JP2005190777A - ２次電池の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のセパレータが折り畳まれる積層方式に比べて生産性が高く、また、電池の取り扱い時における擦過等によるセパレータの破損が防げ短絡等の事故のない２次電池の製造方法及び製造装置を提供することである。
【解決手段】 セパレータ供給部１から送り出されたセパレータ１００に、正極板１１０を供給配置する正極板供給機構３０と負極板１２０を供給配置する負極板供給機構３１がセパレータ１００を挟んで対向位置に設けられ、正極板供給機構３０と負極板供給機構３１によってセパレータ１００に配置される正極板１１０と負極板１２０をセパレータ１００を介在してクランプし、その状態で半回転する回転チャック機構４５が、正極板供給機構３０と負極板供給機構３１に交差する方向に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、枚葉状の正極板と負極板との間にシート状のセパレータを介在させて積層を形成するリチウム２次電池の製造方法と製造装置に関するものである。

正極板と負極板の間にセパレータが介在されて２次電池が製造される方式には、極板とセパレータがシート状で巻回される巻回方式がある。この方式は、正極材、負極材、セパレータ等の各材料がそれぞれ所定の重ね順番になるように配置された各繰出ロールから繰り出されて重ねられ、ニップロールを経て巻取ロールに連続的に巻き取られていくものである。（例えば、特許文献１参照）。

この方式では、重ねられる材料の数だけの繰出しロール（例えば、特許文献１の場合６個）を広範囲に配置しなければならないので電池製造装置が大型化し、前記繰出しロールの着脱作業に手間を要する。また、巻取りロールに巻き取られた２次電池には巻太りによる体積の増加と、重ねて巻き取られた前記各材料の巻取りロールの幅方向へのずれによる端面からのはみ出しが生じ、搬送、貯留作業、及びケースへの収納作業等が困難である。

そこで、近似このような問題点に鑑みて、枚葉状の正極板と負極板の間にシート状のセパレータを介在させた状態で前記正極板と負極板が交互に位置するように前記セパレータが折り畳まれて２次電池が形成される積層方式が発明されている。（特願２００２−１７８６０３号参照）。

この方式は、シート状のセパレータ上に正極板供給機構によって正極板が載置されてその上に前記セパレータが折り重ねられ、次にその折り重ねられたセパレータ上に負極板供給機構によって負極板が載置されてその上に前記セパレータが折り重ねられ、これらの動作が所定回数繰り返えされて前記正極板と負極板の間に前記セパレータが介在された状態で積層されるものである。

そして、前記積層が完了すると折り重ねられたセパレータが、積層された上流側で切断手段によって幅方向に切断され、積層側にあるセパレータの切断端部がセパレータ端部巻き付け機構によって積層部の外周に巻き付けられる。このことにより積層されたセパレータの折り曲げ部側の周囲がセパレータで覆われるので極板の外部への露出がなく、極板のずれも防ぐことができる。

以上述べたように積層方式によれば、巻回方式による繰出しロールの配置がないので装置がコンパクトで操作が容易であり、巻回方式と比べると体積当たりの容量が向上でき、また、極板の外部への露出やずれがないので短絡が防げると共に、搬送、貯留作業、及びケースへの収納作業も容易に行える。

特開平１１−２８８７３３号公報

しかしながら、前記積層方式においては、セパレータへの極板の供給が正極板と負極板と交互に行われ、その度にセパレータが折り重ねられていくので製造にかなりの時間がかかり生産性が極めて低いという問題がある。また、積層されたセパレータの折り曲げ部側の周囲がセパレータの巻き付けによって覆われているものの、装置の構成上セパレータの巻き付けを多重にすることができないので、電池の取り扱い時における擦過等が要因となって巻き付けられたセパレータが破損し易いという問題も発生している。

本発明は、前記特願２００２−１７８６０３号の積層方式に鑑みてなされたものであり、生産性がより向上し、極板の露出による短絡等がない安全性の高い２次電池の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため本発明の２次電池製造方法は、セパレータ供給部から送り出されるシート状セパレータの、
ａ．片面側へ枚葉状の正極板を、その反対面側へ枚葉状の負極板を配置して、
ｂ．前記セパレータの両縁側に位置する正極板及び負極板の両端部を前記セパレータを挟んでクランプし、
ｃ．クランプした状態でクランプ部を半回転して、前記ａ．〜ｃ．の動作を繰り返し、正極板と負極板の間にセパレータを介在させて積層型の電池を形成することを特徴としている。

そして、正極板と負極板の間にセパレータが介在して所定回数積層された後そのセパレータを切断し、その切断端と積層されたセパレータの外周部とを粘着テープて貼り合わせるようにしている。

また、本発明の２次電池製造方法では、前記セパレータの片面側へ配置される正極板とその反対面へ配置される負極板を、セパレータの長手方向における同じ位置に、同時に配置するようにしている。

本発明の２次電池製造装置においては、セパレータ供給部から送り出されるシート状セパレータの片面側へ枚葉状の正極板を、その反対面側へ枚葉状の負極板をそれぞれ配置する動作を繰り返す正極板供給機構及び負極板供給機構と、セパレータの両面に配置された正極板と負極板のセパレータの両縁側に位置する両端部をセパレータを介在してクランプし、セパレータへ正極板と負極板が配置される動作と交互に半回転する動作を繰り返す回転チャック機構を備えたことを特徴としている。

さらに、セパレータ供給部から送り出されるシート状セパレータの片面側へ枚葉状の正極板を、その反対面側へ枚葉状の負極板をそれぞれ配置する動作を繰り返す極板供給機構と、この極板供給機構によってセパレータの両面に配置された正極板と負極板のセパレータの両縁側に位置する端部をそのセパレータを介在してクランプし、セパレータへ極板が配置される動作と交互に半回転する動作を繰り返す回転チャック機構と、前記極板供給機構と前記回転チャック機構によって積層が行われた後セパレータを切断する切断機構と、セパレータが切断された後その切断端と積層されたセパレータの外周部とを粘着テープで貼り合わせるテープ貼付機構を備えた構成にすることもできる。

また、本発明の２次電池製造装置では、セパレータ供給部から送り出されるセパレータを所定の位置まで引き出す上部グリップチャックと、前記所定の位置で上部グリップチャックから前記セパレータを受け取り、その位置から所定の長さまでセパレータを引き出す下部グリップチャックを備えている。

本発明によれば、シート状セパレータの片面側に正極板を、その反対面側に負極板を同時に配置し、その正極板と負極板間に前記セパレータを介在して正極板と負極板の両端部をクランプし、そのクランプ部を半回転して、以降、前述の動作を繰り返し正極板と負極板間にセパレータを介在させて積層型の２次電池を製造するようにしているので、従来のセパレータが折り畳まれる積層方式に比べて生産性が高く、単位時間当たりの生産量が大幅に増えるので非常に経済的である。

また、２次電池においては、セパレータの巻回によって正負極板のセパレータ幅方向の端部がセパレータによって多重に覆われるので、電池の取り扱い時における擦過等によるセパレータの破損が防げる。その結果、極板の露出による短絡等の事故が防げ安全性が高くなる。

以下に本発明の２次電池製造装置の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は２次電池製造装置の各要部の配置を示す概略斜視図で、図２はその全体構成図であり、まず、図１、図２に基づいて本発明の２次電池製造装置の概略構成を説明する。

２次電池製造装置は、セパレータ１００が送り出されるセパレータ供給部１と、送り出されたセパレータ１００を挟持して所定位置まで引き出す上部グリップチャック１１と、その所定位置でセパレータ１００を上部グリップチャック１１から受け取って挟持しその受け取り位置から所定長さまでセパレータ１００を引き出す下部グリップチャック２０を有し、上部グリップチャック１１の下方にセパレータ１００に枚葉状の正極板（以後正極板と称する）１１０を供給して配置する正極板供給機構３０と枚葉状の負極板（以後負極板と称する）１２０を供給して配置する負極板供給機構３１がセパレータ１００を挟んで対向位置に設けられ、正極板供給機構３０と負極板供給機構３１によってセパレータ１００に配置される正極板１１０と負極板１２０をセパレータ１００を介在してクランプし、その状態で半回転する回転チャック機構４５が、正極板供給機構３０と負極板供給機構３１に交差する方向に設けられている。

また、上部グリップチャック１１とセパレータ供給部１の間に、リール２から引き出されるセパレータ１００の幅方向の位置を検出するセンサー６５と、センサー６５と上部グリップチャック１１の間にリール２から引き出されるセパレータ１００の張力を制御するダンサー部６０が設けられている。

このような構成により、前記セパレータ１００へ正極板１１０と負極板１２０を配置する動作と、正極板１１０と負極板１２０をセパレータ１００を介在してクランプした状態で半回転する動作の繰り返しによって正負極板とセパレータが積層されていき２次電池が形成されるようになっている。

さらに、所定量積層された後、回転チャック機構４５の上流側でセパレータ１００を切断する切断機構７５、積層された側のセパレータ１００の切断端と積層されたセパレータ１００の外周部を粘着テープで貼り合わせるテープ貼付機構８５及び前記テープで固定された２次電池製品を取り出す取出ハンド９５がそれぞれ要所に配設されている。

次に、各要部を詳細に説明する。セパレータ供給部１は図１、図２に示されるように、セパレータ１００が巻き取られたリール２を軸受け（図示せず）を介して回転自在に支持するブラケット３が、ブラケット３とベース４の間に設けられた公知である一対の摺動レール５（２カ所）を介して設置され、ブラケット３の裏側にこのブラケット３を移動させる移動機構６を備えた構成になっている。なお、リール２にはモータ７が連結されておりこのモータ７によってリール２が回転してセパレータ１００が送り出されるようになっている。

セパレータ供給部１の移動機構６は、ネジ軸８に螺合するナット部９がブラケット３の裏面に固着されており、ネジ軸８がナット部９に螺合され、ネジ軸８の端部側にはモータ１０が連結されている。そして、このモータ１０によってネジ軸８が回転されることによりブラケット３がセパレータ１００の幅方向に摺動レール５を介して出入りするようになっている。つまり、このモータ１０はリ−ル２から送り出されるセパレータ１００の幅方向における正規位置からのずれをセンサ６５による位置検出に基づいて正規位置へ補正するよう制御されている。なお、センサ６５は後述する取付板６８から延設されている。

セパレータ１００が搬送される経路部には支柱６６、６７によって取付板６８が構設されている。その取付板６８には回転自在に複数のガイドローラ６１が、また、セパレータ１００が鉛直方向に下る起点にはガイドローラ６１aが取り付けられ、その内の２箇所のガイドローラ６１間にダンサー部６０が設けられている。このダンサー部６０はダンサロール６２の昇降を引っ張りバネによって規制して搬送されるセパレータ１００の張力を一定に保つものである。前記引っ張りバネに代わって、重り、あるいは流体シリンダによることも可能である。

取付板６８のガイドローラ６１aから鉛直方向の所定位置には上部グリップチャック１１が設けられ、セパレータ供給部１から送り出されてくるセパレータ１００の端部がその位置で挟持されてさらに引き出されるようになっている。

上部グリップチャック１１は、図１、図３、図４に示されるようにエアーチャック１２と一対のフィンガー１３からなり、取付板６８にブラケット１４を介して取り付けられた昇降装置１５によって昇降するようになっている。

一対のフィンガー１３は圧空源（図示せず）からの圧空によってエアーチャック１２が作動することにより開閉するようになっている。また、昇降装置１５は、サーボモータ１６が本体１７の上部に取り付けられ、その本体１７にサーボモータ１６に連結されてネジ軸１８が内設されており、ネジ軸１８にはエアーチヤック１２と一体化されたナット部１９が螺合されており、サーボモータ１６によってネジ軸１８が回転することにより上部グリップチャック１１が本体１７に系合して昇降する構成になっている。

前記所定位置でフィンガー１３が閉じてセパレータ１００の端部が挟持されると、昇降装置１５のネジ軸１６の回転によってセパレータ１００が後述する下部グリップチャック２０への所定の受け渡し位置まで引き出される（フィンガー１３の下降）。そして、受け渡しが完了するとフィンガー１３は開となってセパレータ１００が解放され、昇降装置１５のネジ軸１６の逆回転によってフィンガー１３が前記所定位置まで上昇する。なお、フィンガー１３のセパレータ１００の挟持は、セパレータ１００が下部グリップチャック２０に挟持されるようにその挟み代分をフィンガー１３より先に出した状態で行うようになっている。

下部架台６９には下部グリップチャック２０が設けられており、上部グリップチャック１１で受け渡し位置まで引き出されたセパレータ１００を迎えに行って受け取り、さらに下部架台６９の下方まで引き出すようになっている。

下部グリップチャック２０は図１、図２に示されるように、エアーチャック２１と一対のフィンガー２２からなり、下部架台６９にブラケット（図示せず）を介して取り付けられた昇降装置２３によって昇降するようになっている。

一対のフィンガー２２は圧空源（図示せず）からの圧空によってエアーチャック２１が作動することにより開閉するようになっている。また、昇降装置２３は、サーボモータ２４が本体２５下部に取り付けられ、その本体２５にサーボモータ２４からベルト２６を介して回転が伝動されるネジ軸２７が内設されており、ネジ軸２７にはエアーチャック２１と一体化されたナット部２８が螺合されており、サーボモータ２４によってネジ軸２７が回転することによりエアーチャック２１が本体２５に系合して昇降する構成になっている。

下部グリップチャック２０は、上部グリップチャック１１で受け渡し位置まで引き出されたセパレータ１００を昇降装置２３のネジ軸２７の回転によって迎えに行き（フィンガー２２の上昇）、フィンガー２２が閉じることによりセパレータ１００の端部を挟持する。そして、セパレータ１００を昇降装置２３のネジ軸２７の逆回転によって下部架台６９の下方所定位置まで引き出す（フィンガー２２の下降）。

このとき、フィンガー２２はセパレータ１００を挟持したままの状態であり、セパレータ１００はガイドローラ６１ａから鉛直方向に下部グリップチャック２０まで張設される。この張設される量、すなわち、下部グリップチャック２０のフィンガー２２が下降する距離は、セパレータ１００が所定量積層される分であり、下部グリップチャック２０は前述した回転チャック機構４５の半回転毎にその分のセパレータ１００を供給するため上昇するように制御される。

図２に示されるように、所定位置に位置する上部グリップチャック１１とセパレータ１００を挟持した下部グリップチャック２０間の略中央部にはセパレータ１００に対向して正極板供給機構３０と負極板供給機構３１が配置されている。なお、正極板供給機構３０と負極板供給機構３１は互いに対称の関係にあるので説明は正極板供給機構３０についてのみ行なう。

正極板供給機構３０は図５、図６、図７に示されるように、正極板１１０を積載するターンテーブル３２と、正極板１１０を吸着保持してセパレータ１００まで搬送し配置する極板供給部３３からなっている。

ターンテーブル３２は、下部架台６９に取り付けられた回転式エアーシリンダ３４と、その回転式エアーシリンダ３４に一体的に取り付けられたテーブル本体３５を有しており、テーブル本体３５に正極板１１０が２山／組として（イ）、（ロ）の２領域に分けられて積載されている。同じく、負極板１２０も２山／組として（ハ）、（ニ）の２領域に分けられて積載されている。

極板供給部３３は、下部架台６９に取り付けられた架台３６にセパレータ１００の幅面に交差する方向に公知である一対の摺動レール３７が敷かれ、この摺動レール３７に固定されたブラケット３８に極板供給本体３９が取り付けられた構成になっている。極板供給本体３９が取り付けられたブラケット３８の摺動レール側には、ネジ軸にナット部が螺合してネジ軸の回転によってナット部が移動する公知のネジ軸機構４３が備わっており、前記ネジ軸にはサーボモータ４４が連結されている。このサーボモータ４４の正逆回転によって前記ネジ軸が正逆回転し、極板供給本体３９が摺動レール３７を介してセパレータ１００の幅面に向かって前進後退するようになっている。

また、この極板供給本体３９の端部には流体シリンダ４０がテーブル本体３５に積載された極板に向かって伸縮するように設けられ、流体シリンダ４０には正極板１１０に面して吸着盤４１が備わっており、この吸着盤４１は正極板側と負極板側との高さ方向の位置が同一となっている。そして、極板供給本体３９の流体シリンダ４０と反対側の端部には流体シリンダ４０を首振り動作させるサーボモータ４２が取り付けられている。

正極板供給機構３０と負極板供給機構３１は、セパレータ１００の片面側に正極板１１０を、その反対面側に負極板１２０をセパレータ１００の長手方向の同位置に同時に配置するものであり、その動作は次のとおりである。（図１、図５、図６、図７−（１）、図７−（２）参照）。

極板供給本体３９の流体シリンダ４０の伸長によって吸着盤４１が、テーブル本体３５に積載されている（イ）部のａ位置の正極板１１０（負極板１２０においては（ハ）部のａ’位置）まで下降して正極板１１０と負極板１２０を吸着保持する。すると、流体シリンダ４０の後退によって吸着盤４１が正極板１１０と負極板１２０を吸着保持した状態で上昇する。この吸着盤４１は吸着用孔が穿設された複数の吸着パッド（図示せず）が装着され、この吸着用孔に連通して送風機などの負圧源を有する負圧用管（図示せず）が連結されて極板が吸着保持されるようになっている。

吸着盤４１が上昇すると流体シリンダ４０がサーボモータ４２によってセパレータ１００の方向に９０°回転され、吸着盤４１に吸着保持された正極板１１０と負極板１２０がセパレータ１００の両幅面に対面する。そして、正極板１１０と負極板１２０は各々サーボモータ４４の回転による極板供給本体３９の移動によりセパレータ１００の幅面まで同時に搬送されて幅面に当接される。

すると、後述する回転チャック機構４５によって、正極板１１０と負極板１２０がセパレータ１００を介在してセパレータ１００の幅方向の両端部でクランプされる。クランプされると吸着盤４１の吸着保持が解除されて極板供給本体３９がサーボモータ４４の逆回転によって後退し、吸着盤４１がテーブル本体３５に積載された正極板１１０と負極板１２０の上方に位置する。

セパレータ１００を介在して回転チャック機構４５にクランプされた正極板１１０と負極板１２０は、その状態で回転チャック機構４５によって半回転される。これで正極板１１０と負極板１２０の間にセパレータ１００が介在した２次電池の１層目が形成されることになる。

次に、テーブル本体３５の正極板１１０と負極板１２０の上方に位置している吸着盤４１は、（イ）部のｂ位置の正極板１１０（負極板１２０においては、（ハ）部のｂ’位置）まで下降して正極板１１０と負極板１２０を吸着保持し、前述した行程により前記１層目が形成された２次電池の両面に各々当接させる。このとき、回転チャック機構４５はまだ１層目をクランプした状態であり、１層目が形成された２次電池の両面に正負極板が当
接されて２次電池が保持された後クランプが解除されて回転チャック機構４５が後退し、
次に２層目の正極板１１０と負極板１２０がセパレータ１００を介在した状態で回転チャック機構４５が進出してきてセパレータ１００の幅方向の両端部がクランプされ、回転チャック機構４５が半回転することで３層目が形成される。

以降の行程は前述通りであり、このように、正極板１１０と負極板１２０のセパレータ１００の両面への配置と回転チャック機構４５の半回転を交互に繰り返すことによって、正極板１１０と負極板１２０の間にセパレータ１００が介在して所定数積層され２次電池が形成されていく。

ところで、テーブル本体３５への正極板１１０と負極板１２０の積載であるが、正極板１１０においては（イ）部にａ、ｂの２山が端子１１０-1を外側にして置かれ、（ロ）部にｃ、ｄの２山が端子１１０-1を同じく外側にして（イ）部とは相反する向きに置かれる。一方、負極板１２０においては、（ハ）部にａ’、ｂ’の２山が端子１２０-1を内側にして正極板１１０の（イ）部と同じ向きに置かれ、（ニ）部にｃ’、ｄ’の２山が端子１２０-1を同じく内側にして（ハ）部とは相反する向きに置かれる。そして、極板が積層された各山の四方がテーブル本体３５に植設された複数の位置決ピン３５-1で位置決めされている。

前述した吸着盤４１による正負極板のセパレータ１００への積層毎の搬送順序は、（イ）部ａ位置の正極板１１０と（ハ）部ａ’位置の負極板１２０が同時に、次に、（イ）部ｂ位置の正極板１１０と（ハ）部ｂ’位置の負極板１２０が同時に搬送される順である。
つまり、（イ）、（ハ）部のａ、ａ’の組合わせとｂ、ｂ’の組合わせが交互に搬送されるようになっている。

この要領にて極板を搬送する理由は、セパレータを介在した正負極板が半回転毎に積層されていくとき、正極板の端子１１０-1同士が同じ位置に、また、負極板の端子１２０-1同士が正極板の端子１１０-1と離れたところで同じ位置に積層されるようにするためである。（図８参照）。

（イ）部の正極板１１０（ａ、ｂ）及び（ハ）部の負極板１２０（ａ’、ｂ’）が使い果たされると、回転式エアーシリンダ３４によってテーブル本体３５を半回転させて、（ロ）部の正極板１１０（ｃ、ｄ）及び（ニ）部の負極板１２０（ｃ’ｄ’）をセパレータ１００に搬送する。そして、（イ）部に正極板１１０が、（ハ）部に負極板１２０が補給される。

なお、図７−（１）と図７−（２）に示す負極板１２０と正極板１１０を逆に配置しても構わない。

次に、回転チャック機構４５について図２、図９、図１０を参照して説明する。回転チャック機構４５は前述したように、正負極板１１０、１２０の間にセパレータ１００を介在した状態でそれらを半回転する動作を繰り返すものであり、エアーチャック４６と一対のフィンガー４７からなる回転チャック４８がセパレータ１００の幅方向の両端を挟持するように対向して設けられている。この一対のフィンガー４７は圧空源（図示せず）からの圧空によってエアーチャック４６が作動することにより開閉するようになっている。

回転チャック４８は各々共通取付板４９に軸受（図示せず）を介して回転可能に取り付けられ、反フィンガー４７側端部に歯付プーリ５０ａが取り付けられている。回転チャック４８の下方にはセパレータ１００の幅方向でセパレータ１００を挟んだ両側にスプライン軸５１が離れて２本位置し、そのスプラインに系合されたボス５２が軸受（図示せず）を介して共通取付板４９に回転自在に取り付けられている。そして、一方のスプライン軸５１の２カ所のボス５２には回転チャック４８の各々の歯付プーリ５０ａに対応する位置に歯付きプーリ５０ｂが取り付けられ、歯付きプーリ５０ａと５０ｂ間には歯付きベルト５３ａが掛け渡されている。

２本のスプライン軸５１は下部架台６９からエアーチャック４６の両側に立設された側板５４に軸受（図示せず）を介して回転自在に支持され、歯付きプーリ５０ｂが取り付けられたスプライン軸５１の一方の端部は側板５４から突出しており、その部分に歯付きプーリ５０ｃが取り付けられている。

また、歯付きプーリ５０ｃ側の側板５４にボルト５５によってサーボモータ５６が取り付けられ、そ出力軸に歯付きプーリ５０ｃに対応して歯付きプーリ５０ｄが取り付けられ、歯付きプーリ５０ｃと歯付きプーリ５０ｄ間には歯付きベルト５３ｂが掛け渡されている。

このようにして、サーボモータ５６の回転を歯付きベルト５３ｂ及び５３ａを介して回転チャック４８に伝達し回転チャック４８を回転させるようになっている。

２カ所の共通取付板４９の下方には、下部架台６９からブラケット５７を介して流体シリンダ５８ａが設けられ、流体シリンダ５８ａにブラケット５９がそのシリンダロッドの伸縮に伴って移動するように取り付けられており、そのブラケット５９に流体シリンダ５８ｂが取り付けられてシリンダロッドが共通取付板４９に連結されている。

この流体シリンダ５８ｂのシリンダロッドの伸縮によって共通取付板４９がスプライン軸５１を移動し、エアーチャック４６のフィンガー４７がセパレータ１００の両端部をクランプする位置まで進出、また、次にクランプするまでの間後退するようになっている。

なお、流体シリンダ５８ａはセパレータ１００の幅サイズの変更に対応するためのものであり、そのシリンダロッドの伸縮によって流体シリンダ５８ｂがブラケット５９を介して移動し、それに伴って共通取付板４９が移動することによってエアーチャック４６のフィンガー４７の位置をセパレータ１００の幅に適応させることができる。

以上述べた回転チャック機構４５の動作は次のとおりであるが、回転チャック機構４５の動作については前述の正負極板供給機構３０、３１の説明中でも述べているものである。

セパレータ１００の両面に正極板供給機構３０及び負極板供給機構３１から正極板１１０と負極板１２０が供給されてセパレータ１００を介在した状態で、フィンガー４７がセパレータ１００と正負極板１１０、１２０の両端部をクランプする位置まで進出してクランプする。次に、クランプした状態から回転チャック４８が半回転する分サーボモータ５６が回転して正負極板１１０、１２０間に介在したセパレータ１００が半回転される。そして、再度前述のように正負極板１１０、１２０がセパレータ１００の両面に供給されるとフィンガ４７のクランプが解除されてフィンガ４７が一旦後退し、再度セパレータ１００と正負極板１１０、１２０の両端部をクランプする位置まで進出して新たに供給された正負極板１１０、１２０間に介在するセパレータ１００が半回転される。以降、前述した動作が繰り返されることによってセパレータ１００が正負極板１１０、１２０間に介在して所定回数積層されるようになっている。
なお、セパレータ１００の半回転毎の供給は、回転チャック機構４５の上方からはセパレータ供給部１から送り出されて上部グリップチャック１１で案内され、また、下方からはセパレータ１００の長手方向端部を挟持した下部グリップチャック２０のフィンガー２２が下方所定位置から半回転毎に上昇して行くことにより行われる。

このようにセパレータ１００が所定回数積層され終わると、セパレータ１００は、図２、図１１、図１２に示される回転チャック４５の上方に位置する切断機構７５によって所定位置で切断される。この切断機構７５は超音波カッタ７６と、その超音波カッタ７６をセパレータ１００の幅方向に移動させるサーボアクチュエータ７７から成っている。

サーボアクチュエータ７７は、伸縮するロッド７８とそれを収納して保持する本体７９とロッド７８を伸縮作動させるサーボモータ８０を有している。本体７９は下部架台６９から立設された支柱８２に固定されており、サーボモータ８０は連結枠８３を介して本体７９に連結されている。

サーボモータ８０によるロッド７８の伸縮動作は、ロッド７８がねじ軸とナットとで形成され、前記ねじ軸に例えば、連結枠８３内でプーリとベルトを介してサーボモータ８０の回転が伝達されてねじ軸が回転することにより行われる（図示せず）。他の手段として、単にシリンダとピストンによる構成とすることも可能である。

このロッド７８は超音波カッタ７６に連結部材８１によって連結されており、ロッド７８の伸縮によって超音波カッタ７６が移動するようになっている。つまり、サーボアクチュエータ７７のロッド７８の進出により超音波カッタ７６がセパレータ１００の幅方向に移動しながらセパレータ１００に向かって所定量の超音波を照射することによってセパレータ１００が切断される。

なお、上述の超音波カッタ７６に変えて切断刃を有する刃物を使用することも可能である。

セパレータ１００が所定回数積層されて切断されると、テープ貼付機構８５によって積層された側のセパレータ１００の切断端と積層された外周部とが粘着テープで貼り合わされて２次電池が形成される。（図８参照）。

テープ貼付機構８５は図３に示されるように（図１には模式的に示されている）、取付板６８に回転自在に支持されたリール８６に巻回されて複数のガイドローラ８７に掛け渡された粘着テープ８８を吸着して引き出す吸着プレート８９と、引き出された粘着テープ８８を切断するカッター機構９０と、吸着プレート８９から粘着テープ８８を受け取り２次電池外周面まで伸出してセパレータ１００の切断端と積層された外周部とに粘着テープ８８を貼り付ける貼付ハンド９１から成っている。

貼付ハンド９１はテープ保持部材９２とテープ保持部材９２を伸縮させる流体シリンダ９３を有している。このテープ保持部材９２と前記吸着プレート８９には吸着用孔が穿設された複数の吸着パッド（図示せず）が装着され、その吸着用孔に連通して負圧源を有する負圧用管（図示せず）が連結されて粘着テープ８８が吸着保持されるようになっている。

以上から成るテープ貼付機構８５は、取付板６８に取り付けられたブラケット９４を介し、回転チャック機構４５の回転中心４５ａに向かって取り付けられている。

粘着テープ８８の積層外周面への貼り付け動作は次のとおりである。
粘着テープ８８を吸着した吸着プレート８９が流体シリンダ機構（図示せず）によって貼付ハンド９１のテープ保持部材９２に正対する位置まで移動し、次に貼付ハンド９１のテープ保持部材９２が粘着テープ８８を吸着する。すると吸着プレート８９の吸着作用が解除されて吸着プレート８９が元の位置までもどり、その位置で再び粘着テープ８８を吸着する。

そして、刃部を有する刃物（図示せず）から成るカッター機構９０が流体シリンダ機構（図示せず）によって下降し、粘着テープ８８がテープ保持部材９２と吸着プレート８９の間で切断される。

なお、吸着プレート８９への粘着テープ８８の吸着であるが、吸着プレート８９の吸着面には粘着テープの粘着面が来る。しかし、吸着プレート８９の吸着面に非粘着処理（セラミック粒子による粘着面積削減処理）を施すことによって粘着テープ８８が粘着力によって吸着プレート８９の吸着面に引っ着くことはない。

次に、切断された粘着テープ８８を吸着保持しているテープ保持部材９２が回転チャック機構４５の回転中心４５ａに向かって伸出して行き、回転チャック機構４５部で積層された２次電池の外周面が正対する位置にきたとき（２次電池は回転チャック機構４５に保持された状態である。）粘着テープ８８を前記外周面に押し付けて貼り付ける。貼り付け後は吸着作用が解除されてテープ保持部材９２は元の位置にもどる。そして、２次電池は積層外周面にセパレータ１００の切断端が粘着テープ８８の貼り付けによって固定され、取出ハンド９５によって取り出される。

この取出ハンド９５は図３、図４に示されるように、圧空源（図示せず）からの圧空によってエアーチャック９６が作動することにより開閉する一対のフィンガー９７を有し、エアーチャック９６が流体シリンダ９８によって回転チャック機構４５の回転中心４５ａに向かって伸縮するようになっている。また、流体シリンダ９８は旋回支点９９を中心にブラケット１０２を介して取付板６８に取り付けられた旋回アクチュエータ１０３によって下方に所定角度旋回するようになっている。

取出ハンド９５の動作は次のとおりである。積層外周面にセパレータ１００の切断端が粘着テープ８８の貼り付けにより固定されると、流体シリンダ９８によってエアーチャック９６が回転チャック機構４５の回転中心４５ａに向かって進出して行き、フィンガー９７が２次電池の外周部をエアーチャック９６の作動により挟持する。すると、回転チャック機構４５のフィンガ４７が２次電池のクランプを解除し、取出ハンド９５のフィンガー９７が２次電池を挟持したまま流体シリンダ９８が後退してエアーチャック９６が元の位置まで戻る。

そして、流体シリンダ９８がその位置から旋回支点９９を中心に下方に旋回アクチュエータ１０３によって所定角度旋回され、その位置で取出ハンド９５のフィンガー９７が２次電池の挟持を解除して２次電池が取り出され、別途搬送されて収納される。

このように所定回数積層され終わる毎に、以上の行程が繰り返されて２次電池が製造されて行く。

ここで、本発明であるセパレータ１００への正負極板１１０、１２０の供給から正負極板１１０、１２０間にセパレータ１００が介在して積層（巻回）される動作を理解し易いよう、図１３−（１）〜図１３−（１１）を参照に順を追って説明する。

［ステップ１］
セパレータ供給部からセパレータ１００が送り出されその端部が上部グリップチャック１１のフィンガー１３に挟持されて下方へ引き出される。（図１３−（１））。

［ステップ２］
下方へ引き出されたセパレータ１００を下部グリップチャック２０が迎えに行き、フィンガー２２がセパレータ１００の端部を挟持して上部グリップチャック１１からセパレータ１００を受け取り、さらに下方まで引き出す。（セパレータの所定積層分）。上部グリップチャック１１は元の位置まで上昇し、下部グリップチャック２０はセパレータ１００を挟持したままである。（図１３−（２）、図１３−（３））。

［ステップ３］
上部グリップチャック１１と下部グリップチャック２０の略中央部でセパレータ１００の一方の面側に正極板供給機構３０によって、また、他方の面側に負極板供給機構３１によって、それぞれの吸着盤４１に吸着保持された正極板１１０及び負極板１２０が搬送されて当接される。（図１３−（４）、図１３−（５））。

［ステップ４］
セパレータ１００の両面に正負極板１１０、１２０が当接された所に回転チャック機構４５のフィンガー４７が進出してきて、正負極板１１０、１２０の両端をセパレータ１００を正負極板１１０、１２０間に介在した状態でクランプする。（図１３−（６））。

［ステップ５］
回転チャック機構４５のフィンガー４７が、正負極板１１０、１２０の両端をクランプした状態で正負極板供給機構３０、３１が退避し、吸着盤４１が正負極板１１０、１２０から離脱する。（図１３−（７））。

［ステップ６］
回転チャック機構４５が、フィンガー４７が正負極板１１０、１２０間にセパレータ１００を介在してクランプした状態で半回転し、セパレータ１００が巻回される。（図１３−（８））。

［ステップ７］
ステップ６の状態（図１３−（８））で、ステップ３のセパレータ１００への正負極板１１０、１２０の当接が行われた後、回転チャック機構４５がフィンガー４７のクランプが解除されて退避する。

［ステップ８］
ステップ４〜ステップ７が所定回数繰り返されてセパレータ１００が正負極間に介在して積層されて行く（図１３−（９）、図１３−（１０）、図１３−（１１））。

なお、以上述べたセパレータ供給部１からのセパレータ１００の送り出し動作、上部グリップチャック１１及び下部グリップチャック２０によるセパレータ１００の引き出し動作、正負極板供給機構３０、３１による正負極板１１０、１２０の供給動作、回転チャック機構４５によるセパレータ１００の巻回動作、切断機構７５によるセパレータ１００の切断動作、テープ貼付機構８５によるセパレータ１００の積層外周部へのテープ貼り付け動作、取出しハンド９５による２次電池製品の取り出し動作等における所定のモータ、流体シリンダー、エアーチャック等の作動順序、作動量、作動時間等はそれらのデータが別途制御装置（図示せず）に入力されて制御される。

本発明である２次電池製造装置の各要部の配置を示す概略斜視図である。 本発明である２次電池製造装置の全体構成を示す正面図である。 上部グリップチャック、テープ貼付機構及び取出ハンドを示す正面図である。 図３におけるＡ−Ａ矢視図である。 図２におけるＢ−Ｂ矢視図である。 正極板供給機構を示す正面図である。 図６におけるＣ−Ｃ矢視図である。 本発明の２次電池を示す斜視図である。 図２におけるＤ−Ｄ矢視図である。 図９におけるＥ−Ｅ矢視図である。 図２におけるＦ−Ｆ矢視図である。 図１１におけるＧ−Ｇ矢視図である。 セパレータの巻回動作を示す模式図である。

符号の説明

１ セパレータ供給部
１１ 上部グリップチャック
１２、２１、４６、９６ エアーチャック
１３、２２、４７、９７ フィンガー
１５ 昇降装置
２０ 下部グリップチャック
３０ 正極板供給機構
３１ 負極板供給機構
３２ ターンテーブル
３３ 極板供給部
４５ 回転チャック機構
４８ 回転チャック
５８ａ、５８ｂ、９８ 流体シリンダ
７５ 切断機構
７６ 超音波カッタ
７７ サーボアクチュエータ
８５ テープ貼付機構
８８ 粘着テープ
８９ 吸着プレート
９０ カッター機構
９１ 貼付ハンド
９２ テープ保持部材
９５ 取出しハンド
１００ セパレータ
１１０ 正極板
１２０ 負極板

Claims (6)

1. セパレータ供給部から送り出されるシート状セパレータの、
   ａ．片面側へ枚葉状の正極板を、その反対面側へ枚葉状の負極板を配置して、
   ｂ．前記セパレータの両縁側に位置する正極板及び負極板の両端部を前記セパレータを挟んでクランプし、
   ｃ．クランプした状態でクランプ部を半回転して、前記ａ．〜ｃ．の動作を繰り返し、正極板と負極板の間にセパレータを介在させて積層型の電池を形成する２次電池の製造方法。
2. 正極板と負極板の間にセパレータが介在して所定回数積層された後そのセパレータを切断し、その切断端と積層されたセパレータの外周部とを粘着テープて貼り合わせて積層型の電池を形成する請求項１に記載の２次電池の製造方法。
3. セパレータの片面側へ配置される正極板とその反対面へ配置される負極板を、セパレータの長手方向における同じ位置に、同時に配置して積層型の電池を形成する請求項１又は請求項２に記載の２次電池の製造方法。
4. セパレータ供給部から送り出されるシート状セパレータの片面側へ枚葉状の正極板を、その反対面側へ枚葉状の負極板をそれぞれ供給して配置する動作を繰り返す正極板供給機構及び負極板供給機構と、セパレータの両面に配置された正極板と負極板のセパレータの幅方向両端側に位置する端部をセパレータを介在してクランプし、セパレータへ正極板と負極板が配置される動作と交互に半回転する動作を繰り返す回転チャック機構を備えた２次電池の製造装置。
5. セパレータ供給部から送り出されるシート状セパレータの片面側へ枚葉状の正極板を、その反対面側へ枚葉状の負極板をそれぞれ供給して配置する動作を繰り返す正極板供給機構及び負極板供給機構と、セパレータの両面に配置された正極板と負極板のセパレータの幅方向両端側に位置する端部をそのセパレータを介在してクランプし、セパレータへ正極板と負極板が配置される動作と交互に半回転する動作を繰り返す回転チャック機構と、前記正極板供給機構及び負極板供給機構と前記回転チャック機構によって積層が行われた後セパレータを切断する切断機構と、セパレータが切断された後その切断端と積層されたセパレータの外周部とを粘着テープで貼り合わせるテープ貼付機構を備えた２次電池の製造装置。
6. セパレータ供給部から送り出されるセパレータを所定の位置まで引き出す上部グリップチャックと、前記所定の位置で上部グリップチャックから前記セパレータを受け取り、その位置から所定の長さまでセパレータを引き出す下部グリップチャックを備えた請求項４又は請求項５に記載の２次電池の製造装置。

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