JPWO2020045009A1 - Manufacturing method of electrode structure - Google Patents
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Abstract
本発明は、異物混入の原因となる虞が低減された電極構造体を効率的に製造する方法を提供する。本発明の電極構造体の製造方法は、第一電極、セパレータ、第二電極、セパレータがこの順で多数積層されてなる電極構造体の製造方法であって、電極構造体の構成部材と、構成部材を厚み方向に挟持する挟持部材とを備える積層用部材を準備する工程(A)と、積層用部材を位置決めしつつ構成部材の厚み方向が積層方向となるように積層する工程(B)と、積層された積層用部材から挟持部材を除去する工程(C)とを含み、積層用部材は、挟持部材で両端部を挟持された第一電極または第二電極からなる電極と、電極の少なくとも一方の表面側に設けられ、挟持部材間で電極の表面に貼り合わされると共に両端部が挟持部材を介して電極に対向するセパレータとを備える積層体を含み、工程(B)では、挟持部材を利用して位置決めを行う。The present invention provides a method for efficiently producing an electrode structure with a reduced risk of causing foreign matter contamination. The method for manufacturing an electrode structure of the present invention is a method for manufacturing an electrode structure in which a large number of first electrodes, separators, second electrodes, and separators are laminated in this order. A step (A) of preparing a laminating member including a sandwiching member for sandwiching the member in the thickness direction, and a step (B) of laminating the constituent members so that the thickness direction of the constituent members is the laminating direction while positioning the laminating member. Including the step (C) of removing the sandwiching member from the laminated stacking member, the stacking member includes an electrode composed of a first electrode or a second electrode whose both ends are sandwiched by the sandwiching member, and at least one of the electrodes. In the step (B), the sandwiching member includes a laminated body provided on one surface side, which is bonded to the surface of the electrode between the sandwiching members and has separators having both ends facing the electrode via the sandwiching member. Use it for positioning.
Description
本発明は、電極構造体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an electrode structure.
リチウムイオン二次電池などの二次電池は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そして、二次電池は、一般に、正極、負極、および、正極と負極とを隔離して正極と負極との間の短絡を防ぐセパレータなどの電池部材を備えている。 Secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries are small and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged, and are used in a wide range of applications. A secondary battery generally includes a positive electrode, a negative electrode, and a battery member such as a separator that separates the positive electrode and the negative electrode to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode.
ここで、二次電池の構造としては、電極(正極、負極)およびセパレータを交互に積層してなる積層型、並びに、長尺の正極、セパレータおよび負極を重ねて同心円状に巻いてなる捲回型などが知られている。中でも、近年では、エネルギー密度、安全性、品質および耐久性に優れている観点から、多数の電極(正極、負極)およびセパレータを交互に積層してなる電極構造体を有する積層型二次電池が注目されている。 Here, as the structure of the secondary battery, a laminated type in which electrodes (positive electrode, negative electrode) and separators are alternately laminated, and a winding in which long positive electrodes, separators and negative electrodes are laminated and wound concentrically. The type etc. are known. Above all, in recent years, from the viewpoint of excellent energy density, safety, quality and durability, a laminated secondary battery having an electrode structure in which a large number of electrodes (positive electrode, negative electrode) and separators are alternately laminated has been introduced. Attention has been paid.
そして、積層型二次電池の製造方法としては、例えば、電極とセパレータとが交互に積層された基本単位体を整列用マガジンに積載して整列させた後、積層用マガジンに移送し、複数個の基本単位体を揃えて積層することにより電極組立体(電極構造体)を形成する工程を含む方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。具体的には、特許文献1では、整列用マガジンの側壁に基本単位体を係止させて基本単位体を整列させた後、整列させた基本単位体をロボットアームで積層用マガジンに移送することにより、積層型二次電池に用いられる電極組立体を形成している。 Then, as a method for manufacturing a laminated secondary battery, for example, a basic unit in which electrodes and separators are alternately laminated is loaded on an alignment magazine and aligned, and then transferred to a stacking magazine to obtain a plurality of layers. A method including a step of forming an electrode assembly (electrode structure) by aligning and laminating the basic units of the above has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Specifically, in Patent Document 1, after the basic unit bodies are locked on the side wall of the alignment magazine to align the basic unit bodies, the aligned basic unit bodies are transferred to the stacking magazine by a robot arm. As a result, an electrode assembly used for a laminated secondary battery is formed.
しかし、特許文献1に記載の方法では、整列用マガジンの側壁に基本単位体を係止させることにより基本単位体を整列させているため、基本単位体を整列用マガジンの側壁に当接させた際に基本単位体を構成する電極の電極合材層に欠け等が生じ、二次電池中への異物混入が起こる虞があった。 However, in the method described in Patent Document 1, since the basic unit bodies are aligned by locking the basic unit bodies to the side walls of the alignment magazine, the basic unit bodies are brought into contact with the side walls of the alignment magazine. At that time, the electrode mixture layer of the electrodes constituting the basic unit may be chipped, and foreign matter may be mixed into the secondary battery.
このような問題に対し、電極とセパレータとを個別に位置決めして積層することにより電極構造体を形成することも考えられる。しかし、電極とセパレータとを個別に位置決めして積層する方法は、作業が煩雑であり、電極構造体を効率的に製造することができない。 To solve such a problem, it is conceivable to form an electrode structure by individually positioning and laminating the electrode and the separator. However, the method of individually positioning and laminating the electrode and the separator is complicated, and the electrode structure cannot be efficiently manufactured.
そこで、本発明は、異物混入の原因となる虞が低減された電極構造体を効率的に製造する方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for efficiently manufacturing an electrode structure in which the risk of causing foreign matter contamination is reduced.
この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の電極構造体の製造方法は、第一電極と、セパレータと、第二電極と、セパレータとがこの順で多数積層されてなる電極構造体の製造方法であって、前記電極構造体の構成部材と、前記構成部材を厚み方向に挟持する挟持部材とを備える積層用部材を準備する工程(A)と、前記積層用部材を位置決めしつつ前記構成部材の厚み方向が積層方向となるように積層する工程(B)と、積層された前記積層用部材から前記挟持部材を除去する工程(C)とを含み、前記積層用部材は、前記挟持部材で両端部を挟持された前記第一電極または前記第二電極からなる電極と、前記電極の少なくとも一方の表面側に設けられ、前記挟持部材間で前記電極の表面に貼り合わされると共に両端部が前記挟持部材を介して前記電極に対向するセパレータとを備える積層体を含み、前記工程(B)では、前記挟持部材を利用して前記位置決めを行うことを特徴とする。このように、構成部材を厚み方向に挟持する挟持部材を利用して位置決めを行えば、電極の電極合材層に欠け等が生じるのを抑制し、二次電池中への異物混入の虞を低減することができる。また、積層体を含む積層用部材を積層すれば、電極とセパレータとを個別に位置決めして積層する場合と比較し、電極構造体を効率的に製造することができる。 The present invention aims to solve the above problems advantageously, and in the method for manufacturing the electrode structure of the present invention, the first electrode, the separator, the second electrode, and the separator are in this order. A step (A) of preparing a laminating member including a constituent member of the electrode structure and a sandwiching member for sandwiching the constituent member in the thickness direction, which is a method for manufacturing a large number of laminated electrode structures. Includes a step (B) of laminating the members so that the thickness direction of the constituent members is the laminating direction while positioning the laminating members, and a step (C) of removing the sandwiching member from the laminated members. The laminating member is provided on the surface side of at least one of the first electrode or the second electrode whose both ends are sandwiched by the sandwiching member, and the electrode between the sandwiching members. In the step (B), the positioning is performed by using the sandwiching member, which includes a laminated body which is bonded to the surface of the surface and has separators whose both ends face the electrodes via the sandwiching member. It is a feature. In this way, if positioning is performed using the sandwiching member that sandwiches the constituent member in the thickness direction, it is possible to suppress the occurrence of chipping in the electrode mixture layer of the electrode and to prevent foreign matter from entering the secondary battery. Can be reduced. Further, if the laminating member including the laminated body is laminated, the electrode structure can be efficiently manufactured as compared with the case where the electrode and the separator are individually positioned and laminated.
ここで、本発明の電極構造体の製造方法は、前記工程(A)で準備する前記積層用部材が、前記挟持部材で両端部を挟持された前記第二電極と、前記第二電極の一方の表面側に設けられ、前記挟持部材間で前記第二電極の一方の表面に貼り合わされると共に両端部が前記挟持部材を介して前記第二電極に対向するセパレータと、前記第二電極の他方の表面側に設けられ、前記挟持部材間で前記第二電極の他方の表面に貼り合わされると共に両端部が前記挟持部材を介して前記第二電極に対向するセパレータと、前記第二電極の一方の表面側に設けられた前記セパレータの前記第二電極に貼り合わされた面とは反対側の面に貼り合わされた第一電極とを備える積層体であることが好ましい。積層用部材が上述した構成の積層体であれば、電極構造体を更に効率的に製造することができる。 Here, in the method for manufacturing the electrode structure of the present invention, the laminating member prepared in the step (A) is one of the second electrode and the second electrode whose both ends are sandwiched between the sandwiching members. A separator having both ends facing the second electrode via the sandwiching member and a separator having both ends bonded to one surface of the second electrode between the sandwiching members and the other of the second electrode. A separator having both ends facing the second electrode via the holding member and one of the second electrodes, which are provided on the surface side of the holding member and are bonded to the other surface of the second electrode between the holding members. It is preferable that the laminate is provided with a first electrode bonded to a surface opposite to the surface bonded to the second electrode of the separator provided on the surface side of the above. If the laminating member is a laminated body having the above-mentioned structure, the electrode structure can be manufactured more efficiently.
また、本発明の電極構造体の製造方法は、前記工程(B)では、前記挟持部材と係合するガイド部材を用いて前記積層用部材を位置決めおよび積層することが好ましい。挟持部材と係合するガイド部材を用いて位置決めおよび積層を行えば、電極構造体を更に効率的に製造することができる。 Further, in the method for manufacturing an electrode structure of the present invention, in the step (B), it is preferable to position and laminate the laminating member by using a guide member that engages with the sandwiching member. The electrode structure can be manufactured more efficiently by performing positioning and laminating using a guide member that engages with the sandwiching member.
そして、本発明の電極構造体の製造方法は、前記工程(A)が、前記積層体を形成する工程(a1)を含み、前記工程(a1)では、長尺の電極原反と、前記電極原反の一方の表面上に電極原反の長手方向に互いに離隔させて配置された複数の第一部材と、前記電極原反の他方の表面上の前記第一部材に対向する位置に配置された複数の第二部材と、前記電極原反の少なくとも一方の表面側に位置して前記第一部材間および/または前記第二部材間で前記電極原反に貼り合わされている長尺のセパレータ原反とを備える貼り合わせ体を、前記第一部材および前記第二部材が配置されている位置で切断して前記積層体を形成することが好ましい。上述した構成を有する貼り合わせ体を第一部材および第二部材が配置されている位置で切断すれば、積層体を容易に形成し、電極構造体を更に効率的に製造することができる。 In the method for producing an electrode structure of the present invention, the step (A) includes a step (a1) of forming the laminated body, and in the step (a1), a long electrode raw fabric and the electrode are used. A plurality of first members arranged on one surface of the original fabric separated from each other in the longitudinal direction of the electrode original fabric, and arranged at positions facing the first member on the other surface of the electrode original fabric. A long separator element that is located on the surface side of at least one of the electrode material and is bonded to the electrode material between the first member and / or the second member. It is preferable to cut the laminated body provided with the cloth at the position where the first member and the second member are arranged to form the laminated body. If the laminated body having the above-described structure is cut at the position where the first member and the second member are arranged, the laminated body can be easily formed and the electrode structure can be manufactured more efficiently.
ここで、前記工程(a1)は、前記セパレータ原反と前記電極原反とを前記第一部材および/または前記第二部材を介在させた状態で接合させ、前記セパレータ原反と前記電極原反とを貼り合わせて前記貼り合わせ体を得る工程(a11)を含むことが好ましい。セパレータ原反と電極原反とを第一部材および/または第二部材を介在させた状態で接合させれば、簡素な設備で貼り合わせ体を容易に得ることができる。 Here, in the step (a1), the separator raw fabric and the electrode raw fabric are joined with the first member and / or the second member interposed therebetween, and the separator raw fabric and the electrode raw fabric are joined. It is preferable to include a step (a11) of laminating and to obtain the bonded body. If the separator raw fabric and the electrode raw fabric are joined with the first member and / or the second member interposed therebetween, a bonded body can be easily obtained with simple equipment.
また、本発明の電極構造体の製造方法は、前記第一部材および前記第二部材が、電極原反の長手方向に微小な隙間を空けて配置された一対の分割部材よりなり、前記貼り合わせ体を、前記微小な隙間が設けられた位置で切断することが好ましい。分割部材よりなる第一部材および第二部材を使用し、且つ、切断位置を微小な隙間が設けられた位置とすれば、貼り合わせ体を容易に切断することができる。 Further, in the method for manufacturing an electrode structure of the present invention, the first member and the second member are composed of a pair of divided members arranged with a minute gap in the longitudinal direction of the electrode raw fabric, and the first member and the second member are bonded together. It is preferable to cut the body at a position where the minute gap is provided. If the first member and the second member made of the dividing members are used and the cutting position is set to a position where a minute gap is provided, the bonded body can be easily cut.
そして、本発明の電極構造体の製造方法は、前記挟持部材が、前記構成部材に対して非接着性の部材よりなることが好ましい。挟持部材が構成部材に対して非接着性であれば、工程(C)において挟持部材を積層用部材から容易に除去することができる。
なお、本発明において、「非接着性」とは、JIS Z0237に準拠して測定したピール強度の大きさが4N/cm以下であることを指す。そして、挟持部材の構成部材に対するピール強度は、2N/cm以下であることが好ましく、1N/cm以下であることがより好ましい。Then, in the method for manufacturing an electrode structure of the present invention, it is preferable that the sandwiching member is made of a member that is non-adhesive to the constituent member. If the sandwiching member is non-adhesive to the constituent members, the sandwiching member can be easily removed from the laminating member in the step (C).
In the present invention, "non-adhesiveness" means that the magnitude of peel strength measured in accordance with JIS Z0237 is 4 N / cm or less. The peel strength of the sandwiching member with respect to the constituent members is preferably 2 N / cm or less, and more preferably 1 N / cm or less.
本発明によれば、異物混入の原因となる虞が低減された電極構造体を効率的に製造することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently manufacture an electrode structure in which the risk of causing foreign matter to be mixed is reduced.
以下、図面を参照しつつ、本発明の電極構造体の製造方法について説明する。なお、各図面においては、理解を容易にするため、一部の部材の寸法を拡大または縮小して示している。
ここで、本発明の電極構造体の製造方法は、第一電極と、セパレータと、第二電極と、セパレータとがこの順で多数積層されてなる電極構造体を製造する際に用いられる。そして、本発明の電極構造体の製造方法を用いて製造された電極構造体は、積層型二次電池を製造する際に好適に用いることができる。Hereinafter, the method for manufacturing the electrode structure of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the dimensions of some members are enlarged or reduced for easy understanding.
Here, the method for manufacturing an electrode structure of the present invention is used when manufacturing an electrode structure in which a large number of first electrodes, separators, second electrodes, and separators are laminated in this order. Then, the electrode structure manufactured by using the method for manufacturing the electrode structure of the present invention can be suitably used when manufacturing a laminated secondary battery.
(電極構造体の製造方法)
本発明の電極構造体の製造方法では、例えば図1に示すような製造装置100を使用し、例えば図7に示すような電極構造体200を製造することができる。(Manufacturing method of electrode structure)
In the method for manufacturing an electrode structure of the present invention, for example, the
<電極構造体>
ここで、図7に示す電極構造体200は、図7の上側から下側に向かって、第一電極としての正極40と、第一セパレータ30と、第二電極としての負極20と、第二セパレータ10とがこの順で多数積層された構造を有している。そして、負極20は、負極用集電体21の両面に負極活物質を含む負極合材層22,23が形成された構造を有している。また、正極40は、正極用集電体41の両面に正極活物質を含む正極合材層42,43が形成された構造を有している。更に、電極構造体200では、短絡防止等の安全性の観点から、セパレータ10,30が負極20および正極40よりも大きい寸法を有している。また、電極構造体200では、二次電池の安全性を更に高める観点から、負極20が正極40よりも大きい寸法を有している。<Electrode structure>
Here, the
なお、本発明の製造方法を用いて製造される電極構造体の構造は、図7に示す例に限定されるものではない。具体的には、電極構造体は、第一電極としての負極と、第一セパレータと、第二電極としての正極と、第二セパレータとがこの順で多数積層された構造であってもよい。 The structure of the electrode structure manufactured by using the manufacturing method of the present invention is not limited to the example shown in FIG. Specifically, the electrode structure may have a structure in which a large number of a negative electrode as a first electrode, a first separator, a positive electrode as a second electrode, and a second separator are laminated in this order.
<電極構造体の製造方法の一例>
そして、本発明の製造方法の一例では、図1に示す製造装置100を使用し、第二セパレータ10、負極20、第一セパレータ30および正極40を貼り合わせてなる積層単位を電極構造体の構成部材として積層することにより、電極構造体200が製造される。<Example of manufacturing method of electrode structure>
Then, in an example of the manufacturing method of the present invention, the
具体的には、本発明の製造方法の一例では、図2に示すような、第二セパレータ10、負極20、第一セパレータ30および正極40を貼り合わせてなる積層単位(電極構造体の構成部材)を挟持部材51a,51b,52a,52bで厚み方向に挟持してなる積層用部材300を準備した後(工程(A))、積層用部材300を位置決めしつつ積層し(工程(B))、最後に挟持部材51a,51b,52a,52bを除去することにより(工程(C))、電極構造体200を製造する。
Specifically, in an example of the manufacturing method of the present invention, as shown in FIG. 2, a laminated unit (constituent member of an electrode structure) formed by laminating a
[工程(A)]
工程(A)では、図2に示すような、挟持部材51a,51b,52a,52bで両端部を挟持された負極20と、負極20の一方の表面側(図示例では上側)に設けられ、挟持部材51a,51b間で負極20の一方の表面に貼り合わされると共に両端部が挟持部材51a,51bを介して負極20に対向する第一セパレータ30と、負極20の他方の表面側(図示例では下側)に設けられ、挟持部材52a,52b間で負極20の他方の表面に貼り合わされると共に両端部が挟持部材52a,52bを介して負極20に対向する第二セパレータ10と、負極20の一方の表面側に設けられた第一セパレータ30の負極20に貼り合わされた面とは反対側(図示例では上側)の面に貼り合わされた正極40とを備える積層体からなる積層用部材300を準備する。[Step (A)]
In the step (A), as shown in FIG. 2, the
具体的には、図1に示すように、工程(A)では、長尺の電極原反としての負極原反20Aと、負極原反20Aの一方(図1では上方)の表面上に負極原反20Aの長手方向(図1では左右方向)に互いに離隔させて配置された複数の第一部材51と、負極原反20Aの他方(図1では下方)の表面上の第一部材51に対向する位置に配置された複数の第二部材52と、負極原反20Aの上方の表面側に位置して第一部材51間で負極原反20Aに貼り合わされている長尺の第一セパレータ原反30Aと、負極原反20Aの下方の表面側に位置して第二部材52間で負極原反20Aに貼り合わされている長尺の第二セパレータ原反10Aと、負極原反20Aの長手方向に隣り合う第一部材51間で第一セパレータ原反30Aの負極原反20Aに貼り合わされた面とは反対側の面に貼り合わされた正極40とを備える貼り合わせ体を、第一部材51および第二部材52が配置されている位置で切断して、積層用部材300を得る(工程(a1))。
Specifically, as shown in FIG. 1, in the step (A), the negative electrode
なお、第一部材51および第二部材52は、長さが、負極原反20A、第一セパレータ原反30Aおよび第二セパレータ原反10Aの幅よりも長い。また、図1に示す第一部材51は、負極原反20Aの長手方向に微小な隙間を空けて配置された一対の分割部材51a,51bよりなる。更に、第二部材52は、負極原反20Aの長手方向に微小な隙間を空けて配置された一対の分割部材52a,52bよりなる。そして、図1では、貼り合わせ体が、上記微小な隙間が設けられた位置で切断され、得られた積層用部材300では、第一部材51および第二部材52を構成していた分割部材51a,51b,52a,52bが挟持部材となる。
因みに、分割部材間に設ける微小な隙間の大きさは、分割部材を切断することなく貼り合わせ体を切断することが可能な幅以上であれば特に限定されないが、通常、第一部材51および第二部材52の配設間隔よりも短く、例えば1mm以上5mm以下である。The length of the
Incidentally, the size of the minute gap provided between the divided members is not particularly limited as long as it is wider than the width capable of cutting the bonded body without cutting the divided members, but is usually the
また、上述した貼り合わせ体は、第一セパレータ原反30Aおよび第二セパレータ原反10Aと、負極原反20Aとを、第一部材51および第二部材52を介在させた状態で接合させ、第一セパレータ原反30Aおよび第二セパレータ原反10Aと負極原反20Aとを貼り合わせ、その後、予め所定の長さに切断しておいた正極40を第一セパレータ原反30Aの負極原反20Aに貼り合わされた面とは反対側の面に貼り合わせることにより作製することができる(工程(a11))。
Further, in the above-mentioned bonded body, the first separator
具体的には、図1に示すように、貼り合わせ体は、上部ローラ61および下部ローラ62よりなる圧着ローラ60を使用し、第一セパレータロール30Rから繰り出された長尺の第一セパレータ原反30Aと、第二セパレータロール10Rから繰り出された長尺の第二セパレータ原反10Aとを、負極ロール20Rから繰り出されて第一部材51および第二部材52が上面および下面に配置された負極原反20Aに貼り合わせた後、圧着ローラ70を用いて正極40を第一セパレータ原反30Aの上面に貼り合わせることにより、作製することができる。
Specifically, as shown in FIG. 1, the bonded body uses a crimping
なお、貼り合わせ体の作製時に、第一部材51に対して第一セパレータ原反30Aを良好に追従させる観点、および、第二部材52に対して第二セパレータ原反10Aを良好に追従させる観点からは、上部ローラ61および下部ローラ62としては、第一部材51および第二部材52よりも弾性率が小さい部材よりなるローラを用いることが好ましい。
From the viewpoint of making the first separator
また、第一セパレータ原反30Aの上面への正極40の貼り合わせは、正極40の位置決めを容易にする観点から、第一部材51および第二部材52をガイドとして利用して行うことが好ましい。
Further, the
そして、貼り合わせ体の切断は、レーザーLを用いたレーザー切断機80などの既知の切断機を用いて、第一部材51および第二部材52が配置されている位置、より具体的には分割部材51a,51bおよび分割部材52a,52bの間の微小な空間が存在する位置で、第一セパレータ原反30A、負極原反20Aおよび第二セパレータ原反10Aを切断することにより行う。このように、微小な空間が存在する位置で貼り合わせ体を切断すれば、第一部材51および第二部材52を切断する必要が無いので、切断する部材の数を少なくし、貼り合わせ体を容易に切断することができる。
Then, the bonded body is cut by using a known cutting machine such as a
[工程(B)]
次に、工程(B)では、工程(A)で得られた積層用部材300を、挟持部材51a,51b,52a,52bを利用して位置決めしつつ、第二セパレータ10、負極20、第一セパレータ30および正極40を貼り合わせてなる積層単位(電極構造体の構成部材)の厚み方向が積層方向となるように積層する。[Step (B)]
Next, in the step (B), the laminating
具体的には、工程(B)では、図1に示すように、挟持部材51a,51b,52a,52bと係合するガイド部材90を用いて積層用部材300を効率的に位置決めおよび積層する。
Specifically, in the step (B), as shown in FIG. 1, the laminating
ここで、ガイド部材90は、積層方向に延在する柱状部材91,92,93,94よりなる。具体的には、ガイド部材90は、負極20の一端部を挟持する挟持部材51b,52bの幅と略等しい間隔を開けて配置された柱状部材91,92と、負極20の他端部を挟持する挟持部材51a,52aの幅と略等しい間隔を開けて配置された柱状部材93,94とを備えている。
Here, the
そして、工程(B)では、例えばリニアガイド、ボールねじ、当該ボールねじを回すモーターを有するステージ、および、当該ステージを動かすリニアサーボモータを有する移動装置(図示せず)等を使用し、挟持部材51b,52bが柱状部材91,92の間に入り、挟持部材51a,52aが柱状部材93,94の間に入るようにして積層用部材300を図1では下方に移動させることにより、積層用部材300を位置決めしつつ積層することができる。
Then, in the step (B), for example, a linear guide, a ball screw, a stage having a motor for turning the ball screw, a moving device (not shown) having a linear servomotor for moving the stage, and the like are used, and a holding member is used. The laminating
[工程(C)]
最後に、工程(C)では、積層された積層用部材300から挟持部材51a,51b,52a,52bを除去して、極構造体200を得る。[Step (C)]
Finally, in the step (C), the sandwiching
ここで、挟持部材51a,51b,52a,52bを除去する方法は、特に限定されない。
例えば、挟持部材51a,51b,52a,52bが積層単位(電極構造体の構成部材)に対して非接着性の部材よりなる場合には、図1に示すように、移動装置(図示せず)等を使用して挟持部材51a,51b,52a,52bを引き抜くことにより、挟持部材51a,51b,52a,52bを除去することができる。
また、挟持部材51a,51b,52a,52bが、溶解、融解または昇華可能な材料から形成されている場合には、挟持部材51a,51b,52a,52bを適当な溶媒で溶解し、或いは、融解または昇華させることにより、挟持部材51a,51b,52a,52bを除去することができる。
更に、挟持部材51a,51b,52a,52bの表層部が積層単位(電極構造体の構成部材)に対して接着性を有する材料で形成されている場合には、表層部を融解、昇華または溶媒を用いた溶解などの方法を用いて除去した後、移動装置(図示せず)等を使用して表層部が除去された挟持部材を引き抜くことにより、挟持部材51a,51b,52a,52bを除去することができる。
上述した中でも、製造装置の簡素化および作業の簡便化の観点からは、挟持部材を電極構造体の構成部材に対して非接着性の部材とし、移動装置(図示せず)等を使用して挟持部材を引き抜くことにより、挟持部材を除去することが好ましい。Here, the method for removing the sandwiching
For example, when the sandwiching
When the sandwiching
Further, when the surface layer portion of the
Among the above, from the viewpoint of simplification of the manufacturing apparatus and simplification of the work, the sandwiching member is a non-adhesive member to the constituent members of the electrode structure, and a moving device (not shown) or the like is used. It is preferable to remove the sandwiching member by pulling out the sandwiching member.
そして、上述したように、挟持部材51a,51b,52a,52bを利用して位置決めしつつ積層用部材300を積層した後に挟持部材51a,51b,52a,52bを除去すれば、壁面等に積層用部材300を当接させて整列させる必要が無いので、電極の電極合材層に欠け等が生じるのを防止し、二次電池中への異物混入が起こる虞を低減することができる。
Then, as described above, if the
また、上述した一例では、第一セパレータ原反30Aおよび第二セパレータ原反10Aと、負極原反20Aとを、第一部材51および第二部材52を介在させた状態で貼り合わせた貼り合わせ体を、第一部材51および第二部材52が配置されている位置で切断して積層用部材300を作製しているので、セパレータ10,30の大きさが負極20および正極40よりも大きい積層単位(電極構造体の構成部材)および電極構造体200を連続して容易に製造することができる。
Further, in the above-mentioned example, a bonded body in which the first separator
以上、一例を用いて本発明の電極構造体の製造方法について説明したが、本発明の電極構造体の製造方法は上述した一例に限定されるものではない。 Although the method for producing the electrode structure of the present invention has been described above using an example, the method for producing the electrode structure of the present invention is not limited to the above-mentioned example.
具体的には、例えば、本発明の電極構造体の製造方法では、図3(a)〜(e)に示すような積層用部材を積層して電極構造体を形成してもよい。
図2に示すような積層用部材および図3(a)〜(e)に示すような積層用部材は、挟持部材で両端部を挟持された電極と、電極の少なくとも一方の表面側に設けられ、挟持部材間で電極の表面に貼り合わされると共に両端部が挟持部材を介して電極に対向するセパレータとを備える積層体を含んでいるので、電極やセパレータを個別に挟持して積層する場合と比較し、効率的に電極構造体を形成することができる。Specifically, for example, in the method for manufacturing an electrode structure of the present invention, the laminating members as shown in FIGS. 3A to 3E may be laminated to form the electrode structure.
The laminating member as shown in FIG. 2 and the laminating member as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (e) are provided on the electrode whose both ends are sandwiched by the sandwiching member and on the surface side of at least one of the electrodes. Since it includes a laminated body in which the sandwiching members are bonded to the surface of the electrode and both ends are provided with a separator facing the electrode via the sandwiching member, the electrode and the separator are individually sandwiched and laminated. By comparison, the electrode structure can be formed efficiently.
ここで、図3(a)に示す積層用部材300Aおよび300A’は、交互に積層して電極構造体200を製造する際に用いられる。そして、積層用部材300A’は、挟持部材51a,51b,52a,52bで両端部を挟持された負極20と、負極20の一方の表面側(図示例では下側)に設けられ、挟持部材52a,52b間で負極20の一方の表面に貼り合わされると共に両端部が挟持部材52a,52bを介して負極20に対向する第二セパレータ10とを備える積層体からなる。また、積層用部材300Aは、挟持部材51a,51b,52a,52bで両端部を挟持された正極40と、正極40の一方の表面側(図示例では下側)に設けられ、挟持部材52a,52b間で正極40の一方の表面に貼り合わされると共に両端部が挟持部材52a,52bを介して正極40に対向する第一セパレータ30とを備える積層体からなる。
なお、積層用部材300A’は、第一セパレータ原反30Aを使用せず、正極40を貼り合わせない以外は積層用部材300と同様にして作製することができ、積層用部材300Aは、第二セパレータ原反10Aを使用せず、且つ、負極原反20Aに代えて長尺の正極原反を用いる以外は積層用部材300と同様にして作製することができる。そして、積層用部材300Aおよび300A’の位置決めおよび積層は、積層用部材300Aの挟持部材51a,51b,52a,52bを係合させるガイド部材と、積層用部材300A’の挟持部材51a,51b,52a,52bを係合させるガイド部材との2つのガイド部材を用いることにより、行うことができる。Here, the
The laminating member 300A'can be manufactured in the same manner as the laminating
また、図3(b)に示す積層用部材300Bおよび300B’は、交互に積層して電極構造体200を製造する際に用いられる。そして、積層用部材300Bは、挟持部材51a,51b,52a,52bで両端部を挟持された正極40よりなる。また、積層用部材300B’は、挟持部材51a,51b,52a,52bで両端部を挟持された負極20と、負極20の一方の表面側(図示例では上側)に設けられ、挟持部材51a,51b間で負極20の一方の表面に貼り合わされると共に両端部が挟持部材51a,51bを介して負極20に対向する第一セパレータ30と、負極20の他方の表面側(図示例では下側)に設けられ、挟持部材52a,52b間で負極20の他方の表面に貼り合わされると共に両端部が挟持部材52a,52bを介して負極20に対向する第二セパレータ10とを備える積層体からなる。
なお、積層用部材300Bは、第一部材51および第二部材52で挟持した正極原反を切断することにより、または、正極原反を予め切断して得た正極40の両端部を挟持部材51a,51b,52a,52bで挟持することにより、作製することができる。また、積層用部材300B’は、正極40を貼り合わせない以外は積層用部材300と同様にして作製することができる。そして、積層用部材300Bおよび300B’の位置決めおよび積層は、積層用部材300Bの挟持部材51a,51b,52a,52bを係合させるガイド部材と、積層用部材300B’の挟持部材51a,51b,52a,52bを係合させるガイド部材との2つのガイド部材を用いることにより、行うことができる。Further, the
The laminating
更に、図3(c)に示す積層用部材300Cおよび300C’は、交互に積層して、第一電極としての負極と、第一セパレータと、第二電極としての正極と、第二セパレータとがこの順で多数積層された電極構造体を製造する際に用いられる。そして、積層用部材300Cは、挟持部材51a,51b,52a,52bで両端部を挟持された負極20よりなる。また、積層用部材300C’は、挟持部材51a,51b,52a,52bで両端部を挟持された正極40と、正極40の一方の表面側(図示例では上側)に設けられ、挟持部材51a,51b間で正極40の一方の表面に貼り合わされると共に両端部が挟持部材51a,51bを介して正極40に対向する第一セパレータ30と、正極40の他方の表面側(図示例では下側)に設けられ、挟持部材52a,52b間で正極40の他方の表面に貼り合わされると共に両端部が挟持部材52a,52bを介して正極40に対向する第二セパレータ10とを備える積層体からなる。
なお、積層用部材300Cは、第一部材51および第二部材52で挟持した負極原反20Aを切断することにより、または、負極原反20Aを予め切断して得た負極20の両端部を挟持部材51a,51b,52a,52bで挟持することにより、作製することができる。また、積層用部材300C’は、負極原反20Aに替えて正極原反を用いる以外は積層用部材300B’と同様にして作製することができる。そして、積層用部材300Cおよび300C’の位置決めおよび積層は、積層用部材300Cの挟持部材51a,51b,52a,52bを係合させるガイド部材と、積層用部材300C’の挟持部材51a,51b,52a,52bを係合させるガイド部材との2つのガイド部材を用いることにより、行うことができる。Further, the
The laminating
また、図3(d)に示す積層用部材300D、300D’および300D”は、順次積層して電極構造体200を製造する際に用いられる。そして、積層用部材300Dは、積層用部材300Aと同様の構成を有しており、積層用部材300Aと同様にして作製することができる。また、積層用部材300D’は、積層用部材300Cと同様の構成を有しており、積層用部材300Cと同様にして作製することができる。更に、積層用部材300D”は、挟持部材51a,51b,52a,52bで両端部を挟持された第二セパレータ10よりなり、第一部材51および第二部材52で挟持した第二セパレータ原反10Aを切断することにより、または、第二セパレータ原反10Aを予め切断して得た第二セパレータ10の両端部を挟持部材51a,51b,52a,52bで挟持することにより、作製することができる。そして、積層用部材300D、積層用部材300D’および積層用部材300D”の位置決めおよび積層は、積層用部材300Dの挟持部材51a,51b,52a,52bを係合させるガイド部材と、積層用部材300D’の挟持部材51a,51b,52a,52bを係合させるガイド部材と、積層用部材300D”の挟持部材51a,51b,52a,52bを係合させるガイド部材との3つのガイド部材を用いることにより、行うことができる。
Further, the
また、図3(e)に示す積層用部材300E、300E’および300E”は、順次積層して電極構造体200を製造する際に用いられる。そして、積層用部材300Eは、積層用部材300Bと同様の構成を有しており、積層用部材300Bと同様にして作製することができる。また、積層用部材300E’は、挟持部材51a,51b,52a,52bで両端部を挟持された第一セパレータ30よりなり、第一部材51および第二部材52で挟持した第一セパレータ原反30Aを切断することにより、または、第一セパレータ原反30Aを予め切断して得た第一セパレータ30の両端部を挟持部材51a,51b,52a,52bで挟持することにより、作製することができる。更に、積層用部材300E”は、積層用部材300A’と同様の構成を有しており、積層用部材300A’と同様にして作製することができる。そして、積層用部材300E、積層用部材300E’および積層用部材300E”の位置決めおよび積層は、積層用部材300Eの挟持部材51a,51b,52a,52bを係合させるガイド部材と、積層用部材300E’の挟持部材51a,51b,52a,52bを係合させるガイド部材と、積層用部材300E”の挟持部材51a,51b,52a,52bを係合させるガイド部材との3つのガイド部材を用いることにより、行うことができる。
Further, the
ここで、一般にセパレータは電極と比較して柔軟で脆弱な部材よりなるので、積層用部材300D”および積層用部材300E’は、挟持し難く、また、貼り合わせ時にシワ等が発生し易い。そのため、本発明の電極構造体の製造方法では、上述した中でも、図2および図3(a)〜(c)に示すような積層用部材を積層して電極構造体を形成することが好ましい。
また、正極40は幅狭の部材よりなるところ、積層用部材300Aおよび積層用部材300C’では、正極40に貼り合わされた第一セパレータ30や第二セパレータ10を幅広にしようとすると、正極40と正極40に貼り合わされたセパレータとの間に介在させる挟持部材の高さが高くなり、積層用部材の作製時のセパレータ原反と正極原反との貼り合わせが困難になると共に、積層用部材を積層し難くなる。そのため、本発明の電極構造体の製造方法では、上述した中でも、図2および図3(b)に示すような積層用部材を積層して電極構造体を形成することがより好ましい。
更に、ガイド部材を簡素化する観点からは、図2に示すような積層用部材を積層して電極構造体を形成することが更に好ましい。Here, since the separator is generally made of a member that is flexible and fragile as compared with the electrode, the laminating
Further, since the
Further, from the viewpoint of simplifying the guide member, it is more preferable to form the electrode structure by laminating the laminating members as shown in FIG.
また、上述した製造方法の一例では、貼り合わせ体の製造時に、第一部材および第二部材の形状に追従し得る圧着ローラ60を使用したが、電極原反およびセパレータ原反の貼り合わせ、並びに、第一部材および第二部材の設置は、例えば図4(a),(b)に示すような装置を用いて行ってもよい。
但し、製造に使用する装置の簡素化の観点からは、図1に示すようにして電極原反およびセパレータ原反の貼り合わせ、並びに、第一部材および第二部材の設置を行うことが好ましい。Further, in an example of the above-mentioned manufacturing method, a crimping
However, from the viewpoint of simplification of the apparatus used for manufacturing, it is preferable to bond the electrode raw fabric and the separator raw fabric, and to install the first member and the second member as shown in FIG.
ここで、図4(a)に示す圧着ローラ60Aは、第一部材51および第二部材52の形状に対応した形状の凹部63を有するサクションローラ61Aおよび62Aよりなる。そして、図4では、サクションローラ61Aおよび62Aの凹部63でセパレータ原反10Aおよび30Aを吸引し、負極原反20Aとセパレータ原反10A,30Aとの間に形成された空間に第一部材51および第二部材52を配置している。なお、第一部材51および第二部材52は、図4(a)に示すように予め負極原反20A上に配置しておいてもよいし、セパレータ原反10Aおよび30Aを吸引した際に形成された空間内に挿入してもよい。
Here, the crimping
また、図4(b)に示す装置では、図4(a)に示す装置と同様に圧着ローラ60Aを使用し、サクションローラ61Aおよび62Aの凹部63でセパレータ原反10Aおよび30Aを吸引しつつ、第一部材51および第二部材52を配置しない状態で負極原反20Aとセパレータ原反10A,30Aとを貼り合わせた後、吸引装置64を使用し、凹部63で吸引した位置(負極原反20Aとセパレータ原反10A,30Aとが貼り合わされていない位置)において負極原反20Aとセパレータ原反10A,30Aとの間に空間を形成して第一部材51および第二部材52を配置している。
Further, in the apparatus shown in FIG. 4 (b), the crimping
更に、上述した製造方法の一例では、第一部材51および第二部材52として、それぞれ、電極原反の長手方向に微小な隙間を空けて配置された一対の分割部材を使用したが、図5に示すように、第一部材51および第二部材52としては、単一の部材を使用してもよい。但し、貼り合わせ体の切断の容易性の観点からは、一対の分割部材よりなる第一部材51および第二部材52を使用することが好ましい。
なお、単一の部材よりなる第一部材51および第二部材52を使用した場合には、切断されて2つに分かれた部材(第一部材51の切断片および第二部材52の切断片)が挟持部材となる。Further, in the above-mentioned example of the manufacturing method, as the
When the
その他、挟持部材の形状および挟持部材を用いた位置決めの方法も、上述した製造方法の一例には限定されず、例えば図6(a)〜(c)に示すようにすることができる。 In addition, the shape of the holding member and the positioning method using the holding member are not limited to the above-mentioned example of the manufacturing method, and can be shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c), for example.
ここで、図6(a)に示す例では、十字状の挟持部材51a’を使用し、挟持部材51a’の十字部分をガイド部材の柱状部材91,92に係合させることで、左右および前後方向の位置決めを行っている。
また、図6(b)に示す例では、柱状部材91,92の間に挟持部材51aを入れることにより左右方向の位置決めを行うと共に、柱状部材95に挟持部材51aの先端を当接させることで前後方向の位置決めを行っている。
更に、図6(c)に示す例では、U字状の挟持部材51cを使用し、U字の底辺部分を柱状部材96,97に係合させることで、左右および前後方向の位置決めを行っている。Here, in the example shown in FIG. 6A, a cross-shaped holding member 51a'is used, and the cross portion of the holding member 51a'is engaged with the
Further, in the example shown in FIG. 6B, the sandwiching
Further, in the example shown in FIG. 6C, a
また、本発明の製造方法を実施し得る製造装置は、図1に示す装置に限定されず、本発明の製造方法では、電極構造体の構成部材と、構成部材を厚み方向に挟持する挟持部材とを備える積層用部材を準備する積層用部材作製部と、積層用部材を位置決めしつつ構成部材の厚み方向が積層方向となるように積層する積層部と、積層された積層用部材から挟持部材を除去する除去部とを備えている任意の製造装置を使用することができる。 Further, the manufacturing apparatus capable of carrying out the manufacturing method of the present invention is not limited to the apparatus shown in FIG. 1, and in the manufacturing method of the present invention, the constituent members of the electrode structure and the sandwiching members that sandwich the constituent members in the thickness direction A laminating member manufacturing unit that prepares a laminating member having Any manufacturing apparatus can be used that includes a removal section that removes.
本発明によれば、異物混入の原因となる虞が低減された電極構造体を効率的に製造することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently manufacture an electrode structure in which the risk of causing foreign matter to be mixed is reduced.
10,30 セパレータ
10A,30A セパレータ原反
10R,30R セパレータロール
20 負極
20A 負極原反
20R 負極ロール
21 負極用集電体
22,23 負極合材層
40 正極
41 正極用集電体
42,43 正極合材層
51 第一部材
52 第二部材
51a,51b,52a,52b,51a’,51c 挟持部材(分割部材)
60 圧着ローラ
60A 圧着ローラ
61 上部ローラ
61A,62A サクションローラ
62 下部ローラ
63 凹部
64 吸引装置
70 圧着ローラ
80 レーザー切断機
90 ガイド部材
91〜97 柱状部材
100 製造装置
200 電極構造体
300〜300E” 積層用部材
L レーザー10,30
60 Crimping
Claims (7)
前記電極構造体の構成部材と、前記構成部材を厚み方向に挟持する挟持部材とを備える積層用部材を準備する工程(A)と、
前記積層用部材を位置決めしつつ前記構成部材の厚み方向が積層方向となるように積層する工程(B)と、
積層された前記積層用部材から前記挟持部材を除去する工程(C)と、
を含み、
前記積層用部材は、前記挟持部材で両端部を挟持された前記第一電極または前記第二電極からなる電極と、前記電極の少なくとも一方の表面側に設けられ、前記挟持部材間で前記電極の表面に貼り合わされると共に両端部が前記挟持部材を介して前記電極に対向するセパレータとを備える積層体を含み、
前記工程(B)では、前記挟持部材を利用して前記位置決めを行う、電極構造体の製造方法。A method for manufacturing an electrode structure in which a large number of first electrodes, separators, second electrodes, and separators are laminated in this order.
A step (A) of preparing a laminating member including a constituent member of the electrode structure and a sandwiching member that sandwiches the constituent member in the thickness direction.
A step (B) of laminating the components so that the thickness direction of the components is the laminating direction while positioning the laminating members.
The step (C) of removing the sandwiching member from the laminated members, and
Including
The laminating member is provided on the surface side of at least one of the first electrode or the second electrode whose both ends are sandwiched by the sandwiching member, and the electrode between the sandwiching members. Includes a laminate that is attached to the surface and has separators at both ends facing the electrodes via the sandwiching member.
In the step (B), a method for manufacturing an electrode structure, in which the positioning is performed using the sandwiching member.
前記挟持部材で両端部を挟持された前記第二電極と、
前記第二電極の一方の表面側に設けられ、前記挟持部材間で前記第二電極の一方の表面に貼り合わされると共に両端部が前記挟持部材を介して前記第二電極に対向するセパレータと、
前記第二電極の他方の表面側に設けられ、前記挟持部材間で前記第二電極の他方の表面に貼り合わされると共に両端部が前記挟持部材を介して前記第二電極に対向するセパレータと、
前記第二電極の一方の表面側に設けられた前記セパレータの前記第二電極に貼り合わされた面とは反対側の面に貼り合わされた第一電極と、
を備える積層体である、請求項1に記載の電極構造体の製造方法。The laminating member prepared in the step (A)
With the second electrode whose both ends are sandwiched by the sandwiching member,
A separator provided on one surface side of the second electrode, bonded to one surface of the second electrode between the sandwiching members, and both ends facing the second electrode via the sandwiching member.
A separator provided on the other surface side of the second electrode, bonded to the other surface of the second electrode between the sandwiching members, and both ends facing the second electrode via the sandwiching member.
A first electrode attached to a surface of the separator provided on one surface side of the second electrode and opposite to the surface attached to the second electrode.
The method for manufacturing an electrode structure according to claim 1, which is a laminated body comprising the above.
前記工程(a1)では、長尺の電極原反と、前記電極原反の一方の表面上に電極原反の長手方向に互いに離隔させて配置された複数の第一部材と、前記電極原反の他方の表面上の前記第一部材に対向する位置に配置された複数の第二部材と、前記電極原反の少なくとも一方の表面側に位置して前記第一部材間および/または前記第二部材間で前記電極原反に貼り合わされている長尺のセパレータ原反とを備える貼り合わせ体を、前記第一部材および前記第二部材が配置されている位置で切断して前記積層体を形成する、請求項1〜3の何れかに記載の電極構造体の製造方法。The step (A) includes a step (a1) of forming the laminate.
In the step (a1), a long electrode raw fabric, a plurality of first members arranged on one surface of the electrode raw fabric separated from each other in the longitudinal direction of the electrode raw fabric, and the electrode raw fabric. A plurality of second members arranged at positions facing the first member on the other surface of the electrode, and between the first members and / or the second member located on at least one surface side of the electrode raw fabric. The laminated body including the long separator raw fabric bonded to the electrode raw fabric between the members is cut at the position where the first member and the second member are arranged to form the laminated body. The method for manufacturing an electrode structure according to any one of claims 1 to 3.
前記貼り合わせ体を、前記微小な隙間が設けられた位置で切断する、請求項4または5に記載の電極構造体の製造方法。The first member and the second member are composed of a pair of divided members arranged with a minute gap in the longitudinal direction of the electrode raw fabric.
The method for manufacturing an electrode structure according to claim 4 or 5, wherein the bonded body is cut at a position where the minute gap is provided.
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