特開 2024-70718 電池製造における真空下ヒートシール貼合装置

(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】P2024070718

(43)【公開日】2024-05-23

(54)【発明の名称】電池製造における真空下ヒートシール貼合装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20240516BHJP

   H01M 10/0585 20100101ALI20240516BHJP

   H01M 10/052 20100101ALN20240516BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 Z

H01M10/0585

H01M10/052

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022181380

(22)【出願日】2022-11-11

(71)【出願人】

【識別番号】519100310

【氏名又は名称】ＡＰＢ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】399041561

【氏名又は名称】常陽工学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀江 英明

(72)【発明者】

【氏名】下田 茉優

(72)【発明者】

【氏名】江守 悠祐

(72)【発明者】

【氏名】草野 亮介

(72)【発明者】

【氏名】島田 昌典

(72)【発明者】

【氏名】水流 則幸

【テーマコード（参考）】

5H028

5H029

【Ｆターム（参考）】

5H028AA05

5H028BB02

5H028BB05

5H028BB15

5H028BB19

5H028CC08

5H028CC11

5H029AJ14

5H029BJ12

5H029CJ02

5H029CJ05

5H029CJ12

5H029CJ28

5H029CJ30

5H029DJ04

(57)【要約】

【課題】シート状の材料の積層に影響の少ない脱気を実現することにより、高品質にシート状材料を積層して、高性能なリチウムイオン電池を製造することのできる製造装置を提供すること。
【解決手段】樹脂集電体を備える正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎがそれぞれ枠体１３により囲まれてセパレータシートを挟んで密封されているリチウムイオン電池の電池製造における真空下ヒートシール貼合装置であって、セパレータシートを間に挟んで対面するシート材のそれぞれの枠体間の全周における複数個所を接合するヒータ５１、５３の内領域５７（５７ａ～５７ｄ）と、枠体間の複数の接合箇所の間からシート材間を吸気して減圧する減圧装置部と、シート材間を吸気された枠体間の全周を接合して密封するヒータの外領域５５と、を備える。
【選択図】図１５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂集電体を備える正極シート材および負極シート材がそれぞれ枠状封止材により囲まれてセパレータシートを挟んで密封されている電池製造における真空下ヒートシール貼合装置であって、
前記セパレータシートを間に挟んで対面する前記正極シート材および前記負極シート材のそれぞれの前記枠状封止材の間の全周における複数個所を接合する仮接合装置部と、
前記枠状封止材の間の複数の接合箇所の間から前記正極シート材および前記負極シート材の間を吸気して減圧する減圧装置部と、
前記正極シート材および前記負極シート材の間を吸気された前記枠状封止材の間の全周を接合して密封する本接合装置部と、
を備え、
前記減圧装置部は、前記正極シート材および前記負極シート材の一方側に対面接触して支持する電極支持部材と、前記一方の背面側の他方側に対面しつつ覆って前記電極支持部材との間に前記正極シート材および前記負極シート材を気密に収容する空間を形成するカバー部材と、前記電極支持部材および前記カバー部材の間に形成される収容空間内を吸気して前記正極シート材および前記負極シート材の間を減圧して密着させる吸気装置部と、を備えることを特徴とする電池製造における真空下ヒートシール貼合装置。

【請求項2】

前記減圧装置部は、前記電極支持部材上に支持されて移動することのない前記正極シート材および前記負極シート材を前記カバー部材で覆って、前記仮接合装置部が前記正極シート材および前記負極シート材のそれぞれの前記枠状封止材の間の全周における複数個所を仮接合させた後に、前記電極支持部材および前記カバー部材の間に形成されている収容空間内を前記吸気装置部により吸気して減圧し、この後に、前記本接合装置部が前記枠状封止材の間の全周を本接合させて密封させた後に、前記カバー部材を外して前記正極シート材および前記負極シート材の減圧密封位置からの離脱を許容することを特徴とする請求項１に記載の電池製造における真空下ヒートシール貼合装置。

【請求項3】

前記減圧装置部は、前記正極シート材および前記負極シート材の外方の周囲の複数個所に開口する吸気口から吸気して当該シート材間を減圧する吸気装置部を備え、
前記吸気装置部は、吸気対象からの離隔間隔が広いほど前記吸気口を多く配置されているとともに、前記吸気対象からの離隔間隔が狭くなるほど前記吸気口を少なく配置あるいは配置されていないことを特徴とする請求項１に記載の電池製造における真空下ヒートシール貼合装置。

【請求項4】

前記減圧装置部は、吸気量を徐々に増加させて前記枠状封止材の間の複数の接合箇所の間から前記正極シート材および前記負極シート材の間を吸気して減圧することを特徴とする請求項１に記載の電池製造における真空下ヒートシール貼合装置。

【請求項5】

前記本接合装置部は、前記枠状封止材の全周にわたって連続して加熱可能なヒータにより構成されており、
前記仮接合装置部は、前記枠状封止材の全周を断続的に加熱可能なヒータにより構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電池製造における真空下ヒートシール貼合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構成材料のシート材を積層して製造する電池製造における真空下ヒートシール貼合装置に関する。

【背景技術】

【0002】

正極材料と負極材料との間にセパレータが介在してリチウムイオン電池として機能する構造として、近年、平板形状に作製することが多用されており、例えば、携帯電話機等の小型装置から電気自動車等の大型装置まで多種多様な形態に作製されて搭載されている。

【0003】

このリチウムイオン電池は、シート状の正極材料、負極材料およびセパレータを高品質に積層するのが充放電特性や耐久性などの性能向上に有効であり、例えば、これらの材料間を脱気して高品質に積層することが行われている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１２５２１３

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、このようなリチウムイオン電池の製造にあっては、シート状の正極材料、負極材料およびセパレータの間が急激に脱気されると、その正極材料や負極材料を構成する材料に影響が及んで品質低下に繋がる可能性があり、また、これら正極材料、負極材料およびセパレータの積層精度に影響が及んで品質が低下してしまう可能性もある。

【0006】

そこで、本発明は、シート状の材料の積層に影響の少ない脱気を実現することにより、高品質にシート状材料を積層して、高性能なリチウムイオン電池を製造することのできる電池製造における真空下ヒートシール貼合装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決する電池製造における真空下ヒートシール貼合装置の発明の一態様は、樹脂集電体を備える正極シート材および負極シート材がそれぞれ枠状封止材により囲まれてセパレータシートを挟んで密封されている電池製造における真空下ヒートシール貼合装置であって、前記セパレータシートを間に挟んで対面する前記正極シート材および前記負極シート材のそれぞれの前記枠状封止材の間の全周における複数個所を接合する仮接合装置部と、前記枠状封止材の間の複数の接合箇所の間から前記正極シート材および前記負極シート材の間を吸気して減圧する減圧装置部と、前記正極シート材および前記負極シート材の間を吸気された前記枠状封止材の間の全周を接合して密封する本接合装置部と、を備え、前記減圧装置部は、前記正極シート材および前記負極シート材の一方側に対面接触して支持する電極支持部材と、前記一方の背面側の他方側に対面しつつ覆って前記電極支持部材との間に前記正極シート材および前記負極シート材を気密に収容する空間を形成するカバー部材と、前記電極支持部材および前記カバー部材の間に形成される収容空間内を吸気して前記正極シート材および前記負極シート材の間を減圧して密着させる吸気装置部と、を備えることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0008】

このように本発明の一態様によれば、セパレータシートを間に挟む正極シート材および負極シート材の枠状封止材間を複数個所で仮接合してから、その枠状封止材間の複数の仮接合箇所の間から正極シート材および負極シート材の間を吸気減圧して脱気することができ、この後に、その正極シート材および負極シート材の枠状封止材間の全周を本接合して密封することができる。

【0009】

このため、正極シート材および負極シート材の間の密接状態を低下させることなく、また、これらシート材間の相対的な位置ずれを生じさせることなく、その仮接合箇所間から徐々に吸気して脱気を完了することができる。

【0010】

したがって、正極シート材および負極シート材の構成材料に脱気による影響を及ぼすことなく、また、それらの位置ずれを生じさせることなく、高品質に積層することができ、高性能のリチウムイオン電池を製造する電池製造における真空下ヒートシール貼合装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る電池製造における真空下ヒートシール貼合装置を示す図であり、その作業工程の流れを示す概念図である。

【図2】図２は、正極および負極の積層を説明する図であり、（ａ）～（ｇ）は、各種工程における状況を縦断面で説明する工程図である。

【図3】図３は、シート材を移送する治具を示す図であり、（ａ）はその移送治具を示す斜視図、（ｂ）はそのシート材を作業場所で支持するプレートを示す斜視図である。

【図4】図４は、吸気機能を備えて収容空間を形成する枠部材を示す斜視図である。

【図5】図５は、収容空間を形成するように押さえる枠部材を示す斜視図である。

【図6】図６は、シート材を熱融着させるヒータを示す斜視図である。

【図7】図７は、熱融着させたシート材を冷却するプレートを示す斜視図である。

【図8】図８は、シート材の収容空間の形成を説明する分解縦断面図である。

【図9】図９は、シート材の仮接合を説明する縦断面図である。

【図10】図１０は、シート材の仮接合後の冷却を説明する縦断面図である。

【図11】図１１は、シート材の収容空間の減圧を説明する縦断面図である。

【図12】図１２は、シート材の本接合を説明する縦断面図である。

【図13】図１３は、シート材の本接合後の冷却を説明する縦断面図である。

【図14】図１４は、本接合した半製品のシート材の回収を説明する分解縦断面図である。

【図15】図１５は、シート材を熱融着させるヒータの構造を示す平面図である。

【図16】図１６は、作業場所で並置される移送治具におけるシート材の収容空間の形成と減圧を説明する平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１～図１６は本発明の一実施形態に係る電池製造における真空下ヒートシール貼合装置を備えるリチウムイオン電池の製造装置を示す図である。

【0013】

図１および図２において、リチウムイオン電池の製造装置１００は、それぞれ樹脂集電体１１Ｃを備える正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎが並置されている２つの矩形に形成されており、それぞれ枠体（枠状封止材）１３に囲まれて移送治具２０に保持されている状態で移動させることにより貼合シール工程が自動化されている。製造装置１００の貼合シール工程では、正極および負極の間にセパレータを介在させるように積層して貼り合わせることによりシール（密封）するようになっている。ここで、正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎは、枠体１３が囲む２つの矩形形状に形成されて、貼合シール工程の後に２つに分割されるなどして使用可能に作製されており、その枠体１３は、長方形の外周部１３ａと、その外周部１３ａの中間を横切る横断部１３ｂとを備えるように形成されている（図１５を参照）。

【0014】

製造装置１００は、図中矢印１０１Ｍ、１０２Ｍで示すように、前段の電極形成工程を実行する不図示の上流側製造装置において作製される正極シート材１１Ｐを支持する移送治具２０および負極シート材１１Ｎを支持する移送治具２０を各種作業場所１０１～１０５でそれぞれ受け取って経由させるように移送する。これら正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎは、後述のセパレータシート１５を間に挟み込んで対面する積層状態かつ密封状態の半製品１１に作製されて不図示の下流側製造装置に受け渡される。すなわち、この移送治具２０と共に不図示の移送装置が正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎの移送装置部を構成している。

【0015】

この製造装置１００は、簡単に説明すると、作業場所１０１～１０５に移送治具２０を順次に移送して正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎに各種工程作業を施すようになっている。

【0016】

まず、作業場所１０１では、図２（ａ）に示すように、移送治具２０の支持シート（電極支持部材）２１表面に形成されて接着されている正極シート材１１Ｐを受け取った後に、その正極シート材１１Ｐの上面にセパレータロール１５Ｒから引き出されてカッタ１１５によりカットされるセパレータシート１５を適正位置に貼り付けてカットする正極セパレータ貼合工程を行って次の作業場所１０３に送り出す。すなわち、このセパレータロール１５Ｒがセパレータシート１５の移送装置部を構成している。なお、この作業場所１０１（正極セパレータ貼合工程）では、正極シート材１１Ｐとセパレータシート１５との貼合前において、その正極シート材１１Ｐ自体の位置やセパレータシート１５との貼合位置はカメラ（撮影装置部）１１１の撮影画像の画像処理によって貼合位置として抽出判定する検査処理を行った後に次工程（作業場所１０３）に送り出す。また、本実施形態では、正極シート材１１Ｐにセパレータシート１５を貼合する場合を一例に説明するが、負極シート材１１Ｎにセパレータシート１５を貼合する場合にも適用可能であることは言うまでもない。

【0017】

作業場所１０２では、図２（ｂ）に示すように、移送治具２０の支持シート２１表面に形成されて接着されている負極シート材１１Ｎを受け取ってそのまま次工程（作業場所１０３）に送り出すようになっている。

【0018】

作業場所１０３では、図２（ｃ）に示すように、作業場所１０１から送られてくる正極シート材１１Ｐを支持する移送治具２０を受け取って上下反転させた後に（図中矢印１００Ｔを参照）、図２（ｄ）に示すように、作業場所１０２から送られてくる負極シート材１１Ｎを支持する移送治具２０の受取位置上に移送して降下させることにより、正極シート材１１Ｐと負極シート材１１Ｎとの間にセパレータシート１５を挟み込む積層状態にする正極負極貼合積層工程を行う。この後に、作業場所１０３では、正極シート材１１Ｐ側の移送治具２０を負極シート材１１Ｎ側の移送治具２０から外して、こられ積層シート材１１Ｐ、１１Ｎを支持する移送治具２０を作業場所１０４に送り出すようになっている。なお、この作業場所１０３（正極負極貼合積層工程）でも、正極シート材１１Ｐと負極シート材１１Ｎとの貼合（積層）位置はカメラ１１１と同様の不図示のカメラ（撮影装置部）の撮影画像の画像処理により抽出判定する検査処理を行った後に次工程（作業場所１０４）に送り出す。また、この作業場所１０３において正極シート材１１Ｐ側から外された移送治具２０は、その作業場所１０３の搬出位置１０３ｐから搬出されて、正極シート材１１Ｐを支持シート２１表面に形成する電極形成工程を実行する上流側製造装置に自動的に送られて循環使用されるようになっている。

【0019】

作業場所１０４では、図２（ｅ）に示すように、作業場所１０３から送られてくる移送治具２０を受け取って支持シート２１上に支持されているセパレータシート１５を挟む積層状態の正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎの周囲を減圧環境にして脱気して密接させた後に、これらシート材１１Ｐ、１１Ｎのそれぞれ枠体１３間（同士）を熱融着してシールする後述の正極負極密接シール工程を行うようになっている。なお、この作業場所１０４（正極負極密接シール工程）でも、図２（ｆ）に示すように、正極シート材１１Ｐと負極シート材１１Ｎとの熱融着状態はカメラ１１３の撮影画像の画像処理により検査処理を行った後に次工程（作業場所１０５）に送り出す。

【0020】

ここで、作業場所１０４では、作業場所１０３から送られてくる移送治具２０を順次に２カ所で受け取って並列状態で移送することにより正極負極密接シール工程を処理位置１０４ａ、１０４ｂで同時に行うことができるようになっている。詳細には、その処理位置１０４ａ、１０４ｂの上流側では、先行の移送治具２０を受け取って側方にスライドさせて後行の移送治具２０を受け取ることにより２列にした後に、それぞれ同時に受け取って工程処理を施した後に、その下流側では、後行の移送治具２０から次の作業場所１０５に送り出し、その後に、先行の移送治具２０を逆側方にスライドさせて戻して次の作業場所１０５に続けて送り出すようになっている。

【0021】

これにより、作業場所１０４では、脱気と共に熱融着を行う正極負極密接シール工程にある程度時間が必要であるために、前後の正極負極貼合積層工程や後述の半製品搬出工程の複数回を十分に行うことができ、無駄に待機することなく各種工程を効率よく実行することができる。なお、作業場所１０４においても他の工程と同様に並行処理をすることなく、１つずつ正極負極貼合積層工程を施すようにしてもよいことは言うまでもない。

【0022】

そして、作業場所１０５では、図２（ｇ）に示すように、セパレータシート１５を挟み込んで正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎが密着積層されてシールされている半製品１１を移載装置１１７に吸着させることにより移送治具２０から外して下流側の製造装置に受け渡すようになっている。なお、この作業場所１０４においても、半製品１１を外された移送治具２０は、その作業場所１０５の搬出位置１０５ｐから搬出されて、負極シート材１１Ｎを支持シート２１表面に形成する電極形成工程を実行する上流側製造装置に自動的に送られて循環使用されるようになっている。

【0023】

具体的に、移送治具２０は、図３（ａ）および図８に示すように、正極シート材１１Ｐまたは負極シート材１１Ｎ（１１Ｐのみ図示）を接着されて支持する支持シート２１が矩形の移送枠部材２３に取り付けられており、この支持シート２１は、可撓性を有するシート材料を帯状に形成して適宜に移送枠部材２３に着脱して交換可能に取り付けられている。移送枠部材２３は、短辺部２３ａと長辺部２３ｂを有する長方形の矩形に構築されており、支持シート２１が短辺部２３ａのそれぞれに巻き掛けられて長辺部２３ｂと平行に架け渡されている。

【0024】

また、移送治具２０は、図３（ｂ）および図８に示すように、矩形の移送枠部材２３よりも小さな矩形の厚板形状の支持プレート２５がその移送枠部材２３内に下方から嵌まり込んで協働することによって、支持シート２１を介して支持するシート材１１Ｐ、１１Ｎを支持するようになっている。この支持プレート２５は、後述するように、冷却プレート６１と共に冷却装置６０を構成する。

【0025】

この移送治具２０は、図４および図８に示すように、矩形の移送枠部材２３よりも小さく、支持シート２１上の積層シート材１１Ｐ、１１Ｎよりも厚めの概略矩形の薄板形状の吸気枠部材４５と協働するようになっており、吸気枠部材４５は、積層シート材１１Ｐ、１１Ｎを囲んで支持プレート２５との間に支持シート２１を挟み込むようになっている。この吸気枠部材４５は、後述するように、短辺部４５ａおよび長辺部４５ｂに吸気管４１を複数埋め込まれて、支持プレート２５と共に大判シート３１および押圧枠部材３３とを含めて吸気装置（減圧装置部）４０を構成する。

【0026】

移送治具２０は、図５および図１１に示すように、吸気枠部材４５上に被される大判シート３１（図１６を参照）および吸気枠部材４５上に重なる矩形の押圧枠部材３３と協働するようになっており、吸気枠部材４５を支持シート２１と大判シート３１との間に挟み込んで押圧枠部材３３で押さえることによって、そのシート２１、３１間の吸気枠部材４５内に積層シート材１１Ｐ、１１Ｎを気密に収容する空間１０４Ｓを形成する。すなわち、大判シート３１が収容空間１０４Ｓを形成するカバー部材を構成し、吸気枠部材４５（吸気管４１）が、その収容空間１０４Ｓ内を吸気する吸気装置部を構成する。なお、この押圧枠部材３３も短辺部３３ａおよび長辺部３３ｂを備えて、吸気枠部材４５の短辺部４５ａおよび長辺部４５ｂに重なる。

【0027】

ここで、本実施形態の製造装置１００は、図６および図９に示すように、作業場所１０４において、矩形の押圧枠部材３３よりも小さい枠形状に形成されているヒータ５１、５３が支持シート２１と大判シート３１の間に挟み込む収容空間１０４Ｓ内の積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの枠体１３上に位置して支持プレート２５に向けて押し付けるようになっている。このヒータ５１、５３は、後述の加熱装置５０を構成する。

【0028】

同様に、この製造装置１００は、図７および図１０に示すように、作業場所１０４において、矩形の押圧枠部材３３よりも小さな矩形の厚板形状に形成されて支持プレート２５と共に冷却装置６０を構成する冷却プレート６１が支持シート２１と大判シート３１の間に挟み込む収容空間１０４Ｓ内の積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの枠体１３上に位置して支持プレート２５に向けて押し付けるようになっている。

【0029】

そして、作業場所１０４では、図８～図１４に示すように、正極負極密接シール工程を実行可能に吸気装置４０、加熱装置５０および冷却装置６０が配置されている。この作業場所１０４では、処理位置１０４ａ、１０４ｂに位置する２組の移送治具２０のそれぞれの支持シート２１上に接着支持されている積層シート材１１Ｐ、１１Ｎを、それぞれ支持シート２１上に形成する気密の収容空間１０４Ｓ内に位置させて吸気装置４０による吸気減圧処理、加熱装置５０による加熱処理および冷却装置６０による冷却処理を適宜に施すことで、それぞれの枠体１３間を熱融着させてシールする正極負極密接シール工程を行うようになっている。

【0030】

詳細には、吸気装置４０は、図８～図１４に示すように、移送治具２０の支持シート２１および大判シート３１が吸気枠部材４５を挟み込んで積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの収容空間１０４Ｓを形成するとともに、支持プレート２５で支持シート２１の下面側を支持しつつ押圧枠部材３３で吸気枠部材４５上の大判シート３１を押さえることによりその収容空間１０４Ｓ内を減圧環境にするキャビティとして機能させるようになっている。

【0031】

この吸気装置４０は、吸気管４１が不図示の吸気ポンプに繋げられているチューブ４３を接続されて収容空間１０４Ｓ内の吸気動作を可能にされており、この吸気管４１は、その吸気経路を開閉可能にチューブ４３側に開閉バルブ４９が設置されている。この吸気装置４０の吸気管４１は、図８に示すように、吸気枠部材４５を周縁外側から横断するように埋め込まれて収容空間１０４Ｓ内に先端部（吸気口）４１ａが開口しており、その周縁外側に開閉バルブ４９が設置されて収容空間１０４Ｓを吸気ポンプ側に連通遮断可能に繋げられている。

【0032】

また、吸気装置４０では、作業場所１０４において移送治具２０が並列状態に並置されて正極負極密接シール工程が行われるために、図１６に示すように、片側の長辺部２３ｂを近接状態にして並べられることになる。このことから、吸気枠部材４５の吸気管４１は、移送治具２０の隣接内側の長辺部４５ｂに配置されることはなく、反対側の外側の長辺部４５ｂに５列で並列されているとともに、両側の短辺部４５ａのそれぞれに少なく２列で並列されている。

【0033】

加熱装置５０は、並置されている正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎが枠体１３の外周部１３ａおよび横断部１３ｂに囲まれて２つの矩形に形成されているのに対して、図１５に示すように、２つの矩形の外周を囲む枠体１３の外周部１３ａに対応する外周ヒータ５１と、その２つの矩形間の外周部１３ａの中央を横断する共通の枠体１３の横断部１３ｂに対応する横断ヒータ５３とを備えている。この加熱装置５０の外周ヒータ５１および横断ヒータ５３は、移送治具２０の移送枠部材２３内の押圧枠部材３３の内側に位置して支持シート２１および大判シート３１間（収容空間１０４Ｓ）内の積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの枠体１３上に位置して発熱しつつ支持プレート２５に押し付けるようになっている。

【0034】

また、加熱装置５０は、外周ヒータ５１および横断ヒータ５３の延長方向に対する両側辺側の外領域５５に、全周範囲に同時通電して均等加熱するヒータ機能が埋め込まれており、積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの枠体１３間の全周を熱融着させるように作製されている。そのヒータ５１、５３の外領域５５に挟まれている内側の内領域５７には、断続する個別箇所（一部範囲）５７ａ～５７ｄ毎に通電して外領域５５と重なって加熱し過ぎることのないヒータ機能が埋め込まれており、積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの枠体１３間の一部を熱融着させるように作製されている。

【0035】

この加熱装置５０は、ヒータ５１、５３の内領域５７の個別箇所５７ａ～５７ｄにおいて、その通電範囲が小領域に分割されて通電または停電を選択して加熱動作を行うことができるようになっており、例えば、その内領域５７における個別箇所５７ａ～５７ｄに選択的に通電または停電させることによって、積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの枠体１３（１３ａ、１３ｂ）間の熱融着の範囲を適宜に選択して熱融着箇所や非熱融着箇所を形成することができる。すなわち、加熱装置５０のヒータ５１、５３における外領域５５が本接合装置部として機能する接合装置部を構成し、加熱装置５０のヒータ５１、５３の内領域５７の個別箇所５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄが仮接合装置部として機能する接合装置部を構成しており、この内領域５７の個別箇所５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄは、通電・停電で機能させる構造だけでなく、ヒータ構造を着脱して機能させるようにしてもよい。ここで、本実施形態の加熱装置５０は、作業場所１０４において、ヒータ５１、５３の外領域５５および内領域５７が本接合装置部および仮接合装置部として機能する場合を一例にして説明するが、これに限るものではなく、作業環境や作業条件に応じて、例えば、その外領域５５および内領域５７を入れ替える別装置として利用する構造を採用してもよく、あるいは、別の作業場所にその別装置をそれぞれ設置して機能させるようにしてもよい。

【0036】

冷却装置６０は、図３（ｂ）に示すように、移送治具２０の支持シート２１を支持する支持プレート２５内に冷却水を流通可能に入水口２５ａおよび出水口２５ｂが配置されており、この入水口２５ａおよび出水口２５ｂの間に形成される不図示の流通経路は、支持シート２１を介して下側から支持する積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの対面領域、少なくとも枠体１３（１３ａ、１３ｂ）の対面領域よりも広めの範囲を冷却するように形成されている。なお、この支持プレート２５は、上面側に冷却水の流通経路を備えれば十分なので、強度を確保しつつ軽量化を図るためにハニカム構造に作製してもよい。

【0037】

また、冷却装置６０は、図７に示すように、加熱装置５０のヒータ５１、５３に代わって、支持シート２１上の収容空間１０４Ｓ内の積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの枠体１３上に大判シート３１を介して位置して支持プレート２５に向けて押し付ける冷却プレート６１をも備えて支持プレート２５と共に構築されている。この冷却プレート６１は、支持プレート２５と同様に、内部に冷却水を流通可能に入水口６１ａおよび出水口６１ｂが配置されており、この入水口６１ａおよび出水口６１ｂの間に形成される不図示の流通経路は、大判シート３１を介して上側から押し付ける積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの対面領域、少なくとも枠体１３（１３ａ、１３ｂ）の対面領域よりも広めの範囲を冷却するように形成されている。なお、この冷却プレート６１も、下面側に冷却水の流通経路を備えれば十分なので、強度を確保しつつ軽量化を図るためにハニカム構造に作製してもよい。

【0038】

そして、作業場所１０４における正極負極密接シール工程を詳細に説明すると、まずは、位置決め処理として、図８に示すように、作業場所１０３から移送治具２０を受け取ってそのまま隣接する作業場所１０４ＢＳにスライドさせて各種処理を施す支持プレート２５上の２カ所に位置決めする。

【0039】

この後に、２組の移送治具２０の支持シート２１上の積層シート材１１Ｐ、１１Ｎが内側に位置するように２組の吸気枠部材４５と共に１枚の大判シート３１を被せて、その大判シート３１を押圧枠部材３３が吸気枠部材４５および支持シート２１を介して支持プレート２５に押し付けるようにして積層シート材１１Ｐ、１１Ｎを収容する収容空間１０４Ｓを気密に形成する。

【0040】

次いで、仮接合処理として、図９に示すように、大判シート３１の上面を押さえるように加熱装置５０のヒータ５１、５３が降下して積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの枠体１３同士を所望の接触圧で密着させる状態にした後に、そのヒータ５１、５３の内領域５７における個別箇所５７ａ～５７ｃに通電して熱溶着させて仮接合する。このとき、そのヒータ５１、５３の個別箇所５７ｄは、停電させて非接合箇所（吸気対象）を形成して収容空間１０４Ｓとの間の連通を確保しつつ断続する接合箇所で積層シート材１１Ｐ、１１Ｎ間の相対位置を固定する。

【0041】

ここで、この仮接合処理の後に、図１０に示すように、積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの枠体１３は、個別通電加熱したヒータ５１、５３を大判シート３１上から離隔退避させて冷却プレート６１に代えて支持プレート２５との間に支持シート２１と大判シート３１を介して挟み込んで冷却水を流動させることにより加熱範囲を強制的に冷却して早期に次工程を開始可能にするとともに、装置内を一定温度に保持する。

【0042】

次いで、減圧処理として、図１１に示すように、吸気装置４０の不図示の吸気ポンプを起動するとともに開閉バルブ４９を開けて吸気管４１を介して支持シート２１および大判シート３１間の収容空間１０４Ｓ内を吸気して減圧状態にすることで、積層シート材１１Ｐ、１１Ｎ間を枠体１３の非接合箇所から排気することによりセパレータシート１５に密着させて高品質に積層されている状態を確保する。

【0043】

この減圧処理では、収容空間１０４Ｓ内の積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの枠体１３間がヒータ５１、５３により断続的に仮接合されて相対位置が固定されていることによって、その積層シート材１１Ｐ、１１Ｎ間に位置ずれが発生するのを防止することができ、その正極シート材１１Ｐや負極シート材１１Ｎの構成材料や形状精度に影響を与えて品質劣化させてしまうことを未然に回避することができる。また、ヒータ５１、５３は、積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの長辺側の枠体１３を個別箇所５７ａ～５７ｃに通電して仮接合する一方、個別箇所５７ｄを停電させて短辺側の枠体１３に断続的な非接合箇所を形成するので、吸気枠部材４５の長辺部４５ｂ側で接近する吸気管４１から直接的に積層シート材１１Ｐ、１１Ｎ間が吸気されてしまうことを回避しつつ、離隔する短辺部４５ａの吸気管４１から、また、さらに迂回して離隔する長辺部４５ｂの吸気管４１から徐々に影響を受けることがないように吸気することができる。ここで、ヒータ５１、５３は、一対の吸気枠部材４５間で吸気管４１のない内側の長辺部４５ｂに対応する個別箇所５７ｂを停電させて収容空間１０４Ｓとの間の連通を確保して、影響少なく減圧可能にしてもよく、また、適宜に個別箇所５７ｃを停電させてもよい。さらに、この吸気装置４０による減圧処理では、起動する不図示の吸気ポンプの吸気量（吸引力）を徐々に上昇して、できるだけ吸気処理による影響を少なく抑えるようにしてもよいことは言うまでもない。

【0044】

次いで、本接合処理として、図１２に示すように、再度、大判シート３１の上面を押さえるように加熱装置５０のヒータ５１、５３が降下して積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの枠体１３同士を所望の接触圧で密着させる状態にした後に、そのヒータ５１、５３の外領域５５に通電して熱溶着させて本接合して収容空間１０４Ｓを気密状態にシール（密閉）固定する。

【0045】

ここで、この本接合処理でも、仮接合処理と同様に、図１３に示すように、積層シート材１１Ｐ、１１Ｎの枠体１３は、全周加熱融着を行ったヒータ５１、５３を大判シート３１上から離隔退避させて冷却プレート６１に代えて支持プレート２５との間に挟み込んで支持シート２１と大判シート３１を介して挟み込んで冷却水を流動させることにより加熱範囲を強制的に冷却して早期に次工程を開始可能にするとともに、装置内を一定温度に保持する。

【0046】

次いで、完了移送処理として、図１４に示すように、加熱装置５０のヒータ５１、５３と共に大判シート３１および吸気枠部材４５を順次に移送治具２０から離隔させた後に、気密状態に密着積層されている正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎの半製品１１を支持する移送治具２０を作業場所１０４ＢＳの２カ所の減圧接合処理位置からそのままスライドさせて、半製品１１を移載装置１１７に吸着移送させて回収する作業場所１０５に順次に送り出す。また、この作業場所１０５において回収する半製品１１を外された移送治具２０は、その作業場所１０５の搬出位置１０５ｐから搬出されて、負極シート材１１Ｎを支持シート２１表面に形成する電極形成工程を実行する上流側製造装置に自動的に送られて循環使用されるようになっている。

【0047】

このように、本実施形態の製造装置１００においては、セパレータシート１５を間に挟む正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎの枠体１３間をヒータ５１、５３の複数の個別箇所５７ａ～５７ｃで仮接合してから、そのヒータ５１、５３の個別箇所１５ｄによる複数の非仮接合の箇所から正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎの間を吸気減圧して脱気することができ、この後に、その正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎの枠体１３間の全周を本接合して密封することができる。

【0048】

このため、正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎの間の密接状態を低下させることなく、また、位置ずれを生じさせることなく、その仮接合箇所の間から徐々に吸気して脱気を完了することができる。

【0049】

したがって、正極シート材１１Ｐおよび負極シート材１１Ｎの構成材料に脱気による影響を及ぼすことなく、また、それらの位置ずれを生じさせることなく、高品質に積層することができ、高性能のリチウムイオン電池を製造することができる。

【0050】

＜実施形態のまとめ＞
次に、以上の実施形態において説明した本件発明を構成する発明特定事項を連記する。なお、下記は、特許請求の範囲における構成要素を説明するに過ぎず、その構成要素を具体的な部材等に限定するものではないことは言うまでもない。

【0051】

「１」 樹脂集電体を備える正極シート材および負極シート材がそれぞれ枠状封止材により囲まれてセパレータシートを挟んで密封されている電池製造における真空下ヒートシール貼合装置であって、
前記セパレータシートを間に挟んで対面する前記正極シート材および前記負極シート材のそれぞれの前記枠状封止材の間の全周における複数個所を接合する仮接合装置部と、
前記枠状封止材の間の複数の接合箇所の間から前記正極シート材および前記負極シート材の間を吸気して減圧する減圧装置部と、
前記正極シート材および前記負極シート材の間を吸気された前記枠状封止材の間の全周を接合して密封する本接合装置部と、
を備え、
前記減圧装置部は、前記正極シート材および前記負極シート材の一方側に対面接触して支持する電極支持部材と、前記一方の背面側の他方側に対面しつつ覆って前記電極支持部材との間に前記正極シート材および前記負極シート材を気密に収容する空間を形成するカバー部材と、前記電極支持部材および前記カバー部材の間に形成される収容空間内を吸気して前記正極シート材および前記負極シート材の間を減圧して密着させる吸気装置部と、を備えることを特徴とする電池製造における真空下ヒートシール貼合装置。

【0052】

「２」 前記減圧装置部は、前記電極支持部材上に支持されて移動することのない前記正極シート材および前記負極シート材を前記カバー部材で覆って、前記仮接合装置部が前記正極シート材および前記負極シート材のそれぞれの前記枠状封止材の間の全周における複数個所を仮接合させた後に、前記電極支持部材および前記カバー部材の間に形成されている収容空間内を前記吸気装置部により吸気して減圧し、この後に、前記本接合装置部が前記枠状封止材の間の全周を本接合させて密封させた後に、前記カバー部材を外して前記正極シート材および前記負極シート材の減圧密封位置からの離脱を許容することを特徴とする「１」に記載の電池製造における真空下ヒートシール貼合装置。

【0053】

「３」 前記減圧装置部は、前記正極シート材および前記負極シート材の外方の周囲の複数個所に開口する吸気口から吸気して当該シート材間を減圧する吸気装置部を備え、
前記吸気装置部は、吸気対象からの離隔間隔が広いほど前記吸気口を多く配置されているとともに、前記吸気対象からの離隔間隔が狭くなるほど前記吸気口を少なく配置あるいは配置されていないことを特徴とする「１」または「２」に記載の電池製造における真空下ヒートシール貼合装置。

【0054】

「４」 前記減圧装置部は、吸気量を徐々に増加させて前記枠状封止材の間の複数の接合箇所の間から前記正極シート材および前記負極シート材の間を吸気して減圧することを特徴とする「１」から「３」のいずれか１つに記載の電池製造における真空下ヒートシール貼合装置。

【0055】

「５」 前記本接合装置部は、前記枠状封止材の全周にわたって連続して加熱可能なヒータにより構成されており、
前記仮接合装置部は、前記枠状封止材の全周を断続的に加熱可能なヒータにより構成されていることを特徴とする「１」から「４」のいずれか１つに記載の電池製造における真空下ヒートシール貼合装置。

【0056】

本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。

【符号の説明】

【0057】

１１……半製品
１１Ｃ……樹脂集電体
１１Ｎ……負極シート材
１１Ｐ……正極シート材
１３……枠体
１５……セパレータシート
１５Ｒ……セパレータロール
２０……移送治具
２１……支持シート
２３……移送枠部材
２５……支持プレート
３１……大判シート
３３……押圧枠部材
４０……吸気装置
４１……吸気管
４１ａ……先端部（吸気口）
４５……吸気枠部材
５０……加熱装置
５１……外周ヒータ
５３……横断ヒータ
５５……外領域
５７……内領域
５７ａ～５７ｄ……個別箇所（一部範囲）
６０……冷却装置
６１……冷却プレート
１００……製造装置
１０１～１０５……作業場所
１１１……カメラ
１１７……移載装置

【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】

【図15】

【図16】