專利名稱：二次電池及二次電池制造方法以及二次電池制造裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及二次電池及制造該電池的二次電池制造方法以及二次電池制造裝置。
背景技術：
近些年，要求移動電話、電視攝像機、筆記本電腦等所用的電源體積小、重量輕、容量大、電壓高，例如使用鋰離子聚合物電池、鋰電池等二次電池。
該二次電池中，鋰離子聚合物電池的電極按照“日本專利特開平11-339785號公報”所述的工序，先制成聚合物電池用的正極電極和負極電極，接著將多片該正極電極和負極電極層疊在一起，以這種狀態把溶液狀的電解質物質注入集電體，然后，利用于燥爐加熱處理使電解質物質固化，通過以上的步驟而制成。
上述電極的制造包括以下幾道工序，即分別將正極材料、負極材料隔膜材料涂在載體材料上逐一形成卷筒狀的正極材料薄膜、負極材料薄膜、及隔膜材料薄膜的制膜工序；分別將正極材料薄膜、負極材料薄膜、及隔膜材料薄膜切成規定的寬度逐一形成卷筒狀的正極材料薄膜、負極材料薄膜、及隔膜材料薄膜的工序；夾住集電體將切成規定寬度的卷筒狀的正極材料薄膜及負極材料薄膜分別粘貼在該集電體的兩面進行層疊而逐一形成正極電極薄膜及負極電極薄膜的正極及負極的集電體疊片工序；在形成疊片的負極電極薄膜的兩面粘貼隔膜材料薄膜的帶隔膜的負極電極薄膜形成工序；用金屬模將正極電極薄膜及帶隔膜的負極電極薄膜的各自兩側邊緣的集電部分沖裁成規定形狀的落料工序；用金屬模只對載體材料上的正極電極薄膜進行半切斷的正極電極薄膜半切斷工序；將經半切斷的正極電極薄膜在規定的位置以一定間隔轉印在隔膜的負極電極薄膜的兩面的轉印工序；將轉印過的正極電極薄膜及帶隔膜的負極電極層疊在一起的疊片工序；及用金屬模將轉印過的正極電極薄膜和帶隔膜的負極電極薄膜層疊成的組合體沖成一個一個電極的工序。
由于上述電極制造方法中要用9道工序制成電極，接著，再以多片該電極層疊在一起的狀態，在溶液狀電解質物質注入集電體后，通過用干燥爐加熱處理使電解質物質固化，從而制成規定的鋰離子聚合物電池，所以存在諸多問題，如制造工序多并必須設置與各道工序對應的裝置，制造裝置整體顯得龐大，并各裝置控制過于復雜，同時工序太多，生產效率低等。
此外存在的問題是，向層疊后的集電體內均勻地注入溶液狀的電解質物質是件非常困難的事，要產生電解質物質的注入不均勻，同時還因該電解質物質固化時產生的氣體殘留下來形成氣泡而變成不合格。
再有的問題是，因為使用絕緣用的隔膜材料薄膜，所以需要絕緣用隔膜材料薄膜的供給機構，同時驅動控制裝置變得復雜，并且成本增加，二次電池本身的體積也增大。
本發明之目的在于提供一種能防止不合格品產生、提高生產效率、降低生產成本及制造裝置成本、以及能減少二次電池體積的二次電池及二次電池制造方法、以及二次電池制造裝置。

發明內容
本發明的二次電池，在正極電極片狀物及負極電極片狀物的各自的兩個面上分別連續涂布含有電解及絕緣物質的溶液，再對涂布在正極電極片狀物及負極電極片狀物上含有電解及絕緣物質的溶液加熱，分別使電解及絕緣物質粘合后，將粘合著所述電解及絕緣物質的正極電極片狀物和粘合著電解及絕緣物質的負極電極片狀物層疊并卷成規定的形狀后，形成二次電池。
按照本發明的二次電池，因為分別在正極電極片狀物及負極電極片狀物的兩個面上連續涂布含有電解及絕緣物質的溶液，加熱在正極電極片狀物及負極電極片狀物上涂布的含有電解及絕緣物質的溶液，分別使電解及絕緣物質粘合后，將粘合所述電解及絕緣物質的正極電極片狀物和粘合電解及絕緣物質的負極電極片狀物層疊并卷成規定的形狀后而形成，所以，能提供效率高、而且幾乎不產生電解質物質注入不均勻及氣泡等的產品，同時由于沒有隔膜介于其間，所以能提高卷繞密度，同時二次電池本身能做得緊湊。
另外，在本發明的二次電池中，最好在正極電極片狀物及負極電極片狀物的規定位置上分別裝有集電用引出片。通過安裝集電用引出片，從而能提供效率高的、集電用引出片不破損并幾乎不產生電解質物質注入不均勻及氣泡等的產品。
另外，在本發明的二次電池中，正極或負極電極片狀物的正極電極片狀物用正極活性物質、導電材料及粘接材料構成，而負極電極片狀物用負極活性物質、導電材料、及粘接材料構成。最好正極活性物質為鋰的氧化物，負極活性物質為碳素材料，導電材料為天然石墨或碳黑、或乙炔碳黑，粘接材料為聚四氟乙烯(PTFE)或聚氟亞乙烯“(PVDF)或六氟丙烯(ヘキサフロロプロピレン)(HEP)的溶液或它們的共聚物的溶液。特別是最好形成負極活性物質的碳素材料為焦炭系碳素或石墨系碳素材料。
另外，在本發明的二次電池中，形成正極或負極電極片狀物的集電材料最好為不銹鋼、鎳、銅等箔片或沖孔金屬(punched metal)、多孔金屬網。
另外，本發明的二次電池制造方法，包括以下工序，有送出正極電極片狀物的工序、在正極電極片狀物的兩面連續涂布含有電解及絕緣物質溶液的第1涂布工程、對涂布在正極電極片狀物的兩面的含有電解及絕緣物質的溶液進行加熱使電解及絕緣物質粘合的第1加熱工序、送出負極電極片狀物的工序、在負極電極片狀物的兩面的連續涂布含有電解及絕緣物質溶液的第2涂布工序、對涂布在負極電極片狀物的兩面含有電解及絕緣物質的溶液進行加熱使電解及絕緣物質粘合的第2加熱工序、及將粘合著電解及絕緣物質的正極電極片狀物和粘合著電解及絕緣物質的負極片狀物層疊并卷成規定形狀的卷繞工序。
按照本發明的二次電池制造方法，因為利用上述工序制造二次電池，故能防止產生電解質物質注入不均勻及氣泡等缺陷而產生的不合格品，另外，還能大大減少加工工序，大幅度提高生產效率。
另外，在本發明的二次電池制造方法中，最好分別在送出正極片狀物的工序和第1涂布工序之間設置在正極電極片狀物上安裝集電用引出片的工序、和在送出負極電極片狀物的工序和第2涂布工序之間設置在負極電極片狀物上安裝集電用引出片的工序。這樣，通過分別在上述的工序間設置將集電用引出片安裝在正極電極片狀物上的工序、和將集電用引出片安裝在負極電極片狀物上的工序，從而能防止在使用正極電極片狀物及負極電極片狀物時導致各引出片破損。另外，能防止電解質物質注入不均勻及氣泡等缺陷而產生的不合格品，同時還能大大減少加工工序，大幅度提高生產效率。
另外，在本發明的二次電池制造方法中，最好貯存在二次電池的形成操作時所需數量的正極電極片狀物及負極電極片狀物。例如，在送出正極電極片狀物的工序中，在停止送出正極電極片狀物時，通過使正極電極片狀物貯存在將集電用引出片安裝在正極電極片狀物上的工序的下游工序中，從而能在下游工序中連續輸送正極電極片狀物，例如，能在卷繞工序正在卷繞中，僅輸送正極或電負極電極片狀物部分，而使卷繞工序上游的工序中貯存正極或負極電極片狀物。
另外，本發明的二次電池制造方法中，卷繞工序最好為對于能自由旋轉支持在裝置底座上并能轉動的轉盤構件，分別安裝著兩個能自由旋轉的卷軸，其中一卷軸位于卷繞位置，另一卷軸位于取出位置，以這一狀態位于卷繞位置的卷軸依次將正極電極片狀物和負極電極片狀物的層疊物卷繞成規定的形狀，層疊物一旦卷成規定的形狀，通過轉盤構件轉動，位于卷繞位置的卷軸移動到取出位置，同時位于取出位置的卷軸移到卷繞位置，對于從卷繞位置移到取出位置的卷軸，從它上面取下卷成的層疊物，而對于從取出位置移到卷繞位置的卷軸，則再次卷繞層疊物。這樣，通過卷繞工序能連續地進行卷繞、取出的切換操作及卷繞操作。
另外，本發明的二次電池制造裝置，包括以下的機構，有正極電極片狀物送出機構；第1涂布機構，用于在正極電極片狀物的兩面上連續涂布含有電解及絕緣物質溶液；第1加熱機構，用于對涂布在正極電極片狀物的兩面上的含有電解及絕緣物質的溶液加熱，使電解及絕緣物質粘合；負極電極片狀物送出機構；第2涂布機構，用于將含有電解及絕緣物質溶液連續涂布在負極電極片狀物上；第2加熱機構，對涂布在負極電極片狀物的兩面上含有電解及絕緣物質的溶液加熱，使電解及絕緣物質粘合；及卷繞機構，用于將粘合著電解及絕緣物質的正極電極片狀物和粘合著電解及絕緣物質的負極電極片狀物層疊在一起卷繞成規定的形狀。
按照本發明的二次電池制造裝置，因為是具有上述機構而構成的，所以能高效并可靠地制造無電解質注入不均勻、固化時無氣泡產生的產品，再有，由于減少加工工序，制造裝置整體也能做得緊湊。
另外，本發明的二次電池裝置中，最好在正極電極片狀物送出機構和第1涂布機構之間、及負極電極片狀物送出機構和第2涂布機構之間分別設置集電用引出片安裝機構。
設置這種引出片安裝機構，則能在正極電極片狀物及負極電極片狀物的規定位置形成引出片。另外在能高效并可靠地制造無電解質注入不均勻、固化時無氣泡產生的產品，同時還能因減少加工工序而使制造裝置整體做得緊湊。
另外，本發明的二次電池制造裝置中，最好還包括能貯存規定量正極或負極電極片狀物的貯存輥而構成。通過采用能相對于裝置底座移動的貯存輥結構，從而能貯存規定量的正極或負極電極片狀物。
另外，本發明的二次電池制造裝置中，最好在第1加熱機構或第2加熱機構中，至少有任何一個包括加熱箱本體，它由加熱室和兩個密閉室組成，加熱室利用加過熱的氣體形成的熱風加熱涂布在正極或負極片狀物上含電解及絕緣物質的溶液；密閉室則是用各分隔板將加熱室分別分隔成的密閉的空間；熱風供給裝置，用于向所述加熱室內供熱風；及排氣裝置，該裝置有兩個，用于使熱風分別從各個密閉室中排出，相對片狀物的出入口方向在加熱箱本體上設入口及出口，對著同一方向在各分隔板上設置開口，通過如此地構成第1加熱機構及第2加熱機構，如兩個排氣裝置分別動作，則外部氣體分別從加熱箱本體的出入口吸入，同時從分隔板的開口吸入加熱室內的熱風后排出。因此，能防止加熱室內的熱風分別從加熱箱體的出入口流出。
另外，本發明的二次電池制造裝置中，卷繞機構最好包括能轉動自由地支持在裝置底座上并轉動的轉盤構件、及能轉動自由地安裝在該轉盤構件上的卷軸，最好將卷軸設置在把正極電極片狀物和負極電極片狀物的層疊物依次卷繞成規定形狀的位置、及取出卷繞成的層疊物即二次電池的位置中的至少兩處位置，這樣，通過利用卷軸及轉盤構件構成卷繞機構，在卷繞、取出動作切換時，轉動轉盤構件，分別使位于卷繞位置的卷軸移到取出位置，位于取出位置的卷軸移到卷繞位置，這樣就能連續進行卷繞、取出的切換操作及卷繞操作。在生產量少的場合，在本發明的二次電池制造裝置中，可以將卷軸設置在一處。


第1圖為表示本發明的二次電池裝置的一個實施形態即鋰離子聚合物電池制造裝置的簡要構成圖。
第2圖為表示本發明的鋰離子聚合物電池簡要構成的正視圖。
第3圖為第2圖的簡要側視圖。
具體實施例方式
作為用于解決已有問題的形態，有以下的方式。
現參照

本發明之一實施示例。第1圖為表示本發明的二次電池制造裝置一實施形態即鋰離子聚合物電池制造裝置的簡要構成圖，鋰離子聚合物電池制造裝置包括正極電極片狀物送出機構1、將含有電解及絕緣物質的溶液150連續涂布在正極電極片狀物101的兩個面上的第1涂布機構2、利用熱風將所涂的含有電解及絕緣物質的溶液150加熱使溶劑蒸發讓電解及絕緣物質粘合在正極電極片狀物101上的第1加熱機構3、負極電極片狀物送出機構4、將含有和溶液150含有的電解及絕緣物質相同成分的電解及絕緣物質的溶液160連續涂布在負極電極片狀物111的兩個面上的第2涂布機構5、和第1加熱機構3一樣利用熱風加熱涂布的含有電解及絕緣物質的溶液160使溶劑蒸發并讓電解及絕緣物質粘合在負極電極片狀物111上的第2加熱機構6、以及將粘合電解及絕緣物質151的正極電極片狀物102和粘合電解及絕緣物質161的負極電極片狀物112層疊在一起并以上述的狀態卷繞成規定的形狀(截面形狀為矩形或園形等)的卷繞機構9。含有上述電解及絕緣物質的溶液150、160是溶劑等含有電解質、絕緣物質的溶液，電解及絕緣物質151、161是電解物質和絕緣物質。
第1引出片安裝機構10設置在上述的正極電極片狀物送出機構1上，第2引出片安裝機構11設置在負極電極片狀物送出機構4上。
上述正極電極片狀物送出機構1包括供給裝置15，用于供給正極電極片狀物，該正極電極片狀物為正極電極在兩面的同一位置或偏置規定長度的位置關系并隔開規定的間隔間斷地形成的片狀物；第1導向輥16，用于引導從供料卷筒100引出的正極電極片狀物、第2導向輥17；貯存該正極電極片狀物101規定量的第1貯存輥18；以及驅動輥20和夾緊輥21，由以規定的速度將正極電極片狀物101向第1涂布機構2送出的第1輸送裝置19、和使正極電極片狀物101移動到第1涂布機構2的涂布位置的定位輥22構成。
正極電極片狀物101的供給裝置15的一根夾緊軸23(例如利用供給的壓縮空氣使卡爪等可動部件壓緊軸心的內園面并支持該軸心的氣動夾緊機構)靠軸承轉動自由地安裝在設在機架12的框架上，以該夾緊軸23貫穿正極電極片狀物101的供料卷筒100的狀態將它水平支持。該夾緊軸23靠電動機旋轉，以規定的速度送出正極電極片狀物101。
該供給裝置15的軸心夾頭中至少一方的軸心夾頭在軸心長度方向上移動，同時，該軸心夾頭轉動自由地安裝在框架上，利用該軸心部分夾頭從兩側以水平的狀態支持正極電極片狀物的供料卷筒100。
第1貯存輥18其輥子利用軸承安裝在轉動自由地設置在機架12上的轉動臂上或安裝在沿設置在機架12的導向機構中能在略為垂直的方向進行移動的滑塊上，在第1引出片安裝機構10動作的情況下，在停止從供給裝置15送出正極電極片狀物101時，為了使位于該第1安裝機構10下游側的正極電極片狀物101能連續輸送，就要貯存數量足夠的正極電極片狀物101。
第1送出裝置19靠驅動裝置即電動機旋轉，它由以下三部分構成，即利用軸承安裝在公共的機架12或單獨的框架上的驅動輥20、為了沿著機架12或單獨的框架上形成的導向機構移動而安裝的支持體(圖中未示出)、及轉動自由地裝在支持體上，并利用執行缸、彈簧、絲桿等壓緊裝置用規定的力壓緊驅動輥20的夾緊輥21。
第1涂布機構2設置狹縫雙涂布器(slit di-coater)24、25，使得吐出口24a、25a隔著沿垂直方向輸送的正極電極片狀物101相向對置，分別連接包括貯存含有電解及絕緣物質的溶液150的貯柜、供液用的泵、除去雜質的過濾器、切換管路用的電磁閥、循環用管路、供液用管路等涂布液供給裝置26、27。
第1加熱機構3包括加熱箱體28，加熱箱體本體28由用熱風加熱沿垂直方向從下朝上正在移動中的正極電極片狀物101上涂布的含電解及絕緣物質的溶液150而使其粘合在正極電極片狀物101兩面的加熱室31、以及用分隔板29及30和該加熱室31隔開以防止熱風從正極電極片狀物101的入口28a及出口28b流出的密閉室32及33形成，第1加熱機構28還包括由送風用風機、將加熱用空氣或燃氣等氣體加熱至規定溫度的加熱器及將加熱后的氣體供給加熱室31內的通道組成的熱風供給裝置34連接排氣扇(圖中未示出)、密閉室32及33的通道組成的排氣裝置35及36。
該加熱室31中適當設置向正極電極片狀物101的兩面噴吹熱風的噴頭。
上述排氣裝置35一旦動作，從入口28a吸入外部氣體，同時從分隔板29的開口部29a吸入加熱室31內的熱風并排出，排氣裝置36一動作，從出口28b吸入外部氣體，同時從分隔板30的開口部30a吸入加熱室31內的熱風并排出。由此，能防止加熱室31內的熱風從加熱箱體28的入口28a及出口28b流出。
負極電極片狀物送出機構4和上述正極電極片狀物送出機構1一樣，其構成包括供給在兩面的同一位置上具有規定間隔間斷地形成負極電極的負極電極片狀物111的供給裝置37、引導從供料卷筒110引出的負極電極片狀物111的第8導向輥38、第9導向輥39、貯存該負極電極片狀物111規定數量的第3貯存輥40、以規定速度向第2涂布機構5送出負極電極片狀物111的第2輸送裝置41、及使負極電極片狀物111移動到第2涂布機構5的涂布位置的定位輥42。
負極電極片狀物111的供給裝置37和供給裝置15一樣，夾緊軸43靠軸承轉動自由地安裝在框架上，以水平狀態使所支持的卷筒110旋轉，按規定的速度送出負極電極片狀物111。
可以這樣構成，將上述正極電極片狀物送出機構1的供給裝置15和負極電極片狀物送出機構4的供給裝置37做成多軸切換型，同時設置自動交接機構，分別依次連接并送出正極電極片狀物101和負極電極片狀物111。
上述第1導向輥16、第2導向輥17、定位輥22靠軸承(圖中未示出)轉動自由地裝在公共的機架12或單獨的框架上。
第3貯存輥40和第1貯存輥18一樣，在第2引出片安裝機構11動作的情況下，在負極電極片狀物111從供給裝置37停止送出時，為了使得位于該第2引出片安裝機構11的下游側位置的負極電極片狀物111能連續輸送，要貯存數量足夠的負極電極片狀物111。
第2輸送裝置41的構成和第1輸送裝置19一樣，是向第2涂布機構5送出負極電極片狀物111。
第2涂布機構5和第1涂布機構2一樣，由一對狹縫雙涂布器44及45、以及連接各狹縫雙涂布器44及45、并向該各狹縫雙涂布器44、45間斷地供給含有電解及絕緣物質的溶液160的涂布液供給裝置46及47構成。
第2加熱機構6和第1加熱機構1一樣，其結構包括加熱箱本體48，加熱箱本體48由靠熱風加熱沿垂直方向從下向上移動中的負極電極片狀物111上涂布的含有電解及絕緣物質的溶液160而使溶劑蒸發讓負極電極片狀物111的兩面粘合電解及絕緣物質161的加熱室51、以及用分隔板49及50和該加熱室51隔開以防止熱風從入口48a及出口48b流出的密閉室52及53形成，第2加熱機構6還包括由送風用風機、將加熱用空氣或燃氣等氣體加熱到規定溫度的加熱器及將加熱后的氣體供給加熱室內的通道等組成的熱風供給裝置54以及由排氣用風機(圖中未示出)、連接密閉室52及53的通道組成的排氣裝置55及56。
上述第1加熱機構3和第2加熱機構6的加熱室31、51內設置遠紅外加熱器，能在短時間內均勻加熱所涂布的含電解及絕緣物質的溶液150、160。
卷繞機構9由將粘合著電解及絕緣物質151的正極電極片狀物102和粘合著電解及絕緣物質161的負極電極片狀物112層疊成正極電極部和負極電極部的位置一致的形成整體用的夾緊裝置63、及將層疊后的正極電極片狀物102及負極電極片狀物112卷成規定形狀用的卷繞裝置64構成。
該夾緊裝置63由以下幾部分構成，包括驅動輥65，它靠軸承(圖中未示出)轉動自由地支持在機架12上并由驅動裝置即電動機(圖中未示出)以規定速度旋轉；夾緊輥66，它轉動自由地安裝在沿機架12形成的導向機構或裝在機架12上的托架形成的導向機構移動的可動部件上，以及使該可動部件移動的液壓缸、彈簧、絲桿等壓緊裝置(圖中未示出)，從而以規定的力將夾緊輥66向驅動輥65壓緊。
卷繞裝置64由能自由轉動地裝在機架上并靠電動機轉動的轉盤構件67、轉動自由地安裝在該轉盤構件67上的卷軸68(68-1、68-2)、及使該卷軸68以規定速度旋轉規定圈數的電動機(圖中未示出)構成。
該卷軸68(68-1、68-2)最好設置在將連續輸送的正極電極片狀物102和負極電極片狀物112的層疊物依次卷成規定的形狀(截面形狀為長方形、正方形、圓形等)的位置、和取出卷繞成的產品(電池)的位置中的至少兩處位置，但在產量低的情況下，可將卷軸68設置在一處。
另外，在卷繞裝置64的卷繞位置附近，設置分別將正極電極片狀物102和負極電極片狀物112切斷成卷繞所需的規定長度的切斷裝置(圖中未示出)，同時在產品取出位置附近還設置粘貼固定用粘膠帶190用的固定粘膠帶粘貼裝置(圖中未示出)，該粘膠帶190用于將卷繞的層疊物的端部固定在卷繞物的外圓面上。
上述第1加熱機構3和卷繞機構9之間設置使從第1加熱機構3送出的正極電極片狀物102沿水平方向移動用的第3導向輥69、使該正極電極片狀物102向垂直方向的下方移動用的第4導向輥70、使向垂直方向的上方移動過來的正極電極片狀物102沿水平方向移動用的第5導向輥71、使該正極電極片狀物102向垂直方向的下方移動用的第6導向輥72、及使正極電極片狀物102向卷繞機構9的夾緊裝置63移動用的第7導向輥73，同時，還在第4和第5導向輥70、71之間設置第2貯存輥74。
該第2貯存輥74的構成和第1貯存輥18一樣，在其輥子沿略為垂直的方向移動，卷繞機構9中的卷繞裝置64的轉盤構件67轉動，卷軸68-1從卷繞位置移動到取出位置，并卷軸68-2從取出位置移向卷繞位置，開始由該卷軸68-2卷繞之前的期間中，貯存從第1加熱機構3送來的正極電極片狀物102。
上述第2加熱機構6和卷繞機構9之間設置使從第2加熱機構6送出的負極電極片狀物112沿水平方向移動用的第10導向輥75、使該負極電極片狀物112向垂直方向下方移動用的第11導向輥76、使向垂直方向上方移動過來的負極電極片狀物112沿水平方向移動用的第12導向輥77、使該負極電極片狀物112向垂直方向下方移動用的第13導向輥78、及使負極電極片狀物112向卷繞機構9的夾緊裝置63移動用的第14導向輥79，同時還在第11、第12導向輥76、77之間設置第4貯存輥80。
該第4貯存輥80的構成和第2貯存輥74相同，在其輥子沿略為垂直的方向移動，卷繞機構9中的卷繞裝置64的轉盤構件67轉動，卷軸68從卷繞位置移動到取出位置，并卷軸68從取出位置移到卷繞位置，開始由該卷軸卷繞之前的期間中，貯存從第2加熱機構6送來的負極電極片狀物112。
上述的第1貯存輥18、第2貯存輥74、第3貯存輥40、第4貯存輥80、都能做成輥子沿水平方向移動的結構。
上述的第1引出片安裝機構10由轉動自由地支持卷取集電用正極引出片170的片狀物的卷筒的引出片供給用卷筒支持裝置、在正極引出片170上粘貼或卷纏保護粘膠帶的裝置、將正極引出片170切斷成規定長度的裝置、以及使正極引出片170熱粘在未形成正極電極片狀物101的正極電極的規定位置上的超聲波熱粘裝置等構成，該機構10設置在第1導向輥16和第2導向輥17之間。
第2引出片安裝機構11的構成和第1引出片安裝機構10相同，由轉動自由地支持卷取集電用負極引出片180的片狀物的卷筒的引出片供給用卷筒支持裝置、將保護粘膠帶粘貼或卷繞在負極引出片180上的裝置、將負極引出片180切斷成規定長度的裝置、以及使負極引出片180熱粘在未形成負極電極片狀物111的負極電極的規定位置上的超聲波熱粘裝置等構成，該機構11設置在第8導向輥38和第9導向輥39之間。
使用連續形成正極電極的正極電極片狀物101時，在將安裝正極引出片170處的正極電極剝離后，使該正極引出片170熱粘在片狀物上，在使用連續形成負極電極的負極電極片狀物111時，在將安裝負極引出片180處的負極電極剝離后，使該負極引出片180熱粘在片狀物上。
上述各導向輥及貯存輥等各類輥子的結構都做成靠軸承以懸臂的狀態將輥子轉動自由地裝在機架12上，并且能利用片狀物的移動而轉動。
另外，還在第1導向輥16、第8導向輥38、第6導向輥72、第13導向輥78上設置張力檢測裝置、跑偏量檢測裝置、電解及絕緣物質的涂布位置檢測裝置中的至少一種裝置。利用設置在第6導向輥72、第13導向輥78上的張力檢測裝置、跑偏量檢測裝置、電解及絕緣物質涂布位置檢測裝置，控制利用第1輸送裝置19的正極電極片狀物101的輸送速度、利用第1涂布機構2的涂布間隔、利用第2輸送裝置41的負極電極片狀物111的輸送速度、利用第2涂布機構5的涂布間隔以及跑偏修正等，使得正極電極片狀物102上的電解及絕緣物質151與負極電極片狀物112上的電解及絕緣物質161之間的位置一致。
上述正極電極片狀物送出機構1和負極電極片狀物送出機構4的送出速度控制、送出和停止的切換時間控制、卷繞機構9的夾緊裝置63和卷繞裝置64的轉速控制及和卷繞裝置64的切換時間控制、第1涂布機構2及第2涂布機構5的涂布量控制等，利用具有設定值輸入功能、存儲功能、比較運算功能、動作指令輸出功能等的控制裝置(圖中未示出)來進行。
上述電池制造裝置將卷繞機構9放在當中，在一側配置有正極電極片狀物送出機構1、第1涂布機構2、第1加熱機構3、及第1引出片安裝機構10，而在另一側，配置有負極電極片狀物送出機構4、第2涂布機構5、第2加熱機構6、及第2引出片安裝機構11，但是，當然各機構的設置位置并不限定。
利用上述鋰離子聚合物電池制造裝置制造鋰離子聚合物電池時，要預先準備卷取有正極電極片狀物101的供料卷筒100、及卷取有負極電極片狀物111的供料卷筒110，另外，將含有電解及絕緣物質的溶液150貯存在第1涂布機構2的涂布液供給裝置26、27中，將含有電解及絕緣物質的溶液160貯存在第2涂布機構5的涂布液供給裝置46、47中，該含有電解及絕緣物質的溶液150、160只要在溶劑等中間含有電解物質和絕緣物質即可，當然，對于電解物質及絕緣物質的種類、含量、溶液的種類等并不限定。
另外可使用電解物質和絕緣物質的凝膠物代替該含有電解及絕緣物質的溶液150、160，可以通過加熱成液態后涂布。
該供料卷筒100及供料卷筒110通過以下方法獲得，即在集電材料兩面同一位置或按照偏置規定長度的位置關系，利用狹縫雙涂布器間斷地涂布正極及負極的活性物質、導電材料、粘接劑、分散物質等生料漿，然后讓其通過加熱機構內，使該生料漿干燥粘合在集電材料上，形成正極電極片狀物101及負極電極片狀物111，利用帶材縱切剪機切成規定的寬度，再卷取成卷筒狀。
最好形成上述正極電極片狀物的集電材料是不銹鋼、鎳、銅等箔片或者沖孔金屬、多孔金屬網等，可以使用進行表面處理過的材料。
作為正極活性物質最好為過渡性金屬的鋰氧化物即錳酸鋰(Limn2O4)、鈷酸鋰(LiCoO2)、鎳酸鋰(LiNiO2)等。另外，作為形成負極電極片狀物的負極活性物質最好為顯示出具有鋰離子吸附能力的碳素材料，焦炭系碳素、石墨系碳素則更佳。
作為導電材料為人們熟悉的帶電子傳導性的物質，最好是天然石墨、碳黑、乙炔碳黑等。
作為粘接材料最好是聚四氟乙烯(PTFE)、聚氟亞乙烯(PVDF)、六氟丙烯(ヘキサフロロプロピレン)(HFP)等溶液或它們的共聚合物溶液。
作為分散材料以能溶解粘接劑的有機溶劑最為適宜，如丙酮、丁酮(MEK)、四氫呋喃(THF)、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四甲基尿素、磷酸三甲基、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等。
形成含有電解及絕緣物質的溶液150、160的電解物質使用過氯酸鋰(LiClO3)、六氟化磷酸鋰(LiPF6)、硼四氟化鋰(LiBF4)、六氟化砷鋰(LiAsF6)、氯三氟甲烷磺酸鋰(LiCF3·SO3)，使其溶解于溶劑(有機溶劑)中。
作為溶劑最好為聚乙烯碳酸酯、乙烯碳酸酯、二甲基亞砜、丁內酯、砜1、2磺胺間二甲氧嘧碇乙烷、四氫呋喃(テトロヒドロフラン)、二乙基碳酸酯、甲基碳酸脂、二甲基碳酸脂等，可將它們一種或兩種及兩種以上混合使用。
由于上述粘接劑的聚氟亞乙烯(PVDF)具有絕緣性，所以可用作絕緣物質，這時作為分散材料使用N-甲基吡咯烷酮。
將該絕緣物質、分散材料和上述電解物質一起溶解在溶劑中。
卷取上述正極電極片狀物101的供料卷筒100及卷取負極電極片狀物101的供料卷筒110一旦準備就緒時，將供料卷筒100裝在正極電極片狀物送出機構1的供給裝置15的夾緊軸23上，同時，供料卷筒110裝在負極電極片狀物送出機構4的供給裝置37的夾緊軸43上。
此外，使第1引出片安裝機構10支持正極引出片170的卷筒，同時使第2引出片安裝機構11支持負極引出片180的卷筒，處于能將正極引出片170和負極引出片180熱粘在正極電極片狀物101、和負極電極片狀物111的狀態。
在供料卷筒100的正極電極片狀物101的端部(引出側)及供料卷筒110的負極電極片狀物111的端部(引出側)分別設置穿帶作業用的未經處理片頭部時，從該供料卷筒100引出未經處理片頭部，在沒有形成未經處理片頭部時，將引出薄膜貼在各片狀物的端部，架設在第1導向輥16、第2導向輥17、第1貯存輥18、第1輸送裝置19、及定位輥22上，然后通過第1涂布機構2的狹縫雙涂布器24、25之間及第1加熱機構3的加熱箱本體28內，再架設在第3導向輥69、第4導向輥70、第2貯存輥74、第5導向輥71、第6導向輥72、第7導向輥73上，讓卷繞機構9的夾緊裝置63夾持。
上述操作一完成，從供料卷筒110引出未經處理片頭部，架設在第8導向輥38、第9導向輥39、第3貯存輥40、第2輸送裝置41及定位輥42上，然后通過第2涂布機構5的狹縫雙涂布器44、45之間及第2加熱機構6的加熱箱本體48內，再架設在第10導向輥75、第11導向輥76、第4貯存輥80、第12導向輥77、第13導向輥78、第14導向輥79上，讓卷繞機構9的夾緊裝置63夾持。
上述操作中，在第1貯存輥18、第2貯存輥74、第3貯存輥40、第4貯存輥80上分別貯存的片狀物的量為鋰離子聚合物電池形成操作時必需的量。
通過上述操作，一旦正極電極片狀物101的未經處理片頭部和負極電極片狀物101的未經處理片頭部的架設完成后，就卷繞在位于卷繞機構9的卷繞裝置64的卷取位置的卷軸68上，使正極電極片狀物送出機構1的供給裝置15、負極電極片狀送出機構4的供給裝置37及卷繞機構9的夾緊裝置63和卷繞裝置64動作，并進行卷取。
而當正極電極片狀物101被輸送到第1引出片安裝機構10并來到預設好的正極引出片安裝位置時，則供給裝置15動作，停止正極電極片狀物101的送出，與此幾乎同時第1引出片安裝機構10就動作，正極引出片170熱粘在正極電極片狀物101的規定位置。
與上述操作同時，當負極電極片狀物111被輸送到第2引出片安裝機構11來到預定的負極引出片安裝位置時，則供給裝置37動作，停止負極電極片狀物111的送出，與此幾乎同時第2引出片安裝機構11就動作，負極引出片180熱粘在負極電極片狀物111的規定位置。
然后，當正極電極片狀物101到第1涂布機構2的涂布位置、負極電極片狀物111到第2涂布機構5的涂布位置時，該第1涂布機構2的涂布液供給裝置26、27動作，切換管路，從狹縫雙涂布器24、25噴出含有電解及絕緣物質的溶液150，連續地涂布在正極電極片狀物101的兩面形成的正極電極部和沒有形成正極電極的集電材料部上，同時，第2涂布機構5的涂布液供給裝置46、47動作，切換管路，從狹縫雙涂布器44、45噴出含有電解及絕緣物質的溶液160，連續涂布在負極電極片狀物111的兩面形成的負極電極部和沒有形成負極電極的集電材料部上。
涂有上述含電解及絕緣物質的溶液150的正極電極片狀物101一送到第1加熱機構3，就用升溫至規定溫度的熱風對含電解及絕緣物質的溶液150加熱，使溶劑蒸發，電解及絕緣物質151粘合在正極電極片狀物101的兩面。
與該操作同時，當涂有含電解及絕緣物質的溶液160的負極電極片狀物111一送到第2加熱機構6時，利用升溫至規定溫度的熱風加熱含電解及絕緣物質的溶液160，使溶劑蒸發，電解及絕緣物質粘合在負極電極片狀物111的兩面。
然后，利用切斷裝置(圖中未示出)分別將完成電解及絕緣物質151、161粘合操作的正極電極片狀物102和負極電極片狀物112切斷成卷繞所需的長度，以這種狀態送到卷繞機構9的夾緊裝置63。
于是正極電極片狀物102和負極電極片狀物112就在夾緊裝置63以被層疊夾緊成正極電極部和負極電極部一致的狀態，送到卷繞裝置64的卷軸68-1，卷繞(保持)在該卷軸68-1上。
然后，卷軸68-1旋轉預定的圈數，一形成規定的形狀(截面為長方形)，轉盤構件67就轉動，卷軸68-1移到取出位置，同時卷軸68-2移到卷繞位置，在卷軸68-2上卷繞正極電極片狀物102、負極電極片狀物112的層疊物。
利用上述切換操作，當卷軸68-1移到取出位置時，切斷裝置(圖中未示出)動作，切斷正極電極片狀物102、負極電極片狀物112，同時固定用粘膠帶粘貼裝置(圖中未示出)動作，將固定用粘膠帶190粘貼在卷繞在卷軸68-1的層疊物的外園周面和切斷端部300a，由操作人員或取卷筒機構等從卷軸68-1上取下形狀如第2圖、第3圖所示的鋰離子聚合物電池300。
對該鋰離子聚合物電池300的正極引出片170、負極引出片180粘貼或卷繞保護用粘膠帶200、210，是在第1引出片安裝機構10、第2引出片安裝機構11的部分中在正極引出片170、負極引出片180的熱粘前或后進行。
通過上述的操作，切斷正極片狀物102、負極片狀物112，再將端部卷繞在卷軸68-2上，并按照和卷軸68-1的情形同樣的操作，形成鋰離子聚合物電池300。
通過連續進行上述的對正極電極片狀物101的兩面連續涂布含電解及絕緣物質的溶液150的操作、利用加熱粘合電解及絕緣物質151的操作、對負極電極片狀物111的兩面連續涂布含電解、絕緣溶液160的操作、利用加熱粘合電解及絕緣物質161的操作、在夾緊裝置63中將正極電極片狀物102和負極電極片狀物112以被層疊夾緊的狀態卷繞在卷繞裝置64的卷軸68-1上并形成規定的形狀后進行切換卷軸68-1與68-2的切換操作以及卷繞操作，從而能大大省略加工工序，高效地制造出集電用引出片不受損、而且幾乎無電解質物質注入不均勻及氣泡的鋰離子聚合物電池。又因電解質物質還能作為絕緣材料發揮作用，故能省去隔膜，能低成本、高效率地進行生產。
本發明之二次電池的構成、二次電池制造裝置的構成并不囿于第1圖至第3圖所示的構成，對這一點自是毋需多言的。
如上所述，本發明涉及的二次電池及二次電池制造方法以及二次電池制造裝置用于移動電話、電視攝像機、筆記本電腦等電源所要求的大容量、高電壓的二次電池，例如鋰離子聚合物電池、鋰電池等。
權利要求
1.一種二次電池，其特征在于，分別在正極電極片狀物及負極電極片狀物的各自兩個面上連續涂布含電解及絕緣物質的溶液，并對涂布在正極電極片狀物及負極電極片狀物上的含有電解及絕緣物質的溶液加熱，使電解及絕緣物質分別粘合后，將粘合著所述電解及絕緣物質的正極電極片狀物和粘合著電解及絕緣物質的負極電極片狀物層疊卷成規定的形狀。
2.如權利要求1所述的二次電池，其特征在于，各個集電用引出片安裝在正極電極片狀物及負極電極片狀物的規定位置。
3.如權利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述正極電極片狀物是在兩面隔著規定的間隔間斷地形成正極電極的片狀物，或是在兩面連續形成正極電極的片狀物。
4.如權利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述負極電極片狀物是在兩面隔著規定的間隔間斷地形成負極電極的片狀物，或是在兩面連續形成負極電極的片狀物。
5.如權利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述正極電極片狀物由正極活性物質、導電材料、及粘接材料構成，所述正極活性物質是鋰氧化物。
6.如權利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述負極電極片狀物由負極活性物質、導電材料、及粘接材料構成，所述負極活性物質是碳素材料。
7.如權利要求6所述的二次電池，其特征在于，所述碳素材料為焦炭系碳素、或石墨系碳素材料。
8.如權利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述正極電極片狀物由正極活性物質、導電材料及粘接材料構成，同時所述負極電極片狀物由負極活性物質、導電材料及粘接材料構成，所述導電材料為天然石墨、碳黑、乙炔碳黑。
9.如權利要求1所述的二次電池，其特征在于，所述正極電極片狀物由正極活性物質、導電材料、及粘接材料構成，同時所述負極電極片狀物由負極活性物質、導電材料、及粘接材料構成，所述粘接材料為聚四氟乙烯、聚氟亞乙烯、或六氟丙烯的溶液，或它們的共聚合物溶液。
10.如權利要求1所述的二次電池，其特征在于，形成所述正極電極片狀物及負極電極片狀物的集電材料是不銹鋼、鎳、銅等箔片或沖孔金屬、多孔金屬網。
11.一種二次電池的制造方法，其特征在于，包括以下工序送出正極電極片狀物的工序；第1涂布工序，用于將含電解及絕緣物質的溶液連續涂布在正極電極片狀物的兩面上；第1加熱工序，用于對涂布在正極電極片狀物兩面的含電解及絕緣物質的溶液加熱，使電解及絕緣物質粘合；送出負極電極片狀物的工序；第2涂布工序，用于將含電解及絕緣物質的溶液連續涂布在負極電極片狀物的兩面上；第2加熱工序，用于對涂布在負極電極片狀物兩面的含電解及絕緣物質的溶液加熱，使電解及絕緣物質粘合；以及卷繞工序，用于將粘合著電解及絕緣物質的正極電極片狀物和粘合著電解及絕緣物質的負極電極片狀物層疊卷成規定形狀。
12.如權利要求11所述的二次電池制造方法，其特征在于，分別在送出正極電極片狀物的工序和第1涂布工序間設置將集電用引出片裝在正極電極片狀物上的工序、和在送出負極電極片狀物的工序和第2涂布工序之間設置將集電用引出片裝在負極電極片狀物上的工序。
13.如權利要求11所述的二次電池制造方法，其特征在于，貯存在二次電池的形成操作時所需數量的正極電極片狀物及負極電極片狀物。
14.如權利要求11所述的二次電池制造方法，其特征在于，所述卷繞工序為相對于能自由轉動地安裝在裝置底座并能轉動的轉盤構件，各自能自由轉動地安裝的兩個卷軸中，一卷軸位于卷繞位置，另一卷軸位于取出位置，以該狀態位于卷繞位置的卷軸依次將所述正極電極片狀物和負極電極片狀物的層疊物卷成規定的形狀，當所述層疊物卷成規定的形狀時，通過轉動所述轉盤構件，從而使位于卷繞位置的卷軸移到取出位置，同時位于取出位置的卷軸移到卷繞位置，對于從卷繞位置移到取出位置的卷軸，從它上面取出卷繞好的層疊物，而對于從取出位置移到卷繞位置的卷軸，則再次卷繞層疊物。
15.一種二次電池制造裝置，其特征在于，包括正極電極片狀物送出機構；第1涂布機構，用于在正極電極片狀物的兩面涂布含電解及絕緣物質的溶液；第1加熱機構，用于加熱涂布在正極電極片狀物的兩面含有電解及絕緣物質的溶液，使電解及絕緣物質粘合；負極電極片狀物送出機構；第2涂布機構，用于在負極電極片狀物的兩面連續涂布含電解及絕緣物質的溶液；第2加熱機構，用于加熱涂布在負極電極片狀物的兩面含有電解及絕緣物質的溶液，使電解及絕緣物質粘合；以及卷繞機構，用于將粘合電解及絕緣物質的正極電極片狀物和粘合電解及絕緣物質的負極電極片狀物層疊卷繞成規定的形狀。
16.如權利要求15所述的二次電池制造裝置，其特征在于，分別在正極電極片狀物送出機構和第1涂布機構之間、及負極電極片狀物送出機構和第2涂布機構之間，設置集電用引出片安裝機構。
17.如權利要求15所述的二次電池制造裝置，其特征在于，具有貯存規定量的所述正極或負極電極片狀物的貯存輥，所述貯存輥的結構做成能相對裝置底座移動。
18.如權利要求15所述二次電池制造裝置，其特征在于，第1加熱機構或第2加熱機構的至少某一個加熱機構包括加熱箱本體，該本體由加熱室及兩個密閉室組成，加熱室系利用經加熱過的氣體形成的熱風加熱涂布在正極或負極電極片狀物上的含電解及絕緣物質的溶液，密閉室系用分隔板將所述加熱室分別分隔成的兩個空間；熱風供給裝置，用于向所述加熱室內供給熱風；以及排氣裝置，該裝置有兩個，用于分別從所述各密閉室排出熱風，相對所述片狀物的出入口方向在所述加熱箱本體上設置入口及出口，對于同一方向在各所述分隔板上設置開口。
19.如權利要求15所述的二次電池制造裝置，其特征在于，所述卷繞機構包括能轉動自由地支持在裝置底座上并能轉動的轉盤構件、及能轉動自由地安裝在轉盤構件上的卷軸，所述卷軸設置在一處。
20.如權利要求15所述的二次電池制造裝置，其特征在于，所述卷繞機構包括能轉動自由地支持在裝置底座上并能轉動的轉盤構件、及能轉動自由地安裝在該轉盤構件上的卷軸，將所述卷軸設置在把所述正極電極片狀物和負極電極片狀物的層疊物依次卷成規定形狀的位置、及取出卷成的所述層疊物即二次電池的位置中的至少兩處位置。
全文摘要
一種二次電池裝置，其構成包括正極電極片狀物及負極電極片狀物的送出機構、將含有電解質物質的溶液分別涂布在正極電極片狀物及負極電極片狀物的兩面上的第1涂布機構及第二涂布機構、使涂布在正極電極片狀物及負極電極片狀物的電解質物質粘合的第1加熱機構及第2加熱機構、以及以將粘合電解物質的正極電極片狀物和負極電極片狀物層疊在一起的狀態卷成規定形狀的卷繞機構。
文檔編號H01M4/74GK1524314SQ02813598
公開日2004年8月25日 申請日期2002年7月1日 優先權日2001年7月4日
發明者栗本泰男, 古市良市, 市 申請人:東麗工程株式會社