JP2008218092A - 電池用極板群及びその製造方法、並びに電池用極板群の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形後の極板群の軸孔の断面形状を上端から下端まで同一の円形状とする。
【解決手段】正極板と負極板とをセパレータを介して捲回し、軸孔を有する電池用極板群３を形成する工程（ａ）と、電池用極板群３の軸孔内に、軸孔の内径よりも小さい径を有する成形ピン１を挿入する工程（ｂ）と、成形ピン１が軸孔の軸方向の一定位置に支持された状態で、電池用極板群３の軸孔の内周面を成形ピン１に当接させながら、電池用極板群３を回転させる工程（ｃ）とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池用極板群及びその製造方法に関し、特に、正極板及び負極板をセパレータを介して捲回してなる電池用極板群及びその製造方法に関するものである。

一般的な極板群として、正極板及び負極板をセパレータを介して捲回してなる極板群が挙げられる。この極板群の製造方法について、図１０及び図１１を参照しながら以下に説明する。図１０は、極板群の捲回方法について示す断面図である。図１１は、捲回後の極板群の構造について示す断面図である。尚、図１１中において、簡略的に図示するために、セパレータはその厚みがないように図示している。

図１０に示すように、巻き芯３１のスリットにセパレータ３２ｂ，３２ｄが挿入された状態で、巻き芯３１を用いて正極板３２ａと負極板３２ｃとの間にセパレータ３２ｂ，３２ｄを介して捲回する。その後、巻き芯３１を抜き取ることにより、極板群を構成する。このとき、極板群３２は、図１１に示すように、巻き芯のスリット跡にセパレータ３２ｂ，３２ｄが存在するように捲回され、その断面形状は「の」の字状である。尚、図１１に示す極板群３２は、正極板３２ａと負極板３２ｃとが、それらの間にセパレータ３２ｂ，３２ｄを介して捲回されてなる極板群である。

この軸孔の径方向にセパレータが存在する極板群では、捲回工程後に行う電池缶の缶底と負極リードとの溶接工程の際に、軸孔内への電極棒の挿入が阻害されるという問題があった。そこで、この軸孔の径方向に存在するセパレータを軸孔の内周面に沿わせる方法として、以下に示す第１及び第２の従来例における方法が提案されている。

第１の従来例における方法について、図１２を参照しながら説明する。図１２は、第１の従来例における方法について示す断面図である。第１の従来例における方法として、捲回後の極板群４２の軸孔内に、図１２に示すように、２段テーパー付き成形ピン４１（詳細には、２段テーパー付き成形ピン４１は、挿入方向先端に設けられたテーパー状の先端部４１ａと、中間部４１ｂと、後端に設けられたテーパー状の後端部４１ｃとから構成される）を挿入する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。この方法によると、軸孔内への中間部４１ｂの挿入により、軸孔の内周面に、径方向に存在するセパレータを沿わせると共に、軸孔内への後端部４１ｃの挿入により、軸孔を押し広げることにより、電極棒の挿入性の容易化を図ることができる。

第２の従来例における方法について、図１３(a) 及び(b) を参照しながら説明する。図１３(a) は、第２の従来例における方法において用いられる成形ピンの構造について示す平面図であり、図１３(b) は、修正ピンの構造について示す平面図である。第２の従来例における方法として、捲回後の極板群の軸孔内に、軸孔の一端側から成形ピン５１（図１３(a) 参照）を回転させながら挿入させた後、極板群の軸孔内に、軸孔の他端側から修正ピン５２（図１３(b) 参照）を挿入させる方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。この方法によると、成形ピン５１の回転挿入により、軸孔の内周面に、径方向に存在するセパレータを沿わせた後、修正ピン５２の挿入により、成形ピン５１の挿入による極板群の渦巻形状の乱れを修正することができる。

このように、第１及び第２の従来例における方法は何れも、極板群の軸孔の内径と対応する径を有する成形ピンを用いて、成形ピンの外周面と軸孔の内周面とを接触させながら極板群の軸孔内に成形ピンを挿入させることにより、径方向に存在するセパレータを、軸孔の内周面に沿わせるように成形する。
特開平５−２２５９９８号公報 特開平１１−２５９６０号公報 特開２００５−３１７４４１号公報 特開平３−１３０６８６号公報

このように、第１及び第２の従来例における方法では何れも、軸孔内に「の」の字状に存在するセパレータを、極板群の軸孔の内周面に沿わせることが可能であり、電極棒の挿入性の向上を図ることができる点で有用である。

ところで、極板群の充放電によって膨張する正負極板の変形を抑制し、その変形による正極板と負極板との内部短絡を防止することを目的に、極板群の軸孔内に中芯を挿入する場合がある（例えば特許文献３及び４参照）。この場合、中芯によって正負極板の変形を効果的に抑制するには、軸孔の形状と対応する形状の中芯を極板群の軸孔内に挿入し、中芯の外側面と軸孔の内周面とを全面接触させることが好ましい。尚、上記目的に加えて、電池の内部短絡時による電池缶の缶底に充満するガスを、中芯の下端側の開口端を通して上端側の開口端から逃がし、ガス充満による電池缶の膨張を防止することも目的に、極板群の軸孔内に中芯を挿入する場合もある。

しかしながら、正極板、負極板、及びセパレータの撓みを発生させることなく、正極板及び負極板をセパレータを介して捲回することは困難であり、そのため、捲回型の極板群の場合、捲回後の極板群の軸孔内には、正極板、負極板、及びセパレータの撓み（以下、「極板群の撓み」という）が発生している。加えて、第１及び第２の従来例における方法では何れも、捲回後の極板群の軸孔内に「の」の字状に存在するセパレータの成形を企図するもので、軸孔内に発生する極板群の撓みを成形することは何ら考慮されていない。そのため、成形後の極板群の軸孔内には、極板群の撓みが依然として残存している。

このため、軸孔の形状と対応する形状の中芯を、成形後の極板群の軸孔内に挿入した場合、軸孔の内周面に存在するセパレータが破れる、又は合剤層が集電体から剥がれ落ちるおそれがある。そのため、極板群の軸孔内に極板群の撓みが発生している場合、軸孔の内径よりも小さい径を有する中芯を、極板群の軸孔内に挿入せざるを得ず、中芯による正負極板の変形抑制による効果を充分に発揮することができない。

前記に鑑み、本発明の目的は、成形後の極板群の軸孔の断面形状を上端から下端まで同一の円形状とすることを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る電池用極板群の製造方法は、正極板と負極板とをセパレータを介して捲回し、軸孔を有する電池用極板群を形成する工程（ａ）と、電池用極板群の軸孔内に、軸孔の内径よりも小さい径を有する成形ピンを挿入する工程（ｂ）と、成形ピンが軸孔の軸方向の一定位置に支持された状態で、電池用極板群の軸孔の内周面を成形ピンに当接させながら、電池用極板群を回転させる工程（ｃ）とを備えることを特徴とする。

本発明に係る電池用極板群の製造方法によると、捲回後の極板群の軸孔内に発生する正極板、負極板、及びセパレータの撓み成形を行うと共に、軸孔内に存在するセパレータの成形を行うことができるため、極板群の軸孔内の断面形状を、上端から下端まで同一の円形状とすることができる。

このため、極板群の成形工程後に、軸孔の形状と対応する形状の中芯を、極板群の軸孔内に簡易に且つ精度良く挿入させることができるので、中芯の外周面と軸孔の内周面とを全面接触させることができる。そのため、充放電の際に発生する正負極板の変形を効果的に抑制することができるので、正負極板の変形による正極板と負極板との内部短絡を効果的に防止することができる。

本発明に係る電池用極板の製造方法において、工程（ｃ）において、軸孔の軸方向の一定位置に支持された成形ピンは、その一定位置において回転可能に支持されていることが好ましく、具体的には、成形ピンは、電池用極板群の回転と協働して回転していることが好ましい。

このようにすると、成形ピンに対する極板群の押圧（当接）回転の際に、成形ピンによる軸孔の周方向への押圧力を発生させることなく、成形ピンによる軸孔の径方向への押圧力のみを発生させて、極板群の軸孔の内周面に付加することができる。そのため、成形ピンによる軸孔の周方向への押圧力により、軸孔の内周面に存在するセパレータの破れ、及び合剤層の剥がれ落ち等を効果的に防止することができる。

本発明に係る電池用極板群の製造方法において、工程（ｃ）において、捲回後の電池用極板群の軸孔内に発生する正極板、負極板、及びセパレータの撓みを低減させることが好ましい。

本発明に係る電池用極板群の製造方法において、工程（ｃ）において、捲回後の電池用極板群の軸孔内に存在するセパレータを、軸孔の内周面に沿わせることが好ましい。

本発明に係る電池用極板群の製造方法において、工程（ｃ）において、電池用極板群を、電池用極板群の捲回方向と同じ方向に回転させることが好ましい。

このようにすると、成形ピンに対する極板群の押圧回転の際に、極板群の軸孔内に存在する極板群の端面と成形ピンとが衝突することを防止することができる。

本発明に係る電池用極板群の製造方法において、成形ピンは、電池用極板群の軸孔の内径よりも小さい径のストレート部と、該ストレート部の挿入方向の先端部に形成されたテーパー部とを有し、工程（ｃ）において、電池用極板群の軸孔の内周面を、成形ピンを構成するストレート部に当接させながら、電池用極板群を回転させることが好ましい。

このようにすると、極板群の軸孔の中央部にセパレータが存在する場合であっても、セパレータに成形ピンを引っ掛けることなく、極板群の軸孔内に成形ピンを挿入させることができる。

前記の目的を達成するために、本発明に係る電池用極板群の製造装置は、正極板と負極板とをセパレータを介して捲回してなる電池用極板群の軸孔内に挿入され、軸孔の内径よりも小さい径を有する成形ピンと、電池用極板群の軸孔内に挿入された成形ピンを、軸孔の軸方向の一定位置に支持する支持機構と、電池用極板群の軸孔の内周面を、成形ピンに当接させながら、電池用極板群を回転させる回転機構とを備えていることを特徴とする。

本発明に係る電池用極板群の製造装置において、支持機構は、軸孔の軸方向の一定位置において、成形ピンを回転可能に支持していることが好ましい。

本発明に係る電池用極板群の製造装置において、成形ピンの回転方向は、電池用極板群の回転との協働により、電池用極板群の回転方向と同じ方向に回転していることが好ましい。

本発明に係る電池用極板群の製造装置において、回転機構によって電池用極板群を回転させる方向は、電池用極板群の捲回方向と同じであることが好ましい。

本発明に係る電池用極板群の製造装置において、成形ピンは、電池用極板群の軸孔の内径よりも小さい径のストレート部と、該ストレート部の挿入方向の先端部に形成されたテーパー部とから構成されていることが好ましい。

前記の目的を達成するために、本発明に係る電池用極板群は、本発明に係る電池用極板群の製造方法を用いて製造された電池用極板群であって、電池用極板群の軸孔の断面形状は、一端から他端まで同一の円形状であることを特徴とする。

本発明に係る電池用極板群によると、電池缶の缶底と負極リードとの溶接のために行う軸孔内への電極棒の挿入時に、軸孔の内周面に存在するセパレータの破れ、又は合剤層の剥がれ落ち等の不具合が発生することを確実に防止することができる。加えて、溶接工程後に行う軸孔内への中芯の挿入時においても、上記不具合が発生することを確実に防止することができる。

更には、軸孔の形状と対応する形状の中芯を、極板群の軸孔内に容易に且つ精度良く挿入させることができる。このため、中芯の外周面と軸孔の内周面とを全面接触させることができるため、充放電の際に発生する正負極板の変形を効果的に抑制することができるので、正負極板の変形による正極板と負極板との内部短絡を効果的に防止することができる。

本発明に係る電池用極板群及びその製造方法によると、極板群の軸孔内の断面形状を、上端から下端まで同一の円形状とすることができる。

このため、軸孔の形状と対応する形状の中芯を、極板群の軸孔内に簡易に且つ精度良く挿入させることができるので、中芯の外周面と軸孔の内周面とを全面接触させることができる。そのため、正負極板の変形を効果的に抑制することができるので、正負極板の変形による正極板と負極板との内部短絡を効果的に防止することができる。

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
−電池用極板群の製造装置−
以下に、本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造装置について、図１、図２及び図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造装置を構成する成形ピンの構造について示す平面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造装置の構成について簡略的に示す斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造装置を構成する回転機構の構造について示す平面図である。

捲回後の極板群の軸孔内に挿入される成形ピン１は、図１に示すように、一端から他端まで一定の径を有するストレート部１ｂと、ストレート部１ｂの挿入方向の先端側に形成され先端方向に向かって径が小さくなるテーパー部１ａとから構成されている。

成形ピン１のストレート部１ｂの径は、極板群の軸孔の径よりも小さく設定される。具体的には例えば、極板群の軸孔の内径５ｍｍに対し、ストレート部１ｂの径は３ｍｍに設定される。

成形ピン１の挿入方向の先端側に位置するテーパー部１ａにより、軸孔内に「の」の字状に存在するセパレータに、成形ピン１の先端部（すなわち、テーパー部１ａ）を引っ掛けることなく、軸孔内に成形ピン１を挿入させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造装置は、図２に示すように、搬送用の冶具２内に収納された捲回後の極板群３の軸孔内に挿入される成形ピン１と、極板群３の軸孔内に挿入された成形ピン１を、軸孔の軸方向の一定位置に支持する支持機構４（詳細には、支持機構４は、成形ピン１の挿入方向の先端部を支持する支持部４ａと、成形ピン１の挿入方向の後端部を支持する支持部４ｂとから構成される）と、冶具２に接触して冶具２を回転させることにより、極板群３の軸孔の内周面に成形ピン１を当接させながら極板群３を回転させる回転機構５とを備えている。

回転機構５は、図３に示すように、冶具２に接触して冶具２を回転させる回転ベルト５ａと、回転ベルト５ａを駆動させる駆動モーター５ｂと、冶具２内に収納された状態で搬送された所定数の極板群３（尚、図３中では具体例として５個の極板群３を図示している）に回転ベルト５ａを接触させるエアーテンション５ｄとを備え、冶具２に対して押圧方向のエアー圧を発生させている。

−電池用極板群の製造方法−
以下に、本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造方法について、前述の図２、図４、及び図５を参照しながら説明する。図４は、冶具内に収納された状態で、電池用極板群の製造装置内に設置された電池用極板群について示す断面図である。図５(a) は、冶具内に収納された状態で、回転機構による冶具の回転に伴い回転する電池用極板群について示す断面図である。図５(b) は、電池用極板群の回転方向と電池用極板群の捲回方向とが異なる場合に発生するおそれのある不具合について示す断面図である。

まず、本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造装置内に、搬送用の冶具２内に収納された状態で、捲回後の極板群（すなわち、軸孔内に正極板、負極板、及びセパレータの撓みが発生し、軸孔内に「の」の字状にセパレータが存在する極板群）３が搬送されて設置される。

次に、成形ピン１の挿入方向の後端部が支持部４ｂによって支持された状態で、極板群３の軸孔内にテーパー部１ａを先頭に成形ピン１が挿入される。続いて、成形ピン１の挿入方向の先端部が支持部４ａによって支持される。このようにして、図２及び図４に示すように、冶具２内に収納された極板群３の軸孔内に、成形ピン１が挿入されて、極板群３の軸孔内に挿入された成形ピン１は、支持部４ａと支持部４ｂとから構成される支持機構４によって軸方向の一定位置に支持される。このとき、図２及び図４に示すように、成形ピン１のストレート部１ｂのみが極板群３内に位置し、一方、成形ピン１のテーパー部１ａは極板群３外に位置している。すなわち、成形ピン１における極板群３の軸孔の内周面と接触する部分は、一端から他端まで軸孔の内径よりも小さい径を連続して有するストレート部１ｂのみである。

次に、回転機構５による冶具２の回転に伴い、軸孔の内周面に成形ピン１を当接させながら極板群３を回転させることにより、捲回後の極板群３の軸孔内に発生する正極板、負極板、及びセパレータの撓みを低減させると共に、軸孔内に「の」の字状に存在するセパレータを軸孔の内周面に沿わせることができる。このとき、図５(a) に示すように、回転機構５による冶具２の回転方向は、極板群３の捲回方向と同じ方向に設定されることが好ましい。このようにすると、冶具２の回転方向と極板群３の捲回方向とが異なる場合に発生するおそれのある不具合を招くことなく、極板群の撓み成形及びセパレータの「の」の字成形の双方を良好に行うことができる。ここで、上記不具合として、例えば、図５(b) に示すように、軸孔の内周面に存在する負極板３ｃの端部と成形ピン１とが、回転機構５による回転の際に衝突することにより、負極板３ｃを構成する合剤層が集電体から剥がれ落ちる等の不具合が考えられる。尚、図５(b) に示す極板群３は、正極板３ａと負極板３ｃとが、それらの間にセパレータ３ｂ，３ｄを介して捲回されてなる極板群である。

以上のようにして、本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群を製造することができる。ここで、本実施形態の特徴点について、第１及び第２の従来例と比較しながら以下に簡単に説明する。

第１及び第２の従来例では、極板群の軸孔の内径と対応する径を有する成形ピンを用いて、成形ピンの外周面と軸孔の内周面とを接触させながら極板群の軸孔内に成形ピンを挿入させることにより、捲回後の極板群の軸孔内に「の」の字状に存在するセパレータを成形する。

これに対し、本実施形態では、極板群の軸孔の内径よりも小さい径を有する成形ピン１を用いて、軸孔内に挿入された成形ピン１に対し軸孔の内周面を当接させながら極板群３を回転させることにより、捲回後の極板群３の軸孔内に「の」の字状に存在するセパレータを成形するのに加えて、軸孔内に発生する正極板、負極板、及びセパレータの撓みをも成形することができる。

本実施形態によると、極板群３の軸孔の内径よりも小さい径を有する成形ピン１に対し軸孔の内周面を当接させながら、極板群３を回転させることにより、捲回後の極板群３の軸孔内に発生する正極板、負極板、及びセパレータの撓み成形を行うと共に、軸孔内に存在するセパレータの成形を行うことができるため、極板群３の軸孔内の断面形状を、上端から下端まで同一の円形状とすることができる。

このため、極板群の成形工程後に、軸孔の形状と対応する形状の中芯（図示せず）を、極板群３の軸孔内に簡易に且つ精度良く挿入させることができるので、中芯の外周面と軸孔の内周面とを全面接触させることができる。そのため、充放電の際に発生する正負極板の変形を効果的に抑制することができるので、正負極板の変形による正極板と負極板との内部短絡を効果的に防止することができる。

ここで、本実施形態の効果について有効に説明するために、第１及び第２の従来例と比較しながら以下に説明する。

捲回後の極板群の軸孔内には、正極板、負極板、及びセパレータ等の撓みが発生しているため、捲回後の極板群の軸孔の内径はその上端から下端まで一定ではなく、そのため、第１及び第２の従来例では何れも、極板群の軸孔の内径と精度良く対応する径を有する成形ピンを用いることは非常に困難であり、極板群の上端から下端まで貫通する軸孔のうち、成形ピンの径の大きさよりも大きい内径の部分と、成形ピンの径の大きさよりも小さい内径の部分とが生じる。

そのため、第１及び第２の従来例では何れも、極板群の上端から下端まで貫通する軸孔のうち成形ピンの径の大きさよりも大きい内径の部分、すなわち、成形ピンと接触しない部分では、径方向に存在するセパレータを軸孔の内周面に沿わせることができない。これに対し、本実施形態では、回転機構５による成形ピン１に対する極板群３の押圧回転力を所望の押圧回転力に設定することにより、極板群３の上端から下端まで貫通する軸孔の全ての部分を、成形ピン１に当接させることができるので、第１及び第２の従来例のように軸孔の内径にバラツキを発生させることなく、軸孔の内径を上端から下端まで一定とする（すなわち、極板群３の軸孔内の断面形状を上端から下端まで同一の円形状とする）ことができる。

一方、第１及び第２の従来例では何れも、極板群の上端から下端まで貫通する軸孔のうち成形ピンの径の大きさよりも大きい内径の部分では、極板群の軸孔内への成形ピンの挿入が比較的困難であり、成形ピンの挿入時に、軸孔の内周面に存在するセパレータが破れる、又は合剤層が集電体から剥がれ落ちる等の不具合を招くおそれがある。これに対し、本実施形態では、極板群３の軸孔内に挿入される成形ピン１（特に、ストレート部１ｂ）の径は極板群３の軸孔の内径よりも小さいため、極板群３の軸孔内への成形ピン１の挿入性の向上を図ることができるので、成形ピン１の挿入時に上記不具合を招くおそれはない。

また、本実施形態では、第１及び第２の従来例のように成形ピンの外周面と軸孔の内周面とを接触させながら極板群の軸孔内に成形ピンを挿入させる方法を採用するのではなく、軸孔内に挿入された成形ピン１に対し軸孔の内周面を当接させながら極板群３を回転させる方法を採用するため、成形ピン１による押圧力が軸孔の軸方向に発生することはないため、第１及び第２の従来例のように極板群の渦巻形状の乱れが発生することはない。

また、本実施形態では、回転機構５による成形ピン１に対する極板群３の押圧回転力を所望の押圧回転力に設定することにより、加熱によるセパレータの軟化を利用することなく、室温の下、軸孔内に「の」の字状に存在するセパレータを、軸孔の内周面に沿わせることができるので、熱制御に伴う管理上の困難を招くことはない。

−電池用極板群−
以下に、本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群の構造について、図６を参照しながら説明する。図６は、成形後の電池用極板群の構造について示す断面図である。

図６に示すように、本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造方法が施された極板群３は、その軸孔の断面形状が上端から下端まで同一の円形状となる。尚、図６に示す極板群３は、正極板３ａと負極板３ｃとが、それらの間にセパレータ３ｂ，３ｄを介して捲回されてなる極板群である。

このため、電池缶の缶底と負極リードとの溶接のために行う軸孔内への電極棒の挿入時に、軸孔の内周面に存在するセパレータの破れ、又は合剤層の剥がれ落ち等の不具合が発生することを確実に防止することができる。加えて、溶接工程後に行う軸孔内への中芯の挿入時においても、上記不具合が発生することを確実に防止することができる。

更には、軸孔の形状と対応する形状の中芯（言い換えれば、上端から下端まで同一の円形状の断面形状を有する中芯）を、極板群の軸孔内に容易に且つ精度良く挿入させることができる。このため、中芯の外周面と軸孔の内周面とを全面接触させることができるため、充放電の際に発生する正負極板の変形を効果的に抑制することができるので、正負極板の変形による正極板と負極板との内部短絡を効果的に防止することができる。

（第２の実施形態）
−電池用極板群の製造装置−
以下に、本発明の第２の実施形態に係る電池用極板群の製造装置について、図７を参照しながら説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る電池用極板群の製造装置の構成について簡略的に示す斜視図である。図７において、前述の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造装置と同一の構成要素については、同一の符号を付す。したがって、本実施形態では、前述の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造装置と同様の説明は繰り返し行わない。

ここで、本実施形態と前述の第１の実施形態との相違点について、以下に簡単に説明する。本実施形態では、支持機構１４によって、成形ピン１が軸方向の一定位置に回転可能に支持されているのに対し、前述の第１の実施形態では、支持機構４によって、成形ピン１が軸方向の一定位置に回転不可に支持されている。

本発明の第２の実施形態に係る電池用極板群の製造装置は、図７に示すように、搬送用の冶具２内に収納された捲回後の極板群３の軸孔内に挿入された成形ピン１と、極板群３の軸孔内に挿入された成形ピン１を、軸方向の一定位置に回転可能に支持する支持機構１４（詳細には、支持機構１４は、成形ピン１の挿入方向の先端部を回転可能に支持する支持部１４ａと、成形ピン１の挿入方向の後端部を回転可能に支持する支持部１４ｂとから構成される）と、冶具２に接触して冶具２を回転させることにより、極板群３の軸孔の内周面に成形ピン１を当接させながら極板群３を回転させる回転機構５とを備えている。

−電池用極板群の製造方法−
以下に、本発明の第２の実施形態に係る電池用極板群の製造方法について、前述の図７及び図８を参照しながら説明する。図８は、回転機構による電池用極板群の回転に伴い回転する成形ピンについて示す断面図である。

まず、本発明の第２の実施形態に係る電池用極板群の製造装置内に、搬送用の冶具２内に収納された状態で、捲回後の極板群３が搬送されて設置される。

次に、成形ピン１の挿入方向の後端部が支持部１４ｂによって回転可能に支持された状態で、極板群３の軸孔内にテーパー部１ａを先頭に成形ピン１が挿入される。続いて、成形ピン１の挿入方向の先端部が支持部１４ａによって回転可能に支持される。このようにして、図７に示すように、極板群３の軸孔内に挿入された成形ピン１は、支持部１４ａと支持部１４ｂとから構成される支持機構１４によって軸方向の一定位置に回転可能に支持される。このとき、図７に示すように、成形ピン１における極板群３の軸孔の内周面と接触する部分は、一端から他端まで軸孔の内径よりも小さい径を連続して有するストレート部１ｂのみである。

次に、回転機構５による冶具２の回転に伴い、軸孔の内周面に成形ピン１を当接させながら極板群３を回転させることにより、捲回後の極板群３の軸孔内に発生する正極板、負極板、及びセパレータの撓みを低減させると共に、軸孔内に「の」の字状に存在するセパレータを軸孔の内周面に沿わせることができる。このとき、図８に示すように、成形ピン１は、支持機構１４によって軸方向の一定位置に回転可能に支持されているため、回転機構５による極板群３の回転と協働させて、軸方向の一定位置において成形ピン１を回転させることができる。

本実施形態によると、回転可能に支持された成形ピン１を、軸孔の内周面に当接させながら極板群３を回転させることができるので、極板群３の軸孔の内周面に付加される成形ピン１による押圧力を、軸孔の径方向にのみ発生させることができる。

そのため、第１の実施形態のように、極板群３の軸孔の内周面に付加される成形ピン１による押圧力を、軸孔の径方向だけでなく周方向に発生させることはないため、成形ピン１による周方向の押圧力によって、軸孔の内周面に存在するセパレータが破れる、又は合剤層が集電体から剥がれ落ちる等の不具合が発生することを確実に防止することができる。加えて、前述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

尚、前述の第１の実施形態では、回転不可に支持された成形ピン１を、軸孔の内周面に当接させながら極板群３を回転させるため、極板群３の軸孔の内周面に付加される成形ピン１による押圧力が、径方向と周方向との双方において発生するが、第１の実施形態における成形ピン１による押圧力を所望の押圧力（例えば、第２の実施形態における成形ピン１による押圧力よりも小さい押圧力）に設定し、且つ第１の実施形態における極板群３の回転数を所望の回転数（例えば、第２の実施形態における極板群３の回転数よりも多い回転数）に設定することにより、セパレータの剥がれ、及び合剤層の剥がれ落ち等の不具合を招くことなく、極板群の撓み成形及びセパレータの「の」の字成形の双方を良好に行うことができる。ここで、極板群３の軸孔の内周面に付加される成形ピン１による押圧力とは、回転機構５による成形ピン１に対する極板群３の押圧回転の際に、成形ピン１に付加される押圧力に対して成形ピン１に働く抗力をいう。

尚、第１及び第２の実施形態では、室温の下、捲回後の極板群３の軸孔の成形を行う場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、成形ピン１におけるセパレータと接触する部分の温度をセパレータの軟化温度に設定した状態で、軸孔の成形を行っても良い。このようにすると、第１及び第２の実施形態と比較して、より小さな成形ピンによる押圧力によって、捲回後の極板群の軸孔の成形を充分に行うことができる。ここで、「捲回後の極板群の軸孔の成形」とは、極板群の軸孔内に存在するセパレータの「の」の字成形と、極板群の軸孔内に発生する正極板、負極板、及びセパレータの撓み成形との双方を含む。

また、第１及び第２の実施形態では、軸方向の一定位置に回転不可、又は回転可能に支持された成形ピン１に、極板群３を回転させながらその軸孔の内周面を押圧（当接）させる場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、成形ピン１と極板群３との相対的な関係を満たせばよい。すなわち、第１及び第２の実施形態では、成形ピン１に対して極板群３を回転させる場合について説明したが、極板群に対して成形ピンを回転させてもよい。

例えば第１に、図９に示すように、軸方向の一定位置に支持された極板群３の軸孔内に成形ピン２１を挿入し、極板群３の軸孔の内周面に沿って成形ピン２１を回転させながらその軸孔の内周面に成形ピン２１を押圧させても良い。また、例えば第２に、極板群の軸孔の内周面に沿って成形ピンをスピン回転させながらその軸孔の内周面に成形ピンを押圧させても良い。

尚、第１及び第２の実施形態では、捲回後の極板群３の軸孔の中央部にセパレータが存在する（図５(a) 参照）ため、ストレート部１ｂの挿入方向の先端側にテーパー部１ａが形成された成形ピン１を用いる場合を具体例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、捲回後の極板群３の軸孔の中央部ではなく周縁部にセパレータが存在する場合、本発明における成形ピンの径は軸孔の内径よりも小さいため、軸孔の周縁部に存在するセパレータに成形ピンを引っ掛けることなく、極板群の軸孔内に成形ピンを挿入させることができるので、ストレート部１ｂの挿入方向の先端側にテーパー部１ａを設けた成形ピン１を用いる必要はなく、ストレート部１ｂのみからなる成形ピン１を用いることができる。

本発明は、成形後の極板群の軸孔の断面形状を上端から下端まで同一の円形状とすることができるので、電池用極板群及びその製造方法に有用である。

本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造装置を構成する成形ピンの構造について示す平面図 本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造装置の構成について簡略的に示す斜視図 本発明の第１の実施形態に係る電池用極板群の製造装置を構成する回転機構の構造について示す平面図 冶具内に収納された状態で、電池用極板群の製造装置内に設置された電池用極板群について示す断面図 (a) は、冶具内に収納された状態で、回転ベルトによる冶具の回転に伴い回転する電池用極板群について示す断面図、(b) は、冶具の回転方向と極板群の捲回方向とが異なる場合に発生するおそれのある不具合について示す断面図 成形後の電池用極板群の構造について示す断面図 本発明の第２の実施形態に係る電池用極板群の製造装置の構成について簡略的に示す斜視図 回転機構による電池用極板群の回転に伴い回転する成形ピンについて示す断面図 電池用極板群の軸孔の内周面に沿って押圧回転する成形ピンについて示す断面図 極板群の捲回方法について示す断面図 捲回後の極板群の構造について示す断面図 第１の従来例における方法について示す断面図 (a) は、第２の従来例における方法において用いられる成形ピンの構造について示す平面図、(b) は、修正ピンの構造について示す平面図

符号の説明

１ 成形ピン
１ａ テーパー部
１ｂ ストレート部
２ 冶具
３ 極板群
３ａ 正極板
３ｂ セパレータ
３ｃ 負極板
３ｄ セパレータ
４ 支持機構
４ａ 支持部
４ｂ 支持部
５ 回転ベルト
５ａ 回転ベルト
５ｂ 駆動モータ
５ｃ 押圧シリンダー
５ｄ エアーテンション
１４ 支持機構
１４ａ 支持部
１４ｂ 支持部
２１ 成形ピン
３１ 巻き芯
３２ 極板群
３２ａ 正極板
３２ｂ セパレータ
３２ｃ 負極板
３２ｄ セパレータ
４１ 成形ピン
４１ａ 先端部
４１ｂ 中間部
４１ｃ 後端部
４２ 極板群
５１ 成形ピン
５２ 修正ピン

Claims (13)

1. 正極板と負極板とをセパレータを介して捲回し、軸孔を有する電池用極板群を形成する工程（ａ）と、
   前記電池用極板群の軸孔内に、軸孔の内径よりも小さい径を有する成形ピンを挿入する工程（ｂ）と、
   前記成形ピンが軸孔の軸方向の一定位置に支持された状態で、前記電池用極板群の軸孔の内周面を前記成形ピンに当接させながら、前記電池用極板群を回転させる工程（ｃ）とを備えることを特徴とする電池用極板群の製造方法。
2. 請求項１に記載の電池用極板群の製造方法において、
   前記工程（ｃ）において、軸孔の軸方向の一定位置に支持された前記成形ピンは、その一定位置において回転可能に支持されていることを特徴とする電池用極板群の製造方法。
3. 請求項２に記載の電池用極板群の製造方法において、
   前記成形ピンは、前記電池用極板群の回転と協働して回転していることを特徴とする電池用極板群の製造方法。
4. 請求項１に記載の電池用極板群の製造方法において、
   前記工程（ｃ）において、捲回後の前記電池用極板群の軸孔内に発生する正極板、負極板、及びセパレータの撓みを低減させることを特徴とする電池用極板群の製造方法。
5. 請求項１に記載の電池用極板群の製造方法において、
   前記工程（ｃ）において、捲回後の前記電池用極板群の軸孔内に存在するセパレータを、軸孔の内周面に沿わせることを特徴とする電池用極板群の製造方法。
6. 請求項１に記載の電池用極板群の製造方法において、
   前記工程（ｃ）において、前記電池用極板群を、前記電池用極板群の捲回方向と同じ方向に回転させることを特徴とする電池用極板群の製造方法。
7. 請求項１に記載の電池用極板群の製造方法において、
   前記成形ピンは、前記電池用極板群の軸孔の内径よりも小さい径のストレート部と、該ストレート部の挿入方向の先端部に形成されたテーパー部とを有し、
   前記工程（ｃ）において、前記電池用極板群の軸孔の内周面を、前記成形ピンを構成する前記ストレート部に当接させながら、前記電池用極板群を回転させることを特徴とする電池用極板群の製造方法。
8. 正極板と負極板とをセパレータを介して捲回してなる電池用極板群の軸孔内に挿入され、軸孔の内径よりも小さい径を有する成形ピンと、
   前記電池用極板群の軸孔内に挿入された成形ピンを、軸孔の軸方向の一定位置に支持する支持機構と、
   前記電池用極板群の軸孔の内周面を、前記成形ピンに当接させながら、前記電池用極板群を回転させる回転機構とを備えていることを特徴とする電池用極板群の製造装置。
9. 請求項８に記載の電池用極板群の製造装置において、
   前記支持機構は、軸孔の軸方向の一定位置において、前記成形ピンを回転可能に支持していることを特徴とする電池用極板群の製造装置。
10. 請求項９に記載の電池用極板群の製造装置において、
    前記成形ピンの回転方向は、前記電池用極板群の回転との協働により、前記電池用極板群の回転方向と同じ方向に回転していることを特徴とする電池用極板群の製造装置。
11. 請求項８に記載の電池用極板群の製造装置において、
    前記回転機構によって前記電池用極板群を回転させる方向は、前記電池用極板群の捲回方向と同じであることを特徴とする電池用極板群の製造装置。
12. 請求項８に記載の電池用極板群の製造装置において、
    前記成形ピンは、前記電池用極板群の軸孔の内径よりも小さい径のストレート部と、該ストレート部の挿入方向の先端部に形成されたテーパー部とから構成されていることを特徴とする電池用極板群の製造装置。
13. 請求項１〜７のうち何れか１項に記載の電池用極板群の製造方法を用いて製造された電池用極板群であって、
    前記電池用極板群の軸孔の断面形状は、一端から他端まで同一の円形状であることを特徴とする電池用極板群。

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