JP2012226910A - 二次電池の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タクトタイムの短縮を図ることができると共に、正負の電極及びセパレータの位置精度を向上することができる二次電池の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】セパレータ４をテンションフリーの状態にしてから、複数のガイド部材を列同士間で水平方向に交差させることによりセパレータ又は重畳体をジグザグ折りし、これにより形成された各谷溝内に正極板５又は負極板６を挿入して二次電池を製造する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両、電気機器等に用いられる二次電池の製造方法及び製造装置に関する。

リチウムイオン二次電池等の二次電池は、正負の極板間にセパレータが介在するように、正極板と負極板を交互に重ね合わせることによって形成される極板群を有する。この極板群の製造装置の一つとして、セパレータの連続体をジグザグ折りし、その各谷溝内に正極板と負極板とを挿入し、扁平に押し潰すジグザグスタック方式の製造装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２２４４９号公報

このようなジグザグスタック方式の製造装置では、例えば、シート状に形成したセパレータと、正極板及び負極板とを、正極板と負極板との間にセパレータが介在するように交互に積み重ねる積み重ね方式の製造装置等に比べて、正負の極板及びセパレータの位置精度を高めることができ、タクトタイムを短縮することができる。しかしながら、極板群の製造においては、正負の電極及びセパレータの位置精度のさらなる向上、またタクトタイムのさらなる短縮が望まれている。

例えば、特許文献１に記載の製造方法では、連続状のセパレータを一対のローラで挟み、この一対のローラを水平方向に往復運動させることによりセパレータをジグザグ折りし、一対のローラが一往復する都度正負の極板を交互にセパレータ上に載せるものであり、タクトタイムを大幅に短縮することは難しい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、タクトタイムの短縮を図ることができると共に、正負の電極及びセパレータの位置精度を向上することができる二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。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、複数のガイド部材でセパレータを押すことにより、前記セパレータをジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、ジグザグ折りにされた前記セパレータの各谷溝内に正極板と負極板とを交互に挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、前記セパレータの各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有し、前記ジグザグ折り工程は、前記セパレータをテンションフリーの状態にしてから行うことを特徴とする二次電池の製造方法にある。

本発明の第２の態様は、複数のガイド部材で負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体を押すことにより、前記重畳体をジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、ジグザグ折りにされた前記重畳体の各谷溝内に正極板を挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、前記重畳体の各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有し、前記ジグザグ折り工程は、前記重畳体をテンションフリーの状態にしてから行うことを特徴とする二次電池の製造方法にある。

本発明の第３の態様は、前記複数のガイド部材を鉛直方向にジグザグ状に配置し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に前記セパレータ又は前記重畳体を配置するセパレータ配置工程をさらに有し、前記ジグザグ折り工程は、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させることにより行うことを特徴とする第１又は２の態様の二次電池の製造方法にある。

本発明の第４の態様は、前記セパレータ配置工程は、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に前記セパレータ又は前記重畳体を配置した後、各列の前記ガイド部材を前記セパレータ又は前記重畳体に当接させて当該セパレータ又は前記重畳体の移動を規制した状態で前記セパレータ又は前記重畳体をテンションフリーの状態にすることを特徴とする第３の態様の二次電池の製造方法にある。

本発明の第５の態様は、前記セパレータ又は前記重畳体を所定長に切断する切断工程をさらに有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一つの態様の二次電池の製造方法にある。

本発明の第６の態様は、前記切断工程は、前記押圧工程の後に行われることを特徴とする第５の態様の二次電池の製造方法にある。

本発明の第７の態様は、前記切断工程は、前記ジグザグ折り工程の前に行われることを特徴とする第５の態様の二次電池の製造方法にある。

本発明の第８の態様は、前記切断工程の前に前記セパレータ又は前記重畳体が巻回されたロールから所定長の前記セパレータ又は前記重畳体を繰り出す繰り出し工程をさらに有し、前記繰り出し工程と前記切断工程は、一つ前の二次電池を製造するために行われる前記押圧工程までに行われることを特徴とする第７の態様の二次電池の製造方法にある。

本発明の第９の態様は、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間にセパレータが配置されると、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させて前記セパレータをジグザグ折りするジグザグ折り手段と、所定枚数の前記正極板又は前記負極板が載置される正極板用又は負極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材を前記セパレータの各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板と前記負極板とを交互に挿入する極板挿入手段と、前記セパレータを保持して前記ジグザグ折り手段に搬送すると共に、前記セパレータがジグザグ折りされる際に当該セパレータをテンションフリーの状態にする搬送手段と、を備えることを特徴とする二次電池の製造装置にある。

本発明の第１０の態様は、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体が配置されると、前記ガイド部材が列同士間で水平方向に交差して前記重畳体をジグザグ折りするジグザグ折り手段と、所定枚数の前記正極板が載置される正極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用極板搬送部材を前記重畳体の各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板を挿入する極板挿入手段と、前記重畳体を保持して前記ジグザグ折り手段に搬送すると共に、前記重畳体がジグザグ折りされる際に前記重畳体をテンションフリーの状態にする搬送手段と、を備えることを特徴とする二次電池の製造装置にある。

本発明の第１１の態様は、前記搬送手段は、前記セパレータ又は前記重畳体がジグザグ折りされる際に、所定長に切断された前記セパレータ又は前記重畳体をテンションフリーの状態にすることを特徴とする第９又は１０の態様の二次電池の製造装置にある。

本発明の第１２の態様は、前記セパレータ又は前記重畳体が搬送される搬送系と、前記セパレータ又は前記重畳体を切断する切断部とを備え、所定長の前記セパレータ又は前記重畳体を前記搬送手段に供給する供給手段を備え、前記搬送手段は、前記供給手段から供給された所定長の前記セパレータ又は前記重畳体を前記ジグザグ折り手段に搬送することを特徴とする第１１の態様の二次電池の製造装置にある。

かかる本発明では、ガイド部材を比較的高速で移動させることができ、比較的短時間でセパレータ又は重畳体に谷溝を良好に形成することができ、タクトタイムの向上を図ることができる。

実施形態１に係る極板群が収容された角形電池の概略を示す斜視図である。 実施形態１に係る極板群の概略構成を示す斜視図である。 実施形態１に係る極板群の製造装置の概略構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る極板群の製造装置を示す概略図である。 実施形態１に係る供給手段の構成を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態１に係る製造装置を用いた極板群の製造方法を示す概略図である。 実施形態２に係る極板群の製造装置を示す概略図である。 実施形態３に係る極板群を示す概略図である。 実施形態３に係る極板群の製造装置を示す概略図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

（実施形態１）
図１及び図２に示すように、リチウムイオン二次電池である角形電池（二次電池）１は、角形ケース２を備え、この角形ケース２内には極板群３が収容されている。角形ケース２の所定箇所には、図示しない正極端子と負極端子が設けられている。また角形ケース２内には、有機溶媒にリチウム塩を配合してなる電解液が充填されている。

極板群３は、ジグザグ折りされたセパレータ４と、このセパレータ４の各谷溝４ａ内に交互に挿入された正極板５と負極板６とを具備する。正極板５と負極板６とは、各々の間にセパレータ４が介在するように交互に重ね合わせられ、セパレータ４が扁平に畳まれた状態になっている。正極板５と負極板６とはセパレータ４から互いに反対側に突出するリード部５ａ，６ａを備え、各極のリード部５ａ，６ａはそれぞれ束ねられている。そして正極板５のリード部５ａは上記正極端子に接続され、負極板６のリード部６ａは上記負極端子に接続される。

このような構成の極板群３の製造装置１０は、図３に示すように、ジグザグ折り手段２０と、極板挿入手段３０と、搬送手段４０と、供給手段５０（５０Ａ，５０Ｂ）と、を少なくとも備えている。

図４に示すように、ジグザグ折り手段２０は、鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド棒（ガイド部材）２１を有し、詳しくは後述するが、このガイド棒２１の一方の列２２Ａと他方の列２２Ｂとの間にセパレータ４が配置されると、ガイド棒２１を列２２Ａ，２２Ｂ同士間で水平方向に交差させて、セパレータ４をジグザグ折りする。

ガイド棒２１は、セパレータ４に対して供給される正負の極板５，６の枚数と同じ本数か又はそれ以上の本数設けられている。これら複数本のガイド棒２１は、図示しない基台上に垂直方向に二列２２Ａ，２２Ｂで各々水平に配列される。また各ガイド棒２１は、列２２Ａ，２２Ｂ間でジグザクになるように、すなわち鉛直方向においてジグザグになるように配列される。これらのガイド棒２１は、列２２Ａ，２２Ｂごとに設けられた縦フレーム２３，２４にそれぞれ片持ち状に支持されている。

またジグザグ折り手段２０は、ガイド棒２１を列２２Ａ，２２Ｂ同士間で交差させてセパレータ４をジグザグ折りするための駆動部を備える。この駆動部は、例えば、ボールネジとボールネジを回転させるモータ等により構成される。なおこのようにボールネジ、モータ等で構成される駆動部は通常の送り手段であるから図示は省略する。

極板挿入手段３０は、ジグザグ折り手段２０を構成するガイド棒２１の各列２２Ａ，２２Ｂの後方に配される一対の極板搬送部材３１（３１Ａ，３１Ｂ）を備える。各極板搬送部材３１は、所定枚数の正極板５又は負極板６が載置される複数の極板搬送トレー３２を有する。そして極板挿入手段３０は、これらの極板搬送トレー３２をセパレータ４に形成された谷溝４ａ（図２参照）に移動させることで、各谷溝４ａ内に正極板５と負極板６とを交互に挿入する。

本実施形態では、極板挿入手段３０は、正極板５を搬送する第１の極板搬送部材（正極板用極板搬送部材）３１Ａと、負極板６を搬送する第２の極板搬送部材（負極板用極板搬送部材）３１Ｂとを備えている。第１の極板搬送部材３１Ａは、極板群３に必要な正極板５の枚数と同数個の極板搬送トレー３２を備えている。第１の極板搬送部材３１Ａの各極板搬送トレー３２は、一方の列２２Ａを構成するガイド棒２１の後方に水平に配置され、その後端が支持フレーム３３Ａによって連結されている。同様に、第２の極板搬送部材３１Ｂも極板群３に必要な負極板６の枚数と同数個の極板搬送トレー３２を備える。第２の極板搬送部材３１Ｂの各極板搬送トレー３２は、他方の列２２Ｂを構成するガイド棒２１の後方に水平に配置され、その後端が支持フレーム３３Ｂによって連結されている。

各支持フレーム３３Ａ，３３Ｂは、正極板５又は負極板６の搬送方向に伸縮可能なピストン・シリンダ装置３４のピストンロッド３４ａにそれぞれ連結されている。また各ピストン・シリンダ装置３４は、正極板５又は負極板６の搬送方向に往復移動可能な往復台３５にそれぞれ設置されている。

各往復台３５は、ボールネジ等からなる駆動部により水平方向に移動可能に構成されている。具体的には、各往復台３５は、基台上に回転可能に設置された送りネジであるボールネジ３６に螺合するナット３７に連結されている。ボールネジ３６は図示しないモータによって回転するようになっている。ボールネジ３６が回転すると、第１及び第２の極板搬送部材３１Ａ，３１Ｂのそれぞれがセパレータ４に向かって或いはセパレータ４から離れる方向に移動される。

なお極板搬送トレー３２の左右両側（極板搬送トレー３２の移動方向とは直交する方向における両側）には、セパレータ４の縁部に当接される一対の押し部材３８が設けられている。押し部材３８は、具体的には各極板搬送トレー３２の左右両側から突出した正極板５及び負極板６の縁部に当接する一対の縦棒として構成され、各往復台３５に取り付けられている。

搬送手段４０は、供給手段５０から供給される所定長のセパレータ４を保持してジグザグ折り手段２０に搬送する保持搬送部材４１を備える（図３参照）。すなわち保持搬送部材４１は、所定長のセパレータ４を保持してガイド棒２１の列２２Ａ，２２Ｂ間に搬送する。各保持搬送部材４１は、供給手段５０から供給されるセパレータ４を下方に向かって送り出すと共に、セパレータ４を挟持して保持するニップローラ４２を備える。ニップローラ４２の上部側（供給手段５０側）には、ニップローラ４２よりも上部側のセパレータ４が収容される第１の収容ケース４３と、ニップローラ４２から第１の収容ケース４３にセパレータ４を誘導する第１の誘導部材４４とが設けられている。また保持搬送部材４１は、ジグザグ折り手段２０内に移動された状態においてガイド棒２１よりも下方側に、セパレータ４の下端部側が収容される第２の収容ケース４５と、第２の収容ケース４５にセパレータ４を誘導する第２の誘導部材４６とを備えている。

搬送手段４０にセパレータ４を供給する供給手段５０は、図３に示すように、ジグザグ折り手段２０とは独立して設けられ、本実施形態では、ジグザグ折り手段２０の両側にそれぞれ設置されている。そして、搬送手段４０は、これら２つの供給手段５０Ａ，５０Ｂに対応して、２つの保持搬送部材４１Ａ，４１Ｂを備えており、各保持搬送部材４１Ａ，４１Ｂが供給手段５０Ａ，５０Ｂとジグザグ折り手段２０との間を移動可能に構成されている。

各供給手段５０は、図５に示すように、セパレータ４が巻回されたロール５１と、搬送ローラ５２を含む複数のローラを有する搬送系５３とを備え、この搬送系５３を介してロール５１から繰り出されたセパレータ４を搬送手段４０に供給する。また供給手段５０は、搬送系５３の搬送手段４０側の終端部近傍に、揺動可能に設けられてセパレータ４の進行方向を制御する方向制御部材５４と、セパレータ４を切断する切断カッター５５とを備えている。

以下、このような構成の製造装置１０による極板群３の製造方法について、図６〜１２を参照して説明する。

製造装置１０が作動されると、まずは、図６に示すように、供給手段５０Ａによってセパレータ４が供給されて所定長のセパレータ４を保持した一方の保持搬送部材４１Ａが、ジグザグ折り手段２０に移動され、ジグザグ状に配列されたガイド棒２１の列２２Ａ，２２Ｂ間にセパレータ４が配置される（図４参照）。

保持搬送部材４１Ａの移動と同時に、他方の保持搬送部材４１Ｂが、ジグザグ折り手段２０から供給手段５０Ｂまで移動される。そして供給手段５０Ｂから保持搬送部材４１Ｂにセパレータ４が供給され、所定長のセパレータ４が保持搬送部材４１Ｂによって保持される。

具体的には、図７（ａ）に示すように、供給手段５０Ｂから保持搬送部材４１Ｂにセパレータ４の供給が開始される際、搬送ローラ５２から繰り出されたセパレータ４の先端部は、搬送系５３を介して方向制御部材５４付近に位置している。つまりセパレータ４の進行方向は、この方向制御部材５４の向きによって制御される。セパレータ４の供給開始時、この方向制御部材５４は、保持搬送部材４１Ｂのニップローラ４２に向かっている。したがってセパレータ４は、図７（ｂ）に示すように、まずはニップローラ４２を通過して保持搬送部材４１Ｂの下方に向かって供給される。このとき、ニップローラ４２は開かれた状態となっている。

そしてセパレータ４の先端側（下端側）は、図８に示すように、第２の誘導部材４６を介して第２の収容ケース４５内に入りこむ。第２の収容ケース４５内に所定の長さのセパレータ４が収容された段階でニップローラ４２が閉じられ、ニップローラ４２によってセパレータ４が保持される。これによりニップローラ４２よりも第２の収容ケース４５側へのセパレータ４の供給が停止され、ニップローラ４２よりも上方のみでセパレータ４の供給が継続される。図９に示すように、ニップローラ４２が閉じられるのと同時に、方向制御部材５４が駆動される。すなわち方向制御部材５４が第１の誘導部材４４に向かうように揺動される。

ニップローラ４２によってセパレータ４が保持されたことで、ニップローラ４２の上部のセパレータ４には弛みが生じる。このとき、方向制御部材５４が第１の誘導部材４４に向かっているため、図１０に示すように、セパレータ４の弛んだ部分が第１の誘導部材４４を介して第１の収容ケース４３内に広がる。またニップローラ４２が閉じられた後、所定長さのセパレータ４が供給された時点で、切断カッター５５によってセパレータ４を切断する。これにより、セパレータ４の上端側が第１の収容ケース４３内に収容される（図４参照）。なお切断カッター５５によってセパレータ４を切断した際に、セパレータ４の上端側は、自重によって第１の収容ケース４３内に入り込むが、例えば、エアブロー等によってセパレータ４の移動を補助するようにしてもよい。

切り離されたセパレータ４はニップローラ４２によって挟持されているため、移動することなく保持搬送部材４１Ｂに保持される。つまり、このように供給手段５０Ｂから保持搬送部材４１Ｂにセパレータ４を供給することで、所定長のセパレータ４が保持搬送部材４１Ｂによって保持される。

ジグザグ折り手段２０の説明に戻り、保持搬送部材４１Ａによってジグザグ状に配列されたガイド棒２１の列２２Ａ，２２Ｂ間に所定長のセパレータ４が配置されると、図１１に示すように、ガイド棒２１の列２２Ａ，２２Ｂがセパレータ４側に向かってそれぞれ水平に移動され、各ガイド棒２１がセパレータ４に接触した時点で一旦停止される（セパレータ配置工程）。この状態で、ニップローラ４２が開かれてセパレータ４の挟持が解除される（図１１（ｂ））。つまりセパレータ４は実質的にテンションフリーの状態となる。このとき、セパレータ４には上述のように複数の各ガイド棒２１が接触しているため、セパレータ４は落下することなくガイド棒２１の間に保持される。すなわちセパレータ４は、その両端側が移動自在な状態でガイド棒２１の間に保持される。

セパレータ４がテンションフリーの状態になると、各ガイド棒２１の水平方向の移動が再開され、図１２に示すように、ガイド棒２１は列２２Ａ，２２Ｂ同士間で交差される。このガイド棒２１の移動に伴って第１及び第２の収容ケース４３，４５内からセパレータ４が中央側、すなわちジグザグ折り手段２０側に引き込まれる。これにより、セパレータ４がジグザグ折りされ、一つの極板群３に必要な個数の谷溝４ａがセパレータ４に同時に形成される。つまり、ガイド棒２１でセパレータ４を押すことにより、セパレータ４がジグザグ折りにされている。

このように、セパレータ４がテンションフリーとなった状態でガイド棒２１を移動させてセパレータ４に谷溝４ａを形成することで、ガイド棒２１を比較的高速で移動させることができる。

従来は、例えば、セパレータの先端部をクランプし、ロールからセパレータを供給しつつガイド棒を移動させてセパレータに谷溝を形成していた。つまりセパレータに谷溝を形成する際に、セパレータに強いテンションがかかった状態となっていた。このため、ガイド棒を高速で移動させると、セパレータがガイド棒の移動に追従できずにガイド棒の移動を阻害し、例えば、ガイド棒の変形や割れ等が生じる虞があった。

これに対し本発明では、ガイド棒２１を移動させてセパレータ４に谷溝４ａを形成するジグザグ折り工程を、セパレータ４をテンションフリーの状態にしてから開始することとした。すなわち第１又は第２の収容ケース４３，４５に収容されたセパレータ４の両端側を移動自在な状態としてから、ガイド棒２１を移動させてセパレータ４に谷溝４ａを形成することとした。このため、ガイド棒２１を比較的高速で移動させても、セパレータ４はガイド棒２１の移動に追従できる。したがって、ガイド棒２１の割れ等を生じさせることなく、タクトタイムの向上を図ることができる。

また、ガイド棒２１が列２２Ａ，２２Ｂ毎に水平方向に移動されるのと同時に、第１及び第２の極板搬送部材３１Ａ，３１Ｂ及び押し部材３８もセパレータ４に向かって水平方向に移動される。すなわちボールネジ３６の回転により往復台３５が移動することで、第１及び第２の極板搬送部材３１Ａ，３１Ｂ及び押し部材３８がセパレータ４に向かって移動される（図４参照）。これにより、第１の極板搬送部材３１Ａの各極板搬送トレー３２に予め搭載された正極板５、及び第２の極板搬送部材３１Ｂの各極板搬送トレー３２に予め搭載された負極板６が、ジグザグ折りされたセパレータ４の各谷溝４ａ内に交互に挿入される。これにより、セパレータ４を介して正極板５と負極板６とが交互に重なり合う積層体が形成される（積層体形成工程）。

次に、セパレータ４の各谷溝４ａ内からガイド棒２１が抜き取られる（抜去工程）。その後、押し部材３８を残して第１及び第２の極板搬送部材３１Ａ，３１Ｂがセパレータ４から離れる方向に移動される。これと同時に、セパレータ４を介して正極板５と負極板６とが交互に積層された積層体が正極板５と負極板６の積層方向で所定のプレス手段によって押圧（プレス）される。すなわち、積層体が正極板５、負極板６の積層方向で押圧されながら、各ピストン・シリンダ装置３４が縮動作することで、第１及び第２の極板搬送部材３１Ａ，３１Ｂが谷溝４ａ外へと後退されて元の位置（図１２（ａ）中に二点鎖線で示す）まで戻される。ここで、押し部材３８は前進した位置に留まることになるため、正極板５及び負極板６は、押し部材３８によって移動が規制されてセパレータ４の谷溝４ａ内に残留することとなる。

これにより、セパレータ４と正極板５及び負極板６とが交互に重なった扁平形状の積層体が形成される。また扁平形状の積層体が形成された後は、扁平形状の積層体の周囲にセパレータ４が巻き付けられると共に、余分なセパレータ４が切断されることで極板群３が形成される。さらに、この極板群３が電池の角形ケース２内に収納されることで角形電池１が形成される。

このように本実施形態では、ガイド棒２１を列２２Ａ，２２Ｂ同士間で交差させてセパレータ４をジグザグ折りするのと同時に極板搬送部材３１を移動させるようにしている。これにより、セパレータ４をジグザグ折りしつつ、正極板５及び負極板６をセパレータ４の各谷溝４ａ内に挿入することが可能になり、タクトタイムがより一層短縮される。勿論、極板搬送部材３１は、必要に応じて、ガイド棒２１によるセパレータ４のジグザグ折りの後に移動させるようにしてもよい。また、セパレータ４の各谷溝４ａに対して正極板５又は負極板６を一括して挿入することで、各正極板５及び負極板６とセパレータ４との位置精度の向上を図ることもできる。

またこのように供給手段５０Ａから供給されたセパレータ４を用いて極板群３が形成されている間に、上述のように供給手段５０Ｂから搬送手段４０の保持搬送部材４１Ｂにセパレータ４が供給されている。つまり、一つ前の極板群３を製造するために行われる、正極板５と負極板６とが交互に重なり合う積層体を押圧する押圧工程までに、その次の極板群３を製造するための工程として、ロール５１から所定長さのセパレータ４を繰り出す繰り出し工程と切断カッター５５によってセパレータ４を切断する切断工程とを完了させるようにしている。このため、上述のように極板群３の製造が終了すると、保持搬送部材４１Ａが供給手段５０Ａに移動されると共に、保持搬送部材４１Ｂがジグザグ折り手段２０に移動され、比較的短時間で、新たな極板群３の製造が開始される。

（実施形態２）
図１３は実施形態２に係る極板群の製造装置を示す概略図である。なお同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態に係る製造装置１０Ａは、図１３に示すように、一つのジグザグ折り手段２０に対して一つの供給手段５０を備えると共に、この一つの供給手段５０に対応して搬送手段４０Ａも一つの保持搬送部材４１を備えている。保持搬送部材４１の構成は、実施形態１のものと同様であるが、ジグザグ折り手段２０に対向する位置に固定されており移動しない点で実施形態１のものとは相違する。

このような製造装置１０Ａにおいても、実施形態１と同様の手順で保持搬送部材４１にセパレータ４が供給されて保持される（図７〜図９参照）。このとき、実施形態１の場合よりもセパレータ４の繰り出し量を多くして、図１３に示すように、第１の収容ケース４３内でセパレータ４を十分に弛ませた状態とする。その後、実施形態１と同様に、セパレータ４に谷溝４ａが形成されると共に、各谷溝４ａに正極板５又は負極板６が挿入される（図１０、図１１参照）。このとき、セパレータ４は所定長に切断されていないものの、第１の収容ケース４３内で十分に弛ませた状態となっている。このため本実施形態においても、セパレータ４をテンションフリーの状態にしてからセパレータ４が複数のガイド棒２１によってジグザグ折りされ、一つの極板群３に必要な個数の谷溝４ａがセパレータ４に同時に形成される。したがってガイド棒２１の割れ等を生じさせることなく、タクトタイムの向上を図ることができる。

その後、セパレータ４の各谷溝４ａ内からガイド棒２１が抜き取られた後、セパレータ４が押圧されて扁平形状の積層体が形成される。そして本実施形態では、このように扁平形状の積層体が形成された後に、切断カッター５５によってセパレータ４が必要な長さに切断され、所定長に切断されたセパレータ４が扁平形状の積層体の周囲に巻き付けられることで極板群３が形成される。さらに、この極板群３が電池のケース２内に収納されることで角形電池１が形成される。

本実施形態のように扁平形状の積層体が形成された後にセパレータ４を切断することで、セパレータ４をより適切な長さとすることができる。例えば、セパレータ４の切断時に、セパレータ４が必要以上に長かった場合、セパレータ４を巻き戻して適切な長さで切断することもできる。したがって、セパレータ４の無駄を極力抑えて製造コストの削減を図ることができる。

（実施形態３）
図１４は実施形態３に係る極板群を示す概略図であり、図１５は、実施形態３に係る製造装置を示す概略図である。なお同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１４に示すように、実施形態３に係る極板群３Ａは、ジグザグ折りされた連続状の重畳体１００と、この重畳体１００の各谷溝１００ａ内に挿入された正極板５とを具備する積層体として構成される。重畳体１００は２枚のセパレータ４Ａで負極板６Ａを挟んでなる積層体である。このため、重畳体１００の各谷溝１００ａ内に挿入された正極板５はセパレータ４Ａを介して負極板６Ａと対峙することになる。

なお、このような本実施形態の構成においても、実施形態１の場合と同様に、正極板５と負極板６Ａとには互いに逆向きにセパレータ４Ａから突出するリード部５ａ，６ａが設けられる（図２参照）。そして、各極のリード部５ａ，６ａはそれぞれ束ねられて角形ケース２（図１参照）の図示しない正極端子及び負極端子にそれぞれ接続される。

このような極板群３Ａを製造する製造装置１０Ｂは、実施形態１におけるものと同様に、ジグザグ折り手段２０と、極板挿入手段３０と、搬送手段４０と、供給手段５０と、を備える構成であるが（図３参照）、供給手段５０から重畳体１００が供給されて、図１５に示すように、重畳体１００がジグザグ折り手段２０のガイド棒２１の列２２Ａ，２２Ｂ間に配置されるようになっている。また、第１及び第２の極板搬送部材３１Ａ，３１Ｂのそれぞれが、正極板５を重畳体１００の谷溝１００ａ内に搬送するようになっている。実施形態３に係る製造装置１０Ｂは、これらの点を除き、実施形態１に係る製造装置１０と同様の構成である。

このような実施形態３に係る製造装置１０Ｂでは、重畳体１００に正極板５のみを挿入する谷溝１００ａを形成すればよい。このため、実施形態１の極板群３と同様な性能の極板群３Ａを製造する場合、重畳体１００の谷溝１００ａの数は実施形態１の場合に比べ半数で足りる。したがってガイド棒２１や極板搬送トレー３２の個数も略半数に減らすことができ、ひいてはタクトタイムをさらに短縮することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではい。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能なものである。

例えば、上述の実施形態１では、制御装置が二つの供給手段を備えた構成を例示したが、勿論、供給手段は少なくとも一つ備えられていればよい。すなわち一つの供給手段が二つの保持搬送部材に対して交互にセパレータを供給するようにしてもよい。また搬送手段が二つの保持搬送部材を備えた構成を例示したが、搬送手段が三つ以上の保持搬送部材を備えるようにしてもよい。

また上述の実施形態では、複数のガイド部材（ガイド棒）でセパレータに谷溝を形成するようにしたが、例えば、極板挿入手段を構成する極板搬送トレーが兼ねるようにしてもよい。すなわち、極板搬送トレーをセパレータに押し当ててセパレータに谷溝を形成しつつ、極板搬送トレーに載置された正極板又は負極板を各谷溝に挿入するようにしてもよい。

また例えば、上述の実施形態では角形電池の一例としてリチウムイオン二次電池を例示したが、本発明はリチウムイオン二次電池以外の電池や、一次電池等にも適用可能である。さらに上術の実施形態では、ガイド棒を列同士間で交差させる際に双方の列を移動させるものとしたが、一方の列のガイド棒を停止させて他方の列のガイド棒を移動させるようにしても同様なジグザグ折りを行うことができる。そのように構成すれば、ガイド棒の列を移動させる駆動部を少なくすることができ、コストダウンが可能になる。また、ガイド棒や極板搬送トレー等の個数は増減自在であり、上記実施形態に限定されるものではない。

１ 角形電池
２ 角形ケース
３ 極板群
４ セパレータ
４ａ 谷溝
５ 正極板
６ 負極板
５ａ，６ａ リード部
１０ 製造装置
２０ ジグザグ折り手段
２１ ガイド棒
２３，２４ 縦フレーム
３０ 極板挿入手段
３１ 極板搬送部材
３２ 極板搬送トレー
３３ 支持フレーム
３４ ピストン・シリンダ装置
３５ 往復台
３８ 押し部材
４０ 搬送手段
４１ 保持搬送部材
４２ ニップローラ
４３ 第１の収容ケース
４４ 第１の誘導部材
４５ 第２の収容ケース
４６ 第２の誘導部材
５０ 供給手段
５１ ロール
５２ 搬送ローラ
５３ 搬送系
５４ 方向制御部材
５５ 切断カッター

Claims (12)

1. 複数のガイド部材でセパレータを押すことにより、前記セパレータをジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、
   ジグザグ折りにされた前記セパレータの各谷溝内に正極板と負極板とを交互に挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、
   前記セパレータの各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、
   前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有し、
   前記ジグザグ折り工程は、前記セパレータをテンションフリーの状態にしてから行うことを特徴とする二次電池の製造方法。
2. 複数のガイド部材で負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体を押すことにより、前記重畳体をジグザグ折りにするジグザグ折り工程と、
   ジグザグ折りにされた前記重畳体の各谷溝内に正極板を挿入することにより、前記セパレータを介して前記正極板と前記負極板とが交互に重なり合う積層体を形成する積層体形成工程と、
   前記重畳体の各谷溝内から前記ガイド部材を抜去する抜去工程と、
   前記積層体を前記正極板と前記負極板とが積層された方向に押圧する押圧工程と、を有し、
   前記ジグザグ折り工程は、前記重畳体をテンションフリーの状態にしてから行うことを特徴とする二次電池の製造方法。
3. 前記複数のガイド部材を鉛直方向にジグザグ状に配置し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に前記セパレータ又は前記重畳体を配置するセパレータ配置工程をさらに有し、
   前記ジグザグ折り工程は、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させることにより行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池の製造方法。
4. 前記セパレータ配置工程は、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に前記セパレータ又は前記重畳体を配置した後、各列の前記ガイド部材を前記セパレータ又は前記重畳体に当接させて当該セパレータ又は前記重畳体の移動を規制した状態で前記セパレータ又は前記重畳体をテンションフリーの状態にすることを特徴とする請求項３に記載の二次電池の製造方法。
5. 前記セパレータ又は前記重畳体を所定長に切断する切断工程をさらに有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の二次電池の製造方法。
6. 前記切断工程は、前記押圧工程の後に行われることを特徴とする請求項５に記載の二次電池の製造方法。
7. 前記切断工程は、前記ジグザグ折り工程の前に行われることを特徴とする請求項５に記載の二次電池の製造方法。
8. 前記切断工程の前に前記セパレータ又は前記重畳体が巻回されたロールから所定長の前記セパレータ又は前記重畳体を繰り出す繰り出し工程をさらに有し、
   前記繰り出し工程と前記切断工程は、一つ前の二次電池を製造するために行われる前記押圧工程までに行われることを特徴とする請求項７に記載の二次電池の製造方法。
9. 鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間にセパレータが配置されると、前記ガイド部材を列同士間で水平方向に交差させて前記セパレータをジグザグ折りするジグザグ折り手段と、
   所定枚数の前記正極板又は前記負極板が載置される正極板用又は負極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用又は前記負極板用極板搬送部材を前記セパレータの各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板と前記負極板とを交互に挿入する極板挿入手段と、
   前記セパレータを保持して前記ジグザグ折り手段に搬送すると共に、前記セパレータがジグザグ折りされる際に当該セパレータをテンションフリーの状態にする搬送手段と、
   を備えることを特徴とする二次電池の製造装置。
10. 鉛直方向にジグザグ状に配列された複数のガイド部材を有し、前記ガイド部材の一方の列と他方の列との間に負極板を２枚のセパレータで挟んだ重畳体が配置されると、前記ガイド部材が列同士間で水平方向に交差して前記重畳体をジグザグ折りするジグザグ折り手段と、
    所定枚数の前記正極板が載置される正極板用極板搬送部材を備え、前記正極板用極板搬送部材を前記重畳体の各谷溝内に移動させることで各谷溝内に前記正極板を挿入する極板挿入手段と、
    前記重畳体を保持して前記ジグザグ折り手段に搬送すると共に、前記重畳体がジグザグ折りされる際に前記重畳体をテンションフリーの状態にする搬送手段と、
    を備えることを特徴とする二次電池の製造装置。
11. 前記搬送手段は、前記セパレータ又は前記重畳体がジグザグ折りされる際に、所定長に切断された前記セパレータ又は前記重畳体をテンションフリーの状態にすることを特徴とする請求項９又は１０に記載の二次電池の製造装置。
12. 前記セパレータ又は前記重畳体が搬送される搬送系と、前記セパレータ又は前記重畳体を切断する切断部とを備え、所定長の前記セパレータ又は前記重畳体を前記搬送手段に供給する供給手段を備え、
    前記搬送手段は、前記供給手段から供給された所定長の前記セパレータ又は前記重畳体を前記ジグザグ折り手段に搬送することを特徴とする請求項１１に記載の二次電池の製造装置。

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