JP2006511909A - 多層アッセンブリ製造装置でシートの駆動を制御するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多数のシートを供給するための供給手段（Ａ、１０４、２０４、３０４）及びこれらの多数のシートを多層アッセンブリの形態で巻付けるようになったマンドレル（６１０）を含む、電気エネルギー貯蔵アッセンブリを製造するための装置を提供する。
【解決手段】 マンドレル（６１０）は円形対称でない断面を有し、シートを供給するための一定の線速度を得るため、マンドレル（６１０）を制御された一定でない角速度で回転するための手段を含み、マンドレル（６１０）の回転速度の変化は、マンドレル（６１０）上の巻回体の半径の変化と反比例することを特徴とする装置。

Description

本発明は、電気エネルギー貯蔵アッセンブリの分野に関する。

更に詳細には、本発明は、カソード及びアノードを夫々形成する二つの電極間に電解質が配置された、ポリマー材料を基材とした多層電気化学的アッセンブリに関する。

本発明は、リチウムを基材としたアノードを持つ装置に適用されるが、この装置に限定されない。

本発明は、コンデンサー、大容量コンデンサー、及びバッテリーに適用される。

このような電気化学的アッセンブリの例は、ＦＲ−Ａ−２ ７３７ ３３９、ＦＲ−Ａ−２ ７５９ ０８７、ＦＲ−Ａ−２ ７５９ ２１１、ＦＲ−Ａ−２ ８０８ ６２２に記載されている。

本発明の目的は、複数のこのようなアッセンブリを容易に積み重ねることができ且つ互いに直列及び／又は並列で相互接続することができるように、電気貯蔵アッセンブリを全体に平らなスラブの形態で自動的に且つ連続的に製造することができる装置を提供することである。

本発明者は、電気エネルギー貯蔵アッセンブリの構造に折り目等の欠陥が形成されないように最初から全体に平らな多層巻回体の形態の電気エネルギー貯蔵アッセンブリを形成するのが特に有利であるということを発見した。

本発明者は、このようなアッセンブリを円形をなして対称な巻回体の形態で製造し、次いでこれらの巻回体を平らにすることにより、様々な層に折り目やボス等の欠陥が生じ、これらの層間の界面が損なわれ、場合によっては様々な層間で局所的分離が生じ、貯蔵容量が低下することが多いということを発見した。これは、巻回部で発生した応力が巻回部によって異なるためである。

本発明者は、更に、従来技術と関連したこれらの問題点は、セルが貯蔵バッテリーとして使用される場合にセルが耐えることのできる充電／放電サイクルの数が減少することによってセルの劣化を加速してしまい、場合によってはセルを自己放電させてしまうことがあるということを発見した。

更に詳細には、本発明は、電気エネルギーを貯蔵する機能を持ち、従来技術の装置よりも品質が優れた多層アッセンブリを製造するための装置を提案しようとするものである。

本発明では、この目的は、多数のシートを供給するための供給手段と、これらの多数のシートを多層アッセンブリの形態で巻付けるようになったマンドレルとを含む、電気エネルギー貯蔵アッセンブリを製造するための装置において、マンドレルは円形対称でない断面を有し、シートを供給するための一定の線速度を得るため、マンドレルを制御された一定でない角速度で回転するための手段を含み、マンドレルの回転速度の変化は、マンドレル上の巻回体の半径の変化と反比例することを特徴とする装置によって達成される。

本発明でこのようにして提案した手段により、マンドレルに供給されるシートで一定の牽引力を得ることができ、その結果、完全に規則的な巻回体を得ることができる。

本発明は、更に、電極機能及び電解質機能を持つ多数のシートを供給する工程と、これらの多数のシートをマンドレルに多層アッセンブリの形態で巻付ける工程とを含む、電気エネルギー貯蔵アッセンブリを製造する方法において、マンドレルは円形対称でない断面を有し、前記フィルムを供給するための一定の線速度が得られるように制御された一定でない角速度でマンドレルを回転駆動する工程を更に含み、マンドレルの回転速度の変化は、マンドレル上の巻回体の半径の変化と反比例することを特徴とする方法を提供する。

本発明のその他の特徴、目的、及び利点は、非限定的な例として与えられた添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことによって明らかになる。

以下の説明において、「上流」及び「下流」という用語は、装置を通る積層体の移動方向に関して使用され、「上流」という用語は、所与の基準の前方に配置されたエレメントを示し、「下流」という用語はその後方に配置されたエレメントを示す。

発明を実施するための形態

添付の図１に示すように、電気エネルギー貯蔵アッセンブリを製造するための本発明による装置は、本質的には、
多層構造を供給するための供給手段Ａ、及び
これらの構造を巻取るための巻付け手段Ｅを含む。

供給手段Ａは、最初は別々の複数の単層シート又は多層シート９０、９２、及び９４を送出し、これらを積層し、即ち重ねて互いに結合するのに役立つ。供給手段Ａは、更に、最終積層体９６に含まれる様々な層の長さ方向縁部を相対的に正確に位置決めするのに役立つ。

本発明に関して使用される様々な単層シート又は多層シート及び結果として得られた積層体は、以下に更に詳細に定義する機能を持つフレーム９００に対して平行に移動する。

添付の図１に示す装置の特定の実施形態は、６層のスタックで形成されたセルアッセンブリを製造するように設計されている。セルアッセンブリの六つの層には、コレクタ１０（例えばアルミニウム製）、カソード２０（例えばポリオキシエチレン（ＰＯＥ）及びリチウム塩）、電解質層３０、アノード４０（例えばリチウム製）、電解質層５０、及びカソード６０が含まれる。例として、電解質３０及び５０は、ＰＯＥ及びＬｉＶ_３Ｏ_８及びＶ_２Ｏ_５を基材とする。アルミニウムコレクタ１０は、好ましくは、例えばチタニウムナイトライド又は何らかの他の材料、例えばグラファイトを基材とする耐蝕性バリアでコーティングしてある。

それにも拘わらず、本発明は、この特定の例に限定されない。

これに関し、供給手段Ａは三つの別々の供給マガジン１００、２００、及び３００を含む。

供給手段１００は、上述のカソード６０及び二つの外保護フィルム８０、８１間に挟まれた電解質層５０を含む４層積層体９０を供給するための手段である（図９参照）。

供給手段２００は、アノードシート４０を供給するための手段である（図１１参照）。

供給手段３００は、電解質３０、カソード２０、及び二つの外保護フィルム８２及び８３間に挟まれたコレクタ１０を含む５層積層体９２を供給するための手段である（図１３参照）。

好ましくは、これらの供給手段１００、２００、及び３００の各々は、任意の適当な手段によって予め準備した所望の積層体９０、４０、又は９２のリールを含む。これらのリールは、夫々の回転軸線１０２、２０２、及び３０２を中心として共通のフレーム９００に回転するように設置されている。

当然のことながら、供給マガジン１００、２００、及び３００を形成するリールは、空になったら交換できるようにフレーム９００に取り外し自在に取り付けられている。

三つの供給手段１００、２００、及び３００の夫々から来入する三つのシート９０、４０、９２を、供給手段１００、２００、及び３００の出口と巻付け手段Ｅとの間に配置された積層器モジュールＣで積層し、即ち互いに積み重ねる。

図１では、積層体９０、４０、及び９２を支持するリールは、三つの供給手段１００、２００、及び３００に配置されており、夫々に参照番号１０４、２０４、及び３０４が付してある。

リール１０４から来入する四層積層体９０は、ローラー１１０、１１２、及び１１４によって積層器モジュールＣに案内される。

モジュール１００は、積層されるべき電解質５０の面上に設けられたフィルム８１を除去するように設計されたフィルム除去器アッセンブリ１２０をリール１０４の出口の下流に有する。このフィルム除去器アッセンブリ１２０は、二つの変向ローラー１１２と１１４との間に位置決めされている。

フィルム除去器アッセンブリ１２０からの出口で得られる三層積層体構造５０、６０、８０を図１０に示す。

更に、供給手段１００はフィルム除去器アッセンブリ１２０と積層器モジュールＣとの間にヒーターモジュール１３０を含む。その構造及び機能を以下に更に詳細に説明する。

同様に、リール３０４から来入する五層積層体９２は、ローラー３１０、３１２、及び３１４によって積層器モジュールＣに向かって案内される。

モジュール３００は、積層されるべき電解質３０の面上に配置されたフィルム８２を除去するように設計されたフィルム除去器アッセンブリ３２０をリール３０４の出口の下流に備えている。フィルム除去器アッセンブリ３２０は、二つの変向ローラー３１２と３１４との間に位置決めされている。

フィルム除去器アッセンブリ３２０の出口で得られる四層積層構造８３、１０、２０、及び３０を図１４に示す。

更に、供給手段３００は、フィルム除去器アッセンブリ３２０と積層器モジュールＣとの間にヒーターモジュール３３０を含む。その構造及び機能を以下に更に詳細に説明する。

好ましくはリチウムを基材としたアノードシートを供給するための供給手段２００は、夫々のフィルム８４及び８５を供給するための二つの供給ローラー２４０及び２５０を含む。

フィルム８４及び８５及びアノードシート４０は、ローラー２１０、２１２によって主アプリケーターアッセンブリ２６０に案内される。このアッセンブリ２６０の機能は、供給リール２０４、２４０、及び２５０の夫々から来入する、最初は別々のこれらのシートを一体化し、二つのフィルム８４及び８５の間にアノード層４０を挟んだシート形態にすることである。

アノード４０の両側に二つのフィルム８４及び８５を備えた積層体を図１２に示す。

アプリケーターアッセンブリ２６０は、好ましくは、夫々の平行な軸線を中心として回転するように取り付けられたピンチローラー２６２及び２６４によって構成され、これらのローラー間を移動する上述の三つのシート８４、４０、及び８５を受け取る。好ましくは、一方のローラー２６２の回転軸線が固定位置にあるのに対し、これと向き合って配置された第２ローラー２６４は押さえローラーとして作用し、最初に言及したローラー２６２に、制御された力レベルで、例えばばねブレード２６３等の弾性手段によって押し付けられるように移動される。

更に、二つのローラー２６２及び２６４のうちの一方がモータ駆動式である。下流で行われるプロセスと同期して、積層体８４、４０、８５を牽引状態で駆動する態様と積層体を制動する態様との間で切り換えられるように制御される。これに関し、ローラー２６２及び２６４はサーボ制御式であり、下流のプロセス手段に従属する。

適当である場合には、二つのローラー２６２及び２６４を離すことができるように及びかくして積層体８４、４０、及び８５をこれらのローラー間に容易に配置できるように、二つのローラー２６２及び２６４のうちの少なくとも一方を引込み式の、例えばアクチュエータにより制御される器具に取り付ける。

供給手段２００は、アッセンブリ層４０を横方向に切断するための分割器モジュール２７０をアプリケーターアッセンブリ３６０の下流に備えている。

この目的のため、分割器モジュール２７０は、ハンマー−アンビルシステム２７２及び２７４を含み、これらは、積層体８４、４０、及び８５の移動路の両側に夫々配置されている。ハンマー２７２は、保護フィルム８４及び８５を通して横方向に且つ線型に打ち付けることによって作動する。

ハンマー２７２及びアンビル２７４のうちの少なくとも一方、及び好ましくはハンマー２７２はストライカ縁部を有する。

ハンマー２７２は順次押圧されてアンビル２７４に打ち付けられ、初期アノードシート４０に下流長さを提供する。この長さは巻取ろうとする長さと対応する。ハンマー２７２は、アノード４０が二枚のフィルム８４及び８５間に挟まれた積層体に作用を及ぼすことが観察される。それにも拘わらず、フィルム８４及び８５は、フィルム８４又は８５が切れないように、ハンマー２７２の衝突に耐えるのに適した材料で形成されている。

分割器モジュール２７０からの出口のところで、フィルム除去手段２２０、２２５によって二枚のフィルム８４及び８５を図１２に示す上述の積層体から除去する。適当である場合には、フィルム除去手段２２０、２２５は、ハンマー２７２及びアンビル２７４自体によって形成されていてもよい。

モジュール２７０によって画成された破断線の前方に配置されたアノードセグメント４０は、下流に配置された駆動手段によって駆動され、前記アノードセグメント４０自体が、一方の側の二つのシート５０、６０、８０と他方の側の積層器モジュールＣとの間に積層する。

破断線の上流に配置されたアノードシート４０のセグメントは、フィルム８４及び８５によって同伴される。これは、上文中に言及したように、これらのフィルムがモジュール２７０で切断されないためである。

この点で、フィルム８０、８１、８２、８３、８４、及び８５は、積層体の外側面が外側環境で汚染されることがないようにし、積層体が様々なローラーにくっつかないようにするのに役立つばかりでなく、関連した積層体の駆動に寄与するということが観察されなければならない。

フィルム８０、８１、８２、８３、８４、及び８５は、有利には、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、等を基材とする。

これらは、除去されるときにシート及びローラーの両方が汚損しないようにするため、関連したシートがその経路上でローラー上を剥き出しのまま移動することがないように、経路のできるだけ下流で除去される。

更に、アノード繰出し器２０４と関連した二つのフィルム繰出し器２４０、２５０は実質的に隣接しており、繰出し器２４０から来入するフィルム８４がアノードロール２０４に大きな巻取り円弧（張力を加えるため）に亘って（代表的には９０°以上、好ましくは２７０°以下）巻き付くということが観察されなければならない。これは、この壊れやすいシートに対して良好な保護を提供し、適切な機械的駆動を保証するためである。アノード繰出し器２０４の周囲のフィルム８４のこの巻取り円弧を図７で角度βで表す。この角度は、繰出し器２４０に存在するシートの外巻回部の半径の関数として変化する。

第１に、フィルム８４及び８５に、及び従って、破断線の上流に配置されたアノードセグメント４０に加えられた駆動力を、第２に、フィルム８０及び８３に、及び従って、前記破断線の下流に配置されたアノードセグメントに加えられた駆動力を順次制御する。これは、好ましくは、破断が行われた後、二つの上述のセグメント間に例えば約２０ｍｍの隙間を画成するように行われる。更に詳細には、工具２７２の打ち付けをピンチローラー２６２、２６４と同期させ、積層体が同じ速度で下流に移動し続けるとき、リチウム４０の移動を中断させるようにブレーキとして停止する。

アノード層４０を予め破断することによって、最終積層体を形成する全ての層を下流で同時に切断する必要をなくす。このような作業には、これらの層の全てが互いに潰れ、アノード４０、カソード２０及び６０、及びコレクタ１０の間を短絡させる危険がある。

上述のステーション１２０、２２０、２２５、及び３２０で好ましくはフィルム除去器によってフィルムを除去する際にフィルムと隣接した界面が特に引き裂きによって損傷しないようにするため、フィルムの除去は図３２に概略的に示すスクレーパシステム２３０を使用して行われる。このシステムは、対応するフィルムに対して接線方向に配置されており、フィルムを急に少なくとも６０°（図３２参照）逸らし、フィルムを小さな曲率半径（代表的には０．０５ｍｍに近い半径）でフィルム自体にほぼ１８０°折り戻すことによってフィルムを引き剥がすように、鋭く磨き上げた縁部２３２を備えている。スクレーパ２３０は、フィルムを搬送するシートの上流の移動平面に近い鈍角の縁部２３２を持つ定置のブレードによって構成されている。縁部２３２は、シートの移動に対して下流に差し向けられた凸状の側部を有する。本発明者は、この方法で引き剥がしを行うことにより、積層体の隣接した表面を保存することができるが、予め注意を払わずにフィルムが裂けると、通常、損傷が及ぼされるということが分かった。上述のスクレーパ２３０により、機能シートと保護フィルムとの間の剪断効果によってフィルムを剥がすことができる。スクレーパ２３０の縁部２３２の周囲で保護フィルムを引っ張ることによって、保護フィルム層の外側湾曲を延長し、これによって前記層に接線方向力を局所的に発生せ、フィルムを微小に延ばし、フィルム層と機能シートとの間にスリップ効果を生じさせ、かくして何らかの粒子が機能シートから遠ざかる方向で裂けないようにする。

好ましくは、装置は、フィルムがスクレーパ２３０の鈍角の縁部２３２上で変向されるときに保護フィルムに及ぼされる牽引力を調節するための手段を含む。

図１では、フィルム除去器アッセンブリ１２０及び３２０のスクレーパシステムには参照番号１２２及び３２２が付してある。ステーション１２０、３２０、２２０、及び２２５のところで除去されたフィルム８１、８２、８４、及び８５は、夫々のローラー１２４、２２４、２２９、及び３２４に差し向けられる。この目的のため、フィルム８４はローラー２２１及び２２２によって案内され、フィルム８５はローラー２２６によって案内される。

加熱手段１３０及び３３０の機能は、電解質５０及び３０が積層器アッセンブリＣのアノード層４０と接触する前に、これらの電解質の外側界面の温度を制御された温度まで上昇することにより、これに続いて行われる電解質５０及び３０とアノード４０との間の良好な接着を保証することである。これらの加熱手段１３０、３３０は、好ましくは、温度の上昇及び低下を迅速に行うことができる、調節された高温空気ループ内で強制的に循環させることによって、高温空気を上述の界面に吹きつけるのに適したオーブンによって形成される。代表的には、加熱手段１３０及び３３０は、サーモスタットで制御された温度、例えば６０℃±１℃の圧縮空気を電解質５０及び３０の界面に拡散させるように設計されている。

更に詳細には、本発明による装置は、全体として、巻付け器モジュールＥから上流の供給フィルムの移動を中断し、各巻取り作業後に積層体を切断して除去することができ、積層体をこれに続いて再係合できる順次工程を含み、オーブン１３０及び３３０は、好ましくは、順次制御される。換言すると、オーブン内に位置する積層体の過剰な温度上昇を回避するため、オーブン１３０及び３３０内での高温空気の拡散を、積層体が移動を停止する度毎に周期的に中断する。これらのシートセグメントを熱に当て過ぎると、最終積層体の品質を損なってしまう。

更に、停止段階中にオーブン内に動かないように保持されたシートセグメントの温度が時期を失して上昇することがないようにするため、加熱手段１３０、３３０は、低温の圧縮空気をシートに順次吹きつけるのに適した手段が設けられていてもよい。これらの手段は、代表的には、オーブン内の温度を約４０℃の値にするようになっている。

オーブン１３０及び３３０は、好ましくは、ループ状回路として形成されている。添付図面では、多層シート１３４及び３３４が通過するオーブンのセグメントに参照番号１３２及び３３２が付してあり、高温の及び低温の空気を順次吹き付けるためのファンが設けられている。加熱を行う目的のため、好ましくは、多数の剥き出しの導線が構成するヒーターエレメントがファン１３４及び３３４の出口に面して配置されている。

図１において、参照符号ＩＸ、Ｘ、ＸＩ、ＸＩＩ、ＸＩＩＩ、ＸＩＶ、ＸＶ、及びＸＶＩは、図９、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４、図１５、及び図１６の夫々に示す様々な積層体についての装置の経路の夫々の位置を示す。

様々な層間の望ましからぬ電気的接触を回避するため、アッセンブリＣが送出する積層体を形成する様々な層１０、２０、３０、４０、５０、及び６０の長さ方向側縁部の相対位置を制御することが重要である。

図１７は、フィルム除去器ステーション１２０の下流のフィルム８０、カソード６０、及び電解質５０の長さ方向縁部の相対位置を示す。カソード６０の幅が電解質５０の幅よりも小さく、電解質５０がカソード６０の両側で突出しているのに対し、フィルム８０は電解質５０よりも広幅であり、その両側に突出しているということが観察されよう。

図１８は、フィルム８４及び８５及びアノード４０の長さ方向縁部の相対的位置を示す。アノード４０の幅は、同幅の二つのフィルム８４及び８５よりも狭幅であり、フィルム８４及び８５がアノード４０の両側に突出している。

図１９は、フィルム８３、コレクタ１０、カソード２０、及び電解質３０の相対的位置を示す。カソード２０はコレクタ１０よりも狭幅であり、カソード２０の第１縁部がコレクタ１０の第１縁部と面一であり、電解質３０がカソード２０よりも広幅であり、カソードの両側から突出しており、電解質３０がカソード２０及びコレクタ１０の第１縁部に対して突出しているが、電解質３０の第２縁部がコレクタ１０からセットバックしており、フィルム８３の第１縁部は電解質３０の第１縁部に対して突出しているが、第２縁部が電解質３０の第２縁部と面一である。

最後に、図２０は、積層器モジュールＣからの出口でのフィルム８０、カソード６０、電解質５０、アノード４０、電解質３０、カソード２０、コレクタ１０、及びフィルム８３の相対的位置を示す。

電解質５０及び３０の縁部は重なっており、アノード４０の縁部は、コレクタ１０の突出側で電解質５０及び３０からセットバックされており、アノード４０の反対側は電解質３０及び５０を越えて突出している。

図１の参照符号ＸＶＩＩ、ＸＶＩＩＩ、ＸＩＸ、及びＸＸは、図１７、図１８、図１９、及び図２０の夫々に示す積層体の位置を示す。

図１７及び図１８に示す層の相対的位置は、供給リール１０４及び３０４の準備時に得られる。図１９に示す相対的位置は、モジュール２６０でフィルムを除去することによって得られる。図２０に示す相対的位置は、積層器モジュールＣで得られる。

アノード層４０と図１７及び図１９に示す二つのサブアッセンブリとの間で必要とされる相対的位置（これは、「相対的整合」と呼んでもよい）を定義するため、好ましくは、夫々の積層体の積層器アッセンブリＣの上流での長さ方向縁部の位置を検出するのに適した手段、並びに所望の相対的位置を得るために積層体を積層器モジュールＣの上流の共通の基準位置に対して移動するのに適した手段が設けられている。これらの変位手段は、好ましくは、供給手段１００、２００、及び３００に作用する。この目的のため、供給手段１００、２００、及び３００の各々は、好ましくは、装置全体の支持フレーム９００に対して制御された態様で移動させることができる個々のプレートに取り付けられている。更に詳細には、これらのプレートの各々は、好ましくは、夫々の軸線１０１、２０１、又は３０１を中心として枢動するように取り付けられており、制御変位手段が関連している。

積層体の縁部の位置を検出するための手段は、好ましくは、超音波手段によって、又は光学的手段によって形成され、適切な場合には赤外線手段又はレーザー手段によって形成され、この検出手段は、積層体の移動路の両側に夫々配置された送信機及び受信機を支持する二叉フォークに配置されている。

図１では、手段１００から来入する積層体と関連したこのような検出手段の一つに参照番号１４０が付してあり、手段２６０から来入する積層体と関連した等価の検出手段に参照番号２８０が付してあり、手段３００から来入する積層体と関連した等価の検出手段に参照番号３４０が付してある。検出手段１４０はローラー１１４とオーブン１３０との間に配置されており、検出手段３４０はローラー３１４とオーブン３３０との間に配置されている。検出手段２８０は一次積層器モジュール２６０と積層器モジュールＣとの間に配置されている。

上述の変位手段は、空気圧アクチュエータ又は任意の等価の手段に基づいているのがよい。

好ましくは、上述のプレートの各々は、装置が振動しないようにするため、上述の共通フレーム９００に載せるのに適したダンパー手段を支持する。非限定的な例として、ダンパー手段は、吸引カップによって形成されていてもよい。

上述の枢軸１０１、２０１、及び３０１は、好ましくは、プレート９００と平行である。これらの軸線は、繰出し器１０４、２０４、３０４の中心を通り（これらの回転軸線１０２、２０２、３０２を通り）、繰出し器に配置されたリールの幅の中心平面に置かれる。これらの軸線は、更に、ローラー１１４、２６２、及び３１４によって決定されるように、積層器アッセンブリＣの直ぐ上流に配置された夫々の関連した多層シートセグメントと平行である。

これに関し、積層器モジュールＣの上流に配置された、ローラー２６２によって案内されるアノードシートセグメント４０は、実質的に、積層器モジュールの上流の繰出し器１０４及び３０４からローラー１１４及び３１４によって案内されて夫々来入する積層体セグメント９０及び９２が形成する角度の二等分線上に配置されるということが観察されなければならない。更に正確には、積層器モジュールの上流で、積層体９０及び９２は互いの間に約１５０°の角度を形成し、これらの二等分線上に配置されたアノードシート４０は、これらの二つの積層体９０及び９２の各々に対して実質的に７５°のところに配置される。

同様に、好ましくは、積層器モジュールＣの上流のアノード４０は、実質的に、フィルム除去器２２０及び２２５から下流に配置されたフィルムセグメント８４及び８５の二等分線上に配置され、これらのフィルムセグメント８４及び８５自体が約６０°の角度を形成する。

変向ローラー１１０、１１２、１１４、２２１、２２２、２２６、３１０、３１２、及び３１４により、供給装置１０４、２０４、及び３０４を互いから大きく離して配置することができ、積層器モジュールＣの上流で対応する積層体セグメントを互いに近づけることができ、積層器モジュールのところでこれらの間で形成される角度は１８０°以下である。

基本的積層体を相対的に位置決めするための上述の手段は、最終製品における満足のいく電気的接続を保証し、詳細には、突出した電解質による短絡からカソードを保護するばかりでなく、積層体の幅における作動時の有効領域を最適にし、即ちできるだけ小さくするということが観察されなければならない。

様々なフィルム除去器アッセンブリの受け取りローラー１２４、２２４、２２９、３２４、５２０、及び５２２は、好ましくは、モータ駆動式巻付け器を含む。

同様に、繰出し器１０４、２０４、及び３０４は、好ましくはモータ駆動式であり、牽引力を制御するように設定されており、多層シートに作用する牽引力を一定のままにする。セルを再現性を以て製造するため、シートに作用する牽引力を一定に維持することが非常に重要である。

かくして、繰出し器１０４、２０４、及び３０４と関連したモータは、積層体の巻取りの開始時に駆動され、次いで積層体の駆動が下流の手段によって引き継がれた後に制動されるように交互に制御される。

これに関し、特に、様々な繰出し器１０４、２０４、３０４及びフィルム除去器１２４、２２４、２２９、３２４、５２０、及び５２２のモータが、プログラム中央ユニットによって、巻き出されるシートの直径の変化及び巻取られるフィルムの直径の変化を考慮して適切に変化させる必要がある駆動力及び制動力の夫々を確保するように制御されるということが観察されなければならない。

これらの直径は、処理が行われた積層体及びフィルムの夫々の長さに基づいて中央ユニットが計算するか或いは、関連した繰出し器及び巻付け器１０４、２０４、３０４、１２４、２２４、２２９、３２４、５２０、及び５２２の各々に夫々装着された超音波センサ等の適当なセンサを使用して計測できるかのいずれかである。

積層器アッセンブリＣは、好ましくは、平行な軸線を中心として回転するように取り付けられた二つのピンチローラー４００及び４１０を有し、重ねられた層によって形成されたスタックがこれらのピンチローラー間に通される。重ねられた層は、フィルム８０、カソード６０、電解質５０、アノード４０、電解質３０、カソード２０、コレクタ１０、及びフィルム８３を含む。

二つのピンチローラー４００及び４１０は、制御された量の力で互いに向かって押圧されている。従って、これらのピンチローラーは、これらのローラー４００及び４１０間に搬送されたシートに制御された圧力を及ぼす。この目的のため、ローラー４００の回転軸線は好ましくは定置であり、この際、ローラー４１０の回転軸線は、例えばばねブレード４１２等の弾性部材によって、制御された量の力で上述のローラー４００に向かって押し付けられた機器に取り付けられている。好ましくは、ローラー４１０もまた、このローラー４１０の係合を解除し、積層体を所定の場所に置くのを容易にする指令に作用するため、駆動手段、例えばアクチュエータによって制御された引込み式の機器に取り付けられている。

かくして、積層器アッセンブリＣからの出口のところで、図１５及び図２０に示すスタックが得られる。

適当である場合には、積層ローラー４００及び４１０は、更に、ヒーターローラーであってもよい。代表的には、これらのローラーの直径は２０ｍｍ以下である。

本発明による装置は、更に、積層器モジュールＣと巻付け器モジュールＥとの間に、多数の機能を持つアッセンブリ５００を含む。詳細には、アッセンブリの機能には以下の機能が含まれる。即ち、１）モジュール５１０において、積層体の送出速度（長さ方向）を制御する機能、２）モジュール５２０において、コレクタ１０を局所的に長さ方向に切断する機能、３）モジュール５３０において、巻取りの開始時に積層体を駆動し、マンドレル６１０によって牽引力が加わった後、同じ積層体を制動する機能、４）モジュール５４０において、フィルム８０、８３を除去する機能、５）モジュール５５０において、所望の巻取りと対応する長さの通過後、機能的スタックの層１０乃至６０を切断する機能、及び、６）モジュール５６０において、巻取り作業の終了時に、結果として得られたスタックの外側面を加熱する機能が含まれる。

検出器装置５１０は、巻付け器Ｅが供給を一定の速度で行うように、積層体がローラー４００、４１０上で微小に滑ることにより失われた同期に対する補正を制御するのに役立つ。

非限定的な例として、このような検出器装置５１０は、空気圧アクチュエータ又は任意の等価の手段によって、移動している積層体に当接するように押圧された枢動レバー５１４に取り付けられており且つ絶対エンコーダ５１６と関連した同期ローラー５１２によって形成することができる。

積層体は、積層体の移動路の上流に配置されたローラー５１８によってローラー５１２に押し付けられる。

カッターモジュール５２０は、コレクタ１０の縁部に割れ目を長さ方向に線型に順次形成するように設計されている。添付図面において、結果として切断されたセグメントに参照番号５２１が付してある。各セグメント５２１の長さＬ１は実質的に等しいけれども、この長さは、マンドレル６１０の巻取り周囲の半分よりも僅かに小さい。この装置５２０の作動は、全ての割れ目５２１が、最終的な巻付けられたセルの同じ面で重なるように制御される。換言すると、これらの割れ目５２１は、マンドレル６１０上で行われる各巻付けの長さと等しいピッチＰ１で形成される。この長さは、マンドレル６１０上に積み重ねられた厚さのため、増大するように変化する。割れ目５２１のピッチもまた、好ましくは、変化することができる。

添付の図２６に概略的に示すように、最終付形ステーション７００において、上述の切れ目５２１の軸線方向端部とコレクタ１０の隣接した自由縁部との間で横方向セグメント５２２を切断し、次いで、コレクタ１０にこのようにして形成された外側ストリップ５２３を巻付けたセルの外側に向かって展開し、電流集中装置へのコネクタとして役立つ。図２６では、このようにして展開されたコレクタストリップ１０の部分に参照番号５２５が付してある。

割れ目形成装置即ちスプリッター装置５２０は、好ましくは、「空気切断」型の装置である。コレクタ１０を局所的に、且つ積層体に対して支持を提供する二つのローラー５２６及び５２８間で順次分割するようになった往復スプリッターブレード５２４を含む。図２３では、ブレード５２４の枢動を両頭矢印５２９で示す。

駆動モジュール５３０は、好ましくは二つのピンチローラー５３２及び５３４を含む。図１５及び図２０に示す積層体全体をこれらのローラー間に通す。これらの二つのローラー５３２及び５３４は、夫々のモータと関連している。積層体の前端がマンドレル６１０に向かって取り出されるとき、ローラー５３２及び５３４は駆動モードで作動するように制御される。これとは対照的に、積層体の前端がマンドレル６１０によってひとたび保持されると、駆動を提供するのはマンドレルであり、ローラー５３２及び５３４の夫々のモータは、制動を提供するように制御される。これにより、積層体がマンドレル６１０にぴったりと押し付けられることが保証される。これらの二つのピンチローラー５３２及び５３４は、巻取りマンドレル６１０の上流でこのマンドレルと近接して配置されている。

ピンチローラー４００及び４１０に対する駆動は、従動ローラーとして作用するローラー４００及び４１０に対して主動ローラーとして作用するピンチローラー５３２及び５３４への駆動に基づいてサーボ制御される。

ローラー５３２及び５３４の間を通過する積層体にこれらのローラー５３２及び５３４が制御されたレベルのピンチ力を及ぼすように、これらのローラー５３２、５３４のうちの少なくとも一方が力送出手段と関連している。

積層体をローラー５３２及び５３４の間に容易に挿入するため、これらのローラー５３２、５３４のうちの少なくとも一方、例えばローラー５３４が、アクチュエータ５３６によって制御される、好ましくは引込み式の機器５３５に取り付けられている。

モジュール５４０では、上文中に説明したスクレーパ１２２及び３２２と同様のスクレーパ５４１及び５４３を使用してフィルム８０及び８３を除去する。除去した後、これらのフィルム８０及び８３はローラー５４２及び５４４を介して巻取りローラー５４６及び５４８に差し向けられる。これらのローラーは、上文中に説明した方法でモータによって駆動される。

積層体の六つの層１０、２０、３０、４０、５０、及び６０を含む結果として得られたスタックを、モジュール５５０のフィルム除去器スクレーパ５４１及び５４３から直ぐ下流で任意の適当な手段を使用して横方向に切断する。

カッター手段５５０は、好ましくは、二つの対称な傾斜を持つ凸状のリッジによって形成された鋭い縁部５５４を持つブレード５５２を含み（図３１参照）、切断が必要な場合にはいつでも、短いストロークに亘って迅速に移動するように駆動される。

カッターブレード５５２の変位は、好ましくはアクチュエータによって構成される手段５５６によって制御される。更に、カッターブレード５５２は、積層体を所定の位置に置き易くするように、又は必要な任意の他の保守介入を容易にするようにカッターブレードを必要に応じて引っ込めることができるようにするため、好ましくは、特定の変位手段、例えば第２アクチュエータ５５８によって制御される引込み式の機器に配置される。

変形例では、これらのカッター手段は、参照番号２７２及び２７４で上文中に説明したのと同様のハンマー−アンビルシステムによって形成することができる。

切断は、ストライカーステーション５７２／５７４でリチウムアノード層４０に形成された隙間の中間を通って実質的に延びるカッター手段５５２によって行われる。かくして、図２１で分かるように、アノード層４０は、巻回体を構成する他の層から、巻回体の前端及び後端の両方でセットバックしている。

更に、図２１で分かるように、完成した巻回体Ｅｎの二つの軸線方向端部Ｅｉ及びＥｅは、好ましくは、重ならない。換言すると、巻回体の外端Ｅｅは、内端Ｅｉに至る前に中断する。これは、この領域で厚くなり過ぎないようにするためである。かくして、平らにした完成した巻回体は、全体の厚さがその全長に亘って同じである。

スタックの端面を、モジュール５６０の任意の適当な手段によって、例えばファンによって駆動された高温空気を吹き付けることによって、又はヒーターローラー上を通過させることによって加熱する。

この加熱は、好ましくは、カッター装置５５０の直ぐ下流に配置された高温空気を吹き付けるための引込み式のバー５６２によって行われ、積層体の横断ストリップを加熱し、巻取りの最後にヒートシールを行うための準備を行う。

本発明による巻付け手段Ｅを以下に説明する。

これらの手段は、主として、軸線６１１を中心として回転するように取り付けられたマンドレル６１０を含む。

マンドレル６１０は、その回転軸線６１１に対して横方向に円形対称でない垂直断面を有する。マンドレルは実質的に平らである。紡錘（タイムゾーン；time zone）に幾分似たテーパ断面形状を有する。代表的には、その垂直断面の長軸と短軸との間の比は３以上であり、好ましくは５以上であり、最も有利には１０以上である。有利には、その垂直断面は全体に楕円形である。

更に詳細には、マンドレル６１０の外包囲体は、好ましくは、円形円筒形の二つの凸状セクタによって画成される。これらのセクタは同じ半径（図２のＲ１）を有するが、遠く離れた平行な軸線を有し、更に、マンドレルの垂直断面を画成するこの外輪郭は、半径が小さい丸味のある端部６１５及び６１６を有する。

マンドレル６１０の長さ（その回転軸線６１１と平行な長さ）は、巻付けのため、積層体の幅よりも大きい。

更に詳細には、及び好ましくは、マンドレル６１０は、二つの対称であり且つ相補的な二つのジョー６１２及び６１４で形成されている。これらの二つのジョー６１２及び６１４間の界面、即ち巻付け位置でのこれらのジョーの互いの支承面、即ち添付図面で参照番号６１３を付した面は、好ましくは平らであり、マンドレルの二つの湾曲した外輪郭表面を、外輪郭の楕円のテーパ端から所定距離のところで相互連結する。

非限定的な例として、二つの接触するジョー６１２及び６１４によって形成されたマンドレル６１０の長軸は約１２ｃｍであり、二つの接触するジョー６１２及び６１４によって形成されたマンドレル６１０の短軸は約９ｃｍ乃至１０ｃｍであり、二つのジョー６１２と６１４との間の界面６１３と対応する斜行平面と紡錘形状の長軸との間に形成された角度は、代表的には約２．５°であり、紡錘形状は、その長軸の端部６１５、６１６が約０．１５ｍｍの半径を持つ円弧で終端し、マンドレルの主円筒形表面の中心間距離はそれらの半径Ｒ１の６倍以上である。

二つのジョー６１２及び６１４は、積層されたスタック１０乃至６０の前端を巻付けを行うために挿入できるように二つのジョー６１２と６１４が間隔が隔てられた第１位置と、二つのジョーが接触し、上述の積層スタックを巻付けることができる第２位置との間でこれらのジョーを互いに対して移動させるようになった駆動手段、例えば液圧アクチュエータ又はその等価物と関連している。

協働する二つのジョー６１２及び６１４によって形成されたマンドレル６１０は、それ自体がその軸線６１１を中心として一定でない速度で以下に説明するように回転する。

マンドレル６１０は、押さえローラー６２０と関連している。

このローラーは、その軸線６２２を中心として自由に回転するように回転アーム６２４の端部に取り付けられている。

アーム６２４は、軸線６２２からオフセットされた軸線６２５を中心として回転駆動され、ローラー６２０がマンドレル６１０の各面上を、更に詳細には巻付けられる積層スタック１０乃至６０上を連続して転動し、これを規則的に押し付け且つスタックに折り目が形成されないように、マンドレル６１０の２倍の速度で駆動される。アーム６２４は、好ましくは、マンドレル６１０の回転によって速度比２で機械的に駆動される。

マンドレル６１０及びアーム６２４は同じ回転方向に回転する。

マンドレル６１０及びローラー６２０の変位の動力学を添付の図３乃至図６に概略に示す。

非限定的な例として、及び図２２に示すように、マンドレル６１０及びアーム６２４は、モータ６４２と関連した共通のベルト６４０によって、前記共通のベルト６４０と係合した夫々のスプロケットホイール６１８及び６２８を介して駆動されてもよい。アーム６２４が２倍の速度で回転するようにするため、アームと関連したスプロケットホイール６２８の駆動比は、マンドレル６１０と関連したスプロケットホイール６１８の半分である。即ち、代表的には、その周囲が他のローラーの半分である。

装置は、好ましくは、高温空気吹き付けノズル５６２と向き合ったローラー５７０をカッターブレード５５２の下流に更に含むということが観察されなければならない。

このローラー５７０は、マンドレル６１０に巻付けられる前に形成された積層体に対して最終案内を提供する。

積層体が押し付けられるローラー５７０の生成ラインは、上流ローラー５３４の生成ライン及びマンドレル６１０の生成ラインが画成する平面内にある。マンドレル６１０の生成ラインは、その短軸と対応する（マンドレルが図５に示すようにその長軸を上述の平面と平行にして配置された場合にこの生成ラインに積層体が押し付けられる）。

マンドレル６１０、アーム６２４、及び押さえローラー６２２が組み合わさって形成されたアッセンブリは、スライダー６３０に取り付けられている。所望の長さのスタックがマンドレル６１０に巻付けられた後、結果として得られた巻回体の取り外しを容易にするため、モジュール５００と近接した図１に示す巻付け位置とモジュール５００から離れた送出位置との間でこのアッセンブリを並進移動するのに適した駆動手段がこのスライダー自体と関連している。

上述のスライダー６３０は、供給ピンチローラー５３２及び５３４と近接した追加の一時的初期位置に移動することもできる。この際、これらのピンチローラーは、巻付けの開始時に積層体の前端を保持するために駆動ローラーとして作用する。ひとたび積層体を掴むと、スライダー６３０は、好ましくは、巻付けを適正に行うためにピンチローラー５３２及び５３４から遠ざかる方向に移動する。

巻付けを完了し、巻付けた積層体の外終端部がひらひらしないようにするため、マンドレル６１０は、好ましくは、巻付けた積層体が分割され且つ前記積層体が完全に巻付けられた後、完全に３６０°に亘って回転するように駆動され、この際、押さえローラー６２０は、手段５６０によって行われた上述の予熱によって巻回体の最終巻回部の結合を完了するため、この追加の回転中、巻回体に押し付けられた状態に維持される。適当である場合には、この加熱は、巻付け器ステーションＥに吹き付けられた高温の空気によって行ってもよい。

これにより、巻回体の終端部を接着剤を提供する必要なしに接着的に結合する。

図８に示すように、装置は、ローラー５７０とマンドレル６１０との間に引込み式の追加の押さえローラー５８０が更に配置されていてもよいということが観察されなければならない。このようなローラー５８０の機能は、切断時に積層体を動かないように保持し、ストリップの端部をマンドレル６１０に押し付けることができるようにすることである。ローラー５８０は、好ましくは、アクチュエータ５８６によって制御される揺動機器５８４にストリングブレード５８２を介して連結される。

積層体をマンドレル６１０に巻付けるとき、ローラー５８０は図８に示す位置に配置され、この位置では、移動する積層体が辿る経路から離れており、マンドレル６１０から離れている。巻付けの終了時に、積層体を切断した後、上述の揺動機器及び関連したローラー５８０を移動し、このローラー５８０を、ローラー６２０が当接した面とは反対側のローラー６１０の面に押し付ける。

マンドレル６１０が楕円形形状であるために全体に平らな形状で得られたこの巻回体を、次いで、マンドレル６１０から取り外し、ロボット又は任意の適当な等価の手段によって押さえステーション７００に取り出し、結果として得られた各巻回体を更に平らにする。

このようなロボットは、マンドレル６１０に巻付けられた電気エネルギー貯蔵セルを保持し、セルをマンドレルから抜き、様々な回転移動及び並進移動を行ってセルを押さえステーション７００に置くためのクランプを持つ空気圧ロボットによって構成されていてもよい。

本質的には、押さえステーションは、例えばセルを最終的に平坦化するための押さえアクチュエータ７１０によって形成されたプレスを含む。このプレスは、好ましくは、完成したセルについて、次のセルが巻付けられるのと平行して作動する。

結果として得られた巻回体の取り出しを容易にするため、装置は、マンドレルの長軸の長さを変化するように、及びかくして巻回体をマンドレル６１０に対して僅かに「緩め」、第１巻回部を外し、即ち前端を掴んだ状態を解放するように、マンドレル６１０を形成する二つのジョー６１２及び７１４の間に界面６１３と平行な方向に相対的往復動を与えるように、巻付けの終了時の限られた順序中に作用するのに適した手段を含んでもよい。

各巻回体は、次いで、所望の直列及び／又は並列形体で接続するのに必要な次の工程を行うためのマガジンに差し向けられる。このようなマガジン及び必要な直列及び／又は並列接続を行うための手段は、以下に詳細に説明しない。

上述のように、本発明の有利な特徴によれば、マンドレル６１０が供給する積層スタックの線型移動速度が一定であるように制御される一定でない角速度でマンドレル６１０を回転させる。

本発明は、この特徴によって、積層体に一定の牽引力が作用するようにでき、及び従って、積層体は、皺等の欠陥を生じることなくマンドレル６１０に良好に巻付けられる。

更に、積層体が一定の速度で移動するため、ストリップの加速や減速を吸収するための中間マガジンを巻付け器モジュールＥの上流に設ける必要がない。これにより、装置全体を占有容積が小さいコンパクトな形態にできる。

図２７では、太線が巻付けの開始時のマンドレル６１０の速度変化の曲線をプロットする。

同じ図２７で細線は押さえローラー６２０を支持するアーム６２４の速度変化の曲線を示す。

図２７において、マンドレル６１０及び押さえローラー６２０の相対位置が横軸の下に示してあるということが観察されるべきである。

更に詳細には、マンドレル６１０上に積み重ねられる積層体の厚さが増大することによる巻回体の半径の変化を、積層体が一定の線速度で移動することが保証されるように考慮するため、マンドレル６１０の角回転速度を巻付け中に補正する。

かくして、図２８では、５．５ｍｍの厚さの積層体（例えば、巻回体の１９巻回分）を支持する場合のマンドレル６１０の速度変化の曲線を太線がプロットし、ローラー６２０の速度の変化についての対応する曲線を細線がプロットする。

図２７及び図２８の両方の横軸の下の参照符号ＰＡは、押さえローラー６２０がマンドレル６１０に押し付けられる角度範囲を示す。

図２７及び図２８を検討すると、マンドレル６１０の回転速度及び押さえローラー６２０を支持する機器６２４の回転速度は、積層体が小半径で巻付けられるとき（即ち巻付け半径がマンドレル６１０の短軸と同じ大きさである）、即ちマンドレル６１０が送出される積層体のセグメントと実質的に平行に延びるときに高い。この速度は、巻付け半径が増大するとき（及びマンドレル６１０の長軸に近づくとき）、即ちマンドレル６１０が積層体の供給セグメントに対して実質的に垂直方向に延びるときに低下する。

かくして、マンドレル６１０及び押さえローラー６２０の回転速度は周期的に変化し、３６０°の回転毎に二つのピークがある。この変化は、巻付け半径の変化と反比例する。

更に、押さえローラー６２０は、低速で回転しているときにマンドレル６１０に巻付けられた積層シートと接触し且つ接触状態を維持するということが観察されなければならない。これにより、押さえローラー６２０と巻付けたシートとの間に、及び従って、巻付けたシートの様々な重なった層間に良好な接触が保証される。

図２８は、巻付け作業の終了時と対応し、速度が小さな範囲に亘って変化することを示す。マンドレル６１０上で積み重ねられた積層体の厚さのため、巻付け半径の比は、巻付けの開始時よりも小さい。

かくして、セルを巻付けるとき、回転速度は、各回転で１８０°に亘って変化する。更に、一つの巻回部を巻付けるのに必要な時間が増大する。これは、マンドレル６１０上での巻回体の長さが一つの巻回部毎にマンドレル６１０に追加された厚さだけ大きくなるためである。

従って、巻付けが進むに従って速度及び加速度が徐々に減少する。

更に、図２９には、第１に、マンドレルの角度位置の関数としての巻付け半径の変化を示す滑らかな曲線Ｖ１、第２に前記角度位置の関数としての補正係数の変化を示す滑らかな曲線Ｖ２が示してある。

横軸は、０°乃至１８０°の角度範囲をカバーする。更に、上述の曲線の周期が１８０°であるため、１８０°乃至３６０°の範囲をカバーする。更に、左側の縦軸は、巻付け半径の大きさを提供し、右側の縦軸は、補正係数の大きさを提供する。

本発明者は、巻回体の厚さの変化を考慮するため、マンドレルの角度位置の関数として、専ら剥き出しの巻回体の半径の変化に基づく角度変化の速度における基本的変化Ｖ１に適用する必要がある補正係数を、マンドレル６１０の角度位置の関数として変化するこのような滑らかな曲線Ｖ２の形態で実施することができるが、マンドレルに既に巻付けられた巻回数に拘わらず、任意の所与の角度について変化しないということを確認した。

図３０は、マンドレル６１０を駆動するモータを制御するために本発明に関して使用されたデータの一例を提供する表である。

図３０の表の最初の二つのコラムは、マンドレルの回転角度を提供する。

これらの二つのコラムは、夫々、０°乃至１８０°の角度範囲及び１８０°乃至３６０°の角度範囲と対応し、単一の巻回体の巻回部の二つの連続した半回転の間に存在する対称性を表す。３６０°に亘って回転させた後にだけ、一回完全に巻付けられる。任意の一回転の巻付け時に、０°乃至１８０°及び１８０°乃至３６０°の二つの連続した半期間の各々中にマンドレルの両面に同じ厚さが形成される。

図３０の第３コラムは、剥き出しのマンドレル６１０の半径、即ち巻付けの開始時のマンドレルの半径を提供する。

図３０の第４コラムは、図２９に示す補正係数を提供する。

図３０のこれに続くコラム対は、連続した巻回体の巻回部に関し、各巻回部について、一方のコラムが巻回体の半径を提供し、他方のコラムがマンドレル６１０の回転速度を提供する。

更に詳細には、図３０の表で分かるように、各巻回体の巻回毎に、巻回体の半径ｒを以下の関係に基づいて計算する。
ｒ＝ｒ_０＋（Ｆ・ｎ・ｅ）
ここで、
ｒ_０は、剥き出しのマンドレル６１０の半径であり、
Ｆは、第４コラムで与えられた補正係数であり、
ｎは、現在の巻回数、即ちマンドレル６１０に巻付けられた巻回数であり、
ｅは、マンドレル６１０に巻付けられた積層体の厚さである。

次いで、マンドレル６１０の回転速度を以下の関係に基づいて計算する。
ω＝Ｖ／（２・π・ｒ）
ここで、
Ｖは、積層体の所望の一定の線速度であり、
ｒは、上で計算された巻回体の半径である。

実際には、マンドレル６１０を駆動するモータは、予め計算して適当なメモリーに記憶されたデータ、又は中央ユニット（マイクロプロセッサ及び関連したメモリー手段を含む）によって、第１にマンドレル６１０の形状の関数とした巻回体の半径の変化についての関係に基づいて、及び第２にマンドレルに既に巻付けられた巻回体の厚さの関数として変化する前記半径で決まる補正半径に基づいて直接計算されたデータのいずれかに基づいて制御できる。

上文中に説明したように提供されたデータをマンドレル６１０の回転の各角度分に連続的に適用し、その駆動モータを制御する。

非限定的な例として、毎分６ｍ（６ｍ／分）程度の線速度について、マンドレル６１０は約１８０ｒｐｍの速度、即ち毎秒約１０９０°（１０９０°／秒）の角速度に達し、千分の一秒に約１°（°／ｍｓ）のサンプリング速度を提供する。

１°の精度で作動するということは、モータについての基準速度を千分の一秒毎に約１回更新する必要があるということを意味する。

これに関し、モータは、アナログ／デジタルコンバータの取り扱いを回避するように、デジタルの速度基準を適用することを受容するように選択される。

当然のことながら、制御モジュールは、積層体の巻付けに用いられる手段を完全サーボ制御する。

上文中に言及した様々な軸線、及び詳細にはローラー１０４、２０４、３０４の軸線１２０、２０２、３０２、マンドレル６１０の回転軸線６１１、押さえローラー６２０の回転軸線、及び揺動アーム６２４の枢動軸線、フィルムと関連したローラー１２４、２２４、２４０、２５０、２２９、３２０、５２０、及び５５２の軸線、変向ローラー１１０、１１２、１１４、２２１、２２２、２１０、２１２、２２６、３１０、３１２、３１４の軸線、及び押さえローラー２６２、２６４、４００、４１０の軸線は、互いに平行であり、好ましくは水平である。

本発明の他の有利な特徴によれば、装置は、垂直方向隔壁９００によって二つの隔室に分けられたケースを含む。第１隔室は、制御された乾燥環境で上述の手段１００、２００、３００、４００、５００、６００、及び７００を全て収容し、これに対し第２隔室は関連した制御手段及びモータ駆動手段を収容する。上述の垂直方向隔壁は、上述の様々な回転軸線についての支持フレームを構成する。

適切である場合には、作動包囲体内に追加の乾燥空気流を提供できる。

本発明は、代表的には、約４ｍ乃至５．５ｍの長さの積層体のセグメントと対応して積層体を１６回乃至１９回巻付けることができ、全厚が約５．５ｍｍの巻回体を提供する。積層体の移動速度は、代表的には、２ｍ／分乃至１０ｍ／分の範囲内にある。有利には、約６ｍ／分である。

非限定的な例として、本発明による装置は、５０ｍｍ乃至１５０ｍｍの範囲の幅の積層ストリップを加工するようになっている。

本発明は、当該技術分野で現在提案されている手段と比較して多くの利点を提供する。 非限定的態様で、以下のように言及できる。

巻付けマンドレル６１０はほぼ平らな形状であり、平らにする場合に従来技術で遭遇した応力の発生をなくし、
積層体をオーブンで加熱することによって、及びカソード及びコレクタを形成する多数のシートをリチウム上で積層することによって、中間製品の取り扱いなしに、高品質の結合を行うことができ、これと同時に様々な層間の表面接触を最適にし、これによって、最終製品における様々な層間の作動時のイオン交換を改善し、
装置の全ての機能が自動制御され、各機能についての正確な設定及びパラメータにより、装置は再現性を以て実行し、品質が常に制御下にある。

一般的には、本発明の装置で使用されるホイール、巻付けローラー又は巻き出しローラーは全て、実行される巻付け順序に応じて駆動機能及び／又は制動機能を交互に行い、関連した全てのシート、積層体、及びフィルムに一定の牽引力を保証する。

上述のように、図３３は、本発明による装置の主手段の全体概略図である。

当然のことながら、本発明は上文中に説明した特定の実施形態に限定されず、その精神による任意の変形例が含まれる。

フィルムを上文中に説明したようにブレードによって機械的に除去するのが、プロセス環境に化学物質が進入しないため、好ましいけれども、この変形例では、積層体の外側面と対応するフィルムとの間の界面に注入した溶剤噴流を使用することによって積層体からフィルムを除去する変形例が可能である。

本発明の装置は、更に、空気、好ましくは常温の空気の噴流を、フィルムとこのフィルムが除去される積層体とが方向を変えるゾーンに適用するための手段を備えたフィルム除去手段を含む。

同様に、高温空気循環オーブンの代わりにヒーターローラーを使用してもよい。

上文中で説明した添付図面は、夫々が最初は別々であり且つ予め形成された一層積層体、二層積層体、及び三層積層体でできた３つの基本的積層体をその場で積み重ねることによって六層積層体が最終的に得られる実施形態に関する。それにも拘わらず、変形例では、本発明に関し、適当な機械で予め形成したこのような六層積層体をマンドレル６１０に直接供給することが考えられる。このような状況では、リチウムアノードの隙間は、好ましくは、積層体で一体化される。更に別の変形例では、本発明に関し、様々な基本的積層体それ自体を本発明の装置で単層シートを使用してその場で形成することができる。

上文中に説明した様々なカッター機構の代わりに任意の等価の手段、例えばレーザーを用いた手段を使用することができる。

本発明による装置を構成する主な手段の概略全体図である。 本発明の好ましい実施形態による巻付けマンドレルを示す拡大概略端面図である。 巻付けマンドレル及び関連した押さえローラーの組み合わせによって形成された本発明による巻付け手段の概略図である。 巻付け手段の連続した位置を示す図３と同様の概略図である。 巻付け手段の連続した位置を示す図４と同様の概略図である。 巻付け手段の連続した位置を示す図５と同様の概略図である。 積層アッセンブリの上流に配置された本発明による手段の概略図である。 積層アッセンブリの下流に且つ巻付けモジュールの上流に配置された本発明による手段の概略図である。 本発明による装置の様々な供給工程で形成された多層構造の一つを示す概略断面図である。 本発明による装置の様々な供給工程で形成された多層構造の一つを示す概略断面図である。 本発明による装置の様々な供給工程で形成された多層構造の一つを示す概略断面図である。 本発明による装置の様々な供給工程で形成された多層構造の一つを示す概略断面図である。 本発明による装置の様々な供給工程で形成された多層構造の一つを示す概略断面図である。 本発明による装置の様々な供給工程で形成された多層構造の一つを示す概略断面図である。 本発明による装置の様々な供給工程で形成された多層構造の一つを示す概略断面図である。 本発明による装置の様々な供給工程で形成された多層構造の一つを示す概略断面図である。 本発明と関連して使用された一つの基本的積層構造の、関係した様々な層の長さ方向側縁部の相対的位置を更に正確に示す断面図である。 本発明と関連して使用された別の基本的積層構造の、関係した様々な層の長さ方向側縁部の相対的位置を更に正確に示す断面図である。 本発明と関連して使用された更に別の基本的積層構造の、関係した様々な層の長さ方向側縁部の相対的位置を更に正確に示す断面図である。 フィルムで覆われる前の、マンドレルに供給するための結果として得られた多層構造の断面図である。 図面を簡単にするために実際よりも少ない巻回数を示す、本発明による巻回体の概略図である。 巻付けマンドレル及び関連した押さえローラーを駆動するための本発明による手段の概略図である。 電流コレクタを局所的に切断するための手段の概略図である。 局所的切断部を含む、結果として得られた電流コレクタの概略図である。 このような切断部を含む巻回体の概略図である。 このような切断部を展開することによって得られた、電流コレクタを示す概略図である。 巻付け開始時の、本発明による巻付けマンドレル及び関連した押さえローラーの３６０°に亘る完全に一回転についての回転速度の変化を角度位置の関数としてプロットした曲線を示す図である。 巻付け終了時の、巻付け及び押さえローラーの回転速度の変化を角度位置の関数としてプロットした同様の曲線を示す図である。 マンドレルの角度の関数としての巻回体の半径の変化、及び前記角度の関数としての補正係数の変化の曲線を示す図である。 巻付けマンドレルの回転速度の変化を制御するのに使用されるデータの表である。 本発明の好ましい実施形態によるカッターブレードの切断縁部の概略図である。 本発明によるフィルム除去器の好ましい実施形態の概略図である。 本発明による装置の全体ブロックダイヤグラムである。

Claims (39)

1. 多数のシートを供給するための供給手段（Ａ、１０４、２０４、３０４）と、これらの多数のシートを多層アッセンブリの形態で巻付けるようになったマンドレル（６１０）とを含む、電気エネルギー貯蔵アッセンブリを製造するための装置において、前記マンドレル（６１０）は円形対称でない断面を有し、前記シートを供給するための一定の線速度を得るため、前記マンドレル（６１０）を制御された一定でない角速度で回転するための手段を含み、前記マンドレル（６１０）の回転速度の変化は、前記マンドレル（６１０）上の巻回体の半径の変化と反比例することを特徴とする装置。
2. 前記マンドレル（６１０）は、全体に紡錘形状の断面を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記マンドレル（６１０）の短軸に対する長軸の比は３以上であり、好ましくは５以上であり、最も有利には１０以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記マンドレル（６１０）の回転の角速度は、各回転で１８０°の期間に亘って変化することを特徴とする、請求項１、２、又は３に記載の装置。
5. 前記マンドレル（６１０）の回転の前記角速度は、前記マンドレル（６１０）の短軸半径での巻付け時に高く、前記マンドレル（６１０）の回転の前記角速度は、前記マンドレル（６１０）の長軸半径での巻付け時に低いことを特徴とする、請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の装置。
6. 前記マンドレル（６１０）の回転の前記角速度は、任意の所与の巻回の二つの連続した１８０°の巻付け期間に亘って同様に変化することを特徴とする、請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の装置。
7. 前記マンドレル（６１０）の回転の前記角速度は、回転毎に二つのピークを示すことを特徴とする、請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の装置。
8. 前記マンドレル（６１０）での巻付けの持続時間は、一つの巻回部の巻付けから、続く巻回部の巻付けまで増大することを特徴とする、請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の装置。
9. 前記マンドレル（６１０）の前記角速度は、前記マンドレル（６１０）に巻付けられた厚さの変化を考慮した係数によって補正した前記マンドレル（６１０）の半径の変化によって決定されることを特徴とする、請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の装置。
10. 前記補正係数は、前記マンドレル（６１０）上の全ての巻付け巻回部について同じであることを特徴とする、請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の装置。
11. 前記マンドレル（６１０）の回転速度は、以下の関係によって決定される、即ち、
    ω＝Ｖ／（２・π・ｒ）、
    ここで、
    Ｖは、積層体について所望の一定の線速度を表し、
    ｒは、巻回体の半径を表し、この巻回体の半径自体は以下の関係に基づいて計算される、即ち
    ｒ＝ｒ_０＋（Ｆ・ｎ・ｅ）、
    ここで、
    ｒ_０は、剥き出し状態のマンドレル（６１０）の半径を表し、
    Ｆは、補正係数を表し、
    ｎは、現在の巻回数を表し、
    ｅは、マンドレル（６１０）に巻付けられた積層体の厚さを表すことを特徴とする、請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載の装置。
12. 押さえローラー（６２０）が前記マンドレル（６１０）と関連していることを特徴とする、請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載の装置。
13. 前記押さえローラー（６２０）は、前記押さえローラー（６２０）の軸線に対して偏心した軸線（６２５）を中心として回転する回転機器（６２４）によって支持されていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 前記押さえローラー（６２０）を支持する前記機器（６２４）は、前記マンドレル（６１０）の２倍の角速度で回転することを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
15. 前記押さえローラー（６２０）を支持する前記機器（６２４）及びマンドレル（６１０）は、前記押さえローラー（６２０）を支持する前記機器（６２４）を駆動するため、歯車比が２の共通の駆動手段によって駆動されることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の装置。
16. 前記押さえローラー（６２０）を支持する前記機器及びマンドレル（６１０）は、両方とも、同じ回転方向に回転することを特徴とする、請求項１３、１４、又は１５に記載の装置。
17. 前記マンドレル（６１０）は、記憶された予め計算したデータに基づいて回転することを特徴とする、請求項１乃至１６のうちのいずれか一項に記載の装置。
18. 前記マンドレル（６１０）は、その場で計算したデータに基づいて回転することを特徴とする、請求項１乃至１７のうちのいずれか一項に記載の装置。
19. 前記マンドレル（６１０）は、二つの接触するジョー（６１２、６１４）によって形成されることを特徴とする、請求項１乃至１８のうちのいずれか一項に記載の装置。
20. 前記マンドレル（６１０）は、前記マンドレル（６１０）の二つの凸状の外側面を前記マンドレルのテーパ端から所定距離のところで相互連結する平面（６１３）によって接触界面が形成される二つの対称なジョー（６１２、６１４）によって形成されることを特徴とする、請求項１乃至１９のうちのいずれか一項に記載の装置。
21. 前記マンドレル（６１０）を構成する前記二つのジョー（６１２、６１４）を相対的開放位置に移動するのに適した駆動手段を含むことを特徴とする、請求項１９又は２０に記載の装置。
22. 前記マンドレル（６１０）を構成する前記二つのジョー（６１２、６１４）を、互いに対し、それらの界面平面と平行に移動するのに適した駆動手段を含むことを特徴とする、請求項１９、２０、又は２１に記載の装置。
23. 前記マンドレル（６１０）の長軸の長さは約１２ｃｍであり、短軸の長さは約９ｍｍであることを特徴とする、請求項１乃至２２のうちのいずれか一項に記載の装置。
24. 前記マンドレル（６１０）は、並進移動可能なスライダー（６３０）に取り付けられていることを特徴とする、請求項１乃至２３のうちのいずれか一項に記載の装置。
25. 前記マンドレル（６１０）に巻付けられたシートの少なくとも最終端を加熱するのに適した手段（５６２）を含むことを特徴とする、請求項１乃至２４のうちのいずれか一項に記載の装置。
26. シートを所望の長さに切断した後に完全な巻回体を形成し、完成した後、前記マンドレル（６１０）を３６０°に亘って少なくとも一回転させるのに適した手段を含むことを特徴とする、請求項１乃至２５のうちのいずれか一項に記載の装置。
27. 前記所望の長さに切断するときに前記積層体をブロックできるようにし且つ前記ストリップの前記端部を前記マンドレル（６１０）に押し付けるのに役立つ引込み式の追加の押さえローラー（５８０）を含むことを特徴とする、請求項１乃至２６のうちのいずれか一項に記載の装置。
28. 隔壁（９００）によって分けられた二つの隔室を含み、第１隔室は、関連した前記シート及び積層体を移動するための全ての手段を収容し、第２隔室は、全ての制御手段を収容することを特徴とする、請求項１乃至２７のうちのいずれか一項に記載の装置。
29. 複数のシート供給手段（１０４、２０４、３０４）及び様々な供給手段から来入するシートを積層するための積層手段（Ｃ、４００、４１０）を含むことを特徴とする、請求項１乃至２８のうちのいずれか一項に記載の装置。
30. 少なくとも三つのシート供給手段（１０４、２０４、３０４）及びこれらの供給手段から来入するシートを積層するための前記積層手段（Ｃ、４００、４１０）を含むことを特徴とする、請求項１乃至２９のうちのいずれか一項に記載の装置。
31. 一対の押さえローラー（４００、４１０）が形成する前記積層手段（Ｃ、４００、４１０）を含むことを特徴とする、請求項１乃至３０のうちのいずれか一項に記載の装置。
32. 前記積層手段（Ｃ、４００、４１０）の上流に配置された加熱手段（１３０、３３０）を含むことを特徴とする、請求項１乃至３１のうちのいずれか一項に記載の装置。
33. 関連したシートのうちの少なくとも幾つかに少なくとも一つの保護フィルム（８４、８５）を配置するための手段（２４０、２５０）を含むことを特徴とする、請求項１乃至３２のうちのいずれか一項に記載の装置。
34. 関連したシートのうちの少なくとも一つから少なくとも一つの保護フィルム（８４、８５）を除去するのに適した手段（２４０、２５０）を含むことを特徴とする、請求項１乃至３３のうちのいずれか一項に記載の装置。
35. 関連したシートのうちの少なくとも幾つかを覆うフィルム（８０、８１、８２、８３、８４、８５）を使用し、これらのシートにより駆動機能が提供されることを特徴とする、請求項１乃至３４のうちのいずれか一項に記載の装置。
36. 関連したシートの長さ方向縁部の相対的位置を調節するための調整手段を含むことを特徴とする、請求項１乃至３５のうちのいずれか一項に記載の装置。
37. 関連したシートを分割するための分割手段（２７２、２７４、５５２）を含むことを特徴とする、請求項１乃至３６のうちのいずれか一項に記載の装置。
38. 前記マンドレル（６１０）に形成された巻回体を前記マンドレルから取り外した後、この巻回体の平坦化を完了するのに適したプレッサー（７１０）を含むことを特徴とする、請求項１乃至３７のうちのいずれか一項に記載の装置。
39. 多数のシートを供給する工程と、これらのシートをマンドレル（６１０）に巻付ける工程とを含む、電気エネルギー貯蔵アッセンブリを製造する方法において、前記マンドレル（６１０）は円形対称でない断面を有し、前記マンドレル（６１０）を駆動し、前記フィルムを供給するための一定の線速度を得るように制御された一定でない角速度で回転する工程を含み、前記マンドレル（６１０）の回転速度の変化は、前記マンドレル（６１０）上の巻回体の半径の変化と反比例することを特徴とする方法。

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