次世代型二次電池の集電体孔加工における製造コスト削減、電池の高性能化 を実現するレーザ量産加工機

リチウムイオンバッテリー（LIB）等の二次電池、またリチウムイオンキャパシタ（LIC）等の蓄電デバイスには、エッチング等により微細な孔加工を施したロール状の集電体が使用されている。
現状の孔の加工法では、電池生産工程内でのインライン化ができず、また加工可能な最小孔径にも限界があるため、製造コストの削減や電池の高性能化を実現するには大きな課題がある

• • • 高速広幅集電体レーザ加工装置の開発
      ・高速広幅集電体レーザ加工装置（架台）の開発、高速広幅集電体レーザ加工条件の検討、加工装置（加工部）の開発、バリ、酸化物脱落防止、撓み修正機構の開発、インライン欠陥検出機構の開発
    • 集電体加工条件の把握・評価
      ・LIC 試験用集電体の作成、LIC 性能試験、メーカーによる性能評価、次世代型LIB 性能試験

• • レーザ多重露光ロールto ロール穿孔加工技術
  • レーザ多重露光ロールto ロール穿孔加工装置
    ・ロール幅270 ㎜
    ・ロール送り速度10m/分
  • 超音波レベラー
    ・超音波キャビテーション処理加工ヘッド幅270 ㎜
    

• • • • 高速加工に対応したレーザ、加工光学系の選定
        ・φ10～50μm、開口率10％

• 金属箔の送り速度10m/分において、送り精度の確認を完了した
• レーザ加工実証実験において、ナノ秒レーザでの更なる効率加工条件の実証が進み、10 倍の加工スピードを目指し改造を実施した
• バリ除去・撓み修正装置の実証実験を完了し、特許出願に至った
• 現行品と同等（孔径φ5〜50μm）のLIC 性能試験用サンプルを作製し配布した
• LIC 性能のLi イオンプレドープ試験において、開口率が低くてもプレドープ性が向上する傾向を確認できた
• LIB 性能試験では、塗工電極への孔開け加工により、現行LIB の性能向上や新電池の検討が進み始めた

• 実用化に成功した段階

• 当初は銅及びアルミの集電箔への穿孔を目的としていたが、集電箔に電極材を塗工したロール電極への穿孔も可能であり、穿孔電極は電池性能を発揮する事がわかった
• 高速加工の際に発生する撓みを修正する「超音波レベラー」を開発し、製法特許を出願するに至った