JP2002305019A - 渦巻電極体の製造方法とその製造装置、および渦巻電極体を備えた電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極板を切断すると、その切断面にはバリが
発生する。また、捲装時に電極板が位置ズレするのを防
ぐためにガイド部材を設けると、当該ガイド部材との接
触部分にバリが発生する。本発明は、これら切断時やガ
イド部材通過時に、電極板の端部に発生したバリを除去
して、バリに起因する短絡不良の発生を抑えることを目
的とする。 【解決手段】 ガイド部材１１を通過した正・負極板１
・２の幅方向の両端部に対して上下方向から押圧ローラ
１２で押圧処理を施してから、正・負極板１・２を捲回
軸上に捲装する。これにより、正・負極板１・２の切断
時やガイド部材１１を通過するときに発生したバリを除
去して、バリの全くない状態で正・負極板１・２を捲装
して渦巻電極体を作製できる。従って、バリがセパレー
タを突き破ることによる短絡不良の発生を抑えて、信頼
性に優れた電池が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、渦巻電極体の製造
方法とその製造装置、および渦巻電極体を備える電池に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ポータブル電源等に汎用されているアル
カリ蓄電池には、図２に示すごとく、帯状の正極１およ
び負極２をこれらの間にセパレータ３を配置した状態で
渦巻状に捲回してなる渦巻状電極群を電極体として用い
たものがある。これら帯状の正・負極１・２は、基材に
活物資等を塗布し、ロールプレス等によって圧縮成形し
た後、所定の長さ・形状に切断して作製される。

【０００３】従来の正・負極板の切断方法として、基材
をプレス金型で打ち抜く、所謂打ち抜き方式が広く知ら
れている。しかし、この打ち抜き方式では、電極板の長
さ寸法等を変更するたびにそれに合わせてプレス金型を
作製しなければならず、製造コストの増加を招く点で不
利がある。特に、近年の電池の高出力化に伴い、反応面
積を増やすために電極板はより長くなる傾向にあるが、
上記方式では電極板の切断寸法に合わせてプレス金型と
プレス機を用意する必要があり、設備コストの増加を招
く。

【０００４】打ち抜き方式に替わる電極板の切断方法と
して、円状の回転刃を用いたスリット方式や、図４に示
すような直状刃３０を用いたシャー方式が公知である。
これらの方式によれば、所定の長さ寸法に正・負極の電
極板３１を切断するのが容易で、打ち抜き方式のように
設備コストの増加を招くこともない。

【０００５】しかし、上記いずれの方式によっても、プ
レス金型や切断刃が磨耗することにより、電極板３１の
切断面にはかえりバリ３２（以下、単にバリと称す）が
発生する。また、全く磨耗していない鋭利な金型および
切断刃であっても、バリ３２を皆無にすることは不可能
である。バリ３２のある電極板３１をセパレータを介し
た状態で捲回させて渦巻電極体を作製すると、バリ３２
がセパレータを突き破り、他方の電極板３１に接触して
短絡不良を起こす。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】バリの発生を抑える手
段として、特開平６−８９７１７号公報がある。そこで
は、上刃と下刃の間に基材を配置し、上板が下降して基
材を切断した後、切断面に接触しないように上刃を上昇
させることにより、バリの発生を抑えている。しかしこ
の方法は、上述の直状刃を用いたシャー方式の改良にす
ぎず、微小なバリの発生は避けられない。

【０００７】また、特開２０００−１８８１０４公報で
は、Ｖ字型溝を有する回転式研磨ローラで電極板の端部
に研磨処理を施して、切断時に電極板の端部に発生した
バリを除去している。この方法は、切断時に発生したバ
リを確実に除去できる点で評価できる。問題は、一時的
にバリを除去できても、それから捲回工程までの間でバ
リが再発することにある。かかるバリの再発要因の一つ
に捲回機のガイド部材との接触がある。具体的には、本
発明の図１に示すごとく、捲回機を用いて正・負極板１
・２を捲回する際には、渦巻電極体の上下端がばらつか
ないように、正・負極板１・２の幅方向端部を挟むよう
にガイド部材１１を設けて正・負極板１・２の位置ずれ
を規制しているが、このとき正・負極板１・２の幅方向
端部が、ガイド部材１１の左右の内側面１１ａに接触す
ると、バリが再発するのである。

【０００８】本発明の目的は、切断工程時やガイド部材
通過時に電極板の端部に発生したバリを除去して、短絡
不良の発生を抑えて、電池の信頼性を向上するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、ガイド部
材通過後の正・負極板に対して押圧処理や研磨処理など
を施せば、切断時やガイド部材通過時に発生したバリを
除去して、短絡不良のない、信頼性優れた電池が得られ
ることを見出して本発明をするに至った。

【００１０】すなわち、この発明は、図１に示すよう
に、帯状の正・負極板１・２を、その幅方向の位置ずれ
をガイド手段１１で規制しながら捲回軸６に向かって供
給する工程と、前記ガイド手段１１を通過した正・負極
板１・２の幅方向端部に対して押圧処理又は研磨処理を
施す工程と、正・負極板１・２を、これらの間にセパレ
ータ３を介在させた状態で捲回軸６の外周面上に捲装さ
せる工程とからなることを特徴とする。

【００１１】具体的には、ガイド手段１１を通過した正
・負極板１・２の幅方向端部に対して、上下方向から押
さえローラ１２で押圧処理を施すことが望ましい。

【００１２】また、この発明は、図１に示すように、帯
状の正極板１と負極板２とをセパレータ３を介して回転
駆動する捲回軸６の外周面上に捲装し、これら正・負極
板１・２およびセパレータ３を渦巻状の電極体とする捲
装機構４と、前記捲装機構４に向けて、正・負極板１・
２を長さ方向前端部から供給する供給機構５とからなる
渦巻電極体の製造装置を対象とする。そして、前記供給
機構５が、正・負極板１・２の位置ずれを規制するガイ
ド手段１１と、該ガイド手段１１を通った正・負極板１
・２に対して、その幅方向の両端部を上下方向から押圧
する押圧手段１２とを含むことを特徴とする。

【００１３】前記押圧手段１２に替えて、正・負極板１
・２の幅方向両端部を研磨処理する研磨手段１９を備え
るものであってもよい。

【００１４】また、この発明は、請求項１又は２記載の
渦巻電極体の製造方法により作製された渦巻電極体を電
池缶内に備えてなる、図２に示すような電池を対象とす
る。

【００１５】

【発明の作用効果】この発明によれば、ガイド手段１１
を通過した正・負極板１・２の幅方向の両端部に対して
押圧処理又は研磨処理を施してから、正・負極板１・２
を捲回軸６の外周面上に捲装するようにしたので、正・
負極板１・２の切断時やガイド手段１１の通過時に発生
したバリを除去して、バリの全くない状態で正・負極板
１・２を捲装して渦巻電極体を作製できる。従って、バ
リがセパレータ３を突き破ることによる短絡不良の発生
を抑えて、信頼性に優れた電池が得られる。なお、押圧
処理や研磨処理は、正・負極板１・２両方に施すことが
望ましいが、いずれか一方の電極板のみに施してもよ
い。

【００１６】バリの除去方法としては、図１に示すよう
な押圧ローラ１２を用いた押圧処理や、図３に示すよう
な研磨ローラ１９を用いた研磨処理などが考えられる
が、押圧処理がより好ましい。これは、研磨処理では削
り取られた活物質や基材を除去するための洗浄処理装置
が別途必要となり、その分だけ設備が大掛かりとなるこ
とに拠る。この点、図１に示すように、上下方向から押
さえローラ１２で押圧処理を施して、バリを是正するも
のであると、洗浄処理装置などが不要で、大幅に設備コ
ストが増加することもない。

【００１７】本発明の渦巻電極体の製造装置によれば、
請求項１または２記載の発明方法と同様の作用効果を期
すことができる。

【００１８】本発明の製造方法により得られた渦巻電極
体を備える電池は、バリに起因する短絡不良がなく、信
頼性に優れたものとなる。

【００１９】

【実施例】図１に、本発明に係る渦巻電極体の製造装置
を示す。この渦巻電極体の製造装置は、帯状の正極板１
と負極板２とをセパレータ３を介した状態で渦巻状に捲
装する捲装機構４と、この捲装機構４に向けて、正・負
極板１・２を供給する前後一対の供給機構５・５とから
なる。

【００２０】捲装機構４は、円柱状の捲回軸６と、捲回
軸６により渦巻状に捲装された正・負極板１・２および
セパレータ３を捲回軸６の外周面に押圧する上下一対の
加圧ローラ７・７とからなる。捲回軸６は、互いに対向
する面が平坦化された一対の断面半円状の捲芯体６ａ・
６ａからなり、これら捲芯体６ａ・６ａの対向面間にセ
パレータ３を挟み込んだ状態で回転する。捲回軸６は不
図示の軸受により軸支され、サーボモータなどの回転駆
動機構により回転される。

【００２１】加圧ローラ７・７は、捲回軸６をはさんで
進退可能に配置されており、捲回軸６に正・負極板１・
２およびセパレータ３を積層・捲装する過程で、それら
を捲回軸６の外周面に向かって押圧する。このように加
圧ローラ７・７で押圧することにより、正・負極板１・
２およびセパレータ３に適度な加圧力、張力を与えて、
これらが緻密に積層された渦巻電極体を得ることができ
る。なお、捲回軸６および加圧ローラ７・７の軸方向の
長さは、正・負極板１・２およびセパレータ３の幅寸法
よりも大きく設定されている。

【００２２】それぞれの供給機構５は、捲回軸６に向け
て正・負極板１・２を送り込む供給ローラ１０と、正・
負極板１・２の幅方向の位置ずれを規制するガイド部材
１１と、正・負極板１・２の幅方向端部を上下方向から
押圧する押さえローラ１２とからなる。供給ローラ１０
は、上下一対のローラから構成されており、図示を省略
した軸受で軸支されて、サーボモータなどの回転駆動機
構によって回転駆動される。

【００２３】供給ローラ１０の捲回軸６側には、ガイド
部材１１が設置されている。このガイド部材１１は、帯
状の正・負極板１・２がその長さ方向から通り抜けられ
るような四角箱型形状をなしており、その左右の内側面
１１ａ・１１ａで正・負極板１・２の幅方向の位置ズレ
を強固に規制して、完成された渦巻電極体の捲回端面に
高さばらつきが生じるのを防いでいる。このガイド部材
１１は、左右方向（正・負極板１・２の幅方向）に移動
操作可能であり、このようにガイド部材１１を左右方向
に移動させることで、捲回軸６に対する正・負極板１・
２の捲装始端を調整することができる。

【００２４】ガイド部材１１を通過する際に、正・負極
板１・２がガイド部材１１の左右の内側面１１ａ・１１
ａと接触すると、当該接触部分である正・負極板１・２
の幅方向端部にバリが発生する。本発明においては、か
かるバリを除去するために、ガイド部材１１と捲回軸６
との間に押さえローラ１２を設けている。この押さえロ
ーラ１２は上ローラ１２ａと下ローラ１２ｂとからな
り、ガイド部材１１を通り抜けた正・負極板１・２の幅
方向両端部を上下方向から押圧してバリを是正する。正
・負極板１・２の切断時に発生したバリも是正できる。
上下ローラ１２ａ・１２ｂのそれぞれは不図示の軸受部
により軸支され、サーボモータなどの回転駆動機構によ
り回転される。これら上下ローラ１２ａ・１２ｂも、左
右方向に移動可能に構成されている。なお、この押さえ
ローラ１２は、前述の供給ローラ１０と協動させること
が好ましい。

【００２５】セパレータ３および正・負極板１・２は電
池の種別により、種々のものが用いられる。例えばニッ
ケル水素蓄電池では、セパレータ３として、ポリプロピ
レン製不織布が用いられる。正極板１は、ニッケルの発
泡体からなる基材に水酸化ニッケルを主体とした正極活
物質合剤を塗布・乾燥したものが用いられる。負極板２
は、ニッケルメッキを施したパンチング鋼板に水素吸蔵
金属を主体とした負極活物質合剤を塗布・乾燥したもの
が用いられる。

【００２６】上記装置を使って渦巻電極体を作製するに
は、まず、図１に示すように、セパレータ３を捲芯体６
ａ・６ａの対向面間に通してから、捲回軸６を１８０°
以上回転させる。このように最初に捲回軸６を１８０°
以上回転させるのは、捲回終了後、渦巻電極体の中央部
の捲回軸６を抜いてできる孔１８（図２参照）に、正・
負極板１・２の長さ方向先端部が露出するのを防ぐため
である。次に、供給ローラ１０を回転させて、正・負極
板１・２を捲回軸６の近くまで進ませ、ガイド部材１１
および押圧ローラ１２を左右方向に移動させて、正・負
極板１・２の捲回始端の位置決めを行う。

【００２７】次に、捲回軸６と供給ローラ１０を回転さ
せて、正・負極板１・２およびセパレータ３を捲回軸６
の外周面上に捲装させる。このとき、捲回軸６に捲装さ
れた正・負極板１・２およびセパレータ３に対して、加
圧ローラ７・７によって適度な加圧力、張力を与える。
正・負極板１・２の捲装終了後、捲回軸６を引き抜け
ば、渦巻電極体が得られる。

【００２８】前述の位置決め工程時および捲装工程時に
は、供給ローラ１０と協動させて押圧ローラ１２を回転
駆動させる。これにより、正・負極板１・２の幅方向端
部を押圧して、ガイド部材１１通過時に発生したバリ
や、切断工程時に発生したバリを是正できる。

【００２９】以上のようにして得られた渦巻電極体を、
電解液とともに円筒型の電池ケース１６内に収容した
後、上部に封口体１７を被せて密閉すれば、図２に示す
ような電池を得ることができる。

【００３０】上述のようにして作製されたニッケル水素
蓄電池を１０００個用意し、これらに対して電極端部の
バリに起因する短絡不良の発生率を求めた。その結果、
短絡不良の発生率は皆無であった。これに対して、押圧
ローラ１２でバリを是正していない渦巻電極体を組み込
んだ電池では、５％の確率で短絡不良が見られた。この
ことより、本発明に係る渦巻電極体の製造方法および装
置が、バリに起因する短絡不良の防止に効果的であるこ
とが確認された。

【００３１】上記実施例においては、押圧処理によりバ
リを除去していたが、研磨処理によりバリを除去するよ
うにしてもよい。具体的には、図３に示すように、正・
負極板１・２の幅方向両端部を回転式研磨ローラ１９・
１９に接触させながら通過させる。これにより、前述の
押圧処理した場合と同様、切断時やガイド部材１１通過
時に発生したバリを除去して、バリに起因する短絡不良
の発生を抑えて、信頼性に優れた電池が得られる。

【００３２】上記実施例においては、正・負極板１・２
の両電極板に押圧処理や研磨処理を施していたが、いず
れか一方の電極板のみに押圧処理や研磨処理を施すよう
にしてもよい。また、上側の押さえローラ１２ａがスプ
リング等により下方に付勢されているような構成であっ
てもよい。上側の押さえローラ１２ａと、ガイド部材１
１との下板との間に正・負極板１・２をはさんで、押圧
処理を施してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る渦巻電極体の製造装置の要部構成
を示す平面図である。

【図２】本発明の実施例に係るニッケル水素蓄電池の半
裁断面図である。

【図３】正・負極板の幅方向端部のバリを、研磨ローラ
で研磨処理している状態を示す模式断面図である。

【図４】切断時に正・負極板の端部で発生するバリを説
明するための図である。

【符号の説明】

１ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ ４ 捲装機構 ５ 供給機構 ６ 捲回軸 １０ 供給ローラ １１ ガイド手段（ガイド部材） １２ 押圧手段（押さえローラ） １９ 研磨手段（研磨ローラ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状の正・負極板を、その幅方向の位置
   ずれをガイド手段で規制しながら、捲回軸に向かって供
   給する工程と、 前記ガイド手段を通過した正・負極板の幅方向端部に対
   して、押圧処理又は研磨処理を施す工程と、 正・負極板を、これらの間にセパレータを介在させた状
   態で捲回軸の外周面上に捲装させて、これら正・負極お
   よびセパレータを渦巻状の電極体とする工程とからなる
   ことを特徴とする渦巻電極体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記ガイド手段を通過した正・負極板の
   幅方向端部に対して、上下方向から押さえローラで押圧
   処理を施している請求項１記載の渦巻電極体の製造方
   法。
3. 【請求項３】 帯状の正極板と負極板とをセパレータを
   介して捲回軸の外周面上に捲装して、これら正・負極お
   よびセパレータを渦巻状の電極体とする捲装機構と、前
   記捲装機構に向けて、正・負極板を長さ方向前端部から
   供給する供給機構とからなる渦巻電極体の製造装置であ
   って、 前記供給機構は、正・負極板の位置ずれを規制するガイ
   ド手段と、該ガイド手段を通った正・負極板に対して、
   その幅方向の両端部を上下方向から押圧する押圧手段と
   を含むことを特徴とする渦巻電極体の製造装置。
4. 【請求項４】 前記押圧手段に替えて、正・負極板の幅
   方向両端部を研磨処理する研磨手段を備えている請求項
   ３記載の渦巻電極体の製造装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は２記載の渦巻電極体の製造
   方法により作製された渦巻電極体を電池缶内に備えてな
   ることを特徴とする電池。