JP6427909B2 - 電気デバイスのセパレータ接合装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気デバイスのセパレータ接合装置に関する。

従来から、リチウムイオン二次電池のような電池は、充放電が行われる発電要素を外装材によって封止して構成している。発電要素は、例えば、正極を一対のセパレータで挟持して形成した袋詰電極と、負極とを交互に複数積層して構成している。袋詰電極は、その両端を接合して正極の移動を抑制することによって、セパレータを介して隣り合う負極との短絡を防止している（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−３２０６３６号公報

しかしながら、上記特許文献１のような構成では、電池の高出力化に伴い、充放電時における正極および負極での発熱量が増大した場合、セパレータの耐熱性が不十分となる虞がある。

そこで、セパレータを溶融材とその溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材とを積層して形成し、その耐熱材の側を発熱する電極に対面させることによって、セパレータの耐熱性を向上させる技術が要請されている。一方、セパレータの耐熱材同士を対面させるように電極を挟持して積層した場合、セパレータ同士を加熱して接合することが困難となる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、溶融材とその溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材とを含んだセパレータを用い、耐熱材同士を対面させる場合であっても、そのセパレータを十分に接合することができる電気デバイスのセパレータ接合装置の提供を目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る電気デバイスのセパレータ接合装置は、溶融可能なシート状の溶融材と、溶融材に積層し溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材と、を含むセパレータを用い、耐熱材同士を対面させたセパレータによって電極を挟持し、その状態でセパレータを切断しつつ接合する装置である。セパレータ接合装置は、セパレータの接合領域を押圧してセパレータを切断する長尺状の切断刃と、接合領域の溶融材を溶融させる熱を切断刃に供給する熱源と、を有している。切断刃の先端部は前記切断刃の長手方向断面において円弧形状を有し、切断刃の厚さ方向の両側面には、切断刃の長手方向に沿って延びる窪み部が形成される。切断刃は、先端部によってセパレータの接合領域を押圧して、対面するセパレータの接合領域のうち、一の接合領域の溶融材を他の接合領域の溶融材に向けて移動させつつ、先端部とともに窪み部を一の接合領域の溶融材へと押し込み、先端部によって接合領域同士を切断し、熱源からの熱によって接合領域の溶融材同士を接合する。

本発明の電気デバイスのセパレータ接合装置は、セパレータの接合領域を切断するときに、一の接合領域の溶融材を他の接合領域の溶融材に向けて耐熱材を超えるように移動させることによって、接合領域において対面した溶融材同士を溶融して接合する。すなわち、セパレータの接合領域を切断するときに、一の接合領域の溶融材を、耐熱材を切り開いて他の接合領域の溶融材に隣接させる。したがって、隣接させた溶融材の部分によって、セパレータを十分に接合することができる。さらに、切断刃の厚さ方向の両側面には、切断刃の長手方向に沿って延びる窪み部が形成されている。先端部とともに窪み部を一の接合領域の溶融材へと押し込むことによって、セパレータの接合領域のみを強く押圧するとともに、その接合領域に隣接した領域は窪み部に退避させて応力が掛からないようにすることができる。

第１実施形態に係る電気デバイス（袋詰電極）を用いて構成したリチウムイオン二次電池を示す斜視図である。 図１のリチウムイオン二次電池を各構成部材に分解して示す分解斜視図である。 図１の袋詰電極の両面に負極をそれぞれ積層した状態を示す斜視図である。 図３の構成を図３中に示す４−４線に沿って示す部分断面図である。 第１実施形態に係る電気デバイス（袋詰電極）のセパレータ接合方法を具現化したセパレータ接合装置を示す斜視図である。 図５のセパレータ接合装置の要部を示す斜視図である。 図５のセパレータ接合装置によるセパレータの接合方法を示す模式図である。 図５のセパレータ接合装置のセパレータ接合部に配設する切断部材の要部を示す斜視図である。 第１実施形態の変形例１に係るセパレータ接合装置のセパレータ接合部に配設する切断部材の要部を示す斜視図である。 第１実施形態の変形例２に係る電気デバイス（袋詰電極）のセパレータ接合方法を具現化したセパレータ接合装置の要部を示す斜視図である。 第１実施形態の変形例３に係る電気デバイス（袋詰電極）のセパレータ接合方法を具現化したセパレータ接合装置の要部を示す斜視図である。 第２実施形態に係る電気デバイス（袋詰電極）のセパレータ接合方法を具現化したセパレータ接合装置を示す斜視図である。 図１２のセパレータ接合装置においてセラミックセパレータを固定型および移動型に向かって搬入する動作を模式的に示す斜視図である。 図１３に引き続きセラミックセパレータに対して電極を積層する動作を模式的に示す斜視図である。 図１４に引き続き電極を挟持するように折り返したセラミックセパレータを切断しつつ接合する動作を模式的に示す斜視図である。 図１５に引き続き電極をセラミックセパレータによって挟持して形成した電気デバイス（袋詰電極）を固定型および移動型から搬出する動作を模式的に示す斜視図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る第１および第２実施形態について説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面における部材の大きさや比率は、説明の都合上誇張され実際の大きさや比率とは異なる場合がある。図１〜図１６の全ての図において、Ｘ、Ｙ、およびＺで表す矢印を用いて、方位を示している。Ｘで表す矢印の方向は、部材の搬送方向Ｘを示している。Ｙで表す矢印の方向は、部材の搬送方向Ｘと交差した交差方向Ｙを示している。Ｚで表す矢印の方向は、セラミックセパレータおよび正極２０等の部材の積層方向Ｚを示している。

（第１実施形態）
セパレータ接合装置１００は、電気デバイス（袋詰電極１１）のセパレータ接合方法を具現化したものである。セパレータ接合装置１００は、電極（正極２０または負極３０）を挟持するセパレータ（一対のセラミックセパレータ４１および４２）の接合領域４０ｈを切断しつつ互いに接合する。

先ず、セパレータ接合装置１００によって接合して形成する電気デバイス（袋詰電極１１）を、図１〜図４を参照しながら説明する。ここで、袋詰電極１１は、リチウムイオン二次電池１０の構成に基づき説明する。

図１は、電気デバイス（袋詰電極１１）を用いて構成したリチウムイオン二次電池１０を示す斜視図である。図２は、図１のリチウムイオン二次電池１０を各構成部材に分解して示す分解斜視図である。図３は、図１の袋詰電極１１の両面に負極３０をそれぞれ積層した状態を示す斜視図である。図４は、図３の構成を図３中に示す４−４線に沿って示す部分断面図である。

正極２０は、電極に相当し、導電体である正極集電体２１の両面に正極活物質２２を結着して形成している。電力を取り出す正極電極端子２１ａは、正極集電体２１の一端の一部から延在して形成している。複数積層された正極２０の正極電極端子２１ａは、溶接または接着によって互いに固定している。

正極２０の正極集電体２１の材料には、例えば、アルミニウム製エキスパンドメタル、アルミニウム製メッシュ、アルミニウム製パンチドメタルを用いている。正極２０の正極活物質２２の材料には、種々の酸化物（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４のようなリチウムマンガン酸化物、二酸化マンガン、ＬｉＮｉＯ_２のようなリチウムニッケル酸化物、ＬｉＣｏＯ_２のようなリチウムコバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、またはリチウムを含む非晶質五酸化バナジウム）またはカルコゲン化合物（二硫化チタン、二硫化モリブテン）等を用いている。

負極３０は、正極２０と極性が異なる電極に相当し、導電体である負極集電体３１の両面に負極活物質３２を結着して形成している。負極電極端子３１ａは、正極２０に形成した正極電極端子２１ａと重ならないように、負極集電体３１の一端の一部から延在して形成している。負極３０の長手方向の長さは、正極２０の長手方向の長さよりも長い。負極３０の短手方向の長さは、正極２０の短手方向の長さと同様である。複数積層された負極３０の負極電極端子３１ａは、溶接または接着によって互いに固定している。

負極３０の負極集電体３１の材料には、例えば、銅製エキスパンドメタル、銅製メッシュ、または銅製パンチドメタルを用いている。負極３０の負極活物質３２の材料には、リチウムイオンを吸蔵して放出する炭素材料を用いている。このような炭素材料には、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、または有機前駆体（フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、またはセルロース）を不活性雰囲気中で熱処理して合成した炭素を用いている。

セパレータは、一対のセラミックセパレータ４１および４２から構成している。一対のセラミックセパレータ４１および４２は、正極２０と負極３０を電気的に隔離している。一対のセラミックセパレータ４１および４２は、正極２０と負極３０との間に電解液を保持して、イオンの伝導性を担保している。一対のセラミックセパレータ４１および４２は、矩形状に形成している。一対のセラミックセパレータ４１および４２の長手方向の長さは、負極電極端子３１ａの部分を除いた負極３０の長手方向の長さよりも長い。

一対のセラミックセパレータ４１および４２は、互いに同様の構成からなる。例えばセラミックセパレータ４１は、図４に示すように、溶融材に相当するポリプロピレン層４１ｍに対して、耐熱材に相当するセラミックス層４１ｎを積層して形成している。セラミックス層４１ｎは、ポリプロピレン層４１ｍよりも溶融温度が高い。セラミックセパレータ４１および４２は、正極２０を挟持し、セラミックス層４１ｎおよび４２ｎを対向させて積層している。セラミックス層４１ｎおよび４２ｎは、正極２０の正極活物質２２に当接している。

セラミックセパレータ４１のポリプロピレン層４１ｍは、ポリプロピレンをシート状に形成している。ポリプロピレン層４１ｍには、非水溶媒に電解質を溶解することによって調製した非水電解液を含浸させている。非水電解液をポリプロピレン層４１ｍに保持するために、ポリマーを含有させている。セラミックス層４１ｎは、例えば、無機化合物を高温で成形したセラミックスをポリプロピレン層４１ｍに塗布して乾燥させることによって形成している。セラミックスは、シリカ、アルミナ、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物等のセラミック粒子とバインダーの結合により形成された多孔質からなる。

一対のセラミックセパレータ４１および４２は、正極２０を挟持するように耐熱材同士を対面させている。すなわち、セラミックセパレータ４１は、セラミックセパレータ４２と対向したときに、ポリプロピレン層４１ｍが外側（積層方向Ｚに沿った図中下方）であって、セラミックス層４１ｎが内側（積層方向Ｚに沿った図中上方）になるように配設している。同様に、セラミックセパレータ４２は、セラミックセパレータ４１と対向したときに、ポリプロピレン層４２ｍが外側（積層方向Ｚに沿った図中上方）であって、セラミックス層４２ｎが内側（積層方向Ｚに沿った図中下方）になるように配設している。

一対のセラミックセパレータ４１および４２は、長手方向の両側を互いに接合している。一対のセラミックセパレータ４１および４２の長手方向は、セパレータ接合装置１００の搬送方向Ｘと交差した交差方向Ｙに相当する。一対のセラミックセパレータ４１および４２の接合領域４０ｈを切断しつつ、セラミックセパレータ４２のポリプロピレン層４２ｍをセラミックセパレータ４１のポリプロピレン層４１ｍに向けて移動させ、ポリプロピレン層４２ｍおよび４１ｍ同士を互いに溶融して接合させている。

袋詰電極１１は、一対のセラミックセパレータ４１および４２によって、正極２０の両面を挟持するように積層して構成している。袋詰電極１１において、一対のセラミックセパレータ４１および４２の長手方向（交差方向Ｙ）の両側を接合している。リチウムイオン二次電池１０が振動したり衝撃を受けたりしても、セラミックセパレータ４１および４２の長手方向の両端を接合することによって、袋詰電極１１内における正極２０の移動を抑制することができる。すなわち、セラミックセパレータ４１および４２を介して、隣り合う正極２０と負極３０の短絡を防止できる。したがって、リチウムイオン二次電池１０は、所期の電気的特性を維持することができる。

外装材５０は、例えば、内部に金属板を備えたラミネートシート５１および５２から構成し、発電要素１５を両側から被覆して封止している。ラミネートシート５１および５２で発電要素１５を封止する際に、そのラミネートシート５１および５２の周囲の一部を開放して、その他の周囲を熱溶着等によって封止する。ラミネートシート５１および５２の開放している部分から電解液を注入し、一対のセラミックセパレータ４１および４２に電荷液を含浸させる。ラミネートシート５１および５２の開放部から内部を減圧することによって空気を抜きつつ、その開放部も熱融着して完全に密封する。

外装材５０のラミネートシート５１および５２は、例えば、それぞれ３種類の材料を積層して３層構造を形成している。１層目は、熱融着性樹脂に相当し、例えばポリエチレン（ＰＥ）、アイオノマー、またはエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）を用いている。１層目の材料は、負極３０に隣接させる。２層目は、金属を箔状に形成したものに相当し、例えばＡｌ箔またはＮｉ箔を用いている。３層目は、樹脂性のフィルムに相当し、例えば剛性を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはナイロンを用いている。

次に、電気デバイス（袋詰電極１１）のセパレータ接合方法を具現化したセパレータ接合装置１００について、図５〜図８を参照しながら順に説明する。

図５は、電気デバイス（袋詰電極１１）のセパレータ接合方法を具現化したセパレータ接合装置１００を示す斜視図である。図６は、図５のセパレータ接合装置１００の要部を示す斜視図である。図７は、図５のセパレータ接合装置１００によるセパレータ（セラミックセパレータ４１および４２）の接合方法を示す模式図である。図８は、図５のセパレータ接合装置１００のセパレータ接合部１４０に配設する切断部材（切断刃１４１）の要部を示す斜視図である。

セパレータ接合装置１００は、例えば、電極搬送部１１０、第１セパレータ搬送部１２０（配置工程および搬送工程に対応）、第２セパレータ搬送部１３０（配置工程および搬送工程に対応）、セパレータ接合部１４０（接合工程に対応）、袋詰電極搬送部１５０、および制御部１６０から構成している。以下、セパレータ接合装置１００の構成について構成部毎に順に説明する。

電極搬送部１１０は、図５および図６に示し、正極２０を搬送しつつ所定の形状に切断する。

電極搬送部１１０の電極供給ローラ１１１は、円柱形状からなり、正極２０を巻き付けて保持している。搬送ローラ１１２は、細長い円柱形状からなり、電極供給ローラ１１１に巻き付けられた正極２０に対して一定の張力をかけた状態で第１搬送ベルト１１３に導く。第１搬送ベルト１１３は、外周面に吸引口を複数設けた無端状のベルトからなり、正極２０を吸引した状態で搬送方向Ｘに沿って搬送する。回転部材１１４は、交差方向Ｙに沿って、第１搬送ベルト１１３の内周面に複数配設し、第１搬送ベルト１１３を回転させる。複数の回転部材１１４のうち、一つが動力を設けた駆動ローラであり、その他が駆動ローラに従動する従動ローラである。搬送ローラ１１２および電極供給ローラ１１１は、第１搬送ベルト１１３の回転に従動して回転する。

電極搬送部１１０の切断部材１１５および１１６は、第１搬送ベルト１１３と搬送方向Ｘの下流側において隣り合うように配設し、正極２０を所定の形状に切断して成形する。切断部材１１５は、正極２０の長手方向（交差方向Ｙ）に沿った両端を直線状に切断する。切断部材１１５は、先端に直線状の鋭利な刃を設けている。切断部材１１５は、正極２０の長手方向（交差方向Ｙ）の一端を直線状に切断した後、正極２０が搬送方向Ｘに沿って一定の距離だけ搬送されてから、正極２０の一端に対向した他端を直線状に切断する。正極２０の長手方向は、正極集電体２１から正極電極端子２１ａが突出した方向、すなわち交差方向Ｙに相当する。切断部材１１６は、正極２０の短手方向（搬送方向Ｘ）に沿った片端の一部を切断する。切断部材１１６は、先端に一部を屈折させ段違いに形成した鋭利な刃を設けている。切断部材１１６は、一端を切断された直後の正極２０の一部を、正極電極端子２１ａの形状に対応して切断する。受け台１１７は、正極２０を切断する切断部材１１５および切断部材１１６を受ける。受け台１１７は、金属からなり、Ｌ字形状に形成している。受け台１１７は、搬送する正極２０を介して、切断部材１１５および切断部材１１６と積層方向Ｚに沿って対向して配設している。

電極搬送部１１０の搬送補助ローラ１１８は、切断部材１１５および１１６と、交差方向Ｙに沿って隣り合うように配置し、切断中の正極２０の搬送を補助する。搬送補助ローラ１１８は、切断中の正極２０の一部を吸引して保持しながら、その正極２０を搬送方向Ｘの下流側に搬送する。搬送補助ローラ１１８は、円柱形状に形成し、外周面に吸引口を複数設けている。搬送補助ローラ１１８は、搬送方向Ｘに沿って密に３つ配設している。第２搬送ベルト１１９は、外周面に吸引口を複数設けた無端状のベルトからなり、切断された後の正極２０を吸引した状態で搬送方向Ｘに沿って搬送する。第２搬送ベルト１１９は、第１搬送ベルト１１３と同様の仕様からなるが、第２セパレータ搬送部１３０の第２搬送ドラム１３４との干渉を回避するため、複数の回転部材１１４の配設位置を異ならせて、搬送方向Ｘに沿った側面における形状を異ならせている。電極搬送部１１０は、切り出した正極２０を、第１セパレータ搬送部１２０と第２セパレータ搬送部１３０との間を通過するように搬出する。

第１セパレータ搬送部１２０は、図５および図６に示し、正極２０の一面（積層方向Ｚに沿った図５中に示す下方）に積層するためのセラミックセパレータ４１を搬送する。

第１セパレータ搬送部１２０は、電極搬送部１１０よりも搬送方向Ｘの下流側であって、積層方向Ｚに沿った図５中に示す下方に配設している。

第１セパレータ搬送部１２０は、配置工程に対応する。配置工程は、耐熱材（セラミックス層４１ｎおよび４２ｎ）の中央部４１ｎｃおよび４２ｎｃ同士が、電極（正極２０または負極３０）を隔てて対向するようにセラミックセパレータ４１を配置する。

第１セパレータ搬送部１２０の第１セパレータ供給ローラ１２１は、円柱形状からなり、長尺状のセラミックセパレータ４１を巻き付けて保持している。第１セパレータ供給ローラ１２１は、セラミックセパレータ４１を、ポリプロピレン層４１ｍが内側であってセラミックス層４１ｎが外側になるように、巻き付けて保持している。対向して配設した第１加圧ローラ１２２と第１ニップローラ１２３は、それぞれ細長い円柱形状からなり、第１セパレータ供給ローラ１２１に巻き付けられたセラミックセパレータ４１に対して一定の張力をかけた状態で第１搬送ドラム１２４に導く。第１搬送ドラム１２４は、円柱形状からなり、その外周面に吸引口を複数設けている。

第１セパレータ搬送部１２０の第１搬送ドラム１２４を回転させると、第１加圧ローラ１２２と第１ニップローラ１２３に加えて第１セパレータ供給ローラ１２１が従動して回転する。第１搬送ドラム１２４は、セラミックセパレータ４１を、電極搬送部１１０から搬出された正極２０の一面の側に近接させつつ積層する。セラミックセパレータ４１は、そのセラミックス層４１ｎの側を、正極２０の一面に対向させている。

第２セパレータ搬送部１３０は、図５および図６に示し、正極２０の一面に対向した他面（積層方向Ｚに沿った図５中に示す上方）に積層するためのセラミックセパレータ４２を搬送する。

第２セパレータ搬送部１３０は、電極搬送部１１０よりも搬送方向Ｘの下流側であって、積層方向Ｚに沿った図５中に示す上方に配設している。

第２セパレータ搬送部１３０は、配置工程に対応する。配置工程は、耐熱材（セラミックス層４１ｎおよび４２ｎ）の中央部４１ｎｃおよび４２ｎｃ同士が、電極（正極２０または負極３０）を隔てて対向するようにセラミックセパレータ４２を配置する。

第２セパレータ搬送部１３０は、第１セパレータ搬送部１２０と積層方向Ｚに沿って対向して配設している。第２セパレータ搬送部１３０の第２セパレータ供給ローラ１３１は、円柱形状からなり、長尺状のセラミックセパレータ４２を巻き付けて保持している。第２セパレータ供給ローラ１３１は、セラミックセパレータ４２を、ポリプロピレン層４２ｍが内側であってセラミックス層４２ｎが外側になるように、巻き付けて保持している。対向して配設した第２加圧ローラ１３２と第２ニップローラ１３３は、それぞれ細長い円柱形状からなり、第２セパレータ供給ローラ１３１に巻き付けられたセラミックセパレータ４２に対して一定の張力をかけた状態で第２搬送ドラム１３４に導く。第２搬送ドラム１３４は、円柱形状からなり、その外周面に吸引口を複数設けている。

第２セパレータ搬送部１３０の第２搬送ドラム１３４を回転させると、第２加圧ローラ１３２と第２ニップローラ１３３に加えて第２セパレータ供給ローラ１３１が従動して回転する。第２搬送ドラム１３４は、セラミックセパレータ４２を、電極搬送部１１０から搬出された正極２０の他面の側に近接させつつ積層する。セラミックセパレータ４２は、そのセラミックス層４２ｎの側を、正極２０の他面に対向させている。

このように、第１セパレータ搬送部１２０と第２セパレータ搬送部１３０は、第１搬送ドラム１２４と第２搬送ドラム１３４との隙間の部分において、一対のセラミックセパレータ４１および４２によって正極２０を挟持させるように積層しつつ、搬送方向Ｘに沿って搬送する。その搬送方向Ｘに沿った下流側には、セパレータ接合部１４０を配設している。

セパレータ接合部１４０は、図５〜図７に示し、正極２０を介して対面するセラミックセパレータ４１および４２の接合領域４０ｈを切断しつつ、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈのポリプロピレン層４２ｍを、セラミックセパレータ４１の接合領域４０ｈのポリプロピレン層４１ｍに向けて移動させ、接合領域４０ｈのポリプロピレン層４２ｍおよび４１ｍを溶融して互いに接合する。

セパレータ接合部１４０は、電極搬送部１１０と搬送方向Ｘに沿って隣り合い、第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０よりも搬送方向Ｘの下流側に配設している。

セパレータ接合部１４０は、接合工程（セパレータ接合工程）を具現化したものである。セパレータ接合部１４０は、セラミックセパレータ４１の接合領域４０ｈと、セラミックセパレータ４１に対向するセラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈをそれぞれ分断する。セパレータ接合部１４０は、切断部材（切断刃１４１）、ヒータ１４２、および保持部材（保持台１４３）を備えている。

切断刃１４１は、セラミックセパレータ４１および４２を切断する。切断刃１４１は、セラミックセパレータ４１および４２の短手方向（交差方向Ｙ）の幅よりも長く、直線状に形成している。切断刃１４１は、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈのポリプロピレン層４２ｍを押圧する先端部１４１ａを、湾曲させて形成している。すなわち、先端部１４１ａは、鋭利に形成していない。ヒータ１４２は、切断刃１４１を加温する。ヒータ１４２は、切断刃１４１の先端部１４１ａと対向する基端側に接合している。ヒータ１４２は、加熱用の熱電対またはペルチェ素子等から構成している。ヒータ１４２は、切断刃１４１が熱伝導によって接合領域４０ｈのポリプロピレン層４２ｍおよび４１ｍを溶融するための熱を発生させる。保持台１４３は、切断刃１４１の先端部１４１ａを受け止める。保持台１４３は、金属からなり、板状に形成している。保持台１４３は、交差方向Ｙに沿って長尺である。保持台１４３は、セラミックセパレータ４１および４２を隔てて、切断部材（切断刃１４１）の先端部１４１ａと積層方向Ｚに沿って対向している。ここで、保持台１４３は、接合領域４０ｈを貫通した先端部１４１ａを保持する保持面１４３ａを平坦に形成している。

袋詰電極搬送部１５０は、図５および図６に示し、セパレータ接合部１４０等によって形成された袋詰電極１１を搬送する。

袋詰電極搬送部１５０は、電極搬送部１１０と搬送方向Ｘに沿って隣り合い、第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０よりも搬送方向Ｘの下流側に配設している。

袋詰電極搬送部１５０の搬送ベルト１５１は、外周面に吸引口を複数設けた無端状のベルトからなり、袋詰電極１１を吸引した状態で搬送方向Ｘに沿って搬送する。回転部材１５２は、交差方向Ｙに沿って、搬送ベルト１５１の内周面に複数配設し、搬送ベルト１５１を回転させる。複数の回転部材１５２のうち、一つが動力を設けた駆動ローラであり、その他が駆動ローラに従動する従動ローラである。袋詰電極搬送部１５０の吸着パッド１５３は、搬送ベルト１５１に載置された袋詰電極１１よりも積層方向Ｚの図５中に示す上方において、袋詰電極１１と対向するように位置している。吸着パッド１５３は、板状からなり、袋詰電極１１と当接する面に吸引口を複数設けている。

伸縮部材１５４は、吸着パッド１５３よりも積層方向Ｚの図５中に示す上方に位置している。伸縮部材１５４の一端は、吸着パッド１５３を接合している。伸縮部材１５４は、エアーコンプレッサー等を動力として、積層方向Ｚに沿って伸縮自在である。Ｘ軸ステージ１５５およびＸ軸補助レール１５６は、伸縮部材１５４の一端に対向した他端を移動自在に支持している。Ｘ軸ステージ１５５は、搬送方向Ｘに沿って配設し、伸縮部材１５４を搬送方向Ｘに沿って走査する。Ｘ軸補助レール１５６は、Ｘ軸ステージ１５５と並行に配設し、Ｘ軸ステージ１５５による伸縮部材１５４の走査を補助する。載置台１５７は、板状からなり、搬送ベルト１５１よりも搬送方向Ｘに沿った下流側に配設している。載置台１５７は、袋詰電極１１を一時的に載置して保管する。

制御部１６０は、図５に示し、電極搬送部１１０と第１セパレータ搬送部１２０と第２セパレータ搬送部１３０とセパレータ接合部１４０および袋詰電極搬送部１５０の作動をそれぞれ制御する。

制御部１６０のコントローラ１６１は、ＲＯＭ、ＣＰＵ、およびＲＡＭを含んでいる。ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）は、セパレータ接合装置１００に係る制御プログラムを格納している。制御プログラムは、電極搬送部１１０の回転部材１１４と切断部材１１５および１１６、第１セパレータ搬送部１２０の第１搬送ドラム１２４、および第２セパレータ搬送部１３０の第２搬送ドラム１３４の制御に関するものを含んでいる。さらに、制御プログラムは、セパレータ接合部１４０の切断刃１４１およびヒータ１４２、および袋詰電極搬送部１５０の回転部材１５２と伸縮部材１５４等の制御に関するものを含んでいる。

制御部１６０のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）は、制御プログラムに基づいてセパレータ接合装置１００の各構成部材の作動を制御する。ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）は、制御中のセパレータ接合装置１００の各構成部材に係る様々なデータを一時的に記憶する。データは、例えば、セパレータ接合部１４０の切断刃１４１の移動速度や移動距離に関するものである。

次に、セパレータ接合装置１００の作用について説明する。

電極搬送部１１０は、図５に示すように、切断部材１１５および１１６によって、正極２０を所定の形状に１枚ずつ切断して成形する。電極搬送部１１０は、成形した正極２０を第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０の間に搬出する。次いで、第１セパレータ搬送部１２０は、図５および図６に示すように、第１セパレータ搬送部１２０は、セラミックセパレータ４１を搬送しつつ、電極搬送部１１０から搬出された正極２０の一面の側に積層する。同様に、第２セパレータ搬送部１３０は、図５および図６に示すように、第１セパレータ搬送部１２０の作動と並行して、セラミックセパレータ４２を搬送しつつ、電極搬送部１１０から搬出された正極２０の他面の側に積層する。

次いで、セパレータ接合部１４０は、図５〜図７に示すように、切断刃１４１によって長尺状のセラミックセパレータ４１および４２を、正極２０を跨ぐように正極２０の短手方向（搬送方向Ｘ）の幅よりも若干長い幅で切断する。すなわち、切断刃１４１は、正極２０の長手方向（交差方向Ｙ）の一端の近傍を切断した後、正極２０を挟持したセラミックセパレータ４１および４２が袋詰電極搬送部１５０によって一定の距離だけ搬送されてから、正極２０の一端に対向した他端の近傍を切断する。ここで、切断刃１４１は、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈを、セラミックセパレータ４１の接合領域４０ｈに押圧する。切断刃１４１は、ヒータ１４２から供給された熱によって加温された状態で、セラミックセパレータ４１および４２を分断する。すなわち、切断刃１４１は、正極２０を介して対面するセラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈを切断しつつ、そのセラミックセパレータ４２のポリプロピレン層４２ｍを、セラミックセパレータ４１のポリプロピレン層４１ｍに向けて移動させる。同時に、ヒータ１４２によって加温された切断刃１４１は、互いのポリプロピレン層同士を熱伝導によって溶融して接合する。

その後、袋詰電極搬送部１５０は、図５に示すように、セパレータ接合部１４０等によって形成された袋詰電極１１を搬送する。袋詰電極搬送部１５０は、袋詰電極１１を載置台１５７に載置して一時的に保管する。

上述した第１実施形態によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

電気デバイス（袋詰電極）のセパレータ接合方法は、シート状の溶融材（ポリプロピレン層）と、ポリプロピレン層に積層しポリプロピレン層よりも溶融温度が高い耐熱材（セラミックス層）と、を含むセパレータ（セラミックセパレータ）を用い、電極（正極２０または負極３０）を挟持しセラミックス層同士を対面させたセラミックセパレータを切断しつつ接合する方法である。セパレータ接合方法は、接合工程（セパレータ接合工程）を有している。セパレータ接合工程は、正極２０を介して対面するセラミックセパレータの接合領域４０ｈを切断しつつ一の接合領域４０ｈのポリプロピレン層を他の接合領域４０ｈのポリプロピレン層に向けて移動させ、接合領域４０ｈのポリプロピレン層同士を溶融して接合する。

電気デバイス（袋詰電極）のセパレータ接合装置は、シート状の溶融材（ポリプロピレン層）と、ポリプロピレン層に積層しポリプロピレン層よりも溶融温度が高い耐熱材（セラミックス層）と、を含むセパレータ（セラミックセパレータ）を用い、電極（正極２０または負極３０）を挟持しセラミックス層同士を対面させたセラミックセパレータを切断しつつ接合する装置である。セパレータ接合装置１００は、接合部（セパレータ接合部）を有している。セパレータ接合部は、正極２０を介して対面するセラミックセパレータの接合領域４０ｈのうち、一の接合領域４０ｈのポリプロピレン層を他の接合領域４０ｈのポリプロピレン層に向けて移動させながら接合領域４０ｈ同士を切断し、接合領域４０ｈのポリプロピレン層同士を溶融して接合する。

このような構成では、セラミックセパレータの接合領域４０ｈを切断するときに、一の接合領域４０ｈのポリプロピレン層を他の接合領域４０ｈのポリプロピレン層に向けてセラミックス層を超えるように移動させることによって、接合領域４０ｈにおいて対面したポリプロピレン層同士を溶融して接合する。すなわち、セラミックセパレータの接合領域４０ｈを切断するときに、一の接合領域４０ｈのポリプロピレン層を、セラミックス層を切り開いて他の接合領域４０ｈのポリプロピレン層に隣接させる。したがって、隣接させたポリプロピレン層の部分によって、セラミックセパレータを十分に接合することができる。

さらに、このような構成では、セラミックセパレータの切断と接合とを同時に行うことができることから、セラミックセパレータを切断した後に接合する場合と比較して、袋詰電極の製造に要するコストと時間を削減することができる。さらに、このような構成では、セラミックセパレータの切断と接合とを同時に行うことができることから、セラミックセパレータを切断してから接合する迄の間に、接合領域４０ｈ同士が位置ずれしてしまうことを防止できる。

ここで、上記の構成によって接合した電気デバイス（袋詰電極）は、耐熱材（セラミックス層）同士を対面させたセラミックセパレータを用いた場合であっても、正極２０を挟持するセラミックセパレータを十分に接合できることから、所期の電気特性を発揮させることができる。具体的には、例えば、袋詰電極は、リチウムイオン二次電池１０が振動したり衝撃を受けたりしても、セラミックセパレータの接合領域に相当する端部を十分に接合していることから、正極２０の移動を抑制することができる。すなわち、セラミックセパレータを介して隣り合う正極２０と負極３０の短絡を防止できる。したがって、リチウムイオン二次電池１０は、所期の電気的特性を維持することができる。

さらに、セパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置１００において、特にセパレータ接合方法は、電極（正極２０または負極３０）と比してそれぞれ長尺からなる一対のセパレータ（セラミックセパレータ４１および４２）を用いる構成とすることができる。この接合方法は、配置工程をさらに有している。配置工程は、接合工程（セパレータ接合工程）の前に実施する。配置工程は、正極２０を隔ててセラミックセパレータ４１および４２を対向するように配置する。セパレータ接合工程は、セラミックセパレータ４１の接合領域４０ｈと、セラミックセパレータ４１に対向するセラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈと、をそれぞれ分断する。

このような構成に示すように、このセパレータ接合方法は、枚葉式からなる非常に汎用性の高い方式に適用することができる。すなわち、このセパレータ接合方法は、セラミックセパレータ４１、正極２０、およびセラミックセパレータ４２の順で、各部材を重ね合わせて積層する方式に用いることができる。

さらに、セパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置１００において、特にセパレータ接合方法は、接合工程（セパレータ接合工程）で、切断部材（切断刃１４１）からの熱伝導によって、接合領域４０ｈの溶融材（ポリプロピレン層４１ｍおよび４２ｍ）同士を溶融する構成とすることができる。接合工程（セパレータ接合工程）は、セパレータ接合部１４０によって具現化している。

このような構成によれば、加熱させた切断刃１４１からの熱伝導によって、セラミックセパレータ４１および４２のポリプロピレン層４１ｍおよび４２ｍ同士を溶融して接合させる非常に汎用性の高い接合方法を適用することができる。

さらに、セパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置１００において、特にセパレータ接合方法は、さらに引張工程を有する構成とすることができる。引張工程は、接合工程（セパレータ接合工程）の間に実施する。引張工程は、セパレータ（セラミックセパレータ４１および４２のうち、少なくともセラミックセパレータ４２）を引っ張る。セパレータ接合工程は、引張工程によって伸長したセラミックセパレータ４１および４２の接合領域４０ｈを接合する。引張工程は、第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０のうち、少なくとも第２セパレータ搬送部１３０によって具現化している。

このような構成によれば、例えば伸長された状態のセラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈを、切断刃１４１によって押圧したときに、そのセラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈを、その切断刃１４１に追随させてセラミックセパレータ４１の方に沈み込ませるように移動させることができる。すなわち、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈのポリプロピレン層を、セラミックセパレータ４１の接合領域４０ｈのポリプロピレン層に向けて、容易に移動させることができる。仮に、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈが弛んでいる状態において、その接合領域４０ｈが切断刃１４１によって押圧された場合、接合領域４０ｈの弛みは解消されるが、接合領域４０ｈを切断刃１４１に追随させて移動させることは困難となる。

さらに、セパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置１００において、特にセパレータ接合装置１００は、接合部（セパレータ接合部１４０）は、切断部材（切断刃１４１）および熱源（ヒータ１４２）を備えている。切断刃１４１は、接合領域４０ｈを押圧して切断する。ヒータ１４２は、切断刃１４１に対して接合領域４０ｈの溶融材同士を溶融する熱を供給する。ここで、切断刃１４１は、接合領域４０ｈを押圧する先端部１４１ａを湾曲させて形成することができる。

このような構成によれば、先端部１４１ａを湾曲させた切断刃１４１によって、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈを押圧した場合、そのセラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈは、暫く切断されることなく、切断刃１４１に追随してセラミックセパレータ４１の方に沈み込ませるように移動させることができる。すなわち、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈのポリプロピレン層を、セラミックセパレータ４１の接合領域４０ｈのポリプロピレン層に向けて、容易に移動させることができる。仮に、先端が鋭利な切断刃によって、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈを切断刃１４１によって押圧した場合、そのセラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈは、直ちに切断されてしまい、切断刃１４１に追随してセラミックセパレータ４１の方に沈み込ませることは困難となる。

さらに、セパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置１００において、特にセパレータ接合装置１００は、さらに保持部材（保持台１４３）を備えている。保持台１４３は、接合領域４０ｈを隔てて切断部材（切断刃１４１）の先端部１４１ａと対向する。ここで、保持台１４３は、接合領域４０ｈを貫通した先端部１４１ａを保持する保持面１４３ａを平坦に形成することができる。

このような構成によれば、切断刃１４１の先端部１４１ａによって、セラミックセパレータ４２を押圧した場合、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈは、切断刃１４１に追随してセラミックセパレータ４１の方に沈み込む。一方、セラミックセパレータ４１の接合領域４０ｈは、保持台１４３の平坦な保持面１４３ａによって移動を阻止されて沈み込まない。すなわち、沈み込むように移動させたセラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈのポリプロピレン層は、移動を阻止されたセラミックセパレータ４１の接合領域４０ｈのポリプロピレン層に対して、容易に隣接させることができる。

（第１実施形態の変形例１）
第１実施形態の変形例１に係るセパレータ接合装置１００のセパレータ接合部１４０に配設する切断刃の変形例について、図９を参照しながら説明する。

第１実施形態の変形例１は、切断刃の先端部を複雑に湾曲させて形成している構成が、前述した第１実施形態に係る構成と異なる。前述した第１実施形態では、切断刃１４１の先端部１４１ａを凸状に湾曲させていた。第１実施形態の変形例１においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。

切断部材の変形例について、図９を参照しながら説明する。

図９は、セパレータ接合装置１００のセパレータ接合部１４０に配設する切断刃の要部を示す斜視図である。

図９（Ａ）に、切断刃１４４を示している。切断刃１４４は、その先端部１４４ａを、凸形状と凹形状を組み合わせた形状によって形成している。先端部１４４ａは、セラミックセパレータ４２等の切断方向（交差方向Ｙ）に沿って、セラミックセパレータ４２等に対向するように突出させた凸形状を２つ形成している。２つの凸形状の部分は、その間に凹形状の部分を設けて十分に離間させている。一方、図９（Ｂ）に、切断刃１４５を示している。切断刃１４５は、その先端部１４５ａを、円形状によって形成している。先端部１４５ａは、セラミックセパレータ４２等の切断方向（交差方向Ｙ）に沿って、セラミックセパレータ４２等に対向するように円形状に形成している。

上述した第１実施形態の変形例１によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

セパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置１００において、特にセパレータ接合装置１００は、切断刃の先端部を、凸形状と凹形状を組み合わせた形状または円形状に湾曲させて形成している。

このような構成によれば、セラミックセパレータ４１の接合領域４０ｈとセラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈをそれぞれ分断して、複数の袋詰電極１１を隣接させて連続的に形成する場合に、各々の袋詰電極１１の端部の接合領域４０ｈを十分に接合するこができる。すなわち、隣接して連続的に形成される各々の袋詰電極１１は、それぞれ独立した別個の凸形状の部位によって押圧されることから、それぞれポリプロピレン層同士を隣接させて接合することができる。先端部１４４ａに凸形状を２つ形成しその間を凹形状で離間させた切断刃１４４によって、一の袋詰電極１１の右端と、隣接する他の袋詰電極１１の他端は、互いに同一の接合領域４０ｈを分断することによって形成する。このような場合に、一の袋詰電極１１の右端と、隣接する他の袋詰電極１１の他端は、切断刃１４４の先端部１４４ａの２つの凸形状の部分によって、それぞれ独立して切断しつつ接合することができる。

一方、切断刃１４５の先端部１４５ａは、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈのポリプロピレン層を押圧するときに、内方に湾曲した側面１４５ｂにポリプロピレン層を退避させることができる。すなわち、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈのポリプロピレン層のみを強く押圧するとともに、その接合領域４０ｈに隣接した領域は側面１４５ｂに退避させて応力が掛からないようにすることができる。したがって、切断刃１４５によって、セラミックセパレータ４１および４２を押圧するときに、接合領域４０ｈに対して選択的に応力を印加することができる。

（第１実施形態の変形例２）
第１実施形態の変形例２に係る電気デバイス（袋詰電極１２）のセパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置２００について、図１０を参照しながら説明する。

第１実施形態の変形例２は、超音波を印加したホーン２４１によって、セラミックセパレータ４１および４２の溶融材（ポリプロピレン層）を溶融する構成が、前述した第１実施形態に係る構成と異なる。前述した第１実施形態では、加熱した切断刃１４１によって、セラミックセパレータ４１および４２の溶融材（ポリプロピレン層）を溶融していた。第１実施形態の変形例２においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。

セパレータ接合装置２００のセパレータ接合部２４０について、図１０を参照しながら説明する。

図１０は、電気デバイス（袋詰電極１２）のセパレータ接合方法を具現化したセパレータ接合装置２００の要部を示す斜視図である。

セパレータ接合部２４０は、セパレータ接合部１４０と同様に、電極搬送部１１０と搬送方向Ｘに沿って隣り合い、第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０よりも搬送方向Ｘの下流側に配設している。

セパレータ接合部２４０は、接合工程（セパレータ接合工程）を具現化したものである。セパレータ接合工程は、超音波印加部材（ホーン２４１）からの超音波振動に伴う発熱によって、セラミックセパレータ４１の接合領域４０ｈのポリプロピレン層４１ｍと、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈのポリプロピレン層４２ｍを溶融する。セパレータ接合部２４０は、ホーン２４１、振動子２４２、およびアンビル２４３を備えている。

ホーン２４１は、超音波をセラミックセパレータ４１および４２に印加しつつ切断する。ホーン２４１は、セラミックス層４２ｎおよび４１ｎに超音波を印加して摩擦熱を発生させて加熱させる。さらに、ホーン２４１は、超音波の振動を用いて、セラミックス層に含まれる粒子状のアルミナを、セラミックセパレータ４１および４２のせん断方向に移動させる。ホーン２４１は、切断後のセラミックセパレータ４１および４２の長手方向（交差方向Ｙ）の幅よりも長く、直線状に形成している。ホーン２４１は、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈのポリプロピレン層４２ｍを押圧する先端部を、湾曲させて形成してもよい。振動子２４２は、ホーン２４１を振動させる。振動子２４２は、外部から供給された電力によって、超音波の周波数に相当する振動を発生させる。振動子２４２は、ホーン２４１の先端部と対向する基端側に連結している。アンビル２４３は、ホーン２４１から導出される超音波の振動を受け止めつつ、ホーン２４１を付勢する。アンビル２４３は、セラミックセパレータ４１および４２を隔てて、ホーン２４１の先端部と積層方向Ｚに沿って対向している。アンビル２４３は、金属からなり、板状に形成している。

上述した第１実施形態の変形例２によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

セパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置２００において、特にセパレータ接合方法は、接合工程（セパレータ接合工程）によって、超音波印加部材（ホーン２４１）からの超音波振動に伴う発熱によって、接合領域４０ｈの溶融材（ポリプロピレン層）同士を溶融する。セパレータ接合工程は、セパレータ接合部２４０によって具現化している。

このような構成によれば、接合領域４０ｈのポリプロピレン層を超音波によって振動させて加熱しているものの、ホーン２４１そのものは加熱していない。すなわち、ホーン２４１は、接合領域４０ｈのポリプロピレン層に貼り付いてしまうことを防止できる。したがって、接合領域４０ｈのポリプロピレン層同士の切断を終えたホーン２４１が接合領域４０ｈから退避するときに、ポリプロピレン層が捲れ上がらせたり剥離したりすることなく、接合領域４０ｈのポリプロピレン層同士を十分に接合することができる。

（第１実施形態の変形例３）
第１実施形態の変形例３に係る電気デバイス（袋詰電極１３）のセパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置３００について、図１１を参照しながら説明する。

第１実施形態の変形例３は、レーザ光Ｌ１を出射するレーザ発振器３４１によって、セラミックセパレータ４１および４２の溶融材（ポリプロピレン層）を溶融する構成が、前述した第１実施形態に係る構成と異なる。前述した第１実施形態では、加熱した切断刃１４１によって、セラミックセパレータ４１および４２の溶融材（ポリプロピレン層）を溶融していた。第１実施形態の変形例３においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。

セパレータ接合装置３００のセパレータ接合部３４０について、図１１を参照しながら説明する。

図１１は、電気デバイス（袋詰電極１３）のセパレータ接合方法を具現化したセパレータ接合装置３００の要部を示す斜視図である。

セパレータ接合部３４０は、セパレータ接合部１４０と同様に、電極搬送部１１０と搬送方向Ｘに沿って隣り合い、第１セパレータ搬送部１２０および第２セパレータ搬送部１３０よりも搬送方向Ｘの下流側に配設している。

セパレータ接合部３４０は、レーザ発振器３４１によって接合領域４０ｈにレーザ光Ｌ１を照射しつつ、押圧板３４４および３４５によって接合領域４０ｈの近傍を押圧することによって、セラミックセパレータ４１の接合領域４０ｈのポリプロピレン層４１ｍと、セラミックセパレータ４２の接合領域４０ｈのポリプロピレン層４２ｍを互いに隣接させて溶融する。セパレータ接合部３４０は、レーザ発振器３４１、第１反射ミラー３４２、第２反射ミラー３４３、押圧板３４４および３４５を備えている。

レーザ発振器３４１は、レーザ光Ｌ１を出射する。レーザ光Ｌ１は、互いに対向したセラミックセパレータ４１および４２の接合領域４０ｈに照射する。レーザ光Ｌ１は、例えば、耐熱材を加熱して、その耐熱材を介して溶融材を間接的に加熱する。このような構成の場合、レーザ光Ｌ１の波長は、溶融材に相当するポリプロピレン層を透過しつつ、耐熱材に相当するセラミックスに十分に吸収される波長が好ましい。セラミックスは、レーザ光Ｌ１を吸収させて加熱させる。具体的には、セラミックスは、シリカ、アルミナ、ジルコニウム酸化物、チタン酸化物等のセラミック粒子とバインダーの結合により形成された多孔質からなる。セラミックスに含まれるアルミナの吸収率は、波長が約１μｍにおいて０．３、波長が約８〜１４μｍにおいて０．６である。そこで、レーザ発振器３４１には、例えば、発振波長が９．４μｍや１０．６μｍのＣｏ_２（二酸化炭素）レーザ、発振波長が１０６４ｎｍのＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット結晶）レーザ、または発振波長が８０８ｎｍや８４０ｎｍおよび９４０ｎｍ等の固体レーザ（ＬＤ：レーザーダイオード）を用いる。

第１反射ミラー３４２は、レーザ発振器３４１から出射したレーザ光Ｌ１を、第２反射ミラー３４３に向かって反射させる。第１反射ミラー３４２は、レーザ発振器３４１と搬送方向Ｘに沿って配設している。第１反射ミラー３４２は、板状の硝材に対して、レーザ光Ｌ１の波長に対応した反射膜を蒸着させて構成している。

第２反射ミラー３４３は、第１反射ミラー３４２から反射したレーザ光Ｌ１を、セラミックセパレータ４１および４２の接合領域４０ｈに向かって走査しながら照射する。第２反射ミラー３４３は、回転自在に設けている。第２反射ミラー３４３は、第１反射ミラー３４２と交差方向Ｙに沿って対向して配設している。第２反射ミラー３４３は、第１反射ミラー３４２と同様に、板状の硝材に対して、レーザ光Ｌ１の波長に対応した反射膜を蒸着させて構成している。

押圧板３４４および３４５は、セラミックセパレータ４１および４２の接合領域４０ｈの近傍を積層方向Ｚの両方から互いに押圧する。押圧板３４４は、一組からなり、交差方向Ｙに沿って、セラミックセパレータ４１および４２よりも積層方向Ｚの図中上方であって、接合領域４０ｈよりも搬送方向Ｘの上流側および下流側にそれぞれ配設している。押圧板３４５は、交差方向Ｙに沿って、セラミックセパレータ４１および４２よりも積層方向Ｚの図中下方であって、接合領域４０ｈに配設している。押圧板３４４および３４５は、それぞれ金属からなり、長尺状に形成している。押圧板３４５は、押圧板３４４と比較して、搬送方向Ｘに沿った幅が広い。接合領域４０ｈの近傍は、隣接する接合領域４０ｈがレーザ光Ｌ１を照射されていることから、加熱されて軟化する。この状態で、押圧板３４４および３４５は、接合領域４０ｈの近傍を積層方向Ｚの両方から互いに押圧していることから、ポリプロピレン層４１ｍとポリプロピレン層４２ｍが互いに隣接するように移動する。

上述した第１実施形態の変形例３によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

セパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置３００において、特にセパレータ接合装置３００は、接合部（セパレータ接合部３４０）を、レーザ発振器３４１および押圧部材（押圧板３４４および３４５）によって構成している。レーザ発振器３４１は、接合領域４０ｈにレーザ光Ｌ１を照射する。ここで、押圧板３４４および３４５は、接合領域４０ｈの近傍を押圧する。

このような構成によれば、レーザ光Ｌ１によって接合領域４０ｈを切断しつつ加熱するときに、押圧板３４４および３４５によって、接合領域４０ｈ同士を、その近傍から互いに押圧して、接合領域４０ｈのポリプロピレン層同士を隣接させることができる。切断部材によってポリプロピレン層を直接押圧していないことから、切断部材がポリプロピレン層に貼り付いてしまうことを防止できる。したがって、接合領域４０ｈのポリプロピレン層が捲れ上がらせたり剥離したりすることなく、接合領域４０ｈのポリプロピレン層同士を十分に接合することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る電気デバイス（袋詰電極１４）のセパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置４００について、図１２〜図１６を参照しながら説明する。

第２実施形態は、セラミックセパレータ４３を、正極２０の縁２０ｔを境にして折り返しつつ、折り返した端部４３ｒをセパレータ（セラミックセパレータ４３）に接触させる構成が、前述した第１実施形態に係る構成と異なる。前述した第１実施形態では、一対のセラミックセパレータ４１および４２によって正極２０を挟持していた。第２実施形態においては、前述した第１実施形態と同様の構成からなるものについて、同一の符号を使用し、前述した説明を省略する。

セパレータ接合装置４００について、図１２〜図１６を参照しながら説明する。

先ず、セパレータ接合装置４００の構成について、図１２を参照しながら説明する。

図１２は、電気デバイス（袋詰電極１４）のセパレータ接合方法を具現化したセパレータ接合装置４００を示す斜視図である。

セパレータ接合装置４００は、部材搬送部４１０（正極２０および袋詰電極１４を搬送）、セパレータ搬送部４２０、セパレータ折返部４３０（折返工程に対応）、およびセパレータ接合部４４０（接合工程に対応）を含んでいる。以下、セパレータ接合装置４００に含まれる構成について順に説明する。

部材搬送部４１０は、正極２０および袋詰電極１４を搬送する。部材搬送部４１０は、吸着パッド４１１および支持部材４１２を備えている。吸着パッド４１１は、板状からなり、正極２０または袋詰電極１４と当接する面に吸引口を複数設けている。支持部材４１２は、一端に吸着パッド４１１を接合し、他端に電導ステージやエアーコンプレッサー等を備えた移動機構を接合している。吸着パッド４１１は、交差方向Ｙおよび積層方向Ｚに沿って移動自在である。

セパレータ搬送部４２０は、一対の把持部材４２１を備えている。一対の把持部材４２１は、積層方向Ｚに沿って開閉自在なロボットハンドに相当する。一対の把持部材４２１は、セパレータ供給ローラに巻き付けられている長尺のセラミックセパレータ４３の端部を把持し、固定型４３１および移動型４３２に対して近接するように引き出す。

セパレータ折返部４３０は、折返工程（セパレータ折返工程）を具現化したものである。折返工程は、セラミックセパレータ４３を正極２０の縁２０ｔを境にして折り返しつつ、折り返した端部４３ｒをセラミックセパレータ４３に向かって移動させる。セパレータ折返部４３０は、固定型４３１および移動型４３２を備えている。固定型４３１および移動型４３２は、セラミックセパレータ４３を正極２０の縁２０ｔを境にして折り返しつつ、正極２０を介してセラミックセパレータ４３を対面させる。固定型４３１および移動型４３２は、それぞれ板状に形成し、セラミックセパレータ４３と当接する面に吸引口をマトリクス状に設けている。移動型４３２は、セラミックセパレータ４３を中央で折り返すように、固定型４３１の一端を基準にして回転しつつ固定型４３１と対向する。固定型４３１は、移動型４３２と比較して、搬送方向Ｘに沿った幅が長い。固定型４３１は、移動型４３２と対向していない部分に、切断刃１４１を押圧させる。

セパレータ接合部４４０は、接合工程（セパレータ接合工程）を具現化したものである。接合工程は、端部４３ｒをセラミックセパレータ４３に押圧しつつセラミックセパレータ４３を分断する。セパレータ接合部４４０は、切断部材（切断刃１４１）とヒータ１４２を備えている。切断刃１４１は、長尺状のセラミックセパレータ４３を一定の幅で切断する。ここで、切断刃１４１は、折り返したセラミックセパレータ４３の端部４３ｒを、固定型４３１に吸引されているセラミックセパレータ４３に押圧する。切断刃１４１は、ヒータ１４２から供給された熱によって加温された状態で、セラミックセパレータ４３を分断する。すなわち、切断刃１４１は、正極２０を介して対面するセラミックセパレータ４３の接合領域４０ｈを切断しつつ、端部４３ｒのポリプロピレン層を、セラミックセパレータ４３のポリプロピレン層に向けて移動させる。さらに、ヒータ１４２によって加温された切断刃１４１は、互いのポリプロピレン層同士を熱伝導によって溶融して接合する。切断刃１４１は、セパレータ折返部４３０の固定型４３１の端部に対向するように、交差方向Ｙに沿って配設している。

次に、セパレータ接合装置４００の作用について、図１３〜図１６を参照しながら説明する。

図１３は、図１２のセパレータ接合装置４００においてセラミックセパレータ４３を固定型４３１および移動型４３２に向かって搬入する動作を模式的に示す斜視図である。図１４は、図１３に引き続きセラミックセパレータ４３に対して電極（正極２０）を積層する動作を模式的に示す斜視図である。図１５は、図１４に引き続き電極（正極２０）を挟持するように折り返したセラミックセパレータ４３を切断しつつ接合する動作を模式的に示す斜視図である。図１６は、図１５に引き続き電極（正極２０）をセラミックセパレータ４３によって挟持して形成した電気デバイス（袋詰電極１４）を固定型４３１および移動型４３２から搬出する動作を模式的に示す斜視図である。

最初に、図１３に示すように、セパレータ搬送部４２０は、セラミックセパレータ４３を固定型４３１および移動型４３２に向かって搬入する。すなわち、一対の把持部材４２１によって、セパレータ供給ローラに巻き付けられている長尺のセラミックセパレータ４３の端部を把持し、そのセラミックセパレータ４３を搬送方向Ｘに沿って引き出す。セパレータ折返部４３０は、固定型４３１および移動型４３２によってセラミックセパレータ４３を吸引して保持する。

次に、図１４に示すように、セラミックセパレータ４３に対して正極２０を積層する。すなわち、部材搬送部４１０は、吸着パッド４１１によって正極２０をセパレータ折返部４３０の固定型４３１の上方に搬送し、その正極２０をセラミックセパレータ４３に積層する。

次に、図１５に示すように、移動型４３２は、セラミックセパレータ４３を中央で折り返すように、固定型４３１の一端を基準にして回転しつつ、固定型４３１と対向する。切断刃１４１は、折り返したセラミックセパレータ４３の端部４３ｒを、固定型４３１に吸引されているセラミックセパレータ４３に押圧する。切断刃１４１は、ヒータ１４２から供給された熱によって加温された状態で、端部４３ｒを境にしてセラミックセパレータ４３を分断する。

最後に、図１６に示すように、移動型４３２は、固定型４３１の一端を基準にして逆回転しつつ、固定型４３１から離間する。部材搬送部４１０は、吸着パッド４１１によって袋詰電極１４を吸引して載置台に搬送する。袋詰電極１４は、正極２０を挟持したセラミックセパレータ４３を切断しつつ接合したものである。

上述した第２実施形態によれば、以下の構成によって作用効果を奏する。

セパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置４００において、特にセパレータ接合方法は、電極（正極２０または負極３０）と比して長尺からなるセパレータ（セラミックセパレータ４３）を用いる構成とすることができる。この接合方法は、折返工程（セパレータ折返工程）をさらに有している。セパレータ折返工程は、接合工程（セパレータ接合工程）の前に実施する。セパレータ折返工程は、セラミックセパレータ４３を正極２０の縁２０ｔを境にして折り返しつつ、折り返した端部４３ｒをセラミックセパレータ４３に向かって移動させる。ここで、セパレータ接合工程は、端部４３ｒをセラミックセパレータ４３に押圧しつつセラミックセパレータ４３を分断する。セパレータ接合工程は、セパレータ接合部４４０によって具現化している。セパレータ折返工程は、セパレータ折返部４３０によって具現化している。

このような構成に示すように、電気デバイス（袋詰電極１４）のセパレータ接合方法およびその方法を具現化したセパレータ接合装置４００は、折返式からなる非常に汎用性の高い方式にも適用することができる。すなわち、このセパレータ接合方法は、長尺のセラミックセパレータ４３を折り返しつつ、正極２０を挟持することによって、各部材を重ね合わせて積層する方式に用いることができる。

さらに、このような構成によれば、セラミックセパレータ４３は、その折り返した部分を接合する必要がないことから、接合に要する設備や時間を削減することができる。さらに、このような構成によれば、セラミックセパレータ４３は、正極２０の縁２０ｔに沿って折り返すことによって、折り返す部分にのり代が生じることがないことから、材料に係るコストを削減することができる。さらに、このような構成によれば、一枚のセラミックセパレータ４３を用いることから、そのセラミックセパレータ４３を切り出すときの切断箇所を最小限にすることができ、製造に要するコストと時間を削減することができる。

そのほか、本発明は、特許請求の範囲に記載された構成に基づき様々な改変が可能であり、それらについても本発明の範疇である。

例えば、第１および第２実施形態では、リチウムイオン二次電池１０に用いる袋詰電極において、電極を挟持するセパレータを互いに接合する構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。リチウムイオン二次電池１０に用いる袋詰電極以外の部材の接合にも適用することができる。

また、第１および第２実施形態では、二次電池をリチウムイオン二次電池１０の構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。二次電池は、例えば、ポリマーリチウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池として構成することができる。

また、第１および第２実施形態では、セパレータの耐熱材をセラミックス層の構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。耐熱材は、セラミックスに限定されることはなく、溶融材よりも溶融温度が高い部材であればよい。

また、第１および第２実施形態では、セパレータの溶融材をポリプロピレンの構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。溶融材は、ポリプロピレンに限定されることはなく、耐熱材よりも溶融温度が低い部材であればよい。

また、第１および第２実施形態では、正極２０をセパレータによって袋詰めして袋詰電極を形成する構成で説明したが、このような構成に限定されることはない。負極３０をセパレータによって袋詰めして袋詰電極を形成する構成としてもよい。

また、第１および第２実施形態では、電極、セラミックセパレータ、および袋詰電極を自動で搬送する構成として説明したが、このような構成に限定されることはない。人手によって、電極、セラミックセパレータ、および袋詰電極を搬送する構成としてもよい。

また、第２実施形態では、セラミックセパレータ４３を正極２０の長手方向に沿って折り返す構成として説明したが、このような構成に限定されることはない。セラミックセパレータ４３を正極２０の短手方向に沿って折り返す構成としてもよい。

また、第１および第２実施形態は、対向するセパレータの接合領域４０ｈの間に、ポリプロピレンのような溶融材の個片を挿入し、その個片を溶融させて接合を容易にする構成にも適用できる。

また、第１および第２実施形態の接合方法に加えて、間欠的に電流を印加して発熱させた切断部材によって接合領域４０ｈをインパルス溶着して接合する構成を適用することができる。さらに、通電によりジュール熱を発生させる通電部材によって接合領域４０ｈを抵抗溶着して接合する構成を適用することができる。

１０ リチウムイオン二次電池、
１１，１２，１３，１４ 袋詰電極（電気デバイス）、
１５ 発電要素、
２０ 正極（電極）、
２０ｔ 縁、
２１ 正極集電体、
２１ａ 正極電極端子、
２２ 正極活物質、
３０ 負極（電極）、
３１ 負極集電体、
３１ａ 負極電極端子、
３２ 負極活物質、
４０ｈ 接合領域、
４１，４２，４３ セラミックセパレータ（セパレータ）、
４１ｍ，４２ｍ ポリプロピレン層（溶融材）、
４１ｎ，４２ｎ セラミックス層（耐熱材）、
４１ｎｃ，４２ｎｃ 中央部、
４３ｒ 端部、
５０ 外装材、
５１，５２ ラミネートシート、
１００，２００，３００，４００ セパレータ接合装置、
１１０ 電極搬送部、
１１１ 電極供給ローラ、
１１２ 搬送ローラ、
１１３ 第１搬送ベルト、
１１４ 回転部材、
１１５，１１６ 切断部材、
１１７ 受け台、
１１８ 搬送補助ローラ、
１１９ 第２搬送ベルト、
１２０ 第１セパレータ搬送部（配置工程および引張工程に対応）、
１２１ 第１セパレータ供給ローラ、
１２２ 第１加圧ローラ、
１２３ 第１ニップローラ、
１２４ 第１搬送ドラム、
１３０ 第２セパレータ搬送部（配置工程および引張工程に対応）、
１３１ 第２セパレータ供給ローラ、
１３２ 第２加圧ローラ、
１３３ 第２ニップローラ、
１３４ 第２搬送ドラム、
１４０，２４０，３４０，４４０ セパレータ接合部（接合工程に対応）、
１４１，１４４，１４５ 切断刃（切断部材）、
１４１ａ，１４４ａ，１４５ａ 先端部、
１４５ｂ 側面、
１４２ ヒータ、
１４３ 保持台（保持部材）、
１４３ａ 保持面、
２４１ ホーン（超音波印加部材）、
２４２ 振動子、
２４３ アンビル、
３４１ レーザ発振器、
３４２ 第１反射ミラー、
３４３ 第２反射ミラー、
３４４，３４５ 押圧板（押圧部材）、
１５０ 袋詰電極搬送部、
１５１ 搬送ベルト、
１５２ 回転部材、
１５３ 吸着パッド、
１５４ 伸縮部材、
１５５ Ｘ軸ステージ、
１５６ Ｘ軸補助レール、
１５７ 載置台、
１６０ 制御部、
１６１ コントローラ、
４１０ 部材搬送部、
４１１ 吸着パッド、
４１２ 支持部材、
４２０ セパレータ搬送部、
４２１ 把持部材、
４３０ セパレータ折返部（折返工程に対応）、
４３１ 固定型、
４３２ 移動型、
Ｌ１ レーザ光、
Ｘ （正極等に相当する部材の）搬送方向、
Ｙ （搬送方向Ｘと交差する）交差方向、
Ｚ （セラミックセパレータおよび正極等に相当する部材の）積層方向。

Claims (2)

1. 溶融可能なシート状の溶融材と、前記溶融材に積層し前記溶融材よりも溶融温度が高い耐熱材と、を含むセパレータを用い、前記耐熱材同士を対面させた前記セパレータによって電極を挟持し、その状態で前記セパレータを切断しつつ接合する電気デバイスのセパレータ接合装置であって、
   前記セパレータの接合領域を押圧して前記セパレータを切断する長尺状の切断刃と、前記接合領域の前記溶融材を溶融させる熱を前記切断刃に供給する熱源とを有し、
   前記切断刃の先端部は前記切断刃の長手方向断面において円弧形状を有し、前記切断刃の厚さ方向の両側面には、前記切断刃の長手方向に沿って延びる窪み部が形成され、
   前記切断刃は、前記先端部によって前記セパレータの前記接合領域を押圧して、対面する前記セパレータの前記接合領域のうち、一の前記接合領域の前記溶融材を他の前記接合領域の前記溶融材に向けて移動させつつ、前記先端部とともに前記窪み部を一の前記接合領域の前記溶融材へと押し込み、前記先端部によって前記接合領域同士を切断し、前記熱源からの熱によって前記接合領域の前記溶融材同士を接合する電気デバイスのセパレータ接合装置。
2. 前記接合領域を隔てて前記先端部と対向する保持部材を、さらに備え、
   前記保持部材は、前記接合領域を貫通した前記先端部を保持する保持面を平坦に形成した請求項１に記載の電気デバイスのセパレータ接合装置。