μｍであることが好ましい。
　枠体１４０は、図２にも示した通り、正極集電体層１１１及び負極集電体層１２１の外周に沿って環状に形成された部材である。製造工程においては、枠体１４０は、帯状の集電体２３上に配置される。
　上述した通り、枠体１４０には熱硬化性高分子材料を用いることができる。また、枠体１４０として、両面テープ状のシール部材（平面状の基材の両面に上述の熱硬化性高分子材料等を塗布して形成したシール部材等）を用いてもよい。このようなシール部材としては、例えば、三層構造のシールフィルム（ポリエチレンナフタレートフィルムの上下に変性ポリプロピレンフィルムを積層したフィルム等）が知られている。
　熱硬化性高分子材料は、上述したマトリックス樹脂よりも融点が低いことが好ましく、融点が７５～１３０℃であることがより好ましく、７５～１００℃であることが更に好ましい。
　枠体１４０の環の形状としては、特に限定されず、三角形、四角形、五角形等の多角形や、円形、楕円形等が挙げられるが、四角形であることが好ましい。
　枠体１４０の外径、内径、及び、高さについては特に限定されず、製造しようとするリチウムイオン電池に応じて適宜設定すればよい。枠体１４０の外径としては、正極集電体層１１１及び負極集電体層１２１の外径と同程度であり、例えば四角形の場合、一片の長さが、３０～２０００ｍｍであることが好ましく、７０～１０００ｍｍであることがより好ましい。枠体１４０の内径としては、例えば四角形の場合、一片の長さが、１０～１９９５ｍｍであることが好ましく、６０～９８０ｍｍであることがより好ましい。また、枠体１４０の高さとしては、例えば、１５０～１５００ｍｍであることが好ましく、２５０～１０００ｍｍであることがより好ましい。
　第１圧着手段３２４１及び第２圧着手段３２４２を備える圧着機３２４としては、例えば、ロールプレス機、真空プレス機、水圧プレス機、油圧プレス機等を挙げることができるが、ロールプレス機であることが好ましい。圧着機３２４がロールプレス機である場合、第１圧着手段３２４１及び第２圧着手段３２４２は、プレスロールとなる。なお、圧着機が真空プレス機、水圧プレス機又は油圧プレス機である場合には、第１圧着手段が集電体２３と接する盤（表面がＳＵＳ）であり、第２圧着手段が枠体１４０と接する盤（表面がゴム）となる。
　圧着機３２４がロールプレス機の場合、プレスロール同士の間隔（第１圧着手段３２４１と第２圧着手段２０との間隔）は、特に限定されず、集電体２３や枠体１４０の厚み、形状等に応じて適宜設定することができ、例えば、１００～１０００μｍであることが好ましい。
　圧着機３２４がロールプレス機の場合、圧着工程により圧縮する速度としては、特に限定されないが、集電体２３に反りが生じないような速度に適宜設定することができる。圧着機３２４がロールプレスの場合、圧着工程により圧縮する速度はプレスロールの回転速度で示され、当該回転速度としては、充分な圧縮保持時間を保つ観点から、１～２０ｍ／分であることが好ましい。
　圧着機３２４がロールプレス機の場合、圧着工程の際に加える線圧としては、３５～３５００Ｎ／ｃｍであることが好ましい。なお、圧着工程の際に加える線圧は、第１圧着手段１０及び第２圧着手段３２４２に付属されているロードセルによる得られる荷重と、圧着後のリチウムイオン電池用部材の厚みとにより計算した線圧を意味する。
　第１圧着手段３２４１は、その表面がＳＵＳからなる。圧着工程では、第１圧着手段３２４１の表面がＳＵＳからなることにより、加熱工程時に段差等がない状態で集電体２３と枠体１４０とを圧着することができるので、集電体２３に反りやシワが生じることを抑制することができる。
　第１圧着手段３２４１表面のＳＵＳは、鏡面体であることが好ましい。加熱工程時により平滑な状態で集電体２３と枠体１４０とを圧着することができるので、集電体２３に反りやシワが生じることをより抑制することができる。
　第１圧着手段３２４１は、表面がＳＵＳであれば、芯材（圧着機３２４がロールプレス機の場合）や、盤の内部（圧着機３２４が真空プレス機等の場合）は、他の材料であってもよい。他の材料としては、ロールプレス機の芯材や、真空プレス機等の盤として用いられる公知の材料を適宜選択して用いることができる。
　第１圧着手段３２４１表面のＳＵＳの厚みは、特に限定されないが、例えば、１０～３０ｍｍである。
　第２圧着手段３２４２は、その表面がゴムからなる。枠体１４０は、枠の内部に空間があり、この空間があることが、集電体２３と枠体１４０とを圧着する際にズレが生じて、枠体１４０の固定が不十分となる原因となる。ここで、第２圧着手段３２４２の表面がゴムからなることにより、第２圧着手段３２４２の表面が変形することが可能となり、枠の内部に空間があることに起因するズレを矯正することができるので、枠体１４０を十分に固定することができる。
　第２圧着手段３２４２表面のゴムは、硬度が５０～８０度であることが好ましい。第２圧着手段３２４２表面のゴムの硬度が上記範囲であれば、第２圧着手段３２４２の表面が好適に変形することができ、枠の内部に空間があることに起因するズレを矯正することができるので、枠体１４０をより好適に固定することができる。なお、ゴムの硬度は、ＪＩＳＫ６２５３に準拠し、デュロメータを計測器として用いて測定した値である。
　第２圧着手段３２４２は、表面がゴムであれば、芯材（圧着機３２４がロールプレス機の場合）や、盤の内部（圧着機３０が真空プレス機等の場合）は、他の材料であってもよい。他の材料としては、ロールプレス機の芯材や、真空プレス機等の盤として用いられる公知の材料を適宜選択して用いることができる。
　第２圧着手段３２４２表面のゴムの厚みは、上記硬度を付与できる厚みであれば特に限定されないが、例えば、５～３０ｍｍである。
　これまで、第２圧着手段３２４２は、転写機構３２２１によって集電体２３に対して転写された枠体１４０に接するものとして説明した。即ち、転写機構３２２１とは異なる構成として、第１圧着手段３２４１及び第２圧着手段３２４２が設けられる例について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。具体的には、第１圧着手段３２４１及び第２圧着手段３２４２が、転写機構３２２１におけるプレスロールとして機能する場合であってもよい。
　転写機構３２２１と別の構成として第１圧着手段３２４１が設けられるか、転写機構３２２１におけるプレスロールとして第１圧着手段３２４１が設けられるかに関わらず、転写機構３２２１は、集電体２３に接することとなる。
　転写機構３２２１と別の構成として第２圧着手段３２４２が設けられる場合には、上述した通り、第２圧着手段３２４２は、枠体１４０と接することとなる。一方で、転写機構３２２１におけるプレスロールとして第２圧着手段３２４２が設けられる場合、第２圧着手段３２４２は、フィルム２１に接することとなる。即ち、第２圧着手段３２４２は、枠体１４０又はフィルム２１に接する。
　第２圧着手段３２４２がフィルム２１に接する場合においても、第２圧着手段３２４２の表面は、ゴムで構成することとしてよい。例えば、材料や厚さによってフィルム２１が容易に変形するものであった場合、第２圧着手段３２４２がフィルム２１に接する場合においても、枠体１４０内部の空間に起因してズレが生じ、枠体１４０の固定が不十分となるケースが想定される。ここで、第２圧着手段３２４２の表面をゴムとして変形可能とすることにより、このようなズレを抑制して枠体１４０を十分に固定することが可能となる。
　圧着工程は、集電体２３を、マトリックス樹脂の融点より９５℃低い温度以上かつ７５℃低い温度以下に加熱する加熱工程を含んでもよい。
　加熱工程では、例えば、温風を吹き付ける方法、ハロゲンランプやニクロム線を具備したヒーターよって輻射熱を与える方法等、公知の加熱器を用いて加熱することができる。なかでも、集電体２３の反りを好適に抑制する観点から、加熱器により表面が加熱された第１圧着手段３２４１を用いて圧着工程を行うことが好ましい。なお、集電体２３に対して加熱器により予備加熱を行った後に、圧着工程することで加熱工程を行ってもよい。この場合、圧着時においても、加熱器により表面が加熱された第１圧着手段３２４１を用いる等により集電体２３を加熱してもよい。
　加熱工程では、集電体２３を、マトリックス樹脂の融点より９５℃低い温度以上かつ７５℃低い温度以下に加熱する。マトリックス樹脂の融点より９５℃低い温度未満で加熱工程を行った場合には、集電体２３に枠体１４０が十分に固定することができず、マトリックス樹脂の融点より７５℃低い温度以上で加熱工程を行った場合には、マトリックス樹脂が収縮してしまい反りが顕著になる。加熱工程では、集電体２３を、マトリックス樹脂の融点より８５℃低い温度以上かつ７５℃低い温度以下に加熱することが好ましい。
　集電体２３及び枠体１４０を準備する準備工程と、上述の圧着工程とは連続的に行われることが好ましい。なお、上記「連続的」とは、一連の製造ライン上で行うことを意味する。
　準備工程と、圧着工程とを連続的に行う方法としては、例えば、図９に記載のように、上述した集電体２３と、枠体１４０とを準備した後（準備工程）、集電体２３と、枠体１４０とを搬送手段４０により搬送し、第１圧着手段３２４１及び第２圧着手段３２４２を備える圧着機３２４を用いて、集電体２３と接する第１圧着手段３２４１及び枠体１４０と接する第２圧着手段３２４２で挟み込んで圧着すればよい（圧着工程）。なお、準備工程と、圧着工程とを連続的に行う場合、圧着機３２４は、ロールプレス機であることが好ましい。
　圧着工程により集電体２３と枠体１４０とを圧着した後、集電体２３と枠体１４０とによって囲われた空間が形成されるように集電体２３と枠体１４０の圧着体を切断することで、リチウムイオン電池用部材を製造することができる。切断方法としては特に限定されず、ロータリーカッター等の公知の切断方法を用いることができる。
　図１０は、変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造方法により製造されたリチウムイオン電池用部材の一例を模式的に示す斜視図である。なお、図１０では一例として、正極側のリチウムイオン電池用部材を図示する。図１０に示すように、変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造方法により製造されたリチウムイオン電池用部材は、正極集電体層１１１と、正極集電体層１１１上に配置され、正極集電体層１１１の外周に沿って環状に形成される枠体１４０とを有する。図１０のリチウムイオン電池用部材は、正極集電体層１１１に代えて負極集電体層１２１を備えたものであってもよい。
　図１０のリチウムイオン電池用部材は、各部材に反りが生じることが抑制され、枠体１４０が正極集電体層１１１又は負極集電体層１２１に十分に固定されたものである。
　図１０のリチウムイオン電池用部材は、ＪＩＳ　Ｚ　０２３７：２００９「粘着テープの１８０°剥離試験」に準拠する方法により測定した、正極集電体層１１１又は負極集電体層１２１と枠体１４０との剥離力が、０．０４Ｎ／ｃｍ以上であることが好ましく、０．１０Ｎ／ｃｍ以上であることがより好ましく、０．２５Ｎ／ｃｍ以上であることが更に好ましい。このような剥離力を有するものであれば、正極集電体層１１１又は負極集電体層１２１と枠体１４０とが十分に固定されたものであると言うことができる。なお、具体的な測定方法としては、実施例に記載の方法を用いることができる。
　図１０のリチウムイオン電池用部材は、正極集電体層１１１又は負極集電体層１２１と枠体１４０とによって囲われた空間に、電極活物質粒子と電解液とを供給することにより、リチウムイオン電池用電極として用いることができる。かかる供給工程は、例えば、上述の活物質層形成装置３２３により実現される。
　このようにして得られるリチウムイオン電池用電極は、対となるリチウムイオン電池用電極とセパレータを介して重ね合わせることにより、リチウムイオン電池とすることができる。なお、電極活物質粒子、セパレータ等としては特に限定されず、公知のものを適宜選択して用いることができる。
　変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造装置は、マトリックス樹脂を含む集電体２３と、集電体２３上に配置され、集電体２３の外周に沿って環状に形成された枠体１４０とを有するリチウムイオン電池用部材の製造装置であって、集電体２３と接する第１圧着手段３２４１と、枠体１４０と接する第２圧着手段３２４２と、によって集電体２３及び枠体１４０を挟み込んで圧着する圧着機３２４を有し、第１圧着手段３２４１の表面がＳＵＳからなり、上記第２圧着手段３２４２の表面がゴムからなることを特徴とする。
　変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造装置は、集電体２３と枠体１４０とを集電体２３と接する第１圧着手段３２４１及び枠体１４０と接する第２圧着手段３２４２で挟み込んで圧着する圧着機３２４を有する。第１圧着手段３２４１及び第２圧着手段３２４２を備える圧着機３２４としては、変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造方法の圧着工程にて記載したものを適宜選択して用いることができる。また、圧着機３２４により圧縮する速度、圧着する際の線圧等についても、変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造方法の圧着工程にて記載したものを適宜選択して用いることができる。
　変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造装置において、第１圧着手段３２４１の表面がＳＵＳからなり、第２圧着手段３２４２の表面がゴムからなる。第１圧着手段３２４１の表面のＳＵＳ、第２圧着手段３２４２の表面のゴムについても、変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造方法にて記載したものを適宜選択して用いることができる。
　変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造装置は、さらに、第１圧着手段３２４１の表面を上記マトリックス樹脂の融点より９５℃低い温度以上かつ７５℃低い温度以下に加熱する加熱器を有することが好ましい。加熱器としては特に限定されず、本発明のリチウムイオン電池用部材の製造方法の加熱工程にて記載したものを適宜選択して用いることができる。
　次に変形例２に含まれる実施例について具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り部は重量部、％は重量％を意味する。
　底面部材（集電体２３）用のマトリックス樹脂として以下の材料を準備した。
　マトリックス樹脂Ａ：ポリプロピレン樹脂（商品名「サンアロマーＰＣ６３０Ｓ」、サンアロマー（株）製、融点１５５℃）
　マトリックス樹脂Ｂ：ポリプロピレン樹脂（商品名「サンアロマーＰＣ６８４Ｓ」、サンアロマー（株）製、融点１６５℃）
　マトリックス樹脂Ｃ：ナイロン６（製品名「アミラン（登録商標）ＣＭ１００７」　東レ社製、融点２２５℃）
　なお、融点については、明細書に記載の方法で測定した。
　枠体用の熱硬化性高分子材料として以下の材料を準備した。
　熱硬化性高分子材料Ｄ：エチレン－酢酸ビニル共重合体（製品名「メルセンＧ　７０５５」　東ソー社製）
　熱硬化性高分子材料Ｅ：ポリオレフィン系樹脂（製品名「アドマーＶＥ３００」　三井化学社製）
　熱硬化性高分子材料Ｆ：ポリオレフィン系樹脂（製品名「ＥＸＣＥＬＩＮＫ　１３００Ｂ」　ＪＳＲ社製）
＜実施例１＞
（底面部材の準備）
　２軸押出機にて、マトリックス樹脂Ａ６５部、導電性フィラーとして、カーボンブラック［商品名「＃３０３０」、三菱化学（株）製］３０部、分散剤［商品名「ユーメックス１００１」、三洋化成（株）製］５部を、１８０℃、１００ｒｐｍ、滞留時間５分の条件で溶融混錬して導電性樹脂組成物を得た。得られた導電性樹脂組成物を、ペレット化した後に押出成型してフィルム状の底面部材（８７ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ５０μｍ）を作製した。
（枠体の準備）
　シート状の熱硬化性高分子材料Ｄに対して打ち抜き加工を施して、枠体（内径が６７ｍｍ×５０ｍｍの長方形、外径が８７ｍｍ×７０ｍｍの長方形）を作製した。
（圧着工程）
　底面部材と接する側に、表面がＳＵＳからなる第１の圧着手段（ローラー）を有し、枠状部材と接する側に、表面がゴムからなる第２の圧着手段（ローラー）を備えた圧着機によりロールプレスして底面部材と枠体とを圧着し、リチウムイオン電池用部材を作製した。底面部材と枠体とを圧着する際に第１の圧着手段（ローラー）をヒーターにより加熱しており、圧着時の底面部材の温度は６０℃であった。なお、ロールの回転速度は、５０ｍｍ／ｓとした。一対のローラーの間隔は、３２０μｍとした。
＜実施例２～７＞
　表１に記載のように、底面部材のマトリックス樹脂、枠体の熱硬化性高分子材料、及び、底面部材と枠体とを圧着する際の底面部材の温度を変更したこと以外は実施例１と同様にして、リチウムイオン電池用部材を作製した。
＜実施例８＞
　底面部材と枠体とを圧着する前に底面部材をヒーターにより予備加熱した。上記以外は実施例１と同様にして、リチウムイオン電池用部材を作製した。なお、圧着時の底面部材の温度は７０℃であった。
＜比較例１＞
　底面部材と接する側に、表面がＳＵＳからなる第１の圧着手段（ローラー）を有し、枠状部材と接する側に、表面がＳＵＳからなる第２の圧着手段（ローラー）を備えた圧着機を用いたこと以外は実施例２と同様にして、リチウムイオン電池用部材を作製した。
＜比較例２＞
　底面部材と接する側に、表面がゴムからなる第１の圧着手段（ローラー）を有し、枠状部材と接する側に、表面がゴムからなる第２の圧着手段（ローラー）を備えた圧着機を用いたこと以外は実施例２と同様にして、リチウムイオン電池用部材を作製した。
＜比較例３＞
　底面部材と接する側に、表面がゴムからなる第１の圧着手段（ローラー）を有し、枠状部材と接する側に、表面がＳＵＳからなる第２の圧着手段（ローラー）を備えた圧着機を用いたこと以外は実施例２と同様にして、リチウムイオン電池用部材を作製した。
＜比較例４～７＞
　表１に記載のように、底面部材のマトリックス樹脂、枠体の熱硬化性高分子材料、及び、底面部材と枠体とを圧着時の底面部材の温度を変更したこと以外は実施例１と同様にして、リチウムイオン電池用部材を作製した。
＜実施例９＞
　実施例１と同様にして、底面部材及び枠体を準備した。第１の圧着手段（ＳＵＳ盤）を備えた手動油圧加熱プレス機を用い、底面部材を第１の圧着手段と接するように設置し、枠体とプレス盤との間にゴム板を設置（ゴム板が第２の圧着手段）してプレスを行い底面部材と枠体とを圧着し、リチウムイオン電池用部材を作製した。底面部材と枠体とを圧着する際に第１の圧着手段（ＳＵＳ盤）をヒーターにより加熱しており、圧着時の底面部材の温度は６０℃であった。なお、圧着する際の面圧は、１０ＭＰａとした。
＜比較例８＞
　圧着時の底面部材の温度を８５℃としたこと以外は実施例９と同様にして、リチウムイオン電池用部材を作製した。
＜外観（反り）評価試験＞
　実施例及び比較例で作製したリチウムイオン電池用部材を目視にて確認した。図３は、外観（反り）評価試験の評価基準を示す説明図である。図３に示すように、リチウムイオン電池用部材の全体に反りの発生が確認されなかったものを「〇」評価、リチウムイオン電池用部材の一部に反りの発生が確認されたものを「△」評価、リチウムイオン電池用部材の全体にわたって反りが確認されたものを「×」評価とした。
＜剥離力評価＞
　実施例及び比較例で作製したリチウムイオン電池用部材について、ＪＩＳ　Ｚ　０２３７：２００９「粘着テープの１８０°剥離試験」に準拠する方法により底面部材と枠体との剥離力を測定した。その結果を表１に示した。具体的には、幅１０ｍｍ、長さ６０ｍｍに切断したリチウムイオン電池用部材を試験片とし、試験板としてＳＵＳ３０４鋼板を用意し、枠体が試験板に接するようにセットした。試験片をはがす際には試験片の背面が重なるように試験片の端を把持して１８０°に折り返して試験板から２５ｍｍはがした後、測定装置に設置した下側の治具にはがした部分の試験板の片端を固定し、上側の治具に粘着テープを固定した。測定装置としては、オートグラフ精密万能試験機ＡＧＸ－Ｖ（ＳＨＩＭＡＺＵ社製）を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　変形例２のリチウムイオン電池用部材の製造方法により製造した、各実施例のリチウムイオン電池用部材では、反りが確認されず、枠体が底面部材に十分に固定されたものであることが確認された。一方で、比較例１～３より、底面部材と接する側の第１の圧着手段の表面がゴムである場合や、枠体と接する側の第２の圧着手段の表面がＳＵＳである場合には、反りを抑制することができなかった。また、比較例４より、圧着時の底面部材の温度とマトリックス樹脂の融点との差が９５℃を超える場合には、枠体を底面部材に十分に固定することができなかった。また、比較例５～８より、圧着時の底面部材の温度とマトリックス樹脂の融点との差が７５℃未満である場合には、反りを抑制することができなかった。
　上述のリチウムイオン電池用部材の製造方法は、特に、携帯電話、パーソナルコンピューター、ハイブリッド自動車及び電気自動車用に用いられるリチウムイオン電池用部材の製造方法として有用である。

Claims (13)

  1. 　帯状のフィルムに対して複数の枠体を取り付けた転写シートを製造する第１工程と、
    　帯状の集電体に対して前記転写シートから複数の前記枠体を順次転写することにより、前記帯状の集電体を所定単位ごとに分割して形成される集電体層と当該集電体層の縁部に設けられる前記枠体とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なった部材シートを製造する第２工程と
    　を含む、リチウムイオン電池用部材の製造方法。
  2. 　前記第２工程は、前記帯状の集電体を巻いた集電体ロール及び前記転写シートを巻いた転写ロールから、前記帯状の集電体及び前記転写シートのそれぞれを所定の速度で引き出すとともに、転写機構によって、前記所定の速度で移動する前記帯状の集電体に対して前記転写シートから複数の前記枠体を順次転写することを含む、請求項１に記載のリチウムイオン電池用部材の製造方法。
  3. 　前記転写シートは、前記集電体ロールのスプライス部に対応する位置に、前記枠体が取り付けられていないブランク部を有する、請求項２に記載のリチウムイオン電池用部材の製造方法。
  4. 　前記ブランク部は、前記転写ロールのスプライス部に対応する、請求項３に記載のリチウムイオン電池用部材の製造方法。
  5. 　前記第２工程は、前記帯状の集電体に対して前記枠体を転写した後の前記転写シートについて、前記フィルムと前記枠体とに分離することを更に含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池用部材の製造方法。
  6. 　前記帯状の集電体に対して転写された前記枠体の内部に活物質層を形成する第３工程を更に含む、請求項１～５のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池用部材の製造方法。
  7. 　前記枠体は、前記フィルムの上で形成される、請求項１～６のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池用部材の製造方法。
  8. 　帯状のフィルムに対して複数の枠体を取り付けた転写シートから、帯状の集電体に対して複数の前記枠体を順次転写することにより、前記帯状の集電体を所定単位ごとに分割して形成される集電体層と当該集電体層の縁部に設けられる前記枠体とを含むリチウムイオン電池用部材が複数連なった部材シートを製造する部材シート製造部を備える、リチウムイオン電池用部材の製造装置。
  9. 　前記転写シートを製造する転写シート製造部を更に備える、請求項８に記載のリチウムイオン電池用部材の製造装置。
  10. 　前記集電体は、マトリックス樹脂を含み、
    　前記枠体は、前記集電体の外周に沿って環状に形成され、
    　前記第２工程は、前記集電体と接し、その表面がＳＵＳからなる第１圧着手段と、前記枠体と接し、その表面がゴムからなる第２圧着手段と、によって前記集電体及び前記枠体を挟み込んで圧着する圧着工程を含み、
    　当該圧着工程は、前記集電体を、前記マトリックス樹脂の融点より９５℃低い温度以上かつ７５℃低い温度以下に加熱する加熱工程を含む、
    　請求項１に記載のリチウムイオン電池用部材の製造方法。
  11. 　前記集電体及び前記枠体を準備する準備工程と、前記圧着工程とが連続的に行われる、請求項１０に記載のリチウムイオン電池用部材の製造方法。
  12. 　前記集電体は、マトリックス樹脂を含み、
    　前記枠体は、前記集電体の外周に沿って環状に形成され、
    　前記部材シート製造部は、前記集電体と接し、その表面がＳＵＳからなる第１圧着手段と、前記枠体と接し、その表面がゴムからなる第２圧着手段と、によって前記集電体及び前記枠体を挟み込んで圧着する圧着機を含む、請求項８に記載のリチウムイオン電池用部材の製造装置。
  13. 　前記部材シート製造部は、前記第１圧着手段の表面を前記マトリックス樹脂の融点より９５℃低い温度以上かつ７５℃低い温度以下に加熱する加熱器を含む、請求項１２に記載のリチウムイオン電池用部材の製造装置。
PCT/JP2022/005399 2021-02-10 2022-02-10 リチウムイオン電池用部材の製造方法及び製造装置 WO2022173004A1 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021019923A JP2022122585A (ja) 2021-02-10 2021-02-10 リチウムイオン電池用部材の製造方法及びリチウムイオン電池用部材の製造装置
JP2021-019923 2021-02-10
JP2021020844A JP2022123498A (ja) 2021-02-12 2021-02-12 リチウムイオン電池用部材の製造方法及び製造装置
JP2021-020844 2021-02-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022173004A1 true WO2022173004A1 (ja) 2022-08-18

Family

ID=82838342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/005399 WO2022173004A1 (ja) 2021-02-10 2022-02-10 リチウムイオン電池用部材の製造方法及び製造装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2022173004A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0864213A (ja) * 1994-08-26 1996-03-08 Yuasa Corp 積層電池とその製造方法
JP2005190713A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池およびその製造方法。
JP2017041310A (ja) * 2015-08-18 2017-02-23 三洋化成工業株式会社 電池の製造方法
JP2018055967A (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用集電体、リチウムイオン電池及びリチウムイオン電池用集電体の製造方法
JP2020107412A (ja) * 2018-12-26 2020-07-09 株式会社豊田自動織機 電極ユニット製造方法および電極ユニット準備体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0864213A (ja) * 1994-08-26 1996-03-08 Yuasa Corp 積層電池とその製造方法
JP2005190713A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Nissan Motor Co Ltd バイポーラ電池およびその製造方法。
JP2017041310A (ja) * 2015-08-18 2017-02-23 三洋化成工業株式会社 電池の製造方法
JP2018055967A (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用集電体、リチウムイオン電池及びリチウムイオン電池用集電体の製造方法
JP2020107412A (ja) * 2018-12-26 2020-07-09 株式会社豊田自動織機 電極ユニット製造方法および電極ユニット準備体

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6346290B2 (ja) 積層型電池およびその製造方法
EP2557625B1 (en) Process for production of seal structure for bipolar battery, process for production of bipolar battery, seal structure for bipolar battery, and bipolar battery
TWI543426B (zh) 鋰二次電池之製造方法、積層電池之製造方法及複合體之製造方法
JP5382130B2 (ja) 固体電解質電池の製造方法
JP5200367B2 (ja) 双極型電池用電極
CN108140802B (zh) 电极及其制造方法
CN109478676B (zh) 电极组件及其制造方法
WO2021025072A1 (ja) リチウムイオン電池の製造方法
CN109565069B (zh) 电极组件及其制造方法
CN111463437A (zh) 全固体电池
US20200280102A1 (en) All-solid-state battery and method for manufacturing the same
JP7206978B2 (ja) 全固体電池およびその製造方法
CN111384451A (zh) 层叠体
JP2010199022A (ja) 二次電池用電極の製造方法、二次電池用電極および二次電池
JP2013182735A (ja) 多層の膜電極接合体の製造方法及びリチウムイオン二次電池
WO2019198495A1 (ja) 電池の製造方法
WO2019198454A1 (ja) 電池の製造方法
WO2022173004A1 (ja) リチウムイオン電池用部材の製造方法及び製造装置
CN109075311B (zh) 电池用电极、设置有该电极的电池以及制造该电极的方法
WO2012131972A1 (ja) 非水電解質電池
JP2021044152A (ja) リチウムイオン電池の製造方法
JP2017147148A (ja) リチウムイオン二次電池用電極の製造方法
WO2023163073A1 (ja) 電極の製造方法
JP2022123498A (ja) リチウムイオン電池用部材の製造方法及び製造装置
CN111554927A (zh) 层叠体

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22752826

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22752826

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1