JP2004259626A - 電池用電極板の打ち抜き方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原板40からアルミニウム箔部分41Aを有する電極板21を打ち抜く方法において、原板40におけるアルミニウム箔部分41Aの少なくとも打ち抜き対象部に対し打ち抜き前に潤滑剤として、前記電極板21が搭載されるポリマー電池10に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を塗布する工程を有するもの。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はポリマー電池等の電池用電極板の打ち抜き方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリマー電池の製造過程では、アルミニウム箔の表面に一部を除いて炭素材料からなる活物質を薄層状に塗布した原板を用意し、この原板をダイとポンチにより剪断し、活物質及びアルミニウム箔の複層部分と、アルミニウム箔単層のみのアルミニウム箔部分の2部分を有する正極板(電極板)を製造している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
原板から正極板を打ち抜くに際し、アルミニウム箔部分で生じた切粉がダイとポンチのクリアランスにおいて溶融凝着し、ダイとポンチの打ち抜き動作を阻害する。このため、凝着が発生するたびに、ダイとポンチの動作不良による打ち抜き装置の機械停止を生じ、ダイとポンチの分解、清掃等のメンテナンスを伴ない、ダイとポンチの寿命も低下する。
【0004】
本発明の課題は、電極板の打ち抜き時におけるアルミニウム切粉の凝着を防止し、電池の製造過程の生産性を向上することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、原板からアルミニウム箔部分を有する電極板を打ち抜く電池用電極板の打ち抜き方法において、原板におけるアルミニウム箔部分の少なくとも打ち抜き対象部に対し打ち抜き前に潤滑剤として、前記電極板が搭載される電池に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を塗布する工程を有するようにしたものである。
【0006】
請求項2の発明は、原板からアルミニウム箔部分を有する電極板を打ち抜く電池用電極板の打ち抜き装置において、原板におけるアルミニウム箔部分の少なくとも打ち抜き対象部に対し打ち抜き前に潤滑剤として、前記電極板が搭載される電池に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を有してなるようにしたものである。
【0007】
請求項3の発明は、長尺状の原板からアルミニウム箔部分を有する電極板をくり返し打ち抜く電池用電極板の打ち抜き装置において、長尺状の原板をアルミニウム箔部分が連続する送給状態で打ち抜き作業位置へ送給する送給装置を有し、原板におけるアルミニウム箔部分に対し打ち抜き前に連続的に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を有してなるようにしたものである。
【0008】
請求項4の発明は、請求項2又は3の発明において更に、前記潤滑剤塗布装置が、潤滑剤タンクと、潤滑剤タンクから供給された潤滑剤をアルミニウム箔部分に塗布する塗布ヘッドと、塗布ヘッドをアルミニウム箔部分に対し接離するヘッド移動部とを有してなるようにしたものである。
【0009】
請求項5の発明は、請求項2〜4のいずれかの発明において更に、前記潤滑剤として、前記電極板に含まれている成分で高揮発性のものを用いるようにしたものである。
【0010】
【作用】
請求項1、2の発明によれば下記▲1▼、▲2▼の作用がある。
▲1▼潤滑剤として、電極板が搭載される電池に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を用いることにより、潤滑剤の使用が電池の性能に及ぼす影響を排除できる。
【0011】
▲2▼原板から電極板を打ち抜くに際し、アルミニウム箔部分に塗布した潤滑剤がダイとポンチの打ち抜き性を向上し、(a)アルミニウム切粉の発生を低減し、かつ(b)アルミニウム切粉とダイ、ポンチとの摩擦熱の発生を低減する。これにより、ダイとポンチのクリアランスにおけるアルミニウム切粉の凝着を防止でき、ダイとポンチの動作不良による打ち抜き装置の機械停止を低減し、ダイとポンチの分解、清掃等のメンテナンスも削減し、ダイとポンチの寿命を延ばすことができ、電池の製造過程の生産性を向上できる。
【0012】
請求項3の発明によれば下記▲3▼の作用がある。
▲3▼長尺状の原板の打ち抜き作業位置への送給過程で、潤滑剤塗布装置が原板におけるアルミニウム箔部分に対し連続的に潤滑剤を塗布することにより、潤滑剤塗布装置の構成、作動を単純化しながら、アルミニウム箔部分に対し確実に潤滑剤を塗布できる。
【0013】
請求項4の発明によれば下記▲4▼の作用がある。
▲4▼潤滑剤塗布装置が、塗布ヘッドをアルミニウム箔部分に対し接離するヘッド移動部を有するものとしたから、打ち抜き装置の機械稼動中は塗布ヘッドをアルミニウム箔部分に接触させ、打ち抜き装置の機械停止時又はメンテナンス時には塗布ヘッドをアルミニウム箔部分から離隔させることにより、潤滑剤の消費の適正を図ることができる。
【0014】
請求項5の発明によれば下記▲5▼の作用がある。
▲5▼潤滑剤として、高揮発性のものを用いることにより、金型装置による電極板の打ち抜きが終了した時点以降直ぐに潤滑剤が揮発し、取出装置が保持している電極板の離れが良く、次工程への受渡しミスの発生を防止できる。また、マガジンに打ち抜かれた電極板を積層するタイプの場合であっても、マガジンに積層された電極板同士がくっつくことがなく、後工程への供給時の2枚どりの発生を防止できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は電極板打ち抜き装置を示す模式図、図2は原板を示す模式図、図3は電極板を示す模式図、図4はポリマー電池を示す模式図である。
【0016】
ポリマー電池10は、図4に示す如く、外装ケース11内に正極板21(電極板)とセパレータ22と負極板23をこの順に積層した発電要素20を収容し、複数枚の正極板21の各一端に設けた正極タブ21Aが接続された正極リード24と、複数枚の負極板23の各一端に設けた負極タブ23Aが接続された負極リード25を外装ケース11のシール部11Aから外部に引き出し、外装ケース11の内部には電解液を封入して構成される。尚、31A、31Bは正極リード24の上下の表面に設けたリードフィルム、32A、32Bは負極リード25の上下の表面に設けたリードフィルムであり、これらのリードフィルム31A、31B、32A、32Bは外装ケース11にもリード24、25にも容易に接着して上記シール部11Aを封止する。
【0017】
ここで、正極板21は、図3に示す如く、アルミニウム箔41からなる基板の上下の表面に炭素材料からなる活物質42、43を被着したものであり、アルミニウム箔41の一部を活物質42、43(アルミニウム箔41及び活物質42、43の複層部分)の外縁より外方に延出させてアルミニウム箔41の単層のみのアルミニウム箔部分41Aとし、このアルミニウム箔部分41Aを前述の正極タブ21Aとしている。
【0018】
尚、負極板23は、銅箔からなる基板の上下の表面に炭素材料からなる活物質を被着したものであり、銅箔の一部を活物質(銅箔及び活物質の複層部分)の外縁より外方に延出させて銅箔の単層のみの銅箔部分とし、この銅箔部分を前述の負極タブ23Aとしている。
【0019】
しかるに、正極板21は図1に示した如くの電極板打ち抜き装置50により、図2に示した如くの原板40から打ち抜いて製造される。原板40は、アルミニウム箔41からなる基板の帯状体の長手方向に沿う中央部(アルミニウム箔部分41A)を除く両側部の上下の表面に活物質42、43を薄層状に塗布して構成される長尺体をなす。そして、電極板打ち抜き装置50は、原板40の両側部のそれぞれから、図2にP1、P2…で示す打ち抜きパターンに従って、アルミニウム箔部分41Aを有する正極板21をくり返し打ち抜き可能とする。
【0020】
電極板打ち抜き装置50は、送給装置51、潤滑剤塗布装置52、金型装置53を有して構成される。
【0021】
送給装置51は上下一対のグリッパ51A、51Bにより、長尺状の原板40を中央部のアルミニウム箔部分41Aが連続する送給状態で金型装置53による打ち抜き作業位置へ例えば間欠送りにて送給する。
【0022】
潤滑剤塗布装置52は原板40における中央部のアルミニウム箔部分41Aに対し、金型装置53による打ち抜き前に連続的に潤滑剤を塗布する。
【0023】
具体例としては、潤滑剤塗布装置52は、潤滑剤タンク52Aと、潤滑剤タンク52Aから供給された潤滑剤をアルミニウム箔部分41Aに塗布する塗布ヘッド52Bと、塗布ヘッド52Bをアルミニウム箔部分41Aに対し接離するヘッド移動部52Cとを有して構成される。塗布ヘッド52Bはオイルランプ用の芯等を採用でき、潤滑剤タンク52Aの潤滑剤を芯材の毛細管現象を利用して常にその先端のアルミニウム箔部分41Aとの接触部分に吸い上げ給油可能とする。ヘッド移動部52Cはシリンダ等により構成され、金型装置53の機械稼動中は塗布ヘッド52Bをアルミニウム箔部分41Aに接触させ、金型装置53の機械停止時又はメンテナンス時には塗布ヘッド52Bをアルミニウム箔部分41Aから離隔させる。本実施形態では塗布ヘッド52Bによりアルミニウム箔部分41Aの下面だけに潤滑剤を塗布しており、アルミニウム箔部分41Aを挟む塗布ヘッド52Bの反対側には塗布圧力を受ける受け台54が配置される。
【0024】
尚、本実施形態では、潤滑剤塗布装置52が原板40におけるアルミニウム箔部分41Aの下面にだけ潤滑剤を塗布するようにした。但し、潤滑剤塗布装置52は、特に原板40が厚物であるとき、アルミニウム箔部分41Aの上下両面に潤滑剤を塗布しても良い。
【0025】
金型装置53はダイ53A、ポンチ53B、ストリッパー53C、取出装置53Dとを有して構成され、ダイ53Aの剪断型に原板40(アルミニウム箔41及び活物質42、43の複層部分と、アルミニウム箔部分41A)をポンチ53Bにより押込んで正極板21を打ち抜き可能とする。
【0026】
尚、金型装置53にあっては、原板40の上面側にダイ53Aを配置し、原板40の下面側からポンチ53Bを上動させることにより原板40に対する上側に正極板21を打ち抜いている。打ち抜かれた正極板21は取出装置53Dで保持された後、マガジン等へ積層される。これにより、本実施形態の金型装置53は、ポンチ53Bが原板40の下面側から上動して正極板21を原板40の上側に打ち抜くようにし、該正極板21をそのまま取出装置53Dにて保持した後、この取出装置53Dが例えばマガジン上方まで水平移動して保持していた正極板21を解放すれば、積層動作を実行できる。これに対し、ポンチを原板40の上面側から下動させて正極板21を原板40の下側に打ち抜く場合、正極板21を取出装置が受取った後、別の保持部材で正極板21の上面を保持し、更にこの別の保持部材をマガジン上方まで移動させて解放するというステップが必要となり、工程数が増加し高速性に向かない。
【0027】
潤滑剤塗布装置52が用いる潤滑剤としては、電極板が搭載される電池に充填される電解液に含まれている成分より構成される潤滑剤とされ、本実施形態では、正極板21が搭載されるポリマー電池10に充填される電解液成分の中で、より揮発性の高いものを採用する。潤滑剤として用いる電解液成分としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、或いはジエチルカーボネート等が挙げられる。
【0028】
即ち、潤滑剤としては金型装置53による正極板21の打ち抜きが終了した時点以降直ぐに揮発してしまう方が好ましい。これは、潤滑剤がいつまでも揮発されずに濡れていると、取出装置53Dが保持している正極板21の離れが悪くなり、次工程への受渡しミスが生ずる。またマガジンに打ち抜かれた正極板21を積層するタイプの場合では更に、マガジンに積層された正極板21同士がくっつき、例えば後工程への供給時に2枚どりが発生する危険性を有する。
【0029】
尚、潤滑剤として、電解液に含まれる複数の成分の混合物を用いても良い。また、電解液成分を潤滑剤として用いる場合に、その成分の濃度等が、電解液中における値と必ずしも一致していることまでは要しない。
【0030】
電極板打ち抜き装置50による正極板21の打ち抜き手順は以下の通りになる。
【0031】
(1)送給装置51により原板40を送給し、原板40の長手方向の各部を順に金型装置53による打ち抜き作業位置へ間欠送りする。
【0032】
(2)潤滑剤塗布装置52により原板40の中央部のアルミニウム箔部分41Aに対し、金型装置53による打ち抜き作業位置への到達前に、潤滑剤を連続的に塗布する。
【0033】
(3)送給装置51の間欠送りにより打ち抜き作業位置に位置付けられた原板40を、金型装置53のダイ53A、ポンチ53Bにより打ち抜いて正極板21を得る。ダイ53A、ポンチ53Bは、原板40におけるアルミニウム箔41及び活物質42、43の複層部分と、アルミニウム箔部分41Aの2部分を同時に打ち抜く。
【0034】
本実施形態によれば以下の作用がある。
▲1▼潤滑剤として、正極板21が搭載されるポリマー電池10に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を用いることにより、潤滑剤の使用がポリマー電池10の性能に及ぼす影響を排除できる。
【0035】
▲2▼原板40から正極板21を打ち抜くに際し、アルミニウム箔部分41Aに塗布した潤滑剤がダイ53Aとポンチ53Bの打ち抜き性を向上し、(a)アルミニウム切粉の発生を低減し、かつ(b)アルミニウム切粉とダイ53A、ポンチ53Bとの摩擦熱の発生を低減する。これにより、ダイ53Aとポンチ53Bのクリアランスにおけるアルミニウム切粉の凝着を防止でき、ダイ53Aとポンチ53Bの動作不良による打ち抜き装置50の機械停止を低減し、ダイ53Aとポンチ53Bの分解、清掃等のメンテナンスも削減し、ダイ53Aとポンチ53Bの寿命を延ばすことができ、ポリマー電池10の製造過程の生産性を向上できる。
【0036】
▲3▼長尺状の原板40の打ち抜き作業位置への送給過程で、潤滑剤塗布装置52が原板40におけるアルミニウム箔部分41Aに対し連続的に潤滑剤を塗布することにより、潤滑剤塗布装置52の構成、作動を単純化しながら、アルミニウム箔部分41Aに対し確実に潤滑剤を塗布できる。
【0037】
▲4▼潤滑剤塗布装置52が、塗布ヘッド52Bをアルミニウム箔部分41Aに対し接離するヘッド移動部52Cを有するものとしたから、打ち抜き装置50の機械稼動中は塗布ヘッド52Bをアルミニウム箔部分41Aに接触させ、打ち抜き装置50の機械停止時又はメンテナンス時には塗布ヘッド52Bをアルミニウム箔部分41Aから離隔させることにより、潤滑剤の消費の適正を図ることができる。
【0038】
▲5▼潤滑剤として、高揮発性のものを用いることにより、金型装置53による正極板21の打ち抜きが終了した時点以降直ぐに潤滑剤が揮発し、取出装置53Dが保持している正極板21の離れが良く、次工程への受渡しミスの発生を防止できる。また、マガジンに打ち抜かれた正極板21を積層するタイプの場合であっても、マガジンに積層された正極板21同士がくっつくことがなく、後工程への供給時の2枚どりの発生を防止できる。
【0039】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【0040】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電極板の打ち抜き時におけるアルミニウム切粉の凝着を防止し、電池の製造過程の生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は電極板打ち抜き装置を示す模式図である。
【図2】図2は原板を示す模式図である。
【図3】図3は電極板を示す模式図である。
【図4】図4はポリマー電池を示す模式図である。
【符号の説明】
10 ポリマー電池
21 正極板(電極板)
40 原板
41A アルミニウム箔部分
50 打ち抜き装置
51 送給装置
52 潤滑剤塗布装置
52A 潤滑剤タンク
52B 塗布ヘッド
52C ヘッド移動部
53 金型装置
53A ダイ
53B ポンチ
Claims (5)
- 原板からアルミニウム箔部分を有する電極板を打ち抜く電池用電極板の打ち抜き方法において、
原板におけるアルミニウム箔部分の少なくとも打ち抜き対象部に対し打ち抜き前に潤滑剤として、前記電極板が搭載される電池に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を塗布する工程を有することを特徴とする電池用電極板の打ち抜き方法。 - 原板からアルミニウム箔部分を有する電極板を打ち抜く電池用電極板の打ち抜き装置において、
原板におけるアルミニウム箔部分の少なくとも打ち抜き対象部に対し打ち抜き前に潤滑剤として、前記電極板が搭載される電池に充填される電解液に含まれている成分により構成される潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を有してなることを特徴とする電池用電極板の打ち抜き方法。 - 長尺状の原板からアルミニウム箔部分を有する電極板をくり返し打ち抜く電池用電極板の打ち抜き装置において、
長尺状の原板をアルミニウム箔部分が連続する送給状態で打ち抜き作業位置へ送給する送給装置を有し、
原板におけるアルミニウム箔部分に対し打ち抜き前に連続的に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置を有してなることを特徴とする電池用電極板の打ち抜き装置。 - 前記潤滑剤塗布装置が、潤滑剤タンクと、潤滑剤タンクから供給された潤滑剤をアルミニウム箔部分に塗布する塗布ヘッドと、塗布ヘッドをアルミニウム箔部分に対し接離するヘッド移動部とを有してなる請求項2又は3に記載の電池用電極板の打ち抜き装置。
- 前記潤滑剤として、前記電解液に含まれている成分で高揮発性のものを用いる請求項2〜4のいずれかに記載の電池用電極板の打ち抜き装置。
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