(57)【要約】【課題】  小型化または微小化した二次充電電池の製造に用いることができ、二面集電極板とプリント配線板基材のパッケージ殼体を利用して二次電池を製造する、二次充電電池の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の二次充電電池の製造方法は、両面金属薄膜層を備えた基材において、この基材の上表面と基材の下表面にそれぞれ陽極ペーストと陰極ペーストで薄膜層を形成し、二面集電極板を製造する第一手順と、プリント配線板基材を利用してパッケージを製造する第二手順と、パッケージを利用して電解液と少なくとも１つの少なくとも二面集電極板を含む二次電池コア部材をパッケージの内部空間に包み込む第三手順と、を含む。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（A）  両面金属薄膜層を備えた基材の上表面と下表面にそれぞれ陽極ペーストと陰極ペーストで薄膜層を形成し、二面集電極板を形成し、（B）  プリント配線板基材を用いパッケージを製造し、（C）  該パッケージを利用し、電解液と、少なくとも１つの少なくとも該二面集電極板を含む二次充電電池コア部材を該パッケージの内部空間に封止する、と言う手順を含む、二次充電電池の製造方法。
【請求項２】
請求項1に記載の二次充電電池の製造方法において、該手順(B)の該パッケージの製造手順がさらに、該プリント配線板基材を使用して上殼体、上収納槽、下収納槽、下殼体をそれぞれ製造する手順を含み、該パッケージが該上殼体、該上収納槽、該下収納槽、該下殼体を含む、二次充電電池の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の二次充電電池の製造方法において、その手順(C)の封止の手順がさらに、(c１) 上から下に順序に従い該上殼体、該上収納槽、少なくとも１つの該二次充電電池コア部材、該下収納槽、該下殼体を積層し、(c２)  該手順(c１)の該上殼体、該上収納槽、該下収納槽、該下殼体を密接した状態に接合し、該上収納槽と該下収納槽が形成する該内部空間に該二次充電電池コア部材を収納し、(c３) 該電解液を該内部空間に注入する、という手順を含む、二次充電電池の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の二次充電電池の製造方法において、その手順(c２)の接合手順において採用する接合方法が、プリント配線板の製造工程方法である、二次充電電池の製造方法。
【請求項５】
請求項1に記載の二次充電電池の製造方法において、(E) 回路制御板を用意し、(F) 該回路制御板と該パッケージを積層して接合する、という手順を含む、二次充電電池の製造方法。
【請求項６】
請求項1に記載の二次充電電池の製造方法において、その二次充電電池コア部材がさらに隔離膜を含む、二次充電電池の製造方法。
【請求項７】
請求項1に記載の二次充電電池の製造方法において、その電解液が、固態電解液、液態電解液、ゲル状電解液のうちのいずれかである、二次充電電池の製造方法。
【請求項８】
請求項1に記載の二次充電電池の製造方法において、その陽極ペーストが少なくともコバルト酸リチウムを含む、二次充電電池の製造方法。
【請求項９】
請求項1に記載の二次充電電池の製造方法において、その陰極ペーストが少なくとも炭素を含む、二次充電電池の製造方法。
【請求項１０】
請求項1に記載の二次充電電池の製造方法において、その基材の上表面の金属薄膜層が銅箔である、二次充電電池の製造方法。
【請求項１１】
請求項1に記載の二次充電電池の製造方法において、その基材の下表面の金属薄膜層がアルミ箔である、二次充電電池の製造方法。
【請求項１２】
請求項1に記載の二次充電電池の製造方法において、その手順(A)の該二面集電極板の製造手順がさらに、(a１) 該基材を準備し、そのうち該基材の上表面を完全に第一金属薄膜層で覆い、該基材の下表面を完全に第二金属薄膜層で覆い、(a２) 該陽極ペーストで該第一金属薄膜層上に薄膜層を形成し、(a３) 該陰極ペーストで該第二金属薄膜層上に薄膜層を形成する、という手順を含む、二次充電電池の製造方法。
【請求項１３】
請求項1２に記載の二次充電電池の製造方法において、その第一金属薄膜層が銅箔であり、該第二金属薄膜層がアルミ箔である、二次充電電池の製造方法。
【請求項１４】
請求項1に記載の二次充電電池の製造方法において、その手順(A)の該二面集電極板の製造手順がさらに、(a１)  該基材を用意し、そのうち、該基材の上表面に複数の相互に間隔をあけて配置された第一金属薄膜層エリアを設け、該基材の下表面に複数の相互に間隔をあけて配置された第二金属薄膜層エリアを設け、(a２) 該陽極ペーストで各第一金属薄膜層エリア上に薄膜層を形成し、(a３) 該陰極ペーストで各第二金属薄膜層エリア上に薄膜層を形成する、という手順を含む、二次充電電池の製造方法。
【請求項１５】
請求項1４に記載の二次充電電池の製造方法において、その第一金属薄膜層エリアの金属が銅箔であり、該第二金属薄膜層エリアの金属がアルミ箔である、二次充電電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次充電電池の製造方法に関し、詳細には、プリント配線板基材及びプリント配線板の製造工程を運用し、二次充電電池を製造する方法に関する
【背景技術】
【０００２】
リチウム充電池やニッケル水素充電池、リチウムポリマー充電池等、従来の二次充電電池の構造はすべて、まずコア・セル(Core Cell)の製造を電池メーカ工場で完了し、且つ、金属材質をパッケージ殼体として採用している。続いて、この金属殼体を備えたコア・セルを電池アッセンブリ工場に託し、電池アッセンブリ工場で保護回路とコア・セルの電気的接続を行い、最後にさらにプラスチック材質の外装パッケージ殼体などの金属材質と異なるその他材質の外装パッケージ殼体で保護回路とコア・セルを覆い、二次電池パック(Rechargeable Battery Pack)の組み立てが完了する。
【０００３】
上述の従来の二次充電電池は、従来技術で製造されているため、金属材質のパッケージ殼体を採用しなければならず、このため、製造される二次充電電池の体積が大きくなり制限を受け、二次充電電池をさらに縮小し、小型化や微小化を行うには、従来技術を採用していては実行が困難である。
【０００４】
本発明の発明者は、従来の二次電池製造技術の欠点と、業界における二次充電電池の小型化・微小化の期待に鑑みて、二次充電電池の製造方法を改良し、二次充電電池の小型化・微小化を実行可能にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、小型化または微小化した二次充電電池の製造に用いることができる、二次充電電池の製造方法を提供することにある
【０００６】
本発明の別の目的は、二面集電極板とプリント配線板基材のパッケージ殼体を利用して二次充電電池を製造する、二次充電電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上述の目的を達するため、本発明の二次充電電池の製造方法は、両面金属薄膜層を備えた基材において、この基材の上表面と基材の下表面にそれぞれ陽極ペーストと陰極ペーストで薄膜層を形成し、二面集電極板を製造する第一手順と、プリント配線板基材を利用してパッケージを製造する第二手順と、パッケージを利用して電解液と少なくとも１つの少なくとも二面集電極板を含む二次充電電池コア部材をパッケージの内部空間に包み込む第三手順と、を含む。
【０００８】
関連技術を知る技術者に本発明の目的、特徴、効果について理解してもらうため、以下、具体的な実施例と図面に基づき、本発明について詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に本発明の二次充電電池製造方法のフロー図を示す。本発明の二次充電電池製造方法１０は、主に、手順(１０１)、手順(１０３)、手順(１０５)を含み、それぞれの手順について以下で説明する。手順(１０１)は、両面金属薄膜層２０１、２０３を備えた基材２０において、この基材２０の上表面と基材２０の下表面にそれぞれ陽極ペースト３０と陰極ペースト４０で薄膜層を形成し、二面集電極板５０を製造する。本発明の製造方法１０を詳細に説明するため、ここでは本発明の製造方法１０でリチウム二次充電電池を製造する場合を範例として説明するが、本発明はここに示す範例により制限されることはないものとする。基材２０は、両面共に金属箔で覆ったプリント基板を採用することができ、このプリント基板２０の上表面は銅箔２０１で覆われ、下表面はアルミ箔２０３で覆われているものとする。陽極ペースト３０は活性物質を含むコバルト酸リチウムなどを採用し、陰極ペースト４０は活性物質を含む炭素などを採用することができる。図２と図３に示すように、手順(１０１)完了後、二面集電極板５０が形成され、そのうち、この二面集電極板５０上表面の銅箔２０１は、薄膜層を形成する陽極ペースト３０に覆われ、同様に、二面集電極板５０下表面のアルミ箔２０３は、薄膜層を形成する陰極ペースト４０に覆われている。本発明の二面集電極板５０に形成される薄膜層の陽極ペースト３０及び陰極ペースト４０は、厚さが０.０５mm〜０.１mm間とすることができる。本発明で採用する薄膜層形成の具体的手段は、例えば塗布ローラープレス、塗布印刷、プレート印刷、鋼板印刷、噴射塗布等の手段を採用することができる。
【００１０】
さらに、本発明で製造する二面集電極板５０は、図４、図５に示すような構造とすることもでき、図４、図５の二面集電極板５０は、本発明が採用する基材２０上表面に複数の相互に間隔をあけて設けられた第一金属薄膜層エリア２０１を備え、同様に基材２０下表面にも複数の相互に間隔をあけて設けられた第二金属薄膜層エリア２０３を備えている。陽極ペースト３０はこれら第一金属薄膜層エリア２０１上のみに薄膜層を形成し、且つ、陰極ペースト４０もこれら第二金属薄膜層エリア２０３上のみに薄膜層を形成する。第一金属薄膜層エリア２０１の金属は、銅箔などを採用することができ、第二金属薄膜層エリア２０３の金属はアルミ箔などを採用することができる。
【００１１】
手順(１０３)では、プリント配線板基材を利用してパッケージ６０を製造し、手順(１０５)ではパッケージ６０を利用し、電解液８０と少なくとも１つの二次充電電池コア部材７０をこのパッケージ６０内部空間に封止する。この二次充電電池コア部材７０は少なくとも二面集電極板５０を含むものとする。図６に示すように、パッケージ６０は内部に収納空間を備え、この収納空間に電解液８０と二次充電電池コア部材７０が収納される。本発明のパッケージ６０に採用する材料は、プリント配線板基材とし、このため、本発明はプリント配線板の製造工程を利用してパッケージ６０を製造することができ、同時に、プリント配線板の製造工程を利用して手順(１０５)の封止手順を行うことができる。
【００１２】
図７に本発明の単独の二次充電電池コア部材の構造を示す。図８に複数の図７の二次充電電池コア部材を積層した構造を示す。パッケージ６０内部に収納された二次充電電池コア部材７０の数量は、図７に示すように１つの二次充電電池コア部材７０とすることができる。または、パッケージ６０内部に収納された二次充電電池コア部材７０の数量は、図８に示すように複数の二次充電電池コア部材７０を積層して用いることもできる。
【００１３】
図９に本発明の二次充電電池コア部材の別の実施例の構造を示す。図１０に複数の図９の二次充電電池コア部材を積層した構造を示す。図９と図１０に示す二次充電電池コア部材８０は、さらに隔離膜１００を含み、この隔離膜１００は上下二枚の二面集電極板５０の間に挟んで設置される。これにより、パッケージ６０内部に収納された二次充電電池コア部材７０の数量は、図１０に示すように複数とすることができ、これら複数の二次充電電池コア部材７０を積層することができる。
【００１４】
図１１に本発明のパッケージの具体的な実施例の立体分解図を示す。手順(１０３)でプリント配線板基材を採用し製造されたパッケージ６０は、上殼体６０１、上収納槽６０３、下収納槽６０５、下殼体６０７等を含む。図１２に手順(１０５)の封止手順がさらに手順(１０５１)、手順(１０５３)、手順(１０５３)を含むフロー図を示す。手順(１０５１)では、上から下に順序に従い上殼体６０１、上収納槽６０３、少なくとも１つの二次充電電池コア部材７０、下収納槽６０５、下殼体６０７を積層する。手順(１０５３)では、手順(１０５１)の上殼体６０１、上収納槽６０３、下収納槽６０５、下殼体６０７を接合し、密接した構造とし、これにより上収納槽６０３と下収納槽６０５が形成する内部空間にこれら二次充電電池コア部材７０を収納することができる。手順(１０５５)では、電解液８０を内部空間に注入する。この手順(１０５３)では、本発明はプレスで接合する手順を採用することができ、プレス機で１平方センチ当たり１８〜３０Kgの力をかけ、且つ、プレス時の環境温度を７０℃〜１００℃に制御し、上殼体６０１、上収納槽６０３、下収納槽６０５、下殼体６０７をプレスして密接した構造とする。手順(１０５５)では、本発明は電解液８０の注入手順に流れを導く方法を採用することができ、電解液８０の流れを導く作業を行う時に、高低圧で形成した圧力差を組み合わせ、電解液８０を内部空間に注入する。また、本発明は電解液８０の注入手順に真空充填法を採用してもよい。手順(１０５５)で注入する電解液８０の総注入量は、本発明では二次充電電池９０の総重量の約５％〜１０％の間などとすることができる。図１３に手順(１０５１)から手順(１０５３)完了後に形成される二次充電電池９０の断面図を示す。
【００１５】
図１４に本発明の方法において、さらに回路制御板を増設する場合のフロー図を示す。上述の手順(１０１)から手順(１０５)を完了した後、続いて本発明の製造方法１０はさらに手順(１０７)と手順(１０９)を行うことができる。手順(１０７)では回路制御板１１０を準備し、且つ、この回路制御板１１０は少なくとも１つの電子部品(図には未表示)から構成される回路(図には未表示)を含み、この回路は二次充電電池コア部材８０と電気的に接続される。手順(１０９)では、回路制御板１１０とパッケージ６０を積層し接合する。図１５に示すように、本発明は二次充電電池９０のパッケージ６０下側面に回路制御板１１０が密接に接合される。当然、回路制御板１１０はパッケージ６０の上側面に密接に接合することもできる。
【００１６】
本発明の電解液８０は、固態電解液、液態電解液、ゲル状電解液などを採用することができる。さらに、本発明の製造方法１０により製造された二次充電電池９０は、電池の活性化作業と、充放電サイクル試験作業を経る必要がある。しかしながら、これら電池活性化作業及び充放電サイクル試験作業は、関連技術を知る技術者であれば完了することができる事項であるため、ここではこの二つの作業について詳細には説明せず、簡単に説明する。電池活性化作業(Battery Activation Process)とは、二次充電電池９０をまず例えば４.２Vなどの最大充電電圧まで定電流充電で充電し、さらに最大充電電圧を経て定電圧充電で電流が０.０１Cより小さくなるまで充電し、そして例えば２.７５Vなどの最小放電終止電圧まで定電流放電する。この操作を少なくとも二回以上行う。次に、二次充電電池９０を１０日〜１５日間放置し、電池活性化作業がやっと完了する。充放電サイクル試験作業(Learning Life Cycle Testing)は、サンプル抜き取り検査を採用することができ、テストを行う二次充電電池９０をテスト前にまず標準の放電条件に従い二次充電電池９０に放電を行わせ、完全に放電が完了した後さらに１５分間おき、続いて次の(A)項と(B)項のテストを行う。(A)２０±５℃と６５±５％RHの環境で高速充電条件に従い充電を行い、且つ、完全に高速充電で満充電にした後、さらに１５分間おく。(B)１５００mAの電流で放電を行い、二次充電電池９０の電圧が最小放電終止電圧になるまで放電させる。このように(A)項と(B)項を繰り返して行い、二次充電電池９０が発生する放電容量が６０％以下の最小電池容量(Capacity)になったとき、繰り返し試験を終え、このとき、二次充電電池９０に対し繰り返された試験の回数合計が電池の寿命を示す。
【００１７】
上述の最良の実施例は、説明と具体例を示すためだけのものであり、本発明が主張する権利範囲は特許請求の範囲により定義され、上述の実施例に制限されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の二次充電電池製造方法のフロー図である。
【図２】本発明の製造方法を用いて製造した二面集電極板の上表面の構造を示す立体斜視図である。
【図３】本発明の製造方法を用いて製造した二面集電極板の下表面の構造を示す立体斜視図である。
【図４】本発明の製造方法を用いて製造した別の実施例の二面集電極板の上表面の構造を示す立体斜視図である。
【図５】本発明の製造方法を用いて製造した別の実施例の二面集電極板の下表面の構造を示す立体斜視図である。
【図６】本発明の製造方法を用いて製造した二次充電電池の立体斜視図である。
【図７】本発明の二次充電電池の単独のコア部材を示す立体斜視図である。
【図８】図７の二次充電電池コア部材を複数積層した状態を示す立体斜視図である。
【図９】本発明の二次充電電池コア部材の別の実施例を示す立体斜視図である。
【図１０】図９の二次充電電池コア部材を複数積層した状態を示す立体斜視図である。
【図１１】本発明のパッケージの具体的な実施範例を示す立体分解図である。
【図１２】本発明のパッケージの封止手順を示すフロー図である。
【図１３】本発明の二次充電電池の断面図である。
【図１４】本発明にさらに回路制御板を増設する場合の手順を示すフロー図である。
【図１５】図６の二次充電電池に回路制御板を増設した状態を示す立体斜視図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  製造方法
２０  基材
２０１  金属薄膜層 
２０３  金属薄膜層  
３０  陽極ペースト
４０  陰極ペースト
５０  二面集電極板
６０  パッケージ
６０１  上殼体
６０３  上収納槽
６０５  下収納槽
６０７  下殼体
７０  二次充電電池コア部材
８０  電解液
９０  二次充電電池
１００  隔離膜
１１０  回路制御板
１０１、１０３、１０５、１０７、１０９  手順
１０５１、１０５３、１０５５  手順
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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