(57)【要約】【課題】正極と負極との間の位置ずれの発生を抑制した電極体の製造方法を提供する。【解決手段】電極体の製造方法は、長尺状の第１のセパレータ材１１Ａに正極１２を接着する工程と、正極１２の位置に基づいて、第１のセパレータ材１１Ａを切断することによって、正極１２が接着した第１のセパレータ１１を得る工程と、長尺状の第２のセパレータ材に負極１４を接着する工程と、負極１４の位置に基づいて、第２のセパレータ材を切断することによって、負極１４が接着した第２のセパレータ１３を得る工程と、正極１２と負極１４との間の位置を合わせながら、正極１２が接着した第１のセパレータ１１と負極１４が接着した第２のセパレータ１３とを積層する工程と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、前記正極および前記負極の間に配置されるセパレータとを備える電極体の製造方法であって、
長尺状の第１のセパレータ材に前記正極を接着する工程と、
前記正極の位置に基づいて、前記第１のセパレータ材を切断することによって、前記正極が接着した第１のセパレータを得る工程と、
長尺状の第２のセパレータ材に前記負極を接着する工程と、
前記負極の位置に基づいて、前記第２のセパレータ材を切断することによって、前記負極が接着した第２のセパレータを得る工程と、
前記正極と前記負極との間の位置を合わせながら、前記正極が接着した前記第１のセパレータと前記負極が接着した前記第２のセパレータとを積層する工程と、
を有することを特徴とする電極体の製造方法。
【請求項２】
前記正極が接着した前記第１のセパレータと前記負極が接着した前記第２のセパレータとを積層する工程では、積層毎に前記正極または前記負極の位置をカメラで認識することを特徴とする請求項１に記載の電極体の製造方法。
【請求項３】
前記正極が接着した前記第１のセパレータと前記負極が接着した前記第２のセパレータとを積層する工程は繰り返し行われ、
前記正極が接着した前記第１のセパレータおよび前記負極が接着した前記第２のセパレータをそれぞれ積層する毎に、形成された中間積層体を接着する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電極体の製造方法。
【請求項４】
前記中間積層体の接着を、加熱しながら加圧する熱圧着の方法により行うことを特徴とする請求項３に記載の電極体の製造方法。
【請求項５】
前記第１のセパレータ材に前記正極を接着する工程では、前記第１のセパレータ材上の、幅方向における一端から所定の距離の位置に前記正極を置いて接着し、
前記第２のセパレータ材に前記負極を接着する工程では、前記第２のセパレータ材上の、幅方向における一端から所定の距離の位置に前記負極を置いて接着することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電極体の製造方法。
【請求項６】
前記第１のセパレータ材の前記幅方向における一端とは、前記正極を接着したときに正極タブが突出している側の端であり、
前記第２のセパレータ材の前記幅方向における一端とは、前記負極を接着したときに負極タブが突出している側の端であることを特徴とする請求項５に記載の電極体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池の電極体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池の電極体として、セパレータを間に介在させて、正極と負極を交互に複数積層した構造を有する電極体が知られている。
【０００３】
そのような電極体の製造方法として、特許文献１には、長尺状のセパレータ材、長尺状の正極材、長尺状のセパレータ材および長尺状の負極材を順に積層してからラミネータで接着し、その後に、所定の形状となるように切断したものを複数積層することによって、電極体を製造する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１５−５２８６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の電極体の製造方法では、セパレータ材、正極材、セパレータ材および負極材の順に４層に積層してから接着するので、接着前に正極、負極およびセパレータとの間での位置ずれが生じやすくなる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、正極、負極およびセパレータとの間の位置ずれの発生を抑制した電極体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電極体の製造方法は、正極と、負極と、前記正極および前記負極の間に配置されるセパレータとを備える電極体の製造方法であって、
長尺状の第１のセパレータ材に前記正極を接着する工程と、
前記正極の位置に基づいて、前記第１のセパレータ材を切断することによって、前記正極が接着した第１のセパレータを得る工程と、
長尺状の第２のセパレータ材に前記負極を接着する工程と、
前記負極の位置に基づいて、前記第２のセパレータ材を切断することによって、前記負極が接着した第２のセパレータを得る工程と、
前記正極と前記負極との間の位置を合わせながら、前記正極が接着した前記第１のセパレータと前記負極が接着した前記第２のセパレータとを積層する工程と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
前記正極が接着した前記第１のセパレータと前記負極が接着した前記第２のセパレータとを積層する工程では、積層毎に前記正極または前記負極の位置をカメラで認識するようにしてもよい。
【０００９】
前記正極が接着した前記第１のセパレータと前記負極が接着した前記第２のセパレータとを積層する工程は繰り返し行われ、
前記正極が接着した前記第１のセパレータおよび前記負極が接着した前記第２のセパレータをそれぞれ積層する毎に、形成された中間積層体を接着する工程をさらに備えるようにしてもよい。
【００１０】
また、前記中間積層体の接着を、加熱しながら加圧する熱圧着の方法により行ってもよい。
【００１１】
また、前記長尺状の第１のセパレータ材に前記正極を接着する工程では、前記第１のセパレータ材上の、幅方向における一端から所定の距離の位置に前記正極を置いて接着し、
前記長尺状の第２のセパレータ材に前記負極を接着する工程では、前記第２のセパレータ材上の、幅方向における一端から所定の距離の位置に前記負極を置いて接着するようにしてもよい。
【００１２】
前記第１のセパレータ材の前記幅方向における一端とは、前記正極を接着したときに正極タブが突出している側の端であり、
前記第２のセパレータ材の前記幅方向における一端とは、前記負極を接着したときに負極タブが突出している側の端であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、長尺状の第１のセパレータ材に正極を接着し、正極の位置に基づいて、第１のセパレータ材を切断するとともに、長尺状の第２のセパレータ材に負極を接着し、負極の位置に基づいて、第２のセパレータ材を切断し、その後に、正極と負極との間の位置を合わせながら、正極が接着した第１のセパレータと負極が接着した第２のセパレータを積層するので、正極と負極との間の位置ずれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電極体の構造を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態における電極体の製造方法における各工程を説明するための側面図である。
【図３】第１のセパレータ材の切断方法を説明するための平面図である。
【図４】積層された第１のセパレータ、正極、第２のセパレータおよび負極の全体を接着する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに具体的に説明する。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
まず初めに電極体の構造について簡単に説明し、続いて、電極体の製造方法について説明する。
【００１７】
電極体１０は、図１に示すように、第１のセパレータ１１、正極１２、第２のセパレータ１３および負極１４が順に複数積層された構造を有し、例えばリチウムイオン電池などの電池に用いられる。
【００１８】
正極１２は、アルミニウムなどの金属箔からなる正極集電体と、正極集電体の両面に形成された正極活物質とを備える。ただし、電極体１０の積層方向における最も外側に正極が存在する場合、最も外側に位置する正極は、正極集電体の片面にのみ正極活物質が形成されている構成であってもよい。
【００１９】
負極１４は、銅などの金属箔からなる負極集電体と、負極集電体の両面に形成された負極活物質とを備える。ただし、電極体１０の積層方向における最も外側に負極が存在する場合、最も外側に位置する負極は、負極集電体の片面にのみ負極活物質が形成されている構成であってもよい。また、負極１４の形状および大きさは、正極１２の形状および大きさと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２０】
第１のセパレータ１１および第２のセパレータ１３としては、同じ素材のものを用いることができ、例えば、絶縁性に優れたポリプロピレン製の微多孔性薄膜によって構成することができる。
【００２１】
図２は、第１の実施形態における電極体１０の製造方法における各工程を説明するための側面図である。
【００２２】
なお、本明細書では、切断前の長尺状の第１のセパレータ材には１１Ａの符号を付し、切断後の第１のセパレータには１１の符号を付して説明する。
【００２３】
長尺状の第１のセパレータ材１１Ａは、セパレータ巻出部２１においてロール状に巻かれており、セパレータ巻出部２１から巻出されて、一方向に送り出される。例えば、長尺状のＰＥＴフィルムの上に長尺状の第１のセパレータ材１１Ａを重ね、長尺状のＰＥＴフィルムを一方向に搬送することによって、第１のセパレータ材１１Ａを一方向に搬送する。
【００２４】
初めに、第１の工程として、長尺状の第１のセパレータ材１１Ａの上に正極１２を載せて、正極１２を第１のセパレータ材１１Ａに接着する。
【００２５】
具体的には、予め用意した正極１２を、長尺状の第１のセパレータ材１１Ａの幅方向における一端Ｓから所定の距離Ｈの位置に載せる。この実施形態において、第１のセパレータ材１１Ａの幅方向における一端Ｓは、図３に示すように、正極１２が接着されたときに、正極タブ１２Ａが突出している側の端である。
【００２６】
そして、第１のセパレータ材１１Ａ上に載置された正極１２の上側および下側から、ヒーターを内蔵した接着部２２によって挟み込み、加熱しながら加圧する熱圧着の方法で、正極１２を第１のセパレータ材１１Ａに接着する。本実施形態では、図３に示すように、正極１２が第１のセパレータ材１１Ａに接着された状態において、正極タブ１２Ａは、第１のセパレータ材１１Ａの一端Ｓの外側に突出している。
【００２７】
なお、正極１２を第１のセパレータ材１１Ａに接着する方法が熱圧着の方法に限定されることはなく、熱圧着以外の方法により接着してもよい。
【００２８】
第１の工程に続く第２の工程では、切断部２３により、正極１２の位置に基づいて、第１のセパレータ材１１Ａを切断することによって、正極１２が接着した第１のセパレータ１１を得る。
【００２９】
図３は、第１のセパレータ材１１Ａの切断方法を説明するための平面図である。図３において、破線３１が第１のセパレータ材１１Ａの切断位置である。
【００３０】
切断部２３は、図示しないカメラを備えており、カメラによって正極１２を含む第１のセパレータ材１１Ａを撮像し、撮像した画像に基づいて、正極１２の位置に応じて、切断刃２３ａにより、第１のセパレータ材１１Ａを切断する。
【００３１】
この実施形態では、図３の破線３１で示すように、正極１２の外周辺のうち、正極タブ１２Ａが設けられている辺以外の辺にそれぞれ沿った位置で第１のセパレータ材１１Ａを切断する。
【００３２】
なお、第１のセパレータ材１１Ａの切断箇所が図３の破線３１で示す箇所に限定されることはない。
【００３３】
また、正極１２の形状が図３に示すような形状に限定されることもない。正極１２の形状は非矩形の形状であってもよいし、矩形の形状であってもよい。
【００３４】
上述したように、正極１２の位置に基づいて長尺状の第１のセパレータ材１１Ａを切断することにより、切断により得られる第１のセパレータ１１と正極１２との間の位置合わせを高精度で行うことができる。
【００３５】
また、長尺状の第１のセパレータ材１１Ａを切断する際に、複数枚を重ねて切断するのではなく、１枚のみを切断するので、長尺状の第１のセパレータ材１１Ａに過大な引っ張り応力は発生しない。これにより、切断により得られる第１のセパレータ１１の形状を所望の形状とすることができる。
【００３６】
なお、正極用搬送ヘッド２４によって、正極１２が接着した第１のセパレータ１１がピックアップされた後、第１のセパレータ材１１Ａは回収される。
【００３７】
上述した第１の工程および第２の工程を、負極１４に対しても行う。すなわち、長尺状の第２のセパレータ材の上に負極１４を載せて、負極１４を第２のセパレータ材に接着する。正極１２を第１のセパレータ材１１Ａに接着するときと同様に、負極１４は、第２のセパレータ材上の、幅方向における一端から所定の距離の位置に置いて接着する。第２のセパレータ材の幅方向における一端とは、負極１４を接着したときに、負極タブが突出している側の端である。
【００３８】
そして、負極１４の位置に基づいて、第２のセパレータ材を切断することによって、負極１４が接着した第２のセパレータ１３を得る。
【００３９】
この場合も、負極１４の位置に基づいて長尺状の第２のセパレータ材を切断するので、切断により得られる第２のセパレータ１３と負極１４との間の位置合わせを高精度で行うことができる。
【００４０】
また、長尺状の第２のセパレータ材を切断する際に、複数枚を重ねて切断するのではなく、１枚のみを切断するので、長尺状の第２のセパレータ材に過大な引っ張り応力は発生しない。これにより、切断により得られる第２のセパレータ１３の形状を所望の形状とすることができる。
【００４１】
続いて、正極用搬送ヘッド２４により、正極１２が接着した第１のセパレータ１１を積層ステージ２５に搬送して、積層ステージ２５上に載置する。積層ステージ２５上に載置された第１のセパレータ１１および正極１２は、次の工程で負極１４が接着した第２のセパレータ１３がその上に積層されるまで、積層爪２７によって上方から押さえられる。
【００４２】
続いて、負極用搬送ヘッド２６により、負極１４が接着した第２のセパレータ１３を積層ステージ２５に搬送して、正極１２と負極１４との間の位置を合わせながら、第２のセパレータ１３を第１のセパレータ１１の上、より具体的には、第１のセパレータ１１の上に接着している正極１２の上に積層する。正極１２と負極１４との間の位置合わせは、例えば、積層ステージ２５上における正極１２の位置を検出し、検出した正極１２の位置と積層後の負極１４の位置が一致するように行う。
【００４３】
正極１２と負極１４との間の位置合わせは、例えば、正極１２と負極１４とが同一形状で、同一寸法の場合には、セパレータ（第１のセパレータ１１または第２のセパレータ１３）を介して互いに正対し、重なり合う状態となるように、位置合わせを行う。また、正極１２と負極１４の大きさに相違がある場合、例えば、負極１４の方が正極１２より大きい場合には、小さい方の正極１２の全体が、セパレータを介して、大きい方の負極１４の投影範囲に収まるような位置関係となるような状態で、例えば、正極１２と負極１４とがタブを備えている場合には、正極１２と負極１４とがセパレータを介して正対し、かつ、タブが所定の方向に引き出されるような状態、となるように位置合わせを行う。ただし、位置合わせの態様はこれらに限られるものではない。
【００４４】
正極１２と負極１４との間の位置合わせについてより詳細に説明する。正極用搬送ヘッド２４により、正極１２が接着した第１のセパレータ１１を積層ステージ２５に搬送する前に、図示しない補正ステージ上に第１のセパレータ１１を載置する。補正ステージ側から照明を当てることで、補正ステージ上方の図示しないカメラで正極１２の位置を認識し、積層に適した位置・姿勢に補正ステージが移動する。位置・姿勢が補正された正極１２が接着した第１のセパレータ１１を、図示しない別の搬送ヘッドにより積層ステージ２５に搬送して積層する。
【００４５】
または、正極用搬送ヘッド２４で正極１２が接着した第１のセパレータ１１をピックアップする前に、正極１２の位置・姿勢を図示しないカメラで認識し、その位置・姿勢データに基づいて、正極１２を積層ステージ２５に搬送する際に、位置・姿勢を補正して積層するようにしてもよい。
【００４６】
さらに、カメラ認識時に、正極１２と第１のセパレータ１１との位置関係を測定し、この位置関係に基づいて良否判定を行ったり、切断工程にフィードバックして切断位置を補正するようにしてもよい。
【００４７】
積層された第２のセパレータ１３および負極１４は、次の工程で正極１２が接着した第１のセパレータ１１がその上に積層されるまで、積層爪２７によって上方から押さえられる。
【００４８】
その後、続いて得られる、正極１２が接着した第１のセパレータ１１を、正極用搬送ヘッド２４によって積層ステージ２５に搬送して、上述のようにして、第１のセパレータ１１と第２のセパレータ１３とが積層されることにより形成された積層体である中間積層体上に積層する。このとき、正極１２と、中間積層体の上面に位置する負極１４との間の位置を合わせながら、第１のセパレータ１１を、中間積層体を構成する第２のセパレータ１３の上、より具体的には、第２のセパレータ１３の上に接着している負極１４の上に積層する。積層された第１のセパレータ１１および正極１２は、次の工程で負極１４が接着した第２のセパレータ１３がその上に積層されるまで、積層爪２７によって上方から押さえられる。
【００４９】
このように、正極１２が接着した第１のセパレータ１１および負極１４が接着した第２のセパレータ１３を積層する毎に、積層爪２７によって上方から押さえることにより、積層された正極１２および負極１４の間の位置ずれを抑制することができる。
【００５０】
以後、正極１２および負極１４の積層枚数が所定枚数となるまで、負極１４が接着した第２のセパレータ１３と、正極１２が接着した第１のセパレータ１１の積層を繰り返し行う。
【００５１】
本実施形態における電極体１０の製造方法では、上述したように、正極１２が接着した第１のセパレータ１１および負極１４が接着した第２のセパレータ１３をそれぞれ積層する前に、正極１２と負極１４との間の位置合わせを行うので、正極１２と負極１４との間の位置ずれを効果的に抑制することができる。
【００５２】
なお、積層毎に、中間積層体の上面に位置する正極１２または負極１４を図示しないカメラで認識し、所定の位置・姿勢で積層されているか検査するようにしてもよい。また、このときの位置・姿勢データを、上述した補正ステージでの補正にフィードバックするようにしてもよい。このとき、カメラで認識する箇所として、積層爪で押えている周辺などを選択すれば、正極１２または負極１４の浮きによる認識誤差を小さくすることができる。
【００５３】
最後に、複数積層されている第１のセパレータ１１、正極１２、第２のセパレータ１３および負極１４を含む最終積層体の全体を接着する。例えば、図４に示すように、第１のセパレータ１１、正極１２、第２のセパレータ１３および負極１４が繰り返し積層された最終積層体の上方から、ヒーターが内蔵されている熱圧着ヘッド４０を押しつけることによって、第１のセパレータ１１、正極１２、第２のセパレータ１３および負極１４を含む最終積層体の全体を熱圧着する。
【００５４】
なお、ヒーターは、熱圧着ヘッド４０だけではなく、積層ステージ２５にも内蔵されていてもよいし、熱圧着ヘッド４０には内蔵されずに、積層ステージ２５にだけ内蔵されていてもよい。
【００５５】
以上の工程により、電極体１０が製造される。
【００５６】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態における電極体１０の製造方法では、電極体１０を構成する第１のセパレータ１１、正極１２、第２のセパレータ１３および負極１４の全てを積層することにより形成される最終積層体の全体を接着した。
【００５７】
第２の実施形態における電極体１０の製造方法では、正極１２が接着した第１のセパレータ１１、および、負極１４が接着した第２のセパレータ１３をそれぞれ積層する毎に形成される中間積層体を、第１のセパレータ１１および第２のセパレータ１３を積層するたびに接着する、いわゆる逐次接着の方法により接着する。なお、第１のセパレータ１１、正極１２、第２のセパレータ１３および負極１４を含む中間積層体の接着は、例えば、第１の実施形態で説明したように、熱圧着の方法により行うことができる。
【００５８】
このとき、例えば、正極用搬送ヘッド２４にヒーターを内蔵しておき、正極１２が接着した第１のセパレータ１１を積層した際に、正極用搬送ヘッド２４によって熱圧着を行うようにしてもよい。同様に、負極用搬送ヘッド２６にヒーターを内蔵しておき、負極１４が接着した第２のセパレータ１３を積層した際に、負極用搬送ヘッド２６によって熱圧着を行うようにしてもよい。このような構成とすることにより、第１の実施形態で説明した熱圧着ヘッド４０を省略することができる。
【００５９】
なお、積層された第１のセパレータ１１、正極１２、第２のセパレータ１３および負極１４を含む中間積層体を逐次接着する方法が熱圧着の方法に限定されることはなく、熱圧着以外の接着方法を用いてもよい。
【００６０】
以上、第２の実施形態における電極体１０の製造方法によれば、正極１２が接着した第１のセパレータ１１、および、負極１４が接着した第２のセパレータ１３をそれぞれ積層する毎に、形成される中間積層体を接着するので、各層間の位置ずれの発生を効果的に抑制することができる。また、第１の実施形態で説明したような、積層爪２７によって、中間積層体を上方から押さえる必要がないので、積層爪２７によって正極１２および負極１４に傷が付くことを抑制することができる。
【００６１】
また、正極１２と負極１４との間の位置合わせ時に、積層毎に正極１２または負極１４の位置をカメラで認識し、積層時の位置・姿勢を補正して積層することで、積層精度を向上させることができる。さらに、カメラで認識することにより、正極１２または負極１４の上面の傷の有無を確認することもできる。
【００６２】
また、積層された第１のセパレータ１１、正極１２、第２のセパレータ１３および負極１４を含む中間積層体の接着を熱圧着の方法により行うことにより、中間積層体の全体を確実に接着することができる。
【００６３】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００６４】
製造される電極体１０は、正極と、負極と、正極および負極の間に配置されるセパレータとを備える構造であればよく、その形状はどのようなものであってもよい。例えば、積層される全ての正極の形状が同一ではなくてもよいし、積層される全ての負極形状が同一ではなくてもよい。例えば、積層方向の下層に位置する正極および負極に対して、上層に位置する正極および負極の大きさが小さく、積層方向において段差を有するような形状であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０    電極体
１１    第１のセパレータ
１１Ａ  第１のセパレータ材
１２    正極
１２Ａ  正極タブ
１３    第２のセパレータ
１４    負極
２１    セパレータ巻出部
２２    接着部
２３    切断部
２３ａ  切断刃
２４    正極用搬送ヘッド
２５    積層ステージ
２６    負極用搬送ヘッド
２７    積層爪
４０    熱圧着ヘッド
【図１】
2020064700.tif 000003
【図２】
2020064700.tif 000004
【図３】
2020064700.tif 000005
【図４】
2020064700.tif 000006