CN109428049B - 电极的制造装置和制造方法 - Google Patents

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Abstract

电极的制造装置对输送中的带状电极进行压制加工。该制造装置具备压过、切换装置和控制装置，所述压辊的辊表面的宽度为带状电极的宽度的2倍以上，所述切换装置被构成为切换在压制加工中与带状电极接触的辊表面的接触区域。控制装置在辊表面中与带状电极的接触区域为辊表面的中央线左侧的区域的状态下检测到辊表面有异常的情况下，通过控制切换装置，将辊表面中与带状电极的接触区域切换为辊表面的中央线右侧的区域。

Description

电极的制造装置和制造方法
技术领域
本公开涉及制造电池等所使用的电极的技术。
背景技术
通常，电池等所使用的电极是通过将带状的电极切断而制造的。带状的电极是通过向带状的金属箔涂布电极糊形成活性物质层，并使用压辊进行压制加工而制造的。这样的压制加工可提高涂布在带状的电极的表面的活性物质层的密度(参照日本特开2016-18647号公报等)。
发明内容
压辊的辊表面(与作为压制对象的电极的接触面)常常会由于压制加工前的电极局部变厚或混入电极以外的异物而损坏。辊表面损坏的情况下，无法制造品质良好的电极，因此需要更换压辊。但是，为了更换压辊，需要停止电极的压制生产，产生难以继续生产电极之类的问题。
本公开是为了解决上述课题而完成的，其目的是即使在检测到压辊的辊表面有异常(破损等)的情况下，也能够继续生产品质良好的电极。
(1)本公涉及的电极的制造装置，具备压辊、切换装置、检测装置和控制装置，压辊被构成为对输送中的带状的电极进行压制加工，该辊表面的宽度大于电极的宽度，切换装置被构成为通过切换电极的输送路径，切换在压制加工中与电极接触的辊表面的接触区域，检测装置被构成为检测辊表面的状态，控制装置被构成为控制切换装置。控制装置在接触区域为第1区域的状态下检测到辊表面有异常的情况下，利用切换装置将接触区域从第1区域切换为第2区域。第2区域不包含辊表面之中的异常部分。
根据上述技术构成，在检测到辊表面有异常的情况下，通过电极的输送路径的切换，辊表面的接触区域从异常检测时的第1区域切换为不包含异常部分的第2区域。由此，能够在避开辊表面的异常部分的状态下继续制造电极。其结果，即使在检测到压辊的辊表面有异常的情况下，也能够继续生产品质良好的电极。
(2)一实施方式中，辊表面的宽度被设定为电极的宽度的2倍以上。第2区域不与第1区域重叠。
根据上述技术构成，在检测到辊表面有异常的情况下，辊表面的接触区域从异常检测时的第1区域切换为不与第1区域重叠的第2区域。由此，能够在不用确定辊表面的异常部分的位置的状态下继续生产品质良好的电极。
(3)一实施方式中，控制装置在检测到辊表面有异常的情况下，利用检测装置的检测结果来确定辊表面之中的异常部分。第2区域不包含被确定的异常部分，并且与第1区域的一部分重叠。
根据上述技术构成，在检测到辊表面有异常的情况下，确定辊表面之中的异常部分。并且，辊表面的接触区域从异常检测时的第1区域切换为不包含被确定的异常部分、并且与第1区域的一部分重叠的第2区域。由此，与单纯将接触区域切换为不与第1区域重叠的区域的情况相比，能够减小接触区域的更换所需的辊表面的宽度。因此，例如能够使辊表面的宽度小于电极的宽度的2倍，使辊小型化，或者能够增加接触区域的可更换次数。
(4)本公开涉及的电极的制造方法，是使用制造装置制造电极的方法。制造装置具备压辊、切换装置和检测装置，压辊被构成为对输送中的电极进行压制加工，该辊表面的宽度大于电极的宽度，切换装置被构成为通过切换电极的输送路径，切换在压制加工中与电极接触的辊表面的接触区域，检测装置被构成为检测辊表面的状态。制造方法包括以下步骤：判定是否在接触区域为第1区域的状态下检测到辊表面有异常的步骤；和在接触区域为第1区域的状态下检测到辊表面有异常的情况下，利用切换装置将接触区域从第1区域切换为第2区域的步骤。第2区域不包含辊表面之中的异常部分。
根据上述方法，在检测到辊表面有异常的情况下，通过切换电极的输送路径，辊表面的接触区域从异常检测时的第1区域切换为不包含异常部分的第2区域。由此，能够在避开辊表面的异常部分的状态下继续制造电极。其结果，即使在检测到压辊的辊表面有异常的情况下，也能够继续生产品质良好的电极。
本发明的上述及其它目的、特征、方面和优点，可根据结合附图理解的与本发明相关的以下详细说明而明确。
附图说明
图1是表示电极的制造装置的整体结构的一例的图。
图2是示意性地表示带状电极的输送路径被设定为第1路径P1的状态的图。
图3是示意性地表示带状电极的输送路径被设定为第2路径P2的状态的图。
图4是表示控制装置的处理步骤的一例的流程图。
图5是示意性地表示在带状电极A的输送路径被设定为第1路径P1的状态下，检测到辊表面有异常的状态的图。
图6是示意性地表示确定了辊表面的异常部分H的情况下的切换后的输送路径P3的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。再者，对图中相同或相应的部分附带相同标记并省略其说明。
＜整体结构＞
图1是表示本实施方式涉及的电极的制造装置1的整体结构的一例的图。制造装置1在作为用于制造电池的电极的一工序的压制工序中被使用。所制造的电极用于二次电池(例如锂离子二次电池)。另外，所制造的电极也可以用于一次电池。
压制工序之前的工序有涂布工序和干燥工序。涂布工序中，通过连续涂布以预定的设定宽度分别向带状的金属箔的正反两面涂布电极糊。电极糊为浆液状，包含活性物质。活性物质可以是正极活性物质和负极活性物质的任一种。
干燥工序中，使涂布在带状的金属箔的正反两面的电极糊干燥。由此，得到在带状的金属箔的正反两面分别形成有活性物质层的带状电极A。
压制工序中，该带状电极A在被卷取的状态下安装于放卷辊，当放卷辊工作时，带状电极A从放卷辊被送出，在被施加预定的张力的状态下，带状电极A以预定的输送速度在放卷辊与卷取辊之间输送。如果该带状电极A的输送开始，则制造装置1进行工作。
制造装置1具备压辊10、切换装置20、检测装置30和控制装置100。带状电极A沿着从设置放卷辊的上游侧(图1的左侧)向设置卷取辊的下游侧(图1的右侧)的方向输送。
压辊10被构成为对输送中的带状电极A进行压制加工，以提高在带状电极A的正反两面分别形成的活性物质层的密度。压辊10具备分别具有辊表面(与作为压制对象的带状电极A的接触面)一对压辊11、12。压辊10利用压辊11的辊表面与压辊12的辊表面夹入带状电极A，由此对带状电极A的正反两面进行压制加工。
切换装置20被构成为能够切换带状电极A的输送路径。切换装置20包含在放卷辊与压辊10之间(即比压辊10靠上游侧)的输送路径上设置的辊机构21、和在压辊10与卷取辊之间(即比压辊10靠下游侧)的输送路径上设置的辊机构22。
如后述的图2、图3所示，切换装置20通过协调控制上游侧的辊机构21与下游侧的辊机构22的位置关系，能够切换辊机构21与辊机构22之间的带状电极A的输送路径。
检测装置30设置于辊机构22与卷取辊之间(即比压辊10靠下游侧)的输送路径，检测从压辊10通过后的带状电极A的状态。例如，检测装置30具备分别拍摄带状电极A的正反两面的一对照相机31、32、以及根据由照相机31、32拍摄的数据来确认带状电极A的状态的图像识别系统33。检测装置30将检测结果向控制装置100输出。再者，本实施方式中示出了图像识别系统33包含于检测装置30的例子，但图像识别系统33的功能也可以包含于控制装置100。
控制装置100内置有未图示的CPU(中央处理单元；Central Processing Unit)和存储器。控制装置100基于来自检测装置30的信息等，控制压辊10和切换装置20等。
＜带状电极的输送路径＞
本实施方式中，控制装置100协调控制切换装置20所含的辊机构21、22的位置关系，由此辊机构21与辊机构22之间的带状电极A的输送路径被设定为第1路径P1和第2路径P2中的任一者。
图2是示意性地表示带状电极A的输送路径被设定为第1路径P1的状态的图。图2示出从图1的上侧(压辊11侧)观察制造装置1的状态。
本实施方式中，如图2所示，压辊10的辊表面的宽度W1被设定为带状电极A的宽度W2的2倍以上。
输送路径被设定为第1路径P1的状态下，如图2所示，控制辊机构21、22的位置关系，以使得压辊10的辊表面的在压制加工中与带状电极A接触的区域(以下也简称为“辊表面的接触区域”)成为从输送方向观察时辊表面的中央线的左侧的区域AL。因此，在输送路径为第1路径P1的情况下，带状电极A会在辊表面的中央线的左侧的区域AL被压制加工。
图3是示意性地表示带状电极A的输送路径被设定为第2路径P2的状态的图。图3也与图2同样地示出从图1的上侧(压辊11侧)观察制造装置1的状态。
在输送路径被设定为第2路径P2的状态下，如图3所示，控制辊机构21、22的位置关系，以使得压辊10的辊表面的接触区域成为从输送方向观察时辊表面的中央线的右侧的区域AR。因此，在输送路径为第2路径P2的情况下，带状电极A会在辊表面的中央线的右侧的区域AR(不与左侧的区域AL重叠的区域)被压制加工。
＜辊表面的异常检测＞
在压辊10的辊表面，由于压制加工前的带状电极A局部变厚或者混入带状电极A以外的异物，常常会发生破损等异常。在辊表面发生异常(破损等)的情况下，预测无法制造品质良好的电极。
因此，控制装置100分析由检测装置30检测的带状电极A的状态，检测压辊10的辊表面的异常(破损等)。例如，控制装置100基于检测装置30的检测结果分析带状电极A的状态，结果在带状电极A的表面产生损伤等不良状况，并且该不良状况会以与压辊10的辊径相对应的周期规则发生的情况下，判定为压辊10的辊表面处于异常状态。
＜辊表面的异常检测时的输送路径的切换＞
如上所述，在压辊10的辊表面发生破损等异常的情况下，无法制造品质良好的带状电极A。因此，在检测到辊表面有异常的情况下，期望更换或修理压辊10。
但是，为了更换或修理压辊10，需要停止制造装置1，停止带状电极A的压制生产，因此产生难以继续生产带状电极A之类的问题。
鉴于这一点，本实施方式的控制装置100，在压制生成的开始时，将带状电极A的输送路径设定为上述图2所示的“第1路径P1”(接触区域为辊表面的中央线的左侧的区域AL的状态)。
在检测到辊表面有异常的情况下，预测辊表面的左侧的区域AL存在异常部分，因此控制装置100将带状电极A的输送路径从第1路径P1切换为上述图3所示的第2路径P2。由此，辊表面的接触区域被切换为辊表面的右侧的区域AR(不与左侧的区域AL重叠的区域)。因此，能够无需更换压辊10，在避开辊表面的异常部分的状态下继续制造带状电极A。
图4是表示控制装置100进行带状电极A的压制生产时执行的处理步骤的一例的流程图。该流程在带状电极A的输送路径被设定为第1路径P1的状态下开始。
在步骤S10中，控制装置100进行带状电极A的输送，并进行带状电极A的压制生产(利用压辊10进行压制加工)。
然后，控制装置100分析由检测装置30检测的带状电极A的状态，判定是否检测到压辊10的辊表面有异常(步骤S12)。
在没有检测到辊表面有异常的情况下(步骤S12中为否)，控制装置100进行定期更换处理，用于进行压辊10的定期更换。具体而言，控制装置100首先判定上一次更换压辊10之后经过时间是否达到预定的辊更换周期T1(步骤S14)。辊更换周期T1设定为较长的期间(例如几年)。在没有达到辊更换周期T1的情况下(步骤S14中为否)，控制装置100使处理返回步骤S10，继续进行压制生产。在达到辊更换周期T1的情况下(步骤S14中为是)，控制装置100为进行压辊10的定期更换，停止压制生产(步骤S16)。
另一方面，在检测到辊表面有异常的情况下(步骤S12中为是)，预测辊表面的左侧的区域AL存在异常部分，因此控制装置100暂时停止压制生产，将带状电极A的输送路径从第1路径P1切换为第2路径P2(步骤S22)。由此，辊表面的接触区域切换为辊表面的右侧的区域AR(不与左侧的区域AL重叠的区域)。
输送路径切换为第2路径P2之后，控制装置100无需进行压辊10的更换，再次开始继续进行压制生产(步骤S24)。由此，直到下一次定期维护时期为止的期间，能够在不大幅停止压制生产的状态下按计划制造带状电极A。
再次开始压制生产后，控制装置100判定是否检测到压辊10的辊表面有异常(步骤S26)。
再次开始压制生产后检测到辊表面有异常的情况下(步骤S26中为是)，预测不仅是辊表面的左侧的区域AL，右侧的区域AR也存在异常部分，因此控制装置100为了进行压辊10的更换而停止压制生产(步骤S16)。
再次开始压制生产后没有检测到辊表面有异常的情况下(步骤S26中为否)，控制装置100判定从上一次进行制造装置1的定期维护之后经过时间是否达到定期维护周期T2(步骤S28)。定期维护周期T2被设定为比上述辊更换周期T1短的期间(例如几个月)。
在没有达到定期维护周期T2的情况下(步骤S28中为否)，控制装置100使处理返回步骤S24，继续进行压制生产。
在达到定期维护周期T2的情况下(步骤S28中为是)，控制装置100为了进行压辊10的更换而停止压制生产(步骤S16)。即、再次开始压制生产后，鉴于辊表面的左侧的区域AL存在异常部分的状态，即使没达到辊更换周期T1(例如几年)，控制装置100也会在达到了定期维护周期T2(例如几个月)的时间点进行压辊10的更换。
如上所述，本实施方式涉及的控制装置100，在初期状态检测到辊表面有异常的情况下，预测辊表面的中央线的左侧的区域AL存在异常部分，因此控制装置100通过控制切换装置20，将带状电极A的输送路径从第1路径P1(参照图2)切换为第2路径P2(参照图3)。由此，辊表面的接触区域被切换为不与区域AL重叠的区域AR。因此，能够无需更换压辊10，在避开辊表面的异常部分的状态下继续制造带状电极A。
特别是在本实施方式中，辊表面的宽度W1被设定为电极的宽度W2的2倍以上。在检测到辊表面有异常的情况下，辊表面的接触区域从异常检测时的区域AL切换为不与异常检测时的区域AL重叠的区域AR。由此，能够在不用确定辊表面的异常部分的位置的状态下切换输送路径，继续生产品质良好的电极。
＜变形例1＞
上述实施方式中，检测到辊表面有异常的情况下，切换带状电极A的输送路径，由此将辊表面的接触区域从异常检测时的区域AL切换为不与区域AL重叠的区域AR。但是，输送路径的切换方法(接触区域的切换方法)并不限定于这样的方法。
例如，在检测到辊表面有异常的情况下，控制装置100可以利用检测装置30的检测结果来确定辊表面的异常部分H的位置，以从辊表面的接触区域中将异常部分H排除在外的方式切换输送路径。
图5是示意性地表示在带状电极A的输送路径被设定为第1路径P1的状态(辊表面的接触区域为区域AL的状态)下，检测到辊表面有异常的状态的图。图5所示的例子中，在从带状电极A的左端起距离为C的位置产生异常部分HA。该情况下，控制装置100确定在辊表面的与从左端起距离为C相对应的位置存在异常部分H。
控制装置100切换输送路径，以使得辊表面的接触区域成为不包含被确定的异常部分H、并且与异常检测时的区域AL的一部分重叠的区域。
图6是示意性地表示确定了图5所示的异常部分H的情况下的切换后的输送路径P3的一例的图。如图6所示，切换后的输送路径P3是使切换前的第1路径P1沿着压辊10的旋转轴方向向输送方向右侧仅滑动距离C而形成的路径。由此，切换后的输送路径P3中，辊表面的接触区域成为不包含被确定的异常部分H、并且与区域AL的一部分重叠的区域A3。因此，与单纯地将接触区域切换为不与区域AL重叠的区域AR的情况相比，能够减小接触区域的切换所需的辊表面的宽度。因此，例如能够使辊表面的宽度W1小于电极的宽度W2的2倍，使压辊10小型化。另外，也能够增加接触区域的可切换次数，延长直到辊更换为止的使用寿命。
＜变形例2＞
上述实施方式中示出了检测装置30利用照相机检测带状电极A的状态的例子，但也可以设为检测装置30利用传感器(例如通过测定到达对象物的距离来检测凹凸的传感器等)来检测带状电极A的状态。
＜变形例3＞
上述实施方式中示出了根据检测带状电极A的状态的结果来检测辊表面的状态的例子，但也可以设为利用照相机或上述传感器等直接检测辊表面的状态。
对本发明的实施方式进行了说明，但本次公开的实施方式在所有方面只是例示，并不进行任何限制。本发明的范围由权利要求的范围表示，包含与权利要求的范围均等的意义以及范围内的所有变更。

Claims (4)

1.一种电极的制造装置，具备压辊、切换装置、检测装置和控制装置，
所述压辊被构成为对输送中的带状的电极沿着所述电极的输送方向进行压制加工，该辊表面的宽度大于所述电极的宽度，
所述切换装置被构成为通过切换所述电极的输送路径，切换在压制加工中与所述电极接触的所述辊表面的接触区域，
所述检测装置被构成为检测所述辊表面的状态，
所述控制装置被构成为控制所述切换装置，
所述控制装置在所述接触区域为第1区域的状态下检测到所述辊表面有异常的情况下，利用所述切换装置将所述接触区域从所述第1区域切换为第2区域，
所述第2区域不包含所述辊表面之中的异常部分。
2.根据权利要求1所述的电极的制造装置，
所述辊表面的宽度被设定为所述电极的宽度的2倍以上，
所述第2区域不与所述第1区域重叠。
3.根据权利要求1所述的电极的制造装置，
所述控制装置在检测到所述辊表面有异常的情况下，利用所述检测装置的检测结果来确定所述辊表面之中的所述异常部分，
所述第2区域不包含被确定的所述异常部分，并且与所述第1区域的一部分重叠。
4.一种电极的制造方法，是使用制造装置制造电极的方法，
所述制造装置具备压辊、切换装置和检测装置，
所述压辊被构成为对输送中的所述电极沿着所述电极的输送方向进行压制加工，该辊表面的宽度大于所述电极的宽度，
所述切换装置被构成为通过切换所述电极的输送路径，切换在压制加工中与所述电极接触的所述辊表面的接触区域，
所述检测装置被构成为检测所述辊表面的状态，
所述制造方法包括以下步骤：
判定是否在所述接触区域为第1区域的状态下检测到所述辊表面有异常的步骤；和
在所述接触区域为所述第1区域的状态下检测到所述辊表面有异常的情况下，利用所述切换装置将所述接触区域从所述第1区域切换为第2区域的步骤，
所述第2区域不包含所述辊表面之中的异常部分。
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