電氣設備的分隔件接合裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及電氣設備的分隔件接合裝置。
【背景技術】
[0002]以往，鋰離子二次電池這樣的電池是利用外包裝將進行充放電的發電元件密封起來而構成的。發電元件例如是將用一對分隔件夾持正極而形成的裝袋電極與負極交替層疊多層而構成的。裝袋電極是通過將其兩端接合來抑制正極的移動，從而防止與隔著分隔件相鄰的正極和負極之間產生短路(例如，參照專利文獻I ο)。另外，二次電池的構成構件的接合有的是用超聲波進行的(例如，參照專利文獻2)。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻I:日本特開平9-320636號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2012-59696號公報
【發明內容】
[0007]發明要解決的問題
[0008]在二次電池這樣的電氣設備的構成構件的接合是利用超聲波進行接合的情況下，可以實現溫度特性高、像箔片那樣薄的構件彼此間的接合。可是，在使用超聲波的單元中，由于產生超聲波的振子、使振動放大的增壓器等構成復雜，在將其配置在各種設備所排列的量產流水線上的情況下設備整體的尺寸變大，存在對工廠等場所的建筑物的空間造成壓力這樣的問題。
[0009]本發明是為了解決上述問題而做成的，其目的是提供一種即使將利用超聲波進行接合的單元應用在流水線設備中也能使設備所占用的空間小型化的電氣設備的分隔件接合裝置。
[0010]用于解決問題的方案
[0011]達成了上述目的的本發明是將夾持電極的一對分隔件相互接合的電氣設備的分隔件接合裝置。該裝置包括:產生超聲波振動的發射部;使所產生的振動放大的放大部;把放大后的振動作用于分隔件從而將所述一對分隔件接合的抵接部;和將一對分隔件輸送到要利用抵接部對一對分隔件進行接合的接合位置的分隔件輸送部。本發明的特征在于，發射部、放大部和抵接部排列在平行于分隔件的輸送方向且與分隔件的面正交的面上，或者，將發射部及放大部排列在從平行于分隔件的輸送方向的方向看時比抵接部靠近分隔件的寬度方向中央的位置。
【附圖說明】
[0012]圖1是表示利用本發明的一個實施方式的電氣設備(裝袋電極)構成的鋰離子二次電池的立體圖。
[0013]圖2是將圖1的鋰離子二次電池分解為各構成構件進行表示的分解立體圖。
[0014]圖3是表示在圖1的裝袋電極的兩面分別層疊了負極的狀態的立體圖。
[0015]圖4是沿圖3中所示的4-4線表示圖3的構成的局部剖視圖。
[0016]圖5A是表示本發明的一個實施方式的電氣設備的分隔件接合裝置的立體圖。
[0017]圖5B是從輸送方向的上游側觀察該接合裝置時的圖。
[0018]圖5C是表示該接合裝置中的分隔件接合部附近的側視圖。
[0019]圖f5D是表示該接合裝置中的分隔件接合部的變形例的立體圖。
[0020]圖5E是圖的主視圖。
[0021]圖5F是圖的俯視圖。
[0022]圖6是表示圖5A的分隔件保持部、分隔件接合部、分隔件輸送追隨部和裝袋電極輸送部的立體圖。
[0023]圖7是表示圖5A的分隔件接合部的立體圖。
[0024]圖8是示意性地表示即將由圖5A的分隔件接合部對一對陶瓷分隔件進行接合之前的狀態的局部剖視圖。
[0025]圖9是從沿著輸送方向的側面表示圖8狀態下的一對陶瓷分隔件的照片。
[0026]圖10是示意性地表示剛剛由圖5A的分隔件接合部將一對陶瓷分隔件接合之后的狀態的局部剖視圖。
[0027]圖11是從沿著輸送方向的側面表示圖10狀態下的一對陶瓷分隔件的照片。
[0028]圖12是表示圖5A的分隔件接合部的變幅桿的各種形態的立體圖。
[0029]圖13是表示第一實施方式的變形例的電氣設備的分隔件接合裝置中的、分隔件保持部、分隔件接合部、分隔件輸送追隨部和裝袋電極輸送部的立體圖。
[0030]圖14是表示圖13的分隔件保持部和分隔件接合部的工作的剖視圖。
【具體實施方式】
[0031]以下，參照附圖，對本發明的實施方式進行說明。在附圖的說明中，對同一要素標注同一附圖標記，省略重復的說明。為了便于說明，圖中構件的大小、比例而進行了夸張，可能與實際的大小、比例有所差異。在圖1?圖14的所有的圖中，利用X、Y及Z表示的箭頭表示方位。以X表示的箭頭的方向表示陶瓷分隔件40、正極20等的輸送方向X。以Y表示的箭頭的方向表示與陶瓷分隔件40、正極20等的輸送方向交叉的方向Y。以Z表示的箭頭的方向表示陶瓷分隔件40、正極20等的層疊方向Ζ。
[0032](電氣設備)
[0033]如圖1?圖4所示，利用分隔件接合裝置100接合而形成的電氣設備例如相當于鋰離子二次電池10的裝袋電極11。鋰離子二次電池10是利用外包裝50將進行充放電的發電元件12密封起來而構成的。發電元件12是將利用一對陶瓷分隔件40夾持正極20并接合而成的裝袋電極11與負極30交替層疊而構成的。
[0034]即使鋰離子二次電池10產生振動或受到撞擊，通過利用形成于一對陶瓷分隔件40的兩端的接合部40h來抑制正極20的移動，從而防止了隔著陶瓷分隔件40相鄰的正極20與負極30之間的短路。接合部40h是這樣形成的:在使陶瓷層42彼此面對面的狀態下，使聚丙烯層41彼此部分熔融，同時使與熔融的聚丙烯層41鄰接的陶瓷層42向周圍區域移動而成為骨架(日語:粗)，使面對面的聚丙烯層41彼此熔接在一起。
[0035]分隔件接合裝置100示于圖5A?圖7等圖中。分隔件接合裝置100在電氣設備(鋰離子二次電池10的裝袋電極11)的接合中使用。分隔件接合裝置100對含有片狀的熔融件(相當于聚丙烯層41)和層疊于聚丙烯層41的熔融溫度比聚丙烯層41的熔融溫度高的熔融件(相當于聚丙烯層41)的陶瓷分隔件40彼此進行接合。
[0036]分隔件接合裝置100包括:輸送電極(正極20或者負極30)的電極輸送部110;輸送要層疊于正極20的一個面上的陶瓷分隔件40的第一分隔件輸送部120(相當于分隔件輸送部)；以及輸送要層疊于正極20的另一個面上的陶瓷分隔件40的第二分隔件輸送部130(相當于分隔件輸送部)。另外，分隔件接合裝置100包括:對夾持有正極20的一對陶瓷分隔件40進行保持的分隔件保持部140;將一對陶瓷分隔件40彼此接合的分隔件接合部150;在陶瓷分隔件40彼此接合在一起的期間內追隨裝袋電極輸送部170的輸送動作的分隔件輸送追隨部160。并且，分隔件接合裝置100包括輸送裝袋電極11的裝袋電極輸送部170及分別對各構成構件的工作進行控制的控制部180。
[0037]首先，參照圖1?圖4，基于含有裝袋電極11的鋰離子二次電池10的構成對利用分隔件接合裝置100接合而形成的該裝袋電極11進行說明。
[0038]圖1是表示用電氣設備(裝袋電極11)構成的鋰離子二次電池10的立體圖。圖2是將圖1的鋰離子二次電池10分解為各構成構件進行表示的分解立體圖。圖3是表示在圖1的裝袋電極11的兩面分別層疊有負極30的狀態的立體圖。圖4是沿圖3中所示的4-4線表示圖3的構成的局部剖視圖。
[0039]正極20相當于電極，是將正極活性物質22粘結在作為導電體的正極集電體21的兩面而形成的。將電力引出的正極電極端子21a是從正極集電體21—端的一部分延伸出來而形成的。層疊了多層的正極20的正極電極端子21a通過焊接或者粘接而相互固定。
[0040]正極20的正極集電體21的材料利用例如膨脹鋁(日語^二夕Λ製工年只
K夕夕/W、鋁網(日語:7二夕厶製人;)、穿孔鋁板(日語:T二夕厶製于K^夕/W。正極20的正極活性物質22的材料利用各種氧化物(LiMn2O4那樣的鋰錳氧化物、二氧化錳、LiN12那樣的鋰鎳氧化物、LiCoO2那樣的鋰鈷氧化物、含鋰的鎳鈷氧化物，或者含鋰的非晶氧化1凡)或者硫族化合物(一■硫化欽、一■硫化鑰)等等。
[0041 ]負極30相當于與正極20極性相異的電極，是將負極活性物質32粘結在作為導電體的負極集電體31的兩面而形成的。負極電極端子31a是以不與形成于正極20的正極電極端子21a重疊的方式從負極集電體31的一端的一部分延伸出來而形成的。負極30的縱向長度比正極20的縱向長度長。負極30的橫向長度與正極20的橫向長度一樣。層疊了多層的負極
30的負極電極端子31a通過焊接或者粘結而相互固定。
[0042]負極30的負極集電體31的材料利用例如銅制膨脹合金(日語:銅製工年只K夕夕/W、銅網(日語:銅製人7>二)或者穿孔銅板(日語:銅製于夕/W。負極30的負極活性物質32的材料利用吸藏并釋放鋰離子的碳材料。這樣的碳材料利用例如，天然石墨、人造石墨、炭黑、活性炭、碳纖維、焦炭，或者將有機前體(苯樹脂、聚丙烯腈，或者纖維素)在惰性氣氛中進行熱處理而合成的碳。
[0043]陶瓷分隔件40設于正極20與負極30之間，將該正極20與負極30進行電氣隔離。陶瓷分隔件40將電解液保持在正極20與負極30之間，以保證離子的傳導性。陶瓷分隔件40形成為矩形形狀。陶瓷分隔件40的縱向長度比負極30的除去了負極電極端子31a的部分的縱向長度長。
[0044]如圖4所示，陶瓷分隔件40例如是將相當于耐熱件的陶瓷層42層疊到相當于熔融件的聚丙烯層41上而形成的。陶瓷層42的熔融溫度比聚丙烯層41的熔融溫度高。一對陶瓷分隔件40將正極20夾持，使陶瓷層42彼此面對面地層疊。陶瓷層42與正極20的正極活性物質22抵接。
[0045]陶瓷分隔件40的聚丙烯層41是將聚丙烯制成片狀而形成的。聚丙烯層41中含浸了通過將電解質溶解在非水溶劑而調制出的非水電解液。由于將非水電解液保持在聚丙烯層41中，所以其含有了聚合物。陶瓷層42例如是通過將在高溫下對無機化合物進行成形而形成的陶瓷涂布在聚丙烯層41上并使其干燥而形成的。陶瓷由通過二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦等陶瓷粒子與粘合劑的結合而形成的多孔物質構成。
[0046]—對陶瓷分隔件40利用分別在沿著分隔件接合裝置100的輸送方向X的縱向兩端形成的多個接合部40h彼此接合在一起。接合部40h是這樣形成的:在使陶瓷層42彼此面對面的狀態下使聚丙烯層41彼此部分熔融，同時使與聚丙烯層41鄰接的陶瓷層42向周圍區域移動而成為骨架，將面對面的聚丙烯層41彼此熔接在一起。
[0047]以利用一對陶瓷分隔件40夾持正極20的兩面的方式進行層疊后將其裝袋，構成了裝袋電極U。接合部40h在一對陶瓷分隔件40的沿著縱向的兩側例如在兩端部和中央部分別各形成3個。即使鋰離子二次電池10產生振動或者受到撞擊，也能利用形成于陶瓷分隔件40的縱向兩端的接合部40h抑制正極20在裝袋電極11內的移動。即，能夠防止隔著陶瓷分隔件40而相鄰的正極20與負極30之間的短路。因此，鋰離子二次電池10能夠維持所期望的電氣特性。
[0048]外包裝50例如由內部設有金屬板的層壓片51及52構成，其將發電元件12從兩側包覆后密封起來。在用層壓片51及52將發電元件12密封時，將該層壓片51及52的周圍的局部開放，將周圍的其他部分通過熱熔接等進行密封。從層壓片51及52的開放的部分注入電解液，使陶瓷分隔件40等構件中含浸電解液。通過對內部減壓而將空氣從層壓片51及52的開放部排出，同時對該開放部也進行熱熔接，將外包裝50完全密封。
[0049]外包裝50的層壓片51及52，例如，分別將三種材料層疊起來而形成了三層結構。第一層相當于熱熔型樹脂，利用例如聚乙烯(PE)、離聚物或者乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。使第一層的材料與負極30鄰接