(57)【要約】  本発明は、ガス抜き時における液漏れ防止に好適な二次電池の製造方法および製造装置を提供する。  本発明の二次電池の製造方法は、外装用フィルムが重ね合わされることで構成された外装体の内部に発電要素を格納し第１封止部において外装体を封止する工程であって、発電要素は、第１封止部の少なくとも一部との間に距離をおいて配置される第１封止工程と、発電要素のコンディショニングを行うコンディショニング工程と、第１封止部と発電要素との間にガス抜き孔を開ける開孔工程と、ガス抜き孔を封止する第２封止工程と、を有する二次電池の製造方法であって、開孔工程は、外装体にガス抜き孔を開ける前に、外装体のガス抜き孔を形成する部分を外装体の両側から重ね合わされた外装体フィルムが互いに密着するように押圧する押圧工程を含む。
2013187161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装用フィルムが重ね合わされることで構成された外装体の内部に発電要素を格納し第１封止部において前記外装体を封止する工程であって、前記発電要素は、前記第１封止部の少なくとも一部との間に距離をおいて配置される第１封止工程と、
前記発電要素のコンディショニングを行うコンディショニング工程と、
前記第１封止部と前記発電要素との間にガス抜き孔を開ける開孔工程と、
前記ガス抜き孔を封止する第２封止工程と、を有する二次電池の製造方法であって、
前記開孔工程は、前記外装体に前記ガス抜き孔を開ける前に、前記外装体の前記ガス抜き孔を形成する部分を前記外装体の両側から前記重ね合わされた前記外装用フィルムが互いに密着するように押圧する押圧工程を含む。
【請求項２】
請求項１に記載の二次電池の製造方法であって、
前記押圧工程は、前記ガス抜き孔を形成する部分の一方側を拘束パッドで支持し、他方側の前記発電要素から遠い側にローラを押し当て、前記ローラを前記発電要素側に向かって転動させることにより、電解液を前記発電要素側に移動させる。
【請求項３】
請求項１に記載の二次電池の製造方法であって、
前記押圧工程は、前記ガス抜き孔を形成する部分の前記発電要素から遠い部分を一対のローラにより挟み、前記一対のローラを前記発電要素側に向かって転動させる。
【請求項４】
請求項１に記載の二次電池の製造方法であって、
前記押圧工程は、前記発電要素から遠い側で互いに接近し近い側で互いに離れる傾斜した傾斜面を備える弾性体パッドにより前記ガス抜き孔を形成する部分を両側から挟むことにより、電解液を前記発電要素側に移動させる。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の二次電池の製造方法であって、
前記開孔工程と前記第２封止工程の間に、前記ガス抜き孔付近の押圧された前記外装用フィルム同士を引き離す工程を含む。
【請求項６】
外装用フィルムが重ね合わされることで構成された外装体の内部に発電要素を格納し、前記発電要素のコンディショニングを行うことで発生するガスがガス抜き孔から抜かれ、前記ガス抜き孔が封止された二次電池を製造する二次電池の製造装置であって、
前記ガス抜き孔が形成される前記外装用フィルムが互いに密着するように、前記外装体の両側から前記外装用フィルムを押圧する押圧装置と、
前記押圧装置によって密着させた前記外装用フィルムに前記ガス抜き孔を開ける開孔手段とを備える。
【請求項７】
請求項６に記載の二次電池の製造装置であって、
前記押圧装置は、前記ガス抜き孔を形成する部分の一方側を拘束パッドで支持し、他方側の前記発電要素から遠い側にローラを押し当て、前記ローラを前記発電要素側に向かって転動させることにより、電解液を前記発電要素側に移動させる。
【請求項８】
請求項７に記載の二次電池の製造装置であって、
前記開孔手段は、カッタであり、
前記カッタは、前記拘束パッドの後方に配置され、
前記拘束パッドは、前記カッタの切り刃を通過させて前記ガス抜き孔を形成する部分に前記カッタの切り刃を導入する貫通孔を備える。
【請求項９】
請求項６に記載の二次電池の製造装置であって、
前記押圧装置は、前記ガス抜き孔を形成する部分の前記発電要素から遠い部分を一対のローラにより挟み、前記一対のローラを前記発電要素側に向かって転動させる。
【請求項１０】
請求項６に記載の二次電池の製造装置であって、
前記押圧装置は、前記発電要素から遠い側で互いに接近し、近い側で互いに離れる傾斜した傾斜面を備える弾性体パッドにより前記ガス抜き孔を形成する部分を両側から挟むことにより、電解液を前記発電要素側に移動させる。
【請求項１１】
請求項１０に記載の二次電池の製造装置であって、
前記開孔手段は、カッタであり、
前記カッタは、前記弾性体パッドの後方に配置され、
前記弾性体パッドは、前記カッタの切り刃を通過させて前記ガス抜き孔を形成する部分に前記カッタの切り刃を導入する貫通孔を備える。
【請求項１２】
請求項６から請求項１１のいずれか一つに記載の二次電池の製造装置であって、
前記開孔手段は、カッタであり、
前記カッタの刃先は、先端から両側に向かって末広がりする両刃に形成され、前記ガス抜き孔を形成する部分に向かって進むにつれて切り口を拡げて前記ガス抜き孔を開ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネートフィルム等の薄く軽量な外装用フィルムにより形成された外装体をもつ二次電池の製造方法および製造装置に関し、特に、コンディショニング工程等で発生するガスを抜く際の液漏れを防止するに好適な二次電池の製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からラミネートフィルム等の薄く軽量な外装用フィルムにより形成される外装体をもつ二次電池のコンディショニング等に伴うガス抜きを確実に行え、ガス抜き後の密閉性を充分に担保できると記載された二次電池の製造方法が提案されている（ＪＰ２００４−３４２５２０Ａ参照）。【０００３】
これは、内部と連通し且つ外部から隔離されている未接合部を形成するように、外装用フィルムの開口部を接合して外装体の内部に発電要素を封入する封入工程と、未接合部の厚みを所定厚み以下に拘束しながら、ガス抜き孔を開けるガス抜き工程と、未接合部を接合して発電要素を封入する第２封止工程と、を有する。そして、未接合部の膨張を抑え且つ応力集中を緩和する方法として、外装体の内圧が高い場合に、未接合部の厚みを規制するようにしている。これにより、発生したガスによる内圧上昇で未接合部に大きな膨張や変形が生じ、未接合部を接合するときに元通りの形態に戻らないこと、そして、未接合部の膨張に伴い、未接合部の周辺で応力が集中することによって、接合部の一部が剥離すること防止するようにしている。
【発明の概要】
【０００４】
上記従来例では、発生したガスを外部に放出するガス抜き工程において、内圧による膨らみを規制しつつ未接合部にガス抜き孔を開けるようにしている。しかしながら、未接合部に電解液が残留している場合には、開けたガス抜き孔を通して未接合部に残留している電解液がガスとともに外部に飛び出し、電解液の内蔵量が減少する不具合があった。また、飛び出した電解液が外装体の表面に付着した場合には、拭き取り工程が必要となり、生産コストを上昇させる不具合があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、ガス抜き時における液漏れ防止に好適な二次電池の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明のある態様に係る二次電池の製造方法は、外装用フィルムが重ね合わされることで構成された外装体の内部に発電要素を格納し第１封止部において外装体を封止する工程であって、発電要素は、第１封止部の少なくとも一部との間に距離をおいて配置される第１封止工程と、発電要素のコンディショニングを行うコンディショニング工程と、第１封止部と発電要素との間にガス抜き孔を開ける開孔工程と、ガス抜き孔を封止する第２封止工程と、を有する二次電池の製造方法である。そして、開孔工程は、外装体にガス抜き孔を開ける前に、外装体のガス抜き孔を形成する部分を外装体の両側から重ね合わされた外装体フィルムが互いに密着するように押圧する押圧工程を含むことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明の一実施形態を示す二次電池の製造方法および製造装置を適用する二次電池の概略平面図。
【図２】図２は本実施形態に係る二次電池の製造方法を説明するための工程図。
【図３】図３は開孔装置の側面図である。
【図４】図４は、開孔装置の平面図である。
【図５】図５は開孔装置の作動状態を説明する側面図である。
【図６】図６は開孔工程を説明するための説明図である。
【図７】図７は本実施形態の開孔装置を使用した際の電解液減少量を、開孔装置を使用しない比較例と対比した実験結果を示すグラフである。
【図８Ａ】図８Ａは本実施形態のガス抜き孔を形成するカッタの切り刃の形状を説明する説明図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは本実施形態のガス抜き孔を形成するカッタの切り刃の形状を説明する説明図である。
【図９】図９は第２実施例の開孔装置による開孔工程を説明するための説明図である。
【図１０】図１０は本発明の第２実施形態の二次電池の製造方法および製造装置における開孔装置の作動状態を説明する側面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは比較例におけるガス抜き孔の加工前の状態を説明する説明図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは比較例におけるガス抜き孔の加工後の状態を説明する説明図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは比較例におけるガス抜き後の電解液の付着状態を説明する説明図である。
【０００８】
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の二次電池の製造方法および製造装置を各実施形態に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
本発明の二次電池の製造方法を適用する二次電池は、薄く軽量な外装用フィルムからなる外装体を備える電池である。
【００１１】
薄く軽量な外装用フィルムは、例えば三層構造を有する高分子−金属複合ラミネートフィルムであり、金属層および金属層の両面に配置される高分子樹脂層を有する。金属層は、例えば、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属箔から構成される。高分子樹脂層は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン、アイオノマー、エチレンビニルアセテート等の熱溶着性樹脂フィルムから構成される。外装用フィルムは、熱溶着や超音波溶着により容易に接着できるとともに、気密性、水分非透過性に優れたものであることが望ましい。
【００１２】
外装用フィルムは、図１に示すように、二次電池の発電要素２を収容した状態で、その周縁３カ所を「Ｕの字状」に融着部Ａにより接合して袋状に形成し、袋状の内部に電解液を注液した状態で、袋状の開口部Ｂを熱溶着によって接合して外装体１を構成している。開口部Ｂの熱溶着による接合は、後述するように、第１封止工程による第１封止部Ｃ、第２封止工程及び本封止工程による第２封止部Ｄ及び本封止部Ｅの３段階でそれぞれ実施される。
【００１３】
二次電池の発電要素２として、リチウムイオン二次電池を例として、その概略を説明する。リチウムイオン二次電池の発電要素２は、正極及び負極を、セパレータを介して重畳したものである。即ち、発電要素２は、正極活物質層が塗布された集電体からなる正極板と、負極活物質層が塗布された集電体からなる負極板とを、セパレータを介して積層することで、形成されている。リチウムイオン二次電池は、非水電池であり製造時に混入した水分が反応することでガスが発生する。また、電解液中に含まれる有機溶媒の蒸発や、電池製造後のコンディショニングにおける電極反応でガスが発生する。
【００１４】
正極板は、例えば、アルミニウム箔よりなる集電体と、集電体のタブ領域を除いた両面領域に形成された正極活物質層と、を備える。図１では、タブ領域２Ａのみが発電要素２の外側に引出された状態で図示されている。正極活物質層としては、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のリチウム−遷移金属複合酸化物からなる正極活物質、導電助剤、バインダ等を含んでいる。
【００１５】
負極板は、例えば、銅箔よりなる集電体と、集電体のタブ領域を除いた両面領域に形成された負極活物質層と、を備える。図１では、タブ領域２Ｂのみが発電要素２の外側に引出された状態で図示されている。負極活物質層は、負極活物質、導電助剤、バインダ等を含んでいる。負極活物質は、例えば、ハードカーボン（難黒鉛化炭素材料）、黒鉛系炭素材料や、リチウム−遷移金属複合酸化物である。
【００１６】
セパレータは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミドから形成される。
【００１７】
液体電解質（電解液）は、有機溶媒、支持塩等を含んでいる。有機溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類である。支持塩は、リチウム塩（ＬｉＰＦ６）等の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ3ＳＯ3等の有機酸陰イオン塩である。
【００１８】
複数の正極板及び負極板の集電板の同極となるタブ領域２Ａ、２Ｂ同士は、図１に示すように、発電要素２から電流を引き出すために、それぞれ同極同士が接続されて、正極端子３Ａ及び負極端子３Ｂに接続される。そして、当該正極端子３Ａ及び負極端子３Ｂは外装体１の融着部Ａを介して外装体１の外部に引出している。
【００１９】
図２は、本実施形態に係る二次電池の製造方法を説明するための工程図である。本実施形態の二次電池の製造方法においては、封止工程と、コンディショニング工程と、ガス抜き工程と、本封止・トリミング工程と、必要に応じてなされるその他の工程とを有する。以下、図２に基づいて、本実施形態の二次電池の製造方法を説明する。
【００２０】
封止工程では、まず、２枚の略矩形形状の外装用フィルムの間に、矩形形状の発電要素２が配置される。発電要素２の正極端子３Ａ及び負極端子３Ｂは、外装用フィルムから露出するように、位置決めされる。その後、外装用フィルムの周縁が、図１に示すように、１辺を残して「Ｕの字状」に融着部Ａにより接合され、当該１辺が開口部Ｂとなる袋体が形成される。
【００２１】
電解液注入工程においては、開口部Ｂを経由し、袋体の内側に、電解液が注入される。電解液の注入方法は、特に限定されず、チューブやノズルを開口部Ｂに差し込んで直接注入したり、電解質へ浸漬することで注入したり、することも可能である。
【００２２】
第１封止工程においては、電解液を注入するために使用した開口部Ｂを接合して、第１封止部Ｃを形成することで、外装体１が封止される。この第１封止部Ｃは、図１に示すように、外装体１の周縁側に寄せた位置で接合される。即ち、発電要素２との距離が遠ざかった位置で接合されて、当該接合部と発電要素２との間に、発電要素２に連通したガス抜き部４を形成している。
【００２３】
コンディショニング工程では、初充電工程、及び、電池特性を安定化させるためのエージング工程が実施される。初充電工程により、発電要素２から初期ガスが発生される。また、エージング工程でも、発電要素２から更にガスが発生される。なお、コンディショニング工程は、用途に応じて初充電工程、エージング工程の一方だけでよい場合がある。
【００２４】
初充電工程においては、発電要素２の有する電池容量の所定割合、例えば満充電まで充電した場合に得られる電池電圧を、発電要素２が発生させるまで、充電される。なお、初充電の温度は、４５℃よりも低い場合には、ガスの発生が不十分となり、７０℃よりも高い場合には、電池特性が劣化する虞があるため、４５〜７０℃が好ましい。また、電池容量の所定割合は、必要に応じて選択される。
【００２５】
エージング工程においては、発電要素２に充電した状態で、保持される。
【００２６】
ガス抜き工程では、大気圧の雰囲気中において開孔工程が実施され、次いで、減圧した真空中においてガス抜き工程と第２封止工程が実施される。
【００２７】
開孔工程では、第１封止部Ｃのガス抜き部４に、図１に示すように、切り込みによるスリット状のガス抜き孔５を形成して、ガス抜き部４を外部に連通させる。
【００２８】
比較例では、図１１Ａに示すように、ガス抜き部４内に電解液が残留している場合に、図１１Ｂに示すように、当該部位にカッタ１４の切り刃を当ててガス抜き孔５を形成している。図示例では、ガス抜き部４がガスによる内圧上昇により若干膨らんだ状態となっている。このため、図１１Ｂに示すように、残留している電解液も、当該ガス抜き孔５から外部へ飛び出すことがある。このように、電解液が外装体１の外部へ飛び出すと、外装体１内に残留する電解液の液量が減少し、電池の寿命を低下させることとなる。
【００２９】
また、外装体１の外部に飛び出した電解液は、図１１Ｃに示すように、外装体１の表面に付着する。このように外装体１の表面に電解液が付着すると、新たに拭き取り工程が必要となり、生産コストを増加させる不具合があった。また、電解液の拭き取り洩れが生じると、複数の二次電池の側面同士を接着して電池パックとして利用する場合に、接着剤の接着力を低下させる等の不具合も発生する。
【００３０】
本実施形態においては、開孔工程における電解液の飛び出しを防止するために、図３、４に示す、第１実施例の開孔装置１０が使用される。この開孔装置１０は、外装体１のガス抜き部４の一方側を支持する拘束パッド１１と、当該ガス抜き部４の他方側に臨んで、ローラ１３を揺動支持する挟持体１２と、ガス抜き部４に切込みを入れてガス抜き孔５を形成するカッタ１４と、を備える。なお、ガス抜き部４は外装体１内のガスによる内圧上昇により若干膨らんだ状態となっている
【００３１】
拘束パッド１１及び挟持体１２は、待機状態では外装体１のガス抜き部４から離れた待機位置と、ガス抜き部４が両者間に配置された状態で、互いに接近して、ガス抜き部４を挟み付ける作動位置と、の間で移動可能に構成している。拘束パッド１１は、作動位置ではガス抜き部４の一方の面に接触する。
【００３２】
挟持体１２は、作動位置では、ガス抜き部４の他方の面にローラ１３を接触させて、ローラ１３によりガス抜き部４を挟み付ける。ローラ１３は、図３に示すように、アーム１５を介して挟持体１２に揺動自在に支持され、ばね１６によりアーム１５を上方へ回動させてローラ１３が挟持体１２から離れるように付勢し、ストッパ１７にアーム１５を当接させてローラ１３が突出させた状態としている。このため、挟持体１２が作動位置に移動されると、ローラ１３がガス抜き部４の発電要素２から離れた部分に当接して、ローラ１３は拘束パッド１１の前面との間で外装体１の若干膨らんだガス抜き部４を挟み、その反力によってアーム１５はばね１６に抗して図中の下方に揺動する。この結果、図５に示すように、先端のローラ１３は、外装体１のガス抜き部４の表面を転動しつつ発電要素２側へ移動し、これに伴い、外装体１の若干膨らんだガス抜き部４をローラ１３により発電要素２側へしごくように作動する。
【００３３】
カッタ１４は、待機位置で拘束パッド１１の後方に配置され、拘束パッド１１に設けた横方向のスリットによる貫通孔１１Ａを貫通して、切り刃を拘束パッド１１の前方に突出させる作動位置に移動可能である。また、カッタ１４は、作動位置では切り刃を貫通孔１１Ａに沿って横移動可能である。これにより、拘束パッド１１により支持した範囲内において、ガス抜き部４にガス抜き孔５を形成することができる。カッタ１４は、拘束パッド１１と挟持体１２とが作動位置に移動して外装体１のガス抜き部４を挟持し、ローラ１３によりしごいた後に、作動位置に切り刃を突出させて外装体１のガス抜き部４に切り込みを入れる。次いで、切り刃は拘束パッド１１の貫通孔１１Ａに沿って横方向に移動して、ガス抜き部４を横方向に切込み、ガス抜き部４に切り込みによるガス抜き孔５を形成する。ここで、貫通孔１１Ａは、電解液が溜まらない程度の幅とし、カッタ１４の厚さは、貫通孔１１Ａを通過する厚さとする。これによって、重ね合わされた外装体フィルムが互いに密着された状態でガス抜き孔５が形成される。
【００３４】
図６は、開孔装置１０による開孔作業の過程を示すものである。図６（Ａ）に示すように、コンディショニング工程によるガスが発生された二次電池の外装体１は、ガスによる内圧上昇によりガス抜き部４にも電解液が残留した状態となっている。なお、ガス抜き部４は外装体１内の内圧により若干膨らんでいるが、ここでは、開口作業の過程を説明するものであるため、以下では、図示のように、膨らみのない状態で説明する。開孔装置１０は、図６（Ｂ）に示すように、拘束パッド１１と挟持体１２とを作動位置に移動させて、拘束パッド１１と挟持体１２とにより外装体１のガス抜き部４を挟持する。挟持体１２のローラ１３は、拘束パッド１１との間でガス抜き部４を挟むことにより、前述したように、ガス抜き部４をしごきつつ発電要素２側へ下降する。これにより、ガス抜き部４は拘束パッド１１とローラ１３とにより押し潰され、内部に残留していた電解液は、発電要素２内に戻される。戻された電解液は、発電要素２周辺の電解液と合体して、ガスと電解液との気液分離が促進される。
【００３５】
次いで、図６（Ｃ）に示すように、カッタ１４の切り刃が拘束パッド１１の貫通孔１１Ａを貫通して押出され、外装体１のガス抜き部４に切り込みを入れる。次いで、切り刃は拘束パッド１１の貫通孔１１Ａに沿って横方向に移動してガス抜き部４を横方向に切込み、ガス抜き部４に切り込みによるガス抜き孔５を形成し、その後に拘束パッド１１の後方に後退して待機位置に復帰する。次いで、拘束パッド１１と挟持体１２が待機位置に戻される。なお、上記構成では、カッタ１４によってガス抜き部４のみに切り込みを入れてガス抜き孔５を形成するものについて説明しているが、切り込みを、ガス抜き部４のみに限定することなく、その延長部分も含めて切込むことにより、先端側を外装体１から切離すようにしてもよい。
【００３６】
図７は、ガス抜き部４にカッタ１４によりガス抜き孔５を形成した際に、開孔装置１０による本実施形態の二次電池と、開孔装置１０を使用しない比較例による二次電池とで、外部に飛散して減少する電解液の減少量を対比して示すものである。図７に示すように、ガス抜き部４に電解液が残留する状態でガス抜き孔５が形成される比較例においては、ガス抜き孔５の形成と同時に電解液が飛び出し、電解液の減少量が比較的多い結果となっている。これに対して、ガス抜き部４に残留する電解液を開孔装置１０により発電要素２側へ戻した状態でガス抜き孔５を形成する本実施形態では、ガス抜き孔５の形成と同時に飛び出す電解液を、大幅に減少させることができる。
【００３７】
図６（Ｄ）に示す状態では、ガス抜き部４には電解液が残留していない状態となっている。次いで、図６（Ｅ）に示すように、外装体１のガス抜き部４に隣接する発電要素２が収納された領域を吸着パッド１８により互いに離れるように吸引する。この吸引によりガス抜き部４の根元側の外装体１の一部（中央部分のみ）が互いに引き離され、これに伴って押し潰されたガス抜き部４も拡げられ、ガス抜き孔５による開口を拡大させる。このとき、外装体１の吸着された中央部は吸着されて膨らみ発電要素２から部分的に離れるが、当該部分の両側の外装体１部分は膨らむことがないため、発電要素２の積層状態が崩れたりする影響は生じない。これにより、外装体１内の電解液から分離されて存在するガスは、拡げられたガス抜き部４及び拡がったガス抜き孔５を介して外部に排出可能となる。
【００３８】
この開孔工程に使用する切り刃は、図８Ａに示すように、その尖った先端から片側の縁にのみに設けて、拘束パッド１１の貫通孔１１Ａに沿って移動される際にガス抜き部４を切り進むものであればよい。しかし、切り刃は、図８Ｂに示すように、その尖った先端から両側の縁に設けた場合には、作動位置に切り刃を突出させる際に、両側の切り刃がガス抜き部４を両側に切り進むため、より効果的にガス抜き部４に切り込みを入れることができる。しかも形成したガス抜き孔５の縁がめくれることがなく、整ったガス抜き孔５形状を得ることができる。
【００３９】
次いで、二次電池は大気圧状態となっている真空チャンバ内に搬送されて、ガス抜き工程及び第２封止工程が実施される。ガス抜き工程では、ガス抜き部４がガス抜き孔５により開かれた、図６（Ｅ）の状態の二次電池に対して、雰囲気を減圧して真空状態とすることにより、電解液中に溶け込んでいるガスを電解液から分離させて、速やかに外部に排出させることができる。
【００４０】
次いで、真空雰囲気中において、第１封止部Ｃよりも発電要素２に近接した部分に、図１に示すように、熱融着による接合を行って第２封止部Ｄを形成する（第２封止工程）。
【００４１】
次いで、第２封止工程を経た二次電池は、真空雰囲気から取出されて、第２封止部Ｄより広めに熱溶着による接合による本封止が実施される（本封止工程、図１の封止部Ｅ参照）。次いで、外装体１の周縁部分の不要な領域を切断するトリミング工程が実施され、検査工程や充放電などの出荷調整工程が実施され、二次電池が完成される。
【００４２】
図９は、第２実施例の開孔装置１０による開孔過程を示すものである。第２実施例の開孔装置１０は、第１実施例の開孔装置１０における、外装体１のガス抜き部４の一方に臨んで配置した拘束パッド１１に代えて、ローラ１３を揺動支持する挟持体１２を用いるものである。即ち、この開孔装置１０においては、外装体１のガス抜き部４の両側にそれぞれ臨んで、ローラ１３Ａ、１３Ｂを揺動支持する一対の挟持体１２と、ガス抜き部４に切込みを入れてガス抜き孔５を形成するカッタ１４と、を備えている。その他の構成は、第１実施例の開孔装置１０と同様に構成している。
【００４３】
図９（Ａ）に示すように、コンディショニング工程によりガス発生された二次電池の外装体１は、ガスによる内圧上昇によりガス抜き部４にも電解液が残留した状態となっている。開孔装置１０は、図９（Ｂ）に示すように、一対の挟持体１２を作動位置に移動させて、一対の挟持体１２により外装体１のガス抜き部４を挟持する。つまり、各挟持体１２のローラ１３Ａ、１３Ｂは、外装フィルム同士が密着するようにガス抜き部４を挟むことにより、前述したように、ガス抜き部４をしごきつつ発電要素２側に下降する。これにより、ガス抜き部４は一対のローラ１３により押し潰され、内部空間に残留していた電解液は、発電要素２内に押下げられる。押下げられた電解液は、発電要素２周辺の電解液と合体して、ガスと電解液との気液分離が促進される。
【００４４】
次いで、図９（Ｃ）に示すように、カッタ１４の切り刃が押出され、外装体１のガス抜き部４に切り込みを入れる。次いで、切り刃は横方向に移動してガス抜き部４を横方向に切込み、ガス抜き部４に切り込みによるガス抜き孔５を形成し、その後に後方へ後退して待機位置に復帰する。次いで、一対の挟持体１２が待機位置に戻される。
【００４５】
この状態では、ガス抜き部４には電解液が残留していない状態と成っており、また、ガス抜き部４は押し潰された状態に維持されている。このため、カッタ１４によりガス抜き部４にガス抜き孔５を形成しても、内部のガスは排出されにくく、また、内部の電解液が外部に飛び出すことも抑制できる。
【００４６】
次いで、図９（Ｄ）に示すように、ガス抜き部４の領域を吸着パッド１８により互いに離れるように吸引する。この吸引により、図９（Ｅ）に示すように、ガス抜き孔５の部分が互いに引き離される。これにより、主に後で説明するガス抜き工程において外装体１内のガスは、拡げられたガス抜き部４及び拡がったガス抜き孔５を介して外部に排出可能となる。
【００４７】
次いで、二次電池は大気圧状態となっている真空チャンバ内に搬送されて、ガス抜き工程及び第２封止工程が実施される。ガス抜き工程では、ガス抜き部４がガス抜き孔５により開かれた、図９（Ｅ）の状態の二次電池に対して、雰囲気を減圧して真空状態とすることにより、ガスを速やかに外部に排出させることができる。
【００４８】
次いで、真空雰囲気中において、第１封止部Ｃよりも発電要素２に近接した部分に、図１に示すように、熱融着による接合を行って第２封止部Ｄを形成する（第２封止工程）。次いで、第２封止工程を経た二次電池は、真空雰囲気から取出されて、第２封止部Ｄより広めに熱溶着による接合による本封止が実施される（本封止工程、図１の封止部Ｅ参照）。次いで、外装体１の周縁部分の不要な領域を切断するトリミング工程が実施され、検査工程や充放電などの出荷調整工程が実施され、二次電池が完成される。
【００４９】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００５０】
（１）外装用フィルムが重ね合わされることで構成された外装体１の内部に発電要素２を格納し第１封止部Ｃにおいて外装体１を封止する工程であって、発電要素２は、第１封止部Ｃの少なくとも一部との間に距離をおいて配置される第１封止工程と、発電要素２のコンディショニングを行うコンディショニング工程と、を備える。続いて、第１封止部Ｃと発電要素２との間にガス抜き孔５を開ける開孔工程と、ガス抜き孔５を封止する第２封止工程と、を有する二次電池の製造方法を前提としている。そして、開孔工程は、外装体１にガス抜き孔５を開ける前に、外装体１のガス抜き孔５を形成する部分を外装体１の両側から重ね合わされた外装体フィルムが互いに密着するように押圧する押圧工程を含むことを特徴としている。即ち、外装体１のガス抜き孔５を形成する部位付近の電解液を移動させた状態でガス抜き孔５を開孔するため、ガス抜き孔５付近に残留していた電解液が漏れ出すことを防止できる。さらに、外装体１表面に付着することによる生産コスト上昇を抑制することができる。
【００５１】
（２）押圧工程は、ガス抜き孔５を形成する部分の一方側を拘束パッド１１で支持し、他方側の発電要素２から遠い側にローラ１３を押し当て、当該ローラ１３を発電要素２側に向かって転動させることにより、電解液を発電要素２側に移動させるものである。即ち、ガス抜き部４を拘束パッド１１とローラ１３とによりしごくため、ガス抜き部４に残留する電解液を確実に発電要素２側に戻すことができる。また、ガス抜き部４が拘束パッド１１により支持されているため、カッタ１４によりガス抜き部４にガス抜き孔５の形成が容易となる。
【００５２】
（３）押圧工程は、ガス抜き孔５を形成する部分の発電要素２から遠い部分を一対のローラ１３により挟み、当該一対のローラ１３を発電要素２側に向かって転動させるものである。即ち、ガス抜き部４を一対のローラ１３によりしごくため、ガス抜き部４に存在する電解液を確実に発電要素２側に移動させることができ、ガス抜き孔５形成時に電解液の液漏れを少なくすることができる。
【００５３】
（４）ガス抜き孔５を開けるカッタ１４は、拘束パッド１１の後方に配置され、拘束パッド１１は、カッタ１４の切り刃を通過させてガス抜き孔５を形成する部分に導入する貫通孔１１Ａを備える。このため、ガス抜き部４の拘束パッド１１による支持範囲内に、ガス抜き孔５を形成することができる。
【００５４】
（５）カッタ１４の刃先は、先端から両側に向かって末広がりする両刃に形成され、ガス抜き孔５を形成する部分に向かって進むにつれてその切り口を拡げてガス抜き孔５を開けるものである。このため、カッタ１４をガス抜き部４に向かって突出すのみで、ガス抜き部４にガス抜き孔５のための切り口を形成でき且つその切り口を円滑に拡大でき、しかも縁がめくれることなく整ったガス抜き孔５形状を得ることができる。
【００５５】
（６）ガス抜き孔５を形成した後、押圧されたガス抜き部４付近の外装用フィルム同士を、吸着パッド１８により引き離すことで、外装用フィルム同士が密着した状態（ガスが抜けにくい状態）からガスが抜けやすい状態とすることができる。
【００５６】
（第２実施形態）
図１０は、本発明を適用した二次電池の製造方法および製造装置の第２実施形態を示す開孔過程を示す説明図である。本実施形態の開孔装置においては、外装体のガス抜き部を傾斜した表面を備える弾性体パッドで挟むことにより、残留する電解液を発電要素側に押戻すようにした構成を第１実施形態に追加したものである。なお、第１実施形態と同一装置には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００５７】
本実施形態の開孔装置１０は、図１０（Ａ）に示すように、外装体１のガス抜き部４の両側にそれぞれ臨んで、対向する表面を傾斜させて形成した弾性体、例えば、スポンジ体で形成した一対の弾性体パッド２０、２０を備える。図示された弾性体パッド２０、２０は、待機位置に位置した状態を示している。対向する弾性体パッド２０、２０の対向する表面は、ガス抜き部４の先端側で互いに近寄り、ガス抜き部４の根元側で互いに離れる傾斜面２０Ａ、２０Ａを備える。一対の弾性体パッド２０の中央には、横方向に延びるスリットによる貫通孔２０Ｂ、２０Ｂが形成され、第１実施形態と同様に、この２０Ｂ、２０Ｂにはカッタ１４の切り刃が貫通してガス抜き部４に臨む領域に切り込みを入れてガス抜き孔５を形成可能としている。その他の構成は、第１実施形態と同様に構成している。
【００５８】
なお、この開孔工程に使用するカッタ１４の切り刃は、図８Ａに示すように、その先端から片側にのみに設けて、弾性体パッド２０の貫通孔２０Ｂに沿って移動される際にガス抜き部４を切り進むものであればよい。しかし、切り刃は、図８Ｂに示すように、その先端から両側に設ける場合には、作動位置に切り刃を突出させる際に、両側の切り刃がガス抜き部４を両側に切り込むため、より効果的にガス抜き部４に切り込みを入れることができる。
【００５９】
図１０（Ａ）に示すように、コンディショニング工程によりガス発生された二次電池の外装体１は、ガスによる内圧上昇によりガス抜き部４にも電解液が残留した状態となっている。開孔装置１０は、図１０（Ｂ）に示すように、一対の弾性体パッド２０を作動位置に移動させて、一対の弾性体パッド２０により外装体１のガス抜き部４を挟持する。一対の弾性体パッド２０は、対向する表面が傾斜面２０Ａ、２０Ａとなっているため、ガス抜き部４の先端側を挟持し、順次ガス抜き部４の根元側に向かって挟持範囲を拡大させていく。この挟持範囲の拡大に連れて、ガス抜き部４の先端側から根元側に向かってその幅寸法が狭められることとなり、ガス抜き部４が狭められて押し潰され、ガス抜き部４に残留していた電解液は、発電要素２内に押し戻される。押し戻された電解液は、発電要素２周辺の電解液と合体して、ガスと電解液との気液分離が促進される。
【００６０】
次いで、図１０（Ｃ）に示すように、カッタ１４の切り刃が押出され、外装体１のガス抜き部４に切り込みを入れる。次いで、切り刃を横方向に移動してガス抜き部４を横方向に切込み、ガス抜き部４に切り込みによるガス抜き孔５を形成し、その後に後方へ後退して待機位置に復帰する。次いで、一対の弾性体パッド２０が待機位置に戻される。
【００６１】
この状態では、ガス抜き部４には電解液が残留していない状態と成っており、また、ガス抜き部４を押し潰された状態が維持されている。このため、内部の電解液が外部に飛び出すことを抑制できる。
【００６２】
次いで、図１０（Ｄ）に示すように、外装体１のガス抜き部４に隣接する発電要素２が収納された領域を、第１実施例と同様に、吸着パッド１８により互いに離れるように吸引する。この吸引によりガス抜き部４の根元側の外装体１の一部（中央部分のみ）が互いに引き離され、これに伴って押し潰されたガス抜き部４も拡げられ、ガス抜き孔５による開口を拡大させる。このとき、外装体１の吸着された中央部は吸着されて膨らみ発電要素２から部分的に離れるが、当該部分の両側の外装体１部分は膨らむことがないため、発電要素２の積層状態が崩れたりする影響は生じない。これにより、外装体１内の電解液から分離されて存在するガスは、拡げられたガス抜き部４及び拡がったガス抜き孔５を介して外部に排出可能となる。
【００６３】
次いで、第１実施形態と同様に、二次電池は大気圧状態となっている真空チャンバ内に搬送されて、ガス抜き工程及び第２封止工程が実施される。ガス抜き工程では、ガス抜き部４がガス抜き孔５により開かれた、図１０（Ｄ）の状態の二次電池に対して、雰囲気を減圧して真空状態とすることにより、電解液中に溶け込んでいるガスを電解液から分離させて、速やかに外部に排出させることができる。
【００６４】
次いで、真空雰囲気中において、第１封止部Ｃよりも発電要素２に近接した部分に、図１に示すように、熱融着による接合を行って第２封止部Ｄを形成する（第２封止工程）。
【００６５】
本実施形態においては、第１実施形態における効果（１）、（５）に加えて以下に記載した効果を奏することができる。
【００６６】
（７）押圧工程は、発電要素２から遠い側で互いに接近し近い側で互いに離れる傾斜した傾斜面２０Ａを備える弾性体パッド２０によりガス抜き孔５を形成する部分を両側から挟むことにより、電解液を発電要素２側に移動させるものである。即ち、ガス抜き部４を弾性体パッド２０により挟むことのみによりガス抜き部４を押し潰すものであるため、構造が簡単であり、低コストとできる。しかも、ガス抜き部４を両面から保持した状態で、ガス抜き部４にガス抜き孔５を形成するため、ガス抜き部４の位置が安定し、ガス抜き孔５を形成しやすい効果がある。
【００６７】
（８）ガス抜き孔５を開けるカッタ１４は、弾性体パッド２０の後方に配置され、弾性体パッド２０は、カッタ１４の切り刃を通過させてガス抜き孔５を形成する部分に導入する貫通孔２０Ｂを備える。このため、ガス抜き部４の弾性体パッド２０による支持範囲内において、ガス抜き孔５を形成することができる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【００６９】
本願は２０１２年６月１１日に日本国特許庁に出願された特願２０１２−１３１８７８に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【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８Ａ】
2013187161.tif 000010
【図８Ｂ】
2013187161.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2013187161.tif 000013
【図１１Ａ】
2013187161.tif 000014
【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【国際調査報告】
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