特許第6973507号(P6973507)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 株式会社村田製作所の特許一覧
<>
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000002
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000003
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000004
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000005
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000006
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000007
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000008
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000009
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000010
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000011
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000012
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000013
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000014
  • 特許6973507-二次電池の製造方法 図000015
< >
(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】6973507
(24)【登録日】2021年11月8日
(45)【発行日】2021年12月1日
(54)【発明の名称】二次電池の製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01M 50/107 20210101AFI20211118BHJP
   H01M 50/121 20210101ALI20211118BHJP
   H01M 50/124 20210101ALI20211118BHJP
   H01M 10/04 20060101ALI20211118BHJP
   H01M 10/058 20100101ALI20211118BHJP
【FI】
   H01M50/107
   H01M50/121
   H01M50/124
   H01M10/04 Z
   H01M10/058
【請求項の数】12
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2019-559648(P2019-559648)
(86)(22)【出願日】2018年12月11日
(86)【国際出願番号】JP2018045459
(87)【国際公開番号】WO2019117129
(87)【国際公開日】20190620
【審査請求日】2020年5月15日
(31)【優先権主張番号】特願2017-237887(P2017-237887)
(32)【優先日】2017年12月12日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100132263
【弁理士】
【氏名又は名称】江間 晴彦
(72)【発明者】
【氏名】西川 悦生
(72)【発明者】
【氏名】木村 裕二
(72)【発明者】
【氏名】穐吉 哲平
【審査官】 守安 太郎
(56)【参考文献】
【文献】 特開2013−197034(JP,A)
【文献】 特開2015−035264(JP,A)
【文献】 特開平07−185875(JP,A)
【文献】 特開2007−283344(JP,A)
【文献】 特開平02−251600(JP,A)
【文献】 特開昭63−093497(JP,A)
【文献】 特開2012−094358(JP,A)
【文献】 特開平04−149958(JP,A)
【文献】 特開昭59−154747(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01M 50/10
H01M 10/04
H01M 10/058
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極組立体および該電極組立体を収納する外装体を有して成る二次電池の製造方法であって、
前記外装体のレーザ加工に先立って該外装体に界面活性剤層を設け、
前記外装体のレーザが供される側と反対側に位置する外装体表面に対して前記界面活性剤層を設ける、二次電池の製造方法。
【請求項2】
前記界面活性剤層によって、前記レーザ加工で発生する飛散物から前記外装体を保護する、請求項1に記載の二次電池の製造方法。
【請求項3】
少なくともレーザ加工領域以外の外装体領域に前記界面活性剤層を設ける、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】
前記レーザ加工がレーザ切断である、請求項1〜3のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項5】
前記レーザ切断では前記外装体のエッジ部を切り落とす、請求項4に記載の二次電池の製造方法。
【請求項6】
前記レーザ切断にアシストガスを併用する、請求項4または5に記載の二次電池の製造方法。
【請求項7】
前記界面活性剤層が水溶性を有する、請求項1〜のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項8】
前記レーザ加工の後において水を少なくとも用いて前記界面活性剤層を前記外装体から洗い流す、請求項1〜のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項9】
前記界面活性剤層の前記洗い流しが前記外装体の洗浄に伴って行われる、請求項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項10】
界面活性剤と溶媒とを含んでなる層原料を前記外装体の表面に供すことを通じて前記界面活性剤層を設ける、請求項1〜のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項11】
前記飛散物がドロスである、請求項2に従属する請求項3〜10のいずれかに記載の二次電池の製造方法。
【請求項12】
前記電極組立体の正極および負極が、リチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有することを特徴とする、請求項1〜11のいずれかに記載の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方法に関する。特に、本発明は、正極および負極の電極構成層から成る電極組立体ならびに外装体を備えた二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
二次電池は、いわゆる蓄電池ゆえ充電および放電の繰り返しが可能であり、様々な用途に用いられている。例えば、携帯電話、スマートフォンおよびノートパソコンなどのモバイル機器に二次電池が用いられている。
【0003】
二次電池は、正極、負極およびそれらの間のセパレータから少なくとも構成されている。正極は正極材層および正極集電体から構成され、負極は負極材層および負極集電体から構成されている。二次電池に用いられる電極組立体では、そのような正極および負極がセパレータを介して複数積層しており、積層体形態の電極組立体が外装体に収納されて二次電池を構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表2015−536036号公報
【特許文献2】特開2007−175725号公報
【特許文献3】特開2001−170791号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本願発明者は、従前の二次電池の製造技術では克服すべき課題があることに気付き、そのための対策を取る必要性を見出した。具体的には以下の課題があることを本願発明者は見出した。
【0006】
二次電池の製造では、電極組立体を収める外装体が用いられるところ、かかる外装体に対して加工が施される。例えば、表面を所望にする処理が施されたり、サイズを所望にする処理などが施されたりする。このような加工処理は、外装体に対して好ましい結果を得るべく為され得るものの、必ずしもそうとはいえない影響があることを本願発明者は見出した。
【0007】
具体的には、外装体のレーザ加工に伴って発生する飛散物が二次電池に悪影響を及ぼし得ることを見出した。例えばレーザ加工で発生するドロスなどの飛散物は、外装体に付着してしまうことがあり、それが除去されないままだと電池外観を損ねるとともに、電池不良を誘発する虞がある。このような飛散物はレーザ加工の条件調整で軽減できる余地があるものの、飛散物の発生そのものを完全に無くすことは困難である。
【0008】
外装体に付着した飛散物はブラシで除去することが考えられる(特許文献2)。しかしながら、小さな製品の場合、ブラシの毛よりも狭い隙間に入り込んだ飛散物を除去することができず、またブラシで機械的に擦ることになるので、除去処理を施した部分に細かい傷が残ってしまう。そもそもブラシで除去する手法は、飛散物を除去するためのステーションを要し、設備が大きくなってしまう。一方、予めフィルムを貼り付けておくことも考えられるものの(特許文献3)、フィルムを貼る作業、かつそれを剥がす作業が個々に必要となるので煩雑な作業となる。そもそもシンプルでない外装体形状に対してはフィルムを貼り難いといった問題も伴う。
【0009】
本発明はかかる課題に鑑みて為されたものである。即ち、本発明の主たる目的は、外装体のレーザ加工に伴う不都合をより減じた二次電池の製造技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本願発明者は、従来技術の延長線上で対応するのではなく、新たな方向で対処することによって上記課題の解決を試みた。その結果、上記主たる目的が達成された二次電池の製造技術の発明に至った。
【0011】
本発明では、電極組立体およびその電極組立体を収納する外装体を備えた二次電池の製造方法であって、
外装体のレーザ加工に先立って当該外装体に界面活性剤層を設ける、二次電池の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【0012】
本発明では、外装体のレーザ加工に伴う不都合をより効果的に減じることができ、所望の二次電池を得やすくなる。
【0013】
具体的には、本発明における界面活性剤層は、外装体のレーザ加工時の飛散物から外装体を保護するように機能する。あくまでも例示的な態様であるが、界面活性剤層が飛散物に対して撥水作用を呈するが如く働き、それによって界面活性剤層下の外装体領域が飛散物からより好適に保護される。
【0014】
従来手法との比較でいえば、ブラシなどの機械的手段を用いる必要がなく、それゆえ、外装体の表面を不必要に傷づけることはない。また、液体原料を塗布して界面活性剤層を形成できるので、ブラシ除去で要する嵩高いステーションなどは必要でない。さらに、本発明の製造方法では、レーザ加工後に水などで洗い流すことによって比較的簡易に界面活性剤層を除去できる。特に、本発明の製造方法では、そのような洗い流しに伴って、界面活性剤自体の洗浄作用で油分などの汚れも外装体から除去できるので、最終的な二次電池製品にとってより好ましい結果がもたらされ得る。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】電極積層構造を模式的に示した断面図(図1(A):非巻回の平面積層型、図1(B):巻回型)
図2】本発明の一実施形態に係る製造方法の特徴を説明するための模式的断面図(図2(A):飛散物が反射放出されるレーザ加工、図2(B):飛散物が非反射放出されるレーザ加工)
図3】レーザ加工としてレーザ切断を行う態様を説明するための模式的断面図
図4】アシストガスの併用の態様を例示説明するための模式的断面図
図5】外装体のエッジ部を切り落とすレーザ切断を説明するための模式的断面図
図6】外装体の突出形態を説明するための模式的斜視図
図7】外装体に施すレーザ加工に際して本願発明者らが見出した課題を説明するための模式的な平面図、断面図および斜視図(図7(A):固定台通常時、図7(B):固定台下方設置)
図8】界面活性剤層の形成位置を例示説明するための模式的断面図(図8(A):全体設置、図8(B):固定台部以外の設置、図8(C):近傍側面での設置)
図9】「ドロスのはじき態様」を説明するための模式的断面図(図9(a):界面活性剤層の設置前、図9(b):界面活性剤層の設置後、図9(c):レーザ加工時)
図10】「外装体の反転態様」を説明するための模式的断面図(図10(a):界面活性剤層の設置前、図10(b):界面活性剤層の設置後、図10(c):レーザ加工時)
図11】「簡易な除去態様」を説明するための模式的断面図(図11(a):レーザ加工時、図11(b):レーザ加工後、図11(c):界面活性剤層の除去)
図12】本発明に従ってレーザ切断を施す外装体の具体的な例示態様を示す模式図(図12(I):斜視図、図12(II):断面図)
図13】種々の外装体形状に本発明が適用可能であることを説明するための模式的断面図(図13(A):漸次下側寸法減のテーパ状側面、図13(B):漸次上側寸法減のテーパ状側面、図13(C):局所的寸法減のテーパ側面)
図14】実施例における条件および結果を示した表
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下では、本発明の一実施形態に係る「二次電池の製造方法」をより詳細に説明する。必要に応じて図面を参照して説明を行うものの、図面における各種の要素は、本発明の理解のために模式的かつ例示的に示したにすぎず、外観や寸法比などは実物と異なり得る。
【0017】
本明細書で直接的または間接的に説明される「断面視(または断面図)」は、二次電池を構成する電極材層の積層方向(電池または電極材層の厚み方向)に沿って対象物を切り取った仮想的な断面に基づいている。また、本明細書で直接的または間接的に説明される「平面視(または平面図)」は、二次電池を構成する電極材層の積層方向(電池、電極組立体または電極材層の厚み方向)で対象物を外側からとらえた場合の形態に基づいている。
【0018】
更に、本明細書で直接的または間接的に用いる上下方向および左右方向は、それぞれ図中における上下方向および左右方向に相当する。特記しない限り、同じ符号または記号は、同じ部材または同じ意味内容を示す。ある好適な態様では、鉛直方向下向き(すなわち、重力が働く方向)が「下方向」に相当し、その逆向きが「上方向」に相当すると捉えることができる。
【0019】
[本発明で製造される二次電池の構成]
本発明の製造方法では二次電池が得られる。本明細書でいう「二次電池」とは、充電および放電の繰り返しが可能な電池のことを指している。従って、本発明の製造方法で得られる二次電池は、その名称に過度に拘泥されるものでなく、例えば蓄電デバイスなども対象に含まれる。
【0020】
本発明に係る二次電池は、正極、負極及びセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体を有して成る。図1には電極組立体10を模式的に例示している。図1(A)および1(B)に示されるように、正極1と負極2とはセパレータ3を介して積み重なって電極構成層5を成しており、かかる電極構成層5が少なくとも1つ以上積層して電極組立体10が構成されている。二次電池ではこのような電極組立体が電解質(例えば非水電解質)と共に外装体に封入されている。なお、電極組立体は、平面積層構造(図1(A))および巻回構造(図1(B))に必ずしも限定されず、正極、セパレータおよび負極を長いフィルム上に積層してから折りたたんだ、いわゆるスタックアンドフォールディング型の構造を有していてもよい。
【0021】
正極は、少なくとも正極材層および正極集電体から構成されている。正極では正極集電体の少なくとも片面に正極材層が設けられており、正極材層に電極活物質として正極活物質が含まれている。例えば、電極組立体における複数の正極は、それぞれ、正極集電体の両面に正極材層が設けられていてよいし、あるいは、正極集電体の片面にのみ正極材層が設けられていてよい。二次電池のさらなる高容量化の観点でいえば正極は正極集電体の両面に正極材層が設けられていることが好ましい。
【0022】
負極は、少なくとも負極材層および負極集電体から構成されている。負極では負極集電体の少なくとも片面に負極材層が設けられており、負極材層に電極活物質として負極活物質が含まれている。例えば、電極組立体における複数の負極は、それぞれ、負極集電体の両面に負極材層が設けられていてよいし、あるいは、負極集電体の片面にのみ負極材層が設けられていてよい。二次電池のさらなる高容量化の観点でいえば負極は負極集電体の両面に負極材層が設けられていることが好ましい。
【0023】
正極および負極に含まれる電極活物質、即ち、正極活物質および負極活物質は、二次電池において電子の受け渡しに直接関与する物質であり、充放電、すなわち電池反応を担う正負極の主物質である。より具体的には、「正極材層に含まれる正極活物質」および「負極材層に含まれる負極活物質」に起因して電解質にイオンがもたらされ、かかるイオンが正極と負極との間で移動して電子の受け渡しが行われて充放電がなされる。正極材層および負極材層は特にリチウムイオンを吸蔵放出可能な層であることが好ましい。つまり、非水電解質を介してリチウムイオンが正極と負極との間で移動して電池の充放電が行われる非水電解質二次電池となっていることが好ましい。充放電にリチウムイオンが関与する場合、本発明の製造方法で得られる二次電池は、いわゆるリチウムイオン電池に相当し、正極および負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有している。
【0024】
正極材層の正極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士のより十分な接触と形状保持のためにバインダーが正極材層に含まれていることが好ましい。更には、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が正極材層に含まれていてもよい。同様にして、負極材層の負極活物質は例えば粒状体から成るところ、粒子同士のより十分な接触と形状保持のためにバインダーが含まれることが好ましく、電池反応を推進する電子の伝達を円滑にするために導電助剤が負極材層に含まれていてもよい。このように、複数の成分が含有されて成る形態ゆえ、正極材層および負極材層はそれぞれ正極合材層および負極合材層などと称すこともできる。
【0025】
正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、正極活物質は例えばリチウム含有複合酸化物であることが好ましい。より具体的には、正極活物質は、リチウムと、コバルト、ニッケル、マンガンおよび鉄から成る群から選択される少なくとも1種の遷移金属とを含むリチウム遷移金属複合酸化物であることが好ましい。つまり、本発明の製造方法で得られる二次電池の正極材層においては、そのようなリチウム遷移金属複合酸化物が正極活物質として好ましくは含まれている。例えば、正極活物質はコバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、または、それらの遷移金属の一部を別の金属で置き換えたものであってよい。このような正極活物質は、単独種として含まれてよいものの、二種以上が組み合わされて含まれていてもよい。あくまでも例示にすぎないが、本発明の製造方法で得られる二次電池では、正極材層に含まれる正極活物質がコバルト酸リチウムとなっていてよい。
【0026】
正極材層に含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、ポリフッ化ビニリデン、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロチレン共重合体およびポリテトラフルオロチレンなどから成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。正極材層に含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも1種を挙げることができる。例えば、正極材層のバインダーはポリフッ化ビニリデンであってよく、また、正極材層の導電助剤はカーボンブラックであってよい。あくまでも例示にすぎないが、正極材層のバインダーおよび導電助剤は、ポリフッ化ビニリデンとカーボンブラックとの組合せとなっていてよい。
【0027】
負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵放出に資する物質であることが好ましい。かかる観点でいえば、負極活物質は例えば各種の炭素材料、酸化物、または、リチウム合金などであることが好ましい。
【0028】
負極活物質の各種の炭素材料としては、黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、ハードカーボン、ソフトカーボン、ダイヤモンド状炭素などを挙げることができる。特に、黒鉛は電子伝導性が高く、負極集電体との接着性が優れる点などで好ましい。負極活物質の酸化物としては、酸化シリコン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛および酸化リチウムなどから成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。負極活物質のリチウム合金は、リチウムと合金形成され得る金属であればよく、例えば、Al、Si、Pb、Sn、In、Bi、Ag、Ba、Ca、Hg、Pd、Pt、Te、Zn、Laなどの金属とリチウムとの2元、3元またはそれ以上の合金であってよい。このような酸化物は、その構造形態としてアモルファスとなっていることが好ましい。結晶粒界または欠陥といった不均一性に起因する劣化が引き起こされにくくなるからである。あくまでも例示にすぎないが、本発明の製造方法で得られる二次電池では、負極材層の負極活物質が人造黒鉛となっていてよい。
【0029】
負極材層に含まれる得るバインダーとしては、特に制限されるわけではないが、スチレンブタジエンゴム、ポリアクリル酸、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド系樹脂およびポリアミドイミド系樹脂から成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。例えば、負極材層に含まれるバインダーはスチレンブタジエンゴムとなっていてよい。負極材層に含まれる得る導電助剤としては、特に制限されるわけではないが、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックおよびアセチレンブラック等のカーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブおよび気相成長炭素繊維等の炭素繊維、銅、ニッケル、アルミニウムおよび銀等の金属粉末、ならびに、ポリフェニレン誘導体などから選択される少なくとも1種を挙げることができる。なお、負極材層には、電池製造時に使用された増粘剤成分(例えばカルボキシルメチルセルロース)に起因する成分が含まれていてもよい。
【0030】
あくまでも例示にすぎないが、負極材層における負極活物質およびバインダーは人造黒鉛とスチレンブタジエンゴムとの組合せになっていてよい。
【0031】
正極および負極に用いられる正極集電体および負極集電体は電池反応に起因して活物質で発生した電子を集めたり供給したりするのに資する部材である。このような集電体は、シート状の金属部材であってよく、多孔または穿孔の形態を有していてよい。例えば、集電体は金属箔、パンチングメタル、網またはエキスパンドメタル等であってよい。正極に用いられる正極集電体は、アルミニウム、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも1種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えばアルミニウム箔であってよい。一方、負極に用いられる負極集電体は、銅、ステンレスおよびニッケル等から成る群から選択される少なくとも1種を含んだ金属箔から成るものが好ましく、例えば銅箔であってよい。
【0032】
正極および負極に用いられるセパレータは、正負極の接触による短絡防止および電解質保持などの観点から設けられる部材である。換言すれば、セパレータは、正極と負極と間の電子的接触を防止しつつイオンを通過させる部材であるといえる。好ましくは、セパレータは多孔性または微多孔性の絶縁性部材であり、その小さい厚みに起因して膜形態を有している。あくまでも例示にすぎないが、ポリオレフィン製の微多孔膜がセパレータとして用いられてよい。この点、セパレータとして用いられる微多孔膜は、例えば、ポリオレフィンとしてポリエチレン(PE)のみ又はポリプロピレン(PP)のみを含んだものであってよい。更にいえば、セパレータは、“PE製の微多孔膜”と“PP製の微多孔膜”とから構成される積層体であってもよい。セパレータの表面が無機粒子コート層や接着層等により覆われていてもよい。セパレータの表面が接着性を有していてもよい。なお、本発明において、セパレータは、その名称によって特に拘泥されるべきでなく、同様の機能を有する固体電解質、ゲル状電解質、絶縁性の無機粒子などであってもよい。
【0033】
本発明の製造方法で得られる二次電池では、正極、負極およびセパレータを含む電極構成層から成る電極組立体が電解質と共に外装に封入されている。正極および負極がリチウムイオンを吸蔵放出可能な層を有する場合、電解質は有機電解質または有機溶媒などの“非水系”の電解質であることが好ましい(すなわち、電解質が非水電解質となっていることが好ましい)。電解質では電極(正極および負極)から放出された金属イオンが存在することになり、それゆえ、電解質は電池反応における金属イオンの移動を助力することになる。
【0034】
非水電解質は、溶媒と溶質とを含む電解質である。具体的な非水電解質の溶媒としては、少なくともカーボネートを含んで成るものが好ましい。かかるカーボネートは、環状カーボネート類および/または鎖状カーボネート類であってもよい。特に制限されるわけではないが、環状カーボネート類としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)およびビニレンカーボネート(VC)から成る群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。鎖状カーボネート類としては、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)およびジプロピルカーボネート(DPC)から成る群から選択される少なくも1種を挙げることができる。あくまでも例示にすぎないが、非水電解質として環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との組合せが用いられてよく、例えばエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物を用いてよい。また、具体的な非水電解質の溶質としては、例えば、LiPFおよび/またはLiBFなどのLi塩が好ましく用いられる。
【0035】
二次電池の外装体は、正極、負極及びセパレータを含む電極構成層が積層した電極組立体を包み込むものであるが、ハードケースの形態であってよく、あるいは、ソフトケースの形態であってもよい。具体的には、外装体は、いわゆる金属缶に相当するハードケース型であってもよく、あるいは、いわゆるラミネートフィルムから成るパウチに相当するソフトケース型であってもよい。
【0036】
[本発明の製造方法の特徴]
本発明の製造方法は、二次電池の外装体に対して施す処理に特徴を有する。特に、外装体のレーザ加工に先立って行う処理に関連した特徴を有している。
【0037】
二次電池は、電極組立体およびそれを収納する外装体を有して成る。本発明の製造方法では、外装体のレーザ加工に先立って外装体に界面活性剤層を設ける。つまり、図2(A)および2(B)に示す如く、界面活性剤層200が外装体100に設けられた状態でレーザLを外装体100に照射してレーザ加工を行う。
【0038】
レーザ加工時には、照射されるレーザに起因した熱で外装体に所望の作用がもたらされるが、その加工に伴って飛散物が発生してしまう。例えば、外装体の照射部およびその近傍では、レーザ熱の影響を受けて外装体材料に起因した物質が周囲へと飛び散る現象が生じ得る。そのような飛散物は、外装体に付着して、製造される電池の外観に影響を与える虞がある。つまり、外装体は、電極組立体を収納して二次電池の外観を成すので、その表面に飛散物が付着すると、最終的な二次電池製品の外観を損ねてしまう。また、レーザ加工に伴って生じる飛散物は、製造される電池の性能にも影響を与え得る虞がある。飛散物は、外装体の金属成分を通常含んでおり、かかる金属成分が意図せず外装体に付着すると電池不良の原因となってしまう。
【0039】
本発明の製造方法では、そのようなレーザ加工時の飛散物の影響を減じるべく、予め外装体に界面活性剤層を設けておく。特に、少なくともレーザ加工領域以外の外装体領域に対して界面活性剤層を設けておく。外装体100に設けられた界面活性剤層200は、レーザ加工時にて非所望の飛散物300が生じたとしても、その飛散物300が外装体100に付着しないように作用し得る(図2参照)。これは、界面活性剤層が外装体表面とレーザ照射部との間に位置付けられていることに少なくとも存する。外装体表面とレーザ照射部との間に位置付けられた界面活性剤層が、飛散物の外装体への付着を阻害するからである。このように、本発明の製造方法では、外装体に設けられた界面活性剤層でもって、レーザ加工時の飛散物から外装体を好適に保護する。
【0040】
上記から分かるように、本発明における界面活性剤層は、レーザ加工時に用いられるのであり、「レーザ加工用の界面活性剤層」または「レーザ加工飛来物の保護界面活性剤層」などと称すことができる。
【0041】
また、本明細書において「レーザ加工領域以外の外装体領域」とは、レーザ加工に際してレーザが照射される部分以外の外装体領域を指している。したがって、本発明にいう「少なくともレーザ加工領域以外の外装体領域に界面活性剤層を設ける」とは、レーザ加工領域以外に界面活性剤層を設けることは当然のこと、付加的にレーザ加工領域に対しても界面活性剤層を設けてもよいことを意味している。この場合、レーザ加工領域以外の外装体領域の少なくとも一部に界面活性剤層を設けてよいものの、より広範に全体的に界面活性剤層を設けてもよい(特に設置し易さを考慮して、レーザ加工領域以外の外装体表面のある領域または全体に対して一括的に界面活性剤層を設けてもよい)。
【0042】
本発明は二次電池の製造方法においてレーザ加工を行うことが前提となっている。ここでいう「レーザ加工」は、広義には、レーザを用いて対象物を処理することを意味しており、狭義には、少なくともレーザ吸収による熱作用で二次電池外装体を処理することを意味している。特に好ましくは、電極組立体が収納される前の二次電池外装体に対してそのようなレーザ加工が行われる。レーザ加工としては、特に制限するわけではないが、レーザアブレーション、レーザ穴あけ加工およびレーザ切断加工などのレーザ除去加工などを挙げることができる他、レーザ溶接なども挙げることができる。
【0043】
本明細書にいう「飛散物」は、広義には、レーザ加工時にてその対象物から発生し得る派生物を意味しており、狭義には、レーザ加工時に二次電池外装体のレーザ照射部からその周囲に向けて飛び散る物質、特に外装体成分(より具体的には外装体の金属成分)を少なくとも含んだ物質を意味している。「レーザ加工領域以外の外装体領域」を基点にしてみると、飛散物は、レーザ加工時にその領域に向かって飛来するものに相当するので“レーザ飛来物”と称すこともできる。
【0044】
ある好適な態様では、界面活性剤層は、飛散物に対して撥水作用を呈するが如く作用し、それによって界面活性剤層下の外装体領域を飛散物から保護する。より具体的には、二次電池外装体のレーザ照射部から放出された飛散物は、界面活性剤層に吸収される態様というよりもむしろ、界面活性剤層に吸収されずにその表面に存在した状態となるか、あるいは、界面活性剤層の表面で滑るようになる。つまり、好適な態様の界面活性剤層は、飛散物に対して高い親和性を有しておらず、それゆえに界面活性剤層へと至った飛散物が、外力作用(例えば重力作用および/または周囲の気体流作用)などと相俟って好ましくは滑るように及び/又は弾かれるようになる。このような界面活性剤層の作用ゆえ、レーザ加工時の飛散物は外装体面に最終的に付着することがなく、外装体が飛散物から好適に保護される。
【0045】
ある好適な態様に従った本発明の製造方法では、レーザ加工がレーザ切断に相当する。つまり、レーザLを外装体100に照射することによって外装体100を切断に付す(図3参照)。本発明では、このレーザ切断に先立って界面活性剤層200を外装体100に設けておく。レーザ切断時には飛散物300として特にドロスが発生し得るところ、界面活性剤層200の存在によって、かかるドロスから外装体100が保護される。より具体的な例示態様でいうと、レーザ切断に伴って外装体起因の溶融物質が発生したとしても、そのような溶融物質が外装体表面には付着しないように界面活性剤層が作用することになる。
【0046】
本明細書にいう「レーザ切断」とは、広義には、レーザを用いて対象物を切断することを意味しており、狭義には、少なくともレーザ吸収による熱作用で対象物を切断することを意味している。特に制限するわけではないが、レーザ切断は例えば溶融切断または蒸発切断のいずれであってもよい。溶融切断は主として酸化反応切断または非反応無酸化反応切断に起因したものである一方、蒸発切断は、主として熱分解および/または熱劣化に起因したものである。
【0047】
レーザ切断は、アシストガスを用いたものが好ましい。換言すれば、レーザ切断にアシストガス250を併用し、それによって、外装体100の切断をより効率的に行うことが好ましい(図3参照)。特に、アシストガスをレーザ照射部に向かって噴霧しながら、レーザ切断を行うことが好ましい。このようなレーザ切断では、レーザの熱作用が噴射ガスのアシストガスによる外力作用と相俟って、外装体の切断部材料をより強制的に分離させるように働き、より効率的な切断がもたらされる。
【0048】
アシストガス250は、レーザ光Lと略同軸になるように流すことが好ましい(図3参照)。また、例えば図4に示すように、レーザ切断時の態様として、レーザ光Lの周囲においてアシストガスがレーザ照射部140に向かって流れるような態様が好ましい。このようなアシストガスの併用は、レーザ光の熱作用に不都合な影響を与えることなくレーザ光の熱作用で溶融した外装体物質をレーザ照射部からその外側へと強制的に分離させ易くする。
【0049】
アシストガスの種類は、外装体のレーザ切断に資するものであれば、特に制限されない。例えば、空気、不活性ガス(アルゴンおよび/もしくは窒素)、または酸素ガスなどをアシストガスとして用いてよい。あくまでも具体的な例示にすぎないが、酸化反応切断を主とする溶融切断ではアシストガスとして酸素ガスを用いてよく、非反応無酸化反応切断を主とする溶融切断では、アルゴンおよび/または窒素を含んで成る不活性ガスを用いてよい。また、蒸発切断では、不活性ガスを用いてよく、さらには空気などを用いてもよい。
【0050】
ある好適な態様では、外装体のレーザが供される側と反対側に位置する外装体表面に対して界面活性剤層を設ける。上側から外装体に向かってレーザが照射される態様(図3参照)でいえば、外装体の照射ポイントを境にしてレーザが存在する側と反対側に位置する下方の外装体表面に界面活性剤層を設ける(以下では、かかる位置を「レーザ反対側領域」とも称する)。このように設けられた界面活性剤層は、レーザ加工の飛散物の影響をより効果的に減じることができる。これは、レーザ切断にアシストガスを併用した場合に特にいえる。飛散物はアシストガスの流れに沿って“レーザ反対側領域”へと飛散する傾向が高いからである。
【0051】
レーザ切断の場合、本発明における“飛散物”は少なくともドロスを含んだ概念を有している。つまり、外装体にレーザ照射して外装体を切断する際、その切断箇所に由来する付着物質としてドロスが含まれる。レーザ切断にアシストガスを併用する態様では、アシストガスの流れ方向の下流側に相当する“レーザ反対側領域”における外装体表面にドロスが特に飛来してくるので、そのような箇所に界面活性剤層を設けることが好ましい。
【0052】
本明細書にいう「ドロス」は、レーザ切断箇所の物質を少なくとも含んだ飛散物を指している。つまり、ドロスは、外装体の材質を構成する成分および/またはその酸化物などの外装体材料由来の物質を少なくとも含んだレーザ切断起因物のことを指している。
【0053】
本発明の製造方法において、界面活性剤層は種々の方法で外装体に設けることができる。特には、界面活性剤層の形成に界面活性剤と溶媒とを含んで成る層原料を用いることが好ましい。つまり、「界面活性剤と溶媒とを含んで成る層原料」を外装体に供すことを通じて界面活性剤層を形成することが好ましい。
【0054】
界面活性剤は、界面の性質を変化させる性質であり、特には界面張力を変化させる性質である(より具体的には液体表面張力を変化させる性質をもつ物質である)。一般的に界面活性剤は、親水部(例えば親水基)と疎水部(例えば疎水基)とを合わせもつ物質である。本発明に用いることができる界面活性剤の種類は、特に制限されるものでなく、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、非イオン界面活性剤または両性界面活性剤などであってよい。すなわち、親水部は、アニオン系、カチオン系、ノニオン系または両性系(カチオンとアニオンの双方を有する系)であってよい。さらにいえば、親水部は、“アニオンとノニオンとの双方を有する系”および“カチオンとノニオンとの双方を有する系”などのハイブリッドタイプであってもよい。
【0055】
分子構造の観点でいえば、界面活性剤は、例えば、飽和炭化水素系、ベンゼン環および/もしくはナフタレン環構造を含む不飽和炭化水素、ならびに/またはフッ素系を含んで成るものであってよい。
【0056】
後述でも触れるが、本発明の製造方法で用いる界面活性剤は、水溶性を有していることが好ましい。一般には界面活性剤は“水溶性界面活性剤”と“油性界面活性剤”との2種類あるが、そのうち本発明では水溶性界面活性剤を用いることが好ましい。これは、界面活性剤が液体表面張力を低下させるものであるところ、特に水の表面張力を下げる能力を有する界面活性剤の使用が好ましいことを意味している。あくまでも1つの例示にすぎないが、界面活性剤として、硫酸アルキルエステル系の活性剤及び/又はナトリウム塩形態の活性剤などを本発明で用いることが好ましく、例えば、ラウリル硫酸ナトリウムを用いてよい。
【0057】
界面活性剤とともに用いられる溶媒は、界面活性剤層の形成に資するものであれば特に制限はなく、例えば水および/または有機溶媒を挙げることができる。水は、例えば、蒸留水、純水、超純水もしくは脱イオン水等の精製水または水道水等であってよい。有機溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール(IPA)、ブタノール、イソブチルアルコール等のアルコール類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)のようなケトン類;α−テルピネオール、β−テルピネオール、γ−テルピネオールを含むテルペン類;エチレングリコールモノアルキルエーテル類;エチレングリコールジアルキルエーテル類;ジエチレングリコールモノアルキルエーテル類;ジエチレングリコールジアルキルエーテル類;エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;エチレングリコールジアルキルエーテルアセテート類;ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;ジエチレングリコールジアルキルエーテルアセテート類;プロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールジアルキルエーテル類;プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類を単独で用いることができる他、これらの溶媒から選ばれた少なくとも1種類または2種類以上の溶媒から成る混合物を用いることもできる。あくまでも1つの例示にすぎないが、溶媒として純水を用いてよい。また、溶媒として水(例えば純水)とアルコール類(例えばイソプロピルアルコールなどのアルコール)との混合物を用いてもよい。溶媒として水だけでなく、アルコール類が用いられることによって、塗布後の乾燥性の点で好ましくなり、また、層原料の発泡防止の点でも好ましくなる。換言すれば、本発明において、イソプロピルアルコールなどのアルコールは、乾燥性の調整効果と発泡防止効果とを有するといえる。
【0058】
特に制限されるわけではないが、外装体のレーザ切断のために界面活性剤層を設ける場合、層原料の界面活性剤濃度はより高い方が好ましい。界面活性剤濃度がより高いと、レーザ切断時の外装体保護効果が増すからである。つまり、より高い界面活性剤濃度で界面活性剤層を形成すると、レーザ切断時に界面活性剤層へと至った飛散物が、外力作用(例えば重力作用および/または周囲の気体流作用)などと相俟って、より好適に滑るように及び/又は弾かれるようになり、外装体が飛散物から好適に保護され易くなる。あくまでも例示にすぎないが、層原料の界面活性剤濃度は、当該原料の全体基準で、1重量%以上60重量%以下程度、好ましくは2重量%以上55重量%以下程度、より好ましくは3重量%以上52重量%以下程度、より好ましくは4重量%以上50重量%以下程度であってよい。より具体的な例として水とアルコール類との混合物が層原料の溶媒となる場合を想定すると、層原料における界面活性剤濃度が、1重量%以上55重量%以下、例えば3重量%以上54重量%以下、4重量%以上50重量%以下、4重量%以上20重量%以下、または5重量%以上15重量%以下などであってよい(層原料の全体基準)。
【0059】
界面活性剤層の形成自体は、塗布操作を通じて行うことができる。具体的には、「界面活性剤と溶媒とを含んで成る層原料」を外装体表面に塗布することによって界面活性剤層を形成してよい。かかる場合、界面活性剤層は界面活性剤と溶媒とを含んで成り得るが、溶媒の少なくとも一部が気化除去されたものであってもよい。溶媒の気化除去を促進させるべく、外装体への塗布後に乾燥処理を行ってもよい。乾燥処理は、界面活性剤層を減圧下または真空下に置くことで実施してよく、あるいは、大気圧下で熱処理に付すことで実施してもよい。必要に応じて「減圧下または真空下」と「熱処理」とを組み合わせてもよい。
【0060】
層原料の塗布には、常套的なコータ手段、または、刷毛もしくはブレードなどを利用してよく、あるいは、スプレー噴霧の態様で塗布を実施してもよい。本発明では、塗布によって、任意の箇所に層原料を供すことができる。特に、“部分塗布”でもって任意の箇所に界面活性剤層を形成することができる。かかる部分塗布ゆえ、塗布作業を必要最小限にでき、また、界面活性剤の使用量も必要最小限にできる。
【0061】
外装体表面に形成される界面活性剤層の厚さは、平面部で例えば0.1μm以上200μm以下程度、好ましくは1μm以上100μm以下程度であってよい。なお、窪みや凸部の間等については、これ以上の厚みであってもかまわない。ここでいう「界面活性剤層の厚さ」とは、レーザ加工時における界面活性剤層の厚さを意味している。よって、層原料の塗布後に溶媒除去される場合、その除去後における界面活性剤層の厚さのことを意味している。特に制限するわけではないが、外装体のレーザ切断のために設ける界面活性剤層の厚さは、その値がより大きい方が好ましい。
【0062】
本発明の製造方法において、レーザ加工として実施するレーザ切断は、例えば外装体100のエッジ部100’を切り落とすために行われる(図5参照)。ここで、エッジを切り落とすレーザ切断ではドロスが外装体表面に特に付着しやすいことを本願発明者は見出した。つまり、そのようなエッジを切り落とすレーザ切断では、本発明で設ける界面活性剤層の効果が特に有効に奏され得る。これにつき詳述する。電極組立体を包み込むための外装体100は、図6に示されるごとく当初は外側突出形態を有している場合があり、その突出部110を減じるべくエッジ切落としのレーザ切断が為される。これは、外装体が金属缶に相当するハードケース型に相当する場合に特にいえる。
【0063】
外装体100の突出部(例えば“鍔”部)を減じるレーザ切断には、図7(A)に示すような固定台400が用いられる場合がある。つまり、レーザ切断時に外装体100を支持する観点で収めておくための中空を内部に有する固定台400が用いられる。図示するように、固定台400は、ベース部410と側壁部420とから少なくとも構成されている。かかる固定台400が用いられた状態でレーザ切断を実施すると、固定台400の存在に起因して、ドロス300が跳ね返ってしまい外装体に付着し易い。図示するように、固定台400の側壁部420で跳ね返りがより多くなり、エッジ切断が施された外装体表面近傍にドロスが特に付着してしまう。一方、そのような跳ね返りを減じるべく、図7(B)に示すように固定台400を外装体100に対して相対的に下げた状態にすると、今度は、外装体100の側面150が部分的に露出した状態となり、その露出面にドロスが付着してしまう。
【0064】
本発明は、このような課題を発明者が見出したことにも少なくとも基づいており、それゆえ、本発明の製造方法では、界面活性剤層を外装体の側部に設けることが好ましい。より具体的には、外装体のエッジを切り落とすレーザ切断(特に外装体の突出部を減じるためのエッジ切断のレーザ加工)を実施するに先立って、外装体の側部の外表面に界面活性剤層を設けておくことが好ましい。これにより、かかる側部がエッジ切断時にドロスから隔離されることになり、最終的には外装体の側部がドロスの付着から好適に回避され易くなる。外装体の側部に設置される界面活性剤層は、特に図7(B)に示されるごとくの態様でレーザ切断を行うことを想定しているが、当然ながら、その他の外装体表面部(例えば、外装体の突出部110の下側表面部)などにも界面活性剤層を設けてもよい。
【0065】
本発明の製造方法において、界面活性剤層の形成箇所は、ドロス飛散が少しでも考えられる外装体表面に施しておけばよい。それゆえ、図8(A)のように、レーザ照射側と反対側に位置する外装体表面に対して全体的に界面活性剤層200を設けてよい。図8(A)に示す態様では、外装体100の側面150のみならず、外装体100の底面160および突出部下面170にも界面活性剤層200が設けられている。固定台400を用いてレーザ加工が為される場合、図8(B)および8(C)に示すように、レーザ照射側と反対側に位置する外装体表面のうちで固定台400から露出する部分に界面活性剤層200を設けておくことが好ましい(図8(B)の態様は、露出側面部150’および露出突出下面部170’に界面活性剤層200を設けており、図8(C)の態様は、露出側面部150’にのみ界面活性剤層200を設けている)。
【0066】
本発明は、種々の態様で具現化することができる。以下それについて詳述しておく。
【0067】
(ドロスのはじき態様)
本態様は、レーザ切断時のドロスを界面活性剤層で弾くような形態で外装体を保護する態様である。
【0068】
図9(a)に示すように、二次電池外装体100の突出部110のポイントaに切断を施す場合(特に、上方からポイントaに向けてレーザを照射する場合)を想定する。かかる場合、その突出部110よりも下方に位置する外装体表面は、ドロス付着の可能性が高いので、界面活性剤層を形成しておくことが好ましい。具体的には、図9(b)に示すように外装体100の側部および/または底部の外表面の少なくとも一部に界面活性剤層200を形成しておいてよい。図示する態様では、発明の理解のため固定台を除した状態で示しているが、固定台を用いてもよく、その場合には、少なくとも固定台から露出した外装体表面に界面活性剤層を形成しておけばよい。
【0069】
このように界面活性剤層を設けた外装体がレーザ切断に付された場合、レーザ照射部から放出された飛散物の少なくも一部は、下方に位置する外装体表面へと勢いよく向かうことになる。そして、外装体表面に達した飛散物300は、界面活性剤層200に起因して、その界面活性剤層200で弾かれるようになる(図9(c)参照)。換言すれば、界面活性剤層200が飛散物300に対して撥水作用を呈するが如く働き、それによって界面活性剤層下の外装体領域が飛散物300からより好適に保護される。特定の理論に拘束されるわけではないが、これは、界面活性剤層での滑り効果と相俟って、飛来してきたドロスが高速気流(すなわち、好ましくはアシストガスによる高速流れ)に伴って吹き飛ばされるようになるからであると推測される。かかる滑り効果は、特定の理論に拘束されるわけではないが、界面活性剤がミセルを成し、ミセルの表面に水分子が好適に存在して高温ドロスを冷却し(ミセルは内部が疎水性を呈する一方、表面が親水性を呈して水分子が付着しやすく、その水分子による冷却作用が高くなっており)、それがゆえに飛散物が界面活性剤層に付着し難くなることに起因するものと推測される。
【0070】
なお、本発明では、界面活性剤層の厚さが大きいほど、飛散物に対する外装体領域の保護効果が高くなり得る。つまり、より厚さの大きい界面活性剤層を外装体表面に設けることで、飛来してくる飛散物が界面活性剤層でより除されることになり、界面活性剤層下の外装体領域が飛散物からより好適に保護され得る。特定の理論に拘束されるわけではないが、これは、厚い界面活性剤層ではドロスが付着しても表面部分から層が部分的に順次剥がれ落ちるように作用し、好適な保護継続が可能になるからであると推測される。
【0071】
(外装体の反転態様)
本態様は、レーザ加工に付される外装体の向きを図9におけるものから反転させた態様に相当する。図10に示すように、二次電池外装体100を、その突出部110が側面部150よりも相対的に下側の向きとなるような状態でレーザ加工を行う。
【0072】
図10(a)に示すように、二次電池外装体100の突出部110のポイントbに対して切断を施す場合を想定する。かかる場合において、図10(b)および10(c)に示すように、ポイントbへと照射されるレーザ(すなわち、切断に供されるレーザL)が二次電池外装体100の側面部150と隣り合うような形態でレーザ切断を行う。図10(a)〜10(c)に示されるように、二次電池外装体100の底部が上側を向くように二次電池外装体100を配置し、上側からポイントbに向かってレーザLを照射してよい。これは、二次電池外装体100が蓋部100Aと器部100Bとから成る場合において、相対的に器部100Bに近い側からレーザを照射させること、すなわち、蓋部100Aの裏側からレーザを照射させることを意味している。なお、器部が下側に位置するように二次電池外装体を配置し、下側からレーザを照射するような態様であってもよい(図示せず)。
【0073】
界面活性剤層は、二次電池外装体の側面部および蓋部の少なくとも一方に設けてよい。ある好適な態様では、図10(b)に示すように、二次電池外装体の蓋部100Aに対して界面活性剤層200を設ける(例えば、界面活性剤層200は、側面部には設けず、蓋部100Aの裏側面にのみ設けてよい)。界面活性剤層は、レーザ加工の飛散物の影響を効果的に減じることができる。特に、蓋部100Aに対して設けられた界面活性剤層200は、アシストガスの流れに伴って飛散するドロスの付着防止により効果的となり得る(図10(c)参照)。
【0074】
(簡易な除去態様)
本態様は、レーザ加工後に界面活性剤層が簡易に除去される態様である。
【0075】
界面活性剤層200の存在下でレーザ加工(図11(a)参照)を実施した後では、界面活性剤層200は少なくともその一部が外装体表面上に残存し得る(図11(b)参照)。本発明において界面活性剤層200は、あくまでもレーザ加工時の飛散物から外装体を保護するために用いるものであり、レーザ加工後は特に必要のないものである。
【0076】
本発明において、界面活性剤層は水などで簡易に流し落とすことができる。より具体的には、レーザ加工後において、水を少なくとも含む液体500(以下では「除去液体」とも称する)を外装体に供すことによって、界面活性剤層200を外装体100から除去することができる(図11(c)参照)。例えば、除去液体を、その液体流れがもたらされる状態で外装体に供したり、あるいは、噴霧形態で外装体に供したりしてよい。さらにいえば、除去液体の液溜まりに外装体を浸漬するようにしてもよい。
【0077】
このような除去は、界面活性剤層が水溶性の場合に特に都合がよい。特定の理論に拘束されるわけではないが、除去液体の供給では界面活性剤層に剪断力が少なからず作用するところ、界面活性剤層がその除去液体と親和性が高いことに起因して、除去液体に溶解または同伴するような形態で、除去液体の供給流れに伴って除去されるからであると推測される。
【0078】
除去液体は、水を少なくとも含む液体であるが、簡易的には水そのものであってよく、あるいは他の水溶性液体が混ぜられていてもよい。このように、本発明の製造方法では、レーザ加工後において水を少なくとも用いて界面活性剤層を簡易的に外装体から洗い流すことができる。
【0079】
水での洗い流しの態様は、二次電池の製造工程に鑑みると特に好適なものといえる。なぜなら、外装体というのは、二次電池の構成要素として最終的に用いる際にチリ・埃などの除去のため洗浄に付されることがあるからである。つまり、そのような洗浄(特に常套的に行う水洗浄)で界面活性剤層の除去が並行的に行われることになる。これは、本発明に従ってレーザ加工時の外装体保護の観点から界面活性剤層を設けたとしても、その除去を目的とした付加的な工程は特に要されず、簡易な製造プロセスがもたらされることを意味している。また、そのような洗い流しでは、界面活性剤自体の洗浄作用で油分などの汚れも外装体から除去できるので、最終的な二次電池製品にとってより好ましい結果がもたらされ得る。
【0080】
なお、本発明では、上記洗い流しで仮に界面活性剤層が残留したとしても特に不都合なことはことはない。なぜなら、界面活性剤成分が外装体の材質に対して防錆防止効果を奏し得るからである。つまり、外装体の金属成分が錆びるのは、水および酸素が金属と反応することが要因の1つとして考えられるところ、残留した界面活性剤成分が、そのような反応を防止すべく外装体表面に薄い防護膜を形成し得る。
【0081】
以上、本発明の実施態様について説明してきたが、あくまでも典型例を例示したに過ぎない。従って、本発明はこれに限定されず、種々の態様が考えられることを当業者は容易に理解されよう。
【0082】
例えば、上記態様では、外装体の突出部を切り落とすレーザ切断を例示したものの、これは図12に示すような態様のレーザ切断に対して本発明の製造方法を適用できることを意味している。つまり、蓋部100Aと器部100Bとから成るハードケース形態の外装体の合わせ部分(即ち、図示するような蓋部100Aと器部100Bとの重ね合せ部)のレーザ切断に本発明の製造方法を好適に適用することができる。
【0083】
また、本発明の製造方法は、二次電池形状がどのようなものであっても首尾よく対応できる。より具体的には、塗布などの簡易な操作でドロス防止用の界面活性剤層を所望に設けることができるので、電池の外装体形状の如何を問わない。あくまでも例示にすぎないが、図13に示される形態の如くの外装体形状であっても本発明を好適に実施することができる(図13(A)は外装体100が漸次下側寸法減のテーパ状側面を有しており、図13(B)は外装体100が漸次上側寸法減のテーパ状側面を有しており、図13(C)は外装体100が局所的寸法減のテーパ側面を有している)。
【0084】
さらには、上述の実施態様では主にドロスが界面活性剤層で弾かれる態様を中心に説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されない。つまり、界面活性剤層の設置箇所および/または界面活性剤の種類などによっては、ドロスが界面活性剤層の表面に滞留するような態様となってもよい。かかる態様であっても、界面活性剤層下の外装体領域が飛散物から保護され得ることを理解されよう。
【実施例】
【0085】
本発明に関連する実施例を説明する。
【0086】
[レーザ加工に関する確認試験]
本発明に従ってレーザ加工を実施した際の効果を確認すべく以下の実証試験を行った。
【0087】
(試験手法)
二次電池外装体(図12(II)で表されるような形態を有する二次電池外装体)を模した供試体として、器部と蓋部とから構成され、鍔を備えるものを用いた。かかる供試体に対してレーザ切断を行った。

・器部: 板厚100μmのSUS316L BA(特殊金属エクセル製)から成り、深さ4mmのエンボスケース
・蓋部: 板厚100μmのSUS316L 1/2H(特殊金属エクセル製)

具体的には、以下の条件で供試体の鍔の幅寸法が3000μmから350μmへと減じられるように(すなわち、鍔の出張り寸法が350μmになるように)レーザでカットした。なお、カットに先立っては、図14に示す表の左側欄に挙げる前処理をエンボスケースの側面および鍔の裏面に施した。レーザ照射は鍔の表面側から行った。
実施例1〜4は「界面活性剤から成るコーティング層有り」のケースであり、比較例1は「コーティング層なし」のケース、そして、比較例2〜3は「界面活性剤とは異なる別の材料から成るコーティング層有り」のケースである。

(カット条件)
・ レーザ装置 :IPG製、型式YLR-150/1500-QCW-AC
・ レーザモード :マルチモード
・ ピークパワー : 250W
・ 周波数 :1800Hz
・ パルス幅 :100μs
・ カットスピード :35mm/s
・ カット幅 :100μm
・ ノズル距離※1 :0.6mm
・ ノズル内径 :0.2mm
・ アシストガス種 :窒素
・ アシストガス圧力 :0.9MPa
※1:ノズルと供試体カット部との離隔距離

(実施例1〜4のコーティング層成分)
・ラウリル硫酸ナトリウム(ナカライテスク製)
・純水
・イソプロピルアルコール(関東化学製)
【0088】
結果を図14における表の右側欄に示す。かかる結果から見て取れるように、界面活性剤層を設けることによって、ドロス付着を減じることができることが分かった。特に、界面活性剤層は、レーザ切断時のドロスを弾くように作用し、供試体に対して不都合なドロス付着をもたらし難くすることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0089】
本発明の製造方法で得られる二次電池は、蓄電が想定される様々な分野に利用することができる。あくまでも例示にすぎないが、二次電池は、モバイル機器などが使用される電気・情報・通信分野(例えば、携帯電話、スマートフォン、ノートパソコン、デジタルカメラ、活動量計、アームコンピューターおよび電子ペーパーなどのモバイル機器分野)、家庭・小型産業用途(例えば、電動工具、ゴルフカート、家庭用・介護用・産業用ロボットの分野)、大型産業用途(例えば、フォークリフト、エレベーター、湾港クレーンの分野)、交通システム分野(例えば、ハイブリッド車、電気自動車、バス、電車、電動アシスト自転車、電動二輪車などの分野)、電力系統用途(例えば、各種発電、ロードコンディショナー、スマートグリッド、一般家庭設置型蓄電システムなどの分野)、医療用途(イヤホン補聴器などの医療用機器分野)、医薬用途(服用管理システムなどの分野)、IoT分野、ならびに、宇宙・深海用途(例えば、宇宙探査機、潜水調査船などの分野)などに利用することができる。
【符号の説明】
【0090】
1 正極
2 負極
3 セパレータ
5 電極構成層
10 電極組立体
100 外装体
100A 蓋部
100B 器部
100’ 切断された外装体エッジ
110 外装体の突出部
140 レーザ照射部
150 外装体の側面
150’ 外装体の露出側面部
160 外装体の底面
170 外装体の突出部下面
170’ 外装体の露出下面部
200 界面活性剤層
250 アシストガス
300 飛散物(例えばドロス)
400 固定台
410 固定台のベース部
420 固定台の側壁部
500 水を少なくとも含む液体(除去液体)
L レーザ
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14