特許 6683437 二次電池の製造装置および製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6683437

(24)【登録日】2020年3月30日

(45)【発行日】2020年4月22日

(54)【発明の名称】二次電池の製造装置および製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20200413BHJP

   H01M 2/02 20060101ALI20200413BHJP

   H01M 2/12 20060101ALI20200413BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/04 Z

   H01M2/02 K

   H01M2/12 101

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-164278(P2015-164278)

(22)【出願日】2015年8月21日

(65)【公開番号】特開2017-41428(P2017-41428A)

(43)【公開日】2017年2月23日

【審査請求日】2018年1月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】507357232

【氏名又は名称】株式会社エンビジョンＡＥＳＣジャパン

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】石橋 景祥

(72)【発明者】

【氏名】岡畠 明

【審査官】 結城 佐織

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１１５１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１８７１６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／０８７７６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／０１９７４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０３６８２２４０（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／０４

Ｈ０１Ｍ ２／０２

Ｈ０１Ｍ ２／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外装フィルムを重ね合わせた外装体内に発電要素および電解液が封入されたサブアセンブリから二次電池を製造する製造装置であって、
前記外装体において前記外装フィルムが重なる縁部と前記発電要素との間の中間部分の一方面を支持する支持面を備える支持部材と、
前記中間部分の他方面に押圧され、前記縁部側の第１位置から前記発電要素側の第２位置に向かって移動自在な押圧部材を備えるしごき部と、
前記しごき部を駆動する第１駆動部と、
前記第２位置に位置する前記押圧部材よりも前記外装体の前記縁部側を把持自在な把持部と、
前記把持部を駆動する第２駆動部と、
前記中間部分において前記第２位置に位置する前記押圧部材と前記把持部との間の部分を裁断してガス抜き孔を形成可能なカッターと、を有し、
前記第１駆動部は、前記押圧部材を前記第１位置から前記第２位置に移動させて、前記中間部分の前記縁部側に溜まっている前記電解液を前記発電要素側に寄せ、
前記第２駆動部は、前記把持部によって、前記第２位置に移動した前記押圧部材よりも前記外装体の前記縁部側を把持させ、
前記カッターは、前記外装体において前記支持部材および前記第２位置に移動した前記押圧部材の間に挟み込まれている部分と、前記把持部によって把持されている部分との間を裁断して、前記ガス抜き孔を形成する二次電池の製造装置。

【請求項2】

前記把持部は、前記外装体を挟んで前記支持部材と反対側に設けられ、前記支持面に支持された前記外装体の前記縁部側に押付けられることによって、前記支持面との間に前記外装体の前記縁部側を把持する請求項１に記載の二次電池の製造装置。

【請求項3】

前記把持部を前記しごき部に接続することによって、前記第１駆動部を前記第２駆動部としても機能させる、請求項１または２に記載の二次電池の製造装置。

【請求項4】

前記カッターは、前記外装体の前記縁部から前記発電要素側に向かう方向と交差し、かつ、前記外装フィルムの厚み方向と交差する方向を走行方向として、前記走行方向における前記外装体の縁部よりも内方側の範囲を走行自在に構成され、
前記把持部は、前記カッターの走行範囲よりも前記外装体の前記縁部から前記発電要素側に向かう方向の外方側において前記外装体を把持する請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池の製造装置。

【請求項5】

前記しごき部および前記把持部は、前記外装体の前記縁部から前記発電要素に向かう方向と交差する方向から前記外装体に押付けられる請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池の製造装置。

【請求項6】

前記しごき部および前記把持部において前記外装体と接触する部分は丸められている請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池の製造装置。

【請求項7】

外装フィルムを重ね合わせた外装体内に発電要素および電解液が封入されたサブアセンブリから二次電池を製造する製造方法であって、
前記外装体において前記外装フィルムが重なる縁部と前記発電要素との間の中間部分の一方面を支持部材の支持面によって支持し、
前記中間部分の他方面に押圧させた押圧部材を、前記縁部側の第１位置から前記発電要素側の第２位置に向かって移動させ、前記中間部分の前記縁部側に溜まっている前記電解液を前記発電要素側に寄せ、
前記第２位置に移動した前記押圧部材よりも前記外装体の前記縁部側を把持部によって把持し、
前記外装体において前記支持部材および前記第２位置に移動した前記押圧部材の間に挟み込まれている部分と、前記把持部によって把持されている部分との間をカッターによって裁断して、ガス抜き孔を形成してなる二次電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池の製造装置および製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車などに用いられるリチウムイオン電池などの二次電池は、外装フィルムを重ねて袋状に形成した外装体に、電極などの発電要素および電解液を封入することによって形成される（下記特許文献１参照）。

【0003】

このような二次電池の製造では、外装体に発電要素および電解液を封入した後、初期充電を行う。初期充電では化学反応によって発電要素から水素等のガスが発生するため、外装体にガス抜き孔を設けて外装体からガスを排出し、ガスによる外装体の膨張を防止している。一方で、外装体内の電解液が、ガスの排出に伴って外装体の外に排出されると、外装体内の電解液の量が減少して二次電池の寿命が短くなる。

【0004】

そこで、下記特許文献１に係る二次電池の製造装置では、外装フィルムが重なる外装体の縁部と発電要素との間の中間部分の一方面を支持部材によって支持し、他方面にローラを押圧させつつ、外装体の縁部側から発電要素側に向かってローラを移動させている。そして、移動後のローラよりも外装体の縁部側にガス抜き孔を形成している。外装体の縁部側に溜まっている電解液を発電要素側に寄せた上で、外装体の縁部側にガス抜き孔を形成するため、ガスを外装体から排出する一方で、外装体の外への電解液の排出を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１３／１８７１６１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１に係る二次電池の製造装置のように、外装体にローラなどの押圧部材を押圧させつつ移動させると、外装フィルムが押圧部材に引っ張られて、外装体にカール癖が着く場合がある。しかしながら、上記特許文献１に係る二次電池の製造装置では、カッターを挿入する位置よりも外装体の縁部側は把持されておらず、カール癖によって外装体の縁部側が倒れてしまう可能性がある。その結果、カッターを外装体に挿入できないか、または挿入できても裁断位置がずれるなどの裁断の不具合が生じる可能性がある。このような問題は、特にカッターの刃が摩耗した場合に発生しやすい。裁断の不具合の発生を防ぐために、カッターが摩耗した場合はカッターを交換するようにしてもよいが、カッターの交換頻度の増加によって製造効率は悪化する。

【0007】

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、外装体の縁部側に溜まっている電解液を発電要素側に寄せて、外装体にカール癖が着いた場合でも、製造効率を悪化させずに、裁断の不具合なくガス抜き孔を形成することができる二次電池の製造方法および製造装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成する本発明に係る二次電池の製造装置は、外装フィルムを重ね合わせた外装体内に発電要素および電解液が封入されたサブアセンブリから二次電池を製造する製造装置である。製造装置は、支持部材と、しごき部と、第１駆動部と、把持部と、第２駆動部と、カッターと、を有する。支持部材は、前記外装体において前記外装フィルムが重なる縁部と前記発電要素との間の中間部分の一方面を支持する支持面を備える。しごき部は、前記中間部分の他方面に押圧され、前記縁部側の第１位置から前記発電要素側の第２位置に向かって移動自在な押圧部材を備える。第１駆動部は、しごき部を駆動する。把持部は、前記第２位置に位置する前記押圧部材よりも前記外装体の前記縁部側を把持自在である。第２駆動部は、前記把持部を駆動する。カッターは、前記中間部分において前記第２位置に位置する前記押圧部材と前記把持部との間の部分を裁断してガス抜き孔を形成可能である。前記第１駆動部は、前記押圧部材を前記第１位置から前記第２位置に移動させて、前記中間部分の前記縁部側に溜まっている前記電解液を前記発電要素側に寄せる。前記第２駆動部は、前記把持部によって、前記第２位置に移動した前記押圧部材よりも前記外装体の前記縁部側を把持させる。前記カッターは、前記外装体において前記支持部材および前記第２位置に移動した前記押圧部材の間に挟み込まれている部分と、前記把持部によって把持されている部分との間を裁断して、前記ガス抜き孔を形成する。

【0009】

上記目的を達成する本発明に係る二次電池の製造方法は、外装フィルムを重ね合わせた外装体内に発電要素および電解液が封入されたサブアセンブリから二次電池を製造する製造方法である。前記外装体において前記外装フィルムが重なる縁部と前記発電要素との間の中間部分の一方面を支持部材の支持面によって支持する。前記中間部分の他方面に押圧させた押圧部材を、前記縁部側の第１位置から前記発電要素側の第２位置に向かって移動させ、前記中間部分の前記縁部側に溜まっている前記電解液を前記発電要素側に寄せる。前記第２位置に移動した前記押圧部材よりも前記外装体の前記縁部側を把持部によって把持する。前記外装体において前記支持部材および前記第２位置に移動した前記押圧部材の間に挟み込まれている部分と、前記把持部によって把持されている部分との間をカッターによって裁断して、ガス抜き孔を形成する。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る二次電池の製造装置および製造方法によれば、カッターは、外装体において支持部材および押圧部材の間に挟み込まれている部分と、把持部によって把持されている部分との間を裁断して、ガス抜き孔を形成する。押圧部材の縁部側から発電要素側への移動に伴い外装体の縁部側にカール癖が着いたとしても、縁部側は把持部によって把持されているため倒れず、確実にガス抜き孔を形成することができる。カッターの交換頻度を増加させる必要がないため、製造効率を悪化させずに、裁断の不具合なくガス抜き孔を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１（Ａ）は、実施形態に係る二次電池を示す概略図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。

【図2】実施形態に係るサブアセンブリを示す概略図である。

【図3】実施形態に係る二次電池の製造装置を示す上面図である。

【図4】図３の４−４線に沿う断面図であって、しごき部によって外装体内の電解液を発電要素側へ寄せている様子を示す。

【図5】図３の４−４線に沿う断面図であって、ガス抜き孔を形成している様子を示す。

【図6】実施形態に係る二次電池の製造工程を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付した図面を参照しながら、本実施形態に係る二次電池の製造装置および製造方法を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0013】

図１（Ａ）は、実施形態に係る二次電池１０を示す概略図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。

【0014】

本実施形態に係る二次電池１０は、長方形状の扁平な形状を有し、電気自動車などの動力部に使用される積層型のリチウムイオン二次電池である。

【0015】

二次電池１０は、図１（Ａ）を参照して概説すると、袋状の外装体２０に発電要素３０および電解液Ｅを封入して形成される。外装体２０の異なる辺からは、電力を取り出すための正極タブ６０および負極タブ６１が引き出されている。なお、正極タブ６０および負極タブ６１が引き出される辺は同じ辺であってもよい。以下、二次電池１０の各部の構成について詳述する。

【0016】

外装体２０は、２枚の外装フィルム２１を重ね合わせて形成される。図１（Ａ）に示すように、外装体２０は、重ね合わせた２枚の外装フィルム２１の周縁をＵの字状に融着した第１融着部２２と、Ｕの字の開口部を融着した第２融着部２３とを有する。なお、重ね合わせた２枚の外装フィルム２１の間には、正極タブ６０および負極タブ６１が挟まれている。第１融着部２２において正極タブ６０および負極タブ６１が挟まれている部分では、各外装フィルム２１はそれぞれ正極タブ６０および負極タブ６１に接着している。

【0017】

各外装フィルム２１は、可撓性を備え、薄く軽量であって、熱溶着や超音波溶着などによって容易に融着できるとともに、気密性、水分非透過性に優れた材料からなることが好ましい。外装フィルム２１は、例えば、２つの高分子樹脂層の間に金属層を配置した三層構造を有するラミネートフィルムであってもよい。金属層は、例えば、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅などの金属箔から構成されてもよい。高分子樹脂層は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン、アイオノマー、エチレンビニルアセテートなどの熱溶着性樹脂フィルムから構成されてもよい。

【0018】

図１（Ｂ）に示すように、発電要素３０は、正極４０ａおよび負極４０ｂを、セパレータ５０を介して重畳したものであり、外装体２０内に封入される。

【0019】

各正極４０ａは、正極集電体４１ａと、正極集電体４１ａの負極４０ｂと向かい合う面に正極活物質を塗布することによって形成される正極活物質層４２ａとを有する。正極集電体４１ａとしては、例えばアルミニウム箔を用いることができる。正極活物質としては、例えばＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのリチウム−遷移金属複合酸化物などを用いることができる。正極活物質には、導電助剤、バインダなどが含まれていてもよい。

【0020】

各負極４０ｂは、負極集電体４１ｂと、負極集電体４１ｂの正極４０ａと向かい合う面に負極活物質を塗布することによって形成される負極活物質層４２ｂとを有する。負極集電体４１ｂとしては、例えば銅箔を用いることができる。負極活物質としては、例えばハードカーボン、黒鉛系炭素材料、リチウム−遷移金属複合化合物を用いることができる。

【0021】

複数の正極集電体４１ａおよび負極集電体４１ｂは、それぞれ同極同士が接続され、正極タブ６０、負極タブ６１に接続されている。

【0022】

セパレータ５０は、正極活物質層４２ａおよび負極活物質層４２ｂを物理的に隔離しつつ、セパレータ５０の面方向中央部に電解質として電解液Ｅが保持されてなる構成を有する。セパレータ５０は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミドなどの材料からなる薄膜である。

【0023】

電解液Ｅは、有機溶媒、支持塩を含んでいる。有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネーと（ＥＣ）などの環状カーボネート類、ジメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類、テトラヒドロなどのエーテル類を用いることができる。支持塩としては、例えば、リチウム塩（ＬｉＰＦ_６）などの無機酸陰イオン、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３などの有機酸イオンを用いることができる。

【0024】

正極タブ６０および負極タブ６１は、外装体２０の第１融着部２２を介して外装体２０の外方に引出されている。

【0025】

図２は、サブアセンブリ７０を示す概略図である。発電要素３０を外装体２０内に封入して、初期充電を行なうと化学反応によって発電要素３０からガスが発生する。外装体２０内に発生したガスを外装体２０の外部に排出するために、外装体２０の一部を切断してガス抜き孔７２を形成する。なお、本明細書では、発電要素３０および電解液Ｅを外装体２０内に封入して、ガス抜き孔７２を形成する前の組立体を「サブアセンブリ７０」と称する。以下、サブアセンブリ７０の構成について詳述する。

【0026】

図２に示すように、サブアセンブリ７０の外装体２０は、正極タブ６０および負極タブ６１を挟んで重ね合わせた２枚の外装フィルム２１の周縁をＵの字状に融着した第１融着部２２と、Ｕの字の開口部を外装体２０の周縁側において融着した補助融着部７１とを有する。

【0027】

図１（Ａ）および（Ｂ）に示す二次電池１０は、サブアセンブリ７０の補助融着部７１と発電要素３０との間にガス抜き孔７２を形成し、ガスを排出した後、第２融着部２３を形成し、図２に示す裁断線７３に沿って裁断することによって形成される。なお、第２融着部２３は、ガス抜き孔７２と、発電要素３０との間に形成される。裁断線７３は、第２融着部２３と、ガス抜き孔７２との間に位置する。

【0028】

本実施形態では、ガス抜き孔７２を形成する対象は、サブアセンブリ７０であるので、外装体２０において外装フィルム２１が重なる縁部としては、補助融着部７１が相当する。また、ガス抜き孔７２を形成する部分を含む外装体２０の縁部（補助融着部７１）と発電要素３０との間の中間部分を「ガス抜き部７４」と称する。ガス抜き部７４は、初期充電において発電要素３０から生じたガスによって、膨らんだ形状を有する。

【0029】

図３は、実施形態に係る二次電池１０の製造装置１００を示す上面図である。図４は、図３の４−４線に沿う断面図であって、しごき部１４０によって外装体２０内の電解液Ｅを発電要素３０側へ寄せている様子を示す図である。図５は、図３の４−４線に沿う断面図であって、ガス抜き孔７２を形成している様子を示す図である。

【0030】

なお、図中、支持部材１２０およびしごき部１４０がサブアセンブリ７０に対して離反および接近する方向を矢印Ｘで示し、矢印Ｘと直交する装置の図４における奥行方向を矢印Ｙで示し、矢印Ｘおよび矢印Ｙと直交する方向を矢印Ｚで示す。また、図４および図５では、発電要素３０の詳細を省略した状態で図示している。また、図４では、理解を容易にするため、電解液Ｅを粒状に大きく模式的に示している。

【0031】

本実施形態に係る二次電池１０の製造装置１００は、サブアセンブリ７０のガス抜き部７４に溜まっている電解液Ｅを発電要素３０側に寄せた上で、ガス抜き部７４にガス抜き孔７２を形成し、初期充電によって生じるガスを排出する装置である。

【0032】

本実施形態に係る二次電池１０の製造装置１００は、図５を参照して概説すると、保持部１１０と、支持部材１２０と、移動部１３０と、しごき部１４０と、把持部１５０と、駆動部１６０（第１駆動部および第２駆動部に相当）と、カッター１７０と、を有する。保持部１１０は、サブアセンブリ７０を保持する。支持部材１２０は、ガス抜き部７４の一方面を支持する支持面１２１を備える。移動部１３０は、支持部材１２０をガス抜き部７４に対して離反および接近可能に構成している。しごき部１４０は、ガス抜き部７４の他方面に押圧され、補助融着部７１側の第１位置Ｚ１から発電要素３０側の第２位置Ｚ２に向かって移動自在なしごきローラ１４１（押圧部材に相当）を備える。把持部１５０は、第２位置Ｚ２に位置するしごきローラ１４１よりも補助融着部７１側を把持自在である。駆動部１６０は、しごき部１４０および把持部１５０を駆動可能である。カッター１７０は、ガス抜き部７４において第２位置Ｚ２に位置するしごきローラ１４１と把持部１５０との間の部分を裁断してガス抜き孔７２を形成可能である。

【0033】

駆動部１６０は、しごきローラ１４１を第１位置Ｚ１から第２位置Ｚ２に移動させ、ガス抜き部７４の補助融着部７１側の電解液Ｅを発電要素３０側に寄せる。また駆動部１６０は、第２位置Ｚ２に移動したしごきローラ１４１よりも補助融着部７１側を把持部１５０によって把持させる。カッター１７０は、外装体２０において支持部材１２０および第２位置Ｚ２に移動したしごきローラ１４１の間に挟み込まれている部分と、把持部１５０によって把持されている部分との間を裁断して、ガス抜き孔７２を形成する。以下、製造装置１００の各部の構成について詳述する。

【0034】

図４に示すように、保持部１１０は、支持部材１２０としごき部１４０との間にサブアセンブリ７０を保持する。本実施形態では、保持部１１０は、支持部材１２０、しごき部１４０、把持部１５０、およびカッター１７０の動作を妨げないように、サブアセンブリ７０の下方において外装体２０の発電要素３０が配置されている部分を両面から挟み込むようにして保持する。保持部１１０のサブアセンブリ７０に面する側には、例えば、クッション性を備えるパッド１１１を設けてもよい。

【0035】

支持部材１２０は、ガス抜き部７４の一方側の面を支持する平坦な支持面１２１と、カッター１７０が挿通可能な挿通孔１２２と、を有する。

【0036】

支持面１２１は、外装体２０において後述するしごきローラ１４１が移動する範囲を支持可能に設けられる。

【0037】

挿通孔１２２は、ガス抜き部７４の所定の位置にガス抜き孔７２を形成できるように、支持部材１２０の適切な位置に設けられる。本実施形態では、図３に示すように、挿通孔１２２は、支持部材１２０の略中央部分において矢印Ｙ方向に沿って延在している。このように設けた挿通孔１２２にカッター１７０を挿通させると、図２に示すように、ガス抜き部７４の略中央部分にガス抜き孔７２を形成することができる。

【0038】

また、図５に示すように、挿通孔１２２は、矢印Ｚ方向において、発電要素３０側の第２位置Ｚ２に移動したしごきローラ１４１と、補助融着部７１側においてガス抜き部７４に押付けられる把持部１５０の押さえ部材１５１との間に設けられている。

【0039】

移動部１３０は、支持部材１２０がサブアセンブリ７０から離れた待機位置（図示せず）と、支持面１２１をガス抜き部７４の一方面に接触させ、後述するしごきローラ１４１との間でガス抜き部７４を挟み込む作動位置（図４参照）との間で移動可能に構成している。移動部１３０としては、例えば、伸縮自在なシャフトなどの公知の直動機構を用いることができる。

【0040】

図３に示すように、しごき部１４０は、ガス抜き部７４を押圧するしごきローラ１４１と、しごきローラ１４１が先端側に取り付けられた一対のアーム１４２と、一対のアーム１４２の基端側が回動自在に接続されたアーム支持部１４３と、を有する。しごき部１４０は、さらに、各アーム１４２とアーム支持部１４３との間に設けられるばね１４４と、各アーム１４２の位置を規制する一対のストッパー１４５と、を有する。

【0041】

図３および図４に示すように、しごきローラ１４１は、矢印Ｙ方向に沿って伸びており、しごきローラ１４１の円弧状の周面が、ガス抜き部７４と接触する。すなわち、しごきローラ１４１の外装体２０と接触する部分は、丸まっている。このため、外装フィルム２１を破いたり、傷つけたりすることなく、しごきローラ１４１を、ガス抜き部７４に押圧させながら、補助融着部７１側から発電要素３０側に移動させることができる。一方で、矩形状の先端部を備える押圧部材をガス抜き部７４に押圧させながら移動させる場合と比較すると、ガス抜き部７４が円弧状の部分に馴染んでよりカール癖が着きやすい。

【0042】

また、図３に示すように、本実施形態では、しごきローラ１４１の軸方向の長さ（しごきローラ１４１の幅と称する）は、補助融着部７１が延在する方向に沿うガス抜き部７４の長さ（ガス抜き部７４の幅と称する）よりも長い。このため、しごきローラ１４１の幅がガス抜き部７４の幅よりも短い場合と比較して、より多くの電解液Ｅを発電要素３０側に寄せることができる。一方で、しごきローラ１４１の幅がガス抜き部７４の幅よりも短い場合と比較して、しごきローラ１４１は、ガス抜き部７４のより広い範囲を押圧することになるため、ガス抜き部７４にはカール癖が着きやすい。

【0043】

各アーム１４２は、しごきローラ１４１の両端に設けられる。各アーム１４２の先端側は、しごきローラ１４１の軸に接続され、しごきローラ１４１を回動自在に保持する。

【0044】

図４に示すように、アーム支持部１４３は、矢印Ｚ方向に沿って延在する形状を備える。アーム支持部１４３の上端部分には、回転軸１４３ａが設けられている。図３に示すように、回転軸１４３ａの両端には、アーム１４２の基端側が接続される。これによって、アーム支持部１４３は、回転軸１４３ａを中心として、アーム１４２を回動自在に保持する。

【0045】

また、アーム支持部１４３は、後述する駆動部１６０に接続され、駆動部１６０によってガス抜き部７４に接近および離反可能に構成している。

【0046】

アーム支持部１４３をガス抜き部７４に接近させると、アーム１４２の先端に取り付けられたしごきローラ１４１は、補助融着部７１から発電要素３０に向かう方向と交差する方向から、ガス抜き部７４に押付けられる。このため、ガス抜き部７４が、支持面１２１に対して倒れていても、しごきローラ１４１をサブアセンブリ７０の上方に配置し、補助融着部７１側から発電要素３０側に向かって降ろす場合と比較して、確実にガス抜き部７４を支持部材１２０との間に挟み込むことができる。

【0047】

各ばね１４４の弾発力によって、各アーム１４２は、回転軸１４３ａを中心として時計回り方向に向かうように付勢される。

【0048】

各ストッパー１４５は、アーム支持部１４３の上端部分において、各アーム１４２側に突出するように設けられる。各ストッパー１４５の突出部分が各アーム１４２に接触することによって、各アーム１４２の位置を規制する。

【0049】

具体的には、各ストッパー１４５は、ガス抜き部７４から離反している状態のしごきローラ１４１をガス抜き部７４に接近させたときに、しごきローラ１４１が補助融着部７１側の第１位置Ｚ１においてガス抜き部７４と接触するように、各アーム１４２のアーム支持部１４３に対する角度を規制する。

【0050】

また、各ストッパー１４５は、しごきローラ１４１がガス抜き部７４から離反している状態においては、各アーム１４２が回転軸１４３ａを中心として矢印Ｘ方向に対して反時計回り方向に傾くように、各アーム１４２の位置を規制する。このため、しごきローラ１４１が第１位置Ｚ１にある状態からさらにアーム支持部１４３をガス抜き部７４に接近させると、ガス抜き部７４からの反力によって、アーム１４２は、ばね１４４の弾発力に抗して、回転軸１４３ａを中心として反時計回りに回転する。これによって、しごきローラ１４１は、補助融着部７１側の第１位置Ｚ１から発電要素３０側の第２位置Ｚ２に移動（転動）する（図５参照）。

【0051】

図３に示すように、把持部１５０は、外装体２０を挟んで支持部材１２０と反対側に設けられる。把持部１５０は、支持部材１２０に支持された外装体２０の補助融着部７１側に押付けられる一対の押さえ部材１５１と、各押さえ部材１５１をしごき部１４０の各アーム１４２に接続する接続部１５２と、を有する。

【0052】

本実施形態では、一対の押さえ部材１５１はローラである。各押さえ部材１５１は、支持部材１２０の支持面１２１に沿って伸びるように設けられ、押さえ部材１５１の円弧状の周面が、ガス抜き部７４と接触する。このように、把持部１５０の外装体２０と接触する部分は丸められているため、押さえ部材１５１は、外装フィルム２１を破いたり、傷つけたりすることなく、外装体２０を支持部材１２０に押付ける。

【0053】

接続部１５２は、一対のアーム１４２の間に配置され、各アーム１４２に接続されている。図３および図４に示すように、接続部１５２において支持部材１２０の挿通孔１２２と対向する領域の両端には、支持部材１２０に向かってＬの字状に突出した突出部１５３が設けられている。各突出部１５３の先端には、押さえ部材１５１が回転自在に取り付けられている。

【0054】

前述したように、アーム支持部１４３をガス抜き部７４に接近させると、各アーム１４２は、回転軸１４３ａを中心として反時計回りに回転する。これに伴い、第１位置Ｚ１に位置するしごきローラ１４１は、第２位置Ｚ２に移動する。各押さえ部材１５１は、しごき部１４０と連動して、しごきローラ１４１の第２位置Ｚ２への移動に伴い、第２位置Ｚ２に位置するしごきローラ１４１よりも外装体２０の補助融着部７１側を把持する。

【0055】

このように、把持部１５０をしごき部１４０に接続することによって、しごき部１４０の駆動部１６０を把持部１５０の駆動部としても機能させることができる。

【0056】

また、このとき、各押さえ部材１５１は、外装体２０の補助融着部７１から発電要素３０に向かう方向と交差する方向から、外装体２０の補助融着部７１側に押付けられ、支持部材１２０との間にガス抜き部７４を把持する。外装体２０のカール癖の曲率にばらつきがあっても、押さえ部材１５１をサブアセンブリ７０の上方に配置して補助融着部７１側から発電要素３０側に向かって降ろす場合と比較して、より確実にガス抜き部７４を支持部材１２０との間に挟み込むことができる。

【0057】

駆動部１６０は、アーム支持部１４３を、サブアセンブリ７０から離れた待機位置（図示せず）と、ガス抜き部７４の補助融着部７１側の第１位置Ｚ１にしごきローラ１４１を接触させたしごき開始位置（図４のＸ１の地点）との間で移動可能に構成している。さらに駆動部１６０は、アーム支持部１４３を、しごき開始位置Ｘ１と、しごき開始位置Ｘ１よりもガス抜き部７４側に接近し、しごきローラ１４１を発電要素３０側の第２位置Ｚ２にまで移動させたしごき完了位置（図５のＸ２の地点）との間で移動可能に構成している。駆動部１６０としては、例えば、伸縮自在なシャフトなどの公知の直動機構を用いることができる。

【0058】

このように、駆動部１６０が、アーム支持部１４３をしごき開始位置Ｘ１からしごき完了位置Ｘ２に移動させることによって、しごきローラ１４１が第１位置Ｚ１から第２位置Ｚ２に移動する。これによって、ガス抜き部７４の補助融着部７１側に溜まっている電解液Ｅが、発電要素３０側に寄せられる。また、押さえ部材１５１は、しごきローラ１４１の第１位置Ｚ１から第２位置Ｚ２への移動するに伴って、ガス抜き部７４に押付けられる。

【0059】

カッター１７０は、支持部材１２０を基準として支持面１２１の反対側（支持部材１２０の後方）に配置される。

【0060】

カッター１７０は、支持部材１２０の後方における待機位置（図４参照）と、支持部材１２０に設けた挿通孔１２２を挿通して、支持部材１２０の前方に突出する作動位置（図５参照）とに移動可能に構成している。また、カッター１７０は、作動位置では、挿通孔１２２に沿って矢印Ｙ方向に沿って走行可能に構成している（図３参照）。

【0061】

このように、カッター１７０は、外装体２０の内方側において外装体２０の補助融着部７１から発電要素３０側に向かう方向と交差する方向に走行する。また、前述したように、押さえ部材１５１は、支持部材１２０の挿通孔１２２と対向する領域の両端に設けられており、カッター１７０の走行方向に沿ってカッター１７０の走行範囲よりも外装体２０の外方側を把持する（図３参照）。このように配置することによって、ガス抜き孔７２から電解液Ｅが飛び散った際に、電解液Ｅが押さえ部材１５１に付着しにくくすることができる。

【0062】

図６は、実施形態に係る二次電池１０の製造工程を示すフローチャートである。

【0063】

二次電池１０の製造方法は、図６を参照して概説すると、サブアセンブリ７０の形成工程（Ｓ１０〜Ｓ１２）と、初期充電工程（Ｓ２０）と、ガス抜き工程（Ｓ３０〜Ｓ３２）と、ガス抜き孔７２の封止工程（Ｓ４０）と、トリム工程（Ｓ５０）とを有する。以下、各工程について詳述する。

【0064】

サブアセンブリ７０の形成工程では、第１融着部２２を形成する工程（Ｓ１０）と、電解液Ｅを注入する工程（Ｓ１１）と、補助融着部７１を形成する工程（Ｓ１２）とを実施する。

【0065】

第１融着部２２を形成する工程（Ｓ１０）では、まず、２枚の外装フィルム２１の間に発電要素３０、正極タブ６０および負極タブ６１を挟み込ませる。そして、開口部を有するように、２枚の外装フィルム２１が重なる外装体２０の周縁の一辺を残して、外装体２０の周縁をＵの字状に融着する。これによって、第１融着部２２が形成される。

【0066】

電解液Ｅを注入する工程（Ｓ１１）では、ステップＳ１０において形成された開口部から外装体２０内に電解液Ｅを注入する。電解液Ｅの注入方法は特に限定されず、例えば、チューブやノズルを開口部に差し込み、直接注入することによって行ってもよい。

【0067】

補助融着部７１を形成する工程（Ｓ１２）では、まず、ステップＳ１０において形成された開口部を融着して、補助融着部７１を形成する。これによって、発電要素３０および電解液Ｅが外装体２０内に封入された状態となる。これにより、図２に示すサブアセンブリ７０が形成される。

【0068】

初期充電工程（Ｓ２０）では、発電要素３０の有する電池容量の所定の割合にまで充電した場合に得られる電圧を発電要素３０が発生させるまで、充電が行われる。初期充電によって、発電要素３０からガスが発生する。また、初期充電工程（Ｓ２０）では、電池特性を安定化させるために、発電要素３０が充電された状態において一定時間保持してもよい。一定時間保持した場合にも、発電要素３０からさらにガスが発生する。

【0069】

ガス抜き工程では、製造装置１００にサブアセンブリ７０を搬入する工程（Ｓ３０）と、ガス抜き部７４をしごく工程（Ｓ３１）と、ガス抜き孔７２を形成する工程（Ｓ３２）とを実施する。

【0070】

サブアセンブリ７０を搬入する工程（Ｓ３０）では、初期充電工程（Ｓ２０）を実施する他の製造装置から、ガス抜き工程用の製造装置１００へ初期充電の完了したサブアセンブリを搬入する。そして、搬入されたサブアセンブリ７０は、製造装置１００の保持部１１０に保持される。サブアセンブリ７０の搬入方法は特に限定されないが、例えば、ロボットアームなどによって、保持部１１０の上方からサブアセンブリ７０を搬入してもよい。

【0071】

ガス抜き部７４をしごく工程（Ｓ３１）では、移動部１３０は、待機位置にある支持部材１２０を作動位置に移動させ、ガス抜き部７４の一方面を支持部材１２０の支持面１２１によって支持させる。また、同様に、駆動部１６０は、待機位置にあるしごき部１４０のアーム支持部１４３をしごき開始位置Ｘ１に移動させ、ガス抜き部７４の他方面における補助融着部７１側の第１位置Ｚ１にしごきローラ１４１を接触させる。これによって、支持部材１２０の支持面１２１としごきローラ１４１との間にガス抜き部７４が挟み込まれる。

【0072】

次に、駆動部１６０によってアーム支持部１４３をしごき開始位置Ｘ１からしごき完了位置Ｘ２に移動させることによって、しごきローラ１４１を第１位置Ｚ１から発電要素３０側の第２位置Ｚ２に向かって移動させる。これによって、ガス抜き部７４の補助融着部７１側に溜まっている電解液Ｅを発電要素３０側に寄せる。

【0073】

しごきローラ１４１が第２位置Ｚ２に移動するに伴い、しごき部１４０に接続部１５２を介して接続された押さえ部材１５１は、第２位置Ｚ２に位置するしごきローラ１４１よりも外装体２０の補助融着部７１側に押付けられる。これによって、把持部１５０は、押さえ部材１５１と支持部材１２０との間に外装体２０の補助融着部７１側を把持する。

【0074】

ガス抜き孔７２を形成する工程（Ｓ３２）では、カッター１７０を待機位置から作動位置に前進させ、作動位置において挿通孔１２２に沿ってカッターを走行させる。カッター１７０は、外装体２０の支持部材１２０と押さえ部材１５１との間に挟み込まれた部分と、支持部材１２０およびしごきローラ１４１によって挟み込まれた部分の間を裁断し、ガス抜き孔７２を形成する。

【0075】

なお、ガス抜き孔７２の形成後、ガス抜き部７４においてしごきローラ１４１が押圧されて外装フィルム２１が重なっている部分を、吸着パッドによって引き離してもよい。これによって、ガスが抜けやすくなる。

【0076】

ガス抜き孔７２の封止工程（Ｓ４０）では、ガス抜き孔７２と、発電要素３０との間の外装体２０を融着して、第２融着部２３を形成する。

【0077】

トリム工程（Ｓ５０）では、図２に示す裁断線７３に沿って、第２融着部２３よりも外装体２０の補助融着部７１側を切り落とす。これによって、図１（Ａ）に示す二次電池１０を得る。

【0078】

上記実施形態に係る二次電池１０の製造装置１００および製造方法によれば、外装体２０において外装フィルム２１が重なる補助融着部７１と発電要素３０との間のガス抜き部７４の一方面を支持部材１２０の支持面１２１によって支持する。ガス抜き部７４の他方面に押圧させたしごきローラ１４１を、補助融着部７１側の第１位置Ｚ１から発電要素３０側の第２位置Ｚ２に向かって移動させ、ガス抜き部７４の補助融着部７１側に溜まっている電解液Ｅを発電要素３０側に寄せる。第２位置Ｚ２に移動したしごきローラ１４１よりも外装体２０の補助融着部７１側を把持部１５０によって把持する。外装体２０において支持部材１２０および第２位置Ｚ２に移動したしごきローラ１４１の間に挟み込まれている部分と、把持部１５０によって把持されている部分との間をカッター１７０によって裁断して、ガス抜き孔７２を形成する。

【0079】

しごきローラ１４１の移動に伴い外装体２０の補助融着部７１側にカール癖が着いたとしても、補助融着部７１側は把持部１５０によって把持されているため、カール癖によって倒れず、確実にガス抜き孔７２を形成することができる。このため、カッター１７０の交換頻度を増加させる必要がないため、製造効率を悪化させずに、裁断の不具合なくガス抜き孔７２を形成することができる。

【0080】

また、把持部１５０は、外装体２０を挟んで支持部材１２０と反対側に設けられ、支持面１２１に支持された外装体２０の補助融着部７１側に押付けられることによって、支持面１２１との間に外装体２０の補助融着部７１側を把持する。把持部１５０は、外装体の片側にのみ設ければ十分であるため、装置のレイアウトを単純化できる。また、支持面にガス抜き部７４を沿わせた状態において、ガス抜き孔７２を形成するため、より位置精度よくガス抜き孔７２を形成することができる。

【0081】

また、把持部１５０をしごき部１４０に接続することによって、しごき部１４０の駆動部１６０を把持部の駆動部としても機能させる。このため、把持部１５０を設けたことに伴い、新たに駆動部を追加する必要がない。

【0082】

また、カッター１７０は、外装体２０の内方側において外装体２０の補助融着部７１側から発電要素３０側に向かう方向と交差する方向に走行自在に構成される。把持部１５０は、カッター１７０の走行方向に沿ってカッター１７０の走行範囲よりも外装体２０の外方側を把持する。このように配置することによって、ガス抜き孔７２から電解液Ｅが飛び散った際に、電解液Ｅが把持部１５０に付着しにくくしている。その結果、把持部１５０を洗浄する頻度を抑制することができる。

【0083】

また、しごき部１４０および把持部１５０は、外装体２０の補助融着部７１から発電要素３０に向かう方向と交差する方向から外装体２０に押付けられる。このため、しごき部１４０は、外装体２０が支持面１２１に対して倒れていても、より確実に支持部材１２０との間に外装体２０を挟み込むことができる。また、把持部１５０は、外装体２０のカール癖の曲率にばらつきがあったとしても、より確実に外装体２０を把持することができる。

【0084】

また、しごき部１４０および把持部１５０において外装体２０と接触する部分は丸められている。このため、しごき部１４０は、外装フィルム２１を破いたり、傷つけたりすることなく、外装体２０に押圧して、補助融着部７１側から発電要素側に移動できる。また、把持部１５０は、外装フィルム２１を破いたり、傷つけたりすることなく、外装体２０を把持することができる。

【0085】

以上、実施形態を通じて本発明に係る二次電池の製造装置および製造方法を説明したが、本発明は説明した各構成のみに限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。

【0086】

前述した実施形態では、二次電池１０がリチウムイオン二次電池である場合を説明したが、リチウムイオン二次電池に限定されず、初期充電においてガスを発生する二次電池であればよい。

【0087】

また、前述した実施形態では、支持部材１２０の支持面１２１が平坦である場合を説明したが、支持面は例えば曲率を有していてもよい。さらに、支持部材１２０をしごき部１４０と同様の構成とし、ガス抜き部７４の両面からしごきローラ１３１を押し当てることによって、ガス抜き部７４の電解液Ｅを発電要素３０側に寄せてもよい。この場合も、支持部材１２０としごき部１４０の移動タイミングのずれによって、ガス抜き部７４にカール癖が着く場合がある。

【0088】

また、前述した実施形態では、ガス抜き部７４を押圧する押圧部材がしごきローラ１４１である場合を説明したが、押圧部材の構成はこれに限定されない。例えば、押圧部材は板状の部材であってもよい。押圧部材の先端が丸みを帯びていなくても、押圧部材を外装体２０に押圧させて、縁部側から発電要素側に移動させれば、押圧部材に外装フィルム２１が引っ張られ、カール癖は発生し得る。

【0089】

また、前述した実施形態では、押さえ部材がローラである場合を説明したが、これに限定されない。例えば、押さえ部材は、平板であってもよい。このような場合は、外装フィルムが破れたり、傷ついたりしないように、平板の角部を丸めてもよいし、外装体２０との接触面側に弾性材料を備えてもよい。

【0090】

また、前述した実施形態では、外装体２０の補助融着部７１側は支持部材１２０と把持部１５０の押さえ部材１５１との間に挟み込まれる場合を説明したが、この場合に限定されない。ガス抜き部７４の両面側に押さえ部材１５１を設け、対をなす押さえ部材１５１によって外装体の補助融着部７１を挟み込む構成としてもよい。

【0091】

また、前述した実施形態では、しごきローラ１４１および押さえ部材１５１は、外装体２０の縁部から発電要素３０に向かう方向と交差する方向から外装体に押付けられる場合を説明したが、この場合に限定されない。例えば、しごきローラ１４１および押さえ部材１５１を外装体の上方に設け、補助融着部７１側から発電要素３０側に向かって移動するように構成してもよい。

【0092】

また、前述した実施形態では、しごきローラ１４１が第２位置Ｚ２に移動したタイミングで、把持部１５０が外装体２０を把持する場合を説明したが、この場合に限定されない。把持部１５０が、しごきローラ１４１が第２位置Ｚ２に移動する前に外装体２０を把持するように構成してもよいし、しごきローラ１４１が第２位置Ｚ２に移動した後に外装体２０を把持するように構成してもよい。

【符号の説明】

【0093】

１０ 二次電池、
２０ 外装体、
２１ 外装フィルム、
３０ 発電要素、
７０ サブアセンブリ、
７１ 補助融着部（縁部）、
７２ ガス抜き孔、
７４ ガス抜き部（中間部分）、
１００ 製造装置、
１１０ 保持部、
１２０ 支持部材、
１２１ 支持面、
１３０ 移動部、
１４０ しごき部、
１４１ しごきローラ（押圧部材）、
１５０ 把持部、
１５１ 押さえ部材
１６０ 駆動部（第１、第２駆動部）、
１７０ カッター、
Ｅ 電解液。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】