CN110352521B - 单电池的制造方法和单电池接合装置 - Google Patents

单电池的制造方法和单电池接合装置 Download PDF

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Abstract

在本发明的单电池(1)的制造方法中，单电池(1)由相互接合起来的分隔件(4)、正极(6)、分隔件(8)以及负极(10)构成。将负极(10)依次接合于连续地输送来的带状的分隔件(8)的一个面，将大小与负极(10)的大小不同的正极(6)依次接合于另一个面，将连续地输送来的带状的分隔件(4)接合于负极(10)和正极(6)中的一者。利用负极用接合位置检测照相机(63、64)检测负极(10)的与带状的分隔件(8)接合起来的位置，以所检测到的负极(10)的位置为基准而在正极(6)的沿着正极输送方向(Tp)的输送过程中利用正极对准机构(74)对正极(6)的位置进行校正。

Description

单电池的制造方法和单电池接合装置
技术领域
本发明涉及一种交替地层叠分隔件和电极而成的单电池的制造方法。
背景技术
在专利文献1中公开有构成二次电池所使用的电极层叠体的基本层叠体的制造方法。在该制造方法中，基本层叠体是这样形成的：将分别裁断成预定的形状的一对电极分别层叠于呈带状较长地连续的一对分隔件上，在将这四者相互接合了之后，利用切割器将一对分隔件同时切断。
将隔着带状的分隔件相互层叠的一对电极中的一个电极以与另一个电极的位置对准的方式进行层叠是非常困难的。在专利文献1的制造方法中，不对电极的位置进行调节，直接以设定时的基准将电极层叠于分隔件，因此，存在一对电极的相对的位置产生偏差这样的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2015-529957号公报
发明内容
在本发明的单电池制造方法中，将第1电极依次接合于带状的第1分隔件的一个面，将大小与第1电极的大小不同的第2电极依次接合于另一个面，将带状的第2分隔件接合于第1电极和第2电极中的一者。在第2电极的接合点的上游侧或下游侧检测第1电极的位置，以所检测到的第1电极的位置为基准而对上述第2电极与上述第1分隔件接合之际的接合位置进行校正。
根据本发明，以第1电极的位置为基准而对第2电极的接合位置进行调节，因此，在隔着带状的分隔件层叠一对电极的情况下，也能够使第2电极与第1电极精度良好地匹配，能够抑制第1电极和第2电极的相对的位置的偏差。
附图说明
图1是一实施例的电极层叠装置的立体图。
图2是单电池的分解立体图。
图3是表示由接合位置检测照相机检测的正极和负极的检测位置的说明图。
图4是正极对准机构的立体图。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明本发明的一实施例。
图1概略地示出了用于连续地制造作为基本层叠体的单电池1的电极层叠装置2，图2概略地示出了由电极层叠装置2制造成的单电池1。在此，在以下的说明中，为了容易理解，对于单电池1和电极层叠装置2，以图1、图2的姿势为基准而称为“上”、“下”。
如图2所示，在本实施例中，单电池1从上起依次具备片状的分隔件4、作为电极的片状的正极6、片状的分隔件8以及作为电极的片状的负极10，通过将这些部件相互接合，从而作为4层构造形成为一体。
对于正极6而言，通过在由例如铝形成的集电体的两面粘结活性物质层，形成为片状。正极6具有沿着四边形的长边的一对长缘部12、13和沿着短边的一对短缘部14、15，在短缘部14具有局部突出来的正极极耳16。该正极极耳16偏向一方，其侧缘与一个长缘部12连续。
对于负极10而言，通过在由例如铜形成的集电体的两面粘结活性物质层，形成为片状。负极10的尺寸比正极6的尺寸稍大。负极10具有沿着四边形的长边的一对长缘部18、19和沿着短边的一对短缘部20、21，在短缘部20具有局部突出来的负极极耳22。该负极极耳22偏向与正极极耳16相反的一侧，其侧缘与长缘部19连续。
分隔件4、8以使正极6和负极10之间电隔离、并且在正极6与负极10之间保持电解液的方式发挥功能。分隔件4、8是同样的结构，由例如聚乙烯、聚丙烯等合成树脂形成为四边形的片状。分隔件4、8的尺寸比负极10的不将负极极耳22算在内的四边形部分的尺寸稍大。
通过层叠多个如此形成的单电池1，形成电极层叠体即发电元件。电极层叠体与电解液一起被收纳于由层压膜构成的封装体内而形成覆膜电池。
如图1所示，用于连续地制造单电池1的电极层叠装置2具有以隔着沿着装置2的长度方向较长且呈带状连续的分隔件8相对的方式设置的负极10用的吸附滚筒28和夹持辊30。在该吸附滚筒28的上游侧配置有以与吸附滚筒28相对的方式配置的负极用分配器32。负极用分配器32将粘接剂呈点状向以预先裁断成预定的形状的状态经由负极输送路径L1向装置2输送的负极10的上表面10a涂敷。吸附滚筒28吸附输送负极10，将负极10依次层叠于分隔件8的下表面8b。夹持辊30将相互层叠起来的负极10和分隔件8向吸附滚筒28按压，由此，负极10与分隔件8接合。
在夹持辊30的下游侧配置有：正极6用的吸附滚筒38；夹持辊40，其隔着分隔件8设置于吸附滚筒38的下方；正极用第1分配器42，其以与吸附滚筒38相对的方式设置；以及正极用第2分配器44，其设置于吸附滚筒38的下游侧。正极用第1分配器42将粘接剂呈点状向以预先裁断成预定的形状的状态经由正极输送路径L2向装置2输送的正极6的下表面6b涂敷。吸附滚筒38吸附输送正极6，以与接合于分隔件8的下表面8b的负极10的位置相对应的方式将正极6依次层叠于分隔件8的上表面8a。夹持辊40将相互层叠起来的负极10、分隔件8以及正极6向吸附滚筒38按压，由此，正极6与分隔件8的上表面8a接合。正极用第2分配器44将粘接剂呈点状向与分隔件8接合起来的正极6的上表面6a涂敷。
在夹持辊40的下游侧设置有输送辊52和夹持辊54，呈带状连续的分隔件4借助夹持辊54向正极6的上表面6a供给。由此，成为负极10、分隔件8、正极6、分隔件4这四者层叠起来的状态。分隔件4的下表面4a利用正极用第2分配器44所供给来的粘接剂与正极6接合。
在夹持辊54的下游侧设置有切割器56。切割器56在相邻的负极10与负极10之间将分隔件4、8同时切断。由此，形成具有预定的尺寸的单电池1。
此外，在本实施例中，如图1所示，正极6和负极10以正极极耳16和负极极耳22相对于分隔件输送方向Ts朝向侧方的姿势被输送。
而且，在正极用第2分配器44的下游侧设置有：两个正极用接合位置检测照相机61、62，其位于与带状的分隔件8接合起来的正极6的上方，用于检测正极6的接合位置；和两个负极用接合位置检测照相机63、64，其位于与带状的分隔件8接合起来的负极10的下方，用于检测负极10的接合位置。
正极用接合位置检测照相机61、62具有实质上同样的结构，分别配置于沿着分隔件8的宽度方向排列的位置。一个照相机61配置于正极6的一个短缘部14侧，另一个照相机62配置于另一个短缘部15侧。照相机61、62在正极6的沿着分隔件输送方向Ts的输送过程中从上方拍摄正极6来检测与分隔件8接合起来的状态的正极6的位置。
同样地，负极用接合位置检测照相机63、64具有与正极用接合位置检测照相机61、62实质上同样的结构，分别配置于沿着分隔件8的宽度方向排列的位置。一个照相机63配置于负极10的一个短缘部20侧，另一个照相机64配置于另一个短缘部21侧。负极用接合位置检测照相机63、64在负极10的沿着分隔件输送方向Ts的输送过程中从下方拍摄负极10来检测负极10相对于分隔件8的相对的接合位置。
图3示出了由正极用接合位置检测照相机61、62和负极用接合位置检测照相机63、64检测的正极6和负极10的检测位置。此外，在图3中省略了分隔件8的图示。正极6隔着省略了图示的分隔件8层叠于负极10的上方，相对较大的负极10从正极6的周围稍微突出。
在此，为了以下的说明的便利，对于正极6，分别将相对于分隔件输送方向Ts而言处于上游侧的长缘部12定义为“上游侧长缘部”，将处于下游侧的长缘部13定义为“下游侧长缘部”，将相对于分隔件输送方向Ts而言处于左侧的短缘部14定义为“左短缘部”，以及将处于右侧的短缘部15定义为“右短缘部”。同样地，对于负极10，分别将相对于分隔件输送方向Ts而言处于上游侧的长缘部18定义为“上游侧长缘部”，将处于下游侧的长缘部19定义为“下游侧长缘部”，将相对于分隔件输送方向Ts而言处于左侧的短缘部20定义为“左短缘部”，以及将处于右侧的短缘部21定义为“右短缘部”。
正极用接合位置检测照相机61、62分别检测沿着正极6的处于与正极极耳16相反的一侧的下游侧长缘部13的两点P1、P2。具体而言，利用照相机61检测作为由下游侧长缘部13和左短缘部14构成的角的顶点的点P1，利用照相机62检测作为由下游侧长缘部13和右短缘部15构成的角的顶点的点P2。这些点P1、P2成为正极6的位置基准。
另一方面，负极用接合位置检测照相机63、64检测沿着负极10的处于负极极耳22相反的一侧的上游侧长缘部18的两点P3、P4。具体而言，利用照相机63检测作为由上游侧长缘部18和左短缘部20构成的角的顶点的点P3，利用照相机64检测作为由上游侧长缘部18和右短缘部21构成的角的顶点的点P4。这些点P3、P4成为负极10的位置基准。
正极用接合位置检测照相机61、62和负极用接合位置检测照相机63、64将检测数据向未图示的控制装置传输。控制装置基于从照相机61～64分别传输来的检测数据分别判断正极6的接合位置的倾向和负极10的接合位置的倾向。
而且，如图1所示，在正极输送路径L2设置有：两个正极用输送位置检测照相机71、72和位于正极用输送位置检测照相机71、72的下游侧的正极对准机构74。
正极用输送位置检测照相机71、72在正极6的沿着正极输送方向Tp的输送过程中拍摄正极6来检测正极6的在该输送时的输送位置。具体而言，正极用输送位置检测照相机71、72与正极用接合位置检测照相机61、62同样地分别检测下游侧长缘部13的角的两点P1、P2。
图4示出了正极对准机构74。正极对准机构74将经过了正极用输送位置检测照相机71、72的正极6朝向电极层叠装置2输送，并且，在该输送过程中对正极6的输送位置、即正极6与分隔件8接合之际的接合位置(以下，也称为正极6的接合位置)进行校正。正极对准机构74由未图示的控制装置反馈控制。即，正极对准机构74对正极6的接合位置进行校正，以便与由控制装置判断出的负极10相对于分隔件8的接合位置的倾向匹配。
如图4所示，正极对准机构74对正极6的沿着正极输送方向Tp的输送方向位置X、正极6的与正极输送方向Tp正交的宽度方向位置Y以及正极6的倾斜Z分别进行校正。通过对正极6的输送速度进行调节，来校正正极6的输送方向位置X。通过使正极对准机构74向正极6的左短缘部14侧或右短缘部15侧移动，来校正正极6的宽度方向位置Y。另外，通过使正极6的左短缘部14侧的输送速度与右短缘部15侧的输送速度不同，来校正正极6的倾斜Z。
同样地，如图1所示，在负极输送路径L1设置有：两个负极用输送位置检测照相机76、77，其用于检测负极10的输送时的位置；和负极对准机构78，其位于负极用输送位置检测照相机76、77的下游侧。
负极用输送位置检测照相机76、77在负极10的沿着负极输送方向Tn的输送过程中拍摄负极10来检测负极10的在该输送时的输送位置。具体而言，负极用输送位置检测照相机76、77与负极用接合位置检测照相机63、64同样地分别检测负极10的处于上游侧长缘部18的角处的两点P3、P4。
负极对准机构78将经过了负极用输送位置检测照相机76、77的负极10朝向装置2输送，并且，在该输送过程中对负极10的输送位置、即负极10相对于分隔件8的接合位置进行校正。负极对准机构78对负极10的接合位置进行校正，以便与设备侧的基准位置匹配。负极对准机构78与正极对准机构74同样地分别对负极10的沿着负极输送方向Tn的输送方向位置、负极10的与负极输送方向Tn正交的宽度方向位置以及负极10的倾斜进行校正。
而且，在输送辊52的下游侧且是切割器56的上游侧设置有两个切断位置检测照相机81、82，该两个切断位置检测照相机81、82配置于负极10的下方。照相机81、82具有实质上同样的结构，分别配置于沿着分隔件8的宽度方向排列的位置。照相机81、82在将负极10、分隔件8、正极6、分隔件4这四者相互接合起来之后在负极10的沿着分隔件输送方向Ts的输送过程中从下方拍摄负极10，来检测各负极10相对于分隔件8的接合位置。即，照相机81、82与负极用接合位置检测照相机63、64同样地，分别检测负极10的处于上游侧长缘部18的角处的两点P3、P4。照相机81、82的检测结果是为了对切割器56的切断位置进行校正而使用的。
接着，参照图1、图3和图4对正极6的接合位置的校正进行说明。
如图1所示，负极10被沿着负极输送方向Tn输送，并以与设备侧的基准位置匹配的方式与分隔件8的下表面8b接合。另一方面，正极6被沿着正极输送方向Tp输送，并在正极6的输送过程中的输送位置即点P1、P2被正极用输送位置检测照相机71、72检测到之后依次层叠于分隔件8的上表面8a。
在将正极6、分隔件8以及负极10这三者接合起来之后，由正极用接合位置检测照相机61、62检测正极6的接合位置、即点P1、P2，由负极用接合位置检测照相机63、64检测负极10的接合位置、即点P3、P4。照相机61、62、63、64将检测数据向未图示的控制装置发送。
控制装置基于所发送来的检测数据而求出与带状的分隔件8依次接合的负极10的接合位置的倾向和正极6的接合位置的倾向，来对该正极6的接合位置的倾向是否与负极10的接合位置的倾向匹配进行判断。对于正极6的接合位置的倾向与负极10的接合位置的倾向未匹配的情况，即，对于在负极10与正极6之间产生错位的情况，控制装置对由正极用接合位置检测照相机61、62检测到的接合状态下的正极6的点P1、P2的位置、由正极用输送位置检测照相机71、72检测到的接合前的正极6的点P1、P2的位置进行比较而决定正极6的接合位置的校正量，将该结果向正极对准机构74反馈。
正极对准机构74基于由控制装置进行的反馈而在正极6的沿着正极输送方向Tp的输送过程中对正极6的接合位置进行校正，以便与负极10的接合位置的倾向匹配。
例如，在处于负极10以相对于设备侧的基准位置向分隔件输送方向Ts的上游侧或下游侧偏离的方式与分隔件8接合的倾向、且该负极10的倾向与正极6的接合位置的倾向未匹配的情况下，即在负极10和正极6在分隔件输送方向Ts上错位的情况下，正极对准机构74对正极6的输送方向位置X进行校正，以便与负极10的位置匹配。
利用负极10的两点P3、P4与正极6的两点P1、P2之间的距离来判断负极10与正极6之间的分隔件输送方向Ts上的错位。具体而言，如图3所示，对中点M1与中点M2之间的距离D是否处于基准值以内进行判断，该中点M1是点P1与点P2之间的中点，该中点M2是点P3与点P4之间的中点。在中点M1与中点M2之间的距离D比基准值大的情况下，正极对准机构74通过加快正极6的输送速度，来对正极6的输送方向位置X进行校正。另一方面，在中点M1与中点M2之间的距离D比基准值小的情况下，正极对准机构74通过减慢正极6的输送速度，来对正极6的输送方向位置X进行校正。通过如此对正极6的输送方向位置X进行校正，正极6配置于相对稍大的负极10的大致中央。
另一方面，在处于负极10以相对于设备侧的基准位置在分隔件8的宽度方向上偏离的方式接合的倾向、且该负极10的倾向与正极6的接合位置的倾向未匹配的情况下，即负极10和正极6在分隔件8的宽度方向上错位的情况下，正极对准机构74对正极6的宽度方向位置Y进行校正，以便与负极10的位置匹配。
利用正极6的点P1相对于负极10的点P3的位置和正极6的点P2相对于负极10的点P4的位置来判断负极10与正极6之间的宽度方向上的错位。在负极10以相对于设备侧的基准位置向左短缘部20侧偏离的方式接合的情况下，正极对准机构74通过沿着宽度方向向左短缘部14侧移动，来对正极6的宽度方向位置Y进行校正。另一方面，在负极10以相对于设备侧的基准位置向右短缘部21侧偏离的方式接合的情况下，正极对准机构74通过沿着宽度方向向右短缘部15侧移动，来对正极6的宽度方向位置Y进行校正。通过如此对正极6的宽度方向位置Y进行校正，正极6配置于相对稍大的负极10的大致中央。
另外，在处于负极10以相对于分隔件8倾斜的方式接合的倾向，且该负极10的倾向与正极6的倾斜的倾向未匹配的情况下，正极对准机构74对正极6的倾斜Z进行校正，以便与负极10的倾斜匹配。
利用正极6的点P1、P2相对于负极10的点P3、P4的倾斜、即正极6的下游侧长缘部13相对于负极10的上游侧长缘部18的倾斜来判断负极10的倾斜与正极6的倾斜之间的偏离。正极对准机构74通过使正极6的左短缘部14侧的输送速度与右短缘部15侧的输送速度不同来对正极6的倾斜Z进行校正。通过如此对正极6的倾斜Z进行校正，正极6的各缘部12、13、14、15与负极10的各缘部18、19、20、21大致平行。
如上述那样，通过以负极10的接合位置为基准而对正极6的与分隔件8接合之际的接合位置进行校正而将正极6与分隔件8接合，从而在将负极10和正极6隔着带状的分隔件8相互层叠的情况下，也能够使负极10的位置与正极6的位置匹配，能够抑制负极10和正极6之间的相对的位置的偏差。
此外，在上述实施例中，在沿着负极输送方向Tn输送的负极10未与设备侧的基准位置匹配的情况下，能够利用负极对准机构78来对负极10的位置进行校正。
以上，对本发明的一实施例进行了说明，但本发明并不限于上述实施例，可进行各种变更。
在上述实施例中，在正极6的接合点的下游侧检测了负极10相对于分隔件8的位置，但也可以在正极6的接合点的上游侧检测负极10相对于分隔件8的位置。
另外，在上述实施例中，与负极10的位置、即点P3、P4一起检测正极6实际上接合起来的位置即点P1、P2，判断两者的匹配性而进行了正极6的接合位置的校正，但也可以是，不检测正极6的最终的接合位置，而是基于负极10的检测位置来进行正极6的接合位置的校正。
在本实施例中，单电池1形成为由分隔件4、正极6、分隔件8以及负极10构成的4层构造，但即使是具有3层构造的单电池，也能够适用本发明。

Claims (8)

1.一种单电池的制造方法，其是交替地层叠分隔件和电极而成的单电池的制造方法，其中，
将裁断成预定的形状的第1电极依次接合于连续地输送来的带状的第1分隔件的一个面，将裁断成预定的形状的、大小与第1电极的大小不同的第2电极与上述第1电极一起被提供给输送来的上述第1分隔件而依次接合于上述第1分隔件的另一个面，将连续地输送来的带状的第2分隔件接合于上述第1电极和上述第2电极中的一者，在相邻的第1电极之间将上述第1分隔件和上述第2分隔件以重叠的方式切断，在该制造方法中，
在上述第2电极的接合点的上游侧或下游侧利用位置检测部检测上述第1电极的位置，以所检测到的第1电极的位置为基准而利用对准机构对上述第2电极与上述第1分隔件接合之际的接合位置进行校正。
2.根据权利要求1所述的单电池的制造方法，其中，
通过检测上述第1电极的沿着输送方向的上游侧的缘部或下游侧的缘部的两点来进行上述第1电极的位置的检测。
3.根据权利要求1所述的单电池的制造方法，其中，
上述第1电极具有相对于该第1电极的输送方向向侧方局部突出来的极耳，该极耳与上游侧的缘部和下游侧的缘部中的一者连续，
通过检测处于与上述极耳相反的一侧的上游侧的缘部或下游侧的缘部的角的两点来进行上述第1电极的位置的检测。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的单电池的制造方法，其中，
在沿着上述第1分隔件的输送方向的方向上，与上述第1电极的位置相对应地对上述第2电极的接合位置进行校正。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的单电池的制造方法，其中，
在与上述第1分隔件的输送方向正交的方向上，与上述第1电极的位置相对应地对上述第2电极的接合位置进行校正。
6.根据权利要求1～3中任一项所述的单电池的制造方法，其中，
与上述第1电极相对于上述第1分隔件的倾斜相对应，对在将上述第2电极与上述第1分隔件接合之际的上述第2电极相对于上述第1分隔件的倾斜进行校正。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的单电池的制造方法，其中，
检测上述第1电极相对于上述第1分隔件的位置，基于所检测到的位置对上述第1分隔件和上述第2分隔件的切断位置进行校正。
8.一种单电池接合装置，其具备：
输送装置，其连续地输送带状的第1分隔件；
第1电极粘贴部，其将第1电极依次接合于上述第1分隔件的一个面；
第2电极粘贴部，其位于上述第1电极粘贴部的下游侧，将大小与上述第1电极的大小不同的第2电极与上述第1电极一起被提供给输送来的上述第1分隔件而依次接合于上述第1分隔件的另一个面；
分隔件供给部，其位于上述第2电极粘贴部的下游侧，以带状的第2分隔件相对于上述第1电极和上述第2电极中的一者重叠的方式供给带状的第2分隔件；
切断部，其在上述分隔件供给部的下游侧将上述第1分隔件和上述第2分隔件以重叠的方式切断；
位置检测部，其在上述第2电极粘贴部的上游侧或下游侧检测上述第1电极的位置；以及
对准机构，其以所检测到的第1电极的位置为基准而对在上述第2电极粘贴部将上述第2电极与上述第1分隔件接合之际的接合位置进行校正。
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