特開 2024-38864 剛性フィルムを有する固定治具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024038864

(43)【公開日】2024-03-21

(54)【発明の名称】剛性フィルムを有する固定治具

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/139 20100101AFI20240313BHJP

   B30B 15/00 20060101ALI20240313BHJP

【ＦＩ】

H01M4/139

B30B15/00 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022143190

(22)【出願日】2022-09-08

(71)【出願人】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002288

【氏名又は名称】三洋化成工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】519100310

【氏名又は名称】ＡＰＢ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(74)【代理人】

【識別番号】100211052

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 大輔

(72)【発明者】

【氏名】近藤 丈雅

(72)【発明者】

【氏名】古川 恭治

(72)【発明者】

【氏名】芳賀 悠紀

(72)【発明者】

【氏名】横山 祐一郎

(72)【発明者】

【氏名】森實 仁晃

(72)【発明者】

【氏名】島田 昌典

(72)【発明者】

【氏名】堀江 英明

【テーマコード（参考）】

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H050AA19

5H050BA17

5H050GA03

5H050GA30

5H050HA04

5H050HA07

(57)【要約】

【課題】リチウムイオン二次電池の製造工程において、不良品の発生や電池性能の低下を抑制することができる固定治具を提供する。
【解決手段】
一態様の固定治具は、第１フレームと該第１フレームに架け渡された第１可撓性シートとを含む第１治具と、第２フレームと該第２フレームに架け渡された第２可撓性シートとを含む第２治具と、第１可撓性シートに接合された第１剛性シートと、第２可撓性シートに接合された第２剛性シートと、加圧対象物を支持する搬送治具と、を備える。第１治具及び第２治具は、その間に加圧対象物を配置する収容空間を形成し、第１剛性シート及び第２剛性シートは、第１可撓性シートと第２可撓性シートとの間で収容空間を介して対面し、第１治具及び第２治具の少なくとも一方には、収容空間に連通する排気孔が形成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リチウムイオン二次電池用の電極活物質層を製造するために活物質材料を含む加圧対象物を固定する固定治具であって、
第１フレームと該第１フレームに架け渡された第１可撓性シートとを含む第１治具と、
第２フレームと該第２フレームに架け渡された第２可撓性シートとを含む第２治具と、
前記第１可撓性シートに接合された第１剛性シートと、
前記第２可撓性シートに接合された第２剛性シートと、
前記加圧対象物を支持する搬送治具と、
を備え、
前記第１治具及び前記第２治具は、その間に前記加圧対象物を配置する収容空間を形成し、
前記第１剛性シート及び前記第２剛性シートは、前記第１可撓性シートと前記第２可撓性シートとの間で前記収容空間を介して対面し、
前記第１治具及び前記第２治具の少なくとも一方には、前記収容空間に連通する排気孔が形成された、固定治具。

【請求項2】

前記第１可撓性シート及び前記第２可撓性シートは、樹脂シートであり、
前記第１剛性シート及び前記第２剛性シートは、金属シートである、請求項１に記載の固定治具。

【請求項3】

前記第１剛性シート及び前記第２剛性シートは、ステンレスによって構成されている、請求項２に記載の固定治具。

【請求項4】

前記第１剛性シート及び前記第２剛性シートの面積は、前記第１可撓性シート及び前記第２可撓性シートの面積よりも小さい、請求項１～３の何れか一項に記載の固定治具。

【請求項5】

前記第１剛性シート及び前記第２剛性シートの厚みは、５０μｍ以上４００μｍ以下である、請求項１～３の何れか一項に記載の固定治具。

【請求項6】

前記第１剛性シート及び前記第２剛性シートは、前記第１可撓性シート及び前記第２可撓性シートに両面テープによってそれぞれ貼付されている、請求項１～３の何れか一項に記載の固定治具。

【請求項7】

前記第２フレーム上に配置された矩形枠状の押さえ部材と、
前記押さえ部材の外縁に沿って配置され、前記収容空間を封止する矩形枠状のシール部材と、
を更に備える、請求項１～３の何れか一項に記載の固定治具。

【請求項8】

前記第１可撓性シートを介して前記第１剛性シートに対向して配置され、前記第１可撓性シートとの間に第１予備減圧室を形成する第１予備減圧部材と、
前記第２可撓性シートを介して前記第２剛性シートに対向して配置され、前記第２可撓性シートとの間に第２予備減圧室を形成する第２予備減圧部材と、
を更に備える、請求項１～３の何れか一項に記載の固定治具。

【請求項9】

前記第１予備減圧室に配置される複数のスペーサを更に備え、
前記第１剛性シートに垂直な方向から見て、前記複数のスペーサは、前記第１剛性シートに重ならない位置に配置されている、請求項８に記載の固定治具。

【請求項10】

前記第１剛性シートは、略矩形状を呈し、
前記第１剛性シートに垂直な方向から見て、前記複数のスペーサは、前記第１剛性シートの対角線の延長線上に配置されている、請求項９に記載の固定治具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、固定治具に関する。

【背景技術】

【0002】

電子デバイスの製造工程において、一対のロールの間に加圧対象物を通して当該加圧対象物をプレスするロールプレス技術が利用されている。加圧対象物が積層体や粉体である場合には、そのまま加圧対象物を一対のロールの間に通すと、積層体に位置ずれが生じたり、粉体が飛び散ったりして加圧対象物に十分に圧力を付与することが難しい。そこで、固定治具を用いて加圧対象物を固定してからロールプレスが行われることがある。

【0003】

この種の固定治具として、例えば下記特許文献１及び２に記載された固定治具が知られている。特許文献１及び２に記載の固定治具は、半導体チップ用又は電池用の積層体等の加圧対象物を固定保持するものであり、第１減圧部材と、当該第１減圧部材に対向する第２減圧部材と、第１減圧部材と第２減圧部材との間に形成される収容空間を封止するシール部材と、収容空間から空気を排気する排気路とを有している。第１減圧部材及び第２減圧部材は、枠状部材と該枠状部材に張り渡された可撓性を有する樹脂シートとを含んでいる。この固定治具では、第１減圧部材及び第２減圧部材の枠状部材に形成された排気路から排気して収容空間を減圧し、第１減圧部材及び第２減圧部材の樹脂シートで加圧対象物を挟み込むことで収容空間に配置された加圧対象物を固定する。そして、この固定治具を一対のロールの間に通すことで、収容空間に固定された加圧対象物を加圧する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許５１８２４５１号公報

【特許文献2】特許６２６９４９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ロールプレス装置等の加圧装置を用いた加圧処理は、リチウムイオン二次電池の製造にも利用される。例えばリチウムイオン二次電池の製造では、要求される機能に応じた粉状の活物質材料を加圧装置を用いてプレスして高密度化することで、正極層又は負極層として機能する電極活物質層を製造する。そして、製造された電極活物質層を積層して複数のセル構造を有するリチウムイオン二次電池を製造する。

【0006】

上記特許文献１及び２に記載された固定治具をリチウムイオン二次電池の製造に適用した場合には、樹脂シートを介して加圧対象物に圧力が付与されたときに加圧対象物に含まれる粉状の活物質材料が樹脂シートに突き刺さる恐れがある。活物質材料が樹脂シートに突き刺さると、電極活物質層の表面に凹凸が形成されたり、電極活物質層に崩れが発生したりして、電極活物質層の厚みに不均一性が発生することがある。電極活物質層の厚みに不均一性が発生すると、不良品の発生や電池性能の低下に繋がる。

【0007】

そこで本開示は、不良品の発生や電池性能の低下を抑制することができる固定治具を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様では、リチウムイオン二次電池用の電極活物質層を製造するために活物質材料を含む加圧対象物を固定する固定治具が提供される。この固定治具は、第１フレームと該第１フレームに架け渡された第１可撓性シートとを含む第１治具と、第２フレームと該第２フレームに架け渡された第２可撓性シートとを含む第２治具と、第１可撓性シートに接合された第１剛性シートと、第２可撓性シートに接合された第２剛性シートと、加圧対象物を支持する搬送治具と、を備える。第１治具及び第２治具は、その間に加圧対象物を配置する収容空間を形成し、第１剛性シート及び第２剛性シートは、第１可撓性シートと第２可撓性シートとの間で収容空間を介して対面し、第１治具及び第２治具の少なくとも一方には、収容空間に連通する排気孔が形成されている。

【0009】

この固定治具は、第１可撓性シートと第２可撓性シートとの間に第１剛性シート及び第２剛性シートが配置され、加圧対象物は、第１剛性シートと第２剛性シートとの間の収容空間に配置される。すなわち、加圧対象物は、第１剛性シート及び第２剛性シートに挟持され、第１可撓性シート及び第２可撓性シートは加圧対象物に直接接触しないので、第１可撓性シート及び第２可撓性シートに活物質材料が突き刺さることが防止される。したがって、電極活物質層の厚みの不均一性が抑制され、その結果、不良品の発生や電池性能の低下を抑制することができる。

【0010】

一実施形態では、第１可撓性シート及び第２可撓性シートは、樹脂シートであり、第１剛性シート及び第２剛性シートは、金属シートであってもよい。なお、第１剛性シート及び第２剛性シートは、ステンレスによって構成されていてもよい。第１剛性シート及び第２剛性シートを金属シートとすることにより、第１可撓性シート及び第２可撓性シートに活物質材料が突き刺さることをより確実に防止することができる。また、第１可撓性シート及び第２可撓性シートを樹脂シートとすることにより、固定治具を介して加圧対象物を加圧するときに、加圧装置のロール等に損傷が生じることを抑制することができる。

【0011】

一実施形態では、第１剛性シート及び第２剛性シートの面積は、第１可撓性シート及び第２可撓性シートの面積よりも小さくてもよい。第１剛性シート及び第２剛性シートは、第１可撓性シート又は第２可撓性シートに比べて変形しにくいので、第１剛性シート及び第２剛性シートの面積が第１可撓性シート及び第２可撓性シートの面積と同程度であると、収容空間の減圧時に第１治具及び第２治具の密着が不十分となり、加圧対象物の固定に支障が生じる。第１剛性シート及び第２剛性シートの面積を第１可撓性シート及び第２可撓性シートの面積よりも小さくすることにより、第１可撓性シートと第２可撓性シートとの間で収容空間を密閉して加圧対象物を確実に固定することができる。さらに、第１可撓性シート及び第２可撓性シートを可撓性の高い材料によって構成することにより、加圧装置の加圧ロールと固定治具の投入高さとの誤差を吸収でき、固定治具の浮き上がりや第１剛性シート及び第２剛性シートの塑性変形を抑制することができる。

【0012】

一実施形態では、第１剛性シート及び第２剛性シートの厚みは、５０μｍ以上４００μｍ以下であってもよい。第１剛性シート及び第２剛性シートの厚みを５０μｍ以上にすることにより、十分な強度を確保することができる。第１剛性シート及び第２剛性シートの厚みが過大であると、第１剛性シート及び第２剛性シートの剛性によって第１可撓性シート、第２可撓性シート、第１剛性性シート又は第２剛性性シートが十分に変形せず、第１治具及び第２治具を加圧対象物に密着させることができない場合がある。第１治具及び第２治具が加圧対象物に十分に密着していないと、粉状の活物質材料が所定の設置位置外に噴き出すことがある。これに対し、第１剛性シート及び第２剛性シートの厚みを４００μｍ以下にすることにより、加圧対象物を確実に固定することができる。

【0013】

一実施形態では、第１剛性シート及び第２剛性シートは、第１可撓性シート及び第２可撓性シートに両面テープによってそれぞれ貼付されていてもよい。この場合には、第１剛性シート及び第２剛性シートを第１可撓性シート及び第２可撓性シートにそれぞれ接合することができる。

【0014】

一実施形態の固定治具は、第２フレーム上に配置された矩形枠状の押さえ部材と、押さえ部材の外縁に沿って配置され、収容空間を封止する矩形枠状のシール部材と、を更に備えていてもよい。シール部材によって収容空間が封止されることにより、収容空間を確実に減圧することができる。

【0015】

一実施形態の固定治具は、第１可撓性シートを介して第１剛性シートに対向して配置され、第１可撓性シートとの間に第１予備減圧室を形成する第１予備減圧部材と、第２可撓性シートを介して第２剛性シートに対向して配置され、第２可撓性シートとの間に第２予備減圧室を形成する第２予備減圧部材と、を更に備えてもよい。第１予備減圧室及び第２予備減圧室を減圧せずに収容空間を減圧すると、第１剛性シート及び第１可撓性シートは、第２剛性シート及び第２可撓性シートに対して加圧対象物を挟んだ状態で密着することになる。このとき、排気孔と加圧対象物との間の領域（外縁部）が密閉した状態となるため、収容空間の減圧が阻害される。その場合、加圧対象物の固定が不十分となり、加工後の加圧対象物にクラックの発生や、活物質材料の噴き出し、ボイド等の欠陥が生じる恐れがある。この実施形態では、第１予備減圧部材と第１可撓性シートとの間、及び、第２予備減圧部材と第２可撓性シートとの間に予備減圧室が形成される。これらの予備減圧室を減圧してから収容空間を減圧することにより、収容空間が十分に減圧された後に外縁部が密閉されるため、加圧対象物を確実に固定することができる。したがって、加圧対象物に欠陥が生じることを抑制することができる。

【0016】

一実施形態では、第１予備減圧室に配置される複数のスペーサを更に備え、第１剛性シートに垂直な方向から見て、複数のスペーサは、第１剛性シートに重ならない位置に配置されていてもよい。第１予備減圧室の第１剛性シートに重ならない位置に複数のスペーサを配置することにより、第１可撓性シートの外縁部に過剰な撓みが生じることを抑制することができる。

【0017】

一実施形態では、第１剛性シートは、略矩形状を呈し、第１剛性シートに垂直な方向から見て、複数のスペーサは、第１剛性シートの対角線の延長線上に配置されていてもよい。複数のスペーサを第１剛性シートの対角線の延長線上に配置することにより、収容空間を減圧したときに第１剛性シートが過剰に撓むことが抑制される。その結果、第１剛性シートが塑性変形しにくくなる。

【発明の効果】

【0018】

本開示によれば、不良品の発生や電池性能の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】一実施形態に係る固定治具の概略的な断面図である。

【図2】上治具の下面図である。

【図3】下治具の上面図である。

【図4】下治具の排気孔の周辺を拡大して示す断面斜視図である。

【図5】上治具の上面図である。

【図6】固定治具の概略的な斜視図である。

【図7】固定治具を用いて加圧対象物を加圧する方法を示す図である。

【図8】固定治具を用いて加圧対象物を加圧する方法を示す図である。

【図9】固定治具を用いて加圧対象物を加圧する方法を示す図である。

【図10】固定治具を用いて加圧対象物を加圧する方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下では、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、図面に基づいて説明するにあたり、同一の要素又は同一の機能を有する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。図面は、理解の容易化のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率及び角度等は図面に記載のものに限定されない。本明細書において、「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。

【0021】

図１は、一実施形態に係る固定治具を概略的に示す断面図である。図１に示す固定治具１は、ロールプレス装置等の加圧装置により加圧される加圧対象物１００を固定する。加圧対象物１００は、例えばリチウムイオン二次電池用の電極活物質層を製造するための活物質材料を含む。電極活物質層とは、例えば正極層及び負極層といったリチウムイオン二次電池を構成する部品（電極）である。加圧対象物１００は、電極活物質層の機能に応じた化合物からなる粉状の活物質を含む。例えば、加圧装置を用いて加圧対象物１００をプレスし高密度化することで、リチウムイオン二次電池用の電極活物質層が製造される。

【0022】

図１に示すように、固定治具１は、上治具（第１治具）１０、下治具（第２治具）２０、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２を備えている。上治具１０及び下治具２０は、互いに対面して配置され、その間に加圧対象物１００を固定保持する。以下の説明では、上治具１０と下治具２０とが対面する方向をＺ方向といい、Ｚ方向に垂直であり互いに直交する二方向をＸ方向及びＹ方向という。例えば、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

【0023】

図２は、上治具１０の下面図である。図１及び図２に示すように、上治具１０は、第１フレーム１１と当該第１フレーム１１に架け渡された第１可撓性シート１２とを含む。第１フレーム１１は、例えばアルミニウム等の金属によって構成され、矩形枠状を呈している。一実施形態では、第１可撓性シート１２は、可撓性を有する略矩形状の樹脂シートである。例えば、第１可撓性シート１２は、ポリイミドフィルムによって構成される。第１可撓性シート１２は、上治具１０と下治具２０を重ねた際、下治具２０に設置された略矩形枠状のシール部材２４と接触して、上治具１０と下治具２０との間の空間を気密に封止する。

【0024】

下治具２０は、上治具１０に対面するように配置される。図１に示すように、上治具１０と下治具２０との間には、空間Ｓが形成される。空間Ｓは、中央部Ｓ１及び外縁部Ｓ２を含む。中央部Ｓ１は、上治具１０と下治具２０との間の空間Ｓの一部であり、加圧対象物１００を収容する空間を構成する。すなわち、上治具１０及び下治具２０は、その間に加圧対象物１００の収容空間を形成する。外縁部Ｓ２は、Ｚ方向から見たときに中央部Ｓ１を囲むように配置され、中央部Ｓ１の空気を排気するための流路として機能する。

【0025】

図３は、下治具２０の上面図である。図３に示すように、下治具２０は、第２フレーム２１と当該第２フレーム２１に架け渡された第２可撓性シート２２とを含む。第２フレーム２１は、例えばアルミニウム等の金属によって構成され、矩形枠状を呈している。一実施形態では、第２可撓性シート２２は、可撓性を有する略矩形状の樹脂シートである。例えば、第２可撓性シート２２は、ポリイミドフィルムによって構成される。

【0026】

第２フレーム２１の上面には、矩形枠状の押さえ部材２３が設けられている。押さえ部材２３は、例えばステンレス等の金属によって構成される。例えば、押さえ部材２３は、第２フレーム２１と押さえ部材２３との間に第２可撓性シート２２の外縁部を挟み込んだ状態で第２フレーム２１にボルト等により固定される。なお、第２可撓性シート２２は、第２フレーム２１に接着されていてもよい。

【0027】

第２フレーム２１の上面には、押さえ部材２３の外縁に沿って延在する矩形枠状のシール部材２４が設けられている。シール部材２４は、例えばシリコンゴム等の耐熱性を有する弾性体によって構成される。例えば、シール部材２４は、Ｌ型パッキンであり、第２フレーム２１に形成された溝に両面テープ及びシリコンシーラントを用いて接着されていてもよい。シール部材２４は、上治具１０の第１可撓性シート１２と共に上治具１０と下治具２０との間の空間Ｓを気密に封止する。

【0028】

第２フレーム２１には、１以上の排気孔２５が形成されている。図３に示すように、第２フレーム２１には複数の排気孔２５が形成されていてもよい。図４は、排気孔２５の周辺を拡大して示す断面斜視図である。図４に示すように、排気孔２５は、第２フレーム２１を厚さ方向に貫通する貫通孔である。一実施形態では、排気孔２５は、Ｚ方向から見て押さえ部材２３に重なる位置に形成されている。押さえ部材２３には、排気孔２５に近接した位置において当該押さえ部材２３の一部を切り欠く切り欠き部２８が形成されていてもよい。切り欠き部２８は、第２フレーム２１に形成された排気孔２５と空間Ｓとを連通する流路を提供する。

【0029】

下治具２０には、ダクト部２６が取り付けられている。ダクト部２６は、排気孔２５の端部に対面する入口２６ａと複数の出口２６ｂとを有している。入口２６ａと複数の出口２６ｂとの間には、空間Ｓからの排気を入口２６ａから複数の出口２６ｂに導く排気路２７が形成されている。すなわち、排気路２７は、排気孔２５を介して空間Ｓに連通する。一実施形態では、入口２６ａ及び複数の出口２６ｂには、空間Ｓに外気が逆流することを防止する逆止弁が設けられていてもよい。これらの逆止弁には、開口を閉じる方向に当該逆止弁を付勢するバネが接続されていてもよい。複数の出口２６ｂには、真空ポンプ等の排気装置に接続されている。排気装置が稼動すると、空間Ｓの空気が、排気孔２５及び排気路２７を通って固定治具１の外部に排気される。その結果、空間Ｓが減圧される。

【0030】

第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２は、上治具１０の第１可撓性シート１２と下治具２０の第２可撓性シート２２との間に配置される。第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２は、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２よりも高い剛性を有している。例えば、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２は、略矩形状の金属シートである。一実施形態では、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２は、ステンレスによって構成されていてもよい。

【0031】

一実施形態では、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２は、５０μｍ以上４００μｍ以下の厚みを有する。第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２の厚みを５０μｍとすることにより、十分な剛性を確保することができる。また、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２の厚みを４００μｍ以下とすることにより、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２が弾性変形しやすくなり、上治具１０と下治具２０との間で加圧対象物１００を確実に固定することができる。

【0032】

第１剛性シート３１の面積は、第１可撓性シート１２の面積よりも小さくてもよい。同様に、第２剛性シート３２の面積は、第２可撓性シート２２の面積よりも小さくてもよい。例えば、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２の面積は、加圧対象物１００がプレスされた電極活物質層の面積よりも僅かに大きい。なお、第１可撓性シート１２、第２可撓性シート２２、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２の面積とは、第１可撓性シート１２、第２可撓性シート２２、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２の主面の面積を表している。

【0033】

図２に示すように、第１剛性シート３１は、上治具１０の第１可撓性シート１２の下面の中央部に接合されている。したがって、Ｚ方向から見たときに、第１剛性シート３１は、中央部Ｓ１に重なっている。図３に示すように、第２剛性シート３２は、下治具２０の第２可撓性シート２２の上面の中央部に接合されている。したがって、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２は、中央部Ｓ１を介して互いに対面する。第１剛性シート３１と第２剛性シート３２との間に形成された中央部Ｓ１には、加圧対象物１００が配置される。なお、中央部Ｓ１には、複数の加圧対象物１００が配置されてもよい。

【0034】

なお、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２は、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２に両面テープ３３を用いて貼付されていてもよい。図２及び図３に示す実施形態では、両面テープ３３は、第１剛性シート３１と第１可撓性シート１２との間、及び、第２剛性シート３２と第２可撓性シート２２との間に配置されている。図２及び図３に示すように、両面テープ３３は、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２の外縁部に沿って延在すると共に、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２のＸ方向の中心線に沿って延在する。一実施形態では、加圧対象物１００がＸ方向に２つ並んで配置されてもよい。この場合には、両面テープ３３は、Ｚ方向から見て加圧対象物１００に重ならない位置に８の字状に配置される。

【0035】

一実施形態では、図１に示すように、固定治具１は、上予備減圧部材（第１予備減圧部材）４１及び下予備減圧部材（第２予備減圧部材）４２を更に備えてもよい。上予備減圧部材４１は、例えば硬質プラスチック又は金属といった高い剛性を有する材料によって構成され、上治具１０に対向するように上治具１０の上方に配置されている。すなわち、上予備減圧部材４１は、第１可撓性シート１２を介して第１剛性シート３１に対向している。

【0036】

上治具１０の第１可撓性シート１２と上予備減圧部材４１との間には、第１予備減圧室４３が形成される。上予備減圧部材４１は、上治具１０に着脱可能に構成されている。上予備減圧部材４１には第１可撓性シート１２の対向位置に略矩形枠状のシール部材４６が配置されており、第１フレーム１１と上予備減圧部材４１とが当接したときに、第１可撓性シート１２とシール部材４６が接触して、第１予備減圧室４３が気密に封止される。

【0037】

上予備減圧部材４１には、第１予備減圧室４３に連通する１以上の貫通孔４１ａが形成されている。図１に示す実施形態では、上予備減圧部材４１に複数の貫通孔４１ａが形成されている。これら複数の貫通孔４１ａは、真空ポンプ等の排気装置に接続されている。排気装置が稼動すると、第１予備減圧室４３の空気が貫通孔４１ａを通って固定治具１の外部に排気される。その結果、第１予備減圧室４３が減圧される。

【0038】

同様に、下予備減圧部材４２は、例えば硬質プラスチック又は金属といった高い剛性を有する材料によって構成され、下治具２０に対向するように下治具２０の下方に配置されている。すなわち、下予備減圧部材４２は、第２可撓性シート２２を介して第２剛性シート３２に対向している。

【0039】

下治具２０の第２可撓性シート２２と下予備減圧部材４２との間には、第２予備減圧室４４が形成される。下予備減圧部材４２は、下治具２０に着脱可能に構成されている。下予備減圧部材４２には第２可撓性シート２２の対向位置に略矩形枠状のシール部材４７が配置されており、下治具２０と下予備減圧部材４２とが当接したときに、第２可撓性シート２２とシール部材４７が接触することで、第２予備減圧室４４が気密に封止される。下予備減圧部材４２には、第２予備減圧室４４に連通する１以上の貫通孔４２ａが形成されている。図１に示す実施形態では、下予備減圧部材４２に複数の貫通孔４２ａが形成されている。これら複数の貫通孔４２ａは、真空ポンプ等の排気装置に接続されている。排気装置が稼動すると、第２予備減圧室４４の空気が貫通孔４２ａを通って固定治具１の外部に排気される。その結果、第２予備減圧室４４が減圧される。

【0040】

一実施形態では、第１予備減圧室４３には、スペーサ４５が設けられている。図１に示すように、固定治具１は、複数のスペーサ４５を備えていてもよい。複数のスペーサ４５は、Ｚ方向から見て、第１剛性シート３１に重ならない位置に配置されている。すなわち、複数のスペーサ４５は、第１可撓性シート１２の外縁部の上に配置される。この実施形態では、第１可撓性シート１２と上予備減圧部材４１との間に複数のスペーサ４５が介在している。

【0041】

図５は、上治具１０の上面図である。上予備減圧部材４１に配置された複数のスペーサ４５は、第１剛性シート３１の対角線の延長線上に配置されていてもよい。図５に示す実施形態では、固定治具１は、互いに離間する直方体形状の４つのスペーサ４５を備えている。これら４つのスペーサ４５のうち２つのスペーサ４５は、第１剛性シート３１の２本の対角線のうち一方の対角線の延長線上に配置され、他の２つのスペーサ４５は、第１剛性シート３１の２本の対角線のうち他方の対角線の延長線上に配置されている。

【0042】

より具体的には、４つのスペーサ４５は、Ｘ方向及びＹ方向から見て、第１剛性シート３１に重ならない位置に配置されている。複数のスペーサ４５を第１剛性シート３１の対角線の延長線上に配置することにより、第１予備減圧室４３を減圧したときに、第１剛性シート３１が上予備減圧部材４１に向けて過剰に撓むことが抑制される。その結果、第１剛性シート３１が塑性変形しにくくなると共に、空間Ｓに安定した流路を形成することが可能になる。

【0043】

なお、図１に示す例では、第１予備減圧室４３のみに複数のスペーサ４５が設けられているが、第２予備減圧室４４にもスペーサ４５が設けられていてもよい。例えば、複数のスペーサ４５は、第２可撓性シート２２と下予備減圧部材４２との間に介在しており、Ｚ方向から見て、第２剛性シート３２の対角線の延長線上に配置されていてもよい。

【0044】

一実施形態では、固定治具１は、加圧対象物１００を支持する搬送治具５０を更に備えていてもよい。図６は、搬送治具５０を含む固定治具１の概略的な斜視図である。なお、図６では、説明の便宜上、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２を省略して図示している。

【0045】

図６に示すように、搬送治具５０は、第３フレーム５１と当該第３フレーム５１に架け渡された支持シート５２とを含む。第３フレーム５１は、例えば矩形枠状を呈している。支持シート５２は、可撓性を有する略矩形状の樹脂シートである。支持シート５２の上面には、加圧対象物１００が支持される。

【0046】

支持シート５２の長さは、第３フレーム５１のＸ方向の長さに略一致しており、支持シート５２の幅は、第３フレーム５１のＹ方向の幅よりも短くてもよい。図６に示す実施形態では、支持シート５２のＸ方向の両端部は第３フレーム５１に接続され、支持シート５２のＹ方向の両端部は第３フレーム５１に非接続である。この支持シート５２に電極活物質が載置されることで支持シート５２上に加圧対象物１００が形成される。搬送治具５０は、加圧対象物１００が支持シート５２に載置された状態で上治具１０と下治具２０との間に配置される。その結果、第１剛性シート３１と第２剛性シート３２との間に形成された空間Ｓの中央部Ｓ１に加圧対象物１００が配置される。

【0047】

次に、図７～図１０を参照して、固定治具１を用いて加圧対象物１００を加圧する方法について説明する。

【0048】

この方法では、まず図７（ａ）に示すように、上治具１０の上に上予備減圧部材４１が配置され、上治具１０と上予備減圧部材４１との間に第１予備減圧室４３が形成される。また、下治具２０の下に下予備減圧部材４２が配置され、下治具２０と下予備減圧部材４２との間に第２予備減圧室４４が形成される。

【0049】

次に、第１予備減圧室４３及び第２予備減圧室４４の予備減圧が行われる。すなわち、上予備減圧部材４１の貫通孔４１ａ及び下予備減圧部材４２の貫通孔４２ａに接続された排気装置が作動され、第１予備減圧室４３及び第２予備減圧室４４の空気が固定治具１の外部に排気される。これにより、第１予備減圧室４３及び第２予備減圧室４４が減圧される。このとき、上治具１０と下治具２０との間の空間Ｓの圧力は大気圧に設定される。

【0050】

図７（ｂ）に示すように、第１予備減圧室４３が減圧されると、空間Ｓと第１予備減圧室４３との圧力差によって、上治具１０の第１可撓性シート１２が上予備減圧部材４１側に引き込まれ、上予備減圧部材４１に向けて撓む。ここで、第１予備減圧室４３には、スペーサ４５が設けられているので、当該スペーサ４５の形状に沿って第１可撓性シート１２が撓む。

【0051】

同様に、第２予備減圧室４４が減圧されると、空間Ｓと第２予備減圧室４４との圧力差によって、下治具２０の第２可撓性シート２２が下予備減圧部材４２側に引き込まれ、下予備減圧部材４２に向けて撓む。第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２に撓みが生じることにより、空間Ｓの容積が増加する。

【0052】

次に、搬送治具５０の支持シート５２上に加圧対象物１００が形成される。そして、図８（ａ）に示すように、搬送治具５０が、下治具２０上に載置される。このとき、下治具２０のシール部材２４の一部は、支持シート５２に控えめに接触する。

【0053】

次に、図８（ｂ）に示すように、上治具１０を下治具２０上に載置する。このとき、上治具１０の第１可撓性シート１２は下治具２０のシール部材２４に密着する。その結果、上治具１０及び下治具２０との間の空間Ｓが封止される。空間Ｓの中央部Ｓ１には、搬送治具５０上に支持された加圧対象物１００が配置される。

【0054】

次に、下治具２０の排気孔２５に接続された排気装置が作動され、空間Ｓの空気が排気孔２５から排気される。このとき、空間Ｓの排気の初期では、第１予備減圧室４３及び第２予備減圧室４４の圧力は空間Ｓの圧力よりも低いので、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２は上予備減圧部材４１及び下予備減圧部材４２に向けて撓んだ状態で維持される。また、空間Ｓには閉じようとする力が働くもののスペーサ４５が中間支持となり、圧力による縮みを考慮したスペーサ４５の厚み分だけ空間Ｓは維持される。なお、スペーサ４５を介し上予備減圧部材４１と下予備減圧部材４２は密接しているが、スペーサ４５が配置されていない箇所において、空間Ｓから排気孔２５への空気の流路が確保されているので空間Ｓの減圧は維持される。したがって、空間Ｓの減圧が不十分な状態で第１可撓性シート１２が加圧対象物１００に密着して、加圧対象物１００に圧力が付与されることが防止される。したがって、加圧対象物１００にボイド等の欠陥が生じることが抑制される。

【0055】

そして、空間Ｓの減圧が継続され、空間Ｓの圧力が所定の圧力まで減圧されると、第１予備減圧室４３及び第２予備減圧室４４の圧力が徐々に大気圧に戻される。第１予備減圧室４３及び第２予備減圧室４４の圧力が大気圧に戻る過程において、空間Ｓの圧力が第１予備減圧室４３及び第２予備減圧室４４内の圧力を下回ったとき、図９（ａ）に示すように、圧力差に応じた弱い力で第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２が加圧対象物１００を包み込むように変形し、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２を介して加圧対象物１００に密着する。最終的に、第１予備減圧室４３及び第２予備減圧室４４の圧力は大気圧に戻される。その結果、加圧対象物１００が第１剛性シート３１と第２剛性シート３２との間で圧縮され、固定される。

【0056】

次に、図９（ｂ）に示すように、上予備減圧部材４１及び下予備減圧部材４２が上治具１０及び下治具２０から取り外される。次に、固定治具１が加圧装置に搬送され、上治具１０及び下治具２０を介して加圧対象物１００が加圧処理される。例えば、図１０（ａ）に示すように、固定治具１は、加圧対象物１００を中央部Ｓ１に収容した状態でロールプレス装置の一対のロールＲの間を通り、一対のロールＲから加圧力を受ける。一対のロールＲによって加圧されることにより、中央部Ｓ１内で加圧対象物１００はプレスされ、密度が高められる。その結果、リチウムイオン二次電池用の電極活物質層１０１が形成される（図１０（ｂ）参照）。

【0057】

一対のロールＲの間で加圧対象物１００を加圧するときに、固定治具１の内部で加圧対象物１００が固定されているので、加圧対象物１００の内部に気泡が混入するなどして、加圧対象物１００に欠陥が生じることが抑制される。また、加圧対象物１００が固定されていることにより、加圧時に加圧対象物１００の活物質材料が崩れることが抑制され、加圧対象物１００に適切に圧力が付与される。

【0058】

また、加圧対象物１００に粉状の活物質材料が含まれる場合には、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２を介して加圧対象物１００に圧力が付与されたときに活物質材料が第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２に突き刺さることがある。活物質材料が第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２に突き刺さると、電極活物質層１０１の表面に凹凸が形成されたり、電極活物質層１０１に崩れが発生したりして、電極活物質層１０１の厚みに不均一性が発生することがある。このように、電極活物質層１０１の厚みに不均一性が発生すると、不良品の発生や電池性能の低下に繋がる。これに対して、固定治具１では、加圧対象物１００が第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２に挟持されているので、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２が加圧対象物１００に直接接触しない。したがって、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２に活物質材料が突き刺さりにくくなる。一方、第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２の外面が第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２に覆われているので、ロールプレス装置の一対のロールＲが剛性の高い第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２に接触しない。したがって、一対のロールＲに損傷が生じにくくなる。

【0059】

加圧対象物１００を加圧して電極活物質層１０１が形成されると、図１０（ｂ）に示すように、電極活物質層１０１から上治具１０及び下治具２０が取り外される。このとき、加圧対象物１００に含まれる活物質材料が、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２に突き刺さることが抑制されているので、上治具１０及び下治具２０を電極活物質層１０１から容易に取り外すことができる。上記のように製造された電極活物質層１０１を積層することで、複数のセル構造を有するリチウムイオン二次電池が組み立てられる。

【0060】

以上説明したように、上記実施形態に係る固定治具１では、第１可撓性シート１２と第２可撓性シート２２との間に第１剛性シート３１及び第２剛性シート３２が配置され、加圧対象物１００は、第１剛性シート３１と第２剛性シート３２との間に配置される。したがって、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２は加圧対象物１００に直接接触しないので、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２に加圧対象物１００に含まれる活物質材料が突き刺さることが防止される。したがって、したがって、不良品の発生が抑制され、リチウムイオン二次電池の生産性を向上させることができる。

【0061】

以上、種々の実施形態に係る固定治具について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形態様を構成可能である。

【0062】

例えば、上記実施形態では、固定治具１の下治具２０に排気孔２５が形成される例について説明したが、上治具１０の第１フレーム１１に排気孔が形成され、当該排気孔を通じて空間Ｓの空気が排気されてもよい。なお、排気孔は、上治具１０の第１フレーム１１及び下治具２０の第２フレーム２１の双方に形成されていてもよい。

【0063】

また、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２の材料は、可撓性を有していればポリイミドフィルムに限定されるものではない。例えば、第１可撓性シート１２及び第２可撓性シート２２の構成材料としては、ゴムを母材とし繊維を含む繊維強化ゴムシートやテフロン（登録商標）を用いてもよい。

【0064】

また、上記実施形態では、一対のロールＲを含むロールプレス装置によって加圧対象物１００を加圧する例について説明したが、加圧対象物１００を加圧する加圧装置は、ロールプレス装置に限定されない。例えば、加圧対象物１００は、一軸のプレス装置によって加圧されてもよい。

【0065】

また、上記実施形態では、電極活物質を含有する加圧対象物１００を圧延して、リチウムイオン二次電池の電極活物質層を製造する例について説明したが、固定治具１によって固定される加圧対象物１００は、必ずしもリチウムイオン二次電池用の電極活物質に限定されるものではない。なお、上述した種々の実施形態は、矛盾のない範囲で組み合わせることが可能である。

【0066】

以下に列挙する条項を参照して、本発明を説明する。なお、本発明は、具体的な列挙がなくても、以下の条項を任意の組み合わせで含んでいてもよい。

【0067】

１． リチウムイオン二次電池用の電極活物質層を製造するために活物質材料を含む加圧対象物を固定する固定治具であって、
第１フレームと該第１フレームに架け渡された第１可撓性シートとを含む第１治具と、
第２フレームと該第２フレームに架け渡された第２可撓性シートとを含む第２治具と、
前記第１可撓性シートに接合された第１剛性シートと、
前記第２可撓性シートに接合された第２剛性シートと、
前記加圧対象物を支持する搬送治具と、
を備え、
前記第１治具及び前記第２治具は、その間に前記加圧対象物を配置する収容空間を形成し、
前記第１剛性シート及び前記第２剛性シートは、前記第１可撓性シートと前記第２可撓性シートとの間で前記収容空間を介して対面し、
前記第１治具及び前記第２治具の少なくとも一方には、前記収容空間に連通する排気孔が形成された、固定治具。

【0068】

２． 前記第１可撓性シート及び前記第２可撓性シートは、樹脂シートであり、
前記第１剛性シート及び前記第２剛性シートは、金属シートである、条項１に記載の固定治具。

【0069】

３． 前記第１剛性シート及び前記第２剛性シートは、ステンレスによって構成されている、条項２に記載の固定治具。

【0070】

４． 前記第１剛性シート及び前記第２剛性シートの面積は、前記第１可撓性シート及び前記第２可撓性シートの面積よりも小さい、条項１～３の何れか一項に記載の固定治具。

【0071】

５． 前記第１剛性シート及び前記第２剛性シートの厚みは、５０μｍ以上４００μｍ以下である、条項１～４の何れか一項に記載の固定治具。

【0072】

６． 前記第１剛性シート及び前記第２剛性シートは、前記第１可撓性シート及び前記第２可撓性シートに両面テープによってそれぞれ貼付されている、条項１～５の何れか一項に記載の固定治具。

【0073】

７． 前記第２フレーム上に配置された矩形枠状の押さえ部材と、
前記押さえ部材の外縁に沿って配置され、前記収容空間を封止する矩形枠状のシール部材と、
を更に備える、条項１～６の何れか一項に記載の固定治具。

【0074】

８． 前記第１可撓性シートを介して前記第１剛性シートに対向して配置され、前記第１可撓性シートとの間に第１予備減圧室を形成する第１予備減圧部材と、
前記第２可撓性シートを介して前記第２剛性シートに対向して配置され、前記第２可撓性シートとの間に第２予備減圧室を形成する第２予備減圧部材と、
を更に備える、条項１～７の何れか一項に記載の固定治具。

【0075】

９． 前記第１予備減圧室に配置される複数のスペーサを更に備え、
前記第１剛性シートに垂直な方向から見て、前記複数のスペーサは、前記第１剛性シートに重ならない位置に配置されている、条項８に記載の固定治具。

【0076】

１０． 前記第１剛性シートは、略矩形状を呈し、
前記第１剛性シートに垂直な方向から見て、前記複数のスペーサは、前記第１剛性シートの対角線の延長線上に配置されている、条項９に記載の固定治具。

【符号の説明】

【0077】

１…固定治具、１０…上治具（第１治具）、１１…第１フレーム、１２…第１可撓性シート、２３…押さえ部材、２４，４６，４７…シール部材、２０…下治具（第２治具）、２１…第２フレーム、２２…第２可撓性シート、２５…排気孔、２８…切り欠き部、３１…第１剛性シート、３２…第２剛性シート、３３…両面テープ、４１…上予備減圧部材（第１予備減圧部材）、４２…下予備減圧部材（第２予備減圧部材）、４３…第１予備減圧室、４４…第２予備減圧室、４５…スペーサ、５０…搬送治具、１００…加圧対象物、１０１…電極活物質層、Ｓ１…中央部（収容空間）、Ｓ２…外縁部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】