(57)【要約】  シートプレスカッター工程と、シートクリーナー工程と、セパレータ積層工程と、電極積層工程と、タブ溶接工程と、乾燥工程と、搬送工程と、パウチパッケージング工程と、注液工程とを有し、パウチパッケージング工程や注液工程を、ドライボックス６０にて行うことを特徴とするリチウムイオン電池生産方法により、パウチパッケージング工程や注液工程を、電池素子を製造する工場とは別の場所で行うことができ、中小規模の工場を活用した生産を行える、リチウムイオン電池生産方法を提供する。
2015186367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活物質を塗工した電極ロールシートを巻き出し、前記電極ロールシートを加圧ロールにより圧縮し、前記電極ロールシートを所定長さに切断するシートプレスカッター工程と、
前記シートプレスカッター工程で枚葉に切断された電極シートの表裏面及び端面をクリーニングするシートクリーナー工程と、
前記シートクリーナー工程でクリーニングされた正極用電極シートの表裏面にセパレータを配置して正極ユニットとするセパレータ積層工程と、
前記シートクリーナー工程でクリーニングされた負極用電極シートと前記正極ユニットとを積層する電極積層工程と、
前記電極積層工程で積層された前記負極用電極シートと前記正極ユニットとを包装材でラッピングし、前記負極用電極シートの負極用集電体に負極用タブを、前記正極ユニットの正極用集電体に正極用タブを、それぞれ溶接して電池素子を製作するタブ溶接工程と、
前記タブ溶接工程で製作した前記電池素子を基材の収容部に配置し、前記基材を蓋材で覆い、前記基材と前記蓋材とをヒートシールすることで、前記基材と前記蓋材との間を、前記収容部を有する第１の空間と、溶液注入部を有する第２の空間とに区画したパウチパッケージを製作するパウチパッケージング工程と、
前記パウチパッケージング工程で製作した前記パウチパッケージ内に、前記溶液注入部から電解液を注入する注液工程と
を有することを特徴とするリチウムイオン電池生産方法。
【請求項２】
前記シートプレスカッター工程では、前記電極ロールシートの切断にロータリーカッターを用い、前記加圧ロールにて圧縮された後の前記電極ロールシートを、前記ロータリーカッターにて切断して前記電極シートとすることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池生産方法。
【請求項３】
前記ロータリーカッターに搬入される前記電極ロールシートの搬入速度より、前記ロータリーカッターから搬出される前記電極シートの搬出速度を大きくして、前記ロータリーカッターから搬出されるそれぞれの前記電極シートの間に、一定の間隔を設けることを特徴とする請求項２に記載のリチウムイオン電池生産方法。
【請求項４】
前記セパレータ積層工程では、
前記ロータリーカッターから搬出される前記正極用電極シートの前記表裏面にセパレータロールシートを配置する工程と、
それぞれの前記正極用電極シートの間に位置する前記セパレータロールシートを封止して接合部とする工程と、
前記正極用電極シートの間の前記接合部を切断する工程と
を有して、前記正極ユニットを製作することを特徴とする請求項３に記載のリチウムイオン電池生産方法。
【請求項５】
前記正極ユニットの幅を、前記負極用電極シートの幅と同一としたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のリチウムイオン電池生産方法。
【請求項６】
前記タブ溶接工程の後に、前記電池素子を乾燥させる乾燥工程と、
前記乾燥工程の後に前記電池素子を輸送用通い箱に収納して搬送する搬送工程と
を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のリチウムイオン電池生産方法。
【請求項７】
前記パウチパッケージング工程をドライボックスにて行うことを特徴とする請求項６に記載のリチウムイオン電池生産方法。
【請求項８】
前記注液工程をドライボックスにて行うことを特徴とする請求項６に記載のリチウムイオン電池生産方法。
【請求項９】
前記ドライボックスが、
少なくとも一つの面に作業者の手を挿入できる作業口を有する第１の作業室と、
少なくとも一つの面に作業者の手を挿入できる作業口を有する第２の作業室と、
前記第１の作業室と前記第２の作業室との間に配置され、前記輸送用通い箱の搬入出が可能な扉を有するパス室と
前記第１の作業室と前記第２の作業室と前記パス室とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニットと
を有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のリチウムイオン電池生産方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれかに記載のリチウムイオン電池生産方法に用いるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、
前記パウチパッケージング工程を行う第１の作業室と、
前記注液工程を行う第２の作業室と、
前記第１の作業室と前記第２の作業室との間に配置されるパス室と、
前記第１の作業室と前記第２の作業室と前記パス室とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニットと
を有することを特徴とするリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項１１】
負極用電極シートの負極用集電体に負極用タブを、正極ユニットの正極用集電体に正極用タブを、それぞれ溶接して製作した電池素子を基材の収容部に配置し、前記基材を蓋材で覆い、前記基材と前記蓋材とをヒートシールすることでパウチパッケージを製作するパウチパッケージング工程を行う第１の作業室と、
前記パウチパッケージング工程で製作した前記パウチパッケージ内に、溶液注入部から電解液を注入する注液工程を行う第２の作業室と、
前記第１の作業室と前記第２の作業室との間に配置されるパス室と、
前記第１の作業室と前記第２の作業室と前記パス室とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニットと
を有し、
前記第１の作業室と前記パス室との間には第１の扉を設け、
前記第２の作業室と前記パス室との間には第２の扉を設けた
ことを特徴とするリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項１２】
前記電池素子、前記基材、および前記蓋材を搬入する真空オーブン室を有し、
前記真空オーブン室と前記第１の作業室とを第３の扉を介して接続した
ことを特徴とする請求項１１に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項１３】
前記第１の作業室の内部を、
第１の作業台によって第１の上部作業室と第１の下部作業室に区分し、
前記基材と前記蓋材とをヒートシールするヒートシール装置を、
前記第１の上部作業室と前記第１の下部作業室とに配置し、
前記第１の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第１の作業口を設け、
前記第１の作業口を前記第１の扉を操作できる位置に配置した
ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項１４】
前記第１の作業室の内部を、
第１の作業台によって第１の上部作業室と第１の下部作業室に区分し、
前記第１の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第３の作業口を設け、
前記第３の作業口を前記第３の扉を操作できる位置に配置した
ことを特徴とする請求項１２に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項１５】
前記第２の作業室の内部を、
第２の作業台によって第２の上部作業室と第２の下部作業室に区分し、
前記注液工程で注入する前記電解液の注入装置を前記第２の上部作業室に配置し、
前記注液工程で前記パウチパッケージの周囲環境を真空にする真空室を前記第２の下部作業室に配置し、
前記第２の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第２の作業口を設け、
前記第２の作業口を前記第２の扉を操作できる位置に配置した
ことを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項１６】
前記第１の作業台には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第１の通気部が形成され、
前記ドライ発生ユニットからの前記ドライ空気は前記第１の上部作業室に導かれ、
前記第１の上部作業室に導かれた前記ドライ空気は前記第１の通気部から前記第１の下部作業室に導かれる
ことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項１７】
前記第１の通気部を、前記第１の作業口または前記第３の作業口とヒートシール装置との間に形成した
ことを特徴とする請求項１６に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項１８】
前記第２の作業台には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第２の通気部が形成され、
前記ドライ発生ユニットからの前記ドライ空気は前記第２の上部作業室に導かれ、
前記第２の上部作業室に導かれた前記ドライ空気は前記第２の通気部から前記第２の下部作業室に導かれる
ことを特徴とする請求項１５に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項１９】
前記第２の通気部を、前記第２の作業口と前記注入装置との間に形成した
ことを特徴とする請求項１８に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池の生産方法および生産用ドライボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は、作動電圧が高く、大容量で軽量な蓄電池であるため、特に携帯機器の電源として用いられている。
国内産業の活性化のためには、中小規模の生産設備を利用できる生産方法が求められている。リチウムイオン電池は、製品の性能劣化の原因となる非水電解液中への水分の混合を避けるため、乾燥工程後はドライルーム内に設けられている製造装置内で製造される。
しかし、作業者が作業を行えるドライルームは大規模な設備であり、中小規模の工場では導入が困難である。
例えば、特許文献１では、運転コストを削減できるドライルームが提案されている。
ところで、特許文献２には、正極板及び負極板の製造にロータリーカッターを用いることが開示されている。特許文献２では、正極板と負極板に加えた張力を維持した状態でロータリーカッターの刃先を正極板と負極板に対して垂直に入れ込んで集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有するように切断することで、二次電池の安全性を確保したバリのない安定した切断を実現している。
なお、リチウムイオン電池は大容量であるが故に、発熱発火の原因であるデンドライトの発生を防止して安全性を高める製造技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０４５７５号公報
【特許文献２】特開２００８−２５８１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で提案されているドライルームでは運転コストを削減できるが、作業者が作業できるような空間を形成するドライルームは、イニシャルコストの負担が大きく、中小規模の工場では導入が困難である。
また、特許文献２には、ロータリーカッターを用いることが開示されているが、ロータリーカッターから搬出されるそれぞれの電極シートの間に、一定の間隔を設けることで、その後のセパレータ積層工程を連続して行うものではない。【０００５】
本発明は、パウチパッケージング工程や注液工程を、電池素子を製造する工場とは別の場所で行うことができ、中小規模の工場を活用した生産を行えるリチウムイオン電池生産方法を提供することを目的とする。
また本発明は、ロータリーカッターから搬出されるそれぞれの電極シートの間に、一定の間隔を設けることで、その後のセパレータ積層工程を連続して行うことができるリチウムイオン電池生産方法を提供することを目的とする。
また本発明は、デンドライトといわれる発熱発火の発生を無くし、電池の性能を向上できるリチウムイオン電池生産方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明のリチウムイオン電池生産方法は、活物質を塗工した電極ロールシートを巻き出し、前記電極ロールシートを加圧ロールにより圧縮し、前記電極ロールシートを所定長さに切断するシートプレスカッター工程と、前記シートプレスカッター工程で枚葉に切断された電極シートの表裏面及び端面をクリーニングするシートクリーナー工程と、前記シートクリーナー工程でクリーニングされた正極用電極シートの表裏面にセパレータを配置して正極ユニットとするセパレータ積層工程と、前記シートクリーナー工程でクリーニングされた負極用電極シートと前記正極ユニットとを積層する電極積層工程と、前記電極積層工程で積層された前記負極用電極シートと前記正極ユニットとを包装材でラッピングし、前記負極用電極シートの負極用集電体に負極用タブを、前記正極ユニットの正極用集電体に正極用タブを、それぞれ溶接して電池素子を製作するタブ溶接工程と、前記タブ溶接工程で製作した前記電池素子を基材の収容部に配置し、前記基材を蓋材で覆い、前記基材と前記蓋材とをヒートシールすることで、前記基材と前記蓋材との間を、前記収容部を有する第１の空間と、溶液注入部を有する第２の空間とに区画したパウチパッケージを製作するパウチパッケージング工程と、前記パウチパッケージング工程で製作した前記パウチパッケージ内に、前記溶液注入部から電解液を注入する注液工程とを有することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のリチウムイオン電池生産方法において、前記シートプレスカッター工程では、前記電極ロールシートの切断にロータリーカッターを用い、前記加圧ロールにて圧縮された後の前記電極ロールシートを、前記ロータリーカッターにて切断して前記電極シートとすることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載のリチウムイオン電池生産方法において、前記ロータリーカッターに搬入される前記電極ロールシートの搬入速度より、前記ロータリーカッターから搬出される前記電極シートの搬出速度を大きくして、前記ロータリーカッターから搬出されるそれぞれの前記電極シートの間に、一定の間隔を設けることを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項３に記載のリチウムイオン電池生産方法において、前記セパレータ積層工程では、前記ロータリーカッターから搬出される前記正極用電極シートの前記表裏面にセパレータロールシートを配置する工程と、それぞれの前記正極用電極シートの間に位置する前記セパレータロールシートを封止して接合部とする工程と、前記正極用電極シートの間の前記ヒートシールを切断する工程とを有して、前記正極ユニットを製作することを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のリチウムイオン電池生産方法において、前記正極ユニットの幅を、前記負極用電極シートの幅と同一としたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のリチウムイオン電池生産方法において、前記タブ溶接工程の後に、前記電池素子を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥工程の後に前記電池素子を輸送用通い箱に収納して搬送する搬送工程とを有することを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項６に記載のリチウムイオン電池生産方法において、前記パウチパッケージング工程をドライボックスにて行うことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項６に記載のリチウムイオン電池生産方法において、前記注液工程をドライボックスにて行うことを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項７又は請求項８に記載のリチウムイオン電池生産方法において、前記ドライボックスが、少なくとも一つの面に作業者の手を挿入できる作業口を有する第１の作業室と、少なくとも一つの面に作業者の手を挿入できる作業口を有する第２の作業室と、前記第１の作業室と前記第２の作業室との間に配置され、前記輸送用通い箱の搬入出が可能な扉を有するパス室と前記第１の作業室と前記第２の作業室と前記パス室とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニットとを有することを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項１から請求項８のいずれかに記載のリチウムイオン電池生産方法に用いるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、前記パウチパッケージング工程を行う第１の作業室と、前記注液工程を行う第２の作業室と、前記第１の作業室と前記第２の作業室との間に配置されるパス室と、前記第１の作業室と前記第２の作業室と前記パス室とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニットとを有することを特徴とする。
請求項１１記載の本発明のリチウムイオン電池生産用ドライボックスは、負極用電極シートの負極用集電体に負極用タブを、正極ユニットの正極用集電体に正極用タブを、それぞれ溶接して製作した電池素子を基材の収容部に配置し、前記基材を蓋材で覆い、前記基材と前記蓋材とをヒートシールすることでパウチパッケージを製作するパウチパッケージング工程を行う第１の作業室と、前記パウチパッケージング工程で製作した前記パウチパッケージ内に、溶液注入部から電解液を注入する注液工程を行う第２の作業室と、前記第１の作業室と前記第２の作業室との間に配置されるパス室と、前記第１の作業室と前記第２の作業室と前記パス室とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニットとを有し、前記第１の作業室と前記パス室との間には第１の扉を設け、前記第２の作業室と前記パス室との間には第２の扉を設けたことを特徴とする。
請求項１２記載の本発明は、請求項１１に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記電池素子、前記基材、および前記蓋材を搬入する真空オーブン室を有し、前記真空オーブン室と前記第１の作業室とを第３の扉を介して接続したことを特徴とする。
請求項１３記載の本発明は、請求項１１または請求項１２に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第１の作業室の内部を、第１の作業台によって第１の上部作業室と第１の下部作業室に区分し、前記基材と前記蓋材とをヒートシールするヒートシール装置を、前記第１の上部作業室と前記第１の下部作業室とに配置し、前記第１の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第１の作業口を設け、前記第１の作業口を前記第１の扉を操作できる位置に配置したことを特徴とする。
請求項１４記載の本発明は、請求項１２に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第１の作業室の内部を、第１の作業台によって第１の上部作業室と第１の下部作業室に区分し、前記第１の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第３の作業口を設け、前記第３の作業口を前記第３の扉を操作できる位置に配置したことを特徴とする。
請求項１５記載の本発明は、請求項１１から請求項１３のいずれかに記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第２の作業室の内部を、第２の作業台によって第２の上部作業室と第２の下部作業室に区分し、前記注液工程で注入する前記電解液の注入装置を前記第２の上部作業室に配置し、前記注液工程で前記パウチパッケージの周囲環境を真空にする真空室を前記第２の下部作業室に配置し、前記第２の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第２の作業口を設け、前記第２の作業口を前記第２の扉を操作できる位置に配置したことを特徴とする。
請求項１６記載の本発明は、請求項１３または請求項１４に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第１の作業台には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第１の通気部が形成され、前記ドライ発生ユニットからの前記ドライ空気は前記第１の上部作業室に導かれ、前記第１の上部作業室に導かれた前記ドライ空気は前記第１の通気部から前記第１の下部作業室に導かれることを特徴とする。
請求項１７記載の本発明は、請求項１６に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第１の通気部を、前記第１の作業口または前記第３の作業口とヒートシール装置との間に形成したことを特徴とする。
請求項１８記載の本発明は、請求項１５に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第２の作業台には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第２の通気部が形成され、前記ドライ発生ユニットからの前記ドライ空気は前記第２の上部作業室に導かれ、前記第２の上部作業室に導かれた前記ドライ空気は前記第２の通気部から前記第２の下部作業室に導かれることを特徴とする。
請求項１９記載の本発明は、請求項１８に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第２の通気部を、前記第２の作業口と前記注入装置との間に形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のリチウムイオン電池生産方法によれば、パウチパッケージング工程や注液工程を、電池素子を製造する工場とは別の場所で行うことができ、中小規模の工場を活用した生産を行える。
また本発明のリチウムイオン電池生産方法によれば、ロータリーカッターから搬出されるそれぞれの電極シートの間に、一定の間隔を設けることで、その後のセパレータ積層工程を連続して行うことができる。
また本発明のリチウムイオン電池生産方法によれば、デンドライトといわれる発熱発火の発生を無くし、電池の性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例によるリチウムイオン電池生産方法における塗工工程を示す構成図
【図２】同リチウムイオン電池生産方法におけるスリット工程を示す構成図
【図３】同リチウムイオン電池生産方法におけるシートプレスカッター工程を示す構成図
【図４】同リチウムイオン電池生産方法におけるシートクリーナー工程を示す構成図
【図５】同リチウムイオン電池生産方法におけるセパレータ積層工程を示す構成図
【図６】同リチウムイオン電池生産方法における電極積層工程を示す構成図
【図７】同リチウムイオン電池生産方法におけるタブ溶接工程を示す構成図
【図８】同リチウムイオン電池生産方法におけるパウチパッケージング工程を示す構成図
【図９】同リチウムイオン電池生産方法における注液工程を示す構成図
【図１０】同リチウムイオン電池生産方法におけるシートプレスカッター工程から電極積層工程までの生産ラインを示す構成図
【図１１】同リチウムイオン電池生産方法で生産される電極を示す構成図
【図１２】同リチウムイオン電池生産方法で用いるドライボックスを示す構成図
【図１３】同リチウムイオン電池生産方法で用いるドライボックスの他の実施例を示す上面から見た構成図
【図１４】同ドライボックスの他の実施例を示す正面から見た構成図
【図１５】同ドライボックスの他の実施例を示す右側面から見た構成図
【図１６】同ドライボックスの他の実施例を示す左側面から見た構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第１の実施の形態によるリチウムイオン電池生産方法は、活物質を塗工した電極ロールシートを巻き出し、電極ロールシートを加圧ロールにより圧縮し、電極ロールシートを所定長さに切断するシートプレスカッター工程と、シートプレスカッター工程で枚葉に切断された電極シートの表裏面及び端面をクリーニングするシートクリーナー工程と、シートクリーナー工程でクリーニングされた正極用電極シートの表裏面にセパレータを配置して正極ユニットとするセパレータ積層工程と、シートクリーナー工程でクリーニングされた負極用電極シートと正極ユニットとを積層する電極積層工程と、電極積層工程で積層された負極用電極シートと正極ユニットとを包装材でラッピングし、負極用電極シートの負極用集電体に負極用タブを、正極ユニットの正極用集電体に正極用タブを、それぞれ溶接して電池素子を製作するタブ溶接工程と、タブ溶接工程で製作した電池素子を基材の収容部に配置し、基材を蓋材で覆い、基材と蓋材とをヒートシールすることで、基材と蓋材との間を、収容部を有する第１の空間と、溶液注入部を有する第２の空間とに区画したパウチパッケージを製作するパウチパッケージング工程と、パウチパッケージング工程で製作したパウチパッケージ内に、溶液注入部から電解液を注入する注液工程とを有するものである。本実施の形態によれば、リチウムイオン電池を効率よく生産することができる。
【００１０】
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるリチウムイオン電池生産方法において、シートプレスカッター工程では、電極ロールシートの切断にロータリーカッターを用い、加圧ロールにて圧縮された後の電極ロールシートを、ロータリーカッターにて切断して電極シートとするものである。本実施の形態によれば、ロータリーカッターを用いることで連続した生産ができ、生産効率が高まる。
【００１１】
本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態によるリチウムイオン電池生産方法において、ロータリーカッターに搬入される電極ロールシートの搬入速度より、ロータリーカッターから搬出される電極シートの搬出速度を大きくして、ロータリーカッターから搬出されるそれぞれの電極シートの間に、一定の間隔を設けるものである。本実施の形態によれば、それぞれの電極シートの間に、一定の間隔を設けることで、その後のセパレータ積層工程を連続して行うことができる。
【００１２】
本発明の第４の実施の形態は、第３の実施の形態によるリチウムイオン電池生産方法において、セパレータ積層工程では、ロータリーカッターから搬出される正極用電極シートの表裏面にセパレータロールシートを配置する工程と、それぞれの正極用電極シートの間に位置するセパレータロールシートを封止して接合部とする工程と、正極用電極シートの間のヒートシールを切断する工程とを有して、正極ユニットを製作するものである。本実施の形態によれば、正極ユニットを連続したラインで製作することができる。
【００１３】
本発明の第５の実施の形態は、第１から第４のいずれかの実施の形態によるリチウムイオン電池生産方法において、正極ユニットの幅を、負極用電極シートの幅と同一としたものである。本実施の形態によれば、デンドライトといわれる発熱発火の発生を無くし、電池の性能を向上できる。
【００１４】
本発明の第６の実施の形態は、第１から第５のいずれかの実施の形態によるリチウムイオン電池生産方法であって、タブ溶接工程の後に、電池素子を乾燥させる乾燥工程と、乾燥工程の後に電池素子を輸送用通い箱に収納して搬送する搬送工程とを有するものである。本実施の形態によれば、パウチパッケージング工程や注液工程を、電池素子を製造する工場とは別の場所で行うことができ、例えば複数箇所に分散させることもでき、中小規模の工場を活用した生産を行える。
【００１５】
本発明の第７の実施の形態は、第６のいずれかの実施の形態によるリチウムイオン電池生産方法であって、パウチパッケージング工程をドライボックスにて行うものである。本実施の形態によれば、中小規模の工場での生産が可能である。
【００１６】
本発明の第８の実施の形態は、第６のいずれかの実施の形態によるリチウムイオン電池生産方法であって、注液工程をドライボックスにて行うものである。本実施の形態によれば、中小規模の工場での生産が可能である。
【００１７】
本発明の第９の実施の形態は、第７又は第８の実施の形態によるリチウムイオン電池生産方法であって、ドライボックスが、少なくとも一つの面に作業者の手を挿入できる作業口を有する第１の作業室と、少なくとも一つの面に作業者の手を挿入できる作業口を有する第２の作業室と、第１の作業室と第２の作業室との間に配置され、輸送用通い箱の搬入出が可能な扉を有するパス室と第１の作業室と第２の作業室とパス室とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニットとを有するものである。本実施の形態によれば、小規模でありながら効率的な生産を行える。
【００１８】
本発明の第１０の実施の形態は、第１から第８のいずれかの実施の形態によるリチウムイオン電池生産方法に用いるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、パウチパッケージング工程を行う第１の作業室と、注液工程を行う第２の作業室と、第１の作業室と第２の作業室との間に配置されるパス室と、第１の作業室と第２の作業室とパス室とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニットとを有するものである。本実施の形態によれば、パウチパッケージング工程と注液工程とを小規模設備で行え、効率的にリチウムイオン電池を生産できる。
【００１９】
本発明の第１１の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスは、負極用電極シートの負極用集電体に負極用タブを、正極ユニットの正極用集電体に正極用タブを、それぞれ溶接して製作した電池素子を基材の収容部に配置し、基材を蓋材で覆い、基材と蓋材とをヒートシールすることでパウチパッケージを製作するパウチパッケージング工程を行う第１の作業室と、パウチパッケージング工程で製作したパウチパッケージ内に、溶液注入部から電解液を注入する注液工程を行う第２の作業室と、第１の作業室と第２の作業室との間に配置されるパス室と、第１の作業室と第２の作業室とパス室とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニットとを有し、第１の作業室とパス室との間には第１の扉を設け、第２の作業室とパス室との間には第２の扉を設けたものである。本実施の形態によれば、パウチパッケージング工程と注液工程とを小規模設備で行え、効率的にリチウムイオン電池を生産できる。
【００２０】
本発明の第１２の実施の形態は、第１１の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、電池素子、基材、および蓋材を搬入する真空オーブン室を有し、真空オーブン室と第１の作業室とを第３の扉を介して接続したものである。本実施の形態によれば、真空オーブン室で真空乾燥された後に第１の作業室に電池素子、基材、および蓋材を搬入できる。
【００２１】
本発明の第１３の実施の形態は、第１１または第１２の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第１の作業室の内部を、第１の作業台によって第１の上部作業室と第１の下部作業室に区分し、基材と蓋材とをヒートシールするヒートシール装置を、第１の上部作業室と第１の下部作業室とに配置し、第１の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第１の作業口を設け、第１の作業口を第１の扉を操作できる位置に配置したものである。本実施の形態によれば、ヒートシールの作業性に優れている。
【００２２】
本発明の第１４の実施の形態は、第１２の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第１の作業室の内部を、第１の作業台によって第１の上部作業室と第１の下部作業室に区分し、第１の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第３の作業口を設け、第３の作業口を第３の扉を操作できる位置に配置したものである。本実施の形態によれば、清浄度や乾燥度を維持しやすい。
【００２３】
本発明の第１５の実施の形態は、第１１から第１３のいずれかの実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第２の作業室の内部を、第２の作業台によって第２の上部作業室と第２の下部作業室に区分し、注液工程で注入する電解液の注入装置を第２の上部作業室に配置し、注液工程でパウチパッケージの周囲環境を真空にする真空室を第２の下部作業室に配置し、第２の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第２の作業口を設け、第２の作業口を第２の扉を操作できる位置に配置したものである。本実施の形態によれば、電解液注入の作業性に優れている。
【００２４】
本発明の第１６の実施の形態は、第１３または第１４の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第１の作業台には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第１の通気部が形成され、ドライ発生ユニットからのドライ空気は第１の上部作業室に導かれ、第１の上部作業室に導かれたドライ空気は第１の通気部から第１の下部作業室に導かれるものである。本実施の形態によれば、清浄度や乾燥度を維持しやすい。
【００２５】
本発明の第１７の実施の形態は、第１６の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第１の通気部を、第１の作業口または第３の作業口とヒートシール装置との間に形成したものである。本実施の形態によれば、清浄度や乾燥度を維持しやすい。
【００２６】
本発明の第１８の実施の形態は、第１５の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第２の作業台には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第２の通気部が形成され、ドライ発生ユニットからのドライ空気は第２の上部作業室に導かれ、第２の上部作業室に導かれたドライ空気は第２の通気部から第２の下部作業室に導かれるものである。本実施の形態によれば、清浄度や乾燥度を維持しやすい。
【００２７】
本発明の第１９の実施の形態は、第１８の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第２の通気部を、第２の作業口と注入装置との間に形成したものである。本実施の形態によれば、清浄度や乾燥度を維持しやすい。
【実施例】
【００２８】
以下本発明の一実施例によるリチウムイオン電池生産方法について説明する。
図１は本実施例によるリチウムイオン電池生産方法における塗工工程を示す構成図である。
塗工工程では、集電体１に活物質２を塗布し乾燥させて電極ロールシート３を製作する。正極の集電体１にはアルミ箔、負極の集電体１には銅箔、正極の活物質２にはリチウムイオン金属酸化物、負極の活物質２には炭素材料などを用いる。【００２９】
図２は同リチウムイオン電池生産方法におけるスリット工程を示す構成図である。
スリット工程では、塗工工程で製作した電極ロールシート３を、所定の幅に切断する。【００３０】
図３は同リチウムイオン電池生産方法におけるシートプレスカッター工程を示す構成図である。
シートプレスカッター工程では、活物質２を塗工した電極ロールシート３を巻き出し、電極ロールシート３を、加圧ロール５１により圧縮し、その後にロータリーカッター５２にて所定長さに切断する。
ロータリーカッター５２は、ローラ面に軸に平行なカッター５２ａを有している。ロータリーカッター５２に対向して受けローラ５３を備え、カッター５２ａと受けローラ５３との間で電極ロールシート３を切断する。【００３１】
図４は同リチウムイオン電池生産方法におけるシートクリーナー工程を示す構成図である。
シートクリーナー工程では、シートプレスカッター工程で枚葉に切断された電極シート４の表裏面及び端面をクリーニングする。
電極シート４の端面のクリーニングは、一対のブラシ５４を回転させ、一対のブラシ５４の間に電極シート４を通過させることで行う。
電極シート４の表裏面のクリーニングは、一対のブラシ５５を回転させ、一対のブラシ５５の間に電極シート４を通過させることで行う。電極シート４の表裏面のクリーニングでは、電極シート４の表裏面の脱落粉やエッジ部の脱落しやすい活物質２を払い取る。更に、一対の回転体５６の間で不織布５７を電極シート４に押圧させることで、電極シート４の表裏面の脱落粉やエッジ部の脱落しやすい活物質２を不織布５７で拭き取る。
なお、電極シート４の端面のクリーニング又は電極シート４の表裏面のクリーニングを省略してもよい。【００３２】
図５は同リチウムイオン電池生産方法におけるセパレータ積層工程を示す構成図である。
セパレータ積層工程では、シートクリーナー工程でクリーニングされた正極用電極シート４ａの表裏面にセパレータ５を配置して正極ユニット１０とする。なお、正極用集電体１ａ以外の面、すなわち活物質２が塗工されている面はセパレータ５で覆われる。【００３３】
図６は同リチウムイオン電池生産方法における電極積層工程を示す構成図である。
電極積層工程では、シートクリーナー工程でクリーニングされた負極用電極シート４ｂと正極ユニット１０とを積層する。
複数枚の負極用電極シート４ｂと複数枚の正極ユニット１０とが積層される。
なお、負極用集電体１ｂ以外の面、すなわち活物質２が塗工されている面は正極ユニット１０、すなわちセパレータ５で覆われる。【００３４】
図７は同リチウムイオン電池生産方法におけるタブ溶接工程を示す構成図である。
タブ溶接工程では、電極積層工程で積層された負極用電極シート４ｂと正極ユニット１０とを包装材１１でラッピングして粘着テープで留め、負極用電極シート４ｂの負極用集電体１ｂに負極用タブ１２ｂを、正極ユニット１０の正極用集電体１ａに正極用タブ１２ａを、それぞれ溶接して電池素子２０を製作する。【００３５】
図８は同リチウムイオン電池生産方法におけるパウチパッケージング工程を示す構成図である。
パウチパッケージング工程では、タブ溶接工程で製作した電池素子２０を基材３１の収容部３２に配置し、基材３１を蓋材３３で覆い、基材３１と蓋材３３とをヒートシールにより封止することで、パウチパッケージ４０を製作する。
パウチパッケージ４０は、基材３１と蓋材３３との間を、収容部３２を有する第１の空間４１と第２の空間４２とに区画している。第１の空間４１と第２の空間４２との間には連通部４３を有し、第２の空間４２には外部とつながる溶液注入部４４を有している。
なお、正極用タブ１２ａと負極用タブ１２ｂとは、基材３１及び蓋材３３から露出させている。【００３６】
図９は同リチウムイオン電池生産方法における注液工程を示す構成図である。
注液工程では、パウチパッケージング工程で製作したパウチパッケージ４０内に、溶液注入部４４から電解液を注入し、電池素子２０に電解液を含浸させる。
図９（ａ）は、電解液の注液工程を示している。注入装置５６の注入部５７を溶液注入部４４からパウチパッケージ４０内に挿入する。注入部５７の先端は、第１の空間４１に位置している。パウチパッケージ４０の周囲環境を真空にした状態で電解液を注入する。
図９（ａ）での電解液注入後に、図９（ｂ）に示すように溶液注入部４４をヒートシール４５により封止する。
図９（ｃ）に示すように、溶液注入部４４をヒートシール４５により封止した後に、予備充電を行う。この予備充電は、正極用タブ１２ａと負極用タブ１２ｂとをチャージャー５８に接続して行う。
図９（ｄ）では、予備充電で発生したガスの除去工程を示している。第２の空間４２にデガス用の孔４６を空け、パウチパッケージ４０の周囲環境を真空にし、パウチパッケージ４０内のガスを排出させる。
図９（ｄ）でのガスの除去工程後に、図９（ｅ）に示すように連通部４３をヒートシール４７により封止する。
そして、図９（ｆ）に示すように、第２の空間４２を切り離して完了する。
なお、図９（ａ）での電解液を注入した後、図９（ｂ）に示す溶液注入部４４をヒートシール４５により封止する前には、真空、常圧開放、必要に応じて加圧、加温を繰り返し、内部の電池素子２０に電解液を含浸させる。【００３７】
図１０は同リチウムイオン電池生産方法におけるシートプレスカッター工程から電極積層工程までの生産ラインを示す構成図である。
シートプレスカッター工程では、電極ロールシート３の切断にロータリーカッター５２を用い、加圧ロール５１にて圧縮された後の電極ロールシート３を、ロータリーカッター５２にて切断して電極シート４としている。
ロータリーカッター５２に搬入される電極ロールシート３の搬入速度より、ロータリーカッター５２から搬出される電極シート４ａ、４ｂの搬出速度を大きくして、ロータリーカッター５２から搬出されるそれぞれの電極シート４ａ、４ｂの間に、一定の間隔Ｘを設けている。このように、それぞれの電極シート４ａ、４ｂの間に、一定の間隔Ｘを設けることで、その後のセパレータ積層工程を連続して行うことができる。
セパレータ積層工程では、ロータリーカッター５２から搬出される正極用電極シート４ａの表裏面にセパレータロールシート５Ｌを配置する工程と、それぞれの正極用電極シート４ａの間に位置するセパレータロールシート５Ｌを封止して接合部６とする工程と、正極用電極シート４ａの間の接合部６を切断する工程とを有して、正極ユニット１０を製作する。接合部６は、ヒートシール、ＵＶ硬化樹脂、又はホットメルトにより形成する。【００３８】
図１１は本実施例による枚葉積層型リチウムイオン電池における正極ユニットと負極用電極シートとを示す構成図である。
枚葉積層型リチウムイオン電池は、正極用電極シート４ａと負極用電極シート４ｂとをセパレータ５を介して積層して構成される。
正極用電極シート４ａは、活物質を塗工した正極用電極部１ｃと、活物質を塗工していない正極用集電体１ａとから構成され、正極用電極部１ｃの一辺に正極用集電体１ａを形成している。
負極用電極シート４ｂは、活物質を塗工した負極用電極部１ｄと、活物質を塗工していない負極用集電体１ｂとから構成され、負極用電極部１ｄの一辺に負極用集電体１ｂを形成している。【００３９】
正極ユニット１０は、正極用電極シート４ａと、正極用電極シート４ａの表裏面に配置されるセパレータ５とで構成される。正極用電極シート４ａの表面に配置した一方のセパレータ５の外周と、正極用電極シート４ａの裏面に配置した他方のセパレータ５の外周とは接合される。２枚のセパレータ５の外周での接合は、ヒートシール、ＵＶ硬化樹脂、又はホットメルトにより行われる。
正極用電極部１ｃの外形寸法（幅Ｗ１、奥行Ｄ１）は、負極用電極部１ｄの外形寸法（幅Ｗ２、奥行Ｄ２）より小さく、セパレータ５の外形寸法（幅Ｗ３、奥行Ｄ３）は、正極用電極部１ｃの外形寸法（幅Ｗ１、奥行Ｄ１）より大きい。セパレータ５の外形寸法（幅Ｗ３、奥行Ｄ３）は、負極用電極部１ｄの外形寸法（幅Ｗ２、奥行Ｄ２）以下とする。セパレータ５の外形寸法（幅Ｗ３、奥行Ｄ３）は、負極用電極部１ｄの外形寸法（幅Ｗ２、奥行Ｄ２）と同じとすることが好ましい。なお、本実施例での外形寸法は、幅と奥行であり、高さは含まない。
正極用電極部１ｃの表裏面はすべてセパレータ５で覆われ、正極用集電体１ａの表裏面の一部はセパレータ５で覆われ、正極用集電体１ａの表裏面の一部はセパレータ５からはみ出して形成される。
正極ユニット１０と負極用電極シート４ｂとは、正極用集電体１ａと負極用集電体１ｂとが重ならないように積層される。本実施例では、一方に正極用集電体１ａが、他方に負極用集電体１ｂが位置するように正極ユニット１０と負極用電極シート４ｂとを積層している。【００４０】
本実施例によれば、正極用電極部１ｃの外形寸法（幅Ｗ１、奥行Ｄ１）を、負極用電極部１ｄの外形寸法（幅Ｗ２、奥行Ｄ２）より小さくし、正極用電極部１ｃより大きい外形寸法（幅Ｗ３、奥行Ｄ３）のセパレータ５を、負極用電極部１ｄの外形寸法（幅Ｗ２、奥行Ｄ２）以下としたことで、正極用電極シート４ａと負極用電極シート４ｂとがずれて積層されても、正極用電極部１ｃに対向する面には必ず負極用電極部１ｄが存在するためデンドライトが発生することがなく、デンドライトによる発熱発火の発生を抑え、電池性能の向上を期待できる。
また本実施例によれば、セパレータ５と負極用電極部１ｄとを同じ外形寸法（Ｗ３＝Ｗ２、Ｄ３＝Ｄ２）とし、正極用集電体１ａが突出していないセパレータ５の一辺と、負極用集電体１ｂが形成されていない負極用電極シート４ｂの一辺とを用いて正極ユニット１０と負極用電極シート４ｂとの位置決めを行えるため、正極ユニット１０と負極用電極シート４ｂとの位置合わせを正確に行える。【００４１】
図１２は同リチウムイオン電池生産方法で用いるドライボックスを示す構成図である。
ドライボックス６０は、第１の作業室６１と、第２の作業室６２と、第１の作業室６１と第２の作業室６２との間に配置されるパス室６３と、ドライ発生ユニット６４とを有する。
第１の作業室６１は、少なくとも一つの面に作業者の手を挿入できる第１の作業口６１ａを有している。第２の作業室６２は、少なくとも一つの面に作業者の手を挿入できる第２の作業口６２ａを有している。
第１の作業室６１には、パス室６３との間を開閉可能な第１の扉６１ｂを、第２の作業室６２には、パス室６３との間を開閉可能な第２の扉６２ｂを有している。
パス室６３には、輸送用通い箱７０の搬入出が可能な扉６３ａを有している。
ドライ発生ユニット６４は、第１の作業室６１と第２の作業室６２とパス室６３とを独立して乾燥空間にできるように、それぞれ独立した循環経路６４ａ、６４ｂ、６４ｃを備えている。
ここで、輸送用通い箱７０は、乾燥工程の後に電池素子２０を収納して搬送する搬送工程で用いられる。
ドライボックス６０では、パウチパッケージング工程や注液工程を行うことができる。
本実施例に示すドライボックス６０では、パウチパッケージング工程及び注液工程のいずれかの工程を行うこともできるが、パウチパッケージング工程及び注液工程を行うこともできる。
本実施例によるドライボックス６０を用いれば、中小規模の工場での生産が可能であり、輸送用通い箱７０を用いた搬送工程を有することで、パウチパッケージング工程や注液工程を、電池素子を製造する工場とは別の場所で行うことができ、例えば複数箇所に分散させることもでき、中小規模の工場を活用した生産を行える。【００４２】
図１３から図１６は同リチウムイオン電池生産方法で用いるドライボックスの他の実施例を示す構成図である。
本実施例によるドライボックス６０は、パウチパッケージング工程を行う第１の作業室６１と、注液工程を行う第２の作業室６２と、第１の作業室６１と第２の作業室６２との間に配置されるパス室６３と、第１の作業室６１と第２の作業室６２とパス室６３とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニット６４と、電池素子２０、基材３１、および蓋材３３を搬入する真空オーブン室６５とを備えている。真空オーブン室６５は第１の作業室６１に隣接して配置している。第１の作業室６１には、電池素子２０、基材３１、および蓋材３３を搬入する扉６５ｂを設けている。
第１の作業室６１とパス室６３との間には第１の扉６１ｂを設け、第２の作業室６２とパス室６３との間には第２の扉６２ｂを設け、真空オーブン室６５と第１の作業室６１との間には第３の扉６５ａを設けている。第３の扉６５ａは、真空オーブン室６５の内部圧力と第１の作業室６１の内部圧力の差が所定以上の場合には、開けないように構成されている。第１の作業室６１および第２の作業室６２は、ドライ発生ユニット６４から供給される清浄度が高く乾燥度の高いドライ空気によって、外部より高い圧力に保たれている。
第１の作業室６１には、真空オーブン室６５で真空乾燥され、湿気が除去された電池素子２０、基材３１、および蓋材３３が搬入される。【００４３】
第１の作業室６１においては、負極用電極シート４ｂの負極用集電体１ｂに負極用タブ１２ｂを、正極ユニット１０の正極用集電体１ａに正極用タブ１２ａを、それぞれ溶接して製作した電池素子２０を基材３１の収容部に配置し、基材３１を蓋材３３で覆い、基材３１と蓋材３３とをヒートシール装置９０でヒートシールすることでパウチパッケージ４０を製作する、パウチパッケージング工程を行う。
第２の作業室６２においては、パウチパッケージング工程で製作したパウチパッケージ４０内に、溶液注入部４４から電解液を注入する、注液工程を行う。【００４４】
第１の作業室６１の内部は、第１の作業台８１によって第１の上部作業室６１Ｕと第１の下部作業室６１Ｄに区分している。
基材３１と蓋材３３とをヒートシールするヒートシール装置９０は、上部ヒートシール装置９１と下部ヒートシール装置９２とで構成され、上部ヒートシール装置９１は第１の上部作業室６１Ｕに配置し、下部ヒートシール装置９２は第１の下部作業室６１Ｄに配置している。
第１の上部作業室６１Ｕには、作業者の手を挿入できる第１の作業口６１ａを設け、第１の作業口６１ａは第１の扉６１ｂを操作できる位置に配置している。
第１の上部作業室６１Ｕには、作業者の手を挿入できる第３の作業口６１ｃを設け、第３の作業口６１ｃは第３の扉６５ａを操作できる位置に配置している。
第２の作業室６２の内部は、第２の作業台８２によって第２の上部作業室６２Ｕと第２の下部作業室６２Ｄに区分している。
注液工程で注入する電解液の注入装置５６は、第２の上部作業室６２Ｕに配置している。
注液工程でパウチパッケージ４０の周囲環境を真空にする真空室５９は、第２の下部作業室６２Ｄに配置している。
第２の上部作業室６２Ｕには、作業者の手を挿入できる第２の作業口６２ａを設け、第２の作業口６２ａは第２の扉６２ｂを操作できる位置に配置している。【００４５】
第１の作業台８１には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第１の通気部８１ａが形成されている。第１の通気部８１ａは、第１の作業口６１ａとヒートシール装置９０との間、および第３の作業口６１ｃとヒートシール装置９０との間に形成している。
ドライ発生ユニット６４からのドライ空気は第１の上部作業室６１Ｕに導かれ、第１の上部作業室６１Ｕに導かれたドライ空気は、第１の通気部８１ａから第１の下部作業室６１Ｄに導かれる。
第２の作業台８２には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第２の通気部８２ａが形成されている。第２の通気部８２ａは、第２の作業口６２ａと注入装置５６との間に形成している。
ドライ発生ユニット６４からのドライ空気は第２の上部作業室６２Ｕに導かれ、第２の上部作業室６２Ｕに導かれたドライ空気は、第２の通気部８２ａから第２の下部作業室６２Ｄに導かれる。【００４６】
本実施例のドライボックス６０によれば、パウチパッケージング工程と注液工程とを小規模設備で行え、効率的にリチウムイオン電池を生産できる。
また、本実施例のドライボックス６０によれば、ヒートシールや電解液注入の作業性に優れ、清浄度や乾燥度を維持しやすい。
また、本実施例のドライボックス６０によれば、第１の作業室６１および第２の作業室６２を外部より高い圧力に保つことで、第１の作業口６１ａ、第２の作業口６２ａ、および第３の作業口６１ｃからの外気導入を防止している。従って、第１の作業口６１ａ、第２の作業口６２ａ、および第３の作業口６１ｃにはドライボックス６０内を密閉に保つためのグローブを設ける必要が無く、グローブを介しての作業ではないため、作業性に優れている。
なお、本実施例では、第１の作業室６１および第２の作業室６２に限って説明したが、パス室６３または新たなパス室を介して第３の作業室や第４の作業室を増設してもよく、例えば第２の作業室に別の真空オーブン室を隣接して設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によるリチウムイオン電池生産方法によれば、生産拠点を分散させることができ、大規模設備を有する工場と、中小規模の設備を有する工場とが連携して生産を行える。
【符号の説明】
【００４８】
１  集電体
２  活物質
３  電極ロールシート
４  電極シート
４ａ  正極用電極シート
４ｂ  負極用電極シート
５  セパレータ
６  接合部
１０  正極ユニット
１１  包装材
１２ａ  正極用タブ
１２ｂ  負極用タブ
３１  基材
３２  収容部
４０  パウチパッケージ
４１  第１の空間
４２  第２の空間
４３  連通部
４４  溶液注入部
４５  ヒートシール
４７  ヒートシール
５１  加圧ロール
５２  ロータリーカッター
５６  注入装置
５９  真空室
６０  ドライボックス
６１  第１の作業室
６１ａ  第１の作業口
６１ｂ  第１の扉
６１ｃ  第３の作業口
６１Ｕ  第１の上部作業室
６１Ｄ  第１の作業台
６２  第２の作業室
６２ａ  第２の作業口
６２ｂ  第２の扉
６２Ｕ  第２の上部作業室
６２Ｄ  第２の下部作業室
６３  パス室
６３ａ  扉
６４  ドライ発生ユニット
６５  真空オーブン室
６５ａ  第３の扉
７０  輸送用通い箱
８１  第１の作業台
８１ａ  第１の通気部
８２  第２の作業台
８２ａ  第２の通気部
９０  ヒートシール装置
９１  上部ヒートシール装置
９２  下部ヒートシール装置
【図１】
2015186367.tif 000003
【図２】
2015186367.tif 000004
【図３】
2015186367.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015186367.tif 000009
【図８】
2015186367.tif 000010
【図９】
2015186367.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2015186367.tif 000013
【図１２】
2015186367.tif 000014
【図１３】
2015186367.tif 000015
【図１４】
2015186367.tif 000016
【図１５】
2015186367.tif 000017
【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年11月18日(2016.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池生産用ドライボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は、作動電圧が高く、大容量で軽量な蓄電池であるため、特に携帯機器の電源として用いられている。
国内産業の活性化のためには、中小規模の生産設備を利用できる生産方法が求められている。リチウムイオン電池は、製品の性能劣化の原因となる非水電解液中への水分の混合を避けるため、乾燥工程後はドライルーム内に設けられている製造装置内で製造される。
しかし、作業者が作業を行えるドライルームは大規模な設備であり、中小規模の工場では導入が困難である。
例えば、特許文献１では、運転コストを削減できるドライルームが提案されている。
ところで、特許文献２には、正極板及び負極板の製造にロータリーカッターを用いることが開示されている。特許文献２では、正極板と負極板に加えた張力を維持した状態でロータリーカッターの刃先を正極板と負極板に対して垂直に入れ込んで集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有するように切断することで、二次電池の安全性を確保したバリのない安定した切断を実現している。
なお、リチウムイオン電池は大容量であるが故に、発熱発火の原因であるデンドライトの発生を防止して安全性を高める製造技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１０４５７５号公報
【特許文献２】特開２００８−２５８１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で提案されているドライルームでは運転コストを削減できるが、作業者が作業できるような空間を形成するドライルームは、イニシャルコストの負担が大きく、中小規模の工場では導入が困難である。
また、特許文献２には、ロータリーカッターを用いることが開示されているが、ロータリーカッターから搬出されるそれぞれの電極シートの間に、一定の間隔を設けることで、その後のセパレータ積層工程を連続して行うものではない。
【０００５】
本発明は、パウチパッケージング工程や注液工程を、電池素子を製造する工場とは別の場所で行うことができ、中小規模の工場を活用した生産を行えるリチウムイオン電池生産用ドライボックスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の本発明のリチウムイオン電池生産用ドライボックスは、負極用電極シートの負極用集電体に負極用タブを、正極ユニットの正極用集電体に正極用タブを、それぞれ溶接して製作した電池素子を基材の収容部に配置し、前記基材を蓋材で覆い、前記基材と前記蓋材とをヒートシールすることでパウチパッケージを製作するパウチパッケージング工程を行う第１の作業室と、前記パウチパッケージング工程で製作した前記パウチパッケージ内に、溶液注入部から電解液を注入する注液工程を行う第２の作業室と、前記第１の作業室と前記第２の作業室との間に配置されるパス室と、前記第１の作業室と前記第２の作業室と前記パス室とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニットとを有し、前記第１の作業室と前記パス室との間には第１の扉を設け、前記第２の作業室と前記パス室との間には第２の扉を設けたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記電池素子、前記基材、および前記蓋材を搬入する真空オーブン室を有し、前記真空オーブン室と前記第１の作業室とを第３の扉を介して接続したことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第１の作業室の内部を、第１の作業台によって第１の上部作業室と第１の下部作業室に区分し、前記基材と前記蓋材とをヒートシールするヒートシール装置を、前記第１の上部作業室と前記第１の下部作業室とに配置し、前記第１の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第１の作業口を設け、前記第１の作業口を前記第１の扉を操作できる位置に配置したことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項２に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第１の作業室の内部を、第１の作業台によって第１の上部作業室と第１の下部作業室に区分し、前記第１の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第３の作業口を設け、前記第３の作業口を前記第３の扉を操作できる位置に配置したことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第２の作業室の内部を、第２の作業台によって第２の上部作業室と第２の下部作業室に区分し、前記注液工程で注入する前記電解液の注入装置を前記第２の上部作業室に配置し、前記注液工程で前記パウチパッケージの周囲環境を真空にする真空室を前記第２の下部作業室に配置し、前記第２の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第２の作業口を設け、前記第２の作業口を前記第２の扉を操作できる位置に配置したことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項３または請求項４に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第１の作業台には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第１の通気部が形成され、前記ドライ発生ユニットからの前記ドライ空気は前記第１の上部作業室に導かれ、前記第１の上部作業室に導かれた前記ドライ空気は前記第１の通気部から前記第１の下部作業室に導かれることを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項６に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第１の通気部を、前記第１の作業口または前記第３の作業口とヒートシール装置との間に形成したことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項５に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第２の作業台には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第２の通気部が形成され、前記ドライ発生ユニットからの前記ドライ空気は前記第２の上部作業室に導かれ、前記第２の上部作業室に導かれた前記ドライ空気は前記第２の通気部から前記第２の下部作業室に導かれることを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項８に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックスにおいて、前記第２の通気部を、前記第２の作業口と前記注入装置との間に形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のリチウムイオン電池生産方法によれば、パウチパッケージング工程や注液工程を、電池素子を製造する工場とは別の場所で行うことができ、中小規模の工場を活用した生産を行える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例によるリチウムイオン電池生産方法における塗工工程を示す構成図
【図２】同リチウムイオン電池生産方法におけるスリット工程を示す構成図
【図３】同リチウムイオン電池生産方法におけるシートプレスカッター工程を示す構成図
【図４】同リチウムイオン電池生産方法におけるシートクリーナー工程を示す構成図
【図５】同リチウムイオン電池生産方法におけるセパレータ積層工程を示す構成図
【図６】同リチウムイオン電池生産方法における電極積層工程を示す構成図
【図７】同リチウムイオン電池生産方法におけるタブ溶接工程を示す構成図
【図８】同リチウムイオン電池生産方法におけるパウチパッケージング工程を示す構成図
【図９】同リチウムイオン電池生産方法における注液工程を示す構成図
【図１０】同リチウムイオン電池生産方法におけるシートプレスカッター工程から電極積層工程までの生産ラインを示す構成図
【図１１】同リチウムイオン電池生産方法で生産される電極を示す構成図
【図１２】同リチウムイオン電池生産方法で用いるドライボックスを示す構成図
【図１３】同リチウムイオン電池生産方法で用いるドライボックスの他の実施例を示す上面から見た構成図
【図１４】同ドライボックスの他の実施例を示す正面から見た構成図
【図１５】同ドライボックスの他の実施例を示す右側面から見た構成図
【図１６】同ドライボックスの他の実施例を示す左側面から見た構成図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の第１の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスは、負極用電極シートの負極用集電体に負極用タブを、正極ユニットの正極用集電体に正極用タブを、それぞれ溶接して製作した電池素子を基材の収容部に配置し、基材を蓋材で覆い、基材と蓋材とをヒートシールすることでパウチパッケージを製作するパウチパッケージング工程を行う第１の作業室と、パウチパッケージング工程で製作したパウチパッケージ内に、溶液注入部から電解液を注入する注液工程を行う第２の作業室と、第１の作業室と第２の作業室との間に配置されるパス室と、第１の作業室と第２の作業室とパス室とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニットとを有し、第１の作業室とパス室との間には第１の扉を設け、第２の作業室とパス室との間には第２の扉を設けたものである。本実施の形態によれば、パウチパッケージング工程と注液工程とを小規模設備で行え、効率的にリチウムイオン電池を生産できる。
【００１０】
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、電池素子、基材、および蓋材を搬入する真空オーブン室を有し、真空オーブン室と第１の作業室とを第３の扉を介して接続したものである。本実施の形態によれば、真空オーブン室で真空乾燥された後に第１の作業室に電池素子、基材、および蓋材を搬入できる。
【００１１】
本発明の第３の実施の形態は、第１または第２の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第１の作業室の内部を、第１の作業台によって第１の上部作業室と第１の下部作業室に区分し、基材と蓋材とをヒートシールするヒートシール装置を、第１の上部作業室と第１の下部作業室とに配置し、第１の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第１の作業口を設け、第１の作業口を第１の扉を操作できる位置に配置したものである。本実施の形態によれば、ヒートシールの作業性に優れている。
【００１２】
本発明の第４の実施の形態は、第２の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第１の作業室の内部を、第１の作業台によって第１の上部作業室と第１の下部作業室に区分し、第１の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第３の作業口を設け、第３の作業口を第３の扉を操作できる位置に配置したものである。本実施の形態によれば、清浄度や乾燥度を維持しやすい。
【００１３】
本発明の第５の実施の形態は、第１から第３のいずれかの実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第２の作業室の内部を、第２の作業台によって第２の上部作業室と第２の下部作業室に区分し、注液工程で注入する電解液の注入装置を第２の上部作業室に配置し、注液工程でパウチパッケージの周囲環境を真空にする真空室を第２の下部作業室に配置し、第２の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第２の作業口を設け、第２の作業口を第２の扉を操作できる位置に配置したものである。本実施の形態によれば、電解液注入の作業性に優れている。
【００１４】
本発明の第６の実施の形態は、第３または第４の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第１の作業台には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第１の通気部が形成され、ドライ発生ユニットからのドライ空気は第１の上部作業室に導かれ、第１の上部作業室に導かれたドライ空気は第１の通気部から第１の下部作業室に導かれるものである。本実施の形態によれば、清浄度や乾燥度を維持しやすい。
【００１５】
本発明の第７の実施の形態は、第６の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第１の通気部を、第１の作業口または第３の作業口とヒートシール装置との間に形成したものである。本実施の形態によれば、清浄度や乾燥度を維持しやすい。
【００１６】
本発明の第８の実施の形態は、第５の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第２の作業台には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第２の通気部が形成され、ドライ発生ユニットからのドライ空気は第２の上部作業室に導かれ、第２の上部作業室に導かれたドライ空気は第２の通気部から第２の下部作業室に導かれるものである。本実施の形態によれば、清浄度や乾燥度を維持しやすい。
【００１７】
本発明の第９の実施の形態は、第８の実施の形態によるリチウムイオン電池生産用ドライボックスであって、第２の通気部を、第２の作業口と注入装置との間に形成したものである。本実施の形態によれば、清浄度や乾燥度を維持しやすい。
【実施例】
【００１８】
以下本発明の一実施例によるリチウムイオン電池生産方法について説明する。
図１は本実施例によるリチウムイオン電池生産方法における塗工工程を示す構成図である。
塗工工程では、集電体１に活物質２を塗布し乾燥させて電極ロールシート３を製作する。正極の集電体１にはアルミ箔、負極の集電体１には銅箔、正極の活物質２にはリチウムイオン金属酸化物、負極の活物質２には炭素材料などを用いる。
【００１９】
図２は同リチウムイオン電池生産方法におけるスリット工程を示す構成図である。
スリット工程では、塗工工程で製作した電極ロールシート３を、所定の幅に切断する。
【００２０】
図３は同リチウムイオン電池生産方法におけるシートプレスカッター工程を示す構成図である。
シートプレスカッター工程では、活物質２を塗工した電極ロールシート３を巻き出し、電極ロールシート３を、加圧ロール５１により圧縮し、その後にロータリーカッター５２にて所定長さに切断する。
ロータリーカッター５２は、ローラ面に軸に平行なカッター５２ａを有している。ロータリーカッター５２に対向して受けローラ５３を備え、カッター５２ａと受けローラ５３との間で電極ロールシート３を切断する。
【００２１】
図４は同リチウムイオン電池生産方法におけるシートクリーナー工程を示す構成図である。
シートクリーナー工程では、シートプレスカッター工程で枚葉に切断された電極シート４の表裏面及び端面をクリーニングする。
電極シート４の端面のクリーニングは、一対のブラシ５４を回転させ、一対のブラシ５４の間に電極シート４を通過させることで行う。
電極シート４の表裏面のクリーニングは、一対のブラシ５５を回転させ、一対のブラシ５５の間に電極シート４を通過させることで行う。電極シート４の表裏面のクリーニングでは、電極シート４の表裏面の脱落粉やエッジ部の脱落しやすい活物質２を払い取る。更に、一対の回転体５６の間で不織布５７を電極シート４に押圧させることで、電極シート４の表裏面の脱落粉やエッジ部の脱落しやすい活物質２を不織布５７で拭き取る。
なお、電極シート４の端面のクリーニング又は電極シート４の表裏面のクリーニングを省略してもよい。
【００２２】
図５は同リチウムイオン電池生産方法におけるセパレータ積層工程を示す構成図である。
セパレータ積層工程では、シートクリーナー工程でクリーニングされた正極用電極シート４ａの表裏面にセパレータ５を配置して正極ユニット１０とする。なお、正極用集電体１ａ以外の面、すなわち活物質２が塗工されている面はセパレータ５で覆われる。
【００２３】
図６は同リチウムイオン電池生産方法における電極積層工程を示す構成図である。
電極積層工程では、シートクリーナー工程でクリーニングされた負極用電極シート４ｂと正極ユニット１０とを積層する。
複数枚の負極用電極シート４ｂと複数枚の正極ユニット１０とが積層される。
なお、負極用集電体１ｂ以外の面、すなわち活物質２が塗工されている面は正極ユニット１０、すなわちセパレータ５で覆われる。
【００２４】
図７は同リチウムイオン電池生産方法におけるタブ溶接工程を示す構成図である。
タブ溶接工程では、電極積層工程で積層された負極用電極シート４ｂと正極ユニット１０とを包装材１１でラッピングして粘着テープで留め、負極用電極シート４ｂの負極用集電体１ｂに負極用タブ１２ｂを、正極ユニット１０の正極用集電体１ａに正極用タブ１２ａを、それぞれ溶接して電池素子２０を製作する。
【００２５】
図８は同リチウムイオン電池生産方法におけるパウチパッケージング工程を示す構成図である。
パウチパッケージング工程では、タブ溶接工程で製作した電池素子２０を基材３１の収容部３２に配置し、基材３１を蓋材３３で覆い、基材３１と蓋材３３とをヒートシールにより封止することで、パウチパッケージ４０を製作する。
パウチパッケージ４０は、基材３１と蓋材３３との間を、収容部３２を有する第１の空間４１と第２の空間４２とに区画している。第１の空間４１と第２の空間４２との間には連通部４３を有し、第２の空間４２には外部とつながる溶液注入部４４を有している。
なお、正極用タブ１２ａと負極用タブ１２ｂとは、基材３１及び蓋材３３から露出させている。
【００２６】
図９は同リチウムイオン電池生産方法における注液工程を示す構成図である。
注液工程では、パウチパッケージング工程で製作したパウチパッケージ４０内に、溶液注入部４４から電解液を注入し、電池素子２０に電解液を含浸させる。
図９（ａ）は、電解液の注液工程を示している。注入装置５６の注入部５７を溶液注入部４４からパウチパッケージ４０内に挿入する。注入部５７の先端は、第１の空間４１に位置している。パウチパッケージ４０の周囲環境を真空にした状態で電解液を注入する。
図９（ａ）での電解液注入後に、図９（ｂ）に示すように溶液注入部４４をヒートシール４５により封止する。
図９（ｃ）に示すように、溶液注入部４４をヒートシール４５により封止した後に、予備充電を行う。この予備充電は、正極用タブ１２ａと負極用タブ１２ｂとをチャージャー５８に接続して行う。
図９（ｄ）では、予備充電で発生したガスの除去工程を示している。第２の空間４２にデガス用の孔４６を空け、パウチパッケージ４０の周囲環境を真空にし、パウチパッケージ４０内のガスを排出させる。
図９（ｄ）でのガスの除去工程後に、図９（ｅ）に示すように連通部４３をヒートシール４７により封止する。
そして、図９（ｆ）に示すように、第２の空間４２を切り離して完了する。
なお、図９（ａ）での電解液を注入した後、図９（ｂ）に示す溶液注入部４４をヒートシール４５により封止する前には、真空、常圧開放、必要に応じて加圧、加温を繰り返し、内部の電池素子２０に電解液を含浸させる。
【００２７】
図１０は同リチウムイオン電池生産方法におけるシートプレスカッター工程から電極積層工程までの生産ラインを示す構成図である。
シートプレスカッター工程では、電極ロールシート３の切断にロータリーカッター５２を用い、加圧ロール５１にて圧縮された後の電極ロールシート３を、ロータリーカッター５２にて切断して電極シート４としている。
ロータリーカッター５２に搬入される電極ロールシート３の搬入速度より、ロータリーカッター５２から搬出される電極シート４ａ、４ｂの搬出速度を大きくして、ロータリーカッター５２から搬出されるそれぞれの電極シート４ａ、４ｂの間に、一定の間隔Ｘを設けている。このように、それぞれの電極シート４ａ、４ｂの間に、一定の間隔Ｘを設けることで、その後のセパレータ積層工程を連続して行うことができる。
セパレータ積層工程では、ロータリーカッター５２から搬出される正極用電極シート４ａの表裏面にセパレータロールシート５Ｌを配置する工程と、それぞれの正極用電極シート４ａの間に位置するセパレータロールシート５Ｌを封止して接合部６とする工程と、正極用電極シート４ａの間の接合部６を切断する工程とを有して、正極ユニット１０を製作する。接合部６は、ヒートシール、ＵＶ硬化樹脂、又はホットメルトにより形成する。
【００２８】
図１１は本実施例による枚葉積層型リチウムイオン電池における正極ユニットと負極用電極シートとを示す構成図である。
枚葉積層型リチウムイオン電池は、正極用電極シート４ａと負極用電極シート４ｂとをセパレータ５を介して積層して構成される。
正極用電極シート４ａは、活物質を塗工した正極用電極部１ｃと、活物質を塗工していない正極用集電体１ａとから構成され、正極用電極部１ｃの一辺に正極用集電体１ａを形成している。
負極用電極シート４ｂは、活物質を塗工した負極用電極部１ｄと、活物質を塗工していない負極用集電体１ｂとから構成され、負極用電極部１ｄの一辺に負極用集電体１ｂを形成している。
【００２９】
正極ユニット１０は、正極用電極シート４ａと、正極用電極シート４ａの表裏面に配置されるセパレータ５とで構成される。正極用電極シート４ａの表面に配置した一方のセパレータ５の外周と、正極用電極シート４ａの裏面に配置した他方のセパレータ５の外周とは接合される。２枚のセパレータ５の外周での接合は、ヒートシール、ＵＶ硬化樹脂、又はホットメルトにより行われる。
正極用電極部１ｃの外形寸法（幅Ｗ１、奥行Ｄ１）は、負極用電極部１ｄの外形寸法（幅Ｗ２、奥行Ｄ２）より小さく、セパレータ５の外形寸法（幅Ｗ３、奥行Ｄ３）は、正極用電極部１ｃの外形寸法（幅Ｗ１、奥行Ｄ１）より大きい。セパレータ５の外形寸法（幅Ｗ３、奥行Ｄ３）は、負極用電極部１ｄの外形寸法（幅Ｗ２、奥行Ｄ２）以下とする。セパレータ５の外形寸法（幅Ｗ３、奥行Ｄ３）は、負極用電極部１ｄの外形寸法（幅Ｗ２、奥行Ｄ２）と同じとすることが好ましい。なお、本実施例での外形寸法は、幅と奥行であり、高さは含まない。
正極用電極部１ｃの表裏面はすべてセパレータ５で覆われ、正極用集電体１ａの表裏面の一部はセパレータ５で覆われ、正極用集電体１ａの表裏面の一部はセパレータ５からはみ出して形成される。
正極ユニット１０と負極用電極シート４ｂとは、正極用集電体１ａと負極用集電体１ｂとが重ならないように積層される。本実施例では、一方に正極用集電体１ａが、他方に負極用集電体１ｂが位置するように正極ユニット１０と負極用電極シート４ｂとを積層している。
【００３０】
本実施例によれば、正極用電極部１ｃの外形寸法（幅Ｗ１、奥行Ｄ１）を、負極用電極部１ｄの外形寸法（幅Ｗ２、奥行Ｄ２）より小さくし、正極用電極部１ｃより大きい外形寸法（幅Ｗ３、奥行Ｄ３）のセパレータ５を、負極用電極部１ｄの外形寸法（幅Ｗ２、奥行Ｄ２）以下としたことで、正極用電極シート４ａと負極用電極シート４ｂとがずれて積層されても、正極用電極部１ｃに対向する面には必ず負極用電極部１ｄが存在するためデンドライトが発生することがなく、デンドライトによる発熱発火の発生を抑え、電池性能の向上を期待できる。
また本実施例によれば、セパレータ５と負極用電極部１ｄとを同じ外形寸法（Ｗ３＝Ｗ２、Ｄ３＝Ｄ２）とし、正極用集電体１ａが突出していないセパレータ５の一辺と、負極用集電体１ｂが形成されていない負極用電極シート４ｂの一辺とを用いて正極ユニット１０と負極用電極シート４ｂとの位置決めを行えるため、正極ユニット１０と負極用電極シート４ｂとの位置合わせを正確に行える。
【００３１】
図１２は同リチウムイオン電池生産方法で用いるドライボックスを示す構成図である。
ドライボックス６０は、第１の作業室６１と、第２の作業室６２と、第１の作業室６１と第２の作業室６２との間に配置されるパス室６３と、ドライ発生ユニット６４とを有する。
第１の作業室６１は、少なくとも一つの面に作業者の手を挿入できる第１の作業口６１ａを有している。第２の作業室６２は、少なくとも一つの面に作業者の手を挿入できる第２の作業口６２ａを有している。
第１の作業室６１には、パス室６３との間を開閉可能な第１の扉６１ｂを、第２の作業室６２には、パス室６３との間を開閉可能な第２の扉６２ｂを有している。
パス室６３には、輸送用通い箱７０の搬入出が可能な扉６３ａを有している。
ドライ発生ユニット６４は、第１の作業室６１と第２の作業室６２とパス室６３とを独立して乾燥空間にできるように、それぞれ独立した循環経路６４ａ、６４ｂ、６４ｃを備えている。
ここで、輸送用通い箱７０は、乾燥工程の後に電池素子２０を収納して搬送する搬送工程で用いられる。
ドライボックス６０では、パウチパッケージング工程や注液工程を行うことができる。
本実施例に示すドライボックス６０では、パウチパッケージング工程及び注液工程のいずれかの工程を行うこともできるが、パウチパッケージング工程及び注液工程を行うこともできる。
本実施例によるドライボックス６０を用いれば、中小規模の工場での生産が可能であり、輸送用通い箱７０を用いた搬送工程を有することで、パウチパッケージング工程や注液工程を、電池素子を製造する工場とは別の場所で行うことができ、例えば複数箇所に分散させることもでき、中小規模の工場を活用した生産を行える。
【００３２】
図１３から図１６は同リチウムイオン電池生産方法で用いるドライボックスの他の実施例を示す構成図である。
本実施例によるドライボックス６０は、パウチパッケージング工程を行う第１の作業室６１と、注液工程を行う第２の作業室６２と、第１の作業室６１と第２の作業室６２との間に配置されるパス室６３と、第１の作業室６１と第２の作業室６２とパス室６３とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニット６４と、電池素子２０、基材３１、および蓋材３３を搬入する真空オーブン室６５とを備えている。真空オーブン室６５は第１の作業室６１に隣接して配置している。第１の作業室６１には、電池素子２０、基材３１、および蓋材３３を搬入する扉６５ｂを設けている。
第１の作業室６１とパス室６３との間には第１の扉６１ｂを設け、第２の作業室６２とパス室６３との間には第２の扉６２ｂを設け、真空オーブン室６５と第１の作業室６１との間には第３の扉６５ａを設けている。第３の扉６５ａは、真空オーブン室６５の内部圧力と第１の作業室６１の内部圧力の差が所定以上の場合には、開けないように構成されている。第１の作業室６１および第２の作業室６２は、ドライ発生ユニット６４から供給される清浄度が高く乾燥度の高いドライ空気によって、外部より高い圧力に保たれている。
第１の作業室６１には、真空オーブン室６５で真空乾燥され、湿気が除去された電池素子２０、基材３１、および蓋材３３が搬入される。
【００３３】
第１の作業室６１においては、負極用電極シート４ｂの負極用集電体１ｂに負極用タブ１２ｂを、正極ユニット１０の正極用集電体１ａに正極用タブ１２ａを、それぞれ溶接して製作した電池素子２０を基材３１の収容部に配置し、基材３１を蓋材３３で覆い、基材３１と蓋材３３とをヒートシール装置９０でヒートシールすることでパウチパッケージ４０を製作する、パウチパッケージング工程を行う。
第２の作業室６２においては、パウチパッケージング工程で製作したパウチパッケージ４０内に、溶液注入部４４から電解液を注入する、注液工程を行う。
【００３４】
第１の作業室６１の内部は、第１の作業台８１によって第１の上部作業室６１Ｕと第１の下部作業室６１Ｄに区分している。
基材３１と蓋材３３とをヒートシールするヒートシール装置９０は、上部ヒートシール装置９１と下部ヒートシール装置９２とで構成され、上部ヒートシール装置９１は第１の上部作業室６１Ｕに配置し、下部ヒートシール装置９２は第１の下部作業室６１Ｄに配置している。
第１の上部作業室６１Ｕには、作業者の手を挿入できる第１の作業口６１ａを設け、第１の作業口６１ａは第１の扉６１ｂを操作できる位置に配置している。
第１の上部作業室６１Ｕには、作業者の手を挿入できる第３の作業口６１ｃを設け、第３の作業口６１ｃは第３の扉６５ａを操作できる位置に配置している。
第２の作業室６２の内部は、第２の作業台８２によって第２の上部作業室６２Ｕと第２の下部作業室６２Ｄに区分している。
注液工程で注入する電解液の注入装置５６は、第２の上部作業室６２Ｕに配置している。
注液工程でパウチパッケージ４０の周囲環境を真空にする真空室５９は、第２の下部作業室６２Ｄに配置している。
第２の上部作業室６２Ｕには、作業者の手を挿入できる第２の作業口６２ａを設け、第２の作業口６２ａは第２の扉６２ｂを操作できる位置に配置している。
【００３５】
第１の作業台８１には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第１の通気部８１ａが形成されている。第１の通気部８１ａは、第１の作業口６１ａとヒートシール装置９０との間、および第３の作業口６１ｃとヒートシール装置９０との間に形成している。
ドライ発生ユニット６４からのドライ空気は第１の上部作業室６１Ｕに導かれ、第１の上部作業室６１Ｕに導かれたドライ空気は、第１の通気部８１ａから第１の下部作業室６１Ｄに導かれる。
第２の作業台８２には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第２の通気部８２ａが形成されている。第２の通気部８２ａは、第２の作業口６２ａと注入装置５６との間に形成している。
ドライ発生ユニット６４からのドライ空気は第２の上部作業室６２Ｕに導かれ、第２の上部作業室６２Ｕに導かれたドライ空気は、第２の通気部８２ａから第２の下部作業室６２Ｄに導かれる。
【００３６】
本実施例のドライボックス６０によれば、パウチパッケージング工程と注液工程とを小規模設備で行え、効率的にリチウムイオン電池を生産できる。
また、本実施例のドライボックス６０によれば、ヒートシールや電解液注入の作業性に優れ、清浄度や乾燥度を維持しやすい。
また、本実施例のドライボックス６０によれば、第１の作業室６１および第２の作業室６２を外部より高い圧力に保つことで、第１の作業口６１ａ、第２の作業口６２ａ、および第３の作業口６１ｃからの外気導入を防止している。従って、第１の作業口６１ａ、第２の作業口６２ａ、および第３の作業口６１ｃにはドライボックス６０内を密閉に保つためのグローブを設ける必要が無く、グローブを介しての作業ではないため、作業性に優れている。
なお、本実施例では、第１の作業室６１および第２の作業室６２に限って説明したが、パス室６３または新たなパス室を介して第３の作業室や第４の作業室を増設してもよく、例えば第２の作業室に別の真空オーブン室を隣接して設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によるリチウムイオン電池生産方法によれば、生産拠点を分散させることができ、大規模設備を有する工場と、中小規模の設備を有する工場とが連携して生産を行える。
【符号の説明】
【００３８】
１  集電体
２  活物質
３  電極ロールシート
４  電極シート
４ａ  正極用電極シート
４ｂ  負極用電極シート
５  セパレータ
６  接合部
１０  正極ユニット
１１  包装材
１２ａ  正極用タブ
１２ｂ  負極用タブ
３１  基材
３２  収容部
４０  パウチパッケージ
４１  第１の空間
４２  第２の空間
４３  連通部
４４  溶液注入部
４５  ヒートシール
４７  ヒートシール
５１  加圧ロール
５２  ロータリーカッター
５６  注入装置
５９  真空室
６０  ドライボックス
６１  第１の作業室
６１ａ  第１の作業口
６１ｂ  第１の扉
６１ｃ  第３の作業口
６１Ｕ  第１の上部作業室
６１Ｄ  第１の作業台
６２  第２の作業室
６２ａ  第２の作業口
６２ｂ  第２の扉
６２Ｕ  第２の上部作業室
６２Ｄ  第２の下部作業室
６３  パス室
６３ａ  扉
６４  ドライ発生ユニット
６５  真空オーブン室
６５ａ  第３の扉
７０  輸送用通い箱
８１  第１の作業台
８１ａ  第１の通気部
８２  第２の作業台
８２ａ  第２の通気部
９０  ヒートシール装置
９１  上部ヒートシール装置
９２  下部ヒートシール装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極用電極シートの負極用集電体に負極用タブを、正極ユニットの正極用集電体に正極用タブを、それぞれ溶接して製作した電池素子を基材の収容部に配置し、前記基材を蓋材で覆い、前記基材と前記蓋材とをヒートシールすることでパウチパッケージを製作するパウチパッケージング工程を行う第１の作業室と、
前記パウチパッケージング工程で製作した前記パウチパッケージ内に、溶液注入部から電解液を注入する注液工程を行う第２の作業室と、
前記第１の作業室と前記第２の作業室との間に配置されるパス室と、
前記第１の作業室と前記第２の作業室と前記パス室とを独立して乾燥空間にできるドライ発生ユニットと
を有し、
前記第１の作業室と前記パス室との間には第１の扉を設け、
前記第２の作業室と前記パス室との間には第２の扉を設けた
ことを特徴とするリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項２】
前記電池素子、前記基材、および前記蓋材を搬入する真空オーブン室を有し、
前記真空オーブン室と前記第１の作業室とを第３の扉を介して接続した
ことを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項３】
前記第１の作業室の内部を、
第１の作業台によって第１の上部作業室と第１の下部作業室に区分し、
前記基材と前記蓋材とをヒートシールするヒートシール装置を、
前記第１の上部作業室と前記第１の下部作業室とに配置し、
前記第１の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第１の作業口を設け、
前記第１の作業口を前記第１の扉を操作できる位置に配置した
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項４】
前記第１の作業室の内部を、
第１の作業台によって第１の上部作業室と第１の下部作業室に区分し、
前記第１の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第３の作業口を設け、
前記第３の作業口を前記第３の扉を操作できる位置に配置した
ことを特徴とする請求項２に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項５】
前記第２の作業室の内部を、
第２の作業台によって第２の上部作業室と第２の下部作業室に区分し、
前記注液工程で注入する前記電解液の注入装置を前記第２の上部作業室に配置し、
前記注液工程で前記パウチパッケージの周囲環境を真空にする真空室を前記第２の下部作業室に配置し、
前記第２の上部作業室には、作業者の手を挿入できる第２の作業口を設け、
前記第２の作業口を前記第２の扉を操作できる位置に配置した
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項６】
前記第１の作業台には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第１の通気部が形成され、
前記ドライ発生ユニットからの前記ドライ空気は前記第１の上部作業室に導かれ、
前記第１の上部作業室に導かれた前記ドライ空気は前記第１の通気部から前記第１の下部作業室に導かれる
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項７】
前記第１の通気部を、前記第１の作業口または前記第３の作業口とヒートシール装置との間に形成した
ことを特徴とする請求項６に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項８】
前記第２の作業台には、多数の孔から構成されてドライ空気を通過させる第２の通気部が形成され、
前記ドライ発生ユニットからの前記ドライ空気は前記第２の上部作業室に導かれ、
前記第２の上部作業室に導かれた前記ドライ空気は前記第２の通気部から前記第２の下部作業室に導かれる
ことを特徴とする請求項５に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【請求項９】
前記第２の通気部を、前記第２の作業口と前記注入装置との間に形成した
ことを特徴とする請求項８に記載のリチウムイオン電池生産用ドライボックス。
【国際調査報告】
2015186367.tif 000019
2015186367.tif 000020
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