(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
区画壁の一部が樹脂フィルム（８０）で構成された真空チャンバ（２０１）を形成する一方、
被包装物（５，６，９）の収容室（２，４）を有し、前記被包装物（５，６，９）を収容した状態で前記収容室（２，４）が減圧排気され、その収容室（２，４）と外部とを連通する出入り口（２６）に形成された接着剤層（１３）が溶融されることに基づき前記出入り口（２６）が封じられて、前記被包装物（５，６，９）を減圧下に維持する真空包装材（１，３）と、前記収容室（２，４）に収容された前記被包装物（５，６，９）とからなるワーク（１０）を、前記樹脂フィルム（８０）で覆う形態にて前記真空チャンバ（２０１）内に複数配置し、
前記真空チャンバ（２０１）内を減圧して前記収容室（２，４）内を排気するとともに、前記樹脂フィルム（８０）を介して真空外から前記ワーク（１０）に溶着手段（４０）を間接的に接触させて前記接着剤層（１３）を溶融させる動作と、前記溶着手段（４０）に対して各ワーク（１０）を相対移動させる動作とを順次行い、複数の前記ワーク（１０）に関する真空中での封着を、一度の真空形成でまとめて行うことを特徴とする真空パック方法。
【請求項２】
前記真空包装材（１，３）は、第一シート部材（１）と第二シート部材（３）とが積層されたものであり、それらシート部材（１，３）により形成される前記収容室（２，４）を取り囲み前記第一シート部材（１）と前記第二シート部材（３）とに前記溶着手段（４０）を間接的に接着させ、前記接着剤層（１３）を溶融させて局部的に溶着を生じさせることにより封着部（１２）を形成して、前記収容室（２，４）への空気の進入を阻止する請求項１記載の真空パック方法。
【請求項３】
前記溶着手段（４０）は、超音波溶着装置(４０)である請求項１または２記載の真空パック方法。
【請求項４】
前記樹脂フィルム（８０）には、前記接着剤層（１３）を構成する材料よりも軟化点が高いものを使用する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の真空パック方法。
【請求項５】
前記ワーク（１０）を前記真空チャンバ（２０１）ごと前記溶着手段（４０）に対して所定量だけ相対移動させることにより、前記溶着手段（４０）に対する個々のワーク（１０）の位置決めを行う請求項１ないし４のいずれか１項に記載の真空パック方法。
【請求項６】
真空チャンバ（２０１）を形成するベース（７３）と、前記真空チャンバ（２０１）内に設けられたワーク載置部（８１）と、前記ワーク載置部（８１）が前記真空チャンバ（２０１）の外方に臨む位置に設けられた開放部（８５ｐ）を塞ぎ、前記真空チャンバ（２０１）を形成する区画壁の少なくとも一部をなす樹脂フィルム（８０）と、真空吸引経路（８２）とを備え、
前記ワーク載置部（８１）に配置される複数のワーク（１０）と、真空外より接近される溶着手段（４０）との間に、前記樹脂フィルム（８０）が介在することにより、複数の前記ワーク（１０）に関する溶着を、一度の真空形成でまとめて行えるように構成されていることを特徴とする真空パック治具（２００）。
【請求項７】
前記樹脂フィルム（８０）は、前記ベース（７３）に着脱可能な窓型フレーム（８５）の開放部（８５ｐ）を塞ぐ形態にてその窓型フレーム（８５）に固定されている請求項６記載の真空パック治具（２００）。
【請求項８】
前記窓型フレーム（８５）は、前記ワーク載置部（８１）との対向位置において、該ワーク載置部（８１）に向かって凸となる隔壁部（９１）を有する請求項７記載の真空パック治具（２００）。
【請求項９】
前記窓型フレーム（８５）に真空吸引経路（８２）が形成されている請求項７または８記載の真空パック治具（２００）。
【請求項１０】
前記ベース（７３）を支持するとともに、該ベース（７３）のスライド動作をガイドするスライド基体（７０）をさらに備え、そのスライド基体（７０）には、ベース側位置決めマーク（８７）に一致させるべき基体側位置決めマーク（８６）が、前記ベース（７０）のスライド方向（ＳＬ）に整列して形成されている請求項６ないし９のいずれか１項に記載の真空パック治具（２００）。
【請求項１１】
第一シート部材（１）および第二シート部材（３）にそれぞれ形成された活物質充填室（２，４）に、第一電極活物質（５）および第二電極活物質（６）がそれぞれ充填され、それら電極活物質（５，６）を互いに分離するセパレータ（９）と、該セパレータ（９）との間に前記第一および第二電極活物質（５，６）を挟む１対の電極板（７，８）とが積層配置された電池単位（１０）を形成する工程と、
区画壁の一部が樹脂フィルム（８０）で構成された真空チャンバ（２０１）内に、前記電池単位（１０）を複数配置し、前記真空チャンバ（２０１）内を減圧して前記活物質充填室（２，４）内を排気するとともに、前記樹脂フィルム（８０）を介在させて真空外から前記電池単位（１０）に溶着手段（４０）を個別に接触させて、前記第一シート部材（１）および第二シート部材（３）の少なくとも一方の重なり面に形成された接着剤層（１３）を溶融させ、前記活物質充填室（２，４）への空気の進入を阻止する封着部（１２）を形成する動作と、前記溶着手段（４０）に対して前記電池単位（１０）を相対移動させる動作とを順次行い、複数の前記電池単位（１０）における前記封着部（１２）の形成を、一度の真空形成でまとめて行う真空封着工程と、
を含むことを特徴とする電池（１００）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被包装物を真空パックする方法、その方法を実施するための治具、およびそれらを採用した電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣカードやカード型電卓などの電源用として薄型電池の需要が高まっている。代表的なものとしては、リチウム一次電池が知られている。このような薄型電池は、２枚の金属電極板の間に、セパレータにより分離された負極活物質層と、正極活物質層とを挟み込む形で積層した構造が知られている。
【０００３】
たとえば、図１１に示すような構造の電池単位１０がある。電池単位１０においては、樹脂製のシート部材からなる第一電極活物質ケース１ｃおよび第二電極活物質ケース３ｃに形成された活物質充填室２，４に、第一電極活物質５および第二電極活物質６が充填されている。各電極活物質５，６は、セパレータ９および電極板７，８により、それぞれ電極活物質ケース１ｃ，３ｃに封入されている。第一および第二活物質ケース１ｃ，３ｃの互いの重なり面には封着部１２が形成されている。このような封着部１２は、各活物質充填室２，４に余分な空気をなるべく残さないようにするため、真空中において形成するか、第一電極活物質ケース１ｃと第二電極活物質ケース３ｃとの重なり面から空気を吸引しつつ形成するのが普通である。真空中で溶着を行い、封着部１２を形成する方法に関していえば、真空中にワーク（電池単位１０）と溶着装置の作用部とを同居させる方法が一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、溶着装置の作用部をワークとともに真空中に配置して溶着を行う方法は、真空系を含めた全体の構造も複雑になりがちであるし、多数のワークを一括処理することが難しく、生産性が低い。
【０００５】
本発明の課題は、真空中での溶着により簡単、精密、高効率に真空パックを行う方法、その方法を実施するための治具を提供することにあり、さらには、その方法および治具を用いた薄型電池の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の真空パック方法は、
区画壁の一部が樹脂フィルムで構成された真空チャンバを形成する一方、
被包装物の収容室を有し、被包装物を収容した状態で収容室が減圧排気され、収容室と外部とを連通する出入り口に形成された接着剤層が溶融されることに基づき出入り口が封じられて、被包装物を減圧下に維持する真空包装材と、収容室に収容された被包装物とからなるワークを、樹脂フィルムで覆う形態にて真空チャンバ内に複数配置し、
真空チャンバ内を減圧して収容室内を排気するとともに、樹脂フィルムを介して真空外からワークに溶着手段を間接的に接触させて接着剤層を溶融させる動作と、溶着手段に対してワークを相対移動させる動作とを順次行い、複数のワークに関する真空中での封着を、一度の真空形成でまとめて行うことを特徴とする。
【０００７】
上記方法を簡単に説明すると以下の通りである。まず、パック作業を行うための真空チャンバを用意する。ただし、真空チャンバの区画壁の少なくとも一部は、可撓性を有する樹脂フィルムで構成する。一方、被包装物を包装材の収容室に収め、これをワークとする。そして、複数のワークを真空チャンバの中に一度にセットして、チャンバ内の真空引きを行う。つまり、ワーク全体を真空下におくことで収容室の中を排気する。次に、樹脂フィルムを介して溶着手段をワークに接触させることにより、包装材に形成された接着剤層を溶融させ、封着部を形成して収容室と包装材の外部とを遮断する。これを、真空中の複数のワークについて行う。要は、ワークの側でまとめて真空を形成しておき、ワークに対する封着動作を連続して行うようにしたのである。なお、真空チャンバ内を真空にしたとき、溶着手段が樹脂フィルムを介して届く範囲にワークをセットすることは、いうまでもなく必要なことである。
【０００８】
上記方法によれば、多数のワークに関する溶着を一度の真空形成で行う。つまり、個々のワークについていちいち真空引きを行う手間が省けるので、非常に効率がよい。チャンバの大型化を問題にしなければ、相当数のワークを一括処理できることになり、スループットの向上が期待できる。また、複数のワークが一体に連結されているような場合、本発明の方法を適用すれば、真空パックを行った後に各々を分離することもできる。これにより、より一層の生産効率の向上を図ることができる。また、上記方法によれば、溶着手段を真空内に同居させる必要がないため、多数の真空チャンバに対して１つの溶着手段で対応するといったことも可能であり、フレキシブル性に優れる。
【０００９】
また、より好適な態様において、真空包装材は、第一シート部材と第二シート部材とが積層されたものとされ、それらシート部材により形成される収容室を取り囲み第一シート部材と第二シート部材とに溶着手段を間接的に接着させ、接着剤層を溶融させて局部的に溶着を生じさせることにより封着部を形成することにより、収容室への空気の進入を阻止することができる。
【００１０】
２枚のシート部材が重なり合うことにより構成されるワークは、それらシート部材を直接接合する枠状の封着部を形成することにより、その枠の内側が収容室となる。このように、四方がすべて開放したような形態のワークに対しては、その全部を真空下におき、封着部を形成する本発明の方法が好適である。
【００１１】
また、本発明の電池の製造方法は、
第一シート部材および第二シート部材にそれぞれ形成された活物質充填室に、第一電極活物質および第二電極活物質がそれぞれ充填され、それら電極活物質を互いに分離するセパレータと、該セパレータとの間に第一および第二電極活物質を挟む１対の電極板とが積層配置された電池単位を形成する工程と、
区画壁の一部が樹脂フィルムで構成された真空チャンバ内に、電池単位を複数配置し、真空チャンバ内を減圧して活物質充填室内を排気するとともに、樹脂フィルムを介在させて真空外から電池単位に溶着手段を個別に接触させて、第一シート部材および第二シート部材の少なくとも一方の重なり面に形成された接着剤層を溶融させ、活物質充填室への空気の進入を阻止する封着部を形成する動作と、溶着手段に対して電池単位を相対移動させる動作とを順次行い、複数の電池単位における封着部の形成を、一度の真空形成でまとめて行う真空封着工程と、
を含むことを特徴とする
【００１２】
また、本発明の真空パック治具は、
真空チャンバを形成するベースと、真空チャンバ内に設けられたワーク載置部と、ワーク載置部が真空外に臨むように設けられた開放部を塞ぎ、真空チャンバを形成する区画壁の少なくとも一部をなす樹脂フィルムと、真空吸引経路とを備え、
ワーク載置部に配置される複数のワークと、真空外より接近される溶着手段との間に、樹脂フィルムが介在することにより、複数のワークに関する溶着を、一度の真空形成でまとめて行えるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
上記本発明の治具を用いることにより、前述した本発明の真空パック方法を実施することができる。すなわち、複数のワークを一括処理できることが最大の魅力である。また、真空内に溶着手段とワークとを同居させる場合や、包装材の収容室を直接排気する場合に比べ、溶着手段や排気装置の数も少なくて済むので、設備の低コスト化も望める。
【００１４】
なお、本明細書において”減圧”とは、大気圧よりも圧力を減ずることを意味し、それによって達成される減圧雰囲気を”真空”とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本発明に基づく薄型電池の製造工程の一例を、断面レイアウトにて示すものである。また、図２〜図８は、その主要な工程を平面レイアウトにて示すものである。工程の概略は以下の通りである。すなわち、高分子材料シートに対し、少なくとも第一シート面１ａ，３ａに開口する活物質充填室２，４をシート面内方向にそれぞれ複数配列形成した２枚のシート部材１，３を用意する（図１：１−２および１−７、図３、図７）。それらシート部材１，３は、一方を、第一電極活物質５を充填するための第一シート部材１とし、他方を第一電極活物質と異なる第二電極活物質６を充填するための第二シート部材３として用いる。
【００１６】
図１（１−７）に示すように、第一および第二のシート部材１，３は、各活物質充填室２，４が互いに重なり合い、かつ第一シート面１ａ，３ａ同士が対向するように積層される。そして、各活物質充填室２，４に第一電極活物質５および第二電極活物質６がそれぞれ充填される。また、第一シート面１ａ，３ａと反対側においては、第一電極活物質５および第二電極活物質６にそれぞれ接する第一および第二の金属電極板７，８が配置される。そして、両シート部材１，３の第一シート面１ａ，３ａの間に、第一電極活物質５および第二電極活物質６とを互いに分離するシート状のセパレータ９が配置される。図１においては、便宜のため電池単位１０を１つのみ示しているが、図７に示すように、電池単位１０は、シート部材１，３の面内方向に複数個形成される。
【００１７】
図１（１−７）に示すように、各電池単位１０は、第一シート部材１と第二シート部材３とを第一電極活物質ケース１ｃおよび第二電極活物質ケース３ｃ（ただし、分離後：図１１および図１２参照）とする形で、第一の金属電極板７、第一電極活物質５、セパレータ９、第二電極活物質６および第二の金属電極板８がこの順序で積層されたものである。そして、第一および第二のシート部材１，３に対し、各活物質充填室２，４に上記積層構造をそれぞれ形成することにより、シート面内方向に上記電池単位１０が複数配列形成された積層シートアセンブリ１１が得られる。
【００１８】
そして、図８に示すように、各電池単位１０を、第一シート部材１および第二シート部材３の切断により積層シートアセンブリ１１から分離することにより、複数の電池単位１０を、該積層シートアセンブリ１１にもとづいて一括製造することができる。そして、図１３（１３−１，１３−２）に示すように、個々の電池単位１０の互いに重なり合う活物質充填室２，４の周囲に沿って、第一シート部材１と第二シート部材３とを直接結合した封着部１２を形成し、個々の電池単位１０を密封する。
【００１９】
活物質充填室２，４は、長尺のシート部材に所定間隔で１列のみ形成するようにしてもよい。この場合は、シート部材をロール状に巻き取って使用することで、電池単位の連続生産を行うための便宜をはかることができる。ただし、後述のように、積層シートアセンブリの製造工程の中には、シート部材の裏表を適宜反転させたほうが好都合な場合があり、この場合は、たとえば方形のシート部材を単位としたバッチ処理がより実施しやすい。このように、シート部材をバッチ処理で扱う場合等においては、図３〜図７に示すように、第一シート部材１および第二シート部材３には、活物質充填室２，４を縦横複数個ずつのマトリックス状に形成することが、１組のシート部材１，３から製造できる電池単位１０の製造個数を増加させる観点において望ましい。
【００２０】
図１、図２および図７に示すように、第一シート部材１と第二シート部材３とは、シート部材１，３に一体的に取り付けられた位置決め部材２０にシート位置決め貫通部２１が形成されている。そして、図１に示すように、シート位置決め貫通部２１に位置決めピン２３を挿通することにより、それら第一シート部材１と第二シート部材３とを活物質充填室２，４が互いに重なり合うように位置決め積層される。シート位置決め貫通部２１の形成位置を、第一シート部材１と第二シート部材３（および後述するマスク１５，１７，１９）の位置合わせの基準として用い、対応する位置関係にある貫通部に位置決めピン２３を挿通することにより、第一シート部材１と第二シート部材３の位置決め積層を迅速かつ正確に行うことができる。なお、シート位置決め貫通部２１は、シート部材１，３自身に形成してもよいが、シート自体が薄くかつ柔軟であることを考慮すれば、それよりも剛性の高い材質（たとえば金属や硬質プラスチック）からなる位置決め部材２０をシート部材１，３に取り付け、その位置決め部材２０に貫通部２１を形成したほうが、位置決めピン２３の挿通時にシート部材１，３を変形させたりする心配がなくハンドリングも容易であり、さらに、貫通部２１への位置決めピン２３の挿通をよりスムーズに行うことができる。なお、位置決め部材２０（およびシート位置決め貫通部２１）を設けるのは、第一シート部材１と第二シート部材３との一方のみとしてもよいが、双方に設けることにより、位置決めの能率と精度とをより向上させることができる。
【００２１】
位置決め部材２０は、第一シート部材１と第二シート部材３とを外周縁部に沿って支持する枠部材２０とすることができる。これにより、比較的柔軟なシート部材１，３を安定的に支持できる。この場合、シート位置決め貫通部は、この枠部材２０に形成された貫通孔２１とすることができる。なお、図２および図７に示すように、シート位置決め貫通部は位置決め部材２０の一縁に開放する切欠２１ａとしてもよい。たとえば、本実施形態のように、第一シート部材１と第二シート部材３とが四辺形状に形成される場合は、枠部材２０は、それらシート部材１，３の少なくとも互いに対向する２辺に設けることが、位置決めピン２３を用いてシート部材１，３を展張状態で積層する上で好都合である。この場合、本実施形態のように、枠部材２０を、第一シート部材１および第二シート部材３の４辺全てに設け、それらシート部材１，３を展張状態にて支持するものとすれば一層望ましい。
【００２２】
本発明が適用可能な電池の種類は特に限定されるものではないが、本実施形態では一例として、負極活物質５としてリチウム金属（ここではリチウム金属シート）を使用し、正極活物質６としてＭｎＯ２を使用したリチウム一次電池を対象としている。
【００２３】
以下、図１の説明図の流れに従って、さらに詳細に説明する。
図１（１−１）に示すように、第一シート部材１を、位置決めピン２３を枠部材２０の貫通孔２１に挿通しつつ、台５０の上にセットする。図２に示すように、枠部材２０には、その４つの角部にそれぞれ貫通孔２１が形成されている。また、４つの辺の各中央位置にも貫通孔２１が形成されているが、配置形態はこれに限られるものではない。
【００２４】
第一シート部材１（第二シート部材３も同様：１−７参照）は、活物質充填室２（４）がそれぞれシート厚さ方向に貫通する形で形成される。このような貫通形態の活物質充填室２（４）は、たとえば図１（１−２）のように、打抜刃４９（あるいは打抜パンチでもよい）を用いて、通常の打抜法により簡単に形成できる利点がある。
【００２５】
シート部材１は、図１（１−３，第二シート部材３については１−７、以下、カッコ内は第二シート部材３の対応符号である）に示すように、第一シート面１ａ（３ａ）と反対側のシート面である第二シート面１ｂ（３ｂ）において、活物質充填室２（４）の開口が、第一金属電極板７（第二金属電極板８）により塞がれる。図４は、これを平面視状態にて表したものである。貫通形態の活物質充填室２（４）は、そのままでは底を有さないので、電極活物質５（６）を収容できない。そこで、第二シート面１ｂ（３ｂ）側の開口を金属電極板７（８）で塞ぐことにより底を形成でき、電極活物質５（６）の収容を問題なく行うことができる。本実施形態において金属電極板７，８は、いずれも厚さ３０〜５０μｍ程度のＣｕ箔を採用している。
【００２６】
金属電極板７（８）は、第二シート面１ｂ（３ｂ）において活物質充填室２（４）の開口周縁部に貼り付けることができる。打抜後のシート部材１（３）の第二シート面１ｂ（３ｂ）に金属電極板７（８）を貼り付けるのみで、活物質充填室２（４）の開口を簡単に塞ぐことができる。具体的には、図１０に示すように、金属電極板７（８）は、シート部材１（３）の第二シート面１ｂ（３ｂ）側に形成されたホットメルト型接着剤層１３を介して、熱接着する方法が簡便であり、かつ貼り付けを確実に行うことができる。本実施形態では、図示しないヒータを有したパンチ３０により、金属電極板７（８）をシート部材１（３）に押し付けながら加熱することにより、圧着形態にて貼り付けを行っている。
【００２７】
なお、第一シート部材１および／または第二シート部材３において、第二シート面１ｂ，３ｂ上に、活物質充填室２，４の開口を塞ぐ金属電極板７，８を配置する際は、以下のような工程を採用することができる。すなわち、図１（１−３）に示すように、複数の位置決め窓１６が形成された位置決めマスク部材１７を、シート部材１（３）の第二シート面１ｂ（３ｂ）上に、各位置決め窓１６が各活物質充填室２（４）に対応して位置するように重ね合わせ、その状態で各位置決め窓１６内に金属電極板７（８）を配置する。このようにすると、金属電極板７（８）を、シート部材１（３）に対する貼り付け位置に、正確かつ迅速に配置することができる。この場合、シート部材１（３）は、シート位置決め貫通部２１に位置決めピン２３を挿通して位置決めされていることから、位置決めマスク部材１７にマスク位置決め貫通部１７ａを形成しておき、該マスク位置決め貫通部１７ａとシート位置決め貫通部２１とに位置決めピン２３を挿入することにより、位置決めマスク部材１７をシート部材１（３）に正確かつ簡単に位置決め積層することができる。
【００２８】
圧着による金属電極板７の貼り付けは、図１（１−３）に示すように、第一シート部材１を、第二シート面１ｂが上となるように配置して行うと容易である。この場合、活物質充填室２に第一電極活物質５を充填する工程は、図１（１−４）に示すように、金属電極板７を貼り付けた後、第一シート部材１の上下を反転させ、第一の金属電極板７を活物質充填室２の底として用いつつ、第一シート面１ａ側の開口から活物質充填室２に第一電極活物質５（本実施形態では厚さ４〜６μｍ程度のリチウム金属板）を充填するようにして行うことができる。シート反転を行うことで、金属電極板７の貼り付けと第一電極活物質５の充填とを、いずれも簡単活確実に行うことができる。図５は、第一電極活物質５を充填した状態の第一シート部材１の第一シート面１ａ側を平面視した状態を示している。
【００２９】
上記のように第一電極活物質５を第一シート部材１の活物質充填室２に充填した後、図１（１−５）に示すように、該活物質充填室２の第一シート面１ａ側の開口周縁部にセパレータ９を貼り付ける。セパレータ９は、電池反応のイオン通過を許容する厚さに形成された、たとえばポリエチレンあるいはポリプロピレン等の樹脂にて構成され、厚さは２０〜３０μｍ程度である。このセパレータ９も、第一シート面１ａ（３ａ）において活物質充填室２（４）の開口周縁部に貼り付けることができる。その具体的な貼り付け方法は、図１０と同様に、第一および第二のシート部材１，３の少なくともいずれかに対し、第一シート面１ａ（３ａ）側に形成されたホットメルト型接着剤層１３を介してセパレータ９を熱接着する工程を例示できる。セパレータ９を熱接着するのは、シート部材１，３の一方のみとしても、双方としてもいずれでもよいが、本実施形態では、第一シート部材１に熱接着している。このセパレータ９の接着も、図１（１−５）に示すように、セパレータ位置決めマスク１９を用いて行うと便利である。セパレータ位置決めマスク１９には、マスク位置決め貫通部１９ａが形成され、ここに位置決めピン２３を挿入することにより、シート部材１にセパレータ位置決めマスク１９を正確かつ簡単に位置決め積層することができる。そして、セパレータ９は位置決め窓１８内に配置される。
【００３０】
次に、図１（１−６）に示すように、第一シート部材１の活物質充填室２に対応する位置において、セパレータ９上に第二電極活物質６を配置する。その後、図１（１−７）に示すように、該配置された第二電極活物質６が第二シート部材３の活物質充填室４内に収容されるように、該第二シート部材３をセパレータ９上に重ね合わせる。第二電極活物質６がハンドリング可能な剛性を有しているものであれば、第二シート部材３を第一シート部材１上に重ね合わせてから、第二電極活物質６を活物質充填室４内に収容することも可能である。しかし、第二電極活物質６がそのような剛性を有していない場合、たとえばペースト状のものである場合は、先に積層した第二シート部材３の活物質充填室４内に第二電極活物質６を擦り切り充填しようとすると、第二電極活物質６が第二シート部材３の第二シート面３ｂに残留し、たとえば活物質充填室４の開口周縁に貼り付けられる金属電極板８の密封状態が損なわれて活物質の漏れ出し等の問題を生ずる可能性がある。そこで、上記のように、セパレータ９上に第二電極活物質６を先に配置しておき、その後、第二電極活物質６が活物質充填室４内に収容されるように、第二シート部材３をセパレータ９上に重ね合わせるようにすれば、こうした不具合を生じにくくなる。
【００３１】
本実施形態では、前述のように第二電極活物質６がペースト状に形成されている。そこで、図１（１−６）に示す工程では、以下のような方法を採用している。すなわち、複数のペースト充填窓１４が形成された印刷マスク部材１５を、各ペースト充填窓１４が第一シート部材１の活物質充填室２に対応して位置するように、セパレータ９上に重ね合わせる。そして、その状態でペースト状の第二電極活物質６をペースト充填窓１４内にスキージ４８を用いて擦り切り充填した後、印刷マスク部材１５を取り外すことにより、該第二電極活物質６の塗布パターンを各セパレータ９上に形成する。この方法を用いると、複数の電池単位１０における第二電極活物質６の塗布パターンを、一種の印刷工程により一括して行うことができるので、非常に能率的である。図６は、第二電極活物質６の塗布パターンを形成後の第一シート部材１を平面視状態にて示すものである。
【００３２】
なお、印刷マスク部材１５にはマスク位置決め貫通部１５ａが形成されており、マスク位置決め貫通部１５ａとシート位置決め貫通部２１とに位置決めピン２３を挿入することにより、印刷マスク部材１５を第一シート部材１に正確かつ簡単に位置決め積層することができる。また、第二シート部材３は、第二シート面３ｂに対し活物質充填室４の開口を塞ぐ形で第二の金属電極板８を予め貼り付けたものを、セパレータ９上に重ね合わせるようにすれば、より能率的である。また、第二の金属電極板８をホットメルト型接着剤層により熱圧着する工程が、第二電極活物質６の塗布された第二シート部材３上で実施されないため、その熱影響が第二電極活物質６におよばない利点もある。
【００３３】
図７は、第二シート部材３の積層により得られる積層シートアセンブリ１１を平面視した様子を示すものである。前述の通り、本実施形態では、図８に示すように、各活物質充填室２，４の周囲に沿って、図１３に示す工程により線状の封着部１２を形成する。図１３に示すように、封着部１２の形成は、第一シート部材１と第二シート部材３とをなす高分子材料の溶着により行うことができる。図９に示すように、第一シート部材１および第二シート部材３は、いずれも厚さが８０〜１００μｍ程度であり、ポリエチレンあるいはポリエステル等の熱可塑性樹脂で構成された基材の両面にホットメルト型接着剤層１３，１３が形成されている。本実施形態では、ホットメルト型接着剤層１３，１３を、厚さ３０〜４０μｍ程度のエチレンと酢酸ビニルとの共重合体（エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）層として形成しているが、これに限定されるものではない。
【００３４】
図１３（１３−２）に示すように、封着部１２は、第一シート部材１と第二シート部材３との第一シート面１ａ，３ａ側の接着剤層同士の溶着により形成される。図１３（１３−１）に示すように、第一シート部材１と第二シート部材３との隙間２６（出入り口）から、活物質充填室２，４内を減圧排気しつつ、図１３（１３−２）に示すように、金属電極板７，８を介して超音波ホーン４０により第一シート部材１と第二シート部材３とに超音波印加して、ホットメルト型接着剤層１３を溶融させて局所的に溶着を生じさせることにより、封着部１２を形成している。これらの工程は、電池単位１０全部を真空中に配置して行うことができる。特に、同じ真空中に複数の電池単位１０を配置したのち、真空外から超音波ホーン４０を作用させ、各々の電池単位１０について連続的に溶着を行う方法は好適である。以下、その方法について説明する。
【００３５】
図１４は、一度の真空形成で複数の電池単位１０に封着部１２を形成する方法を示す概念図である。図１４に示すように、真空空間を形成する区画壁の一部が樹脂フィルム８０で構成された真空チャンバ２０１を準備する。チャンバ２０１内には、ワーク載置面８１ｐが樹脂フィルム８０と概ね平行に対向する位置関係で、ワーク載置部８１が樹脂フィルム８０に近接配置されている。上記真空チャンバ２０１内のワーク載置部８１上に、等間隔をおいて電池単位１０を複数配置する。そして、真空吸引経路８２より真空チャンバ２０１内を排気すれば、各電池単位１０においても活物質充填室２，４が減圧排気される（１４−１参照）。この際、樹脂フィルム８０が大気圧により撓んでも電池１０に密着しないようにしたほうが、後に示す封着部１２の形成工程を精度よく行える。
【００３６】
十分に排気を行った後、樹脂フィルム８０を介して真空外から電池単位１０に超音波ホーン４０を間接的に接触させる。すると、活物質充填室２，４と電池単位１０の外部空間とを連通する出入り口２６（図１３：１３−１参照）に形成されたホットメルト型接着剤層１３が溶融されることに基づき封着部１２が形成され、出入り口２６が封じられる。このようにして封着部１２が形成された電池単位１０は、真空チャンバ２０１が大気パージされても電極活物質５，６が減圧下に維持される。つまり、第一シート部材１および第二シート部材３とにより形成される活物質充填室２，４を取り囲み、それらシート部材１，３を互いに直接接合する枠状の封着部１２が形成されることにより、活物質充填室２，４への空気の進入が阻止される（図８参照）。
【００３７】
続いて、超音波ホーン４０に対して各電池単位１０を相対移動させることにより、未封着の電池単位１０を超音波ホーン４０の直下に移動させる（１４−２参照）。そして、同様に樹脂フィルム８０を介して超音波ホーン４０を電池単位１０に間接接触させ、封着部１２を形成する。電池単位１０に封着部１２を形成することと、各電池単位１０と超音波ホーン４０とを相対移動させることを交互に繰り返せば、真空を破ることなく、真空チャンバ２０１内に配置されたすべての電池単位１０について、等しく封着部１２を形成することができる（１４−３参照）。
【００３８】
また、本実施形態においては、電池単位１０を真空チャンバ２０１ごと超音波ホーン４０に対して所定量だけ相対移動させることにより、超音波ホーン４０に対する個々の電池単位１０の位置決めを行うようにしている。このようにすれば、１つの超音波ホーン４０で真空チャンバ２０１内に配置された全ての電池単位１０を網羅できる。図１４に示すように、ワーク載置部８１上において、電池単位１０を等間隔かつ同じ向きに整列させると、毎回の移動量（ｘ１→ｘ２，ｘ２→ｘ３，ｅｔｃ…）を等しくできるため、真空チャンバ２０１あるいは超音波ホーン４０の移動制御も容易である。なお、真空チャンバ２０１を固定側として超音波ホーン４０を移動させる形態、超音波ホーン４０を固定側として真空チャンバ２０１全体を移動させる形態、いずれも採用できるが、本実施形態では後者を採用している。
【００３９】
また、本実施形態では、ホットメルト型接着剤層１３を溶融させる溶着手段として、超音波溶着装置を好適例としている。超音波溶着装置において、超音波発信器で発生された振動エネルギーは、超音波ホーン４０で増幅されて第一シート部材１と第二シート部材３との重なり面Ｓ１に印加される。超音波ホーン４０の振動エネルギーを、さらに他部材を介してワークに作用させる場合もある。通常、超音波溶着装置は、ワークに対して１軸方向の振動エネルギーを伝えるように構成されている。したがって、図１５に示すように超音波ホーン４０を配置し、重なり面Ｓ１に対して垂直な方向Ｙ１への振動が与えられるようにすれば、振動エネルギーが重なり面Ｓ１の面内方向に伝わらず、より精密に溶着を行うことができる。なお、熱エネルギーを直接印加する熱溶着法も、場合によっては採用できる。
【００４０】
次に、図１６は、上記した方法を実施するための真空パック治具２００の上面図と、そのＡ−Ａ’断面図である。真空パック治具２００は、ガイド溝７２が形成された方形板状のスライド基体７０と、その上にスライド可能に載置された真空チャンバ２０１とを備える。真空チャンバ２０１は、ベース７３と、ベース７３に着脱可能な窓型フレーム８５と、窓型フレーム８５の開放部８５ｐに展張された樹脂フィルム８０とを含む。真空チャンバ２０１において、ベース７３と、電池単位１０の載置部となるワーク載置部８１とは一体のものとして構成されている。ワーク載置部８１は、窓型フレーム８５の開放部８５ｐから真空チャンバ２０１の外方を臨む位置、すなわち窓型フレーム８５の開放部８５ｐの真正面に設けられている。樹脂フィルム８０は、開放部８５ｐを塞ぐ形で真空チャンバ２０１を形成する区画壁の一部を構成している。
【００４１】
ガイド溝７２を有するスライド基体７０は、ベース７３を支持するとともに、該ベース７３の１軸方向ＳＬへのスライド動作をガイドする。したがって、以後、方向ＳＬをスライド方向ＳＬという。スライド方向ＳＬにおけるスライド基体７０の両端には、ストッパ７１，７１が設けられ、真空チャンバ２０１のスライド基体７０上での可動範囲を制限している。図１８は、スライド方向ＳＬに平行な方向における真空パック治具２００の部分断面図である。スライド方向ＳＬにおけるベース７３の端部には、ベース側位置決めマーク８７が設けられている。他方、スライド基体７０には、ベース側位置決めマーク８７に一致させる複数の基体側位置決めマーク８６が、スライド方向ＳＬに整列して設けられている。各位置決めマーク８６，８７は、位置決めピン８８の挿通孔として設けられている。すなわち、真空チャンバ２０１全体をスライド方向ＳＬに移動させ、ベース側位置決めマーク８７と、基体側位置決めマーク８６とが重なることにより孔が連通されるので、そこに位置決めピン８８を挿しこむことにより、スライド基体７０に対する真空チャンバ２０１の位置が固定される。これにより、図１４に示したように、電池単位１０と超音波ホーン４０との位置合わせが行われる。つまり、基体側位置決めマーク８６，８６の間隔は、１つの電池単位１０から次の電池単位１０に超音波ホーン４０を位置合わせする際の真空チャンバ２０１の移動量に対応している。本実施形態では、各電池単位１０は等間隔に配置されるので、真空チャンバ２０１の移動量は常に一定とされる。つまり、基体側位置決めマーク８６，８６は、一定間隔をおいて設けられている。なお、図１６に示すように、スライド基体７０自体は、クランプ９４により超音波ホーン４０に対する相対位置が常に固定されている。また、超音波ホーン４０に対するワークの位置決めは、たとえば、センサとサーボアクチュエータを用いたフィードバック機構などにより行うこともできる。
【００４２】
次に、真空チャンバ２０１においては、ベース７３と窓型フレーム８５とがリング状のパッキン８８を介して密着されることにより、チャンバ内の密閉状態が保たれる。窓型フレーム８５は、締付け金具８９によりその四方においてベース７３に締結される。ワーク（電池単位１０）の入れ換えは、締付け金具８９の着脱により、窓型フレーム８５とベース７３とを離間させて行う。また、窓型フレーム８５の開放部８５ｐを塞ぐ薄い樹脂フィルム８０は、チャンバ内部側の開口周縁部８５ａに接着剤などにより貼着されている。
【００４３】
樹脂フィルム８０には、ホットメルト型接着剤層１３を構成する材料よりも軟化点（軟化温度）が高いものを使用する。そうすれば、超音波ホーン４０が接しても、樹脂フィルム８０がホットメルト型接着剤層１３よりも先に軟化・溶融するといった不具合も生じない。具体的には、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）や四フッ化エチレンペルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素含有樹脂は、耐熱性に優れるので好適である。なお、樹脂フィルム８０およびパッキン（ゴム製）以外の部材は、ステンレス鋼などの剛性の高い材料で構成するとよい。
【００４４】
窓型フレーム８５には、該フレーム８５をチャンバ内部から外部に貫く真空吸引経路８２が設けられている。この真空吸引経路８２に、真空ポンプに繋がる排気ホースを接続すれば、真空チャンバ２０１内を減圧排気することができる。窓型フレーム８５は、ワーク載置部８１との対向位置において、該ワーク載置部８１に向かって凸となる隔壁部９１を有する。このような隔壁部９１は、開放部８５ｐに沿った枠形態で配置されていてもよいし、断続的に配置されていてもよい。窓型フレーム８５が締付け金具８９によってベース７０に締結されるにともない、ワーク載置部８１上に載置された電池単位１０は、その隔壁部９１を介して窓型フレーム８５により、ワーク載置部８１に向けて付勢されることとなる。これにより、真空チャンバ２０１内が減圧排気された際に、電池単位１０が変形したり位置がずれたりする不具合を防止できる。さらには、樹脂フィルム８０と電池単位１０との間隔を保てるので、樹脂フィルム８０が撓んでシワが生じた状態で電池単位１０に被さることもない。したがって、超音波ホーン４０を接触させた際、電池単位１０に振動エネルギーを確実に伝達させることができる。
【００４５】
また、図１６に示すように、本実施形態の真空チャンバ２０１は、４つの電池単位１０を一度に収容可能とされている。しかし、一度に装填できるワークＷの数をこれ以上に増加させることは難しくない。前述した電池の製法によれば、図１７に示すように、電池単位１０が全て同じ方向を向き、かつ整列した積層シートアセンブリ１１を作製することも全く容易である。未封着の積層シートアセンブリ１１においては、全ての電池単位１０は繋がったままである。そのような積層シートアセンブリ１１から、任意数の電池単位１０をまとめて分離させ、真空パック治具２００にセットする。図１６に示すように、各電池単位１０には、位置決め孔９２，９２が形成されており、ワーク載置部８１上において、そこに位置決めピン９３，９３が挿通されることにより、それら電池単位１０はワーク載置部８１に固定されるとともに位置決めされる（Ａ−Ａ’断面図参照）。本実施形態に示す製法によると、互いの電池単位１０が繋がったまま製造される。そのような場合、従来のように真空内に１つだけ電池単位１０を配置しようとすると、封着部１２を形成するよりも先に個々の電池単位１０への切断が必要になり、ハンドリングの容易性の観点において好ましくない。したがって、本発明のように、一度の真空形成で多数のワークを一括処理する方法が好適なのである。なお、枠部材２０とともに積層シートアセンブリ１１の全部を真空パック治具２００内にセットすること可能である。
【００４６】
以上のようにして活物質充填室２，４を取り囲む封着部１２が形成された各電池単位１０は、カッター等により個別の電池単位１０に切断・分離されるが、その切断に先立って、いくつかの電気的処理が実施される。その電気的処理は、たとえば放電処理、抵抗測定、起電力測定などである。それらの電気的処理を、電池単位１０を非分離状態で行うために、第一シート部材１および第二シート部材３には、次のような工夫が施されている。すなわち、図４および図７に示すように、第一シート部材１および第二シート部材３の活物質充填室２，４に隣接する位置には、電極リード取出貫通部２４，２４が形成されている。第一シート部材１および第二シート部材３の各電極リード取出貫通部２４，２４は、第一シート部材１および第二シート部材３を積層したとき互いに重なり合う位置関係にて形成されている。そして、図７に示すように、これら第一および第二の電極リード部７ａ，８ａが、シート面内方向に互いにずれた位置関係にて、電極リード取出貫通部２４内に露出している。このように、電極リード部７ａ，８ａは、シート面内方向に互いにずれた位置関係にて配置されているから、電気的処理に用いる端子を、積層シートアセンブリ１１の同じ側、具体的には上面側にて電極リード部７ａ，８ａに当接させることができ、端子のセッティングが非常に容易である。そして、積層シートアセンブリ１１の上面側にて、端子を順次移動させながら、各電池単位１０の電気的処理を次々と能率的に行うことができる。また、複数組の端子を用いれば、複数の電池単位１０に対する電気的処理を一括して行うことも可能である。このように、封着部１２の形成後において、電池単位１０同士が非分離状態だとハンドリングも容易なので、電気的処理も非常にやりやすい。
【００４７】
電気的処理工程が終了すれば、図１３（１３−３）に示すように積層シートアセンブリ１１を切断・分離して、図１１に示す電池単位１０とし、図１２に示すように、その電池単位１０の外側を、モールドシート３３，３４で覆い、それらの外縁部を封着部３５により封着して、電池１００が得られる。なお、モールドシート３３，３４を有さない、図１１の状態の電池単位１０を電池製品とすることもある。
【００４８】
なお、本明細書の特許請求の範囲において各要件に付与した符号は、添付の図面の対応部分に付された符号を援用して用いたものであるが、あくまでも発明の理解を容易にするために付与したものであり、特許請求の範囲における各構成要件の概念をなんら限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】電池の製造方法の一実施形態を、断面表示にて示す工程説明図。
【図２】図１の主要工程を、平面視にて示す第一の工程説明図。
【図３】同じく第二の工程説明図。
【図４】同じく第三の工程説明図。
【図５】同じく第四の工程説明図。
【図６】同じく第五の工程説明図。
【図７】同じく第六の工程説明図。
【図８】同じく第七の工程説明図。
【図９】シート部材の断面構造の一例を示す図。
【図１０】ホットメルト型接着剤により金属電極板の接着工程を示す断面図。
【図１１】図１に続く工程説明図。
【図１２】図１１に続く工程説明図。
【図１３】封着工程の一例を示す説明図。
【図１４】一度の真空形成で複数の電池単位に封着部を形成する方法を示す概念図。
【図１５】超音波ホーンが接着剤層におよぼす好適な作用形態を示す模式図。
【図１６】真空パック治具の上面図と断面図。
【図１７】電池単位が全て同じ方向を向き、かつ整列した積層シートアセンブリの形態を示す模式図。
【図１８】真空チャンバのスライド方向に平行な方向における真空パック治具の部分断面図。
【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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【図１７】
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【図１８】
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