JP2000149911A - 電池用電極板の活物質除去方法及び装置 - Google Patents
電池用電極板の活物質除去方法及び装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 二次電池用電極のリード線接続部に塗着され
た活物質を、能率的に除去することが出来、しかも電極
表面及び電極芯材に損傷を与えない、活物質除去方法と
装置を提案する。 【解決手段】 フープ状をした電極材料のリード線接続
部となるべき部分に塗着された活物質の表面に対し、電
極材料のローラーによる移送の途中において位置決めし
て、裏おもて両面からパルス状レーザー光線をガルバの
スキャニングにより照射し、活物質を昇華させて除去す
る。
た活物質を、能率的に除去することが出来、しかも電極
表面及び電極芯材に損傷を与えない、活物質除去方法と
装置を提案する。 【解決手段】 フープ状をした電極材料のリード線接続
部となるべき部分に塗着された活物質の表面に対し、電
極材料のローラーによる移送の途中において位置決めし
て、裏おもて両面からパルス状レーザー光線をガルバの
スキャニングにより照射し、活物質を昇華させて除去す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池用電極の製造
方法に関し、更に詳しくは、ラスメタル、又は、パンチ
ングメタルよりなる導電性芯材に活物質を塗着した電極
板の一部分から、リード線の接続を容易化すると共に、
品質を安定化させる為に、電極板のリード線接続部に塗
着された活物質を除去する、電極板の活物質除去方法と
その装置に関するものである。
方法に関し、更に詳しくは、ラスメタル、又は、パンチ
ングメタルよりなる導電性芯材に活物質を塗着した電極
板の一部分から、リード線の接続を容易化すると共に、
品質を安定化させる為に、電極板のリード線接続部に塗
着された活物質を除去する、電極板の活物質除去方法と
その装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ニッケル水素２次電池やリチウム２次電
池などの正負それぞれの電極板は、集電体としても用い
られる金属箔、パンチングメタル、ラスメタル、発泡メ
タルなどからなるフープ状をした導電性芯材に、主要成
分を活物質とする合剤を塗着・乾燥して製造される場合
が多い。
池などの正負それぞれの電極板は、集電体としても用い
られる金属箔、パンチングメタル、ラスメタル、発泡メ
タルなどからなるフープ状をした導電性芯材に、主要成
分を活物質とする合剤を塗着・乾燥して製造される場合
が多い。
【０００３】その後、フープ状電極材料の活物質塗着部
にロール圧延加工を加えて、前記電極材料の厚さ調整を
行い、さらに、電極板のリード線接続部と成るべき部分
に塗着された活物質の除去をし、電極板としての所定の
形状に裁断後、この部分に対して、リード線をスポット
溶接、プロジェクション溶接、超音波溶接などの方法に
より接続する事により、２次電池用電極板として完成さ
せる。
にロール圧延加工を加えて、前記電極材料の厚さ調整を
行い、さらに、電極板のリード線接続部と成るべき部分
に塗着された活物質の除去をし、電極板としての所定の
形状に裁断後、この部分に対して、リード線をスポット
溶接、プロジェクション溶接、超音波溶接などの方法に
より接続する事により、２次電池用電極板として完成さ
せる。
【０００４】ところで、電池ケース内に可能な限り沢山
の活物質を組み込むことにより、電池容量を増やしたい
との希望から、活物質の塗着部の厚さは、全面に渡りほ
ぼ均等な厚さであり、塗着部の周辺部でも中央部と較べ
て徐々に薄くなるということは無く、電極板の活物質の
塗着部と、活物質の除去部の境界線に沿って際立った段
差が設けられ、又、活物質の除去部に於いては、リード
線の溶接品質の安定性の面から、活物質層の厚さは当然
ゼロであり、塗着物を構成する活物質の粉末や、その他
の異物なども含めて全く付着物の無い、クリーンな芯材
の表面が露出していることが求められる。
の活物質を組み込むことにより、電池容量を増やしたい
との希望から、活物質の塗着部の厚さは、全面に渡りほ
ぼ均等な厚さであり、塗着部の周辺部でも中央部と較べ
て徐々に薄くなるということは無く、電極板の活物質の
塗着部と、活物質の除去部の境界線に沿って際立った段
差が設けられ、又、活物質の除去部に於いては、リード
線の溶接品質の安定性の面から、活物質層の厚さは当然
ゼロであり、塗着物を構成する活物質の粉末や、その他
の異物なども含めて全く付着物の無い、クリーンな芯材
の表面が露出していることが求められる。
【０００５】当然ながら、電極板の製造工程の最初か
ら、電極面の内で活物質の塗着を必要とする部分にの
み、ペースト状活物質を塗着することが、省資源、工数
削減などの面から最も好ましい。しかし、従来の一般的
な塗着方法に於いては、活物質の塗着層の厚さは片側の
みで５０〜１３０μｍ程度（ロール圧延後の寸法）であ
るが、活物質の電極芯材に対しての塗着に当たっては、
活物質を主成分とする高粘度のペースト状の液体を芯材
表面に、塗工用ダイヘッドを用いて塗着しており、活物
質の塗着面と非塗着面の境界線で塗着厚さに際立った段
差をつけることは、ペースト状の活物質に働く表面張力
や重力の影響などを受けて困難であるため、電極芯材の
電極面として利用される部分よりもやや広範囲に、活物
質を可能な限り均等な厚さに塗着後、塗着の不要な部分
や、塗着していると不具合の生ずる部分に対しては、一
旦、塗着、乾燥、ロール圧延により厚さ調整をした後、
除去することが一般的に行われている。
ら、電極面の内で活物質の塗着を必要とする部分にの
み、ペースト状活物質を塗着することが、省資源、工数
削減などの面から最も好ましい。しかし、従来の一般的
な塗着方法に於いては、活物質の塗着層の厚さは片側の
みで５０〜１３０μｍ程度（ロール圧延後の寸法）であ
るが、活物質の電極芯材に対しての塗着に当たっては、
活物質を主成分とする高粘度のペースト状の液体を芯材
表面に、塗工用ダイヘッドを用いて塗着しており、活物
質の塗着面と非塗着面の境界線で塗着厚さに際立った段
差をつけることは、ペースト状の活物質に働く表面張力
や重力の影響などを受けて困難であるため、電極芯材の
電極面として利用される部分よりもやや広範囲に、活物
質を可能な限り均等な厚さに塗着後、塗着の不要な部分
や、塗着していると不具合の生ずる部分に対しては、一
旦、塗着、乾燥、ロール圧延により厚さ調整をした後、
除去することが一般的に行われている。
【０００６】例えば、従来の電極表面に塗着された活物
質の除去方法としては、集電体として表面の平滑な金属
箔が用いられている場合に於いては、活物質を主成分と
する合剤毎に、適当な溶媒を事前に選定しておき、この
溶媒を電極板の活物質塗着面に吹き付け、又は、塗布し
て、活物質表面を軟化させ、又は、芯材に対する活物質
の接着力を弱めた後、エッジを持ったへら状の工具を電
極芯材の表面に押しつけて、芯材表面に沿ってスライド
させ活物質を削り取る除去方法が用いられていた。（例
えば特開平８−１３８６５５号公報）
質の除去方法としては、集電体として表面の平滑な金属
箔が用いられている場合に於いては、活物質を主成分と
する合剤毎に、適当な溶媒を事前に選定しておき、この
溶媒を電極板の活物質塗着面に吹き付け、又は、塗布し
て、活物質表面を軟化させ、又は、芯材に対する活物質
の接着力を弱めた後、エッジを持ったへら状の工具を電
極芯材の表面に押しつけて、芯材表面に沿ってスライド
させ活物質を削り取る除去方法が用いられていた。（例
えば特開平８−１３８６５５号公報）
【０００７】さらに別の従来から用いられている方法と
して、集電体として３次元網状構造をしたものを用いた
場合の活物質除去方法であるが、特開平９−２０４９１
１号公報にも記されている様に、電極板の活物質除去部
分に対して、多数の細い針状のピンを束ねた「剣山状の
工具」をこの活物質除去部に対して、連続的且つ衝撃的
に叩きつけることにより活物質を除去する方法が開示さ
れている。
して、集電体として３次元網状構造をしたものを用いた
場合の活物質除去方法であるが、特開平９−２０４９１
１号公報にも記されている様に、電極板の活物質除去部
分に対して、多数の細い針状のピンを束ねた「剣山状の
工具」をこの活物質除去部に対して、連続的且つ衝撃的
に叩きつけることにより活物質を除去する方法が開示さ
れている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の場合で
は、活物質を主成分とする合剤を構成する各種の成分、
特に結着材などによっては、塗着物に対して、必ずしも
有効で好ましい溶媒が選定できるとは限らず、又、電極
芯材として平滑な表面の金属箔ではなく、金属箔に孔の
あるパンチングメタルやラスメタルなどを用いた場合で
あれば、薄板で孔が浅いとはいえ、孔の部分に塗着され
た活物質を完全に、且つ、効果的に除去することは困難
である。
は、活物質を主成分とする合剤を構成する各種の成分、
特に結着材などによっては、塗着物に対して、必ずしも
有効で好ましい溶媒が選定できるとは限らず、又、電極
芯材として平滑な表面の金属箔ではなく、金属箔に孔の
あるパンチングメタルやラスメタルなどを用いた場合で
あれば、薄板で孔が浅いとはいえ、孔の部分に塗着され
た活物質を完全に、且つ、効果的に除去することは困難
である。
【０００９】又、後者の「剣山状の工具」を用いる場合
についても、活物質の除去に要する時間が長く、あまり
にも生産性が低い。もし生産性を上げようとすると、電
極板の活物質除去部に対して、加える衝撃力を強くした
り、打撃回数を多くする必要があり、その場合には集電
体となる芯材に損傷を与えるケースが度々発生し、必ず
しも、好ましい活物質の除去方法ということは出来な
い。
についても、活物質の除去に要する時間が長く、あまり
にも生産性が低い。もし生産性を上げようとすると、電
極板の活物質除去部に対して、加える衝撃力を強くした
り、打撃回数を多くする必要があり、その場合には集電
体となる芯材に損傷を与えるケースが度々発生し、必ず
しも、好ましい活物質の除去方法ということは出来な
い。
【００１０】本発明に於いては、電極用芯材として、パ
ンチングメタルやラスメタル状の、表面に孔のある芯材
に塗着された活物質に対しても、効果的に除去の可能な
方法および、それを実現する装置を提供する。
ンチングメタルやラスメタル状の、表面に孔のある芯材
に塗着された活物質に対しても、効果的に除去の可能な
方法および、それを実現する装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するために、本発明の提案する方法は、フープ状をした
長尺で幅が広く表面に多数の小さな孔を有する金属薄板
から成る電極芯材に、活物質を塗着・乾燥・圧延して製
造された電極材料に対して、電極材料を移送用ローラー
を利用して移送する途中に於いて位置決めして、後工程
において、電極板として電池ケースに組み込み可能な形
状に裁断された際に、電極板のリード線接続部として用
いられるべき部分で、活物質を除去し芯材の表面を露出
させておく必要のある部分全面に対して、レ−ザ−光線
を照射することにより活物質を昇華させて除去する。
するために、本発明の提案する方法は、フープ状をした
長尺で幅が広く表面に多数の小さな孔を有する金属薄板
から成る電極芯材に、活物質を塗着・乾燥・圧延して製
造された電極材料に対して、電極材料を移送用ローラー
を利用して移送する途中に於いて位置決めして、後工程
において、電極板として電池ケースに組み込み可能な形
状に裁断された際に、電極板のリード線接続部として用
いられるべき部分で、活物質を除去し芯材の表面を露出
させておく必要のある部分全面に対して、レ−ザ−光線
を照射することにより活物質を昇華させて除去する。
【００１２】レ−ザ−照射法としては、例えばＹＡＧレ
ーザー装置の発生するＣＷ励起Ｑスイッチパルス状レー
ザー光線のビームをガルバノミラーを利用してスキャニ
ングして照射する。このとき複数個のレーザー照射ヘッ
ドを利用して、同時にフープ状電極材料面の複数箇所に
対してレーザービームを照射し活物質を除去すれば能率
的である。
ーザー装置の発生するＣＷ励起Ｑスイッチパルス状レー
ザー光線のビームをガルバノミラーを利用してスキャニ
ングして照射する。このとき複数個のレーザー照射ヘッ
ドを利用して、同時にフープ状電極材料面の複数箇所に
対してレーザービームを照射し活物質を除去すれば能率
的である。
【００１３】また、電極材料の裏面に対しても、光学的
位置センサーを利用して、前記のおもて面の活物質除去
部を検出し、位置決めをして裏面からも前記の活物質の
除去部に対して、前記と同様なＹＡＧレーザ装置のＣＷ
励起Ｑスイッチパルス状レーザー光線の照射を行う。
位置センサーを利用して、前記のおもて面の活物質除去
部を検出し、位置決めをして裏面からも前記の活物質の
除去部に対して、前記と同様なＹＡＧレーザ装置のＣＷ
励起Ｑスイッチパルス状レーザー光線の照射を行う。
【００１４】さらに、レーザービームを電極材料に照射
して活物質の除去をする本発明の方法をより具体的に説
明すると、フープ状の電極材料移送用ローラーの円筒状
表面には、活物質の除去部とは重ならない部分に、真空
吸着用の小孔を多数設けて電極材料を吸着させ、さらに
電極材料をローラーに対して巻きつける角度を２５０度
程度と大きくし、電極材料に特別に大きな張力を加えて
移送用ローラーに巻き付けなくても、移送用ローラーの
表面を電極板がスリップすることの無いようにして、移
送中に電極板表面に、磨耗や各種の損傷などの生じない
ようにすることが望ましい。
して活物質の除去をする本発明の方法をより具体的に説
明すると、フープ状の電極材料移送用ローラーの円筒状
表面には、活物質の除去部とは重ならない部分に、真空
吸着用の小孔を多数設けて電極材料を吸着させ、さらに
電極材料をローラーに対して巻きつける角度を２５０度
程度と大きくし、電極材料に特別に大きな張力を加えて
移送用ローラーに巻き付けなくても、移送用ローラーの
表面を電極板がスリップすることの無いようにして、移
送中に電極板表面に、磨耗や各種の損傷などの生じない
ようにすることが望ましい。
【００１５】又、電極芯材にダメージを与えることな
く、能率的に電極芯材の表面から活物質を除去する為に
は、レーザービームを照射し活物質を除去する際に、活
物質を溶解させることなく、固体状態からいきなり昇華
させるような、高エネルギーを有するパルス状のレーザ
ービーム、即ち、ＣＷ励起Ｑスイッチパルス光を、ガル
バノスキャニングにより、同一箇所に対しては連続的
に、例えば５パルスを限度に照射し、順次隣接する他の
場所に移動させることにより、活物質の除去部全面を照
射して、電極材料の一ヶ所に長時間熱が蓄積することを
避けながら、活物質の除去を行うことが効果的である。
く、能率的に電極芯材の表面から活物質を除去する為に
は、レーザービームを照射し活物質を除去する際に、活
物質を溶解させることなく、固体状態からいきなり昇華
させるような、高エネルギーを有するパルス状のレーザ
ービーム、即ち、ＣＷ励起Ｑスイッチパルス光を、ガル
バノスキャニングにより、同一箇所に対しては連続的
に、例えば５パルスを限度に照射し、順次隣接する他の
場所に移動させることにより、活物質の除去部全面を照
射して、電極材料の一ヶ所に長時間熱が蓄積することを
避けながら、活物質の除去を行うことが効果的である。
【００１６】但し、上記のレーザービームの照射のみで
は、塗着物である活物質を完全に除去出来ず、一部の活
物質がなお残留する場合については、上記のレーザービ
ーム照射条件と同一の条件で、活物質が完全に無くなる
迄上記スキャニングを繰り返す。
は、塗着物である活物質を完全に除去出来ず、一部の活
物質がなお残留する場合については、上記のレーザービ
ーム照射条件と同一の条件で、活物質が完全に無くなる
迄上記スキャニングを繰り返す。
【００１７】ところで、レーザビームの照射により塗着
物である活物質を気化させると、暗黒色をした塗着物の
ガスと粉塵の混ざった煙状の物体が発生し、レーザビー
ムの照射を妨げ、活物質の除去能率を低下させ、さらに
加工場の作業環境をも悪化させるので、レーザービーム
の照射位置付近に、レーザビームの高速スキャニングの
方向と略直角方向で、電極材料の表面と傾斜角度を持た
せて圧縮空気を吹き付けて吹き飛ばし、さらにその風下
側に集塵ダクト設けて、前記の粉塵混じりの煙状物体を
吸い込ませるようにすることが望ましい。このようにす
れば、ほとんど活物質の除去のために機械的な外力を加
えることも、過度の熱を加えることもなく、能率的に電
極面から活物質を除去することが可能である。
物である活物質を気化させると、暗黒色をした塗着物の
ガスと粉塵の混ざった煙状の物体が発生し、レーザビー
ムの照射を妨げ、活物質の除去能率を低下させ、さらに
加工場の作業環境をも悪化させるので、レーザービーム
の照射位置付近に、レーザビームの高速スキャニングの
方向と略直角方向で、電極材料の表面と傾斜角度を持た
せて圧縮空気を吹き付けて吹き飛ばし、さらにその風下
側に集塵ダクト設けて、前記の粉塵混じりの煙状物体を
吸い込ませるようにすることが望ましい。このようにす
れば、ほとんど活物質の除去のために機械的な外力を加
えることも、過度の熱を加えることもなく、能率的に電
極面から活物質を除去することが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態の一例
として、ここでは、リチウム二次電池の負極用電極板の
活物質除去に採用した方法について、図１を参照しなが
ら簡単に説明する。
として、ここでは、リチウム二次電池の負極用電極板の
活物質除去に採用した方法について、図１を参照しなが
ら簡単に説明する。
【００１９】図１は、電極板２に塗着された活物質４の
うち、除去を必要とするリード線接続部２２に塗着され
た活物質に対して、レ−ザ−ビ−ムをガルバノメ−タ−
によってスキャニングし、パルス照射することにより活
物質除去部２０上の活物質を昇華させて除去する。前記
スキャニングは図１に示すＸ方向にまずレ−ザ−ビ−ム
を掃引し、端部に達したらＹ方向にレ−ザ−のビ−ム径
より少し小さい範囲でずらし再びＸ方向に掃引すること
を繰り返す。前記レ−ザ−ビ−ムのスキャニングにおい
ては同一箇所に複数回のパルス照射を実施する。
うち、除去を必要とするリード線接続部２２に塗着され
た活物質に対して、レ−ザ−ビ−ムをガルバノメ−タ−
によってスキャニングし、パルス照射することにより活
物質除去部２０上の活物質を昇華させて除去する。前記
スキャニングは図１に示すＸ方向にまずレ−ザ−ビ−ム
を掃引し、端部に達したらＹ方向にレ−ザ−のビ−ム径
より少し小さい範囲でずらし再びＸ方向に掃引すること
を繰り返す。前記レ−ザ−ビ−ムのスキャニングにおい
ては同一箇所に複数回のパルス照射を実施する。
【００２０】例えば、出力１００Ｗで周波数２００００
Ｈｚ型のＹＡＧレーザー装置の発生するＣＷ励起Ｑスイ
ッチパルス状レーザービームの径をφ０．１mmとし、ガ
ルバノスキャニングにより、送り速度６００mm／sec、
送りピッチＸ方向：０．０３mm、Ｙ方向：０．１mmで照
射して、活物質４を昇華させて除去する、本発明の概略
を示す図である。その際、同一箇所に対しては連続的に
４パルスを限度に照射し、順次隣接する他の場所に移動
させることにより、活物質の除去部８mm×８mm全面を順
次照射して、一ヵ所に長時間熱が蓄積することを避けな
がら活物質４の除去を行うことにより、芯材５に対し
て、熱によるダメージを与えることなく効果的に活物質
を除去することが出来た。但し、上記のレーザービーム
の照射一回のみでは、塗着物層が厚く塗着物である活物
質を完全に除去出来ず、一部の活物質がなお電極芯材の
表面に残留した為に、上記のレーザービーム照射条件と
同一の条件で、活物質が完全に無くなる迄４回の照射を
繰り返すことが必要であった。
Ｈｚ型のＹＡＧレーザー装置の発生するＣＷ励起Ｑスイ
ッチパルス状レーザービームの径をφ０．１mmとし、ガ
ルバノスキャニングにより、送り速度６００mm／sec、
送りピッチＸ方向：０．０３mm、Ｙ方向：０．１mmで照
射して、活物質４を昇華させて除去する、本発明の概略
を示す図である。その際、同一箇所に対しては連続的に
４パルスを限度に照射し、順次隣接する他の場所に移動
させることにより、活物質の除去部８mm×８mm全面を順
次照射して、一ヵ所に長時間熱が蓄積することを避けな
がら活物質４の除去を行うことにより、芯材５に対し
て、熱によるダメージを与えることなく効果的に活物質
を除去することが出来た。但し、上記のレーザービーム
の照射一回のみでは、塗着物層が厚く塗着物である活物
質を完全に除去出来ず、一部の活物質がなお電極芯材の
表面に残留した為に、上記のレーザービーム照射条件と
同一の条件で、活物質が完全に無くなる迄４回の照射を
繰り返すことが必要であった。
【００２１】次に、本発明の内容をより具体的に説明す
るために、図２、図３、図４、図５を参照しながら引き
続き説明する。本発明を利用して、活物質４の除去をし
ようとしている電極板２の中には一例として、図３に示
すような形状のものがあるが、左端部の略長方形をした
７mm×８mmの突起部が、リード線接続部２２となる部分
で、この部分に塗着された活物質を除去する必要があ
る。図４は、図３に示す負極板にリード線３を接続後、
セパレーター及び正極板と重ね合わせ、電池ケースに組
み込む直前の様子を示す図である。なお、図５に破線で
電極板２の形状を、ハッチングで活物質除去部（活物質
除去部は、リード線接続部２２と大体一致するが、電極
板２に裁断する際の位置ずれを考慮して、リード線接続
部より、やや広範囲に設定した）２０を示すように、こ
の電極板２を、フープ状電極材料１上に４列に配置し、
レーザビームを照射して、４枚の電極板２の活物質除去
部２０に塗着された活物質を同時に除去した後、１枚づ
つの電極板２に裁断する。
るために、図２、図３、図４、図５を参照しながら引き
続き説明する。本発明を利用して、活物質４の除去をし
ようとしている電極板２の中には一例として、図３に示
すような形状のものがあるが、左端部の略長方形をした
７mm×８mmの突起部が、リード線接続部２２となる部分
で、この部分に塗着された活物質を除去する必要があ
る。図４は、図３に示す負極板にリード線３を接続後、
セパレーター及び正極板と重ね合わせ、電池ケースに組
み込む直前の様子を示す図である。なお、図５に破線で
電極板２の形状を、ハッチングで活物質除去部（活物質
除去部は、リード線接続部２２と大体一致するが、電極
板２に裁断する際の位置ずれを考慮して、リード線接続
部より、やや広範囲に設定した）２０を示すように、こ
の電極板２を、フープ状電極材料１上に４列に配置し、
レーザビームを照射して、４枚の電極板２の活物質除去
部２０に塗着された活物質を同時に除去した後、１枚づ
つの電極板２に裁断する。
【００２２】ところで、今回は、図５に示すように、電
極材料１として銅製で厚さ０．０５mm、幅２４４mmのフ
ープ状ラスメタルを芯材５とし、導電性炭素材を主成分
とする活物質から成る合材を芯材５の両側表面に、同一
の厚さの０．１５mm（ロール圧延後）に塗着して製造さ
れたものを用いたが、芯材５はラスメタルに限定される
ものではなく、パンチングメタルでも、表面の平滑な金
属箔の場合にも適用可能であり、合剤成分についても、
上記のものに限定されるものではない。
極材料１として銅製で厚さ０．０５mm、幅２４４mmのフ
ープ状ラスメタルを芯材５とし、導電性炭素材を主成分
とする活物質から成る合材を芯材５の両側表面に、同一
の厚さの０．１５mm（ロール圧延後）に塗着して製造さ
れたものを用いたが、芯材５はラスメタルに限定される
ものではなく、パンチングメタルでも、表面の平滑な金
属箔の場合にも適用可能であり、合剤成分についても、
上記のものに限定されるものではない。
【００２３】そして、図２は本発明の活物質除去装置の
概略を示す斜視図であるが、その構造と機能について簡
単に説明すると、図に示すように、フープ状電極材料巻
出し部８からフープ状電極材料１を順次送り出し、電極
材料巻き付け角度調節用ローラー１１、送り方向変更用
ローラー１０、移送用ローラー６ａ、６ｂ、テンション
ローラー１２、などの外周に巻き付けられて矢印の方向
に沿って移送され、最後にフープ状電極材料巻き取り部
９に巻き取られる。その移送経路の途中に、サーボモー
ター７により駆動され、円筒状の外周面に多数の小さな
真空吸着用の小孔１３を有する２本の移送用ローラー６
ａ、６ｂが上下に配設されているが、移送用ローラーの
軸芯上にはエンコーダー（図示せず）が取りつけられて
いるので、移送用ローラーの周速、停止位置共に精度良
くコントロール可能であり、さらに、電極材料１にはテ
ンションローラー１２により適度な張力を加えた状態
で、移送用ローラーに大きな角度θで電極材料を巻き付
けているうえに、真空吸着孔１３によるスリップ防止効
果もあり、フープ状電極材料の移送用ローラーの円筒面
上に於ける位置決め精度は良好である。
概略を示す斜視図であるが、その構造と機能について簡
単に説明すると、図に示すように、フープ状電極材料巻
出し部８からフープ状電極材料１を順次送り出し、電極
材料巻き付け角度調節用ローラー１１、送り方向変更用
ローラー１０、移送用ローラー６ａ、６ｂ、テンション
ローラー１２、などの外周に巻き付けられて矢印の方向
に沿って移送され、最後にフープ状電極材料巻き取り部
９に巻き取られる。その移送経路の途中に、サーボモー
ター７により駆動され、円筒状の外周面に多数の小さな
真空吸着用の小孔１３を有する２本の移送用ローラー６
ａ、６ｂが上下に配設されているが、移送用ローラーの
軸芯上にはエンコーダー（図示せず）が取りつけられて
いるので、移送用ローラーの周速、停止位置共に精度良
くコントロール可能であり、さらに、電極材料１にはテ
ンションローラー１２により適度な張力を加えた状態
で、移送用ローラーに大きな角度θで電極材料を巻き付
けているうえに、真空吸着孔１３によるスリップ防止効
果もあり、フープ状電極材料の移送用ローラーの円筒面
上に於ける位置決め精度は良好である。
【００２４】これらの２本の移送用ローラー６ａ、６ｂ
の外周にフープ状電極材料１を巻き付けて、前記のフー
プ状電極材料１を間欠的に移送する途中に、ローラーの
円筒面上で位置決めして、電極材料１の表裏それぞれに
対して、ＹＡＧレーザー装置の照射ヘッド１６ａ、１６
ｂを４セットづつを用い、レーザービームを照射し、リ
ード線接続部に塗着された活物質４の除去を行う。な
お、ＹＡＧレーザー装置の照射ヘッド１６ａ、１６ｂ
を、電極板の表裏それぞれに対して４セットづつを用
い、同時に並行して、４枚の電極板２のリード線接続部
に塗着された活物質表面に対して活物質の除去をするの
は、活物質を能率的に除去するためである。このように
して、電極板２のリード線接続部２２と成るべき部分
の、芯材５に対してダメージを与える事なく、１ヵ所当
たり４秒間の照射で能率的でしかも確実に活物質を除去
することが出来た。
の外周にフープ状電極材料１を巻き付けて、前記のフー
プ状電極材料１を間欠的に移送する途中に、ローラーの
円筒面上で位置決めして、電極材料１の表裏それぞれに
対して、ＹＡＧレーザー装置の照射ヘッド１６ａ、１６
ｂを４セットづつを用い、レーザービームを照射し、リ
ード線接続部に塗着された活物質４の除去を行う。な
お、ＹＡＧレーザー装置の照射ヘッド１６ａ、１６ｂ
を、電極板の表裏それぞれに対して４セットづつを用
い、同時に並行して、４枚の電極板２のリード線接続部
に塗着された活物質表面に対して活物質の除去をするの
は、活物質を能率的に除去するためである。このように
して、電極板２のリード線接続部２２と成るべき部分
の、芯材５に対してダメージを与える事なく、１ヵ所当
たり４秒間の照射で能率的でしかも確実に活物質を除去
することが出来た。
【００２５】又、レーザービームの照射位置や照射繰り
返し回数などによる、照射条件のバラツキの影響を小さ
くする為に、移送用ローラー６ａ、６ｂの径を７８０mm
と大きくし、レーザービームの焦点深度を塗着された活
物質層の厚さより大きめに設定し、又、レーザビームの
照射位置は移送用ローラー６ａ、６ｂの円筒面に電極材
料１が真空吸着されて密着状態にある時とした。さら
に、アシストガスとして圧縮空気をレーザ光線の照射ス
ポット付近に、電極板の表面及びレーザービームに対し
て傾斜角度を持たせたノズル１４を利用して吹き付ける
ことにより、暗黒色をした粉塵混じりの活物質の煙状物
体を、レーザービームの照射を妨げないように吹き飛ば
し、その風下側で集塵ダクト１５で集塵しながら活物質
を能率的に気化させることが出来た。
返し回数などによる、照射条件のバラツキの影響を小さ
くする為に、移送用ローラー６ａ、６ｂの径を７８０mm
と大きくし、レーザービームの焦点深度を塗着された活
物質層の厚さより大きめに設定し、又、レーザビームの
照射位置は移送用ローラー６ａ、６ｂの円筒面に電極材
料１が真空吸着されて密着状態にある時とした。さら
に、アシストガスとして圧縮空気をレーザ光線の照射ス
ポット付近に、電極板の表面及びレーザービームに対し
て傾斜角度を持たせたノズル１４を利用して吹き付ける
ことにより、暗黒色をした粉塵混じりの活物質の煙状物
体を、レーザービームの照射を妨げないように吹き飛ば
し、その風下側で集塵ダクト１５で集塵しながら活物質
を能率的に気化させることが出来た。
【００２６】又、移送用ローラー６ａ、６ｂの円筒面に
設けられた真空吸着用の小孔１３は移送用ローラーの軸
端に取付けられたロータリージョイント（図示せず）等
を経由して真空装置に接続された構造とし、移送用ロー
ラー６ａ、６ｂに対する電極材料１の巻き付け角度θは
２５０度程度と可能な範囲で大きく設定した。又、電極
材料１の位置決めの為に、電極材料の進行方向の位置決
めには、光学的なセンサー１８を、進行方向と直角方向
に対しては、市販されているＥＰＣ１９を用いて位置決
めをした。さらに、移送用ローラーの円筒面で、電極材
料の活物質除去部と接する部分については、深さ１mm程
度の浅い窪み２１を設け、電極の芯材を透過したレーザ
ービームにより、ダメージを受けないような対策を施し
た。
設けられた真空吸着用の小孔１３は移送用ローラーの軸
端に取付けられたロータリージョイント（図示せず）等
を経由して真空装置に接続された構造とし、移送用ロー
ラー６ａ、６ｂに対する電極材料１の巻き付け角度θは
２５０度程度と可能な範囲で大きく設定した。又、電極
材料１の位置決めの為に、電極材料の進行方向の位置決
めには、光学的なセンサー１８を、進行方向と直角方向
に対しては、市販されているＥＰＣ１９を用いて位置決
めをした。さらに、移送用ローラーの円筒面で、電極材
料の活物質除去部と接する部分については、深さ１mm程
度の浅い窪み２１を設け、電極の芯材を透過したレーザ
ービームにより、ダメージを受けないような対策を施し
た。
【００２７】なお、今回は採用しなかったが、電極材料
として、芯材に対する活物質の塗着厚さが厚く、活物質
の完全な除去の為には、レーザービームの照射を何回も
繰り返すことが必要であり、生産性を妨げるような電極
材料の場合には、予備加工として、大容量でエネルギー
の大きな炭酸ガスレーザー装置のレーザービームを照射
して、塗着された活物質の大部分を除去した後に、仕上
げ加工として、僅かに残った活物質に対して、ＹＡＧレ
ーザー装置からのレーザービームを照射して活物質を完
全に除去する方法を採用することにより、能率的で、し
かも、芯材にダメージを与えない、活物質の除去方法を
採用することも可能である。
として、芯材に対する活物質の塗着厚さが厚く、活物質
の完全な除去の為には、レーザービームの照射を何回も
繰り返すことが必要であり、生産性を妨げるような電極
材料の場合には、予備加工として、大容量でエネルギー
の大きな炭酸ガスレーザー装置のレーザービームを照射
して、塗着された活物質の大部分を除去した後に、仕上
げ加工として、僅かに残った活物質に対して、ＹＡＧレ
ーザー装置からのレーザービームを照射して活物質を完
全に除去する方法を採用することにより、能率的で、し
かも、芯材にダメージを与えない、活物質の除去方法を
採用することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、レーザー
ビームを電極板の活物質の除去を必要とする部分に照射
して、活物質を昇華させることにより除去する為に、電
極板に対してはほとんど、活物質を除去する為の機械的
な外力が働かないので、電極板にダメージを与えること
が非常に少ない。
ビームを電極板の活物質の除去を必要とする部分に照射
して、活物質を昇華させることにより除去する為に、電
極板に対してはほとんど、活物質を除去する為の機械的
な外力が働かないので、電極板にダメージを与えること
が非常に少ない。
【００２９】また、フープ状の電極材料を移送用ローラ
ーを用いて移送する途中において位置決めし、ガルバノ
スキャニングにより、レーザービームの照射位置、送り
速度、繰り返し照射回数などの照射条件をレーザー装置
の出力、ビーム形状、電極芯材の材質、厚さなどに応じ
て、適宜調節することにより、局部的に芯材が異常な高
温に加熱されて、溶解するというような不具合を避けな
がら、能率的に活物質の除去を行うことが出来る。
ーを用いて移送する途中において位置決めし、ガルバノ
スキャニングにより、レーザービームの照射位置、送り
速度、繰り返し照射回数などの照射条件をレーザー装置
の出力、ビーム形状、電極芯材の材質、厚さなどに応じ
て、適宜調節することにより、局部的に芯材が異常な高
温に加熱されて、溶解するというような不具合を避けな
がら、能率的に活物質の除去を行うことが出来る。
【００３０】さらに、圧縮空気をレーザービームの照射
位置に吹き付け、その風下側で活物質のガスや粉塵など
を集塵することにより、加工場の環境を損なうことも僅
かである。又、電極材料の移送用ローラーの外周表面に
真空吸着用の小孔を設けて、ローラー表面に、電極材料
を密着させながら移送し、その途中において活物質の除
去を行うので、ローラーと電極材料のスリップが無く、
電極板の表面に移送の為の傷が付きにくく、電極材料の
位置決めが安定している為に、能率的に活物質の除去を
行うことが出来る。
位置に吹き付け、その風下側で活物質のガスや粉塵など
を集塵することにより、加工場の環境を損なうことも僅
かである。又、電極材料の移送用ローラーの外周表面に
真空吸着用の小孔を設けて、ローラー表面に、電極材料
を密着させながら移送し、その途中において活物質の除
去を行うので、ローラーと電極材料のスリップが無く、
電極板の表面に移送の為の傷が付きにくく、電極材料の
位置決めが安定している為に、能率的に活物質の除去を
行うことが出来る。
【図１】本発明を用いて、電極板の活物質を除去する方
法の概略を示す斜視図
法の概略を示す斜視図
【図２】本発明の電極板に塗着された活物質を除去する
装置の概略を示す斜視図
装置の概略を示す斜視図
【図３】（ａ） リチウム２次電池の負極用電極板を裁
断した状態を示す平面図 （ｂ） リチウム２次電池の負極用電極板を裁断した状
態を示す側面図
断した状態を示す平面図 （ｂ） リチウム２次電池の負極用電極板を裁断した状
態を示す側面図
【図４】（ａ） リチウム電池の正負の電極をそれぞれ
所定の枚数だけ重ね合わせた状態を示す平面図 （ｂ） リチウム電池の正負の電極をそれぞれ所定の枚
数だけ重ね合わせた状態を示す側面図
所定の枚数だけ重ね合わせた状態を示す平面図 （ｂ） リチウム電池の正負の電極をそれぞれ所定の枚
数だけ重ね合わせた状態を示す側面図
【図５】フープ状電極材料を電極板に裁断した場合の配
置関係を示す平面図
置関係を示す平面図
１ フープ状電極材料 ２ 電極板 ３ リード線 ４ 活物質 ５ 電極芯材 ６ａ 電極材料移送用ローラー ６ｂ 電極材料移送用ローラー ７ 電極材料移送用ローラー駆動用モーター ８ フープ状電極材料巻出し部 ９ フープ状電極材料巻き取り部 １０ 送り方向変更用ローラー １１ 電極材料巻き付け角度調節用ローラー １２ テンションローラー １３ 真空吸着孔 １４ エアーブロー用ノズル １５ 集塵ダクト １６ レーザービーム照射ヘッド １６ａ レーザービーム照射ヘッド…電極材料のおもて
面照射用 １６ｂ レーザービーム照射ヘッド…電極材料の裏面照
射用 １７ フープ状電極材料の蛇行検出装置 １８ 光学的位置検出センサー（電極材料の送り方向
用） １９ ＥＰＣ（エッジポジションコントローラー） ２０ 活物質除去部…裏表両面の活物質を完全に除去 ２０ａ 電極材料のおもて面の活物質除去部 ２１ 窪み ２２ リード線接続部 θ 電極材料巻き付け角度
面照射用 １６ｂ レーザービーム照射ヘッド…電極材料の裏面照
射用 １７ フープ状電極材料の蛇行検出装置 １８ 光学的位置検出センサー（電極材料の送り方向
用） １９ ＥＰＣ（エッジポジションコントローラー） ２０ 活物質除去部…裏表両面の活物質を完全に除去 ２０ａ 電極材料のおもて面の活物質除去部 ２１ 窪み ２２ リード線接続部 θ 電極材料巻き付け角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 政雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小柿 喜治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H014 AA04 BB00 BB03 BB17 CC01 5H016 AA05 BB00 BB03 BB19 5H022 AA04 AA09 BB17 BB21 BB25 BB28 CC19
Claims (11)
- 【請求項１】 電池の電極板の一部で活物質を除去し、
芯材を露出させることの必要な部分に対して、表裏両面
からレーザ光線を、スキャニングすることにより順次照
射して、活物質を主成分とする合剤を昇華させることに
より除去する電池用電極板の活物質除去方法。 - 【請求項２】 電池の電極板の一部で活物質を除去し、
芯材を露出させることの必要な部分に対して、裏表両面
からＹＡＧレーザー装置の発生するＣＷ励起Ｑスイッチ
パルス状レーザ光線をスキャニングすることにより順次
照射して、活物質を主成分とする合剤を昇華させること
により除去する活物質除去方法。 - 【請求項３】 電極板の活物質の除去を必要とする部分
に対して、スキャニングにより、レーザービームを電極
板上に照射する際、同一スポットに対してのレーザービ
ームの連続したパルス照射は芯材に損傷を与えない範囲
内での数回のパルス照射に留めて、活物質の除去を必要
とする部分全面を照射した後に、前記のレーザービーム
照射で活物質が完全に除去できない場合には、前記レー
ザービームのスキャニングを繰り返し、パルス照射を活
物質が完全に除去できるまで実施することを特徴とする
請求項１または２に記載の電池用電極板の活物質除去方
法。 - 【請求項４】 レーザー光線の照射を受けて活物質が加
熱され昇華する際に生じた、粉塵混じりのガスがレーザ
光線の光路を遮るように立ち昇ることを防止する手段と
して、電極材料表面のレーザー光線の照射部付近に、電
極材料表面と傾斜角度を持たせて、レーザービームの高
速なスキャニングの方向と略直角方向に圧縮空気を吹き
付け、前記の活物質のガス及び粉塵を吹き飛ばすエアー
ブロー装置と、その風下に吹き飛ばされた前記のガス及
び粉塵を吸い込む集塵装置を用いる電池用電極板の活物
質除去方法。 - 【請求項５】 レーザー光のビーム断面形状は円形であ
り、焦点深度をフープ状電極材料表面の両側に塗着した
活物質層の、いずれの側の厚さよりも深く設定したレー
ザー光線の照射装置を用い、活物質を除去する請求項１
〜４のいずれかに記載の電池用電極板の活物質除去方
法。 - 【請求項６】 芯材として、表面に貫通する多数の孔を
有するラスメタル又はパンチングメタルに活物質を塗着
した広幅のフープ状電極材料より、前記電極材料を移送
用ローラーに巻き付けて、間欠的に、又は不等速に移送
しながら、電極板の一部として活物質の除去を必要とす
る部分になるべき複数箇所に対して、同時に複数個のレ
ーザー加工用ヘッドを用いてレーザービームを照射し
て、活物質の除去を行う請求項１から５のいずれかに記
載の電池用電極板の活物質除去方法。 - 【請求項７】 フープ状電極材料移送用ローラーの円筒
状表面には、移送用ローラー表面に電極材料を密着さ
せ、且つ、移送用ローラー表面と電極材料のスリップを
防止するために、真空吸着用の小孔を多数設けたことを
特徴とする請求項６記載の電池用電極板の活物質除去方
法。 - 【請求項８】 芯材としてラスメタル、又は、パンチン
グメタルを用いた、フープ状の電極材料を移送用ローラ
ーの外周に巻き付けて、移送する途中で位置決めして、
２次電池の電極板表面に塗着された活物質のうち、除去
を必要とする部分に塗着された活物質に対して、表裏の
両面からＹＡＧレーザー装置の発生するＣＷ励起Ｑスイ
ッチパルス状レーザー光線を、スキャニングすることに
より照射して、活物質を昇華させることにより除去する
電池用電極板の活物質除去装置。 - 【請求項９】 電極板の活物質の除去を必要とする部分
に対して、レーザービームをガルバノスキャニングによ
り、電極板上の同一スポットに対しレーザービームの連
続したパルス照射を芯材に損傷を与えない範囲で複数回
実施し、前記照射で活物質が完全に除去できない場合
は、前記スキャニングを活物質が完全に除去できるまで
複数回実施する請求項８記載の電池用電極板の活物質の
除去装置。 - 【請求項１０】 電極材料移送用ローラーの外周面には
真空吸着用の小孔を多数設けて、フープ状電極材料を前
記ローラーの周囲に巻き付けて移送する際に、電極材料
をローラー表面に密着させ、且つ、スリップを防止しな
がら移送する途中で位置決めして、複数個のレーザービ
ーム照射ヘッドを用いて、同時に、電極材料の表裏を含
む複数箇所にレーザービームを照射することにより活物
質を昇華させ、且つ、活物質の気化ガスと粉塵混じりの
煙状の物体を吹き飛ばすエアーブロー装置と前記の煙状
物体を吸い込む集塵装置を備えた、請求項８または９に
記載の電池用電極板の活物質除去装置。 - 【請求項１１】 電極材料移送用ローラーの円筒面で、
電極材料の活物質除去部と接する部分及びその周囲につ
いては、円筒面に浅い窪みを設けたことを特徴とする請
求項８から１０のいずれかに記載の電池用電極板の活物
質除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31425898A JP4701463B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 電池用電極板の活物質除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31425898A JP4701463B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 電池用電極板の活物質除去方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000149911A true JP2000149911A (ja) | 2000-05-30 |
| JP4701463B2 JP4701463B2 (ja) | 2011-06-15 |
Family
ID=18051195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31425898A Expired - Fee Related JP4701463B2 (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 電池用電極板の活物質除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4701463B2 (ja) |
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