(57)【要約】【課題】  蓄電装置を製造する過程において、部材同士の位置合わせ精度を改善し、組立誤差の小さい蓄電装置を安定して製造できるようにすること。【解決手段】  正極集電体５を、キャリアフィルム４１に支持された正極活物質フィルム６で両面側から挟み込み、加熱しながら相互に圧着させる。正極活物質フィルム６，６および正極集電体５とが一体化された正極予備体２７は、片面側からキャリアフィルム４１で支持されている。キャリアフィルム４１に、予め形成されていた基準孔４１ｔに基づいて、正極予備体２７を切断して正極７を得る工程と、正極７、負極１０およびセパレータ３でセル２０を組立てる工程とを行なう。キャリアフィルム４１には、延伸後にアニールされた基材が用いられている。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電作用をもたらすフィルム状部材（６，９）を樹脂製のキャリアフィルム（４１）に支持させる工程と、
前記フィルム状部材（６，９）を前記キャリアフィルム（４１）ごと加熱する工程と、
前記加熱後に、前記キャリアフィルム（４１）に支持された前記フィルム状部材（６，９）と、当該蓄電装置（１）を構成するべき第二の部材（５，８，３，７，１０）との位置合わせを、前記キャリアフィルム（４１）に定められた基準位置（４１ｔ）に基づいて行ない、両者を一体化する工程とを含み、
前記キャリアフィルム（４１）には、延伸後にアニールされた基材を用いることを特徴とする蓄電装置（１）の製造方法。
【請求項２】
蓄電作用をもたらすフィルム状部材（６，９）を樹脂製のキャリアフィルム（４１）に支持させる工程と、
前記キャリアフィルム（４１）に基準マーク（４１ｔ）を形成する工程と、
前記基準マーク（４１ｔ）の形成後に、前記フィルム状部材（６，９）を前記キャリアフィルム（４１）ごと加熱する工程と、
前記加熱後に、前記キャリアフィルム（４１）に支持された前記フィルム状部材（６，９）と、当該蓄電装置（１）を構成するべき第二の部材（５，８，３，７，１０）との位置合わせを、前記基準マーク（４１ｔ）を用いて行ない、両者を一体化する工程とを含み、
前記キャリアフィルム（４１）には、延伸後にアニールされた基材を用いることを特徴とする蓄電装置（１）の製造方法。
【請求項３】
前記基材がポリエチレンテレフタラート、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびポリイミドのグループから選択される一種の樹脂で構成される請求項１または２記載の蓄電装置（１）の製造方法。
【請求項４】
前記フィルム状部材（６，９）の加熱を９０℃以上１４０℃以下の範囲にて行なう請求項１ないし３のいずれか１項に記載の蓄電装置（１）の製造方法。
【請求項５】
前記基準マーク（４１ｔ）は、前記キャリアフィルム（４１）の表裏を貫く基準孔である請求項２記載の蓄電装置（１）の製造方法。
【請求項６】
前記蓄電装置（１）がリチウムイオン二次電池（１）または電気二重層キャパシタであり、
前記フィルム状部材（６，９）が正極（７）用または負極（１０）用の活物質フィルム（６，９）であり、前記第二の部材（５，８）が前記正極（７）用または前記負極（１０）用の集電体（５，８）であり、
前記フィルム状部材（６，９）を加熱する工程は、前記活物質フィルム（６，９）を前記キャリアフィルム（４１）上で乾燥させる工程であり、
前記フィルム状部材（６，９）と前記第二の部材（５，８）とを一体化する工程は、前記キャリアフィルム（４１）に支持された前記活物質フィルム（６，９）と、前記集電体（５，８）との位置合わせを、前記基準マーク（４１ｔ）を用いて行ない、両者を加熱しながら圧着させることにより、前記活物質フィルム（６，９）と前記集電体（６，９）とを有する電極予備体（２７，２９）を得る工程である請求項２または５記載の蓄電装置（１）の製造方法。
【請求項７】
前記蓄電装置（１）がリチウムイオン二次電池（１）または電気二重層キャパシタであり、
前記フィルム状部材（６，９）が正極（７）用または負極（１０）用の活物質フィルム（６，９）であり、
前記フィルム状部材（６，９）を加熱する工程は、前記キャリアフィルム（４１）に支持された前記活物質フィルム（６，９）と、前記正極（７）用または前記負極（１０）用の集電体（５，８）とを加熱しながら圧着させることにより、前記活物質フィルム（６，９）と前記集電体（５，８）とが一体化された電極予備体（２７，２９）を得る工程であり、
前記基準マーク（４１ｔ）の形成後において、前記フィルム状部材（６，９）としての前記活物質フィルム（６，９）を有し、且つ前記キャリアフィルム（４１）で片面側から支持された前記電極予備体（２７，２９）を、前記キャリアフィルム（４１）を分断することなく前記キャリアフィルム（４１）上で切断することにより、成形された前記正極（７）または成形された前記負極（１０）を得るとともに、その正極（７）または負極（１０）のみを前記キャリアフィルム（４１）上に残す形で、切断代部分（６１）を前記キャリアフィルム（４１）上から除去する工程をさらに行ない、
前記フィルム状部材（６，９）と前記第二の部材（７，１０）とを一体化する工程は、前記フィルム状部材（６）としての前記活物質フィルム（６）を有するとともに前記キャリアフィルム（４１）に支持された前記正極（７）と、該正極（７）とは別の前記キャリアフィルム（４１）に支持された前記第二の部材（１０）としての前記負極（１０）との位置合わせを、前記基準マーク（４１ｔ）を用いて行なうとともに、セパレータ（３）を挟んで両者を加熱しながら圧着させる工程とされる請求項２または５記載の蓄電装置（１）の製造方法。
【請求項８】
前記電極予備体（２７，２９）を得る工程は、前記キャリアフィルム（４１）に支持された前記正極（７）用または前記負極（１０）用の前記活物質フィルム（６，９）を一対準備し、前記キャリアフィルム（４１）に支持された状態のそれら一対の活物質フィルム（６，９）で前記集電体（５，８）を挟み、両者を加熱しながら圧着させて前記電極予備体（２７，２９）を形成するサブ工程と、一方の面側の前記キャリアフィルム（４１）のみで前記電極予備体（２７，２９）が支持されるように、他方の面側の前記キャリアフィルム（４１）を除去するサブ工程とを含む請求項７記載の蓄電装置（１）の製造方法。
【請求項９】
フィルム状の正極（７）を樹脂製のキャリアフィルム（４１）上に準備する工程と、
フィルム状の負極（１０）を樹脂製のキャリアフィルム（４１）上に準備する工程と、
前記キャリアフィルム（４１，４１）に基準マーク（４１ｔ，４１ｔ）を形成する工程と、
前記正極（７）と前記負極（１０）とを、セパレータ（３）を挟んで加熱しながら圧着させる工程と、
上記熱圧着後において、前記負極（１０）を支持する前記キャリアフィルム（４１）を除去する工程と、
前記負極（１０）の前記キャリアフィルム（４１）を除去した面側に、他の一つのセパレータ（３）を挟んで、前記キャリアフィルム（４１）に支持された他の一つの正極（７）を加熱しながら圧着させる工程とを含み、
前記正極（７，７）、前記負極（１０）および前記セパレータ（３）を互いに圧着する工程では、各部材同士の位置合わせを前記基準マーク（４１ｔ，４１ｔ）に基づいて行なうようにするとともに、
前記キャリアフィルム（４１，４１）には、延伸後にアニールされた基材を用いることを特徴とする蓄電装置（１）の製造方法。
【請求項１０】
前記蓄電装置（１）は、フッ素樹脂が電極（７，１０）のバインダに用いられるとともに、セパレータ（３）として樹脂製微多孔膜が使用されたリチウムイオンポリマー二次電池（１）である請求項１ないし９のいずれか１項に記載の蓄電装置（１）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム電池、電気二重層キャパシタなどの蓄電装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、移動体通信機器や携帯型コンピュータなど、様々な電子機器の蓄電装置として、リチウムイオン二次電池が広く普及している。また、実用化は十分進んでいないものの、電気二重層キャパシタや燃料電池が次世代の蓄電装置として期待されている。これらの蓄電装置の多くは、幾層もの製品部材を積層した構造を有している。たとえば、リチウムイオン二次電池は、正極と負極との間にセパレータを挟んだ構造を有する。
【０００３】
例に挙げたような蓄電装置を製造する場合、しばしば、薄くてハンドリングが難しいフィルム状部材を扱うことを避けられない。そのため、極板群の製造時には、そのような薄いフィルム状部材を何らかの支持手段で支持しておく必要がある。この支持手段として常套的なのが、樹脂製のキャリアフィルムである。リチウムイオン二次電池を例に挙げると、電極用の活物質フィルムは薄くて（数十μｍ程度）自立性に乏しいので、キャリアフィルムに載せた状態で、搬送、電極の組立工程およびセルの組立工程に供される。下記特許文献１に開示されているように、活物質フィルムと集電体とをキャリアフィルム上で熱圧着し、得られた電極予備体をハーフカットして非製品部を除去すると、キャリアフィルム上に電極のみが残存する。キャリアフィルムには、予め基準孔が設けてあるので、電極予備体をハーフカットする工程、ならびに正極、負極およびセパレータを一体化する工程は、その基準孔を用いて行なうことができる。これにより、部材同士の位置合わせ精度が担保される。
【特許文献１】特許第３３２５２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例示した蓄電装置を製造する過程において、キャリアフィルム上に載置したフィルム状部材に、乾燥および／または圧着などの目的で熱を加えることがある。リチウムイオン二次電池では、たとえば、活物質フィルムと集電体とをキャリアフィルム上で熱圧着する工程である。この加熱によってキャリアフィルムが収縮し、基準孔の位置の狂いを招来することがある。
【０００５】
仮に、キャリアフィルムがどの場所でも一様な収縮率を持つというのであれば、予め収縮を見越して基準孔を形成しておけば済む。ところが、キャリアフィルムは縦方向と横方向の収縮率が異なることはもとより、場所によって異なる収縮率を示す。また、収縮率は、加熱温度に応じて変化する。つまり、基準孔の位置の狂いにはバラツキがあり、予測不能である。そしてこの事実が、部材同士の位置合わせ精度向上の障害となっている。
【０００６】
本発明の課題は、リチウム電池等の蓄電装置を製造する過程において、部材同士の位置合わせ精度を改善し、ひいては組立誤差の小さい蓄電装置を安定して製造できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明にかかる蓄電装置の製造方法は、蓄電作用をもたらすフィルム状部材を樹脂製のキャリアフィルムに支持させる工程と、フィルム状部材をキャリアフィルムごと加熱する工程と、加熱後に、キャリアフィルムに支持されたフィルム状部材と、当該蓄電装置を構成するべき第二の部材との位置合わせを、キャリアフィルムに定められた基準位置に基づいて行ない、両者を一体化する工程とを含み、キャリアフィルムには、延伸後にアニールされた基材を用いることを主要な特徴とする。
【０００８】
好ましくは、キャリアフィルムに基準マークを形成する工程と、基準マークの形成後に、フィルム状部材をキャリアフィルムごと加熱する工程と、加熱後に、キャリアフィルムに支持されたフィルム状部材と、当該蓄電装置を構成するべき第二の部材との位置合わせを、基準マークを用いて行ない、両者を一体化する工程とを行なう。
【０００９】
上記本発明の方法によれば、予めアニールされた基材をキャリアフィルムに用いるので、フィルム状部材を加熱する工程での、キャリアフィルムの収縮を低減することができる。そのため、キャリアフィルムに定められた基準位置に狂いが生じ難く、フィルム状部材と第二の部材との位置合わせを高精度に行なえる。結果的に、組立誤差の小さい蓄電装置を安定して製造できるようになる。
【００１０】
こうした基準位置には、たとえば、キャリアフィルムの外形を用いたりすることができるが、基準マークを別途形成することが好適である。さらに、基準マークとしては、キャリアフィルムの表裏を貫く基準孔が好適である。表裏を貫通する基準孔によれば、ピン等の固定具を直接挿入することができるので、フィルム状部材と第二の部材との位置合わせを、簡単かつ容易に行なえるようになる。熱収縮によって基準孔の位置が変化しないので、キャリアフィルムに基準孔を形成した後で加熱を行ない、その後に、基準孔を用いてフィルム状部材と第二の部材との位置合わせを行なう場合でも、両者の位置合わせを正確に行なえる。
【００１１】
好適な態様において、本発明によって製造される蓄電装置は、リチウムイオン二次電池または電気二重層キャパシタである。この場合、フィルム状部材が正極用または負極用の活物質フィルムであり、第二の部材が正極用または負極用の集電体とされる。フィルム状部材を加熱する工程は、活物質フィルムをキャリアフィルム上で乾燥させる工程とされる。フィルム状部材と第二の部材とを一体化する工程は、キャリアフィルムに支持された活物質フィルムと、集電体との位置合わせを、基準マークを用いて行ない、両者を加熱しながら圧着させることにより、活物質フィルムと集電体とを有する電極予備体を得る工程とされる。
【００１２】
他の一つの好適な態様において、フィルム状部材（活物質フィルム）を加熱する工程は、キャリアフィルムに支持された活物質フィルムと、正極用または負極用の集電体とを加熱しながら圧着させることにより、活物質フィルムと集電体とが一体化された電極予備体を得る工程とされる。さらに、基準マークの形成後において、フィルム状部材としての活物質フィルムを有し、且つキャリアフィルムで片面側から支持された電極予備体を、キャリアフィルムを分断することなくキャリアフィルム上で切断することにより、成形された正極または成形された負極を得るとともに、その正極または負極のみをキャリアフィルム上に残す形で、切断代部分をキャリアフィルム上から除去する工程を行なうことができる。また、フィルム状部材と第二の部材とを一体化する工程は、フィルム状部材としての活物質フィルムを有するとともにキャリアフィルムに支持された正極と、該正極とは別のキャリアフィルムに支持された第二の部材としての負極との位置合わせを、基準マークを用いて行なうとともに、セパレータを挟んで両者を加熱しながら圧着させる工程とされる。
【００１３】
具体的に、電極予備体を得る工程は、キャリアフィルムに支持された正極用または負極用の活物質フィルムを一対準備し、キャリアフィルムに支持された状態のそれら一対の活物質フィルムで集電体を挟み、両者を加熱しながら圧着させて電極予備体を形成するサブ工程と、一方の面側のキャリアフィルムのみで電極予備体が支持されるように、他方の面側のキャリアフィルムを除去するサブ工程とを含む。
【００１４】
また、他の局面において、本発明の蓄電装置の製造方法は、フィルム状の正極を樹脂製のキャリアフィルム上に準備する工程と、フィルム状の負極を樹脂製のキャリアフィルム上に準備する工程と、キャリアフィルムに基準マークを形成する工程と、正極と負極とを、セパレータを挟んで加熱しながら圧着させる工程と、上記熱圧着後において、負極を支持するキャリアフィルムを除去する工程と、負極のキャリアフィルムを除去した面側に、他の一つのセパレータを挟んで、キャリアフィルムに支持された他の一つの正極を加熱しながら圧着させる工程とを含み、正極、負極およびセパレータを互いに圧着する工程では、各部材同士の位置合わせを基準マークに基づいて行なうようにするとともに、キャリアフィルムには、延伸後にアニールされた基材を用いることを主要な特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。説明の便宜のため、図面中では、活物質フィルムと活物質層に共通の符号を用いる。明細書中では、製造段階が活物質フィルム、完成品で活物質層と呼ぶことにする。
【００１６】
図１は、本発明の方法で製造されるリチウムイオン二次電池１（以下、単に電池１ともいう）の断面模式図である。図２は、電池１の要部をなすセル２０（単位構造）の断面模式図である。複数のセル２０を積み重ねると、セルスタック２が得られる。図１に示すように、電池１は、セルスタック２が、ラミネートフィルムからなる容器４の中に封入された構造を有する。セル２０は、実際には薄い平板状に設計されるので、セルスタック２および電池１の形状も板状である。また、セル２０の形状は方形状（長方形）を想定しているが、方形以外の多角形状、円状、楕円状など種々の形状を採用できる。こうした形状の自由度の高さは、積み重ね方式のリチウムイオン二次電池１の有利な特徴の一つである。また、図１では、複数のセル２０を用いて電池１を構成しているが、セル２０を一つのみ備えたリチウムイオン二次電池も作製できる。
【００１７】
図２に示すように、セル２０は、セパレータ３，３を正極７，７と負極１０とにより挟んだバイセル構造をなす。正極７は、正極集電体５に正極活物質層６が積層した構造をなす。他方、負極１０は、負極集電体８に負極活物質層９，９が積層した構造をなす。本実施形態では、負極１０が２枚のセパレータ３，３に挟まれる形にてこれらに共用され、各セパレータ３，３の負極１０に面していない側が、個別に正極７，７に覆われている。正極７と負極１０の配置は、相互に入れ替わってもよい。
【００１８】
正極集電体５は、ＡｌまたはＡｌ合金からなる箔または金属メッシュで構成することができる。負極集電体８は、ＣｕまたはＣｕ合金からなる箔または金属メッシュで構成することができる。中でも、活物質層との密着性の保持、活物質層の体積確保、リチウムイオンの拡散性などの観点から、金属メッシュを使用することが好ましい。金属メッシュとしては、エキスパンドメタル、エッチングメタルおよびパンチングメタルのいずれも使用できる。
【００１９】
正極活物質層６は、正極活物質、導電助剤および高分子基質（バインダ）を含んで構成される。同様に、負極活物質層９は、負極活物質、導電助剤および高分子基質を含んで構成される。セパレータ３、正極活物質層６および負極活物質層９は多孔質形態を有し、ＬｉＰＦ６などのリチウム塩を、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートのような有機溶媒に溶解させた非水電解液が含浸されている。つまり、電池１は、リチウムイオンポリマー二次電池として構成されている。
【００２０】
正極活物質層６および負極活物質層９を構成する高分子基質としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＦ）などのフッ素樹脂や、あるいはこれらのフッ素樹脂の共重合体を使用することができる。
【００２１】
正極活物質層６を構成する正極活物質としては、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２など、遷移金属あるいは典型金属を含むリチウム複合酸化物を使用できる。負極活物質層９を構成する負極活物質としては、メソフューズカーボン材などの黒鉛系炭素材料が好適である。また、導電助剤（導電性物質）としてはアセチレンブラックなどの導電性カーボンを使用できる。
【００２２】
セパレータ３は、ポリエチレンやポリプロピレンなどの絶縁性樹脂の微多孔膜で構成することができる。また、正極活物質層６および負極活物質層９に含まれる高分子基質と同様の材料、たとえばＰＶＤＦやＨＦＰ、あるいはそれらの共重合体により構成することも可能である（ＳｉＯ２などのフィラーを混入させてもよい）。さらには、ポリエチレンをポリプロピレンで挟んだ複数層構造を持つ微多孔膜、ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂層と、ＰＶＤＦやＨＦＰ、あるいはそれらの共重合体からなる樹脂層とを有する微多孔膜などを、セパレータ３の素材として使用することもできる。
【００２３】
また、図１に示すように、セルスタック２には、帯状のリード端子１２，１３の一端が接続されている。リード端子１２，１３の他端は、容器４のシール部１１（融着代）を経て外側に延び出ている。具体的には、正極集電体５の電力取出部５０が一つに束ねられて正極用のリード端子１２の一端が接続されている。負極集電体８の電力取出部８０が一つに束ねられて、負極用のリード端子１３の一端が接続されている。このようにして、セル２０同士が並列に接続される。正極用のリード端子１２は、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金にて構成するとよい。負極用のリード端子１３は、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、ニッケルメッキを施した銅またはニッケルメッキを施した銅合金にて構成するとよい。
【００２４】
セルスタック２が封入された容器４は、図３に示すように、アルミニウム箔などの金属箔３２の両面に樹脂層３１，３３を設けたラミネートフィルム３４で構成されている。容器４の外側に露出するべき樹脂層３１には、たとえばポリエチレンテレフタラートや２軸延伸ナイロンなどを使用できる。内側となるべき樹脂層３３には、ポリエチレンやポリプロピレンなど、熱融着性、電解液に対する耐性および低水蒸気透過性を備えた材料を使用できる。内側の樹脂層３３の溶融および固化により、上下のラミネートフィルム３４，３４同士が貼り合わさり、シール部１１が形成される。
【００２５】
次に、リチウムイオン二次電池１の製造方法について説明する。
リチウムイオン二次電池１の蓄電部品であるセル２０を次のようにして作製する。まず、活物質等の材料から正極用または負極用の活物質フィルムを作製する。活物質フィルムを集電体に熱圧着させたのち、方形状に切断することにより正極または負極を得る。正極、負極およびセパレータを熱圧着して、セル２０を得る。複数のセル２０を積み重ねればセルスタック２が得られる。セル２０またはセルスタック２に電解液を含浸させて、ラミネートフィルム３４で包装すれば電池１が得られる。以下、工程別に詳細に説明する。
【００２６】
（活物質フィルム作製工程）
図４に示すごとく、正極活物質フィルム６は、成形装置４３によってキャリアフィルム４１の上に直接に成膜される。成形装置４３を、図８に示す。成形装置４３は、ペースト塗工装置４０１と乾燥装置４０７とを含む。ペースト塗工装置４０１は、ブレード４０２と一定の間隙を保ちつつ一方向に移動する帯状のキャリアフィルム４１上に正極活物質ペースト６’を塗工する、公知のドクターブレード方式が採用された装置である。ペースト塗工装置４０１に準備された正極活物質ペースト６’は、アセトンなどの有機溶媒と、活物質、導電助剤、可塑剤および高分子基質等の材料を混錬することによって調製されたものである。乾燥装置４０７は、一対の赤外線ヒータ４０３，４０５の間を、キャリアフィルム４１に支持された未乾燥の正極活物質フィルム６が搬送されていくように構成されている。正極活物質フィルム６は、乾燥装置４０７において、９０℃以上１４０℃以下の温度範囲で乾燥される。このようにして、帯状に成形された正極活物質フィルム６が作製される。正極活物質フィルム６は、自立性を有するが、自立性は乏しいので、キャリアフィルム４１に支持されたままの状態で、正極７の作製に供される。
【００２７】
なお、使用材料は異なるが、正極活物質フィルム６と同じ手順で、負極活物質フィルム９（図４）を作製することができる。以下の説明においても、正極７の作製手順は、負極１０の作製手順に援用できる。
【００２８】
また、上記のキャリアフィルム４１は、ポリエチレンテレフタラート、ポリプロピレン、ポリエチレンおよびポリイミドのグループから選択される一種の樹脂基材で構成することができる。中でも、ポリエチレンテレフタラート樹脂は、コスト、強度、耐熱性、耐薬品性等の種々の観点で優れるので推奨される。また、これらの樹脂基材には、必要に応じて、シリカ等のフィラーを混入させてもよい。
【００２９】
樹脂製のキャリアフィルム４１は、樹脂を押出機で厚手のシート状に押し出し、適度に冷却してから、縦横二軸方向に延伸することにより生産される。したがって、延伸方向に内部ストレスが残留しており、加熱すると収縮する。そこで、延伸後にアニール処理を行ない、内部ストレスを十分に緩和した樹脂フィルムを、キャリアフィルム４１として採用する。これにより、キャリアフィルム４１を加熱した際の収縮を低減することができる。また、キャリアフィルム４１の厚さは特に限定されないが、たとえば、３８μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。アニール処理を施しているとはいえども、キャリアフィルム４１は、薄すぎると、加熱したときの変形が顕著となる恐れがある。他方、厚すぎると材料コストの増大を招く。
【００３０】
（基準孔形成工程）
図４に戻って説明する。成形装置４３で成形された正極活物質フィルム６は、キャリアフィルム４１に支持された状態で搬送され、キャリアフィルム４１とともに打ち抜き装置４５に案内される。打ち抜き装置４５では、帯状のキャリアフィルム４１の長さ方向（巻き方向）に一定間隔で、複数の基準孔４１ｔを形成する。図４の例では、キャリアフィルム４１に基準孔４１ｔを形成するために、正極活物質シート６をキャリアフィルム４１とともに打ち抜く形となっている。ただし、キャリアフィルム４１の幅方向（長さ方向と直交する方向）の両端の領域を、基準孔４１ｔ，４１ｔを形成するための領域とし、その領域を避けて正極活物質フィルム６を成形するようにしてもよい。
【００３１】
また、本実施形態では、キャリアフィルム４１の両サイドの二列（複数）に基準孔４１ｔ，４１ｔを形成しているが、一列のみ形成することも可能である。ただし、位置合わせ精度の観点からすれば、複数の基準孔４１ｔ，４１ｔを用いて部材同士の位置合わせを行なう方が好ましい。基準孔４１ｔを形成し終わったら、正極活物質フィルム６およびキャリアフィルム４１をロール状に巻き取っていく。同様にして、基準孔４１ｔが形成されたキャリアフィルム４１とともにロール状に巻き取られた負極活物質フィルム９を準備する。キャリアフィルム４１の外形等を基準に用いて位置合わせ可能な場合は、基準孔４１ｔを形成しなくてもよい。
【００３２】
なお、基準孔４１ｔは、キャリアフィルム４１の上に活物質フィルム６を成膜する以前に設けることが可能である。すなわち、図９に示すごとく、打ち抜き装置４５で予め基準孔４１ｔを設けたキャリアフィルム４１を成形装置４３に案内する。そして、正極活物質ペースト６’をキャリアフィルム４１に塗工したのち乾燥させる。これにより、キャリアフィルム４１に支持された正極活物質フィルム６を得る。この態様においては、基準孔４１ｔ，４１ｔが形成された幅方向の両端領域４１ｈ，４１ｈを、正極活物質フィルム６が配置されない領域としている。活物質ペースト６’が塗工されていない状態で打ち抜きを行なうので、打ち抜き用の刃物が傷み難い。
【００３３】
また、キャリアフィルム４１は予めアニール処理されているので、正極活物質ペースト６’の乾燥時の熱収縮が極めて小さい。そのため、基準孔４１ｔが形成済みのキャリアフィルム４１上に正極活物質ペースト６’を塗工し、加熱による乾燥工程を行なった場合でも、基準孔４１ｔ相互の位置の変化が極めて小さい。
【００３４】
図１６は、二軸延伸後にアニールされたポリエチレンテレフタラート樹脂製の帯状キャリアフィルムと、アニールされていないポリエチレンテレフタラート樹脂製の帯状キャリアフィルムとについて、収縮量を調べた結果を示すグラフである。具体的には、図１３に示すごとく、巻き方向ＲＬに６０ｍｍ、幅方向ＷＬ（巻き方向と直交する方向）に４０ｍｍの中心間隔を有する４つの小孔ＴＨを穿ち、種々の温度、テンションフリーで１０秒間加熱した後の、２つの小孔ＴＨ，ＴＨの中心間隔の変化量を調べた。図１６（ａ）から分かるように、幅方向ＷＬでは、アニール処理の効果は、それほどでもない。しかしながら、図１６（ｂ）から分かるように、巻き方向ＲＬでは加熱温度が高くなるにつれて、アニール処理の効果が大きくなる。特に、加熱温度が８０℃以上の領域で、アニール処理の効果が顕著である。
【００３５】
（電極予備体作製工程）
次に、図５に示すごとく、キャリアフィルム４１とともにロール状に巻き取られた正極活物質フィルム６と、正極集電体５とを、両者を加熱しながら圧着させる工程を行なう。この工程により、正極活物質フィルム６と正極集電体５とが一体化された正極予備体２７を得ることができる。本実施形態では、正極集電体５として金属メッシュを用いており、その正極集電体５の両面側に正極活物質フィルム６，６を配置するようにしている。したがって、厚さ方向において、一つの正極活物質フィルム６、正極集電体５および他の一つの正極活物質フィルム６が、この順番で重なるように、これら３つの部材を圧着ローラ対４７（熱圧着器具）に向けて同期して繰り出していく。圧着ローラ対４７は、公知のカレンダロール装置の一部であり、所定温度に加熱されている。正極活物質フィルム６，６および正極集電体５は、この圧着ローラ対４７の加圧作用と加熱作用とを受けて熱圧着され、一体化される。
【００３６】
圧着ローラ対４７は、発熱抵抗体等のヒータを内蔵している。圧着ローラ対４７の温度は、図示しないコントローラによって制御され、一定温度に保持される。圧着ローラ対４７を用いた熱圧着は、正極活物質フィルム６の温度が１００℃以上１４０℃以下（より好ましくは１１０℃以上１３０℃以下）の範囲に収まるように行なうことが望ましい。正極活物質フィルム６の温度が１００℃未満の場合には、正極活物質フィルム６と正極集電体５との密着性が不足する恐れがある。他方、正極活物質フィルム６の温度が１４０℃を超えると、正極活物質フィルム６に含有されるフッ素樹脂（ＰＶＤＦ、ＨＦＰ）の軟化が顕著となって、電池の種々の特性（容量、充放電サイクル特性等）の低下を招く恐れがある。なお、ロール状に巻き取られた状態の正極活物質フィルム６を予熱しておけば、熱圧着時に、上記温度範囲に迅速に達するので好ましい。
【００３７】
キャリアフィルム４１には、図４に示す基準孔形成工程で基準孔４１ｔを設けている。この基準孔４１ｔは、図５の電極予備体作製工程において、正極活物質フィルム６，６を正極集電体５に正確に重ね合わせるための基準マークとして利用できる。たとえば、図１０の側面模式図に示すごとく、キャリアフィルム４１に設けられた基準孔４１ｔに搬送スプロケット４９を係合させ、この搬送スプロケット４９を作動することによって、キャリアフィルム４１およびキャリアフィルム４１に支持された正極活物質フィルム６の搬送を行なう。正極集電体５の上下に位置する２つの搬送スプロケット４９，４９の動作量が等しくなるように、これら搬送スプロケット４９，４９を駆動するアクチュエータを制御する。そうすれば、正極集電体５の一方の面側に位置する正極活物質フィルム６と、他方の面側に位置する正極活物質フィルム６とを、正確に同期して一枚の正極集電体５に重ねることができ、圧着ローラ対４７の隙間に案内されて正極集電体５に圧着される正極活物質フィルム６に歪みや亀裂が生じたりしない。また、搬送スプロケット４９が基準孔４１ｔに係合し、キャリアフィルム４１の幅方向への動きが規制されるので、正極活物質フィルム６と正極集電体５との幅方向における位置合わせ精度も高まる。
【００３８】
さらに、本発明においては、キャリアフィルム４１には、予めアニール処理を施した樹脂基材を使用している。したがって、図９で説明した工程順序（基準孔形成工程→活物質フィルム作製工程）を採用した場合でも、キャリアフィルム４１に大きな熱収縮は生じず、基準孔４１ｔの位置に狂いも生じない。そして、この基準孔４１ｔを用いれば、正極活物質フィルム６，６と、正極集電体５との位置合わせを正確に行なえる。もちろん、図５に示す工程を経た後も、正極予備体２７を支持するキャリアフィルム４１に大きな収縮は生じない。
【００３９】
図１４に、正極予備体２７の詳細な分解上面図を示す。正極予備体２７は、正極７の電力取出部５０（図２）となる部分に、正極集電体５が露出している。すなわち、基準孔４１ｔを形成する際に、正極活物質フィルム６をキャリアフィルム４１とともに打ち抜いて、窓６ｋを形成するようにしている。このようにすれば、正極活物質フィルム６と正極集電体５を一体化させたときに、窓６ｋから正極集電体５が自然に露出する。そして、この露出した部分を用いて、電力取出部５０を形成することにより、電力取出部５０に正極活物質フィルム６が配置されることを防げる。正極活物質フィルム６が配置されていない電力取出部５０には、図１に示すリード端子１２を接続しやすい。また、正極集電体５の両面に正極活物質フィルム６，６を熱圧着する際に、基準孔４１ｔ，４１ｔを使用することで、各正極活物質フィルム６，６の窓６ｋ，６ｋの位置合わせが自然なされる。もちろん、負極１０の電力取出部８０についても、正極７の電力取出部５０と同様の方法で形成することができる。
【００４０】
また、図１４に示すごとく、基準孔４１ｔ，４１ｔの間隔よりやや小さい幅の正極集電体５を用いることにより、基準孔４１ｔ，４１ｔのところには正極集電体５が露出せずに済む。これにより、基準孔４１ｔに位置合わせ用のピン等を挿入する操作が容易となる。
【００４１】
図５に戻って説明する。正極活物質フィルム６は、キャリアフィルム４１に支持された状態で、圧着ローラ対４７による熱圧着に供される。そのため、圧着ローラ対４７が正極活物質フィルム６に直接接触しない。キャリアフィルム４１は、正極活物質フィルム６を保護する役目も果たしている。ただし、熱圧着の終了後は、一方の面側のキャリアフィルム４１は不要である。したがって、図５に示すごとく、一方（図中下側）のキャリアフィルム４１で正極予備体２７の支持を継続しつつ、他方（図中上側）のキャリアフィルム４１を正極予備体２７から剥離除去する。
【００４２】
なお、図５で剥離除去されるキャリアフィルム４１については、アニール処理されていない樹脂基材で構成してもよい場合がある。図１０のように基準孔４１ｔに頼らなくても、キャリアフィルム４１およびそれに支持された正極活物質フィルム６を正確に搬送することは可能である。たとえば、キャリアフィルム４１の幅方向をレール等でガイドしながら、送給ローラでこれらキャリアフィルム４１を搬送することができる。また、正極集電体５と正極活物質フィルム６，６とを熱圧着して正極予備体２７を作製する工程で要求される位置合わせ精度は、後述する正極７、負極１０およびセパレータ３でセル２０を組立てる工程ほどではない。こうした事情を勘案すると、図１１に示すごとく、剥離除去されるキャリアフィルム４１’として、アニール処理がなされていない樹脂基材を使用し、得られる正極予備体２７を支持し続けるキャリアフィルム４１にのみ、アニール処理が施された樹脂基材を使用するという方法も考えられる。アニール処理していない分、キャリアフィルム４１’は安価である。さらに、剥離除去されるキャリアフィルム４１’には、基準孔４１ｔを形成しなくてもよい。その場合、基準孔４１ｔを形成する工程を省略できるため、製造コスト減を見込める。
【００４３】
また、キャリアフィルム４１の基準孔４１ｔに関していえば、後述する電極作製工程（図６）で一緒に形成するようにしてもよい場合がある。たとえば、前述した特許文献に開示されているような工程順序であれば、図１４で示したような窓６ｋを要しないので、電極を成形するための切断工程の直前に基準孔を設けることが可能である。
【００４４】
（電極作製工程）
次に、図６に示すごとく、キャリアフィルム４１で片面側から支持された正極予備体２７を、切断装置４７にて切断し、成形された正極７を得る。切断装置４７において、正極予備体２７は、図１２の断面模式図に示すようにして切断される。図１２は、図６中のＡ−Ａ断面を模式的に示す図である。切断装置４７は、カッター６９（たとえばトムソン刃）および位置合わせピン６７を含む切断金型６５と、キャリアフィルム４１および正極予備体２７を支持する支持台６３とを備える。正極予備体２７は、キャリアフィルム４１とともに支持台６３のところまで搬送され、一時停止する。切断金型６５を正極予備体２７およびキャリアフィルム４１に接近させ、まず、位置合わせピン６７をキャリアフィルム４１の基準孔４１ｔに挿入させる。これで、正極予備体２７およびキャリアフィルム４１の位置が固定されるので、続いて、カッター６９を正極予備体２７の表裏を貫く位置まで進める。カッター６９は、キャリアフィルム４１に浅い溝が形成される位置で停止させる。そうすれば、キャリアフィルム４１を分断することなく、該キャリアフィルム４１に支持された状態で正極予備体２７を切断することができる。また、図１２のような切断方法によれば、得られる正極７と基準孔４１ｔとの相対位置は一定である。キャリアフィルム４１および正極活物質フィルム６の搬送と、切断とを交互に行なうことにより、キャリアフィルム４１の長さ方向に連なる形で正極７を形成することができる。キャリアフィルム４１の長さ方向に一定間隔で基準孔４１ｔを設けたのは、このように正極７を連続して作製するためである。
【００４５】
正極予備体２７の切断について、図１４を用いて詳しく説明する。正極予備体２７の切断線ＣＬ（ハーフカット線）は、窓６ｋのところに、電力取出部５０が形成されるように設定される。基準孔４１ｔと窓６ｋの相対位置関係は一定なので、図１２の切断装置４７のカッター６９を切断線ＣＬに合わせることで、電力取出部５０を形成できる。本実施形態のごとく、正極集電体５に金属メッシュを使用している場合、切断線ＣＬは、電力取出部５０の部分を除き、窓６ｋにかからないようにすることが望ましい。そうすれば、正極集電体５にバリが発生したりすることを防止でき、リチウムイオン二次電池１の信頼性を高めることができるからである。本実施形態では、アニール処理を施したキャリアフィルム４１を使用しているので、正極活物質フィルム６と正極集電体５とを熱圧着する工程の前後で、基準孔４１ｔと窓６ｋとの位置関係の変化が極めて小さい。したがって、正極予備体２７を切断線ＣＬに沿って正確に切断することが可能である。
【００４６】
ただし、先にも言及したが、図６の切断工程で、正極予備体２７を切断して正極７を得る操作と、基準孔４１ｔを形成する操作とを同時期に行なうことも可能である。この場合、基準孔４１ｔを形成するための刃物（抜き型）が、図１２の位置合わせピン６７に代替することになる。
【００４７】
図６に戻って説明を行なう。正極予備体２７を切断して正極７の外形を整えたら、続いて、その成形された正極７のみをキャリアフィルム４１上に残す形で、切断代部分６１をキャリアフィルム４１上から除去する工程を行なう。キャリアフィルム４１の上には、正極７のみが残存する。キャリアフィルム４１に支持された正極７は、嵩張らないようにキャリアフィルム４１とともにロール状に巻き取られる。また、正極７の場合と同様の手順にて、キャリアフィルム４１に支持された負極１０を得る。
【００４８】
（セル組立工程）
次に、図７に示すごとく、正極７，７、負極１０およびセパレータ３，３を熱圧着により一体化させてセル２０を組立てる工程を行なう。図２で説明したように、セル２０はバイセル構造を有するので、二層の正極７，７と、一層の負極１０を圧着させる必要がある。セパレータ３，３は二枚必要なので、都合、５つの部材を一体化させることになり、少々面倒である。そこで、図７の本実施形態のごとく、キャリアフィルム４１の搬送方向における上流側の第一位置に、第一圧着ローラ対４７１を配置し、下流側の第二位置に第二圧着ローラ対４７２を配置し、熱圧着の操作を２回繰り返してセル２０の組立を行なうことができる。第一位置および第二位置の各位置では、キャリアフィルム４１に支持された正極７と、正極７とは別のキャリアフィルム４１に支持された負極１０との位置合わせを、基準孔４１ｔ，４１ｔを用いて行なうとともに、セパレータ３を介在させる形で両者を加熱しながら圧着させる。
【００４９】
具体的に、正極７と負極１０との位置合わせの方法として、たとえば、図１０で説明した方法を採用することができる。すなわち、第一圧着ローラ対４７１搬送方向の上流側に、キャリアフィルム４１の基準孔４１ｔに係合する搬送スプロケット（図示省略）を配置する。正極７側の搬送スプロケットの動作量と、負極１０側の搬送スプロケットの動作量とを等しくすれば、正極７と負極１０との位置合わせを正確に行なえる。第二圧着ローラ対４７２側も同様の方法を採用することができる。
【００５０】
また、第一圧着ローラ対４７１と第二圧着ローラ対４７２の温度は、図示しないコントローラによって制御され、一定温度に保持される。圧着ローラ対４７１，４７２を用いた熱圧着は、正極７、負極１０およびセパレータ３の温度が１００℃以上１４０℃以下（より好ましくは１１５℃以上１２５℃以下）の範囲に収まるように行なうことが望ましい。各部品の温度が１００℃未満の場合には、正極７、負極１０およびセパレータ３の３者の密着性が不足する恐れがある。他方、各部品の温度が１４０℃を超えると、正極７や負極１０に含有されるフッ素樹脂（ＰＶＤＦ、ＨＦＰ）の軟化が顕著となって、電池の種々の特性（容量、充放電サイクル特性等）の低下を招く恐れがある。また、樹脂製の微多孔膜をセパレータ３として使用する場合、微孔が塞がる（シャットダウン）する温度よりも低い温度で、図７に示す熱圧着工程を行なうことが重要である。
【００５１】
また、正極７、負極１０およびセパレータ３を相互に熱圧着する方法として、図１５に示すような熱圧着装置７９を用いることが可能である。熱圧着装置７９は、上面プレス器具７５と下面プレス器具７７とを備える。下面プレス器具７７には、ピン７３，７３が設けられている。ピン７３，７３は、下面プレス器具７７の中に沈みこんで、上面プレス器具７５と下面プレス器具７７との接近を妨げないように工夫されている。上面プレス器具７５と下面プレス器具７７との間に案内された正極７と負極１０は、キャリアフィルム４１，４１の基準孔４１ｔ、４１ｔにピン７３，７３を挿通することによって位置合わせがなされる。セパレータ３は、自身の外形を基準として、正極７および負極１０に位置合わせされる。基準孔４１ｔ，４１ｔにピン７３，７３を挿通した状態で、上面プレス器具７５と下面プレス器具７７とを接近させることにより、正極７、負極１０およびセパレータ３を熱圧着する。
【００５２】
以上のようにしてセル２０を作製したのち、セル２０をキャリアフィルム４１から離間させるとともに、個々のセル２０に切断する工程を行なう。セル２０の複数を積層することによりセルスタック２を得る。各セル２０の電力取出部５０，８０を図１に示すように曲げ成形して束ねる。超音波溶接法、抵抗溶接法、スポット溶接法、レーザ溶接法などの手法により、束ねた電力取出部５０，８０に、リード端子１２，１３を溶接する。溶接の代わりに、加締めにより両者を接合することも可能である。
【００５３】
リード端子１２，１３の取り付け終了後、セル２をラミネートフィルム３４で包装して非水電解液を含浸させる。ラミネートフィルム３４で構成される容器４内を大気圧よりも減圧しながら密封すれば、図１に示すリチウムイオン二次電池１が得られる。
【００５４】
これまで、リチウムイオン二次電池１の製造方法について説明を行なったが、ほとんどの説明を電気二重層キャパシタの製造方法に援用できる。たとえば、熱圧着時の温度についても、リチウムイオン二次電池１と同様のバインダ（フッ素含有樹脂）を使用すれば、リチウムイオン二次電池１の場合とほぼ同程度とすることができる。熱圧着時に用いる圧着ローラの加圧力など、種々の製造条件は、リチウムイオン二次電池であろうと電気二重層キャパシタであろうと、適宜調整するのが当然である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の方法によって製造されるリチウムイオン二次電池の断面模式図。
【図２】セルの詳細な断面模式図。
【図３】ラミネートフィルムの拡大断面模式図。
【図４】本発明にかかる製造方法の工程説明図。
【図５】図４に続く工程説明図。
【図６】図５に続く工程説明図。
【図７】図６に続く工程説明図。
【図８】活物質フィルムの成形工程の詳細説明図。
【図９】別態様の工程を説明する図。
【図１０】キャリアフィルムに形成された基準孔を用いて位置合わせを行なう手順を示す、図５の側面模式図。
【図１１】図５の変形例を示す工程説明図。
【図１２】図６に示すＡ−Ａ断面の模式図。
【図１３】小孔の形成形態を説明する模式図。
【図１４】正極予備体の詳細な分解上面図。
【図１５】正極、負極およびセパレータを相互に熱圧着する方法を説明する図。
【図１６】アニール処理の効果を調べた結果のグラフ。
【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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【図１６】
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