JP2014179304A - 二次電池用電極積層体作成方法及び作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正極板シートと負極板を積層する際に規定の寸法通りにかつ短時間で効率よく積層させることの可能な二次電池用電極積層体作成方法及び作成装置を提供する。
【解決手段】正極板シート作成装置によって作成された正極板シート１００を複数枚所定の間隔を隔てて連続して供給するとともに、正極板シート１００の外形寸法とほぼ同じ外径寸法となった複数の負極板１５０を供給してこれらを１枚ずつ交互に集積する集積動作を行うとともに、正極板シートと負極板１５０の相互のずれを所望の範囲内とするずれ防止動作を集積動作に合わせて行う
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばノート型パーソナルコンピューター、ハイブリッド自動車、電気自動車等のバッテリーに使用する二次電池の構成要素をなす二次電池用電極積層体作成方法及び作成装置に関する。

従来から、例えばノート型パーソナルコンピューター、ハイブリッド自動車、電気自動車等のバッテリーに使用する二次電池の構成要素をなす二次電池用電極積層体作成方法及び作成装置は公知である（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１に開示された電極シートは、搬送コンベアーによって搬送され下セパレーター巻き出し部から巻き出された下セパレーターの上面に正極板と負極板を移動ハンドの吸着部を介して交互に載せ、その後上セパレーター巻き出し部から巻き出された上セパレーターを、ニップロールを介して重ね合わせ、２枚のセパレーターによってそれぞれ内部に正極板と負極板を挟み込んで収容した電極板をスイング機構によって交互に重ね合わせて積層部を形成するようになっている。

特開２０１２−７４４０２号公報 特開２０１２−２２６９１０号公報

特許文献１に開示された二次電池用電極積層体作成装置を用いて電極シートを作成しようとすると、各セパレーター上に正極板と負極板をそれぞれ正確に位置決めしながら載せるために、正極板と負極板をセパレーターに載せる際にセパレーターの搬送装置を毎回停止させる必要がある。このようなセパレーターの間欠的な送り動作を行うと電極シートの生産効率が著しく低下するとともに、コンベアー上におけるセパレーターの急停止や急な移動開始動作によるセパレーター自体のコンベアー上のずれやセパレーターとこれに重ねられた正極板や負極板同士の相対的な位置ずれが生じさせないようにする特別な構造を必要とする。

その理由は、このような位置ずれが生じると、欠陥品としてラインから排されて歩留まりが低下してしまうか、又は、製品となると不良品となって電極同士が接することで短絡して事故の原因となり得るおそれがあるからである。

一方、特許文献２に開示された二次電池用電極積層体作成装置は、同文献の段落（００４３）乃至（００４８）の記載及びこれに関連する図面から明らかなように、１枚のセパレーターを縦方向に流してからジグザグ折り手段によりジグザグ折り状態とした後、このジグザグ折りされたセパレーターの左右の一方から正極板、他方から負極板を入れてこれを積み重ねることで二次電池用電極積層体を作成するようになっている。

しかしながら、特許文献２に記載の二次電池用電極積層体は、上述した特許文献１と同様に、互いに所定の間隔を隔てて供給される正極板の両面を、連続して送り出されるセパレーターで挟み、この状態のセパレーター同士の重ね合わせ部を切断してできた電極シートを負極板と交互に１枚ずつ積層するような工程を経ていないため、二次電池用電極積層体を短時間で精度よく効率的に作成することができない。これに加えて、特許文献２に記載の二次電池用電極積層体の作成方法によると、セパレーターの折り返し部に折れ線がしっかりと形成できないために浮き上がり無駄な厚みが生じてしまうとともに、セパレーターの折り返し位置を厳密に管理するために複雑な装置構造を必要とする。また、特許文献２に開示された構成によると、前記工程の後さらに位置合わせ、溶着、切断の工程が必要となる。

そのため、１枚の正極板ごとにセパレーターで覆われた正極板シートと１枚の負極板をそれぞれ交互に積層させるとともに、その積層された多数枚の正極板シートと負極板の各縁部が一致して互いにずれが生じていない二次電池用電極積層体を短時間で効率良く連続して作成する二次電池用電極積層体作成方法及び作成装置が要望されている。

本発明の目的は、正極板シートとこれと反対の極性を有する負極板を積層する際に規定の寸法通りにかつ短時間で効率よく積層させることの可能な二次電池用電極積層体作成方法及び作成装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の二次電池用電極積層体作成方法は、
それぞれロール状に巻かれ、当該ロール状に巻かれた状態から互いに重なり合うように送り出される連続状の第１のセパレーターと第２のセパレーターを用意し、
前記第１のセパレーターと前記第２のセパレーターを連続して送り出しながらそれらの間に、これらのセパレーターよりもセパレーター走行方向と直交する幅方向の長さが前記セパレーターよりも短い正極板をセパレーター送り出し方向に所定間隔隔てるように挟み込み、
前記２枚のセパレーターに挟み込まれた各正極板の前記セパレーター幅方向に対応する幅方向両側部であって前記セパレーター同士の重ね合わせ部を前記セパレーターの走行方向において所定間隔隔てて部分的に溶着するとともに、前記セパレーターの走行方向における前記正極板間のセパレーター同士の重ね合わせ部を当該セパレーターの前記幅方向において所定間隔隔てて部分的に溶着し、
所定長さのカッターを円周方向所定位置に長手方向に亘って備えたカッター胴と、前記カッターを受けるために円周方向所定位置に長手方向に亘って所定の長さだけ当該カッターに対応してカッター受けを備えたカッター受け胴からなるセパレーターの切断装置を用意し、
前記切断装置のカッター胴とカッター受け胴の円周面が前記セパレーターの走行方向と同じ方向となるように前記切断装置のカッター胴とカッター受け胴を回転させ、
前記連続して送り出される連続状の２枚のセパレーターを前記カッター胴のセパレーター押さえと前記カッター受け胴のカッター受けの間に挟み込んだ状態で、前記セパレーターの走行方向において互いに所定間隔隔てて並んで配置された正極板間に位置するセパレーターの重ね合わせ部をカッターによって切断することで、正極板の表裏が２枚のセパレーターで挟まれるとともに周囲がセパレーターの重ね合わせ部で囲まれた正極板シートを作成し、
前記作成された正極板シートを複数枚所定の間隔を隔てて連続して供給するとともに、前記正極板シートの外形寸法とほぼ同じ外径寸法となった複数の負極板を供給してこれらを１枚ずつ交互に集積する集積動作を行うととともに、前記正極板シートと前記負極板の相互のずれを所望の範囲内とするずれ防止動作を前記集積動作に合わせて行うことを特徴としている。

また、本発明の請求項４に記載の二次電池用電極積層体作成装置は、
正極板と負極板を絶縁性シートからなるセパレーターを介して互いに絶縁しながら積層した構造を有する二次電池に用いる正極板シートの作成装置であって、
それぞれロール状に巻かれた連続状の第１のセパレーターと第２のセパレーターを当該ロール状に巻かれた状態から互いに重なり合うように送り出すセパレーター供給装置と、
前記第１のセパレーターと前記第２のセパレーターよりもセパレーター走行方向と直交する幅方向の長さが前記セパレーターよりも短い正極板を供給する正極板供給装置と、
前記正極板供給装置によって供給された正極板を所定位置に搬送する正極板搬送装置と、
前記正極板搬送装置によって搬送された正極板を前記送り出された２枚のセパレーターの間にセパレーター送り出し方向に所定間隔隔てるように順次挟み込む挟込装置と、
前記２枚のセパレーターに挟み込まれた各正極板の前記セパレーター幅方向に対応する幅方向両側部であって前記セパレーター同士の重ね合わせ部を前記セパレーターの走行方向において所定間隔隔てて部分的に溶着するとともに、前記セパレーターの走行方向における前記正極板間のセパレーター同士の重ね合わせ部を当該セパレーターの前記幅方向において所定間隔隔てて部分的に溶着する溶着装置と、
所定長さのカッターを円周方向所定位置に長手方向に亘って備えたカッター胴と、前記カッターを受けるために円周方向所定位置に長手方向に亘って所定の長さだけ当該カッターに対応してカッター受けを備えたカッター受け胴からなるセパレーターの切断装置であって、前記２枚のセパレーター間にそれらの走行方向において互いに所定間隔隔てて並んで配置された正極板間に位置するセパレーターの重ね合わせ部をそれぞれ二分するように前記重ね合わされたセパレーターを切断する切断装置を備えるとともに、
前記切断装置で切断され、所定の間隔を隔てて連続して送られる複数の正極板シートと、前記正極板シートの外形寸法とほぼ同じ外径寸法となった複数の負極板を１枚ずつ交互に集積する積層部と、前記正極板シートと前記負極板の相互のずれを所望の範囲内とするずれ防止部とを有する積層装置を備えたことを特徴としている。

本発明の請求項１に係る二次電池用電極積層体作成方法及び請求項４に係る二次電池用電極積層体作成装置によると、ロール状に巻かれた２枚の帯状のセパレーターを互いに重ね合わせるように連続的に送り出し、この連続的に送り出された２枚のセパレーターを重ね合わせる際にそれらの間に正極板を互いに所定間隔隔てた状態で順次連続的に挟み込んでいくようになっている。そのため、特許文献１に開示された発明のように正極板を正確に位置決めしてセパレーターに載せる際、毎回セパレーターの搬送装置を間欠的に停止させる必要がない。すなわち、セパレーターの間欠的な送り動作を行う必要がないので、正極板シートの生産効率が従来技術に比べて遥かに向上するとともに、正極板搬送ベルトの急停止や急な移動開始動作によって正極板自体の搬送ベルト上のずれやセパレーターとこれに重ねられた正極板のずれが生じるのを回避する。

また、上述した集積装置を有することで、正極板ごとにセパレーターで覆われた正極板シートと負極板をそれぞれ交互に積層させるとともに、その積層された多数枚の正極板シートと負極板の各縁部が一致して互いにずれが生じていない二次電池用電極積層体を規定の寸法通りにかつ短時間で効率よく作成することができる。そのため、特許文献２に記載された発明のようにセパレーターの折り返し部に無駄な厚みが生じることがなくかつセパレーターの折り返し位置を厳密に管理するための複雑な装置構造も必要としない。

また、本発明の請求項３に記載の二次電池用電極積層体作成方法は、請求項１又は請求項２に記載の二次電池用電極積層体作成方法において、
前記正極板シート及び前記負極板は矩形状をなすとともに、前記電極積層体の底面を支える支持基板と、前記支持基板の第１の縁部から当該支持基板の上面に対して垂直方向に立ち上がった第１の側板と、前記支持基板の第２の縁部から当該支持基板の上面に対して垂直方向に立ち上がるとともに、前記第１の側板とのなす角が直角となった第２の側板を有する集積部を用いて前記積層動作を実施するとともに、
前記集積部の支持基板上に順次積層される各正極板シートと各負極板の積層体の積層方向の第１の側縁が前記第１の側板に縁延在方向全てに亘って突き当たるとともに、前記集積部の支持基板上に順次積層される各正極板シートと各負極板の積層体の積層方向の第２の側縁が前記第２の側板に縁延在方向全てに亘って突き当たるように前記積層部に前記ずれ防止部が振動を与えることで前記ずれ防止動作を実施することを特徴としている。

また、本発明の請求項５に記載の二次電池用電極積層体作成装置は、請求項４に記載の二次電池用電極積層体作成装置において、
前記正極板シート及び負極板は矩形状をなすとともに、前記積層装置の集積部は、前記電極積層体の底面を支える支持基板と、前記支持基板の第１の縁部から当該支持基板の上面に対して垂直方向に立ち上がった第１の側板と、前記支持基板の第２の縁部から当該支持基板の上面に対して垂直方向に立ち上がるとともに、前記第１の側板とのなす角が直角となった第２の側板を有し、
前記集積部の支持基板上に順次積層される各正極板シートと各負極板の積層体の積層方向の第１の側縁が前記第１の側板に縁延在方向全てに亘って突き当たるとともに、前記集積部の支持基板上に順次積層される各正極板シートと各負極板の積層体の積層方向の第２の側縁が前記第２の側板に縁延在方向全てに亘って突き当たるように前記積層装置のずれ防止部が前記集積部に振動を与えることを特徴としている。

本発明の請求項３に係る二次電池用電極積層体作成方法及び請求項５に係る二次電池用電極積層体作成装置によると、これらで特定した具体的な内容により上述した請求項１及び３に係る本願発明の作用を確実に発揮することができるようになる。

本発明によると、正極板シートとこれと反対の極性を有する負極板を積層する際に規定の寸法通りにかつ短時間で効率よく積層させることの可能な二次電池用電極積層体作成方法及び作成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る二次電池用電極積層体作成装置を、正極板シート作成装置を含めて示す概略側面図である。 本発明の一実施形態に係る二次電池用電極積層体作成装置の集積装置を用いて二次電池用電極積層体を作成する途中の過程を概略的に示す側面図である。 図２に示した集積装置をIII-III方向から示す正面図である。 図１に示した正極板シート作成装置により作成する正極板シートの作成直前の状態を示す平面図である。 本実施形態の切断装置によって切断されて作成された正極板シートを示す平面図である。 図５に示した正極板シートと負極板を図２に示した二次電池用電極積層体作成装置の集積装置を用いて積層させた後の状態を概略的に示す側面図である。 図６に示した集積装置によって集積された状態の二次電池用電極積層体を負極板と正極板シートの双方について部分的に分けて示した平面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る二次電池用電極積層体作成方法及び作成装置について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池用電極積層体作成方法に使用する二次電池用二次電池用電極積層体作成装置の全体構成を示す側面図である。

本願発明に係る二次電池用電極積層体作成方法に使用する二次電池用電極積層体作成装置１は、正極板供給装置１０と、正極板搬送装置２０と、セパレーター供給装置３０と、挟込装置４０と、溶着装置５０と、切断装置６０と、検査装置７０と、不良品排出装置８０と、集積装置２００とを有している。なお、本実施形態において、正極板シート作成装置は、正極板供給装置１０から切断装置６０を含んで構成される。

正極板供給装置１０は、正極板を順次一定の時間間隔で１枚ずつ正極板搬送装置２０に供給するためのものであり、また正極板搬送装置２０は、正極板供給装置１０から供給された正極板を正極板同士が所定間隔を隔てるようにして搬送し、１枚ずつ挟込装置４０に供給するためのものである。

セパレーター供給装置３０は、ロール状に巻かれた連続状の２枚のセパレーター１２１，１２２（１２０）を供給するためのもので、上段側セパレーター供給装置３０Ｕと下段側セパレーター供給装置３０Ｌとを有している。上段側及び下段側にはそれぞれテンションコントロール装置（不図示）を有しており、挟込装置４０にて正極板１１０（図５参照）を挟み込みながら上段側のセパレーター１２１と下段側のセパレーター１２２を重ね合わせる際に、一定の張力を常に保つようにして、セパレーター１２０が皺や弛み、伸び等が生じない状態で正極板シート１００（図５参照）を作成する。

挟込装置４０は、上段側セパレーター供給装置３０Ｕと下段側セパレーター供給装置３０Ｌからそれぞれ供給された連続状のセパレーター１２１，１２２の間に正極板搬送装置２０から搬送された正極板１１０を所定間隔隔てながら順次挟み込むためのものである。挟込装置４０は、斜め上方から供給される上段側のセパレーター１２１と斜め下方から供給される下段側のセパレーター１２２との間に正極板１１０を予め決められた配置条件で挟み込むようになっている。

溶着装置５０は、正極板１１０が挟み込まれた状態の上下２枚のセパレーター１２０を、正極板１１０がセパレーター１２０からはみ出さないように溶着するためのもので、正極板１１０の周囲であって、セパレーター同士の重ね合わせ部を所定間隔隔てて部分的に溶着するようになっている。

切断装置６０は、連続的に連なった正極板シート１００を幅方向に切断する装置である。切断装置６０は、ここでは図示しないが、セパレーター１２０を切断するカッターと、カッターを保持するカッター胴と、カッターを受けるカッター受け胴と、を含んで構成される。カッターは、隣接する正極板間に位置する２枚のセパレーター１２０の重ね合わせ部１２０ａ（図４参照）をそのセパレーター１２０の走行方向と直交する幅方向に切断するようになっている。

検査装置７０は、切断装置６０によって切断された正極板シート１００の良否判定を行うためのものであり、検査によって不良品と判断した場合にその不良品とされた正極板シートを不良品排出装置８０により取り除くものである。

集積装置２００は、検査装置７０によって良品として合格した正極板シート１００を負極板１５０と交互に積層して、互いにずれないように積層させて電極積層体３００を作成するためのものである。

続いて、本実施形態に係る二次電池用電極積層体作成装置１の重要な部分をなす集積装置２００の具体的構成について図面に基づいてより詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る二次電池用電極積層体作成装置の集積装置を用いて二次電池用電極積層体を作成する途中の過程を概略的に示す側面図である。また、図３は、図２に示した集積装置をIII-III方向から示す正面図である。

集積装置２００は、集積部２１０とずれ防止部２２０を有している。集積部２１０は、切断装置６０で切断された後に、所定の間隔を隔てて連続して送られる複数の正極板シート１００と、正極板シートの外形寸法とほぼ同じ外径寸法となった複数の電極板、すなわち本実施形態では負極板１５０を１枚ずつ交互に集積するためのものである。また、ずれ防止部２２０は、集積部２１０によって互い違いに複数枚集積されていく正極板シート１００と負極板１５０の相互のずれを所望の範囲内とするためのものである。

集積装置２００の集積部２１０は、内部に集積部２１０の各構成要素の他にずれ防止部２２０も収容する筐体２０１と、筐体内に収容され電極積層体３００の最下層を支える支持基板２１５と、支持基板２１５の第１の縁部２１５ａ（図３参照）からこの支持基板２１５の上面に対して垂直方向に立ち上がった第１の側板２１１と、支持基板２１５の第２の縁部２１５ｂ（図３参照）からこの支持基板２１５の上面に対して垂直方向に立ち上がるとともに、第１の側板２１１とのなす角が直角となった第２の側板２１２を有している。支持基板２１５と、第１及び第２の側板２１１，２１２とは一体となっており、筐体２０１の上下方向に延在して設けられたガイド（図示せず）に沿って、スライダー（図示せず）を介して所定のストロークで上下動するようになっている。なお、支持基板２１５は、それ自体なめらかな滑りやすい材質でできており、その上面に集積される負極板１５０と正極板シート１００が交互に集積する過程において、ずれ防止部２２０によって支持基板２１５に与えられる振動によって支持基板上を滑って第１の側板２１１及び第２の側板２１２に対応する各負極板１５０の縁部や各正極板シート１００の縁部がそれらの縁部延在方向全体に亘って突き当たり易いようになっている。また、支持基板２１５の下面も摩擦抵抗が小さくなっており、後述するずれ防止部２２０の偏心カム２２１の周面が摩擦抵抗をそれほど受けず偏心カム２２１が滑らかに回転できるようになっている。

筐体２０１は、上側に開口部２０１ａを有した箱型形状をなし、上述したようにその内部に支持基板２１５、及び第１及び第２の側板２１１，２１２を収容するとともに、筐体２０１の底板２０１ｂと支持基板２１５との間にずれ防止部２２０をなす各構成要素が収容されている。なお、筐体２０１の開口部２０１ａは、負極板１５０及び正極板シート１００が入り込む側（図２中右側）が大きく開口している。筐体２０１の底板２０１ｂは、図２の方向から見ると水平面に対して角度αだけ傾いており、図３の方向から見ると水平面に対して角度βだけ傾いている。また、支持基板２１５は筐体２０１の底板２０１ｂと常に平行となるように設けられているので、支持基板２１５についても筐体２０１の底板２０１ｂと同様の角度で水平面に対して三次元的に傾いている。すなわち、支持基板２１５についても、図２の方向から見ると水平面に対して角度αだけ傾いており、図３の方向から見ると水平面に対して角度βだけ傾いている。

集積部２１０の一方の側、すなわち図２に示すように支持基板２１５を挟んで第１の側板２１１と対向する側には、その下方に負極板搬送ベルト２５０が配設されている。負極板搬送ベルト２５０の先端側２５１は、ベルト進行方向の延長線が第１の側板２１１の上方に丁度当たるように位置しており、その基端側近傍には、負極板１５０を負極板搬送ベルト２５０にわずかな時間的間隔をあけて所定枚数連続的に供給する（ベルト上に載せる）負極板供給装置２６０が備わっている。正極板シート搬送ベルト２７０は、負極板搬送ベルト２５０の基端側上方すぐ近くに配設されている。正極板シート搬送ベルト２７０は、不良品排出装置８０によって排出されることのない合格品としての正極板シート１００を搬送する経路の下流側末端に位置している。また、正極板シート搬送ベルト２７０の少し上方には光電スイッチ２７５が設けられ、負極板搬送ベルト２５０上に乗せられて搬送されている１枚の負極板１５０に正極板シート搬送ベルト２７０から１枚の正極板シート１００が確実に重ね合わされるように供給しているか否かを常に検知している。

また、集積装置２００のずれ防止部２２０は、上述したように集積部２１０の筐体２０１の底板２０１ｂと支持基板２１５との間に設けられ、偏心カム２２１と、偏心カム２２１を回転させるカムシャフト２２２と、カムシャフト２２２に直結した駆動モータ（ここでは図示せず）を有している。偏心カム２２１の周面２２１ａ（図３参照）の一部は支持基板２１５に常に当接しており、偏心カム２２１が回転している間、集積装置２００のずれ防止部２２０が集積部２２０の支持基板２１５及びこれと一体になった第１及び第２の側板２１１，２１２に上述したガイドとスライダーからなる往復動作機構（図示せず）を介して振動を与えるようになっている。

そして、以上のように三次元的に傾いた集積部２１０の構成と集積装置２００の集積部２１０とずれ防止部２２０により発生する集積部２１０の微小往復振動が協働することで、各負極板１５０と各正極板シート１００が集積部２１０の支持基板２１５上に順次積層される過程において、各負極板１５０と各正極板シート１００の電極積層体３００（図６の完全に積層された電極積層体３００参照）の積層方向の第１の側縁がそれぞれ第１の側板２１１に縁延在方向全体に亘って突き当たるとともに、各正極板シート１００と各負極板１５０の積層方向の第２の側縁がそれぞれ第２の側板２１２に縁延在方向全体に亘って突き当たるようになっている。

続いて、本実施形態に係る二次電池用電極積層体の作成方法を正極板シート１００の作成方法から順番に説明する。最初に、図１に示すようにセパレーター供給装置３０を介して第１のセパレーター１２１と第２のセパレーター１２２を連続して送り出す。また、これと同時に正極板供給装置１０を介して正極板１１０を正極板搬送装置２０に供給するとともに、正極板搬送装置２０を介して正極板１１０を第１のセパレーター１２１と第２のセパレーター１２２の間まで搬送する。なお、第１のセパレーター１２１及び第２のセパレーター１２２よりもセパレーター走行方向と直交する幅方向の長さ（以下、単に「幅方向の長さ」とする）に対して正極板１１０の幅方向の長さは若干短くなっている。

そして、挟込装置４０を介して正極板１１０を第１のセパレーター１２１と第２のセパレーター１２２の間に挟み込む。この正極板１１０を第１のセパレーター１２１と第２のセパレーター１２２の間に挟み込む際に、正極板１１０をセパレーター送り出し方向に所定間隔隔てるように挟み込む。

続いて、図４に示すように、２枚のセパレーター１２０に挟み込まれた各正極板１１０のセパレーター幅方向に対応する幅方向両側部であってセパレーター同士の重ね合わせ部を溶着装置５０によってセパレーター１２０の走行方向において所定間隔隔てて部分的に溶着するとともに、セパレーター１２０の走行方向における正極板間のセパレーター同士の重ね合わせ部１２０ａをセパレーター１２０の幅方向において所定間隔隔てて部分的に溶着する。

次いで、ここでは図示しないが、所定ピッチを有する鋸刃状のカッターと、カッターの円周方向の前後に配設したセパレーター押さえと、セパレーター押さえを支える付勢手段とを設けた構造を有するカッター胴と、所定の硬さを有する弾性体からなるカッター受けを設けた構造を有するカッター受け胴からなるセパレーターの切断装置６０を用いてセパレーター１２０の重ね合わせ部１２０ａを切断する。

具体的には、連続して送り出される連続状の２枚のセパレーター１２０をカッター胴のセパレーター押さえとカッター受け胴のカッター受けの間に挟み込んだ状態で、セパレーターの走行方向において互いに所定間隔隔てて並んで配置された正極板間に位置するセパレーター１２０の重ね合わせ部１２０ａをその予め決められた切断線１２０ｂ（図４の二点鎖線参照）によって鋸刃状のカッターによって切断する。このようにして、正極板１１０の表裏が２枚のセパレーター１２１，１２２で挟まれるとともに周囲がセパレーター１２０の重ね合わせ部で囲まれた正極板シート１００を作成する。

以下に、このようにして作成される正極板シート１００の切断装置６０による切断前後の状態について図面に基づいて両者を比較しながら説明する。図４は、図１に示した正極板シート作成装置により作成する正極板シートの作成直前の状態、すなわち切断装置によって正極板間のセパレーターの重ね合わせ部を切断する直前の状態を示す平面図である。また、図５は、本実施形態の切断装置によって切断されて作成された正極板シートの平面図、すなわち切断装置によって正極板間のセパレーターの重ね合わせ部を切断した直後の状態を示す平面図である。

本実施形態に係る正極板シートの作成装置によって作成される正極板シート１００のセパレーター切断前の状態は、図４に示すように、隣接する正極板１１０が所定間隔だけ隔てた状態で２枚のセパレーター１２１，１２２の間に挟み込まれた後、この隣接する正極板１１０間のセパレーター同士の重ね合わせ部１２０ａの延在方向にセパレーター１２０の幅方向を長手方向とする長方形の溶着部１３１，１３２がセパレーター１２０の重ね合わせ部１２０ａに互いに間隔を隔てて平行に複数形成されている。また、セパレーター１２０の幅方向両側の重ね合わせ部１２０ａにも同様の溶着部１３５，１３６が形成されている。そして、これら溶着部１３０（１３１，１３２）間のセパレーター１２０の重ね合わせ部１２０ａを、上述したように図４の二点鎖線で示す切断線１２０ｂに沿って切断装置６０の鋸刃状カッターで切断し、切断部を鋸刃状カッターの刃に対応する極めて小さいピッチのギザギザの切断部１２０ｅを正極板シート１００の対向する２つの縁部１２０ｅ有した図５に示す個々の正極板シート１００を作成する。

次いで、本実施形態においては、上述した集積装置２００を用いて以下の手順で二次電池用電極積層体３００（図６参照）を作成する。図２は、本発明の一実施形態に係る二次電池用電極積層体作成装置１の集積装置２００を用いて二次電池用電極積層体を作成する途中の過程を概略的に示す側面図である。なお、この工程を説明するにあたって本実施形態においては、上述したように正極板シート搬送ベルト２７０と負極板搬送ベルト２５０が集積装置２００に対して同方向（図中右方向）に配置されている。

本実施形態においては、図２に示すように、正極板シート１００の外形寸法とほぼ同じ外径寸法となった複数の負極板１５０を負極板供給装置２６０から１枚ずつ供給する。そして、負極板供給装置２６０から供給される負極板１５０を負極板搬送ベルト２５０に載せる。また、上述した正極板シート作成のための各工程によって作成された正極板シート１００を正極板シート搬送ベルト２７０によって複数枚所定の間隔を隔てて連続して搬送する。

そして、正極板シート搬送ベルト２７０の搬送方向先端側から落下してくる正極板シート１００を１枚ずつこれに対応する負極板１５０に重ねる。この際、重ね合わせ漏れがないかどうかを光電スイッチ２７５で常に検知する。なお、図２の正極板シート搬送ベルト近傍においては、負極板搬送ベルト２５０上の負極板１５０の搬送方向進行側約３分の１に正極板シート１００の進行方向約３分の１の部分が重なり、その他の部分が互いに重なる直前の状態を示している。

また、この重なり途中の負極板１５０と正極板シート１００に隣接して図２中左側（負極板搬送ベルト２５０の下流側）には、搬送方向先端が負極板搬送ベルト２５０の端部から一部飛び出した状態の負極板１５０と正極板シート１００が互いに完全に重なった状態で示されている。また、集積装置２００の集積部２１０には、負極板搬送ベルト２５０の先端から図中わずかに斜め左下方向を向く矢印の方向に飛び出しかつ第１の側板２１１につき当たった２組の負極板１５０及び正極板シート１００が図２中に示されているとともに、それ以外にこの状態から図中下向きの矢印で示す方向に落下して集積部２１０の支持基板２１５上に積層した３組の負極板１５０及び正極板シート１００が示されている。

集積部２１０は、図２及び図３に示すように電極積層体３００の最下層を支える支持基板２１５と、支持基板２１５の第１の縁部２１５ａから支持基板２１５の上面に対して垂直方向に立ち上がった第１の側板２１１と、支持基板２１５の第２の縁部２１５ｂから支持基板２１５の上面に対して垂直方向に立ち上がるとともに、第１の側板２１１とのなす角が直角となった第２の側板２１２を有している。そして、上述したように支持基板２１５についても、図２の方向から見ると水平面に対して角度αだけ傾いており、図３の方向から見ると水平面に対して角度βだけ傾いている。このような配置上の構成に加えて、ずれ防止部２２０が集積部２１０に振動を与えるようにずれ防止動作を行うようになっていることで、これら両者の作用に起因して集積部２１０の支持基板２１５上に順次積層される各負極板１５０と各正極板シート１００の電極積層体３００の第１の側縁２１１の一辺が第１の側板２１１に縁延在方向全てに亘って突き当てるとともに、電極積層体３００の第２の側縁２１２の一辺が第２の側板２１２に縁延在方向全てに亘って突き当たっている。

なお、本実施形態においては、正極板シート１００と負極板１５０の相互のずれを所望の範囲内とするずれ防止動作を積層動作に合わせて行うが、この代わりに積層動作を行った後にずれ防止動作を行うようにしても良い。

このようにして負極板１５０と正極板シート１００が互いに重なった状態のものを集積部２１０に順次集積するとともに、ずれ防止装置２２０で集積部２１０に振動を加え続ける。そして、負極板１５０と正極板シート１００を互い違いに所定枚数だけ集積部２１０に集積させた後、この最上部に負極板１５０を１枚だけ積層させて電極積層体３００を完成させる。すなわち、ｎを自然数とすると、ｎ＋１枚の負極板１５０とｎ枚の正極板シート１００の電極積層体３００が、その上面と下面が負極板１５０となった状態ででき上がる。

次いで、本実施形態においては詳細には示さないが、図２、図３及び図６に示した集積装置２００を負極板搬送ベルト２５０の延在方向と直交する方向、すなわち図６中においてはその紙面と直交する方向に２個並列配置させておき、一方の集積装置２００における集積作業が完了したらこれを負極板搬送ベルト２５０から図６の紙面で直交する方向に沿って離間するように移動（シフト）させ、ハンドリング用のロボット等で図６では図示しない電極積層体３００の搬送ベルトに載せ替えるようにするのが良い。この際、このハンドリング前又はハンドリング中に電極積層体３００の各正極板シート１００と負極板１５０がずれないようにロボット等を用いて一部をテーピングして電極積層体全体をさらにしっかりと一体化させるのが良い。

以下に、本実施形態に係る二次電池用電極積層体作成方法及び作成装置の作用についてより詳しく説明する。本実施形態に係る二次電池用電極積層体作成方法及び作成装置によると、ロール状に巻かれた２枚の帯状のセパレーター１２１，１２２を互いに重ね合わせるように連続的に送り出し、この連続的に送り出された２枚のセパレーター１２１，１２２を重ね合わせる際にそれらの間に正極板を互いに所定間隔隔てた状態で順次連続的に挟み込んでいくようになっている。そのため、特許文献１に開示された発明のように正極板を正確に位置決めしてセパレーターに載せる際、毎回セパレーターの搬送装置を間欠的に停止させる必要がない。すなわち、セパレーターの間欠的な送り動作を行う必要がないので、正極板シートの生産効率が従来技術に比べて遥かに向上するとともに、正極板搬送ベルトの急停止や急な移動開始動作によって正極板自体の搬送ベルト上のずれやセパレーターとこれに重ねられた正極板のずれが生じるのを回避する。

また、上述した集積装置２００を有することで、正極板１１０ごとにセパレーター１２０で覆われた正極板シート１００と負極板１５０をそれぞれ交互に積層させるとともに、その積層された多数枚の正極板シート１００と負極板１５０の各縁部が一致して互いにずれが生じていない二次電池用電極積層体を規定の寸法通りにかつ短時間で効率よく作成することができる。そのため、特許文献２に記載された発明のようにセパレーターの折り返し部に折れ線がしっかりと形成できないために浮き上がり無駄な厚みが生じることがなくかつセパレーターの折り返し位置を厳密に管理するための複雑な装置構造も必要としない。また、既に溶着、切断の工程も終えているために、すぐに次の工程に移ることができる。

特に、正極板シート１００の切断縁部は、図５に示すように極めて小さいピッチの鋸刃状に切断された形態をなしているので、この切断縁部が集積装置２００の第１の側板２１１に突き当たる際に集積装置２００のずれ防止部２２０が集積部２１０の支持基板２１５及び第１の側板２１１を振動させることで、各正極板シート１００とこの一方の面に重なった負極板１５０の積層方向の第１の側縁がそれぞれ第１の側板２１１に縁延在方向全てに亘ってしっかりと突き当たるようになっている。

また、支持基板２１５についても、図２の方向から見ると水平面に対して角度αだけ傾いており、図３の方向から見ると水平面に対して角度βだけ傾いている。このように、支持基板２１５とこれと一体となった第１及び第２の側板２１１，２１２が三次元的に傾いていることで、集積部２１０の支持基板２１５上に順次積層される各正極板シート１００と各負極板１５０の電極積層体３００の積層方向の側縁の一辺を第１の側板２１１に縁延在方向全てに亘って突き当てるとともに、この側縁のうち他の一辺をこの側縁と直交する第２の側板２１２に縁延在方向全てに亘って突き当てることができる。これによって、集積装置２００の集積部２１０の第１及び第２の側板２１１，２１２に対応する電極積層体３００の側縁の積層面をそれぞれずれが設計上の許容範囲に収まるように電極積層体３００を作成できるので、その後の工程を経た後に製造上の歩留まりを高めた設計寸法通りの品質に優れた二次電池を短時間で多数作成できるようになる。

また、本実施形態の場合、負極板搬送ベルト２５０と正極板シート搬送ベルト２７０は、ともに集積装置２００の一方の側であって第１の側板２１１と対向する側に位置するので、これら搬送ベルトの設置のための省スペースが図られている。しかしながら、このような形態を取らず、集積装置２００の一方の側方に負極板搬送ベルト２５０を配設するとともに、他方の側に正極板シート搬送ベルト２７０を配設しても本発明の作用を充分発揮することは可能である。

また、本実施形態の場合、１枚の負極板１５０の上に１枚の正極板シート１００を負極板搬送ベルト２５０上で重ね合わせた後、集積装置２００にこれを供給しているので、正極板シート１００に比べて厚さの薄い負極板１５０を集積装置２００の集積部２１０に確実に載せることができる。しかしながら、このような形態を取らず、負極板供給装置２６０から供給された負極板１５０を、負極板搬送ベルト２５０を介して集積装置２００の集積部２１０に供給するとともに、これと交互して正極板シート搬送ベルト２７０から正極板シート１００を集積装置２００の集積部２１０に供給するようにしても、本発明の作用を充分発揮することは可能である。

なお、以上説明した実施形態で紹介した各構成要素の形状や寸法、数値、材質はあくまで例示的なもので、本発明の範囲を逸脱しない限り、様々な形状や寸法、数値、材質を適宜選択できることは言うまでもない。すなわち、本発明における二次電池用電極積層体作成装置は、上述した正極板シート作成装置の構成に限定して実現されるものではない。

また、本実施形態においては、負極板搬送ベルト上において１枚の負極板上に１枚の正極板シートを重ね、この重ねられた負極板と正極板シートの対を集積部に順次投入して複数枚の負極板と正極板シートを交互に積層するようにしていた。しかしながら、負極板と正極板シートを１枚ずつ集積部に直接投入してこれらを交互に複数枚積層させることで二次電池用電極積層体を作成するようにしても、本発明の作用を十分発揮し得ることが可能である。

また、本実施形態では２枚のセパレーター間に正極板を挟み込む構造の二次電池用電極積層体作成方法及び作成装置について説明したが、この代わりに２枚のセパレーター間に負極板を挟み込む構造の二次電池用電極積層体作成方法及び作成装置に本発明を適用しても同等の作用を奏し得ることは言うまでもない。

なお、ずれ防止部の構造としては、上述の実施形態のようなカム機構に限らず、モーターの回転に伴ってモーター自体を振動させることで、その振動を利用する振動発生手段を利用しても良い。さらには、ブザーやベル等の振動発生手段も適用可能である。

１ 二次電池用電極積層体作成装置
１０ 正極板供給装置
２０ 正極板搬送装置
３０ セパレーター供給装置
３０Ｕ 上段側セパレーター供給装置
３０Ｌ 下段側セパレーター供給装置
４０ 挟込装置
５０ 溶着装置
６０ 切断装置
７０ 検査装置
８０ 不良品排出装置
１００ 正極板シート
１１０ 正極板
１２１，１２２（１２０） セパレーター
１２０ａ 重ね合わせ部
１２０ｂ 切断線
１２０ｅ 切断部
１３０（１３１，１３２） 溶着部
１３５，１３６ 溶着部
１５０ 負極板
２００ 集積装置
２０１ 筐体
２０１ａ 開口部
２０１ｂ 底板
２１０ 集積部
２２０ ずれ防止部
２１１ 第１の側板
２１２ 第２の側板
２１５ 支持基板
２１５ａ 第１の縁部
２１５ｂ 第２の縁部
２２１ 偏心カム
２２１ａ 周面
２２２ カムシャフト
２５０ 負極板搬送ベルト
２５１ 先端側
２６０ 負極板供給装置
２７０ 正極板シート搬送ベルト
２７５ 光電スイッチ
３００ 電極積層体

Claims (5)

1. それぞれロール状に巻かれ、当該ロール状に巻かれた状態から互いに重なり合うように送り出される連続状の第１のセパレーターと第２のセパレーターを用意し、
   前記第１のセパレーターと前記第２のセパレーターを連続して送り出しながらそれらの間に、これらのセパレーターよりもセパレーター走行方向と直交する幅方向の長さが前記セパレーターよりも短い正極板をセパレーター送り出し方向に所定間隔隔てるように挟み込み、
   前記２枚のセパレーターに挟み込まれた各正極板の前記セパレーター幅方向に対応する幅方向両側部であって前記セパレーター同士の重ね合わせ部を前記セパレーターの走行方向において所定間隔隔てて部分的に溶着するとともに、前記セパレーターの走行方向における前記正極板間のセパレーター同士の重ね合わせ部を当該セパレーターの前記幅方向において所定間隔隔てて部分的に溶着し、
   所定長さのカッターを円周方向所定位置に長手方向に亘って備えたカッター胴と、前記カッターを受けるために円周方向所定位置に長手方向に亘って所定の長さだけ当該カッターに対応してカッター受けを備えたカッター受け胴からなるセパレーターの切断装置を用意し、
   前記切断装置のカッター胴とカッター受け胴の円周面が前記セパレーターの走行方向と同じ方向となるように前記切断装置のカッター胴とカッター受け胴を回転させ、
   前記連続して送り出される連続状の２枚のセパレーターを前記カッター胴のセパレーター押さえと前記カッター受け胴のカッター受けの間に挟み込んだ状態で、前記セパレーターの走行方向において互いに所定間隔隔てて並んで配置された正極板間に位置するセパレーターの重ね合わせ部をカッターによって切断することで、正極板の表裏が２枚のセパレーターで挟まれるとともに周囲がセパレーターの重ね合わせ部で囲まれた正極板シートを作成し、
   前記作成された正極板シートを複数枚所定の間隔を隔てて連続して供給するとともに、前記正極板シートの外形寸法とほぼ同じ外径寸法となった複数の負極板を供給してこれらを１枚ずつ交互に集積する集積動作を行うとともに、前記正極板シートと前記負極板の相互のずれを所望の範囲内とするずれ防止動作を前記集積動作に合わせて行うことを特徴とする二次電池用電極積層体作成方法。
2. 前記請求項１における二次電池用電極積層体作成方法において、前記集積動作と前記ずれ防止動作を合わせて行う代わりに、前記集積動作を行った後に前記ずれ防止動作を行うことを特徴とする二次電池用電極積層体作成方法。
3. 前記正極板シート及び前記負極板は矩形状をなすとともに、前記電極積層体の底面を支える支持基板と、前記支持基板の第１の縁部から当該支持基板の上面に対して垂直方向に立ち上がった第１の側板と、前記支持基板の第２の縁部から当該支持基板の上面に対して垂直方向に立ち上がるとともに、前記第１の側板とのなす角が直角となった第２の側板を有する集積部を用いて前記集積動作を実施するとともに、
   前記集積部の支持基板上に順次積層される各正極板シートと各負極板の積層体の積層方向の第１の側縁が前記第１の側板に縁延在方向全てに亘って突き当たるとともに、前記集積部の支持基板上に順次積層される各正極板シートと各負板の積層体の積層方向の第２の側縁が前記第２の側板に縁延在方向全てに亘って突き当たるように前記積層部に前記ずれ防止部が振動を与えることで前記ずれ防止動作を実施することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二次電池用電極積層体作成方法。
4. 正極板と負極板を絶縁性シートからなるセパレーターを介して互いに絶縁しながら積層した構造を有する二次電池に用いる正極板シートの作成装置であって、
   それぞれロール状に巻かれた連続状の第１のセパレーターと第２のセパレーターを当該ロール状に巻かれた状態から互いに重なり合うように送り出すセパレーター供給装置と、
   前記第１のセパレーターと前記第２のセパレーターよりもセパレーター走行方向と直交する幅方向の長さが前記セパレーターよりも短い正極板を供給する正極板供給装置と、
   前記正極板供給装置によって供給された正極板を所定位置に搬送する正極板搬送装置と、
   前記正極板搬送装置によって搬送された正極板を前記送り出された２枚のセパレーターの間にセパレーター送り出し方向に所定間隔隔てるように順次挟み込む挟込装置と、
   前記２枚のセパレーターに挟み込まれた各正極板の前記セパレーター幅方向に対応する幅方向両側部であって前記セパレーター同士の重ね合わせ部を前記セパレーターの走行方向において所定間隔隔てて部分的に溶着するとともに、前記セパレーターの走行方向における前記正極板間のセパレーター同士の重ね合わせ部を当該セパレーターの前記幅方向において所定間隔隔てて部分的に溶着する溶着装置と、
   所定長さのカッターを円周方向所定位置に長手方向に亘って備えたカッター胴と、前記カッターを受けるために円周方向所定位置に長手方向に亘って所定の長さだけ当該カッターに対応してカッター受けを備えたカッター受け胴からなるセパレーターの切断装置であって、前記２枚のセパレーター間にそれらの走行方向において互いに所定間隔隔てて並んで配置された正極板間に位置するセパレーターの重ね合わせ部をそれぞれ二分するように前記重ね合わされたセパレーターを切断する切断装置を備えるとともに、
   前記切断装置で切断され、所定の間隔を隔てて連続して送られる複数の正極板シートと、前記正極板シートの外形寸法とほぼ同じ外径寸法となった複数の負極板を１枚ずつ交互に集積する積層部と、前記正極板シートと前記負極板の相互のずれを所望の範囲内とするずれ防止部とを有する積層装置を備えたことを特徴とする二次電池用電極積層体作成装置。
5. 前記正極板シート及び前記負極板は矩形状をなすとともに、前記積層装置の集積部は、前記電極積層体の底面を支える支持基板と、前記支持基板の第１の縁部から当該支持基板の上面に対して垂直方向に立ち上がった第１の側板と、前記支持基板の第２の縁部から当該支持基板の上面に対して垂直方向に立ち上がるとともに、前記第１の側板とのなす角が直角となった第２の側板を有し、
   前記集積部の支持基板上に順次積層される各正極板シートと各負極板の積層体の積層方向の第１の側縁が前記第１の側板に縁延在方向全てに亘って突き当たるとともに、前記集積部の支持基板上に順次積層される各正極板シートと各負極板の積層体の積層方向の第２の側縁が前記第２の側板に縁延在方向全てに亘って突き当たるように前記積層装置のずれ防止部が前記集積部に振動を与えることを特徴とする請求項４に記載の二次電池用電極積層体作成装置。
   
   

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