电气设备的分隔件接合装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及电气设备的分隔件接合装置。
【背景技术】
[0002]以往，锂离子二次电池这样的电池是利用外包装将进行充放电的发电元件密封起来而构成的。发电元件例如是将用一对分隔件夹持正极而形成的装袋电极与负极交替层叠多层而构成的。装袋电极是通过将其两端接合来抑制正极的移动，从而防止与隔着分隔件相邻的正极和负极之间产生短路(例如，参照专利文献I ο)。另外，二次电池的构成构件的接合有的是用超声波进行的(例如，参照专利文献2)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献I:日本特开平9-320636号公报
[0006]专利文献2:日本特开2012-59696号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
[0008]在二次电池这样的电气设备的构成构件的接合是利用超声波进行接合的情况下，可以实现温度特性高、像箔片那样薄的构件彼此间的接合。可是，在使用超声波的单元中，由于产生超声波的振子、使振动放大的增压器等构成复杂，在将其配置在各种设备所排列的量产流水线上的情况下设备整体的尺寸变大，存在对工厂等场所的建筑物的空间造成压力这样的问题。
[0009]本发明是为了解决上述问题而做成的，其目的是提供一种即使将利用超声波进行接合的单元应用在流水线设备中也能使设备所占用的空间小型化的电气设备的分隔件接合装置。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]达成了上述目的的本发明是将夹持电极的一对分隔件相互接合的电气设备的分隔件接合装置。该装置包括:产生超声波振动的发射部;使所产生的振动放大的放大部;把放大后的振动作用于分隔件从而将所述一对分隔件接合的抵接部;和将一对分隔件输送到要利用抵接部对一对分隔件进行接合的接合位置的分隔件输送部。本发明的特征在于，发射部、放大部和抵接部排列在平行于分隔件的输送方向且与分隔件的面正交的面上，或者，将发射部及放大部排列在从平行于分隔件的输送方向的方向看时比抵接部靠近分隔件的宽度方向中央的位置。
【附图说明】
[0012]图1是表示利用本发明的一个实施方式的电气设备(装袋电极)构成的锂离子二次电池的立体图。
[0013]图2是将图1的锂离子二次电池分解为各构成构件进行表示的分解立体图。
[0014]图3是表示在图1的装袋电极的两面分别层叠了负极的状态的立体图。
[0015]图4是沿图3中所示的4-4线表示图3的构成的局部剖视图。
[0016]图5A是表示本发明的一个实施方式的电气设备的分隔件接合装置的立体图。
[0017]图5B是从输送方向的上游侧观察该接合装置时的图。
[0018]图5C是表示该接合装置中的分隔件接合部附近的侧视图。
[0019]图f5D是表示该接合装置中的分隔件接合部的变形例的立体图。
[0020]图5E是图的主视图。
[0021]图5F是图的俯视图。
[0022]图6是表示图5A的分隔件保持部、分隔件接合部、分隔件输送追随部和装袋电极输送部的立体图。
[0023]图7是表示图5A的分隔件接合部的立体图。
[0024]图8是示意性地表示即将由图5A的分隔件接合部对一对陶瓷分隔件进行接合之前的状态的局部剖视图。
[0025]图9是从沿着输送方向的侧面表示图8状态下的一对陶瓷分隔件的照片。
[0026]图10是示意性地表示刚刚由图5A的分隔件接合部将一对陶瓷分隔件接合之后的状态的局部剖视图。
[0027]图11是从沿着输送方向的侧面表示图10状态下的一对陶瓷分隔件的照片。
[0028]图12是表示图5A的分隔件接合部的变幅杆的各种形态的立体图。
[0029]图13是表示第一实施方式的变形例的电气设备的分隔件接合装置中的、分隔件保持部、分隔件接合部、分隔件输送追随部和装袋电极输送部的立体图。
[0030]图14是表示图13的分隔件保持部和分隔件接合部的工作的剖视图。
【具体实施方式】
[0031]以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在附图的说明中，对同一要素标注同一附图标记，省略重复的说明。为了便于说明，图中构件的大小、比例而进行了夸张，可能与实际的大小、比例有所差异。在图1?图14的所有的图中，利用X、Y及Z表示的箭头表示方位。以X表示的箭头的方向表示陶瓷分隔件40、正极20等的输送方向X。以Y表示的箭头的方向表示与陶瓷分隔件40、正极20等的输送方向交叉的方向Y。以Z表示的箭头的方向表示陶瓷分隔件40、正极20等的层叠方向Ζ。
[0032](电气设备)
[0033]如图1?图4所示，利用分隔件接合装置100接合而形成的电气设备例如相当于锂离子二次电池10的装袋电极11。锂离子二次电池10是利用外包装50将进行充放电的发电元件12密封起来而构成的。发电元件12是将利用一对陶瓷分隔件40夹持正极20并接合而成的装袋电极11与负极30交替层叠而构成的。
[0034]即使锂离子二次电池10产生振动或受到撞击，通过利用形成于一对陶瓷分隔件40的两端的接合部40h来抑制正极20的移动，从而防止了隔着陶瓷分隔件40相邻的正极20与负极30之间的短路。接合部40h是这样形成的:在使陶瓷层42彼此面对面的状态下，使聚丙烯层41彼此部分熔融，同时使与熔融的聚丙烯层41邻接的陶瓷层42向周围区域移动而成为骨架(日语:粗)，使面对面的聚丙烯层41彼此熔接在一起。
[0035]分隔件接合装置100示于图5A?图7等图中。分隔件接合装置100在电气设备(锂离子二次电池10的装袋电极11)的接合中使用。分隔件接合装置100对含有片状的熔融件(相当于聚丙烯层41)和层叠于聚丙烯层41的熔融温度比聚丙烯层41的熔融温度高的熔融件(相当于聚丙烯层41)的陶瓷分隔件40彼此进行接合。
[0036]分隔件接合装置100包括:输送电极(正极20或者负极30)的电极输送部110;输送要层叠于正极20的一个面上的陶瓷分隔件40的第一分隔件输送部120(相当于分隔件输送部)；以及输送要层叠于正极20的另一个面上的陶瓷分隔件40的第二分隔件输送部130(相当于分隔件输送部)。另外，分隔件接合装置100包括:对夹持有正极20的一对陶瓷分隔件40进行保持的分隔件保持部140;将一对陶瓷分隔件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间内追随装袋电极输送部170的输送动作的分隔件输送追随部160。并且，分隔件接合装置100包括输送装袋电极11的装袋电极输送部170及分别对各构成构件的工作进行控制的控制部180。
[0037]首先，参照图1?图4，基于含有装袋电极11的锂离子二次电池10的构成对利用分隔件接合装置100接合而形成的该装袋电极11进行说明。
[0038]图1是表示用电气设备(装袋电极11)构成的锂离子二次电池10的立体图。图2是将图1的锂离子二次电池10分解为各构成构件进行表示的分解立体图。图3是表示在图1的装袋电极11的两面分别层叠有负极30的状态的立体图。图4是沿图3中所示的4-4线表示图3的构成的局部剖视图。
[0039]正极20相当于电极，是将正极活性物质22粘结在作为导电体的正极集电体21的两面而形成的。将电力引出的正极电极端子21a是从正极集电体21—端的一部分延伸出来而形成的。层叠了多层的正极20的正极电极端子21a通过焊接或者粘接而相互固定。
[0040]正极20的正极集电体21的材料利用例如膨胀铝(日语^二夕Λ製工年只
K夕夕/W、铝网(日语:7二夕厶製人;)、穿孔铝板(日语:T二夕厶製于K^夕/W。正极20的正极活性物质22的材料利用各种氧化物(LiMn2O4那样的锂锰氧化物、二氧化锰、LiN12那样的锂镍氧化物、LiCoO2那样的锂钴氧化物、含锂的镍钴氧化物，或者含锂的非晶氧化1凡)或者硫族化合物(一■硫化钦、一■硫化钥)等等。
[0041 ]负极30相当于与正极20极性相异的电极，是将负极活性物质32粘结在作为导电体的负极集电体31的两面而形成的。负极电极端子31a是以不与形成于正极20的正极电极端子21a重叠的方式从负极集电体31的一端的一部分延伸出来而形成的。负极30的纵向长度比正极20的纵向长度长。负极30的横向长度与正极20的横向长度一样。层叠了多层的负极
30的负极电极端子31a通过焊接或者粘结而相互固定。
[0042]负极30的负极集电体31的材料利用例如铜制膨胀合金(日语:銅製工年只K夕夕/W、铜网(日语:銅製人7>二)或者穿孔铜板(日语:銅製于夕/W。负极30的负极活性物质32的材料利用吸藏并释放锂离子的碳材料。这样的碳材料利用例如，天然石墨、人造石墨、炭黑、活性炭、碳纤维、焦炭，或者将有机前体(苯树脂、聚丙烯腈，或者纤维素)在惰性气氛中进行热处理而合成的碳。
[0043]陶瓷分隔件40设于正极20与负极30之间，将该正极20与负极30进行电气隔离。陶瓷分隔件40将电解液保持在正极20与负极30之间，以保证离子的传导性。陶瓷分隔件40形成为矩形形状。陶瓷分隔件40的纵向长度比负极30的除去了负极电极端子31a的部分的纵向长度长。
[0044]如图4所示，陶瓷分隔件40例如是将相当于耐热件的陶瓷层42层叠到相当于熔融件的聚丙烯层41上而形成的。陶瓷层42的熔融温度比聚丙烯层41的熔融温度高。一对陶瓷分隔件40将正极20夹持，使陶瓷层42彼此面对面地层叠。陶瓷层42与正极20的正极活性物质22抵接。
[0045]陶瓷分隔件40的聚丙烯层41是将聚丙烯制成片状而形成的。聚丙烯层41中含浸了通过将电解质溶解在非水溶剂而调制出的非水电解液。由于将非水电解液保持在聚丙烯层41中，所以其含有了聚合物。陶瓷层42例如是通过将在高温下对无机化合物进行成形而形成的陶瓷涂布在聚丙烯层41上并使其干燥而形成的。陶瓷由通过二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化钛等陶瓷粒子与粘合剂的结合而形成的多孔物质构成。
[0046]—对陶瓷分隔件40利用分别在沿着分隔件接合装置100的输送方向X的纵向两端形成的多个接合部40h彼此接合在一起。接合部40h是这样形成的:在使陶瓷层42彼此面对面的状态下使聚丙烯层41彼此部分熔融，同时使与聚丙烯层41邻接的陶瓷层42向周围区域移动而成为骨架，将面对面的聚丙烯层41彼此熔接在一起。
[0047]以利用一对陶瓷分隔件40夹持正极20的两面的方式进行层叠后将其装袋，构成了装袋电极U。接合部40h在一对陶瓷分隔件40的沿着纵向的两侧例如在两端部和中央部分别各形成3个。即使锂离子二次电池10产生振动或者受到撞击，也能利用形成于陶瓷分隔件40的纵向两端的接合部40h抑制正极20在装袋电极11内的移动。即，能够防止隔着陶瓷分隔件40而相邻的正极20与负极30之间的短路。因此，锂离子二次电池10能够维持所期望的电气特性。
[0048]外包装50例如由内部设有金属板的层压片51及52构成，其将发电元件12从两侧包覆后密封起来。在用层压片51及52将发电元件12密封时，将该层压片51及52的周围的局部开放，将周围的其他部分通过热熔接等进行密封。从层压片51及52的开放的部分注入电解液，使陶瓷分隔件40等构件中含浸电解液。通过对内部减压而将空气从层压片51及52的开放部排出，同时对该开放部也进行热熔接，将外包装50完全密封。
[0049]外包装50的层压片51及52，例如，分别将三种材料层叠起来而形成了三层结构。第一层相当于热熔型树脂，利用例如聚乙烯(PE)、离聚物或者乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。使第一层的材料与负极30邻接