JP2018006224A - 二次電池の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス抜きのためのサイクルタイムの短縮化と必要な設備の簡素化を図りつつ、電解液が飛び散るのを抑制する。【解決手段】中間製品１０のうち発電要素３の収容領域に隣接するガス抜き部１２に対して、可動側封止ブロック１９と一体的に前進動作するカッター１６をガス抜き部１２に突き刺して、ガス抜き孔８を形成する（図５の（ａ）および（ｂ））。ガス抜き孔８がカッター１６の窓部２７ｄに臨んでいる状態で、ガス抜き孔８からのガスの排出を許容しつつ、固定側および可動側の双方の封止ブロック１８，１９がガス抜き部１２の厚みを一次規制する。その後、双方の封止ブロック１８，１９がガスの排出ができなくなるまでガス抜き部１２を加圧拘束して封止する（図５の（ｃ））。【選択図】図５

Description

本発明は、例えばリチウムイオン二次電池に代表されるような二次電池の製造装置および製造方法に関し、特に外装フィルムを重ね合わせることにより袋状に形成された外装体内に発電要素および電解液を収容・封入してなる二次電池の中間製品にガス抜きを施して二次電池に仕上げる二次電池の製造装置および製造方法に関する。

この種の二次電池の製造技術として例えば特許文献１，２に開示されたものが提案されている。特許文献１に開示された技術では、二次電池の中間製品における外装体のうち発電要素収容領域以外の領域にガス抜き部が予め設定されていて、このガス抜き部を利用してガス抜きを行うようにしている。

具体的には、特許文献１に開示された技術では、ガス抜き部に含まれている電解液の発電要素収容領域側への戻し動作を目的として、拘束パッドやローラにてガス抜き部の外装フィルムが互いに密着するように押圧する工程と、その押圧状態にてカッターをガス抜き部に突き刺して横移動させることでガス抜き孔を形成する工程と、拘束パッドやローラさらにはカッターが退避した状態で、発電要素収容領域において外装体が発電要素から離れるように吸着パッドにて吸引してガス抜き孔の開口を拡げる工程と、中間製品の周囲雰囲気を減圧して実質的に真空状態とし、外装体内部のガスを外部に吸引して排出する工程と、ガス抜き部のうちガス抜き孔よりも発電要素収容領域に近い部分を熱溶着により封止して外装体を再度密閉状態とする工程と、を有している。

また、同様の技術として、上記特許文献１に開示された押圧工程とそのための拘束パッドやローラを廃止したものが特許文献２にて提案されている。

国際公開第２０１３／１８７１６１号 特開２０１５−８８３２４号公報

しかしながら、この特許文献１に記載された技術では、ガス抜きのための工程数が多いためにサイクルタイムが長くなるだけでなく、そのための設備構造も複雑になるという問題がある。また、特許文献２に記載された技術では、押圧工程とそのための拘束パッドやローラを廃止したことによる相応の利点はあるものの、ガス抜き時にガス抜き孔から同時に電解液が噴出して飛び散ることがある。そのため、外装体内部の電解液の減少や周囲の汚損等の二次的不具合をもたらすおそれがあり、なおも改善の余地を残している。

本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、ガス抜きのためのサイクルタイムの短縮化と必要な設備の簡素化を図りつつ、電解液が飛び散るのを抑制できるようにした二次電池の製造装置および製造方法を提供するものである。

本発明に係る製造装置は、外装フィルムを重ね合わせることにより袋状に形成された外装体内に発電要素および電解液を収容・封入してなるものを二次電池の中間製品とし、この中間製品は外装体のうち発電要素収容領域以外の領域にガス抜き部が予め設定されていることを前提としている。

そして、前記ガス抜き部のうち発電要素収容領域に近い部分に当接する固定側封止ブロックと、前記ガス抜き部のうち固定側封止ブロックよりも反発電要素収容領域側と対向するように進退移動可能に配置されたカッターと、前記カッターを進退移動させるカッター駆動機構と、前記ガス抜き部を挟んで固定側封止ブロックと対向するように配置され、前記カッターと一体的に前進動作することにより、固定側封止ブロックとの間にガス抜き部を挟み込む可動側封止ブロックと、を備えている。

さらに、前記カッターは、ガス抜き部への切り込みによりガス抜き孔を形成する切刃部と、当該切刃部よりも前進動作方向後方側に開口形成されて当該切刃部により形成されたガス抜き孔から排出されるガスを逃がす窓部と、を有している。

その上で、前記カッターと可動側封止ブロックとの相対位置関係として、前進動作中のカッターにより形成されたガス抜き孔が当該カッターの窓部に臨んでいる状態で、ガス抜き孔からのガスの排出を許容しつつ双方の封止ブロックがガス抜き部の厚みを一次規制する一方、前記カッターの前進動作終了時には、ガス抜き孔からのガスの排出ができなくなるまで双方の封止ブロックがガス抜き部を加圧拘束して、当該ガス抜き部を封止するように設定されている。

本発明によれば、固定側および可動側の双方の封止ブロック以外にガス抜き部を押さえる機構が不要であるため、設備の簡素化が図れるとともに、カッターが可動側の封止ブロックと一体的に前進するいわゆる１モーションの過程で、ガス抜き孔の形成とガス抜き部の一次規制、ガス抜きおよび再封止のそれぞれが行われるため、ガス抜きのためのサイクルタイムの短縮化が図れて生産性の向上に寄与できる。また、固定側および可動側の双方の封止ブロックでガス抜き部を一次規制することで、ガスの放出に伴って電解液が飛び散るのを抑制することができ、電解液の飛散による二次的不具合を未然に防止することができる。

本発明に係る製造装置によって製造される二次電池の外観説明図。 図１に示した二次電池が製品として仕上げられる前の中間製品の外観説明図 図２に示した中間製品を図１に示した二次電池に仕上げるための製造装置の概略構造を示す説明図。 図３において孔加工を司っているカッターの詳細を示す拡大平面説明図。 図３に示した製造装置の要部の挙動を拡大して示す工程説明図。

図１〜５は本発明に係る二次電池の製造装置を実施するためのより具体的な形態を示し、特に図１は上記製造装置によって製造される二次電池１の外観説明図を、図２は図１の二次電池１として仕上げられる前の中間製品（サブアセンブリ）１０の外観説明図をそれぞれ示している。

図１に示す二次電池１は、長方形状の偏平な薄型形状を有し、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の車両を駆動するために使用する積層型のリチウムイオン二次電池である。そして、周知のように、かかる二次電池１を単電池またはセルとして用いて複数個組み合わせることで、電池モジュールまたは電池パックが構築されることになる。

図１に示すように、二次電池１は、袋状の外装体２に発電要素３を電解液とともに封入して形成される。外装体２のうち互いに対向する二辺部からは電力を取り出すための正極タブ４および負極タブ５が引き出されている。なお、正極タブ４および負極タブ５は共に同じ一辺部から引き出されていても良い。そして、外装体２の四周の周縁部を残してその中央部の発電要素３の収容部分が表裏両面側に膨出している。

外装体２は二枚の外装フィルム２ａを重ね合わせることで袋状に形成されていて、重ね合わせた二枚の外装フィルム２ａの周縁部を略Ｕの字状または図１の上向きコの字状に溶着した第１融着部６と、略Ｕの字状または上向きコの字状の開口部を第１融着部６と連続するように溶着した第２融着部７と、を有する。なお、重ね合わせた二枚の外装フィルム２ａ同士の間には正極タブ４および負極タブ５が挟まれている。第１融着部６において正極タブ４および負極タブ５が挟まれている部分では、各外装フィルム２ａはそれぞれ正極タブ４および負極タブ５に接着されている。

各外装フィルム２ａは可撓性を有し、且つ薄く軽量であって、熱溶着や超音波溶着等によって容易に融着できるとともに、気密性および水分非透過性に優れた材料からなることが好ましい。外装フィルム２ａは例えば二つの高分子樹脂層の間に金属層を配置した三層構造のラミネートフィルムであって、金属層としては例えばアルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅等の金属箔が用いられ、高分子樹脂層としては例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の熱溶着性樹脂フィルムが用いられる。

図１に示す発電要素３は、周知のように正極および負極を両者の間にセパレータを介装しながら複数組積層したものであって、外装体２内に電解液とともに封入される。なお、複数組の正極と負極およびセパレータとからなる発電要素３の構造は周知であるので詳細な図示は省略している。また、各正極は例えばアルミニウム箔等の正極集電体のうちセパレータと向かい合う表裏両面に正極活物質を塗布して正極活物質層を形成したものであり、同様に、各負極は例えば銅箔等の負極集電体のうちセパレータと向かい合う表裏両面に負極活物質を塗布して負極活物質層を形成したものである。複数の正極集電体および負極集電体は、それぞれ同極同士が接続され、正極タブ４、負極タブ５に接続される。また、セパレータは正極活物質層と負極活物質層とを物理的に隔離する機能を有し、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の多孔質薄膜状のものが用いられる。そして、正極タブ４および負極タブ５は外装体２の第１融着部６を介して外装体２の外側に引き出される。

図２は図１の二次電池１として仕上げられる前の中間製品（サブアセンブリ）１０の外観図を示している。発電要素３を電解液とともに外装体２内に封入して初期充電を行うと、化学反応によって発電要素３からガスが発生する。外装体２内に発生したガスを外装体２の外部に排出するために、後述するように外装体２の一部を切断してスリット状にガス抜き孔８を形成する。なお、本実施の形態では、発電要素３および電解液を外装体２内に封入して封止した上で、ガス抜き孔８を形成してガス抜きを行う前およびガス抜きを行った後であるかにかかわらず、図２の状態の電池組立体を上記のように中間製品（サブアセンブリ）１０と称する。

図２に示すように、中間製品１０の外装体２は、正極タブ４および負極タブ５を挟んで重ね合わせた二枚の外装フィルム２ａの周縁部を略Ｕの字状または略コの字状に溶着した第１融着部６と、略Ｕの字状または略コの字状の開口部を外装体２の周縁部側において溶着した補助融着部９と、を有する。

図１に示す二次電池１は、図２に示す中間製品１０の外装体２のうち補助融着部９と発電要素３の収容領域との間にガス抜き孔８を形成し、外装体２の内部のガスを排出した後、第２融着部７を形成し、図２に示す切断線１１に沿って、ガス抜き孔８を含む領域をトリミングすることによって形成される。なお、第２融着部７は、ガス抜き孔８と発電要素３の収容領域との間に形成される。また、切断線１１は第２融着部７とガス抜き孔８との間に位置するように設定される。

本実施の形態では、ガス抜き孔８を形成する対象は中間製品１０であるので、外装体２において外装フィルム２ａ同士が重なる縁部としては補助融着部９が相当する。また、ガス抜き孔８を形成する部分を含む外装体２の縁部（補助融着部９）と発電要素３の収容領域との間の中間部分をガス抜き部１２と称する。ガス抜き部１２は、初期充電において発電要素３から生じたガスによって膨らんだ形状を有する。

図３は、図２に示した中間製品１０にガス抜き孔８を形成してガス抜きを施した上で、図１に示した二次電池１に仕上げるための製造装置の概略構造を示している。

図３に示す製造装置では、ベース部１３に箱状のチャンバー１４がかぶせることで密閉空間Ｒが形成され、この密閉空間Ｒでの作業として上記中間製品１０のガス抜きが行われる。ベース部１３上には、図２に示した中間製品１０が発電要素３を下側とし、ガス抜き部１２を上側にして、直立姿勢にて位置決めされる。ベース部１３上に位置決めされた中間製品１０は、両側からパッド１５にて軽く押圧されて、位置決めされた直立姿勢を保持する。

ベース部１３上に位置決めされた中間製品１０のガス抜き部１２を挟んでその両側に、ガス抜き孔８（図２参照）を形成するための板状のカッター１６とカッター受け部１７とが対向配置されるとともに、カッター１６とカッター受け部１７の下側に、固定側封止ブロック１８と可動側封止ブロック１９とが同様に対向配置される。カッター受け部１７と固定側封止ブロック１８が定位置固定式のものであるのに対して、カッター１６と可動側封止ブロック１９はカッター受け部１７や固定側封止ブロック１８に対して進退移動可能となっている。なお、カッター１６の詳細は後述する。

カッター１６と可動側封止ブロック１９は共に共通のスライダ２０に固定支持されていて、スライダ２０はエアシリンダその他の直動型アクチュエータ２１の作動ロッド２１ａに連結・支持されている。これにより、カッター１６と可動側封止ブロック１９は直動型アクチュエータ２１の伸縮作動によりスライダ２０ごと進退移動することになり、直動型アクチュエータ２１はカッター駆動機構として機能する。

共通のスライダ２０に固定支持されているカッター１６と可動側封止ブロック１９は図３に示した位置を待機のための後退位置とし、前進動作時には図３に示した位置からカッター１６がカッター受け部１７に向かって、可動側封止ブロック１９が固定側封止ブロック１８に向かってそれぞれ一体的に前進移動することになる。カッター１６がカッター受け部１７に向かって前進動作することにより、後述するように、カッター１６が中間製品１０のガス抜き部１２に厚み方向から突き刺さってスリット状にガス抜き孔８（図２参照）を形成することになる。なお、カッター受け部１７にはカッター１６を受容可能なスロット部１７ａが形成されている。

また、固定側封止ブロック１８および可動側封止ブロック１９は共に、図２に示した中間製品１０の切断線１１の方向に沿った全幅寸法をカバーし得るだけの長さを有しているとともに、双方の封止ブロック１８，１９の内部には例えばインパルス通電方式のバンドヒータが内蔵されている。固定側封止ブロック１８は定位置固定式のものであるために、ベース部１３上に中間製品１０が直立姿勢で正しく位置決めされると、固定側封止ブロック１８はガス抜き部１２の一方の面に軽く当接した状態となる。そして、上記のようにカッター１６がカッター受け部１７に向かって前進動作する際には、可動側封止ブロック１９は固定側封止ブロック１８に向かって前進動作し、中間製品１０のガス抜き部１２を双方の封止ブロック１８，１９間に挟み込んでそのガス抜き部１２の厚みを規制する機能を有する。

この場合において、チャンバー１４側にはストッパープレート２２が密着配置されている一方、作動ロッド２１ａ側には位置決めプレート２３が固定配置されていて、カッター１６と可動側封止ブロック１９がスライダ２０ごと前進動作する時には、ストッパープレート２３が位置決めプレート２２に当接することでスライダ２０の前進限位置が規制される。また、ストッパープレート２２が例えば多点停止可能なエアシリンダその他の直立姿勢の直動型アクチュエータ２４の作動ロッド２４ａに連結・支持されていることにより、共通のスライダ２０に固定支持されているカッター１６と可動側封止ブロック１９の高さ位置調整が可能となっている。

さらに、チャンバー１４にはドライガス供給装置２５と負圧発生器２６とが接続されている。中間製品１０がチャンバー１４内に位置決めされたならば、負圧発生器２６によりチャンバー１４内の大気を排出しつつ、代わってドライガス供給装置２５がチャンバー１４内にドライガスとして例えばドライエアまたは不活性ガスを供給する。その一方、中間製品１０の外装体２からのガス抜きに際しては、負圧発生器２６がチャンバー１４内のガスを真空引きにより排出して所定圧まで減圧し、所定圧に到達した時点で真空引きを停止し、所定時間保持することになる。

カッター１６は、図２に示した中間製品１０に予め設定してあるガス抜き部１２における外装体２を切り開いてガス抜き孔８を形成する機能を有する。すなわち、カッター１６は、図３に示した待機位置から可動側封止ブロック１９とともに前進動作することで、図２に示したガス抜き部１２に突き刺さり当該ガス抜き部１２を切り開いてスリット状にガス抜き孔８を形成する。

図４はカッター１６を拡大した平面説明図を示していて、同図では後述する図５の（ｃ）に相当するところのカッター１６の前進限位置での状態を示している。

カッター１６は図４に示すように板状のものであって、本体部２７の先端に形成されて幅方向中央部の頂部２７ａが尖った山形状の鋭利な先端切刃部２７ｂと、先端切刃部２７ｂの両側において互いに平行な側面切刃部２７ｃと、先端切刃部２７ｂよりもカッター１６自体の前進方向後方側に形成された比較的大きな変形三角形の窓部２７ｄと、を有している。

先端切刃部２７ｂは、ガス抜き部１２に対して最初に突き当たる頂部２７ａから外装体２の表面に対して鋭角をなして延びており、カッター１６の進退方向に対して交差する幅方向寸法が、スリット状のガス抜き孔８として切り開くべき長さとほぼ同等の寸法を有する。つまり、先端切刃部２７ｂは二等辺三角形の双方の斜辺に相当する形状に形成されていて、その先端切刃部２７ｂに連続するように側面切刃部２７ｃが形成されている。このため、カッター１６が前進するだけで、先端切刃部２７ｂと側面切刃部２７ｃとにより、ガス抜き部１２にガス抜き孔８を切り開くように形成することができる。

また、先端切刃部２７ｂの後方側の窓部２７ｄは、先端切刃部２７ｂがガス抜き部１２にガス抜き孔８を切り開いた直後から、その切り開いたばかりのガス抜き孔８から排出されるガスを滞りなく外部に排出させる機能を有する。

なお、カッター１６の本体部２７に比較的大きなな変形三角形の窓部２７ｄを形成しているのは、窓部２７ｄがないと、カッター１６の下面が蓋となってガス抜き孔８の上部を塞いでしまうので、外装体２内のガスが円滑に排出されなくなるとの知見に基づいている。

また、ガス抜き孔８は、正確には、ガス抜き部１２にカッター１６が突き刺されることで表裏両面の外装フィルム２ａに形成された直線状の切り込み（スリット）と、その切り込み位置において表裏両面の外装フィルム２ａ同士のなす間隙（空間）の双方を含むものであるが、外装フィルム２ａの厚みが極小であることもあり、ここでは両者を区別することなく、両者を含むかたちでガス抜き孔８と称するものとする。

したがって、カッター１６が前進動作するだけでガス抜き部１２にガス抜き孔８が形成されるので、ガス抜き部１２に無理な力が加わらず、ガス抜き孔８の形状が変形してしまうのを抑制することができる。また、カッター１６がガス抜き孔８に突き刺さっている状態で外装体２内のガスを抜くことができるので、サイクルタイムの短縮化が図れて二次電池１の生産性向上に寄与することができる。さらに、ガス抜き孔８が外部に露出する領域と時間が少なくなるので、外装体２内への異物の混入を防止する上でも有利となる。

図５は図３に示した製造装置の要部の挙動を拡大して示す工程説明図である。同図（ａ）に示すように、図２のベース部１３上に中間製品１０が直立姿勢にて位置決めされると、固定側封止ブロッ１８は定位置固定式のものであるため、中間製品１０のガス抜き部１２のうち一方の側面が固定側封止ブロック１８に軽く当接するかたちとなる。

また、ベース部１３上に中間製品１０が直立姿勢にて位置決めされると、図３に示したドライガス供給装置２５と負圧発生器２６が作動し、負圧発生器２６によりチャンバー１４内の大気を排出しつつ、代わってドライガス供給装置２５がチャンバー１４内にドライガスとしてドライエアまたは不活性ガスを供給し、チャンバー１４内にドライガス雰囲気を生成することになる。

続いて、図５の（ｂ）に示すように、ドライガス雰囲気中において、直動型アクチュエータ２１の作動によりカッター１６が可動側封止ブロック１９とともにスライダ２０ごと前進動作して、ガス抜き孔８（図２参照）の加工に移行することになる。具体的には、図４および図５の（ｂ）に示すように、中間製品１０のガス抜き部１２にカッター１６の先端切刃部２７ｂ側から先に突き刺すことにより、ガス抜き部１２における表裏両面の外装フィルム２ａをカッター１６の幅方向に切り開いてスリット状のガス抜き孔８を形成する。この時、カッター１６の前進動作に伴い、同時に可動側封止ブロック１９も固定側封止ブロック１８に向かって前進動作することになるので、固定側封止ブロック１８と可動側封止ブロック１９とがガス抜き部１２のうち発電要素３の収容領域に近い部分を挟み込んで、ガス抜き部１２の厚み寸法を一次的に規制する。

また、カッター１６の前進動作の開始と相前後して、ドライガス供給装置２５によるドライエアまたは不活性ガスを供給を停止する一方、チャンバー１４内を負圧発生器２６の真空引きのみによる減圧または真空雰囲気状態として、中間製品１０の外装体２内のガスをガス抜き孔８からチャンバー１４内に排出する。

このガス抜き時におけるカッター１６と可動側封止ブロック１９との相対位置関係としては、図５の（ｂ）に示すように、前進動作中のカッター１６により形成されたガス抜き孔８が当該カッター１６の窓部２７ｄに臨んでいる状態で、ガス抜き孔８からのガスの排出を許容しつつ固定側封止ブロック１８と可動側封止ブロック１９とがガス抜き部１２の厚みを一次規制するように設定されているものとする。

こうすることにより、ガス抜き孔８からの外装体２内のガスの排出がカッター１６の窓部２７ｄを通して行われるようになり、ガス抜き孔８からのガスの排出がカッター１６の存在によって阻害されることがないだけでなく、双方の封止ブロック１８，１９によりガス抜き部１２の厚みを一次規制することにより、中間製品１０のうち発電要素３の収容領域からガス抜き孔８に向かうガス抜き部１２でのガス通路領域が狭められ、外装体２内のガスとともに電解液がガス抜き孔８から飛び散るのを抑制することができる。

なお、図５の（ｂ）は、同図の（ａ）の状態から同図の（ｃ）の状態に連続的に移行している途中の瞬間的な状態にほかならないから、ガス抜き部１２の厚みは時間の経過とともに双方の封止ブロック１８，１９同士の拘束によって徐々に狭められていることになり、これによってもまた、外装体２内のガスとともに電解液がガス抜き孔８から飛び散るのを一段と抑制することができる。また、図５の（ｂ）に示したガス抜き部１２において、ガス抜き孔８に向かうガスの通流を許容しつつ、そのガス抜き部１２の厚みを規制するための双方の封止ブロック１８，１９同士の間隔は、外装フィルム２ａの厚み等を考慮して実験的あるいは経験的に設定するものとし、例えば数ミリ程度に設定される。

以上のようなガス抜きはカッター１６の前進動作中において行われ、所定時間ガス抜きが行われると、図５の（ｃ）に示すように、やがては可動側封止ブロック１９が前進限位置に到達してガス抜き部１２を介して固定側封止ブロック１８に突き当たり、当該可動側封止ブロック１９の前進動作停止のタイミングで、双方の封止ブロック１８，１９同士が外装体２からのガスの排出ができなくなるまでガス抜き部１２を加圧拘束して封止することになる。

そして、可動側封止ブロック１９が前進限位置に到達したことは、同時にカッター１６も前進限位置に到達したことにほかならず、この状態では、図５の（ｃ）に示すように、なおもガス抜き部１２に形成されたガス抜き孔８がカッター１６の窓部２７ｄに臨んでいることになる。つまり、この時のカッター１６と可動側封止ブロック１９との相対位置関係として、カッター１６の前進動作終了時には、ガス抜き孔８からのガスの排出ができなくなるまで双方の封止ブロック１８，１９同士がガス抜き部１２を加圧拘束して、当該ガス抜き部１２を封止することになる。なお、図５の（ｃ）に示すカッター１６の前進動作終了時には、必ずしもガス抜き部１２に形成されたガス抜き孔８がカッター１６の窓部２７ｄに臨んでいる必要はない。

この後、図５の（ｃ）に示すように、双方の封止ブロック１８，１９同士が中間製品１０のガス抜き部１２を加圧拘束している状態で、双方の封止ブロック１８，１９に内蔵されている図示外のバンドヒータに所定時間だけインパルス通電がなされて、ガス抜き部１２における外装体２の双方の外装体フィルム２ａに熱溶着を施して、図２に示した第２融着部７を形成することで再密閉化のための外装体２の封止が完了する。

ガス抜きに続いて第２融着部７の形成をもって仕上げられた中間製品１０は図２に示すとおりであって、この中間製品１０は、ガス抜き孔８の形成に関与したカッター１６や可動側封止ブロック１９が後退動作するのを待って、図３のチャンバー１４から取り出された後に、図２に示すように、後工程においてガス抜き孔８や補助融着部９を含む非製品領域を切断線１１からカットしてトリミングすることで、図１に示した二次電池１に最終的に仕上げられることになる。

このように本実施の形態によれば、固定側および可動側の双方の封止ブロック１８，１９以外にガス抜き部１２を押さえる機構が不要であるため、設備の簡素化を図る上で有利となる。また、カッター１６が可動側の封止ブロック１９と一体的に前進動作するいわゆる１モーションの過程で、ガス抜き孔８の形成とガス抜き部１２の一次規制、ガス抜きおよび再封止のそれぞれが行われるため、ガス抜きのためのサイクルタイムの短縮化が図れて生産性の向上に寄与することができる。

さらに、一体的に進退移動するカッター１６と可動側封止ブロック１９との相対位置関係として、前進動作中のカッター１６により形成されたガス抜き孔８が当該カッター１６の窓部２７ｄに臨んでいる状態で、ガス抜き孔８からのガスの排出を許容しつつ双方の封止ブロック１８，１９同士がガス抜き部１２の厚みを一次規制する一方、カッター１６の前進動作終了時には、ガス抜き孔８からのガスの排出ができなくなるまで双方の封止ブロック１８，１９同士がガス抜き部１２を加圧拘束して、当該ガス抜き部１２を封止するように設定されているので、外装体２内のガスとともに電解液がガス抜き孔８から飛び散るのを抑制して、その電解液の飛び散りや飛散による二次的不具合の発生を未然に防止することができる。

その上、カッター１６の先端切刃部２７ｂの形状を山形状とし、その先端切刃部２７ｂの両側に側面切刃部２７ｃを設定してあるので、カッター１６をガス抜き部１２に突き当てて前進させるだけでガス抜き孔８を徐々に切り開くことができる。このため、カッター１６の進行に伴ってガス抜き孔８が変形する不具合がなくなり、ガスの排出が容易となる。加えて、ガス抜き孔８は、カッターの先端切刃部２７ｂが当該ガス抜き孔８を通過し終わるまでは、カッター１６の前進とともに次第に大きく切り開かれていくので、ガス抜き部１２に溜まっているガスは比較的ゆっくりと排出される。このため、ガス抜き孔８の周辺に残留している電解液があっても、電解液はガス抜き孔８から排出されていくガスにつられて飛び出すことはない。

さらに、カッター１６の窓部２７ｄの開口幅の寸法をガス抜き部１２の厚み寸法よりも大きく設定してあるため、ガス抜き孔８の形成によってカッター１６の先端切刃部２７ｂで切り開かれたガス抜き部１２の厚み寸法全体が窓部２７ｄ内に確実に位置させることができ、ガス抜き孔８から排出されるガスを窓部２７ｄを通して迅速に排出させることができる。

ここで、上記の実施の形態では、リチウムイオン二次電池を例にとって説明したが、本発明はリチウムイオン二次電池に限らず、リチウムイオン二次電池以外の他の二次電池の製造にも適用することができる。

また、上記の実施の形態では、カッター１６に形成される窓部２７ｄの形状を略変形三角形状にしたものを例示しているが、窓部２７ｄの形状は略変形三角形状に限定されるものではない。図５の（ｂ）に示したように、カッター１６と可動側封止ブロック１９との相対位置関係として、前進動作中のカッター１６により形成されたガス抜き孔８が当該カッター１６の窓部２７ｄに臨んでいる状態で、ガス抜き孔８からのガスの排出を許容しつつ双方の封止ブロック１８，１９がガス抜き部１２の厚みを一次規制するという条件を満たすかぎり、窓部２７ｄの形状が略変形三角形状以外のものであっても、上記の実施の実施の形態と同様に所期の目的を達成することができる。

１…二次電池
２…外装体
２ａ…外装フィルム
３…発電要素
８…ガス抜き孔
１０…中間製品
１２…ガス抜き部
１６…カッター
１８…固定側封止ブロック
１９…可動側封止ブロック
２１…直動型アクチュエータ（カッター駆動機構）
２７…本体部
２７ｂ…先端切刃部
２７ｄ…窓部

Claims (7)

1. 外装フィルムを重ね合わせることにより袋状に形成された外装体内に発電要素および電解液を収容・封入してなる中間製品にガス抜きを施して二次電池に仕上げる二次電池の製造装置であって、
   前記中間製品は外装体のうち発電要素収容領域以外の領域にガス抜き部が予め設定されている一方、
   前記ガス抜き部のうち発電要素収容領域に近い部分に当接する固定側封止ブロックと、
   前記ガス抜き部を挟んで固定側封止ブロックと反対側であって且つガス抜き部のうち固定側封止ブロックよりも反発電要素収容領域側と対向するように進退移動可能に配置され、前進動作に基づくガス抜き部の厚み方向への切り込みにより当該ガス抜き部の外装体を切り開いてスリット状のガス抜き孔を形成するカッターと、
   前記カッターを進退移動させるカッター駆動機構と、
   前記ガス抜き部を挟んで固定側封止ブロックと対向するように配置され、前記カッターと一体的に前進動作することにより、固定側封止ブロックとの間にガス抜き部を挟み込む可動側封止ブロックと、
   を備えているとともに、
   前記カッターは、ガス抜き部への切り込みによりガス抜き孔を形成する切刃部と、当該切刃部よりも前進動作方向後方側に開口形成されて当該切刃部により形成されたガス抜き孔から排出されるガスを逃がす窓部と、を有していて、
   前記カッターと可動側封止ブロックとの相対位置関係として、前進動作中のカッターにより形成されたガス抜き孔が当該カッターの窓部に臨んでいる状態で、ガス抜き孔からのガスの排出を許容しつつ双方の封止ブロックがガス抜き部の厚みを一次規制する一方、前記カッターの前進動作終了時には、ガス抜き孔からのガスの排出ができなくなるまで双方の封止ブロックがガス抜き部を加圧拘束して、当該ガス抜き部を封止するように設定されていることを特徴とする二次電池の製造装置。
2. 前記ガス抜き部の封止は、当該ガス抜き部を加圧拘束している双方の封止ブロックへの通電・加熱によりガス抜き部に熱溶着を施すものであることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の製造装置。
3. 前記カッターの窓部は、当該カッターの進退移動方向に沿う開口幅寸法がガス抜き部の厚み寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の二次電池の製造装置。
4. 外装フィルムを重ね合わせることにより袋状に形成された外装体内に発電要素および電解液を収容・封入してなる中間製品にガス抜きを施して二次電池に仕上げる二次電池の製造方法であって、
   前記中間製品は外装体のうち発電要素収容領域以外の領域にガス抜き部が予め設定されている一方、
   前記ガス抜き部の厚み方向へのカッターの前進動作に基づく切り込みにより当該ガス抜き部の外装体を切り開いてスリット状のガス抜き孔を形成して、外装体内部のガスを排出するガス抜き工程を含んでいるとともに、
   前記カッターは、ガス抜き部への切り込みによりガス抜き孔を形成する切刃部と、当該切刃部よりも前進動作方向後方側に開口形成されて当該切刃部により形成されたガス抜き孔から排出されるガスを逃がす窓部と、を有していて、
   前記ガス抜き工程では、
   前進動作中のカッターにより形成されたガス抜き孔が当該カッターの窓部に臨んでいる状態で、ガス抜き孔からのガスの排出を許容しつつカッターよりも外装体の発電要素収容領域側に位置している一対の封止ブロック同士がガス抜き部の厚みを一次規制する一方、前記カッターの前進動作終了時には、ガス抜き孔からのガスの排出ができなくなるまで一対の封止ブロック同士がガス抜き部を加圧拘束して、当該ガス抜き部を封止することを特徴とする二次電池の製造方法。
5. 前記ガス抜き部の封止は、当該ガス抜き部を加圧拘束している一対の封止ブロックへの通電・加熱によりガス抜き部に熱溶着を施すものであることを特徴とする請求項４に記載の二次電池の製造方法。
6. 前記ガス抜き部を挟んで固定側封止ブロックと可動側封止ブロックとが対向配置されていて、当該可動側封止ブロックが前記カッターと一体的に前進動作する過程で、前記ガス抜き部の厚みの一次規制とそれに続くガス抜き部の封止とを行うことを特徴とする請求項４または５に記載の二次電池の製造方法。
7. 前記ガス抜きは減圧状態の外部雰囲気下で行うことを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の二次電池の製造方法。

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