(57)【要約】  本発明は切断のためのデバイスに関し、これは、連続体であってかつ一方側あるいは両方側を電極活物質でコートされた２枚以上の電極シートを有する電極シート積層体から複数の単位電極積層体を製造するための電極シート積層体を切断するためのデバイスであり、電極シート積層体があるポジションに固定されている間に、電極シート積層体を切断することによって単位電極積層体を製造するためのカッターと、電極シートを受け取って、カッターの動作に従って一度に１ピッチずつ（１ピッチは単位電極に対応するサイズである）移送するための、電極シートが供給される方向を基準としてカッターの前方に配置された二つ以上のグリッパーとを備え、グリッパー群の一方のグリッパーが電極シートを受け取り移送するとき、他方のグリッパーは受け取りポジションへと移動する。
2013544427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極シートラミネートを切断するためのデバイスであって、前記電極シートラミネートから複数の単位電極ラミネートを形成するために、その一方あるいは両方の面に電極活物質が塗布された２枚以上の連続した電極シートが積層されており、前記デバイスは、
設定ポジションで前記電極シートラミネートを切断し、これによって単位電極ラミネートを形成するためのカッターと、
前記電極シートラミネートの供給方向を基準として前記カッターの前方に配置された二つ以上の移送グリッパーであって、この移送グリッパーは、前記カッターの動作に従って、１ピッチ、前記単位電極ラミネートに対応するサイズだけ、前記電極シートラミネートを引き出して移送する二つ以上の移送グリッパーと、を具備し、
前記移送グリッパーの一つが前記電極シートラミネートを引き出して移送する間に、残りの移送グリッパーは引き出しのためのポジションへと移動することを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記電極シートラミネートは、カソードシート／セパレータ／アノードシート構造を含むフルセルを製造するためのシートラミネートであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記電極シートラミネートは、カソードシート／セパレータ／アノードシート／セパレータ／カソードシート構造、あるいはアノードシート／セパレータ／カソードシート／セパレータ／アノードシート構造を含む重セルを製造するためのシートラミネートであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記移送グリッパーは、前記電極シートラミネートを交互に引き出すために、前記カッターに隣接する第１の移送グリッパーと、この第１の移送グリッパーの後方に配置された第２の移送グリッパーと、を具備することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記第１の移送グリッパーが前記電極シートラミネートを引き出して、それを前記カッターへと移送する間、前記第２の移送グリッパーは、引き出しのためのポジションに復帰し、前記第１の移送グリッパーの移送が完了した直後に、前記カッターへと前記電極シートラミネートを移送し始めることを特徴とする請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記カッターが前記電極シートラミネートを単位電極ラミネートへと切断する際に、前記電極シートラミネートを固定するための固定グリッパーが、（ｉ）前記第２の移送グリッパーの前方、（ii）前記第１の移送グリッパーと前記第２の移送グリッパーとの間、そして（iii）前記第１の移送グリッパーと前記カッターとの間の少なくとも一つの領域に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のデバイス。
【請求項７】
前記カッターが前記電極シートラミネートの長さ方向（縦方向）に前記電極シートラミネートを切断した後に、前記電極シートラミネートの幅方向（垂直方向）を断片化するためのスリッターをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記カッターはギロチン型カッターであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
前記カッターはカムによって駆動されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記切断された電極ラミネートを引き出して、それを移送コンベア上に載せるための後方グリッパーが、さらに、前記カッターの後方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記後方グリッパーは、前記電極シートラミネートを交互に引き出すために、前記カッターに隣接する第１の後方グリッパーと、この第１の後方グリッパーと移送コンベアとの間に配置された第２の後方グリッパーと、を具備することを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第１の後方グリッパーが前記移送コンベアへと前記切断された単位電極ラミネートを移送する間、前記第２の後方グリッパーは元の場所へと復帰し、前記第１の後方グリッパーの移送が完了した直後に、前記移送コンベアへと前記電極シートラミネートを移送し始めることを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第１の後方グリッパーの移送および前記元のポジションへの前記第２の後方グリッパーの復帰のプロセスにおいて、前記第１の後方グリッパーおよび第２の後方グリッパーのポジションは切り換えられることを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の前記デバイスを用いて製造されたことを特徴とする電極アセンブリ。
【請求項１５】
二次バッテリーであって、請求項１４に記載の前記電極アセンブリが、バッテリーケース内で、電解溶液と共に密封されていることを特徴とする二次バッテリー。
【請求項１６】
二つ以上の、請求項１５に記載の二次バッテリーを単位バッテリーとして備えることを特徴とするバッテリーパック。
【請求項１７】
前記バッテリーパックは、電気自動車（ＥＶ)、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）あるいは電力貯蔵システムの電力源として使用されることを特徴とする請求項１６に記載のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極アセンブリを切断するための新規なデバイスおよびそれを用いて製造された二次バッテリーに関する。さらに詳しくは、本発明は、電極シートラミネートを切断するためのデバイスに関し、電極シートラミネートから複数の単位電極ラミネートを形成するために、その一方あるいは両方の面に電極活物質が塗布された２枚以上の連続した電極シートが積層されており、当該デバイスは、設定ポジションで電極シートラミネートを切断し、これによって単位電極ラミネートを形成するためのカッターと、電極シートラミネートの供給方向を基準としてカッターの前方に配置された二つ以上の移送グリッパーであって、この移送グリッパーは、カッターの動作に従って、１ピッチ、単位電極ラミネートに対応するサイズだけ、電極シートラミネートを引き出して移送する二つ以上の移送グリッパーとを具備し、移送グリッパーの一つが電極シートラミネートを引き出して移送する間に、残りの移送グリッパーは引き出しのためのポジションへと移動する。
【背景技術】
【０００２】
近年、充電可能な二次バッテリーが、ワイヤレスモバイルデバイスのエネルギー源あるいは補助電力デバイスとして広く使用されている。さらに、二次バッテリーは、化石燃料を使用する従来型のガソリン車、ディーゼル車などによって引き起こされる大気汚染を解決するための代替物として提案された電気自動車（ＥＶｓ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶｓ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）などの電力源として大きな注目を浴びている。
【０００３】
そうした二次バッテリーは、電解溶液と共にバッテリーケース内に電極アセンブリが搭載された状態で製造される。採用される製造方法に依存して、電極アセンブリは、スタックタイプ、折り畳みタイプ、スタック‐折り畳みタイプなどに分類される。スタックタイプあるいはスタック‐折り畳みタイプ電極アセンブリの場合には、単位アセンブリは、その間にセパレータが介在させられるように、カソードおよびアノードがこの順序で積層された構造を有する。そうした電極アセンブリを製造するためには、重セルあるいはフルセル構造を有する単位電極ラミネートの製造が先ず必要とされる。
【０００４】
単位電極ラミネートを製造するためには、電極シートラミネート（これに関して、その一方または両方の面に電極活物質が塗布される２枚以上の連続した電極シートが積層される）を、単位電極の間隔で切断するためのプロセスが必要である。この切断プロセスは、概して、カッターを用いてラミネートを切断することによって実施され、通常は連続的な供給方式が使用される。
【０００５】
連続した供給方式は、カッターが電極シートラミネートと同期し、同時に、切断が実施される方法である。この方式では、電極シートラミネートは、停止することなく連続的に供給され、そしてカッターはそれと共に移動し、コーティングを繰り返す。この結果、カッターは、電極シートラミネートの移動方向に移動し、そして、それが所定の距離で周期的に前後に移動する間に切断を実施する。
【０００６】
だが、この連続供給方式を使用する切断は、電極シートラミネートが低速で移動する場合には好適な生産効率を保証するが、電極シートラミネートの供給速度が高い場合には、カッターが電極シートラミネートを切断する領域において、深刻なノイズ、磨耗の著しい増大、したがってカッターの取り替え期間の減少といった問題が生じる。この結果、供給速度の増大に対する根本的な限界が存在し、したがって生産効率が制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、上記課題を解決するために新規な切断デバイスの開発が待たれていた。
【０００８】
それゆえ本発明は、解決すべき上記およびその他の技術的課題を解決するためになされた。
【０００９】
特に、本発明の目的は、高速で電極シートを安定して切断できる切断デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある態様によれば、電極シートラミネートを切断するためのデバイスが提供され、電極シートラミネートから複数の単位電極ラミネートを形成するために、その一方あるいは両方の面に電極活物質が塗布された２枚以上の連続した電極シートが積層され、当該デバイスは、
設定ポジションで電極シートラミネートを切断し、これによって単位電極ラミネートを形成するためのカッターと、
電極シートラミネートの供給方向を基準としてカッターの前方に配置された二つ以上の移送グリッパーであって、この移送グリッパーは、カッターの動作に従って、１ピッチ、単位電極ラミネートに対応するサイズだけ、電極シートラミネートを引き出して移送する二つ以上の移送グリッパーとを具備し、
移送グリッパーの一つが電極シートラミネートを引き出して移送する間に、残りの移送グリッパーは引き出しのためのポジションへと移動する。
【００１１】
すなわち、本発明に基づく切断デバイスは、カッターの前方に配置されたグリッパーが交互に１ピッチずつ電極シートを引き出し、そしてカッターが設定ポジションでグリッパーの動作によって移送されたシートを切断するという形態を有し、したがって高速供給条件のもとでさえ安定した切断が実施され、既存の移送カッターに比べてカッター取り替え期間がかなり増加し、これによって生産速度がかなりの程度改善される。
【００１２】
電極シートラミネートは、たとえば、フルセルを製造するためのシートラミネートおよび重セルを製造するためのシートラミネートである。
【００１３】
フルセルは、カソードおよびアノードがセルの両側にそれぞれ配置されたカソード／セパレータ／アノードの単位構造を有する。そうしたフルセルの例としては、カソード／セパレータ／アノードセル（最も基本的な構造体）、カソード／セパレータ／アノード／セパレータ／カソード／セパレータ／アノードなどが挙げられる。
【００１４】
そうしたフルセルを使用する二次バッテリーなどの電気化学セルを構成するために、複数のフルセルは、カソードおよびアノードが互いに向き合いかつセパレータがその間に介在させられるように積層させられるべきである。
【００１５】
重セルは、カソード／セパレータ／アノード／セパレータ／カソード単位構造体あるいはアノード／セパレータ／カソード／セパレータ／アノード単位構造体といった、セルの両側に同一の電極が配置されたセルである。そした重セルを使用する二次バッテリーといった電気化学セルを構成するために、複数の重セルは、セパレータがカソードおよびアノード間に介在させられた状態で、カソード／セパレータ／アノード／セパレータ／カソード構造を有する重セルが、アノード／セパレータ／カソード／セパレータ／アノード構造を有する重セルに面するように積層させられるべきである。
【００１６】
好ましい実施形態では、移送グリッパーは、電極シートラミネートを交互に引き出すために、カッターに隣接する第１の移送グリッパーと、この第１の移送グリッパーの前方に配置された第２の移送グリッパーとを含んでもよい。二つのグリッパーを含む、そうしたグリッパーは、一般に、「デュアルグリッパー」と呼ばれる。
【００１７】
特に、デュアルグリッパーは、第１の移送グリッパーが電極シートラミネートを引き出して、それをカッターへと移送する間、第２の移送グリッパーが、引き出しのためのポジションに復帰し、第１の移送グリッパーの移送が完了した直後に、カッターへと電極シートラミネートを移送し始めるように機能する。
【００１８】
そうした構造においては、カッターが電極シートラミネートを単位電極ラミネートへと切断する際に、電極シートラミネートを固定するための固定グリッパーが、（ｉ）第２の移送グリッパーの前方、（ii）第１の移送グリッパーと第２の移送グリッパーとの間、そして（iii）第１の移送グリッパーとカッターとの間の少なくとも一つの領域に配置されてもよい。したがって、電極シートを均一にかつ安定的に切断することができる。
【００１９】
ある例では、上記デバイスは、カッターが電極シートラミネートの長さ方向（縦方向）に電極シートラミネートを切断した後に、電極シートラミネートの幅方向（垂直方向）を断片化するためのスリッターをさらに含んでもよい。この例では、幅方向に２倍の長さを有する電極シートラミネートがスリッターによって断片化された後、電極のポジションが変更される。この結果、一幅長を有する電極シートに比べて、生産効率を２倍に改善することができる。
【００２０】
それが電極シートを容易に切断できる限りは、特別な制限を伴わずに、いかなるカッターが使用されてもよい。たとえば、カッターは、長いカッターが下向きに通過する間に電極シートを切断するギロチン型カッターであってもよい。
【００２１】
カッターは、たとえば、リアルタイムで電極シートの移送をトレースし、これによって電極シートを自動的に切断するために、カムによって駆動される。この例では、カムは、電極シートからのイメージデータを獲得し、そしてこのイメージデータを解析することによって能動的に機能する。
【００２２】
別な好ましい実施形態では、切断された単位電極ラミネートを引き出して、それを移送コンベア上に載せるための後方グリッパーがさらにカッターの後方に配置されてもよい。
【００２３】
特に、後方グリッパーは、電極シートラミネートを交互に引き出し、そしてそれを移送コンベアに供給するために、カッターに隣接する第１の後方グリッパーと、この第１の後方グリッパーと移送コンベアとの間に配置された第２の後方グリッパーとを具備してもよい。
【００２４】
この構造体においては、第１の後方グリッパーが移送コンベアへと切断された単位電極ラミネートを移送する間、第２の後方グリッパーが元の場所へと復帰し、第１の後方グリッパーの移送が完了した直後に、移送コンベアへと電極シートラミネートを移送し始める。
【００２５】
第１の後方グリッパーの移送および元のポジションへの第２の後方グリッパーの復帰のプロセスにおいて、第１の後方グリッパーおよび第２の後方グリッパーのポジションは切り換えられる。この結果、電極シートが一つのグリッパーを用いて移送される構造体に比べて、生産効率をさらに改善することができる。
【００２６】
本発明は、上記切断デバイスを用いて製造された複数の単位電極ラミネートを含む電極アセンブリを提供する。
【００２７】
この電極アセンブリは、セパレータがその間に介在させられるようにカソードおよびアノードが積層された構造を有する。
【００２８】
たとえば、カソードは、カソード活物質を含むカソード混合物をＮＭＰのような溶媒と混合することによって調製されたスラリーを、カソード電流コレクターに塗布し、続いて乾燥およびロール掛けを行うことによって製造される。
【００２９】
カソード混合物は、さらに任意選択で、カソード活物質に加えて、導電物質、バインダーあるいはフィラーといった成分を含んでいてもよい。
【００３０】
カソード活物質は、電気化学反応を生じる物質として、二つ以上の遷移金属を含むリチウム遷移金属酸化物であり、その例としては、これに限定されるわけではないが、一つ以上の遷移金属で置き換えられたリチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）あるいはリチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）、一つ以上の遷移金属で置き換えられたリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉ１−ｙＭｙＯ２の化学式で表されるリチウムニッケル酸化物（ここで、Ｍ＝Ｃｏ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｇ，Ｂ，Ｃｒ，ＺｎあるいはＧａ、リチウムニッケル酸化物はこれら元素のうちの一つ以上を含み、０.０１≦ｙ≦０.７）、Ｌｉ１＋ｚＮｉ１/３Ｃｏ１/３Ｍｎ１/３Ｏ２あるいはＬｉ１＋ｚＮｉ０.４Ｍｎ０.４Ｃｏ０.２Ｏ２といったＬｉ１＋ｚＮｉｂＭｎｃＣｏ１−（ｂ＋ｃ＋ｄ）ＭｄＯ（２−ｅ）Ａｅによって表されるリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（ここで、−０.５≦ｚ≦０.５、０.１≦ｂ≦０.８、０.１≦ｃ≦０.８、０≦ｄ≦０.２、０≦ｅ≦０.２、ｂ＋ｃ＋ｄ＜１、Ｍ＝Ａｌ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｔｉ，ＳｉあるいはＹ、Ａ＝Ｆ，ＰあるいはＣｌ）、およびＬｉ１＋ｘＭ１−ｙＭ'ｙＰＯ４−ｚＸｚの化学式で表されるカンラン石リチウム金属リン酸塩（ここで、Ｍ＝遷移金属、好ましくはＦｅ，Ｍｎ，ＣｏあるいはＮｉ、Ｍ'＝ＡＬ，ＭｇあるいはＴｉ、Ｘ＝Ｆ，ＳあるいはＮ、−０.５≦ｘ≦＋０.５、０≦ｙ≦０.５、そして０≦ｚ≦０.１）などの層状化合物が挙げられる。
【００３１】
導電物質は、通常、カソード活物質を含む混合物の全重量を基準として、重量で１ないし３０％の量だけ添加される。それがバッテリー内で有害な化学変化を引き起こすことなく好適な導電性を有する限り、特別な制限を伴わずに、いかなる導電物質が使用されてもよい。導電物質の例としては、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、Ketjenブラック、チャネルブラック、ファーナスブラック、ランプブラックおよびサーマルブラックなどのカーボンブラック、炭素繊維あるいは金属繊維などの導電繊維、カーボンフッ化物パウダー、アルミニウムパウダーおよびニッケルパウダーなどの金属パウダー、亜鉛酸化物およびチタン酸カリウムなどの導電ウィスカー、チタン酸化物などの導電金属酸化物、そしてポリフェニレン誘導体を含む導電物質が挙げられる。
【００３２】
バインダーは、電極活物質の導電物質および電流コレクターへの結合を改善する成分である。バインダーは、通常、カソード活物質を含む混合物の全重量を基準として、重量で１ないし３０％の量だけ添加される。バインダーの例としては、ポリビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、スターチ、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴムおよびさまざまなコポリマーが挙げられる。
【００３３】
フィラーは、電極の膨張を阻止するために任意選択で使用される成分である。それが製造されたバッテリー内で有害な化学変化を引き起こすことなくかつ繊維物質である限り、特別な制限を伴わずに、いかなるフィラーが使用されてもよい。フィラーの例としては、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのオレフィンポリマー、ならびにガラス繊維および炭素繊維などの繊維物質が挙げられる。
【００３４】
カソード電流コレクターは、概して、３ないし５００μｍの厚みを有するように製造される。それがバッテリー内で有害な化学変化を引き起こすことなく好適な導電性を有する限り、特別な制限を伴わずに、いかなるカソード電流コレクターが使用されてもよい。カソード電流コレクターの例としては、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタニウム、焼結カーボン、およびカーボン、ニッケル、チタニウムあるいは銀で表面処理されたアルミニウムあるいはステンレススチールが挙げられる。これら電流コレクターは、電極活物質への付着を促進するために、その表面に微細な凹凸を含む。さらに、電流コレクターは、フィルム、シート、フォイル、ネット、多孔質構造体、フォームおよび不織布を含む、さまざまな形態で使用可能である。
【００３５】
たとえば、アノードは、アノード活物質を含むアノード混合物をＮＭＰなどの溶媒と混合することによって調製されたスラリーをアノード電流コレクターに塗布し、続いて乾燥させることによって製造される。アノード混合物は、さらに、任意選択で、上述したような導電物質、バインダー、あるいはフィラーなどの成分を含んでいてもよい。
【００３６】
アノード活物質の例としては、天然グラファイト、人工グラファイト、膨張グラファイト、炭素繊維、硬質カーボン、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、ペリレン、活性カーボンなどのカーボンならびにグラファイト物質、リチウムと合金化可能な金属、たとえばＡｌ，Ｓｉ，Ｓｎ，Ａｇ，Ｂｉ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｇｅ，Ｐｂ，Ｐｄ，ＰｔおよびＴｉならびにこれらの元素を含む化合物、カーボンおよびグラファイト物質の金属およびその化合物との組成物、そしてリチウム含有窒化物が挙げられる。この中で、カーボンベース活物質、シリコンベース活物質、スズベース活物質、あるいはシリコン‐カーボンベース活物質がより好ましい。上記物質は、単独で、あるいはその二つ以上を組み合わせて使用されてもよい。
【００３７】
アノード電流コレクターは、概して、３ないし５００μｍの厚みを有するように製造される。それがバッテリー内で有害な化学変化を引き起こすことなく好適な導電性を有する限り、特別な制限を伴わずに、いかなるアノード電流コレクターが使用されてもよい。アノード電流コレクターの例としては、銅、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタニウム、焼結カーボン、およびカーボン、ニッケル、チタニウムあるいは銀を用いて表面処理された銅あるいはステンレススチール、およびアルミニウム‐カドミウム合金が挙げられる。カソード電流コレクターと同様、アノード電流コレクターは、電極活物質への付着を促進するために、その表面に微細な凹凸を含む。さらに、電流コレクターは、フィルム、シート、フォイル、ネット、多孔質構造体、フォームおよび不織布を含む、さまざまな形態で使用可能である。
【００３８】
セパレータがカソードとアノードとの間に介在させられる。セパレータとしては、高いイオン透過性および機械的強度を有する絶縁薄膜が使用される。セパレータは、通常、０.０１ないし１０μｍの孔径および５ないし３００μｍの厚みを有する。セパレータとしては、ポリプロピレンといったオレフィンポリマーおよび／またはガラス繊維あるいはポリエチレンからなるシートあるいは不織布が使用される（これは化学的耐性および疎水性を有する）。電解質としてポリマーといった固体電解質が使用される場合、固体電解質はまた、セパレータおよび電解質の両方として機能する。
【００３９】
本発明はまた、バッテリーケース内で電極アセンブリがリチウム塩含有非水系電解溶液と共に密封された構造を有する二次バッテリーを提供する。
【００４０】
リチウム塩含有非水系電解液は、非水系電解液およびリチウム塩からなり、好ましい電解液の例としては、非水系有機溶媒、有機固体電界質、無機固体電解質などが挙げられる。
【００４１】
非水系溶媒の例としては、非プロトン性有機溶媒、たとえば、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリジノン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ガンマ‐ブチロラクトン、１，２‐ジメトキシエタン、テロラヒドロキシフラン、２‐メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、１，３‐ジオキソラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニトロメタン、メチルホルメート、メチルアセテート、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、１，３‐ジメチル‐２‐イミダゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エーテル、メチルプロピオネートおよびエチルプロピオネートが挙げられる。
【００４２】
有機固体電解質の例としては、ポリエチレン誘導体、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリプロピレンオキサイド誘導体、リン酸エステルポリマー、ポリアジテーションリシン、ポリエステル硫化物、ポリビニルアルコール、ポリビニリデンフッ化物、そしてイオン解離群を含むポリマーが挙げられる。
【００４３】
無機固体電解質の例としては、窒化物、ハロゲン化物、そしてＬｉ３Ｎ，ＬｉＩ，Ｌｉ５ＮＩ２，Ｌｉ３Ｎ−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ，ＬｉＳｉＯ４，ＬｉＳｉＯ４−ＬｉＩ−ＬｉＯＨ，Ｌｉ２ＳｉＳ３，Ｌｉ４ＳｉＯ４，Ｌｉ４ＳｉＯ４−ＬｉＩ−ＬｉＯＨおよびＬｉ３ＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２といったリチウムの硫酸塩が挙げられる。
【００４４】
リチウム塩は、上記非水系電解液中で容易に溶解する物質であり、その例としては、ＬｉＣｉ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，ＬｉＣｌＯ４，ＬｉＢＦ４，ＬｉＢ１０Ｃｌ１０，ＬｉＰＦ６，ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＣＦ３ＣＯ２，ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＳｂＦ６，ＬｉＡｌＣｌ４，ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ，ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ，（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ，クロロボランリチウム、低脂肪族カルボン酸リチウム、リチウムテトラフェニルボラートおよびイミドが挙げられる。
【００４５】
さらに、充電／放電特性および難燃性を改善するために、たとえば、ピリジン、トリエチル亜リン酸塩、トリエタノールアミン、環式エーテル、エチレンジアミン、ｎ‐グリム、六リン酸トリアミド、ニトロベンゼン誘導体、硫黄、キノンイミン色素、Ｎ‐置換オキサゾリジノン、Ｎ，Ｎ置換イミダゾリジン、エチレングリコールジアルキルエーテル、アンモニウム塩、ピロール、２‐メトキシエタノール、アルミニウムトリクロライドなどを、非水系電解液に添加することができる。必要ならば、不燃性を付与するために、非水系電解液はさらに、カーボンテトラクロライドおよびエチレントリフルオライドなどのハロゲン含有溶媒を含んでいてもよい。さらに、高温貯蔵特性を改善するために、非水系電解液は、カーボンジオキシドガスなどをさらに含んでいてもよい。
【００４６】
バッテリーケースは、それに対してラミネーションシートが熱的に結合される円筒形のカン、長方形のカン、あるいはパウチであってもよい。このうちで、パウチ形状ケースは、低重量、低製造コスト、そして容易な形状変化といった利点のために広く使用されるであろう。
【００４７】
ラミネートシートは、熱接着が実施された内側レジン層、バリア金属層、および耐久性を与える外側レジン層を含む。
【００４８】
外側レジン層は外部環境に対して優れた耐性を有するべきであり、したがって所定のレベルのあるいはそれ以上の引っ張り強度および耐候性が要求される。これに関して、外側コーティング層用のポリマーレジンは、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）あるいは優れた引っ張り強度および耐候性を示す延伸ナイロンを含み得る。
【００４９】
さらに、外側コーティング層はポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）からなり、かつ／または、その外面にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層を備える。
【００５０】
ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に比べて、小さな厚みであっても、優れた引っ張り強度および耐候性を示し、したがって、外側コーティング層としての使用に適している。
【００５１】
内側レジン層用のポリマーレジンは、熱結合特性（熱接着特性）、その中への電解溶液の浸入を阻止するための電解溶液の低吸湿性を有し、かつ、電極溶液によって膨張あるいは析出が生じないポリマーレジンであってもよく、さらに好ましくは、塩素化ポリプロピレン（ＣＰＰ）フィルムである。
【００５２】
好ましい実施形態では、本発明に基づくラミネートシートは、５ないし４０μｍの厚みを有する外側コーティング層と、２０ないし１５０μｍの厚みを有するバリア層と、１０ないし５０μｍの厚みを有する内側シーラント層とを含んでいてもよい。ラミネートシートのそれぞれの層の厚みが過度に小さい場合には、素材のバリア特性および強度の改善を実現することはできず、一方、厚みが過度に大きい場合には、都合の悪いことに、加工性が悪化し、しかもシートの厚みが増大する。
【００５３】
そうした二次バッテリーは、高温安定性、ロングサイクル特性、ハイレート特性などを必要とする中大型デバイスの電力源として使用される複数のバッテリーセルを含む中大型バッテリーモジュールのための単位バッテリーとしてだけでなく、小型デバイスの電力源として使用されるバッテリーセルのために使用可能である。
【００５４】
好ましい中型および大型デバイスの例には、これに限定されるわけではないが、バッテリー駆動モーターによって動力供給される動力式ツール、電気自動車（ＥＶｓ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶｓ）およびプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶｓ）を含む電気自動車、電動バイク（Ｅ−bikes）、電動スクーター（Ｅ−scooter）を含む電動二輪車、電動ゴルフカート、電力貯蔵システムなどが挙げられる。
【００５５】
本発明の上記およびその他の目的、特徴ならびにその他の利点は、図面と共に以下の詳細な説明から、より明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に基づく切断デバイスの概略図である。
【図２】図１の切断デバイスを示す一部概略図である。
【図３】図１の切断デバイスのプロセスを示す概略図である。
【図４】図１の電極シートラミネートを示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下、図面を参照して、本発明について詳しく説明する。この実施例は、専ら本発明を説明するために提示したものであり、本発明の範囲および趣旨の限定として解釈すべきではない。
【００５８】
図１は本発明の一実施形態に基づく切断デバイスの概略図である。図２は図１の切断デバイスを示す一部概略図である。図３は図１の切断デバイスのプロセスを示す概略図である。図４は図１の電極シートラミネートを示す概略平面図である。
【００５９】
図面を参照すると、切断デバイス１００は、単位電極ラミネートの間隔で、電極シートラミネート１０を切断するが、これに関して、電極シートラミネート１０から複数の単位電極ラミネート１５を形成するために、その一方あるいは両方の表面に電極活物質が塗布される２枚以上の連続した電極シートが積層される。
【００６０】
電極シートラミネート１０は、カソードシート／セパレータ／アノードシート構造を含むフルセルを製造するためのシートラミネート、あるいはカソードシート／セパレータ／アノードシート／セパレータ／カソードシート構造またはアノードシート／セパレータ／カソードシート／セパレータ／アノードシート構造を含む重セルを製造するためのシートラミネートである。
【００６１】
切断デバイス１００は、設定ポジションで電極シートラミネート１０を切断するカッター２０と、電極シートラミネート１０の供給方向を基準としてカッター２０の前方に配置され、かつ、カッター２０の動作に従って、１ピッチ、単位電極ラミネート１５に対応するサイズずつ、電極シートラミネート１０を引き出して移送するデュアルグリッパー構造体の第１の移送グリッパー３０ａおよび第２の移送グリッパー３０ｂとを含む。
【００６２】
ギロチンカッター２０は、イメージのデジタルデータを獲得し、このイメージデータを解析し、そしてこれによって能動的切断を実施するカム２５によって駆動される。
【００６３】
電極シート１０は、第１の移送グリッパー３０ａおよび第２の移送グリッパー３０ｂの動作に従って単位電極ラミネート１５間の距離（ｐ）ずつカッター２０へと供給され、そして、この距離は「ピッチ（ｐ）」と呼ばれる。
【００６４】
第１の移送グリッパー３０ａはカッターに隣接しており、第２の移送グリッパー３０ｂは第１の移送グリッパー３０ａの後方に配置され、そして、それらは交互に電極シートラミネート１０を引き出す。
【００６５】
すなわち、第１の移送グリッパー３０ａが電極シートラミネート１０を引き出して、それをカッター２０へと移送する間、第２の移送グリッパー３０ｂは引き出しのためのポジションへと復帰し、そして第１の移送グリッパー３０ａの移送が完了した直後に、カッター２０へと電極シートラミネートを移送する。
【００６６】
このように、二つの移送グリッパー３０ａおよび３０ｂが使用され、かつ、上記動作を実施し、これによって、設定ポジションにおいて高速でカッター２０が切断することを可能とし、かつ、高速切断にもかかわらず、カッター２０の寿命の低減を阻止する。
【００６７】
さらに、固定グリッパー３５が、第２の移送グリッパー３０ｂの前方であって、かつ、第１の移送グリッパー３０ａと第２の移送グリッパー３０ｂとの間に配置されており、これによってカッター０が電極シートラミネート１０を単位電極ラミネート１５へと容易に切断することを可能とする。
【００６８】
これらのコンポーネントに加えて、カッター２０が電極シートラミネートの長さ方向（縦方向）に電極シートラミネート１０を切断した後に電極シートラミネート１０の幅方向（垂直方向）を断片化するスリッター（図示せず）を付加することができる。
【００６９】
同時に、カッター２０に隣接する第１の後方グリッパー４０ａ、および第１の後方グリッパー４０ａと移送コンベア５０との間に配置された第２の後方グリッパー４０ｂが、カッター２０の後方で、切断された単位電極ラミネート１５を交互に引き出すために、そして、それを移送コンベア５０に供給するために、配置される。
【００７０】
特に、第１の後方グリッパー４０ａが切断された単位電極ラミネート１５を移送コンベア５０へと移送する間、第２の後方グリッパー４０ｂは元のポジションへと復帰し、そして第１の後方グリッパー４０ａの移送が完了した直後に、電極シートラミネート１５を移送コンベア５０へと移送し始める。
【００７１】
したがって、第１の後方グリッパー４０ａの移送および元のポジションへの第２の後方グリッパー４０ｂの復帰のプロセスにおいて、第１の後方グリッパー４０ａおよび第２の後方グリッパー４０ｂのポジションは切り換えられる。
【００７２】
したがって、後方グリッパーは、先に規定した動作を実施する第１の後方グリッパー４０ａおよび第２の後方グリッパー４０ｂの対からなり、これによって、上述したように切断の間に素早く供給されるべき単位電極ラミネート１５が効率よく移送され、かつ、プロセス全体の生産効率がさらに改善される。
【００７３】
本発明の好ましい実施形態について例証のために説明してきたが、図面に示されたような本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、さまざまな変更、付加および置き換えが可能であることは当業者にとって自明である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
上記説明から明らかであるように、本発明に基づく切断デバイスは、カッターの磨耗を最小限に抑えながら高速で電極シートを安定的に切断し、したがって、高速で電極シートラミネートを供給するデュアルグリッパーと、設定されたポジションで電極シートラミネートを繰り返し切断するカッターとの組み合わせによって、コストが低減され、かつ、プロセス全体の生産効率が著しく改善される。
【符号の説明】
【００７５】
１０  電極シートラミネート
１５  単位電極ラミネート
２０  カッター
２５  カム
３０ａ，３０ｂ  移送グリッパー
３５  固定グリッパー
４０ａ，４０ｂ  後方グリッパー
５０  移送コンベア
１００  切断デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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