JP2003142083A - 巻取装置及び巻回素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】得られる素子の特性が悪化してしまうのを抑制
し、安定した巻取を行うことのできる巻取装置及び巻回
素子の製造方法を提供する。 【解決手段】２枚のセパレータ３，４を所定位置まで引
っ張り込み、プラス電極箔５等をセパレータ３，４で挟
まれるようにして所定位置まで案内し、巻芯２２を回転
させ巻き取る。巻取中においては、コイルバネ５４によ
ってチャック部材６０にバックテンションが付与される
ことによって、巻き取られるプラス電極箔５等に対し巻
き取られる方向とは反対方向へ張力が付与され、これに
より巻ずれ等が防止される。チャック部材６０等が、電
極箔５等の巻取にほぼ同期して、巻芯２２方向へ直線状
に案内されつつ積極移動させられる。このため、必要以
上に電極箔５等が引っ張られることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻取装置及び巻回
素子の製造方法に係り、例えばリチウムイオン電池等の
二次電池の製造に際し用いられる巻取装置及び巻回素子
の製造方法を含む技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばリチウムイオン電池等の二次電池
の電池素子は、正極活物質の塗布されてなるプラス電極
箔と、負極活物質の塗布されてなるマイナス電極箔とを
備えている。各電極箔にはそれぞれ１本ずつタブが溶接
固定され、帯状絶縁材たるセパレータを介して重ね合わ
された状態で巻回されている。そして、上記電池素子の
製造に際しては、セパレータ及び両電極箔を巻き取るた
めの巻取装置が用いられる。

【０００３】従来の巻取装置においては、例えば巻芯が
回転可能に設けられており、２枚のセパレータ並びにプ
ラス電極箔及びマイナス電極箔が巻芯の回転によって巻
き取られる。より詳しくは、まず２枚のセパレータの先
端部分が巻芯に巻付けられた状態で各電極箔が巻芯に向
けて案内される。そして、両電極箔はセパレータによっ
て互いに絶縁状態で巻き取られ、その後セパレータが切
断され、さらにテープ等で外周が固定されることで電池
素子が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の巻取
に際しては、巻ズレの発生を防止するために、各電極箔
に対し所謂バックテンションがかけられるようになって
いる。より詳しくは、各電極箔は、その基端部側がチャ
ックにより把持された状態で、巻芯によって先端側から
巻き取られる。このとき、前記チャックに対して錘等を
設置することで、巻き取られる方向、つまり引っ張られ
方向とは逆方向に、バックテンションがかけられる。し
かしながら、必要以上にバックテンションがかかってし
まうと、巻締まり等が生じることから、得られる電池素
子の充放電特性が悪化してしまうおそれがある。そのた
め、電極箔にかかるバックテンションを比較的小さくし
た状態で巻取を行いたいという要請があるのも事実であ
る。

【０００５】また、巻取に際してバックテンションにば
らつきがあると、電池素子の品質もばらついてしまう。
かかるばらつきは、比較的高速で巻取った場合や、非円
形状（例えば平板状）の巻芯を用いて巻き取った場合に
起こりやすい。

【０００６】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであり、得られる素子の特性が悪化してしまうのを
抑制し、安定した巻取を行うことのできる巻取装置及び
巻回素子の製造方法を提供することを主たる目的の一つ
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記の目的
を達成するために有効な手段を以下に示す。なお、必要
に応じてその作用効果等についても説明する。

【０００８】手段１．短冊状の電極箔を先端側から巻回
可能な巻芯と、前記電極箔の基端側を保持する保持手段
と、少なくとも前記巻回中において前記保持手段に対し
バックテンションを付与可能なバックテンション付与手
段と、前記保持手段及びバックテンション付与手段を、
前記電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記巻芯
方向へ移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする
巻取装置。

【０００９】手段１によれば、短冊状の電極箔が巻芯に
よって先端側から巻回され、電極箔の基端側が保持手段
によって保持される。少なくとも前記巻回中において
は、バックテンション付与手段によって保持手段にバッ
クテンションが付与されることによって、巻ずれ等が防
止される。さて、本手段１においては、前記保持手段及
びバックテンション付与手段が、前記電極箔の巻取に同
期、又はほぼ同期して、移動手段によって巻芯方向へ移
動させられる。つまり、電極箔を保持する保持手段等が
巻芯の回転に追従して積極移動させられることから、必
要以上に電極箔が引っ張られることがない。そのため、
電極箔に対して必要以上にバックテンションがかかるこ
とが抑制され、巻締まり等が生じるのを防止できる。そ
の結果、得られる素子の特性悪化を抑制することができ
る。また、バックテンション付与手段も積極移動させら
れることから、バックテンションが大きく変動してしま
うことが起こりにくい。従って、安定した巻取を行うこ
とが可能となる。

【００１０】手段２．短冊状の電極箔を先端側から巻回
可能な巻芯と、前記電極箔の基端側を保持する保持手段
と、少なくとも前記巻回中において前記保持手段に対し
バックテンションを付与することで、巻き取られる電極
箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力を付与可
能なバックテンション付与手段と、前記保持手段及びバ
ックテンション付与手段を、前記電極箔の巻取に同期し
て又はほぼ同期して前記巻芯方向へ直線状に案内しつつ
移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする巻取装
置。

【００１１】手段２によれば、短冊状の電極箔が巻芯に
よって先端側から巻回され、電極箔の基端側が保持手段
によって保持される。少なくとも前記巻回中において
は、バックテンション付与手段によって保持手段にバッ
クテンションが付与されることによって、巻き取られる
電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力が付
与され、これにより巻ずれ等が防止される。さて、本手
段２においては、前記保持手段及びバックテンション付
与手段が、前記電極箔の巻取に同期、又はほぼ同期し
て、移動手段によって巻芯方向へ直線状に案内されつつ
移動させられる。つまり、電極箔を保持する保持手段等
が巻芯の回転に追従して積極移動させられることから、
必要以上に電極箔が引っ張られることがない。そのた
め、電極箔に対して必要以上にバックテンションがかか
ることが抑制され、巻締まり等が生じるのを防止でき
る。その結果、得られる素子の特性悪化を抑制すること
ができる。また、バックテンション付与手段も積極移動
させられることから、バックテンションが大きく変動し
てしまうことが起こりにくい。従って、安定した巻取を
行うことが可能となる。

【００１２】手段３．スリットを有する巻芯を備え、該
巻芯の回転によって短冊状のプラス電極箔及びマイナス
電極箔が帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻
き取られるよう構成された巻取装置であって、前記各電
極箔の基端側を保持する保持手段と、少なくとも前記各
電極箔の巻取中において前記保持手段に対しバックテン
ションを付与することで巻き取られる電極箔に対し巻き
取られる方向とは反対方向へ張力を付与可能なバックテ
ンション付与手段と、前記保持手段及びバックテンショ
ン付与手段を、前記各電極箔の巻取に同期して又はほぼ
同期して前記巻芯方向へ直線状に案内しつつ移動させる
移動手段とを備えたことを特徴とする巻取装置。

【００１３】手段３によれば、短冊状のプラス電極箔及
びマイナス電極箔は帯状のセパレータを介して互いに絶
縁状態で巻芯の回転によって巻き取られる。巻取に際し
ては電極箔の基端側が保持手段によって保持される。ま
た、少なくとも前記巻取中において、バックテンション
付与手段によって保持手段にバックテンションが付与さ
れることで、巻き取られる電極箔に対し巻き取られる方
向とは反対方向へ張力が付与され、これにより巻ずれ等
が防止される。さて、本手段３においては、前記保持手
段及びバックテンション付与手段が、前記電極箔の巻取
に同期、又はほぼ同期して、移動手段によって巻芯方向
へ直線状に案内されつつ移動させられる。つまり、電極
箔を保持する保持手段等が巻芯の回転に追従して積極移
動させられることから、必要以上に電極箔が引っ張られ
ることがない。そのため、電極箔に対して必要以上にバ
ックテンションがかかることが抑制され、巻締まり等が
生じるのを防止できる。その結果、得られる素子の特性
悪化を抑制することができる。また、バックテンション
付与手段も積極移動させられることから、バックテンシ
ョンが大きく変動してしまうことが起こりにくい。従っ
て、安定した巻取を行うことが可能となる。

【００１４】手段４．前記保持手段は、前記移動手段に
よって移動される移動体に対し前記バックテンション付
与手段を介して相対移動可能に支持されていることを特
徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の巻取装置。

【００１５】手段４によれば、電極箔の巻き取られ速度
に変動が生じたとしても、保持手段が、移動手段によっ
て移動される移動体に対しバックテンション付与手段を
介して相対移動しうるため、バックテンションの変動が
該相対移動により吸収される。従って、より一層安定し
た巻取を行うことが可能となる。

【００１６】手段５．前記バックテンション付与手段
は、前記移動体と、前記保持手段との間を連結する伸縮
手段によって構成されていることを特徴とする手段４に
記載の巻取装置。

【００１７】手段５によれば、電極箔の巻き取られ速度
に変動が生じたとしても、保持手段が、移動手段によっ
て移動される移動体に対し伸縮手段を介して相対移動し
うる。このため、バックテンションの変動が伸縮手段の
伸縮に伴う保持手段の相対移動によって吸収される。従
って、より一層安定した巻取を行うことが可能となる。

【００１８】手段６．前記バックテンション付与手段
は、前記移動体と前記保持手段との間に設けられた磁気
バネ手段によって構成され、該磁気バネ手段が、前記移
動体の移動方向に沿って延びるよう固定された軸部材
と、前記軸部材よりも大径で、かつ、該軸部材に外挿さ
れることで軸部材に対し相対移動可能に設けられ、少な
くとも一部が前記保持手段に連結された筒体とを備え、
前記軸部材にはその外周に第１永久磁石が設けられ、前
記筒体にはその内周に前記第１永久磁石に対向して第２
永久磁石が設けられ、前記第１永久磁石の外周面と前記
第２永久磁石の内周面との互いに対向する面が互いに異
なる磁極で着磁されたものであることを特徴とする手段
４に記載の巻取装置。

【００１９】手段６によれば、電極箔の巻き取られ速度
に変動が生じたとしても、保持手段が、移動手段によっ
て移動される移動体に対し磁気バネ手段を介して相対移
動しうる。当該磁気バネ手段は、軸部材と筒体とを備
え、軸部材外周の第１永久磁石の外周面と筒体の第２永
久磁石の内周面との互いに対向する面が互いに異なる磁
極で着磁されて構成されているため、保持手段の連結さ
れた筒体に対して相対移動方向に荷重がかかると、その
荷重方向に引き戻そうとする軸方向の吸引力、すなわ
ち、バネ力が作用する。このバネ力は比較的広いストロ
ーク範囲でほぼ一定となる。従って、保持手段が、移動
体に対し相対移動しても、一定のバネ力が確保されるた
め、バックテンションを常にほぼ一定に保持することが
できる。その結果、より一層安定した巻取を行うことが
可能となる。

【００２０】手段７．前記第１永久磁石及び第２永久磁
石は、それぞれ非磁性体を挟んで軸方向に複数に分割さ
れて設けられたものであることを特徴とする手段６に記
載の巻取装置。

【００２１】ここで、所定の長さを有する永久磁石は、
その端部に磁気の強い部分ができ、その端部間に磁力線
が密に発生して永久磁石同士を引きつけようとするバネ
力を作用させる傾向にある。この点、手段７によれば、
第１永久磁石及び第２永久磁石が、それぞれ非磁性体を
挟んで軸方向に複数に分割されて設けられているため、
軸方向に上記のような磁力線が密に発生する部分を複数
設けることが可能となる。特に分割数を調整すること
で、バネ力ひいてはバックテンションの調整をも図るこ
とが可能となる。

【００２２】手段８．前記第１永久磁石及び第２永久磁
石は、それぞれ円周方向に複数に分割され、Ｎ極とＳ極
とが交互に着磁されたものであることを特徴とする手段
６又は７に記載の巻取装置。

【００２３】手段８によれば、円周方向に上述したよう
な引きつける吸引力を複数箇所で作用させることが可能
となるため、軸部材に対する筒体の相対回転を防止する
ことができる。

【００２４】手段９．前記巻芯は断面非円形状をなして
おり、さらに、前記電極箔の巻き取られる速度に応じて
前記移動手段の移動速度を制御可能な移動速度制御手段
を設けたことを特徴とする手段１乃至８のいずれかに記
載の巻取装置。

【００２５】巻芯が断面非円形状をなしていると、巻芯
の回転に伴い、巻き取られる電極箔に速度斑が生じる可
能性がある。これに対し手段９によれば、前記電極箔の
巻き取られる速度に応じて移動手段の移動速度が移動速
度制御手段により制御される。このため、たとえ電極箔
の巻き取られる速度に斑が生じたとしても、バックテン
ションの変動を起こりにくくすることが可能となる。そ
の結果、より安定した巻取を行うことができる。

【００２６】手段１０．短冊状の電極箔の基端側を保持
手段にて保持しつつ、先端側から巻取ることによって巻
回素子を製造する方法であって、少なくとも前記巻回中
において前記保持手段に対しバックテンションを付与し
つつ、前記電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前
記保持手段を積極移動させるようにしたことを特徴とす
る巻回素子の製造方法。

【００２７】手段１０によれば、短冊状の電極箔の基端
側が保持手段にて保持されつつ、先端側から巻取られる
ことによって巻回素子が製造される。そして、少なくと
も前記巻回中において、保持手段に対しバックテンショ
ンが付与されつつ、電極箔の巻取に同期して又はほぼ同
期して保持手段が積極移動される。このため、必要以上
に電極箔が引っ張られることがない。従って、電極箔に
対して必要以上にバックテンションがかかることが抑制
され、巻締まり等が生じるのを防止できる。その結果、
得られる巻回素子の特性悪化を抑制することができる。
また、バックテンションが大きく変動してしまうことが
起こりにくい。従って、安定した巻取を行うことが可能
となる。

【００２８】手段１１．スリットを有する巻芯の回転に
よって短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極箔を帯状
のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻取ることによ
って巻回素子を製造する製造方法であって、少なくとも
前記各電極箔の巻取中において前記各電極箔の基端側を
保持手段にて保持するとともに、巻き取られる電極箔に
対し巻き取られる方向とは反対方向へほぼ一定の張力を
付与するべく前記保持手段に対しバックテンションを付
与しつつ、前記前記各電極箔の巻取に同期して又はほぼ
同期して前記保持手段を積極移動させるようにしたこと
を特徴とする巻回素子の製造方法。

【００２９】手段１１によれば、スリットを有する巻芯
の回転によって短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極
箔が帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻取ら
れることによって巻回素子が製造される。少なくとも前
記各電極箔の巻取中において各電極箔の基端側が保持手
段にて保持されるとともに、前記保持手段に対しバック
テンションが付与されることで巻き取られる電極箔に対
し巻き取られる方向とは反対方向へほぼ一定の張力が付
与される。そして、保持手段は前記各電極箔の巻取に同
期して又はほぼ同期して積極移動される。このため、必
要以上に電極箔が引っ張られることがない。従って、電
極箔に対して必要以上にバックテンションがかかること
が抑制され、巻締まり等が生じるのを防止できる。その
結果、得られる巻回素子の特性悪化を抑制することがで
きる。また、バックテンションが大きく変動してしまう
ことが起こりにくい。従って、安定した巻取を行うこと
が可能となる。

【００３０】手段１２．スリットを有する巻芯を備え、
該巻芯の回転によって短冊状のプラス電極箔及びマイナ
ス電極箔が帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で
巻き取られるよう構成された巻取装置であって、前記各
電極箔の基端側を保持する保持手段と、少なくとも前記
各電極箔の巻取中において移動中の前記保持手段に対し
バックテンションを付与することで巻き取られる電極箔
に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力を付与可能
なバックテンション付与手段とを備え、前記バックテン
ション付与手段は、磁気バネ手段によって構成され、該
磁気バネ手段が、前記保持手段の移動方向に沿って延び
るよう固定された軸部材と、前記軸部材よりも大径で、
かつ、該軸部材に外挿されることで軸部材に対し相対移
動可能に設けられ、少なくとも一部が前記保持手段に連
結された筒体とを備え、前記軸部材にはその外周に第１
永久磁石が設けられ、前記筒体にはその内周に前記第１
永久磁石に対向して第２永久磁石が設けられ、前記第１
永久磁石の外周面と前記第２永久磁石の内周面との互い
に対向する面が互いに異なる磁極で着磁されたものであ
ることを特徴とする巻取装置。

【００３１】手段１２によれば、さらに、積極移動及び
その制御を行わなくて済み、装置の簡略化を図ることが
可能となる。なお、前記軸部材は、各電極箔の半分以上
の長さを有しているのが望ましく、４分の３以上の長さ
を有しているのがより望ましい。さらには各電極箔とほ
ぼ同等の長さを有しているのが一層望ましい。

【００３２】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、第１
の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

【００３３】まず、本実施の形態の巻取装置によって得
られるリチウムイオン電池素子の構成について説明す
る。図２に示すように、巻回素子を構成する電池素子１
は、複数枚の帯状体が略長円形状に巻回された巻回体を
主として備え、その最外周にテープ２が貼付けられるこ
とによって構成されている。帯状体は、２枚のセパレー
タ３，４と、プラス電極箔５及びマイナス電極箔６とに
よって構成されている。セパレータ３，４は、異種の電
極箔５，６が互いに接触して短絡を起こしてしまうのを
防止するべく絶縁体よりなる。

【００３４】プラス電極箔５は、例えば銅箔７と、該銅
箔７表面に塗布された活物質たる活性炭８とから構成さ
れている。マイナス電極箔６は、例えばアルミニウム箔
９と、該アルミニウム箔９に塗布形成された活物質たる
活性炭１０とから構成されている。但し、電極箔５，６
の巻き中心部分には、活性炭８，１０が塗布形成されて
いない部分があり、該部分に、長板状のリード１１，１
２が取り付けられている。

【００３５】次に、図１，３に従って上記電池素子１を
製造するための巻取装置２０について説明する。前記巻
取装置２０は、図３に示すように、サーボモータ２１の
回転に基づいて回転可能に軸支された巻芯２２を備えて
いる。サーボモータ２１の回転軸２３及び巻芯２２に
は、タイミングベルト２４が掛けられており、これによ
り、サーボモータ２１の回転軸２３の回転駆動力が巻芯
２２に伝達されるようになっている。

【００３６】巻芯２２は、タイミングベルト２４が掛け
られている軸部２５と、軸部２５の先端に設けられた本
体部２６とを備えている。本体部２６は、例えば軸部２
５の延長線上で２つに分かれた板状体が若干の隙間（ス
リット）２２ａを有する形状をなしている。また、巻芯
２２は、その軸線方向に出没可能となっており、非巻取
時には没入状態を、巻取時には突出状態をそれぞれとる
ようになっている。

【００３７】図１に示すように、プラス電極箔５は、プ
ラス電極箔原反繰出部２７においてロール状に巻回され
ている。前記プラス電極箔５の搬送経路途中には、前記
リード１１を溶接によって所定のタイミングで取付ける
ためのリード取付手段２８と、プラス電極箔５を短冊状
に切断する切断手段２９と、短冊状のプラス電極箔５の
前後端を挟持して所定位置（巻芯２２に対応する位置）
に搬送する搬送手段（図示略）と、さらに、前記搬送手
段より受け渡された短冊状のプラス電極箔５を挟持して
その先端を前記巻芯２２の方へ案内するための案内手段
３０とが設けられている。また、前記案内手段３０の下
方には、該案内手段３０を経路に沿って移動させる移動
手段を構成するボールネジ７０が、直線状且つ図示しな
いモータにより回転可能に設けられている。

【００３８】一方、図面の煩雑化を回避するためここで
は大部分につき図示を省略しているが、マイナス電極箔
６に関しても、前記プラス電極箔５と同様の手段が設け
られている。すなわち、マイナス電極箔６もロール状に
巻回されており、その搬送経路途中には、リード取付手
段、切断手段、搬送手段及び案内手段とが設けられてい
る。但し、案内手段には、短冊状のマイナス電極箔６の
端縁に前記テープ２を貼リ付けるための貼付け機構が設
けられている。

【００３９】かかる構成の下、ロール状のプラス電極箔
原反繰出部２７から、帯状のプラス電極箔５がリード取
付手段２８へと送り出され、該リード取付手段２８に
て、前記プラス電極箔５にリード１１が取り付けられ
る。さらに、プラス電極箔５は、切断手段２９に送られ
ここで短冊状に切断される。より詳しくは、切断手段２
９はプラス電極箔５の先端部分を引っ張り込む機構を備
えており、該機構によってプラス電極箔５が所定長だけ
引っ張り込まれた後、切断手段２９のカッタによって短
冊状に切断される。そして、短冊状のプラス電極箔５
は、搬送手段によって所定位置に搬送され案内手段３０
へと引き渡される。

【００４０】同様に、マイナス電極箔６についても、マ
イナス電極箔繰出部から、リード取付手段にて、所定タ
イミングでリード１２が取り付けられ、保護テープ貼付
機構によって保護テープ１３が貼着けされる。さらに、
マイナス電極箔６は、切断手段に送られ短冊状に切断さ
れ、搬送手段によって所定位置に搬送され、その後案内
手段へと引き渡される。案内手段では、貼付け機構によ
ってマイナス電極箔６の端縁にはテープ２が貼り付けら
れる。これにより、巻回終了時に外周側にテープ２が貼
付けられるようになっている。

【００４１】セパレータ３，４は、セパレータ原反繰出
部３１，３２においてロール状に巻回されている。両セ
パレータ３，４は、その先端側から巻芯２２に供給され
るようになっており、セパレータ３，４の先端側の部分
を把持して引っ張り込むためのセパレータチャック（図
示略）等が設けられている。

【００４２】また、巻取装置２０には、前記巻芯２２の
近傍において、前記セパレータ３，４及び電極箔５，６
を巻芯２２に対し押さえつけるための押さえローラや、
セパレータ３，４を切断するためのセパレータカッタ
（いずれも図示略）等が設けられている。さらに、前記
巻取装置２０には、巻取によって得られた電池素子１を
載置台３５まで移送して載置するための移送手段（図示
略）が設けられている。

【００４３】なお、本実施の形態では、上述したサーボ
モータ２１や、ボールネジ７０を回転させるためのモー
タ等の各種手段の動作は、図示しない制御装置によって
司られるようになっている。すなわち、以下に説明する
ような巻取等に際しては、基本的には制御装置からの指
令に基づいてサーボモータ２１や、ボールネジ７０を回
転させるためのモータをはじめとする各手段が駆動制御
される。なお、本実施の形態においては、前記制御装置
により、移動速度制御手段が構成されている。

【００４４】ここで、上記案内手段３０の具体的構成に
ついて説明する。なお、基本的にはプラス電極箔５の案
内手段３０と、マイナス電極箔６の案内手段とは同じよ
うな構成を有しているため、ここでは、便宜上プラス電
極箔５の案内手段３０の構成について詳述する。

【００４５】案内手段３０は、例えば図４に示すよう
に、雄ねじ部を有するボールネジ７０に対し設けられる
送り部材４０と、該送り部材４０の上部に固定された移
動体としてのブロック部材５０と、該ブロック部材５０
に対し相対移動可能に設けられ前記プラス電極箔５を挟
持するための保持手段としてのチャック部材６０とが備
えられている。

【００４６】前記送り部材４０には、雌ねじ部を有する
ねじ孔が形成されており、ボールネジ７０に螺設されて
いる。また、前記ブロック部材５０は筺型形状を有して
いる。ブロック部材５０の内部には固定軸５１が前記巻
芯２２方向へ向かって（ボールネジ７０と平行に）直線
状に固定されている。この固定軸５１には、支持部材５
２が外挿されている。支持部材５２は、固定軸５１に対
し相対移動可能となっており、その外周（図では下部）
には複数のドグ５３ａ，５３ｂ，５３ｃが備えられてい
る。各ドグ５３ａ〜５３ｃに対向するようにしてブロッ
ク部材５０の内側面には図示しないセンサが設けられて
おり、該センサにより、ドグ５３ａ〜５３ｃの位置、ひ
いては支持部材５２の固定軸５１に対する相対移動位置
が検出されるようになっている。

【００４７】また、当該支持部材５２の上部には、ブラ
ケット５５が連結されており、該ブラケット５５に対
し、前記チャック部材６０が取付けられている。つま
り、チャック部材６０は、ブロック部材５０に対し相対
移動可能となっており、その相対移動位置が前記センサ
により検出可能となっている。チャック部材６０は、一
対のチャック片６０ａ，６０ｂ及びチャックバネ６１等
を備えており、プラス電極箔５の基端側を挟持するべ
く、開閉可能に支持されている。

【００４８】なお、ブロック部材５０（支持部材５２或
いはブラケット５５でもよい）は、図示しないガイド手
段によってボールネジ７０に対し傾動不能に支持されて
いる。かかる構成下、前記ボールネジ７０がモータによ
って回転させられることで、ブロック部材５０がボール
ネジ７０に沿って巻芯２２に対し近接方向及び離間方向
へ直線状に移動させられるようになっている。

【００４９】さらに、本実施の形態では、バックテンシ
ョン付与手段、伸縮手段を構成するコイルバネ５４が備
えられている。コイルバネ５４の各端部は、チャック部
材６０とブロック部材５０の後側の内面との間を連結す
るようにして設けられている。従って、前記支持部材５
２（チャック部材６０）がブロック部材５０に対し相対
移動するのに伴って、伸縮するように構成されている。
つまり、チャック部材６０がブロック部材５０に対し前
方（図の左方）に相対移動してコイルバネ５４が引っ張
られると、コイルバネ５４が収縮しようとする反発力を
持つこととなり、これにより、チャック部材６０ひいて
はプラス電極箔５には、巻き取られ方向とは反対側への
張力、ひいてはバックテンションが作用することとな
る。

【００５０】次に、上記のように構成されてなる巻取装
置２０を用いた巻取方法（電池素子１の製造方法）の一
例について説明する。

【００５１】まず、前記セパレータチャックにて、２枚
のセパレータ３，４の先端部分を所定位置まで引っ張り
込む。続いて、それまで没入状態にあった巻芯２２を突
出させる。すると、巻芯２２のスリットにセパレータ
３，４が入り込み、前記巻芯２２の本体部２６からはみ
出した格好となる。さらに、この状態で図示しない押さ
えローラによってセパレータ３，４を巻芯２２に対し押
さえ付ける。また、この押さえ付けに合わせて、前記セ
パレータチャックによる把持を解除する。次いで、この
状態から巻芯２２を１８０度回転させる。この時点で、
セパレータ３，４が巻芯２２に巻き付けられることにな
るため、位置ずれのおそれがなくなる。従って、この時
点で押さえローラによる押さえを解除する。

【００５２】なお、このセパレータ３，４の巻取開始に
先だって、案内手段３０でもって、プラス電極箔５を所
定の待機位置まで案内しておく。すなわち、プラス電極
箔５は、前記搬送手段によって案内手段３０へと渡さ
れ、マイナス電極箔６についても図示しない案内手段へ
と渡された状態にしておく。

【００５３】次に、巻芯２２を回転させつつ、プラス電
極箔５及びマイナス電極箔６を先端側から巻芯２２の方
向へ案内する。本実施の形態では、まずプラス電極箔５
を先に案内してから巻芯２２をさらに１８０度回転させ
た後、マイナス電極箔６を案内する。これにより、両電
極箔５，６がセパレータ３，４で挟まれるように巻き付
けられる。その後、巻芯２２を高速で回転させること
で、セパレータ３，４及び電極箔５，６を巻き付けてい
く。そして、所定回転数だけ巻き取った後、仕上げ段階
として、セパレータカッタでセパレータ３，４を切断す
る。さらにその後、プラス電極箔５に貼り付けられてい
るテープ２で帯状体が固定される（固定に際しては再度
前記押さえローラにて押さえ付けられ、また、巻取完了
に際しては前記チャック部材６０による挟持も解除され
る）。その後、巻芯２２が没入状態とさせられることで
電池素子１が巻芯２２から取り外され、前記移送手段に
て載置台３５上に移送され載置される。これにより、図
２に示すような断面構造を備えた電池素子１が得られる
こととなる。

【００５４】さて、前記プラス電極箔５及びマイナス電
極箔６については、各基端部がチャック部材６０に挟持
された状態のまま巻取られてゆく。この巻取に際し、コ
イルバネ５４によってチャック部材６０にバックテンシ
ョンが付与されることで、巻き取られる両電極箔５，６
に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力が付与さ
れ、これにより巻ずれ等が防止される。

【００５５】また、モータ（ひいてはボールネジ７０の
回転速度）が制御装置によって制御されることで、チャ
ック部材６０と、コイルバネ５４を搭載したブロック部
材５０とが、両電極箔５，６の巻取にほぼ同期して、巻
芯２２の方向へ直線状に案内されつつ移動させられる。
つまり、電極箔５，６を保持するチャック部材６０等が
巻芯２２の回転に追従して積極移動させられることか
ら、必要以上に電極箔５，６が引っ張られることがな
い。そのため、両電極箔５，６に対して必要以上にバッ
クテンションがかかることが抑制され、巻締まり等が生
じるのを防止できる。その結果、得られる電池素子１の
特性悪化を抑制することができる。

【００５６】さらに、コイルバネ５４も積極移動させら
れることから、バックテンションが大きく変動してしま
うことが起こりにくい。従って、安定した巻取を行うこ
とが可能となる。

【００５７】ここで、本実施の形態で採用される巻芯２
２は板形状をなしているため、巻芯２２が回転して電極
箔５，６が巻取られる際の巻取速度が一定とはならず、
電極箔５，６の移動速度に斑が生じることとなる。つま
り、図５に示すように、電極箔５が巻き取られる速度
（移動速度）は、一定とはならず、速すぎる状態（進み
すぎる状態）と、遅すぎる状態（遅れる状態）とが交互
に繰り返されることとなる。

【００５８】ここで、前記速すぎる状態の場合は、支持
部材５２はブロック部材５０に対し後方へ相対移動する
ことから、コイルバネ５４は収縮されることとなる。こ
の場合、本実施の形態では前記センサドグ５３ａ〜５３
ｃに対向して設けられるセンサによって、予め設定され
たドグとは異なるドグの通過が検知されると、電極箔
５，６の移動速度が速すぎる旨が判断され、制御装置の
フィードバック制御によってモータ、ひいてはボールネ
ジ７０の回転速度が低下させられる。

【００５９】逆に、遅すぎる状態の場合は、電極箔５，
６が巻芯２２に引っ張られることとなり、これによっ
て、支持部材５２も前方へと引っ張られ、コイルバネ５
４が伸ばされることとなる。そして、前記センサによっ
て支持部材５２が前方へ相対移動したことが検知される
と移動速度が遅すぎる旨が判断され制御装置のフィード
バック制御によって、モータ、ひいてはボールネジ７０
の回転速度が増大させられ速められる。

【００６０】従って、電極箔５，６の巻取に際し、バッ
クテンションが大きく変動してしまうことが起こりにく
い。その結果、安定した巻取を行うことができ、ひいて
は、得られる製品の性能も安定したものとなる。

【００６１】（第２の実施の形態）次に、第２の実施の
形態について説明する。但し、上述した第２の実施の形
態と重複する点においてはその説明を省略することと
し、以下には相違点を中心として説明することとする。

【００６２】本実施の形態においては、第１の実施の形
態の巻取装置２０において、案内手段３０のバックテン
ション付与手段として磁気バネ手段を用いた点に特徴を
有している。当該特徴部分についてより詳しく説明する
と、磁気バネ手段としての磁気バネ装置８０は、例えば
円柱状の軸部材としての固定軸８１（第１の実施の形態
の固定軸５１に相当）を備えており、その外周に円筒状
の筒体としての可動軸８２が同軸線上に挿通されてい
る。固定軸８１は、前記ブロック部材５０に固定されて
おり、可動軸８２には、前記ブラケット５５（チャック
部材６０）が連結されている。

【００６３】そして、図６（ａ）に示すように、前記固
定軸８１の外周面には第１永久磁石としてのマグネット
８３が設けられており、可動軸８２の内周面には、第２
永久磁石としてのマグネット８４が前記マグネット８３
に対し所定の間隔を隔てて対向するように設けられてい
る。これらマグネット８３，８４は、軸方向の長さが互
いに等しくなるよう構成されている。

【００６４】また、図６（ｂ）に示すように、本実施の
形態におけるマグネット８３，８４は、円周方向に４分
割され軸方向に沿ってＮ極とＳ極とが各々９０度の幅で
帯状に形成されたＮ極帯８３Ｎ，８４ＮとＳ極帯８３
Ｓ，８４Ｓとから構成されている。かかる構成により、
マグネット８３，８４は、互いに異なる磁極同士が交互
に対向するようになっている。しかも、このように磁極
を円周方向に分割していることから、これらマグネット
８３、８４が相対回転しないようになっている。

【００６５】このように構成される磁気バネ装置８０に
おいては、固定軸８１に対し可動軸８２が相対移動する
ことで各マグネット８３，８４の位置がずれると、両者
間には、固定状態にあるマグネット８３に対して移動し
たマグネット８４を引き戻そうとする吸引力が働く。こ
の吸引力は、可動軸８２の変位に反発するように作用す
るため、上記した電極箔５，６が引っ張られるときのバ
ックテンションとして作用する。すなわち、磁気バネ装
置８０のマグネット８３，８４は、上記第１の実施の形
態のコイルバネ５４と同様にいわゆるバネ力を発揮す
る。

【００６６】但し、本実施の形態の磁気バネ装置８０に
おいては、マグネット８４を元の位置に戻そうとする軸
方向に作用する吸引力（推力）が、所定のストローク間
でほぼ同じ値を示すようになる。すなわち、マグネット
８３，８４が揃ったストロークほぼゼロの状態から徐々
に軸方向に加重を加え、マグネット８３，８４間の変位
を大きくしていくと、可動軸８２には逆に引き戻そうと
する推力が作用する。これらマグネット８３，８４によ
る推力は、広いストローク範囲でほぼ一定となる。この
ように、本実施の形態における磁気バネ装置８０は、こ
うしたマグネット８３，８４の磁力による吸引力をバネ
力として利用し、ストロークに拘わらず一定の推力を得
ることを可能としている。

【００６７】従って、モータ（ボールネジ７０）の回転
速度に関し、第１の実施の形態のような細かなフィード
バック制御を行わなくても支障が生じない。すなわち、
モータの回転速度をほぼ一定とした場合、巻芯２２が回
転して電極箔５，６が巻取られる際の巻取速度が一定と
はならず、電極箔５，６の移動速度に斑が生じることか
ら、チャック部材６０は、ブロック部材５０に対し、相
対移動（往復動）を繰り返す。しかしながら、第２の実
施の形態では、チャック部材６０のストローク（相対移
動量）に拘わらず、一定の推力が得られるため、電極箔
５，６に対し付与されるバックテンションを常にほぼ一
定に維持することができる。その結果、第１の実施の形
態の作用効果に加えて、細やかな制御を必要としないと
いう点で大いなるメリットがある。

【００６８】なお、実施の形態の記載内容に限定される
ことなく、例えば次のように実施してもよい。

【００６９】（ａ）巻芯２２の断面形状は、上記実施の
形態のものに限定されるものではなく、例えば断面略平
行四辺形状、断面略正方形状（正多角形状）、断面略菱
形状、断面略長円形状、断面略楕円形状、断面略長円形
状等をなしていてもよい。また、相対する２枚の板状体
によって巻芯を構成してもよい。

【００７０】（ｂ）上記実施の形態では、リチウムイオ
ン電池の電池素子の製造に具体化しているが、他の二次
電池、電気二重層コンデンサやアルミ電解コンデンサ等
のコンデンサ類を製造する際に用いられる巻取装置や巻
回素子の製造方法に具現化することも可能である。

【００７１】（ｃ）電極箔やセパレータの種類や素材や
枚数は、上記実施の形態のものに限定されるものではな
い。

【００７２】（ｄ）上記実施の形態ではボールネジ７０
を回転させることでチャック部材６０等を移動させるよ
うに構成しているが、ベルト等の移動手段を用いて移動
させてもよい。

【００７３】（ｅ）上記第１及び第２の実施の形態を組
み合わせた構成、すなわち、ブロック部材５０の移動に
ついてフィードバック制御を行うとともに、バックテン
ション付与手段として磁気バネ装置８０を用いることと
してもよい。

【００７４】（ｆ）マグネット８３，８４の分割数を更
に増大させてもよい。

【００７５】（ｇ）上記第２の実施の形態では特に言及
していないが、マグネット８３，８４を、それぞれ非磁
性体を挟んで軸方向に複数に分割して設けてもよい。こ
こで、所定の長さを有する永久磁石は、その端部に磁気
の強い部分ができ、その端部間に磁力線が密に発生して
永久磁石同士を引きつけようとするバネ力を作用させる
傾向にある。この点、上記構成を採用することで、軸方
向に上記のような磁力線が密に発生する部分を複数設け
ることが可能となる。特に分割数を調整することで、バ
ネ力ひいてはバックテンションの調整をも図ることが可
能となる。

【００７６】（ｈ）磁気バネ装置８０を非常に長いもの
として、移動手段を省略することとしてもよい。かかる
場合、積極移動及びその制御を行わなくて済み、装置の
簡略化を図ることが可能となる。

【００７７】（ｉ）第１の実施の形態におけるコイルバ
ネ５４の代わりに他の伸縮手段（例えば他のバネや、ゴ
ムやスポンジ等）を用いてもよい。

【００７８】（ｊ）第１の実施の形態では、モータをフ
ィードバック制御する構成となっていたが、予め設定さ
れたプログラムデータに基づいてフィードフォワード制
御する構成としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態における巻取装置の概要を説明す
るための斜視図である。

【図２】電池素子の構造を模式的に示す断面図である。

【図３】（ａ）は巻取装置の巻芯部分を中心に示す部分
斜視部であり、（ｂ）は（ａ）のα部分を示す拡大側面
図である。

【図４】第１の実施の形態における案内手段の構造を模
式的に示す断面図である。

【図５】時間の経過と電極箔の移動速度との関係を模式
的に示すグラフである。

【図６】（ａ），（ｂ）は第２の実施の形態における磁
気バネ装置の構造を模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１…巻回素子としての電池素子、３，４…セパレータ、
５…プラス電極箔、２０…巻取装置、２２…巻芯、３０
…案内手段、４０…送り部材、５０…移動体を構成する
ブロック部材、５２…支持部材、５３ａ〜５３ｃ…ド
グ、５４ａ〜５４ｂ…バックテンション付与手段を構成
するコイルバネ、６０…保持手段を構成するチャック部
材、７０…移動手段を構成するボールネジ、８０…バッ
クテンション付与手段を構成する磁気バネ装置、８１…
軸部材としての固定軸、８２…筒体としての可動軸、８
３…第１永久磁石としてのマグネット、８４…第２永久
磁石としてのマグネット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｇ 13/00 ３８１ Ｈ０１Ｇ 13/00 ３８１ Ｈ０１Ｍ 4/02 Ｈ０１Ｍ 4/02 Ｂ Ｆターム(参考） 3F055 AA01 AA05 AA10 BA18 DA01 FA11 3F103 AA01 AA03 AA05 BD01 BD11 EA07 EA17 3F105 AA01 AA04 AA08 AB15 BA02 BA24 CA17 CB08 DA01 5E082 FF05 LL04 MM13 5H050 AA19 BA08 BA17 EA02 EA04 FA05 GA09 GA29

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 短冊状の電極箔を先端側から巻回可能な
   巻芯と、 前記電極箔の基端側を保持する保持手段と、 少なくとも前記巻回中において前記保持手段に対しバッ
   クテンションを付与可能なバックテンション付与手段
   と、 前記保持手段及びバックテンション付与手段を、前記電
   極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記巻芯方向へ
   移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする巻取装
   置。
2. 【請求項２】 短冊状の電極箔を先端側から巻回可能な
   巻芯と、 前記電極箔の基端側を保持する保持手段と、 少なくとも前記巻回中において前記保持手段に対しバッ
   クテンションを付与することで、巻き取られる電極箔に
   対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力を付与可能な
   バックテンション付与手段と、 前記保持手段及びバックテンション付与手段を、前記電
   極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記巻芯方向へ
   直線状に案内しつつ移動させる移動手段とを備えたこと
   を特徴とする巻取装置。
3. 【請求項３】 スリットを有する巻芯を備え、該巻芯の
   回転によって短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極箔
   が帯状のセパレータを介して互いに絶縁状態で巻き取ら
   れるよう構成された巻取装置であって、 前記各電極箔の基端側を保持する保持手段と、 少なくとも前記各電極箔の巻取中において前記保持手段
   に対しバックテンションを付与することで巻き取られる
   電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へ張力を付
   与可能なバックテンション付与手段と、 前記保持手段及びバックテンション付与手段を、前記各
   電極箔の巻取に同期して又はほぼ同期して前記巻芯方向
   へ直線状に案内しつつ移動させる移動手段とを備えたこ
   とを特徴とする巻取装置。
4. 【請求項４】 前記保持手段は、前記移動手段によって
   移動される移動体に対し前記バックテンション付与手段
   を介して相対移動可能に支持されていることを特徴とす
   る請求項１乃至３のいずれかに記載の巻取装置。
5. 【請求項５】 前記バックテンション付与手段は、前記
   移動体と、前記保持手段との間を連結する伸縮手段によ
   って構成されていることを特徴とする請求項４に記載の
   巻取装置。
6. 【請求項６】 前記バックテンション付与手段は、前記
   移動体と前記保持手段との間に設けられた磁気バネ手段
   によって構成され、 該磁気バネ手段が、 前記移動体の移動方向に沿って延びるよう固定された軸
   部材と、 前記軸部材よりも大径で、かつ、該軸部材に外挿される
   ことで軸部材に対し相対移動可能に設けられ、少なくと
   も一部が前記保持手段に連結された筒体とを備え、前記
   軸部材にはその外周に第１永久磁石が設けられ、前記筒
   体にはその内周に前記第１永久磁石に対向して第２永久
   磁石が設けられ、前記第１永久磁石の外周面と前記第２
   永久磁石の内周面との互いに対向する面が互いに異なる
   磁極で着磁されたものであることを特徴とする請求項４
   に記載の巻取装置。
7. 【請求項７】 前記第１永久磁石及び第２永久磁石は、
   それぞれ非磁性体を挟んで軸方向に複数に分割されて設
   けられたものであることを特徴とする請求項６に記載の
   巻取装置。
8. 【請求項８】 前記第１永久磁石及び第２永久磁石は、
   それぞれ円周方向に複数に分割され、Ｎ極とＳ極とが交
   互に着磁されたものであることを特徴とする請求項６又
   は７に記載の巻取装置。
9. 【請求項９】 前記巻芯は断面非円形状をなしており、
   さらに、前記電極箔の巻き取られる速度に応じて前記移
   動手段の移動速度を制御可能な移動速度制御手段を設け
   たことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の
   巻取装置。
10. 【請求項１０】 短冊状の電極箔の基端側を保持手段に
    て保持しつつ、先端側から巻取ることによって巻回素子
    を製造する方法であって、 少なくとも前記巻回中において前記保持手段に対しバッ
    クテンションを付与しつつ、前記電極箔の巻取に同期し
    て又はほぼ同期して前記保持手段を積極移動させるよう
    にしたことを特徴とする巻回素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 スリットを有する巻芯の回転によって
    短冊状のプラス電極箔及びマイナス電極箔を帯状のセパ
    レータを介して互いに絶縁状態で巻取ることによって巻
    回素子を製造する製造方法であって、 少なくとも前記各電極箔の巻取中において前記各電極箔
    の基端側を保持手段にて保持するとともに、巻き取られ
    る電極箔に対し巻き取られる方向とは反対方向へほぼ一
    定の張力を付与するべく前記保持手段に対しバックテン
    ションを付与しつつ、前記前記各電極箔の巻取に同期し
    て又はほぼ同期して前記保持手段を積極移動させるよう
    にしたことを特徴とする巻回素子の製造方法。