CN115280542A - 切断装置以及切断方法 - Google Patents

Abstract

切断装置包括：输送多个电极板(10)的连续体(8)的输送部；通过激光扫描连续体(8)的激光扫描部；以及控制激光扫描部的控制部。控制部控制激光扫描部(4)，使得一边间歇性地照射激光一边扫描连续体(8)，从而形成连续的多个单位切断部(38)，将连续体(8)分割成第1部分和第2部分。单位切断部(38)具有沿第1部分和第2部分的边界延伸的主线部(44)和从主线部(44)的端部弯折延伸的弯折部(46)。

Description

切断装置以及切断方法

技术领域

本公开涉及切断装置以及切断方法。

背景技术

近年来，伴随电动汽车(EV)、混合动力汽车(HV)、插电式混合动力汽车(PHV)等的普及，车载用二次电池的出货增加。特别是锂离子二次电池的出货增加。另外，不限于车载用，例如作为笔记本型计算机等便携终端用的电源，二次电池的普及也在推进。对于这样的二次电池，例如在专利文献1中，公开了一边将作为切断对象的电极板以辊对辊的方式连续输送，一边通过激光对电极板进行切断加工。

[在先技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本特开2016-33912号公报

发明内容

[发明要解决的课题]

作为电极板的切断方法，可举出通过激光连续地扫描电极板并在连续的切断部切断电极板的所谓一笔书写方式，以及通过激光间歇地扫描电极板并将多个单位切断部(切断段)接合而切断电极板的所谓的即时(On the Fly)方式。

根据一笔书写方式，能够可靠地切断电极板，但存在激光的输出条件大幅依赖于输送速度的课题。例如，电极板的输送速度慢时对电极板的热输入量过大，可能在电极板上发生烧焦等。因此，在一笔书写方式中，需要配合电极板的输送速度而细致地调整激光的强度，因此激光的输出控制程序非常复杂，难以制作。

相对于此，根据即时方式，能够简化激光的输出控制。但是，在即时方式中，存在切断质量大幅依赖于输送速度的课题。例如，若电极板的输送速度快则多个单位切断部难以接合，有可能在切断部不连续的位置产生毛刺。由于电极板上产生的毛刺会成为短路的原因，因此与二次电池的质量降低相关。特别是近年来，要求二次电池的生产前置时间、吞吐量的提高，存在电极板的输送速度高速化的倾向。因此，处于电极板的切断质量更容易降低的状况。

本公开鉴于以上状况而完成，其目的之一在于提供一种抑制切断电极板时的切断质量的降低的技术。

[用于解决技术课题的技术方案]

本公开的一个方式是切断装置。该切断装置包括：输送多个电极板的连续体的输送部；通过激光扫描连续体的激光扫描部；以及控制激光扫描部的控制部。控制部控制激光扫描部，使得通过一边间歇性地照射激光一边扫描连续体，形成连续的多个单位切断部，将连续体分割成第1部分和第2部分。单位切断部具有沿第1部分和第2部分的边界延伸的主线部和从主线部的端部弯折延伸的弯折部。

本公开的另一方案是切断方法。该切断方法包括以下步骤：输送多个电极板的连续体，通过一边间歇性地照射激光一边扫描连续体，从而形成连续的多个单位切断部，将连续体分割成第1部分和第2部分。单位切断部具有沿第1部分和第2部分的边界延伸的主线部和从主线部的端部弯折延伸的弯折部。

以上构成要素的任意组合、以及将本公开的表现在方法、装置、系统等之间进行转换的方式，作为本公开的方式也是有效的。

[发明效果]

根据本公开，能够抑制切断电极板时的切断质量的降低。

附图说明

图1是示意性地表示实施方式1的切断装置的立体图。

图2的(A)是表示激光的轨迹的示意图。图2的(B)是表示参考例的单位切断部的形状的示意图。图2的(C)是表示实施方式1的单位切断部的形状的示意图。

图3是表示实施方式2的单位切断部的形状的示意图。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式并参照附图来说明本公开。实施方式不限定本公开而是例示，并非实施方式所述的所有的特征及其组合都是本公开的本质内容。对各附图所示的相同或同等的构成要素、构件、处理标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。另外，各图所示的各部的比例尺、形状，为了易于说明而被方便地设定，只要没有特别提及就不作限定性的解释。另外，在本说明书或权利要求中使用“第1”、“第2”等用语的情况下，只要没有特别提及则该用语不表示任何顺序或重要度，而是用于区别某个构成和其他构成的用语。另外，在各附图中，在说明实施方式的基础上对不重要的构件的一部分省略显示。

(实施方式1)

图1是示意性地表示实施方式1的切断装置的立体图。切断装置1包括输送部2、激光扫描部4、控制部6。输送部2是输送连续体8的机构。输送速度例如为1m/分～100m/分。激光扫描部4是通过激光L扫描连续体8，对连续体8实施切断加工的机构。控制部6是控制激光扫描部4的机构。在本实施方式中，将在连续体8被激光扫描部4切断的位置处连续体8流动的方向设为连续体8的输送方向A。例如，输送方向A是铅垂方向下方。

本实施方式的连续体8是在输送方向A上较长的带状的构件，具有多个电极板10相连的构造。例如，连续体8具有电极板10被排列成2行多列的构造。各电极板10具有在集电板上层叠有电极活性物质层的构造。在一般的锂离子二次电池的情况下，集电板若为正极则由铝箔等构成，若为负极则由铜箔等构成。另外，在一般的锂离子二次电池的情况下，电极活性物质若为正极则为钴酸锂、磷酸铁锂等，若为负极则为石墨等。在对连续体8实施了基于激光扫描部4的切断加工后的状态下，在各电极板10设有突片部12。突片部12从电极板10的集电板向连续体8的宽度方向B突出。宽度方向B与输送方向A正交。

连续体8具有电极活性物质的涂布部14和电极活性物质的非涂布部16。电极活性物质的涂布部14被配置于连续体8的宽度方向B的中央部。涂布部14相当于电极活性物质层。涂布部14通过使用公知的涂布装置，在构成集电板的板材的表面突部包含电极活性物质的电极浆料而得到。电极活性物质的非涂布部16被配置于连续体8的宽度方向B的两端部。非涂布部16是构成集电板的板材露出的部分，通过基于激光扫描部4的切断加工而成为突片部12。此外，在涂布部14与非涂布部16的边界上，例如也可以设有用于保护涂布部14的氧化物层等。该氧化物层优选设于构成正极的电极板10。

输送部2通过未图示的供给辊将连续体8连续输送到与激光扫描部4相对的位置。本实施方式的切断装置1包括在宽度方向B上排列的2个激光扫描部4。一个激光扫描部4对输送中的连续体8的一端侧的非涂布部16照射激光L。另一个激光扫描部4对输送中的连续体8的另一端侧的非涂布部16照射激光L。由此，对两侧的非涂布部16实施切断加工而形成突片部12。此外，在连续体8为排列了负极板的连续体的情况下，在进行基于激光扫描部4的切断加工时，涂布部14的一部分也能够被切断。另外，在连续体8为排列了的正极板的连续体的情况下，在涂布部14与非涂布部16的边界设有未图示的保护层。保护层例如是构成集电板的金属的氧化物层。在这种情况下，在进行基于激光扫描部4的切断加工时，除非涂布部16之外，保护层的一部分也能够被切断。或者，除非涂布部16之外，涂布部14的一部分和保护层的一部分也能够被切断。

输送部2具有腔室18。腔室18抑制通过激光L的切断加工而产生的溅射、烟尘附着于连续体8、切断装置1，或者浮游于气氛中的情况。此外，也可以省略腔室18。

由激光扫描部4施加了切断加工的连续体8被分为产品部26和废料部28。产品部26包括连续的多个电极板10和由非涂布部16的一部分构成的多个突片部12。各突片部12相对于各电极板10一对一地设置。废料部28是非涂布部16中作为突片部12而未残留在产品部26侧的部分。产品部26被输送到下一工序的流水线。废料部28被向与产品部26不同的方向输送，被从产品部26切离。

激光扫描部4具有激光振荡器34和扫描机构36。激光振荡器34能够采用公知的光纤激光器等。此外，激光振荡器34也可以是脉冲激光振荡器。扫描机构36被从激光振荡器34入射激光L。扫描机构36可以采用公知的机构，例如可以使用电流扫描器。扫描机构36具有能够转动地支承于具有2个方向的轴的2个马达的未图示的反射镜，使反射镜向X轴方向和Y轴方向旋转运动，从而能够通过激光L在XY平面上进行扫描。扫描机构36并不被限定于这样的2D扫描仪，也可以是施加了对焦点(Z轴)方向的扫描的3D扫描仪。在这种情况下，对Z轴方向的扫描通过准直透镜向Z轴方向的移动而实现。扫描机构36能够在向连续体8照射激光L的同时，通过反射镜的转动使激光L的照射方向变位。激光振荡器34和扫描机构36的驱动由控制部6控制。

控制部6作为硬件构成由以计算机的CPU、存储器为代表的元件、电路实现，作为软件构成通过计算机程序等实现，但在图1中，描绘为通过它们的协作而实现的功能模块。本领域技术人员应该理解，该功能模块能够通过硬件和软件的组合以各种形式实现。

图2的(A)是表示激光L的轨迹的示意图。图2的(B)是表示参考例的单位切断部的形状的示意图。图2的(C)是表示实施方式1的单位切断部的形状的示意图。

控制部6通过一边间歇性地照射激光L一边扫描连续体8，从而形成连续的多个单位切断部38，以将连续体8分割成第1部分和第2部分的方式控制激光扫描部4。即，控制部6以通过即时方式对连续体8实施切断加工的方式控制激光扫描部4。

激光扫描部4在激光L的间歇照射中的各照射区域，使激光L的照射位置与连续体8的规定的照射开始点一致，开始激光L对连续体8的扫描。激光扫描部4使扫描机构36的反射镜转动，使激光L的照射位置朝向输送方向A的上游侧变位。激光扫描部4在激光L的照射位置到达规定的照射结束点时，停止激光L的照射。由此，形成1个单位切断部38。

由于连续体8的输送继续，因此形成的单位切断部38向输送方向A的下游侧流动。激光扫描部4以比连续体8的输送速度更快的速度使激光L的照射位置返回照射开始点。之后，在上一次的照射区分中形成的单位切断部38的输送方向上游侧的端部、即上一次的照射区分中的激光L的照射结束位置到达照射开始点时，激光扫描部4开始下一照射区分中的激光L的照射。控制部6能够根据连续体8的输送速度、经过时间掌握上一次的照射区分的照射结束位置到达照射开始点的情况。

通过反复进行以上动作，如图2的(A)所示，片段的激光L的轨迹40、换言之单位切断部38连续，连续体8被切分成作为第1部分的产品部26和作为第2部分的废料部28。在连续体8中与突片部12对应的部分上，描绘出以沿着突片部12的轮廓向宽度方向B的外侧弯曲的轨迹40。由此，形成从电极板10向宽度方向B突出的突片部12。各突片部12由1个轨迹40(单位切断部38)形成。在连续体8中，与将在输送方向A上相邻的2个突片部12相连的连接区域42对应的部分中，描绘多个直线状的轨迹40。由此，多个直线状的单位切断部38被接合，形成直线状的连接区域42。连接区域42相对于输送方向A平行地延伸。

如图2的(B)所示的参考例，在各单位切断部38仅由沿产品部26与废料部28的边界延伸的主线部44构成的情况下，在相邻的单位切断部38在宽度方向B上偏移时，单位切断部38有可能变得不连续。相对于此，如图2的(B)所示，本实施方式的单位切断部38具有沿产品部26与废料部28的边界延伸的主线部44和从主线部44的端部弯折延伸的弯折部46。各弯折部46从主线部44的端部向宽度方向B的外侧延伸。由此，即使相邻的单位切断部38在宽度方向B上偏移，也能够使各单位切断部38的弯折部46彼此交差。结果，能够使相邻的单位切断部38连续。

例如，在构成连接区域42的直线状的单位切断部38中，主线部44是相对于输送方向A平行地延伸的直线状。弯折部46从该主线部44的两端向与主线部44延伸的方向相交的方向、即与输送方向A相交的方向延伸。在构成突片部12的弯曲状的单位切断部38中，主线部44具有向宽度方向B突出的弯曲状的部分和位于弯曲的底部并相对于输送方向A平行地延伸的直线状的部分。该直线状的部分构成连接区域42的一部分。弯折部46从主线部44的直线状部分的端部向与输送方向A相交的方向延伸。此外，弯折部46可以为直线状也可以为曲线状。

突片部12通过切断非涂布部16而形成。另外，图2的(C)所示的连接区域42通过切断非涂布部16而形成。但是，设置连接区域42的位置不限于非涂布部16。在连续体8为负极板的排列体的情况下，连接区域42也可以通过切断涂布部14的宽度方向B上的端部而形成。即，形成连接区域42的单位切断部38也可以被配置于涂布部14。在这种情况下，单位切断部38的至少主线部44被配置于涂布部14。另外，在连续体8为正极板的排列体的情况下，连接区域42可以通过切断保护层而形成，也可以通过切断涂布部14的宽度方向B上的端部而形成。即，形成连接区域42的单位切断部38也可以被配置于保护层或涂布部14。在这种情况下，单位切断部38的至少主线部44被配置于保护层或涂布部14。

如以上说明，本实施方式的切断装置1包括：输送多个电极板10的连续体8的输送部2；通过激光L扫描连续体8的激光扫描部4；以及控制激光扫描部4的控制部6。控制部6通过一边间歇性地照射激光L一边扫描连续体8，从而形成连续的多个单位切断部38，以将连续体8分割成第1部分和第2部分的方式控制激光扫描部4。各单位切断部38具有沿第1部分和第2部分的边界延伸的主线部44和从主线部44的端部弯折延伸的弯折部46。

通过在单位切断部38设置弯折部46，即使在相邻的2个单位切断部38在与相邻方向相交的方向上偏移的情况下，也能够通过使弯折部46彼此交差而使2个单位切断部38连续。由此，由于能够抑制第1部分和第2部分的切断部的毛刺的产生，因此能够抑制电极板的切断质量的降低。因此，能够维持二次电池的质量，并实现生产前置时间、吞吐量的提高。

另外，本实施方式的连续体8是在输送方向A上较长的带状，具有电极活性物质的涂布部14和电极活性物质的非涂布部16，涂布部14被配置于连续体8的与输送方向A正交的宽度方向B的中央部，非涂布部16被配置于连续体8的宽度方向B的端部。控制部6对激光扫描部4进行控制，以形成至少将非涂布部16切断而在输送方向A上隔开规定的间隔地配置的多个突片部12。并且，至少一部分的弯折部46向宽度方向B的外侧延伸。由此，通过弯折部46能够抑制电极板10的端部被切除的情况。

(实施方式2)

实施方式2除突片部12由多个单位切断部38形成这点之外，具有与实施方式1共通的构成。以下，以与实施方式1不同的构成为中心对本实施方式进行说明，对共通的构成进行简单说明或者省略说明。

图3是表示实施方式2的单位切断部38的形状的示意图。如图3所示，在本实施方式中，突片部12由多个单位切断部38进行边饰。具体而言，由2个大致L字状的单位切断部38和1个直线状的单位切断部38形成突片部12。L字状的单位切断部38具有在输送方向A上延伸的部分和在宽度方向B上延伸的部分，在宽度方向B上延伸的部分构成突片部12的侧部。在输送方向A上延伸的部分构成连接区域42的一部分。另外，通过直线状的单位切断部38形成突片部12的在输送方向A上延伸的顶部。

L字状的单位切断部38和直线状的单位切断部38分别在两端部具有弯折部46。并且，通过设于L字状的单位切断部38的宽度方向外侧的端部的弯折部46与直线状的单位切断部38的弯折部46交差，这些单位切断部38连续。设于L字状的单位切断部38的相反侧的端部的弯折部46与构成连接区域42的直线状的单位切断部38的弯折部46交差。

在位于将在输送方向A上相邻的2个突片部相连的连接区域42的单位切断部38中，弯折部46向宽度方向B的外侧延伸。由此，通过弯折部46能够抑制电极板10的端部被切除的情况。另一方面，在位于突片部12的宽度方向B的顶部的单位切断部38中，弯折部46向宽度方向B的内侧延伸。由此，通过弯折部46能够避免废料部28被切断的情况。通过能够避免废料部28的切断，从而能够避免废料部28不从产品部26分离而与产品部26一同被输送。此外，例如若以废料部28的宽度及厚度较大、是强度较高的材料这一理由得到废料部28未被切断的状态，则也可以使位于突片部12的顶部的弯折部46朝向宽度方向B的外侧。

以上，详细地说明了本公开的实施方式。上述实施方式仅是示出了实施本公开时的具体例的方式。实施方式的内容并不限定本公开的技术范围，在不脱离权利要求的范围所规定的本公开的思想的范围内，能够进行构成要素的变更、追加、削除等多种设计变更。施加了设计变更的新的实施方式兼具所组合的实施方式及变形的各自的效果。在上述实施方式中，关于能够进行这样的设计变更的内容，标注了“本实施方式的”、“在本实施方式中”等标记进行强调，但没有这样的标记的内容也允许设计变更。以上构成要素的任意组合作为本公开的方式也是有效的。附图的剖面上标注的阴影线并非限定标注有因阴影线的对象的材质。

在各实施方式中，第1部分是产品部26、第2部分是废料部28，但并不限于此，例如第1部分和第2部分也可以分别是电极板10。另外，连续体8也可以是电极板10与隔板层叠的状态。另外，非涂布部16也可以仅设于连续体8的单侧。

上述的实施方式的发明也可以通过以下记载的项目来特定。

[项目1]

一种切断方法，包括以下步骤：

输送多个电极板(10)的连续体(8)，并且

通过一边间歇性地照射激光(L)一边扫描连续体(8)，从而形成连续的多个单位切断部(38)，将连续体(8)分割成第1部分和第2部分；

单位切断部(38)具有沿第1部分和第2部分的边界延伸的主线部(44)和从主线部(44)的端部弯折延伸的弯折部(46)。

[工业可利用性]

本公开能够用于切断装置以及切断方法。

[附图标记说明]

1切断装置，2输送部，4激光扫描部，6控制部，8连续体，10电极板，12突片部，14涂布部，16非涂布部，38单位切断部，42连接区域，44主线部，46弯折部。

Claims (5)

1.一种切断装置，包括：

输送多个电极板的连续体的输送部，

通过激光扫描所述连续体的激光扫描部，以及

控制所述激光扫描部的控制部；

所述控制部控制所述激光扫描部，使得通过一边间歇性地照射激光一边扫描所述连续体，从而形成连续的多个单位切断部，以将所述连续体分割成第1部分和第2部分；

所述单位切断部具有沿所述第1部分和所述第2部分的边界延伸的主线部和从所述主线部的端部弯折延伸的弯折部。

2.如权利要求1所述的切断装置，

所述主线部为直线状；

所述弯折部在与所述主线部延伸的方向相交的方向上延伸。

3.如权利要求1或2所述的切断装置，

所述连续体是在输送方向上较长的带状，具有电极活性物质的涂布部和所述电极活性物质的非涂布部，所述涂布部被配置于所述连续体的与所述输送方向正交的宽度方向的中央部，所述非涂布部被配置于所述连续体的所述宽度方向的端部；

所述控制部对所述激光扫描部进行控制，使得至少切断所述非涂布部而形成在所述输送方向上隔开规定的间隔地配置的多个突片部；

至少一部分的所述弯折部向所述宽度方向的外侧延伸。

4.如权利要求3所述的切断装置，

在位于将在所述输送方向上相邻的2个所述突片部相连的连接区域的所述单位切断部中，所述弯折部向所述宽度方向的外侧延伸；

在位于所述突片部的所述宽度方向的顶部的所述单位切断部中，所述弯折部向所述宽度方向的内侧延伸。

5.一种切断方法，包括以下步骤：

输送多个电极板的连续体，

通过一边间歇性地照射激光一边扫描所述连续体，从而形成连续的多个单位切断部，将所述连续体分割成第1部分和第2部分；

所述单位切断部具有沿所述第1部分和所述第2部分的边界延伸的主线部和从所述主线部的端部弯折延伸的弯折部。

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