JP2012003960A - リード部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード部材を製造する際に、ホットプレスによってリード導体に絶縁フィルムを熱溶着するにあたって、リード導体に対する絶縁フィルムの位置ずれがない作業性に優れた製造方法を提供する。
【解決手段】ホットプレス２０内にリード導体２の一部を配置した状態でリード導体２を支持し、ホットプレス２０内に位置するリード導体２の両面に絶縁フィルム３を配置する。絶縁フィルム３は、ホットプレス２０の両側に設けた絶縁フィルム３の幅よりも狭いガイド溝を有するガイド部材１１ａ〜１１ｄによって位置決めし、リード導体２と絶縁フィルム３とをホットプレス２０で加熱・加圧することにより、リード導体２に絶縁フィルム３を貼り付けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード部材の製造方法に関する。

電子機器の小型化と共に電源としての電池の小型化、軽量化が求められている。また、高エネルギー密度化、高エネルギー効率化に対する要求もあり、このような要求を満たすものとして、リチウムイオン電池などの非水電解質電池への期待が高まっている。非水電解質電池としては、例えば、特許文献１に開示されているように、正極板、負極板及び電解液を、金属箔層を含む多層フィルムからなる封入袋に収納し、正極板、負極板の電極板に接続したリード導体を外部に取り出す構造のものが知られている。

非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード部材１は、図６（Ａ）に示すように、リード導体２の取り出し部分に絶縁フィルム３からなる絶縁体を形成することによって作製している。このリード導体２への絶縁フィルム３の形成は、図６（Ｂ）に示すように、通常、熱可塑性層４を形成する熱可塑性樹脂フィルムと架橋層５を形成する架橋樹脂フィルムを貼り合わせた絶縁フィルム３をリード導体２の両面に配置し、ホットプレスによってこの絶縁フィルム３を熱溶着することによって行われている。

特開２００１−１０２０１６号公報

リード導体２に絶縁フィルム３を貼る際には、リード導体２の端部から絶縁フィルム３までの距離（図６で示す距離Ｌ）を一定にしなくてはならないが、絶縁フィルム３に反りが生じることによって、位置ずれが生じることがあった。

図７は、リード導体に絶縁体を形成する際に用いる製造装置の一例を示す図であり、ホットプレス２０とリード導体を固定する固定治具３０とを示している。また、図８は、リード導体に絶縁体を形成する際に用いる製造装置の一例を示す図であり、ホットプレスに対して絶縁フィルムを供給しているところを説明するための図である。

固定治具３０は、リード導体２の位置決めを行うものであり、リード導体２は、固定治具３０の把持部材３１，３２によって把持されることにより水平に位置決めされ、これにより、ホットプレス２０に対しても位置決めされることになる。

リード導体２に絶縁体を形成するにあたっては、まず、リード導体２を固定治具３０で水平に片持ち支持する。この状態で、図８に示すように、リード導体２の上下両側に絶縁フィルム３を配置する。そして、この配置した部分を上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２とで挟み込み、リード導体２と絶縁フィルム３を加圧・加熱することにより、リード導体２の露出部両面に絶縁フィルム３を熱溶着して貼り付けている。

ここで、絶縁フィルム３は通常リールに巻かれており、図８ではこのリールは図示していないが、絶縁フィルム３は矢印Ａで示す方向にリールから繰り出されて、ホットプレス２０の上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２との間で、リード導体２の上下に配置される。そして、ホットプレス２０に対して上流側と下流側にそれぞれ絶縁フィルムガイド４１ａ〜４１ｄを配置することにより、繰り出された絶縁フィルム３を位置決めしている。

これらの絶縁フィルムガイド４１ａ〜４１ｄは、図９（Ａ）で示すように、絶縁フィルム３の幅方向端部をガイドするためのガイド溝４２を有する略コの字型の部材である。そして、ガイド溝４２の幅Ｙは絶縁フィルム３の幅Ｗと同じ幅で形成されている。しかしながら、絶縁フィルム３は、ホットプレス２０からの熱の影響やリールから繰り出す際の応力等の影響により、反りを生じることがあった。

このため、図９（Ｂ）で示すように、絶縁フィルムガイド４１のガイド溝内に配置された絶縁フィルム３とガイド溝４２との間に間隙が生じ、絶縁フィルム３がこのガイド溝１２内で動くため位置決めができないことがあった。この結果、金属リード２に対する絶縁フィルム３の貼り付け位置がずれることがあった。

本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード部材を製造する際に、ホットプレスによってリード導体に絶縁フィルムを熱溶着するにあたって、リード導体に対する絶縁フィルムの位置ずれがない作業性に優れた製造方法を提供することを目的とする。

本発明による非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード部材の製造方法では、ホットプレス内にリード導体の一部を配置した状態でリード導体を支持し、ホットプレス内に位置するリード導体の両面に絶縁フィルムを配置し、絶縁フィルムを、ホットプレスの両側に設けた絶縁フィルムの幅よりも狭いガイド溝を有するガイド部材によって位置決めし、リード導体と絶縁フィルムをホットプレスで加熱・加圧することにより、リード導体に絶縁フィルムを貼り付けている。

ここで、ガイド部材に設けたガイド溝の幅は絶縁フィルムの幅の９５％以上とするのが好ましい。また、ガイド部材は、ホットプレスに固着されていてもよく、リード導体がホットプレスに複数配置されていてもよい。

本発明によれば、絶縁フィルムが、ホットプレスの両側に設けた絶縁フィルムの幅よりも狭いガイド溝を有するガイド部材によって位置決めされるため、リード導体に絶縁フィルムを熱溶着する際に、リード導体に対する絶縁フィルムの位置ずれを生じない。

本発明のリード部材の製造方法に係る製造装置を示す図である。 図１で示す製造装置の略中央部分を上方から見た図である。 本発明によるガイド部材を示す図である。 本発明のリード部材の製造方法に係る他の製造装置を示す図である。 図４で示す製造装置の一部分の斜視図である。 非水電解質電池のリード部材を示す図である。 リード部材の製造方法に係る製造装置を示す図である。 図７で示す製造装置を別の視点から見た図である。 ガイド部材を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明のリード部材の製造方法に係る好適な実施の形態について説明する。図１は、本発明のリード部材の製造方法に係る製造装置を示す図であり、図２は図１に示す製造装置を略中央部分の上方から見た図である。

図１において、ホットプレス２０は、上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２とから成るとともに、上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２とは、ともに上下に移動可能となっており、リード導体２の絶縁フィルム３を配置した部分を上下から挟み、リード導体２と絶縁フィルム３を加圧・加熱するようになっている。また、上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２のホットプレス表面には耐熱ゴム２３がそれぞれ貼着されている。

絶縁フィルム３は、図示していないがリールに巻かれており、図１の左側から繰り出され、ローラー１３によって方向を変えられて、ホットプレス内に位置するリード導体の両面に供給されるようになっている。そして、ホットプレス２０の両側、すなわち絶縁フィルム３が供給される上流側と下流側には、それぞれリード導体２の上側に供給される絶縁フィルム３に対するガイド部材である絶縁フィルムガイド１１ａ、１１ｂが、また、リード導体２の下側に供給される絶縁フィルム３に対するガイド部材である絶縁フィルムガイド１１ｃ、１１ｄが配置されている。

絶縁フィルムガイドは、図３で示すように絶縁３の幅方向端部をガイドするためのガイド溝１３を有する略コの字型の部材からなっている。そして、ガイド溝１３の幅Ｙは絶縁フィルム３の幅Ｗよりも狭く形成されている。このため、絶縁フィルム３が反った場合でも、ガイド溝１２と絶縁フィルム３との間に間隙が生じることがなく絶縁フィルム３がガイド溝１２に治まるため、リード導体２に対する位置ずれが生じない。

表１は、絶縁フィルムＷとガイド部材のガイド溝の幅Ｙとをそれぞれ変えてリード部材を試作し、リード導体の端部から絶縁フィルムまでの距離（図６で示す距離Ｌ）がどの程度ずれたかによって評価を行った結果を示すものである。評価としては、試作した各リード部材につき、設定値の３％以内の位置ずれについては良好（ＯＫ）とし、３％を超えるものについては不良（ＮＧ）とした。

表１の結果から、ガイド部材のガイド溝の幅Ｙは狭すぎても絶縁フィルムの位置ずれが大きくなることが分かる。そして、絶縁フィルムＷとガイド部材のガイド溝の幅Ｙとの差（Ｗ−Ｙ）は絶縁フィルムの幅の５％以下にしておくとよい。換言すれば、ガイド溝の幅Ｙは絶縁フィルムＷの幅より小さくかつ９５％以上としておくとよい。ここで、絶縁フィルムの幅Ｗは、１０〜３０ｍｍのものを用いるとよい。

次に、本発明によるリード部材の製造方法の例について説明する。
まず、長尺の金属箔を一定長に切断して、個片のリード導体２を得る。このリード導体２の一方の端部を、図７で示すような固定治具３０で片持ち支持し、リード導体２の水平方向の位置決めを行う。

ここで、非水電解質蓄電デバイスの正電極に接続されるリード導体２は正の高電位となるので、リード導体２の材料としては、電解液との接触により溶解が生じないように、電極板と同じアルミ又はチタンあるいはこれらの合金を用いる。また、負電極に接続されるリード導体２は、過充電でリチウムが析出し過放電で電位が高くなることから、リード導体２の材料としては、リチウムに腐食されにくく、リチウムと合金が形成されにくく、かつ、高電位で溶解されにくいように、電極板と同じ銅又はニッケルあるいはこれらの合金を用いる。

リード導体２となるアルミニウム板やニッケル板あるいはニッケルメッキ銅板等の寸法は、幅１０〜１００ｍｍ、長さ３０〜１００ｍｍ、厚さ０．１〜０．５ｍｍのものが用いられる。

一方、ホットプレス２０の上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２の間に、２枚の絶縁フィルム３を所定の間隔を保った状態で供給する。その際、ホットプレス２０の両側に配置した絶縁フィルムガイド１１ａ〜１１ｄによって、２枚の絶縁フィルム３がそれぞれホットプレス２０に対して位置決めされた状態で、上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２の間に配置される。

ここで、絶縁フィルム３としては、例えば、無水マレイン酸変性低密度ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂からなる熱可塑性樹脂フィルムで形成された熱可塑性層４と、架橋されたポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる架橋樹脂フィルムで形成された架橋層５を貼り合わせた２層構造のものが用いられる。なお、絶縁フィルムの材料はこれらに限定されることはなく、従来から非水電解質蓄電デバイス用リード部材に用いられている材料であればよい。

次に、片持ち支持したリード導体２の他端側をホットプレス２０の上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２の間に配置された２枚の絶縁フィルム３の間に挿入する。この場合、リード導体２と絶縁フィルム３とが直交するようにしておくことが望ましい。そして、絶縁フィルム３を配置したリード導体２の部分をホットプレス２０の上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２で上下から挟み、リード導体２と絶縁フィルム３を加圧・加熱する。プレス条件は、例えば、ホットプレス表面に設けた耐熱ゴムの表面温度が１００℃〜２５０℃、耐熱ゴムの表面圧力が１００〜５００ｋＰａ、プレス時間１〜２０ｓｅｃで加熱・加圧を行う。

絶縁フィルム３を設けたリード導体２の部分をホットプレス２０の上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２で上下から挟む際に、絶縁フィルムガイド１１ａ〜１１ｄも上下に移動するようにしておくことが望ましい。また、固定部材３０のリード導体２を把持する把持部材が製造ライン上を搬送装置によりホットプレス２０へ順次送られていくように自動化してもよく、手動で把持部材が移動するようにしてもよい。

さらに、１本のリード導体に絶縁フィルムを張り付ける例を示したが、ホットプレス２０に複数本のリード導体を配置し、これら複数本のリード導体に同時に絶縁フィルムを張り付けるようにしてもよい。

なお、プレスは、１回で行ってもよいが、接着層となる架橋層５の融点より低い温度で仮プレスを行い、その後、本プレスを行うようにしてもよい。この場合、仮プレス時の温度が低いことにより、絶縁フィルム３の熱変形による位置ずれがなくなるため望ましい。

次に、絶縁フィルム３をリード導体２に貼りつけた後は、絶縁フィルムのホットプレスの両側で切断し、固定治具から絶縁フィルム３が熱溶着されたリード導体２を取り出し、必要に応じて絶縁フィルム３を所定の長さにカットしてリード部材１を得る。

以上の製造工程では、リード導体２は固定治具によって位置決めされており、また、絶縁フィルム３は絶縁フィルムガイド１１ａ〜１１ｄによって位置決めされているため、リード導体２に対する絶縁フィルム３も位置決めされることになり、両者の位置ずれが生じることがない。

図４は、本発明のリード部材の製造方法に係る他の製造装置を示す図であり、図５は図４で示す製造装置の一部分の斜視図である。
図４に示す製造装置では、ホットプレス２０の一方の上部ホットプレス２２の両側に、絶縁フィルム３の位置決めを行うためのガイド部材として、絶縁フィルムガイド１１’ａ、１１’ｂを配置している。この絶縁フィルムガイド１１’ａ、１１’ｂは、上部ホットプレス２２に固着されて上部ホットプレス２２とともに上下動するようにしてもよいし、上部ホットプレス２２とは独立して動作し、上部ホットプレス２２より先に動作するようにしてもよい。

そして、上部ホットプレス２１と下部ホットプレス２２とでリード導体２と絶縁フィルムとを挟み込んで熱溶着する際に、リード導体２の上下に位置する絶縁フィルム３は絶縁フィルムガイド１１’ａ、１１’ｂによって位置決めされるため、リード導体２に対して絶縁フィルム３が位置ずれを生じることがない。
なお、図４では、ホットプレス２０に配置するリード導体２が２本の場合の例を示している。その他の構成については、図１のものと同様であるので説明を省略する。

また、上記の実施例では、リード導体は長尺の金属箔を一定長に切断した個片のものを用いるようにしたが、個片に切断する前の長尺のリード導体を、ホットプレス内で絶縁フィルムと直交するように送り込み、この長尺のリード導体の上下に絶縁フィルムを繰り出して融着し、その後、絶縁フィルムを所定長さに切断し、さらに、長尺のリード導体を個片に切断するようにしてもよい。

１…リード部材、２…リード導体、３…絶縁フィルム、１１，４１…絶縁フィルムガイド、１２，４２…ガイド溝、１３…ローラー、２０…ホットプレス、２１…上部ホットプレス、２２…下部ホットプレス、３０…固定治具、３１…上部把持部材、３２…下部把持部材。

Claims (3)

1. ホットプレス内に、リード導体の一部を配置した状態で該リード導体を支持するとともに前記ホットプレス内に位置するリード導体の両面に絶縁フィルムを配置し、該絶縁フィルムをホットプレスで加熱・加圧することにより、前記リード導体に前記絶縁フィルムを貼り付けて、非水電解質蓄電デバイスに使用されるリード部材を製造する方法であって、前記絶縁フィルムの幅よりも狭いガイド溝を有するガイド部材を前記ホットプレスの両側に設けることによって、前記絶縁フィルムを位置決めすることを特徴とするリード部材の製造方法。
2. 前記ガイド部材に設けたガイド溝の幅が、前記絶縁フィルムの幅の９５％以上であること特徴とする請求項１に記載のリード部材の製造方法。
3. 前記リード導体が前記ホットプレス内に複数配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリード部材の製造方法。

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