(57)【要約】【課題】袋状の二次電池の容器を効率良く製造する。【解決手段】シート部材１の塑性加工と折り畳み加工とによって、電極部材８を収納する袋状の容器２を形成するとき、シート部材１の長手方向の縁にリブ部１ｅ，１ｆをプレス加工にて形成する。このリブ部１ｅ，１ｆの形成により、電極部材８を収納用の凹部１ａ形成に際して、シート部材１の変形が抑制され平坦部が確保されるので、その後の吸引パッド４による吸着搬送、及び折り曲げ加工を良好に行うことができ、高品質な二次電池を効率良く製造することができる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート部材を成形し、電極部材嵌め込み用の凹部を形成するとともに、シート部材の長手方向の辺に沿いリブ部を形成する成形工程と、
この成形工程により形成された前記凹部に電極部材を嵌め込む工程と、
この工程の後に、前記電極部材を挟むように前記シート部材を折り畳む折り畳み工程と、
この折り畳み工程の後に、前記シート部材の周縁部を封止し、開口部を有した袋状に形成する工程と、
この工程の後に、前記開口部から前記電極部材に電解液を注入する工程と、
この工程の後に前記開口部を封止する工程と
からなることを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項２】
前記シート部材は、前記折り畳み工程に先立ち、その折り畳み線上の端部の前記リブ部に、外側から内側に向けた切り込みが形成されることを特徴とする請求項１記載の二次電池の製造方法。
【請求項３】
前記折り畳み工程の後に、前記リブ部は前記シート部材の本体部分から切り離すように切断されることを特徴とする請求項１または２に記載の二次電池の製造方法。
【請求項４】
順次送り込まれてくるシート部材を所定長さに切断するカッタと、
前記所定長さのシート部材に電極部材嵌め込み用の凹部を形成するプレス装置と、
前記凹部に電極部材を嵌め込んだ状態でこの電極部材を挟むように前記所定長さのシート部材を折り畳む折り曲げ加工機と、
折り畳まれたシート部材の周辺部を封止し、開口部を有した袋状に形成する第１の封止装置と、
前記開口部を介して所定量の電解液を注入する注入装置と、
この注入装置による電解液注入後、前記開口部を封止する第２の封止装置とを有する二次電池の製造装置において、
前記プレス装置は、前記凹部を形成する型と、前記所定長さのシート材の長手方向に沿ってリブ部を形成する型とを有することを特徴とする二次電池の製造装置。
【請求項５】
前記折り曲げ加工機による折り畳み前のシート部材に対し、前記折り曲げ加工機による折り畳み線上の端部の前記リブ部に切り込みを入れるカッタをさらに有することを特徴とする請求項４記載の二次電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばポリマーリチウム二次電池等の製造に好適な二次電池の製造方法及び製造装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池は、電極部材を収納したアルミニウム製の容器内に、電解液が注入された後密閉され、充放電の繰り返しによる、電極部材に対する電解液の浸潤が図られて製造される。
【０００３】
図５は、従来の製造方法及び製造装置におけるポリマーリチウム二次電池の製造工程を示した概略図である。
【０００４】
すなわち、まず最初に、図５（ａ）に示すように、所定幅からなるアルミニウム製の長いシート材が順次送り込まれ、カッタ（切断刃）２による所定長さ寸法の切断により、容器を形成するための所定長さのシート部材１が形成される。
【０００５】
次に、図５（ｂ）に示すように、形成されたシート部材１に対し、プレス装置における金型３によりプレス加工が施されるので、シート部材１は塑性変形し、図５（ｃ）に示したように、電極部材の形状に即した凹部１ａが形成される。なお、その凹部１ａは、シート部材１を長手方向で二つ折りに折り畳んだとき、凹部１ａに収納された電極部材を覆い、電極部材を挟み込むことができる位置に形成される。
【０００６】
電極部材嵌め込み用の凹部１ａが形成されたシート部材１は、図５（ｃ）に示したように、その平坦部を吸着した吸引パッド４により搬送され、図５（ｄ）に示すように、折り畳み成形の作業台となるパレット５上に載置される。
【０００７】
パレット５には、図示のように、長手方向の両縁に沿い、開閉により、載置されたシート部材１の長手方向に沿い、その縁部を着脱自在に保持可能に構成された複数個のチャック５１が設けられている。
【０００８】
チャック５１は、図５（ｄ）に示すように、下方の操作ロッド５２が図示矢印（上）方向へ移動して押し上げたときに開動作して、シート部材１をパレット５上に受取り載置し、図５（ｅ）に示すように、操作ロッド５２が下方向へ退避移動して閉動作を行い、シート部材１の縁部をパレット５上で保持するように構成されている。
【０００９】
パレット５上のシート部材１は、このように長手方向に配置された複数個のチャック５１の選択的な開閉操作のもとに、折り曲げ加工機による以下説明の折り畳み工程を経て、袋状の容器に成形される。
【００１０】
すなわち、まず図５（ｆ）に示すように、電極部材と同形状のダミーワーク６がシート部材１の凹部１ａに収納され、不図示の折り曲げ加工機により二つ折りに折り畳まれる。なお、ダミーワーク６は、全体的に電極部材と同形状ではあるが、電極部材の電極リードの部分は省略されている。
【００１１】
ダミーワーク６を凹部１ａに嵌め込み収納し、長手方向に二つ折りに折り畳まれたシート部材１は、図５（ｇ）に示すように、折り畳み側の辺を除く残りの三方の縁部をカッタ（切断刃）７ａ，７ｂ，７ｃによりカット（切断）されて整形される。
【００１２】
次に、整形されたシート部材１は開かれ、中からダミーワーク６が取り出され、その取り出された後の凹部１ａに、図５（ｈ）に示すように、正負の各電極リード８ａ，８ｂをシート部材１の外側にはみ出させた状態の電極部材８を嵌め込み収納する。なお、電極部材８自体は、セパレータを介して積層された正極及び負極がコイル状に巻回された偏平な矩形状をなし、正極及び負極にそれぞれ接続された電極リード８ａ，８ｂを有する。
【００１３】
そこで次に、シート部材１は、図５（ｉ）及び図５（ｊ）にそれぞれ示すように、開口部側である図示左方の縁（辺）部と折り畳み側の縁（辺）部を除く、残りの二辺の縁（辺）部を、封止装置を構成した一対のヒーターブロック９１，９１、９２，９２による押圧加熱により封止（シール）され、電極部材８を中に収納した袋状の容器が形成される。
【００１４】
このようにして、シート部材１の加工成形並びに折り畳みに成形等を経て、電極部材８を中に収納して袋状に形成された容器は、たとえば真空チャンバ内において、開口部からの所定量の電解液が注入され、その注入後の開口部の封止装置による封止、さらに電極部材８に対する充放電の繰り返しによる液枯れ防止が図られて二次電池が完成する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ポリマーリチウム二次電池等の製造過程において、電極部材８を中に収納した袋状の容器が製造されるが、その過程で、図５（ｂ）に示したように、金型３のプレス操作による塑性変形により、シート部材１には電極部材８嵌め込み用の凹部１ａが形成される。
【００１６】
このようなプレス操作による塑性変形では、図６（ａ）に拡大して示したように、シート部材１の面に向けて矢印Ｙ方向にプレス力が加わるので、シート部材１自体は、面方向に沿い、矢印Ｘで示す方向に引っ張り力が作用する。
【００１７】
このようなシート部材１の面（Ｘ）方向への力は、図６（ｂ）に示すように、本来は、平坦であるべき部分を歪ませ、シート部材１全体を変形させる要因となった。
【００１８】
このようなシート部材１の変形は、図５（ｃ）に示したように、次の折り畳み加工工程に向けた搬送移動のために、吸引パッド４による吸着が行われるが、平坦部の変形により適切かつ十分な吸着が行われず、円滑な搬送が行われないケースが発生した。
【００１９】
また、上記のように、金型３の押圧によるシート部材１全体の変形は、その後の工程、すなわち折り畳み整形等における寸法精度を低下させる要因ともなり、また歪みや皺の発生は外観上の美観をも損ねさせ、二次電池としての商品価値をも低下させかねないので改善が要望されていた。
【００２０】
そこで、本発明は、プレス操作による凹部形成時の不要な変形を回避し、平坦性を確保して、吸引パッドによる吸着搬送が円滑に行われるとともに、寸法精度や外観が良好な二次電池を製造できる製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明は、二次電池の製造方法において、シート部材を成形し、電極部材嵌め込み用の凹部を形成するとともに、シート部材の長手方向の辺に沿いリブ部を形成する成形工程と、この成形工程により形成された前記凹部に電極部材を嵌め込む工程と、この工程の後に、前記電極部材を挟むように前記シート部材を折り畳む折り畳み工程と、この折り畳み工程の後に、前記シート部材の周縁部を封止し、開口部を有した袋状に形成する工程と、この工程の後に、前記開口部から前記電極部材に電解液を注入する工程と、この工程の後に前記開口部を封止する工程とからなることを特徴とする。
【００２２】
また、第２の本発明は、順次送り込まれてくるシート部材を所定長さに切断するカッタと、前記所定長さのシート部材に電極部材嵌め込み用の凹部を形成するプレス装置と、前記凹部に電極部材を嵌め込んだ状態でこの電極部材を挟むように前記所定長さのシート部材を折り畳む折り曲げ加工機と、折り畳まれたシート部材の周辺部を封止し、開口部を有した袋状に形成する第１の封止装置と、前記開口部を介して所定量の電解液を注入する注入装置と、この注入装置による電解液注入後、前記開口部を封止する第２の封止装置とを有する二次電池の製造装置において、前記プレス装置は、前記凹部を形成する型と、前記所定長さのシート材の長手方向に沿ってリブ部を形成する型とを有することを特徴とする。
【００２３】
このように本発明の二次電池の製造方法及び製造装置によれば、シート部材に対する電極材嵌め込み用の凹部形成に際して、長手方向の縁の辺に沿いリブ部が形成されるものである。
【００２４】
このシート部材の長手方向に形成されたリブ部は、シート部材本体において少なくとも長手方向に平坦性を確保するように作用するので、吸引パッドの吸着搬送が的確に行われるとともに、変形の抑制により折り畳み整形時の寸法精度も向上し、良好な外観を呈する二次電池を効率良く製造することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による二次電池の製造方法及び製造装置の一実施の形態を図１ないし図４を参照して詳細に説明する。なお、図５及び図６に示した従来の二次電池の製造方法及び製造装置と同一構成には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２６】
図１は、本発明による二次電池の製造方法及び製造装置の第１の実施の形態を示した主要工程図である。なお、図１に示した二次電池の製造方法及び製造装置においても、リチウムイオン二次電池等の二次電池を製造するものとして以下説明する。
【００２７】
すなわち、第１の実施の形態による二次電池の製造方法及び製造装置は、まず図１（ａ）に示すように、従来と同様に、順次送り込まれてくるアルミニウム製のシート材は、カッタ（切断刃）２により所定長さに切断されてシート部材１が形成される。またこの実施の形態では、カッタ２による切断とともに、併設された２個の他のカッタ（切断刃）２１，２２により、後述するように、二つ折りの折り畳み線上にあって、長手方向の両側の縁（辺）に形成されるリブ部の部分に、その外側から内側に向けた切り込み１ｃ，１ｄが形成される。　二つ折りの折り畳み線上の両外側に切り込み１ｃ，１ｄが形成されたシート部材１は、図１（ｂ）に示す塑性変形の工程に搬送され、プレス装置を構成した金型３のプレス操作による成形により、電極部材の形状に対応した嵌め込み用の凹部１ａが形成される。またそれと同時に、同じくプレス装置を構成した断面Ｌ字状からなる２個の他の金型３１，３２により、長手方向の両側の縁（辺）の押圧成形によりリブ部の形成が行われる。
【００２８】
すなわち、シート部材１には、図１（ｃ）に示すように、凹部１ａとともに、切り込み１ｃ，１ｄを有する長手方向の縁（辺）に沿い、９０度に折り曲げ加工されたリブ部１ｅ，１ｆが形成される。
【００２９】
そこで、図１（ｂ）に示した金型３，３１，３２による押圧操作の様子を図２（ａ）に拡大して示し、その図２（ａ）の金型のプレス操作による塑性変形で形成されたシート部材１を図２（ｂ）に拡大して示す。
【００３０】
図２（ｂ）に示したように、シート部材１は、その長手方向の両縁における、他の金型３１，３２によるリブ部１ｅ，１ｆを形成したので、図６（ｂ）に示した従来のシート部材１とは相違して、少なくとも長手方向での平坦性が確保される。
【００３１】
すなわち、図２（ａ）に示したように、他の金型３１，３２は、台座１０上において、金型３による凹部１ａ形成に同期したプレス操作を行い、シート材１の長手方向の縁を折り直角に折り曲げてリブ部１ｅ，１ｆを形成するので、シート部材１の変形は抑制され、図２（ｂ）に示したように、良好な平坦性を確保する。もっとも、他の金型３１，３２は、シート部材１に対し、金型３による凹部１ａの形成に若干先行して、あるいは凹部１ａの形成後に、プレス操作を行うようにしても良い。なお、凹部１ａの形成後に、このプレス操作を行った場合には、このプレス操作によってシート部材１に作用する引っ張り力により、凹部形成時に歪んだシート１部材を矯正することができる。
【００３２】
このようにして、プレス装置における凹部１ａ及びリブ部１ｅ，１ｆの形成により、良好な平坦性が確保されたシート部材１は、図１（ｃ）に示すように、その平坦な面の部分を吸引パット４に吸着されて搬送され、図１（ｄ）に示したように折り畳み成形の作業台となるパレット５上に搬送される。
【００３３】
なお、本実施の形態におけるシート部材１は、幅方向にリブ部１ｅ，１ｆを有しているので、パレット５の幅は、リブ部１ｅ，１ｆ間の幅形状に対応した寸法に構成される。パレット５上に載置されたシート部材１は、図１（ｅ）に示すように、チャック５１の閉動作により保持される。
【００３４】
次に、パレット５上のシート部材１は、図１（ｆ）に示すように、従来と同様に、シート部材１の凹部１ａに電極部材と同形状のダミーワーク６を嵌め込まれた状態で、不図示の折り曲げ加工機により二つ折りに折り畳まれる。
【００３５】
このとき、リブ部１ｅ，１ｆの折り畳み線上には、外側から内側に向けて切り込み１ｃ，１ｄが形成されているので、二つ折りの折り曲げ加工が円滑かつ適切に行われる。
【００３６】
ダミーワーク６を嵌め込まれ、二つ折りに折り畳まれたシート部材１は、図１（ｇ）に示すように、折り畳み側の縁を除く他の三方の縁がカッタ（切断刃）７ａ，７ｂ，７ｃでカット（切断）され、このときリブ部１ｅ，１ｆも本体部分から切り離すようにカットされて整形される。
【００３７】
整形後のシート部材１の凹部１ａには、図１（ｈ）に示すように、ダミーワーク６に代えて、正負の各電極リード８ａ，８ｂをシート部材１の外側にはみ出させた状態の電極部材８が嵌め込み収納される。
【００３８】
電極部材８を嵌め込み収納したシート部材１は、二つ折りに折り畳まれた状態から、図１（ｉ），（ｊ）にそれぞれ示すように、開口部側となる図示左方の縁（辺）を除いた他の交差する二辺の縁部を、それぞれ第１の封止装置を構成した一対のヒーターブロック９１，９１、９２，９２によりヒートシールされてアルミニウム製の容器が完成する。
【００３９】
上記工程により、電極部材８を収納した袋状容器のシート部材１は、その後たとえば真空チャンバ内において、図３（ａ）に示すように、注入装置における注液ノズル１１を用いた開口部からの所定量の電解液注入後、図３（ｂ）に示すように、第２の封止装置を構成したヒータブロック１０１，１０２により開口部の熱圧着による封止が行われ、さらに電極部材１に対する充放電の繰り返し工程により液枯れ防止が図られて二次電池が完成する。
【００４０】
以上説明のように、本実施の形態によれば、塑性加工により、電極部材嵌め込み用の凹部１ａがシート部材１に形成されるが、変形防止用のリブ部１ｅ，１ｆを凹部形成と同時にあるいはその前もしくは後に設けたので、製造過程における加工において、シート部材１の不要な変形は抑制、あるいは矯正され、折り畳み形成時の寸法精度は向上し、商品価値の優れた高品質な二次電池を効率良く製造することができる。
【００４１】
また、上述した実施の形態において、パレット５の幅をリブ部１ｅ，１ｆ間の幅形状に対応した寸法に設定したことで、凹部１ａの形成されたシート部材１は、次工程おいてこのリブ部１ｅ，１ｆを用いて位置決めさせることができる。これは、パレット５の幅寸法をリブ部１ｅ，１ｆ間の寸法と同じに設定し、パレット５にリブ部間を嵌め込むことにより位置決めしても良いし、リブ部１ｅ，１ｆ間の幅寸法をパレットの幅寸法より大きくとり、一方のリブ部をパレット側面に当接させるようにして行っても良い。
【００４２】
さらに、二つ折りの折り畳み線上の両外側に切り込み１ｃ，１ｄを形成したので、図１（ｆ）で示した二つ折りの折り曲げ加工を、非常に円滑に、かつ高い折り曲げ位置精度で行うことができる。
【００４３】
以上説明の第１の実施の形態では、リブ部１ｅ，１ｆは、シート部材１の長手方向の辺を断面Ｌ字状となるように折り曲げ形成したが、要するに、凹部１ａ形成時に、シート部材１自体が面方向への引っ張り力の発生が抑制されるように、あるいは凹部形成時の引っ張り力おいて歪んだシート部材１を矯正するように機能すれば良いので、リブ部の形状は断面Ｌ字状に限らなくとも良い。
【００４４】
すなわち、図４は本発明による二次電池の製造方法及び製造装置の第２の実施の形態におけるシート部材１を示した図で、図１及び図２に示した第１の実施の形態とは異なり、リブ部１ｅ，１ｆの形状を断面Ｕ字状に形成したことを特徴とする。
【００４５】
すなわち、第２の実施の形態と第１の実施の形態との相違点は、断面Ｕ字状のリブ部１ｅ，１ｆを形成するために、図１（ｂ）に示した工程における他の金型３１，３２の形状が異なる点、また図１（ｄ）及び（ｆ）に示した工程において、チャック５１がＵ字状のリブ部を避けつつシート部材１をパレット５上で押さえ込むように構成される点が異なるのみであり、他の製造工程等は同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４６】
さらには、リブ部はシート部材１の二辺だけでなく全辺に沿って設けるようにしても良い。
【００４７】
【発明の効果】
本発明による二次電池の製造方法及び製造装置によれば、塑性加工による容器の製造において、不要な変形を抑制して、高品質な二次電池を効率良く製造することができるものであり、実用上顕著な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による二次電池の製造方法及び製造装置の第１の実施の形態を説明したもので、二次電池製造の要部工程図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、図１（ｂ）及び（ｃ）に示した工程の拡大図である。
【図３】図３は、図１に示した工程の後に実施される注入装置による電解液の注入、及び封止装置による開口部封止を示した説明図である。
【図４】本発明による二次電池の製造方法及び製造装置の第２の実施の形態のシート部材を示した拡大斜視図である。
【図５】従来の二次電池の製造方法及び製造装置を説明したもので、二次電池製造の概略工程図である。
【図６】図６（ａ）は、図５に示した工程におけるシート部材の塑性加工時の作用を説明した斜視図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す塑性加工を経たシート部材を示した斜視図である。
【符号の説明】
１　シート部材
１ａ　凹部
１ｃ，１ｄ　切り込み
１ｅ，１ｆ　リブ部
３　金型（プレス装置）
３１，３２　他の金型
４　吸引パッド
７ａ，７ｂ，７ｃ　カッタ（切断刃）
８　電極部材
８ａ，８ｂ　電極リード
９１，９２　ヒーターブロック（第１の封止装置）
１０１，１０２　ヒーターブロック（第２の封止装置）
１１　注液ノズル（注入装置）
【図１】
2004031152.tif 000003
【図２】
2004031152.tif 000004
【図３】
2004031152.tif 000005
【図４】
2004031152.tif 000006
【図５】
2004031152.tif 000007
【図６】
2004031152.tif 000008