JP2009032544A - Manufacturing method and device of laminated battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は積層型電池の製造方法及び装置に関し、特に積層型電池要素の積層位置を保持するための方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for manufacturing a stacked battery, and more particularly to a method and apparatus for maintaining the stack position of a stacked battery element.
リチウムイオン2次電池等の積層型電池として、平板状の正極電極と負極電極とをセパレータを介して積層した積層体からなる電池要素を外装容器に収納したものが知られている。図4に一般的な積層型電池の構造を示す。図4に示すように、このような積層型電池は、最下層の負極箔12とセパレータ13の組の上に正極箔14とセパレータ13の組が積層され、その後それらが交互に積層され、最上層に負極箔12が配置される構造である。
2. Description of the Related Art As a laminated battery such as a lithium ion secondary battery, a battery in which a battery element made of a laminate in which a flat positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator is housed in an outer container is known. FIG. 4 shows the structure of a general stacked battery. As shown in FIG. 4, in such a stacked battery, a pair of
従来、このような積層型電池を積層する際には、ある基準面に電極端面を接触させたのちに積層体を固定し、積層ずれを防止する方法がとられていた(例えば特許文献1など)。 Conventionally, when stacking such stacked batteries, a method of preventing stacking deviation by fixing the stacked body after bringing the electrode end face into contact with a certain reference surface (for example, Patent Document 1) ).
図5は、従来の積層型電池の製造方法の説明図である。図5に示すように、まず、電池組立治具20の基準面21Aおよび21Bを基準とし、両基準面に負極箔16の端面が接するように負極箔16を載置する。次いで、セパレータ17と正極箔及び負極箔の位置ずれを防止するため、予め正極箔15の正極活物質非塗布部に塗布した絶縁性物質層20A、20B(図示せず)にセパレータ17を接着して固定した後に、絶縁性物質層20A、20B(図示せず)の端面を、それぞれ基準面21A、21Bに接するように載置する。以上のように、セパレータ17を接着した正極箔15と負極箔16の所定の個数を積層した後に、固定テープ穴22A、22Bに装着した固定テープ23でずれが生じないように固定していた。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional method for manufacturing a stacked battery. As shown in FIG. 5, first, the
しかし、従来の積層型電池の積層方法では、積層体へ異物が混入し、さらにその異物によってセパレータを損傷させてしまうという問題があった。特に、積層体上方に駆動部が存在すると、そこが発塵源となり、異物混入しやすくなる。さらに、電極箔に塗布されている活物質層は電極本体から剥離し易く、電極箔端面で最も顕著に剥離する。これが積層体間へ混入した場合、異電極間ショートや放電が発生するため、電極箔に接触する際には接触部位を最小限にし、活物質層の剥離を極力小さくしなければならなかった。 However, in the conventional stacking method of the stacked battery, there is a problem that foreign matter is mixed into the laminate, and the separator is damaged by the foreign matter. In particular, if a drive unit is present above the laminated body, it becomes a dust generation source, and foreign matter is easily mixed. Furthermore, the active material layer applied to the electrode foil is easily peeled off from the electrode body, and is peeled off most remarkably at the electrode foil end face. When this is mixed between laminates, short-circuit between different electrodes and electric discharge occur, so that when contacting the electrode foil, it is necessary to minimize the contact area and minimize the peeling of the active material layer.
しかし図5の治具を用いた従来の積層方法では、電極箔端面を位置決めの基準面へ押し当てるため、上述の活物質層が剥がれやすく、たとえクリーンルームのダウンブロー区画で積層工程を実施した場合でも積層体への異物の混入が発生していた。 However, in the conventional laminating method using the jig shown in FIG. 5, the electrode foil end face is pressed against the positioning reference surface, so that the above-mentioned active material layer is easily peeled off. However, foreign matter was mixed into the laminate.
したがって、本発明は、上記の課題を解決し、積層体への異物混入がない、信頼性の高い積層型電池の製造方法及び装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a highly reliable manufacturing method and apparatus for a stacked battery in which foreign matter is not mixed into the stacked body.
本発明の積層型電池の製造方法は、正極箔と負極箔とが交互に積層され、且つ正・負電極間にセパレータが挟まれる構造の積層型電池の製造方法において、積層状態を保持する少なくとも2つの爪と、積層ベースを設け、積層動作時の爪は保持力を積層体上の2ヶ所のみに与えることを特徴とする。また、本発明は、前記爪の動作は積層面に対し垂直方向と平行方向の自由度を持つことを特徴とする。また、本発明は、前記爪の上下動作の軌跡は円弧もしくは楕円弧を描くことも可能なことを特徴とする。また、本発明は、前記爪は駆動部を少なくとも2箇所以上有し、駆動部は積層体より下部に設置することを特徴とする。また、本発明は、積層型電池の積層状態を保持するための爪と、積層ベースと、爪を動作させる駆動部を備えたことを特徴とする。 The method for producing a laminated battery according to the present invention is a method for producing a laminated battery having a structure in which positive and negative foils are alternately laminated and a separator is sandwiched between positive and negative electrodes. Two claws and a laminated base are provided, and the claws during the laminating operation apply a holding force only to two places on the laminated body. Further, the present invention is characterized in that the movement of the claw has a degree of freedom in a direction perpendicular to and parallel to the laminated surface. Further, the present invention is characterized in that the trajectory of the vertical movement of the claw can also draw an arc or an elliptical arc. Further, the present invention is characterized in that the claw has at least two or more driving parts, and the driving parts are installed below the laminated body. In addition, the present invention is characterized by comprising a claw for maintaining the laminated state of the laminated battery, a laminated base, and a drive unit for operating the claw.
本発明によれば、矩形状の正極箔と負極箔とをセパレータを介して積層した積層体を含む積層型電池の製造方法において、駆動部によりそれぞれ動作する、前記正極箔、前記負極箔及び前記セパレータの四隅を保持する4つの爪のうち、2つの爪により前記正極箔、前記負極箔及び前記セパレータの互いに対角となる位置で交互に保持し、ベース上に前記正極箔、前記負極箔及び前記セパレータを積層して、前記積層体を形成することを特徴とする積層型電池の製造方法が得られる。 According to the present invention, in a method for manufacturing a stacked battery including a laminate in which a rectangular positive foil and a negative foil are laminated via a separator, the positive foil, the negative foil, and the Among the four claws that hold the four corners of the separator, two positive claws alternately hold the positive foil, the negative foil, and the separator at diagonal positions, and the positive foil, the negative foil, A laminated battery manufacturing method is obtained, wherein the separator is laminated to form the laminated body.
また、本発明によれば、前記爪は前記ベースの積層面に対し垂直方向と平行方向に動作することを特徴とする上記の積層型電池の製造方法が得られる。 In addition, according to the present invention, there is provided the method for manufacturing a stacked battery as described above, wherein the claw operates in a direction perpendicular to and parallel to the stacked surface of the base.
また、本発明によれば、前記爪の動作の軌跡は円弧もしくは楕円弧を描くことを特徴とする上記の積層型電池の製造方法が得られる。 Further, according to the present invention, there is obtained the above-described method for manufacturing a stacked battery, wherein the trajectory of the movement of the claw draws an arc or an elliptical arc.
また、本発明によれば、前記駆動部は前記積層体より下部に設置することを特徴とする上記の積層型電池の製造方法が得られる。 Further, according to the present invention, there is obtained the above-described method for manufacturing a stacked battery, wherein the driving unit is installed below the stacked body.
また、本発明によれば、矩形状の正極箔と負極箔とをセパレータを介して積層した積層体を含む積層型電池の製造装置において、前記正極箔、前記負極箔及び前記セパレータを積層するベースと、前記正極箔、前記負極箔及び前記セパレータの四隅を保持するための4つの爪と、前記4つの爪をそれぞれ動作させる駆動部とを備え、前記4つの爪のうち2つの爪により、前記正極箔、前記負極箔及び前記セパレータの互いに対角となる位置で交互に保持し、前記積層体を形成することを特徴とする積層型電池の製造装置が得られる。 In addition, according to the present invention, in the laminated battery manufacturing apparatus including a laminate in which a rectangular positive electrode foil and a negative electrode foil are laminated via a separator, the base on which the positive electrode foil, the negative electrode foil, and the separator are laminated. And four claws for holding the four corners of the positive foil, the negative foil and the separator, and a drive unit for operating the four claws, respectively, and by two claws among the four claws, A laminated battery manufacturing apparatus is obtained in which the positive electrode foil, the negative electrode foil, and the separator are alternately held at diagonal positions to form the laminate.
また、本発明によれば、前記爪は前記ベースの積層面に対し垂直方向と平行方向に動作することを特徴とする上記の積層型電池の製造装置が得られる。 In addition, according to the present invention, there is obtained the above-described laminated battery manufacturing apparatus, wherein the claw operates in a direction perpendicular to and parallel to the laminated surface of the base.
また、本発明によれば、前記爪の動作の軌跡は円弧もしくは楕円弧を描くことを特徴とする上記の積層型電池の製造装置が得られる。 In addition, according to the present invention, the stacked battery manufacturing apparatus described above is characterized in that the trajectory of the movement of the claws draws an arc or an elliptical arc.
また、本発明によれば、前記駆動部は前記積層体より下部に設置することを特徴とする上記の積層型電池の製造装置が得られる。 Further, according to the present invention, there is obtained the above-described stacked battery manufacturing apparatus, wherein the driving unit is installed below the stacked body.
上記のような構成を採用することにより、本発明では、電池要素の積層体への異物混入がない、信頼性の高い積層型電池の製造方法を提供することができる。 By adopting the configuration as described above, the present invention can provide a highly reliable method for manufacturing a stacked battery in which no foreign matter is mixed into the stack of battery elements.
また、上記のような構成を採用することにより、本発明では、積層位置ずれ防止の為のセパレータと正極箔間を固定する前工程が必要無いため、製作コストを大幅に削減することができる。 Further, by adopting the configuration as described above, in the present invention, there is no need for a pre-process for fixing between the separator and the positive electrode foil for preventing the misalignment of the stacking position, so that the manufacturing cost can be greatly reduced.
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の積層型電池の製造装置における積層位置保持機構での正極箔の移送状態を示す説明図であり、図1(a)は、正極箔が移送されてきた直後の状態の平面図、図1(b)は、正極箔が移送されてきた直後の状態の側面図、図1(c)は、第1の爪、第4の爪が移動した状態の平面図、図1(d)は、第1の爪、第4の爪が移動した状態の側面図である。図2は、本発明の積層型電池の製造装置における積層位置保持機構でのセパレータの移送状態を示す説明図であり、図2(a)は、セパレータが移送されてきた直後の状態を示す平面図、図2(b)は、セパレータが移送されてきた直後の状態を示す側面図、図2(c)は、第2の爪、第3の爪が移動した状態を示す平面図、図2(d)は、第2の爪、第3の爪が移動した状態を示す側面図である。図3は、本発明の積層型電池の製造装置における積層位置保持機構での負極箔の移送状態を示す説明図であり、図3(a)は、負極箔が移送されてきた直後の状態を示す平面図、図3(b)は、負極箔が移送されてきた直後の状態を示す側面図、図3(c)は、第1の爪、第4の爪が移動した状態を示す平面図、図3(d)は、第1の爪、第4の爪が移動した状態を示す側面図である。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing a transfer state of a positive electrode foil in a stack position holding mechanism in a stacked battery manufacturing apparatus of the present invention, and FIG. 1 (a) shows a state immediately after the positive electrode foil has been transferred. 1B is a side view of the state immediately after the positive foil has been transferred, FIG. 1C is a plan view of the state where the first and fourth claws have moved, and FIG. (D) is a side view of a state in which the first and fourth claws have moved. FIG. 2 is an explanatory view showing a separator transfer state in the stack position holding mechanism in the stacked battery manufacturing apparatus of the present invention, and FIG. 2 (a) is a plane showing a state immediately after the separator is transferred. 2 is a side view showing a state immediately after the separator has been transferred, FIG. 2C is a plan view showing a state in which the second claw and the third claw have moved, FIG. (D) is a side view which shows the state which the 2nd nail | claw and the 3rd nail | claw moved. FIG. 3 is an explanatory view showing the state of transfer of the negative electrode foil in the stack position holding mechanism in the stacked battery manufacturing apparatus of the present invention, and FIG. 3A shows the state immediately after the negative electrode foil has been transferred. 3B is a side view showing a state immediately after the negative electrode foil has been transferred, and FIG. 3C is a plan view showing a state in which the first and fourth claws have moved. FIG. 3D is a side view showing a state in which the first and fourth claws have moved.
この実施の形態では、図1〜図3に示すように、ベース9上に矩形状の正極箔8、セパレータ6、負極箔7、セパレータ6の順に積層する例を示す。本発明の積層型電池の製造装置における積層位置保持機構は、図1に示すように、ベース9と、4つの爪1と、これらの爪を駆動する駆動部とを備える。爪1は、第1の爪1aと、第2の爪1bと、第3の爪1cと、第4の爪1dとからなる。矩形状の正極箔8等の1つの長辺側に第1の爪1aと第4の爪1dが設けられ、他の長辺側に第2の爪1bと第3の爪1cが設けられている。また、矩形状の正極箔8等の長手方向の中心軸に対して、第1の爪1aと第2の爪1b、第3の爪1cと第4の爪1dが対向するように位置している。上記第1の爪1a〜第4の爪1dが電極およびセパレータに接触する表面はRa(算術平均表面粗さ)=0.2μmまで加工してあり、ロボット10の推力に起因する摩擦力により電極及びセパレータが損傷するのを防ぐと同時に、活物質層の飛散を防止している。また、軸受け3及びローラ4の潤滑には低発塵タイプのグリースを用い、動作時のグリース飛散による発塵を低減している。また、ロボット10、シリンダ5には部品内部からの発塵を抑制したISOクラス4以下の清浄度をもつ部品を使用している。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, an example in which a rectangular
また、駆動部は、軸受け3、ロボット10、シリンダ5およびローラ4からなり、積層体より下部に設置されている。第1の爪1a〜第4の爪1dの下部には積層方向に対して平行にシャフト2が取り付けてあり、このシャフト2は軸受け3に沿って回動自在に取り付けてある。上記爪1のもう一方の下部にはロボット10が取り付けてある。このロボット10は積層方向に対して垂直動作が可能であり、ロボット10の動作端は多点位置決め機能より任意の位置を保持できる。従って、ロボット10を動作させることにより、第1の爪1a〜第4の爪1dは軸受け3に沿って積層方向の任意の高さに移動、位置保持することができる。このロボット10の取り付け端側にシリンダ5の取り付けブラケット11がローラ4を介して水平回動自在に連結してある。従って、シリンダ5を動作させることにより、任意の高さに保持された第1の爪1a〜第4の爪1dをローラ4に沿って積層方向に対し水平に所定の位置まで移動させることができる。また、シャフト2、ロボット10、ブラケット11、ローラ4、シリンダ5の各部品は各々第1の爪1a〜第4の爪1dにそれぞれ設けられている。上記機構により、第1の爪1a〜第4の爪1dは積層体の積層面に対してそれぞれ水平、垂直方向に独立して動作させることができる。また、ロボット10、シリンダ5の動作を円弧補間することにより、第1の爪1a〜第4の爪1dの各動作の軌跡が、円弧または楕円弧を描くようにすることも可能である。
The drive unit includes a bearing 3, a
次に、本発明の積層型電池の製造装置における積層動作を図1〜図3を用いて説明する。まず、装置に正極箔が移送されてくる。図1(a)、図1(b)に正極箔8が移送されてきた直後の状態を示す。正極箔8は例えばベース9に吸着保持されていても良い。次に、図1(c)、図1(d)に示すように、ロボット10が第1の爪1a、第4の爪1dを持ち上げ、シリンダ5が第1の爪1a、第4の爪1dを積層面に対し平行移動させる。さらに、図2(a)、図2(b)に示すように、ロボット10が積層面に対し垂直移動し、第1の爪1a、第4の爪1dが正極箔8を保持する。同時に、セパレータ6が搬送され、図2(c)、図2(d)に示すように、第2の爪1b、第3の爪1cが前述の第1の爪1a、第4の爪1dと同様の動作でセパレータ6を保持する。次に、図3(a)、図3(b)に示すように、第1の爪1a、第4の爪1dが図の左右に移動し、図3(c)、図3(d)に示すように搬送されてきた負極箔7を前述の動作で保持する。左右の動作時には第1の爪1a〜第4の爪1dを1mm程度上昇させ、電極箔、セパレータの損傷、および積層ずれ、および活物質層の飛散を防いでいる。このような動作を繰り返すことにより、正極箔、セパレータ、負極箔が順に積層される。
Next, a stacking operation in the stacked battery manufacturing apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the positive foil is transferred to the apparatus. FIG. 1A and FIG. 1B show a state immediately after the
1 爪
1a 第1の爪
1b 第2の爪
1c 第3の爪
1d 第4の爪
2 シャフト
3 軸受け
4 ローラ
5 シリンダ
6 セパレータ
7 負極箔
8 正極箔
9 ベース
10 ロボット
11 ブラケット
12 負極箔
13 セパレータ
14 正極箔
15 正極箔
16 負極箔
17 セパレータ
18 正極引出端子
19 負極引出端子
20 電池組立治具
20A 絶縁性物質層
21A、21B 基準面
22A、22B 固定テープ穴
23 固定テープ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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