CN103460486A - 层叠装置和层叠方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及层叠装置,该层叠装置包括:圆柱状的输送鼓,其用于通过在外周面上保持预定形状的分离片并旋转来输送该分离片;电极输送部,其用于沿着输送鼓的切线方向输送预定形状的正极,使得该正极与上述分离片重叠,与输送鼓的外周面相对应地划分有吸附区域和非吸附区域,上述吸附区域以非旋转的方式位于比投入正极的部位靠输送鼓的旋转方向上游侧的部位,用于吸附分离片,上述非吸附区域以非旋转的方式位于比投入正极的部位靠旋转方向下游侧的部位,用于使分离片与外周面分开,利用外周面的旋转而将外周面在上述吸附区域中吸附的分离片向非吸附区域输送,使分离片与外周面分开并将该分离片交接到正极,从而从输送方向下游侧逐渐层叠正极和分离片。利用这样的层叠装置,能够缩短电池的制造时间。

Description

层叠装置和层叠方法技术领域
[0001] 本发明涉及层叠装置和层叠方法。
背景技术
[0002] 近年来,在汽车用电池、太阳能电池和电子设备用电池等各种电池中,使用层叠型的电池。层叠型电池是通过将正极、负极(以下有时将正极和负极称作电极。)和分离片形成为片状、并按照正极、分离片、负极、分离片的顺序交替层叠而构成的。
[0003] 作为在这种层叠型电池的制造中所采用的装置,提出了各种各样的装置,例如日本国专利公开公报特开平2007 — 329111号(专利文献I)记载有这种装置。
[0004] 专利文献I所述的装置如下这样构成电池元件:首先在使上下相对地配置的支承台和压板停止沿着输送方向移动的状态下,在支承台和压板上分别吸引保持了分离片之后,在吸附于下方的支承台的分离片之上载置正极。其次,使上方的压板下降而将吸附于压板的分离片盖在正极之上,在该状态下,将在正极的周围重叠的分离片的边缘相互间热粘接,从而制作在成为袋状的分离片中夹有正极的装袋正极。并且,保持着在支承台和压板之间夹有装袋正极的状态输送之后,从支承台和压板之间取出装袋正极,将该装袋正极与负极交替地层叠,从而构成按照正极、分离片、负极、分离片的顺序交替层叠而成的电池元件。
[0005] 但是,专利文献I所述的装置通过在吸附于停止的状态下的支承台的分离片之上载置了正极之后,使压板下降而将吸附于压板的分离片盖在正极上来制作了装袋正极(装袋电极),因此,分离片的交接花费时间,制造时间变长。
发明内容
[0006] 本发明是为了解决上述课题而做成的,采用本发明,能够提供通过顺畅地进行分离片的交接而能够缩短电池的制造时间的层叠装置和层叠方法。
[0007] 本发明的层叠装置包括:圆柱状的旋转输送部,其用于通过在外周面上保持预定形状的分离片并旋转来输送该分离片;电极输送部,其用于沿着上述旋转输送部的切线方向输送预定形状的电极,使得该电极与分离片重叠。与上述旋转输送部的外周面相对应地划分有:吸附区域,其位于比由电极输送部投入电极的部位靠旋转输送部的旋转方向上游侧的部位,用于吸附分离片;非吸附区域,其位于比投入电极的部位靠旋转输送部的旋转方向下游侧的部位,用于使分离片与该外周面分开,外周面相对于吸附区域和非吸附区域旋转。而且,层叠装置利用外周面的旋转而将外周面在上述吸附区域中吸附的分离片向非吸附区域输送,使该分离片与外周面分开并将该分离片交接到电极,从而从输送方向下游侧逐渐层叠电极和分离片。
[0008] 此外,本发明的层叠方法与装置的旋转输送部的外周面相对应地划分吸附区域和非吸附区域,上述装置包括电极输送部和圆柱状的上述旋转输送部,该旋转输送部用于通过在上述外周面上保持预定形状的上述分离片并旋转来输送该分离片,该电极输送部用于沿着上述旋转输送部的切线方向输送预定形状的电极,使得该电极与上述分离片重叠。吸附区域位于比由电极输送部投入电极的部位靠旋转输送部的旋转方向上游侧的部位,用于吸附分离片。非吸附区域位于比投入电极的部位靠旋转输送部的旋转方向下游侧的部位,用于使分离片与上述外周面分开。外周面能够相对于上述吸附区域和非吸附区域旋转。而且,层叠方法利用旋转输送部的旋转而将外周面在吸附区域中吸附的分离片向非吸附区域输送,使该分离片与外周面分开并将该分离片交接到电极,从而从输送方向下游侧逐渐层叠电极和分离片。
附图说明
[0009] 图1是表示锂离子二次电池的外观的立体图。
[0010] 图2是锂离子二次电池的分解立体图。
[0011] 图3是表示负极和装袋正极的俯视图。
[0012] 图4是表示在装袋正极上重叠有负极的情形的俯视图。
[0013] 图5是表示层叠装置的概略立体图。
[0014] 图6是表示层叠装置的电气构造的图。
[0015] 图7是表示层叠装置的电极输送部的侧视图。
[0016] 图8是表示层叠装置的电极输送部的主视图。
[0017] 图9是表示层叠装置的电极输送部的俯视图。
[0018] 图10是表示层叠装置的旋转输送部的概略剖视图。
[0019] 图11是表示利用层叠装置进行的层叠方法的工序的第I说明图。
[0020] 图12是表示利用层叠装置进行的层叠方法的工序的第2说明图。
[0021] 图13是表示利用层叠装置进行的层叠方法的工序的第3说明图。
[0022] 图14是表示利用层叠装置进行的层叠方法的工序的第4说明图。
[0023] 图15是表示利用层叠装置进行的层叠方法的工序的第5说明图。
[0024] 图16是表示利用层叠装置进行的层叠方法的工序的第6说明图。
[0025] 图17是表示利用层叠装置进行的层叠方法的工序的第7说明图。
[0026] 图18是表示利用层叠装置进行的层叠方法的工序的第8说明图。
[0027] 图19是表示层叠装置的旋转输送部的动作的图表。
[0028] 图20是表示层叠装置的另一例子的概略剖视图。
[0029] 图21是表示层叠装置的又一例字的概略剖视图。
具体实施方式
[0030] 下面,参照附图说明本发明的实施方式。另外,为了便于说明,对附图的尺寸比例有所夸大,存在与实际的比例不同的情况。
[0031] 本发明涉及应用于电池制造工序的一部分的、用于组装电池的发电元件的层叠装置和层叠方法。在说明本发明的一实施方式的层叠装置之前,对电池的构造进行说明。
[0032] 电池
[0033] 首先,参照图1对利用层叠装置形成的锂离子二次电池(层叠型电池)进行说明。图1是表示锂离子二次电池的外观的立体图,图2是锂离子二次电池的分解立体图,图3是负极和装袋正极的俯视图。[0034] 如图1所示,锂离子二次电池10具有扁平的矩形形状,从外壳材料13的同一个端部导出有正极引线11和负极引线12。在外壳材料13的内部收容有进行充放电反应的发电元件(电池元件)15。如图2所示,发电元件15是通过将装袋正极20和负极30交替层叠而形成的。
[0035] 如图3的(A)所示,装袋正极20是通过用矩形形状的分离片40夹入矩形形状的正极22而成的,该正极22是通过在极薄的片状的正极集电体(集电箔)的两个面上形成正极活性物质层而成的。两张分离片40在端部利用接合部42互相接合而形成为袋状。分离片40从形成为直线状的边44A引出有正极22的正极极耳23,在与边44A相反的边44B形成有局部突出的卡合部43。卡合部43通过在部外壳材料13内卡合于外壳材料13,起到将电池元件15固定于外壳材料13的作用。正极22在除正极极耳23之外的部分形成有正极活性物质层24。
[0036] 如图3的(B)所示,负极30形成为矩形形状,是通过在极薄的片状的负极集电体(集电箔)的两个面上形成负极活性物质层34而成的。负极30在除负极极耳33之外的部分形成有负极活性物质层34。
[0037] 在装袋正极20上重叠负极30,则变成图4所示那样。如图4所示,在俯视时,负极活性物质层34比正极22的正极活性物质层24形成得大一圈。
[0038] 另外,由于将装袋正极20和负极30交替层叠来制造锂离子二次电池的方法自身是通常的锂二次电池的制造方法,因此,省略详细的说明。
[0039] 层營装直
[0040] 接着,参照附图说明本发明的一实施方式的层叠装置。
[0041 ] 如图5、图6所示,本层叠装置构成为包括用于自正极用的片材料D切下正极22的正极切断部100、用于输送被切下来的正极22的电极输送部200、设置在电极输送部200的输送方向下游侧的旋转输送部300、设置在旋转输送部300的两侧的熔接部400、以及用于统括控制整个装置的控制装置500 (控制部)。在本实施方式中,将输送正极22的方向作为输送方向X、将与正极22的面垂直的方向作为上下方向Z、将与上下方向Z及输送方向X交叉的方向作为宽度方向Y进行说明。
[0042] 正极切断部100通过利用冲裁加工等将卷成卷状的正极用的片材料D切断成预定形状,从而切下预定形状的正极22 (片构件)。在此被切下来的正极22是矩形形状,具有正极极耳23。
[0043] 如图7〜图9所示,电极输送部200包括用于输送由正极切断部100切下来的正极22的传送带210、和以吸附的方式保持传送带210上的正极22并将该正极22输送到旋转输送部300 (分离片输送部)的吸附输送部220。在传送带210的上方设有拍摄装置230(位置检测部)和照明231。
[0044] 传送带210包括形成为环状的具有透气性的吸引带211、在输送方向上排列配置且将吸引带211以能够旋转的方式保持的两个旋转轴212、以及配置在吸引带211的内部的负压产生部213。
[0045] 在吸引带211中形成有多个空气吸引孔214,通过利用负压产生部213经由空气吸引孔214吸引空气,能够将很薄而难以输送的正极22吸引保持在传送带210上的平坦的设置面215 (基准面)上而进行输送。吸引带211的设置面215为使该设置面215与正极22的边界易于利用拍摄照相机230识别的色调,本实施方式是白色。
[0046] 另外,在本实施方式中,作为具有能够将正极22设置成大致水平状态的平坦的设置面215的装置,应用了传送带210,但也可以使用其他的装置。
[0047] 在传送带210的两侧部设有用于按压而保持吸引带211上的正极22的侧部的按压部240。按压部240包括利用由控制装置500控制的驱动器241而接近或者远离吸引带211上的设置面215 (基准面)的夹具242。夹具242通过将正极22按压在设置面215上来矫正正极22的应变。特别是,自卷成卷状的片材料D切下来的正极22易于残留卷曲惯性而打卷。
[0048] 此外,正极22、负极30以及分离片40是非常薄的箔状材料,特别是在汽车用电池等这样的大型电池中,非常易于变形。另外,吸引带211吸引而保持与设置面215接触的构件,通常并不具有对远离设置面215的部位进行吸引的程度的吸引力。因此,通过利用夹具242将正极22压靠在设置面215上来矫正正极22的变形。由此,能够高精度地利用拍摄照相机230把握正极22的位置,而且也能够高精度地设定吸附输送部220的吸附位置,后工序的加工精度提闻。
[0049] 为了确保吸附输送部220吸附正极22的吸附位置,夹具242形成为能够按压吸引带211上的正极22的沿着输送方向的两侧边H2、H4 (边缘部)的纵长部位,并且能够按压比4侧边Hl〜H4的边缘部靠内侧(正极22的中央侧)的部位,从而能够利用拍摄照相机230拍摄正极22的4侧边Hl〜H4 (边缘部)。另外,夹具242由透明的构件形成,从而能够透过夹具242拍摄被按压的正极22。透明的构件例如可以应用丙烯酸树脂、玻璃等,但材料并没有特别的限定,可以根据照明231的频率、拍摄照相机230的拍摄特性来适当设定。
[0050] 吸附输送部220包括连接于驱动装置(未图示)而能够移动的装置主体221、和设置在装置主体221的下部且通过连接于负压供给源(未图示)来发挥吸附力的吸附头222。吸附头222能够随着驱动装置的动作而在上下方向Z、输送方向X以及宽度方向Y上三维地移动,并且能够沿着水平面旋转。
[0051] 在利用夹具242按压而保持由传送带210输送来的正极22之后,设置在传送带210的上方的拍摄照相机230在照明231的照射下进行拍摄。拍摄照相机230向控制装置500发送基于在正极22被输送到预定位置而停止时拍摄到的正极22的图像的信号。接收到预定信号的控制装置500根据信号计算正极22的位置、状态,基于计算结果控制吸附输送部220的驱动装置的移动,适当地校正正极22的位置、姿态,将该正极22输送到后述的旋转输送部300的间隙340 (参照图5)。
[0052] 具体地讲,使传送带210在预定位置停止,根据由拍摄照相机230拍摄到的图像来检测与正极22的4个边相对应的侧边区域El〜E4的边缘部。边缘部能够根据吸引带211和正极22的色调差异来检测。根据该检测结果,使用最小二乘法等计算4个边的近似直线LI 〜L4。
[0053] 接着,计算4个边的近似直线LI〜L4的交点即四角的角部Kl〜K4,计算4个角部Kl〜K4的平均值,将该平均值作为电极中心点O的坐标。另外,电极中心点O的坐标用输送方向X上的坐标和宽度方向Y上的坐标来表不。然后,根据正极22的沿着输送方向的两侧边H2、H4的近似直线L2、L4中的一者或者两者的平均值计算正极22在水平面(基准面)中的倾斜角Θ。[0054] 之后,根据电极中心点O的坐标和倾斜角Θ计算正极22在水平面中相对于正规位置的斜率的校正量和位置的校正量,为了矫正该校正量,一边控制吸附输送部220 (位置校正部)的驱动装置来校正正极22的位置和姿态,一边将该正极22输送到旋转输送部300的间隙340。
[0055] 另外,在本实施方式中,是根据由拍摄照相机230获取的图像来识别正极22的位置、状态的,但也可以使用其他的传感器,也能够例如利用用于检测正极22的顶端部的接触传感器等来识别正极22的位置。
[0056] 在将正极22输送到传送带210的预定位置并利用夹具242按压正极22的侧部而矫正了正极22的形状的状态下,吸附输送部220铅垂地下降,利用吸附头222吸附而保持正极22。然后,放开夹具242对正极22的约束,维持着正极22的大致水平状态地上升了之后,根据计算出的校正量适当校正正极22的位置和姿态,将该正极22输送到旋转输送部300的间隙340。
[0057] 如图10所示,在旋转输送部300的间隙340附近设有以夹着间隙340的上下的方式设置且用于辅助向旋转输送部300导入正极22的导入支承部250。导入支承部250由多个辊组构成,该导入支承部250支承由吸附输送部220输送来的正极22,并且将该正极22送出到旋转输送部300的间隙340。
[0058] 导入支承部250包括由I个辊构成的上侧导入支承部251、和由多个辊构成的下侧导入支承部252。上侧导入支承部251能够在上下方向Z上移动,其能够从移动到上方的“打开状态”下降而成为在其与下侧导入支承部252的输送方向最下游侧的辊之间夹持正极22的“闭合状态”,而且能够通过旋转驱动而将所夹持的正极22送出到间隙340。
[0059] 在自吸附输送部220将正极22交接到下侧导入支承部252时,下侧导入支承部252上升而变得大致水平而从输送方向上流侧的辊倾斜地下降了的“打开状态”成为“闭合状态”,以能够输送正极22的方式支承该正极22 (参照图14)。与上侧导入支承部251的辊成对的输送方向最下游侧的辊能够旋转驱动,其通过在与上侧导入支承部251之间夹持正极22的状态下旋转,能够将所夹持的正极22输送到间隙340。
[0060] 因而,在利用吸附输送部220输送来正极22时,使上侧导入支承部251下降,在该上侧导入支承部251与下侧导入支承部252之间夹持正极22的顶端部,而且使下侧导入支承部252的辊上升而形成为大致水平状态,支承正极22的下表面。之后,自吸附输送部220的吸附头222释放正极22,利用导入支承部250的旋转将正极22逐渐送入到旋转输送部300的间隙340。
[0061] 旋转输送部300 (分离片输送部)自片状的分离片材料S切下分离片40,并将该分离片40层叠在由吸附输送部220输送来的正极22上。旋转输送部300包括形成为圆柱状的上下一对层叠鼓310 (圆柱状旋转体)和层叠鼓320 (圆柱状旋转体)。
[0062] 该上下一对层叠鼓310、320以其旋转轴线与输送方向X正交、且外周面311彼此空开预定的间隙340地相对的方式互相平行地配置,而且由以水平面为基准对称的构造构成。
[0063] 在各个层叠鼓310、320的外周面311上形成有能够吸附分离片40的吸附部,在层叠鼓310、320的内部设有以非旋转的方式设置的内侧构造部330。层叠鼓310、320的宽度(旋转轴线方向上的长度)为使分离片材料S的两边缘部超出层叠鼓310、320的两端部的程度。
[0064] 上下的层叠鼓310、320空开间隙340地配置,在该间隙340中,上下的层叠鼓310、320朝向输送方向X的下游侧地向相同方向旋转。S卩,位于上侧的层叠鼓310通过在图10的纸面上逆时针旋转,将吸附保持于外周面311的分离片40输送到间隙340。此外,位于下侧的层叠鼓320通过在图10的纸面上顺时针旋转,将吸附保持于外周面311的分离片40输送到间隙340。另外,利用由控制装置500控制旋转的驱动马达(未图示)驱动上侧和下侧的层叠鼓310、320。
[0065] 在层叠鼓310、320的外周面311上形成有很多个透气孔312,在该层叠鼓310、320的周向上的一部分形成有能够供设置于后述的切断部350的分离片切割器351 (切断刀)进入的凹部313 (支承部)。凹部313形成在层叠鼓310、320的相隔180度的两个部位。另夕卜,在周向上设有两处凹部313的目的在于,每当层叠鼓310、320旋转I周都切下两张分离片40,能够根据在层叠鼓310、320旋转I周的期间里切下的分离片40的张数来改变周向上的凹部313的数量。
[0066] 而且,在各个层叠鼓310、320的周边,接近外周面311地设有用于供给或者约束片状的分离片材料S的送出辊部360 (锁定机构)、用于切断层叠鼓310、320的外周面311上的分离片材料S的切断部350、以及用于回收因被切断部350切断而产生的不需要的切片S’(参照图15)的切片吸附部370。
[0067] 在旋转输送部300的输送方向下游侧的斜上方和斜下方设有形成为圆柱状的小型的送出辊部360。
[0068] 送出辊部360在旋转输送部300的输送方向下游侧的斜上方和斜下方空开预定的间隙地配置有形成为圆柱状的一对送出辊361、362。该送出辊部360通过在将从分离片卷(未图示)输送来的一张连续的分离片材料S夹在间隙中的同时,进行旋转而将该分离片材料S送出到旋转输送部300,通过停止而停止送出来约束分离片材料S。送出辊361、362由控制装置500控制,在预定的时机将分离片材料S送出到旋转输送部300。
[0069] 切断部350在旋转输送部300的上方和下方分别具有分离片切割器351。分离片切割器351是用于使吸附保持于层叠鼓310、320的外周面311的分离片材料S熔融并将该分离片材料S切成预定形状的热切割器。具体地讲,将分离片40吸附保持于层叠鼓310、320的外周面311而输送分离片40,若层叠鼓310、320的凹部313移动到与分离片切割器351相对的位置,则分离片切割器351接受控制装置500的指令而以进入到层叠鼓310、320的凹部313的方式进行移动,使分离片40熔融并将分离片40切成图3的(A)所示那样的预定形状。在自分离片材料S连续地切下分离片40时,将率先切下来的分离片40的后端作为用于形成卡合部43的边44B,将接着切下来的分离片40的前端作为直线的边44A,通过利用切断部350同时切下该形状的不一致的两个边44A、44B,产生剩余的切片S’。
[0070] 切片吸附部370包括发挥吸附力的切割器用吸附头371,在分离片切割器351切断了分离片材料S之后自凹部313脱出而后退的时刻,该切割器用吸附头371以接近到切断的部位的方式进行移动,吸引而保持被分离片切割器351切下来的分离片40的剩余的切片S’。然后,以吸引保持着切片S’的状态使切割器用吸附头371与层叠鼓310、320的外周面311分开。之后,使切割器用吸附头371停止吸引而放开切片S’,利用另外设置在与层叠鼓310,320的外周面311分开的位置的吸入口 372吸入切片S’而回收切片S’。[0071] S卩,在欲仅利用吸入口 372回收切片S’时,在吸入的过程中切片S’有可能接触到残留在外周面311上的分离片40、分离片材料S,但通过由切割器用吸附头371暂时吸附并在与外周面311分开之后利用吸入口 372回收切片S’,能够在抑制由切片S’对分离片40、分离片材料S造成的损伤的同时进行回收。
[0072] 在设置于各个层叠鼓310、320的内部的内侧构造部330中,以非旋转的方式形成有在装置工作时能够根据工序来调整负压强度的第I负压室331、和在装置工作时负压保持大致恒定的第2负压室332。第I负压室331和第2负压室332连接于设有压力调整阀的负压供给装置333,通过由控制装置500控制负压供给装置333,能够调整内部的压力。
[0073] 第I负压室331和第2负压室332利用层叠鼓310、320的内周面与外部隔绝,因而,经由形成于层叠鼓310、320的透气孔312在层叠鼓310、320的外周面311上以非旋转的方式产生负压的区域。即使层叠鼓310、320旋转,该区域也不会旋转。
[0074] 第I负压室331形成在从与送出辊部360相对应的位置朝向层叠鼓310、320的旋转方向到与分离片切割器351相对应的位置的范围内。第2负压室332形成在从与分离片切割器351相对应的位置朝向层叠鼓310、320的旋转方向到与间隙340相对应的位置的大致180度的范围内。
[0075] 因而,在层叠鼓310、320的外周面311上,形成有在与第I负压室331相对应的位置调整负压而使负压发生变化的滑动区域Al (吸附力调整区域)、和在与第2负压室332相对应的位置以大致恒定的负压吸附而保持分离片材料S或者被切下来的分离片40的吸附区域A2 (参照图11)。吸附区域A2的吸引力较强,能够利用吸引力和随着该吸引力而产生的摩擦力来保持分离片材料S或者被切下来的分离片40而利用层叠鼓310、320的旋转使分离片材料S或者被切下来的分离片40旋转。
[0076] 相对于此,滑动区域Al能够设定为与吸附区域A2相同程度的吸引力而使分离片40旋转,并且,通过降低吸引力来降低分离片材料S的摩擦力,能够在将分离片材料S保持为不脱离外周面311的程度的同时,在层叠鼓310、320旋转时使分离片材料S不旋转而在外周面311上滑动。
[0077] 此外,内侧构造部330的、从与间隙340相对应的位置朝向层叠鼓310、320的旋转方向到与送出辊部360相对应的位置的范围未设置第I负压室331和第2负压室332中的任一者。因此,由于在外周面311的与该范围相对应的部位不会产生负压,不会产生有意的吸附力和摩擦力,因此,以非旋转的方式形成有不吸附分离片40的非吸附区域A3。
[0078] 而且,旋转输送部300在层叠鼓310、320上切下分离片40并吸附保持分离片40而进行输送,使层叠鼓310、320的旋转速度和利用电极输送部200输送电极22的速度同步地从输送方向X的下游侧在正极22的两个面上逐渐层叠分离片40。此时,利用吸附输送部220向圆柱形状的层叠鼓310、320的切线方向T (参照图10)导入电极22。
[0079] 熔接部400用于将层叠在正极22的两个面上的分离片40的两边缘部彼此熔接(参照图3)。该熔接部400在层叠鼓310、320的旋转轴线方向上的两端分别具有上下一对熔接机410、420。
[0080] 上下的熔接机410、420在相对的面上沿着输送方向X设有多个突起411、412,通过利用相对的突起411、421对分离片40彼此加压并加热,能够进行熔接。
[0081] 熔接机410、420能够沿着输送方向X和上下方向Z移动,熔接机410、420 —边以与被输送到间隙340并被层叠起来的分离片40以及正极22同步的方式以相同速度沿着输送方向X移动一边互相接近,利用相对的突起411、421将层叠起来的分离片40彼此接合而形成接合部42。然后,在将被分离片40包装成袋状的正极22输送到预定位置时,使熔接机410、420分开,在使熔接机410、420向输送方向上流侧移动了之后,再次使熔接机410、420一边以相同速度沿着输送方向X移动一边接近,将另一个接合部42熔接。在接合了所有的接合部42之后,熔接机410、420相互间分开,放开被制作好的装袋正极20。
[0082] 另外,为了将分离片40彼此接合,并不限定于上述的构造,例如也可以在I对旋转的加热辊之间加热并熔接、或者不加热而仅利用加压来压接、或者使用粘接剂来接合。
[0083] 如图6所示,控制装置500 —体地统括控制所有的正极切断部100、拍摄照相机230、按压部240、传送带210、吸附输送部220、导入支承部250、送出辊部360、层叠鼓310、320、切断部350、切片吸附部370、负压供给装置333以及熔接部400,能够使各装置同步地工作。另外,控制装置500也可以统括地对还包含用于制作电池的其他装置在内的装置进行控制。
[0084] 接着,参照图11〜图19说明采用本层叠装置的层叠方法。
[0085] 首先,利用正极切断部100将卷成卷状的正极用的片材料D切断,形成正极22。利用未图示的吸盘、传送带等将切下来的正极22载置在传送带210的设置面215上。此外,送出辊部360将从分离片卷输送来的一张连续的分离片材料S夹入而约束在间隙中。因而,如图11所示,分离片材料S的顶端部位于旋转输送部300的最上部或者最下部。而且,第I负压室331的负压被设定得较低,不会在外周面311的滑动区域Al抽出分离片材料S,层叠鼓310、320 —边在分离片材料S的内表面上滑动、一边旋转。另外,在本实施方式中,由于在层叠鼓310、320旋转I周的过程中切下两张分离片40,因此,如图11中双点划线所示,率先被切下来的分离片40已经吸附在层叠鼓310、320的外周面311上而正被输送。
[0086] 如图11所示,载置有正极22的传送带210在利用吸引带211吸附保持吸引带211的设置面215上的正极22而抑制正极22发生卷曲等的同时,将该正极22在输送方向X上排成一列地纵向排列(极耳位于输送方向X的上流侧的排列)地输送。另外,也可以将正极22横向排列(极耳位于宽度方向Y的排列)地输送。吸引带211移动到预定的位置时,在吸附保持着正极22的状态下停止移动。然后,如图12所示,按压部240工作,利用夹具242按压正极22的沿着两侧边H2、H4的纵长部位(参照图8、图9)。由此,能够矫正正极22的打卷等变形。于是,正极22的从吸引带211浮起的部分接近吸引带211,从而被吸引带211吸引,正极22紧密地附着在设置面215上。
[0087] 在该状态下,拍摄照相机230拍摄正极22的4侧边Hl〜H4,向控制装置500发送预定的信号。控制装置500根据接收到的信号利用前述的方法计算电极中心点O的坐标和倾斜角Θ,计算正极22相对于正规位置的斜率的校正量和位置的校正量。另外,在拍摄时,由于夹具242按压正极22的比4侧边Hl〜H4的边缘部靠内侧(正极22的中央侧)的部分,因此,能够利用拍摄照相机230可靠地拍摄4侧边Hl〜H4。此外,由于夹具242由透明的材料形成,因此,即使夹具242进入到拍摄范围,也能够透过夹具242拍摄正极22。
[0088] 接着,使位于吸引带211上方的吸附输送部220的吸附头222下降,将吸附头222压靠在正极22的上表面。由此,正极22吸附保持于吸附头222。另外,正极22也吸附于吸引带211,但通过将吸附头222的吸附力设定得高于吸引带211的吸附力、或者暂时停止吸引带211的吸附,能够利用吸附头222将正极22自吸引带211拉开。
[0089] 并且,层叠鼓310、320旋转,当朝向与分离片切割器351相对应的位置旋转移动的凹部313与分离片切割器351的位置之间成为预定角度α时,利用控制装置500提高第I负压室331的负压而增强滑动区域Al的吸附力,而且使送出辊部360旋转,一边将分离片材料S夹在一对送出棍361、362之间一边逐渐送出分离片材料S,开始供给分离片材料S(参照图19中的Tl)。由此,在负压升高的滑动区域Al和吸附区域Α2中,分离片材料S吸附保持于层叠鼓310、320的外周面311,分离片材料S随着层叠鼓310、320的旋转而逐渐被抽出。另外,预定角度α是与切下来的一张分离片40的长度相对应的角度。
[0090] 之后,如图13所示,吸附输送部220维持正极22大致水平状态地上升之后,沿着输送方向X移动,向旋转输送部300的间隙340输送该正极22。此时,吸附输送部220的驱动装置由控制装置500来控制,在从吸附正极22到将该正极22向旋转输送部300交接的期间里,基于校正量来校正正极22的位置和姿态。由此,始终高精度地保持正极22的位置,后工序中的层置精度提闻。
[0091] 在由吸附输送部220输送来的正极22到达被设置在旋转输送部300的间隙340的近前的“打开状态”的导入支承部250时,如图14所示,导入支承部250使上侧导入支承部251下降,在上侧导入支承部251与下侧导入支承部252之间夹持正极22的顶端部,而且使下侧导入支承部252的辊上升,设为大致水平状态而成为“闭合状态”,支承正极22的下表面。之后,自吸附输送部220的吸附头222释放正极22,利用导入支承部250的旋转将正极22逐渐送入到旋转输送部300的间隙340。
[0092] 此外,在旋转输送部300中,在层叠鼓310、320从旋转开始旋转了角度α时,使层叠鼓310、320停止旋转(参照图19中的Τ2)。此时,层叠鼓310、320以与一张分离片40相对应的角度α将分离片材料S抽出到层叠鼓310、320上,凹部313位于与切断部350的分离片切割器351相对的位置。然后,根据控制装置500的指令将分离片切割器351压靠在分离片材料S上,将分离片材料S切断为预定的形状而切下分离片40。被切下来的分离片40位于层叠鼓310、320的吸附区域Α2 (参照图11),因此吸附而保持于层叠鼓310、320。
[0093] 在分离片切割器351切断了分离片材料S之后自凹部313脱出而后退的时刻(参照图19中的Τ3),如图15所示,根据控制装置500的指令,切割器用吸附头371在接近剩余的切片S’并吸引而保持该切片S’之后,返回到原来的位置。之后,使切割器用吸附头371停止吸引而放开切片S’,利用吸入口 372 (参照图10)吸入切片S’而回收该切片S’。
[0094] 在自吸附输送部220的吸附头222释放了正极22之后,利用导入支承部250的旋转将正极22逐渐送入到层叠鼓310、320的间隙340。进而,使层叠鼓310、320再次旋转(参照图19中的T4),使层叠鼓310、320以吸附着切下来的分离片40的状态旋转,将该分离片40输送到间隙340。另外,在使层叠鼓310、320再次旋转时,设为利用控制装置500降低第I负压室331的负压而减弱滑动区域Al的吸附力、并且利用送出辊部360约束分离片材料S的状态(参照图18)。由此,不会在外周面311的滑动区域Al抽出分离片40,层叠鼓310、320 一边在分离片材料S的内表面上滑动一边旋转。
[0095] 在分离片40的顶端部到达旋转输送部300的间隙340时,如图16所示,首先,在将两张分离片40彼此层叠之后,在正极22的顶端部的两个面上层叠分离片40。此时,利用控制装置500控制旋转输送部300的输送位置(输送的时机)及输送速度和吸附输送部220的输送位置(输送的时机)及输送速度,使得分离片40和正极22的速度相同,而且分离片40和正极22在预先设定好的适当位置重叠。
[0096] 接着,根据控制装置500的指令,成对的熔接机410、420 —边接近一边沿着输送方向X移动,且以仅夹入分离片40的两边缘部的顶端部的方式进行夹持。并且,在保持着分离片40和正极22沿着输送方向X移动的状态下,利用突起411、421进行熔接(参照图19中的T5)。由于分离片40在经过了间隙后到达层叠鼓310、320的非吸附区域A3,因此,分离片40不受到吸附力而与层叠鼓310、320的外周面311分开,并在将正极22夹在分离片40之间的状态下沿着输送方向X逐渐被输出。
[0097] 而且,由于分离片40的顶端部已经接合,因此,即使分离片40与层叠鼓310、320的外周面311分开,分离片40彼此也不会分开。之后,还与层叠鼓310、320同步地利用导入支承部250将正极22以大致水平状态沿着输送方向X输送,吸附保持于层叠鼓310、320的外周面311的分离片40随着层叠鼓310、320的旋转而逐渐层叠在正极22的两个面。另外,此时,为了切下下一个分离片40,再次增强滑动区域Al的吸附力,开始利用送出辊部360供给分离片材料S (参照图19中的T6)。
[0098] 在正极22的两个面上层叠有分离片40的状态下输送到预定位置之后,使成对的熔接机410、420分开并向输送方向上流侧移动,然后,如图17所示,使成对的熔接机410、420再次一边沿着输送方向X移动一边接近,将另一个接合部42熔接。在分离片40的两边缘部的所有接合部42接合了之后,如图18所示,熔接机410、420彼此分开,放开被制作好的装袋正极20 (参照图19中的T7)。之后,利用未图示的另一个熔接机将分离片40的边44B的接合部42也接合,成为装袋正极20。
[0099] 通过重复上述工序,能够连续地制作装袋正极20。
[0100] 将制作好的装袋正极20输送到下一个工序,与负极30交替地层叠而成为电池元件15,最终制造二次电池10。
[0101] 采用本实施方式,与旋转输送部300的外周面311相对应地划分有位于比正极22被投入的部位靠旋转方向上游侧的部位且用于吸附分离片40的非旋转的吸附区域A2、和位于比正极22被投入的部位靠旋转方向下游侧的部位且用于使分离片40与该外周面311分开的非旋转的非吸附区域A3,因此,通过利用旋转输送部300的旋转来输送分离片40,能够使该分离片40从吸附区域A2向非吸附区域A3移动。
[0102] 而且,通过在非吸附区域A3中使分离片40与外周面311分开并将该分离片40交接到正极22,从旋转方向下游侧逐渐层叠正极22和分离片40,因此,能够将吸附于外周面311的分离片40顺畅地交接到移动着的正极22上并层叠在该正极22上,能够缩短电池的制造时间。另外,吸附区域A2和非吸附区域A3也可以并不一定是非旋转的。
[0103] S卩,即使吸附区域A2和非吸附区域A3旋转,只要外周面311不会相对于吸附区域A2和非吸附区域A3位置固定而是相对地旋转,就能够利用旋转输送部300的旋转使外周面311上的分离片40从吸附区域A2向非吸附区域A3移动。另外,吸附区域A2和非吸附区域A3的旋转也包含其摆动。
[0104] 此外,吸附区域A2和非吸附区域A3之间的交界也可以并不是严密地位于正极22被投入的部位,该交界在能够通过使分离片40从吸附区域A2移动到非吸附区域A3而将该分离片40从外周面311交接到正极22的范围内就可被容许。[0105] 由于在外周面311上形成有透气孔312的能够旋转的层叠鼓310、320内侧设有借助透气孔312而在外周面312上以非旋转的方式形成吸附区域A2和非吸附区域Al的内侧构造部330,因此,能够以容易的结构在旋转的层叠鼓310、320的外周面311上划分非旋转的吸附区域A2和非吸附区域Al。
[0106] 此外,在层叠鼓310、320的外周面311上以非旋转的方式形成有滑动区域Al (吸附力调整区域),该滑动区域Al位于比吸附区域A2靠层叠鼓310、320的旋转方向上游侧的位置,能够以能够在吸附而固定分离片40的状态和吸附该分离片40并使该分离片40滑动的状态之间进行切换的方式调整吸附力。因此,通过调整吸附力,能够吸附所供给的分离片材料S而将该分离片材料抽出到外周面311上,并且,也能够以不使分离片材料S旋转且使分离片材料S不会脱离外周面311的方式使分离片材料S滑动。另外,滑动区域Al也与吸附区域A2及非吸附区域A3同样,也可以并不一定是非旋转的。
[0107] 电极输送部200朝向以各自的外周面311相对的方式排列的层叠鼓310、320的间隙340输送正极22,在由层叠鼓310、320输送的两张分离片40之间沿着层叠鼓310、320的切线方向配置正极22,因此,能够同时且顺畅地在移动着的正极22上层叠两张分离片40,能够实现工序的高速化,能够缩短电池的制造时间。
[0108] 另外,本发明并不限定于上述的实施方式,能够在权利要求书的范围内进行各种改变。
[0109] 图20表示本实施方式的层叠装置的变形例,作为层叠鼓310、320的非吸附区域A4,可以构成为在层叠鼓310、320的内部设置压力高于大气压的加压室334、并从透气孔312吹出气体(流体)的结构。若构成为该结构,在欲使分离片40与层叠鼓310、320分开的时刻,能够尽可能不对分离片40施加负荷就使分离片40与层叠鼓310、320分开。
[0110] 图21表示本实施方式的层叠装置的另一个变形例,并不是圆柱形状的层叠鼓,而是构成为利用多个旋转辊383保持能够柔软地弯曲且具有透气孔382的吸引带380。若构成为这样的结构,截面并不限定于非圆形,可以将外周面381设为任意的形状,设计自由度提高。特别是,通过将成对的吸引带380之间的用于层叠分离片40和正极22的区域B设定得较大,能够利用吸引带380夹着而保持分离片40和正极22直到利用熔接机进行的熔接完成为止,能够提高熔接的精度。另外,在图20和图21中,对具有与本实施方式同样功能的部位使用相同的附图标记,省略其说明。
[0111] 在上述实施方式中,作为装袋正极20,对在分离片40中装袋有正极22的方式进行了说明,但利用上述层叠装置装袋的也可以是负极30。
[0112] 在上述实施方式中,如图1所示,对正极引线11和负极引线12从外壳材料13的同一个端部导出的情况进行了说明,但并不限定于此。正极引线11和负极引线12例如也可以从相反的端部导出。在这种情况下,在形成二次电池10的发电元件15时,以正极极耳23和负极极耳33互相朝向反方向的方式层叠负极30和装袋正极20。
[0113] 此外,本实施方式在旋转输送部300的上下一对层叠鼓310、320之间设有预定的间隙340,但也可以是层叠鼓310、320互相接触而没有间隙的状态。在这种情况下,优选旋转输送部300中的一个层叠鼓或者两个层叠鼓具有根据正极22及分离片40的厚度而追随的构造。
[0114] 在电极输送部200中将正极22以大致水平状态输送,但也可以在其他方向上输送正极22。
[0115] 也可以不将一对层叠鼓310、320上下配置,而是在其他方向上配置。
[0116] 此外,本实施方式利用分离片切割器351将一张连续的分离片40在吸附保持于层叠鼓310、320的外周面311上的状态下切成预定形状,但也可以将预先切成预定形状的层叠鼓310、320供给到层叠鼓310、320并在使该分离片40吸附于该层叠鼓310、320的同时进行输送。
[0117] 在本实施方式中,设有一对对称形状的层叠鼓310、320,但成对的层叠鼓(分离片输送部)的形状也可以是非对称的,例如也可以将一个层叠鼓构成为圆柱状的层叠鼓,将另一个层叠鼓构成为任意形状的吸引带。
[0118] 由于层叠鼓310、320具有吸附力,因此,对于在正极22 (或者负极30)的一个面上层叠一张分离片40那样的结构,一个层叠鼓也能够充分地发挥功能。
[0119] 此外,导入支承部250构成为全部由辊构成的部件,但也可以由平坦的构件等其他构件构成。
[0120] 设置于切断部350的切断刀也可以不是热切割器,也可以是在物理上锐利的切断刀。此外,作为支承部而设有凹部313,但支承部也可以并不一定是凹部313。
[0121] 在层叠鼓310、320的滑动区域Al中,通过调整负压来调整分离片材料S在外周面311上的滑动和吸附,但也可以将第I负压室331的负压保持大致恒定,仅利用送出辊部360的约束力来调整分离片材料S的供给和约束。另外,此时优选滑动区域Al的吸附力低于吸附区域A2的吸附力。
[0122] 对层叠鼓310、320 (分离片输送部)赋予吸附力的方法并不限定于利用负压进行吸附的方法,例如也可以利用静电进行吸附。
[0123] 此外,在本实施方式中,利用控制装置500 (同步部件)使正极切断部100、拍摄照相机230、按压部240、传送带210、吸附输送部220、导入支承部250、送出辊部360、层叠鼓310、320、切断部350、切片吸附部370、负压供给装置333以及熔接部400同步,但并不必一定需要全部电气上同步,例如也可以使其中至少一部分机械地联动而同步。
[0124] 发明的效果
[0125] 采用本发明的层叠装置和层叠方法,外周面与吸附区域及非吸附区域相对地旋转,利用旋转输送部的旋转而将外周面在吸附区域中吸附的分离片输送到非吸附区域,使分离片与外周面分开并将该分离片交接到电极,从而从输送方向下游逐渐层叠电极和分离片,因此,能够使吸附于外周面的分离片与外周面分开,并将该分离片顺畅地交接到电极上而层叠在该电极上,能够缩短电池的制造时间。
[0126] 美国矛旨定
[0127] 本国际专利申请涉及美国指定,针对2011年4月7日申请的日本国专利申请第2011 - 085742号,利用基于美国专利法第119条(a)的优先权的利益,引用该公开内容。

Claims (6)

1.一种层叠装置,其中, 该层叠装置包括: 圆柱状的旋转输送部,其用于通过在外周面上保持预定形状的分离片并旋转来输送该分离片;以及 电极输送部,其用于沿着上述旋转输送部的切线方向输送预定形状的电极,使得该电极与上述分离片重叠, 上述旋转输送部的外周面划分有: 吸附区域,其位于比由上述电极输送部投入上述电极的部位靠上述旋转输送部的旋转方向上游侧的部位,用于吸附上述分离片;以及 非吸附区域,其位于比投入上述电极的部位靠上述旋转输送部的旋转方向下游侧的部位,用于使上述分离片与上述外周面分开, 上述外周面相对于上述吸附区域及非吸附区域旋转, 利用上述外周面的旋转而将上述外周面在上述吸附区域中吸附的上述分离片输送到上述非吸附区域,使 该分离片与上述外周面分开并向上述电极交接该分离片,从而从上述输送方向下游侧逐渐层叠上述电极和分离片。
2.根据权利要求1所述的层叠装置,其中, 上述旋转输送部包括: 圆柱状旋转体,其能够旋转,且在外周面上形成有透气孔;以及内侧构造部,其设置在上述圆柱状旋转体的内侧,借助上述透气孔而在上述圆柱状旋转体的外周面上以非旋转的方式划分吸附区域和非吸附区域。
3.根据权利要求1或2所述的层叠装置,其中, 在上述圆柱状旋转体的外周面中的、比上述吸附区域靠上述旋转输送部的旋转方向上游侧的部分划分有吸附力调整区域,该吸附力调整区域能够以能够在吸附而固定上述分离片的状态和吸附该分离片并使该分离片滑动的状态之间进行切换的方式调整吸附力,该吸附力调整区域与上述外周面错开地旋转或者以非旋转的方式定位。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的层叠装置,其中, 上述非吸附区域通过吹出气体而使上述分离片与上述外周面分开。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的层叠装置,其中, 上述旋转输送部以该两个旋转输送部的外周面相对的方式并排设有两个, 上述电极输送部沿着该旋转输送部的切线方向朝向两个上述旋转输送部之间输送上述电极,将上述电极配置在由该上述旋转输送部输送来的两张分离片之间。
6.一种层叠方法,其中, 该层叠方法包括以下工序: 与装置的旋转输送部的外周面相对应地划分用于吸附分离片的吸附区域和用于使上述分离片与上述外周面分开的非吸附区域,上述装置包括电极输送部和圆柱状的上述旋转输送部,该旋转输送部用于通过在上述外周面上保持预定形状的上述分离片并旋转来输送该分离片,该电极输送部其用于沿着上述旋转输送部的切线方向输送预定形状的上述电极,使得上述电极与上述分离片重叠; 将上述吸附区域定位在比由上述电极输送部投入上述电极的部位靠上述旋转输送部的旋转方向上游侧的部位; 将上述非吸附区域定位在比投入上述电极的部位靠上述旋转输送部的旋转方向下游侧的部位; 使上述外周面能够相对于上述吸附区域及非吸附区域旋转;以及利用上述外周面的旋转而将上述外周面在上述吸附区域中吸附的上述分离片向上述非吸附区域输送,使该分离片与上述外周面分开并将该分离片交接到上述电极,从而从上述输送方向下游侧逐渐层叠上述电极`和分离片。
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