JP2006147396A - 電極箔の巻取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電極箔の巻取直前において異物の巻き込みを防止できる巻取装置を提供する。
【解決機構】 電極箔14a,14bの搬送経路上には、ブラッシング装置30、撮像装置32および判定装置34がそれぞれ設けられている。ブラッシング装置30は、互いに回転方向の異なる一対のローラ30a,30bを有し、各ローラ30a,30bの外周面には、その全面に亘ってブラシ36が植毛されている。
各電極箔14a,14bの表面に付着した異物は、ブラッシング装置30によってブラッシングされ、その表面から除去されるので、電極箔14a,14bの巻取時において異物の巻き込みを防止することができる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、電池素子またはコンデンサー素子等を構成する帯状の電極箔を巻き取る電極箔の巻取装置に関するものである。

この種の巻取装置として、図８に示す巻取装置(1)がある（例えば、特許文献１参照）。この従来の巻取装置(1)は、設置面に立設された基台(2)と、基台(2)の盤面上に回転可能に設けられた巻芯(3)と切断機(4)とを備えている。

電池素子又はコンデンサー素子等（以下、「電池素子等」という。）を形成する際には、基台(2)の盤面上に回転可能に取り付けられた２個の電極箔巻上体(5)および２個のセパレータ巻上体(6)から電極箔(7)および絶縁用のセパレータ(8)をそれぞれ引き出し、これらを交互に重ね合わせて巻芯(3)にて巻き取る。そして、所定回数巻き取ったところで電極箔(7)およびセパレータ(8)を切断機(4)によって切断し、端面処理することにより電池素子等が完成する。
特開２００２−２９９１９５号

ここで、各電極箔(7)は、アルミニウムや銅などの金属からなる長尺幅広板材の表面にリチウム化合物およびカーボンを主成分とする混練物（活物質）をコーティングしたものを、幅狭（通常、１０〜３０ｍｍ幅である。）で複数の帯材にスリットすることにより形成される。

しかしながら、電極箔(7)の形成過程においては、前記混練物の塊やスリット時の切屑、或いは空気中の塵埃等が異物として電極箔(7)の表面に付着することが多々あり、このような異物が付着した電極箔(7)をそのまま巻き取って電池素子等を形成したのでは、電池素子等の性能低下を招いてしまう。

本発明は上記従来例の問題点を解決することを目的とするもので、巻き取りの直前において異物の巻き込みを防止できる巻取装置を提供することにある。

請求項１に記載の電極箔の巻取装置は、「連続して供給される１または複数の帯状の電極箔(14a)(14b)及び帯状の絶縁用セパレータ(18a)(18b)を、前記セパレータ(18a)(18b)を介して前記電極箔(14a)(14b)を巻き取る電極箔の巻取装置(10)であって、各電極箔(14a)(14b)の搬送経路上には、電極箔(14a)(14b)の表面をブラッシングするブラッシング装置(30)と、ブラッシング後の電極箔(14a)(14b)の表面を撮像する撮像装置(32)と、撮像装置(32)にて撮像された電極箔(14a)(14b)の画像と良品の基準画像とを比較して該電極箔(14a)(14b)の外観の良否を判定する判定装置(34)とが設けられている」ことを特徴とする。

この発明では、電極箔(14a)(14b)の表面がブラッシング装置(30)によってブラッシングされるので、電極箔(14a)(14b)の表面に付着している異物を除去することができる。

また、ブラッシング後の電極箔(14a)(14b)の表面を撮像装置(32)にて撮像し、撮像した画像を判定装置(34)にて良品の基準画像と比較することにより、電極箔(14a)(14b)表面の不良個所（キズやダマなど）の有無を判別することができる。

なお、「ブラッシング後」とは、ブラッシング装置(30)にてブラッシングされた直後を意味することは勿論、後述するように、ブラッシング装置(30)の通過後、更に微粉末除去機構(52)や除電装置(58)を通過した後をも含む概念である。

請求項２に記載の巻取装置は、「ブラッシング装置(30)の前工程に更に集塵機(51)が設けられている」ことを特徴とするものであり、この発明によれば、ブラッシング装置(30)によって除去された異物が集塵機(51)によって確実に取り除かれるので、電極箔(14)の表面に異物が再付着するおそれはない。

請求項３に記載の巻取装置は、「電極箔(14a)(14b)の表面に向けて気体を吹き付ける気体吹付機構(54)と、電極箔(14a)(14b)表面に吹きつけられた気体を吸引回収する気体吸引回収機構(56)とからなる微粉末除去機構(52)がブラッシング装置(30)の後工程に設けられている」ことを特徴とするものである。

この発明によれば、ブラッシング時に微粉化してブラシ(36)の目を潜り抜けた異物を確実に除去できるので、異物の巻き込みが全く無い電池素子等を形成することができる。

請求項４に記載の巻取装置は、「電極箔(14a)(14b)の表面に帯電している静電気を中和するための除電装置(58)がブラッシング装置(30)の後工程に設けられている」ことを特徴とする。

電極箔(14a)(14b)の材質によっては、ブラッシング装置(30)のブラシ(36)との接触（摩擦）により、その表面に静電気が帯電することがある。電極箔(14a)(14b)に静電気が帯電すると、空気中の塵埃等が引き寄せられて電極箔表面に付着してしまう。そして、塵埃等の異物が付着した電極箔(14a)(14b)をそのまま巻き取って電池素子等として用いると、電池素子等の性能が大きく低下してしまう。この点、請求項４に記載の発明によれば、電極箔(14a)(14b)に帯電している静電気を除電装置(58)により中和できるので、上述した問題が生じることはなく、非常に高品位の電池素子等を形成することが可能となる。

この発明によれば、その表面に異物が全く付着していないクリーンな電極箔を用いて電池素子等を形成できるので、非常に高品位な電池素子等を提供することが可能となる。

また、異物の除去後に電極箔の不良個所の有無を判別できるので、不良個所を含む電池素子等を適宜取り除くことにより電池素子等の品質を向上させることができる。

以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。

本発明の適用された電極箔の巻取装置（以下、単に「巻取装置」という。）(10)は、図１に示すように、２個の電極箔巻上体(12)から夫々引き出される帯状の電極箔(14)と、２個のセパレータ巻上体(16)から夫々引き出される帯状のセパレータ(18)とを互い違いに重ね合わせて巻き取ることにより電池素子等を製造するものである。

ここで、電極箔(14)は、アルミニウムや銅などの金属からなる幅狭（本実施例では、約３０ｍｍ幅のものが用いられている）の帯状体の表面にリチウム化合物およびカーボンを主成分とする活物質がコーティングされたものであり、この帯状の電極箔(14)を筒軸(20)に巻き上げることによって電極箔巻上体(12)が形成されている（図１〜２参照）。なお、電極箔(14)には、陽極側電極箔(14a)と陰極側電極箔(14b)とがあり、陽極側電極箔(14a)を筒軸(20)に巻き上げたものが陽極側電極箔巻上体(12a)であり、陰極側電極箔(14b)を筒軸(20)に巻き上げたものが陰極側電極箔巻上体(12b)である。

セパレータ(18)は、陽極側電極箔(14a)と陰極側電極箔(14b)とを絶縁するためのものであり、本実施例では、テフロン（登録商標）などの絶縁性材料からなる糸状体を帯状に編み上げたものが使用されている。そして、このセパレータ(18)を筒軸(20)に巻き上げることにより、各セパレータ巻上体(16a)(16b)が形成されている。

巻取装置(10)は、基台(22)、巻取機構(24)、２個の異物除去検査機構(26)、切断機(28)および選別装置(29)などにより構成されている。

基台(22)は、前記巻取機構(24)、異物除去検査機構(26)、切断機(28)および選別装置(29)などを支持するためのものである。基台(22)の盤面には、複数（本実施例では４つ）の軸受（図示省略）がさらに設けられており、この各軸受に電極箔巻上体(12a)(12b)およびセパレータ巻上体(16a)(16b)の各筒軸(20)が着脱可能、且つ、回転可能に取り付けられている。

巻取機構(24)は、陽極側電極箔(14a)、陰極側電極箔(14b)、セパレータ(18a)および(18b)の搬送経路の終点に設けられ、これら帯状体を巻き取るためのものであり、巻芯(24a)と、巻芯(24a)を回転させるためのモーターのような回転駆動体（図示省略）とで構成されている。

各異物除去検査機構(26)は、電極箔(14)（(14a)(14b)）の搬送経路上にそれぞれ設けられ、電極箔(14)（(14a)(14b)）表面に付着している異物の除去と外観検査とを行うものであり、図３に示すように、ブラッシング装置(30)、撮像装置(32)および判定装置(34)を備えている（図３では、図１と異なり電極箔(14)の搬送方向が横方向になっている。）。

なお、各異物除去検査機構(26)の配置位置は、各電極箔(14)（(14a)(14b)）の搬送経路上であれば特段限定されるものではないが、巻取機構(24)に近い位置に設けるようにすれば、空気中に浮遊する塵埃等がブラッシング後の電極箔(14)表面に付着するのを防止できる点で好ましい。

ブラッシング装置(30)は、電極箔(14)の表面に付着している異物を除去するためのものであり、互いに回転方向の異なる一対のローラ(30a)(30b)を有する。各ローラ(30a)(30b)の外周面には、その全面に亘ってブラシ(36)が植毛されており、ローラ(30a)(30b)間の隙間を電極箔(14)が通過する際、ブラシ(36)の先端が電極箔の表面に接触して電極箔(14)の表面をブラッシングできるようになっている。

撮像装置(32)は、ブラッシング装置(30)の後工程（下流側）に設けられ、ブラッシング後の電極箔(14)の外観を撮像するためのものであり、ＣＣＤカメラ(38)と光源(40)とで構成されている。なお、撮像装置(32)は、電極箔(14)の両面を撮像できるように、電極箔(14)の上下面両側にそれぞれ配置されている。

ＣＣＤカメラ(38)は、電極箔(14)の表面を撮像するためのものである。ＣＣＤカメラ(38)には、後述する画像処理装置(44)が接続されており（図４参照）、ＣＣＤカメラ(38)にて撮像した画像がビデオ信号として画像処理装置(44)に送信される。

光源(40)は、例えば、ＬＥＤなどの点状照明をリング状に配列したものであり（勿論、蛍光灯などの線状照明をリング状に形成したものを使用してもよい。）、この光源(40)がＣＣＤカメラ(38)の前方に取り付けられている。なお、本実施例では、撮像装置(32)の方式として「ラインセンサ方式」が採用されており、光源(40)は常時点灯しているが、「ストロボ方式」を採用した場合には、光源(40)が所定間隔で点灯することになる。

判定装置(34)は、撮像装置(32)にて撮像された電極箔(14)の画像と良品の基準画像とを比較して電極箔(14)の外観の良否を判定するものであり、図４に示すように、カメラトリガ(42)、画像処理装置(44)、パソコン(46)および制御部(48)を有する。なお、判定装置(34)では、以下に示す処理が行われて電極箔(14)の外観の良否が判定される。

電極箔(14)の巻き取りが開始されると、これが引き金となってトリガ信号がカメラトリガ(42)から画像処理装置(44)に送信される。

トリガ信号を受信した画像処理装置(44)は、ＣＣＤカメラ(38)から連続的に送られてくるビデオ信号の中から所定のタイミングにて電極箔(14)の画像を取り込む。

そして、この取り込んだ画像と、予め登録されている良品の基準画像とを比較して電極箔(14)の外観の良否を判定する。なお、画像処理装置(44)には、パソコン(46)が接続されており、前記画像取り込みのタイミングや判定条件などの設定変更をしたり、取り込んだ電極箔(14)の画像を表示画面に表示して判定結果を画面上で確認できるようになっている。

上記良否判定の結果、取り込んだ画像にキズ等の不良箇所が見つかった場合、画像処理装置(44)は、ＮＧ信号を制御部(48)に送信する。すると、制御部(48)は、現在巻き取り作成中の電池素子等を「不良品」として処理する。逆に、不良個所が見つからなかった場合には、良品として処理される。

切断機(28)は、巻取機構(24)にて所定巻数巻き取られた電極箔(14)およびセパレータ(18)を切断するためのものである。

選別装置(29)は、形成された電池素子等を良品と不良品とに選別することを目的として巻取機構(24)の下方に設けられるものであり、傾斜したスライド台(29a)を有する。スライド台(29a)の中央部分には、電池素子等が通過できる大きさの略矩形状の通過孔(29b)が形成されており、この孔縁にフラップ(29c)が取り付けられている。

フラップ(29c)は、通過孔(29b)よりも若干小さめの外形を有する板状部材であり、その一端縁が通過孔(29b)の孔縁に揺動可能に取り付けられている。なお、フラップ(29c)は、通常は前記通過孔(29b)を塞ぐようにして配置されているが、制御部(48)からＮＧ信号を受信した時には、通過孔(29b)との接続部分を軸として下方（勿論上方でも良い）に揺動できるようになっている。

巻取装置(10)を使用する際には、まず、陽極側電極箔巻上体(12a)、陰極側電極箔巻上体(12b)、セパレータ巻上体(16a)および(16b)を基台(22)の所定位置にセッティングする。そして、各巻上体(12a)(12b)(16a)(16b)から陽極側電極箔(14a)、陰極側電極箔(14b)、セパレータ(18a)および(18b)をそれぞれ引き出して搬送経路にセットし、陽極側電極箔(14a)、セパレータ(18a)、陰極側電極箔(14b)、セパレータ(18b)の順で巻芯(24a)に取り付ける。そして、図示しない回転駆動体を回転させることにより巻芯(24a)が回転すると、電極箔(14a)(14b)がセパレータ(18a)(18b)を介して巻芯(24a)の周囲に渦巻状に巻き取られて電池素子等(A)が形成されていく。

このとき、ブラッシング装置(30)では、各電極箔(14a)(14b)の表面がブラシ(36)によってブラッシングされ、これにより、各電極箔(14a)(14b)の表面に付着している異物が電極箔表面から除去される。また、判定装置(34)では、上述したようにブラッシング後の電極箔表面の良否判定が行われる。

そして、電極箔(14a)(14b)およびセパレータ(18a)(18b)が所定回数巻き取られると、これらが切断機(28)にて切断され、切断部分の端部処理がなされて電池素子等(A)の形成が完了する。

前記判定装置(34)において良品判定が出た場合（即ち、不良品判定が出なかった場合）、巻取形成された電池素子等(A)は、図示しないハンドリング装置にて選別装置(29)に送られる。選別装置(29)に送られた電池素子等は、スライド台(29a)上を滑って、スライド台(29a)下方に設けられた良品受取箱(X)に回収される。

一方、不良品判定が出た場合には、上述したように、判定装置(34)から選別装置(29)に対してＮＧ信号が送信される。ＮＧ信号を受信した選別装置(29)は、フラップ(29c)を下方に揺動させ、スライド台(29a)上を滑ってくる不良品の電池素子等(A)を方向転換させ、不良品である電池素子等(A)をフラップ(29c)下方に設けられた不良品受取箱(Y)に回収する。

本実施例によれば、各電極箔(14a)(14b)の表面をブラッシング装置(30)にてブラッシングすることで異物を除去できるので、異物の巻き込みによる電池素子等の性能低下を防止できる。

また、異物の除去後に各電極箔(14a)(14b)の不良個所の有無を判定し、不良個所を含む電池素子等(A)を適宜取り除くようにしているので、電池素子等(A)の良品率を向上させることができる。

なお、ブラッシング装置(30)によって除去された異物をそのまま放置しておくと、ブラシ(36)の回転によって異物が空気中に飛散し、ブラッシング後の電極箔(14)表面に再付着するおそれがある。

そこで、例えば図５に示すように、ブラッシング装置(30)の前工程にブラッシング装置(30)全体を覆うようにして集塵機(51)を設けるようにしてもよい。この実施例によれば、ブラッシング後の異物が集塵機(51)によって速やかに除去されて空気中に飛散することはないので、電極箔(14)の表面から一旦除去された異物が再度電極箔(14)の表面に付着することはない。

また、ブラッシング時に異物がブラシ(36)によって微粉化し、この微粉化した異物が電極箔(14)の表面に付着したままブラシ(36)の目を潜り抜ける場合がある。

そこで、例えば図６に示すように、ブラッシング装置(30)の後工程に微粉末除去機構(52)を設けるようにしてもよい。

微粉末除去機構(52)は、いわゆる「プッシュ・プル機構」とも呼ばれるものであり、気体吹付機構(54)と気体吸引回収機構(56)とで構成されている。気体吹付機構(54)は、電極箔(14)の表面に向けて気体（例えば、空気など）を吹き付けるものであり、これにより、ブラシ(36)の目を潜り抜けた微細な異物を吹き飛ばすことができる。

気体吸引回収機構(56)は、前記気体吹付機構(54)に吹き付けられた気体（この気体は、前記微細な異物を含んでいる）を吸引回収するものであり、周知の集塵機を利用することが可能である。なお、本実施例では、気体吸引回収機構(56)が気体吹付機構(54)の上流側に配置されている。

本実施例によれば、ブラッシング時に微粉化し、ブラシ(36)の目を潜り抜けた異物をも除去することができる。しかも、微粉化した異物を含んだ気体は、気体吸引回収機構(56)によって完全に回収されるので、微粉化した異物が電極箔(14)の表面に再付着することはない。したがって、非常にクリーンな状態の電極箔(14)を巻き取って電池素子等を形成することができるので、非常に高品位な電池素子等を提供することが可能となる。

さらにまた、電極箔(14)の材質によっては、電極箔(14)がブラッシング装置(30)を通過する際、ブラシ(36)との接触により電極箔(14)の表面が帯電する場合がある（電極箔(14)の表面が帯電すると、空気中の塵埃が引き寄せられて電極箔(14)の表面に付着する。そして、このような塵埃等が付着した電極箔(14)を電池素子等として用いた場合には、電池素子等の性能が低下してしまう。）。

そこで、例えば図７に示すように、ブラッシング装置(30)の後工程に除電装置(58)を配置するようにしてもよい。なお、図７では、除電装置(58)が微粉末除去機構(52)の前工程に設けられているが、微粉末除去機構(52)の後工程に設けるようにしてもよい。

この実施例によれば、除電装置(58)によって電極箔(14)の表面に帯電した静電気が中和されるので、上述したような問題が生じることはなく、電池素子等の性能低下が生じるのを防止できる。

本願発明にかかる電極箔の巻取装置を示す図である。 電極箔巻上体を示す図である。 異物除去検査機構を示す図である。 判定装置を示すブロック図である。 異物除去検査機構の変形例を示す図である。 異物除去検査機構の別の変形例を示す図である。 異物除去検査機構のさらに別の変形例を示す図である。 従来の電極箔の巻取装置を示す図である。

符号の説明

１０ 電極箔の巻取装置
１４ 電極箔
１８ セパレータ
２２ 基台
２４ 巻取機構
２６ 異物除去検査機構
２８ 切断機
３０ ブラッシング装置
３２ 撮像装置
３４ 判定装置

Claims (4)

1. 連続して供給される１または複数の帯状の電極箔及び帯状の絶縁用セパレータを、前記セパレータを介して前記電極箔を巻き取る電極箔の巻取装置であって、
   前記各電極箔の搬送経路上には、前記電極箔の表面をブラッシングするブラッシング装置と、ブラッシング後の電極箔の表面を撮像する撮像装置と、前記撮像装置にて撮像された電極箔の画像と良品の基準画像とを比較して該電極箔の外観の良否を判定する判定装置とが設けられていることを特徴とする電極箔の巻取装置。
2. 前記ブラッシング装置の前工程に更に集塵機が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の巻取装置。
3. 前記電極箔の表面に向けて気体を吹き付ける気体吹付機構と、前記電極箔表面に吹きつけられた気体を吸引回収する気体吸引回収機構とからなる微粉末除去機構が前記ブラッシング装置の後工程に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の巻取装置。
4. 電極箔の表面に帯電している静電気を中和するための除電装置が前記ブラッシング装置の後工程に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の巻取装置。

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