(57)【要約】【課題】シート状電極が大気の露呈されるのを阻止する。【解決手段】複数回の処理工程を経てシート状電極（１）の積層体である電池が製造され、これら各処理工程を実施する処理工程実施装置間において、シート状電極（１）を保持するマガジン（１０）を用いてシート状電極（１）が搬送される。処理工程実施装置を大気から遮断するために処理工程実施装置が密閉壁（５０）により包囲されており、密閉壁（５０）内に、大気圧よりも高圧の乾燥空気が供給されている。密閉壁（５０）内のマガジン（１０）を、マガジン搬送用密閉容器（２０）内に移動すると共にマガジン搬送用密閉容器（２０）内を、密閉壁（５０）内の大気圧よりも高圧の乾燥空気で満たし、マガジン搬送用密閉容器（２０）が、大気圧よりも高圧の乾燥空気により満たされた状態で、処理工程実施装置間を搬送される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の処理工程を経てシート状電極の積層体である電池が製造され、これら各処理工程を実施する処理工程実施装置間において、シート状電極を保持するマガジンを用いてシート状電極を搬送する電池製造装置において、処理工程実施装置を大気から遮断するために処理工程実施装置が密閉壁により包囲されており、該密閉壁内に、大気圧よりも高圧の乾燥空気が供給されており、該密閉壁内のマガジンを、マガジン搬送用密閉容器内に移動すると共にマガジン搬送用密閉容器内を、密閉壁内の大気圧よりも高圧の乾燥空気で満たし、マガジン搬送用密閉容器が、大気圧よりも高圧の乾燥空気により満たされた状態で、処理工程実施装置間を搬送される電池製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材上に正極、負極および固体電解質からなる積層体を形成し、気相プロセスが終了した後、積層体を、露点が―４５度以下の不活性雰囲気中で、外気に晒すことなく搬送し、この不活性雰囲気中で積層体を封止部材により封止するようにした電池製造装置が公知である（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６４６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようにこの電池製造装置では、積層体が大気中の水分によって劣化しないように、積層体を、露点が―４５度以下の不活性雰囲気中で、外気に晒すことなく搬送するようにしている。しかしながら、この電池製造装置は、積層体を、どのようにして、外気に晒すことなく搬送するかについて、全く示唆していない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、複数の処理工程を経てシート状電極の積層体である電池が製造され、これら各処理工程を実施する処理工程実施装置間において、シート状電極を保持するマガジンを用いてシート状電極を搬送する電池製造装置において、処理工程実施装置を大気から遮断するために処理工程実施装置が密閉壁により包囲されており、密閉壁内に、大気圧よりも高圧の乾燥空気が供給されており、密閉壁内のマガジンを、マガジン搬送用密閉容器内に移動すると共にマガジン搬送用密閉容器内を、密閉壁内の大気圧よりも高圧の乾燥空気で満たし、マガジン搬送用密閉容器が、大気圧よりも高圧の乾燥空気により満たされた状態で、処理工程実施装置間を搬送される電池製造装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
シート状電極が搬送中に大気に露呈されるのを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、処理工程実施装置を図解的に示す図である。
【図２】図２は、マガジンとマガジン搬送用密閉容器を図解的に示す斜視図である。
【図３】図３Ａ、３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄは、単位電池およびシート状電極を説明するための図である。
【図４】図４はマガジンおよびマガジン搬送用密閉容器の側面断面図である。
【図５】図５は、ロックレバーの作動を説明するための図である。
【図６】図６は、ピストン装置の閉塞板および基台の斜視図である。
【図７】図７は、ピストン装置閉の塞板および基台の平面図である。
【図８】図８は、マガジン搬送用密閉容器を下方からみたときの斜視図である。
【図９】図９は、図８の受容部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明では、シート状電極が作成され、このシート状電極の積層体から、例えば、車両に搭載される電池が形成される。そこで、まず初めに、このシート状電極について説明する。図３Ａおよび図３Ｂは夫々、このシート状電極を用いて製造される電池の構成要素、即ち、単位電池の平面図と、図３ＡのＸ−Ｘ線に沿って見た単位電池の断面図とを図解的に示している。なお、単位電池の厚みは１ｍｍ以下であり、従って、図３Ｂでは、各層の厚みがかなり誇張して示されている。
【０００９】
図３Ｂを参照すると、２は正極集電体層、３は正極活物質層、４は固体電解質層、５は負極活物質層、６は負極集電体層を夫々示す。正極集電体層２は導電性材料から形成されており、本発明による実施例では、この正極集電体層２は集電用金属箔、例えば、アルミニウム箔から形成されている。また、正極活物質層３は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の金属イオンを、放電の際に吸蔵させ、充電の際に放出させることのできる正極活物質から形成されている。また、固体電解質層４は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の金属イオンに対して伝導性を有し、全固体電池の材料として利用可能な材料から形成されている。
【００１０】
一方、負極活物質層５は、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン等の金属イオンを、放電の際に放出させ、充電の際に吸蔵させることのできる負極活物質から形成されている。また、負極集電体層６は導電性材料から形成されており、本発明による実施例では、この負極集電体層２は集電用金属箔、例えば、銅箔から形成されている。また、上述の説明からわかるように、本発明による実施例において製造される電池は全固体電池であり、この場合、この電池は、全固体リチウムイオン二次電池であることが好ましい。
【００１１】
さて、本発明による実施例において用いられるシート状電極は、図３Ａと同様な矩形状の平面形状を有しており、図３Ｃ又は図３Ｄに示される断面構造を有している。なお、これら図３Ｃおよび図３Ｄは、図３ＡのＸ−Ｘ線と同様な位置における断面図を示している。なお、これら図３Ｃおよび図３Ｄにおいても、図３Ｂと同様に、２は正極集電体層、３は正極活物質層、４は固体電解質層、５は負極活物質層、６は負極集電体層を示している。図３Ｃに示されるシート状電極は、中心部に負極集電体層６が位置しており、この負極集電体層６から上方向に向けて、負極活物質層５、固体電解質層４、正極活物質層３、正極集電体層２が順次形成されており、負極集電体層６から下方向に向けて、負極活物質層５、固体電解質層４、正極活物質層３が順次形成されている。この場合、本発明による実施例では、負極集電体層６は銅箔から形成されており、正極集電体層２はアルミニウム箔から形成されている。
【００１２】
一方、図３Ｄに示されるシート状電極は、中心部に負極集電体層６が位置しており、この負極集電体層６から上下方向に向けて夫々、負極活物質層５、固体電解質層４、正極活物質層３が順次形成されている。即ち、図３Ｄに示されるシート状電極は正極集電体層２を有していない。図３Ｄに示される場合でも、負極集電体層６は銅箔から形成されている。本発明による実施例では、図３Ｄに示される断面形状のシート状電極が形成され、製造工程の途中で図３Ｄに示される断面形状のシート状電極上にアルミニウム箔（正極集電体）２が貼付され、その結果、図３Ｃに示される断面形状のシート状電極、即ち、アルミニウム箔２の貼付されたシート状電極が形成される。なお、以下に説明する実施例では、シート状電極１として、図３Ｄに示される構造を有するシート状電極１を用いた場合が示されている。
【００１３】
次に、本発明による実施例について説明すると、本発明による実施例において扱われているシート状電極１は全固体電池を製造するためのものであり、このシート状電極１は大気に晒されると劣化する。従って、シート状電極１を扱う際には、シート状電極１が大気に晒されないようにする必要がある。ところで、本発明による実施例では、複数回の処理工程を経てシート状電極１の積層体である電池が製造され、図１には、これら複数回の処理工程のうちで、シート状電極１を製造する処理工程を実施するための装置Ａと、装置Ａにおいて製造されたシート状電極１の積層体を製造する処理工程を実施するための装置Ｂとが図解的に示されている。以下、これらの装置Ａ、Ｂを処理工程実施装置と称する。
【００１４】
さて、本発明による実施例では、シート状電極１を保持するマガジンを、マガジン搬送用密閉容器に入れて、処理工程実施装置Ａから処理工程実施装置Ｂに搬送するようにしている。図２には、これらマガジン１０およびマガジン搬送用密閉容器２０が図解的に示されている。図２に示されるにように、マガジン１０は、底板１１と、底板１１から上方に延びる複数個のガイド部材からなり、底板１１上には作成されたシート状電極１が積み重ねられている。一方、マガジン搬送用密閉容器２０は、底板２１と、底板２１上に密封的に固定はれている密閉容器本体２２からなる。
【００１５】
図１に示されるように、処理工程実施装置Ａは、処理工程実施装置Ａを大気から遮断するために処理工程実施装置Ａの全体が密閉壁５０により包囲されており、この密閉壁５０の上壁には、マガジン１０の搬入搬出口５１が形成されている。この処理工程実施装置Ａ内には、このマガジン搬入搬出口５１を閉鎖可能な閉塞板５２を上下動するためのピストン装置５３が設けられている。同様に、処理工程実施装置Ｂは、処理工程実施装置Ｂを大気から遮断するために処理工程実施装置Ｂの全体が密閉壁６０により包囲されており、この密閉壁６０の上壁には、マガジン１０の搬入搬出口６１が形成されている。この処理工程実施装置Ｂ内には、このマガジン搬入搬出口６１を閉鎖可能な閉塞板６２を上下動するためのピストン装置６３が設けられている。
【００１６】
図１に示されるように、これら処理工程実施装置Ａの密閉壁５０内および処理工程実施装置Ｂの密閉壁６０内には、大気圧よりも高圧の乾燥空気を製造する乾燥空気製造装置Ｃから、露点がー７０度であって大気圧よりも高圧の乾燥空気が供給される。従って、これら処理工程実施装置Ａの密閉壁５０内および処理工程実施装置Ｂの密閉壁６０内は、大気圧よりも高圧の乾燥空気によって満たされている。
【００１７】
次に、図１を参照しつつ、処理工程実施装置Ａから処理工程実施装置Ｂへのマガジン１０の搬送方法について説明する。処理工程実施装置Ａ内では、図３Ｄに示されるシート状電極１が作成され、作成されたシート状電極１が、Ｘ１で示される空のマガジン１０内に、Ｘ２で示されるように、積み重ねられる。一方、このとき、ピストン装置５３の閉塞板５２は下降位置にあり、空のマガジン搬送用密閉容器２０がマガジン搬入搬出口５１を密封的に閉鎖するように密閉壁５０上に固締されている。このとき、マガジン搬送用密閉容器２０の内部は、マガジン１０の挿入口２３を介して密閉壁５０内に連通しており、従って、マガジン搬送用密閉容器２０の内部は、密閉壁５０内の大気圧よりも高圧の乾燥空気によって満たされている。
【００１８】
一方、シート状電極１を保持したマガジン１０は、Ｘ３で示されるように、ピストン装置５３の閉塞板５２上に移動せしめられる。次いで、閉塞板５２がピストン装置５３により上昇せしめられると、マガジン１０の底板１１がマガジン搬送用密閉容器２０のマガジン挿入口２３に密封的に固締され、ピストン装置５３の閉塞板５２がマガジン搬入搬出口５１を密封的に閉鎖する。マガジン搬入搬出口５１が閉塞板５２によって密封的に閉鎖されると、次いで、図１の矢印で示されるように、マガジン搬送用密閉容器２０が大気圧よりも高圧の乾燥空気により満たされている状態で、処理工程実施装置Ｂの密閉壁６０上に移動せしめられる。
【００１９】
このとき、処理工程実施装置Ｂのマガジン１０の搬入搬出口６１は、ピストン装置６３の閉塞板６２によって密封的に閉鎖されている。マガジン搬送用密閉容器２０が処理工程実施装置Ｂのマガジン１０の搬入搬出口６１上に載置されると、閉塞板６２がピストン装置６３によって、マガジン１０を載置した状態で下降し、図１においてＹ１で示される場所に移動せしめられる。このとき、マガジン搬送用密閉容器２０の内部は、密閉壁６０内の大気圧よりも高圧の乾燥空気によって再び満たされる。次いで、処理工程実施装置Ｂ内では、マガジン１０からシート状電極１が一枚ずつ取り出されて、シート状電極１上にアルミニウム箔２が貼付され、次いで、図３Ｃで示されるシート状電極１の積層体が生成される。
【００２０】
Ｙ２で示されるようにマガジン１０が空になると、空のマガジン１０は、破線の矢印で示されるように、同様な方法で、マガジン搬送用密閉容器２０により処理工程実施装置Ａに搬送され、Ｘ１に示されるように処理工程実施装置Ａの密閉壁５０内に戻される。このときも、マガジン搬送用密閉容器２０の内部は、密閉壁６０内の大気圧よりも高圧の乾燥空気によって満たされている。
【００２１】
次に、処理工程実施装置Ａの密閉壁５０のマガジン搬入搬出口５１に取り付けられたマガジン搬送用密閉容器２０内に、マガジン１０が取り付けられたところを示す図４を参照しつつ、マガジン１０およびマガジン搬送用密閉容器２０の構造について詳細に説明する。図１を参照しつつ説明したように、シート状電極１を保持したマガジン１０は、Ｘ３で示されるように、ピストン装置５３の閉塞板５２上に移動せしめられ、次いで、閉塞板５２がピストン装置５３により上昇せしめられると、マガジン１０の底板１１がマガジン搬送用密閉容器２０のマガジン挿入口２３に内に密封的に固締され、ピストン装置５３の閉塞板５２がマガジン搬入搬出口５１を密封的に閉鎖する。図４はこのときを示している。
【００２２】
図４を参照すると、マガジン搬送用密閉容器２０の底板２１の周辺部底壁面上には図５（Ａ）から（Ｃ）に示されるような複数個の凹溝２３が形成されており、これら凹溝２３にロックレバー２４が配置されている。ロックレバー２４の一端はヒンジピン２５により凹溝２３の内壁面に枢着されており、ロックレバー２４の他端にはマガジン１０の底板１１の周辺部底壁面と係合可能なベアリング２６が取り付けられている。このベアリング２６にはフックレバー７１のＵ字型先端部が係合している。一方、密閉壁５０の上壁面上には、矩形リング状の基台７０が固定されており、各フックレバー７１は基台７０内において摺動可能に支持されている。
【００２３】
次にこのフックレバー７１の作動制御装置について、簡単に説明する。図６および図７を参照すると、フックレバー７１の外端部は、ガイドロッド７２により横方向に移動可能に支持されたフックレバー制御アーム７３の両端部に連結される。このフックレバー制御アーム７３の下端部は、基台７０の周辺部に沿ってコ字型に延びる制御板７４に形成されたカム溝７５と係合している。一方、コ字型制御板７４に形成されたカム溝７６には、基台７０により支持された制御モータ７７の回転軸に取り付けられたロッドが係合している。制御モータ７７が回転すると、コ字型制御板７４は基台７０の長手方向に移動する。このとき、カム溝７５と係合しているフックレバー制御アーム７３が横方向に移動し、その結果、全てのフックレバー７１が同時に基台７０内で摺動移動せしめられる。
【００２４】
再び、図４および図５に戻ると、ピストン装置５３の閉塞板５２上に載置されたマガジン１０を、基台７０に形成されたマガジン１０の搬入搬出口５１からマガジン搬送用密閉容器２０内に挿入するときには、フックレバー７１が図５（Ａ）に示される位置よりももっと左側の最大後退位置まで後退された状態で、ピストン装置５３により閉塞板５２がマガジン搬入搬出口５１内に密封的に押圧される。次いで、制御モータ７７によりフックレバー７１が図５（Ａ）に示される位置から図５（ｃ）に示される位置まで移動せしめられる。
フックレバー７１が図５（Ｃ）に示される位置まで移動せしめられると、マガジン搬送用密閉容器２０の底板２１と、マガジン１０の底板１１に配置されているＯリング２７によってマガジン搬送用密閉容器２０の内部は外気から完全に遮断され、更にロックレバー２４は図５（Ｃ）に示されるロック状態に保持される。
【００２５】
このようにマガジン搬送用密閉容器２０の内部が外気から完全に遮断され、ロックレバー２４がロック状態に保持されると、マガジン搬送用密閉容器２０が基台７０から取り外し可能となる。このときマガジン搬送用密閉容器２０が基台７０から取り外されると、マガジン搬送用密閉容器２０の内部は前述したように、大気圧よりも高圧の乾燥空気でもって満たされている。一方、マガジン搬送用密閉容器２０が基台７０から取り外された後は、フックレバー７１が図５（Ｃ）に示される位置に保持される。従って、一旦取り外されたマガジン搬送用密閉容器２０が再び基台７０に取り付けられたときには、ロックレバー２４のベアリング２６がフックレバー７１のＵ字型先端部内に侵入せしめられる。このときには、フックレバー７１が図５（Ｃ）に示される位置から最大後退位置まで後退され、その後、マガジン１０はピストン装置５３の閉塞板５２に載置された状態で密閉壁５０の内部まで下降せしめられる。なお、図６および図７に示されるように、マガジン搬送用密閉容器２０を基台７０に容易に取り付けられるように、基台７０上には多数のガイドローラ７８が設けられている。
【００２６】
さて、マガジン１０の底板１１をマガジン搬送用密閉容器２０の底板２１にロックレバー２４を用いて固締するためには、マガジン１０の底板１１を、ピストン装置５３の閉塞板５２上の設定された位置に正確に載置する必要がある。そのために、図６および図７に示されるように、ピストン装置５３の閉塞板５２上には、位置決め用の一対のガイドピン５４，５５が設けられており、これらガイドピン５４，５５を受容するための一対の受容部１３，１４が、図８に示されるように、マガジン１０の底板１１の底壁面上に設けられている。図８および図９に示されるように、一方の受容部１３は、対応するガイドピン５４上を転動しかつ互いに９０度の角度間隔を隔てて配置された４個のベアリング１５からなり、他方の受容部１４は、対応するガイドピン５４上を転動しかつこれら受容部１３，１４を通る直線に対して直角方向に配置された一対のベアリング１６からなる。このようにベアリング１５、１６を用いることによって、ガイドピン５４，５５が受容部１３，１４内に挿入される際に切り屑が発生するのを回避することができる。
【００２７】
なお、マガジン搬送用密閉容器２０の搬送中はマガジン１０の底板１１が外気に露呈され、従って、マガジン１０の底板１１上には大気中の水分が付着する。従って、マガジン１０の底板１１をピストン装置５３の閉塞板５２上に載置して密閉壁５０の内部まで下降したときに、この水分が密閉壁５０内に散逸する危険性がある。従って、本発明による実施例では、この水分が密閉壁５０内に散逸しないように、図６および図７に示されるように、ピストン装置５３の閉塞板５２上には、吸引孔５６と、この吸引孔５６に連通する吸引溝５７が形成されており、吸引装置（図示せず）によって吸引孔５６から水分を吸引するようにしている。
【符号の説明】
【００２８】
１    シート状電極
１０    マガジン
２０    マガジン搬送用密閉容器
５０、６０    密閉壁
Ａ，Ｂ    処理工程実施装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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