(57)【要約】【課題】正極材または負極材のいずれか一方を保持する保持部と、外装缶と封口缶との間に挟み込まれるフランジ部とを有する台座を備えた扁平形電池の製造装置において、前記台座内に前記一方の部材を容易に且つより確実に成形可能な構成を得る。【解決手段】成形装置（５０）は、貫通孔（６１ａ）の開口部の周縁部分によって正極リング（４４）のフランジ部を支持する成形型（６１）と、貫通孔（６１ａ）内に配置された柱状部材（６２）と、成形型（６１）によって支持された正極リング（４４）及び正極合剤を、柱状部材（６２）との間で挟み込むことにより、正極合剤を保持部内に押し込む押圧部材（５４ａ）とを備える。成形型（６１）及び柱状部材（６２）は、開口部で正極リング（４４）及び正極合剤を押圧部材（５４ａ）と柱状部材（６２）との間に挟み込むように、相対移動可能に構成されている。【選択図】図６Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の保持部と該保持部の外周面上から外方に向かって延びるフランジ部とを有する台座内に、正極材及び負極材のいずれか一方の部材を形成するための扁平形電池の製造装置であって、
軸線方向に延びる貫通孔が形成されていて、前記保持部が前記貫通孔内に位置付けられた状態で前記貫通孔における一方の開口部の周縁部分によって前記フランジ部を支持する支持部材と、
前記貫通孔の他方の開口部から前記貫通孔の内方に向かって延びるように配置された柱状部材と、
前記支持部材によって支持された前記台座及び前記一方の部材を構成する合剤を、前記柱状部材との間で挟み込むことにより、前記合剤を前記保持部内に押し込む押圧部材とを備え、
前記支持部材及び前記柱状部材は、前記一方の開口部で前記台座及び前記合剤を前記押圧部材と前記柱状部材との間に挟み込むように、前記軸線方向に相対移動可能に構成されている、扁平形電池の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の扁平形電池の製造装置において、
前記支持部材は、前記押圧部材によって前記柱状部材との間に前記台座を挟み込む際に、前記柱状部材に対して前記軸線方向に移動可能に構成されている、扁平形電池の製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載の扁平形電池の製造装置において、
前記支持部材は、前記押圧部材の押圧力によって、前記柱状部材に対して前記軸線方向に移動するように構成されている、扁平形電池の製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載の扁平形電池の製造装置において、
前記支持部材を弾性支持し、前記押圧部材の押圧力によって弾性変形を生じる弾性支持部をさらに備える、扁平形電池の製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の扁平形電池の製造装置において、
前記支持部材は、前記貫通孔の前記軸線方向が上下方向になるように配置されていて、
前記柱状部材は、前記支持部材の前記貫通孔の下側の開口部から挿入されるように配置されていて、
前記押圧部材は、前記支持部材上に配置された前記台座を上方から押圧するように配置されていて、
前記弾性支持部は、前記支持部材を下方から弾性支持する、扁平形電池の製造装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一つに記載の扁平形電池の製造装置において、
前記支持部材及び前記柱状部材が取り付けられた回転台をさらに備え、
前記回転台は、前記台座内に前記一方の部材を形成するための複数の工程に応じて、前記支持部材及び前記柱状部材とともに回転可能に構成されている、扁平形電池の製造装置。
【請求項７】
筒状の保持部と該保持部の外周面上から外方に向かって延びるフランジ部とを有する台座内に、正極材及び負極材のいずれか一方の部材を形成する扁平形電池の製造方法であって、
前記フランジ部を支持する支持部材に軸線方向に延びるように形成された貫通孔内に、該貫通孔の他方の開口部から柱状部材を挿入する準備工程と、
前記貫通孔の一方の開口部から前記貫通孔内に、前記一方の部材を構成する合剤を投入する合剤投入工程と、
前記台座を、前記保持部が前記貫通孔内に位置し且つ前記フランジ部が前記貫通孔における前記一方の開口部の周縁部分によって支持されるように配置する台座セッティング工程と、
押圧部材によって前記台座を前記一方の開口部の周縁部分に対して押し付けるとともに、前記支持部材及び前記柱状部材のいずれか一方を前記軸線方向に移動させることにより、前記一方の開口部で前記台座及び前記合剤を前記押圧部材と前記柱状部材との間に挟み込んで前記台座内に前記合剤を押し込む押圧工程とを備える、扁平形電池の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の扁平形電池の製造方法において、
前記押圧工程は、前記押圧部材によって前記台座を押圧することにより、前記台座及び前記支持部材を前記軸線方向に移動させて、前記台座及び前記合剤を前記押圧部材と前記柱状部材との間に挟み込む、扁平形電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイン形電池等の扁平形電池を製造するための製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、有底筒状の外装缶と該外装缶の開口を覆うように配置される封口缶との間に、正極材及び負極材を配置した扁平形電池が知られている。このような扁平形電池として、例えば特許文献１に開示されるように、正極リングによって、正極合剤をペレット状に成形することにより得られる正極ペレットを保持する構成が知られている。
【０００３】
特許文献１には、成形中型に形成された貫通孔内に円柱状の成形下型を配置した後、前記貫通孔内の前記成形下型の上に正極合剤を投入し、円柱状の成形上型によって前記成形下型との間に正極合剤を挟み込むことにより、正極ペレットを成形する製造方法が開示されている。成形された正極ペレットは、正極リングの内方に配置され、該正極リングと勘合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３５５０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示されている製造方法では、正極合剤をペレット状に成形することで正極ペレット（正極材）を得た後、該正極ペレットを正極リング（台座）内に嵌合している。しかしながら、このような正極材の製造方法以外にも、台座内に直接、正極合剤を押し込んで該台座内に正極材を形成する方法も知られている。このような方法の場合でも、特許文献１に開示されている方法と同様、成形型に形成された貫通孔内に、台座及び正極合剤を配置した状態で、該台座及び正極合剤を一対の柱状の部材によって挟み込むことにより、台座内に正極材を成形する。すなわち、この場合、成形型の貫通孔は、内部に台座を配置可能な大きさに形成されていて、前記貫通孔の内部で台座及び正極合剤が一対の柱状の部材によって挟み込まれる。
【０００６】
ところで、上述のように正極材を台座によって保持する構成の場合、扁平形電池に強い衝撃が加わると、正極材及び台座が電池内部で移動する可能性がある。そのため、台座が扁平形電池の内部で移動しないように、台座を外装缶に対して固定する構成が考えられている。そのような構成の一つとして、正極材を保持する台座の保持部に外方に向かって突出するフランジ部を設けて、該フランジ部を外装缶と封口缶との間に挟み込むことにより、台座を外装缶に対して固定する構成が考えられる。
【０００７】
上述のようなフランジ部を有する台座内に正極材を成形する場合、特許文献１に開示されている製造装置と同様の製造装置をそのまま用いても、フランジ部が成形型と干渉して台座を成形型の貫通孔内に配置できない。そうすると、成形型の貫通孔内で一対の柱状部材によって台座及び正極合剤を挟み込んで押圧することができず、台座内に正極材を成形することができない。
【０００８】
本発明の目的は、正極材または負極材のいずれか一方を保持する保持部と、外装缶と封口缶との間に挟み込まれるフランジ部とを有する台座を備えた扁平形電池の製造装置において、前記台座内に前記一方の部材を容易に且つより確実に成形可能な構成を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る扁平形電池の製造装置は、筒状の保持部と該保持部の外周面上から外方に向かって延びるフランジ部とを有する台座内に、正極材及び負極材のいずれか一方の部材を形成するための扁平形電池の製造装置である。扁平形電池の製造装置は、軸線方向に延びる貫通孔が形成されていて、前記保持部が前記貫通孔内に位置付けられた状態で前記貫通孔における一方の開口部の周縁部分によって前記フランジ部を支持する支持部材と、前記貫通孔の他方の開口部から前記貫通孔の内方に向かって延びるように配置された柱状部材と、前記支持部材によって支持された前記台座及び前記一方の部材を構成する合剤を、前記柱状部材との間で挟み込むことにより、前記合剤を前記台座の保持部内に押し込む押圧部材とを備える。前記支持部材及び前記柱状部材は、前記一方の開口部で前記台座及び前記合剤を前記押圧部材と前記柱状部材との間に挟み込むように、前記軸線方向に相対移動可能に構成されている（第１の構成）。
【００１０】
以上の構成により、支持部材及び柱状部材は軸線方向に相対移動可能に構成されているため、フランジ部を有する台座は、支持部材に設けられた貫通孔の一方の開口の周縁部分によってフランジ部が支持された状態で、押圧部材と柱状部材との間に挟み込まれる。これにより、押圧部材及び柱状部材によって、台座の保持部内に正極材及び負極材のいずれか一方の部材を成形することができる。
【００１１】
よって、上述の構成を有する製造装置を用いることにより、フランジ部を有する台座の保持部内に、前記一方の部材を容易に且つより確実に成形することができる。
【００１２】
前記第１の構成において、前記支持部材は、前記押圧部材によって前記柱状部材との間に前記台座を挟み込む際に、前記柱状部材に対して前記軸線方向に移動可能に構成されている（第２の構成）。
【００１３】
これにより、台座は、支持部材とともに、該支持部材の貫通孔内に配置された柱状部材に対して軸線方向に移動することができる。よって、押圧部材によって支持部材上の台座を押すことにより、押圧部材と柱状部材との間に台座の保持部及び合剤を挟み込むことができる。
【００１４】
前記第２の構成において、前記支持部材は、前記押圧部材の押圧力によって、前記柱状部材に対して前記軸線方向に移動するように構成されている（第３の構成）。これにより、押圧部材によって台座を押圧した際に、該台座を支持する支持部材が柱状部材に対して軸線方向に移動し、台座を押圧部材と柱状部材との間に挟み込むことが可能になる。押圧部材の押圧力を利用して支持部材を移動させることにより、支持部材を移動させるための手段が不要になるため、装置全体の構成を簡略化することができる。
【００１５】
前記第３の構成において、前記支持部材を弾性支持し、前記押圧部材の押圧力によって弾性変形を生じる弾性支持部をさらに備える（第４の構成）。これにより、第３の構成を実現することができる。
【００１６】
前記第４の構成において、前記支持部材は、前記貫通孔の前記軸線方向が上下方向になるように配置されている。前記柱状部材は、前記支持部材の前記貫通孔の下側の開口部から挿入されるように配置されている。前記押圧部材は、前記支持部材上に配置された前記台座を上方から押圧するように配置されている。前記弾性支持部は、前記支持部材を下方から弾性支持する（第５の構成）。
【００１７】
上述の構成では、押圧部材によって台座を上方から押圧することにより、支持部材を弾性支持する弾性支持部が弾性変形を生じて支持部材が下方に移動する。よって、押圧部材と柱状部材とによって台座及び合剤を上下方向に挟み込んで台座内に正極材及び負極材のいずれか一方の部材を容易に形成することができる。
【００１８】
前記第１から第５の構成のうちいずれか一つの構成において、扁平形電池の製造装置は、前記支持部材及び前記柱状部材が取り付けられる回転台をさらに備える。前記回転台は、前記台座内に前記一方の部材を形成するための複数の工程に応じて、前記支持部材及び前記柱状部材とともに回転可能に構成されている（第６の構成）。
【００１９】
これにより、台座内に正極材及び負極材のいずれか一方の部材を形成するための複数の工程を、一つの製造装置によって行うことが可能になる。すなわち、支持部材及び柱状部材が取り付けられた回転台を、工程毎に回転させることにより、支持部材の貫通孔内に合剤を投入する工程や、該貫通孔の開口部に台座を配置する工程、押圧部材及び柱状部材によって台座内に合剤を成形する各工程等を回転台上で行うことが可能になる。したがって、台座内に前記一方の部材を効率良く成形可能な製造装置が得られる。
【００２０】
本発明の一実施形態に係る扁平形電池の製造方法は、筒状の保持部と該保持部の外周面上から外方に向かって延びるフランジ部とを有する台座内に、正極材及び負極材のいずれか一方の部材を形成する扁平形電池の製造方法である。扁平形電池の製造方法は、前記フランジ部を支持する支持部材に軸線方向に延びるように形成された貫通孔内に、該貫通孔の他方の開口部から柱状部材を挿入する準備工程と、前記貫通孔の一方の開口部から前記貫通孔内に、前記一方の部材を構成する合剤を投入する合剤投入工程と、前記台座を、前記保持部が前記貫通孔内に位置し且つ前記フランジ部が前記貫通孔における前記一方の開口部の周縁部分によって支持されるように配置する台座セッティング工程と、押圧部材によって前記台座を前記一方の開口部の周縁部分に対して押し付けるとともに、前記支持部材及び前記柱状部材のいずれか一方を前記軸線方向に移動させることにより、前記一方の開口部で前記台座及び前記合剤を前記押圧部材と前記柱状部材との間に挟み込んで前記台座内に前記合剤を押し込む押圧工程とを備える（第７の方法）。
【００２１】
これにより、フランジ部を有する台座の保持部内に、正極材及び負極材のいずれか一方の部材を容易に且つより確実に成形することができる。
【００２２】
前記第７の方法において、前記押圧工程は、前記押圧部材によって前記台座を押圧することにより、前記台座及び前記支持部材を前記軸線方向に移動させて、前記台座及び前記合剤を前記押圧部材と前記柱状部材との間に挟み込む（第８の方法）。
【００２３】
押圧部材によって台座を押圧することにより、支持部材を軸線方向に移動させることができる。よって、支持部材を単独で移動させる機構等が不要になるため、より簡単な方法で、フランジ部を有する台座の保持部内に正極材及び負極材のいずれか一方の部材を成形することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の一実施形態に係る扁平形電池の製造装置では、フランジ部を有する台座を支持する支持部材と該支持部材の貫通孔内に配置された柱状部材とが、押圧部材によって台座を押圧した際に、相対移動する。これにより、押圧部材と柱状部材とによって台座及び合剤を挟み込んで該台座内に正極材及び負極材のいずれか一方の部材を成形することができる。したがって、台座内に一方の部材を容易に且つより確実に成形可能な扁平形電池の製造装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、実施形態に係る扁平形電池の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、正極リングと負極缶の周壁部の開口端との位置関係を示す正極リングの上面図である。
【図３】図３は、正極缶内で正極リングの位置がずれた場合の図２相当図である。
【図４】図４は、成形装置の概略構成を示す上面図である。
【図５】図５は、図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、成形装置において成形型の貫通孔内に正極合剤を投入した状態を示す部分拡大断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、成形装置において成形型の貫通孔の開口部に正極リングを配置した状態を示す部分拡大断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、成形装置において押圧部材によって正極リング及び成形型を押圧した状態を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２７】
（全体構成）
図１は、扁平形電池１の概略構成を示す断面図である。この扁平形電池１は、外装缶としての有底円筒状の正極缶１０（外装缶）と、該正極缶１０の開口を覆う封口缶としての負極缶２０と、正極缶１０の外周側と負極缶２０の外周側との間に配置されるガスケット３０と、正極缶１０及び負極缶２０の間に形成される空間内に収納される発電要素４０とを備える。扁平形電池１は、正極缶１０と負極缶２０とを組み合わせることによって、全体が扁平なコイン状に形成される。なお、正極缶１０及び負極缶２０の間に形成される空間内には、発電要素４０以外に、非水電解液（図示省略）も封入されている。
【００２８】
正極缶１０は、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。正極缶１０は、円形状の底部１１と、その外周に該底部１１と連続して形成される円筒状の周壁部１２とを備える。周壁部１２は、縦断面視で、底部１１に対して垂直に延びるように設けられている。正極缶１０は、後述するように、負極缶２０との間にガスケット３０を挟んだ状態で、周壁部１２の開口端側が内側に折り曲げられて、該負極缶２０の外周部に対してかしめられている。図１における符号Ｐは、正極缶１０の筒軸である。周壁部１２は、正極缶１０の筒軸方向に延びている。
【００２９】
正極缶１０の底部１１は、その内面が平坦になるように平板状に形成されている。すなわち、本実施形態の正極缶１０は、外周側に段差が形成されていない、平坦な底部１１を有する。
【００３０】
負極缶２０も、正極缶１０と同様、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。負極缶２０は、円形状の平面部２１と、その外周に該平面部２１と連続して形成される円筒状の周壁部２２とを備える。この周壁部２２も、正極缶１０と同様、縦断面視で、平面部２１に対して垂直に延びるように設けられている。周壁部２２は、該周壁部２２の基端部２２ａに対して径が段状に大きくなる拡径部２２ｂを有する。すなわち、周壁部２２には、基端部２２ａと拡径部２２ｂとの間に段部２２ｃが形成されている。図１に示すように、この段部２２ｃに対して、正極缶１０の周壁部１２の開口端側が折り曲げられてかしめられている。これにより、正極缶１０と負極缶２０とが、それらの外周側で接続されている。
【００３１】
ガスケット３０は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を主成分としており、ＰＰＳにオレフィン系エラストマーを含有した樹脂組成物からなる。ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟みこまれるように配置されている。また、ガスケット３０は、負極缶２０の周壁部２２の開口端と正極缶１０の底部１１との間に挟み込まれるように配置されている。
【００３２】
ガスケット３０は、リング状のベース部３１と、該ベース部３１の外周縁から突出する外筒壁３２と、該ベース部３１の内周縁から該外筒壁３２と同じ方向に伸びる内筒壁３３とを備える。本実施形態では、ガスケット３０は、ベース部３１、外筒壁３２及び内筒壁３３が一体で形成されている。
【００３３】
ガスケット３０は、図１に示すように、ベース部３１が、後述する正極リング４４のフランジ部４４ｂ上に配置されている。そして、ガスケット３０のベース部３１及び正極リング４４のフランジ部４４ｂは、負極缶２０の周壁部２２の開口端と正極缶１０の底部１１の外周部分との間に挟みこまれている。
【００３４】
また、ガスケット３０は、負極缶２０の拡径部２２ｂを覆うように配置されている。すなわち、ガスケット３０は、負極缶２０の拡径部２２ｂが、ガスケット３０の外筒壁３２と内筒壁３３との間に位置づけられるように、負極缶２０の拡径部２２ｂに配置されている。すなわち、ガスケット３０の外筒壁３２は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間に挟みこまれている。ガスケット３０のベース部３１及び外筒壁３２は、正極缶１０と負極缶２０との間に挟みこまれた状態で、該正極缶１０と負極缶２０との隙間をシール可能な厚みを有する。
【００３５】
このように、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間にガスケット３０を配置することにより、該正極缶１０と負極缶２０とをそれらの外周側で絶縁することができる。また、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間にガスケット３０を挟みこんだ状態で、該正極缶１０の周壁部１２を折り曲げて負極缶２０の周壁部２２にかしめることにより、該ガスケット３０によって正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の周壁部２２との間を封止することができる。すなわち、ガスケット３０は、正極缶１０の周壁部１２と負極缶２０の段部２２ｃとの間に挟みこまれる外筒壁３２、及び、負極缶２０の周壁部２２の開口端と正極缶１０の底部１１との間に挟みこまれるベース部３１が、それぞれ、シールとして機能する。
【００３６】
また、ガスケット３０のベース部３１と正極缶１０の底部１１との間に、後述する正極リング４４のフランジ部４４ｂを配置することで、該フランジ部４４ｂをガスケット３０のベース部３１と正極缶１０の底部１１とによって挟み込むことができる。これにより、正極リング４４のフランジ部４４ｂを、正極缶１０の底部１１に溶接することなく、該正極缶１０に対して固定することができる。
【００３７】
発電要素４０は、正極活物質等を円盤状に成形した正極材４１と、負極活物質の金属リチウムまたはリチウム合金を円盤状に形成した負極材４２と、不織布製のセパレータ４３とを備える。図１に示すように、正極缶１０の内方には正極材４１が位置付けられている一方、負極缶２０の内方には負極材４２が位置付けられている。正極材４１と負極材４２との間にはセパレータ４３が配置されている。
【００３８】
正極材４１は、正極活物質として二酸化マンガンを含有している。この正極材４１は、次のように形成される。まず、二酸化マンガンに、黒鉛、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体及びヒドロキシプロピルセルロースを混合して粉末状の正極合剤を調整する。
【００３９】
正極材４１は、後述するように、成形装置５０（製造装置）によって正極リング４４内で粉末状の正極合剤を押し固めることにより、形成される。すなわち、正極材４１には、該正極材４１を保持するように、該正極材４１の側面の一部を覆う正極リング４４（台座）が装着されている。正極リング４４及び成形装置５０の詳しい構成は後述する。
【００４０】
セパレータ４３は、ポリブチレンテレフタート製の繊維を素材とする不織布を用いて構成される。このセパレータ４３は、扁平形電池１内で非水電解液によって含浸されている。なお、セパレータ４３の厚みは、例えば、約０．３ｍｍ〜０．４ｍｍ程度である。
【００４１】
非水電解液は、プロピレンカーボネイトと１，２−ジメトキシエタンとを混合した溶液にＬｉＣｌＯ４を溶解した溶液である。
【００４２】
（正極リングの構成）
正極リング４４の詳細な構成を、図１及び図２を用いて以下で説明する。
【００４３】
正極リング４４は、所定の剛性及び導電性を有するステンレス鋼等によって構成されている。正極リング４４は、正極材４１の側面に接する円筒状の保持部４４ａと、該保持部４４ａの一端側から外方に向かって延びる円環状のフランジ部４４ｂとを有する。本実施形態では、保持部４４ａ及びフランジ部４４ｂは一体形成されている。すなわち、正極リング４４は、概略ハット状に形成されている。
【００４４】
保持部４４ａは、円柱状の正極材４１を内部で保持可能なように、正極材４１の外径と同等の内径を有する。すなわち、円柱状の正極材４１は、保持部４４ａの内面によって保持されている。
【００４５】
フランジ部４４ｂは、円筒状の保持部４４ａの全周に亘って外方に延びている。すなわち、図２に示すように、フランジ部４４ｂは、円環状に形成されている。図１及び図２に示すように、フランジ部４４ｂは、正極缶１０の筒軸方向から見て、外周端が負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端（周壁部２２の開口端）よりも外方に位置するような大きさを有する。本実施形態の場合、フランジ部４４ｂは、正極缶１０の底部１１の内面と同等の外径、もしくは、負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端の外径と正極缶１０の底部１１における内面の直径との間の外径を有する。
【００４６】
このように、正極リング４４のフランジ部４４ｂを、正極缶１０の筒軸方向から見て、外周端が負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端よりも外方に位置するような大きさにすることで、フランジ部４４ｂを負極缶２０の周壁部２２と正極缶１０の底部１１との間に挟み込むことができる。これにより、正極缶１０及び負極缶２０に対する正極リング４４の移動を抑制することができる。また、フランジ部４４ｂは、正極缶１０の筒軸方向から見て、外周端が正極缶１０の底部１１の内面の最外周よりも内側に位置する。これにより、フランジ部４４ｂと底部１１との接触以外にも、ガスケット３０と正極缶１０の底部１１との接触を確保することができる。よって、封止性能が損なわれるのを防止できる。
【００４７】
フランジ部４４ｂは、図３に示すように、正極缶１０の筒軸方向から見て、外周端の一部が正極缶１０の底部１１の内面の最外周に位置している場合に、前記一部とは保持部４４ａを挟んで径方向反対側の部分が負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端と重なるような大きさであるのがより好ましい。これにより、正極缶１０の底部１１上で正極リング４４の位置がずれた場合でも、該正極リング４４を負極缶２０の拡径部２２ｂの開口端と正極缶１０の底部１１の内面との間に挟み込むことができる。したがって、正極リング４４を正極缶１０及び負極缶２０に対してより確実に固定することができる。
【００４８】
本実施形態の場合、図１に示すように、正極リング４４のフランジ部４４ｂは、ガスケット３０のベース部３１と正極缶１０の底部１１との間に配置されている。すなわち、フランジ部４４ｂは、ガスケット３０を介して、負極缶２０の周壁部２２の開口端と正極缶１０の底部１１の内面との間に挟み込まれている。
【００４９】
（扁平形電池の製造方法）
次に、上述のような構成を有する扁平形電池１の製造方法について説明する。
【００５０】
まず、有底円筒状の正極缶１０及び負極缶２０をそれぞれ形成する。正極缶１０の内方に、後述するように正極材４１が形成された正極リング４４を配置するとともに、該正極材４１上に、セパレータ４３及び負極材４２の順に積層する。一方、負極缶２０の周壁部２２に、ガスケット３０を装着する。
【００５１】
ガスケット３０が装着された負極缶２０を、正極リング４４、セパレータ４３及び負極材４２が収納された正極缶１０に対し、その開口を覆うように配置する。負極缶２０は、周壁部２２が正極缶１０の内方に位置付けられるように、該正極缶１０に対して組み合わされる。正極缶１０と負極缶２０とを組み合わせた状態で、正極缶１０の周壁部１２の開口端側を、負極缶２０の周壁部２２に対してかしめる。
【００５２】
これにより、図１に示すような扁平形電池１が得られる。
【００５３】
次に、扁平形電池１の製造方法のうち、正極リング４４の内方に正極材４１を形成する方法について、図４から図６Ｃを用いて説明する。
【００５４】
図４及び図５に、正極リング４４の内方に正極材４１を形成するための成形装置５０の概略構成を示す。成形装置５０は、上方から見て、略円形状の回転台５１と、該回転台５１の周囲にそれぞれ配置される、合剤投入部５２と、リング供給部５３と、プレス部５４とを備える。
【００５５】
回転台５１は、上方から見て周方向に回転可能に構成されている（図４中の矢印参照）。すなわち、図５に示すように、回転台５１の中央部分の下方には、モータ等を備えた駆動部５５が設けられている。駆動部５５は、例えば図示しないモータの回転を、ギアを介して回転台５１に伝達するように構成される。この駆動部５５によって、回転台５１は回転軸Ｑを中心として回転する。本実施形態では、駆動部５５は、回転台５１を４５度ずつ断続的に回転させる。なお、駆動部５５の構成は、台を回転させる一般的な駆動機構と同様の構成なので、詳しい説明を省略する。
【００５６】
図４に示すように、回転台５１には、上方から見て、回転台５１の外周側に全周に亘って複数の成形部６０が設けられている。すなわち、複数の成形部６０は、回転台５１の外周に沿って円状に配置されている。
【００５７】
図５に示すように、各成形部６０は、貫通孔６１ａが形成された成形型６１と、回転台５１に対して固定された円柱状の柱状部材６２と、成形型６１を上下方向に移動可能に支持する移動機構６５とを備える。成形型６１は、例えばタングステン等を含む超硬合金によって構成されている。また、成形型６１には、軸線Ｒが延びる方向（以下、軸線方向という。図５における上下方向）に貫通する断面円形状の貫通孔６１ａが形成されている。なお、成形型６１は、全体を超硬合金によって構成するのではなく、貫通孔６１ａの側壁を構成する部分のみを超硬合金によって構成してもよい。このように、成形型６１の少なくとも貫通孔６１ａの側壁を構成する部分を超硬合金によって構成することで、後述するように貫通孔６１ａ内で正極合剤を押し固める際に、正極合剤によって成形型６１の貫通孔６１ａの側壁が容易に摩耗するのを防止できる。すなわち、上述のような成形型６１の構成により、成形型６１の耐摩耗性を向上することができる。
【００５８】
成形型６１は、後述するように、移動機構６５によって上下方向に移動可能に支持されている。これにより、成形型６１に対して上方から力が加わると、成形型６１は下方に移動する。
【００５９】
柱状部材６２は、成形型６１の貫通孔６１ａに挿入可能な略円柱状に形成されている。柱状部材６２は、固定部材６３によって回転台５１に固体されている。固定部材６３は、回転台５１に形成された穴部５１ａ内に固定されている。柱状部材６２は、固定部材６３に対して上方に突出するように取り付けられている。柱状部材６２は、固定部材６３に固定された状態で、すなわち、回転台５１に対して固定された状態で、成形型６１の貫通孔６１ａ内に下方から挿入されている。
【００６０】
なお、本実施形態では、成形型６１の貫通孔６１ａの断面を略円形状とし、柱状部材６２を略円柱状としているが、貫通孔６１ａ及び柱状部材６２の形状は、柱状部材６２が貫通孔６１ａに挿入可能な形状であれば、どのような形状であってもよい。
【００６１】
移動機構６５は、回転台５１に対して成形型６１を上方方向に移動可能に支持する。具体的には、移動機構６５は、スライダ６６ａ及びスライドレール６６ｂを有するスライド機構６６と、スライダ６６ａを回転台５１に対して下方から弾性支持するスプリング６７（弾性支持部）とを有する。スライドレール６６ｂは、上下方向に延びるように、回転台５１の上面に固定されている。スライダ６６ａは、スライドレール６６ｂ上に、上下方向にスライド移動可能に配置されている。スプリング６７は、スライダ６６ａと回転台５１とを繋ぐように配置されている。
【００６２】
以上のような移動機構６５の構成により、該移動機構６５によって支持された成形型６１は、回転台５１に対して上下方向に移動可能に弾性支持されている。
【００６３】
図４に示すように、合剤投入部５２は、回転台５１の回転によって投入位置に位置付けられた成形部６０に対し、正極合剤を投入するように構成されている。すなわち、合剤投入部５２は、回転台５１よりも上方に配置されていて、成形部６０が合剤投入部５２の下方の投入位置に到達した際に、該成形部６０の貫通孔６１ａ内に規定量の正極合剤を投入する。合剤投入部５２は、規定量の粉末を供給するための一般的な紛体供給装置と同様の構成を有するため、詳しい構成については説明を省略する。
【００６４】
なお、合剤投入部５２は、複数の成形部６０に対して、ほぼ同時に正極合剤を投入可能なように、複数の投入部を有する。これにより、複数の成形部６０に対して効率良く正極合剤を投入することができる。
【００６５】
リング供給部５３は、回転台５１の回転によって供給位置に位置付けられた成形部６０に対し、正極リング４４を供給するように構成されている。リング供給部５３は、図示しないパーツフィーダ等から供給される正極リング４４を、成形部６０が供給位置に到達した際に、該成形部６０の上方から貫通孔６１ａ内に投下する。リング供給部５３は、成形部６０の貫通孔６１ａ内に正極リング４４を供給可能な構成であれば、どのような構成であってもよい。
【００６６】
なお、リング供給部５３も、合剤投入部５２と同様、複数の成形部６０に対して、ほぼ同時に正極リング４４を供給可能なように、複数の供給部を有する。これにより、複数の成形部６０に対して効率良く正極リング４４を供給することができる。
【００６７】
プレス部５４は、回転台５１の回転によってプレス位置に位置付けられた成形部６０に対し、貫通孔６１ａ内の正極リング４４及び正極合剤をプレスするように構成されている。プレス部５４は、図６Ｃに示す押圧部材５４ａと、押圧部材５４ａを上下動させる図示しない駆動機構とを有する。押圧部材５４ａは、駆動機構によって下方に移動することにより、成形部６０の成形型６１を上方から押圧する。プレス部５４の駆動機構は、例えば空気圧や液圧などを利用した駆動機構等、押圧部材５４ａを上下動させることが可能な構成であれば、どのような構成であってもよい。
【００６８】
なお、プレス部５４も、合剤投入部５２及びリング供給部５３と同様、複数の成形部６０に対して、ほぼ同時に正極リング４４及び正極合剤をプレス可能なように、複数の押圧部材５４ａを有する。
【００６９】
成形装置５０は、上述の構成以外にも、網を正極合剤内に投入する工程や、柱状部材６２及び成形型６１を清掃する工程、成形型６１の貫通孔６１ａ内に投入された正極合剤を均す工程などを行うように構成されていてもよい。また、回転台５１は、断続的に回転するのではなく、常に回転するように構成されていてもよい。この場合には、成形装置５０は、回転台５１の回転に合わせて、各工程を行うように構成される。
【００７０】
次に、上述のような構成を有する成形装置５０によって正極リング４４内に正極材４１を成形する様子を、図６Ａから図６Ｃを用いて説明する。
【００７１】
まず、図６Ａに示すように、成形型６１の貫通孔６１ａ内に下側の開口部６１ｃ（他方の開口部）から柱状部材６１が挿入されるように、成形型６１及び柱状部材６２を回転台５１にセッティングする。回転台５１が回転して成形部６０が投入位置に位置付けられると、成形装置５０の合剤投入部５２によって、成形型６１の貫通孔６１ａ内に正極合剤Ｍ（合剤）が投入される。そうすると、図６Ａに示すように、貫通孔６１ａ内の柱状部材６２上に正極合剤Ｍが位置付けられる。
【００７２】
その後、回転台５１が回転して、正極合剤Ｍが貫通孔６１ａ内に投入された成形部６０が供給位置に位置付けられると、図６Ｂに示すように、リング供給部５３によって、成形型６１の貫通孔６１ａの上側の開口部６１ｂ（一方の開口部）に正極リング４４が配置される。このとき、正極リング４４は、筒状の保持部４４ａが貫通孔６１ａ内に位置付けられるように、成形型６１に対して配置される。正極リング４４のフランジ部４４ｂは、貫通孔６１ａの開口部６１ｂの周縁部分に接触するため、該周縁部分によって支持される。
【００７３】
回転台５１が回転して、正極リング４４が配置された成形部６０がプレス位置に位置付けられると、図６Ｃに示すように、プレス部５４によって、押圧部材５４ａを成形型６１の上方から押し付ける（図中の白抜き矢印参照）。このとき、成形型６１が押圧部材５４ａから受ける下向きの力は、成形型６１を支持する移動機構６５のスライダ６６ａに伝わって、スプリング６７に対して縮む方向に作用する。これにより、成形型６１及びスライダ６６ａは下方に移動する。成形型６１の貫通孔６１ａを下方から貫通する柱状部材６２は、回転台５１に対して固定されているため、成形型６１及びスライダ６６ａは、柱状部材６２に対して、下方向、すなわち、柱状部材６２の軸線方向に移動する（図６Ｃの実線矢印参照）。
【００７４】
そうすると、成形型６１の貫通孔６１ａ内で柱状部材６２上に位置する正極合剤Ｍは、正極リング４４とともに、柱状部材６２と押圧部材５４ａとの間に挟み込まれる。これにより、正極リング４４の筒状の保持部４４ａ内に正極合剤Ｍが押し固められて、該保持部４４ａの内方に正極材４１が形成される。
【００７５】
ここで、成形型６１の貫通孔６１ａ内に柱状部材６２が挿入されるように成形型６１及び柱状部材６２をセッティングする工程が準備工程に、貫通孔６１ａ内に正極合剤Ｍを投入する工程が合剤投入工程に、それぞれ対応する。
【００７６】
また、成形型６１の貫通孔６１ａの開口部６１ｂに正極リング４４を配置する工程が台座セッティング工程に、押圧部材５４ａによって正極リング４４及び成形型６１を押圧して該押圧部材５４ａと柱状部材６２との間に正極リング４４及び正極合剤Ｍを挟み込む工程が押圧工程に、それぞれ対応する。
【００７７】
（実施形態の効果）
フランジ部４４ｂを有する正極リング４４内に正極材４１を形成するための成形装置５０において、正極リング４４の保持部４４ａ及び正極合剤Ｍを成形型６１の貫通孔６１ａ内に位置付けるとともに、正極リング４４のフランジ部４４ｂを成形型６１によって支持する。そして、成形型６１を押圧部材５４ａの押圧力に応じて下方へ移動可能に構成し、保持部４４ａ及び正極合剤Ｍを押圧部材５４ａと柱状部材６２との間に挟み込む。これにより、フランジ部４４ｂを有する正極リング４４内に正極材４１を形成する場合でも、容易に且つより確実に正極材４１を形成することができる。
【００７８】
また、成形装置５０は、回転台５１上に成形型６１を含む成形部６０が設けられているため、回転台５１を回転させることによって、正極リング４４内に正極材４１を成形するための各工程を順に行うことができる。これにより、成形装置５０を用いて、正極リング４４内に正極材４１を効率良く形成することができる。
【００７９】
さらに、成形装置５０を、成形型６１が柱状部材６２に対して移動可能に構成することで、押圧部材５４ａが成形型６１の貫通穴６１ａ内に挿入されることなく、押圧部材５４ａと柱状部材６２との間に正極リング４４及び正極合剤Ｍを挟み込むことができる。したがって、固定された成形型の貫通穴内に押圧部材を挿入して柱状部材との間で台座及び正極合剤を圧縮する構成の場合に必要とされる、押圧部材の高い位置決め精度が不要になる。よって、成形装置５０をより簡単な構成によって実現できる。
【００８０】
また、成形型６１の貫通穴６１ａの開口部６１ｂに対し、保持部４４ａが貫通穴６１ａ内に位置するように、正極リング４４を配置することで、成形型６１に対して正極リング４４を精度良く位置決めすることができる。したがって、簡単な構成によって、正極リング４４内に正極材４１を精度良く形成することができる。
【００８１】
（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【００８２】
前記実施形態では、成形型６１を支持するスライダ６６ａがスプリング６７によって回転台５１に対して弾性支持されている。そして、柱状部材６２は、回転台５１に対して固定されている。しかしながら、成形型６１を回転台５１に対して固定するとともに柱状部材６２を回転台５１に対して移動可能に構成してもよい。すなわち、成形装置５０は、成形型６１と柱状部材６２とが相対移動可能に構成されていればよい。
【００８３】
前記実施形態では、正極リング４４のフランジ部４４ｂは、保持部４４ａの外周全周に亘って円環状に形成されている。しかしながら、フランジ部を保持部４４ａの一部のみに設けてもよい。ただし、図３の関係を有する場合には、保持部４４ａを挟んで径方向反対側にもフランジ部を設ける必要がある。また、フランジ部の形状は、円環状以外の形状であってもよい。同様に、保持部４４ａの形状も円筒状以外の形状であってもよい。
【００８４】
前記実施形態では、負極缶２０の周壁部２２は、開口側の端面が正極缶１０の底部１１側に位置するように、概略円筒状に形成されている。しかしながら、負極缶の周壁部の開口側を折り曲げて、その折曲部分と正極缶１０の底部１１との間でガスケット３０を挟み込んでもよい。
【００８５】
前記実施形態では、正極缶１０を外装缶としていて、負極缶２０を封口缶としているが、逆に正極缶が封口缶で、負極缶が外装缶であってもよい。この場合には、正極材と負極材の配置も逆になる。この場合にも、正極材を保持する正極リングがフランジ部を有する構成であれば、前記実施形態の成形装置５０によって正極リング内に正極材を形成することが可能になる。
【００８６】
前記実施形態では、負極材４２は、負極活物質の金属リチウムまたはリチウム合金を円盤状に形成することにより得られる。しかしながら、負極材を、粉末状の合剤等によって形成してもよい。
【００８７】
前記実施形態では、成形装置５０は、周方向に回転する回転台５１を有し、該回転台５１を回転させることにより正極材４１を形成する各工程を順に行う。しかしながら、成形装置は、成形部６０を直線状に移動させることにより正極材４１を形成する各工程を順に行うように構成されていてもよい。
【００８８】
前記実施形態では、成形装置５０は、押圧部材５４ａを下方向に移動させることにより、正極リング４４及び正極合剤Ｍを押圧部材５４ａと柱状部材６２とによって上下方向に挟み込むように構成されている。しかしながら、正極リング４４及び正極合剤Ｍを、押圧部材５４ａと柱状部材６２とによって挟み込むことができる構成であれば、成形装置を、押圧部材５４ａが下方向以外の方向に移動するように構成してもよい。
【００８９】
前記実施形態では、成形装置５０は、成形型６１の貫通孔６１ａ内に正極合剤Ｍを投入した後、該貫通孔６１ａの開口部６１ｂに正極リング４４を配置するように構成されている。しかしながら、成形装置５０は、正極リング４４を開口部６１ｂに配置した後、貫通孔６１ａ内に正極合剤Ｍを投入するように構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明による扁平形電池の製造装置は、正極材及び負極材のいずれか一方の部材が、フランジ部を有する台座内に形成されている扁平形電池を製造する際に利用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１：扁平形電池、４１：正極材、４２：負極材、４４：正極リング（台座）、４４ａ：保持部、４４ｂ：フランジ部、５１：回転台、５４ａ：押圧部材、６１：成形型（支持部材）、６１ａ：貫通孔、６１ｂ：開口部（一方の開口部）、６２：柱状部材、６７：スプリング（弾性支持部）、Ｍ：正極合剤（合剤）、Ｒ：軸線
【図１】
2015002019.tif 000003
【図２】
2015002019.tif 000004
【図３】
2015002019.tif 000005
【図４】
2015002019.tif 000006
【図５】
2015002019.tif 000007
【図６Ａ】
2015002019.tif 000008
【図６Ｂ】
2015002019.tif 000009
【図６Ｃ】
2015002019.tif 000010