JP2004127850A

JP2004127850A - Battery sealing device

Info

Publication number: JP2004127850A
Application number: JP2002294055A
Authority: JP
Inventors: Takashi Furumiya; 古宮　隆
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】電池のシール装置におけるシール時に必要とされる真空度への到達時間の問題を解決し、電池のシール工程に要するタクトすなわち作業時間の短縮をはかった電池のシール装置を提供し、電池の生産性の向上を図る。
【解決手段】素電池を外装体内に封入して、この外装体の少なくとも縁部を密着封止する電池のシール装置であって、素電池が封入された外装体２が搬入される搬入槽２０と、外装体の少なくとも縁部を密着封止するシール槽２１と、密着封止された外装体が搬出される搬出槽２２とより構成し、搬入槽２０、シール槽２１及び搬出槽２２に排気手段２９、３０を設け、搬入槽２０とシール槽２１との間と、シール槽２１と搬出槽２２との間とにシャッター２３及び２４を設けて、シャッター２３及び２４の閉鎖により、シール槽２１を気密に保持する構成とする。
【選択図】　　　図１An object of the present invention is to provide a battery sealing device which solves the problem of the time required to reach a degree of vacuum required at the time of sealing in a battery sealing device and shortens the tact required for the battery sealing process, that is, the working time. To improve productivity.
A battery sealing device for sealing a unit cell in an outer package and sealingly sealing at least an edge portion of the outer package, wherein a loading tank (20) into which the outer package (2) in which the unit cell is sealed is loaded. And a sealing tank 21 for tightly sealing at least the edge of the exterior body, and an unloading tank 22 from which the closely sealed exterior body is unloaded. Means 29 and 30 are provided, and shutters 23 and 24 are provided between the loading tank 20 and the sealing tank 21 and between the sealing tank 21 and the unloading tank 22. Is kept airtight.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、素電池を外装体に封入して少なくともその縁部を密着封入する電池のシール装置に関わる。
【０００２】
【従来の技術】
ラミネートフィルム等の可撓性を有するフィルムを外装体として用いた角形電池は、鉄製電池缶、アルミニウム製電池缶を使った電池よりも更に薄型化、軽量化を可能にし、フレキシビリティと高いエネルギー密度を持つ電池として注目されている。
【０００３】
このような角形の電池は、その一例の略線的斜視図を図４に示すように、例えば電池を構成する電池本体、すなわち素電池１が、ラミネートフィルムから成る外装体２内に密着封入されて成り、この外装体２の前方端２ｔの封着部から、素電池１の一方を正極とし、他方を負極とする端子リード４ａおよび４ｂの遊端が導出された構成とされる。図４において、２ａ及び２ｂは外装体２の封着部の側縁部を示す。
【０００４】
素電池１は、例えば図５にその一部の略線的拡大断面構成を模式的に示すように、正極集電体１２に、正極活物質層１３が被着された正極１４と、負極集電体１５に、負極活物質層１６が被着された負極１７とを有して成る。
そして、その正極１４と負極１７とが、それぞれ正極活物質層１３と負極活物質層１６が塗布された側の主面同士を、電解液を含有するゲル層１８を介して直接的にあるいはセパレータ１９を介して重ね合わせられた構成とすることができる。
【０００５】
正極１４および負極１７は、それぞれ図６に概略斜視図を示すように、先ず、長尺状の原反として構成される。
正極集電体１２は、例えばＡｌ箔による長尺体によって構成され、その片面もしくは両面に、正極活物質層１３が塗布等により被着される。
一方、負極集電体１５は、例えばＣｕ箔による長尺体によって構成され、その片面もしくは両面に、負極活物質層１６が塗布等により被着される。
【０００６】
これら正極１４および負極１７の各正極集電体１２および負極集電体１５には、それぞれ端子リード４ａ、４ｂが、各集電体１２、１５の長手方向と直交する方向に各遊端が各集電体１２、１５の側縁から導出されて溶接される。
正極活物質層１３および負極活物質層１６は、端子リード４ａおよび４ｂの配置部以外に塗布される。
また、正極活物質層１３および負極活物質層１６上に、それぞれ図５において説明したゲル層１８が被着形成される。
このゲル層１８は、樹脂とその樹脂を膨潤させる溶媒と電解質から構成できる。
【０００７】
これら正極および負極を構成する原反は、それぞれ裁断されて、正極１４および負極１７が構成され、これらが、両活物質層１３および１６間に両活物質層１３および１６の物理的接触を避けるために図５に示すように、セパレータ１９を介して重ね合わされ、両端子リード４ａ、および４ｂを平行に配置させる状態で扁平状に巻回して、図７に示すように、中心部から両端子リード４ａおよび４ｂが、平行に導出された素電池１を構成する。
【０００８】
端子リード４ａおよび４ｂは、素電池１からの導出部において、素電池１の端子導出端面に沿って例えば屈曲され、更にその遊端が、扁平型の素電池１の一方の面に沿って例えばクランク状に折り曲げられる。
【０００９】
一方、図７に示すように、素電池１の外形状に対応する内形状を有する突出部５がいわゆる深絞りによって形成されたラミネートフィルム等よりなる外装体２が用意され、この突出部５内に、素電子１を収容し、素電池１の外縁部に延在するフランジ部を封着することによって外装体２により素電池１を被覆する。すなわち、矢印ｄに示すように、素電池１の端子リード４ａおよび４ｂの導出部とは反対側の後端面において、外装体２をこの後端面に沿って折り曲げ、この折り曲げによる折り返し部によって、素電池１が収容された突出部５の底部開口部が閉蓋されるようにする。
そして、この状態で、突出部５の３辺に設けられたフランジ部と、上述した折り曲げによる折り返し部の３辺とが衝合されるようにし、この衝合部において、封着がなされる。
【００１０】
現状では、内部の素電池１の気密性を保持するために、例えば端子リード４ａ及び４ｂが導出される図４に示す前方端３ｔにおいては樹脂等による接により封着を行い、また図４に示す側縁部３ａ及び３ｂにおいては熱圧着などによって封着を行っている。
このようにして、その外装体２の封着部から、気密的に端子リード４ａおよび４ｂの遊端が外部に導出されるようになされる。
【００１１】
ところで、外装体２に素電池１を封入して側縁部３ａ及び３ｂを密着封止する電池のシール装置は、通常外装体２に素電池１を封入してシール装置内に搬入する搬入槽と、外装体２の少なくとも縁部を密着封止するシール槽と、シールされた外装体を取り出す搬出槽とにより構成される。
【００１２】
素電池１を外装体２に封入して密着封止する際には、素電池１の変質を抑制して、電池の寿命の長期化をはかるために、外装体２の内部を一定の真空度に保持する必要がある。
【００１３】
しかしながら、従来の電池のシール装置においては搬入槽に外装体を搬入する工程と、この外装体をシール槽に搬送して一定の真空度に達するまで排気した後シールを行い、更に搬出槽に搬出して外部に取り出す工程においては、シール槽を含む装置内全域において大気に曝された状態となる。
したがって、シール槽に外装体を搬入した後一定の真空度に到達させるまで排気する工程の時間が長く、電池のシール工程の短時間化を図り難く、電池の生産性の向上を阻む一因となっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した電池のシール装置におけるシール時に必要とされる真空度への到達時間の問題を解決し、電池のシール工程に要するタクトすなわち１電池あたりの作業時間の短縮をはかった電池のシール装置を提供し、電池の生産性の向上を図ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、素電池を外装体内に封入して、この外装体の少なくとも縁部を密着封止する電池のシール装置であって、素電池が封入された外装体が搬入される搬入槽と、外装体の少なくとも縁部を密着封止するシール槽と、密着封止された外装体が搬出される搬出槽とより構成して、搬入槽、シール槽及び搬出槽に排気手段を設け、搬入槽とシール槽との間と、シール槽と搬出槽との間とにシャッターを設けて、シャッターの閉鎖により、シール槽が気密に保持される構成とする。
【００１６】
上述したように、本発明においては、電池のシール装置において、搬入槽とシール槽、シール槽と搬出槽との間にシャッターを設けることによって、素電池を封入した外装体を搬入する際や、シール後のこの外装体を外部に搬出する際において、搬入槽や搬出槽の排気が停止され大気に曝されても、シール槽の内部は気密に保持することができて、このシール槽内部を搬入から搬出に至る全工程において、一定の真空度に保持することができる。
【００１７】
したがって、従来はシール槽に搬入した後に、外装体内部の空気を排気するために一定の時間を費やしていた排気工程を、搬入槽に搬入して排気を開始し、一定の真空度に達した時点から開始することができることとなる。
これにより、シール工程に要する作業時間の短縮化をはかることができ、電池の生産性の向上を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電池のシール装置の一実施の形態を図面と共に詳細に説明する。この例においては、前述の図４から図７において説明した電池の外装体の側縁部を密着封止する電池のシール装置に適用した場合を示す。
【００１９】
図１は、本発明による電池のシール装置の一例の模式的な構成図である。図１に示すように、この電池のシール装置は、搬入槽２０、シール槽２１及び搬出槽２２より構成される。そして、搬入槽２０とシール槽２１の間と、シール槽２１と搬出槽２２との間には、シャッター２３及び２４がそれぞれ設けられる。
【００２０】
またシール槽２１には排気手段３０が、搬入槽２０及び搬出槽２２にはこの例では共通の排気手段２９が接続して設けられる。この排気手段は搬入槽２０と搬出槽２２とにおいてそれぞれ独別に設けることもできるが、このように共通とすることによって、各槽の排気を連動して行うことができ、装置構成の簡易化とともに作業性の向上をはかることができるという利点を有する。３１、３２及び３３はそれぞれ搬入層２０、シール槽２１及び搬出層２２の排気を調節するバルブを示す。
【００２１】
搬入槽２０には、素電池を封入した外装体２が、例えば前述の図４において説明した端子リードが導出された前方端部を、樹脂等により密着封止された状態で搬入される。そしてこの搬入槽２０には、外装体２が載置される載置台２６が設けられ、例えば搬入治具２５のシリンダ２５ａの移動、この場合図１において左右方向に移動させることによって、外装体２を矢印ａで示すようにシール槽２１に送り込むようになされる。
【００２２】
シール槽２１には、外装体（　シール槽２１内においては一点鎖線ｂで示す）　の、図１において上端縁及び下端縁がそれぞれ載置されるように平行配置された長尺状の載置台２７ａ及び２７ｂが設けられる。すなわち、前述の図４において説明した外装体２の側縁部２ａ及び２ｂが、これら載置台２７ａ及び２７ｂの上に配置される。
そして、これら載置台２７ａ及び２７ｂ上に対向するように、ヒートブロックよりなる封止手段３４ａ及び３４ｂが例えば上下移動するシリンダ（図示せず）上に固定され、このシリンダの上下移動によって載置台上の外装体２の側縁部に封止手段３４ａ及び３４ｂが押圧されて例えば加熱圧着され、外装体２の密着封止すなわちシールが行われる構成とされる。
【００２３】
搬出槽２２には、シール槽２１においてシールされた外装体２を搬出して外部に搬出されるシリンダ等よりなる搬出治具が設けられる。
なお、図示しないが搬入槽２０及び搬出槽２２には、例えば上部に電池を搬出入する開閉扉、例えばシール蓋が設けられる。これら開閉扉が開放される際には、搬入槽２０ないしは搬出槽２２は大気に曝される。　しかしながら、上述したように本発明による電池のシール装置においては、搬入槽２０とシール槽２１、シール槽２１と搬出槽２２との間にシャッター２３及び２４を設けることによって、シャッター２３及び２４の閉鎖によりシール槽２１内を常に一定の真空度に保持することができる。
【００２４】
図２Ａにこの搬入槽２０とシール槽２１との間、またシール槽２１と搬出槽２２との間の開口部４０の略線的な平面構成を示す。開口部４０の搬出入窓４１の周囲には、樹脂等の弾性を有するシールゴム４２が設けられる。
【００２５】
一方図２Ｂにシャッター部５の概略構成を示すように、金属板等よりなるシャッター５１は、金属の薄板等よりなる取り付け板５２にネジ５３により固定されて、この取り付け板５２が支持台５５の支持棒５４に同様にネジ５３により固定される。支持台５５がシリンダ５６により例えば上下に移動することによって、シャッター５１が開口部４０のシールゴム４２に密着するようになされる。そして、搬入槽２０又は搬出槽２２の開閉扉が開放されて、内部が大気に曝されても、シール槽２１内との気圧差によってこのシャッター５１が上述のシールゴム４２に強く密着固定されて、シール槽２１の気密性が保持されることとなる。
【００２６】
なお、シール槽２１内の気密性を十分保持するためには、このシャッター５１の材料としては、真空度を保ち、かつ開口部の凹凸に追従できる柔軟性を備える部材により構成することができる。
シャッターの厚さとしては、０　．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下として、上述の開口部４０のシールゴム４２の変形に追従できる金属板より構成することが望ましい。これは、０．２ｍｍ未満では強度を充分に保ちにくく、０．３ｍｍを越える場合は変形に追従させることが難しいことによる。
【００２７】
なお、上述した本発明による電池のシール装置においてシールできる電池としては、例えば非水電解質電池の固体電解質電池、あるいはゲル状電解質電池、液系電解質電池等があげられる。
【００２８】
例えば前述の図４〜図７において説明した電池の正極活物質としては、例えばアルカリ金属を含有する遷移金属とのカルコゲン化合物、この中では特にアルカリ金属と遷移金属との酸化物を用いることができる、化合物の結晶構造として層状化合物やスピネル型化合物がよく用いられる。上記層状化合物の一般式として、Ａ_ＸＭ′_１−ｙＭ_ｙＯ_２（ｘ，ｙは原子比）で表わされる化合物を用いることができる。
ここでＡは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋから選ばれる１種、ｘおよびｙは、０．５≦ｘ１．１、０＜ｙ＜１である。また、Ｍ’，Ｍ”は、第１の元素としては、具体的には、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉからなる群のうちの少なくとも１種以上を含有することが好ましく、第２の元素としては、具体的には、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｂ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｍｇ，ＣａおよびＳｒからなる群のうちの少なくとも１より好ましい。
【００２９】
正極活物質は、正極には、スピネル型化合物、正極活物質として一般式Ｌｉ_ＸＭｎ_２−ｙＭ′_ｙＯ_４（但し、ｘ，ｙは、０．９≦ｘ、０．０１≦ｙ≦０．５であり、Ｍ′は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅのちの一つまたは複数とする。）で表わされるリチウム・マンガン複合酸化物と、一般式ＬｉＮｉ_１−ｚＭ″_ｚＯ_２（但し、ｚは、０．０１≦ｘ≦０．５であり、Ｍ″は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｉ，Ｇｅのうちの一つ、または複数とする。）で表わされるリチウム・ニッケル複合酸化物とを含む混合物よりなる正極活物質を用いる。
【００３０】
負極活物質材料は、例えばリチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料、例えば、リチウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属あるいは半導体、またはこれらの合金あるいは化合物が挙げられる。
これら金属、合金あるいは化合物は、例えば、化学式Ｄｓ　Ｅｔ　Ｌｉｕ　で表わされるものである。この化学式において、Ｄはリチウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属元素および半導体元素のうちの少なくとも１種を表わし、ＥはリチウムおよびＤ以外の金属元素および半導体元素のうち少なくとも１種を表わす。また、ｓ、ｔおよびｕの値は、それぞれｓ＞０、ｔ≧０、ｕ≧０である。
中でも、リチウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属元素あるいは半導体元素としては、４Ｂ族の金属元素あるいは半導体元素が好ましく、特に好ましくはＳｉあるいはＳｎであり、最も好ましくはＳｉである。これらの合金あるいは化合物も好ましく、具体的には、ＳｉＢ_４，ＳｉＢ_６，Ｍｇ_２Ｓｉ，Ｍｇ_２Ｓｎ，Ｎｉ_２Ｓｉ，ＴｉＳｉ_２，ＭｏＳｉ_２，ＣｏＳｉ_２，ＮｉＳｉ_２，ＣａＳｉ_２，ＣｒＳｉ_２，Ｃｕ_５Ｓｉ，ＦｅＳｉ_２，ＭｎＳｉ_２，ＮｂＳｉ_２，ＴａＳｉ_２，ＶＳｉ_２，ＷＳｉ_２あるいはＺｎＳｉ_２などが挙げられる。
【００３１】
また、リチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料としては、また、炭素材料、金属酸化物あるいは高分子材料なども挙げられる。炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、人造黒鉛、コークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭あるいはカーボンブラック類などが挙げられる。
このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール類やフラン類などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。また、金属酸化物としては、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデンあるいは酸化スズなどが挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
【００３２】
非水電解質としては、非水溶媒や、固体電解質や、高分子電解質、や高分子化合物に電解質を混合ないしは溶解させた固体状もしくはゲル状電解質等を用いることができる、非水溶媒として、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル化合物や、ジエトキシエタン、テトラヒドフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキサン等のエーテル化合物や、酢酸メチル、プロピレン酸メチル等の、鎖状エステル化合物や、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート、あるいは２，４−ジフルオロアニソール、２，６−ジフルオロアニソール、４−ブロモベラトロール等を単独若しくは２種類以上の混合溶媒として使用することができる。
【００３３】
ゲル状電解質に用いられる高分子材料として　ゲル状電解質に用いられる高分子材料としては、例えば、ポリアクリロニトリルおよびポリアクリロニトリルの共重合体を使用することができる。共重合モノマー（ビニル系モノマー）としては、例えば酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、イタコン酸、水素化メチルアクリレート、水素化エチルアクリレート、アクリルアミド、塩化ビニル、フッ化ビニリデン、塩化ビニリデン等を挙げることができる。さらに、アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、アクリロニトリル塩化ポリエチレンプロピレンジエンスチレン樹脂、アクリロニトリル塩化ビニル樹脂、アクリロニトリルメタアクリレート樹脂、アクリロニトリルアクリレート樹脂等を使用することができる。
【００３４】
また、ゲル状電解質に用いられる高分子材料として、ポリエチレンオキサイドおよびポリエチレンオキサイドの共重合体を使用することができる。共重合モノマーとしては、例えばポリプロピレンオキサイド、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル等を挙げることができる。
【００３５】
更に、ゲル状電解質に用いられる高分子材料として、ポリフッ化ビニリデンおよびポリフッ化ビニリデンの共重合体を使用することができ、共重合体モノマーとしては、例えば、ヘキサフルオロプロピレンやテトラフルオロエチレン等を挙げることができる。
なお、ゲル状電解質に用いられる高分子材料としては、これらを単独または２種類以上混合して使用することができる。
【００３６】
ゲル状電解質層を形成するには、非水溶媒として、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル化合物や、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，３−ジオキサン等のエーテル化合物や、酢酸メチル、プロピレン酸メチル等の、鎖状エステル化合物や、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート、あるいは２，４−ジフルオロアニソール、２，６−ジフルオロアニソール、４−ブロモベラトロール等を単独若しくは２種類以上の混合媒体として使用することができる。
【００３７】
また、ゲル状電解質層においては、ゲル状電解質としてポリフッ化ビニリデンを使用する場合に、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリ四フッ化エチレン等が共重合された多元系高分子からなるゲル状電解質を用いて形成されていることが好ましい。
さらに好ましくは、ポリフッ化ビニリデンおよびポリヘキサフルオロプロピレンとの共重合体からなるゲル状電解質を用いて形成されていることが好ましい。これにより、より機械的強度の高いゲル状電解質を得ることができる。
【００３８】
電解質塩として、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣｎＦ_２ｎ＋１ＳＯ_２）_２、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３等のリチウム塩を単独若しくは２種類以上混合して使用することができる。
なお、電解質塩の添加量は、良好なイオン伝導度が得られるようにゲル状電解質中の非水電解液におけるモル濃度が０．８〜２．０ｍｏｌ／ｌなるように調製することが好ましい。
【００３９】
更に、外装体としては以下のものを挙げることができる。
ラミネートフィルムの構造としては、例えば下記に示される材料を使用することができる。ここで、使用するプラスチック材料として、次の略称を使う。
すなわち、ポリエチレンテレフタレート：ＰＥＴ、溶融ポリプロピレン：ＰＰ、無延伸ポリプロピレン：ＣＰＰ、ポリエチレン：ＰＥ、低密度ポリエチレン：ＬＤＰＥ、高密度ポリエチレン：ＨＤＰＥ、直鎖状低密度ポリエチレン：ＬＬＤＰＥ、ナイロン：Ｎｙである。また、耐透湿性のバリア膜として用いる金属材料のアルミニウムにＡＬの略称を用いる。
最も一般的な構成は、外装層／金属膜／シーラント層であり、ＰＥＴ／ＡＬ／ＰＥである。
また、この組み合わせばかりでなく、以下に示すような他の一般的なラミネートフィルムの構成を採用することができる。
すなわち、外装層／金属膜／シーラント層として、Ｎｙ／ＡＬ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／ＡＬ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／ＡＬ／ＰＥＴ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ｎｙ／ＡＬ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ｎｙ／ＡＬ／Ｎｙ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ｎｙ／ＡＬ／Ｎｙ／ＰＥ、Ｎｙ／ＰＥ／ＡＬ／ＬＬＤＰＥ、ＰＥＴ／ＰＥ／ＡＬ／ＰＥＴ／ＬＤＰＥ、またはＰＥＴ／Ｎｙ／ＡＬ／ＬＤＰＥ／ＣＰＰとすることができる。なお、金属膜としてはＡＬ以外の金属を採用することができることは勿論である。
【００４０】
【実施例】
次に、本発明による電池のシール装置の実施例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
まず、本発明に適用し得る電池の一例として、非水ゲルポリマー二次電池を作製した。
【００４１】
（１）正極活物質の作製
以下の正極活物質層組成の懸濁液をディスパにて４時間混合し、これを厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面にパターン塗布した。塗布パターンは、両面とも塗布長１６０ｎｍ、未塗布部分長３０ｍｍの繰り返しで、両面の塗り始め及び塗り終わりの位置は互いに一致するように制御した。
正極活物質層組成　　　　　　　　　　　　　重量部
ＬｉＣｏＯ_２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１００
ポリフッ化ビニリデン（平均分子量３０万）　　　　５
カーボンブラック（平均粒径１５ｎｍ）　　　　　１０
Ｎ−メチル−２−ピロリドン　　　　　　　　１００
【００４２】
ここで、ＬｉＣｏＯ_２は、平均粒径１０μｍ、最小粒径５μｍ、最大粒径１８μｍ、および比表面積０．２５　ｍ^２／ｇである。
両面塗布後の正極原反は、線圧３００ｋｇ／ｃｍでプレスした。正極厚及び正極活物質層密度は、プレス後においてそれぞれ１００μｍ及び３．　４ｇ／ｃｃであった。
【００４３】
（２）負極の作製
以下の負極活物質層組成の懸濁液をディスパーにて４時間混合し、これを厚さ１０μｍの銅箔の両面に塗布した。
負極活物質層組成　　　　　　　　　　　　　　重量部
人造グラファイト（平均粒径２０μｍ）　　　　１００
ポリフッ化ビニリデン（平均分子量３０万）　　　１５
Ｎ−メチル−２−ピロリドン　　　　　　　　　２００
両面塗布後の負極原反は、線圧３００ｋｇ／ｃｍでプレスした。負極厚及び正極活物質層密度は、プレス後においてそれぞれ１００μｍ及び３．４ｇ／ｃｃであった。
【００４４】
（３）電解液含有ゲル層の形成
以下の電解液含有ゲル層形成用の組成物を７０℃の加熱状態でディスパーにて１　時間混合し、これを層厚２０μｍになるように負極の両面の負極活物質層上にパターン塗布し、また、正極の両面の正極活物質層上に、層厚２０μｍになるようにパターン塗布した。この時、ドライヤーは実質的にジメチルカーボネートだけが蒸発するように調製した。

【００４５】
なお、正極及び負極は、電解液含有ゲル層の形成に際し、電極余熱装置を所定の温度６０℃に設定して加熱した。
【００４６】
（４）素電池の作製
つぎに、電解液含有ゲル層が形成された負極原反を４０ｍｍ幅に裁断し、帯状電極の負極側パンケーキを作製した。そして、正極原反を３８ｍｍ幅に裁断し、帯状電極の正極側パンケーキを作製した。
その後、正負両電極にそれぞれリード線を溶接し、さらに互いの電極活物質層面が対向するように貼り合わせた後圧着し、組み込み部に送り、素電池を形成した。
【００４７】
（５）外装体の被覆及びシール
上述の素電池を前述の図７において説明したように外装体により包み込む。外装体としては、外側からナイロン−アルミ−無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）を積層し、各層の厚さは、ナイロンが３０μｍ、アルミニウムが４０μｍ、ＣＰＰが３０μｍとして全体の積層厚さが１００μｍとされたラミネートフィルムを用いた。
この例においては、上述の端子リードを導出する前方端部においては、樹脂等の接着剤を用いて外装体の封止を行い、図４において説明した側縁部のみを、以下の電池のシール装置において封止を行った。
【００４８】
図３に、上述の図１において説明した電池のシール装置を用いて行ったシール工程のタイムチャートを示す。この図３を参照して、本発明による電池のシール装置のシール作業過程について説明する。
図３においては、秒単位で横軸方向に時間軸を示す。各欄には、シール槽排気、電池（外装体）の搬入、搬入槽の開閉扉の開閉、搬入層及び搬出層の排気、搬入側シャッターの開閉、搬入治具の移動、電池の移動、封止手段の移動、搬出側シャッターの開閉、搬出治具移動、搬出槽の開閉扉の開閉、電池の搬出、電池外圧値すなわち電池周囲の真空度をそれぞれ模式的に示している。
なお、以下の説明においては、（　）内にタイムチャート上の概略動作開始時刻を示す。
【００４９】
シール槽の排気は全過程においてなされる。すなわち図１に示すシール槽２１のバルブ３４が開けられて排気が行われる。この例においては、シール槽１の内部を９３．１ｋＰａ　の真空度に達するまで排気を行った。　素電池を封入した外装体が搬入槽に搬入される。（０秒）
搬入後、搬入槽及び搬出槽の開閉扉が閉鎖される。（１秒）
搬入槽及び搬出槽の排気を開始する。（１．５秒）
排気後、搬入槽とシール槽、シール槽と搬出層との間のシャッターを開く。（５．７秒）
【００５０】
搬入治具の前後移動を開始して、電池（　外装体）　をシール槽に移動させる。同時に搬出槽において搬出治具も連動して移動する。（６秒）
電池をシール槽内に移動させると搬入治具は元の位置に戻り、同時にシャッターを閉じる。（９秒）
シール槽内における電池の移動を行う。この例においては、上下移動を経て電池の即縁部のシールを行う圧着手段の下部に移動させた例を示している。（７．８秒）
所定位置まで移動した後、封止手段の上下移動を開始する。（１２　秒）
シール作業を行う（１２．５　秒から３秒間）
その後、封止手段を上部に移動させ、電池を搬出槽に搬出するためにシール槽と搬出槽との間のシャッターを開く。（１６．３　秒）
搬出治具の移動により電池を搬出槽に移動させる。（１７　秒）
搬出槽の開閉扉を開けてシール済みの電池を外部に搬出する。（２０　秒）
【００５１】
一方、１個目の電池をシール槽に搬入してシャッターを閉じた後、搬入槽及び搬出槽の排気を停止する。（９．４秒）
搬入槽の開閉扉を開け、次の電池を搬入する。（１１．５　秒）
以降、同様に２個目、３個目の電池のシール作業を行う。
【００５２】
図３からわかるように、最初に電池を搬入してからシールを開始するまでは１１．５秒かかっているが、２個目以降の電池については、排気開始後の保持時間を同様に９秒に保ちながら、搬入後１０．５秒経過後にシールを行うことができることがわかる。
【００５３】
従来の装置おいては、シャッターが設けられず、シール槽の気密性を保持できなかったことから、図３のタイムチャートに示すように、真空保持時間とシール時間とを重複させることができず、搬入槽及び搬出槽の開閉動作及びシール槽への搬出動作を含め、１電池当たりの搬入から搬出までのタクトが２１秒近く必要とされていたが、本発明によれば、上述したように、搬入後１０．５　秒程度でシール工程を終了させることができ、電池のシール工程に要する時間の大幅な短縮化をはかることができ、電池の生産性の向上をはかることができる。
【００５４】
なお、上述の実施例においては、非水ゲルポリマー二次電池を製造する場合の電池のシール装置に本発明を適用した例を説明したが、本発明は、外装体に素電池を封入して、外装体の側縁部を密着封止する各種の電池のシール装置に適用することができることはいうまでもない。
【００５５】
【発明の効果】
上述したように、本発明においては電池のシール装置の搬入槽と、シール槽と、搬出槽とに排気手段を設けると共に、これらの槽間にシャッターを設けることによって、このシャッターの閉鎖により、シール槽を気密に保持される構成とすることによって、搬入槽及び搬出槽の開閉作業時においても連続的にシール槽内部を所定の真空度に保つことができることから、シール工程において外装体内部を所定の真空度に排気するための真空保持時間を保持しながら１　電池あたりのシール工程に要する時間、いわゆるタクトの短縮化をはかって、電池の生産性の向上をはかることができる。
【００５６】
また本発明によれば、シャッターを金属板より構成することによって、シール装置内を確実に保持することができた。
更に本発明によれば、排気手段を、搬入槽と搬出槽とにおいて共通とすることによって、装置構成の簡易化、作業性の向上をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電池のシール装置の一例の概略構成図である。
【図２】Ａはシール槽の開口部の概略平面図である。Ｂはシャッター部の概略構成図である。
【図３】電池のシール工程のタイムチャートを示す図である。
【図４】電池の素電池の一例の概略構成を示す斜視図である。
【図５】電池の素電池の一例の要部の略線的拡大断面図である。
【図６】電池の素電池の一例の要部の分解展開図である。
【図７】電池の素電池の一例の外装体の展開状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・素電池、２・・・外装体、３・・・封着部、４ａ，４ｂ・・・端子リード部、５・・・外装体の突起部、６・・・ラミネート、１１・・・電池、１２・・・正極集電体、１３・・・正極活物質、１４・・・正極、１５・・・負極集電体、１６・・・負極活物質、１７・・・負極、２０・・・搬入槽、２１・・・シール槽、２２・・・搬出槽、２３・・・シャッター、２４・・・　シャッター、２５・・・搬入治具、２５ａ・・・シリンダ、２６・・・載置台、２７ａ・・・　載置台、２７ｂ・・・載置台、２８・・・　搬出治具、２９・・・排気手段、３０・・・　排気手段、３１・・・バルブ、３２・・・バルブ、３３・・・バルブ、３４ａ・・・　封止手段、３４ｂ・・・封止手段、４０・・・開口部、４１・・・搬出入窓、４２・・・シールゴム、５０・・・シャッター部、５１・・・シャッター、５２・・・取付板、５３・・・ネジ、５４・・・支持棒、５５・・・支持台、５６・・・シリンダ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery sealing device in which a unit cell is sealed in an outer package and at least an edge of the unit cell is tightly sealed.
[0002]
[Prior art]
Prismatic batteries that use a flexible film such as a laminate film as the outer package can be thinner and lighter than batteries that use an iron battery can or an aluminum battery can, providing flexibility and high energy density. Has attracted attention as a battery with
[0003]
As shown in a schematic perspective view of an example of such a rectangular battery in FIG. 4, for example, a battery body constituting a battery, that is, a unit cell 1 is tightly sealed in an outer package 2 made of a laminate film. The free ends of the terminal leads 4a and 4b having one of the unit cells 1 as a positive electrode and the other as a negative electrode are led out from the sealing portion at the front end 2t of the outer package 2. In FIG. 4, reference numerals 2a and 2b denote side edges of the sealing portion of the exterior body 2.
[0004]
The unit cell 1 includes, for example, a positive electrode 14 in which a positive electrode active material layer 13 is attached to a positive electrode current collector 12 and a negative electrode A negative electrode 17 on which a negative electrode active material layer 16 is adhered is provided on a conductor 15.
Then, the positive electrode 14 and the negative electrode 17 are separated from each other on the main surfaces on the side where the positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 16 are applied, directly or via a gel layer 18 containing an electrolytic solution. 19 may be superimposed.
[0005]
As shown in a schematic perspective view in FIG. 6, the positive electrode 14 and the negative electrode 17 are each configured as a long raw material.
The positive electrode current collector 12 is formed of, for example, a long body made of Al foil, and a positive electrode active material layer 13 is applied to one or both surfaces thereof by coating or the like.
On the other hand, the negative electrode current collector 15 is formed of, for example, a long body made of Cu foil, and a negative electrode active material layer 16 is applied to one or both surfaces thereof by coating or the like.
[0006]
Each of the positive electrode current collector 12 and the negative electrode current collector 15 of the positive electrode 14 and the negative electrode 17 has a terminal lead 4a, 4b and a free end, respectively, in a direction orthogonal to the longitudinal direction of each of the current collectors 12, 15. It is led out from the side edges of the current collectors 12 and 15 and welded.
The positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 16 are applied to portions other than where the terminal leads 4a and 4b are arranged.
Further, the gel layer 18 described with reference to FIG. 5 is formed on the positive electrode active material layer 13 and the negative electrode active material layer 16, respectively.
The gel layer 18 can be composed of a resin, a solvent that swells the resin, and an electrolyte.
[0007]
These raw materials constituting the positive electrode and the negative electrode are cut, respectively, to form a positive electrode 14 and a negative electrode 17, which avoid physical contact between the two active material layers 13 and 16 between the two active material layers 13 and 16. As shown in FIG. 5, both terminal leads 4a and 4b are overlapped with each other via a separator 19 and wound flat in a state where they are arranged in parallel, and as shown in FIG. The leads 4a and 4b constitute a unit cell 1 which is led out in parallel.
[0008]
The terminal leads 4a and 4b are bent, for example, along the terminal lead-out end face of the unit cell 1 at the lead-out portion from the unit cell 1, and the free ends thereof are arranged along one surface of the flat unit cell 1, for example. It is bent into a crank shape.
[0009]
On the other hand, as shown in FIG. 7, an exterior body 2 made of a laminated film or the like in which a projection 5 having an inner shape corresponding to the outer shape of the unit cell 1 is formed by so-called deep drawing is prepared. Next, the unit cell 1 is covered with the exterior body 2 by housing the elementary electronic device 1 and sealing a flange portion extending to the outer edge of the unit cell 1. That is, as shown by the arrow d, the exterior body 2 is bent along the rear end face on the rear end face opposite to the lead-out part of the terminal leads 4a and 4b of the unit cell 1, and the folded part by the bending forms the element. The bottom opening of the protrusion 5 in which the battery 1 is accommodated is closed.
Then, in this state, the flange portions provided on the three sides of the protruding portion 5 are brought into abutment with the three sides of the folded portion formed by the above-described bending, and sealing is performed at this abutting portion.
[0010]
At present, in order to maintain the airtightness of the unit cell 1 inside, for example, the front end 3t shown in FIG. 4 from which the terminal leads 4a and 4b are led out is sealed by contact with a resin or the like. The side edges 3a and 3b shown are sealed by thermocompression or the like.
In this manner, the free ends of the terminal leads 4a and 4b are led out from the sealing portion of the exterior body 2 in an airtight manner.
[0011]
By the way, a battery sealing device for enclosing the unit cell 1 in the exterior body 2 and tightly sealing the side edges 3a and 3b is usually a loading tank for enclosing the unit cell 1 in the exterior body 2 and carrying it into the sealing device. And a sealing tank for tightly sealing at least the edge of the exterior body 2 and a carry-out tank for taking out the sealed exterior body.
[0012]
When enclosing the unit cell 1 in the outer package 2 and sealing it tightly, the inside of the outer package 2 is maintained at a constant vacuum to suppress the deterioration of the unit cell 1 and extend the life of the battery. Need to be kept.
[0013]
However, in the conventional battery sealing device, the step of carrying the exterior body into the carry-in tank, the step of transporting the exterior body to the seal vessel, evacuating until a certain degree of vacuum is achieved, sealing, and then carrying out the carry-out vessel. Then, in the step of taking out to the outside, the entire area including the seal tank is exposed to the atmosphere.
Therefore, a long time is required for the step of evacuating the container until the vacuum is reached after the outer package is carried into the sealing tank, and it is difficult to shorten the sealing step of the battery. Has become.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the problem of the time required to reach the degree of vacuum required at the time of sealing in the above-described battery sealing device, and shortens the tact required for the battery sealing step, that is, the working time per battery. An object of the present invention is to provide a sealing device and improve the productivity of a battery.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a sealing device for a battery in which a unit cell is sealed in an outer package, and at least an edge portion of the outer package is tightly sealed, and a loading tank into which the outer package in which the unit cell is sealed is loaded, A seal tank for tightly sealing at least the edge of the outer package, and an unloading tank from which the tightly sealed outer package is unloaded, the loading tank, the seal tank and the unloading tank are provided with exhaust means, A shutter is provided between the seal tank and the seal tank and between the seal tank and the carry-out tank, and the seal tank is kept airtight by closing the shutter.
[0016]
As described above, in the present invention, in the battery sealing device, by providing a shutter between the carry-in tank and the seal tank, and between the seal tank and the carry-out tank, when carrying in the exterior body enclosing the unit cell, When the sealed body is carried out to the outside, the inside of the sealed tank can be kept airtight even if the exhaust of the carry-in tank and the carry-out tank is stopped and exposed to the atmosphere. A constant degree of vacuum can be maintained in all steps from loading to unloading.
[0017]
Therefore, after exhausting the air inside the exterior body, a certain amount of time was conventionally spent after exhausting the air into the seal tank, and the exhaust step was started by introducing the exhaust tank into the import tank to reach a certain degree of vacuum. It can be started from the point in time.
As a result, the operation time required for the sealing step can be reduced, and the productivity of the battery can be improved.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a battery sealing device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. This example shows a case where the present invention is applied to a battery sealing device for tightly sealing a side edge portion of a battery exterior body described with reference to FIGS.
[0019]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a battery sealing device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the battery sealing device includes a loading tank 20, a sealing tank 21, and a discharging tank 22.

Shutters

23 and 24 are provided between the carry-in tank 20 and the seal tank 21 and between the seal tank 21 and the carry-out tank 22, respectively.
[0020]
Further, an exhaust means 30 is connected to the seal tank 21, and a common exhaust means 29 is connected to the carry-in tank 20 and the carry-out tank 22 in this example. This exhaust means can be provided independently in the carry-in tank 20 and the carry-out tank 22. However, by using such a common means, the exhaust of each tank can be performed in conjunction with each other, and the apparatus configuration can be simplified. There is an advantage that workability can be improved.

Numerals

31, 32 and 33 denote valves for controlling the exhaust of the carry-in layer 20, the seal tank 21, and the carry-out layer 22, respectively.
[0021]
The exterior body 2 enclosing the unit cells is carried into the carry-in tank 20, for example, in a state where the front end from which the terminal lead described above with reference to FIG. The loading tank 20 is provided with a mounting table 26 on which the exterior body 2 is placed. For example, by moving the cylinder 25a of the loading jig 25, in this case, moving the cylinder 25a in the left-right direction in FIG. Is fed into the seal tank 21 as shown by an arrow a.
[0022]
A long mounting table 27a of an exterior body (indicated by a one-dot chain line b in the sealing tank 21) of the exterior body (indicated by a chain line b in FIG. And 27b are provided. That is, the side edges 2a and 2b of the exterior body 2 described with reference to FIG. 4 are arranged on the mounting tables 27a and 27b.
The sealing means 34a and 34b made of a heat block are fixed on, for example, a vertically moving cylinder (not shown) so as to face the mounting tables 27a and 27b. The sealing means 34a and 34b are pressed against the side edges of the exterior body 2 and are heat-pressed, for example, so that the exterior body 2 is tightly sealed or sealed.
[0023]
The carry-out tank 22 is provided with a carry-out jig composed of a cylinder or the like that carries out the exterior body 2 sealed in the seal tank 21 and carries out the outside.
Although not shown, the loading / unloading tank 20 and the unloading tank 22 are provided with, for example, an opening / closing door for loading / unloading a battery, for example, a seal lid at an upper portion. When these doors are opened, the carry-in tank 20 or the carry-out tank 22 is exposed to the atmosphere. However, as described above, in the battery sealing device according to the present invention, the

shutters

23 and 24 are provided between the loading tank 20 and the sealing tank 21 and between the sealing tank 21 and the unloading tank 22 so that the

shutters

23 and 24 are closed. Thus, the inside of the seal tank 21 can be always maintained at a constant degree of vacuum.
[0024]
FIG. 2A shows a schematic plan view of the opening 40 between the carry-in tank 20 and the seal tank 21 and between the seal tank 21 and the carry-out tank 22. An elastic seal rubber 42 such as resin is provided around the carry-in / out window 41 of the opening 40.
[0025]
On the other hand, as schematically shown in FIG. 2B, the shutter 51 made of a metal plate or the like is fixed to a mounting plate 52 made of a thin metal plate or the like by screws 53, and the mounting plate 52 Similarly, it is fixed to the support rod 54 by the screw 53. The shutter 51 is brought into close contact with the seal rubber 42 of the opening 40 by, for example, moving the support table 55 up and down by the cylinder 56. Then, even if the opening / closing door of the carry-in tank 20 or the carry-out tank 22 is opened and the inside is exposed to the atmosphere, the shutter 51 is strongly adhered and fixed to the seal rubber 42 by the pressure difference with the inside of the seal tank 21, The airtightness of the seal tank 21 is maintained.
[0026]
In order to sufficiently maintain the airtightness in the seal tank 21, the material of the shutter 51 can be made of a member having a degree of vacuum and having flexibility capable of following irregularities in the opening.
The thickness of the shutter is 0. It is desirable that the thickness be 2 mm or more and 0.3 mm or less, and be made of a metal plate that can follow the deformation of the seal rubber 42 in the opening 40 described above. This is because if the thickness is less than 0.2 mm, it is difficult to maintain sufficient strength, and if it exceeds 0.3 mm, it is difficult to follow the deformation.
[0027]
Examples of the battery that can be sealed in the above-described battery sealing device according to the present invention include a solid electrolyte battery of a nonaqueous electrolyte battery, a gel electrolyte battery, and a liquid electrolyte battery.
[0028]
For example, as the positive electrode active material of the battery described with reference to FIGS. 4 to 7, for example, a chalcogen compound with a transition metal containing an alkali metal, among which an oxide of an alkali metal and a transition metal can be particularly used. As the crystal structure of the compound, a layered compound or a spinel-type compound is often used. The general formula of the layered compound is A _X M ' _1-y M _y O ₂ A compound represented by (x, y is an atomic ratio) can be used.
Here, A is one selected from Li, Na and K, x and y are 0.5 ≦ x1.1 and 0 <y <1. Further, M ′ and M ″ specifically include at least one or more of the group consisting of Fe, Co, Ni, Mn, Cu, Zn, Cr, V, and Ti as the first element. Preferably, the second element is, specifically, a group consisting of Fe, Co, Mn, Cu, Zn, Al, Sn, B, Ga, Cr, V, Ti, Mg, Ca and Sr. At least one of them is more preferable.
[0029]
The positive electrode active material includes a spinel type compound for the positive electrode, and a general formula Li as the positive electrode active material. _X Mn _2-y M ' _y O ₄ (Where x and y are 0.9 ≦ x and 0.01 ≦ y ≦ 0.5, and M ′ is Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si, Ge or one or more of the following), and a general formula LiNi _1-z M " _z O ₂ (Where z is 0.01 ≦ x ≦ 0.5, and M ″ is Fe, Co, Mn, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, A positive electrode active material made of a mixture containing a lithium-nickel composite oxide represented by one of Ga, In, Si, and Ge) is used.
[0030]
The negative electrode active material includes, for example, a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example, a metal or semiconductor capable of forming an alloy or a compound with lithium, or an alloy or compound thereof.
These metals, alloys or compounds are, for example, those represented by the chemical formula Ds Et Liu. In this chemical formula, D represents at least one of a metal element and a semiconductor element capable of forming an alloy or a compound with lithium, and E represents at least one of a metal element and a semiconductor element other than lithium and D. The values of s, t, and u are s> 0, t ≧ 0, and u ≧ 0, respectively.
Among them, a metal element or a semiconductor element which can form an alloy or a compound with lithium is preferably a Group 4B metal element or a semiconductor element, particularly preferably Si or Sn, and most preferably Si. These alloys or compounds are also preferable, and specifically, SiB ₄ , SiB ₆ , Mg ₂ Si, Mg ₂ Sn, Ni ₂ Si, TiSi ₂ , MoSi ₂ , CoSi ₂ , NiSi ₂ , CaSi ₂ , CrSi ₂ , Cu ₅ Si, FeSi ₂ , MnSi ₂ , NbSi ₂ , TaSi ₂ , VSi ₂ , WSi ₂ Or ZnSi ₂ And the like.
[0031]
Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include a carbon material, a metal oxide, and a polymer material. Examples of the carbon material include non-graphitizable carbon, artificial graphite, cokes, graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, carbon fibers, activated carbon, and carbon blacks.
Among them, cokes include pitch coke, needle coke, petroleum coke, and the like, and organic polymer compound fired bodies are obtained by firing polymer materials such as phenols and furans at an appropriate temperature to carbonize them. Means what you do. Examples of the metal oxide include iron oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide, and tin oxide. Examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole.
[0032]
As the non-aqueous electrolyte, a non-aqueous solvent, a solid electrolyte, a polymer electrolyte, or a solid or gel electrolyte in which an electrolyte is mixed or dissolved in a polymer compound or the like can be used. And cyclic ester compounds such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, γ-butyl lactone, and γ-valerolactone, and ethers such as diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, and 1,3-dioxane. A compound, a chain ester compound such as methyl acetate, methyl propylene acid and the like, a chain carbonate such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, or 2,4-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, Bromobe Latrol or the like can be used alone or as a mixed solvent of two or more types.
[0033]
As the polymer material used for the gel electrolyte, as the polymer material used for the gel electrolyte, for example, polyacrylonitrile and a copolymer of polyacrylonitrile can be used. Examples of the copolymerizable monomer (vinyl monomer) include vinyl acetate, methyl methacrylate, butyl methacrylate, methyl acrylate, butyl acrylate, itaconic acid, hydrogenated methyl acrylate, hydrogenated ethyl acrylate, acrylamide, vinyl chloride, and vinyl chloride. And vinylidene chloride and vinylidene chloride. Further, acrylonitrile butadiene rubber, acrylonitrile butadiene styrene resin, acrylonitrile chloride polyethylene propylene diene styrene resin, acrylonitrile vinyl chloride resin, acrylonitrile methacrylate resin, acrylonitrile acrylate resin and the like can be used.
[0034]
Further, as the polymer material used for the gel electrolyte, polyethylene oxide and a copolymer of polyethylene oxide can be used. Examples of the copolymerizable monomer include polypropylene oxide, methyl methacrylate, butyl methacrylate, methyl acrylate, butyl acrylate, and the like.
[0035]
Further, as a polymer material used for the gel electrolyte, a copolymer of polyvinylidene fluoride and polyvinylidene fluoride can be used, and examples of the copolymer monomer include hexafluoropropylene and tetrafluoroethylene. be able to.
As the polymer material used for the gel electrolyte, these can be used alone or in combination of two or more.
[0036]
To form the gel electrolyte layer, as a non-aqueous solvent, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, γ-butyl lactone, cyclic ester compounds such as γ-valerolactone, diethoxyethane, tetrahydrofuran , 2-methyltetrahydrofuran, ether compounds such as 1,3-dioxane, chain ester compounds such as methyl acetate and methyl propylene acid, and chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, or 2, 4-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, 4-bromoveratrol and the like can be used alone or as a mixed medium of two or more.
[0037]
In the gel electrolyte layer, when polyvinylidene fluoride is used as the gel electrolyte, polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, or the like is used by using a gel electrolyte made of a multi-component polymer copolymerized. Preferably, it is formed.
More preferably, it is preferably formed using a gel electrolyte made of a copolymer of polyvinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene. Thereby, a gel electrolyte having higher mechanical strength can be obtained.
[0038]
As an electrolyte salt, for example, LiPF ₆ , LiAsF ₆ , LiBF ₄ , LiClO ₄ , LiCF ₃ SO ₃ , LiN (CnF _{2n + 1} SO ₂ ) ₂ , LiC ₄ F ₉ SO ₃ Can be used alone or in combination of two or more.
The amount of the electrolyte salt is preferably adjusted so that the molar concentration in the non-aqueous electrolyte in the gel electrolyte is 0.8 to 2.0 mol / l so that good ionic conductivity is obtained.
[0039]
Furthermore, the following can be mentioned as an exterior body.
As the structure of the laminate film, for example, the following materials can be used. Here, the following abbreviations are used as the plastic materials used.
That is, polyethylene terephthalate: PET, molten polypropylene: PP, undrawn polypropylene: CPP, polyethylene: PE, low-density polyethylene: LDPE, high-density polyethylene: HDPE, linear low-density polyethylene: LLDPE, nylon: Ny. The abbreviation AL is used for aluminum as a metal material used as a moisture-permeable barrier film.
The most common configuration is an exterior layer / metal film / sealant layer, which is PET / AL / PE.
In addition to this combination, other general laminated film configurations shown below can be employed.
That is, Ny / AL / CPP, PET / AL / CPP, PET / AL / PET / CPP, PET / Ny / AL / CPP, PET / Ny / AL / Ny / CPP, as the exterior layer / metal film / sealant layer, It can be PET / Ny / AL / Ny / PE, Ny / PE / AL / LLDPE, PET / PE / AL / PET / LDPE, or PET / Ny / AL / LDPE / CPP. Of course, a metal other than AL can be used as the metal film.
[0040]
【Example】
Next, an embodiment of the battery sealing device according to the present invention will be described, but the present invention is not limited to this embodiment.
First, a non-aqueous gel polymer secondary battery was manufactured as an example of a battery applicable to the present invention.
[0041]
(1) Preparation of positive electrode active material
The following suspension of the positive electrode active material layer composition was mixed with a disper for 4 hours, and this was pattern-coated on both sides of a 20 μm-thick aluminum foil. The coating pattern was controlled so that the coating length was 160 nm on both sides and the uncoated portion length was 30 mm, and the start and end positions of the coating on both sides coincided with each other.
Positive electrode active material layer composition parts by weight
LiCoO ₂ 100
Polyvinylidene fluoride (average molecular weight 300,000) 5
Carbon black (average particle size 15 nm) 10
N-methyl-2-pyrrolidone 100
[0042]
Here, LiCoO ₂ Has an average particle size of 10 μm, a minimum particle size of 5 μm, a maximum particle size of 18 μm, and a specific surface area of 0.25 m ² / G.
The positive electrode raw material after both-side coating was pressed at a linear pressure of 300 kg / cm. The positive electrode thickness and the positive electrode active material layer density were 100 μm and 3. It was 4 g / cc.
[0043]
(2) Preparation of negative electrode
The following suspension of the negative electrode active material layer composition was mixed with a disper for 4 hours, and applied to both surfaces of a 10 μm-thick copper foil.
Negative electrode active material layer composition parts by weight
Artificial graphite (average particle size 20 μm) 100
Polyvinylidene fluoride (average molecular weight 300,000) 15
N-methyl-2-pyrrolidone 200
The negative electrode raw material after both-side coating was pressed at a linear pressure of 300 kg / cm. The negative electrode thickness and the positive electrode active material layer density were 100 μm and 3.4 g / cc after pressing, respectively.
[0044]
(3) Formation of electrolyte-containing gel layer
The following composition for forming an electrolyte-containing gel layer was mixed with a disper for 1 hour in a heating state at 70 ° C., and this was pattern-coated on the negative electrode active material layers on both sides of the negative electrode so as to have a layer thickness of 20 μm. In addition, a pattern was applied on the positive electrode active material layers on both surfaces of the positive electrode so as to have a layer thickness of 20 μm. At this time, the dryer was prepared so that substantially only dimethyl carbonate was evaporated.

[0045]
The positive electrode and the negative electrode were heated by setting the electrode preheating device to a predetermined temperature of 60 ° C. when forming the electrolyte solution-containing gel layer.
[0046]
(4) Production of unit cell
Next, the negative electrode raw material on which the electrolytic solution-containing gel layer was formed was cut into a width of 40 mm to prepare a negative electrode-side pancake of the strip electrode. Then, the positive electrode raw material was cut into a width of 38 mm to prepare a positive electrode-side pancake of the strip electrode.
Thereafter, a lead wire was welded to each of the positive and negative electrodes, and further bonded so that the electrode active material layers faced each other, and then pressure-bonded, and sent to a built-in portion to form a unit cell.
[0047]
(5) Covering and sealing of the exterior body
The above-described unit cell is wrapped in the outer package as described in FIG. As the exterior, nylon-aluminum-unstretched polypropylene (CPP) is laminated from the outside, and the thickness of each layer is 30 μm for nylon, 40 μm for aluminum, 30 μm for CPP, and the total laminated thickness is 100 μm. A film was used.
In this example, at the front end from which the above-mentioned terminal leads are led out, the exterior body is sealed using an adhesive such as a resin, and only the side edges described in FIG. Sealing was performed in the device.
[0048]
FIG. 3 shows a time chart of the sealing step performed using the battery sealing device described in FIG. With reference to FIG. 3, a sealing operation process of the battery sealing device according to the present invention will be described.
In FIG. 3, the time axis is shown in the horizontal axis direction in units of seconds. In each column, seal tank exhaust, loading of battery (exterior body), opening and closing door of loading tank, opening and closing of loading and unloading layers, opening and closing of loading side shutter, moving of loading jig, moving of battery, sealing The movement of the stopping means, the opening and closing of the unloading side shutter, the movement of the unloading jig, the opening and closing of the opening and closing door of the unloading tank, the unloading of the battery, and the external pressure value of the battery, that is, the degree of vacuum around the battery are schematically shown.
In the following description, the approximate operation start time on the time chart is shown in parentheses.
[0049]
The exhaust of the seal tank is performed in the whole process. That is, the valve 34 of the seal tank 21 shown in FIG. 1 is opened to perform exhaust. In this example, the inside of the seal tank 1 was evacuated until the degree of vacuum reached 93.1 kPa. The exterior body enclosing the unit cells is carried into the carry-in tank. (0 seconds)
After loading, the open / close doors of the loading / unloading tank are closed. (1 second)
Start exhausting the loading and unloading tanks. (1.5 seconds)
After evacuation, the shutter between the loading tank and the sealing tank and between the sealing tank and the unloading layer are opened. (5.7 seconds)
[0050]
Start moving the loading jig back and forth, and move the battery (outer body) to the sealing tank. At the same time, the unloading jig moves in conjunction with the unloading tank. (6 seconds)
When the battery is moved into the sealing tank, the loading jig returns to the original position and at the same time closes the shutter. (9 seconds)
Move the battery in the sealed tank. In this example, an example is shown in which the battery is moved to a lower portion of a crimping unit that seals the immediate edge portion of the battery via vertical movement. (7.8 seconds)
After moving to the predetermined position, the vertical movement of the sealing means is started. (12 seconds)
Perform sealing work (12.5 seconds to 3 seconds)
Then, the sealing means is moved to the upper part, and the shutter between the sealing tank and the discharge tank is opened to carry out the battery to the discharge tank. (16.3 seconds)
The battery is moved to the unloading tank by moving the unloading jig. (17 seconds)
Open the open / close door of the carry-out tank and carry out the sealed battery to the outside. (20 seconds)
[0051]
On the other hand, after the first battery is carried into the seal tank and the shutter is closed, the exhaust of the carry-in tank and the carry-out tank is stopped. (9.4 seconds)
Open the door of the carry-in tank and carry in the next battery. (11.5 seconds)
Thereafter, the sealing work of the second and third batteries is performed in the same manner.
[0052]
As can be seen from FIG. 3, it took 11.5 seconds from when the battery was first loaded to when sealing was started, but for the second and subsequent batteries, the holding time after the start of evacuation was similarly set to 9 seconds. It can be seen that the seal can be performed after a lapse of 10.5 sec.
[0053]
In the conventional apparatus, since the shutter was not provided and the airtightness of the sealing tank could not be maintained, the vacuum holding time and the sealing time could not be overlapped as shown in the time chart of FIG. Including the opening / closing operation of the loading / unloading tank and the unloading operation to the sealing tank, the tact from loading to unloading per battery was required for about 21 seconds, but according to the present invention, as described above, The sealing process can be completed in about 10.5 seconds after the loading, so that the time required for the battery sealing process can be greatly reduced, and the productivity of the battery can be improved.
[0054]
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a battery sealing device when a non-aqueous gel polymer secondary battery is manufactured has been described. Needless to say, the present invention can be applied to various types of battery sealing devices for tightly sealing the side edges of the exterior body.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, exhaust means are provided in the loading tank, the sealing tank, and the unloading tank of the battery sealing device, and a shutter is provided between these tanks. Since the tank is kept air-tight, the inside of the sealing tank can be continuously maintained at a predetermined degree of vacuum even when opening and closing the loading tank and the unloading tank. It is possible to improve the productivity of the battery by shortening the time required for the sealing step per battery, that is, the so-called tact, while maintaining the vacuum holding time for exhausting to the vacuum degree.
[0056]
Further, according to the present invention, the inside of the sealing device can be reliably held by forming the shutter from a metal plate.
Further, according to the present invention, by using a common exhaust means for the carry-in tank and the carry-out tank, the apparatus configuration can be simplified and the workability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a battery sealing device.
FIG. 2A is a schematic plan view of an opening of a sealing tank. B is a schematic configuration diagram of the shutter unit.
FIG. 3 is a diagram showing a time chart of a battery sealing step.
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of an example of a unit cell of a battery.
FIG. 5 is a schematic enlarged sectional view of a main part of an example of a unit cell of a battery.
FIG. 6 is an exploded development view of a main part of an example of a unit cell of the battery.
FIG. 7 is a perspective view showing a developed state of an outer package of an example of a unit cell of the battery.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Unit cell, 2 ... Exterior body, 3 ... Sealing part, 4a, 4b ... Terminal lead part, 5 ... Projection part of exterior body, 6 ... Laminate, 11 ..Battery, 12 ... Positive electrode current collector, 13 ... Positive electrode active material, 14 ... Positive electrode, 15 ... Negative electrode current collector, 16 ... Negative electrode active material, 17 ... Negative electrode, Reference numeral 20: loading tank, 21: sealing tank, 22: unloading tank, 23: shutter, 24: shutter, 25: loading jig, 25a: cylinder, 26 ... Mounting table 27a Mounting table 27b Mounting table 28 Unloading jig 29 Exhaust means 30 Exhaust means 31 Valve 32 Valve, 33 ... Valve, 34a ... Sealing means, 34b ... Sealing means, 40 ... Opening, 41 ... Carrying window, 42 ... Sealing rubber, 50 ... shutter unit, 51 ... shutter, 52 ... mounting plate, 53 ... screw, 54 ... support rod, 55 ... support platform, 56 ... cylinder

Claims

A battery sealing device for enclosing a unit cell in an exterior body and closely sealing at least a side edge of the exterior body,
A carry-in tank into which the exterior body in which the unit cells are enclosed is carried in, a seal vessel for tightly sealing at least an edge of the exterior body, and a carry-out vessel for carrying out the tightly sealed exterior body. Composed,
The loading tank, the sealing tank and the unloading tank are provided with exhaust means,
A shutter is provided between the carry-in tank and the seal tank, and between the seal tank and the carry-out tank,
A sealing device for a battery, wherein the sealing tank is kept airtight by closing the shutter.

2. The battery sealing device according to claim 1, wherein the shutter is made of a metal plate.

2. The battery sealing device according to claim 1, wherein the exhaust unit is shared by the loading tank and the unloading tank. 3.