(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の長尺なシートを重ね合わせた間に、又は、１枚の長尺なシートの一方の側辺部を折り返して重ね合わせた間に、所定間隔で発電要素を収納する工程と、
重ね合わせたシートにおける各発電要素の収納部の周囲を、この収納部からシートの側辺に至る適宜の未封口経路を除いて、これらのシートの間に挟持された発電要素のリードの全部又は一部と共に封口する工程と、
封口したシートの間における各発電要素の収納部内を未封口経路を通じて真空引きし減圧する工程と、
減圧した各発電要素の収納部内に未封口経路を通して非水電解液を注入する工程と、
収納部に非水電解液を満たした各発電要素をこの発電要素のリードを通じて予備充電する工程と、
予備充電した各発電要素の収納部内を未封口経路を通じて再度真空引きし減圧する工程と、
未封口経路で重なり合うシートを封口する工程とを備えたことを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項２】
前記未封口経路で重なり合うシートを封口する工程の前に、再度の真空引きにより減圧した各発電要素の収納部内に未封口経路を通して非水電解液の不足分を注入する工程を挿入したことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
【請求項３】
前記発電要素の収納部内に未封口経路を通して非水電解液を注入する管路と、発電要素の収納部内を未封口経路を通じて真空引きする管路とを別系統のものにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非水電解質二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電要素をシートで覆って密閉した非水電解質二次電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非水電解質二次電池には、発電要素（電池エレメント）を、この発電要素の正負極に接続されるリードの先端部のみを突出させてアルミラミネートシートで覆い、内部に非水電解液を満たして密閉したものがある。例えばカード型二次電池は、このようなアルミラミネートシートで密封した非水電解質二次電池をカード型の外装ケース内に収納している。非水電解質二次電池は、水溶液電解質二次電池の場合と異なり、充電時に発電要素からほとんどガスが発生しないので、このようなアルミラミネートシートによる密閉が可能となる。
【０００３】
上記従来のアルミラミネートシートで密封した非水電解質二次電池は、１個の電池ごとにアルミラミネートシートの袋を作成して、この袋の中に発電要素を収納すると共に非水電解液を満たし、この袋の開口部をリードの先端部が突出した状態で封口することにより製造していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、非水電解質二次電池には、最初の充電時にのみ負極の被膜形成反応によって発電要素の極板間からガスが発生するものがあるので、この場合には、非水電解液を注入した後に予備充電を行いガスの発生を完了させてから、アルミラミネートシートの袋の開口部を完全に封口する必要がある。また、発電要素が内部に空気を含んでいると、非水電解液を注入しても極板間に十分に充填されなかったり、予備充電で発生したガスが大気圧中では発電要素の極板間から十分に抜け切らないので、これらの作業の際には、アルミラミネートシートの袋の内部を真空引きによって減圧することが好ましい。
【０００５】
しかし、上記従来の製造方法では、発電要素を収納したアルミラミネートシートの袋を１個ずつ搬送し、開口部を上向きにして非水電解液を注入すると共に、予備充電や真空引きを行った後に開口部を封口する作業を行わなければならない。このため、従来の非水電解質二次電池の製造方法では、製造ラインにおける搬送部等の構成が複雑となり、設備のコストが高くなりすぎるという問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、連続した長尺なシートを重ね合わせた間に発電要素を所定間隔で多数収納し、順次封口や非水電解液の注入、予備充電、真空引き等の作業を行うことにより、製造ライン上の電池の搬送が容易となる非水電解質二次電池の製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１の非水電解質二次電池の製造方法は、上記課題を解決するために、▲１▼２枚の長尺なシートを重ね合わせた間に、又は、１枚の長尺なシートの一方の側辺部を折り返して重ね合わせた間に、所定間隔で発電要素を収納する工程と、重ね合わせたシートにおける各発電要素の収納部の周囲を、この収納部からシートの側辺に至る適宜の未封口経路を除いて、これらのシートの間に挟持された発電要素のリードの全部又は一部と共に封口する工程と、封口したシートの間における各発電要素の収納部内を未封口経路を通じて真空引きし減圧する工程と、減圧した各発電要素の収納部内に未封口経路を通して非水電解液を注入する工程と、収納部に非水電解液を満たした各発電要素をこの発電要素のリードを通じて予備充電する工程と、予備充電した各発電要素の収納部内を未封口経路を通じて再度真空引きし減圧する工程と、未封口経路で重なり合うシートを封口する工程とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
▲１▼の手段によれば、長尺な２枚のシートの間に、又は、長尺な１枚のシートを折り返した間に、多数の発電要素を挟んでそれぞれ密封するので、このシートを送るだけで、各発電要素の収納部内を真空引きし、この収納部内に非水電解液を注入し、各発電要素を予備充電する等の作業を連続的に行うことができる。
【０００９】
なお、未封口経路は、例えば、加熱した金型のプレス面に溝を形成しておいて、この溝部でのみシートが熱溶着しないようにして形成したり、フッ素樹脂等のように耐熱性があり接着し難い樹脂からなるパイプや薄板等をシート間に挿入しておいて、このシートを加熱圧迫してもパイプや薄板等の挿入部では熱溶着しないようにして形成することができる。
【００１０】
また、各発電要素の収納部内を未封口経路を通じて真空引きし減圧する工程では、封口したシートにおける各発電要素の収納部の周囲をチャンバー等で覆って、このチャンバー等の内部を真空引きすることにより、収納部内だけでなくその周囲も減圧することが好ましい。
【００１１】
さらに、各発電要素を予備充電する工程では、この発電要素のリードが封口したシート間から突出したり、このシートの開口窓から露出していない場合には、このシートの一部を剥がしたりめくってから充電器に接続する必要がある。
【００１２】
請求項２の非水電解質二次電池の製造方法は、▲２▼前記▲１▼の未封口経路で重なり合うシートを封口する工程の前に、再度の真空引きにより減圧した各発電要素の収納部内に未封口経路を通して非水電解液の不足分を注入する工程を挿入したことを特徴とする。
【００１３】
▲２▼の手段によれば、予備充電によって不足した非水電解液を補充することができる。
【００１４】
請求項３の非水電解質二次電池の製造方法は、▲３▼前記▲１▼▲２▼の発電要素の収納部内に未封口経路を通して非水電解液を注入する管路と、発電要素の収納部内を未封口経路を通じて真空引きする管路とを別系統のものにしたことを特徴とする。
【００１５】
▲３▼の手段によれば、非水電解液を注入する管路と真空引きする管路を共用した場合に、非水電解液から塩が析出して付着し管路を塞ぐのを防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１〜図２は本発明の一実施形態を示すものであって、図１は電池の製造工程を示す正面図、図２は電池の製造工程における発電要素収納工程の詳細を示す斜視図である。
【００１８】
本実施形態は、発電要素を２枚のアルミラミネートシートで覆って密閉した非水電解質二次電池の製造方法について説明する。図２に示す発電要素１は、通常の巻回型と同様に、正負電極とセパレータとを巻回して円筒形とし、正負電極に接続されたリード１ａをこの円筒形の一方の端面から２本突出させたものである。ただし、この発電要素１は、円筒形の側面を押し潰すことにより平型化させている。なお、発電要素１は、このような巻回型を押し潰して平型化させたものに限らず、積層型やその他の任意の形状構成のものを用いることができる。また、この発電要素１は、１個の単電池に限らず、複数個を組電池としたものであってもよい。さらに、リード１ａは、２本に限らず、任意の本数を突出させることができる。
【００１９】
下側のアルミラミネートシート２は、図示左側のロール等（図示せず）から引き出して長尺なまま順次供給され、まず所定間隔で凹部２ａがプレス成形されると共に、これらの各凹部２ａ上にそれぞれ発電要素１を載置し、この上に別のロール３から引き出した上側のアルミラミネートシート４を重ね合わせる（発電要素収納工程）。この際、各発電要素１は、２本のリード１ａの先端部をアルミラミネートシート２，４の手前側の側辺からそれぞれはみ出させて載置する。
【００２０】
次に、図１に示すように、発電要素１の周囲で重なり合ったアルミラミネートシート２，４（ハッチングＡで示した領域）を、高温の金型で上下からプレスすることにより加熱圧迫して封口する（第１封口工程）。ここで、アルミラミネートシート２，４は、いずれも表面保護層であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムの互いに向かい合う面に、バリア層であるアルミニウム・フィルムと、水分バリア層であるポリエチレン・フィルムやポリプロピレン・フィルム等をラミネートしたシートである。そして、これらのアルミラミネートシート２，４を重ね合わせて加熱圧迫することにより、水分バリア層同士を熱溶着させて封口することができる。また、各発電要素１のリード１ａは、基部付近を予め金属との接着層を介して電解液バリア層となるエバール樹脂のフィルムで覆っている。従って、アルミラミネートシート２，４をこのリード１ａと共に重ね合わせて加熱圧迫すると、水分バリア層と電解液バリア層が熱溶着して、これらアルミラミネートシート２，４とリード１ａとの間も確実に封口することができる。
【００２１】
ただし、この第１封口工程では、ハッチングＡで示したように、発電要素１を収納した凹部２ａから図１上方の側辺に至る未封口経路５のアルミラミネートシート２，４は溶着させないようにして、この凹部２ａ内を外部と連通させておく。このような未封口経路５を形成するには、上下双方又はいずれか一方の金型のプレス面に溝を形成し、未封口経路５となる部分のみを加熱圧迫しないようにすればよい。また、例えばアルミラミネートシート２，４の間にフッ素樹脂やポリイミド等のように耐熱性があり接着し難い樹脂等からなるパイプや薄板状等の溶着阻止部材を挿入してから加熱圧迫してもよい。アルミラミネートシート２，４の間にパイプが挿入されると、金型のプレスによりこのパイプは一旦押し潰された状態にはなるが、アルミラミネートシート２，４同士の熱溶着は妨げられるので、このパイプの内孔を広げれば未封口経路５が形成される。アルミラミネートシート２，４の間に溶着阻止部材が挿入された場合にも、挿入部の熱溶着が同様に妨げられるので、この溶着阻止部材を引き抜いた跡が未封口経路５となる。
【００２２】
第１封口工程が完了すると、封口された凹部２ａの周囲のアルミラミネートシート２，４をチャンバ６内に収容する（第１減圧注液工程）。チャンバ６は、下方のチャンバ本体上にアルミラミネートシート２，４を挟み込んだ状態で上方から蓋部を被せて内部を密閉したものである。この際、アルミラミネートシート２，４には、所定のピッチで適宜位置決め孔を形成しておき、チャンバ６内の位置決めピンによって正確な位置決めを行うようにすることができる。このチャンバ６には、コールドトラップ７を介して、チャンバ６内を真空引きするための真空ポンプ８が接続されている。コールドトラップ７は、脱気中に混じった非水電解液を除去して真空ポンプ８を保護するためのものである。また、このチャンバ６には、非水電解液９を一定量ずつノズル１０の先端から注液する非水電解液注入装置が設けられている。ところで、チャンバ６内の未封口経路５が、単にアルミラミネートシート２，４を熱溶着していないだけで、実際には開口していない場合には、適宜の手段により開口させる必要がある。例えば未封口経路５の下側のアルミラミネートシート４に下方から開口ヘッドを真空吸着させ、この開口ヘッドを下方に押し下げれば、アルミラミネートシート４のみが撓んで未封口経路５を開口させることができる。
【００２３】
上記チャンバ６は、非水電解液９を注入するためのノズル１０にコールドトラップ７を介して真空ポンプ８を接続することも可能である。この場合、バルブを切り替えることにより、チャンバ６内の真空引きと非水電解液９の注入とを同じノズル１０を通して行うことになる。しかし、非水電解液９の注入後にノズル１０にこの非水電解液９の液滴が付着した状態で真空引きを行うと、溶剤が揮発して塩が管内に付着し、これを繰り返す間に析出した塩が固まりとなって管路を塞ぐおそれが生じる。従って、チャンバ６内の真空引きを行う管路は、本実施形態のようにノズル１０とは別個に設けることが好ましい。
【００２４】
上記第１減圧注液工程では、チャンバ６が密閉されると、まず真空ポンプ８を動作させてチャンバ６内を真空引きして減圧する。この際、凹部２ａ内も未封口経路５を通して減圧されて、発電要素１の内部に含まれた空気が引き抜かれる。次に、非水電解液注入装置によって、ノズル１０の先端を未封口経路５内に挿入し、凹部２ａ内に非水電解液９を一定量だけ注入する。すると、この非水電解液９は、減圧された凹部２ａ内を満たして、発電要素１の内部にも速やかに充填される。
【００２５】
上記第１減圧注液工程による非水電解液９の注入が完了すると、チャンバ６を開いてアルミラミネートシート２，４を移送し、これらのアルミラミネートシート２，４の手前側の側辺から突出するリード１ａに充電器１１を接続し予備充電を行う（予備充電工程）。充電器１１は、アルミラミネートシート２，４に同期して移送されるベルトコンベア上にリード１ａとの接続端子を設けてあり、このリード１ａを通じて発電要素１の定電圧又は定電流による充電を行うものである。予備充電は、発電要素１の極板間からガスを発生させるために、非水電解液９の注入後に最初に行う充電であり、電池容量の１５％程度まで充電すれば足りる。
【００２６】
上記予備充電工程が完了すると、アルミラミネートシート２，４を再度チャンバ６内に収容する（第２減圧注液工程）。このチャンバ６は、第１減圧注液工程で使用したものと同様の構成のものでよい。そして、この第２減圧注液工程でチャンバ６が密閉された場合にも、まず真空ポンプ８で真空引きを行う。すると、凹部２ａ内が未封口経路５を通して減圧されて、発電要素１の電極間からガスが確実に引き抜かれる。次に、非水電解液注入装置によって、ノズル１０の先端を未封口経路５内に挿入し、凹部２ａ内に非水電解液９を一定量だけ注入する。ここでの非水電解液９の注入は、予備充電を行うことにより不足した分を補充するためのものであり、この不足分の補充が不要であれば省略してもよい。
【００２７】
上記第２減圧注液工程が完了すると、チャンバ６を開いてアルミラミネートシート２，４を移送し、未封口経路５の付近（ハッチングＢで示した領域）を、高温の金型で上下からプレスすることにより加熱圧迫して封口する（第２封口工程）。すると、未封口経路５で重なり合ったまま未封口であったアルミラミネートシート２，４が溶着して封口され、発電要素１を収納した凹部２ａ内が完全に密封されるので、この長尺なアルミラミネートシート２，４に所定間隔ごとに電池が多数形成されることになる。
【００２８】
以上説明した本実施形態の非水電解質二次電池の製造方法によれば、重なり合った長尺なアルミラミネートシート２，４の間に発電要素１を所定間隔で多数収納して、これら各発電要素１を収納した凹部２ａの周囲を封口すると共に、この凹部２ａ内を真空引きしたり、この凹部２ａ内に非水電解液９を注入し予備充電を行うので、多数の電池を連続的に製造し容易に搬送することができるようになる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、２枚のアルミラミネートシート２，４を重ね合わせて封口する場合について説明したが、１枚の幅広のアルミラミネートシート２の他方の側辺部を折り返して重ね合わせるようにすることもできる。また、上記実施形態では、下側のアルミラミネートシート２に発電要素１を収納するための凹部２ａを成形したが、このような凹部２ａの形成の有無は任意である。
【００３０】
さらに、上記実施形態では、アルミラミネートシート２，４を用いたが、バリア性があるシートであれば、別の種類のラミネートシートやその他の樹脂シート等を用いることもできる。また、上記実施形態では、アルミラミネートシート２，４を加熱圧迫して熱溶着させる場合について説明したが、シートを封口する手段は、このような熱溶着による場合に限らず任意である。
【００３１】
さらに、上記実施形態では、各発電要素１のリード１ａの先端部をアルミラミネートシート２，４の間からはみ出させて封口したが、これらのリード１ａを先端部も含めてアルミラミネートシート２，４で完全に覆うようにしてもよい。この場合、各リード１ａを完全に覆って封口すると、これらのリード１ａに充電器１１を接続する際に、アルミラミネートシート２，４の一部を剥がす必要が生じる。ただし、アルミラミネートシート２，４に予め開口窓を設けてリード１ａの一部を露出させるようにしておけば、接続の際にアルミラミネートシート２，４を剥がす必要はなくなる。また、各リード１ａをアルミラミネートシート２，４で完全に覆うが、これら各リード１ａの先端部付近は熱溶着による封口を行わないようにした場合には、このアルミラミネートシート２，４をめくるだけで充電器１１の接続を行うことができるようになる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の非水電解質二次電池の製造方法によれば、重なり合った長尺なシートの間に発電要素を所定間隔で多数収納して、これら各発電要素の収納部の周囲を封口すると共に、この収納部内を真空引きしたり、この収納部内に非水電解液を注入し予備充電を行うことができるので、この長尺なシート上に連続的に電池を形成し搬送することができるようになり、電池の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すものであって、電池の製造工程を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、電池の製造工程における発電要素収納工程の詳細を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    発電要素
１ａ  リード
２    アルミラミネートシート
４    アルミラミネートシート
５    未封口経路
８    真空ポンプ
９    非水電解液
１１    充電器
【図１】
0003787942.tif 000002
【図２】
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